大象版(2017年秋)四下科学1 《影子的形成》教学设计

四下科学《影子的形成》教学设计
【教材分析】
《影子的秘密》是四年级下册第三单元《太阳、地球和月球》的第一课。通过踩影子的活动，激发学生学习乐趣，并聚焦问题“影子是怎么形成的”？学生知道光源、遮挡物和屏（接收影子的平面）是影子产生的条件。探索板块，通过产生影子，让影子发生变化，2个探究活动。通过制造影子理解、描述影子形成的过程和发现影子是会发生变化的；通过改变影子，经历实验探究的过程，知道影子变化的原因。通过交流与表达，学生对本节课所学影子的形成和变化的原因进行总结归纳。
【学情分析】
影子，四年级学生非常熟悉绝大部分学生在日常生活中有过与影子相关的经历，小时候还玩过踩影子游戏和手影游戏，部分学生甚至还发现一天中，自己的影子长短还会发生变化等。所以学生对于影子的形成以及变化过程也有初步的感性认识，但是他们并没有系统地梳理和学习过影子背后的“秘密”——形成的过程和变化的原因。
【教学目标】
1.科学观念：通过生活经验知道影子的形成需要光、遮挡物、屏三个条件；通过制造影子的实验能够描述影子是行进的光被阻挡时，就形成了阻挡物的阴影；通过变影子的实验，知道影子的长短、方向、大小、形状变化与光源和遮挡物变化的关系。
2.科学思维：能在教师的引导下，根据实验材料和生活经验制造出影子，发现问题，对研究问题提出假设和观点，并能提供支撑性的证据，可以利用控制变量的方法设计简单的实验。
3.探究实践：通过观察影子的形成和发现影子的变化，猜想变化的原因、设计控制变量实验方案、进行实验、记录、分析实验现象和数据，归纳概括影子的形成、影子变化由于光源和遮挡物变化的关系。
4.态度责任：对制造影子和改变影子的活动感兴趣，愿意和同学们合作，讨论交流。知道影子在我们的生活中应用非常广泛，了解影子给人们的生活带来的乐趣，激发学生进一步探究光与影知识的兴趣。
【教学重难点】
教学重点：知道影子产生的三个有条件，通过实验能够描述影子形成的过程。
教学难点：通过实验，理解影子产生的三个条件和影响影子变化的因素。
【教学准备】
PPT课件 、手电筒、木圆柱、白卡纸 、影子长短变化实验材料、实验记录单。
【教学思路】
本课例的设计，旨在让学生根据生活经验总结出影子形成三个的条件，用教师提供的材料，制造出影子并发现影子是会发生变化的，描述影子的形成，通过实验理解影子的的长短、方向、大小、形状变化与光源和遮挡物变化的关系。四年级的学生已经掌握了一些实验方法，具备了一定的操作能力，对于影子也具备了一些初步知识。本节课教学，在教师引导下，对探究的问题设计控制变量法的实验方法，教师提供相关的实验材料，学生合作展开探究。教学时，首先基于真实的情景，激发学生学习的兴趣，提出可探究的科学问题，在制造影子中，发现影子很容易发生变化，根据各小组制造的变化的影子，在教师的组织下进行探究。并用所学知识去解决皮影戏中的谜团。在此过程中，发展学生的实验设计能力，探究实践能力，归纳概括能力和实证意识。
【教学过程】
一、创设情境，聚焦问题
教师出示关于学生们制作的抗疫皮影剧，并提出问题，皮影剧主要是靠什么进行表演的？关于影子你有哪些想要探究的问题？从真实的抗疫皮影剧情景出发，激发学生学习的动机，在皮影剧中，里面角色发生了形状、大小、长短的变化。让学生初步感受影子的形成和变化，提出可探究的科学问题。
【设计意图：围绕本课将要探究的“影子的形成和变化的秘密”，创设真实情景，结合5月，许昌的疫情，以学生创编的抗疫皮影剧导入，激发学生学习的兴趣，使学生初步表征影子的形成的过程和要素，暴露学生的前概念。皮影剧中，影子的变化，也为学生在制造影子过程中，萌发尝试改变影子的想法。】
二、活动探究，获得新知
（一）制造影子，并尝试着改变影子
1.出示图片，学生根据经验，说出影子形成的需要光、物体、一个平面以及的它们作用，教师概括出影子的形成需要光源、遮挡物、屏。
2.教师提供实验材料，学生制造影子，各小组说出影子的方法，并根据制造影子的过程，描述影子形成的过程。在制造影子的过程中，学生很容易发现影子会发生变化的。教师根据每小组制造的影子，拍摄照片，进行整理，为探究影子的变化做准备。
3.学生制造出影子后，先说出制造影子的方法，遮挡物放在白色卡纸上，或者放在白色卡纸前面，光源照射在遮挡物上，理解三者摆放的位置。让学生猜想如果没有遮挡物，光照在屏上会出现什么现象，并演示；接着将光源的光不照射在遮挡物上，屏上为什么没有影子，让学生说出原因，帮助学生建构影子的形成的过程。
【设计意图：大部分学生都能说出影子形成的三个条件，也能根据实验材料制造出影子，但是不能说出影子的形成过程，所以先让学生说出制造出影子的方法，理解三个条件的位置关系，再和没有遮挡物、以及光源不照射在遮挡物上出现的现象做对比，为学生建构影子的形成搭建脚手架。在探究影子变化前，首先让学生知道引起影子变化的因素，完善学生的前概念；在学生制造出变化的影子时，初步感受变化的影子。】
（二） 探究影子变化的原因
1.探究影子形状变化的原因。
出示各小组制造出形状不同的影子图片，首先让学生观察，这些影子发生了那些变化，并说出引起形状变化的猜想，教师通过演示，让学生用圆柱再制作出不同的形状的影子，说出原因，初步建立影子的形状和光源照射遮挡物面的形状有关，并让学生说出光源照射三棱柱各个面时，影子的形状，加强学生对影子形状变化的原因理解。
【设计意图：本环节呈现学生制造影子的图片，发现影子的变化，并尝试找出原因，这样充分调动学生学习的兴趣，激发探究的欲望。实验一，较为简单，在教师演示下进行，本环节课本上没有要求，但是在地球形状这一节课中，古人根据地球的影子的形状来推断地球的形状，再加上学生的生成，设计了本环节。】
2.探究影子大小变化的原因
出示各小组制造出大小不同的影子，首先让学生观察影子发生的变化，根据对图片的观察，说出可能引起影子发生大小变化时的原因----光源与遮挡物间的远近，然后确定实验中变化的量和不变的量以及实验的方法，然后实验，记录实验现象，实验结束，小组交流、谈论、概括实验的发现。接着全班学生分享实验发现，最后得出影子大小与光源和遮挡物间的远近关系。
3.探究影子长短、方向变化的原因
出示某组学生制造出的长短和方向不同的影子，让学生观察，说出可能引起影子发生大小变化时的原因（由于图片不能准确的反应出长短变化的原因，）就请这组某个学生在讲台上展示自己是怎样制造出长短影子的，使学生观察到光源照射遮挡物的角度发生了变化，然后确定实验中变化的量和不变的量，该学生的操作方法，光源和遮挡间的距离也容易发生变化，教师引导学生将手臂放在桌子上，并让学生观察光源在空中划过了什么图形——半圆，出示本节课的实验材料，引导学生知道如何操作，接着实验，观察实验现象、记录实验数据、分析实验数据，小组交流讨论，发现光源方向和影子方向相反，光源照射角越倾斜，影子越长，光源照射角垂直时，影子最短。
【设计意图：实验二和实验三组织学生利用控制变量的方法设计实验，通过细致合理的操作，分析实验现象，得出影子的大小与光源与遮挡物远近的关系以及影子的长短与光源照射角的关系，使学生经历科学探究的过程，培养学生探究实践素养。在交流与表达环节，各小组积极表达自己的观点。从而得到更多的课堂生成发现更多影子变化的秘密。实验三，从实验中发现问题，出示半圆形实验材料，让学生体会到科学实验的严谨性。】
三、拓展应用
（一）解释谜团通过对影子变化秘密的探究，回到课堂开始的皮影戏，让学生尝试着解释老师用了什么方法将皮影戏中病毒变大，变长的？
（二） 总结影子在生活中的应用首先让学生谈一谈影子在生活中的应用，接着教师播放影子用途的视频。感受知识与生活的联系。
【设计意图：科学知识的学习，主要是解决生活中的问题和运用。所以此环节让学生解释皮影中，影子变大，变长的原因。影子在生活中的应用，让学生体会知识来源于生活，并服务于生活，感受科学的进步，带动技术的进步，激发学生探索自然的兴趣。】
四、科学实践作业
运用今天我们学习相关的影子知识，创编一段自己喜欢的皮影故事。
【设计意图：科学实践作业，在制作的过程中，充分促进了对科学概念的理解和应用，体验科学与艺术的联系。】
【本课教学设计说明】
本节课通过创造光与影真实情境的抗疫皮影戏出发，激发学生学习的动机，在皮影戏的观看中，初步感受影子的形成与变化，提出探究问题。在制造影子的过程中，给予学生充分实验的时间，让学生自主在实验中，首先制造出影子，并尝试着改变自己制造的影子，发现影子变化。并根据教师拍摄影子变化的图片，找出变化的可能原因，然后再进行猜想、设计控制变量的实验方案、进行实验，通过认真观察实验现象，记录、分析实验数据，归纳概括影子的变化与遮挡物和光源变化的关系的科学概念，符合科学探究的课程理念，在探究与实践操作中，发展学生探究实践的素养。
在对影子变化的探究中，由形状的变化、大小的变化到长短的变化中，由简单到复杂，体现问题的进阶性。在探究影子长短与照射角度的关系环节时，让学生发现操作中的存在问题及问题的原因，并想解决的方法，然后出现更为标准的实验材料，发展学生缜密、严谨的科学思维方法，落实科学思维的素养。
新课标要求要培养学生解决实际问题的能力，在解释谜团和科学实践中，着眼于知识的迁移。让学生通过运用所学影子的知识，创编一段皮影剧，在创作中，引导学生利用所学知识解决问题，促进对科学概念的理解应用。这对提高学生问题解决能力会有帮助，也能激发学生学习的积极性。在拓展应用中，让学生感受的知识来源于生活，并服务于生活，激发学生探究自然的乐趣，从皮影到电影、及无影灯的发明，感受到科学知识的不断发展，能够带动技术的发展，从而发展学生态度与责任的核心素养。