小学科学五上教科版《用光学显微镜观察》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第四课，工具从手持式换成台式，倍数从 100 倍到 400 倍。教材把这一课切成前后两段，前一段只做一件事：学会用；后一段才是看。第 14 页那段引导话把这条线说得很清楚——放大镜和简易显微镜已经让我们看到了平常看不见的现象，研究人员用放大倍数更大的光学显微镜还能发现更多信息。聚焦一句：在光学显微镜下观察，我们会有哪些新的发现呢？

第 15 页是本课的骨架。五个部件全是新名字，目镜、调节旋钮、物镜、载物台、反光镜，一个和上一课重样的都没有，上一课那个调焦环在这里变成了调节旋钮，灯变成了反光镜。五步操作配了五张学生照片，安放、对光、装片、调焦、观察记录，位置和手势都给到了，说明教材认为动作本身能照着做。可教材没细说的一件事是顺序不能颠倒：先对光再装片再调焦，顺序一反，光路就断了。第 17 页左上角那条提示只有一句，要将放大倍数记录下来。上一课那台机器只有 100 倍一档，不写也知道；这一课的倍数可以换，不写倍数，这张记录单等于作废。第 16 页八张图全标着 400 倍，第 17 页记录单每个圆下面留了名称和放大倍数两行，两处一配，这张单子要的是三样齐全：什么东西、多少倍、长什么样。研讨两问，一问两台机器的图像差别，一问蛛丝的结构和功能。拓展讲科学素描，正好接住本课要画的两张图。

三、学情分析

学生上一课已经会按四步用手持式简易显微镜，也会画放大下的细节，换成台式机以后真正陌生的只有两处：反光镜和调节旋钮。

他们的卡点在顺序上：常见的是先把玻片装上再去找光，视野一片黑，怎么转反光镜都不见亮；也有学生怕碰坏镜头，转调节旋钮时不敢用力，看了半天还是糊的。

思维上，学生容易把更大当成唯一目标，以为换到 400 倍就到位了，结果连目标都找不到——倍数越高，视野越小、像越暗。

兴趣上，他们对这台精密仪器很向往，可机器少人多，抢着上的时候最容易被物镜磕到玻片。

四、教学目标

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    科学观念：知道光学显微镜有目镜、调节旋钮、物镜、载物台、反光镜五个部件。知道它的放大倍数比手持式简易显微镜更大，看到的范围更小，看到的像是倒的。
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    科学思维：能根据自己记录到的事实，说出光学显微镜与手持式简易显微镜在图像上的差别。能根据蛛丝的结构特点推测它的功能。
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    探究实践：会按安放、对光、装片、调焦、观察记录五步使用光学显微镜。会用图画和文字记录观察结果，并写清名称和放大倍数。
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    态度责任：知道显微镜是精密仪器，轻拿轻放，镜头不用手摸、不用纸擦。如实记录，看不清就写看不清。

五、教学重难点

教学重点：按五步正确使用光学显微镜，用图画和文字记录观察结果，并写清放大倍数。

教学难点：对光。学生的卡点在探索 1 的第二步。视野一片黑的时候，学生只会转反光镜和拧调节旋钮，怎么都不见亮。真正的原因是光路没通——物镜没转到镜筒正下方，或者玻片压偏了，光穿不过标本。

判断依据有两条。一是把物镜转到镜筒正下方、反光镜对着窗户，目镜里马上出现一个亮的白圈，说明机器没坏，是光没进来。二是同一片叶子先在低倍物镜下找到目标，再换到 40 倍物镜，像大了很多，可还得重新调一次焦才清，说明倍数和清晰度是两件事。

六、教学准备

教师准备：AI 制作的情境动画《说明牌上的问号》、教师自制的"光学显微镜五步操作"AI 虚拟实验（可拖动反光镜对着光源、可点选物镜、可转动调节旋钮，目镜视野由全暗到亮圈、由糊到清）、教师自制的"100 倍与 400 倍"AI 虚拟实验（同一物体两档图像同屏，视野圈与细节同步变化）、投屏设备、小组积分榜、教师演示用光学显微镜 1 台、永久装片 1 片。

小组材料：光学显微镜 4 台（目镜 10 倍，物镜 4 倍、10 倍、40 倍）、玻片标本 8 片（叶片、百合花粉、蝴蝶翅、蚊子翅、蛛丝、头发、棉丝、霉菌）、镊子 4 把、擦镜纸 1 包、记录单 2 张、铅笔、平板 1 台（拍记录单上传）。

评价工具：小组 AI 积分榜、自评卡。

七、教学方法

情境任务驱动法、仪器操作训练法、对比观察法、AI 虚拟实验辅助探究。

八、教学过程

▍ 一、聚焦：说明牌上的问号（3 分钟）

教师活动

1. 1.
     播放 AI 制作的情境动画《说明牌上的问号》。展台边上，一个低年级小朋友拿着铅笔在我们的说明牌上画了三个问号：叶子上那些小点到底是什么？毛毛上那些更小的刺是啥？2. 提问：他问的这三样，我们为什么答不上来？（预设：我们那台只能到 100 倍，到头了）3. 举起实验室的光学显微镜：这台能看到 400 倍。倍数越高，看得越细。4. 出示任务：学会用它，把说明牌上还看不清的地方补上，每组交两张 400 倍的图，加进展台。5. 开启小组 AI 积分。按五步操作、对光成功、如实记录、轻拿轻放都能加星。6. 揭示课题《用光学显微镜观察》。

学生活动

观看情境动画。认出那三个问号是自己上一课留下的空白。观察台式机，说出它比手持式那台大、沉、有架子。明确本组要学会用它并把两张新图补进展台。

技术支持与效果预设

AI 制作的情境动画把上一课的成绩变成一个还没答完的问题：说明牌让人想看得更多，这正是它该起的作用。任务从学会用一台变成用新工具补上旧缺口，学生接手的是别人提的真问题。AI 积分把轻拿轻放也写进评价。预设：有学生说我们那个也能看。先肯定，再把两台机器的倍数额对一遍，让他自己发现 100 和 400 的差距。

▍ 二、探索 1：五个部件，五个动作（11 分钟）

教师活动

1. 1.
     出示教材第 15 页部件图，带认五个部件：目镜、调节旋钮、物镜、载物台、反光镜。追问：上一课那个调焦环，在这台机器上叫什么？那盏灯去哪了？2. 读五步操作：在桌面上向着光安放显微镜；将物镜转到镜筒下，调节反光镜，从目镜中能看见亮的光圈；把玻片标本安放在载物台上；慢慢转动调节旋钮，直到能看清清楚图像；边观察边记录。3. 打开教师自制的"光学显微镜五步操作"AI 虚拟实验。第一步把反光镜拖向窗户，视野从全黑变出一个白圈；第二步故意把物镜转偏，白圈立刻没了；第三步转调节旋钮，像从糊到清又到糊。4. 请各组派一人上台，先用错误顺序做一遍（先装片后对光），再用正确顺序做一遍，全班看两次视野的区别。5. 讲清两个要点：物镜必须先转到镜筒正下方；标本要正对光路。这两条有一条不对，光就进不来，后面怎么转都是灰的。调焦留到下一环节放上标本再体会。6. 各组拿真机器空做一遍，先不放标本，只练安放和对光，每人都要看到一次亮的白圈才算过。7. 巡视。第 4 组视野一直是灰的，教师让他们低头看载物台：标本没对到光路上。第 6 组拧了半天调节旋钮，视野还是灰的，让他们先把物镜转到镜筒正下方，照这样再做一遍。

学生活动

认五个部件，说出调焦环在这里叫调节旋钮，灯换成了反光镜。看虚拟实验里反光镜一转亮圈就出来，物镜一转偏亮圈就没了。按错误顺序和正确顺序各做一次，发现先装片就找不到光。拿真机器练对光，每人都要看到白圈才算过。把标本重新摆正，把物镜转到镜筒正下方，再对一次光。

技术支持与效果预设

五个部件全是新名字，四台机器八个人分，后排学生根本看不清旋钮在哪。有了这个能拖的虚拟实验，每个学生都能亲手把反光镜转向窗户、把物镜转偏再转回，看到亮圈随着自己的操作出现和消失。真机器上的手感练不了，所以每人都要真的看到一次白圈才算过。预设：有小组说反正能看见影子就行。请他们把标本移开光路，看视野是不是立刻变灰——影子能看见不代表光对上了。

▍ 三、探索 2：装片、调焦、动笔（12 分钟）

教师活动

1. 1.
     出示教材第 16 页探索要求：用光学显微镜观察微小的物体，用图画和文字记录自己的发现。指出八样标本都已做成玻片：叶片、百合花粉、蝴蝶翅、蚊子翅、蛛丝、头发、棉丝、霉菌，全部在 400 倍下看。2. 出示教材第 17 页记录单和那条提示，强调两件事：每个圆下面既要写名称，也要写放大倍数；画下来的形状要能看出结构，不是画个大概。3. 讲一句换倍数的办法：先用低倍物镜把目标转到视野正中，再换到 40 倍物镜，只微调一次调节旋钮。4. 巡视。第 2 组换到 40 倍后目标不见了，教师让他们退回低倍重新居中。第 5 组把玻片往左推去找目标，越推越远，教师请他们看像往哪边走，让他们照反方向挪一次试试。第 7 组一直在一团糊里调，教师让他们把调节旋钮往回转半圈，慢慢来。5. 各组选两片标本观察并画图，写完名称和倍数后拍照上传。6. 组织快报。第 1 组叶片看到一个个方块，像砌的砖。第 3 组花粉看到椭圆的小粒，表面有纹路。第 8 组蛛丝看到一根极细的亮线，上面有小小的颗粒。

学生活动

按五步装片、对光、调焦。先在低倍物镜下找到目标，再换 40 倍并微调。发现像和实物方向相反，玻片往左推，像往右跑，改成反方向挪才找回来。选两片标本观察，在两个圆里画出结构，圆下写名称和放大倍数。拍照上传，看自己的图有没有漏写倍数。

技术支持与效果预设

换倍数是教材没写、课堂上一定会撞上的一步：40 倍物镜下视野只剩很小一块，目标稍一偏就找不到了。学生发现像倒着跑的那一刻，正是这台机器和上一课最不一样的地方。让记录单必须写倍数，是因为这一课倍数会变，不写就没法回头核对。预设：有小组觉得画得太丑想重画。告诉他们科学素描要的是结构对，不是好看，先看轮廓再看细节。

▍ 四、研讨：两台显微镜，一根蛛丝（7 分钟）

教师活动

1. 1.
     出示教材第 17 页第一问：比较光学显微镜下的图像与手持式简易显微镜下的图像，两者有什么不同？2. 打开教师自制的"100 倍与 400 倍"AI 虚拟实验。左边是 100 倍，右边是 400 倍，同一个视野圈，可以拖动看同一片叶、同一根蛛丝。3. 请各组代表上台拖一次，说出两边的区别。引导归到三条：像更大、细节更多、看到的范围更小。4. 追问一句：那为什么 400 倍的像还暗一些？（预设：光进得少了，高倍物镜的口子小）5. 出示第二问：我们使用光学显微镜观察了蛛丝，根据蛛丝的结构特点，推测它有什么功能。6. 组织讨论。提示看三点：粗细、表面有没有颗粒、能不能被拉长。7. 小结到蛛丝又细又韧又能粘住东西，蜘蛛用它结网捕虫。

学生活动

对比两台机器下的同一物体，说出像更大、细节更多、范围更小。说出像还是倒的，动了才知道方向反了。观察蛛丝的结构，说出它极细、透明、表面有小颗粒。推测它靠粘性网住昆虫，还能承受拉力。

技术支持与效果预设

学生手里只有 100 倍和 400 倍两台机器，同一片叶不可能同时摆在两个目镜前比，来回切换的时候前一个像已经忘了。有了这个并排的虚拟实验，两边同时在一个屏幕上，学生能指着同一处细节说清差别在哪。第一问是本课的概念落点，不能只答更大。预设：有学生说蛛丝就是蜘蛛的绳子。先认可，再追一句：绳子为什么要带胶？

▍ 五、课堂小结：补上那三行（2 分钟）

教师活动

1. 1.
     提问：五个部件分别叫什么？五步操作哪个顺序不能颠倒？2. 对照板书补齐两句话：先对光，后装片；倍数变了，记录单上要写清。3. 请各组把两张 400 倍的图贴到展台说明牌旁边，在说明牌上补一行：400 倍下，这些小点是什么。4. 请一名学生念出自己补的那一行，全班听。

学生活动

说出五个部件名和五步操作。说出对光必须在装片之前。把两张图贴到展台，补上那一行字。念出补的那一行，听别人补的有什么不同。

技术支持与效果预设

那一行字是本课任务的收尾，也是下一课的开头——学生写下的常常是猜测，不是答案。展台的说明牌到这里补完了三行，班级的展台从只能摆实物变成了一份可以读的东西。

▍ 六、作业布置：科学素描（3 分钟）

教师活动

1. 1.
     出示教材第 17 页拓展：素描在科学发展中的作用。念教材原文：早期素描是生物学家、地质学家记录的主要方法；科学素描强调对客观事物本质属性的反映；明代李时珍《本草纲目》中有 1100 多幅中草药素描图。2. 提问：科学素描和美术课上的画，最大的不同在哪？（预设：一个要好看，一个要画得准）3. 讲清三条规矩：先画轮廓再画结构；看到什么画什么，看不清的地方留白，不凭想象补；每幅图下面写名称和放大倍数。4. 布置：把今天画的两张图用铅笔重画到作业本上，按这三条规矩。

学生活动

听清科学素描和美术画的区别在于准不准，不在好不好看。记住三条规矩，尤其是不许凭想象补。把课上的草稿按规矩重画一遍，补清名称和倍数。

技术支持与效果预设

教材这个拓展看起来和显微镜无关，其实是本课的收口：这一课学生第一次画到看不清的地方，很容易按想象把它画成一片圆点。科学素描那条规矩正好卡住这个动作。李时珍的 1100 多幅是学生能听懂的尺度。

▍ 七、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。逐组点评在五步顺序、对光、记录倍数、轻拿轻放上的表现。特别点出主动帮隔壁组找光的小组。

学生活动

对照积分榜回顾本组表现。完成自评卡，写清本组第一次对光成功是在第几次，下次要先做哪一步。

技术支持与效果预设

AI 积分全程留痕，把第几次才对上光这种过程量也记下来。评价有据可依，也能照顾到操作慢但一直在帮别人的那几名学生。

九、板书设计

用光学显微镜观察

五个部件：目镜　调节旋钮　物镜　载物台　反光镜

五个动作：安放 → 对光 → 装片 → 调焦 → 观察记录（向着光）（见亮圈）（对光路）（慢慢转）

两台机器比一比手持式 100 倍　　像小、细节少、范围大光学　 400 倍　　像大、细节多、范围小、像是倒的

记录单三样齐全：名称　放大倍数　看到的形状

科学素描三条：先轮廓后结构　看不清就留白　标清倍数