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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《光和影》深圳市宝安
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《光和影》深圳市宝安区宝民小学小学科学
整体设计，创新驱动，构建学生核心概念
——《光和影》实验教学
深圳市宝安区宝民小学 李娟
一、教材与目标分析
《光和影》位于教科版小学科学五年级上册光单元的第一课。课标中明确指出：光是能量的一种形式属于物质科学领域的核心概念。而该概念的内涵和外延，在小学科学包含传播特点和光与热两大方面。
图1 《光和影》在小学科学物质科学领域中所处位置
从本节课一直到第四课将指导学生认识光的传播特点。新课标将三维目标变为四维目标，进一步强调了技术的重要性，并要求学生能够识别来自光源的光，知道光在空气中沿直线传播。以此为基础，明确课时教学目标：通过创新实验仪器和iPad教学，使学生知道影子产生的条件；了解光源、投影概念；通过实验知道影子与光源之间的关系。
教材主要采用了三个实验来分析光和影的问题。这些实验都是控制变量的对比实验，但由于学生手动、视觉的误差和物体固定不牢固等原因可能会导致变量不唯一，从而影响实验结果。同时，无论是实验仪器、实验结果处理方式和现代技术应用等方面，在培养学生实践创新等核心素养上都有所欠缺。
图2 教科书中《光和影》的三个实验
二、 实验材料与方法创新
针对上述问题，利用木盒、木片、木条、弧形滑轨、小灯泡、刻度条、方格纸、量角器、G形光源、小镜子等材料，设计制作光的传播实验套盒，有效减少手动和视觉误差。可以完成光和影、阳光下的影子、光是怎样传播的，小孔成像、光的反射等系列实验，切实提高学生整体感知能力和综合素养。
图3 光的传播实验套盒
（一）光影实验
1. 小灯泡在滑轨上移动照射木条，做光源位置与影子关系实验。
2. 小灯泡照射不同位置木条，做光源与遮挡物间距离与影子关系实验。
3. 小灯泡照射木条不同侧面，做光源所照射物体侧面形状与影子关系实验。
4. 各类投影实验。
同时，创新数据处理方式：设计实验指南，将各影子画在可黏贴刻度条或方格纸上比较分析，直观明显。并利用iPad实时反映教学效果，检验所学。
图4 光和影实验装置
（二）阳光下的影子实验
依据滑轨模拟太阳运行轨迹，从左到右照射代表从早到晚的太阳照射情况照射物体，避免阴天影响。同时，滑轨可以调整，可模拟不同纬度太阳照射情况（角度计算得到），比较不同地域影子差异。
图5 阳光下的影子实验装置
（三）光是怎样传播的实验
用小灯泡照射小孔一条直线上的木片，观察情况；调整木片，使小孔不在一条直线，对比分析，得出光沿直线传播的结论。
图6 光是怎样传播的实验装置
（四）小孔成像实验
制作G形光源，照射小孔，在屏幕上显示倒立的图像，验证光沿直线传播。
图7 小孔成像实验装置
（五）光的反射实验
不改变光源位置，利用平面镜的反射原理照射不同位置的教科书。
图8 光的反射实验装置
三、教学过程
（一）激趣导入，引发问题
通过观察、录制学生影子游戏，分析影子产生原因，知道影子产生的条件：光源、遮挡物、屏。
图9 手影实验
（二）概念解析，探究光源
学生自主阅读分析光源概念，明晰光源特点，根据概念辨析所展示各类物体是否属于光源，并用iPad答题检验。
图10 光源概念掌握情况
（三）实验探究，收集数据
1.学生自主阅读实验指南，带着问题观看实验操作视频。
图11 光和影实验指南
2.全班分成8个组做小组实验，认真观察，记录数据。
3.处理数据并自主得出结论，并将实验指南拍照上传，分享交流。
实验一光源位置与影子关系实验：分别将小灯泡置于30°、60°、90°、120°、150°位置，照射木条，在可黏贴刻度条上绘制木条影子轮廓并标注角度。
实验二光源与遮挡物间距离与影子关系实验：调整木条与小灯泡距离，在方格纸上绘制木条影子轮廓并标注位置。
实验三光源与所照射物体侧面形状关系实验：用小灯泡分别照射木条不同侧面，在方格纸上绘制木条影子。
图12 学生小组合作实验探究光和影之间的关系
3.处理数据并自主得出结论。
我们发现，大部分学生可以得出影子的长短随着光源照射的角度改变而改变，光源直射时，影子最短，随着斜射程度越大，影子越长。只不过学生表述的时候，会说90度，正上方，斜射程度用两侧、一边表述。
个别小组可以发现影子总在背光一面，例如光在左边影子在右边，只是表述得较为口语。
同时，我们发现，个别小组在同一照射角度下影子长度与其他小组存在差异，经过比较，发现木条长度存在差别，深化学生认知。
实验一结论：影子总在背光一面。影子的长短随着光源照射的角度改变而改变，光源直射时，影子最短，随着斜射程度越大，影子越长。
图13 光源位置与影子关系实验结果
实验二大部分学生可以得出影子大小与物体与光源距离有关，且距离越远，影子越小，距离越近，影子越大。并得到一些其他结论，例如数值与比例的关系问题等。同时，我们发现，个别影子偏离较大，学生分析：可能除改变距离外，木条位置发生了变化。进一步强调控制单一变量。
实验二结论：物体与光源距离越远，物体的影子越小；距离越近，物体的影子越大。
图14 光源与遮挡物之间距离与影子关系实验结果
实验三中，大部分小组有效控制单一变量，物体位置和大小没有出现明显差异。并得出正确结论：影子形状和光源所照射物体侧面形状有关。
实验三结论：影子形状和光源所照射物体侧面形状有关。
图15 光源所照射物体侧面形状与影子关系实验结果
分析完实验结论后，利用iPad互动答题，检测所学。
图16 光和影相关知识学生掌握情况
（四）拓展分析，巩固所学
学生自主进行影子游戏，观察教室投影验证所学，并得出投影概念：从不同侧面照射得到的物体影子叫做投影。
图17 投影实验
四、反思评价
（一）系统规划，整体设计，构建学生核心概念
从整体把握教学，进行全方位的系统分析和教学设计，并设计制作光的传播实验套盒，有效完成光的传播路径系列实验，帮助学生构建完整认知结构，深入理解光相关概念的内涵和外延，构建核心概念。
（二）操作方便，准确直观，有效减少实验误差
1.固定。两个小灯泡分别固定在弧形滑轨和侧面；刻度条、方格纸可固定。操作简便，有效避免人为操作误差。
2.准确。弧形滑轨上有角度，刻度条、方格纸有刻度，使实验更精准和有规律。
3.直观。实验现象明显，实验结果画图记录，更加生动直观。
（三）创新驱动，深度探究，充分拓展学生思维
创新实验器材和操作方式，创新实验数据处理方式，充分利用现代科技实现教学的有效互动，针对差异数据进行深度探究和分析，充分拓展学生思维。
同时，在其他系列实验中也广泛开展深度探究，例如在阳光下的影子实验中，可避免阴天影响，且滑轨的转动可引导学生比较不同地域（不同维度）影子情况等，例如模拟了北京、深圳秋分日太阳的运动与影子的变化情况，发现北京影子长，方位变化幅度小；深圳影子短，方位变化幅度大；12点的影子都在正北方向，深化学生认知。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
