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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《研究透鏡》何星源-福建省廈門
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《研究透鏡》何星源福建省廈門市仙岳小學小學科學
《研究透鏡》實驗教學說課稿
廈門市仙岳小學 何星源
廈門市思明區教師進修學校 高翔
一、使用教材
蘇教版小學科學五年級上冊第二單元《光與色彩》第3課《研究透鏡》
二、實驗器材
（一）改進前：凸透鏡1個、凹透鏡1個、紙、太陽光
（二）改進后：多功能透鏡研究裝置（圖1）（包含：凸透鏡2個，凹透鏡1個，指南針、水平氣泡、減光片、數字測溫器、對光十字準星、特殊設計的太陽高度量角器等巧妙組合而成）、印有戰船的圓形紙片、太陽光
圖1
三、實驗創新要點改進要點
經過精心設計、將零散的實驗器材，整合為多功能透鏡研究裝置，創新點體現在以下幾個方面：
（一）巧妙設計對光易
實驗要求讓太陽光垂直透鏡鏡面，這對于五年級學生來說，操作上存在難點，部分學生可能直接將凸透鏡對著太陽，存在灼傷眼睛的安全隱患。通過創新設計的水平旋轉和上下旋轉結構，將圓筒口大致準太陽，再輔以十字準星對光裝置，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，解決學生手持透鏡不穩定、紙片容易被外界風力吹走、透鏡與紙的距離不固定的難題。
（三）減光護眼重安全
減光片的使用，避免學生長時間操作和觀察過程中，強光對眼睛的傷害。綜合幾個方面的創新，化危險、低效的操作為安全、高效、有層次的探究學習過程。
（四）數字傳感很震撼
實驗裝置底部放置數字測溫器，將測溫傳感線放到聚光點的位置，即可實時顯示光斑溫度的變化。
（五）室內操作我能行
陰天等不良天氣情況下，在室內也可以使用平行激光組套件，補充演示實驗，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，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、望遠鏡、太陽高度測量儀、顏色與吸熱的奧秘等實驗活動。
四、實驗原理/實驗設計思路
（一）實驗原理
1、光線經過空氣和鏡片兩種不同介質時，傳播方向會發生偏折，產生折射現象。
2、太陽光可視為近似平行光，穿過透鏡后產生折射，呈現凸透鏡能聚焦，凹透鏡不能聚焦的現象。
3、光線聚焦的過程，光線的能量也在聚集，光斑最小最亮時，在聚光點產生高溫燒穿紙片。
（二）實驗設計思路
轉化低效、不安全的實驗操作方式，抓住實驗成功的關鍵，保持鏡片與光線垂直，精準對光，使光斑最小最亮，并能方便移動透鏡鏡片，固定透鏡鏡片位置。
1、實現透鏡與太陽光垂直：調整裝置達到水平，根據太陽大致方向調整圓筒朝向。讓太陽光穿過對光器的圓孔，打在十字準星上，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、實現光斑最小最亮（聚焦）：讓嵌入式的透鏡在圓筒內壁自由平移，改變透鏡到紙的距離，觀察紙面上的光斑大小變化，達到光斑最小最亮。
3、感受聚光點的溫度：將帶有數字測溫傳感線的圓盤插入圓筒末端，調整光斑到最小最亮時，通過數字測溫器實時顯示聚光點的溫度變化。
五、實驗教學目標
（一）科學知識
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、知道平行光線經凸透鏡折射后會聚焦，聚光點的溫度很高
（二）科學探究
1、能用簡單的實驗器材初步探究凹凸兩種透鏡的聚焦現象
2、能使用改進后的多功能透鏡研究裝置開展凹凸透鏡的聚焦實驗，并進行實驗現象和數據的記錄
3、在教師的引導下, 學生自主探究，以游戲方式推進教學，觀察透鏡聚光過程，記錄實驗數據，經過對比、分析歸納概括，最后得出結論。
（三）科學態度
1、樂于探究的態度，積極參與實驗。
2、懂得實驗安全的重要性。
（四）科學技術社會與環境
通過改進的實驗裝置的使用，體會精心設計的裝置提升實驗探究的有效性，也保證了實驗人員的安全性，科學探究變得有層次，了解科學技術對學生實驗方式和學習效率極大提升的作用。
教學重點：知道凸透鏡能夠聚光，凹透鏡不能聚光
教學難點：讓陽光垂直透鏡鏡面，調節透鏡與紙的距離，使光斑最小最亮
六、實驗教學內容
（一）第一部分：按照教材提供的方法，手持透鏡，利用太陽光進行聚光燒戰船游戲，發現聚焦現象。
（二）第二部分：在認識和了解多功能透鏡研究裝置的基礎上，使用新裝置，游戲探究凸透鏡和凹透鏡燒戰船游戲，初步得出凸透鏡能聚焦，凹透鏡不能聚焦的結論。
（三）第三部分：使用新裝置，對比不同凸透鏡聚光燒戰船游戲，得出凸透鏡都能聚焦的結論，發現不同透鏡聚光時，透鏡與紙的距離不同。
（四）第四部分：用數字測溫器，直觀高效感受聚光點溫度的變化。
七、實驗教學過程
本實驗采用學生自主探究模式進行教學，以游戲方式開展，觀察透鏡聚光過程，經過對比、歸納概括，最后得出結論，教學分為3個環節：
（一）故事引入 定義聚焦
1、阿基米德燒戰船故事引入
圖2
故事引入：人類戰爭史上曾發生過這樣一件事情，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船反射去灼熱的陽光，不一會兒，船燒著了。（圖2）
阿基米德為什么能利用光線把戰船燒毀呢？
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，這個點，叫做“聚光點”，聚光點的溫度可能很高，這個匯聚光線的過程，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）引入課本的實驗：在五年級科學第二單元《研究透鏡》這一課，教材提供了一個實驗，大家一起來看看課本上是如何介紹的。（圖5）
圖5
（2）學生學習實驗要求：讓陽光穿過凸透鏡，觀察聚焦情況。讓鏡面與太陽光線垂直，調節鏡片與紙的距離，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
學生觀察匯報：兩面透鏡的玻璃不一樣，一個是凸出來的，一個是凹進去 。
（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、進一步解讀實驗要求
實驗有兩個要求（圖7）：（1）讓鏡面與光線垂直（2）調整鏡片與紙的距離，使光斑最小、最亮。
圖7
4、實驗一：手持凸透鏡燒戰船游戲
（1）學生實驗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
（2）學生反饋實驗情況，共同總結實際操作存在的問題
①鏡面與光線難垂直②鏡片與紙的距離難固定③光斑最小難實現④長時觀察傷眼睛 這四個問題（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和使用方法
（1）實驗前儀器的調整
①儀器底部配有調整螺絲，可以根據地形調整儀器的水平狀態。②根據太陽的大致方位，水平旋轉和上下轉動圓筒，使太陽光穿過圓孔并對準十字準星。③鎖定水平旋轉和上下旋轉的螺絲后，便完成了實驗的準備工作。（圖10）
圖10
（2）將透鏡插入圓筒內
實驗前，在圓筒前端帶上紅色減光片，可以減少強光對眼睛的傷害。圓筒末端插入戰船紙片。（圖11）
圖11
（3）移動透鏡的位置，觀察戰船紙片上光斑的變化，讀出透鏡到紙的距離，并做實驗記錄。（圖12）
圖12
（四）采用新裝置，游戲探究，凹凸透鏡
（1）實驗前裝置調整，將凸透鏡插入圓筒內，圓筒前端帶上減光片，末端插入印有戰船的紙片
（2）在游戲中學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，把印有戰船的紙片燒穿。
（3）觀察光斑變化以及光斑最小最亮時透鏡到紙面的距離，做好實驗記錄。
（4）學生匯報實驗情況，得出結論：凸透鏡能聚光，凹透鏡不能，當形成最小光斑時，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）引導學生再拿出第二面凸透鏡做實驗觀察，并做實驗記錄
（2）兩面凸透鏡作對比，匯報實驗情況，得出結論：凸透鏡都能聚光，但是不同的凸透鏡聚光形成最小光斑時，透鏡與紙的距離是不同的。（圖14）
圖14
（六）拓展探究——感受焦點的溫度
學生使用數字溫度計，將測溫傳感線放到聚光點的位置，進行測量及實驗記錄。（圖15）
圖15
（七）平行激光組穿過凹凸兩種透鏡補充演示實驗
如果遇到室外陰雨天氣，在室內，也可以使用平行激光組分別穿過凹凸兩種透鏡進行演示實驗，光路明顯，效果直觀。（圖16）
圖16
八、實驗效果評價
經過教學實踐可以看到，經典科學故事引入激發了學生探究的欲望，同時幫助學生理解聚焦的概念。使用改進后的多功能透鏡研究裝置開展游戲教學，學生自主探究發現凸透鏡能聚光，凹透鏡不能聚光的結論。再通過對比兩次游戲的數據，得出不同凸透鏡聚光時，透鏡與紙張的距離是不同的結論。正因為使用優化設計的教具，避免了諸多干擾因素，為實驗教學順利開展奠定了基礎，學生能專注于透鏡探究，化“操作困難”為“高效安全”，教學變得富有層次感。
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| 何星源 | 廈門市仙岳小學 | ||
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