《变化的影长》（教学设计）-2025-2026学年五年级下册科学大象版

《变化的影长》教学设计 一、教学理念与大单元定位 本课是五年级下册第三单元《转动的地球》的第三课，在单元逻辑中扮演着“规律深化”与“模型迁移”的关键角色。学生已在《昼夜交替》和《谁先看到日出》两课中，建构了“地球自转导致昼夜交替”以及“自西向东自转导致东边先看到日出”的核心观念。本课将引导他们从地球自转的视角，转向研究地球运动带来的另一个重要现象——影长的变化，并建立“阳光照射角度→影长变化→气温变化”的因果链。设计理念融合：大单元教学视角：本单元围绕“地球的运动”这一核心概念，遵循“自转现象→自转方向→自转影响→公转拓展”的认知逻辑。本课承接前两课对地球自转的探究，引导学生研究地球自转过程中阳光照射角度的变化如何导致影长和气温的日变化，为后续学习《四季的成因》中地球公转带来的年变化奠定基础。跨学科学习（STEAM）：深度融合天文学（太阳高度角变化）、数学（折线统计图、角度测量）、物理学（光的直线传播、能量分布）、工程学（模拟实验设计），引导学生在综合实践中发展核心素养。教学评一致性：围绕“探究阳光照射角度与影长、气温的关系”的核心目标，设计“现象观察-猜想假设-模拟实验-数据分析-结论应用”的学习链，将评价任务（如实验设计科学性、数据记录准确性、图表绘制规范性）自然嵌入每个学习环节，实现目标、活动与评价的同频共振。模型建构思维培养：本课特别强调“系统与模型”这一跨学科概念的渗透。学生将通过“灯泡模拟太阳、温度计模拟地面”的简化模型，探究光线照射角度与温度的关系，并运用这一模型解释一天中气温变化的原因和规律。 二、教学与学情分析 教材分析：本课是大象版五年级下册第三单元《转动的地球》第3课。教材从生活现象出发，引导学生观察一天中气温和物体影长的变化，通过示意图等方法将物体影长与阳光照射的角度联系起来，猜测其中可能存在的关系。之后设计实验研究光线照射角度与温度变化之间的关系，观察并记录实验结果。最后将实验数据绘制成折线图，得出光线照射角度与温度之间关系的结论，并利用实验结论解释一天内气温变化的原因和规律。学情分析：经过前两课的学习，学生已初步建立了地球自转的观念，能够理解太阳东升西落是地球自转的结果。学生对一天中气温的变化有生活体验——“早上凉、中午热、晚上又凉”，对影子的变化也有感性认识——“早晚影子长、中午影子短”。但学生对“为什么影长会变化”“为什么气温会变化”缺乏科学解释，更未能建立“阳光照射角度”这一核心概念。本课需要引导学生将生活现象抽象为科学概念，并通过模拟实验验证其关系。 三、核心素养教学目标 核心素养维度具体学习目标 科学观念 知道阳光照射角度的变化会引起物体影长和气温的变化：阳光直射时影子短、气温高；阳光斜射时影子长、气温低；一天中气温和影长的变化规律是由阳光照射角度的变化造成的。 科学思维 发展因果推理与模型建构能力。能基于“影子是怎样形成的”这一已有知识，推理出影子的变化代表了阳光照射角度的变化；能设计模拟实验探究光线照射角度与温度的关系；能用折线图等方式处理信息表述探究结果。 探究实践 能小组合作设计控制变量实验，探究光线照射角度与温度的关系；能准确使用温度计测量并记录数据；能根据实验数据绘制折线统计图，直观呈现变化规律。 态度责任 能在好奇心的驱使下对生活中的现象表现出探究兴趣，体会科学探究的乐趣；能感受到事物的变化都是有规律的，规律是能够被人们认识的。 四、教学重难点 教学重点：通过模拟实验探究光线照射角度与温度的关系，并用实验结论解释一天中气温变化的原因和规律。教学难点：理解阳光照射角度是同时影响影长和气温的根本因素，建立“影长变化≠气温变化原因”的科学认知。 五、教学准备 情境创设：“气象研究所”情境——今天我们将化身气象研究员，破解一天中气温变化的奥秘。分组实验材料（每组一套）：高瓦数白炽灯泡（模拟太阳，固定在铁架台上）温度计（2支）黑色纸袋（模拟地面，用于包裹温度计以减少外界干扰）量角器、尺子实验记录单（含三种照射角度下的温度记录表）坐标纸（用于绘制折线统计图）教师准备：多媒体课件（含一天中影长变化示意图、阳光照射角度示意图、实验操作视频）评价量规海报安全提示卡（白炽灯高温，避免烫伤） 六、教学过程 教学环节与时间教师活动学生活动设计意图与教学评体现 （一）回顾导入：从影子的变化说起(5分钟) 1.引导学生回顾：“一天当中，气温是如何变化的？谁来说说你的感受？” 2.追问影子的变化：“除了气温在变化，大家有没有发现我们的影子也在变化？它是怎样变化的呢？” 3.建立联系：“如果把气温和影长放在一起比较，你有什么新发现吗？” 4.聚焦问题：“难道气温和影长也有关系吗？影子还能影响气温吗？今天我们就来研究这个问题。”（板书课题《变化的影长》） （二）猜想假设：阳光照射角度是关键(8分钟) 活动1：分析影子的成因 1. 提问：“影子是怎样形成的？” 2. 引导推理：“影子的变化代表了什么的变化？” 3. 小结：影子的变化代表了太阳光线的变化——早晚阳光斜射，影子长；中午阳光直射，影子短。 活动2：建立假设 提问：“根据刚才的分析，你觉得一天中的气温变化和物体影长有关系吗？如果有，是什么关系？” 组织讨论：引导学生区分“影长影响气温”还是“其他因素同时影响影长和气温”。 引导建立假设：“我们可以把问题合并成一个——太阳光线的照射角度会影响气温的变化吗？ 我们一致认为：会！这就是我们的假设。” 1. 回答：影子是太阳光照形成的。 2. 推理：影子的变化代表阳光照射角度的变化。 3. 理解“斜射”与“直射”的概念。 4.小组讨论，分析因果关系：- 观点A：影长会影响气温 - 观点B：影长和气温都受阳光照射角度影响，影长本身不直接影响气温5.明确假设：太阳光线的照射角度会影响气温的变化。设计意图：引导学生从“影子”这一直观现象，抽象出“阳光照射角度”这一核心概念，建立“斜射-直射”的科学认知。通过因果关系的辨析，培养逻辑思维。评价嵌入：观察学生能否区分“相关关系”与“因果关系”，这是科学思维的重要体现。 （三）模拟实验：探究光线角度与温度的关系(15分钟) 活动3：设计实验方案 出示材料：高瓦数白炽灯泡、铁架台、温度计、黑色纸袋、尺子。 引导讨论：“怎样设计实验来验证光线照射角度会影响温度？” 强调控制变量：“改变灯泡照射角度的时候，什么条件必须保持不变？”（灯泡与纸袋的距离、灯泡亮度、实验时间等） 播放实验操作视频：演示如何固定灯泡、如何调整角度（90°直射、45°斜射、20°斜射）、如何放置温度计、如何记录数据。 活动4：分组实验 组织实验：学生分组实验，测量不同照射角度下温度的变化（建议每2分钟记录一次，持续10分钟）。 巡视指导：关注变量控制是否严格、温度计读数是否正确、数据记录是否及时。3.安全提示：白炽灯温度高，避免烫伤。 1. 小组讨论实验方案，明确需要改变的条件（照射角度）和保持不变的条件（距离、灯泡亮度等）。 2. 观看实验操作视频，掌握操作方法。 3. 分组实验，记录数据：- 90°直射：温度____℃  - 45°斜射：温度____℃  - 20°斜射：温度____℃ 4. 观察并记录实验现象：光线直射时温度上升快，光线斜射时温度上升慢；直射时最终温度高，斜射时最终温度低。 设计意图：让学生经历完整的“设计实验-动手操作-观察记录”的探究过程。控制变量思维的训练是本环节的核心。评价嵌入：以“实验设计科学性”“变量控制严格性”“数据记录准确性”为评价重点，观察实验操作的规范性。 （四）数据分析：用图表说话(8分钟) 活动5：绘制折线统计图 1. 提问：“这样一堆数据，看起来不太直观。有什么办法能够让我们一下子就能比较出结果？” 2. 引出折线图：“我们可以把实验数据绘制成折线统计图，这样就能直接看出光线从不同角度照射时温度的变化情况。” 3. 指导绘图：横坐标为时间，纵坐标为温度，三种角度用不同颜色的线表示。 活动6：分析图表 1. 组织分享：邀请小组展示折线图并分享发现。 2. 引导归纳：- “从图中你发现了什么规律？”  - “哪种角度下温度最高？哪种角度下温度最低？”  - “为什么会出现这样的差异？”（引导思考：同样的光，斜射时被分散到更大范围，所以温度低）1.思考并回答：可以用折线统计图。2.小组合作，根据实验数据绘制折线统计图。 3. 展示折线图，分享发现：- 光线直射时温度最高  - 光线斜射角度越小，温度越低  - 光线直射时温度上升最快 4. 尝试解释原因：同样的光，直射时能量集中，斜射时能量分散。设计意图：将数据处理能力的培养融入探究过程。折线统计图不仅是数学知识的应用，更是科学探究中“让数据说话”的重要工具。评价嵌入：以“图表绘制的规范性”“数据分析的准确性”“规律归纳的逻辑性”为评价重点。 （五）得出结论：解释一天中的气温变化(5分钟) 活动7：回扣生活，解释现象 提问：“通过实验，我们验证了光线照射角度会影响温度。现在谁能解释一下——一天中的气温为什么是早上凉、中午热、晚上凉？” 引导学生完整表述：- 早上：太阳斜射 → 光线分散 → 温度低 → 影子长  - 中午：太阳直射 → 光线集中 → 温度高 → 影子短  - 下午：太阳斜射 → 光线分散 → 温度低 → 影子长 强化核心观念：“所以，影长和气温虽然有关，但影长本身并不直接影响气温。真正同时影响影长和气温的，是阳光的照射角度！” 1. 运用实验结论，完整解释一天中的气温变化规律。 2.参与总结，形成核心观念：阳光照射角度是同时影响影长和气温的根本因素。设计意图：将实验结论迁移应用到生活现象的解释中，完成从“科学知识”到“科学解释”的转化。评价嵌入：以“解释的逻辑性”“概念运用的准确性”为评价重点。 （六）单元联结与课后探究(4分钟) 1.单元联结：“今天我们研究的是一天中影长和气温的变化，这是地球自转带来的影响。那么，一年中影长和气温又有什么变化规律呢？这是地球公转带来的现象。下节课我们将继续探索《四季的成因》。”2.布置课后任务：- （必做） 观察并记录一天中不同时刻自己的影子长度（可请家人帮忙拍照）。  - （选做） 查找资料，了解古代人是如何利用影子来计时的（日晷原理）。1.对本单元后续学习产生期待。 2.接受课后任务，将探究延伸至生活。设计意图：建立单元知识联系，体现大单元教学的整体性。课后任务培养学生持续观察和探究的习惯。 七、板书设计 气象研究所：变化的影长——破解气温变化之谜 我们的观察： 一天中气温变化：早上凉→ 中午热 → 晚上凉 一天中影长变化：早上长→ 中午短 → 晚上长 我们的猜想： 影子和气温都受阳光照射角度影响 阳光直射→ 影子短、气温高 阳光斜射→ 影子长、气温低 我们的实验（控制变量）： 改变条件：照射角度（90°、45°、20°） 不变条件：灯泡距离、亮度 我们的结论：光线直射时温度最高，光线斜射时温度较低 阳光照射角度同时影响影长和气温 八、教学评价设计 采用“嵌入式过程评价”与“表现性成果评价” 相结合的方式，确保教学评一致性。“气象研究员”表现性评价量规（小组）评价维度★★★★（优秀）  ★★★（良好）  ★★（达标）探究实践（实验设计）实验设计科学，能清晰体现控制变量思想；实验操作规范安全；分工明确，协作高效。实验设计合理，能完成基本操作；分工较明确。在同伴协助下完成实验。科学思维（数据分析）能准确绘制折线统计图，数据点标注清晰；能从图中归纳出光线照射角度与温度的规律；能主动解释规律背后的原因。能完成折线图绘制，能说出基本规律。图表绘制有误，规律归纳不清。表达交流（结论解释）能用完整的科学语言解释一天中气温变化的原因，逻辑清晰，因果链准确。能说出基本解释，但不够完整。解释模糊，因果关系不清。态度责任（证据意识）实验数据记录真实完整；能基于证据得出结论，不凭空猜测。数据记录基本完整。数据记录有缺失。评价方式：教师课堂观察记录+ 实验记录单分析 + 折线统计图评价 + 小组互评 九、教学特色与反思 1. 大单元视角下的概念进阶：本课承接前两课“地球自转”的认知，引导学生研究自转带来的日变化现象（影长、气温），为后续“地球公转”带来的年变化（四季）奠定基础，形成完整的“自转影响→公转影响”认知链条。2. 控制变量思维的强化训练：本课实验设计环节特别强调“改变一个条件，其他条件保持不变”的控制变量思想，这是科学探究的核心方法之一。通过“灯泡与纸袋距离不变”等要求的明确，帮助学生内化这一思维。3. 数据处理能力的培养：将折线统计图的绘制融入探究过程，让学生在实践中体会“图表让数据说话”的价值，既培养了数学应用能力，又强化了科学表达方式。4. 因果关系的精准辨析：本课特别引导学生区分“相关关系”与“因果关系”——影长和气温虽然相关，但影长本身并不直接影响气温，真正影响气温的是阳光照射角度。这种辨析对培养学生严谨的科学思维至关重要。5. 教学评一致性的精准落地：每个探究环节都设计了可观测的评价要点，以“实验设计科学性”“数据记录准确性”“图表绘制规范性”“结论推导逻辑性”为评价重点，将评价自然融入学习过程，实现以评促学。本教学设计旨在将《变化的影长》一课打造为一个充满思维挑战与探究乐趣的“气象研究所”。学生从生活现象出发，经历猜想假设、实验验证、数据分析、结论应用的完整探究历程，最终能够用科学的语言解释身边的现象。当他们能够自信地说出“因为中午太阳直射，所以影子短、气温高”时，收获的不仅是知识，更是科学探究的方法、因果推理的思维和对自然规律的敬畏——这，正是科学素养的完整体现。 学科网（北京）股份有限公司 $