小学科学粤教粤科版（2024）五年级上册（2024）第20课 制作简易日晷教学设计及反思

这是一份小学科学粤教粤科版（2024）五年级上册（2024）第20课 制作简易日晷教学设计及反思，共8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。
本节课授课对象为小学五年级学生，该阶段学生已具备基础的科学观察、动手操作和小组合作能力，认知水平从具象思维逐步向抽象思维过渡。在前期科学学习中，学生已经掌握了影子形成的基本条件、影子长短与方向的变化规律，了解太阳东升西落的视运动特点，为本节课探究日晷原理、制作简易日晷奠定了知识基础。
同时，五年级学生好奇心强，乐于动手实践，对古代计时工具充满探究兴趣，但存在明显的认知短板：一是对“影子变化与时间的对应关系”缺乏系统性认知，无法自主关联自然现象与计时原理；二是动手制作时精准度不足，对日晷刻度标定、晷针摆放角度等关键细节把控不到位；三是缺乏工程实践思维，难以理解古代工具的设计逻辑与实用价值，容易将手工制作与科学原理割裂。此外，学生个体动手能力、观察总结能力存在差异，小组合作中易出现分工不均、探究流于形式的问题，需要教师针对性引导，分层落实学习任务，落实核心素养培养要求。
二、教材分析
《制作简易日晷》是2026-2027学年秋季学期新教材粤教粤科版小学科学五年级上册第五单元《时间与效率》的核心实践课。本单元聚焦“时间测量的演变、计时工具的原理、合理利用时间提升效率”三大核心，遵循“认知自然规律—探究工具原理—动手实践制作—应用优化提升”的教材逻辑，层层递进构建知识体系。
本节课承接单元前序内容，是学生在认识自然计时现象、了解古代计时方式后的实操落地课程。教材内容分为三大核心板块：第一板块为认知导入，通过图文展示古代日晷实物图、古人利用日晷计时的场景，介绍日晷的定义、组成结构和基本计时原理；第二板块为探究实践，详细给出简易日晷的制作材料、步骤和标定方法，引导学生结合太阳视运动和影子变化规律完成制作；第三板块为拓展应用，通过对比日晷与现代钟表的优缺点，引导学生感知计时工具的发展历程，理解科学技术对生活的推动作用。
本节课是单元知识从理论到实践的关键载体，既巩固了光影变化的科学规律，又培养了学生工程制作、探究创新的能力，同时渗透古人的科学智慧，帮助学生建立“科学源于生活、服务生活”的认知，为后续学习精准计时、时间效率优化等内容筑牢基础，在单元教学中起到承上启下的核心作用。
三、核心素养教学目标
（一）科学观念
1.知道日晷是古代利用太阳影子变化计量时间的工具，明确日晷由晷面、晷针两大核心结构组成。
2.理解日晷的计时原理：太阳视运动导致晷针影子的方向、长短发生规律性变化，影子在晷面的对应位置可对应具体时间。
3.初步感知地球自转与太阳视运动、影子变化的关联，建立自然现象与计时规律的科学认知。
（二）科学思维
1.通过观察影子变化数据、分析日晷结构，归纳影子变化与时间的对应规律，培养归纳推理、逻辑分析能力。
2.能结合计时原理，分析自制日晷计时偏差的原因，提出优化改进方案，形成严谨的实证思维和批判性思维。
（三）探究实践
能自主选用常见材料，按照规范步骤完成简易日晷的制作、刻度标定和调试工作。
能分组开展户外观测实验，记录不同时段晷针影子的位置，验证日晷的计时效果，熟练掌握观察、记录、分析、总结的科学探究方法。
能小组合作解决制作和观测中的实操问题，提升动手实践与团队协作能力。
（四）态度责任
感受古代劳动人民的科学智慧，激发对传统科学文化的认同与探究热情。
养成严谨细致、实事求是、耐心坚持的科学探究态度，正视实验误差，乐于主动优化实验成果。
了解计时工具的发展历程，体会科学技术不断迭代进步的意义，建立学科学、用科学的责任意识。
四、教学重难点
教学重点
掌握日晷的基本结构和计时原理，熟练完成简易日晷的规范制作与刻度标定，能利用自制日晷进行初步的时间观测。
教学难点
理解太阳视运动、影子变化与日晷计时的内在逻辑关联；精准完成日晷晷针角度摆放、刻度校准，分析自制日晷的计时误差并进行合理优化。
五、教学过程
情境导入，激趣设问
课堂伊始，教师展示教材开篇图文素材：古人日出劳作、日落休憩，庭院中摆放石质日晷的场景图，同时提问引导学生思考：“同学们，在没有钟表、手机的古代，古人是如何准确判断时间、安排劳作和生活的？”
学生自由发言，结合已有经验说出“看太阳位置”“看天色”等答案。教师顺势衔接教材内容，补充讲解：古人通过长期观察发现，太阳的位置变化会让物体影子发生规律变化，利用这一自然规律，古人发明了最早的计时工具之一——日晷，这也是我们本节课要探究和制作的科学工具。
师：“我们之前学过，一天中物体的影子会发生哪些变化？”生：“影子的长短和方向会变化，早上傍晚影子长，中午影子短，影子方向和太阳方向相反。”师：“大家掌握得很扎实！那影子的规律变化能不能对应固定的时间呢？这就是日晷计时的核心秘密，今天我们就一起解锁古人的计时智慧。”
设计意图：依托教材原生情境素材，结合学生已有知识储备设问，衔接新旧知识，快速聚焦课堂主题，激发学生探究兴趣，让学生明确本节课的探究方向。
新知讲解，解构原理（教材核心内容精讲）
教师带领学生精读教材中日晷认知板块的图文内容，系统讲解核心知识点，层层拆解教材重点内容。首先，展示教材中日晷结构示意图，明确日晷的两大核心组成部分：晷面和晷针。教材明确标注，晷面是带有时间刻度的圆盘平面，晷针是垂直或倾斜固定在晷面中心的细长标杆，二者缺一不可。
师：“请大家观察教材示意图，数一数晷面上有多少个刻度？这些刻度代表什么？”生：“有12个大刻度，应该代表一天的十二个时辰。”师：“非常准确！古代将一天分为十二个时辰，对应现代二十四小时，这是古人专属的计时刻度体系。”
接着精讲教材核心原理内容：教材指出，日晷的工作原理依托地球自转形成的太阳视运动。太阳自东向西的视运动，会让晷针投射在晷面上的影子自西向东缓慢移动，影子每移动一个固定刻度，就对应一个固定的时间。简单来说，影子的位置对应时辰，影子的长短辅助判断时段，这就是日晷可以计时的根本原因。
教师结合教材配套对比图表，进一步细化讲解：早上太阳在东方，晷针影子投向西方，对应上午时辰；中午太阳在正南高空，影子最短且指向正北，对应正午时辰；傍晚太阳在西方，影子投向东方，对应下午时辰。影子方向、长短的规律性变化，让日晷具备了精准计时的功能。
案例分析辅助：教师结合教材实例讲解：古代官府、书院都会摆放日晷，人们通过晷针影子的位置，判断上朝、上课、劳作的时间，这充分证明日晷在古代是实用性极强的计时工具。同时引导学生思考：“阴天、夜晚能不能用日晷计时？”学生思考后回答，教师总结：日晷依赖太阳光照射，无阳光时无法使用，这也是日晷的局限性，为后续工具优化学习铺垫。
设计意图：逐句、逐图精讲教材核心内容，不脱离课本知识点，通过问答互动、图表解读、案例分析，帮助学生深度理解日晷结构与计时原理，突破认知难点，构建系统的科学观念。
探究实操，制作日晷（教材实操内容落地）
本环节严格按照教材给出的制作流程，开展小组实操教学，教师分步讲解、示范指导，落实教材实践要求。首先明确教材指定的简易制作材料：圆形硬纸板、细竹签、双面胶、直尺、马克笔、指南针，材料均为学生日常易得物品，贴合教材生活化设计理念。
教师分步拆解教材制作步骤，同步开展师生互动指导：
制作晷面。按照教材要求，将圆形硬纸板平整摆放，用直尺找到圆心并标记，以圆心为起点，均匀划分12个刻度，对应十二个时辰，均匀绘制在纸板上，标注对应时间。师生互动：师：“刻度划分不均匀会造成什么问题？”生：“计时会不准确，时间对应出现偏差。”教师强调均匀刻度是精准计时的基础，培养学生严谨的实操态度。
固定晷针。教材明确要求，将细竹签垂直固定在晷面圆心位置，保证竹签直立、不倾斜、不晃动。教师示范固定方法，用双面胶加固底部，确保晷针稳固，这是日晷正常工作的关键。
校准方位。依据教材核心实操要点，利用指南针确定正北方向，将自制日晷平稳放置，使晷面正对正南，晷针精准朝向正北，完成方位校准。教师重点强调：方位偏差是日晷计时不准的主要原因，必须严格校准。
实地标定时间。带领学生前往室外向阳平地，参照教材观测要求，在晴天固定时段，对照标准钟表时间，在晷面上标记对应影子位置，完善刻度与时间的对应关系，完成简易日晷的调试。
学生以4人小组为单位分工合作，分别负责刻度绘制、晷针固定、方位校准、观测记录，教师巡视指导，及时纠正学生刻度不均、晷针倾斜、方位偏移等问题。实操过程中，鼓励学生结合教材原理，自主排查制作误差。
设计意图：严格落地教材实操内容，分步细化操作流程，通过小组合作、师生纠错、实操探究，落实探究实践核心素养，让学生在动手操作中深化对原理的理解，提升工程制作与问题解决能力。
观测验证，纠错优化
学生完成日晷制作后，开展户外分组观测实验，落实教材拓展探究要求。各小组固定观测位置，在不同时段观察晷针影子的长短、方向变化，记录影子对应的晷面刻度与标准时间，对比两组数据，完成观测记录表。
师：“对比你们的观测数据，自制日晷的时间和钟表时间完全一致吗？出现偏差的小组，猜测一下偏差原因是什么？”各小组依次发言，总结出刻度划分不均、晷针倾斜、方位校准不准、摆放平面不平整等问题。
教师结合教材拓展知识点，针对性讲解优化方法：重新均分刻度、垂直加固晷针、二次校准方位、选择平整向阳的固定摆放位置，同时补充说明：简易手工日晷存在轻微误差属于正常现象，古代精准日晷会根据地域纬度调整晷针角度，进一步提升计时精准度。
组织学生根据优化方案，二次调试自己的日晷，再次进行观测验证，提升作品精准度。同时引导学生对比教材中日晷实物与自制日晷的差异，思考传统日晷的设计优势。
设计意图：通过实证观测、数据对比、误差分析、优化调试，培养学生实事求是、严谨求真的科学态度，锻炼学生的科学思维和问题优化能力，落实新课标探究实践要求。
对比拓展，深化认知
教师结合教材拓展板块内容，引导学生开展对比探究。首先组织学生讨论：日晷作为古代计时工具，有哪些优点和不足？学生小组讨论后总结：优点是取材方便、无需能源、贴合自然规律；不足是受天气、昼夜限制，精准度较低，无法全天候使用。
教师顺势延伸，梳理计时工具的发展脉络：从古人依靠自然光影计时的日晷，到漏刻、沙漏，再到现代机械钟表、电子钟表、智能计时设备，计时工具的迭代，是人类科学技术不断进步的缩影。
师生深度互动：师：“学习日晷的知识，对我们现在的生活有什么意义？”生：“能了解古人的智慧，学会利用自然规律解决问题，明白计时的原理，更好地珍惜时间、规划时间。”教师总结升华，衔接单元主题《时间与效率》：掌握计时规律、精准把握时间，才能更好地提升做事效率，实现学以致用。
设计意图：依托教材拓展内容，实现知识延伸，串联单元核心主题，帮助学生构建完整的知识体系，渗透文化自信与科学进步观念，落实态度责任素养目标。
六、课堂小结
本节课我们聚焦古代计时工具日晷，完成了认知、探究、实操、优化的完整学习过程。首先，我们结合教材图文，认识了日晷晷面、晷针的核心结构，理解了太阳视运动带动影子规律变化、从而实现计时的科学原理，厘清了光影变化与时间计量的内在关联。其次，我们严格按照教材操作流程，小组合作完成了简易日晷的制作、校准与实地观测，在动手实践中掌握了科学制作的基本方法，学会观察、记录和分析实验数据。
同时，我们通过对比观测发现了自制作品的误差，掌握了优化改进的方法，明白了严谨细致的科学探究态度的重要性。最后，我们通过拓展对比，了解了日晷的优缺点和计时工具的发展历程，感受了古代劳动人民的科学智慧，也深刻关联单元主题，认识到精准计时、合理把控时间对提升做事效率的重要意义。
课后大家可以继续优化自己的日晷，长期观测不同季节、不同天气下日晷的计时效果，持续探究自然光影的科学奥秘，真正做到学科学、用科学、爱科学。