It's Dark So Early!
“等等，那是行不通的！阿拉斯加全年都是光明的…“學生們熱情地提出和接受他們的科學解釋，為什麼白天的長度在全年和在地球的不同地點變化。那是十二月，學生們一直在談論一天結束時與夏天相比是多麼的黑暗。這是一個很好的時間，讓學生參與探索，找出為什麼會發生這種情況。
這項調查是探索地球與太陽、月球和其他恆星關係的更大單位的一部分。在這段時間的白天調查之前，學生們已經探索了白天和夜晚的原因(透過建模)，並將其與太陽在一天中不斷變化的位置(跟蹤陰影)聯絡起來。
在這篇文章中，我們提出了一個為期三天的課程，我們所教授的五年級學生在探索之後，科學家的活動。從提出問題和分析資料，到從事科學建模，到為科學(課堂)社群捍衛他們的理論，這些五年級學生都在模仿科學家如何調查自然界。
第一天：為什麼位置會影響日光的長度？
為了讓學生們探究為什麼白天的長度會在一年中發生變化，並引入日光變化時間取決於地理位置的想法，學生的好奇心透過觀看芬蘭的一段延時影片而點燃。學生們以分屏的方式觀看同步影片，一個是在冬天的心臟時段拍攝的，另一個是在夏季的高峰時段拍攝的，這些影片捕捉並比較了24小時內的日光。這段影片展示了在遙遠的北方，日照時間的巨大範圍。
我們開始了為期三天的調查，提出了一個問題：為什麼一年中不同時間的白天長度是不同的？我們把這個班分成六組，由三、四名學生組成。每組被給予一組資料，每兩週陽光總時數，為期一年，在一個特定的地點。這些資料集在北半球和南半球的位置相同[Barrow，AK 71°N；魁北克，CN 51°N；達拉斯，TX 32°N；聖地亞哥，CH。33°S；福克蘭群島，Arg。51°S；McMurdo RB，南極洲71°S]。為了便於比較，我們在11×17紙上提供了圖形模板(有關繪圖的更多資訊，以及如何使用該模板支援通用核心數學標準5.MD.B.2，請參見建立夏令時圖表邊欄)。珀金斯女士和我準備了第七張圖，給厄瓜多的基多，0°。這張圖實際上是一條直線，因此可以為我們的學生提供有限的數學練習。
完成後，這些圖表從北到南依次懸掛，中間是厄瓜多基多。珀金斯女士提出了一個問題，你注意到這些圖表是什麼？為了支援學生的參與和搭建討論的腳手架，學生們首先與他們的小組討論這個問題。在整個小組討論之前與一個夥伴或小組交談，讓學生有機會“排練”他們的反應。這對ELL學生和更安靜、更不情願的參與者尤其有幫助。讓他們有機會在較小的環境中表達自己的想法，讓學生有更大的信心，最大限度的參與，集中注意力，並支援學生對材料的理解。沃思等人2009年; Shea和Shanahan 2011).
在隨後的課堂討論中，學生們很快注意到，隨著距離赤道越來越近，距離是如何減小的。“我注意到，當我們從左向右走時，圖就像過山車一樣陡峭，然後我們到達厄瓜多，幾乎是平坦的，然後又是顛簸的。”學生們驚訝地看到，阿拉斯加的巴羅和南極洲的麥克默多研究基地都經歷了24小時的光照，同樣的，也經歷了幾個星期的白晝。這兩幅圖的斜率，從白天的0小時到24小時，都是驚人的。當位置向赤道移動時，學生們注意到範圍變小，坡度變平，直到厄瓜多的圖表實際上是一條直線，範圍只變化了四分之一小時。
一位學生評論道：“它們就像彼此的對立面。”“是的，”另一個人回答說，注意到南北半球緯度相似的位置之間的反比關係。“我注意到阿拉斯加和南極洲似乎是對立的。六月，阿拉斯加的天氣不會變黑，但在南極洲，它會保持黑暗。然後它就會切換。十二月，阿拉斯加的天氣一直漆黑一片，南極洲卻一直燈火通明。“許多學生對圖的對稱性發表了評論：“當達拉斯有更多的光線時，聖地亞哥的光線就會變暗。”
學生們能夠主持討論；一些我們準備好的便利問題包括：當我們從一月到六月的時候，一天的時間發生了什麼變化？12月底前後會發生什麼？當你離赤道更遠的時候，日光的長度是如何變化的？關於緯度相似，但半球不同的位置，你注意到了什麼(即魁北克/福克蘭群島；達拉斯/聖地亞哥)？
當關於圖表的討論結束時，我們分享到，科學家們經常需要根據新的資訊來改進他們的調查問題。我們讓學生們改進我們的指導問題。我們共同構建了一個更準確的問題：為什麼地理位置會影響一年的白天時間？
第一天結束時，我們要求學生在他們的科學筆記本上寫下他們對資料的初步印象和想法，以及我們的指導問題。
