《影子的秘密——观影追日》教学设计-2023-2024学年科学三年级下册教科版

《影子的秘密——观影追日》主题教学设计 课程名称 《影子的秘密——观影追日》 教师姓名 学校名称 参与人员 使用教材 小学科学教科版三年级下册 一、我的思考 （一）课标要求 2022版小学科学课程标准设置13个学科核心概念，4个跨学科概念。本实验教具重点想要落实“宇宙中的地球”这一学科核心概念，以及通过对这一学科核心概念的学习，帮助学生理解系统与模型、稳定与变化这两个跨学科概念。 （1） 学科核心概念---“宇宙中的地球” “宇宙中的地球”这一学科核心概念，它在小学低段、高段、初中、高中均有涉及，其核心词为有规律的运动，教师可以引导学生建构宇宙中地球运动的模型，从而了解地球、太阳等天体的运行规律。要想建构宇宙中地球运动的模型，我们可以通过学生较易理解的日、影关系模型来入手。 图 1 “宇宙中的地球”学科核心概念进阶 （2）跨学科概念---“系统与模型”“变化与稳定” 系统与模型、稳定与变化这两个跨学科概念与日影关系有着怎样的联呢？通过日影关系模型实物指向日地系统的构建，也就是用模型来表达系统性的观念，便能很好的落实系统与模型的跨学科概念，而稳定与变化，阳光下物体影子的长短及位置、太阳在天空中的位置均在变化且很复杂，但却有着稳定的规律，从而帮助学生达成稳定与变化这一跨学科概念的理解。 （2） 现状 经过多年教学经验积累与剖析，发现构建日、影关系模型主要体现在以下3难： （1）学生未曾亲历长期观测，感性经验不足； 虽然学生在课堂学习过程中，对于地球与宇宙相关知识并不陌生，甚至侃侃而谈，但是只要一涉及到成因、原由，往往学生却答不上来。究其原因，是因为学生从未经历过漫长曲折的探索，从未像天文学家那样进行过实际观测，缺乏亲身经历，导致感性经验不足，无从论起。因此，常常处于知其然，不知其所以然的混沌中。 （2）观测数据匮乏，无法有依据地进行假设； 针对“宇宙中的地球”这一核心概念，在教科版科学教材中，分解如下： 图 2 “宇宙中的地球”核心概念分解 可以看到：在一二年级地球与宇宙相关知识学习后，要求学生能够描述太阳每天在天空中东升西落的位置变化，一年中季节变化的现象及其对动植物和人类生活的影响。在五六年级则要求学生能够根据已有知识，对昼夜交替现象成因、地球自转方向、四季变化成因提出有依据的假设，并形成“宇宙中的地球”这一核心概念。 但是，学生在高年级作出假设前的观察都是点状的数据，缺乏大量自然现象变化的系统性、周期性数据积累，即大量感性认识的积累，使得高年级这一相关内容学习时，将感性认识突然上升到理性认识，寻求现象与成因的过程中出现断层，无法做出有依据的假设，也就是缺乏形成科学认识前的大量感性认识的支撑造成的。 （3）空间想象力有限，思维过程不易外显化与交互，更重要的是没有直观的教具给予支撑。 对于学生而言，宇宙是遥远的、宏观的、无法实际观察的、复杂的。虽然学生已经具备对于二维空间的观察、分析、认知的能力，但是，对于地球与宇宙这样不断运动着的三维空间，学生很难构建起地球与太阳的空间关系。 由于学生的空间想象能力有限，他们在做出假设、记录数据、转为证据、得出结论的过程中，存在描述和呈现上的困难，常常出现汇报的同学表达不清，倾听的同学理解不到位的情况。学生的科学探究过程和科学思维过程也常常淹没于不清不楚的、无法理解的学习过程中。 在小学阶段，反映地球有规律运动的教具，大多集中体现在利用地球仪、三球仪等解释成因的阶段。几乎没有教具能体现出系统性、周期性自然现象变化，为地球自转、公转成因提供“可视化”证据。 以上三难，直观反映出学生对生活中的日影关系原型认识是不充分的；同时也非常缺乏建构日影关系模型的工具。从而很难建构起日影关系的模型。 （3） 指导思想与理论依据 那我如何解决以上现状，在我的课堂中落实“宇宙中的地球”这一学科核心概念和这两个跨学科概念呢？由此，我查阅了相关资料，发现： （1）《地球科学认识论方法论》中提到关于认识地球科学的研究方法：当我们认识地球时，第一步是对地球进行全球性系统观测，第二步是根据相关科学已有规律，对观测数据进行分析提出假设，第三步是建立模型，第四步是进行模型验证。 （2）《小学科学课程标准》指出模型建构体现在：以经验事实为基础，对客观事物进行抽象和概括，进行建构模型；运用模型分析、解释现象和数据，描述系统的结构、关系及变化过程。能基于经验事实抽象概括出理想模型，具有初步的模型理解和模型建构能力。 《地球科学认识论和方法论》中，关于地球与宇宙科学研究的4个步骤，以及课标中对于学生模型建构能力的培养目标给了我一定的启发，研究形成了模型建构的一般流程，它为我提供了研究的思路和方法，也指导着我如何带领学生完成建构模型和达成对概念认识的全过程。