苏教版 (2017)四年级下册8 太阳钟教学设计及反思

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1.教材分析
《太阳钟》是苏教版科学四年级下册第2单元《地球、月球与太阳》的第四课时。通过前一节课的学习，学生已经了解人站在阳光下会有影子，物体在光的照射下会有影子的特征，因此影子对学生来讲是非常熟悉的。本课带领学生认识太阳与影子的关系。但学生对如何利用太阳的影子变化规律制作一个太阳钟是存在困扰的。本课要帮助学生弄清影子的长短、方向与太阳位置之间有什么关系。
本课属于技术设计课，教学内容分三个部分。第一部分，研究影子形成的条件以及影子的长短、方向的变化规律，利用手电筒做光源，探究光源、物体、影子三者之间的关系。第二部分，先用手电筒模拟太阳，观察物体影子的长短与方向随着“太阳”位置的变化而变化，并且发现这种变化是有规律的。然后组织学生进行真实环境下的影子测量，研究阳光下小棒影子变化的规律，这是一个长时间的测量，连续测量需要一整天。通过记录相关数据，综合分析这些数据，发现在一天中，被太阳照射到的物体投下的影子在不断有规律地变化。第三部分，日晷的制作与使用。通过观察了解日晷的构造，通过阅读了解日晷的种类和工作原理，并通过动手制作，实际体验日晷的作用。人类发现太阳运行以及阳光下影子变化的规律，运用这一规律发明了日晷和圭表，来记录时间，最终形成历法。从探究影子变化的规律开始，到探究阳光下照射物体影子变化的规律，都需要学生在阳光下实际测量，收集影子长短和方向变化的数据。这些活动有助于学生理解科学活动的本质：通过实作，收集相关信息；通过分析，发现信息的内在联系；通过模型和数字化，形成技术产品，进而影响人类生活。
学情分析
2.1已有认知情况分析
通过二年级上册第2单元《天空中的星体》和第4单元《奇妙的光》以及本单元《太阳》的学习，学生已经直观地认识了太阳的基本特征，会用“有光才能看见物体”表述光的作用，了解了认识光是看见物体的重要条件之一，物体在光的照射下有影子，但是他们不会有意识地去研究影子与太阳的关系。
2.2可能遇到的问题及对策
本课教学中要重点通过活动帮助学生突破迷思概念，建立起太阳的位置变化引起影子的变化的概念。四年级学生经过一、二、三年级的实验教学，已经具有了一定的实验能力，在实验过程中，可以引导学生在明确关键点后让学生自己动手实验，并着重培养学生仔细观察、及时记录等实验习惯，对实验中出现的问题要引导学生及时分析并解决问题。
3.学习目标
3.1知道阳光下物体影子长短与方向的变化规律。
3.2知道日晷是古代人根据日影变化规律发明的计时工具。
3.3会制作简易日晷，并了解日晷的种类和工作原理。
4.教学重点难点
教学重点：知道阳光下物体影子长短与方向的变化规律。制作简易日晷，并了解日晷的种类和工作原理。
教学难点：制作简易日晷，并了解日晷的种类和工作原理。
5.教学资源准备
教师材料：相关视频和图片。
学生分组材料：铅笔、手电筒、灯、影子模拟器、影子观察器、橡皮、指南针、影子观察记录纸、硬卡纸。
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教学流程设计图
阅读资料
了解日晷的不同类型和工作原理。
以旧“唤”新
将上下两节课衔接起来。让学生的思维有一个连贯性，探究活动有基础。
复习“用量角器测量太阳高度角”
影子的长短与方向的变化
探究新知
推想阳光下物体影子的变化规律
认识太阳钟
学习制作步骤
制作日晷
动手制作简易地平日晷并实际测量，体验动手的快乐
7.教学过程
7.1以旧“唤”新
7.1.1回忆：“用量角器测量太阳高度角”时，你有什么发现？
谈话：同学们，在探究上节课的问题“用量角器测量太阳高度角”时，你们有什么发现？预测：上午9点和下午3点的太阳高度角相同；太阳高度的变化规律以正午为界，呈现出轴对称性，上、下午的太阳高度相等，只是方向不同。当我们按时间顺序整理太阳高度角时，发现了什么？（出示图片：出太阳在一天中的视运动轨迹图）这就是今天我们要探究的内容。（板书：太阳钟）
[设计意图]承上启下的作用，将上下两节课衔接起来。让学生的思维有一个连贯性，探究活动有基础。
7.2探究新知
7.2.1观察图片思考：影子的形成需要哪些条件
交流：让我们来观察两幅图片。一幅是下午3点测量太阳高度角时拍摄的照片，一幅是用手电筒照射一根竖立的木条，观察它们的影子。请大家思考：影子的形成需要哪些条件呢？教师引导出：光源、不透明的物体(遮挡物)、承接影子的屏。左面这幅图中，光源是什么？太阳。遮挡物是什么？人。屏是什么？草坪。
7.2.2实际操作，观察影子
提问：同学们，现在我们用手电筒来照射竖立的木条，观察它的影子。你能改变木条的的影子吗？请同学们拿出实验器材，寻找方法。
7.2.3
交流：同学们有没有什么其他发现？在什么情况下影子会不见？
[设计意图]基本概念的学习。看似无目的的观察，却能够给学生建立起稳固的关于影子的概念，还能够从“无目的”中发现很多不同的现象，为下面的探究做准备。
7.2.4模拟一天中太阳位置的变化，从而观察物体影子的长短和方向是怎样改变的。
7.2.5了解实验步骤
讲述：太阳是东面升起，西面落下，在天空中变化的轨迹呈现半圆形，我们可以用竹篾模拟太阳运行的轨迹；用手电筒模拟太阳。把手电筒放在竹篾上贴合移动。在竹篾上分别标注7：00；9：00；12：00；14：00；17：00时间的位置，手电筒分别放在这样一些位置。手电筒照射方向面朝木条上部。请大家及时记录5个位置的影子大小和方向，可以把影子绘制在底板上。
7.2.6注意事项
交流：实验中，老师提醒大家，绘制的时候每个影子旁边都要标注好对应的时间点，便于后期对比是进行区分。操作时把数据记录在我们的活动手册上。
7.2.7汇报记录情况
交流：根据大家记录的情况，我们可以得出怎样的结论呢？太阳位置变化时，物体影子也随之发生变化；早晨和傍晚影子最长，中午最短。
[设计意图]实验探究，发现太阳变化时物体影子变化的规律，为下面引出太阳钟做好铺垫。
7.3认识太阳钟
7.3.1观察图片，阅读资料，了解太阳钟
讲述：古代人早就注意到太阳的移动与阳光下物体影子的变化有关系，而且这种变化是有规律的，于是制造出了计时工具。这一类计时工具在西方被称为“太阳钟”，在中国被称为“日晷”。请大家观察图片，左侧是地平式日晷，右侧是赤道式日晷，你认为这些日晷是怎么工作的？它们有什么不同？学生思考，举手回答。日晷正是利用了太阳的位置变化对物体的影子的影响是有规律的原理做成的。他们之间有的是平铺在地面的，有的与地面成一定的夹角。
[设计意图]了解科学技术对人类生活方式和思维方式的影响。日晷正是一个人类的需求的设计作品，这也正说明了人类的需求是影响科学技术发展的关键因素。给学生普及科学史，感受科技的发展给人们带来的益处。
7.4制作日晷
7.4.1准备材料
交流：了解了日晷，大家想不想做一个呢？下面我们一起来做日晷，亲自去室外计时。做日晷需要使用的器材有：半圆形硬卡纸、三角形硬卡纸、胶水、直尺、笔
7.4.2学习制作的步骤：1、在半圆形的硬卡纸上按刻度示例图标明刻度和方向。2、按成品效果图，把三角形的硬卡纸竖直粘贴在半圆形硬卡纸上。3、确定好方向后，根据三角形硬卡纸的投影确定时间。请同学们注意，三角形硬卡纸要竖直粘贴。否则影响计时准确度。
7.4.3学生动手操作成品展示，对有错误的进行指导。
7.4.4课后实践
谈话：同学们，下课之后，大家可以尝试着在阳光下计时，计时结果和钟表核对，看一看自己制作的日晷是不是能准确地计时。如果计时不对，请大家思考一下为什么，课后可以咨询老师。
[设计意图]感受日晷之类的科技发明对人类生活的影响，在人类进步道路中所起到的积极作用。锻炼动手动脑能力，增加对科学研究的兴趣，体现stem的教育理念。
7.5课堂小结;：这节课，你学到了哪些知识？有什么收获？你还知道哪些计时工具，课后查一查资料。学生自由交流自己的收获和体会。教师总结：大家今天的收获可真多，我们知道了影子形成的条件，知道了太阳的位置变化会带来影子方向和长短规律性变化，一天中中午影子最短，早晚的影子最长；我们感受了古代人的聪明智慧，知道了日晷，制作和使用了这样一个简易的古代的测量仪器模型；大家可以在课后进行实际计时操作，作为课后拓展，把你的收获可以分享给身边的人。今天和同学们一起愉快地完成了这节课，我感到非常高兴，谢谢大家！下课。
8.板书设计
8.太阳钟
光源、遮挡物、屏
︸
影子
↙↘
中午最短 早晚最长

教学评析
本课是第二单元的第四课，主要是让学生了解古代的计时工具及工作原理，并能制作简单的太阳钟。
由于是有关太阳的第二节课，教师已经了解了学生，而且两课联系紧密所以
上课伊始，我由复习引入：在探究上节课的问题“用量角器测量太阳高度角”时，你们有什么发现？将上下两节课衔接起来。让学生的思维有一个连贯性，探究活动有基础。然后进入对新知识的探究影子的长短与方向的变化，观察，思考，动手，逐步引导学生，将学生带入本课的探究主题。当学生探究出太阳变化时物体影子变化的规律时，又恰巧为下面引出太阳钟做好铺垫。学生们观察图片阅读资料，了解不同的日暑后，让学生亲自动手做一做简易的太阳钟，并尝试计时，使学生认识更为深刻，认识其工作原理。让学生感受到大自然的规律一旦为人所用，就会给人们的生产生活带来方便，科学和人们的生活息息相关.
最后进行拓展延伸：让学生了解更多的计时工具，帮助学生巩固知识点，并把这节课分享给身边的人。
本课比较注重实验习惯的培养，引导学生仔细观察、及时记录、分析数据、得出并交流结论、及时反思。
[参考资料]
[1]郝京华编著，科学教师教学用书四年级下册，江苏凤凰教育出版社。