地理教具的设计与制作--以“可拆卸经纬仪”为例_地理论文

地理教具的设计与制作——以“可拆式经纬网仪”为例,本文主要内容关键词为:教具论文,为例论文,地理论文,经纬网论文,可拆式论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。

      地理教具的设计与制作,是根据学习内容的需要,运用科技知识和固有经验进行的创造性活动,其设计制作过程中的构思、制作、验证等环节,既是学科教学的延伸,又是进行科技创新的好机会。

      “可拆式经纬网仪”就是这样一项我校师生共同参与的科技创新活动成果,现在它已成为我校地球与地图、地球运动等地理内容学习过程中的重要教具和学具。笔者以“可拆式经纬网仪”为例,简要介绍一下自制地理教具的有效途径、助学效果。

      一、思维碰撞,发现确定创新课题

      许多科技创新研究课题都来源于学生的生活经验和学习感悟,这需要教师善于发现,及时抓住有效信息,鼓励、帮助、引导学生创立研究问题。

      “可拆式经纬网仪”的创作灵感来源于学生提出的几个问题:为什么在方格状经纬网世界地图中,面积较大的澳大利亚大陆看上去比格陵兰岛小?为什么所有地球仪都是固定的,有没有活动的地球仪?能不能做一个活动地球仪?怎样才能做出活动式的地球仪?在初中地理教学中,学生常混淆经线、纬线,而在经纬网地图上识别方向、判读经纬度、量算距离是课程标准要求必须达到的教学目标,也一直是初中地理“地球地图”教与学的难点所在。学生的这几个问题给予了我们启示:现有地球仪均为固定不可拆装,无法分别演示经纬线特点、直观演示经纬度如何设置、东西经度划分与东西半球划分的区别和联系、不同投影地图的绘制原理等。可以结合青少年科技创新活动,指导学生制作一种能直观反映经纬线特点和地图相关知识的活动式地球仪,解决这些问题。经过调查,我们发现可以拆装的活动式地球仪尚未有人制作,故而在与学生进行探讨后,确定了“可拆式经纬网仪”这一教具制作兼科技创新活动项目。

      二、主动学习,补充完善知识体系

      可拆装地球仪制作的目的是帮助学生熟悉经纬网的相关知识,认识地球和地图。在前期准备过程中,学生明确了需要补充学习的知识和技能,主要有二面角、线面角的概念、经纬度的设置原理、地图绘制原理、教具制作的一般方法、教具材料选择、研究性学习活动步骤等,依此寻找线索、查阅收集资料,通过网络学习、教师辅导等方式补充学习相关背景知识。这一过程为学生在活动中积极主动地选择学习、建构制作这一教具所需知识体系提供了条件,给学生提供了一个主动学习、补充并完善知识体系的好机会,较好地促进了学生的主动发展。

      三、设计方案,论证修改实验制作

      设计方案主要由学生依据所学知识,自主拟定制作方案,包括:制作目的、重难点、方案实施过程和步骤、设计图(含零部件图)的绘制、选用材料(材料选择、获取难度、成本高低等)、制作方法、工艺过程、项目实施有利条件、可能出现的问题和解决预案、需要利用的各类科技教育资源等。而教师主要是在学生提交设计方案之后,组织由多方参与的“答辩会”,通过答辩论证、修改审核等形式对设计方案进一步修改完善,减少制作的盲目性。在此基础上,再由学生自主完成零件设计、材料选择,实验制作、调试改进、功能检测过程。教师在这一过程中只作必要的指导,让整个制作过程成为学生不断地尝试自己的设想并渐渐实现的过程,让学生的思维和技能都得到锻炼和提高。

      “可拆式经纬网仪”的制作难点在于可拆装,学生经过一系列实验后,利用隐藏式磁体较好地吸住经度指示条(铁质弹性条),通过中轴、定距件、纬度指示盘(用透明PVC制作)、橡胶及铝合金端盖、紧固件、铜质大圆圈(铜质材料可塑性较好)、经度旋转指针、纬度指示角等零部件实现了快速便捷地拆装展示相关知识,实现了经纬网仪的可拆装。由于这一教具功能多样、可适用于多个年级的地理教学,学生最终选择了经久耐用、损耗性小的材料(PVC、极薄铁片、隐藏式小磁铁、橡胶及铝合金端盖、铜质金属圈等),并在反复实验的基础上,联系相关厂家,加工制作完成。

      

      四、课堂运用,验证作品教学功能

      1.演示不同类型经纬网地图的绘制原理

      经纬网地图的判读是地理教学中的重点和难点。利用这一教具可以较好地演示地图投影原理,展示球面图形转化成平面地图的过程,从而帮助学生理解方格状经纬网地图、极地俯视图、侧视图的绘制原理,实现空间思维能力培养的可视化教学。如直观展示如何把球面经过圆柱投影,展开为平面的过程,帮助学生掌握方格状经纬网地图的成图原理,并用其解释圆柱投影变形问题。

      

      2.演示地球表面任意两点间的最短距离和方位

      学生在学习过程中常把同一纬线圈(赤道除外)上两点的最短距离误解为该纬线圈上这两点间的劣弧距,本教具能直观形象地表现出这两点间的最短距离,有效地纠正这一思维误区:将铜制大圆圈,套靠在可拆式经纬仪上,让其经过这两点,这样铜制大圆圈就成为经过这两点间的大圆,这一大圆上两点间的劣弧距即为这两点间的最短距离。学生通过套靠、测量,与经过这两点间纬线圈上的劣弧距比较,体验“球面上两点间的最短距离为经过这两点间大圆的劣弧距”这一知识点,纠正思维误区。用这一方法可以在可拆式经纬仪上演示出地球表面任意两点间的最短距离,展现两点间的相对方位,突破教学难点,突出易错点。

      3.演示经纬线特点、东西半球的划分

      教具由于可拆装,所以可以分别展示经线、纬线特点,不易相互混淆;也能直观地展示经度、纬度的设置原理,帮助学生理解其数学含义;直观呈现出东西经度、东西半球划分的区别和联系。学生在拆装过程中发现:经度数小于20°的经线都在东半球,经度数大于160°的经线都在西半球,其余东经在东半球,西经在西半球。

      

      在验证预设功能过程中,学生发现本教具除了较好地实现预设功能,帮助掌握阅读和使用经纬网地图的基本技能外,还可以展示等高线地形图绘制原理、利用铜质大圆和投光器演示太阳直射点移动、昼夜半球分布、昼夜长短的变化等地球运动原理。这些发现使得“可拆式经纬网仪”这一自制教具的助学功能得到了进一步延伸和拓展:有助于实现初高中地理教学中地球地图教学内容的衔接、帮助各年级学生更好地理解“地球运动及其地理意义”的相关原理,突破地理教学中“判读不同类型的光照图”这一重点及难点、帮助学生更好地理解和掌握等高线地形图的阅读和使用,实现了“一物多用、功能多样”。

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