一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的背景與目標(biāo)：為什么要做太陽主題實(shí)驗(yàn)？演講人01實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的背景與目標(biāo)：為什么要做太陽主題實(shí)驗(yàn)？02實(shí)驗(yàn)一：影子的"舞蹈"——探究太陽位置與影子變化的關(guān)系03實(shí)驗(yàn)二：光的"溫度密碼"——探究太陽輻射與物體溫度的關(guān)系04實(shí)驗(yàn)三：太陽的"方向指南"——利用太陽辨別方向的實(shí)踐05實(shí)驗(yàn)總結(jié)與科學(xué)思維升華目錄2025四年級(jí)科學(xué)上冊(cè)太陽的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)課件作為深耕小學(xué)科學(xué)教育十余年的一線教師，我始終相信：讓孩子觸摸科學(xué)的溫度，最好的方式是帶他們走進(jìn)真實(shí)的探究現(xiàn)場(chǎng)。今天，我們以"太陽"為核心，設(shè)計(jì)一組符合四年級(jí)學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)，通過"觀察-操作-推理-應(yīng)用"的探究路徑，幫助孩子們?cè)趧?dòng)手實(shí)踐中理解太陽與地球、生命的關(guān)系，感受科學(xué)探究的魅力。01實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的背景與目標(biāo)：為什么要做太陽主題實(shí)驗(yàn)？1課程標(biāo)準(zhǔn)與學(xué)情分析《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在"地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域"明確要求，四年級(jí)學(xué)生需"知道太陽為地球提供光和熱，描述太陽對(duì)動(dòng)植物和人類生活的影響"。從學(xué)情看，9-10歲的孩子對(duì)太陽有基本認(rèn)知（如"太陽發(fā)光發(fā)熱""白天有太陽"），但缺乏對(duì)"太陽位置變化規(guī)律""光熱能量轉(zhuǎn)化"等核心概念的深度理解，更未形成通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想的科學(xué)思維。2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心目標(biāo)STEP1STEP2STEP3STEP4本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)聚焦三個(gè)維度：①知識(shí)目標(biāo)：通過實(shí)驗(yàn)歸納太陽位置與影子變化的關(guān)系，理解太陽光是地球能量的主要來源；②能力目標(biāo)：掌握"控制變量法""連續(xù)觀測(cè)記錄"等基本實(shí)驗(yàn)方法，提升數(shù)據(jù)整理與分析能力；③情感目標(biāo)：激發(fā)對(duì)天文現(xiàn)象的探究興趣，樹立"科學(xué)就在身邊"的認(rèn)知，培養(yǎng)尊重事實(shí)的科學(xué)態(tài)度。02實(shí)驗(yàn)一：影子的"舞蹈"——探究太陽位置與影子變化的關(guān)系1實(shí)驗(yàn)背景與猜想清晨上學(xué)時(shí)，我們的影子長(zhǎng)長(zhǎng)的；中午放學(xué)，影子卻變短了；傍晚回家，影子又變長(zhǎng)。這些生活中常見的現(xiàn)象，是否與太陽在天空中的位置有關(guān)？我們可以通過連續(xù)觀測(cè)影子的變化來驗(yàn)證猜想。2實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備材料：1米長(zhǎng)的木棍（或竹竿）、量角器（或自制角度尺）、卷尺、記錄表格（含時(shí)間、影子長(zhǎng)度、影子方向、太陽大致位置）、粉筆（標(biāo)記影子端點(diǎn)）；01場(chǎng)地：學(xué)校操場(chǎng)或空曠平地（確保一天中無遮擋物影響陽光照射）；02時(shí)間：選擇晴天，從8:00開始，每2小時(shí)觀測(cè)一次（共觀測(cè)4次：8:00、10:00、12:00、14:00、16:00）。033實(shí)驗(yàn)步驟與操作要點(diǎn)：固定觀測(cè)點(diǎn)將木棍垂直插入地面（可用水平尺輔助確保垂直），用粉筆在木棍底部畫圈標(biāo)記，避免后續(xù)移動(dòng)。1第二步：首次觀測(cè)記錄（8:00）2用卷尺測(cè)量木棍影子的長(zhǎng)度（從木棍底部到影子頂端的直線距離），記錄為"8:00影子長(zhǎng)度"；3用粉筆在影子頂端做標(biāo)記，并用量角器測(cè)量影子與木棍的夾角（即影子與地面的角度）；4抬頭觀察太陽位置，用"東偏南""正南"等描述記錄（或用指南針輔助確定方向）。5第三步：重復(fù)觀測(cè)（10:00-16:00）6每次觀測(cè)時(shí)，保持木棍位置不變，按相同方法記錄影子長(zhǎng)度、角度及太陽位置。73實(shí)驗(yàn)步驟與操作要點(diǎn)：固定觀測(cè)點(diǎn)第四步：整理數(shù)據(jù)，繪制圖表將記錄的時(shí)間與影子長(zhǎng)度數(shù)據(jù)填入表格，以時(shí)間為橫軸、影子長(zhǎng)度為縱軸繪制折線圖；同時(shí)，將影子方向變化標(biāo)注在方位圖（東、南、西、北）上。4現(xiàn)象分析與結(jié)論推導(dǎo)通過觀測(cè)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：影子長(zhǎng)度變化：8:00（長(zhǎng)）→10:00（較短）→12:00（最短）→14:00（較短）→16:00（長(zhǎng)），呈現(xiàn)"長(zhǎng)-短-長(zhǎng)"的對(duì)稱變化；影子方向變化：清晨影子朝西，正午朝北（北半球），傍晚朝東，整體隨太陽從東向西移動(dòng)而反向轉(zhuǎn)動(dòng)；太陽位置與影子的關(guān)系：太陽高度角越大（越接近頭頂），影子越短；太陽高度角越?。ㄔ浇咏仄骄€），影子越長(zhǎng)。結(jié)論：一天中太陽在天空中的位置（高度角和方位角）不斷變化，導(dǎo)致物體影子的長(zhǎng)度和方向隨之變化。5拓展思考與生活應(yīng)用古人如何利用影子計(jì)時(shí)？（日晷的原理與制作）如果在不同季節(jié)（如夏季和冬季的同一時(shí)間）觀測(cè)，影子長(zhǎng)度會(huì)有什么不同？為什么？建筑設(shè)計(jì)中為什么要考慮"樓間距"？影子變化對(duì)采光有什么影響？03實(shí)驗(yàn)二：光的"溫度密碼"——探究太陽輻射與物體溫度的關(guān)系1實(shí)驗(yàn)背景與問題我們都有這樣的體驗(yàn)：晴天站在陽光下比站在樹蔭下熱，穿黑色衣服比白色衣服熱。這些現(xiàn)象是否與太陽輻射的吸收和反射有關(guān)？我們可以通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)來探究"不同顏色、不同材質(zhì)物體吸收太陽熱量的差異"。2實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備材料：相同大小的黑色、白色、紅色紙板各3張（厚度一致），相同規(guī)格的金屬盤、塑料盤、木盤各3個(gè)，6支相同型號(hào)的溫度計(jì)（精度0.5℃），秒表；場(chǎng)地：陽光充足的窗臺(tái)或陽臺(tái)（避免風(fēng)干擾）；環(huán)境控制：實(shí)驗(yàn)前所有材料在室內(nèi)放置30分鐘，確保初始溫度一致。3實(shí)驗(yàn)步驟與變量控制本次實(shí)驗(yàn)需采用"控制變量法"，分兩組進(jìn)行：3實(shí)驗(yàn)步驟與變量控制：顏色對(duì)吸熱的影響取3張不同顏色的紙板，分別平鋪在地面（確保與陽光垂直）；1在每張紙板中心放置一支溫度計(jì)（玻璃泡緊貼紙板表面），記錄初始溫度（T0）；2同時(shí)將紙板暴露在陽光下，每隔2分鐘記錄一次溫度（T1、T2、T3…），持續(xù)10分鐘；3實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，計(jì)算各顏色紙板的溫度變化值（ΔT=T最終-T0）。4第二組：材質(zhì)對(duì)吸熱的影響5取金屬盤、塑料盤、木盤各一個(gè)，在盤內(nèi)裝入等量清水（約50ml）；6在每個(gè)盤內(nèi)放置一支溫度計(jì)（玻璃泡浸入水中），記錄初始水溫（T0）；7同時(shí)將盤子暴露在陽光下，每隔2分鐘記錄一次水溫（T1、T2、T3…），持續(xù)10分鐘；8計(jì)算各材質(zhì)盤子的水溫變化值（ΔT=T最終-T0）。94現(xiàn)象記錄與數(shù)據(jù)對(duì)比以顏色組實(shí)驗(yàn)為例（假設(shè)初始溫度均為25℃）：|時(shí)間（分鐘）|黑色紙板（℃）|白色紙板（℃）|紅色紙板（℃）||--------------|----------------|----------------|----------------||0|25|25|25||2|28|26|27||4|32|27|29||6|35|28|31||8|37|29|32||10|38|30|33|4現(xiàn)象記錄與數(shù)據(jù)對(duì)比通過數(shù)據(jù)可知：黑色紙板溫度上升最快（ΔT=13℃），白色最慢（ΔT=5℃），紅色居中（ΔT=8℃）。材質(zhì)組實(shí)驗(yàn)中，金屬盤內(nèi)水溫上升最快（ΔT=8℃），塑料盤次之（ΔT=5℃），木盤最慢（ΔT=3℃）。5結(jié)論與科學(xué)解釋顏色影響：深色物體吸收的太陽輻射更多（反射少），因此升溫更快；淺色物體反射的太陽輻射更多（吸收少），升溫更慢。1材質(zhì)影響：金屬是熱的良導(dǎo)體，能快速將吸收的熱量傳遞給內(nèi)部的水；木材是熱的不良導(dǎo)體，熱量不易傳遞，因此水溫上升最慢。2本質(zhì)：太陽輻射是一種能量傳遞過程，物體對(duì)光的吸收能力越強(qiáng)（反射率越低），獲得的能量越多，溫度上升越明顯。36生活中的科學(xué)01為什么冬天人們喜歡穿深色衣服，夏天穿淺色衣服？02太陽能熱水器的集熱管為什么是黑色的？03城市"熱島效應(yīng)"與建筑物表面顏色有什么關(guān)系？04實(shí)驗(yàn)三：太陽的"方向指南"——利用太陽辨別方向的實(shí)踐1實(shí)驗(yàn)背景與意義在野外迷路時(shí)，如果沒有指南針，能否利用太陽辨別方向？這不僅是生存技能，更是將科學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生活的典型場(chǎng)景。通過實(shí)驗(yàn)，我們可以驗(yàn)證"太陽視運(yùn)動(dòng)規(guī)律"在方向判斷中的作用。2實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備材料：一根直木棍（約50cm）、一塊平整的硬紙板（或地面）、粉筆、手表（或手機(jī)計(jì)時(shí)）；時(shí)間：選擇晴天的上午9:00-下午3:00（太陽高度角適中，影子清晰）。3實(shí)驗(yàn)方法與操作方法一：影子端點(diǎn)連線法（適用于無計(jì)時(shí)工具時(shí)）將木棍垂直插在地面，在影子頂端用粉筆標(biāo)記為A點(diǎn)；等待15-20分鐘（太陽移動(dòng)一段距離），影子頂端移動(dòng)到B點(diǎn)，再次標(biāo)記；用直線連接A、B兩點(diǎn)，這條線大致為東西方向（A點(diǎn)為西，B點(diǎn)為東）；垂直于AB線作垂線，垂線的一端指向北（北半球），另一端指向南。方法二：手表定向法（需攜帶手表）將手表平放，使時(shí)針對(duì)準(zhǔn)太陽方向；想象時(shí)針與12點(diǎn)刻度之間的角平分線，這條線大致指向南方（北半球）；驗(yàn)證：上午10:00時(shí)，時(shí)針指向10，太陽在東南方，角平分線（10與12的中間為11）應(yīng)指向南，與實(shí)際方向一致。4原理分析與誤差控制影子法原理：太陽東升西落，影子則西升東落，因此A點(diǎn)（早）在西，B點(diǎn)（晚）在東；手表法原理：太陽每小時(shí)移動(dòng)約15（360/24小時(shí)），手表時(shí)針每小時(shí)移動(dòng)30（360/12小時(shí)），因此時(shí)針與太陽的角度關(guān)系可反映南北方向；誤差來源：需注意當(dāng)?shù)貢r(shí)區(qū)與實(shí)際太陽時(shí)的差異（如我國統(tǒng)一使用東八區(qū)時(shí)間，西部省份需調(diào)整），以及高緯度地區(qū)太陽高度角過低時(shí)的偏差。5實(shí)踐挑戰(zhàn)與拓展分組進(jìn)行"野外定向"模擬游戲：在校園內(nèi)設(shè)定"起點(diǎn)"和"目標(biāo)點(diǎn)"，各組利用太陽定向法規(guī)劃路線，記錄到達(dá)時(shí)間與方向偏差；思考：如果是陰天，能否通過其他自然現(xiàn)象（如植物枝葉、苔蘚分布）輔助判斷方向？這些現(xiàn)象與太陽有什么關(guān)系？05實(shí)驗(yàn)總結(jié)與科學(xué)思維升華1實(shí)驗(yàn)核心結(jié)論回顧②太陽輻射是地球表面熱量的主要來源，物體對(duì)光的吸收能力（與顏色、材質(zhì)有關(guān)）影響其溫度變化；③利用太陽的視運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以辨別方向，這是天文知識(shí)在生活中的實(shí)用轉(zhuǎn)化。①太陽位置的變化直接導(dǎo)致物體影子的長(zhǎng)度和方向變化，這是日晷計(jì)時(shí)的原理；通過三組實(shí)驗(yàn)，我們得出以下關(guān)鍵結(jié)論：2科學(xué)思維的生長(zhǎng)點(diǎn)STEP1STEP2STEP3STEP4本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)始終貫穿"提出問題-作出假設(shè)-設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)-收集數(shù)據(jù)-得出結(jié)論-應(yīng)用拓展"的科學(xué)探究流程，重點(diǎn)培養(yǎng)了學(xué)生的三種思維：實(shí)證思維：用數(shù)據(jù)說話，避免主觀臆斷（如"黑色一定比白色吸熱"需通過測(cè)量驗(yàn)證）；聯(lián)系思維：將太陽的"光""熱""運(yùn)動(dòng)"與生活現(xiàn)象（影子、溫度、方向）建立聯(lián)系；創(chuàng)新思維：在"拓展思考"環(huán)節(jié)鼓勵(lì)學(xué)生提出新問題（如"不同季節(jié)影子變化差異"），激發(fā)持續(xù)探究的興趣。3對(duì)"太陽"的再認(rèn)識(shí)太陽不僅是天空中那個(gè)發(fā)光的球體，更是地球生命的"能量引擎"——它驅(qū)動(dòng)大氣循環(huán)形成風(fēng)雨，為