一、教學(xué)背景與設(shè)計邏輯：為什么要設(shè)計四季實驗？演講人教學(xué)背景與設(shè)計邏輯：為什么要設(shè)計四季實驗？01教學(xué)實施策略：讓實驗真正“活”起來02核心實驗設(shè)計：三級遞進(jìn)，破解四季密碼03總結(jié)：用實驗點亮四季的科學(xué)之光04目錄2025小學(xué)四年級科學(xué)上冊四季的實驗設(shè)計課件作為一名深耕小學(xué)科學(xué)教育十余年的一線教師，我始終相信：讓孩子真正理解自然規(guī)律的最好方式，是帶領(lǐng)他們用雙手“觸摸”科學(xué)。四季的變化是小學(xué)生最熟悉卻又最易忽視的自然現(xiàn)象——校園里梧桐樹的落葉、操場邊迎春的綻放、課間吹過的不同風(fēng)向……這些都是鮮活的科學(xué)素材。今天，我將以“四季的實驗設(shè)計”為核心，結(jié)合新課標(biāo)要求與四年級學(xué)生的認(rèn)知特點，從實驗設(shè)計邏輯、具體操作方案到教學(xué)實施策略，為各位同行展開詳細(xì)闡述。01教學(xué)背景與設(shè)計邏輯：為什么要設(shè)計四季實驗？1課程標(biāo)準(zhǔn)與教材定位《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：四年級學(xué)生需“知道四季的變化與地球公轉(zhuǎn)有關(guān)”“能舉例說明季節(jié)變化對動植物和人類生活的影響”。人教版四年級上冊《天氣》單元后銜接的《地球與宇宙》模塊中，“四季的形成”是承上啟下的關(guān)鍵內(nèi)容——它既需要學(xué)生運用前期學(xué)習(xí)的“太陽位置與影子變化”知識，又為初中“地球運動”的學(xué)習(xí)奠定感性認(rèn)知基礎(chǔ)。2學(xué)生認(rèn)知特點與學(xué)習(xí)痛點四年級學(xué)生（9-10歲）正處于具體運算階段向形式運算階段過渡時期，對直觀、可操作的實驗更易產(chǎn)生興趣，但對抽象的“地球公轉(zhuǎn)”“地軸傾斜”等概念理解存在困難。教學(xué)實踐中我發(fā)現(xiàn)，學(xué)生常提出類似問題：“為什么夏天太陽更‘厲害’？”“樹葉秋天落，是因為風(fēng)大還是溫度低？”這些問題的核心，是需要通過實驗將抽象的天文現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為可觀察、可測量的具體現(xiàn)象。3實驗設(shè)計的遞進(jìn)邏輯基于以上分析，我將四季實驗設(shè)計為“從模擬到觀測、從現(xiàn)象到本質(zhì)、從單一變量到綜合應(yīng)用”的三級遞進(jìn)體系：01第一級（基礎(chǔ)層）：模擬實驗——用簡單材料模擬地球公轉(zhuǎn)，直觀呈現(xiàn)四季成因；02第二級（提升層）：長期觀測實驗——記錄植物、動物的季節(jié)變化，建立“季節(jié)與生物”的聯(lián)系；03第三級（拓展層）：對比實驗——測量不同季節(jié)的光照、溫度等數(shù)據(jù)，量化季節(jié)差異。04這種設(shè)計既符合“從感性到理性、從具體到抽象”的認(rèn)知規(guī)律，又能通過動手操作突破教學(xué)難點。0502核心實驗設(shè)計：三級遞進(jìn)，破解四季密碼1基礎(chǔ)層：模擬地球公轉(zhuǎn)與四季形成（2課時）1.1實驗?zāi)繕?biāo)通過模擬實驗，觀察“地球”在公轉(zhuǎn)軌道不同位置時“太陽”直射點的變化，理解地軸傾斜是四季形成的關(guān)鍵因素。1基礎(chǔ)層：模擬地球公轉(zhuǎn)與四季形成（2課時）1.2實驗材料大紙箱（模擬宇宙空間）、可調(diào)節(jié)高度的手電筒（模擬太陽）、地球儀（標(biāo)注赤道、南北回歸線）、量角器、即時貼（標(biāo)記公轉(zhuǎn)軌道4個關(guān)鍵位置：春分、夏至、秋分、冬至）。1基礎(chǔ)層：模擬地球公轉(zhuǎn)與四季形成（2課時）搭建“宇宙模型”將紙箱開口朝上，底部粘貼畫有橢圓形軌道的白紙（長軸約60cm），軌道上用即時貼標(biāo)出四個等分點（代表二分二至日）。將手電筒固定在紙箱一側(cè)（高度與地球儀球心齊平），調(diào)整光斑為平行光（可用白紙測試）。步驟2：模擬地球公轉(zhuǎn)學(xué)生分組操作：每組一名“地球員”手持地球儀（地軸保持約23.5傾斜，可用量角器輔助固定），沿軌道緩慢移動；一名“記錄員”用記號筆在地球儀上標(biāo)記光斑最亮的位置（即太陽直射點）。教師強調(diào)：移動時地軸方向必須保持一致（指向同一方向，如教室北墻），這是模擬實驗的關(guān)鍵。1基礎(chǔ)層：模擬地球公轉(zhuǎn)與四季形成（2課時）搭建“宇宙模型”步驟3：觀察與記錄當(dāng)“地球”移動到四個關(guān)鍵位置時，記錄直射點緯度：春分/秋分：直射赤道（0）；夏至：直射北回歸線（23.5N）；冬至：直射南回歸線（23.5S）。步驟4：分析現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生思考：“為什么直射點會移動？”“直射點在北半球時，北半球的光照強度如何？”通過對比光斑大?。ㄖ鄙鋾r光斑小、能量集中；斜射時光斑大、能量分散），得出“太陽直射點移動導(dǎo)致不同地區(qū)獲得熱量不同，形成四季”的結(jié)論。1基礎(chǔ)層：模擬地球公轉(zhuǎn)與四季形成（2課時）1.4教學(xué)反思與改進(jìn)實際教學(xué)中，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生常忽略“地軸傾斜方向不變”這一條件。因此，可增加對比實驗：一組保持地軸傾斜方向不變，另一組故意改變傾斜方向（如轉(zhuǎn)向手電筒），觀察直射點是否還會規(guī)律性移動。通過對比，學(xué)生能更深刻理解“地軸傾斜且方向不變”是四季形成的必要條件。2提升層：校園植物物候觀測實驗（持續(xù)1學(xué)期）2.1實驗?zāi)繕?biāo)通過長期記錄植物的季節(jié)變化（如發(fā)芽、開花、落葉），理解“物候”是季節(jié)變化的直觀標(biāo)志，體會自然規(guī)律的周期性。2提升層：校園植物物候觀測實驗（持續(xù)1學(xué)期）2.2實驗準(zhǔn)備觀測對象：選擇校園內(nèi)3-5種典型植物（如梧桐、月季、銀杏、臘梅、竹子），要求覆蓋“落葉喬木”“常綠灌木”“冬季開花植物”等類型；記錄工具：觀察記錄本（含日期、天氣、植物特征畫/照片、文字描述）、高度測量尺（測量新枝長度）、放大鏡（觀察芽苞細(xì)節(jié)）；分組安排：4-5人一組，每組負(fù)責(zé)1種植物，每周固定時間（如周五下午）觀測。2提升層：校園植物物候觀測實驗（持續(xù)1學(xué)期）2.3觀測要點與指導(dǎo)策略初期（9月-10月，秋季）：重點記錄葉片顏色、落葉量變化。例如觀察梧桐：“9月15日，葉片邊緣開始發(fā)黃；10月10日，地面落葉約50片；10月25日，樹冠葉片僅剩1/3”。教師可引導(dǎo)學(xué)生比較常綠植物（如竹子）與落葉植物的差異，提問：“為什么有的樹落葉，有的不落葉？”中期（11月-次年2月，冬春交替）：關(guān)注芽苞發(fā)育與開花現(xiàn)象。如臘梅“12月5日，枝椏出現(xiàn)綠色芽點；1月10日，芽點膨大呈黃色；1月20日，花朵初開，香氣明顯”。此時可結(jié)合“植物過冬策略”講解：落葉減少水分蒸發(fā)，芽苞包裹鱗片保溫，為春季生長儲備能量。末期（3月-4月，春季）：測量新葉生長速度。例如月季：“3月1日，第一片新葉長1cm；3月7日，新枝長至5cm，出現(xiàn)2片復(fù)葉；3月15日，嫩枝頂端出現(xiàn)花苞”。通過數(shù)據(jù)對比，學(xué)生能直觀感受到“春季是植物生長最快的季節(jié)”。2提升層：校園植物物候觀測實驗（持續(xù)1學(xué)期）2.4成果展示與意義學(xué)期末，學(xué)生將觀察記錄整理成“校園植物四季檔案”（含手繪圖、照片、數(shù)據(jù)表格），并在班級分享。這不僅幫助學(xué)生建立“季節(jié)-生物”的聯(lián)系，更培養(yǎng)了長期觀察、堅持記錄的科學(xué)態(tài)度——正如我常對學(xué)生說的：“科學(xué)不僅在實驗室，更在每天路過的那棵樹下。”3拓展層：四季光照與溫度對比實驗（3課時）3.1實驗?zāi)繕?biāo)通過測量不同季節(jié)同一時間、同一地點的光照強度與溫度，量化季節(jié)差異，理解“太陽高度角”對地面接收熱量的影響。3拓展層：四季光照與溫度對比實驗（3課時）3.2實驗材料光照傳感器（或手機光度計APP）、電子溫度計、量角器（測量太陽高度角）、記錄表（含日期、時間、太陽高度角、光照強度lx、溫度℃）。3拓展層：四季光照與溫度對比實驗（3課時）3.3實驗方案設(shè)計為排除“天氣”干擾，選擇連續(xù)3個晴天，分別在春分、夏至、秋分、冬至前后進(jìn)行測量（若無法覆蓋四季，可分春秋季、冬夏季兩次集中測量）。具體步驟：3拓展層：四季光照與溫度對比實驗（3課時）確定測量點選擇校園空曠場地（如操場升旗臺旁），固定測量位置（用油漆標(biāo)記），確保無遮擋。步驟2：同步測量每組3人分工：1人用手機光度計測量光照強度（需關(guān)閉自動亮度調(diào)節(jié)），1人用電子溫度計測量地面1.5米高度溫度（避免陽光直射溫度計），1人用量角器測量太陽高度角（方法：將量角器水平放置，觀察指針影子與量角器邊緣的夾角）。步驟3：數(shù)據(jù)整理與分析將四季數(shù)據(jù)填入表格后，引導(dǎo)學(xué)生觀察規(guī)律：太陽高度角越大（如夏至約75），光照強度越強（約10萬lx），溫度越高（約30℃）；太陽高度角越?。ㄈ缍良s30），光照強度越弱（約3萬lx），溫度越低（約5℃）。3拓展層：四季光照與溫度對比實驗（3課時）3.4跨學(xué)科聯(lián)系與延伸可結(jié)合數(shù)學(xué)學(xué)科繪制“太陽高度角-溫度”折線圖，直觀呈現(xiàn)兩者的正相關(guān)關(guān)系；也可聯(lián)系語文課文《秋天的雨》《春天的手》，讓學(xué)生用科學(xué)數(shù)據(jù)解釋“秋雨涼爽”“春風(fēng)溫暖”的原因，實現(xiàn)科學(xué)與人文的融合。03教學(xué)實施策略：讓實驗真正“活”起來1安全與分工：實驗成功的基礎(chǔ)小學(xué)實驗中，安全是首要前提。模擬實驗中，手電筒需選擇低功率（避免燙傷），地球儀移動時注意輕拿輕放；觀測實驗中，禁止學(xué)生攀爬樹木或采摘植物（可拍攝照片記錄）；測量實驗中，提醒學(xué)生避免直視太陽（可用遮陽帽遮擋）。分組時遵循“異質(zhì)互補”原則：將動手能力強、記錄細(xì)致、善于提問的學(xué)生混合編組，每組明確“操作員”“記錄員”“匯報員”角色，定期輪換，確保每個學(xué)生都能參與核心環(huán)節(jié)。2問題驅(qū)動：從“做實驗”到“想科學(xué)”0102030405實驗不是機械操作，而是思維訓(xùn)練的過程。我常采用“問題鏈”引導(dǎo)學(xué)生深度思考：01模擬實驗中：“如果地軸不傾斜，會有四季嗎？”（引發(fā)假設(shè)）02對比實驗中：“陰雨天的數(shù)據(jù)能和晴天對比嗎？為什么？”（理解變量控制）04觀測實驗中：“為什么同一棵樹的落葉時間有早有晚？”（關(guān)注個體差異）03這些問題像“思維鉤子”，將操作與思考緊密結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維習(xí)慣。053家校協(xié)同：拓展實驗的時空邊界四季實驗周期長、范圍廣，僅靠課堂時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。我會設(shè)計“家庭觀察任務(wù)”：如讓學(xué)生和家長一起記錄“廚房蔬菜的季節(jié)變化”（夏季多黃瓜、番茄，冬季多蘿卜、白菜），或“晚飯后散步時的星空變化”（夏季看到銀河，冬季看到獵戶座）。這些任務(wù)不僅讓實驗從學(xué)校延伸到生活，更能讓家長成為科學(xué)教育的支持者——曾有家長反饋：“孩子現(xiàn)在每天拉著我看月亮，我才發(fā)現(xiàn)原來月相真的會變！”04總結(jié)：用實驗點亮四季的科學(xué)之光總結(jié)：用實驗點亮四季的科學(xué)之光回顧整個實驗設(shè)計，我們從模擬宇宙的“小課堂”，走到觀察植物的“大校園”，再到測量數(shù)據(jù)的“真生活”，每一個實驗都是一把鑰匙，打開學(xué)生認(rèn)知四季的大門。四季不僅是日歷上的節(jié)氣更迭，更是地球與太陽共舞的軌跡，是植物動物生存的智慧，是光照與溫度書寫的密碼。作為科學(xué)教師，我們的使命不僅是