6.18《制作日晷》（教学设计）-2025-2026学年科学四年级下册人教鄂教版

四年级下册科学第六单元《简易计时器》 第18课《制作日晷》教学设计 一、设计依据 本课依据《义务教育科学课程标准（2022年版）》“物质科学领域”“时间的测量”主题的学段目标设计，聚焦“日晷的制作与应用”核心内容，落实“能根据日晷的计时原理，设计并制作简易日晷，通过测试和改进，理解影响日晷计时精度的因素”的学习要求。通过“设计日晷—制作日晷—测试日晷—改进日晷”的工程实践主线，培养学生的科学观念、科学思维、探究实践能力与科学态度，体现“工程实践需遵循设计、制作、测试、改进的循环过程，科学知识服务于工程应用”的课程理念，落实核心素养培养要求。 二、教材分析 本课是人教鄂教版小学科学四年级下册第六单元《简易计时器》的第2课，是单元实践课。教材以“用身边的材料制作一个日晷”为任务驱动，分为三大实践板块：一是“设计日晷”，引导学生画出日晷的设计图，考虑晷盘倾斜角、刻度等关键要素；二是“制作日晷”，选择材料和工具，根据设计图完成制作；三是“测试和改进日晷”，用自制日晷计量时间，根据测试中发现的问题（如晷针不垂直、晷盘倾角不对、底座不稳等）进行改进。教材注重工程实践的完整过程，从设计、制作到测试、改进，帮助学生深化对日晷计时原理的理解，同时培养学生的工程思维和动手实践能力。 三、学情分析 四年级学生已经认识了日晷的结构和计时原理，对制作简易日晷有浓厚兴趣，但在实际制作中，容易忽略晷盘倾斜角、刻度绘制、晷针垂直度等关键细节，导致日晷计时不准。学生具备初步的设计和动手能力，但在工程实践的“测试与改进”环节，缺乏主动发现问题和解决问题的意识。同时，学生对“当地纬度与晷盘倾角的关系”理解不够深入，需要教师引导。教学中需通过详细的设计指导、分步制作示范和针对性的改进指导，帮助学生完成实践任务，深化科学概念的理解。 四、教学目标 （一）科学观念目标 1. 知道日晷的结构和计时原理，理解晷盘倾斜角与当地纬度的关系（倾角=90°-当地纬度）。 2. 了解日晷刻度的绘制方法，知道每个大格代表2小时，与古代时辰对应。 3. 理解影响日晷计时精度的因素，如晷针垂直度、晷盘倾角、底座稳定性等。 （二）科学思维目标 1. 能根据日晷的计时原理，设计合理的日晷制作方案，考虑关键结构要素，培养工程设计思维。 2. 能通过测试日晷，分析计时不准的原因，提出改进措施，发展问题解决与优化思维。 3. 能将日晷的制作与影子变化规律联系起来，理解科学原理对工程实践的指导作用，培养应用与迁移思维。 （三）探究实践目标 1. 能画出日晷的设计图，标注晷盘、晷针、倾角等关键要素。 2. 能根据设计图，选择合适的材料和工具，制作简易日晷。 3. 能对自制日晷进行测试，记录计时误差，并根据测试结果改进日晷。 （四）态度责任目标 1. 养成严谨细致、实事求是的科学态度，在制作和测试中认真对待每一个细节。 2. 愿意与同伴合作完成设计、制作和改进任务，乐于分享自己的作品和改进经验，培养团队协作意识。 3. 体会工程实践的循环性，感受科学原理在技术应用中的价值，树立勇于实践、不断改进的科学精神。 五、教学重难点 （一）教学重点 1. 能根据设计图制作简易日晷，掌握关键结构的制作要点（晷盘刻度、晷针垂直度、晷盘倾角）。 2. 能对自制日晷进行测试，并根据问题提出改进措施。 （二）教学难点 1. 理解并正确设置晷盘的倾斜角，使其与当地纬度相匹配。 2. 准确绘制日晷刻度，确保计时精度。 六、教学准备 （一）教师准备 教学课件（含日晷设计图模板、制作步骤视频、当地纬度数据）、示范制作的日晷、制作材料和工具（硬纸板、剪刀、胶水、牙签、量角器、尺子、指南针、泡沫底座等）、板书磁贴。 （二）学生准备 课前查阅当地的纬度数据；准备制作材料（硬纸板、废旧纸盒、牙签、剪刀、胶水、尺子、量角器、指南针等）。 七、教学过程 （一）情境导入：任务驱动，明确目标（5分钟） 师：同学们，上课！我们已经认识了日晷的计时原理，今天我们就来当小小工程师，用身边的材料制作一个简易日晷，让它能像古代的日晷一样，利用影子来计量时间。（板书课题：制作日晷） （二）设计日晷：绘制图纸，明确关键要素（10分钟） 师：制作日晷的第一步是设计，我们要先画出设计图，标注清楚关键结构。请大家看课本第59页的设计示例，小组讨论：设计日晷时，需要考虑哪些关键问题？（学生小组讨论，绘制设计图） 师：哪个小组来分享你们的设计图？ 小组1：我们的设计图包括： 1. 晷盘：圆形硬纸板，画好刻度，正反两面各12个大格，每个大格标上数字，代表2小时； 2. 晷针：牙签，垂直固定在晷盘中心； 3. 底座：纸盒或泡沫，用来固定晷盘，晷盘要倾斜放置； 4. 倾角：根据我们当地的纬度，晷盘的倾斜角是90°减去当地纬度，我们这里大约是北纬36°，所以倾角是54°； 5. 方向标：在底座上标注南北方向，方便摆放日晷。 师：大家的设计非常详细！我们一起来完善设计要点： 晷盘刻度：以晷盘中心为圆心，画出12条射线，把晷盘分成12个大格，每个大格30°，标上1-12的数字，代表12个时辰（2小时）； 晷针：要垂直固定在晷盘中心，长度要适中，能投下清晰的影子； 晷盘倾角：必须与当地纬度相匹配，公式是“倾角=90°-当地纬度”，这样才能保证影子在一天中均匀移动； 底座：要稳固，能让晷盘保持倾斜角度，并且方便调整方向； 方向标：底座上要标注南北方向，日晷摆放时要坐南朝北，南高北低。 （三）制作日晷：分步操作，落实细节（15分钟） 师：现在我们根据设计图来制作日晷，请大家按照步骤操作，注意安全使用剪刀和胶水。（播放制作步骤视频，学生分组制作，教师巡视指导） 师：制作过程中，大家遇到了哪些问题？我们一起来解决。 生1：我们画刻度时，射线画不直，大格大小不一样。 师：可以用圆规先画出晷盘，再用量角器每隔30°画一条射线，这样刻度就均匀了。 生2：我们的晷针总是歪的，固定不垂直。 师：可以在晷盘中心扎一个小孔，把牙签穿过去，再用胶水固定，确保牙签与晷盘垂直。 生3：我们不知道怎么调整晷盘的倾角。 师：可以用量角器测量晷盘与底座的角度，调整到计算好的倾角，再用胶水固定晷盘的支撑部分。 （四）测试和改进日晷：实践检验，优化设计（8分钟） 师：日晷制作好了，现在我们到操场上去测试一下，看看它能不能准确计时。请大家按照正确的方法摆放日晷：坐南朝北，南高北低，晷盘的倾角符合当地纬度。用手表对照，看看日晷的影子指向的时间和实际时间是否一致。（学生分组到操场测试，教师巡视指导） 师：哪个小组来分享你们的测试结果？发现了什么问题？ 小组2：我们的日晷影子指向的时间比实际时间晚了1小时，而且晷盘有点晃，底座不稳。 师：分析一下，可能是什么原因？ 生4：可能是晷盘的倾角不对，或者晷针不垂直，还有底座不稳固，导致日晷晃动，影子位置不准。 师：说得很对！我们可以从这几个方面改进： 1. 调整晷盘倾角：用量角器重新测量，确保倾角符合当地纬度； 2. 检查晷针垂直度：重新固定晷针，确保它与晷盘垂直； 3. 加固底座：用胶水或胶带把晷盘和底座粘牢，增加底座的重量，让它更稳固； 4. 修正刻度：如果影子移动不均匀，检查刻度是否画得均匀，重新调整刻度线。 （五）展示交流：分享成果，总结经验（4分钟） 师：现在请大家展示你们的日晷，说说制作过程中遇到了什么问题，是怎么解决的？（学生展示作品，分享改进经验） 师：大家的日晷都制作得很用心，也能根据测试结果进行改进，非常棒！ （六）全课小结（3分钟） 师：同学们，今天这节课我们做了什么？谁来梳理一下？ 生1：我们设计并制作了简易日晷，掌握了晷盘刻度、晷针垂直度、晷盘倾角等关键制作要点；通过测试发现了问题，并对晷盘倾角、底座稳定性等进行了改进；还了解了工程实践中设计、制作、测试、改进的循环过程。 师：总结得非常全面！通过今天的实践，我们不仅制作了日晷，更重要的是学会了用科学的方法进行工程设计和改进，体会到了科学原理对实践的指导作用。希望大家在今后的生活中，继续保持这种勇于实践、不断改进的科学精神。 八、板书设计 制作日晷 1. 设计日晷：晷盘、晷针、底座、倾角（90°-当地纬度）、刻度 2. 制作步骤：画刻度→固定晷针→安装底座→调整倾角 3. 测试与改进： 问题：计时不准、底座不稳、晷针歪斜 改进：调倾角、固底座、校晷针、修刻度 4. 工程循环：设计→制作→测试→改进 九、教学反思 （一）成功之处 1. 教学环节设计完整，从设计、制作到测试、改进，符合工程实践的循环过程，有效落实了四维教学目标。 2. 注重学生的主体地位，通过小组设计、动手制作、测试改进和分享交流，让学生在实践中深化对日晷原理的理解，培养了工程思维和动手实践能力。 3. 紧密联系科学原理，将日晷的制作与当地纬度、影子变化规律结合，让学生体会科学知识在工程应用中的价值，增强了学习的实用性。 4. 课堂互动充分，通过师生问答、小组讨论、问题解决、成果分享等形式，调动了学生的参与积极性，课堂氛围活跃，学生的表达能力和合作意识得到了提升。 （二）不足之处 1. 部分学生的制作进度较慢，没有完成测试和改进环节，后续可提前布置材料准备任务，课堂上增加制作指导的时间，确保所有学生都能完成实践过程。 2. 晷盘倾角的计算和调整对部分学生来说难度较大，后续可提供当地纬度数据和倾角计算模板，帮助学生快速计算和调整。 3. 测试环节受天气影响较大，如果是阴天无法进行室外测试，后续可提前准备手电筒和轨道，在教室内进行模拟测试，确保学生能完成测试和改进。 （三）改进措施 1. 优化教学时间分配，提前让学生准备好材料，课堂上用10分钟完成制作，15分钟进行测试和改进，预留更多时间指导学生解决制作中的问题；也可以将制作环节分为两课时，第一课时设计和制作，第二课时测试和改进。 2. 完善倾角计算的指导，提供当地的纬度数据，制作倾角计算卡片（如北纬30°，倾角=60°），让学生直接对照卡片调整；同时提供倾角测量的示范，帮助学生掌握测量方法。 3. 准备室内模拟测试材料，用手电筒模拟太阳，用轨道控制手电筒的移动路径，让学生在教室内就能测试日晷的计时效果，不受天气影响；同时设置不同的太阳高度，测试日晷在不同时段的计时情况。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $