资源简介

《影子的四季变化》
学生能够准确描述正午时物体影子随季节变化的规律，即从夏到冬，影子逐渐变长；从冬到夏，影子逐渐变短。夏季影子最短，冬季影子最长，春秋影子适中。
深入理解圭表是中国古代测量正午时刻日影长度的天文仪器，掌握圭表的组成结构（圭和表）以及工作原理。
（一）教学重点
引导学生掌握正午影长的四季变化规律，理解夏季影子最短、冬季影子最长、春秋影子适中的特点。
指导学生制作简易圭表，并利用其进行模拟实验，观察日影的四季变化，培养学生的实验操作能力和数据分析能力。
（二）教学难点
帮助学生理解圭表的工作原理，确定四季正午时刻太阳的位置高度，从而准确模拟日影的四季变化。
培养学生长期观测自然规律的习惯，提高学生的科学素养和严谨的科学态度。
精心制作的教学课件，包含圭表的结构和工作原理动画、影子的四季变化演示、实验步骤和注意事项等内容。
（一）创设情境，导入新课
播放一段关于四季变化的视频，视频中展示了不同季节的自然风光、动植物的变化以及人们的生活场景。视频播放结束后，提问学生：“同学们，在刚才的视频中，我们看到了四季的变化是如此丰富多彩。那么，大家有没有注意到在不同的季节里，物体的影子会有什么变化呢？” 引导学生思考影子与四季变化的关系。
展示一些不同季节的物体影子的图片，让学生观察图片中的影子长度和方向的变化。提问学生：“从这些图片中，你们能发现影子的四季变化有什么规律吗？” 鼓励学生积极发言，分享自己的观察结果。
教师总结学生的回答，引出本节课的主题：“影子的四季变化是有规律可循的。今天，我们就一起来探究影子的四季变化规律，了解中国古代的天文仪器圭表是如何测量日影长度的。”（板书课题：影子的四季变化）
知识讲解，认识圭表
教师出示圭表模型，向学生介绍圭表的历史和重要性：“圭表是中国古代测量正午时刻日影长度的天文仪器，它在中国古代天文学中有着重要的地位。圭表的发明和使用，体现了古人的智慧和对自然规律的深刻认识。”
结合模型，详细介绍圭表的组成结构和工作原理：
圭表由圭和表两部分组成。圭是有刻度的平面，通常是一块长方形的石板或木板，上面刻有不同的刻度，代表不同的节气。表是立在圭面上的一根棍子，通常是用木材或金属制成。
正午时，太阳直射在表上，表会在圭面上投射出暗影。通过观察暗影的长度和位置，可以确定正午时刻的日影长度，进而推断出季节的变化。
古人经过长期观测记录，发现影子长度在四季会呈规律变化，他们还根据影子长短制定了中国古代的二十四节气。
提问学生：“大家现在对圭表有了初步的了解，那么你们能说一说圭表是如何测量日影长度的吗？” 引导学生思考圭表的工作原理，培养学生的逻辑思维能力。
（三）小组讨论，提出问题
组织学生进行小组讨论，围绕 “影子的四季变化” 这个主题，让学生结合自己的生活经验和对圭表的初步认识，提出自己的疑问和猜想。例如，学生可能会提出以下问题：
为什么影子的长度会在四季发生变化？
圭表是如何确定四季的？
不同地区的影子四季变化规律一样吗？
每个小组推选一名代表，将本小组提出的问题记录在黑板上。教师对学生提出的问题进行整理和分类，选取一些具有代表性的问题作为后续探究实验的重点。
教师引导学生对这些问题进行分析和讨论，激发学生的探究欲望和好奇心。例如，对于 “为什么影子的长度会在四季发生变化？” 这个问题，教师可以引导学生思考太阳高度角的变化、地球公转等因素对影子长度的影响。
（四）实验探究一：了解古人对日影四季变化的观测
教师出示古人在不同季节的正午时分对日影的观测图片，让学生仔细观察图片中的日影长度和太阳位置的变化。提问学生：“从这些图片中，你们能发现什么规律？” 引导学生动手画出日影长度，并将它们进行比较。
学生分组进行讨论，交流自己的观察结果。教师巡视各小组的讨论情况，适时给予引导和启发。例如，教师可以提醒学生注意观察太阳高度角的变化、日影的方向等因素。
各小组选派代表进行汇报，分享小组的讨论结果。教师对学生的汇报进行点评和总结，引导学生得出结论：夏季太阳高度最高，冬季太阳高度最低，春季和秋季的太阳高度适中。夏季影子最短，冬季影子最长，春季和秋季影子适中。
（五）实验探究二：制作简易圭表
教师介绍制作简易圭表的材料和方法：
材料：白纸、长方体纸盒、卡纸、笔、尺子、双面胶、剪刀、手电筒、“春分、秋分、冬至、夏至” 的标志物。
方法：
用白纸制作圭面：将白纸裁剪成合适的大小，用尺子在白纸上画出刻度，代表不同的节气。可以参考圭表的实际刻度，也可以根据自己的创意进行设计。
制作表：用卡纸制作一根细长的棍子，作为表。可以用剪刀将卡纸剪成合适的长度和形状，然后用双面胶粘在长方体纸盒上。
组装圭表：将制作好的表立在圭面上，用双面胶固定在长方体纸盒上。可以根据需要调整表的高度和角度，使其更加稳定和准确。
学生分组进行制作，教师巡视指导，提醒学生注意安全，如使用剪刀时要小心，不要划伤手指。同时，鼓励学生发挥创新精神，制作出有个性的圭表。
制作完成后，组织学生进行小组展示和交流，分享自己制作的圭表的特点和创意。教师对学生的作品进行点评和表扬，激发学生的成就感和自信心。
（六）实验探究三：利用自制圭表进行模拟实验，观察日影的四季变化
教师出示同一地点一年四季正午时分太阳的位置示意图，让学生观察图片中的太阳位置变化，并结合生活经验，说一说自己对不同季节太阳位置的认识。
教师播放实验示范操作视频，让学生了解实验的步骤和方法：
确定正午时刻太阳的位置：一位同学观察并记录，要求把实验结果记录到活动手册中。另一位同学手拿手电筒模拟太阳，两人确定 “春分、秋分、冬至、夏至” 的太阳位置。
进行模拟实验：将自制的圭表放在手电筒的光照下，观察表在圭面上投射出的暗影长度和位置的变化。可以调整手电筒的高度和角度，模拟不同季节太阳的位置变化。
记录实验数据：用尺子测量暗影的长度，并在圭面上标明实际测量的长度。同时，观察暗影的方向和位置变化，记录在实验记录单中。
学生分组进行模拟实验，教师巡视指导，观察学生的实验操作是否规范，及时给予纠正和指导。鼓励学生认真观察实验现象，准确记录实验数据。
实验结束后，组织学生进行小组讨论，交流实验中观察到的现象。提问学生：“在模拟实验中，你们发现正午时分物体的日影在四季有什么变化规律？” 引导学生从暗影的长度、方向、位置等方面描述实验现象，并分析这些现象与四季变化的关系。
各小组选派代表进行汇报，分享小组的讨论结果。教师对学生的汇报进行点评和总结，引导学生得出结论：正午时分物体的日影，在四季有规律地变化着。从夏到冬，逐渐变长；从冬到夏，逐渐变短。夏季日影最短，冬季日影最长，春秋日影适中。
（七）实验探究四：实际观察
教师指导学生把自制的圭表放在正午时分太阳可以照射到的窗边，记录影子的实际长度。提问学生：“在实际观察中，我们需要注意哪些问题？” 引导学生思考实际观察的方法和注意事项，如选择合适的观察地点、确定正午时刻的方法、记录数据的准确性等。
学生进行实际观察，教师巡视指导，观察学生的观察方法是否正确，及时给予纠正和指导。鼓励学生坚持长期观察，记录不同季节影子的变化情况。
教师提醒学生在其他季节也进行测量和记录，培养学生长期观测自然规律的习惯和严谨的科学态度。
（八）研讨交流，深入理解影子的四季变化规律
教师提出问题，组织学生进行研讨交流：
根据我们的模拟实验和实际观察，你能总结出影子的四季变化规律吗？请用自己的话描述一下。
影子的四季变化与哪些因素有关？请结合所学知识进行分析。
圭表在古代天文学中有什么重要作用？它对我们现代生活有什么启示？
学生分组进行讨论，交流自己的观点和想法。教师巡视各小组的讨论情况，适时给予引导和启发。例如，对于 “影子的四季变化与哪些因素有关？” 这个问题，教师可以引导学生从太阳高度角、地球公转、地理位置等方面进行分析。
各小组选派代表进行汇报，分享小组的讨论结果。教师对学生的汇报进行点评和总结，帮助学生进一步理解影子的四季变化规律，以及圭表在古代天文学中的重要作用和对现代生活的启示。
（九）拓展延伸，了解更多自然规律
教师出示北京地区日出日落时间和正午太阳仰角变化表，让学生观察表格中的数据，提问学生：“从这些数据中，你能发现什么规律？这些规律与影子的四季变化有什么关系？” 引导学生思考日出日落时间、正午太阳仰角等因素与影子四季变化的关系。
学生观察数据，进行小组讨论，交流自己的发现。教师巡视各小组的讨论情况，适时给予引导和启发。例如，教师可以提醒学生注意观察夏至、冬至、春分、秋分等特殊节气的数据变化。
各小组选派代表进行汇报，分享小组的讨论结果。教师对学生的汇报进行点评和总结，引导学生得出结论：同一地点，不同的季节，日出时间、日落时间、正午太阳仰角等有相同有不同，使得物体的影长呈一定变化规律。
教师鼓励学生在课后继续观察自然现象，了解更多与影子、太阳位置、季节变化等相关的自然规律。同时，引导学生思考科学技术在认识自然、改造自然中的作用，培养学生的社会责任感和创新意识。
（十）课堂总结，巩固知识
引导学生回顾本节课的学习内容，包括圭表的结构和工作原理、影子的四季变化规律、制作简易圭表的方法、模拟实验和实际观察的过程等方面。
提问学生：“通过本节课的学习，你对影子的四季变化有了哪些新的认识？在生活中，你还能发现哪些与影子和季节变化相关的现象？” 鼓励学生积极发言，分享自己的学习收获和体会。
教师对学生的回答进行总结和补充，强调影子的四季变化是与地球公转、太阳高度角等因素密切相关的自然现象。同时，鼓励学生在今后的学习和生活中，继续关注自然现象，探索更多的科学奥秘。
在本节课的教学过程中，通过多种教学方法的综合运用，引导学生积极参与实验探究和讨论交流，取得了较好的教学效果。学生对影子的四季变化规律有了更深入的了解，掌握了制作简易圭表和进行模拟实验的方法，提高了科学探究能力和科学思维水平。
然而，在教学过程中也存在一些不足之处。例如，在实验探究环节，部分学生的操作不够规范，影响了实验结果的准确性。在今后的教学中，应加强对学生实验操作技能的训练，提高学生的实验操作水平。同时，在讨论交流环节，部分学生的参与度不够高，今后应更加注重引导学生积极参与讨论，提高学生的合作意识和沟通能力。
此外，在拓展延伸环节，可以进一步引导学生了解更多与天文观测、自然规律相关的科学知识和技术，拓宽学生的知识面和视野。通过不断反思和改进教学方法，提高教学质量，更好地满足学生的学习需求。

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