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視頻標簽：全國小學科學,實驗教學微課
所屬欄目：模擬課、微型課及試講
視頻課題：第五屆全國小學科學實驗教學微課視頻《光和影》深圳市寶安
教學設計、課堂實錄及教案：第五屆全國小學科學實驗教學微課視頻《光和影》深圳市寶安區寶民小學小學科學
整體設計，創新驅動，構建學生核心概念
——《光和影》實驗教學
深圳市寶安區寶民小學 李娟
一、教材與目標分析
《光和影》位于教科版小學科學五年級上冊光單元的第一課。課標中明確指出：光是能量的一種形式屬于物質科學領域的核心概念。而該概念的內涵和外延，在小學科學包含傳播特點和光與熱兩大方面。
圖1 《光和影》在小學科學物質科學領域中所處位置
從本節課一直到第四課將指導學生認識光的傳播特點。新課標將三維目標變為四維目標，進一步強調了技術的重要性，并要求學生能夠識別來自光源的光，知道光在空氣中沿直線傳播。以此為基礎，明確課時教學目標：通過創新實驗儀器和iPad教學，使學生知道影子產生的條件；了解光源、投影概念；通過實驗知道影子與光源之間的關系。
教材主要采用了三個實驗來分析光和影的問題。這些實驗都是控制變量的對比實驗，但由于學生手動、視覺的誤差和物體固定不牢固等原因可能會導致變量不唯一，從而影響實驗結果。同時，無論是實驗儀器、實驗結果處理方式和現代技術應用等方面，在培養學生實踐創新等核心素養上都有所欠缺。
圖2 教科書中《光和影》的三個實驗
二、 實驗材料與方法創新
針對上述問題，利用木盒、木片、木條、弧形滑軌、小燈泡、刻度條、方格紙、量角器、G形光源、小鏡子等材料，設計制作光的傳播實驗套盒，有效減少手動和視覺誤差。可以完成光和影、陽光下的影子、光是怎樣傳播的，小孔成像、光的反射等系列實驗，切實提高學生整體感知能力和綜合素養。
圖3 光的傳播實驗套盒
（一）光影實驗
1. 小燈泡在滑軌上移動照射木條，做光源位置與影子關系實驗。
2. 小燈泡照射不同位置木條，做光源與遮擋物間距離與影子關系實驗。
3. 小燈泡照射木條不同側面，做光源所照射物體側面形狀與影子關系實驗。
4. 各類投影實驗。
同時，創新數據處理方式：設計實驗指南，將各影子畫在可黏貼刻度條或方格紙上比較分析，直觀明顯。并利用iPad實時反映教學效果，檢驗所學。
圖4 光和影實驗裝置
（二）陽光下的影子實驗
依據滑軌模擬太陽運行軌跡，從左到右照射代表從早到晚的太陽照射情況照射物體，避免陰天影響。同時，滑軌可以調整，可模擬不同緯度太陽照射情況（角度計算得到），比較不同地域影子差異。
圖5 陽光下的影子實驗裝置
（三）光是怎樣傳播的實驗
用小燈泡照射小孔一條直線上的木片，觀察情況；調整木片，使小孔不在一條直線，對比分析，得出光沿直線傳播的結論。
圖6 光是怎樣傳播的實驗裝置
（四）小孔成像實驗
制作G形光源，照射小孔，在屏幕上顯示倒立的圖像，驗證光沿直線傳播。
圖7 小孔成像實驗裝置
（五）光的反射實驗
不改變光源位置，利用平面鏡的反射原理照射不同位置的教科書。
圖8 光的反射實驗裝置
三、教學過程
（一）激趣導入，引發問題
通過觀察、錄制學生影子游戲，分析影子產生原因，知道影子產生的條件：光源、遮擋物、屏。
圖9 手影實驗
（二）概念解析，探究光源
學生自主閱讀分析光源概念，明晰光源特點，根據概念辨析所展示各類物體是否屬于光源，并用iPad答題檢驗。
圖10 光源概念掌握情況
（三）實驗探究，收集數據
1.學生自主閱讀實驗指南，帶著問題觀看實驗操作視頻。
圖11 光和影實驗指南
2.全班分成8個組做小組實驗，認真觀察，記錄數據。
3.處理數據并自主得出結論，并將實驗指南拍照上傳，分享交流。
實驗一光源位置與影子關系實驗：分別將小燈泡置于30°、60°、90°、120°、150°位置，照射木條，在可黏貼刻度條上繪制木條影子輪廓并標注角度。
實驗二光源與遮擋物間距離與影子關系實驗：調整木條與小燈泡距離，在方格紙上繪制木條影子輪廓并標注位置。
實驗三光源與所照射物體側面形狀關系實驗：用小燈泡分別照射木條不同側面，在方格紙上繪制木條影子。
圖12 學生小組合作實驗探究光和影之間的關系
3.處理數據并自主得出結論。
我們發現，大部分學生可以得出影子的長短隨著光源照射的角度改變而改變，光源直射時，影子最短，隨著斜射程度越大，影子越長。只不過學生表述的時候，會說90度，正上方，斜射程度用兩側、一邊表述。
個別小組可以發現影子總在背光一面，例如光在左邊影子在右邊，只是表述得較為口語。
同時，我們發現，個別小組在同一照射角度下影子長度與其他小組存在差異，經過比較，發現木條長度存在差別，深化學生認知。
實驗一結論：影子總在背光一面。影子的長短隨著光源照射的角度改變而改變，光源直射時，影子最短，隨著斜射程度越大，影子越長。
圖13 光源位置與影子關系實驗結果
實驗二大部分學生可以得出影子大小與物體與光源距離有關，且距離越遠，影子越小，距離越近，影子越大。并得到一些其他結論，例如數值與比例的關系問題等。同時，我們發現，個別影子偏離較大，學生分析：可能除改變距離外，木條位置發生了變化。進一步強調控制單一變量。
實驗二結論：物體與光源距離越遠，物體的影子越小；距離越近，物體的影子越大。
圖14 光源與遮擋物之間距離與影子關系實驗結果
實驗三中，大部分小組有效控制單一變量，物體位置和大小沒有出現明顯差異。并得出正確結論：影子形狀和光源所照射物體側面形狀有關。
實驗三結論：影子形狀和光源所照射物體側面形狀有關。
圖15 光源所照射物體側面形狀與影子關系實驗結果
分析完實驗結論后，利用iPad互動答題，檢測所學。
圖16 光和影相關知識學生掌握情況
（四）拓展分析，鞏固所學
學生自主進行影子游戲，觀察教室投影驗證所學，并得出投影概念：從不同側面照射得到的物體影子叫做投影。
圖17 投影實驗
四、反思評價
（一）系統規劃，整體設計，構建學生核心概念
從整體把握教學，進行全方位的系統分析和教學設計，并設計制作光的傳播實驗套盒，有效完成光的傳播路徑系列實驗，幫助學生構建完整認知結構，深入理解光相關概念的內涵和外延，構建核心概念。
（二）操作方便，準確直觀，有效減少實驗誤差
1.固定。兩個小燈泡分別固定在弧形滑軌和側面；刻度條、方格紙可固定。操作簡便，有效避免人為操作誤差。
2.準確。弧形滑軌上有角度，刻度條、方格紙有刻度，使實驗更精準和有規律。
3.直觀。實驗現象明顯，實驗結果畫圖記錄，更加生動直觀。
（三）創新驅動，深度探究，充分拓展學生思維
創新實驗器材和操作方式，創新實驗數據處理方式，充分利用現代科技實現教學的有效互動，針對差異數據進行深度探究和分析，充分拓展學生思維。
同時，在其他系列實驗中也廣泛開展深度探究，例如在陽光下的影子實驗中，可避免陰天影響，且滑軌的轉動可引導學生比較不同地域（不同維度）影子情況等，例如模擬了北京、深圳秋分日太陽的運動與影子的變化情況，發現北京影子長，方位變化幅度小；深圳影子短，方位變化幅度大；12點的影子都在正北方向，深化學生認知。
視頻來源：優質課網 www.jixiangsibao.com
