一、為什么要拓展：光實驗的教育價值再審視演講人為什么要拓展：光實驗的教育價值再審視01如何實施：光實驗拓展的保障與建議02拓展什么：光實驗的四大探究方向03結(jié)語：讓光的探究照亮科學思維的星空04目錄2025四年級科學上冊光實驗拓展探究方向課件作為一線科學教師，我始終相信：科學教育的魅力不在于灌輸知識，而在于點燃學生對自然現(xiàn)象的好奇之火。當四年級的孩子們第一次用激光筆照射墻面，觀察到那束筆直的光斑時；當他們用鏡子反射陽光，在教室天花板畫出金色的“彩虹”時，我便知道——關(guān)于“光”的探究，遠不止教材上的幾個基礎(chǔ)實驗?zāi)敲春唵?。今天，我將以?025四年級科學上冊光實驗拓展探究方向”為主題，結(jié)合教學實踐與課程標準，從“為什么拓展”“拓展什么”“如何實施”三個維度展開分享，帶大家走進更立體、更鮮活的光實驗世界。01為什么要拓展：光實驗的教育價值再審視為什么要拓展：光實驗的教育價值再審視四年級科學上冊“光”單元的核心目標，是通過觀察、實驗、記錄等活動，幫助學生建立“光在空氣中沿直線傳播”“光的反射”“光與影子的關(guān)系”等基本概念。但僅完成教材中的“小孔成像”“光的反射游戲”“影子變化”等基礎(chǔ)實驗，學生的認知往往停留在“知道現(xiàn)象”層面，難以真正理解“光如何影響我們的生活”“人類如何利用光的特性解決問題”等深層問題。1契合學生認知發(fā)展規(guī)律的需求四年級學生（9-10歲）正處于具體運算階段向形式運算階段過渡的關(guān)鍵期，他們對直觀、可操作的實驗充滿興趣，但也開始萌發(fā)“為什么”“怎么做”的探究欲望。拓展實驗?zāi)転樗麄兲峁└_放的問題情境：比如，當學生完成教材中“用鏡子反射光”的實驗后，追問“為什么醫(yī)生用的額鏡能把光聚集到患者口腔？”“汽車后視鏡和家里的穿衣鏡有什么不同？”這類問題，既能鞏固“光的反射”概念，又能引導(dǎo)他們從“觀察現(xiàn)象”轉(zhuǎn)向“解釋原理”，符合認知從具體到抽象的發(fā)展規(guī)律。2落實核心素養(yǎng)的必然選擇《義務(wù)教育科學課程標準（2022年版）》明確提出，科學課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)包括科學觀念、科學思維、探究實踐、態(tài)度責任。以“光的反射”為例，基礎(chǔ)實驗?zāi)軒椭鷮W生形成“光遇到物體表面會反射”的科學觀念；而拓展實驗“自制潛望鏡”則需要學生設(shè)計結(jié)構(gòu)、選擇材料、調(diào)試角度，在解決實際問題中發(fā)展科學思維（如空間想象、因果推理），提升探究實踐能力（如動手制作、誤差調(diào)整），更能通過“潛望鏡在軍事、航海中的應(yīng)用”滲透“科學技術(shù)與社會”的態(tài)度責任教育。3連接生活與科學的重要橋梁光與學生的生活緊密相關(guān)：清晨的陽光、夜晚的燈光、雨后的彩虹、水面的倒影……這些日?，F(xiàn)象中蘊含著豐富的科學原理。拓展實驗的價值，在于將教材中的“實驗室光現(xiàn)象”還原到真實生活場景。我曾帶學生用手機拍攝“小區(qū)里的光現(xiàn)象”，有孩子發(fā)現(xiàn)單元門口的凸面鏡能擴大視野，有孩子觀察到汽車前擋風玻璃的傾斜設(shè)計與光的反射有關(guān)，這些“生活中的光實驗”讓科學真正“活”了起來。02拓展什么：光實驗的四大探究方向拓展什么：光實驗的四大探究方向基于教材內(nèi)容與學生需求，我將光實驗的拓展方向歸納為“基礎(chǔ)實驗深化”“生活應(yīng)用探秘”“跨學科融合”“創(chuàng)新實驗設(shè)計”四大板塊，每個方向都包含具體的實驗案例與操作建議，力求實現(xiàn)“從知識到能力”“從課堂到生活”的進階。1基礎(chǔ)實驗深化：在“變與不變”中追問本質(zhì)教材中的基礎(chǔ)實驗是探究的起點，但通過改變實驗條件、增加變量，可以引導(dǎo)學生更深入地理解科學概念的本質(zhì)。1基礎(chǔ)實驗深化：在“變與不變”中追問本質(zhì)1.1小孔成像的“變與不變”1教材中“小孔成像”實驗通常使用蠟燭、帶孔卡紙、光屏完成，學生能觀察到“倒立的像”。拓展時，我們可以設(shè)計以下子實驗：2變量1：孔的形狀：分別用圓形、三角形、正方形的孔（大小相同），觀察像的形狀是否變化（結(jié)論：像的形狀與孔的形狀無關(guān)，只與物體形狀有關(guān)）；3變量2：孔的大?。河弥睆?mm、3mm、5mm的圓孔，觀察像的清晰度變化（結(jié)論：孔太小像變暗，孔太大像模糊，中等大小最清晰）；4變量3：物距與像距：固定蠟燭位置，移動光屏（改變像距），觀察像的大小變化；固定光屏位置，移動蠟燭（改變物距），記錄像的變化規(guī)律（結(jié)論：物距越小、像距越大，像越大）。5這些“變量控制”實驗?zāi)軒椭鷮W生理解：小孔成像的本質(zhì)是光的直線傳播，像的特征由物體、孔、光屏三者的相對位置決定。1基礎(chǔ)實驗深化：在“變與不變”中追問本質(zhì)1.2光的反射“角度之秘”1教材中“用激光筆照射鏡面，觀察反射光的路徑”實驗，學生能直觀看到“入射光、反射光、法線在同一平面”。拓展時，可引入量角器測量入射角與反射角：2步驟1：在白紙上畫一條直線作為鏡面，標出法線（垂直于鏡面的虛線）；3步驟2：用激光筆以30入射角照射鏡面，標記反射光的位置，用量角器測量反射角；4步驟3：重復(fù)實驗，分別用45、60入射角，記錄反射角數(shù)據(jù)；5步驟4：引導(dǎo)學生發(fā)現(xiàn)“反射角等于入射角”的規(guī)律，并嘗試用“光的直線傳播”解釋這一現(xiàn)象（光選擇最短路徑傳播）。6通過數(shù)據(jù)記錄與分析，學生從“觀察現(xiàn)象”上升到“總結(jié)規(guī)律”，初步體驗科學探究的“實證”思維。2生活應(yīng)用探秘：在“問題解決”中感受科學價值科學教育的終極目標是讓學生能用科學知識解釋現(xiàn)象、解決問題。光的應(yīng)用廣泛存在于生活中，選取學生熟悉的場景設(shè)計實驗，能增強探究的代入感。2生活應(yīng)用探秘：在“問題解決”中感受科學價值2.1家庭中的光反射探秘家庭是學生最熟悉的場景，可設(shè)計“家庭光反射調(diào)查與改進”項目：任務(wù)1：尋找家中利用光反射的物品（如鏡子、瓷磚、冰箱反光板、汽車遙控鑰匙的信號反射）；任務(wù)2：選擇一個物品，分析其反射特點（如穿衣鏡是平面鏡，反射清晰；衛(wèi)生間瓷磚表面光滑，反射較強；而墻面涂料表面粗糙，發(fā)生漫反射）；任務(wù)3：針對“書房臺燈反光導(dǎo)致書本字跡模糊”問題，設(shè)計改進方案（如更換磨砂燈罩、調(diào)整臺燈角度、使用防眩光燈泡）。我曾帶學生完成這個項目，有孩子發(fā)現(xiàn)媽媽化妝鏡的“補光燈”利用了凹面鏡聚光，有孩子用錫箔紙制作簡易反光板，幫助奶奶在陰雨天晾曬衣物——這些實踐讓學生真正體會到“科學有用”。2生活應(yīng)用探秘：在“問題解決”中感受科學價值2.2影子的“時間密碼”010203040506教材中“影子變化與太陽位置的關(guān)系”實驗，可拓展為“自制日晷”項目：步驟1：了解日晷的工作原理（利用太陽投影的方向和長度計時）；步驟2：用硬紙板制作水平式日晷（在圓盤中心垂直插入一根小棍作為晷針）；步驟3：選擇晴天，從8:00到16:00，每小時記錄一次晷針影子的位置，標記時間刻度；步驟4：比較自制日晷與鐘表的時間差異，分析誤差原因（如晷針不垂直、地面不水平、天氣變化）。這個實驗將“光的直線傳播”“影子變化”與“時間測量”結(jié)合，學生不僅理解了古人的智慧，更在修正誤差的過程中培養(yǎng)了嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。3跨學科融合：在“多元視角”中拓展思維邊界科學與數(shù)學、美術(shù)、技術(shù)等學科的融合，能幫助學生建立整體的知識網(wǎng)絡(luò)，培養(yǎng)綜合解決問題的能力。3跨學科融合：在“多元視角”中拓展思維邊界3.1光與數(shù)學：用“幾何作圖”解釋光現(xiàn)象1四年級學生已掌握簡單的幾何知識（如直線、角度），可以用“光線圖”輔助理解光的傳播：2案例1：解釋“為什么站在鏡子前能看到全身像？”——畫出人、鏡子、像的位置，通過幾何作圖發(fā)現(xiàn)“鏡子高度至少為人身高的一半”；3案例2：分析“汽車后視鏡的視野范圍”——用射線表示光的反射路徑，比較平面鏡與凸面鏡的反射范圍差異（凸面鏡反射光線發(fā)散，視野更廣）。4數(shù)學的介入讓抽象的光現(xiàn)象變得可量化、可分析，學生的空間想象能力與邏輯推理能力得到同步提升。3跨學科融合：在“多元視角”中拓展思維邊界3.2光與美術(shù)：探究“色彩與光的關(guān)系”美術(shù)課中的“色彩混合”與科學中的“光的色散”密切相關(guān)?？稍O(shè)計“光的三原色實驗”：01材料：紅、綠、藍三種顏色的LED燈（或彩色玻璃紙包裹手電筒）、白色墻面；02步驟：分別用單色光、兩種色光疊加、三種色光疊加照射墻面，觀察顏色變化（紅+綠=黃，綠+藍=青，紅+藍=品紅，三原色疊加=白）；03討論：對比“顏料三原色（紅、黃、藍）混合”與“光三原色混合”的不同（顏料混合是吸收色光，光混合是疊加色光）。04這個實驗打破學科壁壘，學生既能理解“為什么屏幕用RGB顯示顏色”，又能解釋“美術(shù)課上調(diào)色時顏色越混越暗”的現(xiàn)象，真正實現(xiàn)“跨學科理解”。054創(chuàng)新實驗設(shè)計：在“開放探究”中激發(fā)創(chuàng)造潛能創(chuàng)新實驗的核心是讓學生成為“問題提出者”和“方案設(shè)計者”。教師只需提供材料包（如激光筆、不同形狀的鏡子、透明與半透明材料、可彎折的吸管等），鼓勵學生自主發(fā)現(xiàn)問題、設(shè)計實驗。4創(chuàng)新實驗設(shè)計：在“開放探究”中激發(fā)創(chuàng)造潛能4.1“光的路徑大挑戰(zhàn)”任務(wù)：用給定材料（激光筆、平面鏡、凹面鏡、凸面鏡、透明塑料片），讓光完成以下“任務(wù)”：從A點出發(fā)，經(jīng)過3次反射到達B點；讓光“拐彎”穿過彎曲的吸管（需將吸管內(nèi)壁貼鋁箔，利用光的反射傳導(dǎo)）；用鏡子組合，讓一個激光點變成多個光斑（如用兩面鏡子成一定角度，形成多次反射）。學生在完成挑戰(zhàn)的過程中，需要不斷嘗試、調(diào)整鏡子角度，甚至查閱資料了解“全反射”“球面鏡成像”的初步概念。我曾目睹學生用三面鏡子搭建“光的迷宮”，成功讓光繞過障礙物，這種“創(chuàng)造的快樂”比記住公式更有意義。4創(chuàng)新實驗設(shè)計：在“開放探究”中激發(fā)創(chuàng)造潛能4.2“自制光控小裝置”結(jié)合簡單電路知識，設(shè)計“光控小裝置”：材料：光敏電阻（光照越強，電阻越小）、LED燈、電池、導(dǎo)線、紙盒；目標：當光照到光敏電阻時，LED燈亮；光照減弱時，LED燈滅（或相反）；拓展：制作“自動感光小夜燈”（光線暗時燈亮，光線亮時燈滅）、“光控警示器”（光線被遮擋時發(fā)出警報）。這個實驗將“光的強弱”與“電路控制”結(jié)合，學生不僅理解了“光信號可以轉(zhuǎn)化為電信號”，更體驗了“技術(shù)設(shè)計”的完整流程（需求分析→方案設(shè)計→材料選擇→調(diào)試改進），為初中物理的“傳感器”學習埋下伏筆。03如何實施：光實驗拓展的保障與建議如何實施：光實驗拓展的保障與建議拓展實驗的有效實施，需要教師在“材料準備”“安全指導(dǎo)”“評價方式”等方面做好保障，確保探究活動既有趣又有序。1材料準備：安全、易得、多樣安全性：避免使用尖銳物品（如玻璃鏡可用有機玻璃板替代）、強光源（激光筆選擇≤5mW的Class2類，避免直射眼睛）；1易得性：優(yōu)先使用生活材料（如紙箱、吸管、錫箔紙、飲料瓶），降低實驗成本；2多樣性：提供不同類型的材料（平面鏡、凸面鏡、凹面鏡、透明/半透明/不透明材料），滿足不同探究需求。3我常用“實驗材料超市”的形式，將材料分類擺放（反射類、折射類、控制類），學生根據(jù)實驗主題自主選擇，既培養(yǎng)了“按需選材”的能力，又避免了材料浪費。42安全指導(dǎo)：明確規(guī)則，預(yù)防風險A光實驗的安全風險主要來自激光筆、玻璃制品和電路實驗（如自制光控裝置時的短路風險）。需提前做好以下指導(dǎo)：B激光筆使用：強調(diào)“三不”原則（不直射眼睛、不照射他人、不透過放大鏡聚焦）；C鏡子操作：輕拿輕放，破損鏡子及時回收；D電路實驗：檢查導(dǎo)線絕緣層是否完好，避免電池正負極直接連接（防止過熱）。E我會通過“安全小衛(wèi)士”角色輪換制，讓學生參與監(jiān)督，既強化安全意識，又培養(yǎng)責任感。3評價方式：多元、過程、激勵STEP5STEP4STEP3STEP2STEP1拓展實驗的評價不應(yīng)局限于“實驗結(jié)果是否正確”，而應(yīng)關(guān)注學生的“參與度”“思維過程”“合作能力”?？刹捎靡韵略u價方式：實驗記錄單：記錄猜想、步驟、現(xiàn)象、結(jié)論，重點觀察“問題提出”“變量控制”“反思改進”等環(huán)節(jié)；展示分享會：學生通過實驗報告、實物作品、PPT講解展示成果，其他同學提問互動；成長檔案袋：收集實驗照片、記錄單、改進方案、反思日記，形成個性化的探究成長軌跡。我曾為學生設(shè)計“光實驗勛章”（如“觀察小達人”“創(chuàng)新小工程師”“合作小明星”），用激勵性評價讓每個學生都能感受到進步的快樂。04結(jié)語：讓光的探究照亮科學思維的星空結(jié)語：讓光的探究照亮科學思維的星空回顧今天的分享，我們從“為什么拓展”的教育價值，到“拓展什么”的四大方向，再到“如何實施”的保障建議，共同勾勒出了四年級光實驗拓展的清晰路徑。這些拓展不是對教材的“超綱”，而是對核心概念的“深耕”；不是增加學習負擔，而是為學生打開更廣闊的探究之門。當學生用自制