2021年新教科版五年级上册科学教材分析第一单元 光一、单元概述从教师的角度而言，本单元首先要弄清楚的问题应该是“光是什历史上，对光的研究曾经推动了科学和技术的长足发展，改变了人们对物质世界的认识，打通了宏观世界和微观世界的通道。今天我们对“光”的认识，看似是对知识本体的认知实则是对光，抑或是对科学本质的理解。光是一种电磁波，按照波长可以将光分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线等几个波谱区。其中，可见光区又可细分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光。光具有波动和粒子的双重性质，凡是与光的干涉、衍射和偏振等现象有关的均是波动性的表现，凡是与光的碰撞、散射、叠加等有关的都是粒子性的表现。波粒二象性可以用爱因斯坦公式得到解释：E=hy，P=h。这里能量E和动量p都是表征光的粒子性的量，而频率v和波长A都是表征光的波动性的量，波动性和粒子性通过普朗克常数h联系起来了，这也可以解释“光是能量的表现形式”这一概念的出处。如此，我们对光的本质的认识可以帮助教师准确把握“光”单元教学的概念发展。对于五年级的学生而言，教师没有必要指导学生从光的本质去认识光。教学中应该遵循课程标准的相关要求，完成关于光的课程内容。本单元的学习目标来自课程标准中5-6年级的下列相关学习内容。621.1识别来自光源的光，如太阳光、灯光；识别来自物体反射的光，如月光。6.2.1.2知道来自光源的光或来自物体的反射光进入眼睛，都能使我们看到光源或该物体。6.22.1知道光在空气中沿直线传播。6.2.2.2知道行进中的光遇到物体时，会发生反射现象，光的传播方向会发生。6.2.3描述太阳光穿过三棱镜后形成的彩色光带，知道太阳光中包含有不同颜色的光。18.2.2将自己简单的创意转化为模型或实物。在课程标准中，这三方面的课程内容要求，都是光在传播过程中发生的现象和对这些现象的解释，由此形成对光的一些基本认知。本单元希望帮助学生形成以下认知。1.光在受到一个物体或物质的影响前能一直保持原方向传播。2.光能够被吸收；能被改变传播方向，产生反射或折射现象。3.尽管太阳光用肉眼看上去几乎是白色的，但它是由不同颜色的光组成的。其他物体发出的光或反射的光也是由不同颜色的光混合而成的。4.有些物体折射或反射出的光波进入人的眼睛后，可以被“看到”，就如同某些声波进入人的耳朵后可以被“听到”一样。沿着上述概念发展线索，教科书对本单元的学习内容做了如下安排：第1课“有关光的思考”，主要了解学生有关光的前概念。通过思考和解释“在暗中你能否看到红苹果”的问题，了解学生对于光有哪些认识，以及能做出哪些推测和解释。第2课“光是怎样传播的”，主要研究光在空气中是如何沿直线传播的。光穿过小孔的实验可以帮助学生观察到光的行进路线，初步理解并建立光沿直线传播的概念。第3课“光的传播会遇到阻碍吗”，是对光沿直线传播的进一步深入研究。当光遇到遮挡物时，会因遮挡物的不同，出现通过、部分通过、不能通过三种情况。对本课所有实验现象的解释，最终都将成为“光沿直线传播”的证据。第4课“光的传播方向会发生改变吗”，主要探讨当光从空气进入水中时，传播路径发生了怎样的改变。对于光而言，空气和水是不同的传播介质，因此光的传播方向(传播路径)也会随之发生改变，其结果是产生了折射现象。第5课“认识棱镜”，主要建立光与颜色的关系。我们看到的“白光”通过三棱镜后，会发生折射，出现红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等各种颜色的光。棱镜实验可帮助学生观察到因光的折射而产生的彩虹颜色，初步将光和颜色建立联系。第6课“光的反射现象”，主要探讨光的反射现象。通过观察光的镜面反射现象，了解什么是光的反射；通过光的反射实验，对反射光的路径做出预设，初步建立入射光与反射光的关系；对光的传播特点做进一步探讨，即光遇到物体会发生反射，反射光也是沿直线传播的。第7课“制作一个潜望镜”，主要利用光的反射特点，制作一个简易潜望镜。潜望镜的制作，需要综合运用和理解本单元的核心概念，并与工程技术相结合。首先需要观察、了解潜望镜的结构以及工作过程和原理，其次需要设计、制作简易的潜望镜。最后通过展示、实践、评价、交流来进一步理解本单元的知识和技能。二、单元教学目标科学概念目标有的光直接来自发光的物体，有的光来自反射光的物体。能发光的物体叫作光源。光在空气中沿直线传播。当衍进中的光遇到物体时会发生反射或折射，会改变光的传播方向，会形成阴影。太阳光包含不同颜色的光。光的反射原理在生产生活中应用广泛，汽车反光镜、潜望镜等都是对光反射原理的运用。科学探究目标能用实验验证光的传播方式。会观察光的折射现象。能利用镜面反射实验，推测反射光规律，并预测反射光位置。会做棱镜分光实验，能推测彩虹的颜色序列并制作彩色轮。能自制潜望镜并进行观察。科学态度目标形成对光研究的兴趣。认识到认真观察、实验和实事求是地记录观察数据的重要性。在实验观察中养成严谨、细致、实事求是的态度。科学、技术、社会与环境目标意识到光与我们的生产生活密切相关。单元词汇光源：通常把那些自身能发光的物体称为光源。光的传播规律：光在同种均匀介质中沿直线传播。日食、月食及影子的形成都证明了这一事实。光的折射：光从一种介质斜射进入另一种介质时，传播方向发生改变，从而使光线在不同介质的交界处发生偏折。光的组成：白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等各种色光组成的复色光。橙、黄、绿等色光叫作单色光。光的反射：光传播到不同物质时，在分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象。材料清单(视学生人数和分组情况而定)手电筒、镜子、黑色的箱子、苹果、矩形卡纸、屏、能直立的夹子、薄纸片、塑料杯、玻璃片、水槽、线香、激光笔、玻璃杯、铅笔、鱼缸、金鱼、三棱镜、白纸、硬纸板、水彩笔、火柴、细线、黑卡纸、胶带、纸盒、平面镜、三角板、直尺、铅笔、剪刀、学生活动手册。三、分课时教材分析第1课 有关光的思考(一)背景和教学目标作为本单元的起始课，首先需要了解学生的原有认知，知道学生关于光的认知水平如何，这是本单元教学的认知起点。本课的观察活动是从认识光源开始的。五年级的学生对于光源和光的特点已经积累了不少经验，他们知道太阳是光源，电灯是光源，等等，但是他们的认识还比较模糊，因此有必要通过教师的引导，实际地去观察、去发现光源和光之间的联系和规律。本课的教学思路：首先，聚焦学生的已有认知，了解学生对光“已经知道的和还想知道的”，“研讨”中的第2个问题，关于黑暗中的红苹果案例可以帮助教师了解学生有关光的认知水平；其次，从生活现象出发，引出光源的概念，通过发光物体的比较，知道光源有什么特点；最后，通过研讨，拓宽学生的视野，感悟光对人类、对所有的生命体、对世间万物都是不可或缺的。本课教学可分为两部分。第一部分是了解学生有关光的前概念，教师可用具体情境或事实来构造问题，用“头脑风暴”式的讨论将学生的思维快速聚集到本课要研究的内容上。第二部分是研讨光和我们生活的关系如果没有光，会发生什么?在研讨过程中引出光源的概念，让学生通过比较各种发光体，区别光源和非光源。科学概念目标通常把那些自身能发光的物体称为光源。科学探究目标能识别来自光源的光，如太阳光、灯光。能识别来自物体反射的光，如月光。能在实验中感悟到，来自光源的光或来自物体的反射光进入眼睛，都能使我们看到光源或该物体。科学态度目标认识到事物之间的变化是有联系的，也是有规律的。在实验观察中养成严谨、细致、实事求是的态度。科学、技术、社会与环境目标意识到光对人类生产生活的重要性。(二)教学准备为学生准备：手电筒、镜子。教师准备：有窗帘的教室(本课的活动最好能用窗帘遮挡光线，以保证实验效果)、黑色的箱子、红苹果、教学课件等。第2课 光是怎样传播的(一)背景和教学目标本课的重点是探究光是如何传播的。这个问题对于成年人来说已不是什么秘密。人们很早之前就通过对光照射下的物体和影子的观察，提出光是沿直线传播的。北宋的沈括在梦溪笔谈中就已经记述了光的直线传播和小孔成像的实验。他首先观察到鸢在空中飞动，地面上的影子也跟着移动，移动的方向与鸢飞的方向一致。沈括又在纸窗上开一小孔，使窗外飞鸢的影子呈现在室内的纸屏上。沈括用光的直进道理来解释所观察到的结果：“鸢东则影西，鸢西则影东”。本课也是基于这样的思路，先让学生从经验的角度出发，推测光的传播特点，再通过实验观察光行进的路线，并初步建立“光是直线传播的”这一核心概念。科学概念目标光是沿直线传播的。科学探究目标能与声音的传播对比，发现光的传播特点。能有依据地推测光的传播路径。会设计验证光是沿直线传播的实验。能用实验中的现象分析，推理得出光是沿直线传播的。科学态度目标培养学生爱思考的习惯以及善于思考的能力。知道推测要有依据。在实验中能认真观察、勤于思考，能根据实验结果实事求是地进行。科学、技术、社会与环境目标了解利用光沿直线传播给人类生产生活带来的便利。(二)教学准备为学生准备：手电筒、4张矩形卡纸、4个能直立的夹子。教师准备：有关光是直线传播的图片和教学课件。第3课 光的传播会遇到阻碍吗(一)背景和教学目标本课是光沿直线传播概念的延续，与前一课的内容有着密切的联系。本课研究的重点是光在传播过程中遇到阻碍时会产生什么现象，这些现象与光的直线传播有什么关系。所以，本课也是前一课探究活动中发现的光的传播特点在自然环境中的验证、拓展和进一步理解。本课不仅是前一课的延续，也是为学生后续概念建构打基础的课。本课的教学思路：从生活现象出发，引出相关概念，然后通过活动探究规律，最后用规律解释现象，同时深化对规律的理解和掌握。科学概念目标光在受到一个物体或一种物质的影响前能一直保持原方向传播。在空气中沿直线传播的光遇到不同物体时，会发生通过、部分通过和不通过等现象。科学探究目标能推测光照射到不同物体时光传播路径的变化。能运用阳光下物体影子变化的规律来解释日食和月食现象。科学态度目标认识到自然事物是在不断变化的，事物的变化之间是有联系和有规律的。能够按活动要求坚持观察和如实记录数据。能够根据数据和现象实事求是地进行分析和推理科学、技术、社会与环境目标知道人们很早就利用阳光下物体影子的变化规律来测定时间。(二)教学准备为学生准备：手电筒、薄纸片、塑料杯、玻璃。教师准备：水槽、线香、激光笔、教学课件等。第4课 光的传播方向会发生改变吗(一)背景和教学目标本课教学是上一课的延续，同样是研究光的传播特点。不同的是，本课是研究光在传播途中遇到透明或半透明的物体时，传播方向会发生什么变化。学生虽然不是很熟悉光的折射现象，但当说到将一根筷子放入水中时会看到一根“弯折”了的筷子，学生便会有所理解。科学概念目标光从一种介质斜射进入另一种介质时，传播方向发生改变，从而使光线在不同介质的交界处发生偏折。科学探究目标能通过实验观察现象，自行分析、归纳规律。能用对比的方法观察光从空气到水中发生的光线变化。科学态度目标在小组合作探究活动中提升合作意识、培养合作能力。科学、技术、社会与环境目标认识到自然界事物的变化是有规律的。(二)教学准备为学生准备：玻璃杯、激光笔、铅笔、鱼缸、金鱼、学生活动手册等。教师准备：学生实验材料、班级记录表、教学课件等。第5课 认识棱镜(一)背景和教学目标本课内容紧接着上一课的内容，继续让学生探索光由空气斜射入玻璃等其他透明物体时，是否也能发生折射；通过观察白光通过三棱镜后发生的变化，进一步引导学生对折射概念进行深层次的理解，并结合生活中常见的光，发现太阳光是五颜六色的。科学概念目标棱镜可以改变光的传播方向。棱镜是利用光的折射定律控制光的传播线路的光学元件。太阳光包含不同颜色的光。科学探究目标能通过实验发现各种色光在不同介质中发生折射的程度不一样。科学态度目标在实验观察中养成严谨、细致、实事求是的态度。科学、技术、社会与环境目标意识到人类的好奇心和社会的需求是科学发展的动力。(二)教学准备为学生准备：三棱镜、白纸、硬纸板、水彩笔、火柴、细线、学生活动手册等。教师准备：学生实验材料、班级记录表、教学课件等。第6课 光的反射现象(一)背景和教学目标本课教学同样是研究光的传播特点，即探究光在传播过程中碰到障碍物会有怎样的变化。对于光的反射，学生不一定能理解其含义，但对于光的反射现象，学生是熟悉的。学生经常玩这样的游戏，用一块小镜子或者金属的文具盒在太阳下晃动，把反射光投射到天花板上或其他物体上。本课教学活动就是在学生的这种生活经验基础上展开的。科学概念目标光碰到镜面会改变传播方向，形成反射现象。反射光也是沿直线传播的。我们之所以能看到物体，是因为物体上有光反射到眼睛里。科学探究目标能根据阴影、晃眼睛等生活情境发现光的反射现象，并提出探究冋题及假设。能通过实验发现光的反射规律。科学态度目标善于观察生活中光的反射现象，并产生探究的欲望。科学严谨地对待实验，从实验现象中得出光的反射规律。科学、技术、社会与环境目标人们利用光反射原理发明了很多有用的器具。认识到自然事物的变化是有规律的。(二)教学准备为学生准备：手电筒、黑卡纸、胶带、镜子、学生活动手册等。教师准备：教学课件、班级记录表。第7课 制作一个潜望镜(一)背景和教学目标潜望镜的制作是本单元知识的综合应用，用来考查学生对光的理解程度，所以可在单元总结的基础上进行本课的制作活动。本课以军事上常用的潜望镜为硏究对象，通过分析、表达与交流使学生了解潜望镜内部构造及作用，进一步认识到平面镜在军事及生活中的应用，使学生意识到科学技术的重要性，激发学生学科学、用科学的热情。有了上一课的知识作为基础，再来研究潜望镜的基本原理，应该没有难度。本课是让学生通过动手操作，总结得出潜望镜的原理并自己制作一个潜望镜。科学概念目标潜望镜利用了光的反射规律。科学探究目标能通过对潜望镜内部结构的研究，探究潜望镜的基本原理。通过亲自制作潜望镜，加深对光的反射原理的理解。科学态度目标通过制作潜望镜的活动，使学生学会欣赏、评价他人的作品，尊重他人劳动成果愿意合作交流。科学、技术、社会与环境目标能根据潜望镜的工作原理，利用生活中的材料，模拟制作潜望镜。(二)教学准备为学生准备：纸盒、平面镜、三角板、直尺、铅笔、剪刀、学生活动手册等。教师准备：制作好的简易潜望镜、教学课件、图片、班级记录表。四、参考资料无影灯任何物体受到光照都会投下影子，这是由光线的直线传播造成的。无影灯其实并不能“无影”，它只是减淡本影，使本影不明显。影子是光照射物体形成的，地球上各处的影子是不同的。仔细观察电灯光下的影子，还会发现影子中部特别黑但四周稍浅。影子中部特别黑的部分叫本影，四周稍浅的部分叫半影。这些现象的产生都和光的直线传播有密切关系。假如把一个柱形茶叶筒放在桌上，旁边点燃一支蜡烛，茶叶筒就会投下清晰的影子。如果在茶叶筒旁点燃两支蜡烛，就会形成两个相叠而不重合的影子。两影相叠部分完全没有光线射到，是全黑的，这就是本影。本影旁边只有一支蜡烛可照到的地方，就是半明半暗的半影。如果点燃三支甚至四支蜡烛，本影部分就会逐渐缩小，半影部分会出现很多层次。物体在灯光下能生成由本影和半影组成的影子，也是这个道理。很显然，发光物体的面积越大，本影就越小。如果我们在上述茶叶筒周围点上一圈蜡烛，这时本影完全消失，半影也淡得看不见了。科学家根据上述原理制成了手术用的无影灯。它将发光强度很大的灯在灯盘上排列成圆形，合成一个大面积的光源。这样，就能从不同角度把光线照射到手术台上，既保证手术视野有足够的亮度，同时又不会产生明显的本影。手术无影灯一般由单个或多个灯头组成，系定在悬臂上，能做垂直或循环移动悬臂通常连接在固定的结合器上，并能围着它旋转。无影灯采用可消毒的手柄或可消毒的箍(曲轨)作灵活定位，并具有自动刹车和停止功能以操纵其定位，在手术部位的上面和周围，保持相宜的空间。无影灯的固定装置可安置在天花板或墙壁的固定点上，也可安置在天花板的轨道上。哈哈镜如果你靠近光亮的纽扣、电镀的小勺、灯泡、罐头盒等物品，会发现你的面部可能被照得很大，也可能被照得很小，让你不禁捧腹大笑。哈哈镜就是这样一种使物像变形产生奇异效果或幻象的光学装置，利用曲面镜引起的不规则光线反射与聚焦，形成散乱的影像。哈哈镜由凸凹不平的玻璃制成，有的部分是凸镜，有的部分是凹镜，因而物体的像有的放大，有的缩小，看上去奇形怪状，非常滑稽。镜面扭曲的情况不同，成像的效果也会不同，常见的变换效果有高矮胖瘦四种效果。根据镜面材质的不同，哈哈镜分为金属哈哈镜、玻璃哈哈镜等。哈哈镜的镜面不是平的，有的部分是凸面镜，有的部分是凹面镜。当你对着一个上部是凹面镜的哈哈镜时，你的头就会被放大，而且因为鼻子在脸部突出，离镜面更近，鼻子的像放大的倍数比脸上其他任何部分都大，结果就照出大鼻子。如果你对着一个上部是凸柱面镜的哈哈镜，因为镜子在竖直方向上并没有弯曲，所以在竖直方向上像与物长度相同；但在水平方向士由于是凸面镜，像是缩小的，因此，脸在镜中的像就变成细长的了。同样道理，如果用凹柱面镜照你的脸，你会看到一个短胖的脸。如果把镜面做成上凸下凹，照出来的人就是头小身体大的了；镜面做成上凹下凸，照出来的人就是头大身体小的。要是将镜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，大型哈哈镜主要应用于儿童游乐场、酒店装饰和心理咨询室等，小型哈哈镜主要用于家庭装饰，用来活跃气氛。学科网（北京）股份有限公司