小学五年级科学《嗅觉和视觉》感官协同探究教学设计

小学五年级科学《嗅觉和视觉》感官协同探究教学设计【教学基本信息】本课为粤教粤科版科学五年级上册第一单元"我们能看见"之后的第二节内容，主题为"嗅觉和视觉"。授课对象为小学五年级学生，课时安排为两课时连排，共计八十分钟。课型为实验探究课。执教内容覆盖"嗅觉的形成""视觉的形成""嗅觉与视觉的相互影响""感官的保护"四个板块，为后续学习神经系统与信息传递奠定基础。【课标依据与教材分析】《义务教育科学课程标准（2022年版）》在"生命系统的构成层次"与"人体的生命活动"相关内容中明确提出，五至六年级学生应能描述人体通过眼、耳、鼻、舌、皮肤等感觉器官感知外界信息的过程，初步形成"感官接收信息、神经传递信息、大脑处理信息"的整体认识。本课正是这一要求的具体落点。粤教粤科版新教材在本课编排上体现了鲜明的探究导向：第一部分以"闻一闻"活动切入，引导学生关注气味进入鼻腔、刺激嗅觉感受器的过程；第二部分通过眼球模型和图片资料，帮助学生理解光线经角膜、晶状体折射后在视网膜上成像、视神经将信号传至大脑的机制；第三部分设计"捏住鼻子尝味道"的对比实验，揭示味觉、嗅觉与视觉之间存在协同关系；第四部分落脚于生活实际，讨论护眼、护鼻的行为习惯。教材的编写逻辑是"现象—假设—实验—解释—应用"，符合五年级学生的认知节奏。需要指出的是，本课的两个概念存在明显的抽象性障碍：其一是嗅觉的产生涉及"气味分子—嗅上皮—嗅神经—大脑"的不可见链条，其二是视觉成像中"倒立缩小的实像"与学生日常经验相悖。教学设计必须为这两处难点搭建足够的脚手架，通过模型、类比和亲身体验把不可见的过程外显化。【学情分析】五年级学生已经具备以下基础：其一，从低年级自然课和日常生活中知道眼睛能看、鼻子能闻，能举出大量生活实例；其二，经过四年级"声音的传播""光的传播"等单元的学习，初步建立了"信号从源头出发、经过某种途径到达接收端"的朴素模型，这一模型可以迁移到本课；其三，具备一定的控制变量意识和简单的实验操作能力，能够完成对照实验并记录数据。同时，学生存在三类典型的前概念偏差。第一类是"眼睛像手电筒"模型，认为眼睛能主动"发出视线"去捕捉物体，而非接收物体反射的光。第二类是"鼻子尝到味道"，即把嗅觉与味觉混为一谈，认为糖水的甜味是鼻子闻出来的。第三类是"感官互不干扰"，认为看和闻是两条完全独立的通道，彼此之间没有联系。本课的实验设计正是围绕暴露、挑战和重构这三类前概念展开的。从认知风格看，本班学生活泼好动，动手意愿强，但部分学生存在"重操作、轻思考"的倾向，实验热闹过后说不清原理。因此，每个探究环节都必须设置"停一停、想一想、说一说"的沉淀节点，用结构化的问题链逼迫思维外显。【教学目标】科学观念目标：知道嗅觉是气味分子刺激鼻腔内嗅觉感受器，经神经将信息传到大脑产生的；知道视觉是物体反射的光进入眼睛，经晶状体等在视网膜上成像，视神经把信息传到大脑产生的；能举例说明嗅觉、视觉与味觉之间存在相互配合的关系。科学思维目标：能基于"捏鼻尝味"等对照实验的现象进行比较、归纳和推理，论证嗅觉对"尝味"的贡献；能运用"信号从源头到接收端"的模型类比解释嗅觉和视觉的形成过程，发展模型建构能力。探究实践目标：能按照控制变量的要求完成"捏鼻与松鼻"对照品尝实验，规范填写实验记录单；能借助眼球模型指认角膜、晶状体、视网膜等主要结构，并描述光线在眼内的行进路线。态度责任目标：在实验和讨论中养成如实记录、尊重证据的习惯；联系生活说出保护眼睛和鼻子的具体做法，初步形成健康用感官的责任意识。【教学重点与难点】教学重点：嗅觉和视觉形成的基本过程；"捏鼻尝味"对照实验的实施与推理。教学难点：理解视觉成像是外界光线进入眼睛的结果而非眼睛"发出视线"；理解嗅觉信号与味觉信号在大脑中的整合。突破策略：针对难点一，采用"暗箱实验＋小孔成像演示＋眼球模型拆解"三台阶递进；针对难点二，采用"双盲品尝＋数据汇总＋身体地图建构"的方式，让学生在数据冲突中自主修正认识。【教学准备】教师准备：眼球结构模型一套（可拆分）、暗箱成像演示装置一套（纸盒、凸透镜或放大镜、半透明描图纸、蜡烛或LED光源）、教学课件、嗅觉形成和视觉形成的动画短片各一段（合计不超过四分钟）、课堂评价量表。学生分组材料（每四人一组）：无味透明小杯若干、棉签、编号为A、B、C、D的四种测试样本（苹果汁稀释液、白醋稀释液、淡盐水、白糖水，均经安全确认）、清水漱口杯、实验记录单、眼贴或干净纸巾（用于个别鼻腔敏感学生）。安全与卫生预案：所有品尝样本均为食品级并当日配制；每位学生使用独立棉签蘸取，严禁直接对瓶闻嗅和交叉使用；对呼吸道疾病或过敏史学生提前调整为由其观察记录；闻气味一律采用"扇闻法"，即用手在瓶口上方轻轻扇动，使少量气味飘向鼻腔，严禁将鼻孔直接凑近容器。【教学过程】第一环节：情境导入——盲盒挑战引发的认知冲突（约8分钟）上课伊始，教师出示一只不透明的"神秘盒"，盒内装有一片新鲜柠檬。教师提问：不看盒子里面，你能知道里面装的是什么吗？学生自然会提出"闻一闻"的办法。请两名学生上台扇闻，均能迅速说出"柠檬味，很酸"。教师追问：你是怎么知道的？鼻子闻到的到底是什么东西？学生可能出现"闻到了柠檬的味道""闻到了气味"等朴素回答。教师继续加码：请这两位同学闭上眼睛、捏住鼻子，教师将稀释柠檬汁用棉签蘸在他们舌尖上。结果很有趣——捏住鼻子后，学生大多只能说出"有点酸"甚至"说不清是什么"，松手后再尝，立刻喊出"柠檬"。教室里出现明显的惊讶声，认知冲突就此点燃。教师板书学生脱口而出的问题：鼻子闻到的"气味"是什么？眼睛又是怎么"看见"东西的？为什么捏住鼻子就尝不出味道了？教师明确告知：这节课我们就围绕两个核心问题展开——嗅觉是怎样形成的？视觉又是怎样形成的？这两个感官之间还有着千丝万缕的联系。设计意图：导入不追求热闹，而追求"冲突的真实发生"。捏鼻前后体验的巨大反差是学生后续实验探究的情感引擎；同时，板书学生自己的问题而非教师预设的问题，让探究目标具有"所有权"，这是高阶思维课堂的基本姿态。第二环节：探究一——嗅觉是怎样形成的（约12分钟）第一步，经验唤醒。教师提问：生活中哪些经历能说明鼻子和气味之间的关系？学生举例丰富：感冒鼻塞时吃饭不香、隔着老远能闻到食堂的饭菜味、厕所的臭味让人捂鼻子。教师从中提取关键信息：气味似乎会"跑"到鼻子里；鼻子不通气，闻味的本领就下降。第二步，建立假设。教师引导：气味不会自己长腿跑，它一定是以某种我们看不见的形式在空气中移动。你能提出一个假设吗？学生讨论后形成假设：气味是由极其微小的颗粒（气味分子）组成的，它们散发到空气中，进入鼻腔，鼻子里的某种"感应装置"感觉到了它们，并把消息报告给大脑。第三步，寻找证据。教师提供三种支架：一是播放"花香扩散"微观示意动画，让学生看到气味分子从花朵出发、在空气中扩散、进入鼻腔的过程；二是出示鼻腔结构放大图，指认鼻腔上部的嗅黏膜区域；三是请学生用手指轻触鼻梁上方的皮肤，闭眼回忆"闻到气味"的部位大致在哪里。三个支架从宏观到微观、从外部到内部，帮助学生把"气味分子—嗅黏膜—嗅觉神经—大脑"这条线索串起来。第四步，规范表达。教师给出句式支架："气味以＿＿的形式散发到＿＿中，被吸入＿＿，刺激鼻腔里的＿＿，＿＿把信息传给＿＿，我们就闻到了气味。"学生先同桌互说，再指名面向全班完整表述，教师随机追问"如果嗅黏膜受伤会怎么样""感冒时这条链条哪里出了问题"，检验学生是否真正理解了链条式因果，而非背诵结论。设计意图：嗅觉过程全程不可见，教学必须"借可视化之形，行建构之实"。动画、图片、身体定位三管齐下，再辅以句式支架迫使学生组织完整因果链，实现从"知道鼻子能闻"到"说清鼻子怎么闻"的跃迁。第三环节：探究二——眼睛是怎样看见东西的（约16分钟）这是本课分量最重的环节，采用"三台阶"递进式突破。第一台阶：光从哪里来？教师先做一个反向提问：在一间完全黑暗的屋子里，你能看见桌上的苹果吗？学生一致认为不能。教师追问：这说明看见东西需要什么条件？学生得出：需要光。教师再问：光是眼睛"发出去"的，还是从外面"走进来"的？这个问题直击"眼睛像手电筒"的前概念。通过辩论，学生逐步形成共识：是物体反射的光（或物体自身发出的光）进入眼睛，我们才能看见它。教师板书画出"物体→光→眼睛"的箭头，为后续建模定调。第二台阶：光进入眼睛后发生了什么？教师演示暗箱成像：将点燃的LED蜡烛置于暗箱小孔（凸透镜）前，调节距离，在半透明屏上出现清晰的、倒立的火焰像。学生发出惊叹。教师组织观察讨论：屏上的像和真实蜡烛相比有什么特点？学生说出"倒过来了""变小了"。教师揭示：这个装置就是眼睛的"简化版"——小孔和透镜相当于眼睛的晶状体，半透明的屏相当于眼球后部的视网膜。真实的眼球里，光线经过角膜、晶状体的折射，恰好也在视网膜上形成一个倒立的像。第三台阶：模型拆解与表述。每组发放眼球模型，小组任务有三项：一是从模型上找出角膜、晶状体、视网膜，并向组员介绍它们的位置和大致作用；二是用手指当"光线"，从晶状体一侧进入，指出光线最终"落"在哪里；三是思考一个问题——既然视网膜上的像是倒立的，为什么我们看到的苹果是正着的？学生讨论后教师点拨：眼睛只负责"接收信号"，真正"看懂"世界是大脑的工作，大脑会把倒立的像"翻转处理"，这是长期生活中形成的习惯。这个解释点到为止，不要求学生记忆神经机制细节，但必须让学生体会到"看见"不等于"眼的任务完成"，大脑才是视觉的终点站。第四步，完整表述。同样采用句式支架："物体反射的光进入眼睛，经过＿＿等结构的折射，在＿＿上形成像，＿＿把信息传给大脑，我们就看见了物体。"学生完成填空后，教师请一名学生不看板书、借助眼球模型进行讲解，其他学生补充纠正。设计意图：本环节用"暗箱成像"这一强证据摧毁"眼睛发光论"，用可拆模型支撑结构指认，用"倒立像之谜"引出大脑的角色。三级台阶分别对应"条件—过程—整合"，步步为营。特别安排"手指当光线"的身体化操作，是因为五年级学生对"折射路径"缺乏直观经验，动作模拟能显著降低空间想象负荷。第四环节：探究三——捏鼻尝味对照实验（约14分钟）这是本课的高潮环节，直接挑战"感官互不相关"的前概念。任务发布：教师出示任务单——"鼻子和舌头是各干各的，还是会'合作'？请用实验说话。"各组领取四支编号样本与棉签。实验流程：第一轮，每位组员捏住鼻子，由组长用棉签分别蘸取A、B、C、D样本轻点其舌尖，每尝一种清水漱口，在记录单上写下"我尝到的是什么＋我的把握程度（很有把握／不太确定／完全猜的）"。第二轮，松开鼻子正常呼吸，按同样顺序再尝一遍，再次记录。整个过程中，样本编号对学生保密，教师持有答案。数据汇总：各组将两轮"猜对人数"填入黑板上的汇总表。通常情况下，第一轮捏鼻状态下，学生对白醋（酸味）和白糖水（甜味）尚能分辨，但对苹果汁与白糖水的区分错误率极高；第二轮松鼻后错误率显著下降。全班数据对比一目了然，学生亲眼看到"鼻子通畅与否"直接改变了"尝味"的正确率。研讨推理：教师连发三问。第一问：两轮实验中，什么条件不同，什么条件相同？（强化控制变量意识）第二问：数据说明鼻子的状态影响了"尝味道"，这说明什么？（味觉并非独立完成）第三问：结合这节课学的嗅觉知识，你能解释为什么吗？学生逐步建构出：舌尖尝到的是甜、酸、咸等基本味道，而"苹果味""柠檬味"这类丰富的风味，其实主要由嗅觉贡献；气味分子从口腔后方进入鼻腔，两条信息在大脑中汇合，才形成我们所说的"味道"。教师再回扣导入环节的柠檬体验，学生恍然大悟。拓展提问：感冒鼻塞时为什么觉得饭菜不香？为什么有人会说"这款饮料闻着比喝着香"？学生用新建构的解释进行迁移，教师观察其迁移质量作为形成性评价依据。设计意图：本实验变量清晰、现象显著、结论反直觉，是培养"用证据说话"的绝佳载体。黑板汇总全班数据而非只读本组结果，意在让学生体验"大数据增强证据力"的科学方法论。三问设计从变量到现象再到机制，层层逼近"感官协同"这一本课的观念高点。第五环节：整合提升与保护教育（约8分钟）概念图建构：师生共同在黑板上完成一幅"感官工作图"——左边是鼻子（气味分子→嗅黏膜→嗅神经），右边是眼睛（光→角膜晶状体→视网膜→视神经），两条线汇合于中央的"大脑"方框，并用双向箭头标注"相互影响"，旁边附记"捏鼻尝味实验为证"。学生将图誊抄或默画在记录单背面，作为本课的思维成果留档。健康话题讨论：教师创设三个情境让学生给出建议——小明朝天躺着看手机半小时才睡；小红挖鼻孔经常挖到出血；小刚读书时眼睛离书本不到一拳。学生结合本课知识给出有理有据的劝阻：长时间近距离用眼使眼睛疲劳、影响晶状体调节；挖鼻损伤鼻黏膜，黏膜既管保护又管嗅觉；读写姿势不良加速视力下降。教师补充"20—20—20"护眼口诀（每近距离用眼二十分钟，远眺二十英尺外至少二十秒）和鼻腔湿润护理常识，但强调这些建议背后的科学道理才是本课的重点。设计意图：概念图承担着"把两节课的内容织成一张网"的功能；健康讨论则完成从"知道"到"会用、会护"的落地，呼应教材第四板块的编写意图，也体现科学课程育人的完整性。第六环节：课堂总结与任务布置（约2分钟）教师用一句话收束：眼睛和鼻子都不是"单独作战"的，它们把信息源源不断送进大脑，大脑才是总司令。布置两项课后任务：一是基础任务——回家向家长完整讲解"人是怎么看见东西、闻到气味的"，请家长在记录单上签名评价讲解的完整度；二是拓展选做——设计一个"蒙眼辨物"小实验，测试家里人在阻断视觉后对气味和口感的判断变化，下节课交流。【板书设计】主板书（左侧竖排）：1.2嗅觉和视觉。其下分两栏，左栏"嗅觉"：气味分子→空气中扩散→鼻腔→嗅黏膜→嗅神经→大脑；右栏"视觉"：物体反射的光→角膜→晶状体→视网膜（倒立像）→视神经→大脑。副板书（右侧）：数据汇总表格区域＋关键词区（控制变量、证据、感官协同、保护感官）。最下方留白处记录学生提出的新问题，如下节课预告