4.2《日晷》 教学设计-2025-2026学年科学四年级下册大象版

四年级下册科学第四单元《精确时间的步伐》 第2课《日晷》教学设计 一、设计依据 本教学设计严格遵循《义务教育科学课程标准（2022年版）》理念与要求，聚焦核心素养导向，落实以下原则： 1.科学观念建构：以“日晷的结构、原理与制作”为核心概念，引导学生通过观察、阅读、制作、反思，建构“日晷是利用太阳投影计时的古代仪器，由晷针和晷面组成，赤道式日晷的晷面与赤道平行、晷针指向北极星”的科学观念。 2.探究实践能力培养：以“观察提问—阅读理解—设计制作—检测反思”为探究主线，通过观察日晷结构、阅读工作原理、自制赤道式日晷、实地检测等活动，培养学生的观察能力、工程设计能力与实践反思能力。 3.科学思维发展：引导学生通过分析日晷的结构特点与工作原理，推理赤道式日晷的设计要求，发展工程思维与逻辑推理能力，初步形成“根据原理设计工具”的科学探究思维习惯。 4.态度责任渗透：通过了解日晷这一古代计时工具，感受古人的智慧，体会科学技术对人类生活的影响；通过制作与检测日晷，培养严谨细致、勇于改进的科学态度，激发对古代科技的探究兴趣。 二、教材分析 本课是大象版四年级科学下册第四单元《精确时间的步伐》的第2课《日晷》，是本单元的重点实践课，承接上一课对计时工具的整体认识，聚焦古代计时工具的典型代表——日晷，为后续学习其他计时工具的原理与制作奠定基础。教材围绕“日晷的认识与制作”这一核心主题，设计了层层递进的探究活动： 1.情境导入：日晷的介绍：通过日晷的定义与用途，引出“日晷是古代利用太阳投影计时的仪器”，激发学生探究兴趣。 2.观察活动：日晷的结构与问题：引导学生观察赤道式日晷，描述其结构特点，提出想研究的问题，如“晷针和晷面为什么是斜的？”“古代人怎么保证晷针指向北极星？”。 3.阅读活动：赤道式日晷的原理：介绍赤道式日晷的结构与工作原理，说明晷面与赤道平行、晷针指向北极星的特点，以及影子随太阳位置变化而指示时间的原理。 4.设计制作：自制赤道式日晷：指导学生利用常见材料制作日晷，给出制作步骤与注意事项，如晷针垂直固定、晷针朝向正北方且仰角等于当地纬度等。 5.反思活动：检测与改进：引导学生实地检测自制日晷的准确性，根据检测结果调整改进作品，培养实践反思能力。 教材内容从认识到理解，再到设计制作与检测反思，完整呈现了工程类探究的全过程，体现了“理解原理—设计制作—实践改进”的科学探究逻辑。 三、学情分析 1.知识基础：四年级学生对影子的形成与变化规律有一定的了解，知道太阳位置变化会影响影子的方向和长度，但对日晷这一利用影子计时的工具了解较少，也不理解赤道式日晷的结构设计与工作原理。 2.能力水平：学生具备基本的动手制作能力，但工程设计能力较弱，难以根据日晷的原理设计合理的制作方案；在实地检测与改进方面，缺乏分析问题、调整作品的经验，实践反思能力需要教师重点指导。 3.认知特点：学生对古代科技、动手制作活动充满好奇心，兴趣浓厚，但抽象思维仍处于发展阶段，需要通过直观的观察、阅读、示范，理解日晷的结构与原理；同时，学生的严谨细致的科学态度需要培养，容易在制作中忽略细节影响准确性。 四、教学目标 1.科学观念： 知道日晷是古代利用太阳投影方向测量时刻的计时仪器，通常由晷针和晷面组成。 了解赤道式日晷的结构特点：晷面与赤道平行，晷针垂直穿过晷面并指向北极星，晷针的影子随太阳位置变化在晷面上移动，指示时间。 2.科学思维： 能通过分析日晷的结构特点，推理其工作原理，发展逻辑推理能力。 能根据日晷的工作原理，设计自制赤道式日晷的方案，发展工程设计与创新思维能力。 3.探究实践： 能观察日晷的结构，提出合理的探究问题，提升观察与提问能力。 能根据制作步骤，利用常见材料自制赤道式日晷，提升动手实践与工程设计能力。 能实地检测自制日晷的准确性，根据结果调整改进作品，提升实践反思能力。 4.态度责任： 感受古代劳动人民的智慧，体会日晷在计时工具发展史上的重要意义，激发对古代科技的探究兴趣。 在制作与检测过程中，培养严谨细致、勇于改进的科学态度，体会科学探究的严谨性。 五、教学重难点 教学重点：了解日晷的结构与工作原理，掌握自制赤道式日晷的制作方法。 教学难点：理解赤道式日晷的设计原理（晷面与赤道平行、晷针指向北极星），并在制作中实现这些设计要求，确保日晷计时的准确性。 六、教学准备 1.教师准备：多媒体课件（日晷结构图片、赤道式日晷原理动画、制作步骤示范视频）、成品日晷、制作步骤卡、安全提示卡。 2.学生准备：课前预习教材内容；小组准备制作材料：橡皮泥、牙签、吸管、铅笔、泡沫板/纸板、彩笔、量角器、尺子等。 七、教学过程 （一）情境导入，揭示课题（5分钟） 师：同学们，古代没有钟表，人们怎么知道时间呢？ 生：用太阳的影子！ 师：没错，古人发明了一种利用太阳影子计时的工具——日晷，今天我们就一起来认识日晷，了解它的秘密，还将自己动手制作一个日晷。（板书课题） （二）观察与提问：认识日晷的结构（7分钟） 师：请大家看教材里的日晷图片，仔细观察赤道式日晷，它由哪几部分组成？有什么特点？小组讨论一下，提出你们的问题。 （学生小组观察、讨论，提出问题） 师：谁来说说你们的发现和问题？ 生1：日晷有一根晷针，还有一块带刻度的晷面，晷针的影子可以指示时间。 生2：晷针和晷面都是斜着的，为什么不是平的？ 生3：古代人怎么保证晷针正好指向北极星呢？ 师：大家观察得很仔细，也提出了很多有价值的问题，接下来我们通过阅读来解开这些谜团。 （三）阅读与理解：赤道式日晷的原理（8分钟） 师：请大家阅读教材里的内容，找一找赤道式日晷的结构特点和工作原理。 （学生阅读教材，圈画关键信息） 师：谁来说说你们的理解？ 生：赤道式日晷由晷面和晷针组成，晷面与赤道平面平行，晷针垂直穿过晷面，指向北极星。晷针在阳光下的影子会像钟表的指针一样在晷面上移动，晷面的刻度就是钟表的表盘。 师：非常准确！我们来看动画演示：太阳东升西落，晷针的影子在晷面上从西向东移动，对应不同的刻度，就能读出时间了。晷面倾斜是为了和赤道平行，这样太阳在一年中不同位置时，影子的移动规律更稳定，计时更准确。 （四）设计制作：自制赤道式日晷（12分钟） 师：现在我们要自己动手制作一个赤道式日晷，大家看教材里的制作步骤： 1.制作上晷面和下晷面，画好刻度； 2.将晷针垂直插入晷面中心点； 3. 安装日晷，使晷针朝向正北方，仰角等于当地的地理纬度。 师：材料超市里的材料大家都认识吗？制作时要注意： 晷针要垂直固定在晷面上，不能歪； 晷针朝向正北方，仰角等于当地纬度（以我们这里为例，大约XX度）； 使用剪刀、牙签时要注意安全。 （学生小组合作制作日晷，教师巡视指导，帮助学生解决制作中的问题） 师：哪个小组的日晷制作好了？展示一下你们的作品，说说制作中的注意事项。 生：我们的晷针是用吸管做的，垂直插在晷面中心，晷面的刻度是按教材里的样子画的，晷针朝向正北方，仰角也调整好了。 （五）反思与改进：检测日晷的准确性（5分钟） 师：制作完成后，我们要实地检测日晷的准确性。请大家想一想，怎么检测？ 生：把日晷放在阳光下，看晷针的影子指向的刻度和实际时间是否一致。 师：没错，我们可以在课后找一个晴天，把日晷放在平坦的地方，朝向正北方，观察影子指示的时间和钟表时间是否一致。如果不准确，要想一想是哪里出了问题，比如晷针歪了、刻度画错了、仰角不对，然后调整改进。 （六）全课小结（3分钟） 师：今天这节课，我们一起认识了日晷，还制作了自己的日晷，谁来说说你有哪些收获？ 生1：我知道了日晷由晷针和晷面组成，赤道式日晷的晷面和赤道平行，晷针指向北极星。 生2：我学会了制作日晷的方法，知道了晷针要垂直，还要朝向正北方，仰角等于当地纬度。 生3：我知道了制作完成后要检测和改进，这样日晷才能更准确。 师：大家的收获都很丰富！日晷是古代劳动人民智慧的结晶，希望大家课后能认真检测自己的日晷，不断改进，让它成为一个真正能计时的工具。 八、板书设计 日晷 一、认识日晷 定义：古代利用太阳投影计时的仪器 组成：晷针 + 晷面（带刻度） 二、赤道式日晷原理 晷面：与赤道平面平行 晷针：垂直穿过晷面，指向北极星 计时：晷针影子随太阳位置变化，在晷面上指示时间 三、制作日晷 步骤：画刻度→插晷针→调方向与仰角 关键：晷针垂直、朝向正北、仰角正确 检测：阳光下对比实际时间，调整改进 九、教学反思 （一）亮点与成效 1.探究环节完整，落实核心素养：本课以“观察—阅读—制作—反思”为主线，完整呈现了工程类探究的过程，让学生从认识日晷的原理，到亲手制作、检测改进，培养了观察、推理、设计、实践与反思能力，落实了新课标核心素养的培养要求。 2.动手实践活动充分，激发探究兴趣：自制日晷的活动让学生在“做中学”，充分调动了学生的积极性，让学生在动手过程中理解日晷的结构与原理，同时体会到古代科技的魅力，激发了探究兴趣。 3.细节指导到位，培养严谨态度：通过强调制作中的关键细节（晷针垂直、仰角、方向），引导学生关注影响日晷准确性的因素，培养了严谨细致的科学态度，同时通过检测改进环节，让学生体会到科学探究的严谨性。 （二）不足与改进方向 1. 仰角调整的指导不足：部分学生对“仰角等于当地地理纬度”的理解不够，不知道如何测量和调整仰角。后续教学中，可以补充当地纬度的介绍，提供量角器使用示范，帮助学生准确调整仰角，提升日晷的准确性。 2.实地检测的实施不足：由于课堂时间限制，学生无法在课堂上完成日晷的实地检测，对改进方法的讨论不够深入。后续教学中，可以布置课后检测任务，组织学生分享检测结果与改进方案，让反思环节更充实。 3.个体差异关注不足，部分学生参与度不高：在小组制作环节，部分学困生参与度较低，更多依赖小组内的其他同学。后续教学中，可以为学生提供分层的制作材料包，比如为学困生提供预画好刻度的晷面，让他们重点完成晷针固定和方向调整，同时通过小组内的角色分工，确保每个学生都能参与到制作中。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $