視頻標(biāo)簽：全國小學(xué)科學(xué),實(shí)驗(yàn)教學(xué)微課

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視頻課題：第五屆全國小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)微課視頻《研究透鏡》何星源-福建省廈門

教學(xué)設(shè)計(jì)、課堂實(shí)錄及教案：第五屆全國小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)微課視頻《研究透鏡》何星源福建省廈門市仙岳小學(xué)小學(xué)科學(xué)

《研究透鏡》實(shí)驗(yàn)教學(xué)說課稿
廈門市仙岳小學(xué) 何星源
廈門市思明區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校 高翔
一、使用教材
蘇教版小學(xué)科學(xué)五年級上冊第二單元《光與色彩》第3課《研究透鏡》
二、實(shí)驗(yàn)器材
（一）改進(jìn)前：凸透鏡1個(gè)、凹透鏡1個(gè)、紙、太陽光
（二）改進(jìn)后：多功能透鏡研究裝置（圖1）（包含：凸透鏡2個(gè)，凹透鏡1個(gè)，指南針、水平氣泡、減光片、數(shù)字測溫器、對光十字準(zhǔn)星、特殊設(shè)計(jì)的太陽高度量角器等巧妙組合而成）、印有戰(zhàn)船的圓形紙片、太陽光

圖1
三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)改進(jìn)要點(diǎn)
經(jīng)過精心設(shè)計(jì)、將零散的實(shí)驗(yàn)器材，整合為多功能透鏡研究裝置，創(chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（一）巧妙設(shè)計(jì)對光易
實(shí)驗(yàn)要求讓太陽光垂直透鏡鏡面，這對于五年級學(xué)生來說，操作上存在難點(diǎn)，部分學(xué)生可能直接將凸透鏡對著太陽，存在灼傷眼睛的安全隱患。通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)的水平旋轉(zhuǎn)和上下旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，將圓筒口大致準(zhǔn)太陽，再輔以十字準(zhǔn)星對光裝置，快速解決太陽光垂直鏡面的問題，對光快速、安全。
（二）透鏡移動(dòng)快又順
圓筒狀的外形，透鏡可以方便嵌入，并自由平移，圓筒末端有放紙片的插槽，圓筒外壁有刻度，解決學(xué)生手持透鏡不穩(wěn)定、紙片容易被外界風(fēng)力吹走、透鏡與紙的距離不固定的難題。
（三）減光護(hù)眼重安全
減光片的使用，避免學(xué)生長時(shí)間操作和觀察過程中，強(qiáng)光對眼睛的傷害。綜合幾個(gè)方面的創(chuàng)新，化危險(xiǎn)、低效的操作為安全、高效、有層次的探究學(xué)習(xí)過程。
（四）數(shù)字傳感很震撼
實(shí)驗(yàn)裝置底部放置數(shù)字測溫器，將測溫傳感線放到聚光點(diǎn)的位置，即可實(shí)時(shí)顯示光斑溫度的變化。
（五）室內(nèi)操作我能行
陰天等不良天氣情況下，在室內(nèi)也可以使用平行激光組套件，補(bǔ)充演示實(shí)驗(yàn)，光路明顯，效果直觀。
（六）拓展功能很豐富
多功能透鏡研究裝置拓展性強(qiáng)，搭配不同顏色的紙片、凹凸透鏡組合等，可以拓展探究照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、太陽高度測量儀、顏色與吸熱的奧秘等實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。
四、實(shí)驗(yàn)原理/實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路
（一）實(shí)驗(yàn)原理
1、光線經(jīng)過空氣和鏡片兩種不同介質(zhì)時(shí)，傳播方向會(huì)發(fā)生偏折，產(chǎn)生折射現(xiàn)象。
2、太陽光可視為近似平行光，穿過透鏡后產(chǎn)生折射，呈現(xiàn)凸透鏡能聚焦，凹透鏡不能聚焦的現(xiàn)象。
3、光線聚焦的過程，光線的能量也在聚集，光斑最小最亮?xí)r，在聚光點(diǎn)產(chǎn)生高溫?zé)�穿紙片�?br /> （二）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路
轉(zhuǎn)化低效、不安全的實(shí)驗(yàn)操作方式，抓住實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，保持鏡片與光線垂直，精準(zhǔn)對光，使光斑最小最亮，并能方便移動(dòng)透鏡鏡片，固定透鏡鏡片位置。
1、實(shí)現(xiàn)透鏡與太陽光垂直：調(diào)整裝置達(dá)到水平，根據(jù)太陽大致方向調(diào)整圓筒朝向。讓太陽光穿過對光器的圓孔，打在十字準(zhǔn)星上，便完成了太陽光線與圓筒開口方向一致，嵌入式的透鏡與筒壁垂直。
2、實(shí)現(xiàn)光斑最小最亮（聚焦）：讓嵌入式的透鏡在圓筒內(nèi)壁自由平移，改變透鏡到紙的距離，觀察紙面上的光斑大小變化，達(dá)到光斑最小最亮。
3、感受聚光點(diǎn)的溫度：將帶有數(shù)字測溫傳感線的圓盤插入圓筒末端，調(diào)整光斑到最小最亮?xí)r，通過數(shù)字測溫器實(shí)時(shí)顯示聚光點(diǎn)的溫度變化。
五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)
（一）科學(xué)知識
1、知道凸透鏡能夠聚光，凹透鏡不能聚光
2、知道不同凸透鏡聚焦的距離不同
3、知道平行光線經(jīng)凸透鏡折射后會(huì)聚焦，聚光點(diǎn)的溫度很高
（二）科學(xué)探究
1、能用簡單的實(shí)驗(yàn)器材初步探究凹凸兩種透鏡的聚焦現(xiàn)象
2、能使用改進(jìn)后的多功能透鏡研究裝置開展凹凸透鏡的聚焦實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的記錄
3、在教師的引導(dǎo)下, 學(xué)生自主探究，以游戲方式推進(jìn)教學(xué)，觀察透鏡聚光過程，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過對比、分析歸納概括，最后得出結(jié)論。
（三）科學(xué)態(tài)度
1、樂于探究的態(tài)度，積極參與實(shí)驗(yàn)。
2、懂得實(shí)驗(yàn)安全的重要性。
（四）科學(xué)技術(shù)社會(huì)與環(huán)境
通過改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置的使用，體會(huì)精心設(shè)計(jì)的裝置提升實(shí)驗(yàn)探究的有效性，也保證了實(shí)驗(yàn)人員的安全性，科學(xué)探究變得有層次，了解科學(xué)技術(shù)對學(xué)生實(shí)驗(yàn)方式和學(xué)習(xí)效率極大提升的作用。
教學(xué)重點(diǎn)：知道凸透鏡能夠聚光，凹透鏡不能聚光
教學(xué)難點(diǎn)：讓陽光垂直透鏡鏡面，調(diào)節(jié)透鏡與紙的距離，使光斑最小最亮
六、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容
（一）第一部分：按照教材提供的方法，手持透鏡，利用太陽光進(jìn)行聚光燒戰(zhàn)船游戲，發(fā)現(xiàn)聚焦現(xiàn)象。
（二）第二部分：在認(rèn)識和了解多功能透鏡研究裝置的基礎(chǔ)上，使用新裝置，游戲探究凸透鏡和凹透鏡燒戰(zhàn)船游戲，初步得出凸透鏡能聚焦，凹透鏡不能聚焦的結(jié)論。
（三）第三部分：使用新裝置，對比不同凸透鏡聚光燒戰(zhàn)船游戲，得出凸透鏡都能聚焦的結(jié)論，發(fā)現(xiàn)不同透鏡聚光時(shí)，透鏡與紙的距離不同。
（四）第四部分：用數(shù)字測溫器，直觀高效感受聚光點(diǎn)溫度的變化。
七、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程 
本實(shí)驗(yàn)采用學(xué)生自主探究模式進(jìn)行教學(xué)，以游戲方式開展，觀察透鏡聚光過程，經(jīng)過對比、歸納概括，最后得出結(jié)論，教學(xué)分為3個(gè)環(huán)節(jié)：
 （一）故事引入 定義聚焦  
1、阿基米德燒戰(zhàn)船故事引入

圖2
故事引入：人類戰(zhàn)爭史上曾發(fā)生過這樣一件事情，在公元前215年，古羅馬派船攻打古希臘，傳說阿基米德命令幾百米士兵手持凹面鏡，所有的鏡子一起向一艘戰(zhàn)船反射去灼熱的陽光，不一會(huì)兒，船燒著了。（圖2）
阿基米德為什么能利用光線把戰(zhàn)船燒毀呢？
生：一面鏡子反射的太陽光不怎么熱，但是幾百面鏡子反射的光，集中在一條船上，溫度就可能變得很高，所以船就燒著了。
2、定義聚光點(diǎn)和聚焦
單單一面鏡子反射的太陽光，溫度是不高，但是所有的鏡子反射的光匯聚到某一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)，叫做“聚光點(diǎn)”，聚光點(diǎn)的溫度可能很高，這個(gè)匯聚光線的過程，叫做聚焦。（圖3）

圖3
（二）、游戲探究——手持凸透鏡燒戰(zhàn)船（圖4）

圖4
1、提問：除了阿基米德的方法外，還有其他聚焦的方法嗎？
（1）引入課本的實(shí)驗(yàn)：在五年級科學(xué)第二單元《研究透鏡》這一課，教材提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，大家一起來看看課本上是如何介紹的。（圖5）

圖5
（2）學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)要求：讓陽光穿過凸透鏡，觀察聚焦情況。讓鏡面與太陽光線垂直，調(diào)節(jié)鏡片與紙的距離，使光斑最小、最亮
2、定義凸透鏡和凹透鏡
（1）提出問題：什么是凸透鏡，什么是凹透鏡呢？
（2）學(xué)生觀察透鏡：請小組長拿出抽屜中的兩面透鏡，小組組員一起觀察，可以看一看，摸一摸
學(xué)生觀察匯報(bào)：兩面透鏡的玻璃不一樣，一個(gè)是凸出來的，一個(gè)是凹進(jìn)去 。
（3）定義概念：中間厚，邊緣薄的透鏡，我們稱為“凸透鏡”，中間薄，邊緣厚的透鏡稱為“凹透鏡”（圖6）

圖6
3、進(jìn)一步解讀實(shí)驗(yàn)要求
實(shí)驗(yàn)有兩個(gè)要求（圖7）：（1）讓鏡面與光線垂直（2）調(diào)整鏡片與紙的距離，使光斑最小、最亮。

圖7
4、實(shí)驗(yàn)一：手持凸透鏡燒戰(zhàn)船游戲
（1）學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作嘗試讓太陽光穿過凸透鏡，觀察聚焦情況，教師巡視指導(dǎo)
（2）學(xué)生反饋實(shí)驗(yàn)情況，共同總結(jié)實(shí)際操作存在的問題
①鏡面與光線難垂直②鏡片與紙的距離難固定③光斑最小難實(shí)現(xiàn)④長時(shí)觀察傷眼睛 這四個(gè)問題（圖8）

圖8
（三）、引入多功能透鏡研究裝置
1、引入多功能透鏡研究裝置（圖9）

圖9
 
2教師介紹多功能透鏡研究裝置的特點(diǎn)和使用方法
（1）實(shí)驗(yàn)前儀器的調(diào)整
①儀器底部配有調(diào)整螺絲，可以根據(jù)地形調(diào)整儀器的水平狀態(tài)。②根據(jù)太陽的大致方位，水平旋轉(zhuǎn)和上下轉(zhuǎn)動(dòng)圓筒，使太陽光穿過圓孔并對準(zhǔn)十字準(zhǔn)星。③鎖定水平旋轉(zhuǎn)和上下旋轉(zhuǎn)的螺絲后，便完成了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作。（圖10）

圖10
（2）將透鏡插入圓筒內(nèi)
實(shí)驗(yàn)前，在圓筒前端帶上紅色減光片，可以減少強(qiáng)光對眼睛的傷害。圓筒末端插入戰(zhàn)船紙片。（圖11）

圖11
（3）移動(dòng)透鏡的位置，觀察戰(zhàn)船紙片上光斑的變化，讀出透鏡到紙的距離，并做實(shí)驗(yàn)記錄。（圖12）

圖12
（四）采用新裝置，游戲探究，凹凸透鏡
（1）實(shí)驗(yàn)前裝置調(diào)整，將凸透鏡插入圓筒內(nèi)，圓筒前端帶上減光片，末端插入印有戰(zhàn)船的紙片
（2）在游戲中學(xué)生自主探究凸透鏡和凹透鏡能否把太陽光匯聚成最小光斑，把印有戰(zhàn)船的紙片燒穿。
（3）觀察光斑變化以及光斑最小最亮?xí)r透鏡到紙面的距離，做好實(shí)驗(yàn)記錄。
（4）學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)情況，得出結(jié)論：凸透鏡能聚光，凹透鏡不能，當(dāng)形成最小光斑時(shí)，凸透鏡與紙的距離是8.5厘米（圖13）

圖13
（五）游戲探究——不同凸透鏡對比
（1）引導(dǎo)學(xué)生再拿出第二面凸透鏡做實(shí)驗(yàn)觀察，并做實(shí)驗(yàn)記錄
（2）兩面凸透鏡作對比，匯報(bào)實(shí)驗(yàn)情況，得出結(jié)論：凸透鏡都能聚光，但是不同的凸透鏡聚光形成最小光斑時(shí)，透鏡與紙的距離是不同的。（圖14）

圖14
（六）拓展探究——感受焦點(diǎn)的溫度
學(xué)生使用數(shù)字溫度計(jì)，將測溫傳感線放到聚光點(diǎn)的位置，進(jìn)行測量及實(shí)驗(yàn)記錄。（圖15）

圖15
（七）平行激光組穿過凹凸兩種透鏡補(bǔ)充演示實(shí)驗(yàn)
如果遇到室外陰雨天氣，在室內(nèi)，也可以使用平行激光組分別穿過凹凸兩種透鏡進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，光路明顯，效果直觀。（圖16）

圖16
八、實(shí)驗(yàn)效果評價(jià)
經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐可以看到，經(jīng)典科學(xué)故事引入激發(fā)了學(xué)生探究的欲望，同時(shí)幫助學(xué)生理解聚焦的概念。使用改進(jìn)后的多功能透鏡研究裝置開展游戲教學(xué)，學(xué)生自主探究發(fā)現(xiàn)凸透鏡能聚光，凹透鏡不能聚光的結(jié)論。再通過對比兩次游戲的數(shù)據(jù)，得出不同凸透鏡聚光時(shí)，透鏡與紙張的距離是不同的結(jié)論。正因?yàn)槭褂脙?yōu)化設(shè)計(jì)的教具，避免了諸多干擾因素，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利開展奠定了基礎(chǔ)，學(xué)生能專注于透鏡探究，化“操作困難”為“高效安全”，教學(xué)變得富有層次感。

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