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粤教版 五年级上册 《时间与效率》单元 19.设计一个简易日晷 教学设计
单元 《时间与效率》 课题 设计一个简易日晷 课时 1
核心 概念 12.技术、工程与社会 13.工程设计与物化
学习内容及要求 12.2技术与工程改变了人们的生产和生活 知道技术对提高生产效率或工作效率的影响，举例说明应用适当技术可以提高生产效率或工作效率，应用所学科学原理设计并制作出可以提高效率的作品。 13.2工程的关键是设计 利用示意图、影像、文字或实物等多种方式，阐明自己的创意，初步认识设计方案中各影响因素间的关系。
教学目标 科学观念（对客观事物的总体认识） 科学思维（对客观事物的认识方式） 探究实践（科学探究能力 技术与工程实践能力 自主学习能力） 态度责任（科学态度 社会责任）
科学观念 知道阳光下物体影子的方向和长度在一天中有规律地变化，古人利用这一规律发明了日晷。 科学思维 1.能根据影子变化与时间的对应关系，推理出日晷应包含晷面、晷针等基本结构。 2.能分析设计方案与核心功能之间的联系，初步建立“功能—结构”对应的工程思维。 探究实践 1.能绘制简易日晷设计简图，标注所需材料与工具。 2.能模拟日晷在9时、12时、17时指示时间的方式，验证设计的可行性。 态度责任 1.体会古人的智慧，增强民族自豪感。 2.养成细致设计、乐于交流、虚心改进的科学态度。
教学 重点 本课必须掌握的东西，如：科学原理需要掌握的，动手操作中需要掌握的等等。
1. 理解日晷利用影子的规律性变化指示时间的基本原理。 2. 经历工程设计流程，完成简易日晷的方案设计。
教学 难点 学生难以掌握的东西，如：难理解什么？难操作什么？
1. 根据影子变化规律，构思日晷各部分的结构设计（晷面的刻度如何设置？晷针如何放置？），并能够把设计思路用简图和文字清晰地表达出来。 2. 理解并初步应用工程设计的核心环节——在测试中发现设计不足并实施改进优化。
教学 准备 教师： 材料类：用于演示的日晷模型（或实物图片）、不同材质的简易日晷样本。 教学具类：多媒体课件（PPT）、手电筒、地球仪、指南针、计时器等。 工具类：教学用的原型日晷（启发设计）、评价量表（用于小组互评）。
学生： 知识准备：课前初步观察一天中不同时刻自己或校园中物体的影子方向和长短变化。 工具准备：铅笔、直尺、橡皮、记录本。
教学过程
教学环节 教学活动 设计思路 教学备注
情境导入 影子里的时间谜题 （5分钟） 教师活动： 1. 展示引文：“一寸光阴一寸金，寸金难买寸光阴。……”出示单元题目：第5单元 时间与效率。 2. 播放视频。通过对日常生活的观察，古人发现，阳光下物体影子的方向在一天中会呈现出规律性的变化，并利用这种规律性变化设计了计时工具——日晷。展示日晷实物图片，引出课题。 学生活动： 观看视频，讲述观察到的影子现象。 初步了解日晷的概念。 以古诗导入，从生活经验切入，激发好奇心和探究欲。创设真实情境，为工程设计的展开奠定动机基础。
问题聚焦 确定设计任务 （8分钟） 教师活动： 提出驱动性问题：如果让你利用影子的规律做一个计时工具——简易日晷，你需要考虑哪些因素？ 引导学生分析日晷的核心功能：必须能够通过影子的方向和位置来指示时间。 引入“工程设计流程图”：明确问题 → 构思方案 → 绘制设计图 → 制作模型 → 测试评估 → 改进优化。 4.指导方法学习：在设计产品之前，厘清其中的科学规律或原理，有助于启发设计思路，提高产品设计的效率。 学生活动： 小组讨论：“日晷需要几个部分？分别起什么作用？”（提示：晷面、晷针） 分析各部分功能：晷针要能产生清晰的影子，晷面上要有时间刻度以便读取。 明确本课工程任务：设计并制作一个能在阳光下指示时间的简易日晷。 明确学习方法，厘清相关规律或原理。 引导学生主动将需求转化为工程问题，明确“做什么”。通过工程设计流程图的呈现，初步建立工程设计的系统性认知框架。
原理探究 影子怎样“告诉”我们时间 （7分钟） 教师活动： 1.利用手电筒模拟太阳，在讲台上放置一个物体，移动手电筒，让学生观察并描述影子的方向和长度的变化。 2.提问：如果把我手里的物体固定在某个位置，随着“太阳”位置的改变，影子会沿着什么样的轨迹移动？ 3.归纳：日晷就是利用这一规律设计的——用固定的“晷针”接收太阳光，其影子落在带有刻度的“晷面”上，影子所指的位置就表示时间。 学生活动： 1.观察、描述不同光照角度下影子的变化规律：方向跟随光源（太阳）位置变化，长短随高度角变化。 2.认识到一天中影子变化的规律性是日晷计时的科学依据。 3.积极思考：据此规律设计计时器，晷面和晷针应该如何配合。 通过模拟实验帮助学生直观理解日晷的科学原理，为工程设计提供科学知识支撑，体现“基于科学的工程”这一核心理念。
四．方案构思 像工程师一样设计日晷 （12分钟） 教师活动： 1. 布置设计任务：每组以简图形式设计一个简易日晷，用文字注明材料、工具及各部分作用。 2. 提供设计框架： （1）晷面形状（半圆形/圆形/方形）？如何画刻度？ （2）晷针如何固定在晷面上？用什么材料？ （3）如何指示时间？影子落在哪个位置显示几点？ 3. 巡迴指导，提示：想清楚“晷针的影子怎样落在晷面上”。 4. 组织小组展示设计创意，互评设计亮点与不足。 学生活动： 小组讨论构思，绘制设计简图。完成“简易日晷设计方案”表格。 初步推测所设计日晷在9时、12时、17时的影子方向变化并画出示意图。 3. 交流分享设计方案，倾听他人意见并记录改进建议。 充分发挥学生的创造力，在头脑风暴和简图绘制中渗透工程设计的创造性思维。通过“推测—绘图—展示—互评”促进反思与迭代，落实科学思维与探究实践目标的协同达成。
五．交流改进 拓展延伸 （8分钟） “设计发布会”： 请2-3名学生展示设计图，并说明如何实现计时功能。 集体评议： 其他同学围绕“功能是否实现”“材料是否易得”提出改进建议。 教师总结： 日晷是古代伟大工程发明，体现科学与技术的结合。课后可尝试制作并在阳光下实测。 拓展提问：白天用日晷，夜晚古人用什么？（引出沙漏，为下节课铺垫。） 交流评议培养学生批判性思维与合作精神。拓展延伸实现知识迁移，激发持续探究兴趣。
六．板书设计 设计简易日晷 一．日晷的原理 太阳移动 → 影子变化 → 显示时间 日晷的结构 晷针（产生影子） 晷面（标记时刻） 三．工程实践流程 明确问题 → 构思方案 → 绘制设计图 → 制作模型 → 测试评估 → 改进优化

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