8.太陽鐘【課標落實】1本單元通過一系列觀察、比較、實驗、測量、交流等活動，落實課程標準中年段的課程目標。科學知識：知道太陽、地球、月球的運動特征，知道與它們有關的一些自然現象是有規律的；知道太陽系及宇宙中一些星座的基本概況，知道晝夜交替、四季變化分別與地球自轉和公轉有關；科學探究：在教師引導下，能選擇恰當的工具，觀察并描述對象的特征及現象。在教師引導下，能依據證據運用分析、比較、推理、概括等方法，分析結果，得出結論。在教師引導下，能對自己的探究過程、方法和結果進行反思，作出自我評價與調整。科學態度：在科學探究中能以事實為依據，不從眾，不輕易相信權威與書本；面對有說服力的證據，能調整自己的觀點。樂于嘗試運用多種材料、多種思路、多樣方法完成科學探究，體會創新樂趣。科學、技術、社會與環境：了解科學技術對人類生活方式和思維方式的影響。了解并意識到人類對產品不斷改進以適應自己不斷增加的需求；了解人類的需求是影響科學技術發展的關鍵因素。2本課學習內容基于課程標準課程內容中“物質科學領域”和“地球與宇宙科學領域”的中年段要求。6.2.2光在空氣中沿直線傳播；行進中的光遇到物體時會發生反射，會改變光的傳播方向，會形成陰影。描述行進中的光被阻擋時，就形成了阻擋物的陰影。17.3工具是一種物化的技術使用和制作簡易的古代的測量儀器模型，如日晷、沙漏等。知道使用工具可以更加精確、便利和快捷。【教材分析】太陽鐘是蘇教版科學四年級下冊第2單元地球、月球與太陽的第四課時。通過前一節課的學習，學生已經了解人站在陽光下會有影子，物體在光的照射下會有影子的特征，因此影子對學生來講是非常熟悉的。本課帶領學生認識太陽與影子的關系。但學生對如何利用太陽的影子變化規律制作一個太陽鐘是存在困擾的。本課要幫助學生弄清影子的長短、方向與太陽位置之間有什么關系。本課教學內容分四個部分：第一部分，這是一個導入活動，太陽的位置變化對物體的影子有什么影響？讓學生思考研究操作“影子方向與長短變化的規律”和“觀察物體影子的長短和方向是怎樣隨“太陽”位置的變化而改變的，通過實驗操作，引發學生猜想太陽的位置變化對物體的影子有什么影響，教材選取了一個簡單易做的經典實驗，讓學生充分感知影子的變化與光有關。第二部分，研究陽光下小棒影子的變化情況，以此推測小棒影子的長短、方向與太陽位置之間有什么關系。教材選取了一個簡單易做的經典實驗，讓學生充分感知“小棒影子的長短、方向與太陽位置之間有什么關系”，認識影子的變化與太陽的位置有關。第三部分，認識不同的太陽鐘，從而明確我們可以根據影子與太陽的關系來制作太陽鐘。第四部分，制作一個太陽鐘。【學情分析】通過二年級上冊第2單元天空中的星體和第4單元奇妙的光以及本單元太陽的學習，學生已經直觀地認識了太陽的基本特征，會用“有光才能看見物體”表述光的作用，了解了認識光是看見物體的重要條件之一，物體在光的照射下有影子，但是他們不會有意識地去研究影子與太陽的關系。本課教學中要重點通過活動幫助學生突破迷思概念，建立起太陽的位置變化引起影子的變化的概念。四年級學生經過一、二、三年級的實驗教學，已經具有了一定的實驗能力，在實驗過程中，可以引導學生在明確關鍵點后讓學生自己動手實驗，并著重培養學生仔細觀察、及時記錄等實驗習慣，對實驗中出現的問題要引導學生及時分析并解決問題。從學生的年齡結構和心理特征來看，四年級的小學生對一切事物都充滿好奇心，他們有很強的求知欲。通過之前的學習，學生對陽光與影子的存在和它們之間的聯系已經有了初步的認識，由于學生在一、二、三年級已經有了科學課的實驗教學，學生也掌握了一定的實驗方法。【教學目標】科學知識：1通過實驗，知道影子的形成需要哪些條件，知道影子方向與長短變化與光照射的位置有關。2通過實驗，知道影子方向與長短變化的規律與太陽的位置有關。3通過實驗，知道可以利用太陽的移動與陽光下物體影子變化的關系，制造出計時工具，知道什么是太陽鐘。科學探究：1能用不同的實驗方法證明影子方向與長短變化的規律與光的照射的位置有關。2能從具體現象中提出問題，作出猜想，能依據證據概括出影子方向與長短變化的規律與太陽的位置有關。3能在制作太陽鐘的活動中，認識可以利用太陽的移動與陽光下物體影子變化的關系，制造出計時工具。4注重實驗習慣的培養，引導學生仔細觀察、及時記錄、分析數據、得出并交流結論、及時反思等。科學態度：1在科學探究中，敢于大膽想象。能意識到要用實驗證明自己的猜想。2在科學探究中，樂于嘗試運用多種材料、多種思路證明太陽的移動與陽光下物體影子的變化有關系。科學、技術、社會與環境：1認識到科技的發展給人們的生產、生活帶來的便利。2了解人類的好奇和社會的需求是科學技術發展的動力，技術的發展和應用影響著社會發展。3.認識到人類、動植物、環境的相互影響和相互依存關系【教學重點】知道影子方向與長短變化的規律與太陽的位置有關【教學難點】利用影子方向與長短變化的規律與太陽的位置有關制作太陽鐘【教學準備】教師材料：課件和視頻。學生材料：手電筒、鉛筆、橡皮、竹篾、小棒、指南針、硬卡紙、白紙、直尺、筆和指南針、剪刀、雙面膠。【教學時間】1課時【教學過程設計】一、導入新課1. 出示皮影戲圖片，提問知道這是什么嗎？說明：皮影戲又稱“影子戲”或“燈影戲”，是一種以獸皮或紙板做成的人物剪影以表演故事的民間戲劇，這是我國的傳統藝術，2011年，中國皮影戲入選人類非物質文化遺產代表作名錄。提問：你知道皮影戲是怎么表演的？（只要回答出影子就行）提問：你覺得影子的形成需要哪些條件？明確：需要有光照射物體。（板書：光、物體）2. 說明：今天這節課我們就一起來研究影子。（板書：影子）設計意圖：直接以皮影戲引入，讓學生們對皮影戲產生興趣它是怎么表演的，接著借此科普皮影戲的相關知識，引導學生發現皮影戲是通過影子來表演的，再追問影子是怎么形成的？然后板書這節課我們一起來研究影子。二、探究新知1說明我們一起來做一個小實驗。出示一個固定好的鉛筆，然后拿出一個手電筒。2提問：如果我用手電筒來照射這支鉛筆，會出現什么現象？（教師可以演示給學生看一看）說明鉛筆下面會出現影子。3接著提問：那如果把手電筒移到這邊來照射又會出現什么現象？你覺得影子會發生什么變化？4明確：長短可能會發生變化、方向可能會發生變化。板書（長短、方向，加上問號）（一）研究影子方向與長短變化與什么有關。1提問：你覺得我們怎樣來驗證我們的猜想？2提問：那老師給你們提供手電筒和鉛筆，你覺得我們可以怎么設計這個實驗？組織學生小組交流，指名學生回答。3再追問：那你覺得手電筒的位置該怎么變化？明確：需要改變手電筒照射的方向和高度。設計意圖：從生活實際出發，知道影子是會變化的，并不是一成不變的，接著要求學生說說在生活中發現影子會變化的特點。再通過一系列的探究活動明確了影子方向與長短變化的規律。學生通過做小組實驗不僅親眼看到了影子方向與長短變化的規律,而且能夠潛移默化地感受到這種科學的魅力。4提問：誰能完整的說說實驗的方法？學生小結實驗方法： 可以把鉛筆放在桌上，然后用手電筒在不同的位置照射鉛筆，并記錄下影子的長短和影子的方向。5教師說明實驗要求，組織學生小組合作，完成實驗。6實驗結束，交流匯報：教師投影展示學生的學習單。教師提問：改變照射的方向和高度，鉛筆的影子有什么變化。 提問：影子方向是怎樣變化的？影子的長短呢？在什么情況下，影子會不見。你能不能總結出影子方向與長短變化有什么特點？（二）研究影子方向與長短變化的規律1說明：剛剛我們研究了影子方向與長短變化與手電筒的照射有關系，并且總結出了規律，那在生活中是這樣嗎？比如在陽光下影子會隨著太陽的運動發生變化嗎？你覺得可能會發生什么變化，誰來做個預測？2教師提問：你覺得我們要怎樣驗證我們的猜想？說明：太陽怎么模擬？我們可以用手電筒來模擬太陽。追問：你知道太陽在天空中的位置是怎樣變化的嗎？學生回答太陽在天空中的位置變化軌跡呈半圓形。說明：我們需要用手電筒來模擬太陽在天空中的位置的變化，那現在老師給你們提供竹篾和手電筒，你覺得可以怎么設計實驗？引導學生發現竹篾可以彎曲成半圓，把手電筒的環穿過半圓，就可以模擬太陽在天空中的運動。3小結實驗方法：太陽在天空中的位置變化軌跡呈半圓形，我們可以用竹篾和手電筒來模擬。用手電筒照射一支豎立的鉛筆，觀察它的影子。 改變照射的方向和高度，觀察鉛筆的影子有什么變化。 教師提出問題：試試在什么情況下，影子會不見。教師組織學生實驗4實驗結束，交流匯報：教師提問：你有什么發現？提問：影子方向是怎樣變化的？影子的長短呢？提問：現在你能不能總結出影子方向與長短變化的規律？或者說太陽的位置變化對物體的影子有什么影響？設計意圖：通過一系列的探究活動模擬在陽光下影子的變化，從而明確了影子方向與長短變化的規律。學生通過做小組實驗不僅親眼看到了影子方向與長短變化的規律,而且能夠潛移默化地感受到科學的魅力。（三）探究研究陽光下小棒影子的變化情況。 1說明：剛剛我們模擬了陽光下影子的變化情況，也總結了影子的變化規律，那在現實生活中，是這樣嗎?你們覺得怎么來驗證？（明確：要在陽光下進行實驗模擬）2追問：那你覺得這樣的實驗需要哪些材料？組織學生討論小結：我們需要小棒，白紙、直尺、筆和指南針。明確：A4紙用于觀察影子，指南針用來觀察太陽的位置與影子的位置。3提問：誰能說說怎么設計實驗？在實驗時要注意些什么？指明不同的學生回答。小結出大致的實驗步驟：4先去操場，準備一張A4紙質，把小棒插進橡皮中，然后固定在記錄紙的觀察點上。選擇空曠處放置，不要移動。5利用指南針確定方位，并在記錄紙上標出來。6每隔1小時，在記錄紙上標出小棒的影子，并記下時間。）提問：想一想在陽光下影子的變化是不是像我們模擬的那樣。接著教師再次播放視頻。7交流匯報說說你有什么發現？提問：小棒影子的長短與太陽位置之間有什么關系？（早晚太陽高度最低，小棒影子最長；中午太陽高度最高，小棒影子最短。）提問：你能總結出小棒影子的方向與太陽位置之間有什么關系？（小棒影子的方向與太陽位置相反）明確：影子的方向和太陽的位置相反明確：陽光下影子的變化情況與我們總結的規律相符合。設計意圖：陽光下影子的變化情況這一實驗在課堂上很難完成，因為時間限制，我們可以在課堂上先引導學生討論可以怎么實驗，然后帶學生走進操場，完成實驗，組織學生按時觀察記錄，并錄制小視頻，最好回到課堂，再以視頻的形式播放給學生觀看增強映像，通過實驗學生發現，陽光下影子的變化情況符合我們總結的規律，從而讓學生們明白，科學課并不僅僅是室內課，我們也需要走出教室，走進自然，讓學生感受科學與生活與自然息息相關。三、太陽鐘1認識太陽鐘提問：剛剛我們發現了陽光下影子的變化規律，你覺得我們的發現對我們的日常生活有什么幫助呢？你能不能說說你的想法？2出示赤道日晷提問：看這是赤道日晷，仔細觀察這幅圖，你覺得它有什么作用？說明：它是赤道日晷，是太陽鐘的一種。你知道它為什么叫做太陽鐘了嗎？學生小結回答：因為它是根據太陽的移動與陽光下物體影子的變化來確定時間的。說明，下面我們就重點來研究太陽鐘。（板書太陽鐘）3教師說明：古代人早就注意到太陽的移動與陽光下物體影子的變化有關系，而且這種變化是有規律的，于是制造出了計時工具。這一類計時工具在西方被稱為“太陽鐘”，在中國被稱為“日晷”。“日晷”是觀測日影記時的儀器，主要是根據日影的位置，以指定當時的時辰或刻數，是我國古代較為普遍使用的計時儀器。現在史料中最早的記載是在漢朝，那個時候我們就已經使用日晷計時了。到了明朝對日晷的形制，定時之法都有詳細的記載。發展到清代，不僅可以計時用，日晷本身已成為一件裝飾藝術品。4認識日晷：（1）微課介紹日晷的構成（2）讓學生根據微課標注出日晷圖片的各部分名稱，并簡要說說它的使用方法：日晷是由晷針和晷面兩部分組成，晷面是圓型的石制的，有刻度晷針是鐵制的安在晷面中心，晷針的影投在晷面上，并隨著太陽在天空中的移動而移動，人們根據晷針在晷針在晷面上的刻度，確定當時的時間。5師介紹不同的太陽鐘，說明：這是牛頓鐘，這是立式日晷，這是地平日晷。介紹牛頓鐘：著名的科學家牛頓，小時候就曾做過這樣一個太陽鐘。（教師邊說邊演示）他在空地上插根棍子，每隔2小時，在棍影的終點放一塊石頭做記號，記下時間。他利用擺石頭記影子，又在石頭上記時間，一個簡單、巧妙的太陽鐘就做成功了。他做的這個太陽鐘據說在村上用了70多年，人們把這個太陽種稱之為“牛頓鐘”。提問：你認為這些日晷是怎么工作的？它們有什么不同？明確：它們都是通過陽光下影子的變化規律工作的。6制作日晷：說明：剛剛看了這么多日晷，同學們想不想自己制作日晷？小組討論，制作一個日晷需要哪些材料？你有什么好辦法？提問：你設計的日晷需要什么材料？怎么做？提問：老師為大家準備了指南針和硬卡紙，你覺得怎么做一個地平日晷？教師引導學生發現：需要做用卡紙做出晷面和晷針。引導學生小結出實驗方法：在一張半圓形的硬卡紙上按左下圖標明刻度和方向。 如右下圖所示，把一張三角形的硬卡紙豎直粘貼在半圓形硬卡紙上。 確定好方向后，根據三角形硬卡紙的投影確定時間。組織學生小組合作，動手制作。7交流匯報展示并向同學介紹自己的日晷是怎樣工作的？它的工作原理是什么？教師小結原理：當太陽光照射到晷針，晷面就出現晷針的倒影，倒影指向晷面的刻度就是當時的時間。設計意圖：太陽鐘是本節課課題，但是本節課的重點是認識影子與陽光的關系，當學生徹底明確了這一關系后，太陽鐘就不再是難點了，所以先引導學生們想一想，陽光下影子的變化規律對我們的生活有什么幫助，從而引入太陽鐘，認識太陽鐘，然后再通過觀察不同的太陽鐘讓學生們產生自己動手做一個太陽鐘的想法。四、歸納鞏固1這節課你有什么收獲？2學生匯報。3教師小結。4根據這節課學到的知識，完善你們小組制作的“太陽鐘”。【板書設計】8太陽鐘光方向影子 太陽 太陽鐘長短9