“光”主题设计.doc

“光”主题设计上海市裘锦秋实验学校 陈亮一、主题内容分析“光”这一主题是上海市小学自然课程标准“物质世界”这一主题“能的表现形式”中的内容。主要包括：常见光源、光和颜色以及光的传播三部分内容。常见光源是研究“光“这一主题的基础。要对光进行研究必须了解研究过程中最常用的一些光源，包括自然光源和人造光源，例如太阳、手电筒、台灯、蜡烛等。光和颜色有着紧密的关系，有光才能看到颜色，不同颜色的光还能改变人们看到的颜色。人们在交通、生产、生活中利用颜色表示不同的含义。光在同一均匀介质中保持直线传播路径，在两种介质的交界处，光会发生反射，同时也会发生折射。人们对光的反射和折射的研究及应用也体现了科学与技术相互支持、相互促进的特点。光和影子的关系可以帮助理解光的直线传播这一基本特性，同时光的直线传播也可解释日食和月食等常见天文现象的成因。小学阶段主要是通过研究平面镜、凸面镜和凹面镜对光的反射进行认识，根据这些镜面不同成像特点以及对光的反射规律，人们发明了万花筒、潜望镜、聚光镜、广角镜等工具，为人类的生活服务。光从一种物质射入另一种物质会发生折射。阳光能通过三棱镜分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等单色光，证明了白光不是单色光，而是几种单色光混合而成。凸透镜和凹透镜具备不同的的成像特点以及对光的不同作用，人们利用这些发现发明了放大镜、望远镜、显微镜等工具，促进了科学的不断发展。综上所述，常见光源是了解光和颜色的关系以及光的传播的物质基础，光的直线传播是研究光的反射与折射的知识基础，光的反射与折射都是光在不同介质间传播的现象。“光”主题内容结构图：二、主题设计框架（一）“光”主题内容年段划分：一级内容二级内容具体内容年段划分光源常见光源自然光源及人造光源的分类和应用。第一阶段光与颜色光和颜色的关系有光才能看到物体的形状、颜色、大小等。色光能改变物体被看到的颜色。第一阶段光和颜色的应用光与颜色在生活中的应用。第一阶段光的传播光的直线传播阳光下的物体会形成影子。影子有长短方向的变化。第一阶段光沿着直线传播。第二阶段反射平面镜可以反射光。第一阶段平面镜的成像特点。偶镜的夹角大小与成像个数有关。平面镜可以反射光，并且可以改变光的传播方向。第二阶段凹面镜与凸面镜的成像特点。凹面镜与凸面镜对光的作用。凹面镜与凸面镜在生活中的应用。第二阶段折射光从空气中射入水中或玻璃中会发生折射。光的折射的应用。第二阶段白光经过三棱镜折射，会分解出红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光。彩虹是由于阳光受到折射而形成的。第二阶段凸透镜在生活中的应用放大镜。（在其他主题中使用放大镜。）第一阶段凹透镜与凸透镜的成像特点。凹透镜与凸透镜对光的作用。凹透镜与凸透镜在生活中的应用。第二阶段显微镜的外部结构和作用。望远镜的结构和作用。第二阶段（二）“光”主题内容课时设计：年段划分课时安排具体内容活动设计第一阶段第1课时光与颜色在生活中的应用。活动一：观察、讨论自然界中物体的颜色丰富多彩（动植物、石头、太阳（渗透保护眼睛，不看强光）等）。活动二：颜色在生活中的应用（特定颜色表示特定含义）。第2课时自然光源及人造光源的分类和应用。有光才能看到物体的形状、颜色、大小等。色光能改变物体被看到的颜色。活动一：用透光盒观察物体的形状、颜色、大小等。（结合活动，给太阳、手电筒、蜡烛等光源分类。）活动二：透过滤光片观察物体的颜色。活动三：人们对不同颜色光的应用（彩灯、焰火）。第3课时阳光下的物体会形成影子。初步了解影子的成因,知道光、物体、影子的位置关系。活动一：观察阳光下物体的影子。活动二：模拟实验：探究光、物体、影子的位置关系。活动三：利用光、物体、影子的位置关系玩影子游戏。第4课时影子有长短方向的变化。活动一：影子方向的变化。活动二：影子长短的变化。拓展活动：制作竿影装置，观察记录一天中影子的变化。第5课时平面镜可以反射光。活动一：用不同形状、大小镜子反光。活动二：光斑接力游戏。第6课时平面镜的成像特点。活动一：镜子在生活中的应用。活动二：照镜子，观察像的特点。活动三：利用镜子照图形，创造新的图形。第7课时偶镜的夹角大小与成像个数有关。活动一：玩万花筒。活动二：观察偶镜的成像特点。活动三：制作万花筒。第二阶段第1课时光是沿直线传播的。活动一：交流生活中光线传播路线的例子。活动二：透过几张带孔卡纸观察烛光。活动三：解释影子的成因。活动四：解释小孔成像中的原因。（在其它课中结合地球与宇宙主题，解释日食、月食等现象成因。）第2课时平面镜可以反射光，并且可以改变光的传播方向。活动一：玩潜望镜。活动二：探究潜望镜工作原理。活动三：制作潜望镜。第3课时凹面镜与凸面镜的成像特点。凹面镜与凸面镜对光的作用。凹面镜与凸面镜在生活中的应用。活动一：反复观察凹面镜与凸面镜中的像。活动二：观察凹面镜与凸面镜对光的反射现象。活动三：交流生活中的凹面镜与凸面镜。第4课时光从一种物质进入另一种物质传播方向会发生改变。光的折射的应用。活动一：隔着水观察水中的勺子。活动二：观察手电筒的光斑射入水中的情况。活动三：解释隔着水看勺子、隔着厚玻璃看笔、叉鱼、看碗中硬币等现象。第5课时白光经过三棱镜折射，会分解出红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光。彩虹是由于小水滴将阳光进行折射分解成各种颜色的光而形成的。活动一：探究彩虹的成因。活动二：制造彩虹。第6课时凹透镜和凸透镜有着不同的镜面特点。凹透镜与凸透镜的成像特点。凹透镜与凸透镜对光的作用。（部分结合其他主题）凹透镜与凸透镜在生活中的应用。活动一：观察比较凹透镜和凸透镜的镜面特点。活动二：观察凹透镜与凸透镜成像情况。活动三：观察凹透镜与凸透镜对光的作用。活动四：交流生活中的凹透镜与凸透镜。第7课水透镜的形状特点水透镜的成像特点活动一：制作水平透镜。活动二：将水平透镜改成水凹透镜、水凸透镜。第8课时望远镜的结构。望远镜的作用。活动一：用两块透镜看远处。活动二：制作简易望远镜。活动三：了解不同的望远镜。（还可以在其它课中结合宇宙探索内容进行体会。）第9课时显微镜的外部结构。显微镜的作用。（部分结合其他主题）活动一： 找找显微镜中的透镜，认识显微镜外部结构。活动二：使用显微镜观察物体。（还可以在其它课中结合微生物内容进行体验。）（三）设计框架说明“光”这一主题主要包括常见光源、光与颜色、光的传播这三方面内容。根据学生的已有经验、思维特征、能力特点以及知识间的逻辑联系把这些内容分别安排在低年级和中高年级进行学习。小学低年级阶段主要是对常见光学现象进行直观感知，中高年级主要是对光学现象成因的探究。（1）低年级阶段设计说明：小学低年级学生生活经验不够丰富，思维特点趋向于片面性和直观性，而且他们的语言文字表达能力有限。教师需要在低年级通过创设学习情境，提供各种利于观察体验的条件，帮助学生初步形成对各种常见光的现象的认识，积累感性的知识。相对于色光来说，低年级学生对颜色更加熟悉，而且光与颜色之间也有联系，所以可以从对颜色的探讨引出对色光的探究。因此第一阶段第一课时是组织学生结合生活经验对光与颜色在生活中的应用展开讨论。在第一个活动中，还可以通过观察不同颜色太阳的录像，帮助学生纠正一些固有的想法，让学生感知光也有不同颜色。通过上一课对太阳的观察，学生认识了这一自然光源，并了解光也有颜色。在此基础上第二课时对光源和色光进行深入认识。包括自然光源及人造光源的分类和应用；有光才能看到物体的形状、颜色、大小等；色光能改变物体被看到的颜色。活动三中强调的是人们对不同色光的应用，这也是与上一节课对颜色应用的区别。光是影子产生的必要条件，学生对影子也非常熟悉，认识了光源也使研究影子有了物质支持。第三课时是学生在小学阶段对“影子”这一内容的初次接触。学生通过观察阳光下的影子寻找影子的基本特点，然后通过模拟实验探究光、物体、影子的位置关系。有了对影子基本特点的认识基础，就可以开展第四课时对影子变化的探究。为了减少天气原因的限制，缩短观察时间，本课主要采取了模拟实验进行探究，由学生对影子长短、方向变化进行自主探究。利用竿影装置加深学生对影子变化的认识。第五课时同样是利用光源进行探究，就是对“平面镜反光”的认识。虽然镜面反射可以使学生直观的观察到“光”，但是相对于学生对影子的熟悉来说，学生缺少用镜子反光的经验，活动的难度更高，所以平面镜反光放在认识影子之后。镜子能够反光，而且镜面反射使学生很容易直观的观察到“光”，即使是低年级的学生也轻松地认识到镜子反射光的现象。因此我们第五节课组织学生对“平面镜可以反光”这一特点进行观察体验。接触了平面镜能反光这一特点后，根据探究内容的难易程度和观察难度的逐渐提高，将“平面镜的成像特点”和“偶镜成像特点”的探究分别安排在第六和第七课时，并且组织学生对学习的知识进行简单的应用，制作他们非常感兴趣的万花筒。（2）中高年级内容安排：随着年龄的升高，学生的生活经验已有较多的积累，通过各个渠道获取的信息也大大增加，他们的逻辑思维能力以及空间思维能力有所提高，语言文字表达能力也较低年级有所提高。因此，中高年级学生通过一系列探究活动对各种光学现象进行较为理性的分析、归纳，认识关于光的直线传播以及光的反射与折射。并且尝试运用所学知识解释一些现象，感受科学与生活、科学与技术的密切关系。光沿着直线传播，这是整个几何光学的最基本概念，是解释许多光学现象的基础。因此，第一课时组织学生对光的直线传播进行探究。这一概念在其它课中还可以结合地球与宇宙主题，解释日食、月食等现象成因。 “光的直线传播”是认识光的反射和折射的知识基础。平面镜是学生最熟悉的一种面镜，而且在第一阶段他们对平面镜反光已有所接触，因此第二课时就是针对平面镜可以改变光的传播方向进行探究。与第一阶段的区别在于本课是结合潜望镜探究平面镜对光的传播路线的改变。第三课时凸面镜和凹面镜对光的反射是在平面镜反光的基础上展开探究的。从内容上看，他们都属于光的反射范畴，但本课内容比平面镜反光复杂，难度也有所提高，还要求学生运用知识解释更多科学在生活中的运用，感受科学与技术的紧密联系，这也是相对于第一阶段的提升。光的折射相对于光的反射来说更加抽象，学生更难以理解，因此，把这部分内容放在光的反射后面的第四课时进行探究。对光的折射有了初步了解后，利用光的折射解释他们所看到的一些现象，了解光的折射的应用。光的折射能帮助学生理解光的色散现象，解释彩虹的成因，同时学生在第五课时的学习中对光的折射的认识也有了一定的提升。第六课时通过探究凸透镜和凹透镜的成像特点和对光的作用，进一步提升学生对光的折射的认识。这里涉及到的科学在生活中的应用更加广泛，这为下阶段关于光的折射更加具体的应用做好铺垫。在学生认识了透镜镜面特点和成像特点的基础上安排第七课制作“水透镜”，进一步巩固凹透镜和凸透镜的知识，同时对学生的自主探究能力也是很好的锻炼。第八、第九课时分别是对望远镜以及显微镜的认识，这两部分内容是与其他主题内容结合在一起的。在这两课中，学生可以充分感受科学知识对技术的促进，而这些技术应用反过来可以帮助人们了解到更多的科学知识，由此帮助学生了解科学与技术的密切关系。（3）教材重构说明第一阶段重构说明：“颜色”这一内容在本主题中起到的作用主要是激发学生的探究兴趣，并引出色光这一概念，不需花费过多时间。因此，将教材里关于颜色的两课时内容合并为一课时。第一阶段第三课时探究阳光下的影子，初步了解影子成因以及第四课时对影子变化的探究这两课中，为了避免天气因素对探究活动的影响，弥补无法在短时间内观察到太阳位置变化的缺陷，都增加了室内的实验探究活动。第六课时探究平面镜成像特点，将“讨论镜子在生活中的应用”改为第一个活动，这样可以充分调动学生的已有经验，调动他们探究的兴趣，激发探究需求。第七课时探究偶镜成像特点，第一个活动探究偶镜成像特点换成先看万花筒，通过看万花筒充分调动学生的好奇心，激发他们探寻万花筒成像奥秘的兴趣，然后通过拆万花筒让学生对万花筒成像原因有初步的猜测，从而提高接下来探究偶镜成像特点的积极性。第二阶段重构说明：第二课时探究潜望镜的秘密，把简单的拆潜望镜，观察内部结构的活动扩充，改为先通过玩潜望镜激发兴趣，促使学生对潜望镜成像原因进行初步推测，接下来通过利用两块镜子模拟潜望镜进行观察验证，最后才是拆潜望镜进行最终验证。第三课时对曲面镜成像特点和对光的反射作用的探究，将引入部分“照不锈钢汤匙”改为“玩镜子”，目的在于“以玩激趣”，促使学生通过玩镜子自主产生问题，激发探究内驱力；其次是在活动器材中添加平面镜，可以利用学生低年级时所学习的平面镜的知识和探究方法，便于学生自主探究，还有利于学生进行对比观察，帮助他们更好的认识曲面镜镜面特点和成像特点；由于铝箔纸无法观察到所有的曲面镜成像特点，所以将观察曲面镜成像特点的器材铝箔纸换成标准曲面镜，这样有利于学生形成更加科学的知识概念。第五课时探究彩虹成因，先让学生观察彩虹图片，引发学生探究彩虹成因的需求；为避免天气的影响，把观察阳光通过三棱镜的观察改为直接用三棱镜看室内灯光，借此观察色散现象；由于色光混合的实验效果不明显，而且小学自然课程标准中没有要求，因此将此内容删去。三、课时教学设计各种各样的镜子（一）教学目标：1、通过观察不同的镜子，知道除了平面镜还有曲面镜；2、通过多次观察凸面镜和凹面镜，初步知道它们的成像特点，培养细致观察、尊重事实、敢于质疑的科学态度。3、通过对凹面镜和凸面镜反射光的实验，初步知道它们反射光的不同特点；4、通过讨论，运用知识解释一些生活中曲面镜的应用实例，体会科学对技术的促进。（二）重点难点：重点：了解凹面镜、凸面镜的成像特点以及反射光的不同特点。难点：发现凹面镜的多种成像特点。（三）活动设计：活动一：曲面镜的成像特点 活动目标：1、通过观察不同的镜子，发现除了平面镜，还有凸面镜和凹面镜等曲面镜。2、通过多次观察凸面镜和凹面镜中的像，初步知道它们的成像特点，培养细致观察、尊重事实、敢于质疑的科学态度。活动器材：平面镜、凹面镜、凸面镜、手电筒。活动二：曲面镜对光的反射活动目标：通过对凹面镜和凸面镜反射平行光的实验，知道凹面镜对光有会聚作用，凸面镜对光有发散作用。活动器材：凹面镜、凸面镜、手电筒、媒体。活动三：曲面镜的应用 活动目标：1、 通过讨论，初步了解一些曲面镜在生活中的应用实例，感受科学对技术的促进。2、 通过解释曲面镜应用原理，培养用科学知识解释现象的能力。活动器材：相关图片及媒体。（四）教学过程：活动一：曲面镜的成像特点学生活动指导要点1、操作：玩镜子，找不同。2、交流：玩各种各样的镜子后的发现。3、讨论：如何区分各种镜子。4、探究不同镜子的成像特点第一次观察：（1）自由观察：不同镜子成像有何不同。（2）交流发现。第二次观察（1）观察并记录：镜子在不同距离下像的大、小，正、倒情况。（2）交流发现。第三次观察（1）集体观察：凹面镜在不同距离下像的情况。（2）交流发现。 提醒学生不要用手电筒照眼睛。 归纳学生的发现：1、镜面不同；2、成像特点不同；3、对光的反射不同。 引导学生关注镜面情况。 第一次观察不做过多指导，尊重学生的认识差异。 第一次交流老师根据学生的发现出示相应板贴，但不对结果进行点评。 根据学生的发现，引导他们进行新一轮观察并记录。 为了便于观察比较，指导学生将曲面镜和平面镜放在一起观察。同时缓慢移动镜子观察不同距离下镜子里的像。 根据学生观察的结果调整板贴。 这次观察力求让更多学生观察到凹面镜里放大的倒像。 通过交流让学生体会到多次观察的重要性。活动二：曲面镜对光的反射学生活动指导要点1、观察：曲面镜对光的反射效果。2、交流：曲面镜的反光特点。 让学生仔细比较同一光源在相同距离下被不同曲面镜反射后投射在桌面上光斑的大小。 利用媒体和肢体语言帮助学生更直观的理解，在学生理解的基础上总结“会聚”和“发散”。活动三：曲面镜的应用学生活动指导要点1、交流并解释：生活中曲面镜的应用。2、讨论：科学知识的作用。 结合媒体，引导学生运用曲面镜的反光特点解释一些应用实例。 通过讨论，让学生体会到科学知识对解释现象、促进技术发展的重要性。（五）教学设计说明本课内容是小学阶段关于光的传播的探究内容之一。学生已经学习的光的直线传播是理解本课光的会聚和发散的知识基础，平面镜的知识和和探究平面镜的技能有助于学生对另两种常见面镜凸面镜和凹面镜进行研究。平面镜、凸面镜和凹面镜是三种典型的面镜，也是生活中应用光的反射最广泛的实例。与平面镜相比，曲面镜的知识更复杂，探究难度更高，因此，关于曲面镜的研究安排在平面镜之后，这也是对光的反射的巩固和深入。研究透镜的过程中也涉及到光的会聚和发散，像的正立、倒立、放大和缩小的知识，在探究方法上，认识透镜的折射也需要对像的观察和对光的作用的观察。因此，本课涉及到的知识和方法也为下一阶段认识透镜做好了铺垫。学生在以往的学习中已了解了光是直线传播的，认识了平面镜的成像特点以及对光的反射作用，积累了观察镜子中的像和利用镜子反光的经验。在生活中，他们也接触了部分曲面镜应用的实例。基于以上认识，本课的设计思路是：先通过“玩镜子”引入，利用学生的发现激发探究需求。然后通过观察、实验等方法依次对他们发现的三个不同进行探究：1、区分不同镜子镜面特征；2、了解凸面镜和凹面镜的成像特点；3、探究凸面镜和凹面镜反射光的不同特点。最后利用探究结果解释生活中一些曲面镜应用的原理，感受科学知识在解释现象以及发明创造方面的重要作用。本课教学设计的主要意图有：1、 注重主题整体设计，关注知识间的联系。本课教学设计考虑了四年级的学生已有的平面镜的探究经验，在探究活动中让学生通过与平面镜的对比帮助学生认识曲面镜镜面特点和成像特点。而本课探究过程中涉及到的知识和方法在下一阶段对透镜认识也起到铺垫作用。2、合理处理教材，提高教学有效性。本课将引入部分“照不锈钢汤匙”改为“玩镜