12《认识地球的形状》教学设计-2025-2026学年科学四年级下册人教鄂教版

课程基本信息 学科 科学 年级 四年级 学期 春季 课题 12 认识地球的形状 教科书 书 名： 人教鄂教版 科学 四年级 下册 出 版 社：人民教育出版社 湖北教育出版社 出版日期：2024 年 12 月 编写教师 孙玲 工作单位 广水市永阳学校 指导教师 毛绪军 工作单位 广水市教学研究室 教材分析 1、内容结构：主要探究“地球的形状是什么样的”，引导学生通过模拟实验、查阅资料等活动，了解人类认识地球形状的大致历程，让学生在寻找证据对地球形状作出判断的过程中，形成对地球的总体认识。 2、 知识地位：是小学阶段从宇宙空间角度认识宏观天体的第一课，帮助学生初步认识地球的形状以及地球是一颗行星，为后续学习地球与宇宙的相关内容奠定基础。 3、教育价值：通过了解人类认识地球形状的历程，让学生体会到科学是不断发展和进步的，培养学生的科学探究精神、证据意识和科学思维能力。 学情分析 1、知识基础：学生在之前的学习和生活中，已对地球有了一些基本了解，普遍知道地球是一个球体，但大多停留在表面认识，缺乏深入理解和系统知识，对于人类认识地球形状的过程以及相关证据了解较少。 2、能力水平：四年级学生具备了一定的观察、思考和简单的实验能力，善于发现生活中的现象并尝试解释。但在地球形状的认识上，可能缺乏实践操作能力，在分析和整合信息、从证据中得出结论等方面的科学思维能力还有待提高。 3、心理特点：这个阶段的学生具有强烈的好奇心和求知欲，对科学探究活动充满兴趣，喜欢动手操作和参与实践活动，乐于提问并寻求答案，但注意力集中时间有限，在学习中可能会出现对拓展知识兴趣不高的情况。 教学目标 1.科学观念 知道地球是一个球体，地球是围绕太阳运转的一颗行星。 2.科学思维 人类认识地球的大致历程，建立基于证据运用分析与综合、归纳、演绎等思想方法，建立证据与解释之间的关系，并提出合理见解。 （2）通过AR、AI技术和现代宇航技术建立地球是球体模型建构，并形成一定的时空观。 3.科学实践 用不同道具模拟地球表面船只行进实验；学会设计简单实验来验证地球形状的猜想；根据AI评价修改方案。 4.态度责任 在学习中体会到人类对地球形状的认识是一个不断修正和完善的漫长过程，增强对科学技术的热爱，以及对地球这一人类家园的探索责任感。 教学内容 教学重点 了解人类认识地球形状的过程，从古代的初步猜想到现代科学证实；通过模拟实验、查阅资料等方式，多途径获取关于地球形状的信息。 教学难点 理解模拟实验与地球实际形状之间的联系，从实验现象中正确推理出地球的形状特征。 教学准备 教师：PPT、实验材料（手电筒、各种图形模型），AR学院、豆包AI软件 学生：提前准备关于古人认识地球形状的资料。 教学过程 教学环节 主要师生环节 设计意图 聚焦 话题 谈话：孩子们，现在我们有卫星、飞船这些高科技帮我们探索宇宙认识地球。但在很久很久以前，古人可没有这些“神奇工具”。那你们猜猜，他们探索世界最厉害的“法宝”是什么？没错，就是用眼睛仔细观察！今天，我们也当一回古代的探索家，试想一下，如果我们是生活在古代，你会认为地球是什么样的呢？ 通过古今探索工具的对比（现代科技vs古代观察），创设认知冲突情境，激发学生对古人认知方式的好奇心。以“假设自己是古代探索家”的角色扮演任务，引导学生主动调动生活经验，建立对地球形状的初始认知，为后续探究铺垫兴趣基础。 猜 想 质 疑 一、假想猜测 1.小组汇报理解： 课前收集图文，呈现古中国人“天圆地方”和古希腊人认为大地是漂浮在水面的圆盘等观点，结合3D还原古人视角下的天地结构。分3个小组汇报： 教师：这段时间，大家都认真完成了小组资料收集工作。现在，有请各位小小资料员依次上台分享成果！ 小组汇报1： 学生汇报链接：中小学智慧平台-中国数字科技馆（航拍图，可直观远看地面） 小组汇报2： 小组汇报3：中国古人“天圆地方”概念 二、观察质疑 实验展示，引导学生对比不同学说的依据。引出古人修正的观点：古中国“盖天说”、古希腊毕达哥拉斯“大地是球形”的猜想。 1、 古人虽然生活在不同的地方，但是他们的想法却惊人地相似，都认为地球是平的，可是后来人们又为什么推翻了“地平”的观点呢？请大家认真观察资料图片1，说说你的看法。 2、 学生交流资料中的内容 3、 教师出示视频讲解。 （1）实践推测-模拟实验 你们亲眼看到过这个现象吗？想不想现场感受一下？ 由两名小实验员演示，学生通过投屏可以观察现象，并思考交流所见。（教师通过投屏，直观展示实验） （2）古人修正观点 当时我们的古人也观察到了这个现象，并对原来的观点进行了修正。中国古人提出“天如覆盖，地如覆盆”，地面是不平的。古印度人则认为地球是被象群所支撑着。他们认为大地是什么样子的？是不平的，曲面的。 （3）质疑： 当时古希腊的数学家毕达哥拉斯，他却根据帆船回港的现象，提出地球是个球形。如果是当时的，你们有质疑吗？这个证据足以证明地球是球形吗？ 学生质疑，引出月食阴影。 2. 月食证据： （1） 结合示意图讲解亚里士多德通过观察月食时地球影子的弧形边缘，推断地球是球体的过程； 想一想，其实月食阴影是（ ）的影子。 （2） 利用AI对话，深化对月食现象与地球形状关联的理解。观察月食阴影，猜测亚里士多德如何猜想。 谈话：很多的科学发现都是在前人研究的基础上一步步向前推进的。我们要学会利用前人的研究成果来解释我们的推测。 提问：那亚里士多德根据这个现象推测地球是球形，你认为一定是球形吗？（学生质疑，大胆说出自己的想法） 三、实验验证地球曲面 1.提问：怎么设计实验去寻找证据呢？教师给出实验材料。 2.小组讨论设计实验步骤并根据设计步骤完成实验、填写实验记录单。 3.AI评价生成各个小组优缺点，小组根据提示修改，最优小组汇报。 教师：刚刚我们各组实验单都传给了AI老师，下面请他对我们各组的设计和记录进行分析评价，我们来看看他是怎么说？ 4、 小组上台演示、教师相应总结。 5、 教师：大家太棒了，不仅能够根据现象推测得到结论，还能利用前人的研究成果来解释你们的结论。后来啊古希腊数学家艾拉托色尼，他还计算出地球的周长，为验证地球是球形又增加了证据。那有了这么多证据以后，你们还怀疑吗？ 四、科学实证与技术突破 1.AR探索：使用“AR学院”软件，模拟麦哲伦环球航行路线，直观感受环球航行对证实地球是球体的意义。 2、 麦哲伦环球航行以亲身实践让我们认识到地球是球形。开普勒更进一步发现地球是在椭圆轨道上围绕着太阳运转的一颗行星，彻底重塑了人类对宇宙的认识。 3、现代证据：展示拍摄的地球照片、卫星遥感影像等现代科技成果，强调科学技术进步对认知地球形状的推动作用 谈话：而随着科技大步向前，人类探索地球的方式也日新月异。如今，我们有了更直观的证据来展现地球的模样，那就是第一次拍下地球的照片，这张照片还有个美丽的名字——蓝色玛瑙。咱们一起来瞧瞧。 历史脉络：通过梳理古人认知历程，让学生理解科学知识的发展性和可证伪性； 通过收集古中国“天圆地方”、古希腊“圆盘说”等多元文化观点，帮助学生建立“科学认知具有时代局限性”的概念。 结合3D还原古人视角，将抽象的古代宇宙观可视化，培养学生的历史思维与跨文化比较能力；小组汇报形式则强化合作学习与信息整合能力。 以海边观察到的真实现象为切入点，引导学生发现“地平说”与现实的矛盾，培养证据意识。通过模拟实验（伞面vs桌面模拟海面），将宏观地理现象转化为可操作的课堂探究，帮助学生理解“曲面”与“平面”在视觉效果上的差异，为推翻“地平说”提供直观证据。 实验验证： 从质疑、设计实验到分析结论，完整经历科学探究过程； 通过月食时地球影子的弧形特征，渗透“现象—推理—结论”的科学思维方法。结合AI对话技术模拟亚里士多德的思考过程，将历史科学探究过程动态化，帮助学生理解“不同角度投影均为弧形”与“球体形状”的逻辑关联，突破“如何从影子形状推断地球三维形态”的思维难点。 通过小组讨论设计验证实验，培养学生的科学探究能力（提出假设、控制变量、设计方案）。引入AI评价系统对实验方案进行实时反馈，既体现现代技术与科学教学的融合，又引导学生学会根据反馈修正思路，强化“科学结论需要反复验证”的严谨态度。 通过展示古代数学家的精确计算案例，让学生体会数学工具在科学探究中的作用，同时通过古今测量结果的对比，感受科学技术的进步性，培养实证精神。 技术融合：AI对话、AR技术打破时空限制，实现跨学科知识整合与沉浸式学习。 利用AR技术动态还原环球航行路线，将抽象的“地球是球体”理论转化为沉浸式体验，帮助学生理解“实践验证”对科学理论确立的重要性，同时突破时空限制，直观呈现“环球航行无法在平面上完成”的逻辑。 分层递进，突破难点：通过“观察现象—质疑—实验验证—技术证实”的逻辑链，逐步引导学生从直观经验过渡到科学抽象思维，突破“地球是不规则球体”的认知难点。 通过展示“蓝色玛瑙”等地球实拍影像，建立“技术进步推动认知飞跃”的概念。结合我国航天成就（如“地卫智能应急一号”），渗透爱国主义教育，激发学生对科学技术的探索热情，落实“态度责任”维度的教学目标。 通过追问“是什么力量推动探索”，引导学生提炼科学精神的核心（好奇心、质疑精神、技术创新），将具体知识升华为对科学本质的理解，培养元认知能力。 验 证 推 理 总结 讨论：是什么力量推动人类不断探索地球形状？ 板书 整体设计逻辑 通过“情境导入—证据质疑—实验验证—技术证实—情感升华”的递进式设计，将地球形状的认知历程转化为学生可参与的探究活动，既落实“科学观念、科学思维、科学实践、态度责任”四维目标，又通过历史脉络、技术融合、跨学科任务，培养学生的核心素养与科学情怀。 课后作业 挑战一：通过“给古人写信”的任务，要求学生整合三种证据（帆船现象、月食影子、环球航行）进行逻辑表达，强化“用证据支持观点”的科学思维； • 挑战二：结合软件绘制地球明信片，将科学认知与艺术创作结合，培养跨学科应用能力，同时深化对地球家园的情感认同。 学科网（北京）股份有限公司 $