资源简介

1.根据太阳辨别方向
【教材简析】
《根据太阳辨别方向》对应课程标准3-4年级学习内容“9.2地球绕地轴自转”的学习内容要求“9.2.1观察并描述太阳每天在天空中东升西落的位置变化，初步学会根据太阳的位置辨认方向”。太阳总是从一个地方升起，从另一个地方落下。利用太阳升起和落下的规律，可以确定方向。
本课由四部分组成。聚焦板块以阅读资料为切入点，引导学生思考“东南西北”的方向是如何确定的。探索板块由三部分组成：第一部分，通过资料阅读的方式，让学生了解古人如何利用太阳升落的规律，来确定“东南西北”的方向；第二部分，引导学生回忆太阳在一天中的位置变化规律，研讨“影子的变化规律”与“太阳在天空中位置”之间的关系；第三部分，引导学生借助模拟实验，探索“太阳下直杆影子的变化”的内在规律。研讨板块则围绕模拟实验的原理、潜在误差及改进方法展开讨论，探讨利用“太阳下直杆影子的变化”辨别方向的优点和不足。拓展板块，鼓励学生将课堂所学应用到日常生活中，利用“太阳下直杆影子的变化”来确定方向，并在实践中探索长短不同的棍子，哪种测量效果更好。
【学情分析】
在以往的学习中，学生习惯用“前后左右上下”描述方位。随着知识的积累，他们逐渐意识到这种描述方式不够精确。日常生活中，人们常用“东南西北”表示方向，学生对此并不陌生，但不清楚方向的界定方法。学生熟悉“太阳东升西落”的现象，知道阳光下物体影子的方向会产生规律性变化。但利用影子的动态变化规律，如利用“太阳下直杆影子的变化”的规律来辨别方向，理解利用“太阳下直杆影子的变化”辨别方向的内在原理，对学生而言有难度。教师需要精心设计相关活动，让学生在充分体验的基础上，初步掌握“太阳下直杆影子的变化”模拟实验的操作步骤，理解其基本原理。
【教学目标】
1.观察太阳东升西落的现象，借助模拟实验探索影子变化规律，知道太阳有规律地运动是人们确定“东、南、西、北”四个方向的基础。
2.通过“太阳下直杆影子的变化”的模拟实验，发现阳光下物体影子方向与太阳位置的关系，掌握利用太阳快速辨别方向的方法。
3.在模拟实验和小组讨论中，养成实事求是的科学态度，愿意与同伴合作探究，积极表达自己的发现，认真倾听他人的观点。
【教学重难点】
利用“太阳下直杆影子的变化”规律来判断方向。
【教学准备】
教师：教学课件、大气球
学生：手电筒、弧形轨道、带方向的底盘、棍子、尺子、马克笔
【教学过程】
一、聚焦：谈话引入，聚焦主题（预设3分钟）
材料准备：教学课件
1.呈现日出或日落的图片，提问：太阳从哪边升起？哪边落下？
2.提问：在生活中，人们通常用“东南西北”来表示方向，那么这四个方向是怎样确定的？
【设计意图】通过师生谈话，调取学生关于日出、日落的前概念，引导学生回忆太阳的运动规律，进而聚焦问题“东南西北这四个方向是怎样确定的”，引导学生对方向确定的标准进行思考。
探索：科学探究，辨别方向（预设34分钟）
（一）了解古人是如何确定方向的（预设7分钟）
材料准备：课件、大气球
1.出示资料，明确阅读任务：古人是如何确定方向的？
2.情境模拟：教师用气球模拟太阳，呈现不同的时刻太阳在天空中的位置。
提问：你能确定东、西方向吗？知道东、西方向后，如何确定南、北方向？
全体学生指一指东南西北方位，说一说如何根据太阳的位置确定方向。
（预设：学生根据太阳所在的位置辨别方向，会先找到东、西方向，再根据“面朝东方，向右转就是南；面朝西方，向右转就是北”找到南北方向。）
3.小结：利用一天中太阳在天空中东升西落的变化规律，可以帮助我们来辨别方向。（揭示课题：根据太阳来辨别方向）
【设计意图】通过科学阅读，获取确定方向的标准；通过情境模拟，将抽象
的标准应用于直观情境，学生通过“指一指、说一说”的实践，将知识转化为行动，深化理解。
利用阳光下物体影子来辨别方向（预设27分钟）
材料准备：课件、手电筒、带方向的底盘、弧形轨道、棍子、马克笔、尺子
1.回顾旧知：太阳东升西落，阳光下物体的影子方向是怎样变化的？
（预设：影子的方向与太阳运动方向相反，上午太阳在东边，影子在西边；下午太阳在西边，影子在东边。）
2.过渡：知道时间的情况下，可以观察太阳的位置来辨别方向，如果不知道时间，该怎么判定？今天我们就一起做“太阳下直杆影子的变化”的模拟实验，利用阳光下影子运动轨迹的规律来辨别方向。
3.出示材料。提问：模拟实验中的材料分别代表什么？
（预设：手电筒模拟太阳，轨道模拟太阳的运动轨迹，棍子模拟地球上被阳光照射的物体。）
4.播放微课，课件出示温馨提醒：①轨道、棍子要保持不动；②“太阳”沿轨道自西向东运动；③手电筒的光一直照亮棍子；④在影子的顶端做标记。
【设计意图】回顾太阳位置变化与影子方向之间的联系，展开利用“太阳下直杆影子的变化”规律进行辨向。在探索活动中，先组织学生思考模拟实验所需要的材料分别代表什么，再组织学生按照实验微课的步骤开展模拟实验。
5.组织开展探究活动。
探究活动1
（1）出示任务：太阳在东时，记录棍子影子顶端位置“1”，太阳在西时，记录棍子影子顶端位置“2”。连接“1”和“2”，思考从“1”指向“2”代表什么方向？
（2）学生活动，教师巡视指导。
（3）展示模拟实验的结果。组织交流：从“1”指向“2”的方向大致为什么方向？垂直于连线的方向大致又是什么方向？
（预设：“1”代表西边；“2”代表东边，垂直于连线的方向是南北指向。）
探究活动2
（1）过渡：按照太阳东升西落的规律，任意选择一天中的两个时刻做模拟实验，结果还符合这样的规律吗？
（2）提问：你们打算研究哪两个时刻？
（预设1：上午任取1个点、下午任取1个点；预设2：上午任取两个点；
预设3：下午任取两个点；预设4：上午、下午各任取1个点；……）
（3）出示任务：在轨道上任选两个点进行实验，用红色白板笔，在轨道上标出太阳的位置（用“A”“B”标记），在底盘上标出影子顶端的位置（用“1”“2”标记）。
说明：学生可能会选择多个“任意两个点”进行探究，教师要指导学生用不同的符号或不同的颜色做区分。
（4）交流汇报：在轨道上任选两个点，“1”表示西边，“2”表示东边，连接“1”和“2”，从“1”指向“2”是什么方向，垂直于连线的方向是什么方向？
说明：学生初步学习“太阳下直杆影子的变化”模拟实验的操作步骤，根据学生的情况展开后续指导。如果学生基础比较薄弱，引导学生从固定的两个点的模拟实验到任意两个点的推理实验；学生的基础较好，可以先推理，一起完成探究活动1和探究活动2，归纳出用太阳快速辨别方向的方法。
6.小结：知道了一天中阳光下任意两个时刻的影子位置，初始影子“1”所在的点代表西，而后影子“2”所在的点代表东，从“1”指向“2”是指向东方，从“2”指向“1”是指向西方，垂直于连线的方向是南北方向。确定了东、西方向后，就能找到南、北方向。
7.研讨：利用“太阳下直杆影子的变化”来辨别方向，存在哪些不足？
（预设：阴雨天或者晚上无法辨别、不够精准、需要一定的时间）
8.人们发现利用“太阳下直杆影子的变化”辨别方向的不足，并积极寻找其他方法来辨别方向，在接下来的课堂中将会继续学习。
【设计意图】在学生亲身经历实验探究，充分理解“太阳下直杆影子的变化”活动的操作和原理后，再请学生思考利用“太阳下直杆影子的变化”规律来辨别方向的不足之处，点明了本单元的学习主题，激发持续探究热情。
四、拓展：在操场中用“太阳下直杆影子的变化”来辨别方向（预设3分钟）
材料准备：课件
1.明确任务：在操场中用“太阳下直杆影子的变化”辨别方向。
2.提问：要完成这个实践活动，你要考虑哪些因素？
预设：“棍子”的材料、实验场地要空旷、实验时间（如白天有光照的时候）
3.追问：用长短不同的棍子实验，哪种更便于测量？
【设计意图】真实辨向与模拟实验有些不同，需要学生自己选择“棍子”材料、实验场地、实验时间，从模拟实验走向生活实际的应用，在真实学习中发展学生的探究能力和科学思维。
板书设计
【疑难解答】
1.如何理解本单元中的方向及其确定标准？
本单元所描述的方向是指地平面上的方向。在地平面上，东（正东）、西（正西）、南（正南）、北（正北）是最基本的四个方向。地球上的方向是人为规定的，古人依据太阳的规律性运动确定了方向的标准：太阳升起的方向为“东”，太阳落下的方向为“西”，东西之间向阳处为“南”，背阳处为“北”。“东南西北”是描述方向的方位名词。值得注意的是，受当地纬度以及太阳直射点等多种因素的影响，在地球上的不同位置或同一个地方的不同季节，太阳不一定是在正东方升起，也不一定从正西方落下。但在本单元中，不需要细究是不是正东或正西，这也不影响后续辨向的准确性。
2.在“太阳下直杆影子的变化”探究活动中，为什么弱化“画‘1’和‘2’连线的垂线，找南北方向”。
三年级的学生还没有学习过如何画垂线，学生判断方向是根据“上北下南，左西右东”这样的规律来辨别一个方向，并通过已知方向找其他方向的。用教材科学阅读中的“面向东边，右转是南边；面向西边，右转是北边”替代“画‘1’和‘2’连线的垂线，找南北方向”，既对学习内容进行呼应，也更符合学生的认知基础。

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