夜雨聆风
提到小学科学课里的《一天中影子的变化》，你是不是还以为在晴天带着学生到操场上站一站、画一画？深圳南山小学钟润平老师打破了这种“看天吃饭”的局限——他带着学生们用手电筒模拟太阳，用平板实时收集全班数据，自动生成曲线图，用AI虚拟实验室“瞬移”到上海、哈尔滨看影子，用AR将日晷“搬”进课堂……
课前，学生只知道“影子会动”；课后，他们却能清晰说出“影子长短是长→短→长，方向是西→北→东”，还能解释这背后的原因。为什么一节影子课能让学生有这么大的思维跃升？AI虚拟实验室里藏着怎样的时空密码？AR日晷又有哪些让学生惊叹的细节？想知道答案，不妨跟着这份课例一探究竟。
深圳市南山区南山小学科学科组长，南山区优秀教师，课例被评为2023年基础教育实验课程省级精品课，曾获广东省优秀自制教具比赛二等奖，南山区第三届“百花奖”小学课堂教学大赛特等奖，南山区青年教师教学能力大赛、基本功比赛一等奖。
课例简介：
本课以探究一天中影子的变化规律为核心驱动任务，构建“聚焦问题→描绘猜想→模拟实验→数据分析→规律普适→古今应用”的探究闭环。通过让影子产生和消失，自主建构影子形成的科学条件；引导学生在方位纸上结合生活经验画出早中晚的杆影，暴露不同的前概念，用认知冲突激活探究欲；再借助太阳位置变化轨道模型开展模拟实验，利用平板收集数据，后台实时生成曲线图，归纳影子长短和方向的变化规律；进而通过AI虚拟实验室突破时空限制，验证规律在北温带的普适性；最后落脚于古代计时工具日晷，实现科学、技术与传统文化的深度融合。
亮点荐读
三年级学生对一天中影子变化的规律理解存在难点——影子每天都在身边，却很少系统观察过；变化是动态、复杂的，一节课的时空局限难以覆盖；学生更难将影子变化与太阳位置的内在逻辑联系起来。
Part01 认知构建：从让影子产生到影子消失，自主建构影子形成条件
不直接告诉学生影子形成的条件，而是先让学生木圆柱产生影子再让木圆柱的影子消失，让学生在产生和消失的对比中，归纳出影子形成的三个条件：光源、阻挡物、屏。
Part02 时空突破：从看天吃饭到城市任意门
模拟实验支架：提前查阅深圳地区太阳轨迹资料，制作太阳位置变化轨道模型，学生在课堂中即可模拟太阳东升西落的运行轨迹。手电筒在轨道上的移动，将耗时一天的自然现象浓缩在分钟级操作中，让影子随太阳位置变化的因果关系变得直观。
数据可视化支架：学生通过平板填写影子长度收集表，后台即时生成影子长度变化曲线图。先一组一组数据，再叠加全班多组数据，让学生直观发现影子长度的变化规律，并在数据冲突中（同一时刻不同组数据不一样）反思操作规范性，发展数据意识。
AI虚拟实验室支架：不满足于深圳本地结论，引入AI虚拟实验室——借助AI生成的虚拟实验网页。对比上海、哈尔滨等不同纬度地区的影子变化，发现虽然具体数值不同，但演变规律具有普适性。这种技术赋能让课堂突破地域限制，实现了科学观念的进阶。
Part 03：古今链接
探究不止于得出结论，更要连接历史与未来。教师播放前两天在阳光下真实测量的延时摄影视频，将模拟实验与实际观测对接，增强结论的可信度。最后，AR技术将日晷“搬”到课堂，学生360°观察晷针和晷面，发现原来古人就是利用影子变化的规律来计时的。体会到科学发现可以推动技术发明，而技术发明的产物是可以应用于生活中的。
课堂实录
一、聚焦：从生活现象引入核心问题
上课伊始，教师带领学生回顾本单元已学内容，提及太阳是地球最重要的光源。接着以生活情境提问：早上站在阳光下会看到什么？学生自然联想到影子，并明确影子出现在地面这一平面上。教师顺势引出成语“立竿见影”，提出问题：为什么立竿能见到影子？学生自然想到是因为竿子挡住了太阳光。
二、探索一：建构影子形成的条件
教师出示手电筒与木圆柱，说明二者分别模拟太阳与竿子，请学生上台还原“立竿见影”场景，成功使木圆柱在黑板上产生影子。教师据此建立科学概念：像地面、黑板这类能够承接影子的平面称为“屏”。随后教师加大难度，要求学生尝试让影子消失。学生通过操作发现，关掉手电筒、移走木圆柱均可使影子消失。师生共同归纳出影子产生的三个必要条件：光源、阻挡物和屏。
三、探索二：模拟实验探究一天中影子的变化
教师指着“立竿见影”的图示追问：一天中的影子是固定不变的吗？学生基于生活经验判断影子会变化。教师发放方位纸，请学生在纸中间立一根竿子，画出早、中、晚三个时刻阳光下竿子影子的预测图。通过巡视与分享，教师发现学生对影子变化的关注主要集中在长度与方向两个方面，但具体变化趋势意见不一。
由于课堂时间有限，无法开展全天实地观测，师生共同讨论后决定采用模拟实验。教师引导学生回顾一天中太阳在天空中的位置变化规律：早上在东、傍晚在西、中午偏南，轨迹呈曲线。随后教师展示提前制作的实验装置：一条弯弯的轨道代表深圳地区太阳位置变化的轨迹，轨道上的数字对应不同时刻。教师播放操作微课，明确实验步骤——将手电筒移至轨道不同数字位置模拟太阳移动，立上短木杆，在影子末端标记时间，并借助同心圆观察纸读取影子长度（末端在第几环即记为几）。学生分组领取材料开展实验，同时利用平板将各时刻的影子长度数据填入在线收集表。
四、研讨：基于数据论证变化规律
实验结束后，教师先请一个小组结合平板生成的曲线图汇报影子长度数据，分析从早到晚的变化趋势；再请另一小组补充。随后教师将所有小组的数据叠加呈现，引导学生确认全班一致的变化趋势：一天中影子长度由长变短再变长。教师故意暴露同一时刻不同小组数据存在差异的现象，引发学生反思，得出“手电筒位置的细微偏差都会影响影子长短”的结论，强调规范操作的重要性。
接着，学生结合记录纸上的标记，分享一天中影子方向的变化，经讨论确认方向变化规律为西→北→东。教师播放几天前在室外利用同一套装置真实测量一整天的延时摄影视频，学生发现真实测量与模拟实验得出的变化规律一致，增强了结论的可信度。教师进一步追问因果关系，学生通过推理发现：影子方向与太阳方向相反；影子长短则由太阳高度决定，太阳位置越高，影子越短。
五、探索三：借助虚拟实验验证规律的普适性
六、拓展：日晷智慧与课后延伸
最后，教师将视野拉回宇宙，设问“地球的影子在哪里”“谁能承接地球的影子”，为后续探究地球所处宇宙环境及“地球的兄弟姐妹”埋下伏笔，结束本课教学。
课后思考：这节课不止找影子规律
《义务教育科学课程标准》强调培养学生的科学观念、科学思维、探究实践和态度责任。这节课没有让孩子死记影子方向、长度变化，而是通过“做实验→记数据→观虚拟→识日晷”，让孩子：
1.理解“影子形成需要光源、阻挡物和屏”的科学观念；
2.运用“模拟实验替代长期观察”的科学思维；
3.体验“从预测到验证再到拓展”的完整探究流程；
4.感受“古人立竿见影创制日晷”的科学智慧。
模拟实验帮助学生突破了时间限制，数据可视化使抽象的规律变得直观可见，AI虚拟实验室则打通了从本地经验到普遍规律的认知壁垒。更难能可贵的是，本课所采用的可视化数据收集工具和AI虚拟实验室，均借助AI工具辅助生成，教师无需硬核编程背景，只需将需求准确描述，就能让技术为教学所用。这种可复制、可迁移的AI赋能模式，让科学课堂的数字化不再是公开课的一次性表演，而成为普通教师随时可调用的教学利器。
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END
供稿/配图：钟润平
编辑：陈灵好
初审：陈佳
终审：杜伟
