一、課程背景：為什么要探究“地球的形狀”？演講人課程背景：為什么要探究“地球的形狀”？01展示設(shè)計(jì)：讓證據(jù)“會(huì)說話”的多元方式02證據(jù)收集：從古代到現(xiàn)代的實(shí)證鏈條03實(shí)踐指導(dǎo)：從課堂到生活的探究延伸04目錄2025小學(xué)四年級(jí)科學(xué)下冊(cè)地球形狀證據(jù)收集與展示課件作為深耕小學(xué)科學(xué)教育十余年的一線教師，我始終相信：科學(xué)課的魅力不僅在于傳遞知識(shí)，更在于帶領(lǐng)學(xué)生像科學(xué)家一樣觀察、質(zhì)疑、驗(yàn)證。今天，我們要共同探索的主題——“地球的形狀”，正是這樣一個(gè)能激發(fā)好奇心、培養(yǎng)實(shí)證思維的經(jīng)典課題。四年級(jí)學(xué)生已通過日常學(xué)習(xí)知道“地球是球體”，但“如何證明這一點(diǎn)”才是科學(xué)思維的起點(diǎn)。接下來，我將從課程背景、證據(jù)收集、展示設(shè)計(jì)、實(shí)踐指導(dǎo)四個(gè)維度，系統(tǒng)梳理這一主題的教學(xué)邏輯與實(shí)施路徑。01課程背景：為什么要探究“地球的形狀”？1知識(shí)銜接與認(rèn)知發(fā)展需求四年級(jí)學(xué)生處于具體運(yùn)算階段向形式運(yùn)算階段過渡的關(guān)鍵期（皮亞杰認(rèn)知發(fā)展理論），已具備基于觀察現(xiàn)象進(jìn)行簡(jiǎn)單推理的能力，但對(duì)“間接證據(jù)”的理解仍需引導(dǎo)。教材中將“地球的形狀”安排在“地球與宇宙”單元起始位置，既是對(duì)低年級(jí)“認(rèn)識(shí)地球”常識(shí)的深化，也是為后續(xù)學(xué)習(xí)“地球的運(yùn)動(dòng)”“晝夜交替”等內(nèi)容奠定空間認(rèn)知基礎(chǔ)。2科學(xué)思維培養(yǎng)的核心載體從“天圓地方”到“球體說”，人類對(duì)地球形狀的認(rèn)知跨越了數(shù)千年。這一過程本身就是“觀察—質(zhì)疑—驗(yàn)證—修正”科學(xué)探究的典型范例。通過收集不同時(shí)期的證據(jù)，學(xué)生能直觀感受“科學(xué)結(jié)論需要實(shí)證支持”的核心思想，體會(huì)“技術(shù)進(jìn)步如何推動(dòng)認(rèn)知發(fā)展”的內(nèi)在邏輯。3真實(shí)情境中的學(xué)習(xí)動(dòng)力教學(xué)實(shí)踐中我發(fā)現(xiàn)，當(dāng)拋出“古人沒坐過飛船，怎么知道地球是圓的？”“如果地球是平的，生活會(huì)有什么不同？”等問題時(shí)，學(xué)生的眼睛會(huì)瞬間發(fā)亮——這種對(duì)“未知”的好奇，正是驅(qū)動(dòng)深度學(xué)習(xí)的最佳動(dòng)力。去年帶學(xué)生做相關(guān)課題時(shí)，有個(gè)孩子課后追著問：“老師，月食時(shí)地球影子是圓的，那如果地球是方的，影子會(huì)是方的嗎？”這樣的追問，正是科學(xué)思維萌芽的體現(xiàn)。02證據(jù)收集：從古代到現(xiàn)代的實(shí)證鏈條證據(jù)收集：從古代到現(xiàn)代的實(shí)證鏈條要證明“地球是球體”，需要構(gòu)建多維度、跨時(shí)代的證據(jù)網(wǎng)絡(luò)。我們可以將證據(jù)按時(shí)間線索分為“古代觀察證據(jù)”“近代實(shí)踐證據(jù)”“現(xiàn)代技術(shù)證據(jù)”三類，逐步揭示人類認(rèn)知的演進(jìn)過程。1古代觀察證據(jù)：來自自然現(xiàn)象的啟示古人雖無現(xiàn)代科技，卻能通過敏銳觀察與邏輯推理發(fā)現(xiàn)線索。這些證據(jù)貼近學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)，是最易引發(fā)共鳴的切入點(diǎn)。1古代觀察證據(jù)：來自自然現(xiàn)象的啟示1.1月食時(shí)的地球陰影月食發(fā)生時(shí)，月球表面會(huì)出現(xiàn)暗紅色的陰影。引導(dǎo)學(xué)生觀察月食照片（或用手電筒、籃球、乒乓球模擬實(shí)驗(yàn)），會(huì)發(fā)現(xiàn)陰影邊緣始終是弧形。進(jìn)一步追問：“如果地球是平的，影子會(huì)是什么形狀？”（矩形或不規(guī)則形）“如果是圓柱體，影子會(huì)怎樣變化？”（旋轉(zhuǎn)時(shí)影子可能變扁）通過對(duì)比可推導(dǎo)出：只有球體在任何角度下的投影都是圓形。去年帶學(xué)生做模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，有個(gè)小組用方形積木模擬“平的地球”，發(fā)現(xiàn)影子邊緣是直角；換成橙子（模擬球體）后，無論怎么旋轉(zhuǎn)，影子邊緣都是弧形——這個(gè)直觀對(duì)比讓孩子們瞬間理解了“月食證據(jù)”的邏輯。1古代觀察證據(jù)：來自自然現(xiàn)象的啟示1.2帆船遠(yuǎn)去時(shí)的視覺變化當(dāng)帆船從海邊駛向遠(yuǎn)方，會(huì)出現(xiàn)“船身先消失，桅桿后消失”的現(xiàn)象。用地球儀和小紙船做模擬實(shí)驗(yàn)：將紙船從“赤道”向“北極”移動(dòng)，觀察船身是否逐漸“沉入”球面；若在平板上移動(dòng)紙船，則會(huì)整體變小直至消失。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)可得出：曲面會(huì)遮擋物體下半部分，平面不會(huì)，從而證明地球表面是彎曲的。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是“對(duì)比”。我曾讓學(xué)生先在桌面（平面）上移動(dòng)紙船，記錄觀察結(jié)果；再在地球儀（曲面）上重復(fù)操作，兩組現(xiàn)象的差異會(huì)強(qiáng)烈沖擊他們的前概念，從而主動(dòng)接受“地球是曲面”的結(jié)論。1古代觀察證據(jù)：來自自然現(xiàn)象的啟示1.3登高望遠(yuǎn)的視覺延伸“站得高，看得遠(yuǎn)”是生活中常見現(xiàn)象。引導(dǎo)學(xué)生思考：如果地球是平的，視野范圍應(yīng)與高度無關(guān)（理論上可看到無限遠(yuǎn)，受限于空氣透明度）；但實(shí)際中，登山者從山腳到山頂，能看到的地平線會(huì)逐漸向外擴(kuò)展。這說明地表存在曲率，高度增加可突破原有的視線遮擋。為增強(qiáng)體驗(yàn)，我會(huì)帶學(xué)生到學(xué)校教學(xué)樓頂層與操場(chǎng)對(duì)比觀察：在操場(chǎng)平視，只能看到圍墻外的樹梢；到三樓陽臺(tái)，能看到更遠(yuǎn)的樓頂；到五樓則能看到遠(yuǎn)處的塔尖。這種“高度—視野”的正相關(guān)，是學(xué)生可親身驗(yàn)證的“曲面證據(jù)”。2近代實(shí)踐證據(jù)：航海與測(cè)量的突破15-17世紀(jì)的大航海時(shí)代，人類通過實(shí)踐驗(yàn)證了“地球是球體”的猜想。這部分內(nèi)容能銜接歷史學(xué)科，培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科思維。2近代實(shí)踐證據(jù)：航海與測(cè)量的突破2.1麥哲倫船隊(duì)的環(huán)球航行1519-1522年，麥哲倫船隊(duì)從西班牙出發(fā)，向西航行后最終回到起點(diǎn)。引導(dǎo)學(xué)生思考：“如果地球是平的，向西航行會(huì)怎樣？”（可能掉入“邊緣”或無限遠(yuǎn)離起點(diǎn)）“環(huán)球成功說明什么？”（地表是閉合的曲面）需要強(qiáng)調(diào)的是，麥哲倫本人并未完成全程（中途去世），但船隊(duì)的成功更體現(xiàn)了科學(xué)探索的接力精神。為幫助學(xué)生理解“環(huán)球”的概念，我會(huì)用地球儀和細(xì)繩模擬：從某點(diǎn)出發(fā)，沿赤道繞一圈回到原點(diǎn)，細(xì)繩會(huì)貼合球面；若地球是圓盤，細(xì)繩會(huì)從邊緣滑落——這種具象操作能化解“抽象空間”的理解難點(diǎn)。2近代實(shí)踐證據(jù)：航海與測(cè)量的突破2.2不同緯度的北極星高度差異北極星在天空中的高度與觀測(cè)者所在緯度直接相關(guān)：赤道地區(qū)（0）北極星幾乎在地平線；北京（約40N）北極星高度約40；北極點(diǎn)（90N）北極星則在頭頂正上方。若地球是平的，北極星高度應(yīng)處處相同（理論上與觀測(cè)點(diǎn)無關(guān)）；而實(shí)際差異說明地表是個(gè)球體，不同緯度的觀測(cè)者與北極星的連線形成不同角度。這個(gè)證據(jù)對(duì)學(xué)生來說較抽象，我會(huì)用“量角器測(cè)北極星高度”的模擬實(shí)驗(yàn)輔助：在地球儀上標(biāo)記不同緯度點(diǎn)，用激光筆模擬北極星（固定在“北極”正上方），用自制量角器測(cè)量各點(diǎn)與激光筆的夾角，結(jié)果與緯度高度一致——數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系能有效支撐結(jié)論。3現(xiàn)代技術(shù)證據(jù)：直觀影像與精確測(cè)量20世紀(jì)以來，航天技術(shù)與測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，為地球形狀提供了直接證據(jù)。這部分內(nèi)容能激發(fā)學(xué)生對(duì)現(xiàn)代科技的興趣，感受“技術(shù)賦能科學(xué)”的力量。3現(xiàn)代技術(shù)證據(jù)：直觀影像與精確測(cè)量3.1衛(wèi)星與載人航天的直接影像從1957年蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星，到1969年人類首次登月，再到我國“風(fēng)云”系列氣象衛(wèi)星，所有從太空拍攝的照片都清晰顯示：地球是一顆藍(lán)色球體。展示“阿波羅17號(hào)”拍攝的經(jīng)典照片《藍(lán)色彈珠》，引導(dǎo)學(xué)生觀察：“照片中地球邊緣是否有弧度？”“能否看到‘邊緣’？”通過直觀影像破除“平地球”的迷思。教學(xué)中我會(huì)特別強(qiáng)調(diào)：“這些照片不是‘特效’，而是人類用半個(gè)世紀(jì)航天事業(yè)積累的實(shí)證?！痹袑W(xué)生問：“會(huì)不會(huì)照片是P的？”我便展示不同國家、不同年代的衛(wèi)星影像（包括我國“高分”衛(wèi)星拍攝的圖像），用“多國獨(dú)立驗(yàn)證”的事實(shí)說明結(jié)論的可靠性。3現(xiàn)代技術(shù)證據(jù)：直觀影像與精確測(cè)量3.2全球定位系統(tǒng)（GPS）的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)GPS定位的核心原理是“三角測(cè)量”，需要以“地球是球體”為數(shù)學(xué)模型計(jì)算位置。若地球是平的，GPS的定位誤差會(huì)隨距離增加呈指數(shù)級(jí)擴(kuò)大；而實(shí)際中，GPS定位精度可達(dá)米級(jí)甚至厘米級(jí)，這從側(cè)面證明地球形狀模型的科學(xué)性。這個(gè)證據(jù)較抽象，但可以轉(zhuǎn)化為生活問題：“為什么用手機(jī)導(dǎo)航能準(zhǔn)確找到幾百公里外的餐廳？”通過解釋“衛(wèi)星信號(hào)需要根據(jù)地球曲率計(jì)算最短路徑”，讓學(xué)生體會(huì)“科學(xué)結(jié)論如何服務(wù)于日常生活”。03展示設(shè)計(jì)：讓證據(jù)“會(huì)說話”的多元方式展示設(shè)計(jì)：讓證據(jù)“會(huì)說話”的多元方式收集證據(jù)不是終點(diǎn)，用清晰、生動(dòng)的方式展示證據(jù)，才能實(shí)現(xiàn)知識(shí)的內(nèi)化與傳播。針對(duì)四年級(jí)學(xué)生的表達(dá)特點(diǎn)，可設(shè)計(jì)“可視化展示”“互動(dòng)體驗(yàn)”“語言表達(dá)”三類展示形式，兼顧科學(xué)性與趣味性。1可視化展示：圖表與模型的直觀呈現(xiàn)可視化是最符合小學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的展示方式，重點(diǎn)在于“將抽象證據(jù)轉(zhuǎn)化為具象符號(hào)”。1可視化展示：圖表與模型的直觀呈現(xiàn)1.1證據(jù)時(shí)間軸手抄報(bào)以時(shí)間為橫軸，用簡(jiǎn)筆畫+文字說明的形式繪制“人類認(rèn)識(shí)地球形狀的歷程”。例如：公元前5世紀(jì)（古希臘）：畢達(dá)哥拉斯提出“球體說”；公元前2世紀(jì)（中國漢代）：張衡“渾天說”（天之包地，猶殼之裹黃）；1522年：麥哲倫船隊(duì)環(huán)球航行；1961年：加加林首次從太空看到地球；2023年：我國“嫦娥六號(hào)”月背探測(cè)。要求學(xué)生在時(shí)間軸旁標(biāo)注“關(guān)鍵證據(jù)”（如月食陰影、環(huán)球航行路線），并用不同顏色區(qū)分“觀察證據(jù)”“實(shí)踐證據(jù)”“技術(shù)證據(jù)”。去年學(xué)生的作品中，有個(gè)小組用“太陽”“帆船”“衛(wèi)星”圖標(biāo)分別代表三類證據(jù)，既美觀又清晰。1可視化展示：圖表與模型的直觀呈現(xiàn)1.2對(duì)比實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖溆眯兄谱鳌捌矫媾c曲面對(duì)比模型”：一側(cè)鋪白紙（模擬平面），另一側(cè)固定半個(gè)乒乓球（模擬曲面）；在“平面”上放置可移動(dòng)的小紙船，“曲面”上放置相同紙船。展示時(shí)推動(dòng)紙船，對(duì)比“平面組船身整體縮小”與“曲面組船身先消失”的現(xiàn)象，配合標(biāo)簽標(biāo)注“現(xiàn)象差異→證明地球是曲面”。這種模型的優(yōu)勢(shì)在于“可操作性”，學(xué)生在展示時(shí)能邀請(qǐng)觀眾親自推動(dòng)紙船，通過動(dòng)手體驗(yàn)理解證據(jù)邏輯。我曾見過學(xué)生在模型箱旁貼便利貼，寫著“請(qǐng)你推一推，看看有什么不同？”，這種互動(dòng)設(shè)計(jì)極大提升了展示效果。2互動(dòng)體驗(yàn)：游戲與實(shí)驗(yàn)的深度參與互動(dòng)展示能調(diào)動(dòng)觀眾的多感官體驗(yàn)，讓證據(jù)“活起來”。2互動(dòng)體驗(yàn)：游戲與實(shí)驗(yàn)的深度參與2.1“月食偵探”角色扮演游戲設(shè)置“古代天文學(xué)家實(shí)驗(yàn)室”場(chǎng)景，學(xué)生分別扮演“記錄員”“實(shí)驗(yàn)員”“解說員”：實(shí)驗(yàn)員用手電筒（太陽）、籃球（地球）、乒乓球（月球）模擬月食；記錄員繪制不同角度下地球陰影的形狀；解說員總結(jié)：“無論地球怎么轉(zhuǎn)，陰影邊緣都是弧形，說明地球是球體！”游戲中需強(qiáng)調(diào)“變量控制”：保持光源距離、三球位置不變，僅旋轉(zhuǎn)“地球”（籃球），觀察陰影變化。去年的課堂上，“記錄員”發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)后陰影仍是弧形，興奮地喊：“看！不管怎么轉(zhuǎn)都是圓的，地球肯定是球！”這種由自主探究得出的結(jié)論，比直接講授更深刻。2互動(dòng)體驗(yàn)：游戲與實(shí)驗(yàn)的深度參與2.2“登高望遠(yuǎn)”實(shí)景體驗(yàn)站在教室窗臺(tái)或操場(chǎng)設(shè)置“高度—視野”觀測(cè)點(diǎn)：低處（地面）：用粉筆畫出能看到的最遠(yuǎn)點(diǎn)；高處（臺(tái)階/桌子）：再次畫出能看到的最遠(yuǎn)點(diǎn)；對(duì)比兩次標(biāo)記，用卷尺測(cè)量距離差，配合解說：“站得越高，看得越遠(yuǎn)，因?yàn)榈厍虮砻媸菑澢?！”這個(gè)展示的關(guān)鍵是“數(shù)據(jù)支撐”。我會(huì)提前準(zhǔn)備測(cè)量工具，指導(dǎo)學(xué)生記錄“高度（米）”與“視野距離（米）”的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，用表格呈現(xiàn)“高度增加→距離增加”的規(guī)律，讓觀眾從“現(xiàn)象”到“數(shù)據(jù)”逐步理解證據(jù)。3語言表達(dá)：故事與演講的邏輯傳遞語言表達(dá)能鍛煉學(xué)生的邏輯組織與口語能力，重點(diǎn)在于“用兒童化語言講清科學(xué)邏輯”。3語言表達(dá)：故事與演講的邏輯傳遞3.1“我是小科學(xué)家”故事分享鼓勵(lì)學(xué)生以“古代航海家”“現(xiàn)代宇航員”等角色創(chuàng)作故事，融入證據(jù)細(xì)節(jié)。例如：“我是15世紀(jì)的水手，跟著船隊(duì)向西航行。出發(fā)時(shí)，家鄉(xiāng)的教堂尖塔越來越?。缓髞?，我發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處的島嶼不是‘突然出現(xiàn)’，而是先看到山頂，再看到山腳——這一定是因?yàn)榇蟮厥菆A的！”故事需包含“觀察現(xiàn)象→提出疑問→推理結(jié)論”的完整邏輯鏈。批改學(xué)生故事時(shí)，我會(huì)重點(diǎn)關(guān)注“現(xiàn)象與結(jié)論的關(guān)聯(lián)”，引導(dǎo)他們用“因?yàn)椤浴本涫綇?qiáng)化邏輯（如“因?yàn)榇硐认В院Ｃ媸菑澢摹保?語言表達(dá)：故事與演講的邏輯傳遞3.2“證據(jù)發(fā)布會(huì)”演講比賽設(shè)置“地球形狀證據(jù)發(fā)布會(huì)”場(chǎng)景，學(xué)生作為“科學(xué)家”匯報(bào)某一項(xiàng)證據(jù)。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括：科學(xué)性：證據(jù)描述準(zhǔn)確（如月食陰影是地球的投影）；邏輯性：現(xiàn)象→推理→結(jié)論的鏈條清晰；表現(xiàn)力：語言生動(dòng)，配合手勢(shì)/道具（如用地球儀輔助講解）。去年的演講中，有個(gè)學(xué)生用“烤腸”比喻地球（“如果地球是根烤腸，月食陰影會(huì)是橢圓形；但我們看到的是圓形，所以地球更像肉丸子！”），這種童趣化類比既準(zhǔn)確又讓人印象深刻。04實(shí)踐指導(dǎo)：從課堂到生活的探究延伸實(shí)踐指導(dǎo)：從課堂到生活的探究延伸科學(xué)探究不應(yīng)止步于課堂，需引導(dǎo)學(xué)生將方法遷移到生活中，形成“觀察—質(zhì)疑—驗(yàn)證”的思維習(xí)慣。1家庭小實(shí)驗(yàn)：用日常物品驗(yàn)證證據(jù)設(shè)計(jì)“家庭探究任務(wù)卡”，鼓勵(lì)學(xué)生與家長合作完成：任務(wù)1：用橙子（模擬地球）和牙簽（模擬帆船），觀察“船身消失”現(xiàn)象；任務(wù)2：在夜晚觀察北極星（或用APP定位北極星），記錄不同樓層（不同高度）的仰角差異；任務(wù)3：收集不同年代的地球形狀插畫（如古代“天圓地方圖”、近代航海圖、現(xiàn)代衛(wèi)星圖），制作“認(rèn)知演變”家庭相冊(cè)。去年有個(gè)學(xué)生和爸爸用保鮮膜和碗模擬“平的地球”與“曲的地球”，拍攝實(shí)驗(yàn)視頻傳到班級(jí)群，引發(fā)了家長們的科學(xué)討論——這種“家校聯(lián)動(dòng)”極大擴(kuò)展了學(xué)習(xí)空間。2社區(qū)科普：做“地球形狀”小講師組織“科學(xué)小講師進(jìn)社區(qū)”活動(dòng)，學(xué)生到小區(qū)、養(yǎng)老院為弟弟妹妹或老人講解地球形狀的證據(jù)。要求：內(nèi)容簡(jiǎn)化：用“爺爺，您看月亮被遮住時(shí)，影子邊是圓的，那是地球的影子哦！”等口語化表達(dá)；互動(dòng)設(shè)計(jì)：帶橙子、紙船等道具，邀請(qǐng)聽眾一起做實(shí)驗(yàn)；反饋記錄：收集聽眾的問題（如“為什么地球是圓的不是方的？”），回校后討論解答。這種“教別人”的過程，能倒逼學(xué)生深化對(duì)證據(jù)的理解。曾有位奶奶問：“我小時(shí)候聽老人說地是平的，現(xiàn)在怎么變圓了？”學(xué)生回答：“因?yàn)橐郧皼]有衛(wèi)星，現(xiàn)在科學(xué)家用飛船拍了照片，還繞著地球跑了一圈，所以我們知道得更清楚啦！”——這正是“科學(xué)是不斷發(fā)展”的最佳詮釋。2社區(qū)科普：做“地球形狀”小講師結(jié)語：從“知道”到“理解”的科學(xué)啟蒙回