小学科学教科版（2024）三年级下册（2024）第三单元 只有一个地球6.一天中影子的变化学案

这是一份小学科学教科版（2024）三年级下册（2024）第三单元 只有一个地球6.一天中影子的变化学案，共7页。
（一）教学目标
科学观念目标
●知道影子的形成需要光源和阻挡物，影子受光源和阻挡物的影响。
●初步认知太阳与地球的关系。
科学思维目标
●在研究影子产生的过程中，讨论交流，分析和解释影子产生的条件。
●利用简易观测工具记录的证据，说明一天之中影子的变化情况，展开想象，推理光照对地球的影响，初步描述太阳与地球的关系。
探究实践目标
●利用手电筒、木圆柱做分组探究实验，观察和比较不同情况下形成的木圆柱的影子，分析现象，总结产生影子需要的条件。
●制作用于研究影子变化规律的简易观测工具，观察和记录阳光下影子的变化情况，观察并描述阳光照射下物体的影长从早到晚的变化情况，寻找和描述影子变化的规律。
态度责任目标
●在影子实验中，乐于动手操作，善于与他人合作完成实验。
●对长时间观察记录保持兴趣，能够有毅力坚持长时间的记录，能够根据记录实事求是地表达自己的结论。
●感受科学技术给生活带来的有利影响。
（二）教学内容分析
本课为单元第6课，对应课程标准3~4 年级学习内容“3.3 声音与光的传播”的第十一点“描述光被阻挡时形成阻挡物影子的现象”及“9.2 地球绕地轴自转”的第二点“观察并描述太阳光照射下物体影长从早到晚的变化情况”。在本课，需引导学生通过测量日影变化，理解光照对地球的影响，掌握影子形成的条件。在第 5 课的基础上，本课首先引导学生认识影子的成因，厘清光源、阻挡物和影子三者的关系，随后利用简易的观测工具记录一天中影子的变化规律，初步理解太阳与地球的运动关系及其影响。
本课有四个板块。聚焦板块以学生熟悉的“影子”作为情境切入，引导学生思考影子形成的条件，建立影子与光源的关联。进而聚焦“一天中，阳光下物体影子的变化有什么规律？”的核心问题，指向太阳对地球光照的影响。探索板块首先是进行影子成因的探究——学生需先理解光源对影子的作用机制，为后续相关自然现象（如日影变化）的推理奠定知识基础。其次是简易观测工具的制作与对物体影子的观测，通过课外长期观察、记录一天中短木杆影子的变化，培养持续观察与记录的习惯。研讨板块基于观测记录的数据，引导学生研讨影子的产生条件及影子的变化规律（如长度、方向），并由此反推太阳在一天中的运动轨迹。拓展板块展示古代计时工具——日晷，通过对比我们制作的简易观测工具与真实日晷的结构和功能，引导学生理解日晷的发明原理及其在古代计时中的重要性。
学生在本单元需逐步认识宇宙中主要天体的基本特征。对于三年级学生而言，虽不要求深入理解，但可以开始感受这些天体的关系并尝试解释相关的自然现象。他们已知晓地球、月球的存在，了解到月球围绕地球公转、地球围绕太阳公转等信息。然而，学生对“地球自身也在转动（自转）”这一概念关注较少，理解其原理的难度较大。因此，本课通过探究——阳光照射下物
体影子的变化，帮助学生初步感受地球自转的影响。此外，学生基于日常生活经验，会好奇一天中不同时间的太阳光照差异（太阳直射或斜射导致光照强度变化）、夜晚月光来源（月球反射太阳光），以及太阳每日东升西落的成因（与地球运动的关系）。要探究这些现象及其背后的太阳——地球运动关系，最有效的方法是系统地记录并分析一天中阳光下物体影子的变化规律。通过活动，学生能认识到太阳位置变化导致地球上物体影子相应的长度和方向变化，这会为他们在高年级学习地球和太阳的运动关系奠定良好的基础。
（三）教学重难点
重点:理解影子形成的条件，认识影子与光源的内在联系；掌握简易观测工具的制作方法并能持续记录一天中影子的变化情况（长度与方向）。
难点:通过分析影子的变化规律，理解太阳在一天中对地球的光照影响。
本课情境:教材通过学生在操场上玩“踩影子”游戏的照片，展现自然界中最常见的影子现象。物体与影子的关系本质:有阻挡物阻挡光源，才有影子的产生。学生虽能模糊地感知影子变化与光源、物体相关，但较少系统地观察一天中影子变化的规律，而只有掌握此规律，才能推理太阳光照角度的变化过程，进而理解太阳与地球的运动关系。
聚焦:第一个核心问题旨在启发学生明确影子形成的三要素:光源、阻挡物、投影面（屏），并理解其中的关系:光线被遮挡形成影子。第二个核心问题聚焦阳光下影子变化的两个重点:①探究太阳对地球的光照影响；②探究一天中影子（长度、方向）的变化规律，这是揭示太阳与地球运动关系的观测窗口。
探索1:通过影子的变化探究日地关系，需先夯实学生对光源与影子的基础认知。分组对比实验旨在让学生深入理解光源、阻挡物、影子三者的关联，尤其是光源移动（高度角度变化）如何直接影响影子的形态（如方向、长短），为后续通过日影规律推断太阳运动奠定知识基础。
图片清晰地提示活动的分工:小组实验中一名学生操作手电筒(模拟太阳光源)，一名学生观察影子变化，一名学生负责记录数据。
探索2:制作简易的观测工具记录一天中的影子变化。该活动要求小组密切协作与持续投入，通常需利用第二课时完成数据汇总与分析。不同小组的记录密度可能差异显著，这直观反映了制作的精心程度与观测的坚持性。应预留充足时间引导学生基于各自的日影记录数据进行比较、分析和规律总结。
第二步:指导学生将平板方向与实际环境中的方向(用指南针辅助校准)精确对齐，确保记录数据的真实性。对话框提示可使用指南针辅助定位，教师可借此带领学生复习指南针的使用方法。方向校准是保证数据可靠的关键。
第一步:将绘制了同心圆的平板(纸板)明确标注“东、南、西、北”四个方向(可用“上北下南，左西右东”的口诀辅助标注)。
第三步:确保垂直于圆心的短木杆保持正直，避免倾斜影响测量精度。杆的长度需经过计算或估计，确保观测时其最长的影子也完全落在同心圆范围内或平板上，不可超出边界。
第四步:要求学生每隔固定时间(如每小时)，在记录板上精确画出小杆影子的位置，并同步标注记录时间。鼓励学生在课后继续记录，每个时间点的清晰标注能有效呈现影子长度和方向随时间的变化规律，进而揭示其与太阳位置变化的关联。
教材提供的观察记录图清晰展示了最终成采:带同心圆和“东、南、西、北”方向标识的底板记录了从早到晚定时测量的多个时间点;每个短木杆影子的位置均明确标注对应时间。这份完整、准确且连贯的记录，使一天中影子的变化规律(长度、方向)一目了然，为后续分析提供了直观依据。
研讨1:提示学生根据观察到的现象来表达并解释自己的观点。需要学生说出影子产生的三个条件——光源、阻挡物和接收影子的屏，并且能够说一说影子形成的操作方法。只要求学生将自己的想法讲清楚即可。当然也鼓励学生表达影子的变化情况，比如调整光源的位置和角度、阻挡物的位置和摆放方式等，影子会发生变化。
研讨2:要求学生整合简易观测工具的记录数据进行综合分析（归纳、推理、总结）。由于数据仅包含影子变化与对应时间，学生需由此逆向推断不同时间点的太阳位置变化（高度与方位），建立“影子变化一太阳位置变化”的逻辑关联。进而理解一天中太阳的规律性运动对人类在地球的生活产生的深刻影响（如昼夜交替、时间划分、光照强度变化等）。
拓展:教材图片展示了日晷实物，清晰呈现其结构（如晷针及投影）。教师可补充多角度的日晷照片或视频资料，引导学生对比分析我们制作的简易观测工具与真实日晷在结构与原理上的异同（如两者均依赖影子变化计时，但真实日晷精度更高、结构更复杂）。
（五）教学准备
学生:手电筒、木圆柱、同心圆观察纸、短木杆、指南针等。
教师:教学课件、日晷的拓展资料。
（六）课堂教学实施建议
1.聚焦
教师可先回顾上一课“发光发热的太阳”，强调阳光下会形成物体的影子。教师提问:“影子是怎样形成的？一天中，影子的变化有什么规律？”学生根据生活经验和已有的初步认知进行回答（如“太阳东升西落，影子在反方向”“早晨的影子长”）。可出示操场“踩影子”游戏的照片或组织学生在教室玩“手影”游戏，帮助学生建立影子与光源的直观联系。教师需板书学生观点，简要梳理影子与光源的关系，为后续探究作铺垫。
2.探索
教师提出核心问题:“影子是如何产生的？光源是怎样影响影子的？”围绕这个问题，学生需要开展模拟实验。教师展示实验材料——手电筒和木圆柱。分小组发放材料展开探究实验，一名学生调整光源，一名学生观察影子的变化，一名学生及时记录影子的变化情况，这样可以培养学生分工合作的意识。提醒学生手电筒不要照射别人的眼睛。提醒学生可以寻找让影子发生变化的方法，学生会尝试改变光源的照射角度，或者改变木圆柱的摆放方式。更进一步，可以让学生围绕木圆柱转一圈手电筒，模拟太阳在天空中的运行轨迹，再观察影子的变化，在模拟实验中，初步了解一天之中影子可能的变化情况，为简易观测工具的制作打好操作基础。
做完影子探索实验后，教师及时带领学生总结产生影子的条件——光源、阻挡物和接收影子的屏，让学生根据记录情况简单描述光源对影子的影响。简单的讨论之后，就要落实到真实的一天之中阳光下物体影子的变化规律的探究。向学生明确本课的任务——模仿古人，制作一个简易的观测工具，帮助我们记录一天之中影子的变化情况，从而协助我们找到这个规律。
在课堂上需要教会学生方法，并让学生在课后观察一天，制作好简易观测工具，进行记录，所以本课内容建议用两个课时来完成，第1个课时主要是用于了解和学习如何制作简易观测工具，第2个课时主要讨论学生的记录情况，发现规律，得出结论。教师可以按照教材的步骤，将每一步给学生讲仔细，也可以将这些步骤录制成微课用来指导学生。为了鼓励学生的制作热情，可以按小组给学生发放材料，按小组展开制作简易的观测工具活动。学生在课堂上领取材料，学习制作方法，然后在课后坚持记录一天的影子变化，在下个课时将观测记录结果带来研讨。
简易观测工具的制作步骤教师要指导到位，注意以下细节。
第1步:教师给每个小组提供一张同心圆观察纸，并标注东、南、西、北方向。如果学生在课后不方便小组合作，也可以一人一张。教师也可以直接提供现成的贴有同心圆观察纸的平板，就不需要学生贴了。
第2步:将纸板对准方向，平放在地面上。这是本课的难点，教师可以重点讲解和训练。可以使用微课视频、教师示范等方式来讲解“通过太阳来找方向”和“利用指南针来找方向”两种方法，纸板上的方向与实际观察方向要保持一致。需要确保学生掌握这个技能，他们在课后才能准确地制作简易的观测工具。
第3 步:在纸板中心竖直立一根短木杆。短木杆要能够竖直立在同心圆的中央位置，需要教师提前尝试，教师最好能够事先做实验，记录一天中短木杆的影子，尽量让短木杆产生的最长影子能够在同心圆内。
第4步:每隔一段时间观察和记录一次影子的位置、长短，并标注时间。教师可以在课堂上带着学生实际测量一次，或者用微课视频告诉学生如何进行绘画，如何准确记录时间。影子可以画成一条线，用尺子进行辅助。时间的标记可以采用 12小时制，但是要标清楚上午还是下午。由于影子的变化是比较慢的，所以间隔时间的选择比较多样，可以是一节课，也可以是两节课，这取决于各个小组自己的选择，间隔时间越短，影子的变化记录得就越精确。
第 5步:分析记录的内容，寻找影子变化的规律。当学生完成用简易的观测工具观察记录物体影子随时间的变化之后，在第二课时里可以进行这一步。组织学生观察研讨。
为确保活动有效进行，要注意以下几点:①课前先进行实地勘察，选择观察点；②可提前为每组准备指南针，用指南针确定方向；③虽然实验以小组为单位，但建议让所有学生都记录观测结果，以促使每个学生都能投入到观测活动中；④在学生进行观测活动时，教师随时巡视，随时发现问题，随时纠正。⑤让学生在课后根据小组情况，每隔一段时间就去记录。
3.研讨
研讨1“影子的产生需要什么条件？”，可以在探索1后就进行。通常可以让学生根据记录情况来回答，更好的做法是让学生上台用手电筒和木圆柱操作演示，展示他们的发现。需要学生说清楚影子产生的条件，以及光源位置或角度的变化对木圆柱影子（如长度、方向）的影响。
研讨2，经过完整一天的观察和记录，学生制作了各式各样的简易观测工具，教师利用第 2 个课时来组织学生讨论该问题。可以先让学生根据自己小组的观测记录，在组内进行观察和比较，从中初步得出简单的结论和规律，然后在班级上进行分享。因为这是学生坚持观察和记录的成果，教师应该给学生充足的时间来进行分享，尽量让每个小组都有展示的机会，提醒学生分享时要聚焦影子的变化。当学生分享自己的发现后，教师提出关键问题“物体影子的变化与一天中时间的变化有什么样的关系？”引导学生将时间与影子特征对应起来，目标表述如:“从早上到中午，影子逐渐变短，在正午时影子最短”“从正午到傍晚，影子逐渐变长”。更进一步，可以让学生结合太阳位置的变化来说明这一规律。
4.拓展
鉴于第 2 课时时间相对充裕，教师可引导学生拓展学习日晷的相关知识。日晷是我国古代利用影子与时间关系制造的一种计时仪器。教学时，先让学生观察真实日晷的图片或模型，然后将其与课堂制作的简易观测工具进行对比，分析两者在结构和功能上的异同。有条件的学校可进一步组织学生学习真实日晷的使用方法，还可以组织学生寻访当地的日晷进行实地观察、学习与应用。
（七）教学评价建议
“制作一个简易的观测工具，研究阳光下物体影子的变化规律”是本单元学生认识太阳与地球关系的重要探究实践活动，所以本课课堂评价的重点是评价学生是否能够掌握简易观测工具的制作方法，是否能够乐于与人合作，并且在课后没有教师监督的情况下，能够有耐心地坚持记录。科学思维上，要评价学生根据观察实验的结果，得出自然规律的能力。学生自我评价表如表所示。
表“一天中影子的变化”自我评价
评价维度
评价内容
能做到的打“√”
我好奇
对一天之中影子的变化规律产生探究兴趣
我思考
思考太阳对地球的影响，根据记录情况，得出规律
我实践
能够制作简易的观测工具，并且认真记录影子在一天之中的长度与方向变化
我合作
积极完成小组任务，与大家合作完成简易观测工具的制作与观察记录，并且积极分享