科学六年级上册（2024）第三单元 地球的运动5. 影长的四季变化教案

这是一份科学六年级上册（2024）第三单元 地球的运动5. 影长的四季变化教案，共9页。教案主要包含了教材简析，学情分析，教学目标，教学重难点，教学准备，教学过程，设计意图，板书设计等内容，欢迎下载使用。

【教材简析】
《影长的四季变化》是《地球的运动》单元第5课，指向学科核心概念“宇宙中的地球”及其学习内容“9.3.3测量正午时物体的影长，说明不同季节正午影长的变化情况”。本课在前四课探究地球自转特点、昼夜交替、黎明先后顺序的基础上，进一步拓展到地球公转引发的四季相关现象，聚焦“影长的四季变化规律”，为学生理解四季成因搭建重要的认知桥梁。
教材由四部分组成。第一部分聚焦板块，以“四季变化中影子长度是否有规律”“与太阳高度有何关系”为核心问题，激活学生生活经验，明确探究方向。第二部分探索板块，设计了三个递进活动：查阅古人观察日影的资料，感知科学探究的历史传承；制作简易圭表，培养动手实践能力；模拟不同季节太阳高度与影长变化实验，获取直观数据，三个活动从“感知-动手-探究”逐步深入。第三部分研讨板块，围绕“正午时分影长的四季变化规律”“要在四季同一时刻进行观测”展开，引导学生基于实验数据归纳结论，深化对影长与太阳高度关系的理解。第四部分拓展板块，通过数据分析进一步理解日出日落时间与太阳高度角的变化。
【学情分析】
六年级学生在生活中直观感知过四季变化和影子长短差异，如夏天中午影子短、冬天影子长，有一定的经验储备。他们知道影子的长短变化与太阳的位置变化有关。同时，学生已经初步掌握简单模拟实验的操作方法和数据记录能力，能参与基础的探究活动。
但学生也存在明显认知难点。其一，难以将“影长变化”与“地球公转”“太阳高度”建立逻辑关联，容易认为影长变化是地球自转或其他因素导致。其二，对“太阳高度”这一抽象概念理解模糊，无法准确把握其与影长的反向关系。其三，制作简易圭表时可能存在刻度标注不规范、表与圭面垂直关系把握不准的问题，影响实验准确性。因此，本课通过具象的实验操作和直观的现象观察，帮助学生将抽象概念转化为具体认知，同时进一步提升其科学探究的规范性和逻辑性。
【教学目标】
1.通过查找阅读资料，了解古人观测日影变化的方法，知道同一地点正午时分，物体的影长会随着季节改变呈现有规律的变化。
2.通过制作简易圭表，了解圭表的结构，认识圭表是中国古代测量正午时刻日影长度的天文仪器。
3.通过用手电筒模拟四季不同高度的太阳，利用制作的圭表测量并记录正午的影子长度数据，分析影长的四季变化规律，理解太阳高度与影长的关系。
4.利用自制圭表，尝试实际观察，鼓励长周期实践，培养学以致用、持之以恒的学习习惯。
【教学重难点】
教学重点：通过自制简易圭表，模拟测量四季日影的变化。
教学难点：通过实验数据，分析影长的四季变化规律，理解影长变化与太阳高度变化之间的关系。
【教学准备】
教师：教学课件。
学生：每组提供纸带、纸板、刻度尺、双面胶、铅笔、打孔器、剪刀、手电筒、“春分、秋分、冬至、夏至”的标志物，记录单。
【教学过程】
一、聚焦问题，激发兴趣（预设2分钟）
材料准备：教学课件
1.谈话：在同样的上学时间，季节不同，太阳升起的高度不同，影子长短也不同。
2.提问：四季变化，年复一年，影子长度的变化有规律吗？和太阳高度的变化有什么关系呢？
3.揭示课题：今天我们就来研究《影长的四季变化》。（板书课题）
【设计意图】从学生日常生活中的影子现象入手，引发学生对“影子长度是否有规律变化”“和太阳高度变化有什么关系”的思考，激发其探究兴趣，为后续学习奠定基础。
二、制作简易圭表（预设15分钟）
材料准备：纸带、纸板、刻度尺、双面胶、铅笔、打孔器、剪刀、手电筒、“春分、秋分、冬至、夏至”的标志物、观察记录单
（一）查阅资料，了解古人观察日影四季变化规律的方法
1.过渡：很早以前，古人就已开始探寻日影的四季变化规律，他们具体是如何观测的呢？
2.引导学生通过阅读资料，了解古人如何利用圭表观测日影。
3.出示古人观测的日影四季变化图，交流：古人观察到了影子的季节性变化，他们使用什么工具？有什么发现？
4.教师结合圭表的图，讲解圭表的结构和原理，总结古人的观测发现。
【设计意图】通过了解古人的观测方法与智慧，增强学生对科学史的认识，培养文化认同感，同时为后续制作圭表和模拟实验提供知识铺垫。
（二）学习制作简易圭表
1.过渡：今天，我们也来学习古人，制作简易圭表，探究日影的四季变化规律。
2.出示材料：纸带、纸板、刻度尺、双面胶、铅笔、打孔器、剪刀。
3.提问：利用这些材料，如何制作简易圭表？
4.交流：分享自己想到的制作方法和注意事项。
5.追问：你怎样确定圭面的长度呢？
6.点拨：圭面的长度需要根据表的高度和冬至日正午的太阳高度来计算，以便让冬至日正午的最长的影子也能完整地投射在圭面上。为了便于全班同学统一观测和比较结果，我们使用相同高度的表和相同长度的圭面。
7.出示制作步骤与要求：
（1）用纸带作圭面，在上面画上刻度。
（2）再用一张纸板作表，并在表的顶端用打孔器打一个小孔。
（3）在圭面上立表，表与圭上的“0”刻度对齐，且两者要保持垂直。
8.提问：表顶端小孔的作用是什么？
9.点拨：表的顶端打孔，可以使圭面上形成清晰的光斑，从而更精确地测量日影长度。这种设计有效解决了传统圭表的影子边缘模糊问题，提高了观测精度。
10.播放制作简易圭表的操作视频。
11.学生以小组为单位，动手制作简易圭表。
【设计意图】通过动手制作圭表，增强学生的实践能力，理解圭表的结构与原理，为后续模拟实验和实际观测打下基础。
三、利用简易圭表，模拟观察物体影子长度的变化（预设15分钟）
1.过渡：太阳在同一地点正午时分的位置随四季而变化，根据这个特点，我们来模拟物体影子长度的变化。
2.提问：不同季节，太阳的位置一样吗？
3.点拨：同一地点，一年四季正午时分太阳的位置不同；太阳照射地面的角度也不同。夏至日的太阳高度最大，冬至日的太阳高度最小，而春分日、秋分日的太阳高度居中。
4.微课展示模拟的方法：用手电筒模拟太阳，记录不同高度的太阳照射时，表投射在圭上的影子长度。
5.学生分组实验，填写记录单，教师巡视，指导学生规范操作和记录。
6.展示小组实验结果，交流研讨：同一地点，四季交替，正午时分物体的影长会怎样有规律地变化？
（预设：（1）一年中，同一地点正午时分，夏季太阳高度最大，物体影子最短；冬季太阳高度最小，物体影子最长；春秋在两者之间。（2）同一地方正午影子长度呈有规律的变化，夏至日到秋分日再到冬至日，影子逐渐变长，冬至日最长；冬至日到春分日再到夏至日，影子逐渐变短，夏至日最短。）
7.除此之外，你还发现了什么？
8.出示光斑大小与影子长短的图片，引导学生小结：光斑大，影子长；光斑小，影子短。
【设计意图】通过模拟实验，帮助学生直观理解太阳高度与影长的关系，培养其观察、记录与分析能力，形成“现象-数据-规律”的科学思维路径。
四、拓展延伸（预设8分钟）
材料准备：教学课件
（一）布置课后实际观察任务
1.课后，把自制圭表放在阳光可以照射到的窗边，记录正午时分影子的实际长度。在其他季节，也进行测量和记录。
2.提问：如果不在正午时分进行观察可以吗？应该注意什么？
3.点拨：使用圭表观察四季影长变化可以不在正午，但需注意固定观测时间、记录太阳方位、保持环境一致并多次重复测量等，以确保数据的可比性。
【设计意图】鼓励学生将课堂所学应用于实际生活，培养长期观察与记录的习惯，提升科学素养与持之以恒的探究精神。
（二）拓展延伸
1.提问：除了日影长度随四季变化，还有哪些四季变化的自然现象呢？
2.出示《北京地区日出日落时间和正午太阳高度角的变化表》，仔细分析表格中的数据，你有什么发现？
（预设：同一地区不同季节的日出和日落时间不同，白天的时长也不同；不同季节白天的时长与太阳高度角的变化有关；夏季昼长夜短，冬季昼短夜长。）
【设计意图】通过分析日出日落时间与太阳高度角的变化，引导学生将影长变化与更广泛的天文现象联系起来，拓展科学视野，提升综合分析能力。
【板书设计】
【疑难解答】
1.在利用所给材料制作圭表时，学生不会做怎么办？
制作圭表是后续模拟实验与实际观察的基础，学生在动手时可能会遇到以下几个典型问题：（1）“表”如何牢固地立在“圭”上？（2）如何确保“表”与“圭”是垂直的？（3）圭面上的刻度应该如何画？针对以上问题，允许学生在尝试中发现问题，并组织集体讨论解决方案；若普遍存在困难，教师可播放制作微课，直观展示从固定、垂直校准到刻度标注的全过程，让学生参照学习。
2.学生不理解“表顶端的小孔”的作用，应如何解释？
教师可通过实物演示或图示，说明表顶端打孔的目的：当太阳光通过小孔时，会在圭面上形成一个清晰的光斑，代替模糊的影子边缘，从而更精确地测量影长。可类比“树荫下的光斑”现象，帮助学生理解工程设计中的科学原理。