一、“制作太阳系模型”案例介绍
“制作太阳系模型”是一个美国跨学科的研究性学习案例。它综合了数学与自然科学的知识，采用3～4人组成学习小组的形式，来共同构造一个与太阳系相似的几何模型。学生在动手建造模型的过程中，可学习关于太阳系九大行星以及数学中比例问题的相关知识。通过开展这个研究性学习活动，还可以培养学生进行科学探究必备的能力，初步形成对科学探究的理解，并形成一定的世界科学观。
该研究需要4～5个课时的时间，主要分为4个阶段，下面就详细介绍一下他们的研究过程。
研究的第一阶段是准备阶段。这一阶段主要的两个任务就是确保学生必备一定的科学知识和准备所需要的材料。学生必须理解的一个主要的数学概念是“比例因数”。例如，为完成这个学习任务，学生需要理解如果用一个直径为2米的小球代表太阳，那么地球应该用多大的小球来代表，它离太阳应该多远等问题。需要的材料主要是学生在建立太阳系模型时需要用来代表各个行星的物体，具体如下：
1.米尺或者其他测量工具；
2.标尺；
3.计算器；
4.太阳：直径为30英寸的充气球；
5.水星：芥菜籽；
6.金星：小的圆形软糖；
7.地球：小的圆形软糖；
8.火星：胡椒子或者其他大小相似的物体；
9.木星：小柚子或者垒球；
10.土星：小橘子或者苹果；
11.天王星：大樱桃或者番茄；
12.冥王星：罂粟种子。
第二阶段，学生要在笔记本上写下他们所知道的关于太阳系的知识，然后在整个班级中讨论他们的观点。讨论之后，就可以建立一个全班关于太阳系知识的列表，并把这个知识列表放在教室前方。讨论过程中，学生的一些概念可能是不确切或者是错误的。例如他们可能认为地球是太阳系的中心（行星、太阳和月亮围绕地球旋转）；地球是太阳系最大的物体；太阳系非常拥挤；太阳系只包括太阳、行星和月亮等。学生会在探究的过程中发现这些理解是错误的，并形成正确的概念。
如果在讨论中有一些问题没有提到，教师可用提问的方式帮助学生引出更多关于太阳系的知识。这些问题可以是：
1.太阳系中最大的行星是什么？
2.如果你在一个以每小时100英里的速度行驶的车里，从太阳系的一个尽头到另一个尽头需要多长时间？
3.从太阳到地球的距离是多少英里？
4.在地球上可以看到太阳系的几个行星？
通过学生的讨论以及教师的提问，最终形成学生关于太阳系的知识列表，这样既唤起了学生先前学到的一些科学知识，又有利于探究活动的进一步展开。
第三阶段是学生分组展开探究活动阶段。在这个阶段，学生的任务是用第一阶段给定的材料建立一个太阳系的几何相似模型。学生知道的前提是：太阳是一个直径为30英寸或者76.2厘米的小球。学生要将小球与具体的行星对应起来，并且要确定每个行星与太阳之间的距离。在这个阶段，学生可利用教师提供的两个相关网站进行学习与探究。
一个网站是http://seds.lpl.arizona.edu/nine-planets/nineplanets/nineplanets.html，主要是对九大行星进行介绍，提供了九大行星的详细资料，如这些行星的轨道长度、直径以及重量，还提供了大量的九大行星的图片资料，可以帮助学生更加形象地了解九大行星。
另外一个网站是http://itss.raytheon.com/outreach/education/solar_system/school_ss.html，主要是介绍了一个校园中建立的太阳系模型。通过建立这样的模型让学生了解千、百万以及十亿之间的关系。这个网站给出每种行星的实际大小与按比例计算后的大小、距太阳的实际距离以及按比例计算后的距离，并用卡片上的点来表示行星按比例计算后的大小，学生在校园中可建立此类太阳系的比例模型。这个网站可以为本研究提供很好的学习材料。不同的是，在本研究里学生要用不同大小的实物代替九大行星。学生在研究过程中可以参考这两个网站中的资料，以便他们的研究顺利进行。
此外，在探究过程中，一些完成得比较早，而且已经建立了一个比较精致太阳系模型的小组，可以在建好的模型上加上小行星带和太阳系的主要卫星。例如，他们可以发现谷神星（迄今为止发现的最大的行星）有多大，并确定给定的材料中哪种物质可以代表谷神星。在探究的过程中，小组的成员之间进行分工，如成员为3人的小组，可以每个成员负责3个行星的工作。注意，每个成员都要在笔记本上记下自己所作的工作，以及自己如何得出的结论。最后，小组的成员将所有的内容放在一起汇总。
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