于鳳菊

《航海家的發(fā)現(xiàn)》一課主要讓學(xué)生了解人們對(duì)地球的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，人們由猜想到實(shí)地勘察，再到運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)準(zhǔn)確測(cè)繪，才使得我們對(duì)地球的形狀、大小等概貌有了越來越準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。對(duì)這一科學(xué)史的了解有助于學(xué)生形成科學(xué)是不斷發(fā)展的觀點(diǎn)。本課設(shè)計(jì)了5個(gè)活動(dòng)：交流對(duì)地球的認(rèn)識(shí);古人認(rèn)識(shí)地球的歷程;歷史上人們證明地球是球體的歷程：麥哲倫環(huán)球航海、做個(gè)航海家自由活動(dòng);生活中能夠證明地球是球體的事實(shí)有哪些;拓展活動(dòng)——搜集人類探索地球歷程的資料。

四年級(jí)學(xué)生對(duì)于地球與宇宙有著強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，他們知道地球是圓的，但對(duì)人類探究地球的歷史過程知之甚少。本課內(nèi)容時(shí)空跨度大，涉及古今中外的科學(xué)人物和科學(xué)事件。學(xué)生對(duì)動(dòng)手操作模擬實(shí)驗(yàn)、重溫麥哲倫船隊(duì)航線很感興趣?；谝陨戏治觯覀兇_定了以下教學(xué)目標(biāo)：

1.搜集整理人類對(duì)地球形狀認(rèn)識(shí)歷程的資料，知道地球的形狀、大小。

2.了解人們對(duì)地球形狀認(rèn)識(shí)的典型事例，能依據(jù)事實(shí)解釋假設(shè)，尊重證據(jù)，大膽質(zhì)疑。

3.了解人類對(duì)地球形狀認(rèn)識(shí)的歷史，相信科學(xué)是不斷發(fā)展和深化的。

教學(xué)片段

片段一：想象

師：地球是一個(gè)球體，這個(gè)在今天看來是再簡(jiǎn)單不過的問題，在古代卻是一個(gè)難解的謎。古人眼中的地球是什么樣的？

生：古人認(rèn)為天圓地方，天圓如張蓋，地方如棋盤。

師：這就是“蓋天說”。古人認(rèn)為大地像個(gè)棋盤，你們知道棋盤是什么形狀的嗎？

生：方的。

師：表面呢？

生：平的。

師：古希臘人繪制的地圖上，在海的盡頭畫著一個(gè)巨人，巨人手中舉著路牌，上面寫著：到此止步，請(qǐng)勿前進(jìn)。你們認(rèn)為前進(jìn)會(huì)怎樣？

生：會(huì)掉下去。

師：他們?yōu)槭裁凑J(rèn)為地是平的呢？

生：人們?cè)诘厣献叩臅r(shí)候，感覺地是平的。

師：古代人由于活動(dòng)范圍狹小，往往憑自己的直覺認(rèn)識(shí)世界，看到眼前的地面是平的，就以為整個(gè)大地都是平的。天圓地方的觀點(diǎn)在當(dāng)時(shí)提出來合理嗎？

生：合理，因?yàn)楫?dāng)時(shí)科技水平不發(fā)達(dá)。

師：天圓地方說是古人智慧的結(jié)晶。（出示古印度人的宇宙觀圖片）誰能解釋一下這張圖片上的內(nèi)容？

生：底下是一條蛇，蛇馱著烏龜，烏龜馱著大象，大象馱著地球。

師：地球是什么形狀的？

生：圓形的。

生：圓盾形的。

師：別看這是神話，卻很有道理。大地到這個(gè)時(shí)候就不是平的了，是什么形狀？

生：半球形的。

師：半球形或弧形。其實(shí)在古代，人們也發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象，修正以后的蓋天說是：天如斗笠，地如覆盤。這種觀點(diǎn)同原來的蓋天說最明顯的區(qū)別是什么？

生：大地不是平的了，而是呈拱形。

評(píng)析：從天圓地方到拱形大地， 學(xué)生在贊賞古人對(duì)自然充滿好奇、積極探索精神的同時(shí)，也意識(shí)到要尊重古人的研究成果。

片段二：推測(cè)

師：隨著時(shí)間的推移，人類對(duì)地球形狀的認(rèn)識(shí)不斷向前發(fā)展。在這方面，古希臘人處于領(lǐng)先地位。公元前500年左右，古希臘數(shù)學(xué)家畢達(dá)哥拉斯，首先提出大地是球形的設(shè)想，誰來說說他的主張？

生：他主張用數(shù)學(xué)來解釋宇宙，認(rèn)為在所有立體圖形中，球形是最完美無缺的形態(tài)。宇宙中包括地球在內(nèi)的所有天體都應(yīng)該是球形的。

師：這一說法曾遭到人們的普遍質(zhì)疑，甚至是嘲諷。你能提出質(zhì)疑嗎？

生：如果大地真是圓球狀的，為什么住在地球另一端的人沒有掉向下面的空中呢？

生：因?yàn)橛械匦囊Α?/p>

師：那時(shí)候，由于人們不懂得地心引力，要回答這個(gè)問題是很難的。畢達(dá)哥拉斯之后兩個(gè)世紀(jì)，亞里士多德對(duì)地球是圓的論點(diǎn)進(jìn)行了第一次全面的論證。

生：亞里士多德觀察月食時(shí)，發(fā)現(xiàn)地球在月球上的投影是圓弧形，當(dāng)時(shí)的人們已經(jīng)知道月食是由于地球擋住太陽光對(duì)月球的照射所形成的，由此推斷地球的形狀為球形。

師：同學(xué)們看到2018年1月31日的月全食了嗎？

生：看到了。

師：我們來做一個(gè)光影游戲，（演示）在大屏幕上貼一個(gè)黃色小圓片，面對(duì)光源，分別手拿藍(lán)色大圓片、半球體、球體、圓錐體，從右邊向左邊慢慢移動(dòng)，讓它們產(chǎn)生的投影投射在黃色小圓片上。它們投在黃色小圓片上的影子是什么形狀的？

生：圓弧形的。

師：月食發(fā)生時(shí)，誰的影子投在月亮上？

生：地球。

師：根據(jù)圓弧形的影子來判斷遮住太陽光的物體可能是什么形狀的？

生：地球可能是圓片，也可能是半球體，也可能是球體或者圓錐體。

師：公元前3世紀(jì)，亞歷山大學(xué)者埃拉托色尼首創(chuàng)子午圈弧度測(cè)量法，用實(shí)際測(cè)量緯度差來估測(cè)地球半徑，最早證實(shí)了“地圓說”。在西方文明苦苦探求真理的同時(shí)，東方文明也未停止追尋的腳步。緊接著，我國(guó)東漢時(shí)期的天文學(xué)家張衡提出了“渾天說”，張衡認(rèn)為“天之形狀如鳥卵，天包地外，猶卵之裹黃”。誰來解釋一下“渾天說”？

生：他說天地好像雞蛋一樣，天是蛋殼，包在地的外面，地像蛋黃，在天的中間，為了形象地說明“渾天說”，張衡創(chuàng)造了渾天儀?！皽喬煺f”根據(jù)天體現(xiàn)象進(jìn)行推測(cè)，比“天圓地方”說又前進(jìn)了一步。在海濱人們觀察到了一種有趣的現(xiàn)象，用天圓地方的說法解釋不了。

生：我從百科全書上看到，從海濱觀察遠(yuǎn)方駛來的輪船，先看到桅桿，然后才能看到船身。

師：人們認(rèn)為海平面并不是真正的平面，實(shí)際上是個(gè)曲面，于是推測(cè)大地的表面是球形的。同學(xué)們想不想體驗(yàn)一下帆船進(jìn)港的現(xiàn)象？

生：想。

師：根據(jù)帆船進(jìn)港的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)，探究大地是平的還是弧形的。你準(zhǔn)備用什么來模擬海面？

生：用傘面和桌面分別模擬海面。

師：組長(zhǎng)慢慢駕船進(jìn)港，其余同學(xué)到對(duì)面水平觀察，船由遠(yuǎn)及近靠近同學(xué)們。怎樣叫水平觀察呢？在桌面上，視線要與桌面平行;在傘面上，彎下腰，視線與地面平行。觀察先看到什么，然后看到什么，最后看到什么（如圖1）。

（學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教師巡視指導(dǎo)。）

師：在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，你們分別看到了什么現(xiàn)象？

生：船在桌面上行駛，自始至終都能看到整個(gè)小船。船在傘面上行駛，先看到紅旗，然后看到旗桿，最后看到船身。

師：兩次實(shí)驗(yàn)，觀察到的現(xiàn)象有什么不同？

生：假如大地是平面，人們始終會(huì)看到整條船;假如大地是弧形的，就會(huì)先看到船帆，再看到船身。

師：由此推測(cè)，你們認(rèn)為地球表面是什么形狀的？

生：我們推測(cè)地球表面是圓弧形的。

師：帆船進(jìn)港產(chǎn)生的現(xiàn)象說明大地在大范圍內(nèi)應(yīng)該是彎曲呈弧形的。但這看到的畢竟是地球的局部，有沒有可能地球是個(gè)半球體？

生：有可能。

評(píng)析：從拱形大地到渾天說，學(xué)生在不斷的證偽過程中尋找證據(jù)，支撐自己的觀點(diǎn)，這對(duì)培養(yǎng)他們的實(shí)證意識(shí)大有裨益。從想象到有根據(jù)的推測(cè)，讓學(xué)生用觀察到的現(xiàn)象論證事物的本質(zhì)，培養(yǎng)他們實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

片段三：驗(yàn)證

師：到了15世紀(jì)末16世紀(jì)初，隨著航海技術(shù)的發(fā)展，人類對(duì)地球形狀的認(rèn)識(shí)才進(jìn)入到科學(xué)探索的階段。請(qǐng)聽王若曦同學(xué)為我們講麥哲倫船隊(duì)環(huán)球航行的故事。

（學(xué)生介紹麥哲倫歷經(jīng)艱辛，成功繞地球航行了一周的故事，首次實(shí)現(xiàn)了人類環(huán)繞地球一周的航行。）

師：非常欣賞她的演講。這次環(huán)球航行歷時(shí)幾年？

生：三年。

師：犧牲了多少人？

生：二百多人。

師：聽了這個(gè)故事，你有什么感想？

生：麥哲倫不怕困難，非常勇敢。

生：麥哲倫很了不起。

師：我們應(yīng)學(xué)習(xí)麥哲倫的什么精神？

生：勇敢、無畏的精神。

生：勇于探索的精神。

生：堅(jiān)持不懈的精神。

師：500年后，我們回顧人類歷史上破天荒的壯舉，看到的是非凡的勇氣和執(zhí)著?？茖W(xué)探索有時(shí)要付出生命的代價(jià)，我們要學(xué)習(xí)麥哲倫的探險(xiǎn)精神。我們來做一個(gè)小小航海家，重溫一下麥哲倫船隊(duì)的航線。

（學(xué)生在地球儀上用雙面膠貼航海路線。）

師：哪個(gè)組上臺(tái)匯報(bào)一下你們的環(huán)球航線？

生：從西班牙出發(fā)，一直向西，穿過大西洋，到達(dá)南美洲南端，進(jìn)入太平洋，到達(dá)菲律賓群島，進(jìn)入印度洋，經(jīng)過非洲南端好望角，最后回到西班牙。

師：這是人類歷史上對(duì)于地球形狀認(rèn)識(shí)的最偉大的實(shí)踐，驗(yàn)證了地球是球形的，所以我們把這個(gè)地理大發(fā)現(xiàn)稱為航海家的發(fā)現(xiàn)。但是，麥哲倫船隊(duì)環(huán)球航行真的能說明地球是球體嗎？

生：不能。

生：能。

師：能不能舉出反例？

生：如果地球是圓柱體也能回到原點(diǎn)。

師：（出示圓錐、環(huán)形、不規(guī)則但封閉的圖形）如果是這樣的呢？

生：都能回到起點(diǎn)。

師：麥哲倫船隊(duì)環(huán)球航行不足以說明地球是球體，但是能說明什么呢？（學(xué)生沉默）說明地球是個(gè)閉合體。麥哲倫通過實(shí)地勘察為地球是球形的論斷提供了有力的證據(jù)。

評(píng)析：從拱形大地到環(huán)球航行成功，學(xué)生在歷史事件中質(zhì)疑與求真，體會(huì)人類探究活動(dòng)的艱辛。這樣教學(xué)，有助于發(fā)展學(xué)生勇于獻(xiàn)身科學(xué)事業(yè)的品質(zhì)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

片段四：哪些是直接的證據(jù)？

師：地球是球體的最直接的證據(jù)是什么？

生：親眼看到。

師：俯瞰地球，親眼看見，這是證明“地球是球體”的最直接、最科學(xué)的證據(jù)。從熱氣球到飛機(jī)再到人造衛(wèi)星，人們從不同高度看地球，視點(diǎn)越高，看到的地面范圍越大。

（教師介紹航天員加加林、楊利偉拍下的地球照片。）

師：隨著太空觀測(cè)的發(fā)展，人們對(duì)地球形狀的認(rèn)識(shí)也越來越深入和精確了。地球是個(gè)正圓球嗎？

生：經(jīng)過精密測(cè)量，人們發(fā)現(xiàn)地球并不是一個(gè)正圓的球體，而是一個(gè)兩極稍扁、赤道略鼓的不規(guī)則球體，人們稱為“梨形地球”，確切地說，是個(gè)三軸橢球體。

師：誰能分享一下精確的數(shù)據(jù)？

生：地球的平均赤道半徑為6371千米，極半徑為6356.76千米。北極地區(qū)約高出18.9米，南極地區(qū)則低下24—30米?？雌饋恚厍虻男螤钕褚恢焕孀?，它的赤道部分鼓起，是它的梨身。北極有點(diǎn)放尖，像個(gè)梨蒂，南極有點(diǎn)凹進(jìn)去，像個(gè)梨臍。整個(gè)地球像個(gè)梨形的旋轉(zhuǎn)體，因此人們稱它為“梨形地球”。

評(píng)析：人類對(duì)地球的認(rèn)識(shí)是一個(gè)十分漫長(zhǎng)而曲折的進(jìn)步過程，其進(jìn)步的方式是“否定之否定”式的螺旋狀上升。科學(xué)沒有止境，人類對(duì)地球的認(rèn)識(shí)過程遠(yuǎn)沒有結(jié)束，仍在不斷地發(fā)展中。

總評(píng)

本課教學(xué)充分運(yùn)用模擬實(shí)驗(yàn)、科學(xué)故事、資料研習(xí)、建構(gòu)模型等方法，引導(dǎo)學(xué)生充分體驗(yàn)和感受，形象直觀地感知地球的形狀。對(duì)人類對(duì)地球形狀認(rèn)識(shí)的科學(xué)史的了解，有助于學(xué)生形成科學(xué)是不斷發(fā)展的觀點(diǎn)。這樣教學(xué)能夠點(diǎn)燃學(xué)生的求知欲，遠(yuǎn)比直接告訴他們地球的半徑、赤道周長(zhǎng)等事實(shí)更重要！

科學(xué)思維是科學(xué)素養(yǎng)的重要內(nèi)涵，批判性思維的實(shí)質(zhì)是嚴(yán)密的、全面的、有自我反省的思維。這種反省認(rèn)知是對(duì)自己思維觀念的充分批判，是在進(jìn)行實(shí)證之后才能接受某種觀念或信念的思維過程。認(rèn)識(shí)地球形狀的科學(xué)史就是對(duì)已有結(jié)論不斷證偽、不斷質(zhì)疑、不斷求證的過程。經(jīng)歷一次次的質(zhì)疑與求真，學(xué)生的認(rèn)識(shí)才能從不正確到正確，從不完善到完善，逐步走近真理。