小学科学教科版（2024）六年级上册（2024）6. 制作潜望镜教学设计及反思

这是一份小学科学教科版（2024）六年级上册（2024）6. 制作潜望镜教学设计及反思，共12页。教案主要包含了学情分析，教材分析，核心素养教学目标，教学重难点，教学过程，课堂小结等内容，欢迎下载使用。
本节课授课对象为六年级学生，学生在本单元前序课时已系统学习光沿直线传播、光的反射基础规律，能够说出光线遇到镜面会改变传播方向，具备基础光路认知模型搭建能力。六年级学生动手操作能力、小组协作意识较强，对手工制作、光学仪器类实践活动具备浓厚探究兴趣，但存在明显认知短板：一是空间转化能力不足，难以将抽象光路图与实物内部结构对应；二是工程实践经验匮乏，无法精准把控平面镜 45∘ 安装角度，制作过程易出现成像模糊、视野缺失等故障；三是知识迁移能力薄弱，只能记忆单一反射现象，难以理解两次连续反射协同改变光路的逻辑。
同时，该年龄段学生已具备完整科学探究思维，能够完成“猜想—操作—验证—修正”探究流程，可开展师问生答、小组讨论、故障排查等课堂互动活动；部分学生能够自主利用生活废旧材料开展拓展创作，但操作时容易忽略工具使用安全，课堂中需同步渗透规范操作、严谨求实的科学行为习惯，贴合 2022 版科学课程标准 5-6 年级学段素养培养要求。
二、教材分析
《制作潜望镜》是教科版 2026 秋季新教材六年级上册第二单元《光》的工程实践应用课，本单元整体遵循“认识光的传播—光的反射规律—反射技术应用—光的色散”递进逻辑，本课承接光的反射核心理论，属于单元知识落地的实践载体，是连接光学理论与生活工程技术的关键课时。
教材正文分为三大板块：第一板块为潜望镜实物观察与原理图解，配图展示简易潜望镜剖面结构，标注两块平行平面镜、45∘ 倾斜角度，配套光路箭头示意图，引导学生梳理光线两次反射完整路径；第二板块为标准化制作流程，完整呈现纸盒绘图、剪缝隙、嵌入镜片、开设观察窗口四步操作，明确三角板、平面镜、长纸盒等基础材料；第三板块为测试改进与拓展应用，设置调试观察、故障分析、生活应用三大探究任务，介绍潜艇观测、管道检修、安全实验观测等真实使用场景。
教材编写突出“理论建模 + 工程制作 + 技术应用”三位一体设计思路，摒弃单纯手工操作训练，以制作活动倒逼学生深度理解光的反射原理，同步渗透工程设计、测试优化的技术思维，为后续《制造彩虹》光的色散探究搭建探究方法支架，完整落实物质科学领域“光的传播与反射”核心概念学习要求。
三、核心素养教学目标
（一）科学观念
1.清晰说出潜望镜工作依托光的两次反射原理，能规范绘制光路示意图，准确标注光线入射、两次反射、进入人眼完整传播路径。
2.掌握潜望镜核心结构特征：两块平面镜平行放置，镜面相对，均与水平面呈 45∘ 夹角，理解角度偏差会直接影响成像效果。
3.能结合实例说明光的反射原理在观测仪器、生活设备中的广泛应用。
（二）科学思维
1.通过分析教材剖面结构图，运用推理、建模思维建立抽象光路与实物结构的对应关系，解释“低处看见高处物体”的底层逻辑。
2.在制作调试环节，针对成像模糊、看不到物体等故障开展对比分析，自主推理故障成因，提出针对性修正方案，培养问题解决逻辑。
3.能对比不同材质潜望镜（纸盒、塑料管）的优缺点，辩证分析材料、结构对光学仪器功能的影响。
（三）探究实践
1.能依据教材标准步骤，小组协作完成简易潜望镜完整制作，规范使用直尺、三角板、剪刀等工具，把控镜片安装角度。
2.独立完成成品测试，记录观测现象，针对制作缺陷开展二次调试优化，完整经历工程产品“设计—制作—测试—改进”全过程。
3.自主选用生活废旧材料设计创新款潜望镜，完成拓展实践任务。
（四）态度责任
1.小组合作中养成耐心细致、分工配合的探究习惯，遇到制作失败不急躁，主动反复调试，建立实事求是的科学探究态度。
2.通过了解潜望镜在航海、科研领域的应用，感受光学科学技术对社会发展的价值，树立运用科学知识解决实际问题的意识。
3.规范使用剪刀等尖锐工具，树立实验操作安全意识，养成爱护实验材料、课后整理器材的良好习惯。
四、教学重难点
教学重点
1.理解潜望镜两次光反射的工作原理，能规范绘制、解读教材光路示意图。
2.按照教材流程完成潜望镜制作，精准把控平面镜 45∘ 安装角度，制作出可正常观测的成品。
教学难点
1.建立二维光路图纸与三维纸盒实物的空间对应思维，自主分析角度偏差造成观测故障的内在原因。
2.结合光的反射知识，自主排查制作故障、优化潜望镜结构，实现理论知识向工程实践的灵活迁移。
五、教学过程
（一）情境导入，激活旧知，引出课题
教师展示潜艇水下观测海面实景图片、管道检修潜望镜头实物图，投影教材开篇潜望镜实景配图，开启课堂互动问答。
师： 同学们，观察教材第一张图片，水下潜艇想要观察海面船只，不能直接上浮，管道工人检修地下管线也无法直接俯身观察内部，大家知道他们依靠什么工具完成观测吗？
生 1： 我在科普视频里见过，用的是潜望镜！
生 2： 这个工具可以绕过遮挡物看到另一边的物体。
师： 回答很准确，就是潜望镜。那大家结合上节课学习的光的反射知识猜想，潜望镜能绕过障碍物观测物体，依靠的是什么光学规律？
生 3： 应该是光碰到镜面会反射，改变光线前进方向。
师： 大家能主动关联旧知识，非常棒。今天我们就结合教材完整内容，从原理拆解、动手制作、测试优化三个环节，亲手制作一台简易潜望镜，完整搞懂它的光学秘密。板书课题《制作潜望镜》。
设计意图： 依托教材实景图片创设真实工程情境，以递进式问答唤醒学生光的反射旧知，搭建新旧知识桥梁，激发学生动手制作、探究原理的学习欲望，自然切入本节课核心学习任务。
（二）研读教材图文，拆解潜望镜工作原理
教师发放教材，指引学生聚焦教材第一板块“潜望镜内部构造与光路图”，投影放大教材剖面示意图，分步讲解教材图文内容，同步开展全班问答互动。
1. 教材结构图分步解读
师： 请大家仔细阅读教材左侧潜望镜剖面结构图，先观察图中有哪些核心部件，同桌之间相互说一说。给大家一点观察思考时间。
学生同桌交流后集体发言。
生 4： 图里有一个长筒形镜身，上下各有一块小镜子，还有两个窗口，分别用来进光和观察。
师： 观察十分细致。大家再看图中标注的角度线，两块镜子摆放有什么统一角度？教材用三角标注清晰标出了数值，谁能找出来？
生 5： 镜子和盒子底部形成 45∘ 角，两块镜子角度一样。
师： 完全正确，教材明确标注平面镜与水平面夹角固定为 45∘，同时大家留意，两块镜子的镜面是面对面摆放，也就是平行相对，这是潜望镜能正常成像的核心结构要求。
教师板书核心结构要点：长镜身、两块平行平面镜、镜面相对、45∘ 倾斜安装。
2. 教材光路示意图细致讲解（核心理论突破）
教师指引学生看向教材带箭头光路图，逐段拆解光线传播全过程，搭配连续提问引导学生推理。
师： 我们顺着教材红色箭头梳理光线路径，第一步，外界景物的光从上方窗口射入，光线直射到第一块平面镜，此时光线会发生什么变化？结合光的反射知识回答。
生 6： 光线碰到镜面发生反射，传播方向改变，向下垂直传播。
师： 非常准确，第一次反射让水平光线转为竖直向下。接着光线到达下方第二块平面镜，再次发生反射，光线方向又会如何改变？
生 7： 再次反射后光线水平向前，从下方观察窗口射入人的眼睛。
师： 我们把完整路径串联起来：物体反射光→上窗口→第一块镜面 45∘ 反射向下→第二块镜面 45∘ 反射向前→人眼。教材示意图用三段箭头清晰呈现两次反射，这就是潜望镜的底层原理——光的两次连续反射。现在请大家拿出草稿本，参照教材光路图，独立画出完整光路，标注光线名称、镜面角度。
学生独立绘图完成后，随机抽取学生草稿投影，全班对照教材原图互评修正。
师追问： 如果我们把其中一块镜子倾斜改成 30∘，不再是 45∘，光路会出现什么问题？结合图中角度推理。
生 8： 光线反射后的方向会偏移，没法精准射到第二块镜子，我们从观察窗口就看不到完整物体。
师： 这个推理完全贴合教材原理，这也解释了为什么教材制作步骤反复强调必须用三角板精准画出 45∘ 斜线，角度偏差是制作失败最主要原因。
设计意图： 以教材两张核心示意图为探究载体，通过分层观察、阶梯式问答，引导学生自主提取结构、角度、光路关键信息，将抽象反射原理转化为可视化图纸模型，突破本节课难点，同步训练学生读图建模的科学思维。
3. 教材拓展阅读：潜望镜生活应用
教师指引学生阅读教材右侧小字拓展板块，梳理潜望镜实际使用场景，组织小组抢答互动。
师： 教材列举了很多潜望镜应用场景，各小组快速梳理，举手抢答，说一说你读到了哪些使用场景。
小组依次作答：潜艇水下观测、地下管道检修、实验室危险隔离观测、人群远距离观察。
师小结： 小小的镜面反射原理，经过结构设计就能制造出服务航海、工程、科研的实用仪器，这就是科学知识转化为技术产品的完整过程。
（三）研读教材制作步骤，明确操作规范，准备实验器材
教师投影教材第二板块完整制作流程图，分步骤逐句解读教材文字说明，同步展示全套制作材料：长纸盒、两面小平面镜、直角三角板、铅笔、剪刀、双面胶。
师： 教材把潜望镜制作分为七个标准步骤，我们逐句拆解每一步操作要求，大家同步在教材上标记关键操作要点。
1.教材步骤一：纸盒标记
教材原文：取长方体长纸盒，在纸盒两个长边距离边缘 1 厘米处画水平直线，再用直角三角板，在纸盒两端内侧画出与盒底呈 45∘ 的平行斜线，对立重复绘制相同斜线。
师提问： 为什么要距离边缘 1 厘米画线？直接贴边缘会出现什么问题？
生 9： 留出空间安装镜子，贴边缘的话镜子会挡住窗口。
师补充讲解： 教材标注 1 厘米预留空间，是为保障镜面完整嵌入，不会遮挡进光、观测窗口，三角板必须保证斜线 45∘，这一步决定后续成像成败。
2.教材步骤二：剪缝隙
教材原文：沿绘制完成的四条斜线，按照镜子宽度剪开四条狭长缝隙，缝隙宽度与平面镜厚度匹配。
师提醒安全要点： 使用剪刀时刀口朝向桌面，禁止对着同学，小组内由动手能力稳定的同学负责裁剪，其余成员辅助固定纸盒。
3.教材步骤三：嵌入平面镜
教材原文：将两块平面镜分别插入上下缝隙，保证两块镜子反射面相互正对、完全平行，调整至 45∘ 标准角度。
师互动提问： 如果镜面背对背放置，我们还能看到物体吗？结合光路原理思考。
生 10： 不能，光线反射方向会朝外，无法传递到第二块镜面，光路直接中断。
4.教材步骤四：固定镜片 + 开设窗口
教材原文：用双面胶在纸盒外侧固定镜子，防止制作完成后镜片晃动；在两块镜子正前方纸盒壁上剪出长方形窗口，上方为进光窗口，下方为观测窗口。
师： 窗口不能过大，过大光线杂乱会造成画面模糊，教材示意图里窗口为窄长方形，大家参照图示尺寸裁剪。
教师完整解读教材全部操作步骤后，组织 4 人异质分组，分配分工：绘图员、裁剪员、组装调试员、记录员，明确各组领取器材，对照教材图文同步开展制作。
设计意图： 逐字逐句拆解教材标准化制作流程，搭配针对性问答厘清操作背后的光学原理，实现“知其然，更知其所以然”；同步划分小组分工，规范工具安全操作，为后续自主制作搭建清晰操作支架，落实探究实践素养目标。
（四）小组自主制作、现场调试故障，结合教材知识排查问题
各小组对照教材步骤开展潜望镜组装制作，教师巡回巡视指导，针对高频故障结合教材光路图开展全班集中答疑互动。
1. 制作实操过程师生互动
巡视中选取典型制作小组现场对话：
师（对组装小组）： 你们组的镜子安装角度看起来倾斜严重，对照教材 45∘ 斜线检查一下，现在出现了什么观测问题？
小组代表： 组装好之后对着窗外看不到完整景物，只能看见一小块模糊光斑。
师： 对照教材光路示意图分析，光斑模糊的根本原因是什么？
小组代表： 镜子角度不对，光线没法完整反射到第二块镜面，光路偏移了。
师引导修正： 取出镜子，重新用三角板对齐纸盒内部 45∘ 标记线，再次嵌入固定，完成后再进行观测测试。
2. 集中梳理教材对应故障解决方案
教师暂停制作，投影教材光路图，汇总课堂出现的三类典型故障，开展集体问答分析：
师提问 1： 故障一，完全看不到任何物体，结合教材光路图分析成因？
生 1： 两块镜子镜面没有相对，背对背放置，光线无法两次反射。
师提问 2： 故障二，只能看见一半景物，画面缺失，是什么操作失误？
生 12： 镜子没有完全插入缝隙，镜片歪斜，窗口裁剪过大或位置偏移。
师提问 3： 故障三，成像画面晃动，不稳定，教材哪一步可以解决这个问题？
生齐答： 第四步用双面胶固定镜片，防止松动。
教师板书故障—原理—修正方案对照表，方便学生对照自查，各组根据分析结论二次调试优化成品。
3. 成品实地测试活动
各组完成调试后，前往教室窗边、讲台遮挡物后方开展实地观测：利用自制潜望镜越过讲台遮挡，看到讲台另一侧物品；站立低处观测窗台高处摆件，验证潜望镜“隔物观测、低看高处”功能，同步填写教材配套观测记录栏，写下观测现象。
设计意图： 将教材理论、操作步骤与实操故障深度绑定，以现场问答、集体故障分析推动学生主动运用光的反射知识解决工程制作问题，强化理论实践双向融合，同步培养学生反思、修正的探究实践能力。
（五）成果展示交流，拓展创新设计
1.小组成果展示：每组推选代表手持自制潜望镜，对照教材光路图讲解自身作品的工作原理，分享制作中遇到的故障与解决办法，全班互评成品优劣，点评标准围绕“角度是否标准、成像是否清晰、结构是否贴合教材规范”。
2.拓展探究问答：
师： 教材拓展板块提到可用塑料管、牛奶盒替代纸盒制作潜望镜，大家思考，更换材质后，45∘ 镜面安装的核心要求是否改变？为什么？
生 13： 不变，不管镜身是什么材料，都需要两次 45∘ 反射改变光路，材质只影响镜身硬度，不改变光学原理。
师布置课后拓展任务： 课后利用家中废旧塑料筒、快递纸盒，设计创新型潜望镜，下节课带来分享。
设计意图： 通过成果展示锻炼学生科学语言表达能力，拓展问答深化“原理不变、材料可变”的辩证思维，打通课堂学习与课后自主探究的通道，落实态度责任素养，引导学生主动利用生活材料开展科学实践。
六、课堂小结
教师整合本节课教材全部核心内容，以问答形式串联完整知识点，完成课堂收尾总结。
师： 我们今天完整学习教材《制作潜望镜》一课，谁先来总结，潜望镜依托什么光学原理工作？
生齐答： 光的两次反射。
师： 教材示意图明确两块平面镜必须满足哪两个安装条件？
生 14： 相互平行、镜面相对，与水平面呈 45∘ 夹角。
师： 完整梳理教材制作四大核心步骤？
生 15： 标记 45∘ 斜线、裁剪镜片缝隙、嵌入固定平面镜、开设观测窗口。
师总结： 本节课我们先研读教材光路结构图，搭建光的两次反射理论模型，再严格按照教材标准化流程完成潜望镜工程制作，在测试调试中运用光学知识排查故障，同时了解潜望镜在各行各业的应用。我们完整经历了“科学理论—工程设计—动手制作—优化改进”的完整探究流程，明白了光学原理可以转化为实用观测仪器。课后大家完成拓展制作，持续感受光的反射在生活中的多样应用。