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(jīng)推動了科學和技術的長足發(fā)展，改變了人們對物質(zhì)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(zhì)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(qū)。其中，可見光區(qū)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(zhì)，凡是與光的干涉、衍射和偏振等現(xiàn)象有關的均是波動性的表現(xiàn)，凡是與光的碰撞、散射、疊加等有關的都是粒子性的表現(xiàn)。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(shù)h聯(lián)系起來了，這也可以解釋“光是能量的表現(xiàn)形式”這一概念的出處。如此，我們對光的本質(zhì)的認識可以幫助教師準確把握“光”單元教學的概念發(fā)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(zhì)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(nèi)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(nèi)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(fā)生反射現(xiàn)象，光的傳播方向會發(fā)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(chuàng)意轉(zhuǎn)化為模型或?qū)嵨铩Ｔ谡n程標準中，這三方面的課程內(nèi)容要求，都是光在傳播過程中發(fā)生的現(xiàn)象和對這些現(xiàn)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(zhì)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(chǎn)生反射或折射現(xiàn)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(fā)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(fā)展線索，教科書對本單元的學習內(nèi)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(xiàn)通過、部分通過、不能通過三種情況。對本課所有實驗現(xiàn)象的解釋，最終都將成為“光沿直線傳播”的證據(jù)。第4課“光的傳播方向會發(fā)生改變嗎”，主要探討當光從空氣進入水中時，傳播路徑發(fā)生了怎樣的改變。對于光而言，空氣和水是不同的傳播介質(zhì)，因此光的傳播方向(傳播路徑)也會隨之發(fā)生改變，其結(jié)果是產(chǎn)生了折射現(xiàn)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(fā)生折射，出現(xiàn)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(chǎn)生的彩虹顏色，初步將光和顏色建立聯(lián)系。第6課“光的反射現(xiàn)象”，主要探討光的反射現(xiàn)象。通過觀察光的鏡面反射現(xiàn)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(fā)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(jié)合。首先需要觀察、了解潛望鏡的結(jié)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(fā)光的物體，有的光來自反射光的物體。能發(fā)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(fā)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(chǎn)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(xiàn)象。能利用鏡面反射實驗，推測反射光規(guī)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(tài)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(shù)據(jù)的重要性。在實驗觀察中養(yǎng)成嚴謹、細致、實事求是的態(tài)度。科學、技術、社會與環(huán)境目標意識到光與我們的生產(chǎn)生活密切相關。單元詞匯光源：通常把那些自身能發(fā)光的物體稱為光源。光的傳播規(guī)律：光在同種均勻介質(zhì)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(zhì)斜射進入另一種介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生改變，從而使光線在不同介質(zhì)的交界處發(fā)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(zhì)時，在分界面上改變傳播方向又返回原來物質(zhì)中的現(xiàn)象。材料清單(視學生人數(shù)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(jīng)積累了不少經(jīng)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(fā)現(xiàn)光源和光之間的聯(lián)系和規(guī)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(jīng)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(xiàn)象出發(fā)，引出光源的概念，通過發(fā)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(nèi)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(fā)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(fā)光體，區(qū)別光源和非光源。科學概念目標通常把那些自身能發(fā)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(tài)度目標認識到事物之間的變化是有聯(lián)系的，也是有規(guī)律的。在實驗觀察中養(yǎng)成嚴謹、細致、實事求是的態(tài)度。科學、技術、社會與環(huán)境目標意識到光對人類生產(chǎn)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(jīng)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(xiàn)在室內(nèi)的紙屏上。沈括用光的直進道理來解釋所觀察到的結(jié)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(jīng)驗的角度出發(fā)，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(fā)現(xiàn)光的傳播特點。能有依據(jù)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(xiàn)象分析，推理得出光是沿直線傳播的。科學態(tài)度目標培養(yǎng)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(jù)。在實驗中能認真觀察、勤于思考，能根據(jù)實驗結(jié)果實事求是地進行。科學、技術、社會與環(huán)境目標了解利用光沿直線傳播給人類生產(chǎn)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(xù)，與前一課的內(nèi)容有著密切的聯(lián)系。本課研究的重點是光在傳播過程中遇到阻礙時會產(chǎn)生什么現(xiàn)象，這些現(xiàn)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(fā)現(xiàn)的光的傳播特點在自然環(huán)境中的驗證、拓展和進一步理解。本課不僅是前一課的延續(xù)，也是為學生后續(xù)概念建構打基礎的課。本課的教學思路：從生活現(xiàn)象出發(fā)，引出相關概念，然后通過活動探究規(guī)律，最后用規(guī)律解釋現(xiàn)象，同時深化對規(guī)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(zhì)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(fā)生通過、部分通過和不通過等現(xiàn)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(guī)律來解釋日食和月食現(xiàn)象。科學態(tài)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(lián)系和有規(guī)律的。能夠按活動要求堅持觀察和如實記錄數(shù)據(jù)。能夠根據(jù)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象實事求是地進行分析和推理科學、技術、社會與環(huán)境目標知道人們很早就利用陽光下物體影子的變化規(guī)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(fā)生改變嗎(一)背景和教學目標本課教學是上一課的延續(xù)，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(fā)生什么變化。學生雖然不是很熟悉光的折射現(xiàn)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(zhì)斜射進入另一種介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生改變，從而使光線在不同介質(zhì)的交界處發(fā)生偏折。科學探究目標能通過實驗觀察現(xiàn)象，自行分析、歸納規(guī)律。能用對比的方法觀察光從空氣到水中發(fā)生的光線變化。科學態(tài)度目標在小組合作探究活動中提升合作意識、培養(yǎng)合作能力。科學、技術、社會與環(huán)境目標認識到自然界事物的變化是有規(guī)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(nèi)容緊接著上一課的內(nèi)容，繼續(xù)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(fā)生折射；通過觀察白光通過三棱鏡后發(fā)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(jié)合生活中常見的光，發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)各種色光在不同介質(zhì)中發(fā)生折射的程度不一樣。科學態(tài)度目標在實驗觀察中養(yǎng)成嚴謹、細致、實事求是的態(tài)度。科學、技術、社會與環(huán)境目標意識到人類的好奇心和社會的需求是科學發(fā)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(xiàn)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(xiàn)象，學生是熟悉的。學生經(jīng)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(jīng)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(xiàn)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(jù)陰影、晃眼睛等生活情境發(fā)現(xiàn)光的反射現(xiàn)象，并提出探究冋題及假設。能通過實驗發(fā)現(xiàn)光的反射規(guī)律。科學態(tài)度目標善于觀察生活中光的反射現(xiàn)象，并產(chǎn)生探究的欲望。科學嚴謹?shù)貙Υ龑嶒灒瑥膶嶒灛F(xiàn)象中得出光的反射規(guī)律。科學、技術、社會與環(huán)境目標人們利用光反射原理發(fā)明了很多有用的器具。認識到自然事物的變化是有規(guī)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(jié)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(nèi)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(fā)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(jié)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(guī)律。科學探究目標能通過對潛望鏡內(nèi)部結(jié)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(tài)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(huán)境目標能根據(jù)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(fā)現(xiàn)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(xiàn)象的產(chǎn)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(xiàn)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(fā)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(jù)上述原理制成了手術用的無影燈。它將發(fā)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(chǎn)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(huán)移動懸臂通常連接在固定的結(jié)合器上，并能圍著它旋轉(zhuǎn)。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(fā)現(xiàn)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(chǎn)生奇異效果或幻象的光學裝置，利用曲面鏡引起的不規(guī)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(jù)鏡面材質(zhì)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(shù)比臉上其他任何部分都大，結(jié)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(wǎng)（北京）股份有限公司