5.《影长的四季变化》教学设计（表格式）

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第5课　影长的四季变化
执教老师： 年级：6年级
单元 《地球的运动》 课题 5.影长的四季变化 课时 1
学情 分析 六年级学生已经具备了一定的观察、记录和分析能力，对自然现象如影子变化有初步的生活经验，能够理解“影子长短与太阳位置有关”的基本关系。然而，学生对“四季影长变化”的系统性规律及其与地球公转的关系尚不清晰，对古代天文仪器（如圭表）的了解较少，缺乏从现象中提炼科学规律和数据建模的能力。 学生在数学课上已学习过角度、长度测量等基础知识，具备使用量角器、直尺等工具的能力，但在跨学科整合（如天文与几何结合）方面仍需引导。部分学生动手能力强，乐于参与实验制作，但也存在个别学生操作不规范、数据分析能力较弱的问题。因此，教学中需注重动手实践与思维训练相结合，通过小组合作、数据共享等方式促进全体学生参与和理解。
教学目标 科学观念 建立“同一地点正午物体影长随季节呈规律性变化”的科学认识；理解圭表作为中国古代天文仪器的设计智慧与文化价值；初步感知地球公转对地面现象的影响。 科学思维 能够建立“太阳高度角—影子长度”的对应关系模型，通过数据对比发现四季影长变化规律，能从影长变化反推太阳位置变化。 探究实践 能够选择合适的材料创新制作简易圭表，规范完成四季太阳高度角的模拟与数据采集，能够从实验数据中提炼出影长变化规律。 态度责任 感受中国古代天文学成就，增强民族自豪感；培养严谨求证、尊重数据的科学态度。
教学 重点 通过模拟实验总结正午影长四季变化规律。
教学 难点 理解太阳高度角与影长的数学关系。
教学 准备 教师：改进型圭表模型（带角度刻度）、四季太阳轨迹动态演示课件、古人观象授时历史视频片段；班级大数据记录表（用于汇总各小组数据）、四季影长变化坐标图模板
生生：A3白色卡纸（作圭）、硬卡纸条（作表）、量角器、直尺、铅笔、剪刀、手电筒（模拟太阳）、增加智能手机（用于测量角度）、提供不同颜色的标志物区分四季、配备简易角度测量仪
教学过程
教学环节 教学活动 设计思路
一、聚焦 第一阶段：情境聚焦——从已知到未知（8分钟） 1.生活现象回顾：出示校园旗杆同一时间不同季节的影子对比图，提问：“你观察过这些影子有什么不同吗？” 2.认知冲突制造：展示学生前一天绘制的“一天中影子变化图”，提出问题：“如果把这些图放在一整年中来看，会有什么新的发现？” 3.历史问题引出：讲述古人“立竿见影”确定季节的故事，引出核心问题：“古人用什么工具观测？我们能否重现古人的发现？” 【设计意图】通过真实图片、认知冲突、历史故事三重激发，建立探究必要性，引导学生从已知经验出发，逐步聚焦到“四季影长变化”这一核心问题。
二、探索 第二阶段：探索实践——手脑并用深探究（35分钟） 活动一：走进古代天文——圭表的智慧（10分钟） 1.资料探究：分组阅读圭表相关资料（文字+图片），完成“圭表探秘”任务单： （1）圭表的两个主要部分是什么？ （2）古人如何通过圭表确定节气？ 2.结构解析：教师展示圭表模型，讲解“表立圭上，影落圭间”的工作原理，重点强调：垂直立表、水平铺圭、正午观测 3.文化渗透：视频展示北京古观象台的圭表实物，讨论：“在没有现代科技的古代，这种设计体现了什么智慧？” 活动二：巧手制圭表——创新与实用（10分钟） 1.小组讨论：用什么材料？如何确保表与圭垂直？分享设计思路，教师点评优化 2.制作实践：学生按设计方案制作圭表，关键技术指导：（1）表的固定方法（三角支撑加固）； （2）圭面刻度标注（从表底开始）； （3）垂直检测方法（用直角器验证）。 3.创意拓展：鼓励学生用身边材料创新设计，“最佳设计奖”评选标准：稳固、精确、美观、创新。 活动三：模拟探规律——从现象到数据（15分钟） 1. 实验设计 （1）明确变量：太阳高度角（手电筒角度）； （2）控制变量：圭表位置、测量时间、光源距离； （3）设置四个典型位置：夏至（最高）、冬至（最低）、春秋分（中间）。 2.数据采集 分组实验，记录影长数据，强调多次测量取平均值，教师巡视指导测量规范 3.初步发现 小组内分析数据趋势，完成“我的第一个发现”记录。 第三阶段：研讨升华——从数据到规律（10分钟） 1.数据汇总分析：各小组汇报数据，教师汇总成班级大数据表，引导观察：哪个季节影长最长？哪个最短？变化趋势如何？ 2.规律提炼：个体思考→小组讨论→全班分享，总结影长变化规律：夏季最短→冬季最长→春秋适中，循环变化，年复一年。 3.原理深入：结合几何图示解释“太阳高度角与影长成反比”，建立初步的数学模型意识。 【设计意图】通过阅读资料、分享收获、教师讲解，学生能更好地了解圭表的结构与功能，感受中国古代科学技术的先进，增强民族自豪感。 【设计意图】鼓励学生勇于在课后用新的方法和材料有创意地完成圭表的制作，培养学生的创新精神和动手能力，同时为后续实验做好准备。 【设计意图】通过模拟实验，学生亲身体验“太阳高度角—影长”关系，培养数据采集与分析能力，为总结规律奠定实证基础。 【设计意图】通过数据汇总与集体研讨，引导学生从个体发现走向共识形成，提升归纳与表达能力，初步建立数学模型意识。
三、研讨 1.所有地方的正午影子长度都随四季变化而规律地变化吗？不同地点，同一时间影子长短一样吗？ 【设计意图】引导学生从局部现象推及全球范围，激发空间思维与批判性思考，深化对“地球公转与太阳高度角关系”的理解。
四、拓展 第四阶段：拓展延伸——从课堂到生活（5分钟） 1.规律应用：出示不同纬度城市影长数据，思考：为什么海南的冬天影子比北京的短？ 2.现象联系：展示更多四季变化现象：日出方位、昼夜长短、气温变化，讨论：这些现象之间有什么联系？ 3.持续观测倡议：发起“校园圭表观测计划”，建立班级观测记录册，持续记录一年数据。 【设计意图】通过跨地域比较与多现象联系，拓展学生的认知广度，激发持续探究的兴趣，实现从课堂到生活的迁移。
五、练一练 第五阶段：检测反馈——巩固与提升（5分钟） 1.基础题（概念理解） （1）判断：同一地点，正午影子夏季比冬季短（ ） （2）填空：古人用圭表观测（ ） 2.进阶题（规律应用）：根据影长数据判断所在季节推理某地12月影子很长，6月影子很短，该地位于哪个半球？ 3.挑战题（创新思维）：设计一个能自动记录影长的现代“智能圭表”，画出设计草图并说明原理。 答案：1.（1）√（2）日影长度 / 节气 / 季节变化 2.北半球3.在“表”的顶端安装光线传感器，用于检测正午太阳位置；圭面上设置电动滑轨与标记笔，根据传感器信号自动记录影长位置；内置时钟与数据存储模块，每日正午自动记录影长并保存数据；可通过蓝牙或Wi-Fi将数据发送至电脑或平板，生成影长变化曲线图。（合理即可） 【设计意图】通过分层练习，检测学生对核心概念的理解程度，促进知识内化与迁移应用，激发创新思维。
六、板书设计 5.影长的四季变化 【设计意图】帮助学生梳理知识结构，强化重点内容，便于复习与总结。