资源简介

湘科版四年级科学上册单元备课
第 三 单元
主备人：_____ 使用人：_______
单元课题 第三单元 影子的变化
单元解析 低年级学生已经认识了太阳每天在天空中东升西落的位置变化现象，知道怎样利用太阳的位置辨认方向，这是学习“光与影”的基础。 本单元主要引导学生围绕寻找影子变化的原因这一主题，按“判断影子有无的条件→定性观察影子变化特点→→定量研究影子长度、方位随时间的变化规律→ 迁移应用”这一认知发展线索，有序布设“探究光与影的关系→探究太阳位置与影子变化的关系→应用探究结果制作日晷”3个递进的探究主题，设计了3个对应的课题--“光与影”“阳光下影子的变化”“自制日晷”，具体包括5个学生活动，即探究影子的形成、观察影子的变化、探究阳光下物体影子的变化规律、 阅读日晷科技史、制作和使用日晷。 课与课之间在知识与技能方面的发展逻辑如下:第2课探究“阳光下影子的变化”可视作第1课活动2“观察影子的变化” 的迁移应用活动，需要以第1课获取的知识与方法为基础，引入增加时间维度展开研究，而第3课阅读理解日晷科技史和自制日晷，必须以第1、第2课认知为基础，是前两课探究结论的综合应用。教材编写体例依据难易程度，将第1、第3课教师角色定位在“扶”，第2课定位在“放”。
学情分析 本单元旨在引导学生经历游戏、观察、实验、阅读、制作、交流等活动，探究影子的形成过程，观察光源位置与影子长短及方向变化之间的关系，进而走进大自然去观察探究阳光下影子的变化规律，最后基于光和影的关系和变化规律， 自制简易日晷并用来计量时间。另外，教材内容展示了我国古代科技史-皮影戏、日晷的历史，能够激发学生的民族自豪感。
教 学 目 标 科学观念： 描述行进中的光被阻挡时，就形成了阻挡物的阴影;13.1描述一天中在太阳光的照射下，物体影子的变化规律;17.3制作和使用简易的古代的测量仪器模型， 如日晷、沙漏等。 探究实践： 经历观察和实验，通过比较、分析、归纳，探究影子的形成和变化规律，阅读理解科技史，制作日晷。训练发散思维。 态度责任： 体会到时间的测量，实际上是可以对应到太阳天中在天空中位置的变化。了解科学发现与技术发明之间的关系 通过中国古代科技史一一日晷的故事，激发学生的爱国自豪感坚持观察，尊重事实。
教学 重点 观察、记录、描述、、设计实验、制作、分析、综合、归纳
教学 难点 探究影子的形成过程，观察光源位置与影子长短及方向变化之间的关系
课时 3（+1）课时
第一课时
教学 内容 1.光与影
教 学 目 标 科学观念： 知道行进中的光被阻挡时，就形成了阻挡物的阴影，阴影即影子。 了解影子的变化与光照射的位置有关系。 探究实践： 基于观察和已有经验，能设计实验探究影子形成的条件，并进而研究影子的变化与什么因素有关。 情感态度价值观： 对自然现象保持好奇心和探究热情，乐于观察和实验。 乐于运用多种方法进行实验，主动与他人合作和交流。
教学 重点 探究发现影子的形成过程
教学 难点 实验探究影子变化与哪些因素有关
教 学准 备 教师准备：手电筒、杯子、铅笔、教学课件。 学生准备：记录笔、活动手册。
教 学 环 节 二次备课
教 学 过 程 （一）教学导入 （1）猜谜语： 有个好朋友，天天跟我走，有时走在前，有时走在后。有个好朋友，天天跟我走，我和他说话，不见他开口。 （2）看图回忆影子游戏。课件展示教材P30页的四幅图。 （3）交流：光与影是什么样的关系？ （4）介绍皮影戏：皮影戏是我国的传统艺术，在北宋时已有演出，元代曾传到西亚和欧洲。 （5）提问：你认为影子可能是怎样形成的？ （二）新课学习 1. 探究影子的形成 （1）作出假设。如果没有光，有影子吗？如果没有遮挡物，有影子吗？影子投到哪里呢？ （2）设计实验方案。阅读教材中的示例，分组讨论、设计实验方案。 （3）分组实验。步骤示例： a.用手电筒直接照射墙面，观察有没有影子。 b.用杯子挡住光，观察有没有影子。 c.关闭手电筒的光，观察有没有影子。 （4）实验记录：将观察的结果记录在活动手册中。 （5）实验汇报：根据实验结果说一说影子的形成条件。 （6）小结： a.影子形成的条件：光、遮挡物、屏（墙壁、地面及其它不透明物体）。 b.行进中的光被阻挡时，就形成了阻挡物的阴影，阴影即影子。 2. 观察影子的变化 （1）讨论交流：在探究影子形成的过程中，发现影子有哪些变化？ （影子的长短、方向、形状、大小等都有变化……） （2）进行猜想：影子的变化与什么因素有关呢？ （3）实验验证：将铅笔用橡皮泥竖直固定在桌面上，用手电筒从不同方位照射。 （4）实验记录：将影子的变化记录在活动手册中。 （5）实验交流：描述光和影的变化情况，交流各自的发现。 （6）小结：遮挡物不动，光的位置变化，影子的长短和方向都也随之变化。光照射的方位、遮挡物和光源之间的距离、遮挡物的形状、屏以及光源间位置关系等与影子的变化有关…… （三）整理，下课 皮影戏 皮影戏，又称“影子戏”或“灯影戏”，是一种用蜡烛或燃烧的酒精等光源照射兽皮或纸板做成的人物剪影以表演故事的民间戏剧。表演时，艺人们在白色幕布后面，一边操纵戏曲人物，一边用当地流行的曲调唱述故事（有时用方言），同时配以打击乐器和弦乐，有浓厚的乡土气息。在河南、山西、陕西、甘肃天水等地农村，这种拙朴的汉族民间艺术形式很受人们的欢迎。 皮影戏是中国民间古老的传统艺术。据史书记载，皮影戏始于西汉，兴于唐朝，盛于清代，元代时期传至西亚和欧洲，可谓历史悠久，源远流长。 皮影戏从有文字记载，已经有2000多年的历史，汉武帝爱妃李夫人染疾故去了，武帝的思念心切神情恍惚，终日不理朝政。大臣李少翁一日出门，路遇孩童手拿布娃娃玩耍，影子倒映于地栩栩如生。李少翁心中一动，用棉帛裁成李夫人影像，涂上色彩，并在手脚处装上木杆。入夜围方帷，张灯烛，恭请皇帝端坐帐中观看。武帝看罢龙颜大悦，就此爱不释手。这个载入《汉书》的爱情故事，被认为是皮影戏最早的渊源。 2011年，中国皮影戏入选人类非物质文化遗产代表作名录。 2018年12月，教育部办公厅关于公布上海戏剧学院为皮影戏中华优秀传统文化传承基地。
板 书 设 计
教 学反 思
第二课时
教学 内容 2.阳光下影子的变化
教 学 目 标 科学观念： 知道阳光下物体影子的方向和长短，会随着太阳在天空中位置的变化而变化。 探究实践： 能观察和记录一天中不同时段和一段时间内阳光下影子的方向和长短，描述影子变化的规律。 态度责任： 对自然现象保持好奇心和探究热情，乐于并坚持观察和记录。
教学 重点 从数据分析得出影子的变化特点与规律
教学 难点 从数据分析得出影子的变化特点与规律
教 学准 备 教师准备：尺子、皮尺、橡皮泥、铅笔、指南针、教学课件。 学生准备：记录笔、活动手册。
教 学 环 节 二次备课
教 学 过 程 （一）教学导入 （1）课件展示：课件展示教材P33页的上方图。 （2）提问：一天中，随着天空中太阳位置的变化，阳光下物体的影子会怎样变化呢？ （3）自由发言。 （二）新课学习 1. 观察阳光下物体影子的变化 （1）实验目的：观察记录一天中阳光下竖直物体的影子的变化。 （2）实验地点：学校操场 （3）分组实验： 观察影子的移动和变化 （4）分组讨论： a.阳光下，影子会发生变化和移动吗？ b.如果移动，影子是怎样移动的？ c.同一时刻，竖直物体的影子的方向都一样吗？ （5）分组汇报。 （6）小结： a.阳光下，竖直物体的影子随太阳移动而移动，影子不仅有方向的变化，还有长度的变化。 b.同一时刻，竖直物体的影子的方向都是一样的。 （7）动手操作：自制一个装置放在太阳下，观察物体影子的变化。 （8）观察记录：连续观察几天，将观察到的现象记录在学生活动手册中。 （9）交流发现。 （10）小结：阳光下物体影子的方向和长短，会随着太阳在天空中位置的变化而变化。 （三）整理，下课 太阳高度角 对于地球上的某个地点，太阳高度角是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角，专业上讲太阳高度角是指某地太阳光线与通过该地与地心相连的地表切面的夹角。 如何得出某地某时的太阳高度角： 当地H=90°－纬度差（所求地点纬度与直射点所在纬度的纬差）[同一纬度相减，异纬相加] 一般时间： 太阳高度角随着地方时和太阳的赤纬的变化而变化。太阳赤纬（与太阳直射点纬度相等）以δ表示，观测地地理纬度用φ表示（太阳赤纬与地理纬度都是北纬为正，南纬为负），地方时（时角）以t表示，有太阳高度角的计算公式： Sin h=sin φ·sin δ+cos φ·cos δ·cost 正午时间： 日升日落，同一地点一天内太阳高度角是不断变化的。日出日落时角度都为0，正午时太阳高度角最大，时角为0，以上公式可以简化为： Sin h=sin φ·sin δ+cos φ·cos δ 由两角和与差的三角函数公式，可得 Sin h = cos(φ－δ) 因此，对于太阳位于天顶以北的地区而言，h=90°－(φ－δ)；对于太阳位于天顶以南的地区而言，h=90°－(δ－φ)；二者合并，因为无论是(φ－δ)还是(δ－φ)，都是为了求当地纬度与太阳直射纬度之差，不会是负的，因此都等于它的绝对值，所以正午太阳高度角计算公式： h=90°-|φ - δ|
板 书 设 计
教 学反 思
第三课时
教学 内容 3.自制日晷
教 学 目 标 科学观念： 日晷是古人利用太阳投影方向测定、划分时刻的重要工具。 探究实践： 利用阳光下物体影子的方向和长短变化的规律制作简易的日晷进行计时，了解日晷的发明过程。 态度责任： 能在好奇心的驱使下，对制作日晷模型、使用日晷模型计时表现出探究兴趣。 感受到日晷给古代人类生活带来的便利，对古人的研究成果产生敬佩之情。
教学 重点 在实验中学会制作日晷，了解古代人的智慧。
教学 难点 制作日晷和时间刻度、太阳的倾斜相一致，需要空间想象，在头脑中完成建构和实验。
教 学准 备 教师准备：制作日晷模型的材料、教学课件。 学生准备：记录笔、活动手册。
教 学 环 节 二次备课
教 学 过 程 （一）教学导入 （1）提问：在钟表发明之前，古人怎样测量时间的呢？ （2）课件展示并介绍日晷。日晷是古人利用太阳投影方向测定、划分时刻的重要工具。早在汉代，我国已使用赤道式日晷。赤道式日晷的晷面与晷针垂直，其时间刻度是均匀的。 （二）新课学习 1. 日晷的故事 （1）资料阅读：日晷的故事 （2）讨论与交流：从这个故事中，你学到了什么？ （3）小结：人们发现测量竖直立杆的日影来计时有偏差，为了消除偏差，人们让立杆倾斜指向正北发明了赤道式日晷来计时。赤道式日晷的晷针上端总是指向北极星，日晷晷针与地平面的夹角等于当地的地理纬度。 2. 制作日晷 （1）课件展示日晷制作材料及组装方法。 （2）学生组装制作日晷。 （3）讨论交流用自制日晷测量计时的使用方法。 （4）交待任务：用自制日晷连续观察一天内太阳下晷针影子的位置并画在活动手册上。 （5）继续观测并思考：在每天相同的时间，我们的日晷晷针影子的方向相同吗？ （三）整理，下课 日晷 日晷是我国古代利用日影测得时刻的一种计时仪器。其原理就是利用太阳投射的影子来测定并划分时刻。日晷通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。这种利用太阳光的投影来计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明，这项发明被人类沿用达几千年之久。 使用日影测时的日晷，无论是何种形式都有一根指时针，这根指时针与地平面的夹角必须与当地的地理纬度相同，并且正确地指向北极点，也就是都有一根与地球自转轴平行的指针。观察这根指针在指定区域内的投影，就能确定时间。日晷依晷面所放位置的不同，常见的日晷可分成下列几种不同的形式： （1）水平式日晷，是最常用的日晷，采用水平式的刻度盘，日晷轴的倾斜度，依使用地的纬度设定，刻度需要利用三角函数计算才能确定。适合低纬度的地区使用。 （2）赤道式日晷，是依照使用地的纬度，将轴（指时针）朝向北极固定，观察轴投影在垂直于轴的圆盘上的刻度来判断时间的装置。盘上的刻度是等分的，夏季和冬季轴投影在圆盘上的影子会分在圆盘的北面和南面，适合中低纬度的使用。若将圆盘改为圆环则称为赤道式罗盘日晷。 （3）极地晷，供指时针投影的平面与指时针平行，即与地平面的夹角与地理纬度相同，并朝向正北。时间的刻画可以用简单的几何图来处理，投影的时间线是平行的线条。适合各种不同的纬度地区使用。 （4）南向垂直日晷，刻度盘面朝向正南且垂直地面的日晷。这一种日晷较适合在中纬度地区使用。 （5）东或西向垂直式，刻度盘面朝向正东或正西且垂直地面的日晷。这一种日晷只能在上半日（东向）或下半日（西向）使用，但全球各纬度地区都适用。 （6）侧向垂直式，刻度盘面采用垂直方向的日晷。这一种日晷需要依照建筑物的墙面方向换算刻度，不容易制作。依季节及时间的不同，有时不会产生影子。南向与东西垂直日晷都可视为此形的特例。
板 书 设 计
教 学反 思

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