小学科学五上教科版《用简易显微镜观察》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三课，学生从自己做装置换成用现成的工具。前两课的组合凸透镜是学生自己调、自己量的，本课的这台机器把两片镜片装进一只塑料壳里，学生不用再管镜距，只要会按四步操作。聚焦只有一句：利用手持式简易显微镜观察，会有哪些新发现？三步探索是一条从会用到用开的线。先看清五个部件和四个动作，再用肉眼、放大镜、显微镜对同一只昆虫足做一次三层对比，最后放开手看更多物体。第二层那张三栏记录单是本课的骨架。它不让学生只说更清楚了，而是要求同一件东西在三栏里各写一句，把"清楚"变成三个可以并排放的层次。研讨两问回到新发现和视野变化。拓展把对象换成头发、蛛丝和棉丝，三样都是细丝，形状相近，正好考一考学生会不会拿结构差异来分辨。

第 10 页那只蚂蚁撑满整页，它不是显微镜下拍的，是一只真蚂蚁。教材开篇先给学生一个方向感：微小的东西放大以后有多惊人。同一页右侧给这台机器标了五个部件名，目镜、物镜、调焦环、LED 光源、手柄，一个不多一个不少，这五个名字后面记录和汇报都要用到。第 11 页左上角的四步使用步骤只用了圆圈序号，没有配操作图，说明教材认为动作本身不难，难在调焦那一步的手感。第 11 页的四张圆图和记录单里的三层示例文字是同一批参照，学生写不出非常大且非常清晰这类话，可以照着改。第 12 页六张图全标着 100 倍，教材在提醒这台机器的倍数是固定的，换不了。第 13 页两个大圆只留名称的空，没有格子，说明这一层要的是画出形状，不是填结论。

三、学情分析

学生前两课已经会调镜距、会画放大镜下的细节，对放大这件事不陌生，缺的是把工具用准的那份细。

他们的局限在手感上：拧调焦环时像从糊到清只有很窄的一段，学生一拧就过头，跳过去之后看到的一直是糊的，就说机器坏了；也有学生把物镜悬在物体上方一两厘米，LED 一开满眼白光。

思维上，学生容易把更清楚当成唯一结论，说不出清楚在哪里，三栏对照若三格都写更清楚，这张单子就白填了。

兴趣上，他们对真机器劲头很足，但抢着看容易乱，谁先看、看几秒、看完递给谁，都要事先排好。

四、教学目标

• •
    科学观念：知道手持式简易显微镜有目镜、物镜、调焦环和 LED 光源，倍数是固定的。知道用它看到的像比放大镜下更大更清晰，看到的范围却更小。
• •
    科学思维：能用同一件物体在三栏记录里的差别，说明三种工具各能看到什么。能从视野圈的大小推出倍数与观察范围的关系。
• •
    探究实践：会按打开电源、物镜对准物体、调焦、从目镜观察并记录四步操作。会用三种工具对比观察同一只昆虫足并画图记录。会用显微镜看多种物体，选出两样画下来。
• •
    态度责任：愿意按步骤操作、轮流观察，不抢不推。知道物镜不能磕碰、LED 光源不直射眼睛。没看清就说没看清。

五、教学重难点

教学重点：按四步正确使用手持式简易显微镜，看到比放大镜更大更清晰的像，并把三层的差别写进三栏记录单。

教学难点：调焦的手感，和"看得越大、看得越少"这个代价。学生的卡点在探索1 的第三步。像从糊到清只有一个很窄的位置，学生一拧就滑过去，看到一直糊就说机器坏了。

判断依据有两条。一是把调焦环往回拧一点就清了，说明机器没坏，是位置没对上。二是同一片叶子在显微镜里只看到几条叶脉，在放大镜里看得到整片叶的走向，说明倍数一高，看到的范围就小。

六、教学准备

教师准备：AI 制作的情境动画《排到门口的队伍》、教师自制的"手持式显微镜 3D 结构"AI 虚拟实验（可旋转、可点选部件、可拖动调焦环）、教师自制的"视野与倍数"AI 虚拟实验（拖动倍率 5→100，视野圈连续缩小）、投屏设备、小组积分榜、教师演示用手持式简易显微镜 1 台、蚂蚁大图 1 张。

小组材料：平板 1 台（拍记录单上传）、手持式简易显微镜 4 台（100 倍，带 LED 光源，已装电池）、放大镜 4 把（5 倍）、昆虫足标本 1 份、新鲜叶片 1 片、百合花蕊 1 支、蝴蝶翅 1 片、餐巾纸 1 张、发霉的馒头 1 小块（装盒）、蚊子翅 1 片、砂粒 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。

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、工具操作训练法、对比观察法、AI 虚拟实验辅助探究、AI 辅助记录单判读。

八、教学过程

▍ 一、聚焦：排到门口的队伍（3 分钟）

教师活动

1. 1.
     播放 AI 制作的情境动画《排到门口的队伍》。展台摆了一天，来参观的小朋友排到了教室门口，有人伸手去摸我们的镜片。2. 提问：我们做的那台装置，哪里卡住了队伍？（预设：只能一个人看，还得我们帮着调）3. 出示任务：学校借给我们几台手持式简易显微镜，从今天起展台换成人手一台。我们得先学会用它，再当讲解员，给参观者留一张说明牌。4. 举起真机器，问一句：这台和我们做的组合装置，最大的不同在哪？5. 开启小组 AI 积分。操作按步骤、调焦找对、如实记录、轮让有序都能加星。6. 揭示课题《用简易显微镜观察》。

学生活动

观看情境动画。发现展台的瓶颈是只能一个人看、还得别人帮着调。明确本组要学会用新工具并当讲解员。观察真机器，说出它不用再装、拿起来就能看。

技术支持与效果预设

AI 制作的情境动画把上一课的成果推到一个新问题面前：装置有用了，可它只服务一个人。任务从做一台变成学会用一台，学生接手的是更接近真实的处境。AI 积分对按步骤操作和轮让有序加星，把秩序记进评价里。预设：有学生说我们自己再做一个。先肯定，再说做一台要好几天，队伍等不了。

▍ 二、探索 1：五个部件，四个动作（8 分钟）

教师活动

1. 1.
     出示教材第 10 页结构图和资料。带学生认五个部件：目镜、物镜、调焦环、LED 光源、手柄。读资料：靠近眼睛的透镜叫目镜，靠近物体的透镜叫物镜。2. 提问：为什么靠近物体那片要单独起个名字？3. 打开教师自制的"手持式显微镜 3D 结构"AI 虚拟实验。投屏上这台机器的模型可以转、可以点开。请各组派一人上来，转一圈，点一个部件，说出名字和它挨着什么。4. 出示教材第 11 页使用步骤：打开电源、把物镜对准物体、调焦、从目镜观察并记录。虚拟实验右侧的四步清单会自己打勾，全班一起看它什么时候走到第四步。5. 讲清三个要点：物镜要贴住物体再抬半毫米；调焦环只拧一点点，糊—清—糊，找到清的那一小段就停；LED 不能对着眼睛。6. 各组拿真机器按四步试第一轮，每人对准叶片看一次。7. 巡视。第 3 组把调焦环一拧到底，看到一片糊，说机器坏了。教师让他们把调焦环往回拧半圈，再一点点试，照这样再做一遍。第 5 组物镜悬在纸上方两厘米，LED 一开满眼白，让他们把物镜轻轻贴到纸上再抬起一点。8. 提问：清的位置为什么这么窄？（预设：一拧就过，得慢慢来）

学生活动

认五个部件的位置和名字。说出目镜和物镜各在哪一头。上台转模型、点部件，把名字和位置对上。看学具上的四步清单一步步打勾。拿真机器按四步操作，每人轮流看一次叶片。发现调焦时像先糊、再清、又糊，清只有一小段。把调焦环往回退，重新找到清的位置。

技术支持与效果预设

四个真机器要八个人分，后排学生看不清部件在哪，这是大班额的常态。有了这个能转的模型，每个学生都能把它转到自己那个角度、亲手点开一个部件看名字，不必挤到讲台前看一台机器。真机器仍然发给每组，虚拟实验只解决看得见，动手练还是靠真机。预设：有小组两个人抢一台机器。提醒他们排好顺序，每人看八秒就递给下一个。

▍ 三、探索 2：三种工具看同一只昆虫足（11 分钟）

教师活动

1. 1.
     出示教材第 11 页探索2：用肉眼、放大镜和手持式简易显微镜对比观察一些物体，把发现用图画和文字记下来。2. 发下昆虫足。要求三栏都填：每一栏先画看到的形状，再写一句话。3. 提示看的位置：关节那里、足上竖着的毛、毛的根部。4. 巡视。第 6 组在显微镜下找不到足在哪，让他们先用肉眼把足摆到视野正中再换机器。第 3 组把两只足都放进视野，像挤成一团，让他们一次只放一只。5. 填完的小组用平板把记录单拍一张上传。AI 判读三栏是不是三个层次，只写更清楚的当场退回重写。6. 投屏被退回的两三张。第 2 组三栏都写更清楚，已退回。教师请他们回到放大镜那一栏，问看清楚的是哪一部分，是整根还是一段，逼他们写出具体。让他们照这个改完再交一次。7. 组织汇报。第 1 组肉眼看到一条弯的线。第 4 组放大镜看到关节鼓起，毛是一根根短的。第 7 组显微镜看到毛密密麻麻，每根毛上还有更小的刺。8. 出示教材第 11 页记录单里的三句示例，请大家对照自己写的，看还能补什么。

学生活动

三栏各画一幅小图，各写一句话。肉眼看到整体形状和弯曲的方向。放大镜看到关节和短毛的轮廓。显微镜看到一根根刚毛，毛上还有小刺。拍下记录单上传，看到哪一栏被退回就补写具体。对照示例补上自己漏掉的细节。

技术支持与效果预设

三栏的作用是逼学生把清楚这个词拆开，只写更清楚的三栏等于没写。当堂逐张判读 40 张记录单、每张读三栏，一名教师做不到，一般只能留到课后。学生拍完上传，当场就能看到自己哪一栏没写出具体，当堂补写，不用等到下课。有小组一直找不到目标，多半是没用肉眼看位就换了镜头，先摆位再换机器。

▍ 四、探索 3：再放开手看几样（5 分钟）

教师活动

1. 1.
     出示教材第 12 页探索3：用手持式简易显微镜观察更多物体。指出桌上六样东西：餐巾纸、霉菌、蚊子翅、砂粒、文字、河水。2. 要求每组挑两样看，把看到的形状画进教材第 13 页两个大圆里，圆下写名称。3. 巡视，提醒物镜别磕在砂粒盒底，也别把面包盒打开太久。4. 组织快报。第 3 组餐巾纸看到纤维交叉成一张网。第 5 组霉菌看到一根根细杆，顶端有个小圆球。第 8 组蚊子翅看到一排排像瓦片。第 2 组砂粒看到透明的、有棱角的小块。第 4 组文字看到笔画边上毛糙，纸里还有纤维。第 6 组河水看到小绿点和小虫在动。

学生活动

从六样里挑两样，先肉眼看位，再换机器。把看到的形状画进两个大圆，圆下写名称。汇报时说清哪一样是自己组挑的、为什么挑它。

技术支持与效果预设

挑两样而不是看六样，是教材留下的余地。学生挑得越有理由，画得越认真。有小组挑河水，一滴水在视野里全是游动的小点，正好为下一课埋一句。有小组把砂粒磕到物镜上，提醒他们物镜不能碰硬物。

▍ 五、解惑：为什么看到的范围变小了（4 分钟）

教师活动

1. 1.
     谈话。刚才在显微镜里找那只昆虫足，找了好一会儿。可它在放大镜下一眼就在。这是为什么？2. 打开教师自制的"视野与倍数"AI 虚拟实验。屏幕上一整片叶，中间一个圆形的视野圈，圈里是当前倍数下看到的像。3. 请各组代表上台拖倍率滑块，从 5 倍慢慢拖到 100 倍。视野圈一圈圈缩小，圈里的叶脉一根根变粗，圈外那片完整的叶始终在那。4. 组织对照。我们记录单上只画得出几条叶脉，和这个缩小的圈对不对得上？5. 师生小结。倍数一高，看到的像就大，可看到的范围就小。放大镜能看全一片叶，显微镜只看到叶上的一小块。这不是机器差，是这一步的代价。

学生活动

上台拖倍率滑块，从 5 倍拖到 100 倍，看着视野圈一圈圈缩小。把自己记录单上画下的几条叶脉和屏幕上那个小圈对上号。用自己的话说出看得越大、看得越少。

技术支持与效果预设

视野是个看不见的量。学生手里只有 5 倍放大镜和 100 倍显微镜两档，中间的变化看不到，也没法把整片叶和显微镜里那一小块同时摆在眼前比。此环节 AI 的不可替代性在于：学生亲手把倍率从 5 倍连续拖到 100 倍，视野圈随之一圈圈缩小，圈外始终留着整片叶的轮廓，再回头解释自己为什么只能画下几条叶脉。有学生说那就买倍数更大的，请他把滑块拖到 100 倍看还能不能找到叶脉。

▍ 六、研讨：新发现和变了什么（3 分钟）

教师活动

1. 1.
     出示教材第 13 页第一问：用手持式简易显微镜观察物体，有哪些新发现？请各组挑一条最意外的说。2. 出示第二问：与放大镜相比，在手持式简易显微镜下观察物体，观察视野有什么变化？3. 追问：既然视野变小了，为什么还值得用？（预设：因为能看到放大镜看不到的东西）4. 回扣任务：说明牌上要写清哪三句，参观者才不会失望？

学生活动

说出最意外的一条新发现。说出视野变小了，看到的范围小，可细节多了。举本组例子说明值得用的理由。讨论出说明牌上要写三样工具各能看到什么。

技术支持与效果预设

第二问是本课唯一需要学生自己掂量取舍的地方。不回避代价，学生才会真信这个结论。预设：有小组说显微镜不好用，因为找不到。先认可这个感受，再请他们说说找到以后看到了什么。

▍ 七、课堂小结：讲解员上岗（2 分钟）

教师活动

1. 1.
     提问：今天学会了哪四个动作？五个部件分别叫什么？2. 对照板书补齐看得大、看得少这一句。3. 请各组把三栏对照图贴到展台，写上三样工具各能看到什么。4. 宣布本组讲解员分工：谁负责递机器，谁负责提醒不能对着眼睛看。

学生活动

说出五个部件名和四个动作。说出倍数高就看得大、看得少。把三栏对照图贴上展台。认领讲解员的岗位。

技术支持与效果预设

说明牌是这一课任务的落地。牌上三句话都不是老师给的，是自己三栏记录里挑出来的。展台一换，上一课只能一个人看的瓶颈就松了。

▍ 八、作业布置（2 分钟）

教师活动

1. 1.
     出示教材第 13 页拓展：利用手持式简易显微镜，继续观察周围的物体，发现更多的信息。能否比较出头发、蛛丝和棉丝的不同结构？2. 各组把三样细丝各取一段，摆成一排，逐一放到物镜下。3. 提示看什么：是圆的还是扁的，有没有扭转，表面光滑还是有鳞片。4. 布置：回家把三样细丝的结构画下来，标清哪根是头发。

学生活动

取三样细丝逐一观察。发现头发是实心的一根、表面有细鳞；蛛丝极细，几乎透明；棉丝是扁的，还带着扭转。把三样画下来并标名。

技术支持与效果预设

拓展选三样细丝，是因为它们外形太像，肉眼几乎分不出。能分出来，靠的就是结构差异。预设：有小组把蛛丝弄断了找不到，提醒他们蛛丝极细，取的时候用镊子。

▍ 九、课堂评价（2 分钟）

教师活动

投屏展示小组 AI 积分结果。评出微小世界讲解员小组 1 至 2 组。逐组点评在按步骤、调焦、如实记录、轮让上的表现。特别点出帮隔壁组找到清晰位置的小组。

学生活动

对照积分榜回顾本组表现。完成自评卡，写清本组调了几次才找到清、下次要先做哪一步。

技术支持与效果预设

AI 积分全程留痕，把调了几次、让了几轮这种过程量也记下来。评价有据可依，也能照顾到一直在让着别人的那几名学生。

九、板书设计

用简易显微镜观察

五个部件：目镜　物镜　调焦环　LED 光源　手柄四个动作：打开电源 → 物镜对准物体 → 调焦 → 从目镜看并记录

调焦：糊 — 清 — 糊，清的只有一小段，拧过要往回退

三层对照（昆虫足）肉眼　　　整体形状，一条弯的线放大镜　　关节鼓起，短毛一根根显微镜　　刚毛密密麻麻，毛上还有小刺

视野：倍数高 → 看得大、看得少倍数低 → 看得小、看得多

说明牌：三样工具各能看到什么