一、從“光的作用”到“光的語(yǔ)言”：認(rèn)識(shí)光通信的起點(diǎn)演講人CONTENTS從“光的作用”到“光的語(yǔ)言”：認(rèn)識(shí)光通信的起點(diǎn)觀察不同光通信技術(shù)：從自然到現(xiàn)代的探索之旅動(dòng)手實(shí)驗(yàn)：設(shè)計(jì)屬于我們的“光通信小系統(tǒng)”總結(jié)：光通信——連接世界的“光明之橋”（附錄1：觀察記錄表模板）目錄2025小學(xué)一年級(jí)科學(xué)上冊(cè)觀察不同光通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)課件作為一線科學(xué)教師，我始終相信：最好的科學(xué)啟蒙，是讓孩子用眼睛發(fā)現(xiàn)、用雙手觸摸、用心靈感受。今天要和一年級(jí)的小朋友們共同探索的主題——“觀察不同光通信技術(shù)”，正是這樣一個(gè)既貼近生活又充滿趣味的課題。我們將從最熟悉的“光”出發(fā)，逐步揭開“光會(huì)‘說(shuō)話’”的秘密，在觀察與實(shí)驗(yàn)中感受科學(xué)的奇妙。01從“光的作用”到“光的語(yǔ)言”：認(rèn)識(shí)光通信的起點(diǎn)1光，我們的老朋友清晨推開窗，第一縷陽(yáng)光灑在課桌上；傍晚放學(xué)時(shí)，路燈亮起為我們引路；媽媽用手電筒找掉在沙發(fā)縫里的玩具……光，是陪伴我們每一天的“老朋友”。在之前的學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)知道：光是一種能讓我們看見物體的能量，它可以來(lái)自太陽(yáng)、燈泡、蠟燭，甚至螢火蟲。但你們有沒有想過(guò)——光除了“照亮”，還能“說(shuō)話”嗎？記得上周課間，我看到兩個(gè)小朋友躲在走廊盡頭，一個(gè)用作業(yè)本卷成筒當(dāng)“望遠(yuǎn)鏡”，另一個(gè)用紅領(lǐng)巾晃來(lái)晃去。后來(lái)他們告訴我：“我們?cè)谕妗堤?hào)游戲’，紅色晃兩下是‘去操場(chǎng)’，晃三下是‘回教室’?！边@讓我突然想到——原來(lái)孩子們?cè)缇蜁?huì)用“光的變化”傳遞信息了！這種用“光”作為“語(yǔ)言”傳遞信息的方式，就是今天要認(rèn)識(shí)的“光通信技術(shù)”。2什么是光通信？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，光通信就是利用光的變化（比如明暗、顏色、閃爍頻率）來(lái)傳遞信息的技術(shù)。就像我們說(shuō)話時(shí)用不同的詞語(yǔ)、語(yǔ)氣表達(dá)意思，光通信中“光”就是“單詞”，“變化”就是“語(yǔ)法”。比如：馬路上的紅綠燈：紅燈（停）、綠燈（行）、黃燈（等一等）——這是用“顏色變化”傳遞信息；夜晚交警打手勢(shì)時(shí)的反光背心：燈光一閃一閃——這是用“明暗變化”提醒司機(jī)注意；過(guò)年時(shí)放的煙花：不同顏色、高度的煙花——這是用“位置+顏色變化”傳遞“慶?！钡男畔?。這些都是生活中最常見的光通信例子，它們就像藏在我們身邊的“科學(xué)小密碼”，等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。02觀察不同光通信技術(shù)：從自然到現(xiàn)代的探索之旅觀察不同光通信技術(shù)：從自然到現(xiàn)代的探索之旅為了更清楚地認(rèn)識(shí)光通信，我們可以把它分成三類來(lái)觀察：自然中的光通信、傳統(tǒng)人造光通信、現(xiàn)代科技光通信。接下來(lái)，我們將通過(guò)“觀察記錄表”（見附錄1），用“看、問(wèn)、記”的方法逐一探索。1第一站：自然中的光通信——?jiǎng)又参锏摹肮庹Z(yǔ)言”大自然是最厲害的“科學(xué)家”，很多動(dòng)植物早就學(xué)會(huì)用“光”交流了。1第一站：自然中的光通信——?jiǎng)又参锏摹肮庹Z(yǔ)言”1.1螢火蟲的“閃光密碼”夏天的夜晚，我們常能看到螢火蟲一閃一閃的。你們知道嗎？這可不是它們?cè)凇巴鏌簟?，而是在“談戀愛”！雄螢火蟲會(huì)發(fā)出特定頻率的閃光（比如每秒閃2次），雌螢火蟲如果覺得“合適”，就會(huì)用相同頻率的閃光回應(yīng)。就像我們發(fā)微信“你好”，對(duì)方回“你好呀”——只不過(guò)它們的“微信”是光！觀察活動(dòng)：播放一段螢火蟲閃光的視頻（建議用慢放），請(qǐng)小朋友們用手指模仿閃光頻率，比一比誰(shuí)的“螢火蟲語(yǔ)”最像。1第一站：自然中的光通信——?jiǎng)又参锏摹肮庹Z(yǔ)言”1.2花朵的“顏色廣告”仔細(xì)觀察花園里的花：向日葵是亮黃色，玫瑰有紅色、粉色，蝴蝶蘭有紫色……這些鮮艷的顏色其實(shí)是花朵給蜜蜂、蝴蝶打的“廣告”：“我這里有甜甜的花蜜，快來(lái)采吧！”蜜蜂的眼睛能看到我們看不到的“紫外光”，有些花朵的花瓣上有“紫外光標(biāo)記”（像小箭頭），指引蜜蜂找到花蜜的位置——這是花朵用“光的顏色+特殊圖案”傳遞信息。觀察活動(dòng)：帶小朋友觀察校園里的花朵（如月季、雛菊），用放大鏡看看花瓣上有沒有“小斑點(diǎn)”或“條紋”，猜測(cè)它們可能在“告訴”昆蟲什么。2第二站：傳統(tǒng)人造光通信——人類的早期智慧很久以前，沒有手機(jī)、電話，人們是怎么用“光”傳遞重要信息的呢？我們一起來(lái)看看兩種經(jīng)典的“光通信工具”。2第二站：傳統(tǒng)人造光通信——人類的早期智慧2.1烽火臺(tái)——古代的“緊急警報(bào)”在電視劇里，我們?？吹健袄菬熕钠稹钡膱?chǎng)景。其實(shí)，真正的烽火臺(tái)白天燒的是“煙”（用狼糞燃燒產(chǎn)生濃白煙，容易被遠(yuǎn)處看到），夜晚點(diǎn)的是“火”（用干柴燃燒產(chǎn)生明亮火光）。當(dāng)邊疆有敵人入侵時(shí)，士兵會(huì)點(diǎn)燃烽火，相鄰的烽火臺(tái)看到后也會(huì)點(diǎn)燃，這樣“火光接力”能在幾小時(shí)內(nèi)把消息傳到千里外的都城。這是人類最早的“遠(yuǎn)程光通信”之一！小實(shí)驗(yàn)：用手電筒代替烽火，和同桌玩“緊急警報(bào)”游戲。規(guī)則：①一人扮演“士兵”，用手電筒閃3下表示“有敵人”；②另一人扮演“下一個(gè)烽火臺(tái)”，看到后立刻閃3下回應(yīng)；③比一比哪組傳遞得又快又準(zhǔn)。2第二站：傳統(tǒng)人造光通信——人類的早期智慧2.2信號(hào)燈——航海人的“海上語(yǔ)言”在沒有雷達(dá)的年代，輪船在海上相遇時(shí)，船員會(huì)用“信號(hào)燈”交流。信號(hào)燈是一種可以控制閃光頻率和時(shí)間的強(qiáng)光手電，通過(guò)“長(zhǎng)閃”（持續(xù)2秒）和“短閃”（持續(xù)0.5秒）組合成不同的“光字母”。比如：短-短-短（...）是字母“S”，長(zhǎng)-長(zhǎng)-長(zhǎng)（---）是字母“O”，所以“...---...”就是國(guó)際通用的求救信號(hào)“SOS”。觀察活動(dòng)：展示信號(hào)燈的實(shí)物（或圖片），用手電筒模擬“SOS”信號(hào)，讓小朋友用拍手模仿節(jié)奏（短拍手=短閃，長(zhǎng)拍手=長(zhǎng)閃），感受“光”與“聲音”的信息傳遞共通性。3第三站：現(xiàn)代科技光通信——看不見的“光高速”剛才我們觀察的光通信，都是“看得見的光”（比如火光、燈光）。但現(xiàn)代科技中，還有很多“看不見的光”也在幫我們傳遞信息，它們的速度更快、容量更大！3第三站：現(xiàn)代科技光通信——看不見的“光高速”3.1紅外光——遙控器的“隱形手指”家里的電視遙控器、空調(diào)遙控器，按下按鈕時(shí)并沒有發(fā)出我們能看見的光，但電視/空調(diào)卻能“聽懂”指令。這是因?yàn)檫b控器用的是“紅外光”——一種波長(zhǎng)比紅光更長(zhǎng)的光，我們的眼睛看不到，但電視/空調(diào)的接收器能“看”到。就像我們寫“密信”用隱形墨水，receiver（接收器）是“讀信人”。小實(shí)驗(yàn)：用手機(jī)攝像頭觀察遙控器。步驟：①打開手機(jī)相機(jī)（不要開閃光燈）；②對(duì)準(zhǔn)遙控器的發(fā)光頭（一般在頂部）；③按下遙控器的任意按鍵。你會(huì)發(fā)現(xiàn)：手機(jī)屏幕上出現(xiàn)了一閃一閃的紫光——這就是紅外光！因?yàn)槭謾C(jī)攝像頭能“看到”部分我們?nèi)庋劭床坏降募t外光。3第三站：現(xiàn)代科技光通信——看不見的“光高速”3.2激光——光纖里的“超級(jí)快遞員”我們每天用手機(jī)上網(wǎng)、視頻通話，背后離不開“光纖”的功勞。光纖是一種很細(xì)很細(xì)的玻璃絲（比頭發(fā)絲還細(xì)），里面有激光在“跑”。激光的光線特別集中（不像手電筒的光會(huì)散開），所以能在光纖里“跳來(lái)跳去”（專業(yè)叫“全反射”），帶著我們的語(yǔ)音、圖片、視頻，以每秒30萬(wàn)公里的速度奔跑——相當(dāng)于從北京到上海只需要0.0001秒！觀察活動(dòng)：展示一段光纖的實(shí)物（去掉外層保護(hù)套的光纖更直觀），用激光筆（需教師操作，避免直射眼睛）照射光纖一端，讓小朋友觀察另一端是否有光射出。可以比喻：“光纖就像激光的‘滑滑梯’，激光在里面蹦蹦跳跳，就能把消息送得又快又遠(yuǎn)?！?3動(dòng)手實(shí)驗(yàn)：設(shè)計(jì)屬于我們的“光通信小系統(tǒng)”動(dòng)手實(shí)驗(yàn)：設(shè)計(jì)屬于我們的“光通信小系統(tǒng)”觀察了這么多有趣的光通信現(xiàn)象，接下來(lái)我們要?jiǎng)邮衷O(shè)計(jì)一個(gè)“光通信小系統(tǒng)”——用身邊的材料，讓“光”幫我們傳遞一句話！1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備材料：手電筒（2個(gè)）、彩色玻璃紙（紅、藍(lán)、綠）、鏡子（?。?、計(jì)時(shí)器（或手機(jī)秒表）、記錄卡（畫有“光信號(hào)-含義”對(duì)照表）。安全提示：激光筆由教師操作，普通手電筒避免直射眼睛；使用鏡子時(shí)輕拿輕放。2實(shí)驗(yàn)步驟2.1第一步：設(shè)計(jì)“光信號(hào)代碼”01020304小組討論：用“光的變化”表示簡(jiǎn)單的詞語(yǔ)（如“開始”“停止”“加油”）。例如：01藍(lán)光閃2下=“停止”；03紅光閃1下=“開始”；02綠光持續(xù)亮=“加油”。042實(shí)驗(yàn)步驟2.2第二步：搭建“光通信路徑”選擇兩種方式傳遞光信號(hào)（可多選）：直接照射：兩個(gè)手電筒面對(duì)面，距離2米（模擬“直連通信”）；反射傳遞：用鏡子反射手電筒的光，改變傳播方向（模擬“中繼通信”）；彩色過(guò)濾：用彩色玻璃紙蒙住手電筒，發(fā)出不同顏色的光（模擬“調(diào)制通信”）。2實(shí)驗(yàn)步驟2.3第三步：傳遞與接收01①“發(fā)送組”按代碼發(fā)出光信號(hào)；02②“接收組”觀察光的顏色、閃爍次數(shù)、持續(xù)時(shí)間，對(duì)照代碼表記錄；03③兩組交換角色，重復(fù)實(shí)驗(yàn)；04④統(tǒng)計(jì)“成功傳遞次數(shù)”，分析失敗原因（如光被遮擋、代碼設(shè)計(jì)太復(fù)雜）。3實(shí)驗(yàn)總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，我們一起分享：哪種光信號(hào)最容易被接收？（顏色明顯、閃爍次數(shù)少的）反射傳遞時(shí)，鏡子的角度對(duì)光的方向有什么影響？（角度越大，光的方向改變?cè)酱螅┤绻麤]有光，我們還能傳遞信息嗎？（可以用聲音、動(dòng)作，但光更快、更遠(yuǎn)）0304020104總結(jié)：光通信——連接世界的“光明之橋”總結(jié)：光通信——連接世界的“光明之橋”回顧今天的探索，我們從螢火蟲的閃光談到光纖里的激光，從古代的烽火臺(tái)走到現(xiàn)代的5G通信，原來(lái)“光通信”一直就在我們身邊：它是媽媽用手電筒照路時(shí)的“小心臺(tái)階”，是紅綠燈前的“有序通行”，是視頻通話時(shí)屏幕上的“笑臉”。對(duì)一年級(jí)的小朋友來(lái)說(shuō)，今天的實(shí)驗(yàn)可能不完美，記錄的表格可能歪歪扭扭，但最重要的是——你們用自己的眼睛發(fā)現(xiàn)了“光會(huì)說(shuō)話”的秘密，用雙手體驗(yàn)了“科學(xué)就在生活中”的樂(lè)趣。正如科學(xué)家愛因斯坦所說(shuō)：“興趣是最好的老師?！毕Ｍ銈冇肋h(yuǎn)保持這份對(duì)光、對(duì)自然、對(duì)科學(xué)的好奇，未來(lái)的某一天，也許你們會(huì)發(fā)明更神奇的光通信技術(shù)，讓世界因“光”而更溫暖、更明亮！課后小任務(wù)：和爸爸媽媽一起找一找生活中的光通信現(xiàn)象（比如冰箱指示燈、汽車轉(zhuǎn)向燈），用畫筆畫下來(lái)，下節(jié)課分享你的發(fā)現(xiàn)！05（附錄1：觀察記錄表模板）（附錄1：觀察記錄表模板）|觀察對(duì)象|光的變化（顏色/明暗/閃爍）|傳遞的信息|我的猜想||----------------|----------------------------|-----------------