小学科学五上教科版《研究放大镜》ai赋能教学设计40分钟课时

一、课题基本信息

二、教材分析

本课是微小世界单元的起始课。教材从一个问题出发：与肉眼观察比较，用放大镜观察有什么不同？

教材安排了三次探索。探索 1 用放大镜观察叶片、花粉、土壤和文字，与肉眼比较，填记录单"放大镜下的物体"。探索 2 把四种镜片轮流照同一行小字，填记录单"不同镜片下物体图像的特点"。探索 3 比较 3 倍、5 倍、10 倍放大镜的镜片有什么不同。

教材把平面玻璃片和近视眼镜片放进同一张记录单，这是本课最关键的设计。学生普遍认为透明所以能放大。这两种镜片正是为推翻这个说法准备的。一块透明却不变，一块玻璃做的反而缩小。

研讨三问分别指向新特点、什么物体能放大、倍数越大是否越好。资料框给出凸透镜的定义。拓展要求自制放大镜。

三、学情分析

五年级学生用过放大镜，能说出放大镜能把东西变大。但被问到为什么能放大，全班的答案几乎都落在因为它是玻璃、是透明的。他们习惯把镜片按在物体上看，看到什么都是糊的，不知道要慢慢抬起来找位置。学生也缺少用反例检验自己想法的经历。

四、教学目标

• •
    科学观念：知道放大镜的镜片透明、中央厚而边缘薄，能把物体图像放大。知道放大镜的镜片又叫凸透镜。
• •
    科学思维：能以平面玻璃片和近视眼镜片为反例，推出透明不是放大的原因，中央比边缘厚才是。能说出两条判断依据。
• •
    探究实践：会用放大镜找到清晰的像，并记录放大镜下的新发现。会比较四种镜片下图像的特点。能按观察对象选择合适倍数。
• •
    态度责任：愿意用证据修正自己原来的说法。知道镜片不能对着太阳看，用完收回镜盒。

五、教学重难点

教学重点：用放大镜观察到肉眼看不见的细微之处。说出放大镜镜片透明、中央厚边缘薄的特点。

教学难点：理解放大的原因在于镜片中央比边缘厚，光穿过时被拐了一下。这跟透明无关。学生的卡点在研讨第二问。他们看到镜片是玻璃做的，就答因为它是透明的、能透光。

判断依据有两条。一是平面玻璃片一样透明，图像却一点没变大。二是近视眼镜片也是玻璃做的，中间薄、边缘厚，图像反而缩小。所以要判一个东西能不能放大，看它透明不透明，还要看中央是不是比边缘厚。两条缺一条都不成。

六、教学准备

分组材料：放大镜 3 把（3 倍、5 倍、10 倍各 1 把）、平面玻璃片 1 块、近视眼镜片 1 片、平面镜 1 面、新鲜叶片 2 片、百合花蕊 1 支、土壤 1 小盒、印有小字的纸条 1 张、装河水的塑料瓶 1 个、记录单 2 张、平板 1 台。

教师准备：AI 制作的情境动画《一片叶子的难题》、教师自制的"光线穿镜片模拟器"AI 虚拟实验（拖动中央厚度 0→8 毫米，光路拐弯与右侧的像同步变化）、投屏设备、小组积分榜、自制放大镜材料（玻璃瓶 1 只、硬纸圆筒 1 个、铁丝环 1 个、保鲜膜 1 张）。

七、教学方法

情境任务驱动法、观察比较法、反例辨析法、AI 虚拟实验辅助探究。

八、教学过程

▍ 一、聚焦：叶子介绍不清自己（3 分钟）

教师活动

1. 1.
     播放 AI 制作的情境动画《一片叶子的难题》。学校要办微小世界展。一片叶子负责介绍自己。它说：我身上的叶脉像一张地图，可来看展的小朋友看不清。2. 提问：我们用眼睛能看清叶脉怎么连吗？（预设：看不清／只看到几条粗线）3. 出示任务：我们班负责这片叶子，要给它做一张说明卡。要把叶脉走向画清楚。4. 提问：要让眼睛看清，得请谁帮忙？5. 开启小组 AI 积分。猜想有据、操作规范、记录如实、汇报积极都能加星。6. 揭示课题《研究放大镜》。

学生活动

观看情境动画。发现叶子介绍不清自己。说出肉眼看叶脉只看到粗线。明确本组要做说明卡。提出请放大镜帮忙。了解积分规则，带着任务进入探究。

技术支持与效果预设

AI 制作的情境动画用一句叶子的自述，把看不清楚变成一件当天要解决的事。这比口头提问更能把五年级学生拉进来。AI 积分对规范操作、如实记录即时加星，解决大班额评价滞后的问题。预设：有学生说用手机放大拍。先肯定这个办法，再说明展签要现场给小朋友看，还是得用镜片。

▍ 二、探索 1：四样东西，肉眼一遍、镜片一遍（10 分钟）

教师活动

1. 1.
     明确任务。照教材第 3 页探索1，观察叶片、花粉、土壤和文字。每样都先肉眼看清，再换镜片看。2. 讲清用法。镜片贴住物体不动。眼睛慢慢抬起。看到清楚的像就停住。抬太高会糊。贴太死什么也看不见。3. 巡视。第 2 组把镜片按在叶面上，看到的是一团绿。教师让他们一手固定叶子，一手把镜片往上抬两三厘米。叶脉这才一根根显出来。让他们抬起镜片再做一遍。第 4 组举着镜片对窗看，满眼是光。让他们把物体放桌面、人背朝窗重做。4. 问题链递进：镜片下的叶脉是什么样？和肉眼看到的差在哪？多出来的东西是从哪来的？5. 组织填教材第 3 页记录单"放大镜下的物体"四行。6. 念教材第 3 页气泡：用放大镜观察河水，有什么发现？

学生活动

四样东西各看两遍。先肉眼看，再换镜片。按贴住物体、慢慢抬起的要领找清晰的像。把新发现填进记录单。叶片看到叶脉交叉成网，叶面有细小绒毛。花粉看到一粒粒黄色小球。土壤看到小石子、草根和白色小点。文字看到笔画边缘发毛、带彩色。看瓶中河水，发现水里有细小悬浮物在动。

技术支持与效果预设

预设：有小组一直找不到清晰的像。多半是镜片贴太死或抬太高。引导他们每次只抬高一点点。AI 积分给如实记下有一格没看清的小组加星。记录里写清没看清什么，比编一个结果有价值。

▍ 三、探索 2：哪些镜片能放大（10 分钟）

教师活动

1. 1.
     出示教材第 4 页探索2材料和问题：哪些物体能使物体的图像放大？它们有什么共同特点？2. 发下四种镜片。要求每组轮流照同一行小字。位置不变，只换镜片。3. 组织填记录单"不同镜片下物体图像的特点"和"我的发现"。4. 组织汇报。第 1 组放大镜镜片字变大、很清。第 3 组平面玻璃片字一样大、根本没变。第 5 组近视眼镜片字变小、还发晕。第 6 组平面镜照出反过来的字。5. 追问：都说透明所以能放大。可平面玻璃片也透明，为什么字一点没变？（预设：学生答不上来，或说因为玻璃片太厚）6. 请第 3 组把玻璃片和放大镜并排再照一遍。字还是一样大。让他们照原样再做一遍。

学生活动

四种镜片轮流照同一行字。只换镜片，不挪位置。把每种镜片下图像的特点填进记录单。汇报本组结果。发现四块镜片里只有一块放大。面对平面玻璃也透明却不放大这个矛盾，答不上来。重新并排比对一次，承认原来的说法站不住。

技术支持与效果预设

有小组拿平面镜对窗，只看到一片白。引导他们把字放桌面，镜片斜着照。有小组把近视镜片说成坏了。引导他们看字是变小还是变大。AI 积分给主动改说法、把矛盾说出来的小组加星。这一格是本课的转折。矛盾不摆到桌面上，后面的模拟实验就没有必要。

▍ 四、解惑：光穿过镜片时发生了什么（6 分钟）

教师活动

1. 1.
     谈话。光穿过镜片时到底发生了什么，我们的眼睛看不见。真实实验也拍不出来。2. 打开教师自制的"光线穿镜片模拟器"AI 虚拟实验。屏幕上一条光线穿过镜片。右侧有一个小箭头的像。3. 请各组代表上台拖动中央厚度滑块。从 0 毫米一点点加到 8 毫米。全班看着光线的拐弯越来越明显，右侧的像随之变大。再拖回 0，像回到原来的大小。4. 点击中间薄，让学生看像反而缩小。5. 组织对照。模拟器里中间越厚像越大，和我们刚才照字的四种镜片对不对得上？6. 师生小结。中央厚、边缘薄，光被拐得多，像就撑大。厚薄一样，光直着过去，什么也不变。中间薄，光散开，像缩小。教材第 5 页资料里写着，放大镜的镜片叫凸透镜。

学生活动

上台拖滑块。亲手把中央厚度从 0 加到 8 毫米。观察光线拐弯角度与右侧像的大小同步变化。把模拟现象和四种镜片的记录一一对上号。放大的那块是中间厚的。不变的那块厚薄一样。缩小的那块中间薄。用自己的话说出透明不是原因，中间厚才是。

技术支持与效果预设

光在镜片里怎么拐弯，肉眼看不见，相机也拍不出。学生只能凭想象补，补出来的往往是错的。此环节 AI 的不可替代性在于：学生亲手拖动中央厚度这一个条件，实时看到光路拐弯与成像大小的同步变化，再用自己调出来的结果回头解释四种镜片的差别。预设：有学生把厚理解成整块镜片厚。引导他们看镜片边缘和中央哪个厚。

▍ 五、研讨：梳理总结（5 分钟）

教师活动

1. 1.
     出示第一问：我们在放大镜下能发现动植物哪些新的特点？请各组照着记录单回报。2. 出示第二问：什么样的物体具有放大物体图像的功能？（预设：透明的、中间厚的、又透明又中间厚的）追问：只看透明够不够？3. 出示第三问：使用放大倍数越大的放大镜，观察效果越好吗？请举例说明。（预设：不好，10 倍只挤进两三个字）4. 回扣任务：说明卡上的叶脉，我们组该用哪一把镜片画？为什么？

学生活动

照着记录单回报叶脉成网、花粉一粒粒、土壤里有草根。说出透明而且中间厚两条同时具备才能放大。举例说明书上两三个字和看全一片叶子的区别。决定本组说明卡用 3 倍镜画叶脉。理由是 3 倍能看全一整片叶的走向，10 倍只看得到一小块。

技术支持与效果预设

预设：有小组仍坚持倍数越大越好。不直接否定。请他们用 10 倍镜去找叶柄和叶片接头的位置。找不到时自己就改了。三问按看到什么、凭什么、怎么选递进。第三问落在选择上，是本课唯一能带出课堂的判断力。

▍ 六、课堂小结（2 分钟）

教师活动

提问：今天这节课，我们知道了什么、会做什么？对照板书补齐凸透镜三个字。指出放大镜的镜片就是凸透镜。

学生活动

说出放大镜镜片透明、中央厚边缘薄，能把物体图像放大，它叫凸透镜。说会用镜片找清晰的像，会按需要挑倍数。

技术支持与效果预设

学生自主梳理。教师只补漏，不重复讲一遍。

▍ 七、作业布置（2 分钟）

教师活动

1. 1.
     出示教材第 5 页拓展：根据放大镜镜片的特点，自制一个放大镜。想一想应该选择什么材料、怎样制作、如何确定它的放大倍数。2. 各组用准备好的材料试。往铁丝环里滴水。往玻璃瓶里灌水。圆筒一端蒙上保鲜膜再滴一滴水。3. 指出草叶上挂的水珠也在放大花蕊。教材第 5 页那张图拍的就是这个。4. 布置：回去做一个能用的带来。比一比谁放得大，说清自己是怎么确定倍数的。

学生活动

动手试三种做法。发现装了水的圆瓶和圆鼓鼓的水滴都能放大，平面的保鲜膜不滴水时放不大。明白水滴能放大，是因为水自己鼓成了一个中间厚的形状。

技术支持与效果预设

呼应教材拓展栏目，把探究延伸到家庭。预设：有学生把水滴摊平了再试，发现不放大。正好回到本课判据，摊平就没有中间厚了。

▍ 八、课堂评价（2 分钟）

教师活动

投屏展示小组 AI 积分结果。评出微小世界观察员小组 1 至 2 组。逐组点评在猜想、操作、记录、汇报上的表现。特别点出主动拿反例改说法的小组。

学生活动

对照积分榜回顾本组表现。完成自评卡，写清本组最扎实的一步是什么、下次要改的一步是什么。

技术支持与效果预设

AI 积分全程留痕，评价有据可依。能覆盖每个小组，也能把敢改自己说法这类过程表现记下来。

九、板书设计

研究放大镜

肉眼：叶脉只看到粗线，不知道往哪拐镜片：叶脉交叉成网　花粉一粒粒　土壤有草根　文字边缘发毛

四种镜片照同一行字放大镜镜片　　变大　→ 中央厚、边缘薄平面玻璃片　　不变　→ 厚薄一样近视眼镜镜片　变小　→ 中央薄、边缘厚平面镜　　　　反像

结论：能放大＝透明 ＋ 中央比边缘厚（凸透镜）

倍数大　字大、视野窄　→ 看细节倍数小　字小、视野宽　→ 找位置

任务落地：给叶子做说明卡，用 3 倍镜画叶脉走向