小学科学第三单元 地球的运动5. 影长的四季变化教学设计

这是一份小学科学第三单元 地球的运动5. 影长的四季变化教学设计教案主要包含了情境导入，聚焦问题，探索活动1，探索活动2，探索活动3，研讨环节，拓展延伸，课堂总结等内容，欢迎下载使用。
执教教师：
第三单元 第5课 影长的四季变化
备课时间
上课时间
课时安排
1课时
课型
新授
素养目标
科学观念：知道四季变化过程中正午物体的影长会发生有规律的变化，夏至影长最短，冬至影长最长，春分和秋分影长相等；了解太阳高度与影长的关系，太阳高度越大影子越短，太阳高度越小影子越长；认识圭表是我国古代测量日影的天文仪器。
科学思维：能够通过模拟实验探究太阳高度变化与影子长度变化的关系，运用分析、比较、推理的方法总结影长四季变化的规律；能够根据实验数据绘制影长变化曲线图，建立影长与太阳高度的关联模型。
探究实践：通过查阅资料、制作简易圭表、模拟影子长度变化等活动，经历"提出问题--设计实验--搜集证据--得出结论"的探究过程；学会使用圭表测量正午影长的方法，能够准确记录和整理实验数据。
态度责任：对影长变化的自然现象保持好奇心和探究热情，在实验活动中耐心细致、实事求是，尊重实验数据；体会我国古代天文学的辉煌成就，增强民族自豪感和科学探索精神。
教学重点
认识四季变化过程中正午物体影长的有规律变化，理解太阳高度与影长的关系；学会制作和使用简易圭表，能够通过模拟实验探究影长变化规律。
教学难点
理解太阳高度变化是影长变化的根本原因，建立太阳高度、影子长度与季节变化三者之间的内在联系；能够设计并实施模拟实验验证影长的四季变化规律。
教学准备
教师准备：多媒体课件（含圭表图片、四季影长变化动画、北京古观象台介绍视频）、圭表示范装置、手电筒、硬纸板、小木棒、卷尺。
学生准备：每组硬纸板一块、小木棒一根、刻度尺一把、手电筒一个、白纸和笔。
学法
观察法、实验法、小组合作学习法、数据分析法
教法
情境导入法、实验探究法、讲授法、讨论法
教 学 过 程
一、情境导入：影子的长短变化
谈话引入：同学们，大家有没有注意过自己在阳光下的影子？早上上学时影子长长的，中午放学时影子变得很短，下午放学时影子又变长了。同一天中影子的长短在变化，那不同季节呢？夏天和冬天，同一个时间站在同一个地方，影子的长短一样吗？
学生自由发言，结合生活经验分享自己的观察。有的同学可能会说冬天影子更长，有的可能说夏天影子更长。
教师小结：看来大家对影子的变化很感兴趣。影子的长短和太阳的位置有什么关系？四季变化中，影子的长度有没有规律呢？今天我们就一起来研究影长的四季变化。
二、聚焦问题：影长变化有规律吗
1. 出示教材聚焦问题：四季变化中，影子长度的变化有规律吗？和太阳高度变化有什么关系？引导学生围绕这两个核心问题展开思考。
2. 学生结合生活经验进行预测，并说说自己预测的理由。教师引导学生注意区分"一天中的影长变化"和"一年四季的影长变化"，明确本课研究的是不同季节同一时间正午的影长变化规律。
3. 教师追问：如果我们要研究一年四季正午影长的变化，需要观察多长时间？有没有更快的研究方法？引导学生想到可以用模拟实验的方法来研究。
三、探索活动1：古人怎样观察日影
1. 教师播放北京古观象台圭表的图片和介绍资料，讲解：古人很早就发现了影子长短的变化规律，他们用一种叫"圭表"的仪器来测量日影。圭表由"圭"和"表"两部分组成，"表"是直立的杆子，"圭"是平放的带有刻度的尺，用来量影子的长度。
2. 学生分组阅读资料，了解圭表的工作原理和用途：圭表是我国古代的天文仪器，主要用来测定正午的日影长度，从而确定节气和一年的长度。古人通过长期观测发现，每年有一天正午的影子最短，这一天就是夏至；有一天正午的影子最长，这一天就是冬至。
3. 教师补充圭表的历史：早在三千多年前的西周时期，我国就已经使用圭表了。北京古观象台保存着明清时期的圭表，它们见证了我国古代天文学的辉煌成就。引导学生感受我国古代劳动人民的智慧。
4. 学生交流：古人为什么要观察日影的变化？观察日影能帮助古人解决什么问题？学生讨论后回答：可以确定播种和收获的时间、可以判断季节变化、可以制定历法等。
四、探索活动2：制作简易圭表
1. 教师出示制作材料并讲解制作方法：我们用硬纸板来制作一个简易圭表。用一张长条形的硬纸板作为圭面，在上面画上刻度，就像尺子一样。再用一块小纸板作为表，竖直立在圭面的一端，表的顶端要打一个小孔，让阳光穿过小孔在圭面上形成光斑，便于精确读数。
2. 学生分组制作简易圭表，教师巡视指导。
制作步骤一：裁剪硬纸板，圭面长约30厘米、宽约5厘米，表高约10厘米。
制作步骤二：用直尺和铅笔在圭面上画刻度线，每隔5毫米画一条刻度线，每隔1厘米标一个数字。
制作步骤三：将表垂直粘贴在圭面的0刻度线位置，确保表与圭面成90度角。
制作步骤四：在表的顶端用针或牙签打一个小孔，小孔要位于圭面刻度线的正上方。
3. 各小组展示自己制作的圭表，互相检查是否符合要求：表是否垂直于圭面、刻度是否均匀、小孔位置是否准确。
五、探索活动3：模拟影子长度变化
1. 教师讲解实验方法：我们用手电筒模拟太阳，用我们制作的圭表来模拟影子长度的变化。改变手电筒的高度，也就是改变太阳的高度，观察影子的长度有什么变化。
2. 学生分组进行模拟实验，按照实验步骤操作：
第一步：将圭表平放在桌面上，表朝向光源方向。
第二步：用手电筒在不同高度照射表的顶端，让光线穿过小孔，在圭面上形成光斑。
第三步：分别模拟春分、夏至、秋分、冬至四个节气时正午的太阳高度，记录影子的长度。
第四步：注意手电筒的方向要保持在同一平面内，只改变高度不改变水平方向。
3. 学生填写记录单，记录四个节气的影长数据：
春分：太阳高度中等，影长中等。
夏至：太阳高度最大，影长最短。
秋分：太阳高度中等，影长中等，与春分接近。
冬至：太阳高度最小，影长最长。
4. 教师引导学生观察：太阳高度大时，光斑怎么样？影子怎么样？太阳高度小时，光斑怎么样？影子怎么样？学生总结：太阳高度大，光斑小，影子短；太阳高度小，光斑大，影子长。
5. 各小组汇报实验结果，教师将各组数据整理在黑板上的大表格中，引导学生发现规律：同一地点，正午影长夏至最短，冬至最长，春分和秋分影长相等，介于夏至和冬至之间。
六、研讨环节
1. 问题一：四季交替过程中，正午影长是怎样有规律地变化的？
学生结合实验数据回答：从冬至到春分再到夏至，影长逐渐变短，夏至时最短；从夏至到秋分再到冬至，影长逐渐变长，冬至时最长。一年中影长短长短长循环变化。
教师补充：影长的变化是渐进的，每天都有细微的变化，只是变化量很小，短时间内不容易察觉。一个季度的变化就比较明显了。
2. 问题二：不在正午观察可以吗？为什么要选择正午时刻来测量影长？
学生讨论后回答：一天中不同时间影子的长度不同，早上和傍晚影子长，中午影子短。如果不在正午测量，每天测量的时间不同，就没法比较不同季节的影长变化了。正午是一天中影子最短的时刻，而且正午时太阳在正南方，方向固定，便于比较。
教师补充：科学研究中，控制变量很重要。我们研究四季对影长的影响，就要保证测量时间是相同的，这样才能排除"时间不同"这个因素的干扰。
七、拓展延伸
1. 教师出示某地日出日落时间和正午太阳高度角数据表，引导学生分析数据：
春分：日出6时，日落18时，正午太阳高度50度。
夏至：日出5时，日落19时，正午太阳高度73.5度。
秋分：日出6时，日落18时，正午太阳高度50度。
冬至：日出7时，日落17时，正午太阳高度26.5度。
2. 学生分组分析数据，看看能发现哪些规律：
发现一：夏至日出最早、日落最晚，白天最长；冬至日出最晚、日落最早，白天最短。
发现二：正午太阳高度角夏至最大，冬至最小，春分和秋分相等。
发现三：太阳高度角越大，白天越长，气温也越高。
3. 教师引导学生建立联系：太阳高度角的变化不仅影响影子的长短，还影响昼夜的长短和气温的高低，这些都是四季变化的表现。
4. 布置课后观察任务：选择一个固定的物体（如旗杆或电线杆），每周在同一时间测量一次它的影子长度，坚持观察一个学期，看看影长是怎样变化的。
八、课堂总结
本节课我们学习了影长的四季变化规律。通过查阅资料，我们了解了古人用圭表测量日影的方法；通过制作简易圭表和模拟实验，我们发现同一地点正午影长夏至最短、冬至最长，春分和秋分影长相等；我们还知道了太阳高度越大影子越短，太阳高度越小影子越长。影长变化、昼夜长短变化和气温变化都是四季变化的表现，它们之间有着密切的联系。下节课我们将继续探索，为什么太阳高度会随着季节变化呢？
复备
作业
基础作业：
1. 完成科学记录本：写出四季正午影长变化的规律，并用自己的话解释太阳高度与影长的关系。
2. 根据课堂实验数据，画出春分、夏至、秋分、冬至四个节气的影长柱状图，标注清楚对应的节气和影长。
3. 填空：夏至正午影长最（ ），冬至正午影长最（ ），春分和秋分影长（ ）。
拓展作业：
1. 选择家中一个固定的物体（如阳台栏杆、窗框），每天中午测量一次影子的长度，坚持记录一周，看看这一周里影长有没有变化。
2. 查阅资料，了解"圭表"是怎样帮助古人确定二十四节气的，把你了解到的内容整理成一段文字，下节课分享。
板书设计
第三单元 地球的运动
第5课 影长的四季变化
一、古人的方法：圭表
圭——平放的尺（有刻度）
表——直立的杆
二、模拟实验：手电筒+圭表
太阳高度大 → 光斑小 → 影子短
太阳高度小 → 光斑大 → 影子长
三、四季影长规律
夏至：影长最短
冬至：影长最长
春分/秋分：影长中等，两者相等
四、观察要求
正午测量，方向固定，控制变量
教学后记