师：本节课的学习目标是：一、知道正午时物体影子随季节呈有规律的变化；二、知道圭表是中国古代测量正午时刻日影长度的天文仪器；三、能复制古代天文仪器圭表，模拟测量四季的影长；四、能通过实验收集数据、分析数据，发现四季影长的变化规律；五、能通过复制古人仪器，感受古人的智慧，体验中国古代科学技术的先进。请同学们准备好书本、活动手册以及相关文具，跟老师一起来探究影子的奥秘吧。三年级时，我们曾对日影进行过探究，知道了日影的长短变化与太阳位置有关。让我们一起来回顾一下，一天中日影的长短变化规律是怎样的？
生：从早上到中午，影子逐渐变短；从中午到傍晚，影子逐渐变长。
师：影长的变化与太阳位置有什么关系？
生：正午太阳位置高，影子短；早晚太阳位置低，影子长。
师：一天中的日影长短变化与太阳的位置高低有关，而且呈现规律变化。那么一年中日影会有怎样的变化？会呈现规律性吗？本节课我们就来探究这个问题。由于一天中影子长度会有变化，为了便于比较，通常记录正午时的影子长度来研究一年的影长变化。其实早在古代，人们通过长期观察不同节气正午时的日影长度，已经发现了在一年中日影长短变化的规律。现在请同学们认真观察和比较古人的观测结果，说一说你的发现。
生：我发现不同季节正午时太阳位置不同，夏季太阳位置高，冬季太阳位置低，春季和秋季位置适中。
师：还有同学发现不同季节正午时影长不同，请你来说一说。
生：我发现影子在四季是有长短变化的，夏季影子短，冬季影子长，春季和秋季影子适中。
师：我们通过对比可以看出，不同季节太阳位置高低变化与影子的长短变化是对应的。夏季正午太阳位置高，影子短；冬季正午太阳位置低，影子长；春季、秋季正午太阳位置适中，影子长度也适中。请同学们继续观察，随着季节时间推移，正午时日影长度有怎样的变化规律？
生：我发现正午的日影长度变化周期规律是从夏到冬逐渐变长，从冬到夏逐渐变短。
师：那同学们知道古时候没有现代的高科技，古人又是利用什么工具来观测影子的四季变化的呢？其实古人也有当时先进的科学仪器，他们受到立杆测影的启发，制造出了测量日影的天文仪器圭表。别看它平平无奇的样子，其实暗藏玄机，一起来了解一下。圭表是我国发明的最早、最简单的一种天文仪器，它是由直立在地上的一根杆子——表，和一把对着南北方向平放在地上的尺——圭组成的，合称为圭表。圭表的主要用途是通过测量正午时的表影长度来估计当时的节气，从而指导农牧业生产。表影最长的一天就是冬至，古人叫做日南至，就是说太阳到了最南端；表影最短的一天就是夏至。春分和秋分的表影长度则在冬至和夏至之间。人们还可以根据影长的观测资料确定一年的长度。早在春秋战国时期，就有人根据圭表的长期记录，定出一年为365.25天。圭表对我国农牧业生产起着重要的作用，并促进生产发展。
师：看完介绍，我们都知道了圭表由圭和表两部分组成，圭就是平放在地面的尺，上面有刻度，圭面上立着的柱子称为表。正午时太阳光从表的顶端向下照射，表就在圭上投影，影子长度在四季呈现规律变化。元代天文学家郭守敬在河南登封设计建造了观星台，它是中国现存最早的古代天文台。整个观星台相当于一个测量日影的圭表，表的长度越长，圭表的精度越高，这个宏大的圭表使测量精度大大提高。让我们观看一段视频，感受观星台设计的精妙。
（观星台介绍视频播放完毕）
师：观星台由台身和石圭两部分组成，台身上小下大，在台身正中位置，有一个上下直通的凹槽高表，凹槽的正北方向是由36块青石铺就的石圭，俗称通天池。根据郭守敬的设计，石柱为表，石台为圭，各装置共同构建起完整的观测设施。观星台凝聚着古代匠人高超的建造技艺，它不仅是中国现存最古老的天文台，同时也是世界上最早的天文建筑之一。观星台的建造为统计一年四季的气象变化提供了坚实的基础。此后，郭守敬又先后创造出高表、仰仪、玲珑仪、景符、窥几等十余件天文观测仪。圭表如此精妙又实用，我们可以利用这些材料尝试自己动手制作一个简易圭表，同学们也可以开动脑筋寻找其他相似材料来制作。
师：准备好以下材料：短卡纸条做圭表的表，长卡纸条做圭表的圭。把短卡纸条对折，沿着边缘量出一厘米，另一边也一样。沿着记号线把两边往外翻，用双面胶把卡纸条中间粘住，外翻部分也贴上双面胶用来把表固定在圭上。固定的时候要注意表和圭要保持垂直。接下去我们在圭上画刻度线，尺子的零刻度对准外翻部分边缘，刻度线一直画到圭的另一侧为止，圭表就做好了，同学们来试一试吧。简单来说，制作步骤可以分为两步：第一步，制作圭，也就是用尺子在卡纸上画刻度；第二步，在圭面上立表，注意表要垂直贴合在圭上。完成制作后就能用自己做的圭表来测量日影长度了。由于实际测量需要至少一年时间，我们在课堂上先来做模拟实验，我们选择特殊的四天来模拟正午时日影长度变化的规律。哪四天呢？分别是春分日、夏至日、秋分日和冬至日。请同学们观察一下太阳的高度在这四天中有什么特点呢？