地球的形狀教學設計深圳實驗學校小學部 林景武【教材簡析】本課是三年級下冊“太陽、地球和月球”單元的第6課。關于地球形狀的認識，人類經歷了一個漫長而又艱辛的過程，從“天圓地方”假說，到麥哲倫航海旅行，再到人類登上太空看到地球，當地球的形狀第一次呈現在人們面前，才最終確認了地球的形狀是球體的事實。本課學生將重歷人類認知地球形狀的過程。很久以前，人們根據觀察到的現象，認為天是圓的，地是方的。但有一些現象，如在海邊，人們用望遠鏡觀察到遠方駛來的船，總是先看到帆頂再看到船身；月食時，地球投射到月球的影子總是圓形的，這些現象并不支持古人“天圓地方”的猜測。于是人們猜測地球可能是球形的，而后麥哲倫的環球航海旅行為“地圓學”提供了直接證據，人們開始接受地球是球形的觀點。聚焦環節，教師要將學生代入古代的觀測條件，讓學生從古人的角度去思考地球是什么形狀的，這個情境營造很重要，也是本課探究的前提。“天圓地方”的觀點，是人們根據生活現象觀察總結的一個經驗性的猜想。但是有一些特殊的生活現象，例如海邊的船用望遠鏡總是先看到帆頂；月食時，地球投射到月球的影子總是圓形的，人們開始認為地球可能是球形的。探索環節讓學生通過模擬實驗來理解和推測，如果地球是方的，就不能出現“先看到帆頂，再看到船身”的現象；如果地球是方形的，那么在月球上的影子也應該是方形的，這與我們的生活現象不符合，所以地球可能是球體。如果地球是球體，那么圍繞地球走一周，是可以回到起點的。麥哲倫的航海旅行讓更多的人接受了地球是球體的觀點。【學生分析】三年級的學生通過圖片、視頻、地球儀等對地球形狀已比較了解，知道地球是球體，所以教師在教學前要讓學生站在歷史的角度，去思考古人是如何認識地球的形狀的。【教學目標】科學概念目標1. 地球和太陽、月球一樣，都是一個球體。2. 地球是太陽系中的一顆行星。科學探究目標1. 能運用模擬實驗的方法收集信息證據，推理、解釋和描述地球是球體的觀點。2. 初步經歷人類認識地球形狀的探索過程。科學態度目標1. 感受古人在認識地球形狀過程中孜孜不倦的努力，提高科學探索的興趣。2. 積極參與模擬實驗，樂于與同學分享交流自己的實驗發現。科學、技術、社會與環境目標1. 了解技術的進步可以讓人們更好地認識自然現象，發現更多的自然規律。2. 感受自然規律的發現需要經歷不懈地探索。【教學重難點】重點：了解人類探索地球形狀的歷程，感受人們在認知自然孜孜不倦的努力，體會技術進步對推動科學認知的幫助。難點：理解模擬實驗是如何支持人們對地球形狀的解釋的。【教學準備】為學生準備：大球、船模、小球、正方體、手電筒、呈現影子的屏等。教師準備：教學課件。【教學過程】一、聚焦1. 談話1：同學們，太陽和月球都是球體，這是我們可以直接觀察到的，那我們生活的地球是什么形狀的呢？學生回答：球體。2. 談話2：地球是球體，這是因為發達的科技讓我們看到了地球的真面目，但是在古代，科技不發達，人們并不這么認為。剛才你們在教室外觀察時，如果你是古人，你會認為地球是球形嗎？學生回答：不會。那地球是什么形狀呢？人們經歷了漫長而艱辛的探索。3. 談話3：同學們，這節課我們將跟著古人一起探索地球的形狀，請你暫時忘掉“地球是球形的”這件事情。設計意圖：因為學生已經有了地球是球形的前認知，對本課的學習興趣就會下降，所以本課需要做一個情境鋪墊“然而在古代，人們不是這么認為的”，我們現在知道地球是球形的，是因為我們有了很先進的科技，可以到外太空去觀察。但是在古代，人們并沒有那么高的科學技術，是無法知道地球全貌的，所以“地球是什么形狀的”一直吸引著人們去探索。當教師把聚焦問題的背景給學生鋪墊好之后，他們就會將自己代入古代人的視野，進而引發思考。二、探索活動一 “回到以前”1. 角色代入。現在我們已經回到了很久很久以前，把自己想象成那個時候的古人。2. 思考問題。作為“古人”，你正在思考地球的形狀，并且在尋找證據。3. 室外體驗。讓學生到室外去觀察天空，觀察大地，提出自己對地球形狀的猜想。4. 提出猜測。聯系剛才的室外觀察和生活中的其他觀察，提出猜測。古人根據對天空和大地的觀察，認為天是圓的，地是方的。設計意圖：讓學生站在古人的角度去觀察，去思考，并讓他們到室外去觀察天空、大地。學生通過直接觀察，會發現，天空雖然很高很廣闊，但卻有弧度，地是十分平坦的，是沒有弧度的，于是學生會提出和古人一樣的想法，天是圓的，地是方的。只有讓學生親身體會，才能將學生代入古人的角色，才能去提出猜想并尋找證據。“天圓地方”是一種樸素的科學猜想，支撐的證據是人們在生活中的直接觀察。活動二 模擬實驗1. 提出疑問。生活中有一些現象，“天圓地方”沒有辦法解釋。2. 先看到帆頂后看到船身。在海邊，人們用望遠鏡觀察遠方駛來的船只，發現總是先看到帆頂，然后才看到船身，如果地球是方的，就不會出現這種現象。3. 地球的影子。在月食時，人們觀察到地球投射到月球上的影子總是圓形的，如果地球是方的，也不會出現這種現象。可以通過圖片或者視頻，加深學生對這兩種現象的理解。4. 出示模擬實驗材料：大球、船模、小球、正方體、手電筒、呈現影子的屏。5. 講解實驗操作。模擬實驗的材料分別模擬的是什么？模擬過程是什么樣的？教師要引導學生理解到位。6. 實驗操作。學生進行模擬實驗，并將觀察到的結果記錄在活動手冊上。7. 實驗分享。讓學生對比觀察結果，看一看兩個模擬實驗，哪個更符合實際觀察的結果，即對應的地球是球體。8. 提出猜想。通過模擬實驗，猜想地球的形狀可能是球體地圓說。設計意圖：雖然“天圓地方”的猜想能應對人們關于地球形狀的疑問，但是生活中觀察到的一些特殊現象卻不支持這個猜想。這兩種典型的“反例”現象，就是海邊的人們用望遠鏡觀察遠方駛來的船，總是先看到帆頂再看到船身；出現月食時，地球的投影總是圓形的。學生對這兩個現象是不容易理解的，教師可以用照片或者視頻幫助學生理解，模擬實驗也是在幫助學生理解并提出地球是球體的猜想。活動三 麥哲倫環球航海旅行的故事1. 16世紀的猜想。那時候有一部分人相信“地圓說”，他們認為地球是球體，但是他們沒有比較好的直接證據。2. 找到辦法。如果地球是圓的，那么繞著地球一周，是可以回到出發點的3. 麥哲倫的故事。通過播放錄音、視頻，或者結合世界地圖給學生講麥哲倫航海旅行的故事。1519年，麥哲倫率領船隊從西班牙出發，歷經千辛萬苦，歷時1082天回到了西班牙。至此，人們才開始相信地球是球體的觀點。設計意圖：麥哲倫的環球航海旅行不僅開辟了新航線，還通過他的船隊進行的探險航行證明了地球是球形的，這是人們認識地球形狀比較科學的直接證據。學生都比較喜歡聽故事，教師可以結合世界地圖或者地球儀，聯系麥哲倫的旅行路線，給學生講講麥哲倫航海所經歷的艱辛，重點幫助學生理解環球航行是如何證明地球是球體。三、研討1. 問題1。讓學生上臺分享活動手冊的記錄，結合記錄來講解哪些信息或者觀察結果可以推測地球是球體。2. 問題2。人們是這樣認識到地球是球體。可以讓學生用思維導圖、魚骨圖等形式去展現人們認識地球形狀的過程。設計意圖：問題1重在鍛煉學生結合實驗結果有根據地去論述的能力，看重學生的講解是否結合了模擬實驗的觀察，推測過程是否具有邏輯性。問題2是一個小結性的問題，需要學生總結人們認識地球形狀的過程。可以用口述表達、思維導圖、流程圖、魚骨圖等形式總結人們對地球形狀的認識過程。四、拓展1. 談話：麥哲倫的環球航海旅行，讓人們開始接受“地球是球體”的觀點。隨著科技的發展，人們開始從外太空觀察地球，就像我們從地球上看太陽和月球是圓形的一樣，地球的真面目開始出現在我們面前。2. 展示：給學生看第一張在太空拍攝地球的照片，外太空拍攝地球的照片，月球上看到的地球的照片等，加深學生印象。五、課堂小結通過今天的學習，我們重新經歷了人們探索和了解地球形狀的過程，從古人認為地球是方形的，到對特殊現象從海面上先看到帆頂再看到船身和月食看到地球的影子是圓形的模擬實驗，再到了解麥哲倫的航海旅行，最后從外太空看地球。我們體會到科技進步對推進認知的幫助，感受到人們不斷求真的科學態度。【板書設計】地球的形狀很久很久以前16世紀現代觀點天是圓的，地是方的地球可能是球體地球是球體證據直接觀察先看到帆頂再看到船身和月食看到地球的影子是圓形的麥哲倫環球航海旅行外太空看到的地球【活動手冊使用說明】第1個模擬實驗分成兩個部分，分別是船模在球體上的模擬，船模在平板上的模擬。學生需要將模擬的實驗結果記錄（可以畫圖，也可以文字記錄）在活動手冊上，通過對比，學生可以發現，船模在球體上模擬出的現象更符合實際所觀察到的現象，說明地球可能是球形的，而船模在平板上的模擬明顯與生活現象沖突，說明地球不是平的。第2個模擬實驗也分成兩個部分，正方體投影的影子，球體投射的影子。要求學生在活動手冊上畫出或描述出影子的形狀。如果地球是正方體，在月球上的影子就會出現“直角”，這與實際不符，說明地球不是正方體的。如果地球是球形，在月球上的影子就會是“弧形”的，說明地球可能是球形的。有了前面的模擬實驗的推理，學生基本就能夠判斷地球的形狀為球形了。7