小学科学大象版 (2017)四年级下册2 日晷公开课教案

2.日晷

【教学分析】

本课的主要活动是学生根据对赤道式日晷制作原型的了解，设计和制作简易赤道式日晷，并使用这个工具进行实地观影计时，发现不足，经反思与评价提出改进建议。因此，为了保证制作的高质量完成，本课前半部分的知识学习就显得很重要，学生了解了赤道式日晷的科学原理基础、结构和功能、使用方法等相关信息的意义就在于此。对于这些学习，上一单元《太阳、地球和月球》中第1课《影子的形成》和第2课《太阳下的影子》中建立的光影关系的科学概念，以及低年级对简单工具的使用和认识经验，都会提供一定的铺垫与支撑。

对于四年级学生来讲，设计与制作简易赤道式日晷会遇到一些困难，例如：晷面观察纸的同心圆绘制；晷针与晷面垂直的保持；方向的测定；晷面方向与实际方向的一致；晷面仰角的测量与确定等。教师要课前制作好课件或视频，给学生详细讲解示范。为保持学生对制作与测量的兴趣，教师可利用评价机制进行鼓励。

【教学目标】

（1）知道日晷是古代的计时工具，是以阳光下光影变化规律为科学原理基础，其中赤道式日晷相对准确，使用较广泛。

（2）掌握制作简易赤道式日晷的方法，积累实践经验，发展实践能力。

（3）愿意参与小组活动，主动承担小组任务，学会与他人合作。在制作过程中形成严谨、细致的科学态度，能积极投入到较长时间的观察记录中。

（4）体验古时候人们利用生活中的现象和自然规律，设计制作计时工具，从而方便生活的过程。

【教学准备】

材料准备：

教学课件：赤道式日晷的资料和图片、视频或模型。

学生制作材料：橡皮泥、牙签、吸管、铅笔、泡沫板、纸板（绘制好同心圆）、彩笔、自制直角三角板（其中一个锐角的度数与本地地理纬度相同）、尺子。

活动场地：教室内和教室外（阳光充足的校园里）。

【教学过程】

本课按照设计与制作类课程来组织教学过程，包括明确任务——收集信息（资料阅读）——设计制作（包括设计方案、动手制作、改进完善等基本步骤）——反思评价几个主要活动。

一、导入

师:在上节课，我们了解到人类发明的一些计时工具，还记得中国最早的计时仪器叫什么吗？

生：叫日晷，也叫日规。

师：古人们是怎么发明日晷的呢？我们可以一起来回忆一下上一单元我们学过的阳光下影子的变化规律是怎样的。

生：我们学过一天中阳光下物体影子的方向和长短都会有规律地变化。

生：早晨，影子在树的西边，中午在北边，傍晚在东边。

师：一天中影子的长短变化有什么规律呢？

生：一天中，物体影子由长变短再变长。

师：是这样吗？

生（齐）：是。

师：古代人类通过长期的观察，也发现了这种自然规律，聪明而又有创造能力的人们就利用这个规律发明了一种计时工具，就叫日晷。（板书课题）日晷通常由晷面和晷针两部分组成，在阳光下，晷针的影子会落在晷面上，人们观察影子来知道当时的时刻。（教师出示日晷图片）

二、收集信息

师：这张图是日晷的一种。日晷有很多种，最常见的分别是地平式日晷、垂直式日晷和赤道式日晷（分别配图）。其中赤道式日晷既简单又相对准确，使用也最多。今天我们就来自己动手，制作一个简易的赤道式日晷。要想制作成功，你们有什么建议？

生：老师，我们需要仔细看看它的结构。

生：我们还要知道它利用了什么原理。

生：我们需要一些材料，还有工具。

生：……。

师：同学们想得很好，老师这里有一些赤道式日晷的图片，还有一些资料，各个小组请仔细研究。把你们的研究所得记录下来，有什么不明白的地方也可以记下来。

（生小组学习赤道式日晷信息）

师：先展示一下你们的收获吧!

生：我们知道了赤道式日晷也是有晷针和晷面两部分组成的。

生：我们发现晷面上有文字还有一些线，文字是古人对一天时间的划分，线叫刻度线。

师：那我们应该怎么制作呢？

生：我们也可以做一个表盘，写上文字。

师：我们现在对时刻的划分，是分成了24小时，我们今天做的日晷可以模仿我们现在常见的表盘进行，明白吗？

生：知道了。

生：老师，资料里说晷针要指向正北方，我们怎么找到正北方呢？

师：这个问题提得好！说明你们小组不仅认真阅读了资料，还积极地进行了思考，这是个好习惯！老师给大家准备了指南针，可以帮助你们找到正北方，指南针会用吗？

生：会，我们在科学课上学过。

生：我们看到资料里提到晷面和地面的仰角应是本地的地理纬度，我们没学过这个知识，也不知道学校的地理纬度呀？

师：地理纬度是一个角度，这个知识对于现在的你们来讲有些复杂。我们会用就可以了。老师为你们准备了一个直角三角板，其中有一个角就是咱们这里的地理纬度，制作时，先把刻度盘上的南北对准实际的南北，然后把这个角粘在晷面和下面的托板之间就可以了。

（师边示范边讲解）

师：使用时有什么注意的地方吗？

生：要放在水平的地面。

生：冬天和夏天看的不一样。

师：这是什么意思？

生：就是夏天看晷面上面，冬天看晷面的下方。

师：还有什么收获或者疑问吗？

生：我们知道了晷针和晷面要保持垂直，我们不知道这是什么意思。

师：晷针和晷面垂直就是这样，就像这根铅笔，竖着放到桌面，笔尖指向正上方，而不是斜着，可以用直角三角板的直角帮我们在晷针周围这样量几次，看看是不是每次都是直角，如果都是就说明晷针和晷面垂直了。

（师边讲解边示范）

师：还有吗？

生：……。

三、设计与制作

在对赤道式日晷的信息收集过程中，学生对怎么制作简易日晷已经有了一些认识，在此基础上，学生进行日晷制作方案的设计就不会很突兀了，但是他们还需要动脑筋解决一些实际操作方面的困难。

师：我知道，大家现在很想亲自动手来制作了，但是在动手制作之前，我们还有一件重要的事情要做。就是要把制作的方案先设计一下。各小组根据刚才的学习所得，设计一下你们打算怎样制作一个简易的赤道式日晷，并把你们的方案记录下来，要求写清：需要的材料和制作的步骤。最好用文字和画图相结合的方法记录。开始吧！

（生小组设计方案，师巡视辅助）

师：都研究好了吗？哪个组介绍一下？其他组要认真倾听，很可能别的小组的方案对你们小组会有所帮助，也可以帮别的小组提出友情建议。

生：我们需要的材料有：卡纸、牙签、笔、双面胶，先在卡纸上画一个大大的圆，做晷面，可是我们不会画圆，刻度怎么标也不是很清楚。然后，把牙签插在晷面上，再把你说的三角板粘在晷面和底板之间。

师：很清楚，对于这个小组遇到的困难其他小组有什么好的建议？

生：我们小组也遇到了这个问题，我们想用圆规，但是还用不好呢。

师：老师给大家准备好了一个画好的晷面圆板（教师出示）。关于刻度，我们这次做的是简易日晷模型，所以晷面上的刻度我们根据实际情况来画，也就是每一个小时画一次，要根据实际情况画，落在晷面上哪里就画哪里。

生：老师，我们觉得牙签太细了，容易歪，所以我们想用一次性筷子做晷针可以吗？

师：当然可以呀！还可以用吸管做晷针，主要是保证晷针垂直于晷面上，怎么保证呢？

生：用胶水可以吗？

生：我们想用橡皮泥固定晷针。

生：我们想用超轻黏土固定。

师：都是好主意！

师：还有一个问题，我们使用自制的日晷来记录一天的影子，需要一整天的时间，我们什么时候做这个观察活动呢？

生：在学校还要上课，不能保证每一个小时记录一次呀！

生：周六或者周日做吧，只是不是阴天就行了。

师：那这样，这个活动老师希望每位同学都参加，也就是每位同学都做一个简易赤道式日晷，根据天气情况，找个方便的时间自己来在晷面上画上影子，并标上时间。画好后我们再约时间全班展示，你们看可以吗？

生（齐）：好！

师：现在老师发你们一些材料，还有一些材料需要你们自己去准备。

（学生利用课堂剩余时间和课下时间依照设计的方案制作好日晷，课堂上教师可以用一个自制日晷模型示范一下实地测影的规范操作要领）

四、反思评价

（根据实际情况，选择了第二课时上课时间，一周后……）

师：大家把你们的作品都带来了吗？好！我们先互相欣赏一下同学们的作品，可以边看边交流。

（学生组间交流分享，教师巡视观察，寻找典型作品，选择好交流人员）

师：停！请大家都回到自己座位上。哪位同学把你的作品给大家介绍一下？

（教师组织学生进行分享交流，此过程中有两点教师要关注：第一，引领学生对不同学生记录纸上的不同和相同之处进行比较；另一方面，引领学生说出自己的新发现，特别是对简易日晷使用过程中的准确性方面引发的思考）

师：看来，真实的日晷不是那么简单，古时的人们一定经过了很长时间不断地改进才最终获得了成功，我们真应该为他们鼓掌表示钦佩！

【教学反思】

这是一次典型的技术类课程的尝试，技术实践活动的教学组织和以建立科学概念为主的科学课有着很多不同，需要更多的教学研究与探索。本课教学过程中，学生兴趣非常浓厚，一直保持着高度的注意，当然，我们也发现部分学生动手能力和保持较长时间观察活动的毅力方面仍略嫌不足。

【总结点评】

本课教学，有着以下几个突出的特点：

1.丰富的学习资源、辅助了信息的有效收集

关于日晷和赤道式日晷的资料，教师准备得很充分，这表现在两个方面，一个方面是类别丰富，有图片、文字、视频、模型等，并且，我们关注到教师对这些资源都作了进一步的处理，使得学生易于接受。另一个方面是资料的准确与详细，特别是关于晷面刻度的清晰放大图，方便了学生信息的收集。

2.足够的材料，保证了全员参与，也保证了学生获得更多的体验

制作简易日晷，为保证学生都能具有这次制作的经历，教师准备了足够多的材料，并且没有对材料进行硬性的全班统一规定，而是给学生提供了自选材料的机会，这就保证了学生全员参与，也保证了学生获得更多的体验和经历，这些都是非常有意义的资源。

3.关注了对技术与工具发展本质的一些认知体验

动手做无疑是学生都喜欢的，也很热闹。但老师很清楚，在保持学生动手做的兴趣的同时，还要让学生有更多的收获。从根本上，教师不是仅仅希望学生在知识积累层面上有更多的收获，而是希望学生在经验、经历层面也有更多的积累。特别是，教师引领学生关注了技术与工具发展和进化的一些规律，例如：工具可以方便人们的生活，工具与技术的成熟需要不断改进，日晷测时是有着不足之处等等。而这些体验的积累对于本单元总目标的落实，以及对培养学生的科学素养都是很有意义的。