5.19 设计简易日晷 教学设计-2026-2027学年科学五年级上册粤教粤科版

该小学科学教学设计围绕“设计简易日晷”核心知识点，基于阳光下物体影子方向随太阳位置规律性变化的原理，通过出示日晷照片结合古代计时背景导入，引导学生猜想日晷结构，聚焦“如何设计日晷”的核心问题，搭建从规律认知到实践设计的学习支架。 这份资料特色在于深度融合核心素养，科学观念上帮助学生掌握日晷组成及原理，科学思维上引导推理影子计时特征并对比简易与古代日晷异同，探究实践中让学生自主绘制设计图、标注材料及不同时间光影示意图，态度责任上渗透古代科技智慧。例如光影绘图验证计时功能、小组互评优化方案等环节，既提升学生工程设计能力和严谨思维，又帮助教师高效落实教学目标。

第五单元 时间与效率 5.19 设计简易日晷 【教学目标】 科学观念 1.知道阳光下物体影子的方向会随太阳位置产生规律性变化。 2.掌握标准日晷由晷盘、晷针、底座三部分组成，清晰说出各部件功能。 3.明白日晷仅能在有阳光的白天使用，计时依赖太阳光影变化规律，受天气、昼夜限制。 科学思维 1.能基于一天中影子变化规律，推理适合计时的影子特征，自主构思简易日晷的结构与设计思路。 2.能对比自制简易日晷与古代标准日晷的异同，分析设计优缺点，提出优化改进思路。 探究实践 1.能自主规划设计方案，完整画出简易日晷简图，罗列所需材料、工具，清晰说明设计创意。 2.小组交流设计方案，从功能实现、材料易得性、操作便捷度等维度互评，拟订可行的改进措施。 3.能借鉴日晷的设计思路，初步构思沙漏计时装置的设计框架。 态度责任 1.感受我国古代工匠利用自然规律发明日晷的智慧，萌发对古代计时科技的探究兴趣与民族自豪感。 2.建立“设计要依托科学规律” 的意识，养成先厘清原理、再设计、后验证优化的严谨工程思维。 【教学重难点】 重点：认识日晷的组成结构与各部件作用，理解日晷依靠日影方位变化计时的科学原理；合作完成简易日晷设计方案，规范绘制设计简图，梳理制作材料与工具。 难点：结合太阳一天位置变化，准确画出不同时间日晷光影示意图，论证设计方案计时的准确性；基于方案存在的缺陷，提出科学、可落地的改进措施。 【教学准备】 教学课件。 【教学过程】 教学环节 教学活动 导入 1.出示日晷照片，讲解在发明时钟之前，我国古人利用阳光下物体影子的方向规律性变化设计了测定时间的日晷。提出问题：我们能不能自己设计一个日晷？日晷的结构有哪些？引导学生提出自己的猜想。 2.根据学生的回答，聚焦本课的核心问题——怎么设计日晷？ 分析日晷 的结构 1.提出问题：若想利用阳光下物体影子的变化规律来指示时间，什么样的影子最合适？引导学生明确在设计产品之前，厘清其中的科学规律或原理，有助于启发设计思路，提高产品设计的效率。 2.提供阳光下日影变化规律图，引导学生分析什么形状的影子适合指示时间。 3.师生共同总结：依据阳光下物体影子的变化与时间的对应关系，细长物体的影子更适合用来根据其方向的变化指示时间。 4.提出问题：简易日晷需包括几个部分？各部分分别发挥什么作用？ 5.引导学生自主阅读“我国古代的日晷”部分，并出示日晷图片，讲解日晷的结构及各结构的功能：日晷通常由晷盘、晷针和底座构成。晷盘通常是一个圆盘，上面有刻度，固定晷针，并承接晷针的影子；晷针安装在晷盘中央，与盘面垂直，通过太阳照射产生的影子指向晷盘的刻度，指示时间；在安装日晷时，要根据使用地区的地理位置调整晷盘与地面的夹角，在使用日晷时要根据季节的不同从晷盘的不同面读取时间。 设计简易 日晷 1.明确任务：引导学生利用示意图、影像、文字或实物等多种方式阐明自己的创意，并将自己的设计以简图形式记录下来，同时列明所需的材料与工具。（提示：完成初步的设计之后，设计者需要分析所设计的产品是如何实现核心功能的，从而反思自己的设计是否可行、有效。） 2.引导学生根据自己的设计，画出简易日晷在9时、12时和17时分别会怎样指示时间，并进一步判断设计的简易日晷能否准确地指示时间。绘图时，每张图中至少应包含太阳与简易日晷的位置关系以及简易日晷上的时间指示。 3.各组交流设计方案，针对简易日晷设计方案中的不足之处拟订改进措施。 总结与思考 1.教师总结：设计需要遵循一定的科学规律或原理，我国古代工匠就是利用了日影的变化规律设计出日晷。利用示意图、文字等多种方式可以阐明自己的创意。完成初步设计后，对其能否实现核心功能进行论证，可以帮助我们改进和优化设计方案。 2.引导学生观察并思考自己设计的简易日晷与古人制作的日晷有哪些异同，不同之处对准确记录时间是否有影响。（共同点：均通过太阳影子方位变化计时，晷针与晷面垂直，并标有刻度。不同点：简易日晷多使用纸板、牙签等简易材料，制作粗糙；古人日晷采用石材、金属等坚固材料，工艺精细。影响：简易材料易变形或损坏，长期使用后记录时间的准确度会下降。） 3.出示沙漏的图片和计时方法的资料，讲解：在阳光普照的白天，人们可以利用影子的变化规律制作日晷来记录时间，在夜晚，古人想到了另外一种办法——利用流沙从一处向另一处的匀速流动制作沙漏来记录时间。 4.鼓励学生尝试结合本课所学的设计方法，设计一个沙漏，画出设计图并标注材料。 板书设计 第19课 设计简易日晷 习题设计 【教学反思】 本节课围绕“利用光影规律设计日晷”开展工程设计类探究学习，整体达成预设教学目标。亮点在于以故宫日晷实物图片引入，结合古代计时的历史背景抛出核心问题，快速将学生带入课堂情境，同时渗透中华古代科技文化，落实态度责任目标；课堂先引导学生梳理光影变化科学规律，再拆解日晷三部分结构与功能，再让学生自主绘制设计图、标注材料，接着画出不同时间光影示意图验证计时功能，完整复刻产品设计思路，落实科学思维与探究实践目标，学生清晰理解“设计要依托科学原理”；课堂结尾对比自制简易日晷与古代标准日晷的异同，再延伸沙漏设计任务，打通白天光影计时、夜晚流沙计时两条思路，引导学生迁移本课设计方法，锻炼知识迁移与创新设计能力。 不足之处：让学生绘制不同时间太阳与日晷位置、影子示意图时，部分学生无法准确对应不同时段太阳方位和影子偏转角度，难以自主判断自己设计的日晷计时是否精准；课堂重心放在原理学习和绘图设计，留给小组互评、研讨改进措施的时间有限，很多学生仅能简单写出表层改进方法，无法结合光影原理深度分析设计缺陷，方案优化环节流于形式；本节课只完成纸面设计，没有课前室外观察影子变化的前置实践（或没有回顾前学期所学日影变化规律的知识），部分学生对“影子随太阳规律性转动”只有理论认知，缺少真实观察经验支撑，设计时刻度划分、晷盘角度设置容易出现不合理问题。 改进措施：让学生在晴天观察并记录上午、中午、下午物体影子的方向长短，课堂以学生真实观察记录为素材分析规律，降低绘图论证难度。针对理解薄弱学生，准备太阳运动轨迹辅助示意图，分步引导完成光影绘图；压缩教师讲解日晷结构的时长，预留充足小组研讨时间，设计互评记录表，引导学生从“材料稳定性”“刻度准确性”“晷针角度”三个维度找不足，结合光影原理提出可落地改进措施；对基础薄弱学生提供日晷模板辅助绘图；学有余力学生拓展思考“如何调整晷盘夹角提升计时精度”，兼顾不同层次学生的探究需求。 ( 3 ) 学科网（北京）股份有限公司 $