3.4《四季的变化》教学设计

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第4课《四季的变化》教案
一、教学核心素养目标
1.科学观念目标：学生能知道四季气温变化的主要原因是正午阳光照射角度和日照时长的变化，了解圭表的结构与用途，掌握四季正午影长、日照时长的变化规律。
2.科学思维目标：能通过分析圭表观测结果、日照时长数据，推理四季变化与阳光照射角度、日照时长的关联，培养数据分析、逻辑推理和归纳总结的能力。
3.探究实践目标：能独立设计制作简易圭表，学会测量正午影长的方法，能收集、整理日照时长数据，能通过长期观测发现影长的变化规律。
4.态度责任目标：感受我国古代科学家的智慧，激发对天文现象和自然规律的探究兴趣，培养合作探究意识、严谨的科学态度，热爱科学和中华传统文化。
二、教学重难点
1.教学重点：探究四季气温变化与正午阳光照射角度、日照时长的关系，掌握四季正午影长、日照时长的变化规律，了解圭表的结构和使用方法。
2.教学难点：理解“正午阳光照射角度、日照时长的变化，导致地面接收的太阳热能不同，进而形成四季气温差异”的原理，突破抽象原理具象化的认知难点；掌握简易圭表的正确制作和使用方法。
三、教学准备
1.教师准备：多媒体课件（包含四季景色图片、圭表结构示意图、登封观星台图片、简易圭表制作步骤图、日照时间记录表、小贴士内容）、圭表模型、简易圭表制作材料套装（水平尺、铅锤、木板、铅笔）、酒精温度计、刻度尺、计时器、安全提示卡片、板书提纲、学生实验记录表。
2.学生准备：每组1套简易圭表制作材料（水平尺、铅锤、木板、铅笔）、笔记本、铅笔、橡皮、刻度尺、绘图纸，提前上网收集本地一周内的日出、日落时刻，初步计算日照时长，记录简单发现。
四、教学过程（40分钟）
（一）问题与猜想（5分钟）
1.情境导入：教师播放多媒体课件，展示春夏秋冬四季的典型景色图片（春天百花盛开、夏天烈日炎炎、秋天硕果累累、冬天白雪皑皑），提问：“同学们，看着这些图片，我们能清晰感受到四季的不同，冬天寒冷、夏天炎热，大家思考一下，是什么造成了一年四季的气温变化呢？”
2.启发思考：引导学生结合上节课《变化的影长》所学知识，大胆发言，教师引导：“上节课我们知道，一天中阳光照射角度不同，影长和气温也会变化，每天阳光照射角度都是早晚小、中午大。那四季的气温变化，会不会也和阳光照射的角度有关？还有同学想到，这会不会和每天日照时间的长短有关系呢？”
3.猜想假设：梳理学生的发言，板书核心猜想：①四季气温变化与正午阳光照射角度有关；②四季气温变化与每天日照时长有关。追问：“如果猜想成立，我们可以通过哪些方法来验证这些猜想呢？”引出本节课的探究主题和圭表这一观测工具。
（设计意图：从学生熟悉的四季景色入手，激发探究兴趣，衔接上节课知识，引导学生主动提出问题、大胆猜想，为后续探究活动做好铺垫，贴合五年级学生的认知特点。）
（二）探究与结论（20分钟）
1.认识圭表，搜集证据（6分钟）：教师出示圭表模型和课件中的圭表结构示意图，讲解：“我国古代科学家发明了圭表，专门用来度量正午日影长度，它由水平且处于南北方向的圭尺和直立的标杆（表）两部分组成，表和圭是垂直的。”
展示登封观星台图片，补充：“元代天文学家郭守敬设计建造的观星台，就是一个巨大的圭表，观星台的横梁相当于表的顶端，地上的‘量天尺’就是圭尺。古人通过长期观测圭表的影长，发现了四季变化的规律。”
结合课文小贴士，强调：“某一地点每天阳光照射角度最大（太阳位于正南方）的时刻，是该地地方时的正午，北京时间12点不一定是当地的正午，这一点在后续测量中要注意。”
2.制作简易圭表（7分钟）：教师播放简易圭表制作步骤图，分步讲解制作方法，强调关键步骤：①用水平尺调平桌面，将木板固定在水平、稳固且能被阳光照射到的地方；②用铅锤确保铅笔竖直固定在木板一端；③正午前后每分钟测量一次铅笔影长，找到影长最短的时刻（正午时刻）；④在木板上画出正午影子的直线并标上刻度，作为圭尺，圭尺方向就是南北方向。
学生分组制作简易圭表，教师巡视指导，及时纠正不规范操作（如铅笔不竖直、木板不水平等），提醒学生注意安全，避免铅笔戳伤、木板划伤。
3.分析数据，得出结论（7分钟）：首先，各组展示提前收集的本地日照时长数据，教师引导学生对比分析，提问：“从日照时间记录表中，我们能发现什么规律？5月份的日照时长是怎样变化的？”（引导学生发现：5月份日照时长逐渐变长）
接着，结合圭表的观测原理和课文内容，引导学生推理：“一年中，四季的正午阳光照射角度和日照时长会发生什么变化？”
师生共同总结结论：随着季节的变化，每天正午阳光的照射角度和日照时长都会有规律变化。夏季，正午阳光照射角度大，日照时间长，地面接收的太阳热能多，因此气温高；冬季，正午阳光照射角度小，日照时间短，地面接收的太阳热能少，因此气温低；春秋季介于两者之间，气温适中。同时明确：圭表的影长变化与正午阳光照射角度相关，夏季正午影长最短，冬季最长，春秋季介于两者之间。
（设计意图：让学生经历“认识工具—制作工具—分析数据—得出结论”的探究过程，既掌握圭表的使用方法，又理解四季变化的科学原理，突破教学重难点，培养探究实践和数据分析能力。）
（三）反思与评价（5分钟）
1.小组反思：引导学生分组讨论，反思本次探究活动和简易圭表制作过程中存在的问题，如：“制作圭表时，哪些步骤容易出错？（如铅笔不竖直、刻度标注不清晰）”“收集日照时长数据时，可能存在哪些误差？”“测量正午影长时，如何更准确地找到正午时刻？”
2.个人评价：学生结合自己在探究活动中的表现，进行自我评价，说说自己做得好的地方（如：认真制作圭表、准确记录数据、积极参与讨论）和需要改进的地方（如：操作不够熟练、数据整理不够规范）。
3.教师评价：教师结合各小组的探究情况和学生的自我评价，进行总结评价，肯定学生的探究热情和合作精神，表扬制作规范、数据准确、善于思考的小组和个人；针对普遍存在的问题，进行针对性指导，强调“严谨、细致”的科学态度，提醒学生后续连续观测圭表影长，记录变化情况。
（设计意图：通过反思与评价，帮助学生梳理探究过程，发现自身不足，培养自我反思能力和严谨的科学态度，为后续的长期观测做好铺垫。）
（四）应用与迁移（5分钟）
1.生活应用：教师提问：“结合今天所学的知识，我们能解释生活中的哪些现象？”引导学生举例，如：“为什么夏天我们感觉比冬天热？”“古人为什么能通过圭表来判断四季和南北方向？”
师生共同分析：夏天正午阳光照射角度大、日照时间长，热能多，所以更热；古人通过测量正午圭表影长的变化判断四季，通过正午物体影子的方向（圭尺方向）测定南北方向，比指南针更准确（因磁偏角存在，指南针指示的南北不完全准确）。
2.迁移练习：提问：“如果我们到南半球，四季的变化规律和我们北半球一样吗？为什么？”引导学生思考，教师补充：南半球的四季与北半球相反（北半球夏季时，南半球冬季），但四季变化的原理相同，都是由正午阳光照射角度和日照时长的变化引起的。
（设计意图：将科学知识与生活实际、古代科技结合，让学生体会科学的实用性和传统文化的魅力，培养学生运用科学知识解决实际问题的能力，实现知识的迁移与应用。）
（五）阅读与新知（5分钟）
1.阅读材料：教师发放阅读材料（围绕“圭表的历史发展、现代对四季变化的研究”），引导学生自主阅读，了解圭表在古代天文研究中的重要作用，以及现代科学家如何通过更精密的仪器研究四季变化与地球公转的关系。
2.新知拓展：阅读结束后，教师简单讲解：“我们今天学习的四季变化，本质上是地球公转导致的，地球围绕太阳公转时，阳光直射点会发生移动，进而导致不同季节的正午阳光照射角度和日照时长发生变化。下节课我们会进一步探究地球公转与四季变化的关系。”
3.布置作业：①完成简易圭表的制作，每周一测量并记录正午时刻铅笔的影长，连续观测一个月，整理影长变化数据；②完善本地日照时长的收集与整理，分析日照时长的变化趋势；③查阅资料，了解更多关于圭表和四季变化的有趣知识，下节课分享。
（设计意图：通过阅读拓展学生的知识面，为后续学习埋下伏笔，布置实践性作业，让学生在长期观测中巩固所学知识，培养持续探究的习惯。）
五、板书设计
4.四季的变化
一、问题与猜想
问题：是什么造成了一年四季的气温变化？
猜想：1.与正午阳光照射角度有关
2.与每天日照时长有关
二、探究与结论
1.观测工具——圭表
结构：圭尺（水平、南北方向）+表（直立标杆），表与圭垂直
实例：登封观星台（巨大圭表）——横梁=表的顶端，量天尺=圭尺
2.简易圭表制作步骤
调平→竖直固定铅笔→找正午时刻→画圭尺、标刻度
3.核心结论
夏季：正午照射角度大+日照时间长→气温高→影长最短
冬季：正午照射角度小+日照时间短→气温低→影长最长
春秋季：介于两者之间→气温适中
小贴士：地方时正午≠北京时间12点；圭尺方向=南北方向（比指南针准确）
三、反思与评价
优点：认真制作、积极探究、数据记录准确
改进：规范操作、精准测量、长期坚持观测
四、应用与迁移
生活应用：解释四季气温差异、古人用圭表判四季、定南北
五、阅读与新知
拓展：地球公转→阳光直射点移动→四季变化
作业：1.连续观测圭表影长（1个月）2.完善日照时长数据3.查阅相关资料
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