反思单元 郭守敬与《授时历》（教学设计）-2026-2027学年大象版（新教材）小学科学四年级上册

反思单元郭守敬与《授时历》（教学设计）-2026-2027学年大象版（新教材）小学科学四年级上册一、学情分析四年级学生已经学习过太阳、月亮、四季变化相关生活常识，能够感知到一年有四季、昼夜长短会变化，听过古人观测天象的小故事，但对古代科学家如何观测天体、制定历法几乎没有系统了解。学生的历史知识储备有限，不理解历法是什么，容易把“历法”简单等同于日历。四年级学生具备基本图文阅读能力，能够从图文故事中提取关键信息，喜欢听科学家故事，容易被古人坚持不懈的探究精神打动，但很难理解天文观测仪器的原理以及历法计算的意义。学生前面学习的内容大多是动手实验类探究，本课属于史料阅读型反思课，重在反思科学探究的方法，而不是动手实验。学生容易停留在听故事层面，忽略本课核心：从郭守敬的科研历程中学习科学家的探究思路，反思科学研究的一般过程，建立“科学研究需要长期观测、改进工具、反复验证”的认知。二、教材分析本课是大象版2026秋新教材四年级上册反思单元《郭守敬与〈授时历〉》，位于本册教材末尾，属于反思单元。本册教材顺序：体验单元《寻找彩虹》、第一单元冷与热、第二单元太阳地球和月球、第三单元动物与环境、第四单元光和声音、第五单元设计制作小乐器，最后为本反思单元。本单元定位不是传授新的天文知识点，而是回顾整册科学学习，借助郭守敬研发《授时历》的史料故事，引导学生反思科学探究的完整过程，梳理科学研究的方法，是对全册探究实践学习的复盘提升。教材内容分为几个板块：郭守敬的故事阅读、郭守敬改进观测仪器、长期观测收集数据、整理数据编制《授时历》、反思研讨板块、总结科学探究流程。教材图文结合，介绍郭守敬制造简仪、圭表等天文观测工具，长期坚持观测太阳影子，收集大量观测数据，经过计算修订历法，最终完成《授时历》。教材设置系列反思问题，引导学生梳理：科学家遇到什么问题？怎样改进工具？怎样收集证据？怎样得出结论？引导学生对照郭守敬的研究过程，反思自己本学期做过的科学探究活动，体会科学探究不是一次实验就能完成，往往需要长期观测、不断改进工具、反复求证。本课承接第二单元《太阳、地球和月球》天体观测相关内容，把学生学到的天文现象，和古代科学家真实科研历程结合，落实科学史教育，培养科学态度责任。三、核心素养教学目标（依据新课标）1.科学观念：通过阅读史料故事，知道郭守敬是我国古代杰出天文学家；简单了解圭表、简仪可以用来观测太阳影子，测量一年时间；知道《授时历》是古代精度很高的历法，历法是人们根据天体运行规律制定的时间安排。2.科学思维：梳理郭守敬开展天文研究的完整过程，提炼出提出问题、改进工具、长期观测、收集数据、分析数据、得出结论的探究流程；能够对比郭守敬的研究和自己本学期做过的科学探究活动，找到共同点，学会反思探究活动的优缺点。3.探究实践：能自主阅读教材文本和插图，提取故事中的关键信息；小组合作梳理郭守敬研究过程中的关键事件，用流程图的方式整理探究步骤；能反思自己在之前科学探究活动中的不足，说出改进方法。4.态度责任：感受郭守敬持之以恒、不断改进仪器、严谨求真的科学精神；了解我国古代辉煌的天文科学成就，增强民族自豪感；懂得科学研究需要耐心，很多科学发现需要长期坚持观测，不能急于求成。四、教学重难点教学重点：读懂教材中郭守敬与《授时历》的故事，梳理郭守敬科学探究的完整过程，总结科学探究一般步骤。教学难点：将郭守敬的科研历程迁移到自己的科学学习中，学会反思自己做过的探究活动，理解长期观测对于科学研究的价值。五、教学过程（一）情境导入，引出课题教师出示古代天文观测图，提问导入。

师：同学们，我们在第二单元《太阳、地球和月球》的学习中，知道太阳每天东升西落，四季昼夜长短会发生变化。古时候没有现在的望远镜、卫星，古人怎么知道一年有多少天，怎么确定节气呢？

生1：古人看太阳影子变化。

生2：听说古人有专门观测星星和太阳的仪器。

师：大家说得很好。我国古代有一位非常厉害的天文学家，他花了很多年时间观测太阳，制作观测仪器，编制出当时世界上非常精准的历法。今天我们一起学习反思单元——郭守敬与《授时历》，板书课题。大家看到课题，心中产生哪些疑问？

生1：郭守敬是谁？《授时历》是什么？

生2：他用什么工具观测太阳？

生3：历法有什么用处？

师：带着这些问题，请同学们翻开教材，阅读郭守敬的故事。

设计意图：联系本册第二单元已经学习过的太阳影子、四季知识，建立新旧知识关联，用问题激发学生阅读史料的兴趣，自然引入本课学习。（二）研读教材，初识郭守敬和观测仪器师：请同学们默读教材故事部分，一边读一边找答案，思考两个问题：郭守敬遇到了什么难题？为了解决难题，他做了什么？读完之后小组交流。

学生自主阅读教材文本，观察教材中的简仪、圭表插图。

师：好，我们一起来交流。郭守敬当时遇到了什么问题？谁来说？

生：古时候旧的历法有误差，推算的节气和实际天象对不上，需要重新测量一年的准确时长。

师：没错，旧历法经过长时间使用，推算出来的四季、节气时间和真实太阳运行情况有偏差，影响农业生产，所以需要重新观测，测出一年准确的天数。那古代原来观测日影的仪器有什么不足？大家观察教材插图里老式圭表。

生：原来的圭表测量影子的时候，影子边缘模糊，读数不准确。

师：非常好，教材讲到，传统圭表测日影，影子虚边大，测量数据误差大。那郭守敬是怎么做的？

生：郭守敬改进了圭表，还制作了简仪。

师出示教材圭表放大示意图，讲解教材插图内容：圭表分为两部分，竖直的叫表，平放的叫圭。太阳照射表，会在圭面上投下影子。正午太阳高度不同，影子长短不一样。夏至影子最短，冬至影子最长。原来仪器测出影子边界模糊，郭守敬想出办法，增加仪器高度，同时增加小孔装置，让影子边界变得清晰，减少测量误差。除了改进圭表，他还发明简仪，用来观测星星、月亮的位置。

师提问：改进仪器之后，是不是测一次影子，就能算出一年的时间？

生：不行，需要长期观测，收集很多数据。

设计意图：带领学生精读教材故事与插图，抓住故事主线，认识观测工具和改进原因，理解仪器改进对获取准确数据的重要性。依托教材图文，降低古代天文仪器理解难度，避免复杂原理讲解，贴合四年级认知水平。（三）深度研读，梳理郭守敬完整探究历程（教材核心故事板块）师：继续阅读教材，看一看郭守敬拿到观测仪器之后，开展了哪些工作？小组合作，按照先后顺序，把郭守敬的研究步骤梳理出来，可以用简单流程图写在草稿纸上。

学生小组阅读、讨论、绘制简易流程。

师：哪个小组分享，郭守敬完整的研究过程是什么？

生小组汇报：首先发现旧历法不准，提出问题；然后改进圭表、简仪这些观测工具；接着长时间观测，记录每天正午日影长短，收集大量观测数据；然后整理、计算这些观测数据；最后编制出新历法《授时历》。

师板书探究流程：发现问题→改进工具→长期观测、收集证据→整理分析数据→得出结论（编制《授时历》）。

师追问：教材里面提到郭守敬坚持观测多少年？《授时历》测算一年有多少天？

生：郭守敬进行了多年持续观测，测算出一年是365.2425天。

师：这个数字非常了不起，我们现在使用的公历，一年的天数也是这个数值。在七百多年前，没有电子设备，依靠人工观测，就能得到这么精准的数据，非常不容易。大家思考：为什么郭守敬不能只观测几天，就直接编制历法？

生1：太阳影子一年循环一次，只观测几天看不到完整变化。

生2：短期的数据不准，观测时间越长，数据越可靠。

师总结：很多天文现象周期很长，必须坚持长期观测，收集足够多的数据，才能够得到可靠结论，这就是严谨的科学精神。《授时历》测算精准，指导古代农民根据节气安排农耕，对古代生产生活起到巨大作用。

设计意图：依托教材故事主线，组织学生梳理完整探究流程，提炼科学探究模型，落实反思单元核心目标。通过问答，让学生理解长期观测的意义，感受古代科学家严谨求真的品质。（四）反思研讨，联系自身科学探究（教材反思板块）师：本课是反思单元，教材设置了反思问题。我们刚才梳理了郭守敬的探究过程，现在请大家想一想，对比郭守敬的研究，回顾这一整个学年，我们做过哪些科学探究活动？例如《寻找彩虹》制造彩虹实验、冷与热实验、观察动物、制作小乐器等。

师提问第一个反思问题：在我们做探究的时候，有没有遇到工具不好用，影响实验结果的情况？举个例子。

生1：做彩虹实验时，三棱镜摆放角度不好，看不到彩色光，调整角度，也就是改进操作，才成功。

生2：做冷热实验时，温度计拿不稳，读数不准。

师：很好，和郭守敬改进圭表一样，实验工具、操作方法都会影响我们获取证据。教材第二个反思问题：我们哪些探究活动，需要多次观察、不能一次完成？

生：观察月相，要连续观察一个月月亮变化，只看一天没有办法找到规律。

师：月相观测就属于长期观测，和郭守敬观测日影道理一样，短时间观察看不到完整规律。

师继续提问：在我们收集完实验现象之后，有没有认真整理数据，再得出结论？有没有仅凭一次现象，就直接下结论？

生：有时候做实验一次成功，就直接说结论，没有重复试一试。

师：这就是我们需要改进的地方，科学结论不能依靠单次观察，要多次观察，反复验证。请小组内互相说一说，自己在本学期科学探究活动中，做得好的地方是什么，还有哪些不足，可以怎么改进。

小组内部交流反思，之后全班简单分享。

设计意图：落实反思单元功能，依托教材研讨问题，把郭守敬的科学研究迁移到学生自己的科学实践，让学生复盘自己一学期的探究活动，学会评价、反思自己的探究过程，实现从学习故事到学会探究的升华。（五）拓展阅读，感悟科学精神师：教材最后拓展板块，介绍郭守敬还有很多其他科学贡献。郭守敬不仅仅研究天文，还参与水利工程建设。想一想，郭守敬能够取得这么大成就，身上有哪些值得我们学习的品质？

生1：遇到仪器有缺点，想办法改进，不放弃。

生2：能坚持很长时间观测，有耐心。

生3：对待数据很严谨，不随便估算。

师总结：郭守敬善于发现问题，动手改进工具，不怕辛苦长期观测，对待数据严谨求真，这就是科学家的品质。我国古代还有很多科学家，在天文、数学、工程领域取得伟大成就，是我们宝贵的科学文化财富。课后大家可以查阅资料，找一找其他中国古代科学家的故事。

设计意图：升华情感目标，落实态度责任素养，拓展科学史学习，激发民族自豪感，布置课后拓展阅读任务。六、课堂小结师：同学们，今天我们学习了反思单元郭守敬与《授时历》，谁来梳理本节课的收获？

生1：郭守敬改进圭表、简仪，长期观测日影，算出一年的准确天数，编制《授时历》。

生