資源簡介

湘科版四年級科學上冊單元備課
第 三 單元
主備人：_____ 使用人：_______
單元課題 第三單元 影子的變化
單元解析 低年級學生已經認識了太陽每天在天空中東升西落的位置變化現象，知道怎樣利用太陽的位置辨認方向，這是學習“光與影”的基礎。 本單元主要引導學生圍繞尋找影子變化的原因這一主題，按“判斷影子有無的條件→定性觀察影子變化特點→→定量研究影子長度、方位隨時間的變化規律→ 遷移應用”這一認知發展線索，有序布設“探究光與影的關系→探究太陽位置與影子變化的關系→應用探究結果制作日晷”3個遞進的探究主題，設計了3個對應的課題--“光與影”“陽光下影子的變化”“自制日晷”，具體包括5個學生活動，即探究影子的形成、觀察影子的變化、探究陽光下物體影子的變化規律、 閱讀日晷科技史、制作和使用日晷。 課與課之間在知識與技能方面的發展邏輯如下:第2課探究“陽光下影子的變化”可視作第1課活動2“觀察影子的變化” 的遷移應用活動，需要以第1課獲取的知識與方法為基礎，引入增加時間維度展開研究，而第3課閱讀理解日晷科技史和自制日晷，必須以第1、第2課認知為基礎，是前兩課探究結論的綜合應用。教材編寫體例依據難易程度，將第1、第3課教師角色定位在“扶”，第2課定位在“放”。
學情分析 本單元旨在引導學生經歷游戲、觀察、實驗、閱讀、制作、交流等活動，探究影子的形成過程，觀察光源位置與影子長短及方向變化之間的關系，進而走進大自然去觀察探究陽光下影子的變化規律，最后基于光和影的關系和變化規律， 自制簡易日晷并用來計量時間。另外，教材內容展示了我國古代科技史-皮影戲、日晷的歷史，能夠激發學生的民族自豪感。
教 學 目 標 科學觀念： 描述行進中的光被阻擋時，就形成了阻擋物的陰影;13.1描述一天中在太陽光的照射下，物體影子的變化規律;17.3制作和使用簡易的古代的測量儀器模型， 如日晷、沙漏等。 探究實踐： 經歷觀察和實驗，通過比較、分析、歸納，探究影子的形成和變化規律，閱讀理解科技史，制作日晷。訓練發散思維。 態度責任： 體會到時間的測量，實際上是可以對應到太陽天中在天空中位置的變化。了解科學發現與技術發明之間的關系 通過中國古代科技史一一日晷的故事，激發學生的愛國自豪感堅持觀察，尊重事實。
教學 重點 觀察、記錄、描述、、設計實驗、制作、分析、綜合、歸納
教學 難點 探究影子的形成過程，觀察光源位置與影子長短及方向變化之間的關系
課時 3（+1）課時
第一課時
教學 內容 1.光與影
教 學 目 標 科學觀念： 知道行進中的光被阻擋時，就形成了阻擋物的陰影，陰影即影子。 了解影子的變化與光照射的位置有關系。 探究實踐： 基于觀察和已有經驗，能設計實驗探究影子形成的條件，并進而研究影子的變化與什么因素有關。 情感態度價值觀： 對自然現象保持好奇心和探究熱情，樂于觀察和實驗。 樂于運用多種方法進行實驗，主動與他人合作和交流。
教學 重點 探究發現影子的形成過程
教學 難點 實驗探究影子變化與哪些因素有關
教 學準 備 教師準備：手電筒、杯子、鉛筆、教學課件。 學生準備：記錄筆、活動手冊。
教 學 環 節 二次備課
教 學 過 程 （一）教學導入 （1）猜謎語： 有個好朋友，天天跟我走，有時走在前，有時走在后。有個好朋友，天天跟我走，我和他說話，不見他開口。 （2）看圖回憶影子游戲。課件展示教材P30頁的四幅圖。 （3）交流：光與影是什么樣的關系？ （4）介紹皮影戲：皮影戲是我國的傳統藝術，在北宋時已有演出，元代曾傳到西亞和歐洲。 （5）提問：你認為影子可能是怎樣形成的？ （二）新課學習 1. 探究影子的形成 （1）作出假設。如果沒有光，有影子嗎？如果沒有遮擋物，有影子嗎？影子投到哪里呢？ （2）設計實驗方案。閱讀教材中的示例，分組討論、設計實驗方案。 （3）分組實驗。步驟示例： a.用手電筒直接照射墻面，觀察有沒有影子。 b.用杯子擋住光，觀察有沒有影子。 c.關閉手電筒的光，觀察有沒有影子。 （4）實驗記錄：將觀察的結果記錄在活動手冊中。 （5）實驗匯報：根據實驗結果說一說影子的形成條件。 （6）小結： a.影子形成的條件：光、遮擋物、屏（墻壁、地面及其它不透明物體）。 b.行進中的光被阻擋時，就形成了阻擋物的陰影，陰影即影子。 2. 觀察影子的變化 （1）討論交流：在探究影子形成的過程中，發現影子有哪些變化？ （影子的長短、方向、形狀、大小等都有變化……） （2）進行猜想：影子的變化與什么因素有關呢？ （3）實驗驗證：將鉛筆用橡皮泥豎直固定在桌面上，用手電筒從不同方位照射。 （4）實驗記錄：將影子的變化記錄在活動手冊中。 （5）實驗交流：描述光和影的變化情況，交流各自的發現。 （6）小結：遮擋物不動，光的位置變化，影子的長短和方向都也隨之變化。光照射的方位、遮擋物和光源之間的距離、遮擋物的形狀、屏以及光源間位置關系等與影子的變化有關…… （三）整理，下課 皮影戲 皮影戲，又稱“影子戲”或“燈影戲”，是一種用蠟燭或燃燒的酒精等光源照射獸皮或紙板做成的人物剪影以表演故事的民間戲劇。表演時，藝人們在白色幕布后面，一邊操縱戲曲人物，一邊用當地流行的曲調唱述故事（有時用方言），同時配以打擊樂器和弦樂，有濃厚的鄉土氣息。在河南、山西、陜西、甘肅天水等地農村，這種拙樸的漢族民間藝術形式很受人們的歡迎。 皮影戲是中國民間古老的傳統藝術。據史書記載，皮影戲始于西漢，興于唐朝，盛于清代，元代時期傳至西亞和歐洲，可謂歷史悠久，源遠流長。 皮影戲從有文字記載，已經有2000多年的歷史，漢武帝愛妃李夫人染疾故去了，武帝的思念心切神情恍惚，終日不理朝政。大臣李少翁一日出門，路遇孩童手拿布娃娃玩耍，影子倒映于地栩栩如生。李少翁心中一動，用棉帛裁成李夫人影像，涂上色彩，并在手腳處裝上木桿。入夜圍方帷，張燈燭，恭請皇帝端坐帳中觀看。武帝看罷龍顏大悅，就此愛不釋手。這個載入《漢書》的愛情故事，被認為是皮影戲最早的淵源。 2011年，中國皮影戲入選人類非物質文化遺產代表作名錄。 2018年12月，教育部辦公廳關于公布上海戲劇學院為皮影戲中華優秀傳統文化傳承基地。
板 書 設 計
教 學反 思
第二課時
教學 內容 2.陽光下影子的變化
教 學 目 標 科學觀念： 知道陽光下物體影子的方向和長短，會隨著太陽在天空中位置的變化而變化。 探究實踐： 能觀察和記錄一天中不同時段和一段時間內陽光下影子的方向和長短，描述影子變化的規律。 態度責任： 對自然現象保持好奇心和探究熱情，樂于并堅持觀察和記錄。
教學 重點 從數據分析得出影子的變化特點與規律
教學 難點 從數據分析得出影子的變化特點與規律
教 學準 備 教師準備：尺子、皮尺、橡皮泥、鉛筆、指南針、教學課件。 學生準備：記錄筆、活動手冊。
教 學 環 節 二次備課
教 學 過 程 （一）教學導入 （1）課件展示：課件展示教材P33頁的上方圖。 （2）提問：一天中，隨著天空中太陽位置的變化，陽光下物體的影子會怎樣變化呢？ （3）自由發言。 （二）新課學習 1. 觀察陽光下物體影子的變化 （1）實驗目的：觀察記錄一天中陽光下豎直物體的影子的變化。 （2）實驗地點：學校操場 （3）分組實驗： 觀察影子的移動和變化 （4）分組討論： a.陽光下，影子會發生變化和移動嗎？ b.如果移動，影子是怎樣移動的？ c.同一時刻，豎直物體的影子的方向都一樣嗎？ （5）分組匯報。 （6）小結： a.陽光下，豎直物體的影子隨太陽移動而移動，影子不僅有方向的變化，還有長度的變化。 b.同一時刻，豎直物體的影子的方向都是一樣的。 （7）動手操作：自制一個裝置放在太陽下，觀察物體影子的變化。 （8）觀察記錄：連續觀察幾天，將觀察到的現象記錄在學生活動手冊中。 （9）交流發現。 （10）小結：陽光下物體影子的方向和長短，會隨著太陽在天空中位置的變化而變化。 （三）整理，下課 太陽高度角 對于地球上的某個地點，太陽高度角是指太陽光的入射方向和地平面之間的夾角，專業上講太陽高度角是指某地太陽光線與通過該地與地心相連的地表切面的夾角。 如何得出某地某時的太陽高度角： 當地H=90°－緯度差（所求地點緯度與直射點所在緯度的緯差）[同一緯度相減，異緯相加] 一般時間： 太陽高度角隨著地方時和太陽的赤緯的變化而變化。太陽赤緯（與太陽直射點緯度相等）以δ表示，觀測地地理緯度用φ表示（太陽赤緯與地理緯度都是北緯為正，南緯為負），地方時（時角）以t表示，有太陽高度角的計算公式： Sin h=sin φ·sin δ+cos φ·cos δ·cost 正午時間： 日升日落，同一地點一天內太陽高度角是不斷變化的。日出日落時角度都為0，正午時太陽高度角最大，時角為0，以上公式可以簡化為： Sin h=sin φ·sin δ+cos φ·cos δ 由兩角和與差的三角函數公式，可得 Sin h = cos(φ－δ) 因此，對于太陽位于天頂以北的地區而言，h=90°－(φ－δ)；對于太陽位于天頂以南的地區而言，h=90°－(δ－φ)；二者合并，因為無論是(φ－δ)還是(δ－φ)，都是為了求當地緯度與太陽直射緯度之差，不會是負的，因此都等于它的絕對值，所以正午太陽高度角計算公式： h=90°-|φ - δ|
板 書 設 計
教 學反 思
第三課時
教學 內容 3.自制日晷
教 學 目 標 科學觀念： 日晷是古人利用太陽投影方向測定、劃分時刻的重要工具。 探究實踐： 利用陽光下物體影子的方向和長短變化的規律制作簡易的日晷進行計時，了解日晷的發明過程。 態度責任： 能在好奇心的驅使下，對制作日晷模型、使用日晷模型計時表現出探究興趣。 感受到日晷給古代人類生活帶來的便利，對古人的研究成果產生敬佩之情。
教學 重點 在實驗中學會制作日晷，了解古代人的智慧。
教學 難點 制作日晷和時間刻度、太陽的傾斜相一致，需要空間想象，在頭腦中完成建構和實驗。
教 學準 備 教師準備：制作日晷模型的材料、教學課件。 學生準備：記錄筆、活動手冊。
教 學 環 節 二次備課
教 學 過 程 （一）教學導入 （1）提問：在鐘表發明之前，古人怎樣測量時間的呢？ （2）課件展示并介紹日晷。日晷是古人利用太陽投影方向測定、劃分時刻的重要工具。早在漢代，我國已使用赤道式日晷。赤道式日晷的晷面與晷針垂直，其時間刻度是均勻的。 （二）新課學習 1. 日晷的故事 （1）資料閱讀：日晷的故事 （2）討論與交流：從這個故事中，你學到了什么？ （3）小結：人們發現測量豎直立桿的日影來計時有偏差，為了消除偏差，人們讓立桿傾斜指向正北發明了赤道式日晷來計時。赤道式日晷的晷針上端總是指向北極星，日晷晷針與地平面的夾角等于當地的地理緯度。 2. 制作日晷 （1）課件展示日晷制作材料及組裝方法。 （2）學生組裝制作日晷。 （3）討論交流用自制日晷測量計時的使用方法。 （4）交待任務：用自制日晷連續觀察一天內太陽下晷針影子的位置并畫在活動手冊上。 （5）繼續觀測并思考：在每天相同的時間，我們的日晷晷針影子的方向相同嗎？ （三）整理，下課 日晷 日晷是我國古代利用日影測得時刻的一種計時儀器。其原理就是利用太陽投射的影子來測定并劃分時刻。日晷通常由銅制的指針和石制的圓盤組成。這種利用太陽光的投影來計時的方法是人類在天文計時領域的重大發明，這項發明被人類沿用達幾千年之久。 使用日影測時的日晷，無論是何種形式都有一根指時針，這根指時針與地平面的夾角必須與當地的地理緯度相同，并且正確地指向北極點，也就是都有一根與地球自轉軸平行的指針。觀察這根指針在指定區域內的投影，就能確定時間。日晷依晷面所放位置的不同，常見的日晷可分成下列幾種不同的形式： （1）水平式日晷，是最常用的日晷，采用水平式的刻度盤，日晷軸的傾斜度，依使用地的緯度設定，刻度需要利用三角函數計算才能確定。適合低緯度的地區使用。 （2）赤道式日晷，是依照使用地的緯度，將軸（指時針）朝向北極固定，觀察軸投影在垂直于軸的圓盤上的刻度來判斷時間的裝置。盤上的刻度是等分的，夏季和冬季軸投影在圓盤上的影子會分在圓盤的北面和南面，適合中低緯度的使用。若將圓盤改為圓環則稱為赤道式羅盤日晷。 （3）極地晷，供指時針投影的平面與指時針平行，即與地平面的夾角與地理緯度相同，并朝向正北。時間的刻畫可以用簡單的幾何圖來處理，投影的時間線是平行的線條。適合各種不同的緯度地區使用。 （4）南向垂直日晷，刻度盤面朝向正南且垂直地面的日晷。這一種日晷較適合在中緯度地區使用。 （5）東或西向垂直式，刻度盤面朝向正東或正西且垂直地面的日晷。這一種日晷只能在上半日（東向）或下半日（西向）使用，但全球各緯度地區都適用。 （6）側向垂直式，刻度盤面采用垂直方向的日晷。這一種日晷需要依照建筑物的墻面方向換算刻度，不容易制作。依季節及時間的不同，有時不會產生影子。南向與東西垂直日晷都可視為此形的特例。
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教 學反 思

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