探索「太陽日行跡」的數位與實體交織之旅 2026.6.5
公開課日期:115年6月5日第3節
公開課科目及主題:九年級地球科學、太陽日行跡(Analemma)——凡走過必留下痕跡
雅惠主任在國中九年級即將畢業的地球科學課堂上,帶來了一場結合數位科技與實作的「太陽日行跡(Analemma)—凡走過必留下痕跡」優質課程。這是一堂充分展現素養導向、虛實整合且充滿學生探究動能的精彩教學。
課程初期,教師精準地透過生活經驗喚起學生的先備知識,引導思考太陽每天東昇西落的軌跡差異,提問:如果一整年中的每個月,我們都在同一時間、同一地點,記錄太陽天空中的位置,把每天記錄位置的點連起來,會是什麼圖案?請學生先做預測後進行繪圖,再將各組的圖案貼在黑板上(會保留到課堂最後,與探究實作的結果比較)。觀課紀錄提到「連結學生既有的知識」,這正是科學探究課程中至關重要的起點。教師在講台上運用大螢幕投影,搭配生動的講述,成功將全班的注意力聚焦於今日的學習任務上,為接下來的抽象概念奠定了良好的班級氣氛。
進入「天球座標系統」的核心講解時,教師展現了細膩的鷹架搭建技巧。我們能看到老師指著螢幕上的天球模型,向學生解釋赤經(RA)與赤緯(Dec)的概念。對於國中生而言,這是相對抽象且陌生的空間概念。學生利用平板操作 「Stellarium Web」,找出太陽在天空中的位置並記錄赤經、赤緯度數,有學生在 10:22 詢問數據需記錄的精確度時,教師明確地回應「寫到分就好,不用寫到秒,不用寫到這麼細,讀刻度填到表格」。這個充滿彈性的教學決策,非常有效地降低了學生的認知負荷,讓學生免於陷入瑣碎的數據泥淖,進而能將專注力保留給後續整體圖形的趨勢觀察。
在線上探究歷程,學生專注於虛擬星空軟體尋找天體座標,課堂中自然發展出了良好的同儕協作模式,例如小組內進行了「女生唸、男生輸入」的明確分工,更令人振奮的是探究成果展現的那一刻。10:39 時,當學生看見系統根據他們輸入老師運用生成式AI製作的「數據轉太陽軌跡圖小程式」的數據自動生成「8字形」的日行跡圖案時,忍不住發出了「My God!」的驚嘆。這種因自我發現而產生的喜悅,是科學教育中最珍貴的時刻。隨後,學生將數位畫面轉換為實體紀錄,他們拿著色筆將圖案精準地復刻到標示著「After」的工作紙上,這個過程同儕間的交互檢核也發揮了強大的效用,觀課紀錄提到,有小組在繪圖時發現異常,成員互相提醒「我們的圖超怪的,我覺得我們畫錯了。那裡錯?」,進而自主除錯,發現是某些數據「找數字明顯有問題(學生說:少負號,我們少寫一個負)」。這種不依賴教師,由學生自主發現錯誤並修正的歷程,完美詮釋了以學生為中心的學習樣貌。
從教學觀察的角度來看,學生學習進度的差異也為教師帶來了真實的挑戰。觀課者在紀錄中寫下,有部分小組完成「速度很快」,甚至有餘裕在圖紙上「繼續畫貓咪表情包」。這帶出了一個值得專業探討的議題:「該給他們更多的教學挑戰或更多新的任務鷹架嗎?」。同時,觀課者也對班級經營的節奏提出反思:「有沒有需要等6組都完成才進行下一步?」。這提醒了我們,在設計此類高度依賴操作的任務時,可以預先準備進階的提問或延伸活動,以滿足不同學習步調學生的需求。
課程尾聲的深度討論階段,教師展現了明確的課堂掌控力,透過「現在,請把ipad合起來,放在桌子旁」的指令,成功將學生的心智從載具操作拉回知識的意義建構。觀課紀錄中特別點出,雖然老師原本「沒有要解釋原理,但是還是有說明」,並輔以真實的照片來呈現太陽一年的軌跡。這樣的教學補充不僅完整了物理成因(如地球自轉軸傾斜與均時差)的科學探討,更透過展示全球著名古蹟的真實日行跡影像,昇華了課程的層次,讓科學不僅僅是數據與圖表,更具有跨學科的美感與壯闊的世界觀。雖然課堂上來不及讓學生進入Astronomy Picture the Day網頁,讓學生找出自己生日那天的天體運行軌跡照片上傳,形成一張數位的天文圖照科學牆並書寫30字的心得,但可作為後續精緻課堂教學活動的好方案。
總而言之,這是一堂透過軟體將立體星空具象化,清楚觀察長時間巨觀尺度下大系統變化的探索課程,還能透過授課老師自行設計的AI小程式,大幅節省作圖所需時間,讓學生看到圖背後的一致性與原理,更有餘裕思考:在南半球、北極、不同星球……看到的太陽日行跡,會跟我們作圖的結果一樣嗎?(否則光是畫出這麼多數據點的連線,一節課就過去了),這堂結合數位與實體,猜測與實作驗證,進而看見科學之美的天文課,著實拓寬了觀課者看待地球科學課程的視野。
































