2025-2026学年冀教版（2024）小学数学三年级上册《拓展学习：古代计时器》教学设计

2025-2026学年冀教版（2024）小学数学三年级上册《拓展学习：古代计时器》教学设计一、学情分析本节课授课对象为三年级上册学生，经过两年多的数学学习，已具备一定的知识基础、能力储备和学习特点，具体学情如下：知识基础：学生在日常生活中熟悉钟表、手机等现代计时工具，能准确认读时间，掌握时、分、秒之间的换算关系（1时=60分，1分=60秒），这是理解古代计时器“计时”本质的基础。在数学学习中，学生已接触“比较物体长短、多少”“简单测量”等知识，能通过直观观察和简单操作感知数量变化，为理解“日晷借影长计时”“漏刻借水量计时”的原理提供了认知支撑。但95%以上的学生对古代计时器的种类、构造和计时原理缺乏了解，对“时间的测量从直观感知到量化表达”的发展过程认知空白。能力特征：以具象思维为主，抽象思维处于初步发展阶段，对“历史器物”“科学原理”类内容充满好奇心，能通过实物观察、动手操作提取直观特征。具备初步的课堂表达能力和小组合作意识，能在教师引导下完成简单的探究任务，但对“从现象到本质”的推理能力较弱，如无法自主从“影子长短变化”联想到“时间推移”，需要借助具象演示和阶梯式提问引导。学习特点：对“故事化、体验式、动手操作”的学习形式兴趣浓厚，反感枯燥的理论讲解。三年级学生已具备初步的历史认知，知道“古代没有现代工具”，但对古代人的生活智慧缺乏具象感知，通过“实物展示+动手模拟”的形式能有效激发其探究欲望，同时需注意教学内容要兼顾趣味性与数学性，避免偏离数学学科本质。二、教学设计理念本节课以《义务教育数学课程标准（2022年版）》“综合与实践”领域要求为指导，结合冀教版（2024）教材“拓展学习”模块“承古启今、融科于数”的编排理念，确立以下设计理念：1.情境建构理念：以“穿越古代测时间”为主线，创设“古代没有钟表如何计时”的认知冲突情境，通过“故事导入—实物探究—动手模拟—对比升华”的流程，将古代计时器知识与数学“时间测量”本质深度融合，让学生在解决真实问题的过程中感受数学与历史、科学的关联。2.素养导向理念：聚焦“量感、推理意识、应用意识、文化自信”等核心素养，通过“观察日晷影子变化感知量的变化”“分析漏刻水量与时间的关系培养推理”“模拟制作简易计时器强化应用”“了解古代计时智慧增强文化自信”的递进式活动，实现知识学习与素养培育的统一。3.学生主体理念：遵循“做中学、用中学”原则，设计“自主观察—小组合作—动手实践”等活动，给予学生充足的探究时间和空间。教师以“引导者、组织者”身份参与，通过提问启发、示范指导、评价激励等方式，引导学生自主发现古代计时器的计时规律，避免“教师灌输式”教学。4.跨学科融合理念：整合数学、历史、科学学科内容，通过介绍古代计时器的发展历史渗透历史教育，通过探究计时原理渗透科学教育，最终回归“时间的量化测量”这一数学核心，让学生感受数学的工具性和综合性。三、核心素养教学目标依据新课标要求和教材编排意图，结合学情设定以下核心素养教学目标：量感：通过观察日晷模型、模拟漏刻计时实验，感知“影子长短、水量多少”与“时间推移”的对应关系，理解古代计时器“以具象量表示抽象时间”的本质，初步建立“时间可通过量化手段测量”的认知。推理意识：结合教材中古代计时器的图文资料，通过“观察—猜想—验证”的过程，分析日晷“太阳位置变化→影子方向/长短变化→时间变化”、漏刻“水位下降→水流时间→计时”的逻辑关系，培养初步的逻辑推理能力。应用意识：能根据古代计时器的计时原理，小组合作制作简易日晷或漏刻模型，并用其进行简单的计时尝试，将抽象的计时原理转化为具体的实践应用，感受数学知识在实际生活中的价值。文化自信：了解我国古代主要计时器（日晷、漏刻、圭表等）的发展历史和构造特点，感受古代劳动人民的智慧，知道我国古代在计时技术上的贡献，增强民族文化认同感和自豪感。合作交流能力：在小组探究、模型制作、成果展示等活动中，能清晰表达自己的观察发现、猜想和操作过程，倾听同伴的不同意见，共同解决实践中遇到的问题，提升合作与表达能力。四、教学重难点教学重点：了解我国古代主要计时器（日晷、漏刻）的构造特点和计时原理，通过观察和实践感知“具象量与时间”的对应关系，理解古代计时器的数学本质。教学难点：理解日晷“影子变化与太阳运动、时间推移”的内在逻辑关系；掌握漏刻“匀速流水”对计时准确性的影响，能结合原理分析简易计时器的改进方法，实现从“现象感知”到“本质理解”的跨越。五、教学准备教师准备：多媒体课件（包含古代计时器图文资料、历史故事动画、太阳运动与影子变化模拟视频）、实物教具（标准日晷模型、仿古漏刻模型、圭表模型）、实验器材（透明塑料瓶、吸管、量杯、秒表、硬纸板、量角器、铅笔、小木棒）、小组探究任务单、古代计时器知识卡片。学生准备：预习教材“古代计时器”内容，记录自己好奇的问题；准备笔记本、铅笔；每组自带剪刀、胶带（用于制作简易模型）；提前收集关于古代计时器的小故事（可选）。六、教学过程故事导入，引发冲突历史故事激趣：教师播放动画短片《孔子讲学的时间》：“春秋时期，孔子给弟子们讲学，他想告诉弟子们‘巳时开始上课，未时下课’，但当时没有钟表，弟子们纷纷问：‘先生，什么是巳时？我们怎么知道到时间了呢？’孔子指着院子里的一个石制工具说：‘看它的影子就知道了。’”互动提问引题：教师提问：“同学们，你们知道孔子说的‘看影子知时间’的工具是什么吗？在没有钟表、手机的古代，人们是怎么知道时间流逝的呢？”学生自由发言，结合生活经验说出“看太阳、看月亮”等模糊答案。揭示课题：教师展示日晷实物模型，说：“这就是古代人用来‘看影子知时间’的工具，它叫日晷。除了日晷，古代人还发明了很多聪明的计时工具。今天我们就一起走进《古代计时器》，探索其中的奥秘。”（板书课题：古代计时器）设计意图：以动画故事创设“古代无钟表如何计时”的认知冲突，契合三年级学生喜欢故事的特点，快速吸引注意力。通过实物模型展示直观呈现日晷，引发学生好奇心，自然导入课题，同时为后续探究奠定具象认知基础。探究新知，感知原理1.探究“日晷”——影子里的时间密码观察教材，提取信息：教师引导学生打开冀教版（2024）三年级上册《拓展学习》中“古代计时器”的日晷图文页面，提问：“请同学们仔细看看教材中的日晷图片和文字介绍，说说日晷由哪几部分组成？上面有什么特别的地方？”学生自主观察后发言，教师结合教材内容梳理：“日晷通常由晷盘和晷针组成，晷盘上刻着12个时辰的刻度，晷针垂直立在晷盘中心。教材里还说‘太阳东升西落，晷针的影子会随着太阳移动，影子落在哪个刻度上，就表示对应的时间’。”模拟实验，验证猜想：教师在教室地面放置大号日晷模型，用手电筒模拟太阳（由一名学生手持手电筒从不同方向照射晷针），其他学生观察并记录：“当‘太阳’在东边（左前方）时，晷针的影子在哪个方向？影子长短如何？当‘太阳’慢慢移到南边（正前方）时，影子又有什么变化？移到西边（右前方）时呢？”学生分组观察，填写任务单：“太阳”位置影子方向影子长短对应大致时间东边（左前方）西边（右后方）较长早晨（辰时）南边（正前方）北边（正后方）最短中午（午时）西边（右前方）东边（左后方）较长傍晚（申时）师生互动，深化理解：教师提问：“通过实验，你们发现日晷的影子变化有什么规律？它是怎么计时的？”引导学生总结：“太阳从东往西移动，晷针的影子从西往东移动，影子长短先变短再变长，影子落在晷盘的不同刻度上，就对应不同的时间。”教师补充教材知识：“教材里提到，我国古代把一天分为12个时辰，每个时辰相当于现在的2小时，日晷上的12个刻度就对应12个时辰。这是古代人利用太阳和影子的关系，把抽象的时间变成了看得见的影子位置，多聪明啊！”质疑拓展：教师提问：“如果遇到阴天、下雨天，没有太阳，日晷还能计时吗？”学生发现日晷的局限性后，教师引导：“古代人也想到了这个问题，所以他们又发明了一种不受天气影响的计时器——漏刻。”设计意图：遵循“教材感知—实物观察—模拟实验—总结规律”的路径，从教材图文入手，结合模拟实验让学生直观感受日晷的计时原理，突破“影子与时间关系”的抽象难点。通过质疑引发认知冲突，自然过渡到下一种计时器的探究，同时培养学生的批判性思维。2.探究“漏刻”——水流里的时间计量（1）教材解读，初识构造：教师引导学生翻到教材中漏刻的图文内容，提问：“请同学们对比日晷，看看漏刻由哪几部分组成？和日晷最大的不同是什么？”学生发言后，教师结合教材图片讲解：“漏刻通常由漏壶和刻箭组成，漏壶里装着水，刻箭上有刻度。和日晷靠太阳不同，漏刻靠的是水流。教材里说‘水从漏壶里慢慢流出，刻箭会随着水位下降，根据刻箭上的刻度就能知道时间’。”（2）演示实验，探究关键：教师出示仿古漏刻模型，进行演示：“大家看，我把漏壶装满水，打开底部的小孔，水会慢慢流出来，刻箭上的刻度就会逐渐露出来。大家猜猜，漏刻计时准确的关键是什么？”学生提出“水量要足够”“孔不能太大”等猜想后，教师开展对比实验：①第一次用装满水的漏壶，孔大小适中；②第二次漏壶里只装少量水，孔大小相同。让学生观察两次水流速度和刻箭下降速度的差异。实验后教师提问：“两次实验的结果一样吗？为什么？”引导学生发现：“水多的时候水流快，刻箭下降快；水少的时候水流慢，刻箭下降慢。”教师结合教材知识补充：“古代人为了解决这个问题，发明了‘多级漏壶’，用多个漏壶接力供水，保证漏壶里的水位始终基本不变，这样水流就匀速了，计时也就准确了。教材旁边的小资料里就提到了这种多级漏刻，它体现了古代人严谨的数学思维。”（3）小组实践，体验原理：教师发放实验器材（透明塑料瓶、吸管、量杯、秒表），要求小组合作制作简易漏刻：①在塑料瓶底部扎一个小孔，插入吸管；②往瓶里装适量水，记录水从满到流到指定刻度的时间；③重复3次，观察时间是否一致。学生实践过程中，教师巡视指导，强调：“注意观察水流是否均匀，记录时间时要准确。”完成后，各小组汇报实验结果，教师引导：“如果你们制作的漏刻计时不准，可能是什么原因？怎么改进？”学生提出“调整孔的大小”“保持水位不变”等改进方法。（4）文化拓展：教师播放短片《漏刻的历史》：“我国早在3000多年前的西周时期就有了漏刻，到了汉朝，多级漏刻的发明让计时精度大大提高，比欧洲同类计时器早了1000多年。古代人用水流的‘量’来计量时间的‘长’，把数学中的‘匀速变化’原理用到了计时上，这是我国古代科技的伟大成就。”设计意图：从教材解读到实物演示，再到小组动手制作，层层深入探究漏刻的计时原理。通过对比实验让学生发现“匀速水流”的关键作用，结合教材小资料渗透数学原理，同时通过历史介绍增强文化自信，实现多维素养培育。3.对比梳理，回归本质（1）小组讨论：教师提问：“日晷和漏刻是古代两种主要的计时器，它们在计时原理、优点、缺点上有什么不同？请小组讨论后填写表格。”各小组完成后，教师选取优秀表格展示，师生共同完善：计时器类型计时原理优点缺点日晷太阳运动→影子变化→时间刻度无需人工操作，节能环保依赖太阳，阴天、夜晚无法使用漏刻匀速水流→水位变化→刻箭刻度不受天气、时间影响，可全天使用需要持续加水，水流速度易受温度影响（2）核心追问：教师提问：“虽然日晷和漏刻的构造、原理不同，但它们有一个共同的特点，都是用什么来表示时间的？”引导学生说出：“都是用看得见、摸得着的具体事物（影子、水流）的变化来表示抽象的时间。”教师小结：“无论是影子的长短变化，还是水流的多少变化，古代人都是通过‘量化’具体的量来测量抽象的时间，这和我们现在用‘时、分、秒’量化时间的本质是一样的，数学中的‘量化思想’就是这样从古至今传承下来的。”设计意图：通过对比梳理，帮助学生系统掌握两种主要古代计时器的特点，避免知识混淆。核心追问引导学生回归“量化测量”的数学本质，实现从“具体器物认知”到“数学思想提炼”的升华，凸显数学学科的核心价值。实践创作，深化应用任务发布：制作简易古代计时器教师提出任务：“刚才我们了解了日晷和漏刻的原理，现在请小组合作，选择其中一种计时器，结合教材中的构造图和我们的实验经验，制作一个简易模型。要求：①能体现计时原理；②标注关键部分（如晷盘、晷针或漏壶、刻箭）；③能简单演示计时过程。”发放制作材料包，各小组自主选择制作类型，教师巡视指导，针对问题及时点拨：如制作日晷的小组，提醒“晷针要垂直于晷盘，刻度要均匀”；制作漏刻的小组，指导“小孔大小要适中，刻箭刻度要清晰”。成果展示：计时器“发布会”各小组推选代表上台展示作品，按照“作品名称—制作依据（结合教材哪部分内容）—构造介绍—计时演示—改进想法”的流程进行汇报。示例：某小组展示简易日晷：“我们的作品是‘简易日晷’，依据教材中日晷的构造图制作，用硬纸板做晷盘，小木棒做晷针，刻上12个时辰的刻度。把它放在阳光下，小木棒的影子会落在不同刻度上，就能知道大致时间。如果要更准确，我们可以把刻度画得更精细。”其他小组进行评价：“他们的晷针很直，刻度也清楚，演示的时候能看出影子变化。我们建议可以在晷盘上标注对应的现代时间，这样更方便我们理解。”教师对各小组作品进行点评，肯定优点（如“结合教材知识准确”“动手能力强”），提出改进建议，强调：“大家的作品都体现了古代计时器的核心原理，更重要的是，你们把书本上的知识变成了实际的东西，这就是‘学以致用’。”拓展延伸：了解其他古代计时器教师出示圭表、燃香计时、沙漏等古代计时器的图片，结合教材“知识拓展”栏目讲解：“除了日晷和漏刻，古代人还发明了很多计时器。比如圭表，和日晷类似，通过测量表的影子长度来确定节气和时间；还有沙漏，和漏刻原理相似，用沙子的流动来计时，适合在没有水的地方使用。”布置微任务：“请同学们课后查阅资料，了解其中一种计时器的原理，下节课和大家分享。”设计意图：制作实践活动是对所学知识的综合应用，既能深化对原理的理解，又能培养动手能力和合作能力。成果展示采用“发布会”形式，激发学生的表达欲望，通过互评提升批判性思维。拓展延伸环节结合教材知识，拓宽学生视野，为后续学习埋下伏笔。课堂小结，升华认知学生回顾：教师引导：“今天我们一起探索了古代计时器的奥秘，谁能说说你学到了什么？有什么收获？”学生自由发言，从知识（如“日晷由晷盘和晷针组成，靠影子计时”）、能力（如“学会了制作简易漏刻”）、情感（如“古代人太聪明了，我很自豪”）等方面分享。师生梳理：教师结合板书总结：“今天我们重点学习了两种古代计时器——日晷和漏刻，知道了它们的构造和‘以具象量测抽象时间’的原理，还动手制作了简易模型。从古代的日晷到现在的原子钟，计时工具越来越精准，但‘量化测量时间’的数学思想一直没变。”情感升华：教师播放《中国古代科技成就》短片片段，说：“古代计时器是我国古代科技文明的缩影，除了计时技术，我国古代在数学、天文、医学等很多领域都有伟大的成就。希望同学们能以古代先贤为榜样，保持好奇心和探究欲，在学习中发现更多知识的奥秘，传承和发扬中华优秀传统文化。”布置作业，延伸学习基础作业：完成教材“拓展练习”中的习题，画出日晷和漏刻的构造图，并标注各部分名称，简要写出它们的计时原理。实践作业：将课上制作的简易计时器带回家，和家长一起测试其计时效果，记录测试过程和结果，提出至少1点改进建议。探究作业：查阅资料，了解“十二时辰”与现代时间的对应关系，制作一张“十二时辰对照表”，并