3.6 地球的公转（教学设计）科学教科版六年级上册（新教材）

《地球的公转》教学设计 一、素养目标与学情 （一）课标要求 根据《义务教育科学课程标准（2022年版）》要求，本课对应“宇宙中的地球”学习领域。课标要求学生能够：描述地球自转和公转的基本特征；认识地球运动与昼夜交替、四季变化等自然现象之间的关系；初步建立“宇宙是有系统的”科学观念，形成基于证据进行推理和论证的科学思维习惯。 （二）教材分析 本课以“地球运动密码”为大概念，统整“地球公转特点”“四季温度变化原因”“南北半球季节相反”三大核心知识，通过“类比公转—了解资料—设计实验—集体论证”的逻辑链条，引导学生从现象观察走向本质解释。教材巧妙运用“围绕篝火跳舞”的类比，将抽象的天体运动具象化；同时通过”地球距太阳近时北半球却是冬天”这一反直觉事实，制造认知冲突，驱动学生深入探究地轴倾斜与季节变化的关系。拓展环节引入八大行星公转周期差异，帮助学生建立"公转周期与轨道距离相关"的系统认知。 （三）学情分析 分析维度 具体内容 已有知识基础 六年级已学习地球自转，知道昼夜交替的原因；生活中积累了四季变化的感性经验，知道一年有春夏秋冬。 前概念与迷思 部分学生认为"四季变化是因为地球离太阳远近不同"；少数学生知道地球公转但不清楚公转轨道特征和地轴倾斜的意义。 认知发展水平 六年级学生处于具体运算向形式运算过渡阶段，能进行简单的逻辑推理，但空间想象能力仍需借助模型和类比辅助。 能力基础 具备基本的实验观察和记录能力，能进行简单的数据比较和分析，但"设计模拟实验"和"基于证据论证"的能力仍需培养。 兴趣与动机 对天文现象有天然的好奇心，"地球离太阳近为什么反而冷"的反直觉问题能有效激发探究欲望。 （四）素养目标 素养维度 具体目标 科学观念 能描述地球公转的方向、周期、轨道形状等基本特征；理解地轴倾斜是四季变化的根本原因，初步建立"地球运动是有规律的"系统观念。 科学思维 能基于轨道数据和模拟实验证据，运用比较、推理、归纳等方法分析"距日远近与季节无关"的问题；能识别并修正"地球离太阳近就是夏天"的前概念错误。 探究实践 能设计并操作地球公转模拟实验，用手电筒和地球仪模拟太阳光照在不同季节的变化；能规范记录实验数据，从数据中提取规律。 态度责任 在集体论证中尊重证据、敢于质疑，体验"像科学家一样思考"的科学实践过程；对宇宙运动规律保持好奇心和探索热情。 二、教学内容与资源 （一）教学重点与难点 类别 内容 突破策略 教学重点 地球公转的基本特征（方向、周期、轨道）；四季变化的原因（地轴倾斜导致太阳直射点变化）。 借助"围绕篝火跳舞"类比和生活经验，建立公转的直观表象；通过模拟实验验证地轴倾斜与光照角度的关系。 教学难点 理解"地球距太阳近时北半球反而是冬天"的反直觉现象；设计并操作公转模拟实验。 以认知冲突为核心驱动，先暴露前概念、再用数据和实验证据推翻，经历"冲突—质疑—验证—重建"的完整思维过程。 （二）教学准备 类别 准备内容 教师准备 多媒体课件（含地球公转动画、南北半球季节对比图、八大行星数据表）；大地球仪1个；强光手电筒1个；班级记录表（A1尺寸）；前概念诊断卡片。 学生准备（分组） 地球仪1个/组；手电筒1个/组；公转轨道模拟底板（标有春分、夏至、秋分、冬至四个位置）1份/组；实验记录单1份/人；直尺、铅笔。 环境准备 教室窗帘适当拉上，保证模拟实验的光照效果；每组座位便于操作地球仪和手电筒。 三、教学过程 板块一：前概念诊断，启动"地球运动密码"探究 一、课前诊断，暴露前概念 1. 教师发放"前概念诊断卡片"，设置两道核心诊断题： （1）判断题：四季变化是因为地球离太阳有时近、有时远，对吗？ （2）选择题：地球公转的方向是？A.自西向东 B.自东向西 C.没有固定方向 2. 学生独立思考后在卡片上作答，教师巡视收集典型答案。 二、全班交流，聚焦分歧 1. 教师统计诊断结果，将不同观点板书呈现。 【教师活动】 师：同学们，关于四季变化，有人认为是因为地球离太阳远近不同，有人有其他想法。今天我们就一起破解"地球运动密码"，看看谁的观点有证据支持。 【学生活动】 （预设回答） 生1：我觉得是对的，地球轨道是椭圆的，有近日点和远日点。 生2：我觉得不对，但说不出为什么。 生3：我好像听说是因为地轴倾斜，但不太确定。 2. 教师将学生的分歧点标注在班级记录表的"前概念区"，作为本课探究的起点和终点参照。 【设计意图】 前概念诊断不是简单的知识检测，而是为整节课的认知冲突和论证提供"靶子"。当学生发现自己的前概念被证据推翻时，概念转变才真正发生。班级记录表的"前概念区"与"结论区"形成对照，串联整节课的思维进阶轨迹。 板块二：类比建模，初识地球公转特征 【环节目标】 通过"围绕篝火跳舞"的类比活动，帮助学生建立地球公转的直观表象；结合公转示意图和轨道数据，形成对公转方向、周期、轨道特征的科学认识。体现"问题链驱动思维进阶"和"集体论证用证据支撑"的理念。 【教学步骤】 一、生活类比，建立公转表象 1. 教师呈现“围绕篝火跳舞”的图片/视频，引导学生类比观察。 【教师活动】 师：想象一下，冬天我们围着篝火跳舞，你会怎么绕着篝火走？你的身体始终朝向什么方向？ 【学生活动】 （预设回答） 生1：我会围着篝火绕圈走。 生2：我的身体可能会一直面向篝火，因为要取暖。 生3：我会侧着身子走，不一定一直面对篝火。 2. 教师揭示类比关系：篝火=太阳，跳舞的人=地球，绕圈走=公转。 （1）追问：地球公转时，也像围着篝火跳舞一样，身体（地轴）始终指向一个方向吗？ （2）播放地球公转动画，学生观察并总结地轴指向特点。 【教师活动】 师：请大家仔细观察动画，地球绕太阳转的时候，地轴是倒来倒去的，还是始终指向同一个方向？ 【学生活动】 （预设回答） 生：地轴始终倾斜着，指向北极星方向，不会倒来倒去。 二、研读资料，提取公转数据 1. 教师呈现地球公转轨道示意图，标注关键数据。 2. 学生阅读教材中的公转资料，提取关键信息并记录在学习单上： 公转特征 数据/描述 公转方向 自西向东（逆时针方向俯视） 公转周期 约365天（一年） 轨道形状 近似椭圆形 日地平均距离 约1.5亿千米 近日点距离 约1.47亿千米（1月初） 远日点距离 约1.52亿千米（7月初） 地轴特点 始终倾斜，指向不变（北极指向北极星附近） 3. 教师引导学生在班级记录表上汇总公转特征，完成"公转特征"栏目。 【设计意图】 "篝火跳舞"的类比将抽象的天体运动转化为学生可体验的身体运动，降低理解门槛。随后通过阅读资料、提取数据，引导学生像科学家一样从原始资料中寻找信息，培养"基于证据建构知识"的能力。问题链"怎么走→朝向哪→数据是什么"层层递进，驱动思维从具象走向抽象。 板块三：认知冲突，质疑"距日远近决定论" 一、制造冲突，暴露矛盾 1. 教师呈现"认知冲突卡"： （1）事实A：每年1月初，地球到达近日点（距太阳约1.47亿千米），此时北半球正处于寒冬。 （2）事实B：每年7月初，地球到达远日点（距太阳约1.52亿千米），此时北半球正值盛夏。 2. 教师追问，引发深度思考。 【教师活动】 师：如果四季变化是因为地球离太阳远近不同，那1月地球离太阳更近，北半球应该更热才对啊！这和我们前概念诊断中"离太阳近就是夏天"的说法矛盾了。你们怎么看？ 【学生活动】 （预设回答） 生1：啊？原来1月地球离太阳更近？那为什么我们还这么冷？ 生2：看来四季变化跟距日远近没关系吧？ 生3：那到底跟什么有关呢？ 二、南北半球对比，强化冲突 1. 教师呈现南北半球季节对比图：北半球冬至（12月22日前后）时，南半球正值盛夏。 2. 引导推理：同一时刻，地球距太阳的距离对南北半球是一样的，但季节完全相反——这说明季节变化不可能是由距日远近决定的。 【教师活动】 师：同一时间，北半球穿棉袄，南半球穿短袖。如果距离决定温度，南北半球距离太阳差不多，为什么季节完全相反？请大家在小组里讨论一下。 【学生活动】 （预设回答） 生1：说明不是距离的问题，因为同一个地球离太阳的距离对南北半球是一样的。 生2：可能跟地球本身的倾斜有关系？ 生3：是不是太阳照到的角度不同？ 3. 教师在班级记录表"前概念区"打叉，在"疑问区"记录学生提出的新假设（如"跟地轴倾斜有关""跟太阳照射角度有关"），作为下一步模拟实验的探究方向。 【设计意图】 本课精心设计了"双重冲突"——先用近日点与冬季的时间矛盾冲击"距日远近论"，再用南北半球季节相反的事实彻底否定该假说。这种阶梯式冲突设计，让学生在"惊讶—质疑—推理"的思维过程中主动抛弃错误概念。 板块四：模拟实验，探究四季变化的真正原因 一、设计实验方案 1. 教师提出实验任务：模拟地球在公转轨道不同位置时，太阳光照射地球的角度变化。 2. 引导学生讨论实验设计要点： （1）用什么模拟太阳？（手电筒） （2）用什么模拟地球？（地球仪，注意保持地轴倾斜方向不变） （3）怎样模拟地球在公转轨道的不同位置？（在底板春分、夏至、秋分、冬至四个位置分别观察） （4）需要观察和记录什么？（光照角度、北半球和南半球的光照面积、直射点位置） 3. 教师强调关键操作规范： （1）地球仪在公转过程中，地轴倾斜方向必须始终不变（指向同一方向）。 （2）手电筒始终正对地球仪中心，距离保持不变。 （3）每个位置停留后，观察并记录北半球和南半球的光照情况。 二、分组实验，记录数据 1. 学生分组操作模拟实验，在四个位置分别观察并记录。 2. 实验记录单（部分内容）： 公转位置 直射点位置 北半球光照角度 北半球光照面积 北半球季节判断 春分 赤道 适中 适中 春季（过渡） 夏至 北回归线 大（接近直射） 大 夏季 秋分 赤道 适中 适中 秋季（过渡） 冬至 南回归线 小（斜射） 小 冬季 3. 教师巡视指导，重点关注学生是否正确保持地轴倾斜方向不变。 三、汇总数据，集体论证 1. 各组将实验数据汇总到班级记录表"模拟实验数据区"。 2. 教师引导全班分析数据规律。 【教师活动】 师：请大家看班级记录表，比较四个位置的数据。你们发现了什么规律？北半球夏天时，太阳照射角度有什么特点？冬天呢？ 【学生活动】 （预设回答） 生1：夏至的时候太阳直射北半球，光照面积大，所以热。 生2：冬至的时候太阳直射南半球，北半球是斜射的，光照面积小，所以冷。 生3：原来四季变化是因为地轴倾斜，导致太阳直射点在南北回归线之间移动！ 生4：所以跟地球离太阳远近没有关系，是因为照射角度不同！ 3. 师生共同归纳结论，记录在班级记录表"结论区"：四季变化的根本原因是地轴倾斜，导致太阳直射点在一年中南北移动，不同纬度接收到的太阳热量不同。 【设计意图】 模拟实验不是简单的验证操作，而是让学生经历"提出假设—设计方案—收集证据—得出结论"的完整探究过程。班级记录表将各组的实验数据汇聚在一起，形成"集体证据"，学生在数据分析中发现规律，体验科学家从数据中提取结论的过程。这正是"研讨能让学生像科学家一样思考"的生动体现——不是教师告诉结论，而是学生用证据自己建构知识。 四、学习评价设计 评价维度 评价内容 评价方式 评价标准 前概念诊断 能否识别"距日远近决定四季"的错误观点 前概念诊断卡片 能判断并说明理由 ★★★ 能判断但说不清理由 ★★ 不能判断 ★ 公转特征掌握 能否准确描述公转方向、周期、轨道和地轴特点 学习单+课堂发言 能完整准确描述4项特征 ★★★ 能描述3项 ★★ 能描述1-2项 ★ 模拟实验操作 能否规范操作并保持地轴倾斜方向不变 教师巡视观察记录 操作规范、记录完整 ★★★ 操作基本规范 ★★ 需教师指导完成 ★ 证据论证能力 能否用实验数据解释四季变化原因 班级记录表+小组汇报 能用完整证据链论证 ★★★ 能用部分证据 ★★ 仅能复述结论 ★ 迁移应用能力 能否用所学知识解释生活情境 情境题书面作答 能解释3个情境且有深度 ★★★ 能解释2个情境 ★★ 能解释1个情境 ★ 1 学科网（北京）股份有限公司 $