太阳方位辨别及一天中影子变化观察实验(教学设计)-2025-2026学年三年级下册科学教科版

一、基本教学信息

课题名称

太阳方位辨别及一天中影子变化观察实验

授课年级

小学三年级

（教科版《科学》三年级下册）

课时安排

1课时（40分钟）

实验类型

分组探究实验（模拟实验 + 真实定时观测 + 观察记录）

实验器材及耗材

教师准备：AI 智能助教"小科"课件、神秘光影动画（15 秒）、真实一天影子变化延时视频、日晷素材；手电筒（模拟太阳）、木圆柱、透明塑料片、白纸屏、实验套装、记录单、星星积分与"光影小侦探"勋章。

小组准备（每组）：同心圆观测纸、硬纸板、橡皮泥、铅笔/小木杆（作垂直杆）、指南针、直尺、记号笔、手表（计时器）、《实验报告单》；模拟实验另需手电筒（模拟太阳）、木圆柱、透明塑料片、白纸屏。

二、教学分析

教材分析

本课选自教科版小学科学三年级下册第一单元《辨别方向》第一课《根据太阳辨别方向》，是单元的起始课。此前学生已认识太阳每天东升西落的规律，本课在此基础上聚焦“太阳方位—影子变化—辨别方向”的关系，通过“太阳下直杆影子的变化”模拟实验，引导学生发现影子的方向与太阳的方向相反、一天中影子由西经北到东移动的规律，进而学会用太阳和影子辨别东、南、西、北四个方向。

本课兼顾概念建构与探究实践，完整覆盖本次大赛"太阳方位辨别"与"一天中影子变化观察"两项实验要求，是培养学生实证意识、数据记录与归纳思维、建立"太阳位置决定影子变化"核心观念的优良载体。

学情分析

已有基础：三年级学生对光与影有丰富的生活经验（手影、踩影子、树影），能借助指南针辨别东、南、西、北基本方向，对"有光才有影"已有初步感知。

认知困难：对"影子形成的完整条件"缺乏系统认识；对"太阳方位—影子方向—影子长短"三者的对应关系及其成因（光沿直线传播、太阳高度变化）难以自主归纳。

能力特点：已具备简单对比实验的操作与记录能力，但定时持续观测、严谨记录数据、归纳推理与有条理表达仍需教师搭建支架。

兴趣特点：活泼好动，喜欢游戏化、情境化的真实探究；AI 助教与"侦探闯关"模式能显著提升参与度与专注度。

三、教学目标

科学观念

1. 太阳每天从东方升起、西方落下，一天中太阳在天空中的位置不断变化。

2. 影子的方向与太阳的方向相反；一天中阳光下物体的影子由西经北到东移动，长短由长变短再变长，正午时最短。

3. 利用太阳的位置和影子的变化，可以大致辨别东、南、西、北四个方向。

科学思维

1. 能把“太阳的位置变化”与“影子的方向和长短变化”建立联系，作出有依据的推理。

2. 能通过“标记1、2并连线”的模拟操作，推理出连线大致指示东西方向、垂直方向大致指示南北方向。

3. 能体会模拟实验条件可控、便于反复观察的优点，认识模拟结果与真实情境之间的联系。

探究实践

1. 能按步骤规范完成“太阳下直杆影子的变化”模拟实验，做到直杆垂直、光源沿轨道缓慢移动、准确标记影子顶点。

2. 能根据记录分析、归纳影子方向和长短的变化规律，并据此辨别方向。

3. 能在操场等真实情境中，用太阳和直杆的影子尝试辨别方向。

态度责任

1. 愿意在小组中分工合作，认真观察、如实记录，尊重事实与证据。

2. 感受古人利用太阳辨别方向的智慧，体会科学与生活的密切联系。

3. 知道不能直视太阳、注意户外活动安全，形成安全探究和爱护眼睛的意识。

四、教学重难点

教学重点

影子形成的三个条件；用指南针辨别方位、确定并记录太阳所在方位；一天中影子方向与长短的变化规律。

教学难点

通过观测与模拟实验，推理出影子变化与太阳位置（方位、高度）的内在关系，并理解"影子方向始终与太阳方位相反"的成因（光沿直线传播）。

五、实验教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

 情境导入、提出问题
（约 5 分钟）

1. 播放 15 秒神秘光影动画：同一物体早晨、中午、傍晚的影子忽长忽短、忽东忽西。

2. 提问："影子为什么会像变魔术一样？"引导学生猜想"太阳的位置变了"。

3. 请出 AI 智能助教"小科"，宣布以"光影侦探闯关"形式开展探究，板书课题《太阳方位辨别及一天中影子变化观察实验》，全班齐读。

观看动画，产生疑问与好奇；猜想并回答"因为太阳的位置变了"；认识小科，明确闯关任务，齐读课题。

以悬念情境与童趣 AI 角色瞬间聚焦注意力，提出本课核心问题；以"侦探闯关"主线贯穿全课，激发探究动机。

猜想假设
（约 3 分钟）

1. 引导学生围绕"一天中影子会怎样变化"作出猜想，板书典型猜想：影子方向会变、影子长短会变。

2. 追问："影子方向和太阳所在方位有什么关系？什么时候影子最短？"

3. 老师提醒：猜想必须用实验证据来检验，明确

大胆猜想一天中影子方向与长短的变化；预测影子方向与太阳方位相反、正午影子最短；明确待验证的猜想与记录要素。

暴露前概念，明确探究方向与记录要素，为后续实验方案设计与数据记录作铺垫，培养"有根据猜想"的科学思维。