2021年新教科版五年級上冊科學教材分析第一單元 光一、單元概述從教師的角度而言，本單元首先要弄清楚的問題應該是“光是什歷史上，對光的研究曾經推動了科學和技術的長足發展，改變了人們對物質世界的認識，打通了宏觀世界和微觀世界的通道。今天我們對“光”的認識，看似是對知識本體的認知實則是對光，抑或是對科學本質的理解。光是一種電磁波，按照波長可以將光分為無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線等幾個波譜區。其中，可見光區又可細分為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種色光。光具有波動和粒子的雙重性質，凡是與光的干涉、衍射和偏振等現象有關的均是波動性的表現，凡是與光的碰撞、散射、疊加等有關的都是粒子性的表現。波粒二象性可以用愛因斯坦公式得到解釋：E=hy，P=h。這里能量E和動量p都是表征光的粒子性的量，而頻率v和波長A都是表征光的波動性的量，波動性和粒子性通過普朗克常數h聯系起來了，這也可以解釋“光是能量的表現形式”這一概念的出處。如此，我們對光的本質的認識可以幫助教師準確把握“光”單元教學的概念發展。對于五年級的學生而言，教師沒有必要指導學生從光的本質去認識光。教學中應該遵循課程標準的相關要求，完成關于光的課程內容。本單元的學習目標來自課程標準中5-6年級的下列相關學習內容。621.1識別來自光源的光，如太陽光、燈光；識別來自物體反射的光，如月光。6.2.1.2知道來自光源的光或來自物體的反射光進入眼睛，都能使我們看到光源或該物體。6.22.1知道光在空氣中沿直線傳播。6.2.2.2知道行進中的光遇到物體時，會發生反射現象，光的傳播方向會發生。6.2.3描述太陽光穿過三棱鏡后形成的彩色光帶，知道太陽光中包含有不同顏色的光。18.2.2將自己簡單的創意轉化為模型或實物。在課程標準中，這三方面的課程內容要求，都是光在傳播過程中發生的現象和對這些現象的解釋，由此形成對光的一些基本認知。本單元希望幫助學生形成以下認知。1.光在受到一個物體或物質的影響前能一直保持原方向傳播。2.光能夠被吸收；能被改變傳播方向，產生反射或折射現象。3.盡管太陽光用肉眼看上去幾乎是白色的，但它是由不同顏色的光組成的。其他物體發出的光或反射的光也是由不同顏色的光混合而成的。4.有些物體折射或反射出的光波進入人的眼睛后，可以被“看到”，就如同某些聲波進入人的耳朵后可以被“聽到”一樣。沿著上述概念發展線索，教科書對本單元的學習內容做了如下安排：第1課“有關光的思考”，主要了解學生有關光的前概念。通過思考和解釋“在暗中你能否看到紅蘋果”的問題，了解學生對于光有哪些認識，以及能做出哪些推測和解釋。第2課“光是怎樣傳播的”，主要研究光在空氣中是如何沿直線傳播的。光穿過小孔的實驗可以幫助學生觀察到光的行進路線，初步理解并建立光沿直線傳播的概念。第3課“光的傳播會遇到阻礙嗎”，是對光沿直線傳播的進一步深入研究。當光遇到遮擋物時，會因遮擋物的不同，出現通過、部分通過、不能通過三種情況。對本課所有實驗現象的解釋，最終都將成為“光沿直線傳播”的證據。第4課“光的傳播方向會發生改變嗎”，主要探討當光從空氣進入水中時，傳播路徑發生了怎樣的改變。對于光而言，空氣和水是不同的傳播介質，因此光的傳播方向(傳播路徑)也會隨之發生改變，其結果是產生了折射現象。第5課“認識棱鏡”，主要建立光與顏色的關系。我們看到的“白光”通過三棱鏡后，會發生折射，出現紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等各種顏色的光。棱鏡實驗可幫助學生觀察到因光的折射而產生的彩虹顏色，初步將光和顏色建立聯系。第6課“光的反射現象”，主要探討光的反射現象。通過觀察光的鏡面反射現象，了解什么是光的反射；通過光的反射實驗，對反射光的路徑做出預設，初步建立入射光與反射光的關系；對光的傳播特點做進一步探討，即光遇到物體會發生反射，反射光也是沿直線傳播的。第7課“制作一個潛望鏡”，主要利用光的反射特點，制作一個簡易潛望鏡。潛望鏡的制作，需要綜合運用和理解本單元的核心概念，并與工程技術相結合。首先需要觀察、了解潛望鏡的結構以及工作過程和原理，其次需要設計、制作簡易的潛望鏡。最后通過展示、實踐、評價、交流來進一步理解本單元的知識和技能。二、單元教學目標科學概念目標有的光直接來自發光的物體，有的光來自反射光的物體。能發光的物體叫作光源。光在空氣中沿直線傳播。當衍進中的光遇到物體時會發生反射或折射，會改變光的傳播方向，會形成陰影。太陽光包含不同顏色的光。光的反射原理在生產生活中應用廣泛，汽車反光鏡、潛望鏡等都是對光反射原理的運用。科學探究目標能用實驗驗證光的傳播方式。會觀察光的折射現象。能利用鏡面反射實驗，推測反射光規律，并預測反射光位置。會做棱鏡分光實驗，能推測彩虹的顏色序列并制作彩色輪。能自制潛望鏡并進行觀察。科學態度目標形成對光研究的興趣。認識到認真觀察、實驗和實事求是地記錄觀察數據的重要性。在實驗觀察中養成嚴謹、細致、實事求是的態度。科學、技術、社會與環境目標意識到光與我們的生產生活密切相關。單元詞匯光源：通常把那些自身能發光的物體稱為光源。光的傳播規律：光在同種均勻介質中沿直線傳播。日食、月食及影子的形成都證明了這一事實。光的折射：光從一種介質斜射進入另一種介質時，傳播方向發生改變，從而使光線在不同介質的交界處發生偏折。光的組成：白光是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等各種色光組成的復色光。橙、黃、綠等色光叫作單色光。光的反射：光傳播到不同物質時，在分界面上改變傳播方向又返回原來物質中的現象。材料清單(視學生人數和分組情況而定)手電筒、鏡子、黑色的箱子、蘋果、矩形卡紙、屏、能直立的夾子、薄紙片、塑料杯、玻璃片、水槽、線香、激光筆、玻璃杯、鉛筆、魚缸、金魚、三棱鏡、白紙、硬紙板、水彩筆、火柴、細線、黑卡紙、膠帶、紙盒、平面鏡、三角板、直尺、鉛筆、剪刀、學生活動手冊。三、分課時教材分析第1課 有關光的思考(一)背景和教學目標作為本單元的起始課，首先需要了解學生的原有認知，知道學生關于光的認知水平如何，這是本單元教學的認知起點。本課的觀察活動是從認識光源開始的。五年級的學生對于光源和光的特點已經積累了不少經驗，他們知道太陽是光源，電燈是光源，等等，但是他們的認識還比較模糊，因此有必要通過教師的引導，實際地去觀察、去發現光源和光之間的聯系和規律。本課的教學思路：首先，聚焦學生的已有認知，了解學生對光“已經知道的和還想知道的”，“研討”中的第2個問題，關于黑暗中的紅蘋果案例可以幫助教師了解學生有關光的認知水平；其次，從生活現象出發，引出光源的概念，通過發光物體的比較，知道光源有什么特點；最后，通過研討，拓寬學生的視野，感悟光對人類、對所有的生命體、對世間萬物都是不可或缺的。本課教學可分為兩部分。第一部分是了解學生有關光的前概念，教師可用具體情境或事實來構造問題，用“頭腦風暴”式的討論將學生的思維快速聚集到本課要研究的內容上。第二部分是研討光和我們生活的關系如果沒有光，會發生什么?在研討過程中引出光源的概念，讓學生通過比較各種發光體，區別光源和非光源。科學概念目標通常把那些自身能發光的物體稱為光源。科學探究目標能識別來自光源的光，如太陽光、燈光。能識別來自物體反射的光，如月光。能在實驗中感悟到，來自光源的光或來自物體的反射光進入眼睛，都能使我們看到光源或該物體。科學態度目標認識到事物之間的變化是有聯系的，也是有規律的。在實驗觀察中養成嚴謹、細致、實事求是的態度。科學、技術、社會與環境目標意識到光對人類生產生活的重要性。(二)教學準備為學生準備：手電筒、鏡子。教師準備：有窗簾的教室(本課的活動最好能用窗簾遮擋光線，以保證實驗效果)、黑色的箱子、紅蘋果、教學課件等。第2課 光是怎樣傳播的(一)背景和教學目標本課的重點是探究光是如何傳播的。這個問題對于成年人來說已不是什么秘密。人們很早之前就通過對光照射下的物體和影子的觀察，提出光是沿直線傳播的。北宋的沈括在夢溪筆談中就已經記述了光的直線傳播和小孔成像的實驗。他首先觀察到鳶在空中飛動，地面上的影子也跟著移動，移動的方向與鳶飛的方向一致。沈括又在紙窗上開一小孔，使窗外飛鳶的影子呈現在室內的紙屏上。沈括用光的直進道理來解釋所觀察到的結果：“鳶東則影西，鳶西則影東”。本課也是基于這樣的思路，先讓學生從經驗的角度出發，推測光的傳播特點，再通過實驗觀察光行進的路線，并初步建立“光是直線傳播的”這一核心概念。科學概念目標光是沿直線傳播的。科學探究目標能與聲音的傳播對比，發現光的傳播特點。能有依據地推測光的傳播路徑。會設計驗證光是沿直線傳播的實驗。能用實驗中的現象分析，推理得出光是沿直線傳播的。科學態度目標培養學生愛思考的習慣以及善于思考的能力。知道推測要有依據。在實驗中能認真觀察、勤于思考，能根據實驗結果實事求是地進行。科學、技術、社會與環境目標了解利用光沿直線傳播給人類生產生活帶來的便利。(二)教學準備為學生準備：手電筒、4張矩形卡紙、4個能直立的夾子。教師準備：有關光是直線傳播的圖片和教學課件。第3課 光的傳播會遇到阻礙嗎(一)背景和教學目標本課是光沿直線傳播概念的延續，與前一課的內容有著密切的聯系。本課研究的重點是光在傳播過程中遇到阻礙時會產生什么現象，這些現象與光的直線傳播有什么關系。所以，本課也是前一課探究活動中發現的光的傳播特點在自然環境中的驗證、拓展和進一步理解。本課不僅是前一課的延續，也是為學生后續概念建構打基礎的課。本課的教學思路：從生活現象出發，引出相關概念，然后通過活動探究規律，最后用規律解釋現象，同時深化對規律的理解和掌握。科學概念目標光在受到一個物體或一種物質的影響前能一直保持原方向傳播。在空氣中沿直線傳播的光遇到不同物體時，會發生通過、部分通過和不通過等現象。科學探究目標能推測光照射到不同物體時光傳播路徑的變化。能運用陽光下物體影子變化的規律來解釋日食和月食現象。科學態度目標認識到自然事物是在不斷變化的，事物的變化之間是有聯系和有規律的。能夠按活動要求堅持觀察和如實記錄數據。能夠根據數據和現象實事求是地進行分析和推理科學、技術、社會與環境目標知道人們很早就利用陽光下物體影子的變化規律來測定時間。(二)教學準備為學生準備：手電筒、薄紙片、塑料杯、玻璃。教師準備：水槽、線香、激光筆、教學課件等。第4課 光的傳播方向會發生改變嗎(一)背景和教學目標本課教學是上一課的延續，同樣是研究光的傳播特點。不同的是，本課是研究光在傳播途中遇到透明或半透明的物體時，傳播方向會發生什么變化。學生雖然不是很熟悉光的折射現象，但當說到將一根筷子放入水中時會看到一根“彎折”了的筷子，學生便會有所理解。科學概念目標光從一種介質斜射進入另一種介質時，傳播方向發生改變，從而使光線在不同介質的交界處發生偏折。科學探究目標能通過實驗觀察現象，自行分析、歸納規律。能用對比的方法觀察光從空氣到水中發生的光線變化。科學態度目標在小組合作探究活動中提升合作意識、培養合作能力。科學、技術、社會與環境目標認識到自然界事物的變化是有規律的。(二)教學準備為學生準備：玻璃杯、激光筆、鉛筆、魚缸、金魚、學生活動手冊等。教師準備：學生實驗材料、班級記錄表、教學課件等。第5課 認識棱鏡(一)背景和教學目標本課內容緊接著上一課的內容，繼續讓學生探索光由空氣斜射入玻璃等其他透明物體時，是否也能發生折射；通過觀察白光通過三棱鏡后發生的變化，進一步引導學生對折射概念進行深層次的理解，并結合生活中常見的光，發現太陽光是五顏六色的。科學概念目標棱鏡可以改變光的傳播方向。棱鏡是利用光的折射定律控制光的傳播線路的光學元件。太陽光包含不同顏色的光。科學探究目標能通過實驗發現各種色光在不同介質中發生折射的程度不一樣。科學態度目標在實驗觀察中養成嚴謹、細致、實事求是的態度。科學、技術、社會與環境目標意識到人類的好奇心和社會的需求是科學發展的動力。(二)教學準備為學生準備：三棱鏡、白紙、硬紙板、水彩筆、火柴、細線、學生活動手冊等。教師準備：學生實驗材料、班級記錄表、教學課件等。第6課 光的反射現象(一)背景和教學目標本課教學同樣是研究光的傳播特點，即探究光在傳播過程中碰到障礙物會有怎樣的變化。對于光的反射，學生不一定能理解其含義，但對于光的反射現象，學生是熟悉的。學生經常玩這樣的游戲，用一塊小鏡子或者金屬的文具盒在太陽下晃動，把反射光投射到天花板上或其他物體上。本課教學活動就是在學生的這種生活經驗基礎上展開的。科學概念目標光碰到鏡面會改變傳播方向，形成反射現象。反射光也是沿直線傳播的。我們之所以能看到物體，是因為物體上有光反射到眼睛里。科學探究目標能根據陰影、晃眼睛等生活情境發現光的反射現象，并提出探究冋題及假設。能通過實驗發現光的反射規律。科學態度目標善于觀察生活中光的反射現象，并產生探究的欲望。科學嚴謹地對待實驗，從實驗現象中得出光的反射規律。科學、技術、社會與環境目標人們利用光反射原理發明了很多有用的器具。認識到自然事物的變化是有規律的。(二)教學準備為學生準備：手電筒、黑卡紙、膠帶、鏡子、學生活動手冊等。教師準備：教學課件、班級記錄表。第7課 制作一個潛望鏡(一)背景和教學目標潛望鏡的制作是本單元知識的綜合應用，用來考查學生對光的理解程度，所以可在單元總結的基礎上進行本課的制作活動。本課以軍事上常用的潛望鏡為硏究對象，通過分析、表達與交流使學生了解潛望鏡內部構造及作用，進一步認識到平面鏡在軍事及生活中的應用，使學生意識到科學技術的重要性，激發學生學科學、用科學的熱情。有了上一課的知識作為基礎，再來研究潛望鏡的基本原理，應該沒有難度。本課是讓學生通過動手操作，總結得出潛望鏡的原理并自己制作一個潛望鏡。科學概念目標潛望鏡利用了光的反射規律。科學探究目標能通過對潛望鏡內部結構的研究，探究潛望鏡的基本原理。通過親自制作潛望鏡，加深對光的反射原理的理解。科學態度目標通過制作潛望鏡的活動，使學生學會欣賞、評價他人的作品，尊重他人勞動成果愿意合作交流。科學、技術、社會與環境目標能根據潛望鏡的工作原理，利用生活中的材料，模擬制作潛望鏡。(二)教學準備為學生準備：紙盒、平面鏡、三角板、直尺、鉛筆、剪刀、學生活動手冊等。教師準備：制作好的簡易潛望鏡、教學課件、圖片、班級記錄表。四、參考資料無影燈任何物體受到光照都會投下影子，這是由光線的直線傳播造成的。無影燈其實并不能“無影”，它只是減淡本影，使本影不明顯。影子是光照射物體形成的，地球上各處的影子是不同的。仔細觀察電燈光下的影子，還會發現影子中部特別黑但四周稍淺。影子中部特別黑的部分叫本影，四周稍淺的部分叫半影。這些現象的產生都和光的直線傳播有密切關系。假如把一個柱形茶葉筒放在桌上，旁邊點燃一支蠟燭，茶葉筒就會投下清晰的影子。如果在茶葉筒旁點燃兩支蠟燭，就會形成兩個相疊而不重合的影子。兩影相疊部分完全沒有光線射到，是全黑的，這就是本影。本影旁邊只有一支蠟燭可照到的地方，就是半明半暗的半影。如果點燃三支甚至四支蠟燭，本影部分就會逐漸縮小，半影部分會出現很多層次。物體在燈光下能生成由本影和半影組成的影子，也是這個道理。很顯然，發光物體的面積越大，本影就越小。如果我們在上述茶葉筒周圍點上一圈蠟燭，這時本影完全消失，半影也淡得看不見了。科學家根據上述原理制成了手術用的無影燈。它將發光強度很大的燈在燈盤上排列成圓形，合成一個大面積的光源。這樣，就能從不同角度把光線照射到手術臺上，既保證手術視野有足夠的亮度，同時又不會產生明顯的本影。手術無影燈一般由單個或多個燈頭組成，系定在懸臂上，能做垂直或循環移動懸臂通常連接在固定的結合器上，并能圍著它旋轉。無影燈采用可消毒的手柄或可消毒的箍(曲軌)作靈活定位，并具有自動剎車和停止功能以操縱其定位，在手術部位的上面和周圍，保持相宜的空間。無影燈的固定裝置可安置在天花板或墻壁的固定點上，也可安置在天花板的軌道上。哈哈鏡如果你靠近光亮的紐扣、電鍍的小勺、燈泡、罐頭盒等物品，會發現你的面部可能被照得很大，也可能被照得很小，讓你不禁捧腹大笑。哈哈鏡就是這樣一種使物像變形產生奇異效果或幻象的光學裝置，利用曲面鏡引起的不規則光線反射與聚焦，形成散亂的影像。哈哈鏡由凸凹不平的玻璃制成，有的部分是凸鏡，有的部分是凹鏡，因而物體的像有的放大，有的縮小，看上去奇形怪狀，非常滑稽。鏡面扭曲的情況不同，成像的效果也會不同，常見的變換效果有高矮胖瘦四種效果。根據鏡面材質的不同，哈哈鏡分為金屬哈哈鏡、玻璃哈哈鏡等。哈哈鏡的鏡面不是平的，有的部分是凸面鏡，有的部分是凹面鏡。當你對著一個上部是凹面鏡的哈哈鏡時，你的頭就會被放大，而且因為鼻子在臉部突出，離鏡面更近，鼻子的像放大的倍數比臉上其他任何部分都大，結果就照出大鼻子。如果你對著一個上部是凸柱面鏡的哈哈鏡，因為鏡子在豎直方向上并沒有彎曲，所以在豎直方向上像與物長度相同；但在水平方向士由于是凸面鏡，像是縮小的，因此，臉在鏡中的像就變成細長的了。同樣道理，如果用凹柱面鏡照你的臉，你會看到一個短胖的臉。如果把鏡面做成上凸下凹，照出來的人就是頭小身體大的了；鏡面做成上凹下凸，照出來的人就是頭大身體小的。要是將鏡面做成各部分凹凸不平的，照出的像就是歪七扭八的“丑八怪”。目前，大型哈哈鏡主要應用于兒童游樂場、酒店裝飾和心理咨詢室等，小型哈哈鏡主要用于家庭裝飾，用來活躍氣氛。學科網（北京）股份有限公司