影子为什么会变化

李彩云 朱美华

湖北省宜城市南街小学(441400) 湖北省宜城市城关初级中学(441400)

1 实验的地位与作用

本实验是鄂教版小学科学4年级上册“旗杆和影子”单元的内容。生活中，学生对物体的影子见得比较多，但认知却只停留在表象上，认识不深刻。笔者通过自制“影子变化演示仪”，帮助学生观察影子的变化，理解影子产生及变化的原因，收到了较好的教学效果。

1.1 认知目标

让学生了解太阳每天在天空中的运动模式,认识到一天中影子的变化与太阳的运动有关。

1.2 能力目标

通过观察，总结出影子变化和太阳运动的关系，并在实际生活中学会运用规律判断时间及方向。

1.3 情感目标

进一步认识事物是相互联系、相互影响的，激发学生的探究兴趣，培养学生从小养成主动观察、认真思考、深入探究的科学精神。

1.4 实验难点

指导学生运用恰当的语言准确表达出影子变化的原因。

2 实验原型与不足

2.1 实验介绍指导性不强

教材实验中的文字描述不具体，实验示意图片模糊不清，具体内容如图1所示。

图1 教材中实验的描述

2.2 方位座标不规范

平面图指示方向的规则是上北下南左西右东，教材中却采用相反的标示(见图2)，与实际对比容易出错，也不便于学生观察理解。

图2 教材平面图指示方向

2.3 手电筒移动太随意

教材实验中实验者用手移动手电筒，没有一定的轨道。若随意移动学生不容易看出太阳的运行轨迹。没有固定的轨道，导致实验条件不一致，不利于数据的对比。

2.4 条件受限

实验时，因条件不一致，每次演示实验结果有差异，不利于反复观察。

模拟实验要求形象、直观、科学。因此，笔者采用创设情境法、直观演示法、问题探究法对教材实验进行了改进与创新。

3 实验改进与创新

3.1 自建模拟实验装置

笔者用木板模拟大地、木棍模拟旗杆、不锈钢管模拟太阳的视运行轨迹、手电筒模拟太阳，自制了“影子变化演示仪”(见图3)。

图3 影子变化演示仪

3.2 标注方位座标

在面板上加注方位座标(见图4)，有助于学生观察、判断影子的运动方向及变化。

图4 方位座标

3.3 模拟太阳视运行轨道

我国大部分国土位于北回归线以北地区，根据太阳的视运行轨迹图，用滑动的套环配合不锈钢管模拟了太阳四季不同的运行轨道。由于地轴是倾斜的，因此设计的轨道也向南倾斜，与实际情况更贴近。同时，用滑轮控制太阳的移动变化过程，使实验过程更可控，有助于学生的观察和测量。

3.4 测量更方便、准确

教材实验中学生拿卷尺趴在地上测量，操作不方便且误差较大。笔者在自制演示仪的木板上刻画了半径间距为1 cm的同心圆(见图5)，测量数据时一目了然且误差较小。

3.5 条件不受限

自制影子变化演示仪打破了天气、时空的限制，且实验条件可控，有利于反复演示，对比观察。同时，在“旗杆和影子”及“影子为什么会变化”这两课中都能使用，达到了一物多用的目的。

实验改进后的优越性体现在：①实验条件一致;②操作方便;③贴近实际;④便于观察和测量;⑤实验现象明显。

4 教学过程与实验步骤

4.1 教学过程

本课的教学活动按激趣——探究——运用三步进行。

(1)影片导入，激发兴趣

“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”上课伊始，先让学生观看手影节目《逗趣》，勾起学生对影子知识的兴趣，激发了学生进一步探究的欲望。

(2)探究实验，得出结论

创新后的实验分两步进行，即发现规律，探究规律，由现象到本质，层层推进。科学探究既须关注现象，又须数据验证。教学中，让学生边观察边填表(见表1、表2)，降低了学生概括规律的难度，同时数据的递减式变化更容易让学生探究出影子变化的原因，引导学生的认知由感性认识上升到理性认识。

表1 实验数

表2 观察到的现

教学中，手机同屏互动和光感传感器的配合使用，使实验现象一目了然，实验结论的得出水到渠成。

(3)学科整合，思维碰撞

“新课程标准”指出，学科间有效的整合将有助于学生建立系统的思维方式。基于此认识，笔者将本课知识与美术、音乐、体育等学科知识进行了有效整合，帮助学生将学科知识与实际生活相链接，培养学生在生活中学科学、用科学的意识。

4.2 实验步骤

(1)发现规律——影子怎样在变化

用手电筒模拟太阳，沿着模拟的太阳视运行轨迹自西向东缓缓移动手电筒。这样，在短暂的时间里可以让学生直观地发现一天中影子的变化规律，并将影子的变化与太阳的运动建立起初步的联系。

(2)探究规律——影子为什么会这样变化

模拟秋季太阳的运行轨迹，通过模拟实验，学生很快地发现影子变化与太阳运动的关系：早晨太阳从东南方升起，影子在西北方，太阳的位置低，影子长。太阳慢慢升高，影子慢慢变短，正午时太阳到达了最高点，影子最短，且转到了正北方。下午，影子转到了东北方，影子随着太阳的西落慢慢变长。影子在秋季时是这样变化的，那在春、夏、冬三季时是否也是如此？通过模拟不同季节太阳的视运行轨迹，反复演示，学生很容易就理解了影子的这种变化规律是太阳的东升西落造成的，周而复始。

5 实验反思

(1)有效地整合课程，体现了以生为本的教学理念，培养了学生的科学思维，让学生经历了一个完整的科学探究过程。

(2)通过自制教具和实验方法的改进与创新，化抽象的科学知识为直观的实验现象，学生更容易理解，有效地突破了教学的重难点。

(3)激发了学生的探究兴趣和欲望。实验虽然很快结束，但直观的实验现象将激发学生在生活中持续探究的兴趣，在科学与生活之间架起一座桥梁。