一、從現(xiàn)象到問(wèn)題：我們身邊的四季密碼演講人CONTENTS從現(xiàn)象到問(wèn)題：我們身邊的四季密碼地球公轉(zhuǎn)：四季舞臺(tái)的“幕后導(dǎo)演”太陽(yáng)直射點(diǎn)移動(dòng)：四季變化的“能量開(kāi)關(guān)”四季的“地域特征”與特殊現(xiàn)象從知識(shí)到素養(yǎng)：用科學(xué)眼光看四季目錄2025小學(xué)五年級(jí)科學(xué)上冊(cè)四季變化與地球公轉(zhuǎn)關(guān)系課件作為一名深耕小學(xué)科學(xué)教育十余年的教師，我始終相信：最好的科學(xué)課，是讓孩子從熟悉的生活現(xiàn)象出發(fā)，一步步揭開(kāi)自然規(guī)律的面紗。今天，我們要探討的主題——“四季變化與地球公轉(zhuǎn)的關(guān)系”，正是這樣一個(gè)將生活經(jīng)驗(yàn)與科學(xué)原理緊密結(jié)合的典型案例。每當(dāng)我?guī)W(xué)生觀察校園里的梧桐樹(shù)：春日抽芽、盛夏濃蔭、秋時(shí)落葉、冬日光禿；或是記錄操場(chǎng)旗桿影子從夏到冬逐漸變長(zhǎng)的過(guò)程，孩子們眼中閃爍的好奇，總會(huì)讓我更深刻地意識(shí)到：解釋四季的“為什么”，不僅是傳遞知識(shí)，更是培養(yǎng)他們用科學(xué)眼光觀察世界的起點(diǎn)。01從現(xiàn)象到問(wèn)題：我們身邊的四季密碼1學(xué)生眼中的四季差異每學(xué)期開(kāi)學(xué)時(shí)，我總會(huì)讓學(xué)生用“關(guān)鍵詞”描述自己心中的四季。五年級(jí)的孩子總能給出鮮活的答案：“春天有櫻花和風(fēng)箏”“夏天要吃西瓜、吹空調(diào)”“秋天有桂花香味和沉甸甸的果實(shí)”“冬天要穿羽絨服，早上不想起床”……這些看似零散的描述，實(shí)則隱含著四季最核心的特征差異——溫度變化、晝夜長(zhǎng)短、自然物候。以北京地區(qū)為例，我曾帶領(lǐng)學(xué)生連續(xù)一年記錄三項(xiàng)數(shù)據(jù)：①每天12點(diǎn)測(cè)量旗桿影子長(zhǎng)度；②記錄日出日落時(shí)間計(jì)算晝長(zhǎng)；③觀察校園月季的開(kāi)花狀態(tài)。整理數(shù)據(jù)時(shí)，孩子們驚喜地發(fā)現(xiàn)：6月影子最短、晝長(zhǎng)超14小時(shí)、月季開(kāi)得最艷；12月影子最長(zhǎng)、晝長(zhǎng)不足10小時(shí)、月季只?？葜?。這些數(shù)據(jù)直觀呈現(xiàn)了四季的“量化特征”，也自然引出問(wèn)題：是什么力量讓一年中這些現(xiàn)象周而復(fù)始？2常見(jiàn)誤區(qū)與科學(xué)問(wèn)題的提出面對(duì)“為什么會(huì)有四季”，孩子們最常給出的猜想是：“地球離太陽(yáng)近時(shí)熱，遠(yuǎn)時(shí)冷?！边@源于他們對(duì)“距離影響溫度”的生活經(jīng)驗(yàn)（如靠近火爐更熱）。但我會(huì)引導(dǎo)他們觀察一組數(shù)據(jù)：地球1月初到達(dá)近日點(diǎn)（距離太陽(yáng)約1.471億千米），7月初到達(dá)遠(yuǎn)日點(diǎn)（約1.521億千米）——而北半球的7月是盛夏，1月是寒冬。數(shù)據(jù)與直覺(jué)的矛盾，瞬間激發(fā)了孩子們的探究欲：如果距離不是主因，那真正的原因是什么？02地球公轉(zhuǎn)：四季舞臺(tái)的“幕后導(dǎo)演”地球公轉(zhuǎn)：四季舞臺(tái)的“幕后導(dǎo)演”要解答四季之謎，必須先明確地球的運(yùn)動(dòng)方式。我們的地球同時(shí)進(jìn)行著兩種基本運(yùn)動(dòng)：自轉(zhuǎn)（繞地軸旋轉(zhuǎn)，周期約24小時(shí)，導(dǎo)致晝夜交替）和公轉(zhuǎn)（繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，周期約365天，這正是四季的“時(shí)間舞臺(tái)”）。1公轉(zhuǎn)的基本特征為了讓抽象的公轉(zhuǎn)更直觀，我會(huì)用教室中央的臺(tái)燈模擬太陽(yáng)，手持地球儀（提前用彩筆標(biāo)出學(xué)校位置）演示公轉(zhuǎn)過(guò)程。在這個(gè)“微型太陽(yáng)系”中，學(xué)生能觀察到：軌道形狀：地球公轉(zhuǎn)軌道是一個(gè)接近正圓的橢圓，太陽(yáng)位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上（離心率僅0.0167，幾乎可視為圓形）；運(yùn)動(dòng)方向：自西向東（與自轉(zhuǎn)方向一致），從北極上空看呈逆時(shí)針；周期與速度：公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為365天5小時(shí)48分46秒（回歸年），平均速度約30千米/秒，但近日點(diǎn)（1月初）稍快，遠(yuǎn)日點(diǎn)（7月初）稍慢。2關(guān)鍵因素：地軸傾斜的“不變性”如果地球公轉(zhuǎn)時(shí)地軸完全垂直于公轉(zhuǎn)軌道面（即“直立”），太陽(yáng)直射點(diǎn)將永遠(yuǎn)固定在赤道，全球各地全年晝夜等長(zhǎng)、太陽(yáng)高度角不變，也就不會(huì)有四季。但現(xiàn)實(shí)中，地軸始終與公轉(zhuǎn)軌道面保持約66.5的夾角（即赤道面與公轉(zhuǎn)軌道面——黃道面的夾角約23.5），且地軸指向幾乎不變（始終指向北極星附近）。這一“傾斜且指向不變”的特性，正是四季形成的核心機(jī)制。我曾用一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一點(diǎn)：讓學(xué)生手持地球儀，保持地軸傾斜23.5，繞臺(tái)燈（太陽(yáng)）轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)“北半球”傾向太陽(yáng)時(shí)（夏至），該半球獲得的光照更集中；當(dāng)“北半球”遠(yuǎn)離太陽(yáng)時(shí)（冬至），光照更分散。如果故意將地軸“扳直”再轉(zhuǎn)動(dòng)，學(xué)生立刻會(huì)發(fā)現(xiàn)：所有位置的光照強(qiáng)度幾乎相同——這就是“沒(méi)有四季的世界”。03太陽(yáng)直射點(diǎn)移動(dòng)：四季變化的“能量開(kāi)關(guān)”太陽(yáng)直射點(diǎn)移動(dòng)：四季變化的“能量開(kāi)關(guān)”地軸傾斜與公轉(zhuǎn)的共同作用，直接導(dǎo)致了太陽(yáng)直射點(diǎn)在南北回歸線之間的周期性移動(dòng)。這一移動(dòng)如同“能量開(kāi)關(guān)”，控制著不同地區(qū)接收太陽(yáng)能量的多少，進(jìn)而引發(fā)溫度、晝夜長(zhǎng)短等一系列變化。1直射點(diǎn)移動(dòng)的規(guī)律我們可以將公轉(zhuǎn)周期劃分為四個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)（二分二至日），對(duì)應(yīng)直射點(diǎn)的位置變化：春分（3月21日前后）：太陽(yáng)直射赤道，全球晝夜等長(zhǎng)；夏至（6月22日前后）：太陽(yáng)直射北回歸線（23.5N），北半球晝最長(zhǎng)、夜最短；秋分（9月23日前后）：太陽(yáng)直射赤道，全球再次晝夜等長(zhǎng)；冬至（12月22日前后）：太陽(yáng)直射南回歸線（23.5S），北半球晝最短、夜最長(zhǎng)。為了讓學(xué)生更清晰地理解這一過(guò)程，我會(huì)讓他們?cè)诘厍騼x上貼出四個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置，并用紅色貼紙標(biāo)記直射點(diǎn)，模擬公轉(zhuǎn)時(shí)貼紙的移動(dòng)軌跡。當(dāng)看到貼紙從赤道北移至北回歸線，再南返至赤道、南回歸線，最后回到赤道時(shí)，孩子們會(huì)恍然大悟：原來(lái)直射點(diǎn)一年“跑”了一個(gè)來(lái)回，這個(gè)“來(lái)回”的范圍就是南北回歸線之間的區(qū)域（熱帶）。1直射點(diǎn)移動(dòng)的規(guī)律3.2能量接收差異的本質(zhì)：太陽(yáng)高度角與日照時(shí)間太陽(yáng)直射點(diǎn)移動(dòng)如何影響溫度？核心在于兩個(gè)物理量的變化：太陽(yáng)高度角（太陽(yáng)光線與地平面的夾角）：直射時(shí)（高度角90），單位面積接收的太陽(yáng)輻射最強(qiáng)；角度越小，輻射越分散，能量越弱。例如，夏至日北京的正午太陽(yáng)高度角約73.5，冬至日僅26.5，后者單位面積接收的能量約為前者的1/3（與正弦值相關(guān)）。日照時(shí)間（晝長(zhǎng)）：太陽(yáng)直射北半球時(shí)，北半球晝長(zhǎng)夜短，地面接收熱量的時(shí)間更長(zhǎng)；反之則晝短夜長(zhǎng)。例如，哈爾濱夏至日晝長(zhǎng)約15小時(shí)40分，冬至日僅8小時(shí)40分，相差7小時(shí)——這意味著夏季每天多接收近8小時(shí)的太陽(yáng)能量。1直射點(diǎn)移動(dòng)的規(guī)律我曾帶學(xué)生用“模擬小實(shí)驗(yàn)”驗(yàn)證這兩點(diǎn)：用同一功率的手電筒分別垂直照射（模擬高太陽(yáng)高度角）和傾斜45照射（模擬低太陽(yáng)高度角）同一面積的黑紙，3分鐘后測(cè)量溫度，垂直照射的黑紙溫度高出10℃以上；用計(jì)時(shí)器模擬晝長(zhǎng)，計(jì)算“白天”12小時(shí)和8小時(shí)的“熱量積累”差異，學(xué)生直觀感受到兩者對(duì)溫度的顯著影響。04四季的“地域特征”與特殊現(xiàn)象1四季的分布規(guī)律STEP1STEP2STEP3STEP4受太陽(yáng)直射點(diǎn)移動(dòng)影響，全球不同緯度的四季特征差異顯著：熱帶（南北回歸線之間）：全年太陽(yáng)高度角大，晝夜長(zhǎng)短變化小，四季不分明，僅有“雨季”和“旱季”之分；溫帶（回歸線與極圈之間）：太陽(yáng)高度角和晝夜長(zhǎng)短變化顯著，四季分明（如我國(guó)大部分地區(qū)）；寒帶（極圈以內(nèi)）：存在極晝、極夜現(xiàn)象，夏季短暫且涼爽，冬季漫長(zhǎng)嚴(yán)寒（如南極大陸）。2特殊現(xiàn)象的科學(xué)解釋教學(xué)中，學(xué)生常提出一些“特殊問(wèn)題”，這正是深化理解的好機(jī)會(huì)：“為什么南半球的季節(jié)和北半球相反？”：當(dāng)北半球傾向太陽(yáng)（夏至），南半球遠(yuǎn)離太陽(yáng)，此時(shí)北半球是夏季，南半球是冬季；反之亦然。“極晝極夜是怎么回事？”：極圈（66.5）是晝夜長(zhǎng)短的“臨界點(diǎn)”。例如，北極圈內(nèi)在夏至日會(huì)出現(xiàn)24小時(shí)白晝（極晝），冬至日則24小時(shí)黑夜（極夜），這是因?yàn)榈剌S傾斜導(dǎo)致該區(qū)域在公轉(zhuǎn)時(shí)完全處于太陽(yáng)照射或陰影中?！盀槭裁创呵锛静蝗缦亩久黠@？”：春分、秋分時(shí)太陽(yáng)直射赤道，全球晝夜等長(zhǎng)，太陽(yáng)高度角介于夏冬之間，能量變化較平緩，因此春秋季是“過(guò)渡季節(jié)”，持續(xù)時(shí)間和特征強(qiáng)度弱于夏冬。05從知識(shí)到素養(yǎng)：用科學(xué)眼光看四季1糾正誤區(qū)，建立科學(xué)認(rèn)知通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已能明確：四季變化的根本原因是地球公轉(zhuǎn)時(shí)地軸傾斜且指向不變，導(dǎo)致太陽(yáng)直射點(diǎn)移動(dòng)，進(jìn)而引起太陽(yáng)高度角和晝夜長(zhǎng)短的周期性變化。此時(shí)，我會(huì)再次回到最初的誤區(qū)——“地球距離太陽(yáng)遠(yuǎn)近導(dǎo)致四季”，引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)據(jù)和原理反駁：雖然近日點(diǎn)與遠(yuǎn)日點(diǎn)的距離差約500萬(wàn)千米，但這對(duì)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的影響僅約7%；而太陽(yáng)高度角的變化（如從26.5到73.5）導(dǎo)致的輻射差異可達(dá)數(shù)倍。因此，地軸傾斜引發(fā)的能量分布變化，才是四季的主因。2實(shí)踐與觀察：讓科學(xué)“活”起來(lái)為了讓知識(shí)真正內(nèi)化，我會(huì)設(shè)計(jì)一系列實(shí)踐任務(wù)：長(zhǎng)期觀察：讓學(xué)生繼續(xù)記錄家鄉(xiāng)的月均溫、晝長(zhǎng)數(shù)據(jù)，繪制“年度變化曲線圖”，對(duì)比理論規(guī)律；模型制作：用硬紙板制作“公轉(zhuǎn)軌道模型”，標(biāo)注二分二至日位置和直射點(diǎn)移動(dòng)軌跡；跨學(xué)科聯(lián)結(jié)：結(jié)合語(yǔ)文課本中的季節(jié)詩(shī)詞（如“春風(fēng)又綠江南岸”“映日荷花別樣紅”），分析其中蘊(yùn)含的物候與四季規(guī)律。結(jié)語(yǔ)：四季是地球?qū)懡o宇宙的“情書(shū)”站在教室窗前，望著深秋的銀杏葉漸次變黃，我總會(huì)想起和學(xué)生們探究四季的那些日子。從最初對(duì)“為什么”的好奇，到通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)、推理揭開(kāi)謎底，孩子們不僅掌握了科學(xué)知識(shí)，更重要的是學(xué)會(huì)了用“提問(wèn)—驗(yàn)證—總結(jié)”的科