《地球在公轉嗎》的教學反思

從教參上看，人類認識地球在公轉經歷了長期而有艱難的過程，雖然我們的學生多數透過閱讀書籍已經知道地球圍繞太陽公轉，但是到底人們是怎麼發現地球在公轉？有哪些證據能夠說明地球在公轉？學生知道的只是一個純粹的結論，而不知道該結論從何而來，這也正是本課教學需要解決的問題：既要讓學生經歷人類發現地球公轉的過程，尋求地球公轉的證據，又要讓學生了解人類探索地球公轉的歷史，讓他們知道任何科學發現都需要漫長的過程，科學結論的得出切實可靠的有效證據，同時隨着現代科學技術的發展，科學結論的得出可能有多種形式和證據。

在這節課前，我問你認爲地球在公轉嗎？幾乎90%的學生都認爲地球在公轉，他們的知識多數來源於科普書籍或家庭教育，但這種先前知識中幾乎不存在提供科學證據證明地球公轉，更多地在描述地球公轉的特徵（我從一些科普書上看到一般包括包括軌道、方向、週期等等）知識資訊，既然學生多數已經知道該問題的結論了。因此重點也就放在尋找科學證據上證明上，體驗科學家探索的歷程。

在處理模擬實驗這個環節時，我首先讓學生討論了第一副圖中在不同位置觀察星星會有哪些不同？在充分討論的前提下，讓學生透過看書嘗試說說這個模擬實驗該如何操作，需要注意哪些問題。老師在這裏可以設定問題引導：如用什麼代替星星比較合適？模擬地球公轉時怎麼站位？爲什麼要被對着太陽？觀察幾次比較合適等等，更要提示學生及時做好記錄。這個環節裏面，我覺得實驗相對來說比較容易操作，但是也存在一些問題，如兩顆星星的位置間距多少比較合理？離地球公轉軌道的距離多少？這直接影響到學生觀察到的星星之間形成的`偏差，並且在這個過程中，如果距離太遠的話，學生觀察到的數據都是自己估計出來的，誤差比較大。當然實驗後，學生都能觀察到星星之間的視差，並且隨着星星距離我們位置的不同，視差也發生變化。

只是我自己還有些疑問：恆星周年視差的現象是所有星星都會產生的嗎？我們對多數恆星自身的執行情況並不知情，有學生問如果有些恆星的執行情況和地球公轉軌道和速度差不多，還會產生同樣的現象嗎？當然這種建立模型構建事實的推理方法，在科學研究方法上是非常重要的，學生能夠從這個實驗中學到這種如何運用這種方法，就是在運用這個方法解釋天體執行現象時，不知道對學生本身知識認知情況是否有一個先行了解。這樣一個看似很簡單的模擬實驗能夠讓學生認識到地球在公轉這樣一個事實嗎？並且恆星的周年視差對多數老師來說也應該是一個新概念，書本確解釋的如此簡單。既然按照我們的實驗方法，能夠輕易地看到恆星的周年視差，那麼科學家（如哥白尼）在提出日心說這個觀點時，怎麼就不能證明地球在公轉呢？

我覺得教材在建立模型時已經將有一個模型――科學現象的聯繫過程，爲什麼這樣的模型能夠解釋科學事實或現象，而先前的許多科學家卻沒有認識？如果科學結論真的這麼容易產生的話，我們爲何教的如此費力？可以說這個將模型與科學現象建立聯繫的過程這種先前知識在廣大學生腦海裏是不存在的，而這個模擬實驗恰恰是建立在學生已經將兩者建立聯繫的基礎上進行的，這其實已經跨越了重大的一步。現代科學研究過程中，發現未知自然現象，到知道這是怎樣一個事實，再到如何解釋這個現象（有哪些事實），當我們無法用事實來解釋時，只能透過模擬實驗，而在這課模擬實驗的方法和設計我覺得是很有難度的。就像目前科學家多數認爲：宇宙是由宇宙大爆炸產生的。歐洲粒子物理研究所的科學家表示最近就表示用模擬一次“宇宙大爆炸”，來探索宇宙的奧祕。這其實是一個很複雜的過程，投資額達６０億美圓。這次模擬“宇宙大爆炸”，將對此前提出的科學理論和假說進行驗證，並最終解答一些與宇宙相關的根本問題，如：宇宙的形成及其構成；此外，科學家還希望在對撞過程中能夠產生其它他們感興趣的東西，比如“黑洞”。現在的問題時我們該如何將我們設計的模型和地球公轉建立聯繫，並且適應學生的先前知識。

書本在介紹恆星的周年視差時，提出：爲什麼人們長期不能發現恆星的周年視差？這樣一個問題放在這個階段我覺得有些本末倒置，前面我們模擬實驗中讓學生已經發現了恆星的周年視差，在這裏怎麼又可以說，科學家怎麼沒發現呢？這在邏輯上沒有明顯問題嗎？這段補充資料的介紹很好，只是對於角秒這個單位認識還不到位，這是一個距離單位還是一個角度單位，最好能給出一定的解釋。

最後這個解釋晝夜交替的過程是順利的，在介紹完科學家發現恆星周年視差的過程後，學生對於人類認識地球公轉的過程有了更多更豐富的瞭解，只是不知道這樣一個模擬實驗在學生掌握尋找地球公轉的證據中到底起到了什麼作用？