四年级上册科学（冀教版）15课16课教案

十五   昼夜的形成

本课概述

本课从“白天黑夜是怎样形成的？”这一问题引入，引导学生探究昼夜成因。活动１开个学术讨论会，通过讨论引导学术了解“地心说”和“日心说”对太阳和地球之间关系的解释，帮助学生懂得仅凭直接的观察有时是不正确的，科学是需要反复观察和实验的。“科学在线”内容的基础上，引导学生概况昼夜的成因。活动２模拟昼夜的形成，指导学生用模拟实验的方法进一步验证自己的假设，对昼夜的形成有一个更深入的认识。本课最后的讨论意在培养学生的推理能力。本课的重点是激发学生探究昼夜成因的兴趣。本课的难点是模拟昼夜形成实验的设计与分析。

教学目标

科学探究目标：

１．能够在合作中设计验证昼夜成因的模拟实验方案。

２．能积极寻找证据支持自己的观点。

情感态度与价值观目标：

１．敢于对别人的结论提出质疑。

２．认识到科学发展是漫长的，很多事物的运动规律需要从更广泛的范围进行研究，才能真正弄清楚事物的本质。

科学知识目标：

　　１．能说出地球在不停地转动，自转一周为一天，需２４小时。

　　２．能概述古人对昼夜成因的猜想与哥白尼的贡献。

背景资料

地球自转是一种绕轴旋转运动，在北极上空观察呈反时针方向，南极上空观察则呈顺时针方向，习惯上称为自西向东旋转。自转周期为一日，因参考点不同而有恒星日（以恒星为参考点所度量的地球自转周期）、太阳日（以太阳为参考点所度量的地球自转周期）和太阴日（以月球为参考点所度量的地球自转周期）之别，时间分别为２３时５６分、２４时和２４时５０分。自转角速度为每小时１５°，线速度则因纬度和海拔不同而异。

地球自转决定了地球上昼夜更替，并使地表一些自然地理过程具有昼夜节奏，还使运动物体如气团、洋流和流水发生偏转。地球自转造成同一时刻地球的不同经线上具有不同的地方时间，还使潮汐转变为与自转方向相反的潮汐波。

活动目标：

１．能承认地球在不停地自转，敢于对别人的结论提出质疑。

２．能概述古人对昼夜成因的猜想与哥白尼的贡献。

３．能说出地球自转一周为一天，需２４小时。

４．意识到科学发展是漫长的过程，很多事物的运动规律需要从更广泛的范围进行研究，才能真正弄清楚事物的本质

活动建议：

１．建议本活动在小组讨论基础上全班共同进行。

２．活动可直接从教材的引入开始。布置学生在小组内用５～６分钟的时间为讨论会作准备。如果学生对地球围绕太阳转没有任何疑问，可请一部分小组为“太阳绕着地球转”的观点寻找证据；另一部分小组为“地球围绕太阳转”的观点寻找证据。目的在于引导学生体会古人对昼夜成因的解释。

３．在学生讨论过程中，教师可适时将自己搜集到的资料介绍给学生。让学生阅读教材中包括“科学在线”的资料后，帮助学生了解人类科学认识的艰巨过程。并体会哥白尼日心说的巨大贡献。

４．“科学在线”之后的一段文字可以帮助学生更清楚、更完整地解释昼夜交替现象的形成。教师根据学生实际情况，在讨论和分析活动中做适当引导。

活动２　模拟昼夜的形成

活动目标：

１．能够在合作的基础上提出模拟实验的方案，并能正确操作。

２．能够较清晰地向其他同学解释自己的模拟实验的结果。

３．能积极寻找证据证实自己观点的正确。

实施建议：

１．本活动是在学生已经知道昼夜形成原因的基础上进行的。实验前要留给学生充足的时间讨论：如何利用教师提供的材料来模拟昼夜的成因，如何分工合作等。

２．要注意引导学生交流实验计划，在明确实验目的和方法，准备好所需材料后，再开始实验。实验时用遮光窗帘将教室变暗，以保证实验效果。学校如没有地球仪，可用学生自制的地球模型代替。

以下具体实验步骤供参考：

⑴将地球仪的北极对着北方，在桌面中间放好；

⑵面对地球仪，使它自西向东旋转（逆时针方向），在中国北京或其他省会城市的位置贴上小纸人；

⑶在正对地球仪１米左右的地方打开手电筒，调整电筒的远近，以地球仪上清晰地出现明暗两部分为宜；确定地球仪上的白天部分和黑夜部分；

⑷将小纸人所在的位置旋转到黑夜部分，慢慢转动地球仪，观察小纸人投向地球仪表面影子的位置和变化过程与一天中我们实际观察到的现象是否一致，从而确定地球旋转的方向。这一教学过程重点是让学生探究地球自转的方向，教师要鼓励学生应用平时观察到的地球上的物体在一天中影子自西向北再向东的变化过程来解决这一问题。

⑸两人一组，轮流演示同一位置的昼夜变化。

３．为了帮助学生强化探究中的认识，教师还可以在地球仪旁边放一块钟表，告诉学生地球仪旋转的方向要和表针转动的方向相反。

４．实验结束后各组分别向全班介绍模拟实验的结果。

５．教材最后的讨论是对知识的运用。一定要让学生先根据两地的位置判断，再用实验演示。同一天中位置靠东侧的地方先被太阳照到，上海在乌鲁木齐的东侧，所以先被太阳照到。

拓展知识

古时候，人们从直观的感觉出发，认为地球是静止不动的。日月星辰东升西落，是由于它们在围绕地球旋转。公元前４世纪，古希腊哲学家亚里士多德（Aristotle）提出整个宇宙是一个多层水晶球，地球位于水晶球德中心，恒星、行星、太阳和月亮都在各自的轨道上围绕地球旋转。这是历史上最早的地心说。

公元２世纪，希腊著名天文学家托勒玫（Claudius Ptolemaeus）在亚里士多德等人的基础上，做了系统的总结和提高，进一步完善了地心说。由于亚里士多德和托勒玫的声望，加上这种理论迎合了后来罗马教廷的宗教思想，地心说整整统治欧洲达１０００多年之久。

１６世纪初，杰出的波兰天文学家哥白尼（Nicolaus Copernicus）经过长期的观测、研究，发现托勒玫的地心说有根本性的错误。他对星空，尤其是对行星的运动状况做了将近４０年的观测计算，提出了一种全新的宇宙理论——日心说。哥白尼认为，处于宇宙中心的不是地球而是太阳，地球和别的行星一道绕太阳运转，只有月亮绕地球运转。日月星辰每天东升西落是由于地球的自转所引起的。

哥白尼之后，意大利学者布鲁诺（Giordano Bruno）进一步认为，太阳只是无数恒星中的一颗，仅是太阳系的中心，而不是宇宙的中心，这一认识使哥白尼日心说得到了进一步发展。由于日心说危及到当时罗马教会的思想统治，发动教会对布鲁诺恨之入骨，用种种恐怖手段逼迫布鲁诺放弃日心说，布鲁诺宁死不屈，最后被活活烧死。

１６０９年，伽利略（Galileo）用望远镜巡视星空，获得了一系列的重要发现——银河是由无数单个的恒星组成的，木星有４颗卫星，金星有圆缺变化，这些观测事实有力地支持了日心说。教会非常恐慌，将伽利略传到罗马的宗教法庭受审，并宣判他有罪，直到３００多年后的１９８０年，这一冤案才得以昭雪。

尽管罗马教廷对宣传、支持日心说的科学家加以重重迫   害，然而经过开普勒（Johannes Kepler）、伽利略和牛顿（Isaac Newton）等人的工作，哥白尼的学说不断获得胜利和发展。后来的许多发现使地球绕太阳转动的学说得到了举世公认的证明。

十六   昼夜与生物行为

本课概述

在学习了昼夜交替的现象及成因的基础上，本课从让学生解释“日出而作，日落而息”入手，提出昼夜变化对生物行为影响的问题。通过对植物学家林奈“花钟”的观察，激发学生的研究兴趣，让学生初步体会到生物的行为变化是有规律的。活动１完成没有画完的画，是引导学生用画图的形式总结昼夜变化对动植物的影响，体会到动植物的行为变化与昼夜变化有着密切的关系。活动２对一种动植物行为变化的研究，目的在于帮助学生以一个具体的动物或植物为例，通过较长时间的实际观察，引导学生发现某种动物或植物的昼夜行为变化规律。本课“科学在线”的目的在于加深学生对生物昼夜行为变化的认识，了解研究昼夜节律的实际意义。

本课的重点是通过实例，发现昼夜变化对动植物行为的影响，本课难点是选择一种动植物，研究其行为于昼夜变化的关系。

教学目标

科学探究目标：

１．能自己制定研究计划，探究一种动物或植物的昼夜变化情况。

２．能够用二维记录表连续记录较长时间的观察结果。

情感态度与价值观目标：

１．对植物或动物在昼夜间的变化感兴趣。

２．愿意对植物或动物的行为进行长期观察。

科学知识目标：

能举例说明昼夜变化对动植物行为有哪些影响。

科学、技术、社会、环境（STSE）目标：

１．意识到青少年要保护足够睡眠时间的重要性。

２．关注人类在农业生产上是如何利用生物昼夜节律的。

背景资料

生物行为

动物的运动、繁殖、迁移，植物的萌发、开会、展叶及人类的各种生活都可以称为生物的行为。

昼夜节律

生命活动以２４小时为周期的变动。发光菌的发光，植物的光合作用，动物的摄食，躯体活动，睡眠和觉醒等行为均显示昼夜节律。人体生理功能，学习与记忆能力，情绪，工作效率等也有明显的昼夜节律波动。根据昼夜活动的特点，可以将动物分为两大类。猫头鹰和田鼠都是夜间活动的动物，它们属于夜行性动物。大部分两栖动物和爬行动物，一部分哺乳动物、昆虫和少数鸟类属于夜行性动物。大多数鸟类、一部分哺乳动物、昆虫以及少数两栖动物和爬行动物属于昼行性动物。此外，有些动物是在拂晓时活动的，有些动物的活动是没有规律的。

生物钟

生物生命活动的内在节奏性。生物通过它能感受外界环境的周期性变化，并调节本身生理活动的节律，使其在一定的时期开始、进行或结束。植物在每年的一定季节开会，大多数是通过生物钟的作用。

活动目标：

１．能发现生物行为的变化是有规律的。

２．有兴趣研究生物昼夜行为变化规律。

实施建议：

１．先让学生观察教材中的花钟图或教师自制的相关课件，看有什么发现。

２．指导学生认识钟面内的各种花在１到１２时不同时间开放，钟面外的花在１２到２４时之间开放。认识过程中可以提一些问题，如“××时开的花是什么花？”或“××花在几时开放？”，引导学生通过问题，利用花钟来判断时间。

３．引导学生讨论，观察了花钟以后有什么想法？进而引出昼夜变化对动植物影响的话题。

活动１　完成没有画完的画

活动目标：

１．能通过查阅各类资料，举例说明昼夜变化对动植物有什么影响。

２．会用联系的观点看问题。

３．能用绘画的形式表示自己的分析结果。

实施建议：

１．本活动建议用２５～３０分钟的时间完成。

２．引导学生观察教材中的示意图，了解图中的生物行为与昼夜变化的关系。如：一些小鸟、蝴蝶喜欢在白天活动；猫头鹰、蛾子却喜欢在夜间活动。以此为基础，让学生列举更多的例子后，用自己喜欢的方式画下来。绘画时需要注意：一是首先要判断自己发现的实例属于喜欢在白天活动的，还是喜欢在夜间活动，分别画在左栏和右栏中；二是要尽量形象地表现动物或植物的活动或休息状态。此活动有利于培养学生的绘画和想像能力。

３．教材中的图为强调白天和黑夜的对比，显得过高过窄。教师要允许学生在自备画纸上绘制，也可用示意图的上面部分。

４．鼓励学生将自己的画向同学展示，并用简练的语言做必要的说明。

活动２　对昼夜行为变化的研究

活动目标：

１．能选择一种动植物，探究其行为变化与昼夜的关系。

２．能尝试用两种方法对同一种动植物的行为进行研究。

３．在研究时愿意与同学分工合作。

４．意识到青少年要保证足够睡眠时间的重要性。

５．关注人类在农业生产中是如何利用生物昼夜节律的。

实施建议：

１．本活动可在课上布置，小组内分工明确后在课下完成，完成后在课上交流总结。

２．本活动重在调动学生的探究兴趣，活动要求不宜过高，更不能求全，只要学生略有发现即可。如学生可以只研究猫眼的瞳孔在白天黑夜是怎样不断变化的。

３．研究方法、成果形式一定要根据学生的具体情况而定，鼓励学生尝试查找资料、现场观察或请教咨询的方法，要求不可过高。

４．鼓励各小组展示自己的研究成果，并与老师和同学交流研究过程中遇到的问题，解决的办法，新的发现等。

５．“科学在线”相当于对学生探究活动成果的总结和提升。引导学生阅读“科学在线”，帮助学生进一步了解生命活动与昼夜的关系。同时，引导学生关注人类在农业生产中是如何利用生物昼夜节律的，以及在利用过程中科学技术是如何发挥重要作用的。

拓展活动　如果没有昼夜变化，世界将会是什么样的呢？

活动目标：

１．能从不同的角度分析问题。

２．能作出有一定根据的想像，没有昼夜变化会对世界产生什么影响。

实施建议：

教师在组织活动时对学生的回答可不加任何限制，鼓励学生对自己的观点说出理由，充分发挥学生的想像力和思维能力，多作鼓励性评价，也鼓励学生之间相互质疑。此拓展活动的目的还在于帮助学生进一步体会到昼夜变化会对生物带来影响。采用这种形式，可以很好地训练学生从另一个角度思考和分析问题，培养学生的探究能力。

拓展知识

猫的瞳孔变化

猫眼睛的瞳孔在一昼夜中随外界光线强弱的周期性变化而发生变化。白天中午时刻，光照强烈，瞳孔缩小，呈上下竖直的一条线；夜晚光线微弱时，瞳孔充分放大呈圆形，其他时刻呈不同程度的椭圆形。

猫眼睛的瞳孔为什么会发生如此明显的变化呢？原来，猫眼睛瞳孔很大，负责瞳孔收缩的肌肉很发达，收缩特别强烈。猫这种一日三变的功能就是借助于瞳孔强大的张缩能力完成的。它能调整进入眼睛内的光线强弱，使其始终保持足以兴奋神经的水平，从而使猫不论在白天还是黑夜，都能清楚地看到外界的各种物体，这对猫夜间活动和觅食具有重要意义。

生物节律

生命现象中的节律性变化，叫做生物节律。在生命过程中，从分子、细胞到肌体、群体各个层次上都有明显的时间周期现象，其周期从几秒、几天直至几月、几年。广泛存在的节律使生物能更好地适应外界环境。

生物节律现象直接和地球、太阳及月球间相对位置的周期变化相对应。⑴日节律。以２４小时为周期的节律，通称昼夜节律（如细胞分裂、高等动植物组织中多种成分的浓度、活性的２４小时周期涨落、光合作用速率变化等）。⑵潮汐节律。生活在沿海潮线附近的动植物，其活动规律与潮汐时相一致。⑶月节律。约２９．５天为一期，主要反映在动物动情和生殖周期上。⑷年节律。动物的冬眠、夏蜇、洄游，植物的发芽、开花、结实等现象均有明显的年周期节律。

林奈的花钟

林奈通过长期观察和研究，发现各种植物每天开花都有一定时间。他选择了一些植物，按它们开花的先后顺序，种在自己的花园里，要想知道几点钟了，只要去看看什么花在开放就行了，真是有趣极了。人们把林奈的这个别出心裁的创造叫“花钟”。“花钟”的开放时间是这样的：

蛇床花：黎明三点钟左右开花；

牵牛花：黎明四点钟左右开花；

野蔷薇：黎明五点钟左右开花；

龙葵花：清晨六点钟左右开花；

芍药花：清晨七点钟左右开花；

莲花：上午八点左右开花；

半枝花：上午十点左右开花；

马齿苋花：上午十二点钟左右开花；

万寿菊：下午三点钟左右开花；

紫茉莉：下午五点钟左右开花；

烟草花：下午六点钟左右开花；

剪秋罗花：晚上七点左右开花；

夜来香花：晚上八点左右开花；

昙花：晚上九点钟左右开花

研究动物行为的方法

研究动物行为的方法，随着社会的发展而不断地发展变化。现代研究动物行为的方法，主要采取观察法和实验法，以及这两种方法的有机结合。

观察法就是在野外的自然状态下，实地观察动物的各种行为。有的动物学家隐蔽在茂密的树林里或草丛中，有的隐藏在伪装得很好的隐蔽处，用望远镜仔细观察动物的一举一动，并且详细、真实、客观地做好观察记录。

实验法是对发生行为的动物或接受行为的动物，模拟或干扰它们之间使用的信号，然后进一步分析刺激行为发生的因素。例如，繁殖时期的雄三刺鱼，经常相互攻击。如果将与雄三刺鱼大小、形状完全一样的模型放入水中，它们会视而不见。相反，如果模型的大小、形状与雄三刺鱼并不相像，但是在这种模型的下半部涂上红颜色，却会无一例外地受到雄三刺鱼的猛烈攻击。可见，雄三刺鱼辨别对手的依据是根据颜色。

现代科学技术的发展，促使研究动物行为的手段现代化。例如，摄像机和录像机的应用，能够真实地再现观察现场的情景。闭路电视可以每时每刻观察笼内或圈养动物的活动。录音机不仅能使研究者听到声音，并且能将声音输入到声频分谱仪上分析研究。观察和实验所得到的大量数据，可以用电子计算机迅速而准确地处理。可以说，现代技术的应用，推动动物行为的研究达到一个崭新的阶段。