科学教科版（2024）5. 影长的四季变化教案设计

这是一份科学教科版（2024）5. 影长的四季变化教案设计，共9页。教案主要包含了学情分析，教材分析，核心素养教学目标，教学重难点，教学过程，课堂小结等内容，欢迎下载使用。
六年级学生经过小学阶段五年的科学学习，已经具备基础的自然现象观察能力和简单实验探究能力，对影子的形成、一天中影子长短变化规律有扎实的认知基础，同时在生活中直观感知到春夏秋冬四季的气温、光照差异。学生能够熟练使用直尺、模型等简单工具开展观测活动，具备基础的小组合作、数据记录与图表整理能力。
但学生的认知存在明显局限性：多数学生仅知晓“影子早晚长、中午短”的日变化规律，对于同一地点正午影子随四季发生规律性变化的现象缺乏系统观察和认知，无法将影长变化、太阳高度变化与季节更替建立关联。同时，学生抽象思维尚未完全成熟，难以理解宏观的天体运动带来的微观自然现象变化，容易将日影变化和四季影长变化混淆，对中国古代天文观测工具圭表的原理和价值更是一无所知。此外，学生数据分析、归纳规律、逻辑推理的能力仍需进一步提升，需要通过具象化实验、师生互动探究、图表分析等方式突破认知难点，贴合六年级学生从具象思维向抽象思维过渡的学情特点。
二、教材分析
《影长的四季变化》是2026版教科版小学科学六年级上册第三单元《地球的运动》的核心探究课时，承接单元开篇地球自转、昼夜交替的相关知识，同时为后续《地球的公转》《四季更替成因》的学习铺垫核心基础，在单元知识体系中起到承上启下的关键作用。
本课教材内容编排逻辑清晰、层层递进，贴合新课标探究式学习理念。教材首先通过生活现象设问，引发学生对四季影子变化的思考；接着引入中国古代天文仪器圭表，介绍其结构、用途和历史价值，渗透传统文化教育；随后设置核心探究活动，引导学生通过模拟实验、数据观测、图表记录，探究正午影长的四季变化规律；最后链接自然现象，关联太阳高度角变化与影长、气温、四季的内在联系。
教材摒弃了枯燥的理论灌输，以“现象观察—工具认知—实验探究—规律总结—原理关联”为核心主线，聚焦学生科学思维的培养。本课核心知识点为同一地点、正午时刻，物体影长随四季呈规律性变化：夏季最短、冬季最长、春秋适中，本质是太阳高度角的四季变化，而太阳高度变化又源于地球的公转运动，为后续公转知识的学习搭建了直观的现象支架。同时，教材融入中华优秀传统文化，通过圭表的认知与使用，落实科学文化育人目标。
三、核心素养教学目标
（一）科学观念
1.知道同一地点、每天正午时刻，同一物体的影子长度会随季节更替发生规律性变化，明确夏季正午影长最短、冬季正午影长最长、春季和秋季影长居中且相近。
2.了解太阳高度角的基本概念，知晓正午影长与太阳高度角成反比关系：太阳高度角越大，影子越短；太阳高度角越小，影子越长。
3.认识圭表的结构、工作原理和历史意义，知道圭表是我国古代观测正午影长、划分四季、制定历法的重要天文仪器。
（二）科学思维
能通过对比四季影长数据、分析影长变化图表，归纳总结影长的四季变化规律，培养数据推理与归纳概括思维。
能结合影长变化现象，推理太阳高度角的四季变化特点，建立“现象—规律—本质”的逻辑思维链条，初步构建宏观天体运动与微观自然现象的关联认知。
能区分一天中影长变化与四季影长变化的不同规律，规避认知混淆，提升对比辨析的科学思维能力。
（三）探究实践
能自主组装简易圭表模型，规范完成四季正午影长模拟观测实验，精准记录实验数据，独立绘制影长四季变化柱状图。
能通过师生问答、小组讨论、案例分析、图表解读等方式，自主探究影长四季变化的成因，熟练掌握“观察—记录—分析—总结”的科学探究方法。
能结合生活实际案例，运用影长四季变化规律解释生活中的自然现象，提升知识迁移与实践应用能力。
（四）态度责任
养成严谨细致、实事求是的科学探究态度，尊重实验数据，尊重客观自然规律。
感受我国古代天文科学的卓越成就，增强民族自豪感和文化自信，树立崇尚科学、探索自然的科学精神。
乐于参与小组合作探究，主动交流分享探究成果，培养团结协作、乐于探究的科学素养。
四、教学重难点
教学重点
通过模拟实验和数据分析，掌握正午物体影长的四季变化规律；认识圭表的原理与用途，建立影长变化与太阳高度角变化的关联。
教学难点
理解太阳高度角四季变化的成因，初步关联地球公转与影长四季变化的内在联系，突破“具象现象到抽象原理”的认知壁垒。
五、教学过程
（一）情境导入，激趣设问
教师结合教材开篇生活情境素材，开展课堂导入：同学们，我们之前已经学习过，一天当中，阳光下物体的影子会发生长短变化，中午影子最短、早晚影子最长。那大家结合生活经验思考，春夏秋冬四个季节，正午时分，同一棵树、同一根旗杆的影子长度是一样的吗？
师：夏天正午，我们站在阳光下，影子是什么样子的？
生：夏天正午影子很短，几乎就在脚下。
师：冬天正午站在阳光下，影子又有什么变化？
生：冬天正午的影子明显变长了，比夏天的影子长很多。
师：春秋季节的正午影子，长短介于冬夏之间，对吗？这说明什么问题？
生：同一物体，正午的影子长度会随着季节变化而改变。
设计意图：依托教材生活化设问素材，结合学生真实生活体验，通过递进式师生问答，唤醒学生已有认知，快速聚焦本课探究主题，激发学生探究四季影长变化规律的好奇心，为后续新课探究做好铺垫。
（二）新知讲授，解读教材，认知圭表
教师讲解教材核心知识点：古人早在数千年前，就发现了影长的四季变化规律，并且发明了专门观测正午日影长度的天文仪器——圭表，这是我国古代劳动人民智慧的结晶，也是本节课我们需要重点认识的工具。
结合教材配图，详细解读圭表结构：圭表由圭和表两部分组成。垂直立于地面的标杆叫做“表”，水平放置在地面、带有刻度的直尺叫做“圭”。圭的刻度可以精准记录表投射下来的影子长度，古人通过长年累月观测正午影长的变化，划分出四季、二十四节气，制定出精准的历法，指导农耕生产。
师：为什么圭表一定要观测正午时分的影子，而不观测早晚的影子？
生：早晚影子长度变化太快、不稳定，正午影子最短，位置最固定，数据更准确。
师：非常准确！教材中明确提到，只有正午时刻的日影，才能稳定反映季节变化规律，这也是圭表观测的核心要求。
设计意图：精准解读教材文本与配图内容，落实教材基础知识点，通过针对性提问引导学生深度思考圭表的使用原理，摒弃机械记忆，让学生理解古人观测方法的科学性，同时渗透传统文化育人目标。
（三）核心探究，模拟实验，解读教材实验内容
教师讲解教材探究实验内容：教材为我们设计了模拟四季正午影长观测实验，无需长期实地观测，通过模拟不同季节太阳的高度变化，就能快速得出四季影长变化规律。实验核心变量为太阳高度角，分别模拟夏至、秋分、冬至、春分四个关键节气的太阳位置，对应春夏秋冬四季。
实验材料：手电筒（模拟太阳）、直尺、卡纸底座、立柱（模拟表）、记录单（对应教材实验记录表）。
教材实验步骤解读：第一步，固定立柱位置，保证观测物体不变；第二步，调整手电筒高度，模拟四季正午太阳高度（夏季太阳高度最高，冬季最低，春秋居中）；第三步，保持手电筒光线水平直射，模拟正午阳光照射状态；第四步，测量并记录不同高度下立柱影子的长度；第五步，整理数据，绘制影长变化图表。
小组合作实验：学生分组开展实验，教师巡视指导，规范学生实验操作，督促学生如实记录数据。实验完成后，各小组展示实验数据，教师汇总全班数据，生成班级四季影长数据统计表。
师：结合各组实验数据，夏季（夏至）对应的影长有什么特点？
生：夏季太阳高度最高，影子长度最短。
师：冬季（冬至）的影长和太阳高度有什么规律？
生：冬季太阳高度最低，影子长度最长。
师：春分和秋分的影长是什么状态？
生：春秋两季太阳高度相近，影长长度适中、基本相等。
教师结合教材结论总结：通过实验我们验证了教材核心规律——同一地点，正午时分物体影长四季变化规律：夏短冬长，春秋适中。
设计意图：完整拆解教材实验流程，让学生严格依托教材内容开展探究，通过动手实验、数据记录、集体分析，将教材理论知识转化为具象的实验认知，培养学生探究实践能力和数据分析能力，落实本课教学重点。
（四）深度探究，关联原理，突破教学难点
教师结合教材拓展内容，讲解核心原理：影长的四季变化，本质是太阳高度角的四季变化。太阳高度角是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角，夹角越大，太阳越接近直射地面，物体影子越短；夹角越小，太阳斜射越严重，物体影子越长。
教师展示教材配套太阳高度角变化示意图，引导学生看图分析：夏季太阳直射北半球，北半球正午太阳高度角大，光照集中，影子短、气温高；冬季太阳斜射北半球，正午太阳高度角小，光照分散，影子长、气温低；春秋季节太阳直射赤道，太阳高度适中，影长和气温都处于中间状态。
师生互动辨析：
师：一天中影长变化和四季影长变化的原因一样吗？
生：不一样！一天中影长变化是地球自转导致的，四季影长变化是太阳高度四季变化导致的。
师：非常精准！这也是教材重点区分的两个知识点，二者成因不同、规律不同，不能混淆。而太阳高度的四季变化，归根结底和地球的公转运动密切相关，这也是我们下节课要重点探究的内容。
设计意图：依托教材示意图和拓展文本，层层递进拆解抽象原理，通过对比辨析突破教学难点，同时建立本课知识与下节课公转知识的衔接，构建单元整体知识体系，培养学生逻辑推理的科学思维。
（五）案例分析，知识迁移
教师结合生活案例，引导学生运用本课知识分析：为什么我国北方地区冬季楼房的影子很长，底层楼房采光时间短，而夏季楼房影子很短，采光充足？
学生小组讨论后发言，教师总结：冬季太阳高度角小，物体影长长，遮挡范围大，底层采光不足；夏季太阳高度角大，影长短，遮挡范围小，采光充足，完美契合影长四季变化规律。
设计意图：结合生活真实案例，让学生学以致用，实现知识的迁移应用，提升学生解决实际问题的能力，让科学知识贴近生活。
六、课堂小结
本节课我们依托教材内容，通过观察思考、工具认知、模拟实验、数据分析、原理探究，收获了核心知识与探究能力。首先，我们认识了中国古代天文仪器圭表，掌握了其结构、用途和历史价值，感受了古人的科学智慧；其次，通过模拟实验精准总结出正午物体影长的四季变化规律：夏季最短、冬季最长、春秋两季适中；再次，理解了影长变化的核心原因是太阳高度角的四季变化，明确了太阳高度角与影长的反比关系；最后，区分了日影变化与四季影长变化的不同成因，初步感知了地球公转与四季自然现象的关联。
同时，同学们在探究过程中养成了严谨求实的科学态度，提升了实验操作、数据分析、逻辑推理的核心能力。本节课的影长四季变化规律，是地球公转产生的重要自然现象，为我们下节课深入学习《地球的公转》奠定了坚实的基础。