E字型昼夜长短变化规律演示仪的制作与应用

    史颖士 王喜贵

    

    

    

    [摘? ?要]为了帮助学生建立直观的空间概念，突破“昼夜长短变化规律”这一教学难点，文章提出了一种E字型昼夜长短变化规律演示仪的制作方案，详细介绍了这种E字型演示仪的制作步骤和工作原理，阐述了将其应用于“昼夜长短变化规律”等的教学的方法。教学实践表明该演示仪制作简易、操作方便、演示直观，教学效果良好，值得在地理教学中推广应用。

    [关键词]昼夜长短变化;演示仪;晨昏线

    [中图分类号]? ? G633.55? ? ? ? [文献标识码]? ? A? ? ? ? [文章编号]? ? 1674-6058（2019）34-0083-02

    “地球的运动”是高中地理课程最为抽象难学的教学内容之一，而“昼夜长短变化规律”又是其中的教学难点和重点之一。“昼夜长短变化规律”难学难教的原因主要在于学生的空间抽象思维能力跟不上，不能对“昼夜长短随太阳直射点的回归运动而变化”这个空间概念建立起立体的直观认识。教师要突破这一教学难点，除了要充分备课，加强讲解的条理性和逻辑性之外，最关键的是要通过教学方法和手段的改进使教学内容更加直觀生动，帮助学生建立起空间概念，摆脱“身在此山中”的感觉，以一个“局外人、旁观者”的视角去立体地分析和理解昼夜变化规律。笔者在多年的课堂教学实践中，探索制作了一种 E字型昼夜长短变化规律演示仪，并将其用于“昼夜长短变化规律”的辅助教学，获得了良好的教学效果，深受学生喜欢和好评。

    一、教学演示仪的制作与原理

    本演示仪的最大特点之一就是制作简单，不需要昂贵的材料和工具，便于教师和学生快速取材制作。

    1.材料与工具

    材料：1红1白硬纸板（或塑料板）2块（30 ㎝×30 ㎝左右），螺丝钉（带2螺帽）1枚，2 ㎝×25 ㎝小木条（或塑料条）1根。

    工具：直尺、量角器、圆规、剪刀、黑色签字笔等。

    2.制作步骤

    第一步：用白色硬纸板制作侧视经纬网地球模型（如图1所示），需要标注上主要经纬线。

    第二步：用红色硬纸板制作E 型具（如图2所示）。 “一竖”长等于地球模型的直径，“三横”长大于地球模型的半径，并标注出“一竖”中点“O”和中间“一横”上的点“P”，OP的长度等于地球半径，点“P”表示太阳直射点。

    第三步：用螺丝钉作“转轴”，将地球模型和E型具在两“O”点处穿连，在螺丝钉上固定小木条作“手柄”，E字型演示仪制作完成（如图3所示）。

    3.原理说明

    地球表面昼夜半球的分界线叫晨昏线（圈），晨昏圈平面过地心且始终与太阳光线垂直。当太阳直射点随着季节变化在赤道南北作回归运动时，晨昏线（圈）也跟着摆动，晨昏线分割纬线圈引起昼弧和夜弧长短的变化。本文E字型昼夜长短变化规律演示仪就是基于此原理制作的。

    E型具中的“三横”代表入射地球的平行太阳光线，“一竖”代表晨（昏）线，垂直于“三横”。操作演示仪使E型具上的点“P”（太阳直射点）在地球模型南北回归线之间来回移动，“一竖”和“三横”线跟着运动，引起不同纬线圈昼弧和夜弧长短发生变化，可以形象直观地模拟出地球表面昼夜长短随太阳直射点回归运动而变化的现象和规律。

    二、教学应用

    1.“晨昏线”教学

    若E型具正放（如图4所示），E型具的“竖”边表示晨线，晨线以东为昼半球，晨线以西为夜半球。

    若E型具反放（如图5所示）， E型具的“竖”边表示昏线，昏线以东为夜半球，昏线以西为昼半球。

    2. “昼夜长短变化规律”教学

    在课堂教学中，教师结合语言讲解，向学生演示本教具：使E型具以“O”为中心分别作逆时针与顺时针旋转（“P”点从赤道开始，移动幅度23°26′），点拨和引导学生观察，随着太阳直射点（E型具“P”点”）的回归运动，晨昏线（E型具的“竖”边）是如何分割纬线圈产生昼夜长短变化现象的，并总结昼夜长短变化规律。

    二分日太阳直射点在赤道上，如图4（a）和图5（a）所示。观察演示仪可发现：这时晨昏线平分任一纬线圈，昼弧等于夜弧，全球昼夜平分。

    自春分至秋分（北半球夏半年），太阳直射点在北半球移动。教师操作演示仪使E型具自赤道逆时针旋转23°26′，然后又顺时针返回赤道，经历图4（a）→图4（b）→图4（a）的过程。学生观察晨昏线分割纬线圈的状况可发现：北半球各纬线圈昼弧长夜弧短，纬度越高，昼越长夜越短，北极四周出现极昼现象。其中，春分至夏至期间，即图4（a）→图4（b）阶段，北半球各纬度昼渐长夜渐短，极昼范围从北极点向北极圈扩展，夏至日昼最长夜最短;夏至到秋分期间，即图4（b）→图4（a）阶段，北半球各纬度昼渐短夜渐长，极昼范围从北极圈向北极点缩小。南半球昼夜变化规律与北半球的正好相反。

    自秋分至次年春分（北半球冬半年），太阳直射点在南半球。教师转动E型具从赤道开始顺时针旋转23°26′，然后又逆时针返回赤道，经历图4（a）→图4（c）→图4（a）的过程。学生观察可以发现：北半球各纬线圈昼弧短夜弧长，纬度越高，昼越短夜越长，北极四周出现极夜现象。其中，秋分至冬至期间，即图4（a）→图4（c）阶段，北半球各纬度昼渐短夜渐长，极夜范围从北极点向北极圈扩展，冬至日昼最短夜最长;冬至到次年春分期间，即图4（c）→图4（a）阶段，北半球各纬度昼渐长夜渐短，极夜范围从北极圈向北极点缩小。南半球昼夜变化规律与北半球的正好相反。

    E字型昼夜长短变化规律演示仪是笔者立足课堂教学实际需要，不断思考和探索的成果，与相关报道中的同类教具相比有它独到的特点。首先，教具制作材料简易好找，成本低廉，绿色环保;其次，教具制作方法简单，易于操作;更重要的是本教具在教学应用中操作简单，演示直观，能突破学生知识理解上的难点，教学效果良好。该成果已于2017年获得平凉市教学创新成果大赛二等奖的荣誉。当然，该演示仪还存在功能比较单一、携带不够方便等不足，下一步笔者将努力在这些方面加以改进和突破。

    [? ?参? ?考? ?文? ?献? ?]

    [1]? 杨晓，潘延红.浅析中学地理教学中教具的运用与开发[J].中学地理教学参考，2017（12）：18-19.

    [2]? 花溪.如何用地理教具辅助“昼夜长短的变化”教学[J].中学地理教学参考，2016（20）：38-39.

    [3]? 曹雪梅.教具全球昼夜变化演示仪制作与应用[J].教育教学论坛，2014（35）：88-89.

    （责任编辑 周侯辰）