[國小組]天狗食日-
日月食成因與模型製作
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壹、活動目標 Goal
藉由組合製作簡易日月地模型,讓學生觀察三球體互動所產生陰影遮蔽,導致日月食。透過實際觀察探究與操作,培養科學素養能力,並將其學習經驗轉移到日常生活中。
大概念 Big Idea
陰影遮蔽
核心問題(探究問題) Essential Question
日月食如何產生?
教學對象
國小生 5-6年級
教學時間
60-80分鐘 (約2 節課)
透過實驗結果,學生將能夠...
藉由組合製作簡易日月地模型,讓學生觀察三球體互動所產生陰影遮蔽,導致日月食。
透過實際觀察探究與操作,培養科學素養能力,並將其學習經驗轉移到日常生活中。
作者(服務單位)
黃裕雄
(國立光復高級商工職業學校 )彭錦元
(國立花蓮高級農業職業學校 )
陳泰岳
(新北市鶯歌高中)
通訊作者e-mail
黃裕雄 algobear@gmail.com
貳、課程綱要對照 Course Outline
※十二年國教素養導向綱要
【自然科學-第二、三學習階段-學習表現】
ti-Ⅲ-1
能運用好奇心察覺日常生活現象的規律性會因為某些改變而產生差異,並能依據已知的科學知識科學方法想像可能發生的事情,以察覺不同的方法,也常能做出不同的成品。
tm-Ⅲ-1
能經由提問、觀察及實驗等歷程,探索自然界現象之間的關係,建立簡單的概念模型,並理解到有不同模型的存在。
【自然科學-第二、三學習階段-學習內容】
1.藉由日月食模型操作讓學生了 解陰影造成日食與月食現象。
2. 透過實際操作學習,並能將其應 用在生活觀察中,培養其素養能力。
【核心素養】
自主行動—系統思考與解決問題
參、活動原理 Theory
日食原理:日月地幾乎排成一直線,月球擋住太陽所形成的影子恰好落在地球上,此時地球白天部份區域可見,分為全(或環)食帶及偏食地區,發生在農曆初一(朔),可見日全食、日環食、日偏食、複合日食等種類之日食。
月食原理:日地月幾乎排成一直線,月球進入地影所致,此時地球夜晚區域地區可見,發生在滿月,可見月全食、月偏食、半影月食等種類之月食。 每年有2至5次日食,每一次僅在有限的區域內可見。 對於同一地點而言,日全食出現的頻率一般為375年左右。每次發生日食的前後半個月,就有可能發生月食,符合本次活動主題-振盪及週期運動。
肆、活動材料 Material
器材
示範模型器材(如下圖)
1. 工具:切割板、剪刀/美工刀、尺、強光手電筒
2. 耗材:黑色西卡紙(長、短條各1)、保麗龍球半顆(大、小各1)、鉚釘*3、圖片(日、月、地球)各一。
藥品
無
伍、活動步驟 Step
第一部分
活動一、引起動機
提問有誰觀察到2019.12.26台灣的日食及2020.06.21日環食,引起學生動機。
第二部分
活動二、模型示範與分組製作
藉由模型操作,讓學生理解日食現象,結合了實際情境。教師先示範模型組裝後,巡迴各組指導學生組合模型,是否順利進行。(注意在實際組合刀具操作時意安全)
讓學生組合後進行觀察(先不須說明保麗龍球代表意義)。
學生生完成作品後,將場地燈光稍微關暗(不須做到伸手不見五指);打開強力手電筒光源,提醒學生觀察保麗龍球不同位置的光影變化,光源映射在球體表面情況,觀察影子是否有濃、淡情況(本影與半影之差別)。
引導學生產生素養能力: 太陽光映射地月陰影所造成地球上人類所看到日月食現象,讓學生有能力解釋日食與月食為何發生。
(老師與助教需不斷去各組巡視,解答學生問題及鼓勵邊緣小孩)
講解地球月球的大小(比例)、距離等特性。
第三部分
活動三、模型解釋實際情境--素養能力展現
(放簡報-活動三)
老師以簡單投影片展示最近各地觀察日食照片及針孔呈像(提醒注意: 不可直接直視或戴太陽眼鏡觀察太陽)
活動四、延伸
開燈後,繼續引導學生填寫學習單,延伸有關農曆的問題,讓學生觀察模型討論農曆初一及十五的意義。(老師與助教需不斷去各組巡視,了解學生跟上進度)
將模型材料做組合
將模型組合後,先試試看是否能夠轉動
當光源從太陽發出,可見地月後方皆會出現陰影
日食原理:當月球擋在太陽(光源)與地球之間,其陰影映在後方地球表面,形成部分地區無法看見太陽(日)。可見影子分成本影(黑濃)及半影(淡色)兩種。
月食原理:當月球繞至地球正後方,月球恰好進入地球影子區域中,月球黯淡無光。但實際月食可見月球呈現紅色,藉此說明地球大氣層所產生之散射效應。
教案學習單
(待調整)
時事選擇題
臺灣在2019年12月26日曾經看到何種天文奇景? ▓日食 □月食 □哈雷彗星來臨 □金星凌日 □懸日 □流星雨
嘉義地區在2020.6.21即將看到何種日食? □日全食 ▓日環食 □日偏食
日全食是全球難得一見的奇景,發生時只有少數地區看得到。猜猜看:臺灣在哪一年可以看到,而且當時只有墾丁才可見喔! □2040 □2050 □2060 ▓2070
日食發生時,如果是在大晴天的狀態,可以用太陽眼鏡進行日食觀測嗎?
□可以 ▓不可以
填充題
中國農曆月份是準確按月相盈虧圓缺週期來制定,1個月周期長約29.53日,故農曆計日為初一到二十八;根據下圖右,請與同組同學觀察模型後討論回答:
你知道今天應該是農曆哪一天:? _________________
在地球上看,你認為今晚月亮長得如何?在圖8畫畫看 (若是看不到,請全部塗黑;若是一半亮,請塗黑一半。依此類推)
實作與討論
1. 你認為當月球在圖9(甲/乙/丙/丁)哪一個位置時,地球上部分地區會發生日食? 每次日食一定在這位置嗎? 為什麼?(簡單敘述事件50字內)
答:甲,因為上圖四個位置中,只有月球在甲位置才有可能擋住太陽光,導致地球上部分地區看不到太陽。但因為月球繞行地球公轉之軌道面與黃道面夾角5度9分,所以不是每次到甲處時,都會擋到太陽。
2. 當滿月的夜晚,人們看到皎潔無暇又大又圓的月亮,你認為月球出現在圖9(甲/乙/丙/丁) 哪一個位置? 為什麼那個位置是滿月?(簡單敘述事件50字內)
答:丙,因為月球因為反射太陽光才能發亮,當它運行到丙位置時,以地球人的角度抬頭看到全亮面的月球。
圖8. 農曆月相圖 (中央氣象局,2019)
圖9. 日月地軌道運行位置(郭重吉,2019
實作注意事項
安全事項提醒
1. 場地要求:本活動需在室內進行;等分組學生完成做作品後,活動進行時必須將空間稍微關暗(不須做到伸手不見五指),以利觀察。
2. 再次提醒:不可直視觀察太陽,會導致視力衰退,甚至失明
3. DIY組裝過程中會使用剪刀或美工刀裁剪零件,需要提醒剪刀的安全用法。
活動廢棄物處理
請學生將剩餘的耗材零件分類、回收。
參考資料
蘇漢宗、許瑞榮(2019),天文學概論,國立成功大學物理學系, www.phys.ncku.edu.tw/~astrolab/e_book/
中央氣象局(2019),遙望天邊月,2016/10/28取自https://is.gd/8ZfXrg
台北市市立天文教育館(2019), www.tam.gov.taipei/
郭重吉等(2019),國九自然與生活科技(第五冊),南一出版社
Zfangの科學小玩意(2016)20160309,台灣日偏食&整理幾個觀測日食的方法, n.sfs.tw/content/index/10516
信達光學儀器(2019), www.skywatcher.com.tw/
中央通訊社(2019),天狗食日26日登場 台灣可見日偏食[影],2019/12
闖關活動(十分鐘)
前言
闖關活動僅僅十分鐘,主要讓學生根據上述課堂教案獲得科學原理,合作解決問題,並激發未來學習興趣。故本闖關設計朝向老少咸宜、道具可快速拆解,讓下一組重複使用,有分組競爭意味,兼顧科普與趣味性。本教案設計闖關活種三關,與上述課堂教案有關,但並無直接連結;可隨各校場地、學生人數去挑選調整關卡,不須關關都要實施,僅供參考。
壹、準備活動
教師準備:
一、闖關地點預先放置相當組數長桌。
二、每組所需工具:無
三、每組所需耗材:細塑膠桿1、保麗龍球9顆 (依據太陽及各大行星上色)、小黑保麗龍球(串進行星之間做隔開之用,不代表真實距離的縮小比例)
四、老師預先組裝材料放置長桌
學生準備:預先分組。每組五至六人
貳、闖關之前
闖關負責關主及學生就位。約需兩人,關主負責解說指導,副關主負責指導與通過與不通過判定。
預先集合參加同學,以小組隊伍排列。
說明關卡配置與發下小組闖關卡。
請學生注意禮貌,進入關關卡和離開關卡都要跟關主問好。
叁、進入活動
關主先提問引起動機。
關主要求各小組討論後,依據各行星與太陽位置順序,將各保麗龍球串進塑膠桿,串對就過關。(注意:不可先公布下面太陽系圖片給學生,黑色小球串在行星間代表距離,在旁的小老師用引導講解方式,可請未通過學生參考組員或請組員幫忙,改進錯誤後,再試一下。)
關主要掌握時間和隨時給予指導、提醒。
若尚有時間,關主講解太陽系九大行星,請組員發表有什麼新發現
答對人數給予集點小貼紙,關主在闖關卡上簽名或蓋通過章。
肆、活動結束
收回闖關集點卡。
預算表
每人次/每組的材料及預算(*以一組為單位)
- 黑色西卡紙/長30*2CM1個、短7*2CM1個/$4
- 保麗龍球 (半顆)/大、小各1 個 /$0.6*2
- 鉚釘(一般市售 )/3個 /$4.5
- 圖片 (日/月/地球)/各1張 / $4(可自行手繪)
- 強光手電筒/1 支 / $100
- 切割版/1片 / $100
總計 / 每人次(或每組) / $216