小学科学教科版（2024）六年级上册（2024）第二单元 光5. 设计潜望镜教学设计

这是一份小学科学教科版（2024）六年级上册（2024）第二单元 光5. 设计潜望镜教学设计，共9页。教案主要包含了教材简析，学情分析，教学目标，教学重难点，教学准备，教学过程，设计意图，疑难解答等内容，欢迎下载使用。
【教材简析】
《设计潜望镜》是六年级上册第二单元的第5课，紧密对接课标中3.3 “声音与光的传播”和13.2“工程的关键是设计”两大核心要求。本课紧扣单元新旧教材变化中 “新增中国科学史内容、突出文化自信” 的核心导向，从潜望镜的用途引入，特别结合《淮南万毕术》中 “取大镜高悬，置水盆于下，则见四邻矣” 的记载，追溯潜望镜的古代技术雏形——这一记载既直观呈现了光的反射原理在古代的早期应用，展现了中国古代先民的科学智慧，又将中华优秀传统文化与现代工程设计有机衔接，实现传统文化教育的自然渗透。在此基础上，本课引导学生基于光的反射原理，经历一个完整的工程设计过程，完成潜望镜的方案设计。
教材由“任务”和“设计方案”两大板块组成。“任务”板块通过创设真实情境，明确设计目标与要求；“设计方案”板块通过探索镜片摆放、绘制光路图、选择材料工具、完成设计图四个小板块，引导学生像工程师一样思考，体验工程设计与科学探究的不同。
【学情分析】
六年级学生通过前几课的学习，已经知道了光沿直线传播、光遇到镜面会发生反射等科学原理，并对光的反射现象有了初步的感性认识。本课首次将光学知识应用于工程设计，对学生来说既是挑战也是机遇。学生有很强的好奇心和动手欲望，但在系统思考、图纸设计、图纸绘制等方面还需要教师细致的指导。本课通过循序渐进的板块，帮助学生建立工程设计的初步概念。
【教学目标】
1.通过探索镜片摆放的活动，能用实验方法找到平面镜的合理位置与角度，并用图文结合的方式准确绘制光路图。
2.根据潜望镜的使用场景，能合理选择生活中常见的材料与工具，完成潜望镜完整的设计方案。
3.在潜望镜设计活动中，乐于表达想法，善于倾听同伴建议，感受工程设计的严谨性与创造性。
【教学重难点】
教学重点：经历“探索镜片摆放—绘制光路图—选择材料—完成设计图”的完整过程，完成潜望镜设计方案。
教学难点：理解并设计两次反射的光路，使潜望镜能清楚观察到目标物体。【教学准备】
教师：教学课件、潜望镜、“之”形通道模型、磁吸平面镜、直尺、激光笔、磁吸分光器。
学生：记录单、铅笔、直尺、量角器、平面镜（每组2面）、“之”形通道模型、手电筒。
【教学过程】
一、任务（预设7分钟）
材料准备：教学课件、潜望镜、“之”形通道模型
1.提问导入：潜艇在水下执行航行任务时，水下视野受限，士兵要想观察到水面以上的情况，需要借助哪些特殊工具？
2.互动谈话：同学们，今天老师给大家带来了一种能实现 “隔障观察” 的实用工具 —— 潜望镜。大家开动脑筋想一想，除了在潜艇上发挥作用，潜望镜还能应用在哪些生活或工作场景中呢？
3.明确任务：接下来，就让我们化身小小工程师，结合自己想到的应用场景，按照要求设计一款潜望镜，让它在我们设定的场景中发挥观察作用。（板书课题）
4.问题探究：我们都知道 “光是沿直线传播的” 这一科学原理，那大家思考一下，要怎样才能让光线在潜望镜的 “之” 字形通道里实现 “拐弯”，从而将通道另一头的景象传递到我们的眼睛里呢？
5.史料展示：（课件出示相关资料）其实早在两千多年前，我们的祖先就已经巧妙解决了光线 “拐弯” 观察的难题。汉代《淮南万毕术》中就有 “取大镜高悬，置水盆于下，则见四邻矣” 的记载，这正是早期潜望原理的雏形。
【设计意图】通过真实的应用场景和实物展示，激发学生的学习兴趣，引导学生思考潜望镜背后的科学原理。利用任务驱动引导学生进行探究，借任务引领学生践行工程师角色，揭示课题。同时融入传统文化，实现知识传授、实践能力培养与文化自信提升的统一。
二、设计方案（预设33分钟）
材料准备：教学课件、记录单、平面镜（每组2面）、“之”形通道模型、手电筒、量角器
（一）探索镜片摆放的方法（预设13分钟）
1.引导提问：结合光的反射原理，要让 “之” 形通道两端实现观察，我们需要用到几面镜子？这些镜子该放在通道的什么位置？摆放时要调整到什么角度才行？接下来，我们就带着这些问题一起探究吧！
2.探索活动：
（1）课件出示“之”形通道模型和探索提示：从通道一端能看到另一端的物体；光能从通道一端射入后，从另一端顺利射出。
（2）学生以小组为单位，利用两面平面镜在 “之” 形通道模型上进行模拟摆放，反复尝试并探索光路的传播规律。
3.交流总结：
（1）邀请探索成功的小组上台展示，分享平面镜的具体摆放位置和角度，并说明探索过程中的发现。
（2）教师结合学生分享，在黑板上进行光路演示并总结：两面平面镜需分别固定在 “之” 形通道的两个转角处，且均与通道内壁呈45°角摆放；光线经两面镜子先后两次反射后，就能沿通道顺利 “拐弯”，实现两端观察。
4.记录梳理：学生结合小组探索结果，在记录单的光路示意图上完成两项任务：① 准确标注平面镜的摆放位置与角度；② 用带箭头的直线画出光的行进路线，并简要说明这样摆放镜片的科学理由（结合光的反射原理）。
【设计意图】本环节紧扣“光的反射”知识，以潜望镜为载体，结合“之”形通道实验，引导学生探索平面镜摆放要求。通过实操与演示，具象化地呈现了潜望镜的原理，同时紧扣“光的反射”实践要求，通过标注绘图，强化镜子的摆放方法，全面落实探究实践目标。
（二）设计并交流方案（预设20分钟）
1.思考设计：结合自己设定的潜望镜使用场景，参考刚才探索得出的镜片摆放规律，自主选择合适的材料和工具，完成潜望镜设计方案，清晰呈现设计思路、材料清单、结构示意图及预期功能等。
2.展示汇报：各小组依次展示设计图纸，汇报时重点说明三个关键问题：① 本组设计的潜望镜核心用途是什么？② 设计中如何通过光路设计实现 “拐弯” 观察？③ 选择这些材料的理由是什么（如材料适配性、易得性等）？
3.交流评价：其他小组结合汇报内容进行交流评价，重点聚焦三个维度展开：① 该小组设计的光路是否符合光的反射原理、是否正确可行？② 平面镜的摆放角度是否合理（是否为 45° 且平行）？③ 所选材料是否与设定的使用场景、潜望镜功能相匹配？
4.课堂小结：一个成功的潜望镜设计，核心关键在于两块平面镜的摆放 —— 必须保证两块平面镜平行且均呈 45° 角放置。只有这样，才能形成上下平行的稳定光路，让我们清晰观察到目标物体。
5.课后任务：学生结合课堂交流的评价建议，课后继续完善自己的设计图纸，并寻找合适的制作材料，为下一节课的潜望镜制作环节做好充分准备。
【设计意图】通过设计、展示、交流评价，促进学生将内在的思维过程外显，在交流中巩固对原理的理解，并初步培养依据标准进行评价与优化的工程思维。
三、板书设计
光的两次反射
5.设计潜望镜
【疑难解答】
1.学生探索镜片摆放时，始终无法实现“光从通道一端射入、另一端射出”，怎么办？
答：分三步引导：① 简化模型：先用“直通道”让学生观察“光沿直线传播”，再弯折通道变成“之”形，提问 “怎么让光‘拐过去’”；② 辅助定位：在“之” 形通道的两个转角处，提前用铅笔标出“45°角线”，让学生沿线条摆放镜片；③示范演示：用手电筒或接有分光器的激光笔（低功率）照射镜片，让学生直观看到“光的反射轨迹”，再调整角度直到光线从另一端射出，帮助学生建立“角度与光路”的关联。