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视频标签：全国小学科学,实验教学微课
所属栏目：模拟课、微型课及试讲
视频课题：第五届全国小学科学实验教学微课视频《研究透镜》何星源-福建省厦门
教学设计、课堂实录及教案：第五届全国小学科学实验教学微课视频《研究透镜》何星源福建省厦门市仙岳小学小学科学
《研究透镜》实验教学说课稿
厦门市仙岳小学 何星源
厦门市思明区教师进修学校 高翔
一、使用教材
苏教版小学科学五年级上册第二单元《光与色彩》第3课《研究透镜》
二、实验器材
（一）改进前：凸透镜1个、凹透镜1个、纸、太阳光
（二）改进后：多功能透镜研究装置（图1）（包含：凸透镜2个，凹透镜1个，指南针、水平气泡、减光片、数字测温器、对光十字准星、特殊设计的太阳高度量角器等巧妙组合而成）、印有战船的圆形纸片、太阳光
图1
三、实验创新要点改进要点
经过精心设计、将零散的实验器材，整合为多功能透镜研究装置，创新点体现在以下几个方面：
（一）巧妙设计对光易
实验要求让太阳光垂直透镜镜面，这对于五年级学生来说，操作上存在难点，部分学生可能直接将凸透镜对着太阳，存在灼伤眼睛的安全隐患。通过创新设计的水平旋转和上下旋转结构，将圆筒口大致准太阳，再辅以十字准星对光装置，快速解决太阳光垂直镜面的问题，对光快速、安全。
（二）透镜移动快又顺
圆筒状的外形，透镜可以方便嵌入，并自由平移，圆筒末端有放纸片的插槽，圆筒外壁有刻度，解决学生手持透镜不稳定、纸片容易被外界风力吹走、透镜与纸的距离不固定的难题。
（三）减光护眼重安全
减光片的使用，避免学生长时间操作和观察过程中，强光对眼睛的伤害。综合几个方面的创新，化危险、低效的操作为安全、高效、有层次的探究学习过程。
（四）数字传感很震撼
实验装置底部放置数字测温器，将测温传感线放到聚光点的位置，即可实时显示光斑温度的变化。
（五）室内操作我能行
阴天等不良天气情况下，在室内也可以使用平行激光组套件，补充演示实验，光路明显，效果直观。
（六）拓展功能很丰富
多功能透镜研究装置拓展性强，搭配不同颜色的纸片、凹凸透镜组合等，可以拓展探究照相机、望远镜、太阳高度测量仪、颜色与吸热的奥秘等实验活动。
四、实验原理/实验设计思路
（一）实验原理
1、光线经过空气和镜片两种不同介质时，传播方向会发生偏折，产生折射现象。
2、太阳光可视为近似平行光，穿过透镜后产生折射，呈现凸透镜能聚焦，凹透镜不能聚焦的现象。
3、光线聚焦的过程，光线的能量也在聚集，光斑最小最亮时，在聚光点产生高温烧穿纸片。
（二）实验设计思路
转化低效、不安全的实验操作方式，抓住实验成功的关键，保持镜片与光线垂直，精准对光，使光斑最小最亮，并能方便移动透镜镜片，固定透镜镜片位置。
1、实现透镜与太阳光垂直：调整装置达到水平，根据太阳大致方向调整圆筒朝向。让太阳光穿过对光器的圆孔，打在十字准星上，便完成了太阳光线与圆筒开口方向一致，嵌入式的透镜与筒壁垂直。
2、实现光斑最小最亮（聚焦）：让嵌入式的透镜在圆筒内壁自由平移，改变透镜到纸的距离，观察纸面上的光斑大小变化，达到光斑最小最亮。
3、感受聚光点的温度：将带有数字测温传感线的圆盘插入圆筒末端，调整光斑到最小最亮时，通过数字测温器实时显示聚光点的温度变化。
五、实验教学目标
（一）科学知识
1、知道凸透镜能够聚光，凹透镜不能聚光
2、知道不同凸透镜聚焦的距离不同
3、知道平行光线经凸透镜折射后会聚焦，聚光点的温度很高
（二）科学探究
1、能用简单的实验器材初步探究凹凸两种透镜的聚焦现象
2、能使用改进后的多功能透镜研究装置开展凹凸透镜的聚焦实验，并进行实验现象和数据的记录
3、在教师的引导下, 学生自主探究，以游戏方式推进教学，观察透镜聚光过程，记录实验数据，经过对比、分析归纳概括，最后得出结论。
（三）科学态度
1、乐于探究的态度，积极参与实验。
2、懂得实验安全的重要性。
（四）科学技术社会与环境
通过改进的实验装置的使用，体会精心设计的装置提升实验探究的有效性，也保证了实验人员的安全性，科学探究变得有层次，了解科学技术对学生实验方式和学习效率极大提升的作用。
教学重点：知道凸透镜能够聚光，凹透镜不能聚光
教学难点：让阳光垂直透镜镜面，调节透镜与纸的距离，使光斑最小最亮
六、实验教学内容
（一）第一部分：按照教材提供的方法，手持透镜，利用太阳光进行聚光烧战船游戏，发现聚焦现象。
（二）第二部分：在认识和了解多功能透镜研究装置的基础上，使用新装置，游戏探究凸透镜和凹透镜烧战船游戏，初步得出凸透镜能聚焦，凹透镜不能聚焦的结论。
（三）第三部分：使用新装置，对比不同凸透镜聚光烧战船游戏，得出凸透镜都能聚焦的结论，发现不同透镜聚光时，透镜与纸的距离不同。
（四）第四部分：用数字测温器，直观高效感受聚光点温度的变化。
七、实验教学过程
本实验采用学生自主探究模式进行教学，以游戏方式开展，观察透镜聚光过程，经过对比、归纳概括，最后得出结论，教学分为3个环节：
（一）故事引入 定义聚焦
1、阿基米德烧战船故事引入
图2
故事引入：人类战争史上曾发生过这样一件事情，在公元前215年，古罗马派船攻打古希腊，传说阿基米德命令几百米士兵手持凹面镜，所有的镜子一起向一艘战船反射去灼热的阳光，不一会儿，船烧着了。（图2）
阿基米德为什么能利用光线把战船烧毁呢？
生：一面镜子反射的太阳光不怎么热，但是几百面镜子反射的光，集中在一条船上，温度就可能变得很高，所以船就烧着了。
2、定义聚光点和聚焦
单单一面镜子反射的太阳光，温度是不高，但是所有的镜子反射的光汇聚到某一点，这个点，叫做“聚光点”，聚光点的温度可能很高，这个汇聚光线的过程，叫做聚焦。（图3）
图3
（二）、游戏探究——手持凸透镜烧战船（图4）
图4
1、提问：除了阿基米德的方法外，还有其他聚焦的方法吗？
（1）引入课本的实验：在五年级科学第二单元《研究透镜》这一课，教材提供了一个实验，大家一起来看看课本上是如何介绍的。（图5）
图5
（2）学生学习实验要求：让阳光穿过凸透镜，观察聚焦情况。让镜面与太阳光线垂直，调节镜片与纸的距离，使光斑最小、最亮
2、定义凸透镜和凹透镜
（1）提出问题：什么是凸透镜，什么是凹透镜呢？
（2）学生观察透镜：请小组长拿出抽屉中的两面透镜，小组组员一起观察，可以看一看，摸一摸
学生观察汇报：两面透镜的玻璃不一样，一个是凸出来的，一个是凹进去 。
（3）定义概念：中间厚，边缘薄的透镜，我们称为“凸透镜”，中间薄，边缘厚的透镜称为“凹透镜”（图6）
图6
3、进一步解读实验要求
实验有两个要求（图7）：（1）让镜面与光线垂直（2）调整镜片与纸的距离，使光斑最小、最亮。
图7
4、实验一：手持凸透镜烧战船游戏
（1）学生实验操作尝试让太阳光穿过凸透镜，观察聚焦情况，教师巡视指导
（2）学生反馈实验情况，共同总结实际操作存在的问题
①镜面与光线难垂直②镜片与纸的距离难固定③光斑最小难实现④长时观察伤眼睛 这四个问题（图8）
图8
（三）、引入多功能透镜研究装置
1、引入多功能透镜研究装置（图9）
图9
2教师介绍多功能透镜研究装置的特点和使用方法
（1）实验前仪器的调整
①仪器底部配有调整螺丝，可以根据地形调整仪器的水平状态。②根据太阳的大致方位，水平旋转和上下转动圆筒，使太阳光穿过圆孔并对准十字准星。③锁定水平旋转和上下旋转的螺丝后，便完成了实验的准备工作。（图10）
图10
（2）将透镜插入圆筒内
实验前，在圆筒前端带上红色减光片，可以减少强光对眼睛的伤害。圆筒末端插入战船纸片。（图11）
图11
（3）移动透镜的位置，观察战船纸片上光斑的变化，读出透镜到纸的距离，并做实验记录。（图12）
图12
（四）采用新装置，游戏探究，凹凸透镜
（1）实验前装置调整，将凸透镜插入圆筒内，圆筒前端带上减光片，末端插入印有战船的纸片
（2）在游戏中学生自主探究凸透镜和凹透镜能否把太阳光汇聚成最小光斑，把印有战船的纸片烧穿。
（3）观察光斑变化以及光斑最小最亮时透镜到纸面的距离，做好实验记录。
（4）学生汇报实验情况，得出结论：凸透镜能聚光，凹透镜不能，当形成最小光斑时，凸透镜与纸的距离是8.5厘米（图13）
图13
（五）游戏探究——不同凸透镜对比
（1）引导学生再拿出第二面凸透镜做实验观察，并做实验记录
（2）两面凸透镜作对比，汇报实验情况，得出结论：凸透镜都能聚光，但是不同的凸透镜聚光形成最小光斑时，透镜与纸的距离是不同的。（图14）
图14
（六）拓展探究——感受焦点的温度
学生使用数字温度计，将测温传感线放到聚光点的位置，进行测量及实验记录。（图15）
图15
（七）平行激光组穿过凹凸两种透镜补充演示实验
如果遇到室外阴雨天气，在室内，也可以使用平行激光组分别穿过凹凸两种透镜进行演示实验，光路明显，效果直观。（图16）
图16
八、实验效果评价
经过教学实践可以看到，经典科学故事引入激发了学生探究的欲望，同时帮助学生理解聚焦的概念。使用改进后的多功能透镜研究装置开展游戏教学，学生自主探究发现凸透镜能聚光，凹透镜不能聚光的结论。再通过对比两次游戏的数据，得出不同凸透镜聚光时，透镜与纸张的距离是不同的结论。正因为使用优化设计的教具，避免了诸多干扰因素，为实验教学顺利开展奠定了基础，学生能专注于透镜探究，化“操作困难”为“高效安全”，教学变得富有层次感。
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| 何星源 | 厦门市仙岳小学 | ||
| 高翔 | 厦门市思明区教师进修学校 |
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
