2.6 制作潜望镜（教学设计）教科版六年级科学上册

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，共9页。教案主要包含了教材与学情分析，教学目标，教学重难点，教学准备，教学过程，板书设计，作业设计，学习评价等内容，欢迎下载使用。
一、教材与学情分析
（一）大概念与单元定位
本课是教科版六年级上册《光》单元第6课，与第5课《设计潜望镜》共同构成完整的工程设计学习模块。在整个单元中，学生经历了“认识光源（第1课）→光沿直线传播（第2课）→光能穿透物体吗（第3课）→光的反射现象（第4课）→设计潜望镜（第5课）→制作潜望镜（第6课）→光的色散（第7课）”的完整学习路径。
第5课与第6课是姊妹课：第5课聚焦“设计”，学生完成需求分析、方案设计和光路图绘制；第6课聚焦“制作”，学生按照设计图动手制作潜望镜，并通过测试发现问题、提出改进方案、展示汇报。两课完整体现了工程设计“需求分析→方案设计→制作→测试→改进→交流”的全过程。
本课的大概念为：工程设计需要经历“制作—测试—改进”的迭代过程，光的反射等原理在各类光学仪器中有广泛应用。学生在第4课已理解了光的反射现象，在第5课已掌握了潜望镜的光路原理并完成了设计图绘制，本课将这些知识转化为工程实践能力，经历从“纸上谈兵”到“实战检验”的跨越。
（二）学情分析
知识基础：学生在第4课已经理解了光的反射定律，知道平面镜可以改变光的传播方向；在第5课已经完成了潜望镜的方案设计，绘制了包含两面平面镜和完整光路的设计图，理解了潜望镜利用两次反射将高处物体的光传到观察者眼中的原理。
能力基础：六年级学生已具备一定的动手操作能力，能使用剪刀、胶带等简单工具进行制作。但在精确测量、角度控制和精细加工方面仍需指导。部分学生可能在将二维设计图转化为三维实物的过程中遇到困难。
前概念诊断：作为第5课的延续课，需要在课前检查学生是否带齐材料和设计图，回顾设计方案的关键要素（两面镜子的位置、角度、光路走向），为高效制作奠定基础。部分学生可能存在“做出来就能用”的简单化思维，缺乏对测试改进环节重要性的认识。
合作基础：本课以小组合作形式开展，需要组内明确分工（材料管理、裁剪加工、组装调试、记录汇报等），六年级学生在合作中容易出现分工不均或意见分歧，教师需要引导建立高效的协作机制。
二、教学目标
（一）科学观念
1. 知道潜望镜利用两面平面镜的两次反射改变光路，使观察者能看到被遮挡的物体。
2. 认识到工程设计是一个“制作—测试—改进”的迭代过程，一次制作往往不能得到完美的作品。
3. 了解人类利用光的特性发明了多种光学仪器（显微镜、望远镜、照相机、投影仪等），大大扩展了观察能力。
（二）科学思维
1. 能将二维设计图转化为三维实物，发展空间想象与工程转化思维。
2. 能根据测试中发现的问题，回溯光路原理分析原因，提出有针对性的改进方案。
3. 能运用光路图作为证据，解释潜望镜的设计思路和工作原理。
（三）探究实践
1. 能按照设计图选择合适的材料和工具，分工合作完成潜望镜的制作。
2. 能在真实场景中测试潜望镜的效果，发现使用中的问题并记录。
3. 能基于测试结果提出具体的改进方法，并理解改进的依据。
（四）态度责任
1. 在制作过程中养成认真负责、精益求精的态度，体会工程设计中“做出来”与“做好”之间的差距。
2. 在展示汇报中勇于展示作品，乐于接受同伴的质疑和建议。
3. 在测试改进中实事求是地记录问题，不回避失败，理解失败是改进的起点。
三、教学重难点
（一）教学重点
1. 按照设计图分工合作制作潜望镜，在制作过程中理解图纸与实物的对应关系。
2. 在真实场景中测试潜望镜，基于测试发现提出有依据的改进方案。
3. 用光路图作为证据展示和解释设计思路，接受同伴质疑并进行集体论证。
（二）教学难点
1. 将二维设计图准确转化为三维实物，尤其是两面平面镜的角度控制和位置固定。
2. 当潜望镜无法正常工作或效果不佳时，能回溯光路原理排查问题原因，提出有针对性的改进方案，而非盲目调整。
四、教学准备
（一）教师准备
多媒体课件（含潜望镜光路动画、制作步骤微课视频、各类光学仪器图片及简介视频）；示范潜望镜成品1个（含故意设置的问题版本1个，用于演示排查思路）；测试用障碍物（屏风或纸箱挡板）2—3套；投屏展示设备；测试改进记录表（每组1份）。
（二）学生准备（每组）
第5课完成的设计图1份；两个纸盒（一大一小，如牙膏盒、牛奶盒或快递纸盒）；两面大小合适的小平面镜（或反光效果好的锡箔纸板）；剪刀、美工刀（教师协助使用）；直尺、铅笔、量角器；胶带、双面胶；彩色卡纸（用于装饰）；铅笔或记号笔。
五、教学过程
板块一：回顾与准备——我们的设计方案（约5分钟）
（一）环节目标
回顾第5课的设计方案，检查材料和设计图是否齐全；唤醒学生对潜望镜光路原理的已有认知，为高效制作做好认知和操作准备。
（二）教学步骤
1. 教师出示第5课的优秀设计图样例（投屏展示），引导全班快速回顾潜望镜设计的关键要素。教师提问：“上节课我们完成了潜望镜的设计方案，请各组拿出设计图，快速确认三个关键信息——两面镜子分别放在哪里？镜子的角度是多少度？光路是怎样走的？”教师给每组30秒时间组内自查。
2. 教师利用课件中的光路动画，带领全班快速梳理潜望镜的工作原理：光线从上方进入→被第一面镜子反射到下方→被第二面镜子反射到观察者眼中。教师追问：“为什么两面镜子必须平行？为什么角度必须是45度？”预设学生能结合第5课所学回答：因为光线需要被反射两次，每次改变90度方向，只有45度入射才能让光线刚好转弯90度；两面镜子平行才能保证光路正确对接。
3. 教师组织各组进行材料和设计图检查：设计图是否完整标注了尺寸和角度？两面镜子是否到位？纸盒是否合适？工具是否齐全？教师巡回查看，对材料不全或设计图遗漏的组及时提醒，必要时协调材料补充。
4. 教师引导各组明确分工：谁负责裁剪纸盒？谁负责安装镜子？谁负责组装和粘贴？谁负责记录？教师强调：“制作潜望镜是一项非常考验合作能力的工作，每个人都承担一个角色，才能高效完成。”预设学生在组内讨论后快速确定各自任务。
设计意图：本课是第5课的延续，前概念诊断前置是保障40分钟课堂高效运行的关键。通过快速回顾设计图关键要素，帮助学生建立“图纸→实物”的转化意识；通过光路原理的快速梳理，为后续测试改进环节埋下伏笔——当潜望镜不能正常工作时，学生能够回溯光路进行排查。检查材料和分工的环节看似简单，实则是工程实践课顺利推进的必要保障。
板块二：制作——按图纸动手做（约15分钟）
（一）环节目标
按照设计图分工合作完成潜望镜的制作，在制作过程中体验“按图施工”的工程思维，初步感受二维图纸转化为三维实物时的困难与挑战。
（二）教学步骤
1. 教师播放制作步骤微课视频（2分钟），展示关键操作步骤：
①选用两个纸盒，将其中一个裁成两截，另一个去掉两端的盒盖；
②在封口端分别裁剪出两个合适的插口；
③安装平面镜并调试摆放角度；
④用胶带将纸盒黏合固定。
教师提醒：“视频中的操作顺序供参考，各组可以根据自己的设计方案调整步骤，但一定要按照自己的设计图来做。”
2. 各组开始制作，教师巡回指导。教师重点关注以下几个方面：第一，学生是否在设计图上标注的位置开插口，还是凭感觉随意开口——这是“按图施工”与“随意制作”的区别；第二，平面镜的安装角度是否接近45度——这是潜望镜能否正常工作的关键；第三，两面镜子是否平行、镜面是否相对——这决定了光路能否正确对接。
3. 制作过程中，预设部分小组会遇到以下典型问题：镜子尺寸大于纸盒截面，放不进去；裁剪插口时位置偏移，导致镜子角度偏离45度；两面镜子无法同时固定，组装过程中一面镜子移位。教师不直接告诉答案，而是引导学生思考：“对照你的设计图，问题出在哪里？是图纸的尺寸标注有误，还是裁剪时没有按照标注来做？”引导学生从设计图出发分析问题原因。
4. 教师提示各组在制作过程中注意细节：镜子插入后先用铅笔标记角度，再粘贴固定，避免粘歪后难以调整；纸盒连接处要牢固但也要便于后续拆卸调试；预留调整空间，不要一次性全部粘死。教师特别强调：“优秀的工程师不会一次就把所有东西粘死，而是要留出让自己调试的余地。”
5. 制作进入尾声时，教师提醒各组用30秒进行组内自查：镜子是否固定牢固？光路通道是否畅通（从上方观察口能否通过镜子看到下方出口）？纸盒连接是否牢固？自查完成后各组将作品放在桌面上，准备进入展示环节。
设计意图:制作环节是本课的核心实践。微课视频提供操作示范，但强调“参考”而非“照搬”，鼓励学生忠实于自己的设计图。教师巡回指导时不直接纠错，而是引导学生对照设计图发现问题，培养“按图施工”的工程习惯和图纸与实物对照的意识。制作过程中暴露的真实问题（镜子放不进去、角度偏移等）正是后续认知冲突的来源——设计图画得很好，但实际操作中会遇到各种困难，这正是工程设计的真实体验。
板块三：展示与汇报——我们的潜望镜（约8分钟）
（一）环节目标
各组展示设计图和作品，用光路图作为证据解释设计思路和工作原理，接受同伴质疑并进行集体论证，发展基于证据的科学表达能力。
（二）教学步骤
1. 教师选取2—3组进行全班展示（选择不同设计方案的组，如使用不同纸盒、不同镜子固定方式的组），要求展示流程为：先展示设计图，讲解设计思路和材料选择；再展示实物作品，进行实物演示；最后用光路图解释为什么这样设计。教师引导：“你们要向全班证明，你们的设计是有科学依据的。请用光路图告诉大家，光是怎样在你们的潜望镜里‘走路’的。”
2. 预设第一组展示时，能较好地用光路图说明两面镜子的位置和角度。教师追问：“你们的镜子为什么设计成45度？如果不是45度会怎样？”预设学生能回答：45度能让光线刚好转弯90度，如果角度偏了，光线就不能准确地传到另一面镜子。教师肯定并追问：“那在制作时，你们实际安装的角度是45度吗？和图纸一致吗？”引导学生反思图纸与实际的差距。
3. 预设第二组展示时，光路图解释清晰但作品演示效果不佳（如看到的图像不够清楚）。教师引导全班分析可能的原因：是镜子角度不精确？是纸盒内壁反光干扰了图像？还是两个观察口没有对齐？教师追问：“你们的设计图和实物之间，哪里出现了偏差？”预设学生能意识到，设计图画得再好，实际操作中也需要精确执行。教师总结：“这就是工程设计中‘设计’和‘制作’之间的差距，缩小这个差距需要精确的测量和耐心的调试。”
4. 教师引导展示组听取其他组的提问和建议。预设其他组可能提问：“你们的镜子是怎么固定的？我们的镜子老是移位，你们有什么好办法？”“你们用了什么样的纸盒？为什么选这种？”通过同伴间的交流，促进制作经验的共享和碰撞。教师适时总结各组在材料和工艺上的亮点，为后续改进环节做铺垫。
设计意图:展示汇报环节落实集体论证的要求，学生必须用光路图作为证据支撑设计决策，而非仅凭“我觉得好看”来解释。同伴质疑和教师追问形成多层次的论证场域，帮助学生在交流中深化对光路原理的理解。不同组的作品效果差异自然引出认知冲突——为什么有的组效果好、有的组效果差？差异的根源在哪里？为测试改进环节提供内在动力。
板块四：测试与改进——哪里需要优化？（约10分钟）
（一）环节目标
在真实场景中测试潜望镜的实际效果，发现问题并记录，基于问题回溯光路原理分析原因，提出有针对性的改进方案，体会工程设计“测试—改进”的迭代过程。
（二）教学步骤
1. 教师设置三个测试场景：场景一，从桌子下方通过潜望镜观察讲台上放置的物体；场景二，隔着屏风挡板观察另一侧的物体；场景三，观察走廊远处窗外的景物。教师说明测试要求：“每组至少完成两个场景的测试，在测试改进记录表上如实记录使用场景、发现的问题和改进方法。”
2. 各组依次进行测试。教师引导学生在测试时关注以下现象：能否看到目标物体？图像是否清晰？是否有重影或变形？观察范围是否够大？使用是否方便？预设学生发现典型问题：图像模糊看不清——可能是镜子角度不够精确，或镜面质量不佳；有重影——可能是纸盒内壁反光造成干扰，或镜子没有完全固定导致轻微晃动；根本看不到目标——可能是两面镜子不平行，光路没有正确对接；观察范围很小——可能是纸盒开口太小或镜子太小。
3. 测试完成后，教师引导学生回到座位，对照测试改进记录表进行分析和改进。教师追问：“发现问题后，不要急着改，先想一想：问题出在哪里？为什么会出现这个问题？怎么改才能解决？”教师以教师准备的“问题版潜望镜”为例进行示范分析：教师演示“看不到目标”的情况，引导全班一起回溯光路——“如果光线从上面进来，照到第一面镜子，但镜子角度不是45度，光线会反射到哪里？还能准确地照到第二面镜子吗？”预设学生能通过光路分析意识到：角度偏差会导致光线偏移，两面镜子之间的光路断裂。
4. 各组在测试改进记录表上填写改进方案。教师巡视指导，重点关注改进方案是否有针对性——是否明确指出了问题原因，而非笼统地说“重新做”。教师引导：“改进不是推翻重来，而是找到具体的问题点，做针对性的调整。比如镜子角度偏了2度，只需要微调镜子，不需要整个拆开重做。”各组根据改进方案进行初步调整，并在调整后再次测试，验证改进是否有效。
5. 教师总结测试改进环节的意义：“在工程设计中，几乎没有一件作品是一次就做完美的。真正优秀的工程师会认真对待测试中发现的每一个问题，把问题当作改进的线索。我们刚才经历的‘制作→测试→发现问题→分析原因→改进→再测试’这个过程，就是工程设计的迭代过程。”预设学生通过亲身体验，能深刻理解迭代优化的价值。
设计意图：测试改进环节是本课认知冲突集中爆发的阶段。学生在真实场景中遇到的失败和问题，构成了最有力的认知冲突——设计图画得很好、也做出来了，但效果不理想。这种冲突不是教师刻意制造的，而是工程实践的自然产物。通过“发现问题→回溯光路→分析原因→提出改进”的思维链条，学生将测试失败转化为深度学习的机会，理解了“改进有据”的工程思维。测试改进记录表的设计从“使用场景→问题→改进方法”三个维度引导学生系统化思考，培养严谨的工程记录习惯。
六、板书设计
制作潜望镜
一、按图制作
设计图 → 实物
材料选择 → 裁剪加工 → 安装镜子 → 组装固定
二、展示汇报
设计图 + 实物演示 + 光路图解释
证据：光路图
三、测试与改进（迭代）
制作 → 测试 → 发现问题 → 分析原因 → 改进 → 再测试
使用场景 | 发现的问题 | 改进方法
七、作业设计
八、学习评价
序号
作业内容
完成要求
预计时间
1
完成潜望镜的改进工作，在家中进行测试，填写完整的测试改进记录表。
至少测试3个不同场景，如实记录问题和改进方法。
15分钟
2
用光路图画出你的潜望镜改进后的工作原理，标注光线走向和每面镜子的角度。
光路图需包含光线方向箭头、镜子位置标注、两次反射的标注。
10分钟
3
查阅资料，了解一种课本中没有提到的光学仪器，画出它的基本结构图并标注利用了光的什么特性。
可以是放大镜、眼镜、光纤、激光测距仪等，结构图不需要很精确，能说明原理即可。
15分钟
4
（选做）尝试用其他材料（如PVC管、亚克力板等）重新设计一个更坚固耐用的潜望镜方案，画出设计图。
设计图需标注材料、尺寸和镜子角度，思考新材料可能带来的优势和问题。
自主安排
评价维度
评价内容
评价标准（优秀）
评价标准（合格）
评价方式
制作能力
能否按照设计图完成潜望镜制作
严格按照设计图施工，镜子角度准确，结构牢固
基本按设计图制作，镜子角度大致正确
作品观察
教师评价
合作表现
小组分工合作的效率和质量
分工明确，每人承担角色，配合默契，高效完成
有基本分工，大部分成员参与
组内互评
教师观察
展示汇报
能否用光路图解释设计思路
能用光路图清晰解释设计原理，回答提问有理有据
能简单说明设计思路，光路图基本正确
展示评价
同伴互评
测试改进
能否发现问题并提出改进方案
能准确描述问题，回溯光路分析原因，改进方案有针对性
能发现明显问题，改进方案基本合理
记录表评价
教师评价
科学观念
能否正确阐述潜望镜的工作原理
准确说明两次反射的光路，理解镜子角度和位置的关系
基本说明光的反射过程
课堂提问
口头评价
科学态度
面对测试失败的态度和应对方式
实事求是记录问题，积极分析原因，主动改进
能如实记录问题，愿意进行改进
教师观察
同伴评价
拓展迁移
能否列举其他光学仪器及其原理
能列举3种以上光学仪器并正确说明利用的光的特性
能列举1—2种光学仪器
课堂问答
作业评价