“光”單元解讀與教學(xué)建議

唐蓮君

摘要教科版《科學(xué)》五年級(jí)上冊(cè)的第一單元“光”，以研究光的傳播特點(diǎn)為主要線索，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)光這種能量的表現(xiàn)形式。本單元引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)光源，研究光在空氣中沿直線傳播的現(xiàn)象，以及光在行進(jìn)過程中遇到其他透明、半透明和不透明物體時(shí)傳播路線發(fā)生的變化，探索光的傳播規(guī)律，認(rèn)識(shí)“光沿直線傳播，光的折射、反射現(xiàn)象”，了解光與自然現(xiàn)象及人類生產(chǎn)生活的聯(lián)系。課程標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容要求，指向光在傳播過程中發(fā)生的現(xiàn)象和對(duì)這些現(xiàn)象的解釋，由此引導(dǎo)學(xué)生形成對(duì)光的一些基本認(rèn)知。

關(guān)鍵詞 光 傳播特點(diǎn) 基本認(rèn)知 教學(xué)建議

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.24.016

Interpretation of "Light" Unit and Teaching Suggestions

TANG Lianjun

（Shenyang Normal University， Shenyang， Liaoning 110034）

Abstract： The first unit "light" in the first volume of grade 5 of Science Edition of education and Science Edition takes the study of the propagation characteristics of light as the main clue to let students understand the expression form of light energy. This unit guides students to understand the light source， study the phenome？ non of light propagating along a straight line in the air， and the changes in the propagation route of light when it encounters other transparent， translucent and opaque objects， explore the propagation law of light， understand"light propagating along a straight line， light refraction and reflection"， and understand the relationship between light and natural phenomena and human production and life. The content requirements in the curriculum stan？ dard point to the phenomena and explanations of light in the process of transmission， so as to guide students to form some basic cognition of light.

Keywords： propagation characteristics of light； basic cognition； teaching suggestions

教科版《科學(xué)》五年級(jí)上冊(cè)的第一單元“光”，以研究光的傳播特點(diǎn)為主要線索，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)光這種能量的表現(xiàn)形式。本單元引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)光源，研究光在空氣中沿直線傳播的現(xiàn)象，以及光在行進(jìn)過程中遇到其他透明、半透明和不透明物體時(shí)傳播路線發(fā)生的變化，探索光的傳播規(guī)律，認(rèn)識(shí)“光沿直線傳播，光的折射、反射現(xiàn)象”，了解光與自然現(xiàn)象及人類生產(chǎn)生活的聯(lián)系。

單元概述

本單元首先要弄清楚的問題是“光是什么”。歷史上，對(duì)光的研究曾經(jīng)推動(dòng)了科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，改變了人們對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)，打通了宏觀世界和微觀世界的通道。今天我們對(duì)光的認(rèn)識(shí)，看似是對(duì)知識(shí)本體的認(rèn)知，實(shí)則是對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。

光是一種電磁波，按照波長(zhǎng)可以將光分為無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等幾個(gè)波譜區(qū)。其中，可見光區(qū)又可細(xì)分為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種色光。對(duì)光的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)可以幫助我們準(zhǔn)確把握本單元教學(xué)的概念發(fā)展。對(duì)于五年級(jí)學(xué)生而言，教師沒有必要指導(dǎo)他們從光的本質(zhì)去認(rèn)識(shí)光，應(yīng)該遵循課程標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，完成關(guān)于光的課程內(nèi)容。

本單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)來自課程標(biāo)準(zhǔn)中5～6年級(jí)的相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容：

6.2.1.1識(shí)別來自光源的光，如太陽光、燈光；識(shí)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(jìn)入眼睛，都能使我們看到光源或該物體。

6.2.2.1知道光在空氣中沿直線傳播。

6.2.2.2知道行進(jìn)中的光遇到物體時(shí)，會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象，光的傳播方向會(huì)發(fā)生變化。

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(jiǎn)單的創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為模型或?qū)嵨铩?/p>

課程標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容要求，指向光在傳播過程中發(fā)生的現(xiàn)象和對(duì)這些現(xiàn)象的解釋，由此引導(dǎo)學(xué)生形成對(duì)光的一些基本認(rèn)知。本單元希望幫助學(xué)生形成以下認(rèn)知：

光在受到一個(gè)物體或物質(zhì)的影響前能一直保持原方向傳播。

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。

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。

有些物體折射或反射出的光波進(jìn)入人的眼睛后，可以被“看到”，如同某些聲波進(jìn)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(duì)本單元的學(xué)習(xí)內(nèi)容做了如下安排：

第1課《有關(guān)光的思考》主要了解學(xué)生有關(guān)光的前概念。通過思考和解釋“在黑暗中你能否看到紅蘋果”的問題，了解學(xué)生對(duì)于光有哪些認(rèn)識(shí)，以及能做出哪些推測(cè)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(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生觀察到光的行進(jìn)路線，初步建構(gòu)“光沿直線傳播”的概念。

第3課《光的傳播會(huì)遇到阻礙嗎》是對(duì)“光沿直線傳播”的進(jìn)一步研究。當(dāng)光遇到遮擋物時(shí)，會(huì)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(duì)本課所有實(shí)驗(yàn)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(huì)發(fā)生改變嗎》主要探討光從空氣進(jìn)入水中時(shí)，傳播路徑發(fā)生了怎樣的改變。對(duì)于光而言，空氣和水是不同的傳播介質(zhì)，因此光的傳播方向也會(huì)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(rèn)識(shí)棱鏡》主要建立光與顏色的關(guān)系。我們看到的“白光”通過三棱鏡后，會(huì)發(fā)生折射，出現(xiàn)紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫等各種顏色的光。棱鏡實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生觀察到因光的折射而產(chǎn)生的彩虹，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(shí)驗(yàn)，對(duì)反射光的路徑做出預(yù)設(shè)，初步認(rèn)識(shí)入射光與反射光的關(guān)系；對(duì)光的傳播特點(diǎn)做進(jìn)一步探討，即光遇到物體會(huì)發(fā)生反射，也能說明反射光是沿直線傳播的。

第7課《制作一個(gè)潛望鏡》主要利用光的反射特點(diǎn)，制作一個(gè)簡(jiǎn)易潛望鏡。潛望鏡的制作需要綜合理解和運(yùn)用本單元的核心概念，并與工程技術(shù)相結(jié)合。首先，要觀察、了解潛望鏡的結(jié)構(gòu)和工作原理；其次，要設(shè)計(jì)、制作簡(jiǎn)易的潛望鏡；最后，通過展示、實(shí)踐、評(píng)價(jià)、交流，進(jìn)一步理解本單元的知識(shí)和技能。

第1課《有關(guān)光的思考》

1.聚焦

“光是從哪里來的？我們對(duì)光有哪些了解？”這是大單元起始課的教學(xué)范式，意在通過研討或頭腦風(fēng)暴的方式，了解學(xué)生關(guān)于光的前概念。在此環(huán)節(jié)，教師要引導(dǎo)學(xué)生更多地關(guān)注本單元的核心概念。

作為本單元的起始課，教師可以通過談話或頭腦風(fēng)暴的形式，了解學(xué)生對(duì)于光已經(jīng)知道些什么，還想知道什么。然后，提出單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)和教學(xué)要求?？梢杂冒嗉?jí)記錄表記錄學(xué)生提出的有關(guān)光的相關(guān)問題，以便在后續(xù)課的教學(xué)中有的放矢，也可為光的學(xué)習(xí)和總結(jié)提供支持。

2.探索

在學(xué)習(xí)中，學(xué)生首先遇到的問題是如何區(qū)分光源和非光源。教師可以安排“尋找光源”的活動(dòng)，引起學(xué)生對(duì)光的關(guān)注。為了方便學(xué)生的理解，教科書對(duì)光源給出了一個(gè)界定，即“通常我們把那些自身能發(fā)光的物體稱為光源”。根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來判斷，月亮就不是光源。沒有通電的電燈、沒有點(diǎn)燃的蠟燭也不算光源。它們雖然能自己發(fā)光，但處于沒有發(fā)光的狀態(tài)，就不是光源。也就是說，判斷一個(gè)物體是不是光源，要在發(fā)光的前提下，正在發(fā)光且是自己發(fā)出的光，不是反射其他物體的光，這樣的物體才叫作光源。

教學(xué)時(shí)，教師可以直接提問：“生活中需要光，那么，我們知道哪些物體能發(fā)光呢？”在學(xué)生列舉的發(fā)光物體中，教師可讓他們分類，區(qū)分哪些物體能自己發(fā)光，哪些物體是反射其他物體的光，以此來界定光源。

3.研討

第一個(gè)問題：如果沒有光，會(huì)發(fā)生什么？教師鼓勵(lì)學(xué)生打開視野，從多個(gè)角度闡釋自己的觀點(diǎn)——對(duì)光的認(rèn)識(shí)、對(duì)世界萬物的認(rèn)識(shí)。最簡(jiǎn)單的解釋是無法看見物體，植物也無法進(jìn)行光合作用等。學(xué)生的解釋會(huì)很豐富，想法也會(huì)很多，需要教師適時(shí)點(diǎn)撥。

第二個(gè)問題實(shí)際上是作假設(shè)，用來考查學(xué)生對(duì)光的認(rèn)識(shí)，了解他們有哪些解釋和推測(cè)。

關(guān)于黑暗中能否看見紅蘋果的討論，教師可以準(zhǔn)備一個(gè)帶孔的黑箱子，關(guān)閉光源，讓學(xué)生通過觀察孔，看一看能否看到箱子里的物品所在位置及物品的細(xì)節(jié)。通過這個(gè)活動(dòng)，學(xué)生知道：只有在光源的光或來自物體的反射光進(jìn)入眼睛后，我們才能看到光源或物體。我們想看到物體必須有光，如果沒有光，幾乎所有的動(dòng)物都無法看見物體，綠色植物也無法進(jìn)行光合作用，植物將不能繼續(xù)生長(zhǎng)，不能為動(dòng)物提供生存所必需的食物，等等。

4.拓展

生活中常見的夜視儀一般是安裝在照相機(jī)中的一種發(fā)光儀，它可以在黑暗的環(huán)境中發(fā)出人眼看不到的光，這種光能被照相機(jī)感知并照亮物體。這里用夜視儀與研討環(huán)節(jié)中的問題形成呼應(yīng)，說明盡管人的肉眼看不到或看不清黑暗中的物體，但可以借助儀器拓寬人的視野并看清目標(biāo)。

第2課《光是怎樣傳播的》

1.聚焦

此環(huán)節(jié)主要對(duì)比聲音和光的傳播方式。由于聲音是以波的形式傳播的，而光是沿直線傳播的，所以我們?cè)谀磺翱梢月牭侥缓蟮娜苏f話的聲音，卻看不到幕后的人。在學(xué)生對(duì)光有了一定的了解后，從本課開始，指導(dǎo)他們認(rèn)識(shí)光的傳播方式與聲音的傳播方式有所不同。

2.探索

本課主要的探索活動(dòng)是觀察光的傳播方式。教科書用圖片呈現(xiàn)了觀察實(shí)驗(yàn)中要用到的材料，并給出了觀察實(shí)驗(yàn)的示意圖。探索活動(dòng)包括兩個(gè)層次：

一是按照教科書的提示，使手電筒的光直接穿過小孔，紙屏上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)光斑。這個(gè)實(shí)驗(yàn)須做2～3次，直到所有學(xué)生都能清晰地看到紙屏上的光斑為止。然后學(xué)生對(duì)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出解釋——為什么紙屏上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)光斑？學(xué)生對(duì)“光是沿直線傳播的”達(dá)成共識(shí)后，在活動(dòng)手冊(cè)記錄表中沿著直立大紙上的三個(gè)小孔，一直到紙屏的光斑位置，畫一條直線。

二是橫向移動(dòng)中間的一張帶孔卡紙，使之偏離原來的位置，改變光傳播的路線。這時(shí)，手電筒的光穿過第一個(gè)小孔被遮擋住，我們能看到橫向移動(dòng)的那張卡紙上出現(xiàn)了光斑，而紙屏上沒有光斑。這個(gè)實(shí)驗(yàn)也需要做2～3次，直到所有學(xué)生都能清晰地看到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并能做出“光是沿直線傳播的”解釋為止。接著，學(xué)生在活動(dòng)手冊(cè)記錄表上標(biāo)出光行進(jìn)的路線，即光沿直線通過第一個(gè)小孔，落在第二張卡紙上，而第三張卡紙上沒有光線通過。

探究活動(dòng)遵循“問題—解釋—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—解釋”的程序，其中實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證雖然是本課的重點(diǎn)，但是不難，難點(diǎn)在于尋找假設(shè)的依據(jù)?；顒?dòng)開始后，教師讓學(xué)生推測(cè)光的傳播路徑時(shí)，要讓他們說出依據(jù)?？茖W(xué)探究中推測(cè)很重要，推測(cè)的依據(jù)更重要。

在學(xué)生尋找推測(cè)的依據(jù)時(shí)，教師應(yīng)鼓勵(lì)他們?cè)谧匀还饧胺N種現(xiàn)象中尋找更多的依據(jù)，這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和發(fā)現(xiàn)問題的能力。其實(shí)，我們平時(shí)看到的很多現(xiàn)象，以及我們之前研究的光源的特點(diǎn)，都可以作為光是沿直線傳播的依據(jù)。

3.研討

在學(xué)生明白了光是沿直線傳播的道理后，希望他們能用這個(gè)道理解釋紙屏上的光斑在第二張卡紙移動(dòng)前后有什么變化，光的這種現(xiàn)象與聲音的傳播相比有什么特點(diǎn)，這也是對(duì)本課所學(xué)知識(shí)的鞏固和運(yùn)用。

第3課《光的傳播會(huì)遇到阻礙嗎》

1.聚焦

用教科書給出的圖片或相關(guān)視頻，展示光和影的變幻，將學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)快速聚焦在本課要研究的問題上——光能以直線的方式一直傳播下去嗎？

2.探索

（1）光照射玻璃、紙和書

此活動(dòng)是觀察手電筒的光能否通過透明、半透明和不透明的物體。教科書提示的觀察要點(diǎn)是能否看清前方物體的細(xì)節(jié)，這是衡量物體是透明、半透明、不透明的標(biāo)準(zhǔn)。教師要指導(dǎo)學(xué)生按照要求進(jìn)行觀察，感受光在傳播過程中遇到阻礙時(shí)發(fā)生的變化，并對(duì)三種不同現(xiàn)象作出解釋。

第一種現(xiàn)象是觀察光穿過玻璃片的實(shí)驗(yàn)。此處玻璃片的作用可以看作光經(jīng)過空氣后又進(jìn)入的一種新的介質(zhì)，光可以直接穿透玻璃。實(shí)際上，光通過玻璃時(shí)會(huì)發(fā)生折射和少量吸收現(xiàn)象，但此處并不要求學(xué)生作出解釋。第二種現(xiàn)象是把玻璃片換成一張薄紙，觀察光能否通過這張紙。此處，有光被吸收、折射、反射和部分光通過的現(xiàn)象，紙前方物體的細(xì)節(jié)是看不清楚的，但是可以看到有物體存在。這里不需要學(xué)生從吸收和反射的角度進(jìn)行解釋，只要觀察現(xiàn)象，并解釋光遇到阻礙時(shí)直線傳播的路徑被中斷了即可。第三種現(xiàn)象是觀察光能否通過一本書或其他不透明物體。此處，光被吸收，發(fā)生了反射現(xiàn)象，這本書前方的物體也完全看不到。此處也不要求學(xué)生用光的吸收和反射進(jìn)行解釋，仍然用“光的直線傳播路徑被中斷了”進(jìn)行解釋即可。

教學(xué)時(shí)，教師先讓學(xué)生做出相關(guān)預(yù)測(cè)，再指導(dǎo)他們按照教科書的要求去探索、觀察和發(fā)現(xiàn)。如果學(xué)生理解有誤，教師應(yīng)及時(shí)進(jìn)行必要的講解和提示。

（2）光照射煙霧

這個(gè)活動(dòng)是上個(gè)活動(dòng)的延伸。在水槽中，點(diǎn)燃線香后產(chǎn)生的煙霧是不斷變化的，煙霧的分布也是不均勻的。這時(shí)用激光筆從水槽的一端照射，可以看到光線有輕微的“跳動(dòng)”，但在光比較強(qiáng)的條件下，還是能夠看到一條清晰的光柱。此處可以用光沿直線傳播的道理解釋看到的現(xiàn)象，也可以鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜測(cè)這種現(xiàn)象的其他可能的解釋。該活動(dòng)是課堂上教師的演示實(shí)驗(yàn)，要強(qiáng)調(diào)并確認(rèn)用完的火柴完全熄滅，不能用激光筆照射人的眼睛。

本實(shí)驗(yàn)可以用點(diǎn)燃的線香或盤香制造煙霧，活動(dòng)時(shí)，煙霧的量不宜太多，能看到光束即可。教學(xué)中可采用對(duì)比的方式進(jìn)行觀察。先在沒有煙霧的狀態(tài)下，用激光筆照射水槽，在沒有其他物質(zhì)“干擾”的情況下，光線的聚集不明顯，肉眼不容易看到光束；再讓水槽充滿煙霧，由于煙霧的“干擾”，激光筆發(fā)出的光束可以被清晰地觀察到。

3.研討

教科書中安排了兩個(gè)問題進(jìn)行研討，希望能幫助學(xué)生形成以下認(rèn)識(shí)：

（1）光能透過一些透明的物體，比如玻璃；光能部分透過一些比較薄的物體，比如紙巾；光不能透過不透明的物體，因?yàn)楣獾娜ヂ繁蛔钃趿?，不能繼續(xù)傳播。激光筆發(fā)出的光照射到不透明的物體時(shí)，會(huì)看見一個(gè)小光點(diǎn)，借助煙霧可以讓激光筆的光路可見，能清晰地看到光是沿直線傳播的。煙霧是很小的固體顆粒物，它們是不透明的物質(zhì)，雖然會(huì)阻礙光的傳播，但由于數(shù)量很多、很密集，而且顆粒很小，也有一部分會(huì)被照亮，所以可以借助煙霧，能讓激光筆的光路可見。

（2）當(dāng)月球運(yùn)行到太陽和地球之間的某個(gè)位置時(shí)，會(huì)部分或全部遮擋住太陽光，我們從地球上就能觀測(cè)到日食；同樣，當(dāng)月球運(yùn)行到地球的陰影中時(shí)，就會(huì)發(fā)生月食。

第4課《光的傳播方向會(huì)發(fā)生改變嗎》

1.聚焦

本環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生回憶生活中見到的現(xiàn)象，思考光在傳播中遇到透明物體或半透明物體時(shí)，能穿過物體或部分穿過物體繼續(xù)進(jìn)行傳播，這時(shí)光的傳播路線是否會(huì)發(fā)生變化？在接下來的探索環(huán)節(jié)中，利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證光的傳播路線會(huì)發(fā)生怎樣的變化。

2.探索

這部分內(nèi)容主要包含三個(gè)探索活動(dòng)，意在引導(dǎo)學(xué)生利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證光在傳播過程中傳播線路是否會(huì)發(fā)生變化。通過對(duì)比，學(xué)生將發(fā)現(xiàn)光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，光垂直照射時(shí)傳播方向不會(huì)發(fā)生變化，光傾斜照射時(shí)傳播方向會(huì)發(fā)生改變。

探索活動(dòng)1重在了解學(xué)生的初步想法。平時(shí)我們見到的光照射到水中的情景，與一束光射入水中的情景是不同的。用激光筆將一束光射入水中，實(shí)際上是光從空氣傳播變?yōu)樗袀鞑ィ簿褪枪鈴囊环N介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)。光沿直線傳播是在同種均勻介質(zhì)中實(shí)現(xiàn)的，介質(zhì)發(fā)生了變化，傳播方向也會(huì)發(fā)生變化。在這里，教師要提醒學(xué)生，空氣與水是兩種不同的介質(zhì)。

探索活動(dòng)2是在前一個(gè)活動(dòng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合生活實(shí)際，將一支鉛筆放入盛有水的玻璃杯中。這里有兩個(gè)活動(dòng)：第一個(gè)是將鉛筆垂直放入杯中，第二個(gè)是將鉛筆傾斜放入杯中。學(xué)生在對(duì)比中能看出垂直放入的鉛筆并沒有發(fā)生變化，而傾斜放入的鉛筆好像折了一樣。這就說明如果光從一種介質(zhì)斜射進(jìn)入另一種介質(zhì)，比如光從空氣斜著射入水中，光的傳播方向會(huì)發(fā)生改變，這就是光的折射。光在兩種均勻介質(zhì)的接觸面上會(huì)發(fā)生折射，此時(shí)光傳播的方向偏離了。如果是垂直入射，光線不會(huì)發(fā)生改變，比如從空氣中垂直射入水中，光會(huì)繼續(xù)沿直線傳播。

探索活動(dòng)3是在學(xué)生知道了“光是沿直線傳播的”基礎(chǔ)上，了解光的折射現(xiàn)象，并猜測(cè)光的傳播路線。一條魚反射的光經(jīng)左右兩個(gè)分界面后改變了方向，分別進(jìn)入人眼，看起來就像兩條魚。

探索活動(dòng)前，教師可以在一個(gè)注滿水的玻璃杯底部放一枚硬幣，讓學(xué)生從側(cè)面調(diào)整觀察角度，直到不能看到這枚硬幣。然后將杯中的水倒掉，在同一位置觀察，看一看是否能看到這枚硬幣。由此引發(fā)學(xué)生思考：你認(rèn)為這種現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的？光的傳播路線是否發(fā)生了偏離？

為了驗(yàn)證猜測(cè)，讓激光筆射出的光透過空氣進(jìn)入水中，可以看到光的傳播路線發(fā)生了變化，不再一直沿直線傳播。這里的激光筆的光是傾斜射入水中的，學(xué)生可能會(huì)提出疑問：如果光垂直射入水中，傳播路線還會(huì)發(fā)生變化嗎？這就引出了第二個(gè)探索活動(dòng)，將鉛筆傾斜和垂直放入水中，學(xué)生會(huì)觀察到，當(dāng)鉛筆與杯內(nèi)水面垂直時(shí)，即光垂直射向透明介質(zhì)表面時(shí)，傳播方向不改變；當(dāng)鉛筆斜著插入水面時(shí)，即光從一種透明介質(zhì)斜射向另一種透明介質(zhì)時(shí)，傳播方向會(huì)改變。在這里，教師可以將學(xué)生分組，通過小組合作實(shí)驗(yàn)來觀察鉛筆在水中的變化，并交流匯報(bào)所看到的現(xiàn)象，然后將光的傳播路線發(fā)生的變化用光的線路圖標(biāo)示在班級(jí)記錄表中。

教師在學(xué)生了解了光的折射原理后，教師引導(dǎo)他們解釋生活中的一些現(xiàn)象。家里養(yǎng)魚的同學(xué)可能看到過此類現(xiàn)象：明明魚缸里只有一條魚，卻可以在魚缸的角上看到兩條魚。教師可以先讓學(xué)生猜測(cè)原因，用圖畫表達(dá)自己的想法，并提醒他們注意光在同一種介質(zhì)中是沿直線傳播的，但是光進(jìn)入人眼時(shí)要先從水中進(jìn)入空氣（玻璃可以忽略）。此活動(dòng)學(xué)生只需要知道這是一種折射現(xiàn)象：有兩條光線改變方向后射入人眼，才能看到兩條魚。

3.研討

這部分包括三個(gè)問題，分別對(duì)探索環(huán)節(jié)中的三個(gè)活動(dòng)進(jìn)行研討。在學(xué)生描述時(shí)，教師要引導(dǎo)他們用準(zhǔn)確的科學(xué)詞匯描述觀察到的現(xiàn)象；描述結(jié)束后，指導(dǎo)他們將其填寫在班級(jí)記錄表中。

教學(xué)時(shí)，教師先組織學(xué)生交流射入水中的光在水面發(fā)生了什么變化，以及怎樣解釋這個(gè)現(xiàn)象。全班匯報(bào)觀察到的結(jié)果，比如光線折射了，光的傳播發(fā)生了變化。再組織學(xué)生交流放入水中的鉛筆有哪些變化，以及怎樣解釋這個(gè)現(xiàn)象。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生大膽回答，將看到的現(xiàn)象記錄在活動(dòng)手冊(cè)上。最后，學(xué)生交流如何調(diào)整角度，使魚缸里的魚看起來是兩條。根據(jù)前兩個(gè)研討內(nèi)容，學(xué)生很容易知道折射能夠改變光的傳播方向。

第5課《認(rèn)識(shí)棱鏡》

1.聚焦

本課的聚焦部分既回顧了上一課光的折射現(xiàn)象，也為折射做了界定，并引出了本課要研究的內(nèi)容——白光通過三棱鏡后會(huì)發(fā)生的變化。

教學(xué)時(shí)，教師可以利用謎語，讓學(xué)生猜測(cè)生活中常見的彩虹是怎樣形成的，然后提問：“當(dāng)光由空氣斜射入玻璃等其他透明物體時(shí)，也能發(fā)生折射嗎？”

2.探索

探索活動(dòng)1：觀察白光通過三棱鏡后發(fā)生的變化。

由于學(xué)生對(duì)三棱鏡比較陌生，教師可以拿出三棱鏡與學(xué)生共同觀察。三棱鏡是光學(xué)上橫切面為三角形的透明體，它是由透明材料做成的截面呈三角形的光學(xué)儀器，屬于色散棱鏡的一種。教師關(guān)閉教室中所有的燈，拉上窗簾，讓一束強(qiáng)光（白光）通過三棱鏡，另一側(cè)豎立一張白紙，學(xué)生會(huì)在白紙上看到五顏六色的光。白光通過棱鏡后被分解成多種顏色逐漸過渡的色譜，顏色依次為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫，這就是可見光光譜。

探索活動(dòng)2：制作一個(gè)彩色輪，思考色光是不是可以混合成白光。

在制作彩色輪的過程中，教師要提醒學(xué)生在圓盤上畫出的三個(gè)扇形應(yīng)大小相同，用水彩筆均勻地涂上紅、綠、藍(lán)三種顏色，然后快速旋轉(zhuǎn)彩色輪時(shí)會(huì)看到彩色輪接近白色。因?yàn)榧t、綠、藍(lán)為三基色，人眼對(duì)紅、綠、藍(lán)最為敏感，大多數(shù)顏色可以通過紅、綠、藍(lán)三色按照不同的比例合成產(chǎn)生。同樣，絕大多數(shù)單色光也可以分解成紅、綠、藍(lán)三種色光，這是色度學(xué)最基本的原理，即三基色原理。紅、綠、藍(lán)三基色按照不同的比例相加合成混色稱為相加混色，除了相加混色法之外，還有相減混色法，可根據(jù)需要相減調(diào)配顏色。

3.研討

這部分內(nèi)容主要包括兩個(gè)研討問題，都是指向光發(fā)生了什么變化。

第一個(gè)問題是：白光通過三棱鏡時(shí)發(fā)生了什么變化？你認(rèn)為三棱鏡對(duì)光起到了什么作用？光密媒質(zhì)的棱鏡放在光疏媒質(zhì)中（通常在空氣中），入射到棱鏡側(cè)面的光線經(jīng)棱鏡折射后向棱鏡底面偏折，偏折角的大小與棱鏡的折射率、棱鏡的頂角和入射角有關(guān)。白光是由各種單色光組成的復(fù)色光，同一種介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同，不同色光在同一介質(zhì)中傳播的速度不同，所以，各單色光通過三棱鏡時(shí)，偏折角不同。白光通過三棱鏡時(shí)，各單色光會(huì)分開，形成紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫七種色光。

在研討第二個(gè)問題“彩色輪盤快速旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生了什么變化？你認(rèn)為這說明了什么？”時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生基于光的認(rèn)識(shí)，大膽說出看到的現(xiàn)象，并加以解釋，使他們理解什么是三基色，以及為什么彩色輪快速旋轉(zhuǎn)時(shí)盤面會(huì)慢慢變成白色。

教師在此環(huán)節(jié)可以先組織學(xué)生交流討論白光通過三棱鏡時(shí)發(fā)生了什么變化，將學(xué)生的回答記錄下來。再引導(dǎo)學(xué)生討論：三棱鏡在這個(gè)過程中對(duì)光起到了什么作用？這個(gè)問題對(duì)于五年級(jí)學(xué)生來講有些難度，需要教師講解?？焖傩D(zhuǎn)彩色盤時(shí)會(huì)看到什么現(xiàn)象，大部分學(xué)生都能答出顏色慢慢變白，但若想讓他們說明原理比較困難，也需要教師講解，讓他們理解三基色是如何變成白色的。

第6課《光的反射現(xiàn)象》

1.聚焦

我們能通過鏡子看到自己，是因?yàn)楣饽軌虮环瓷?。光在沿直線傳播的過程中，如果碰到物體，有一部分光線從物體表面被反射回去，這種現(xiàn)象叫作光的反射。

教學(xué)時(shí)，教師可以用游戲?qū)?。學(xué)生用一塊小鏡子在陽光下晃動(dòng)，把反射的光斑投射到天花板或其他物體上，部分學(xué)生知道這種現(xiàn)象是光的反射。教師可以提問：“這種現(xiàn)象是怎樣形成的？”根據(jù)學(xué)生的回答，教師繼續(xù)追問：“光的反射有沒有規(guī)律呢？”從而引導(dǎo)學(xué)生不斷思考。

2.探索

本課重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)光的反射現(xiàn)象及其規(guī)律。教師可以讓學(xué)生利用手電筒和黑卡紙，調(diào)整光源與紙屏的距離，確保能在紙屏上清楚地看到一道光斑。然后在紙屏上做好標(biāo)記，改變紙屏位置，調(diào)節(jié)平面鏡，使光源發(fā)出的光線照射到平面鏡后反射到紙屏上的標(biāo)記處。再次改變紙屏位置，調(diào)節(jié)平面鏡，使光線反射到紙屏上的標(biāo)記處。如果有學(xué)生沒有做好實(shí)驗(yàn)，教師可以演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)他們完成實(shí)驗(yàn)。

3.研討

學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)光的傳播特點(diǎn)，并試著在活動(dòng)手冊(cè)上畫出光反射的平面路線圖。在光線與鏡面的交點(diǎn)處，畫一條垂直鏡面的虛線，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)，入射光線與虛線的夾角等于反射光線與虛線的夾角，這兩個(gè)夾角分別稱為入射角和反射角，垂直鏡面的虛線稱為法線，并可得到光的反射規(guī)律：光在反射過程中，入射角等于反射角。

教學(xué)時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生試著畫出光反射的平面路線圖，要把每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的光的反射路線圖都畫下來，總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及變化。在此過程中，學(xué)生要用直尺畫光線，畫好后在小組內(nèi)對(duì)比研討。

通過對(duì)比多組光的反射線路圖，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律。教師適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生表達(dá)與交流，總結(jié)光的反射規(guī)律。

4.拓展

“科學(xué)家測(cè)量月球到地球的距離”的事例很有意義，可以讓學(xué)生知道光的反射原理不僅廣泛運(yùn)用在生活和生產(chǎn)中，甚至還能解決高科技領(lǐng)域的問題。要說明的是，科學(xué)家在測(cè)量月球到地球的距離時(shí)利用的是激光，這是因?yàn)榧す馐较蚝芗?。不僅測(cè)量地球到月球的距離用到了光的反射，美國(guó)物理學(xué)家邁克爾遜在測(cè)量光的速度時(shí)，也利用了光的反射原理。

“照明燈上為什么要裝燈罩？教室的墻壁為什么要涂成白色？”這都是因?yàn)樾枰鰪?qiáng)反光。燈罩可以把燈泡向上的光反射到下方，和本來向下的光線合在一起，增加亮度。墻壁涂成白色是因?yàn)榘咨矬w反光較強(qiáng)。

第7課《制作一個(gè)潛望鏡》

潛望鏡是運(yùn)用光的反射原理的典型例子，教科書中介紹了制作的材料、方法和過程。要說明的是，盒子兩對(duì)側(cè)邊上的斜線必須成45°角，上下兩塊鏡面必須平行，鏡面要相對(duì)，這樣才能把物體的反射光全部反射到另一塊鏡子上，然后全部反射到我們的眼睛里。教師也可以讓學(xué)生尋找現(xiàn)成的牙膏外包裝盒進(jìn)行制作。為了制作方便，可以把盒子先從一側(cè)拆開后展開，在沒有顏色和圖案的內(nèi)面畫出鏡子所在位置和觀測(cè)孔，然后進(jìn)行制作。制作好后再把盒子用膠帶固定。

組織“聚焦”環(huán)節(jié)活動(dòng)時(shí)，教師可以用游戲激發(fā)學(xué)生的興趣。分組游戲時(shí)，學(xué)生把一面平面鏡放在自己面前，用另一面平面鏡面對(duì)黑板上面的國(guó)旗，調(diào)整角度，使自己能在面前的平面鏡里看到國(guó)旗（小組中一人操作，其他人觀察，說出兩面平面鏡鏡面的關(guān)系和位置，以及對(duì)自己有什么啟發(fā)）。還可以是，學(xué)生藏在桌子下面，通過平面鏡觀察到黑板上面的國(guó)旗，然后教師出示潛水艇上的潛望鏡圖片，引導(dǎo)學(xué)生思考并聚焦問題。

在“探索”環(huán)節(jié)，教師可以先將事先做好的潛望鏡發(fā)給學(xué)生，讓他們仔細(xì)觀察周圍的環(huán)境，看看有什么不同。然后打開簡(jiǎn)易潛望鏡，讓學(xué)生觀察內(nèi)部構(gòu)造，并繪制簡(jiǎn)圖。潛望鏡的核心部件是潛望鏡里的兩塊鏡片，教師要提示學(xué)生仔細(xì)觀察兩塊鏡片是怎樣放置的。學(xué)生交流后總結(jié)得出：潛望鏡有兩面平面鏡，與水平面成45°角。

教師總結(jié)：潛望鏡上下各有一面傾斜45°的平面鏡。地面上遠(yuǎn)處的景物反射的光，照射到潛望鏡上面的平面鏡上，再反射到下面的平面鏡上，最后反射到人的眼里，人就能從低處看見地面上遠(yuǎn)處的景物。

潛望鏡不僅應(yīng)用在水下，科學(xué)家還發(fā)明了應(yīng)用于陸地上的潛望鏡，如戰(zhàn)壕潛望鏡、坦克潛望鏡等，甚至還發(fā)明了應(yīng)用于空中的飛機(jī)潛望鏡。

制作的過程和步驟可參考教科書第19頁(yè)上的內(nèi)容。紙盒可以用牙膏盒、牛奶盒等代替。

“拓展”環(huán)節(jié)，教師要提醒學(xué)生在課后繼續(xù)完善他們制作的潛望鏡，對(duì)存在的問題提出解決方案并進(jìn)一步改進(jìn)。還可以引導(dǎo)學(xué)生制作功能更多的潛望鏡，如設(shè)計(jì)一個(gè)能夠看到四面八方的潛望鏡。