在科技飞速发展的今天，孩子们依赖电子设备知晓时间。但在没有现代钟表的古代，古人如何计时？日晷仪实验正是解答这一问题、激发孩子科学兴趣的钥匙。本文为科学教育从业者介绍这一跨学科创新实验案例。

一、实验背景与教学对象

实验面向 4-11 岁儿童。依据皮亚杰认知发展理论，4-7 岁儿童处于前运算阶段，依赖表象思维；7-11 岁进入具体运算阶段，具备初步逻辑思维。日晷实验契合其认知特点，通过直观操作助其理解抽象的时间与天文知识。

二、   教学内容与目标

（一）知识目标

1.   引导孩子观察认识实验材料，了解其特性用途。

2.   探究日晷实验，掌握其利用太阳投影计时的原理。

（二）能力目标

1.   培养观察认识日晷的能力，学会从实物和图片中获取信息。

2.   学习日晷计时方法，动手制作模型，提升动手与科学学习能力。

（三）思维目标

1.   通过实验提升观察、分析、判断能力。

2.   鼓励提出和解决问题，培养创新与逻辑思维。

三、   教学重点与难点

（一）教学重点

明确日晷是古人利用太阳投影计时的工具，让孩子了解其基本构造、常见类型及在古代的重要作用。

（二）教学难点

1.   帮助孩子理解并运用阳光下物体影子变化规律制作简易日晷计时，需引导其观察、记录不同时间影子变化。

2.   让孩子掌握日晷原理，理解地球自转、太阳位置变化与影子移动的关系，这涉及一定天文知识和空间想象能力。

（三）课程兴趣点

以 “古代无钟表时如何计时” 为切入点，展示日晷图片、视频，讲述历史故事，激发孩子好奇心与探索欲。

四、   教学设计

（一）引入

课堂伊始，提问孩子当前时间及知晓方式，再问古代无手表时如何判断时间，引发好奇。出示炎帝广场日晷图片，询问其用途和计时方法，引入主题。

（二）主题导入

1.   展示图片视频，引导孩子谈对时间的理解。

2.   引导观察日晷实物模型和图片，介绍基本构造。

3.   播放日晷仪视频，鼓励孩子自主观察构造并提出疑问。

（三）实验过程

1.   实验材料：日晷仪科学材料包（含切割木板、轴、轴套、指南针等）。

2.   实验目的：学会组装模型，探究日晷原理。

3.   拼装过程：老师示范并讲解要点，学生动手组装，完成后观察阳光下影子变化。

4.   互动环节：展示学生作品，让其介绍心得并演示日晷运用，通过提问引导深入思考。

5.   学生演讲：选部分学生分享制作困难及解决方法，畅想基于所学的发明创造。

（四）总结回顾

回顾日晷原理，强调太阳投影与时间的关系。介绍日晷晷针指向北极星及与当地纬度的关系，如长沙北纬 28.12 度、株洲北纬 27.83 度，体现科学与生活的联系。

（五）拓展活动

介绍手掌日晷及其使用方法，组织学生分组体验，用手电筒模拟太阳光，加深对时间与影子关系的理解。

五、教学方法

1.   提问法：通过问题激发思考，引导探索知识。

2.   演示法：老师示范操作，降低学习难度。

3.   实验法：让学生动手操作，培养动手与探究能力。

4.   讨论式教学法：组织交流讨论，促进思维碰撞，培养合作与表达能力。

六、教学准备

1.   教师演示器材：切割木板、轴、轴套、指南针等。

2.   学生实验器材：日晷仪科学材料包。

3.   PPT 课件：包含日晷相关内容及音视频，辅助教学。

日晷仪实验融合多学科知识，让孩子在趣味操作中学习科学，感受古代文明魅力，为科学课堂增添色彩。