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摘要：本论文介绍了正午太阳高度角纸制学具的设计与制作步骤。首先，通过太阳高度角原理分析设计构思正午太阳高度角纸制学具；然后利用正午太阳高度角纸制学具材料进行制作，最后进行组装与操作。这样的设计与制作流程为中学地理课堂纸制学具设计与制作提供参考。
关键词：纸制学具 正午太阳高度角 设计 制作
一、纸制学具的内涵及特点
学具是知识的载体，所谓纸制学具就是供学生在课堂上按照教学要求进行动手加工组装或操作的基本纸质材料和学习工具。纸制學具具有启发性、趣味性、直观性、科学性、简易性、灵活性等特点。
二、正午太阳高度角纸制学具的设计与制作步骤
（1）正午太阳高度纸制学具设计构思
根据正午太阳高度角的含义，我们可以设想用圆形硬纸板和硬纸板做的长条指针来表示这个角。我们可以裁出一个圆形硬纸板作为地球的纵切面，其圆心为地心，圆形硬纸板的圆弧为地面，我们裁出一个硬纸板做的长条指针为正午直射点太阳光线，将指针的一端固定于圆心，设想指向圆形硬纸板外的另一端的端点为太阳，指针与圆弧切线形成的夹角为太阳直射点的正午太阳高度角。
为表示同一时间其他纬度的正午太阳高度角，我们设想在地表设一个可移动的观察者，用硬纸板做一个长条，长条一端固定于圆形硬纸板的圆心，另一端设为箭头在地表移动，箭头顶端对应纬度为观察者纬度，此处观察太阳的仰角为正午太阳高度角，即观察者所在纬度地面切线与太阳光线形成的夹角为观察者所在纬度的正午太阳高度角。
为表示正午太阳高度角的年变化，我们可以在南北回归线之间拨动一端为“太阳”的长条指针来演示太阳直射点的移动，拨动一端为“观察者”的长条硬纸板来分析其他纬度正午太阳高度角的变化，并以此来比较正午太阳高度角的年变化。
为表示极昼极夜，裁出一块与硬纸板直径相同的黑色半圆纸板，设定其为夜半球；为表现昼夜变化与太阳直射点的关系，我们可以将带有“太阳”的长条指针与黑色半圆纸板相连，固定于圆心，拨动“太阳”的同时，“夜半球”范围也随着移动。
（2）正午太阳高度角纸制学具的制作过程
首先，把硬纸板裁剪出一个直径为20cm的圆形硬纸板，在纸板的中心按照“上北下南”画出方向标。再在圆形板中间画出赤道，在距离赤道南北两侧3cm处分别画出南、北回归线；在距离赤道南北两侧7cm处分别画出南、北极圈线，在距离赤道南北两侧10cm处分别标出南北极。再用小刀在圆形硬纸板的圆心挖一个小孔。
再取一张硬纸板，在纸板上画出如下图形并裁剪，其中左边半圆部分直径也为20cm，右边长条指针部分长度为25cm，宽度为5mm；在长条指针的右端剪一个小圆形设为太阳，并在长条指针上画一个箭头，箭头自右向左，箭头端点落在长条指针自左向右的10cm处，箭头端点表示直射点纬度。另在圆心处用小刀挖一小孔，在半圆上标号重要纬线圈。（图1）
三、正午太阳高度角纸制学具的操作与反思
（1）正午太阳高度角与直射点纬度关系
将带有“太阳”长条指针为太阳直射光线，指针上的箭头所指纬度为太阳直射点，太阳直射点的正午太阳高度角为90度，指针在南北回归线间移动。拨动圆形硬纸板下的带有 “观察者”及“观察者”所在纬度地面切线的箭头，“观察者”观察太阳的仰角为当地正午太阳高度角。
太阳直射赤道时，即指针箭头指向赤道，赤道上的正午太阳高度角为90度。拨动带有“观察者”的箭头，使“观察者”在不同纬度观察太阳，分析其它纬度正午太阳高度角的变化，我们可以发现，南北半球相同纬度地区正午太阳高度角相同；不同纬度地区纬度越高正午太阳高度角越小。同理还可演示太阳直射南北回归线之间任意一点的直射点与其他观察点的正午太阳高度角的比较，因此得出，同一时刻，正午太阳高度角由直射点向南北两极递减的规律。
为演示正午太阳高度角的年变化，以长春所在纬度北纬43度为例，将带有“观察者”的箭头拨到北纬43度。拨动带有“太阳”的指针，演示太阳直射点在南北回归线之间移动。当太阳直射点由赤道向北移动时，我们发现北纬43度的正午太阳高度角不断增大，当太阳直射点在北回归线上时，达到最大值。同理，使带有“太阳”的指针由北回归线向南回归线之间移动，此时，北纬43度的正午太阳高度角不断减小，当直射点位于南回归线时，即冬至日时，北纬43度的正午太阳高度角达到一年中的最小值。
同理，通过正午太阳高度角纸制学具，我们还可以分别演示二分二至时任意纬度的正午太阳高度角。
（2）正午太阳高度角与极昼极夜现象
将画有阴影部分的半圆纸板固定在圆形纸板之上，半圆纸板遮住的部分为夜，未遮住的部分为昼。半圆纸板会随着带有“太阳”的指针的移动而移动。当太阳直射点位于赤道时，半圆纸板遮住圓形硬纸板的左半部分，此时，全球昼夜平分。当太阳直射点北移时，半圆纸板覆盖的南极圈范围增大，北极圈覆盖部分减少，因此北半球出现极昼现象，南半球出现极夜现象。在此期间，全球昼夜长短也发生了变化，北半球各纬度昼长大于夜长，且纬度越高，昼越长，夜越短。当太阳直射点位于北回归线上，此时为夏至日，北半球的昼最长，夜最短，北极圈以北到处都是极昼现象。南半球正好相反。
同理，也可演示太阳直射点在赤道与南回归线之间移动时南北半球极昼极夜现象。
参考文献：
[1] 陈月静.简论地理学具在地理教学中的运用[J].才智，2009.
[2] 杨长青；李华；徐宝秀.“正午太阳高度角模型”的设计、制作与运用[J].中学地理教学参考，2011.
[3]李孝敬.新课标下地理传统教具的重新定位[J].考试周刊，2014.
[4] 潘德顺；李长周.谈简易学具的制作方法[J].华人时刊（校长），2016.
（作者单位：长春师范大学 城市与环境科学学院）
关键词：纸制学具 正午太阳高度角 设计 制作
一、纸制学具的内涵及特点
学具是知识的载体，所谓纸制学具就是供学生在课堂上按照教学要求进行动手加工组装或操作的基本纸质材料和学习工具。纸制學具具有启发性、趣味性、直观性、科学性、简易性、灵活性等特点。
二、正午太阳高度角纸制学具的设计与制作步骤
（1）正午太阳高度纸制学具设计构思
根据正午太阳高度角的含义，我们可以设想用圆形硬纸板和硬纸板做的长条指针来表示这个角。我们可以裁出一个圆形硬纸板作为地球的纵切面，其圆心为地心，圆形硬纸板的圆弧为地面，我们裁出一个硬纸板做的长条指针为正午直射点太阳光线，将指针的一端固定于圆心，设想指向圆形硬纸板外的另一端的端点为太阳，指针与圆弧切线形成的夹角为太阳直射点的正午太阳高度角。
为表示同一时间其他纬度的正午太阳高度角，我们设想在地表设一个可移动的观察者，用硬纸板做一个长条，长条一端固定于圆形硬纸板的圆心，另一端设为箭头在地表移动，箭头顶端对应纬度为观察者纬度，此处观察太阳的仰角为正午太阳高度角，即观察者所在纬度地面切线与太阳光线形成的夹角为观察者所在纬度的正午太阳高度角。
为表示正午太阳高度角的年变化，我们可以在南北回归线之间拨动一端为“太阳”的长条指针来演示太阳直射点的移动，拨动一端为“观察者”的长条硬纸板来分析其他纬度正午太阳高度角的变化，并以此来比较正午太阳高度角的年变化。
为表示极昼极夜，裁出一块与硬纸板直径相同的黑色半圆纸板，设定其为夜半球；为表现昼夜变化与太阳直射点的关系，我们可以将带有“太阳”的长条指针与黑色半圆纸板相连，固定于圆心，拨动“太阳”的同时，“夜半球”范围也随着移动。
（2）正午太阳高度角纸制学具的制作过程
首先，把硬纸板裁剪出一个直径为20cm的圆形硬纸板，在纸板的中心按照“上北下南”画出方向标。再在圆形板中间画出赤道，在距离赤道南北两侧3cm处分别画出南、北回归线；在距离赤道南北两侧7cm处分别画出南、北极圈线，在距离赤道南北两侧10cm处分别标出南北极。再用小刀在圆形硬纸板的圆心挖一个小孔。
再取一张硬纸板，在纸板上画出如下图形并裁剪，其中左边半圆部分直径也为20cm，右边长条指针部分长度为25cm，宽度为5mm；在长条指针的右端剪一个小圆形设为太阳，并在长条指针上画一个箭头，箭头自右向左，箭头端点落在长条指针自左向右的10cm处，箭头端点表示直射点纬度。另在圆心处用小刀挖一小孔，在半圆上标号重要纬线圈。（图1）
三、正午太阳高度角纸制学具的操作与反思
（1）正午太阳高度角与直射点纬度关系
将带有“太阳”长条指针为太阳直射光线，指针上的箭头所指纬度为太阳直射点，太阳直射点的正午太阳高度角为90度，指针在南北回归线间移动。拨动圆形硬纸板下的带有 “观察者”及“观察者”所在纬度地面切线的箭头，“观察者”观察太阳的仰角为当地正午太阳高度角。
太阳直射赤道时，即指针箭头指向赤道，赤道上的正午太阳高度角为90度。拨动带有“观察者”的箭头，使“观察者”在不同纬度观察太阳，分析其它纬度正午太阳高度角的变化，我们可以发现，南北半球相同纬度地区正午太阳高度角相同；不同纬度地区纬度越高正午太阳高度角越小。同理还可演示太阳直射南北回归线之间任意一点的直射点与其他观察点的正午太阳高度角的比较，因此得出，同一时刻，正午太阳高度角由直射点向南北两极递减的规律。
为演示正午太阳高度角的年变化，以长春所在纬度北纬43度为例，将带有“观察者”的箭头拨到北纬43度。拨动带有“太阳”的指针，演示太阳直射点在南北回归线之间移动。当太阳直射点由赤道向北移动时，我们发现北纬43度的正午太阳高度角不断增大，当太阳直射点在北回归线上时，达到最大值。同理，使带有“太阳”的指针由北回归线向南回归线之间移动，此时，北纬43度的正午太阳高度角不断减小，当直射点位于南回归线时，即冬至日时，北纬43度的正午太阳高度角达到一年中的最小值。
同理，通过正午太阳高度角纸制学具，我们还可以分别演示二分二至时任意纬度的正午太阳高度角。
（2）正午太阳高度角与极昼极夜现象
将画有阴影部分的半圆纸板固定在圆形纸板之上，半圆纸板遮住的部分为夜，未遮住的部分为昼。半圆纸板会随着带有“太阳”的指针的移动而移动。当太阳直射点位于赤道时，半圆纸板遮住圓形硬纸板的左半部分，此时，全球昼夜平分。当太阳直射点北移时，半圆纸板覆盖的南极圈范围增大，北极圈覆盖部分减少，因此北半球出现极昼现象，南半球出现极夜现象。在此期间，全球昼夜长短也发生了变化，北半球各纬度昼长大于夜长，且纬度越高，昼越长，夜越短。当太阳直射点位于北回归线上，此时为夏至日，北半球的昼最长，夜最短，北极圈以北到处都是极昼现象。南半球正好相反。
同理，也可演示太阳直射点在赤道与南回归线之间移动时南北半球极昼极夜现象。
参考文献：
[1] 陈月静.简论地理学具在地理教学中的运用[J].才智，2009.
[2] 杨长青；李华；徐宝秀.“正午太阳高度角模型”的设计、制作与运用[J].中学地理教学参考，2011.
[3]李孝敬.新课标下地理传统教具的重新定位[J].考试周刊，2014.
[4] 潘德顺；李长周.谈简易学具的制作方法[J].华人时刊（校长），2016.
（作者单位：长春师范大学 城市与环境科学学院）