八年级物理（沪粤版）《3.5 探究透镜的奥秘》单元整体教学设计

八年级物理（沪粤版）《3.5探究透镜的奥秘》单元整体教学设计

  一、单元教学理念与整体架构

  本教学设计立足于《义务教育物理课程标准（2022年版）》的核心素养导向，以“透镜”为载体，构建一个融合科学探究、工程实践与跨学科理解的深度学习单元。我们摒弃传统的孤立知识传授模式，将“透镜”置于“光与视觉”“光与信息”“光与技术”的宏观脉络中。教学设计的核心理念是“从现象到本质，从认知到创造”，旨在引导学生经历完整的科学探究历程：从观察生活现象提出真问题，到通过设计并实施实验建构物理概念与规律，最终将所学应用于解决真实情境下的复杂任务，实现知识的意义建构与迁移创新。本单元设计强调学生的主体性，教师角色转变为学习情境的创设者、探究活动的引导者和思维深化的促进者。

  单元以大概念“光的传播与相互作用改变能量和信息传递的方式”为统领，围绕“透镜如何控制光路并成像”这一核心问题展开。设计上采用“总-分-总”的螺旋式结构：首先通过单元起始课创设宏观情境，激发兴趣并暴露前概念；然后分课时深入探究透镜的基本性质、成像规律及其应用；最后通过一个综合性的项目式学习任务，实现知识的整合、应用与创造性输出。全过程贯穿科学思维（模型建构、科学推理、质疑创新）与科学探究（问题、证据、解释、交流）能力的培养，并自然融入技术与工程实践（设计、制作、优化），以及科学态度与社会责任（科技应用的双刃性）的培育。

  二、单元教学背景分析

  1.课标与教材解读：课程标准在“运动和相互作用”主题下，要求“通过实验，探究并了解透镜的成像规律”。沪粤版教材八年级上册第三章“光和眼睛”中，本节内容承前启后。学生在学习了光的直线传播、反射及平面镜成像之后，对“光路”和“成像”有了初步认识。透镜作为改变光路的新元件，其成像规律比平面镜更为复杂和动态，是理解眼睛视觉原理、光学仪器工作的基石，也为后续学习光的色散等内容奠定基础。本单元设计不仅满足课标基础要求，更通过拓展探究与应用设计，指向物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个维度的核心素养达成。

  2.学情分析：八年级学生正处于形象思维向抽象逻辑思维过渡的关键期，好奇心强，乐于动手实验，但系统性设计实验和深度分析数据的能力有待提高。关于透镜，学生的前概念可能来源于生活经验（如放大镜、眼镜、相机），但通常是零散甚至错误的（如认为所有透镜都是放大的）。他们可能知道透镜能聚光、能成像，但对光路如何改变、成像规律的具体条件（物距变化的影响）缺乏清晰、科学的认识。同时，他们初步具备合作学习的能力，对利用信息技术（如仿真软件、慢动作摄影）辅助探究有浓厚兴趣。因此，教学需从生动直观的现象入手，搭建脚手架，引导他们逐步走向定量探究和规律总结，并鼓励创造性应用。

  3.核心素养目标：

  物理观念：理解透镜是改变光路的光学元件；掌握凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用；深入理解凸透镜成像的规律（虚实、倒正、大小与物距的定量关系），并能运用此规律解释眼睛、显微镜、望远镜等光学仪器的工作原理，形成关于“光与成像”的系统观念。

  科学思维：能够基于观察提出可探究的科学问题；学会运用“光线模型”来表征和描述光通过透镜的行为；经历从定性到定量、从特殊到一般的归纳过程，总结凸透镜成像规律；能基于证据和逻辑对成像情况进行分析、推理和预测；在项目挑战中运用工程思维进行设计、优化与评估。

  科学探究：能够独立或合作设计并完成探究透镜对光的作用、探究凸透镜成像规律的实验；学会正确使用光具座、光源、透镜、光屏等器材；能够规范操作、如实记录数据；能通过分析实验数据发现规律，并尝试用图像（如物距-像距关系图）进行表征；能撰写结构清晰的实验报告，并交流探究过程和结果。

  科学态度与责任：在探究活动中养成实事求是、严谨认真的科学态度；乐于合作，敢于发表见解并倾听他人意见；认识到透镜相关技术（如眼镜、相机、AR/VR）对人类生活和社会发展的巨大影响；初步认识科技应用中的伦理考量（如监控、隐私）；激发探索自然现象和工程技术的兴趣。

  4.单元问题链设计：

  驱动性问题：我们能否设计并制作一款能满足特定需求（如观察微观世界、看清远方景物）的光学装置？

  核心问题1：透镜为何形态各异？它们对光产生了怎样的“魔法”？

  核心问题2：凸透镜是如何“雕刻”出物体的像的？像的特点由什么“雕刻师”决定？

  核心问题3：人类如何巧妙地“驾驭”透镜的成像规律，创造出改变世界的工具？

  5.教学重点与难点：

  教学重点：凸透镜对光的会聚作用及焦点、焦距的概念；探究凸透镜成像的规律。

  教学难点：理解凹透镜对光发散作用的光路模型；通过实验自主建构凸透镜成像的完整规律（尤其是物距在一倍焦距内外、两倍焦距内外的像的性质变化）；运用成像规律分析和解决实际问题。

  6.教学资源与环境：

  实验器材：光具座（带标尺）、不同焦距的凸透镜和凹透镜、LED平行光源、光屏、F形电光源（或蜡烛）、火柴、透镜组（供组合实验）、老花镜和近视镜片、放大镜、相机模型（可拆解）。

  信息技术：PhET交互式光学仿真软件、几何画板（用于动态演示光路）、高速摄影或延时摄影设备（记录光路和成像过程）、互动反馈系统（如希沃白板）。

  学习材料：预习微课、探究任务单、项目设计手册、跨学科阅读资料（关于眼睛生物学结构、望远镜发展史、AR技术原理等）。

  三、单元大概念与单元结构

  本单元旨在围绕“结构决定功能，规律指导应用”这一学科思想，构建以下概念网络：

  大概念：光学元件的结构与特性决定了其对光传播路径的控制能力，进而决定了其成像与信息处理的功能。

  上位概念：光的传播与相互作用。

  核心概念：透镜的光学特性（会聚与发散）、凸透镜成像规律。

  下位概念：焦点、焦距、光心、主光轴；实像与虚像；物距、像距、焦距的定量关系（1/u+1/v=1/f）。

  单元结构采用五阶段螺旋上升式设计：

  阶段一：情境感知与问题萌发（1课时）。通过“视觉挑战”和“光学玩具”引入，激发探究欲望，初步识别透镜类型，暴露前概念。

  阶段二：概念建构与模型初探（1课时）。通过实验探究透镜对光的作用，建立焦点、焦距概念，学会用光线模型描述光路。

  阶段三：规律探究与深度建构（2课时）。系统探究凸透镜成像规律，从定性到定量，归纳总结并理解其内在逻辑。

  阶段四：应用迁移与跨学科理解（1课时）。运用规律解释眼睛视觉原理及矫正方法，了解显微镜、望远镜等仪器的基本光路。

  阶段五：工程实践与创新输出（2课时）。以项目式学习形式，完成“设计并制作一个简易光学装置”的挑战任务，实现知识整合与创造性应用。

  四、分课时教学实施过程详案

  第一课时：光影序曲——遇见透镜的“性格”

  （一）情境导入：视觉迷阵与触觉寻踪（预计时间：15分钟）

  教师活动：在教室设立“光学奇趣角”，摆放多种物品：一副老花镜和一副近视镜、一个盛水的球形玻璃瓶、一个中心厚边缘薄的水晶饰品、一个传统放大镜、一组由透镜组成的简易潜望镜模型、几张通过特殊透镜观看会产生变形的图片。不直接告知学生这些物品与透镜的关系。首先发起“视觉挑战”：请学生轮流观察那几张变形图片，并尝试用奇趣角的某些物品“矫正”图像，使其恢复正常。随后，进行“触觉寻踪”游戏：请一位被蒙住眼睛的学生，通过触摸区分老花镜片和近视镜片，并描述手感差异，其他同学根据描述猜测他摸到的是哪一种。

  学生活动：积极参与挑战和游戏，调动多感官（视觉、触觉）进行体验。在“矫正”图像的过程中，自发尝试使用各种镜片。在触摸游戏中，仔细体会并描述“中间厚、边缘薄”和“中间薄、边缘厚”的触感。

  设计意图：创设富有吸引力和挑战性的真实情境，让“透镜”自然登场。通过游戏化的方式，迅速激发全体学生的好奇心和参与感。视觉挑战引导学生关注透镜“改变成像”的功能，触觉游戏则引导学生关注透镜“物理形态”的差异，为后续分类和探究其光学性质埋下伏笔。这一环节旨在暴露学生的前概念，例如他们可能仅凭经验知道某种镜片能放大，但不知其分类与原理。

  （二）探究活动一：透镜家族的“肖像”绘制（预计时间：10分钟）

  教师活动：引导学生将“光学奇趣角”中所有能透光的、由玻璃或类似材料制成的、表面弯曲的物件收集到一起。提出问题：“这些物件形状各异，我们如何为它们‘分家’？分类的标准是什么？”提供充足的同类透镜（多种凸透镜、凹透镜）供学生观察触摸。适时介绍“光心”“主光轴”等术语，但强调分类的关键在于“厚度变化”。

  学生活动：小组合作，仔细观察和比较各种透镜，重点关注其剖面形状（可通过在纸上描边或观察其侧面来强化认知）。经过讨论，形成分类方案。最终，在教师引导下，达成共识：根据透镜中间与边缘的厚度关系，可分为“凸透镜”（中间厚、边缘薄）和“凹透镜”（中间薄、边缘厚）。学生尝试用自己的语言为两类透镜下定义，并绘制典型凸透镜和凹透镜的剖面示意图。

  设计意图：将抽象的透镜类型概念，建立在学生亲身观察和触摸的具象经验之上。通过自主分类活动，培养学生基于特征进行比较、归纳的科学思维。绘制示意图是建立物理模型的第一步，将三维物体转化为二维简图，为后续画光路图打下基础。

  （三）探究活动二：捕捉光的“舞步”——透镜如何指挥光线？（预计时间：25分钟）

  教师活动：这是本课的核心探究环节。首先提出问题：“不同‘性格’（形状）的透镜，会如何‘指挥’光线？是让它们汇聚一堂，还是让它们分道扬镳？”展示实验器材：平行光源（或激光笔配合柱面透镜产生平行光带）、凸透镜、凹透镜、光屏。引导学生设计实验方案：如何让一束平行光“告诉”我们透镜对它的作用？提示学生关注光通过透镜后，在光屏上形成的光斑形状、亮度及位置的变化。

  学生活动：分组进行实验。

  任务A（探究凸透镜）：将一束平行光正对凸透镜照射，移动光屏，寻找最亮、最小的光点（斑）。记录该点的位置。尝试从透镜另一侧用平行光照射，观察是否能在对称位置找到类似的光点。思考：这个特殊点说明了什么？教师引入“焦点”和“焦距”的概念。学生测量自己所用凸透镜的焦距。

  任务B（探究凹透镜）：用平行光正对凹透镜照射，移动光屏，观察光斑的变化（发散、变大、变暗）。尝试寻找“焦点”，发现无法找到类似凸透镜那样的小亮点。教师引导学生思考：光线被“发散”了。如何描述这种发散？引入“虚焦点”概念，并演示或利用仿真软件展示：发散光线的反向延长线交于一点（虚焦点）。

  任务C（模型化表达）：在教师指导下，学习用“三条特殊光线”的简化模型来描述光通过透镜的路径。对于凸透镜：平行于主光轴的光线过焦点；过焦点的光线平行于主光轴射出；过光心的光线方向不变。对于凹透镜：平行于主光轴的光线，折射后反向延长线过虚焦点；射向虚焦点的光线，折射后平行于主光轴射出；过光心的光线方向不变。学生练习绘制典型光路图。

  设计意图：通过对比实验，让学生亲手“捕捉”光线经过两类透镜后的不同行为，将抽象的“会聚”与“发散”转化为可视化的现象。寻找焦点的过程充满了挑战和发现的乐趣，能深刻建立“焦距”这一重要概念的物理表象。引入光线模型，是物理学的典型思维方法，将复杂现象简化为可分析、可预测的图景，培养了学生的模型建构能力。

  （四）总结与延伸（预计时间：5分钟）

  教师活动：引导学生回顾本节课的探究历程：从观察触摸分类，到实验发现光的行为，再到用模型进行描述。展示生活中的实物图片（车灯、手电筒反光碗、路口的广角镜等），提问：其中哪些地方可能用到了透镜或类似原理？布置课后实践任务：1.寻找家中至少两种应用了透镜原理的物品，拍照并简要说明其作用。2.预习思考：凸透镜除了能把平行光聚到焦点，如果光源在焦点上呢？如果物体不在光轴上，它还能成像吗？像会是什么样子？

  学生活动：总结透镜分类依据及其对光的基本作用。积极联想生活实例。记录课后任务。

  设计意图：首尾呼应，将课堂所学与广阔生活世界连接，体会物理的有用性。以问题驱动预习，为下节课深入探究成像规律做好思维铺垫。

  第二、三课时：成像秘境——揭秘凸透镜的“雕刻”法则

  （本部分为两课时连排，确保探究的完整性和深度）

  （一）问题再现与猜想假设（预计时间：15分钟）

  教师活动：播放一段延时摄影短片，展示蜡烛通过凸透镜在光屏上形成倒立、缩小的像，当蜡烛缓缓靠近透镜时，像逐渐变大、变模糊，然后突然在蜡烛一侧出现一个放大的、正立的虚像。提出问题：“凸透镜就像一位技艺高超的雕刻师，能将物体‘雕刻’成各种模样的像。这位雕刻师遵循着怎样的‘工作法则’？哪些因素决定了像的‘容貌’（大小、倒正、虚实）？”引导学生回顾上节课知识：凸透镜能使光线会聚。那么，从物体上每一点发出的光，经过凸透镜会聚后，是否就能形成该点的像？所有点的像组合起来，就是物体的像。

  学生活动：观看短片，被动态变化的成像过程所吸引。基于短片中的现象和已有经验（如放大镜使用），小组展开激烈讨论并提出初步猜想。可能的猜想有：像的特点可能与物体到透镜的距离有关；与透镜的焦距有关；与像到透镜的距离有关等。学生尝试用上节课学习的光线模型，画图粗略分析物体在不同位置时，两条光线是否能够会聚成像。

  设计意图：利用震撼的视觉材料，将“凸透镜成像规律”这一核心问题生动具象地抛出。鼓励学生大胆猜想，这是科学探究的起点。引导他们尝试用刚学会的模型进行初步推理，搭建从定性感受到定量探究的桥梁。

  （二）方案设计与实验探究（预计时间：60分钟）

  教师活动：这是单元最核心的探究环节。明确探究任务：系统探究凸透镜成像时，像的性质（虚实、倒正、大小）与物距（u）、像距（v）、焦距（f）之间的定量关系。引导学生讨论：我们需要测量哪些物理量？（u,v）如何定义和测量？（物距：物体到光心的距离；像距：像到光心的距离。使用光具座上的刻度尺测量。）实验中的“物体”用什么最好？（推荐使用“F”形电光源，其不对称性便于判断倒正。）如何操作？关键点提示：如何获得最清晰的像？（前后缓慢移动光屏，反复对比。）哪些情况下光屏上接收不到像？那时像在哪里？如何观察？

  提供探究任务单，包含系统性的数据记录表格，引导学生有计划地改变物距（例如从远处大于2f开始，逐步靠近透镜，经历u>2f,u=2f,f<u<2f,u=f,u<f等关键区域），在每个区域至少采集两组数据，并详细记录像的性质和u、v的值。

  学生活动：分组进行系统实验。这是一个需要耐心、细心和协作的过程。

  实验操作：正确组装光具座（光源、透镜、光屏中心在同一高度）。按任务单要求，逐步改变物距，每次都通过细致调节光屏位置找到最清晰的实像，测量并记录u和v。当物距小于焦距（u<f）时，无法在光屏上成实像，学生需要移开光屏，从透镜另一侧透过透镜观察虚像，并尝试描述虚像的特点（正立、放大），此时无法直接测量像距，但可以记录物距小于焦距这一条件。

  数据记录：严谨、如实填写表格。表格设计应包含：实验序号、物距u、像的性质（虚实、倒正、放大/缩小/等大）、像距v。鼓励学生用手机或平板拍摄下典型的成像情况（如等大的倒立实像、放大的倒立实像、放大的正立虚像等），作为证据保存。

  初步分析：在实验过程中，小组内即时讨论观察到的趋势，例如“物体越靠近透镜，实像就越远越大吗？”“等大的像出现在什么位置？”“什么时候像会消失（不成实像）？”

  教师巡视指导：关注各组的操作规范性，对遇到困难的小组（如始终找不到清晰的像）进行个别指导，引导学生检查共轴、调节方法。鼓励学生多次测量，减少偶然误差。

  设计意图：给予学生充足的时间进行自主探究，这是建构知识的必经之路。系统性的数据采集是发现规律的基础。任务单起到了脚手架的作用，既保证了探究的方向性，又给予了学生自主操作的空间。在这个过程中，学生不仅锻炼了动手实验能力，更培养了严谨求实的科学态度和基于证据的意识。

  （三）数据分析与规律建构（预计时间：30分钟）

  教师活动：引导各小组首先分析自己的数据，寻找规律。提出问题链引导深度思考：1.实像和虚像的分界点在哪里？（u=f处）2.放大实像和缩小实像的分界点在哪里？（u=2f处）3.像距v随物距u如何变化？两者之间是否存在某种数学关系？鼓励学生将u和v的数据输入到电子表格中，计算倒数（1/u,1/v），或者尝试绘制u-v关系图像。

  学生活动：各小组整理分析数据。

  定性归纳：在教师引导下，总结出口诀性的规律，例如：“一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；物近像远像变大，物远像近像变小”（针对实像）。并完整描述在u>2f,u=2f,f<u<2f,u=f,u<f五种情况下像的详细性质。

  定量探索：计算1/u和1/v的值。学生可能会惊讶地发现，在实像情况下，1/u+1/v的值非常接近一个常数（即1/f）。教师此时可顺势引出透镜成像公式：1/u+1/v=1/f。说明这是更普适、更精确的定量规律，定性口诀是其在特殊情况下的体现。

  图像分析：尝试以u为横坐标，v为纵坐标描点作图。观察曲线的特征，理解u和v的反比变化关系，以及u=f和v=f这两条渐近线的意义。

  设计意图：从定性归纳到定量发现，是科学思维的一次飞跃。口诀帮助学生记忆和应用，而公式和图像则揭示了现象背后的数学本质，提升了思维的严密性和深度。通过计算和作图，学生亲身体验了从数据中“挖掘”规律的过程，这是科学探究的关键环节。

  （四）交流评估与模型验证（预计时间：15分钟）

  教师活动：组织班级汇报交流会。请不同小组分享他们的数据、发现的规律以及可能遇到的异常情况（如数据偏差）。引导学生利用PhET光学仿真软件，动态模拟凸透镜成像过程，输入不同的物距和焦距，软件自动计算并显示像距和像的性质，以此验证实验得出的规律。同时，可以反向提出问题进行预测训练：“如果想得到一个放大2倍的实像，物体应该放在哪里？”让学生运用公式或规律进行推理。

  学生活动：小组代表汇报，其他小组提问或补充。利用仿真软件进行验证性操作和预测性练习，巩固对规律的理解。通过交流，修正和完善本组的结论。

  设计意图：交流环节促进知识的社会性建构，让学生在倾听和辩论中深化理解。仿真软件作为高效的工具，可以快速验证规律、进行无限次“实验”，弥补了实物实验耗时长、数据点有限的不足，并能够可视化光路，将成像过程与光线模型紧密结合起来，促进学生对规律本质的理解。预测练习则实现了知识的初步应用。

  第四课时：慧眼识界——透镜规律的应用与拓展

  （一）从规律到工具：眼睛的奥秘（预计时间：20分钟）

  教师活动：提出问题：“人体就是一个精妙的光学系统。我们的眼睛是如何‘看见’物体的？它内部有透镜吗？”展示眼球结构模型或解剖图，引导学生对比：晶状体——可变焦距的凸透镜；视网膜——光屏。播放动画，展示看远近不同物体时，晶状体通过睫状肌调节焦距（相当于改变凸透镜的焦距），使像始终成在视网膜上的过程。接着引出问题：“如果这个调节系统出现偏差，会怎样？”展示近视和远视的成因光路图（成像在视网膜前/后）。提问：“如何矫正？”引导学生运用凹透镜发散、凸透镜会聚的知识，分析近视镜和远视镜（老花镜）的原理。

  学生活动：结合生物知识，理解眼睛的成像原理。通过分析光路图，解释近视和远视的成因。小组讨论，画出利用透镜矫正视力的光路示意图，理解眼镜是如何“帮助”眼睛的晶状体，将像准确地拉回或推到视网膜上的。

  设计意图：将物理规律与生命科学紧密结合，解释人体自身的工作原理，体现了STEM教育中的学科融合。从“器”到“身”，让学生感受到物理规律无处不在，以及科技（眼镜）对人类生活的深刻影响，培养学生的健康意识。

  （二）工程与智慧的结晶：拓展视野的仪器（预计时间：20分钟）

  教师活动：创设情境：“人类的视觉有局限，我们想看肉眼无法分辨的细微结构，想看遥远的星空。如何突破这种局限？”展示显微镜和望远镜的基本光路原理图（简化模型）。以开普勒望远镜为例，讲解其由两个凸透镜（物镜和目镜）组成。引导学生分析：物镜相当于一个凸透镜，将远处物体成倒立缩小的实像在其焦点附近；这个实像恰好落在目镜（另一个凸透镜）的焦点以内，因此目镜将此实像再次放大成一个正立放大的虚像，供人眼观察。显微镜原理类似，但物距安排不同。此处不要求掌握复杂光路，重在理解“利用透镜组合，接力成像，拓展视觉能力”的核心思想。

  学生活动：在教师引导下，尝试分析望远镜光路中，物镜和目镜各自扮演的角色，以及像的两次转换过程（实像-虚像）。通过原理图，理解“放大”视角的本质。可以尝试用两个不同焦距的凸透镜组合，在光具座上简易模拟望远镜的成像效果。

  设计意图：将成像规律的应用提升到创造复杂工具的高度，展示人类智慧的伟大。理解基本光路原理，有助于破除对高科技仪器神秘感的迷信，认识到它们都建立在基础的物理规律之上。这为下一课时的项目制作提供了知识基础和灵感来源。

  （三）社会性科学议题探讨（预计时间：5分钟）

  教师活动：简要介绍透镜技术在当代的延伸：摄像头、AR/VR眼镜中的复杂透镜组。提出问题：“无处不在的摄像头透镜，在保障安全的同时，也带来了隐私担忧；VR透镜为我们创造了沉浸式体验，但过度使用可能影响健康。我们该如何看待和利用这些由透镜驱动的技术？”不追求标准答案，旨在引发思考。

  学生活动：简短讨论，发表初步看法。

  设计意图：将教学从纯科学引向科学与社会的交界处，培养学生的批判性思维和社会责任感，体现科学态度与责任素养的培育。

  第五、六课时：巧匠工坊——光学装置设计与制作项目

  （本部分为两课时连排，用于综合性项目式学习）

  （一）项目发布与需求分析（预计时间：20分钟）

  教师活动：发布终极项目挑战：“现在，你们是一个光学产品设计小组的成员。请从以下三个任务中选择一项，完成设计、制作、测试与优化，并最终进行成果展示。任务一：设计制作一个简易的潜望镜（需解决光线转折问题）。任务二：设计制作一个简易的显微镜或望远镜模型（要求能观察到明显的放大效果）。任务三：设计并制作一个‘神奇投影仪’，能将手机屏幕上的画面放大投射到墙壁上（需解决成像清晰和亮度问题）。”提供基本的材料包（多种焦距透镜、纸板、胶带、刻度尺、光源、手机等）和开放式材料区。引导学生进行需求分析：你们的产品要满足什么功能？需要用到哪些光学原理？可能需要几个透镜？如何排列？预计会有什么困难？

  学生活动：小组选择任务，进行头脑风暴。分析任务要求，将实际问题转化为光学问题。例如，潜望镜需要利用平面镜改变光路，但入口和出口可能需要透镜来改善成像质量；投影仪需要凸透镜成倒立放大的实像。小组初步讨论设计方案，画出草图。

  设计意图：真实的、有选择性的项目任务，赋予学习强烈的目的性和趣味性。需求分析是工程实践的第一步，促使学生主动调用所学知识（透镜成像、光的反射等）来界定问题。

  （二）方案设计与原型制作（预计时间：50分钟）

  教师活动：巡回指导，扮演“技术顾问”角色。鼓励各小组先利用仿真软件或光具座验证其设计想法的可行性。提醒学生在设计中考虑：透镜的选择（焦距）、透镜间的距离、光路的共轴、如何固定、如何调节（如调焦）等实际问题。强调设计是一个迭代过程，鼓励“设计-制作-测试-修改”的循环。

  学生活动：小组合作，细化设计方案，确定材料清单。动手制作原型。过程中不断测试基本功能。例如，制作望远镜的小组，需要调节两个透镜间的距离以获得清晰的像；制作投影仪的小组，需要调节手机（物体）与透镜的距离，以及在墙面（光屏）上得到清晰的像，并解决环境光影响对比度的问题。他们需要记录下测试中的现象、遇到的问题及尝试的解决方案。

  设计意图：将知识转化为解决实际问题的能力。动手制作过程综合运用了知识、技能和创造力。面对真实世界中不理想的条件（如透镜不完美、固定不稳、环境光干扰），学生需要灵活应对，不断调试和优化，这正是工程思维的体现。

  （三）测试优化与展示准备（预计时间：30分钟）

  教师活动：提供测试环境与工具（暗室、测量尺、评价量表）。引导学生制定简单的测试方案：如何量化评价产品性能？（如放大倍数、清晰度、视野大小、稳定性等）。指导各小组准备最终的展示汇报，内容应包括：设计理念、工作原理（光路图）、制作过程、测试结果、遇到的挑战及解决方案、产品的优势与改进空间。

  学生活动：各小组在相对统一的条件下测试自己的产品，记录性能数据。根据测试结果