资源简介

《5.影长的四季变化》教学设计
2026-2027学年新教材科学教科版六年级上册
【教材分析】
本课是教科版六年级上册“地球的运动”单元的核心探究课，承接前一课《影长的日变化》中“太阳高度角与影长负相关”的认知基础，聚焦“正午影长的四季变化规律及成因”核心问题，是学生建立“地球运动—天体现象—地表现象”关联认知的关键节点。课程以“实证规律→推理成因→突破误区”为逻辑主线，融合数据分析、模拟实验、建模对比等科学方法，帮助学生破除“四季变化源于日地距离差异”的前概念，建构“地球公转+地轴倾斜→太阳高度角周期性变化→影长四季变化”的科学逻辑链，为后续理解四季成因、极昼极夜现象搭建认知桥梁，落实科学探究与实证思维的核心素养培养。
【学情分析】
六年级学生具备丰富的四季生活体验，能直观感知不同季节正午影子长短差异，且已掌握“太阳位置越高，影长越短”的日变化规律，但对影长四季变化的具体周期规律缺乏系统梳理；多数学生存在“冬季影子长是因为地球离太阳远”的认知误区，对地球公转与地轴倾斜的协同作用理解模糊。学生抽象思维已初步发展，但仍需直观模型辅助理解复杂天体运动关系；动手探究能力较强，能独立完成模拟实验并记录数据，可通过小组合作深化现象分析与逻辑推理，逐步形成基于证据的科学思维习惯。
【教学目标】
科学观念
1. 明确北半球正午影长的四季变化规律：夏至最短，冬至最长，春分、秋分介于两者之间，呈现“冬长夏短、春秋居中”的周期性循环。
2. 理解影长四季变化的本质成因：地球围绕太阳公转且地轴始终倾斜（倾斜角度约23.5°，指向北极星），导致太阳高度角随季节发生周期性变化。
3. 掌握太阳高度角与影长的因果关系：太阳高度角越大，物体影长越短；太阳高度角越小，物体影长越长。
科学思维
1. 通过分析实测影长数据、绘制折线图，归纳影长四季变化规律，形成“从数据到结论”的归纳思维。
2. 借助模拟实验现象，推理地球公转、地轴倾斜与影长变化的因果联系，建立“现象→假设→验证→结论”的科学推理逻辑。
3. 通过“地轴倾斜”与“地轴垂直”的建模对比，区分太阳高度角与日地距离对影长及四季的影响，纠正认知误区。
探究实践
1. 能分析给定的北半球某地四季正午影长实测数据，绘制影长变化折线图，准确总结变化规律。
2. 会利用地球仪、手电筒、标杆等材料设计模拟实验，规范模拟地球公转的四个关键位置（春分、夏至、秋分、冬至），测量并记录标杆影长与太阳高度角。
3. 能对比模拟实验数据，验证影长四季变化规律，撰写包含“实验目的、器材、步骤、数据、结论”的完整实验报告。
态度责任
1. 对影长四季变化的成因充满探究好奇心，积极参与小组模拟实验，乐于分享观察与分析结果。
2. 养成基于实验数据和证据思考问题的习惯，不凭主观经验下结论，树立严谨的实证意识。
3. 能用影长四季变化的知识解释生活现象（如北方楼房间距设计、太阳能热水器倾角调节），感受科学与生活的紧密联系，形成科学应用意识。
【教学重难点】
重点：通过数据分析与模拟实验，总结北半球正午影长的四季变化规律，建立太阳高度角与影长的关联认知。
难点：理解地球公转且地轴倾斜是影长四季变化的核心成因，通过建模对比区分太阳高度角与日地距离对四季及影长的影响。
【材料准备】
教师准备
多媒体课件（四季正午影长实拍图、地球公转动画、太阳高度角示意图、影长实测数据表、日地距离变化动画）、大号地球仪、强光手电筒、标杆、量角器、白板、马克笔、误区对比演示视频。
学生小组准备
小号地球仪、手电筒、标杆、量角器、实验记录单、铅笔、直尺、彩笔、误区辨析思考卡、实验报告模板。
【教学过程】
一、导入：生活唤醒，冲突激趣
1. 体验回忆：提问“冬天和夏天正午，你在阳光下的影子有什么不一样？”引导学生结合自身体验分享感受。
2. 情境展示：呈现学校旗杆春、夏、秋、冬四季正午的影子实拍图，提问：“观察四张照片，影子长度的变化有什么特点？”
3. 认知冲突：抛出观点“冬天影子长是因为地球离太阳更远，夏天影子短是因为离太阳更近”，提问：“这个说法对吗？为什么？”引发学生质疑与思考。
4. 揭示课题：明确本节课探究主题——《影长的四季变化》，一起揭开影长随季节变化的科学秘密。
设计意图：通过学生自身体验唤醒感性认知，用真实场景与冲突观点聚焦核心问题，激发探究欲望。
二、探索：分层递进，建构认知
活动1：数据分析——实证影长变化规律
1. 分组任务：每组发放“北半球某地四季正午影长实测数据表”（含春分、夏至、秋分、冬至的影长数据），引导学生用彩笔绘制折线图，标注关键节点的影长数值。
2. 引导思考：提出问题链：“哪个季节影长最长？哪个最短？从冬至到夏至，影长怎么变化？夏至到冬至呢？”引导学生从数据中归纳规律。
3. 小组分享：各小组展示折线图，交流总结：“北半球正午影长夏至最短，冬至最长，春分、秋分长度居中，从冬至到夏至逐渐变短，夏至到冬至逐渐变长，呈周期性循环。”
活动2：模拟实验——探究影长变化成因
1. 实验讲解：明确模拟规则：地球仪代表地球（地轴保持倾斜23.5°，指向北极星方向），手电筒代表太阳，标杆固定在地球仪北半球同一地点（如北京纬度）；模拟地球公转的四个关键位置，测量标杆影长与太阳高度角。
2. 操作提示：
保持手电筒与地球仪的距离不变（排除日地距离干扰）；
每个位置调整手电筒角度，使光线平行于该季节太阳直射方向，用量角器测量太阳高度角（光线与地面的夹角）；
精准测量标杆影长，填入实验记录单。
3. 小组实验：学生分组完成实验，教师巡视指导，重点提醒“地轴倾斜方向始终不变”“手电筒距离固定”两个关键操作要点。
活动3：建模推理——突破认知误区
1. 现象分析：引导学生对比实验数据，提问：“影长变化和太阳高度角有什么关系？地球公转时，太阳高度角为什么会变化？”
2. 概念建构：播放地球公转动画，结合实验现象讲解：地球公转时地轴始终倾斜，导致北半球夏至时太阳高度角最大，冬至时最小，进而引发影长的四季变化。
3. 误区对比：开展“地轴倾斜”与“地轴垂直”的模拟对比实验，观察两种情况下的影长变化；结合日地距离动画，说明北半球冬季地球处于近日点、夏季处于远日点，证明日地距离不是影长变化的主要原因，纠正前概念。
设计意图：通过“数据分析→模拟实验→建模对比”的分层探究，让学生从实证规律到本质成因逐步建构认知，落实探究实践能力与科学思维培养。
三、研讨：梳理拓展，深化认知
1. 知识梳理：提问“北半球正午影长的四季变化规律是什么？背后的核心原因是什么？”引导学生用完整语言表述，并在白板上共同绘制思维导图。
2. 误区辨析：讨论“为什么北半球冬季地球离太阳最近，反而影子更长、气温更低？”结合模拟实验数据与日地距离动画，明确太阳高度角是影响影长和气温的核心因素。
3. 应用拓展：小组讨论“影长四季变化的知识能解决哪些生活问题？”引导学生从多维度思考：
建筑领域：北方楼房间距大于南方，保证冬季底层房屋采光；
能源领域：太阳能热水器夏季调小倾角、冬季调大倾角，提升吸热效率；
农业领域：根据季节太阳高度调整大棚角度，优化作物光照条件。
4. 教师小结：总结影长四季变化是地球公转与地轴倾斜共同作用的结果，太阳高度角是连接地球运动与地表现象的关键纽带，鼓励学生用所学知识解释更多自然现象。
设计意图：通过结构化提问整合认知，深化对本质原因的理解，引导学生将科学知识与生活应用结合，感受科学的实用价值。
四、拓展：课后延伸，巩固提升
1. 实地观察任务：连续观察一个月的学校旗杆正午影长（每周五正午12点测量），记录数据并绘制折线图，下节课分享观察发现。
2. 模型制作任务：用硬纸板、铁丝、橡皮泥等材料制作“地球公转与影长变化模型”，模拟四季正午影长变化，录制1分钟演示视频，下节课展示。
3. 资料查阅任务：查阅赤道、北极地区的影长四季变化特点，制作“不同纬度影长变化对比卡”，下节课进行小组交流。
设计意图：将课堂探究延伸至课外，通过观察、制作、查阅资料等活动，巩固认知，提升动手实践能力与科学视野。
【板书设计】
5.影长的四季变化
一、变化规律（北半球）
冬至最长 → 春分居中 → 夏至最短 → 秋分居中 → 周期性循环
二、核心成因
地球公转 + 地轴始终倾斜（23.5°，指向北极星）→ 太阳高度角周期性变化
三、关联关系
季节 太阳高度角 影长
夏至 大 短
秋分 中 中
冬至 小 长
春分 中 中
四、误区
日地距离不是影长变化的主要原因，太阳高度角才是核心影响因素

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