一、教學(xué)背景與目標(biāo)設(shè)定：從課標(biāo)要求到學(xué)生發(fā)展的精準(zhǔn)對(duì)接演講人01教學(xué)背景與目標(biāo)設(shè)定：從課標(biāo)要求到學(xué)生發(fā)展的精準(zhǔn)對(duì)接02實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：從器材選擇到安全預(yù)案的細(xì)節(jié)把控03探究過程：從現(xiàn)象觀察到規(guī)律總結(jié)的階梯式推進(jìn)04應(yīng)用拓展：從實(shí)驗(yàn)室到生活的知識(shí)遷移05總結(jié)與反思：從知識(shí)習(xí)得到科學(xué)思維的升華目錄2025小學(xué)五年級(jí)科學(xué)上冊(cè)凸透鏡成像的規(guī)律探究實(shí)驗(yàn)課件作為一名深耕小學(xué)科學(xué)教育十余年的一線教師，我始終相信：最好的科學(xué)課，是讓學(xué)生在動(dòng)手探究中觸摸知識(shí)的溫度，在思維碰撞中感受科學(xué)的魅力。今天要和大家分享的"凸透鏡成像的規(guī)律探究實(shí)驗(yàn)"，正是這樣一節(jié)融合觀察、操作與推理的經(jīng)典課例。它既是五年級(jí)上冊(cè)"光"單元的核心內(nèi)容，也是學(xué)生從直觀感知光學(xué)現(xiàn)象到理解科學(xué)規(guī)律的關(guān)鍵跨越。接下來，我將以"為什么探究—如何探究—探究后能做什么"為主線，帶大家走進(jìn)這堂充滿探索樂趣的科學(xué)課。01教學(xué)背景與目標(biāo)設(shè)定：從課標(biāo)要求到學(xué)生發(fā)展的精準(zhǔn)對(duì)接1教材定位與課標(biāo)依據(jù)人教版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)上冊(cè)"光"單元以"光的傳播與應(yīng)用"為主題，前兩課已引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)了光的直線傳播、反射現(xiàn)象，本課"凸透鏡成像的規(guī)律"是單元的核心探究內(nèi)容?！读x務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確要求："通過觀察、實(shí)驗(yàn)等方法探究凸透鏡成像的規(guī)律，能描述凸透鏡成像的特點(diǎn)及其在生活中的應(yīng)用"，這為我們的教學(xué)指明了方向。2學(xué)生認(rèn)知基礎(chǔ)分析五年級(jí)學(xué)生已具備基本的實(shí)驗(yàn)操作能力（如使用刻度尺測量、記錄數(shù)據(jù)），對(duì)"放大鏡能放大物體"有生活經(jīng)驗(yàn)（前測顯示92%的學(xué)生玩過放大鏡），但對(duì)"放大鏡（凸透鏡）在不同距離下成像不同"缺乏系統(tǒng)認(rèn)知。他們的思維正從具體形象向抽象邏輯過渡，需要通過直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象支撐規(guī)律總結(jié)，這正是設(shè)計(jì)探究活動(dòng)的重要依據(jù)。3三維教學(xué)目標(biāo)設(shè)定知識(shí)目標(biāo)：能準(zhǔn)確描述凸透鏡成像時(shí)，像的大小、正倒、虛實(shí)與物距（物體到凸透鏡的距離）的關(guān)系；明確1倍焦距（f）和2倍焦距（2f）是成像性質(zhì)變化的關(guān)鍵點(diǎn)。01能力目標(biāo)：掌握使用光具座進(jìn)行定量實(shí)驗(yàn)的方法，能通過表格記錄、圖像分析等方式處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；初步具備"提出問題—猜想假設(shè)—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—得出結(jié)論"的科學(xué)探究能力。02情感目標(biāo)：在小組合作中體會(huì)科學(xué)探究的嚴(yán)謹(jǐn)性與趣味性，通過解釋生活中照相機(jī)、投影儀等工具的原理，感受科學(xué)與技術(shù)的緊密聯(lián)系，激發(fā)觀察生活、探索科學(xué)的興趣。0302實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：從器材選擇到安全預(yù)案的細(xì)節(jié)把控1實(shí)驗(yàn)器材的精準(zhǔn)選配為確保實(shí)驗(yàn)效果，我提前兩周開始準(zhǔn)備，重點(diǎn)關(guān)注器材的適配性：凸透鏡：選用焦距（f）為10cm的薄凸透鏡（實(shí)驗(yàn)室常用規(guī)格），既避免焦距過小導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)范圍受限，又防止焦距過大使光具座長度不足（光具座標(biāo)準(zhǔn)長度100cm，10cm焦距可覆蓋物距0-100cm的測量需求）。光具座：配備帶刻度的導(dǎo)軌（最小刻度1cm），確保物距（u）、像距（v）測量的準(zhǔn)確性；支架高度可調(diào)節(jié)，便于學(xué)生將燭焰中心、透鏡中心、光屏中心調(diào)至同一高度（這是成像清晰的關(guān)鍵，我在課前用紅色膠帶在支架上標(biāo)記了統(tǒng)一高度線）。輔助器材：蠟燭（直徑1cm的細(xì)蠟燭，避免火焰過大導(dǎo)致像模糊）、光屏（白色硬紙板，反光均勻易觀察）、火柴（配滅火杯，確保安全）、刻度尺（與光具座刻度配合驗(yàn)證數(shù)據(jù)）。2學(xué)生分組與分工設(shè)計(jì)操作員：負(fù)責(zé)移動(dòng)蠟燭、透鏡或光屏（建議選擇動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生）；觀察員：重點(diǎn)觀察光屏上是否出現(xiàn)清晰的像，記錄像的正倒、大?。ㄐ枳⒁饬校?；將48名學(xué)生分為12組（4人/組），每組明確分工：記錄員：用表格記錄物距、像距及像的性質(zhì)（需字跡清晰，建議由細(xì)心的學(xué)生擔(dān)任）；匯報(bào)員：整理小組結(jié)論，參與全班交流（可輪流擔(dān)任，鍛煉表達(dá)能力）。3安全預(yù)案與習(xí)慣培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)前強(qiáng)調(diào)三項(xiàng)安全規(guī)范：蠟燭點(diǎn)燃后需遠(yuǎn)離窗簾、書本等易燃物，用完立即放入滅火杯；移動(dòng)光具座時(shí)輕拿輕放，避免凸透鏡跌落破碎；觀察光屏?xí)r不要用手遮擋光線，防止像變暗。同時(shí)，要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)前檢查器材完整性（如透鏡是否有裂痕、光屏是否干凈），培養(yǎng)"實(shí)驗(yàn)前檢查"的科學(xué)習(xí)慣。03探究過程：從現(xiàn)象觀察到規(guī)律總結(jié)的階梯式推進(jìn)1情境導(dǎo)入：從生活現(xiàn)象到核心問題的自然引發(fā)上課伊始，我舉起一個(gè)凸透鏡："同學(xué)們都玩過放大鏡，誰能說說它的‘神奇’之處？"學(xué)生七嘴八舌："能放大字""能點(diǎn)燃紙""離書太遠(yuǎn)字會(huì)倒過來"……我順勢展示兩張圖片：一張是用放大鏡看螞蟻（放大正立的像），一張是照相機(jī)拍的花朵（縮小倒立的像），提問："為什么同樣的凸透鏡，有時(shí)成放大的像，有時(shí)成縮小的像？成像的大小、正倒可能和什么因素有關(guān)？"學(xué)生很快聯(lián)想到"物體到透鏡的距離"，由此引出核心問題：凸透鏡成像的性質(zhì)（大小、正倒、虛實(shí)）與物距（u）有什么關(guān)系？2初步觀察：建立成像性質(zhì)的感性認(rèn)知為讓學(xué)生對(duì)"不同物距下的成像"有直觀感受，先安排5分鐘的自由探索：每組領(lǐng)取凸透鏡、蠟燭、光屏，在桌面上自由移動(dòng)蠟燭位置，觀察光屏上的像。巡視時(shí)，我聽到學(xué)生的驚喜對(duì)話："看！這里有個(gè)倒立的小像！""離近點(diǎn)怎么沒像了？""再近點(diǎn)，透過透鏡看蠟燭，好像變大了！"探索結(jié)束后，組織全班分享觀察到的現(xiàn)象，我用板書整理關(guān)鍵信息：當(dāng)蠟燭離透鏡較遠(yuǎn)時(shí)，光屏上有倒立、縮小的像；當(dāng)蠟燭移近時(shí)，光屏上出現(xiàn)倒立、放大的像；當(dāng)蠟燭非?？拷哥R時(shí)，光屏上沒有像，但透過透鏡看蠟燭，能看到正立、放大的像。這一步的目的是讓學(xué)生建立"物距變化導(dǎo)致像變化"的初步認(rèn)知，同時(shí)發(fā)現(xiàn)"實(shí)像（光屏能承接）"與"虛像（光屏不能承接）"的區(qū)別，為后續(xù)定量探究埋下伏筆。3定量實(shí)驗(yàn)：控制變量下的規(guī)律探索3.1明確實(shí)驗(yàn)變量與操作步驟基于初步觀察，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)：保持凸透鏡焦距（f=10cm）不變，改變物距（u），測量對(duì)應(yīng)的像距（v），記錄像的性質(zhì)。我用PPT展示實(shí)驗(yàn)步驟：組裝光具座：將凸透鏡固定在光具座中間（標(biāo)記為50cm刻度處），蠟燭放在左側(cè)，光屏放在右側(cè)。調(diào)節(jié)高度：移動(dòng)蠟燭、光屏的支架，使?fàn)T焰中心、透鏡中心、光屏中心在同一高度（用課前標(biāo)記的紅色線對(duì)齊）。測量物距：將蠟燭移至某一位置（如u=30cm），記錄物距u=30cm（即蠟燭到透鏡的距離：50cm-蠟燭位置刻度）。尋找清晰像：移動(dòng)光屏，直到光屏上出現(xiàn)最清晰的像，記錄像距v（光屏到透鏡的距離：光屏位置刻度-50cm）。321453定量實(shí)驗(yàn)：控制變量下的規(guī)律探索3.1明確實(shí)驗(yàn)變量與操作步驟記錄像的性質(zhì)：觀察像的大?。ㄅc蠟燭火焰比較，記為"放大""縮小""等大"）、正倒（與蠟燭火焰方向比較）。改變物距：依次將蠟燭移至u=25cm、20cm、15cm、10cm、5cm處，重復(fù)步驟3-5（注：u=10cm是1倍焦距，u=20cm是2倍焦距，這兩個(gè)點(diǎn)是關(guān)鍵分界點(diǎn)）。3定量實(shí)驗(yàn)：控制變量下的規(guī)律探索3.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與分析每組發(fā)放《凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)記錄表》（如表1），要求如實(shí)記錄數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)中我重點(diǎn)指導(dǎo)兩個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)：①當(dāng)u<f（如u=5cm）時(shí)，光屏上沒有像，需提醒學(xué)生透過透鏡觀察蠟燭，記錄"正立、放大的虛像"；②當(dāng)u=f（u=10cm）時(shí)，光屏上既無實(shí)像也無虛像（平行光無法會(huì)聚），記錄"不成像"。表1凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)記錄表（f=10cm）|物距u（cm）|像距v（cm）|像的大小|像的正倒|像的虛實(shí)||------------|------------|----------|----------|----------||30（u>2f）|15|縮小|倒立|實(shí)像|3定量實(shí)驗(yàn)：控制變量下的規(guī)律探索3.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與分析|25（2f>u>f）|約17|放大|倒立|實(shí)像||20（u=2f）|20|等大|倒立|實(shí)像||15（2f>u>f）|約30|放大|倒立|實(shí)像||10（u=f）|—|—|—|不成像||5（u<f）|—|放大|正立|虛像|實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，組織小組匯報(bào)數(shù)據(jù)。我發(fā)現(xiàn)多數(shù)組的u=30cm時(shí)v≈15cm（符合1/u+1/v=1/f的規(guī)律），u=20cm時(shí)v=20cm（等大實(shí)像），u=15cm時(shí)v≈30cm（放大實(shí)像），這些數(shù)據(jù)驗(yàn)證了理論規(guī)律。有一組學(xué)生記錄u=25cm時(shí)v=17cm，我追問："為什么像距比u=30cm時(shí)大？"學(xué)生思考后回答："物距減小，像距應(yīng)該增大，所以17cm比15cm大，符合規(guī)律！"這說明他們已初步理解物距與像距的動(dòng)態(tài)關(guān)系。3定量實(shí)驗(yàn)：控制變量下的規(guī)律探索3.3規(guī)律總結(jié)：從數(shù)據(jù)到結(jié)論的邏輯推理結(jié)合各組數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生用"三句話"總結(jié)規(guī)律（配合板書圖示）：實(shí)像與虛像的分界點(diǎn)：當(dāng)物距u>f時(shí)，成實(shí)像（光屏能承接，倒立）；當(dāng)u<f時(shí)，成虛像（光屏不能承接，正立）；u=f時(shí)，不成像（平行光）。放大與縮小的分界點(diǎn)：當(dāng)u>2f時(shí)，成縮小的實(shí)像；當(dāng)2f>u>f時(shí)，成放大的實(shí)像；u=2f時(shí)，成等大的實(shí)像。物距與像距的動(dòng)態(tài)關(guān)系：成實(shí)像時(shí)，物距減小（靠近透鏡），像距增大（遠(yuǎn)離透鏡），像變大；物距增大，像距減小，像變?。ê営洖?物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小"）。為強(qiáng)化理解，我用動(dòng)畫演示"蠟燭從遠(yuǎn)到近移動(dòng)時(shí)，像的位置和大小變化"，學(xué)生直觀看到：當(dāng)蠟燭在2f外時(shí)，像在f和2f之間，縮小倒立；移到f和2f之間時(shí)，像跑到2f外，放大倒立；過了f點(diǎn)，像變成正立放大的虛像。這一步將抽象的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)畫面，幫助學(xué)生建立空間想象。04應(yīng)用拓展：從實(shí)驗(yàn)室到生活的知識(shí)遷移1解釋生活現(xiàn)象：用規(guī)律破解常見問題"學(xué)科學(xué)是為了用科學(xué)"，我展示三組生活場景，讓學(xué)生用剛總結(jié)的規(guī)律解釋：照相機(jī)：為什么用相機(jī)拍遠(yuǎn)處的山時(shí)，鏡頭要后縮（物距大，像距?。慌慕幍幕〞r(shí)，鏡頭要前伸（物距小，像距大）？投影儀：為什么投出的畫面是放大的（物距在f和2f之間，成放大實(shí)像），且需要將膠片倒放（實(shí)像倒立，倒放后投影正立）？放大鏡：為什么用放大鏡看指紋時(shí)要靠近（物距小于f，成正立放大虛像），而看遠(yuǎn)處的物體時(shí)會(huì)看到倒立的像（物距大于f，成倒立實(shí)像）？學(xué)生討論時(shí)，有個(gè)男生興奮地說："我爺爺?shù)睦匣ㄧR是凸透鏡，他看報(bào)紙時(shí)把眼鏡拿遠(yuǎn)，字反而變小了，是不是因?yàn)槲锞喑^2f，成了縮小的實(shí)像？"我順勢補(bǔ)充："老花鏡是凸透鏡，看近處的字時(shí)u<f（成放大虛像），拿遠(yuǎn)后u>f（可能成實(shí)像），但報(bào)紙離眼睛有一定距離，實(shí)際是u在f和2f之間，成放大實(shí)像，拿太遠(yuǎn)u>2f才會(huì)縮小。你觀察得很仔細(xì)，值得表揚(yáng)！"2延伸探究：焦距不同的凸透鏡成像會(huì)怎樣？為滿足學(xué)有余力學(xué)生的需求，我提出拓展問題："如果換用焦距20cm的凸透鏡，成像規(guī)律會(huì)變化嗎？"引導(dǎo)學(xué)生推理：分界點(diǎn)會(huì)變?yōu)閒=20cm、2f=40cm，物距u>40cm時(shí)成縮小實(shí)像，20cm<u<40cm時(shí)成放大實(shí)像。有小組課后用不同焦距的透鏡驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)規(guī)律一致，只是分界點(diǎn)位置改變，這進(jìn)一步深化了"物距與焦距的相對(duì)關(guān)系決定成像性質(zhì)"的理解。05總結(jié)與反思：從知識(shí)習(xí)得到科學(xué)思維的升華1課堂總結(jié)：知識(shí)與方法的雙向強(qiáng)化課末，我引導(dǎo)學(xué)生從"知識(shí)"和"方法"兩方面總結(jié)：知識(shí)層面：凸透鏡成像的性質(zhì)由物距（u）與焦距（f）的相對(duì)關(guān)系決定，1倍焦距分虛實(shí)，2倍焦距分大小，實(shí)像倒立可承接，虛像正立不承接。方法層面：通過"觀察現(xiàn)象—提出問題—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—記錄數(shù)據(jù)—分析結(jié)論"的科學(xué)探究流程，我們找到了規(guī)律；實(shí)驗(yàn)中控制變量、多次測量的方法，是探索自然規(guī)律的常用工具。2教學(xué)反思：以學(xué)生為中心的改進(jìn)方向這節(jié)課的成功之處在于：通過"自由探索—定量實(shí)驗(yàn)—生活應(yīng)用"的階梯設(shè)計(jì)，符合五年級(jí)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)；小組合作分工明確，每個(gè)學(xué)生都能參與；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論規(guī)律高度吻合，增強(qiáng)了學(xué)生的科學(xué)信心。需要改進(jìn)的地方：個(gè)別小組在調(diào)節(jié)"三心等高"時(shí)耗時(shí)較長，下次可提前用視頻演示調(diào)節(jié)方法；部分學(xué)生對(duì)"虛像"的理解仍較模糊，可補(bǔ)充"用凸透鏡看窗外景物，會(huì)看到倒立實(shí)像；看近處手指，看到正立虛像"的對(duì)比實(shí)