教科版六年级科学上册《影长的四季变化》教学设计

教科版科学六年级上册教学设计

3.5影长的四季变化

一、教材分析

本课是地球运动单元第5课，承接前一课一天中影长变化，将观测周期拓

展至一年四季。教材以圭表为核心探究工具，分为聚焦、探索、研讨、拓展四大

板块：先抛出四季影长变化规律核心问题；再通过古人圭表观测、自制简易圭表、

手电筒模拟实验、实地正午观测四层探究活动，建立太阳高度一影长关联；研

讨环节梳理变化规律，拓展用北京地区数据量化太阳高度、昼夜时长差异。本课

打通地球公转、四季成因、光影变化的逻辑链条，为后续学习地球公转、四季形

成奠定直观实证基础，兼具古代天文科技文化渗透与动手探究价值。

二、学情分析

六年级学生已掌握两点基础：L知道一天中正午影子最短，理解太阳高度

越高影子越短；2.能区分春夏秋冬四季，感知夏季太阳更晒、冬季阳光柔和。

存在认知短板：①不清楚一年里正午太阳高度会随季节公转改变；②不了解

圭表这一古代天文仪器；③难以自主将四季冷热、昼夜长短与影长、太阳高度建

立因果联系；动手制作圭表时，刻度标定、小孔作用、固定观测时间等细节容易

出错。学生动手意愿强，模拟实验、实地测量能有效降低抽象公转知识的理解难

度。

三、核心素养分析

科学观念

1.同一地点正午时分，四季太阳高度不同，影长随之规律变化：夏季太阳

高度最高、影长最短；冬季太阳高度最低、影长最长；春秋影长中等。

2.太阳高度角越大，物体影子越短；太阳高度角越小，影子越长。

3.初步感知地球公转造成正午太阳高度、昼夜时长四季更替。

科学思维

通过圭表观测、手电筒模拟实验，对比四季影长数据，归纳影长与太阳高度

的反向变化规律；能基于观测证据推理四季冷热、昼夜长短差异的成因，建立“地

球公转f太阳高度变化f影长、气温、昼夜变化”逻辑链。

探究实践

1.能独立制作简易圭表，规范完成刻度绘制、立表打孔操作；

2.用手电筒模拟四季太阳高度，对比光斑、影长差异；

3.固定正午时间实地观测、记录圭表影长，收集实证数据；

4.查阅圭表历史资料，解读古天文观测方法。

态度责任

1.感受中国古代圭表、日谷等天文仪器的智慧，增强传统文化自豪感；

2.养成长期定点、定时、定量观测的严谨实证科学习惯；

3.意识到地球公转带来四季循环，树立事物运动变化、规律可循的自然观。

四、教学重点

1.掌握同一地点正午影长四季变化规律；

2.理解太阳高度与影子长度反向变化的关系；

3.会制作简易圭表并开展模拟、实地观测。

五、教学难点

1.理解地球公转是正午太阳高度四季变化的根本原因；

2.准确把控观测条件，明白必须正午观测才能对比四季影长；

3.结合拓展表格数据，关联太阳高度、日出日落时长、气温三者联系。

六、教具准备

教师教具

多媒体课件、北京古观象台圭表实拍视频、地球公转动画视频、大型示范圭

表、手电筒、大树模型、四季正午光影动态演示动画、板书贴纸、北京四季太阳

高度数据表。

学生学具

纸带、硬纸板、打孔器、直尺、铅笔、记录单、手电筒、小型支架。

七、教学过程

一、导入新课（5分钟）

教师活动

播放学生上学背影图片，提问：同样早上上学，夏天地面影子短，冬天影子

很长，这是为什么？板书课题《影长的四季变化》，出示聚焦板块核心问题：四

季循环，影子长度有固定规律吗？影长和太阳高度有什么关系？

学生活动

结合生活经验自由发言，说出冬夏影子长短区别，大胆猜测四季影长变化。

设计意图

用学生日常上学光影场景贴近生活，快速激发探究兴趣，直接抛出本课核心

探究问题，明确课堂学习目标。

二、讲授新课

（一）聚焦板块（5分钟）

教师活动

出示教材聚焦对话框，引导学生拆解两个核心问题：①影子长度一年四季会

不会重复循环？②太阳位置高低怎么影响影子？播放1分钟四季正午阳光实拍

短视频，引导观察太阳在天空高低差异。

学生活动

小组交流生活中春夏秋冬正午阳光感受，记录小组猜想：夏天太阳高、影子

短；冬天太阳低、影子长。

设计意图

聚焦核心探究任务，调动生活前概念，形成初步猜想，为后续实验验证做铺

垫。

（二）探索板块（22分钟）

探索分为4个分层探究活动，依次推进

1.活动1：古人圭表观测（5分钟）

教师活动：播放古观象台圭表科普视频，出示教材圭表示意图，讲解圭（长

尺）、表（竖杆）作用，梳理古人观测结论：春、秋影中等，夏季影最短，冬季

影最长。提问：古人为什么只用正午观测日影？

学生活动：阅读资料，对照示意图总结四季正午影长基础规律，回答正午太

阳位置最高，每天影长最短，方便全年对比。

设计意图：渗透中华古代天文科技，借助古人观测成果建立基础规律认知。

2.活动2：制作简易圭表（7分钟）

教师活动：播放圭表制作教程视频，分步示范：纸带画刻度做圭面、硬纸板

做表、顶端打孔。抛出两个思考问题：圭面刻度怎么确定长度？表顶端小孔有什

么作用？巡视指导学生打孔、刻度绘制。

学生活动：分组动手制作圭表，讨论得出圭面长度要预留冬季最长影子空间；

小孔作用是标记太阳光斑精准位置，减少读数误差。

设计意图：落实动手探究实践，在制作中理解圭表结构原理，解决教材两个

气泡疑问。

3.活动3：手电筒模拟四季太阳（6分钟）

教师活动：出示四季太阳高度示意图，演示手电筒模拟实验：高角度手电筒

模拟夏至，低角度模拟冬至，中等高度模拟春分、秋分。展示光斑大小、影长对

比图，指导学生分组操作并填写记录单。

学生活动：小组分工，一人持手电筒模拟太阳、一人固定圭表、一人记录,

对比发现：手电筒越高（太阳高度大），光斑小、影子短；手电筒越低，光斑大、

影子长。填写四季影长预测数据。

设计意图：用模拟实验化抽象为直观，实证太阳高度与影长反向变化关系，

完成记录单数据填写。

4.活动4：实地正午观测（4分钟）

教师活动：讲解实地观测要求：必须正午、固定同一窗台、圭表摆放方向不

变，布置长期观测任务，每个季节正午记录一次真实影长。

学生活动：明确课后观测规范，完善记录单填写栏，约定小组观测分工。

设计意图：将课堂模拟延伸到真实自然观测，培养长期持续的科学观测习惯。

（三）研讨板块（8分钟）

教师活动

出示两个研讨问题，组织全班交流，结合模拟实验、圭表观测证据引导归纳；

追问：上午9点、下午4点观测行不行？会出现什么问题？播放正午与非正午

光影对比视频辅助理解。

学生活动

1.回答问题1:四季正午影长规律：夏至最短，冬至最长，春分、秋分长

度相近，一年循环往复；太阳高度越高，影子越短。

2.回答问题2：不在正午不可以。正午太阳高度是一天最大值，只有正午

数据能统一对比四季；非正午太阳高度偏低，影子更长，不同时段没有对比标准。

观测时要固定同一地点、同一圭表、统一正午时间。

设计意图

依托实验证据梳理核心科学规律，纠正“随时都能观测对比四季影子”的

认知误区，强化控制变量的实验思维。

（四）拓展板块（5分钟）

教师活动

出示北京地区四季数据表，引导横向、纵向对比：太阳高度角、日出日落时

长的变化。提问：为什么夏季白天长、太阳高度高，更炎热？冬季相反？补充地

球公转动画视频，揭示根本原因是地球公转导致太阳直射点南北移动。

学生活动

分析表格数据：夏至正午太阳高度73.5°最高，白昼最长；冬至26.5°最

低，白昼最短；春分秋分太阳高度、昼夜时长相等。自主关联影长、太阳高度、

气温、昼夜长短四者联系。

设计意图

用量化数据提升科学思维，打通光影、昼夜、四季气温、地球公转完整知识

体系。

三、课堂练习

选择题

1.北京地区正午影子最短的节气是（）

A.春分B.夏至C.秋分D.冬至

答案：B

2.圭表中竖直的杆子叫做（）

A.圭B.表C.尺D.谷

答案：B

3.太阳高度角越大，物体影子（）

A.越长B.越短C.不变D.先长后短

答案：B

判断题

1.一年四季，正午时分物体影长变化没有固定规律。（X）

解析：夏至最短、冬至最长，春秋中等，循环变化。

2.观测四季影长，必须固定在正午时间测量。（J）

3.圭表顶端小孔只是装饰，没有实际作用。（X）

解析：小孔投射光斑，精准标记太阳位置，减小测量误差。

情境题

夏天正午小明测大树影子很短，冬天同一时间、同一棵树影子很长，请结合

本课知识解释这一现象。

答案：夏季正午太阳高度角大，光线直射地面，物体影子短；冬季正午太阳

高度角小，光线斜射地面，物体影子更长。地球公转使四季正午太阳高度发生规

律变化，因此同一棵树四季正午影长不同。

四、课堂小结

这节课我们认识了古人观测天象的工具圭表，通过制作圭表、手电筒模拟实

验，找到了正午影长的四季变化规律：夏至太阳高度最高，影子最短；冬至太阳

高度最低，影子最长，春分和秋分影子长度相近。我们还明白太阳高度和影子长

度成反比，太阳越高影子越短。观测四季影长一定要选正午，保证对比条件统一。

结合拓展数据我们发现，四季太阳高度、昼夜长短变化，根源是地球公转。课后

大家要坚持四季正午实地观测，收集真实数据验证今天学到的规律。

五、板书设计

影长的四季变化

1.观测工具：圭表（圭二刻度尺，表二竖杆）

2.正午影长四季规律

夏至：太阳高度最高一影最短

春分、秋分：高度中等一影中等

冬至：太阳高度最低一影最长

3.关系：太阳高度越高，影子越短；反之越长

4.观测要求：同一地点、固定正午

5.成因：地球公转

六、教学反思

成功之处

1.分层探究设计合理，从古人文史导入一动手制作一模拟实验一实地观测

层层递进，符合六年级学生由具象到抽象认知规律;

2.多段科普动画、实操视频降低公转、光影抽象知识难度，学生动手制作

圭表参与度极高；

3.研讨、拓展环节结合数据表格，训练学生证据推理的科学思维，同时渗

透中华古代天文文化，落实态度责任素养。

不足之处

1.圭表制作环节耗时偏长，部分动手弱的学生无法当堂完成，耽误模拟实

验进度；

2.地球公转是影长变化根本原因这一难点，仅靠短视频