资源简介

案例 8 透“镜”看世界
跨学科主题学习课程规划表
课题名称 透“镜”看世界 年级 八年级
涉及学科 物理：透镜的成像规律，眼睛的视物原理，近视眼、远视眼的成因和
矫正方法，近视镜、老花镜、望远镜、显微镜等的物理原理。
生物学：眼球的基本生理结构，与物理透镜知识结合，构建简易的眼
球物理模型。
工程技术：根据凸透镜成像原理制作照相机模型，理解怎样用“镜”
看世界。
意义价值 本课题以光学基础知识为载体，策划并开展实践活动，统整物理、生
物学和工程技术等多学科课程资源，引导学生在任务驱动下进行实践
活动，在活动中建构光学知识体系，对光学知识形成系统的认识，并
学会从跨学科视角综合分析并解决实际问题，形成乐于思考、勇于探
索、敢于创新的科学素养。通过了解认识天问一号的高分辨率相机等
我国现代科技成就，培养学生家国情怀、国际视野和责任担当等核心
素养。
学习任务 梳理和建构初中阶段的几何光学内容；将物理内容与生物学、工程技
术等其他学科内容融合，综合分析、解释人眼、照相机、望远镜、显
微镜等光学器件的成像原理及应用；策划一场“透‘镜’看世界”的
科普展览。
学习目标 1.聚焦“镜”与“像”，了解人眼以及各种简单的光学元件、仪器的
成像原理、成像特点及应用，能用这些知识解释相关现象和问题，有
将光学知识应用于日常生活、工程实践、社会发展的意识。
2.通过类比凸透镜成像实验，了解人眼成像的简易物理模型，能用凸
透镜成像的规律来简单分析人眼视物成像的原理，并获得结论，进一
步使用物理模型解释近、远视眼的矫正，具有使用科学证据的意识，
具有科学推理、科学论证、质疑创新的能力。
3.通过实验探究近视眼、远视眼的成因和矫正方法，提高收集数据、
分析结果、得出结论的科学探究能力；通过对“近视眼和远视眼的矫
正”的探究，经历科学探究过程，学习科学探究的基本方法，提高提
出问题、主动探究的能力。
4.通过观察、实验、制作、调查等科学实践活动，具有对科学的求知
欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理道理，勇于探究日常用品
或新器件中的物理原理，通过参与本次科普展览，关注科学技术对社
会发展、自然环境及人类生活的影响，在个人力所能及的范围内为社
会的可持续发展做出贡献，有将科学服务于人类的意识。
重点难点 重点：
1.了解人眼结构和视物原理，掌握近视眼、远视眼的矫正原理，培养
用所学透镜知识解释实际问题的能力，激发主动求知、归纳总结的主
观能动性。
2.了解各种简单的光学元件成像特点及应用，将光学知识应用于日常
生活、工程实践和社会发展。
难点：
1
1.归纳初中物理光学内容中涉及的镜及其成像原理、特点。
2.将光学知识应用于日常生活(如眼镜)、工程实践(如望远镜、显微镜)、
社会发展(如照相机)等领域。
学情分析 学生对凸透镜成像原理较熟悉，七年级生物课上已对眼球的结构、近
视眼和科学用眼习惯有所介绍，以上知识为本节课的学习奠定了良好
的理论基础。但是对于刚学习了凸透镜成像原理的八年级学生来说，
从物理学视角进一步理解眼球的结构、视物原理和晶状体的调节作用
还有一定困难，同时对光学知识缺乏系统的认识。
由于学生刚接触物理，科学探究能力、团结协作能力和解决问题的能
力均需培养。本案例参考 STEM 教育跨学科学习活动设计模型，结合概
念转变教学理论，对教学内容从学科角度进行分解，引导学生在跨学
科学习活动中建构科学概念，理解眼球结构和功能相适应的生命观念。
课程实施规划
学习主题任务 实践任务 课时
选题 任务 1：观看各种“镜”记录的视频，领悟我们都在用“镜” 课时 1
（ 创 设 真 实 情 看世界，明确举办“透‘镜’看世界”的科普展览活动。
境，明确实践课
题）
规划 任务 2：围绕举办“透‘镜’看世界”科普展览活动，讨论具
（ 确 定 任 务 方 体实施方案。
案，明确实践步
骤）
实施 任务 3：了解人眼结构，通过实验探究视物原理及近、远视的 课时 2
（ 建 构 相 关 知 成因。
识，经历实践过 任务 4：结合凸透镜成像原理，制作照相机模型。
程） 任务 5：归纳初中物理光学内容中涉及的“镜”，完成以“镜”
为主题的调查报告及知识图谱。
总结 任务 6：展示各小组以“镜”为主题的调查报告及知识图谱， 课时 3
（ 展 示 实 践 成 并设计班级文化墙。
果，总结交流评 任务 7：举办科普展览，介绍“镜”的发展、变迁、功能(体
价） 现美学、仿生学等)以及对它们的改进或创造进行展望。
任务 8：交流评价，分享心得体会，完成活动报告。
2
跨学科主题学习课时教学设计表 第 1 课时
学习任务 1.观看各种“镜”记录的视频，领悟我们都在用“镜”看世界，明确
举办“透‘镜’看世界”的科普展览活动。
2.围绕举办“透‘镜’看世界”科普展览活动，讨论具体实施方案。
学习目标 1.通过观看各种“镜”记录的视频，并归纳视频中和实物展示的各种
“镜”，加深对凸透镜成像原理和特点的理解，能用这些知识解释自
然界的有关现象，解决日常生活中的有关问题。
2.通过观看与透镜成像相关的视频，分析视频中的问题并提出见解，
能在解释问题时引用证据，具有使用科学证据的意识，形成综合分析、
推理论证的能力，具有批判进而提出创造性见解的能力和品质。
3.在交流讨论实施方案的过程中，能制订初步的实践方案，能把所学
知识和真实情境结合起来，养成主动探究、积极探索、主动学习并提
出问题和挖掘物理学科趣味性的习惯。
4.在讨论具体实践方案时，能不断探索，逐步建立谦虚谨慎、团结合
作、尊重事实、修正错误的科学品质，具有对光学知识的学习兴趣，
关注我国与光学仪器发展相关的科技成就。
重点难点 重点：
1.观看视频，回顾凸透镜成像原理，使用透镜知识解释相关设备的基
本原理，体会物理知识在技术中的应用。
2.以真实情境为出发点，根据问题导向制订实践方案，锻炼观察能力
和提出问题的能力，逐步建立谦虚谨慎、锲而不舍的科学品质。
难点：
通过观看视频，用已学的透镜知识解释工程技术中的基本原理，锻炼
解决实际问题的能力、激发解决问题的创造性。
学情分析 学生虽然学过凸透镜成像的光学规律，但缺乏系统的认知，难以建构
光学知识体系，可以通过观看“镜”看世界的视频，让学生了解我们
都是用“镜”看世界，激发学生对基本光学规律的重视。
学生已经认识了凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用，了解了凸透
镜如放大镜、照相机和投影仪等的应用，具有一定的搜集资料、论证
问题的能力，因此，在“透‘镜’看世界”的跨学科实践活动中，可
以在教师的引导下顺利完成各项任务。
教学过程
任务 1：观看各种“镜”记录的视频，领悟我们都在用“镜”看世界，明确举办“透‘镜’
看世界”的科普展览活动。
实践意图 学生活动 教师组织 学业要求
创设问题情境，引发 1.观 看 各 种 “镜 ” 1.问题引入：小到细 1.能从光学的视角
思考，培养问题意识，记录的视频，体会我 菌，大到天体，我们 观察生活和自然中
形成初步的物理观 们都在用“镜”看世 是 怎 样 看 到 它 们 的现象。
念。根据观察到的现 界。 的？播放演示文稿 2.能 从 各 种 “镜 ”
象提出问题，进行初 2.归纳这些画面中 展示不同镜头下的 记录的视频中发现
步的讨论和探究。 涉及的光学元件，并 画面。 并提出要探究的物
跟随教师一起回顾 2.通过视频和实物 理问题。
3
凸透镜成像原理，加 展 示 生 活 中 的 3.能在解释自然现
深对透镜知识的理 “镜”：照相机、放 象时引用证据，具有
解。 大镜、显微镜、望远 使用科学证据的意
3.基于真实情境，提 镜和眼镜等。引导学 识，形成综合分析、
出问题：视频中这些 生回顾凸透镜成像 推理论证的能力，具
“镜 ”是 如 何 实 现 原理。 有批判进而提出创
“看 ”世 界 的 ？ 明 3.引导学生提出问 造性见解的能力和
确举办“透‘镜’看 题。我们可否围绕透 品质。
世界”的科普展览 “镜”看世界，举办
活动。 一 次 科 普 展 览 活
动？
任务 2：围绕举办“透‘镜’看世界”科普展览活动，讨论具体实施方案。
实践意图 学生活动 教师组织 学业要求
引导学生制订实践 1.回 顾 凸 透 镜 知 1.结合将要学习的 1.能系统整理并拓
方案，认识“镜”的 识，预习眼睛和眼镜 知识，引导学生回顾 展 学 过 的 物 理 知
物理知识与技术、社 相关知识。 凸透镜相关知识。 识，能在教师的指导
会的关系，形成基本 2.以小组为单位集 2.引导学生设计实 下合理准备材料并
的科学本质观。 思广益，制订实践方 践方案，如需要准备 提出策划方案。
案。 哪些实践材料，怎么 2.在小组交流讨论
开展活动等。 实 施 方 案 的 过 程
中，能制订初步的实
践方案，把所学知识
和真实情境结合起
来，养成主动探究的
意识和能力。
4
跨学科主题学习课时教学设计表 第 2 课时
学习任务 1.了解人眼结构，通过实验探究视物原理及近、远视的成因。
2.结合凸透镜成像原理，制作照相机模型。
3.归纳初中物理光学内容中涉及的“镜”，完成以“镜”为主题的调
查报告及知识图谱。
学习目标 1.了解眼球基本结构与简单的物理模型，通过学习人眼的视物原理，
解释近视眼和远视眼的成因，形成观察、思考并运用知识解决实际问
题的能力。
2.通过“近视眼和远视眼的矫正”探究活动，能运用规律分析问题，
并得出结论，树立使用科学证据的意识，能在解决实际问题时引用证
据。
3.制作简易相机模型，锻炼实际动手能力，尤其是在制作过程中经历
挫折，不断改进，逐步建立谦虚谨慎、锲而不舍的科学品质，培养观
察能力和分析问题的能力，具有在实验过程中提出质疑、批判，进而
提出创造性见解的能力。
4.通过课下查阅资料，完成实践报告和知识图谱，树立正确的学习观
念和主动探索的意识，为我国现代科技成就而骄傲，增强实现中华民
族伟大复兴的责任感与使命感。
重点难点 重点：
1.回顾凸透镜成像原理，结合眼球基本生理结构，构建基本的眼球物
理模型，树立唯物观和实事求是的科学态度，加深对透镜知识的理解。
2.制作照相机模型，体会物理知识在工程实践中的应用及物理知识对
社会发展的影响。形成用知识来解释问题，用知识来改善社会生活的
科学思维。
难点：
1.将透镜成像规律迁移至眼球视物原理，并根据已学知识构建简易的
物理模型。
2.设计照相机模型，了解物理知识向工程技术转化的难点。
学情分析 学生虽然对人眼的结构有一定了解，但是仍然缺少从物理学的角度对
眼球成像原理和视力矫正方法进行全面分析的能力，需要在教师的引
导和帮助下学习新的内容。 学生已经学习了凸透镜的成像规律及其在生活中的应用，所以对于眼
球的物理模型有一定的认知基础，而且学生在生物课上已经对眼球的
构造有了一定的认识。这节课的主要任务是让学生理解眼球实则也是
“镜”，可以用凸透镜成像规律来解释看到物体的现象并通过实验探
究近视眼、远视眼的矫正，让学生感受生活处处有物理，并能感受学
以致用的乐趣。 从学生的智力发展特点来看，中学生已经具备一定的逻辑思维能力，
容易接纳比较直观的事物，但对比较抽象的事物仍难以理解。本节课
有两个比较抽象的知识点：一是睫状肌对晶状体的调节，二是透镜对
视力的矫正。鉴于这两点对于学生来说难以理解，在实际教学中应联
合生物学科教师，并尽量借助模型教具使抽象问题具象化，帮助学生
5
顺利理解相关内容。
教学过程
任务 3：了解人眼结构，通过实验探究视物原理及近、远视的成因。
实践意图 学生活动 教师组织 学业要求
结合生物学知识，观 1.跟随教师一起回 1.带领学生回顾生 1.能结合生物学知
察眼球的结构，并建 顾 总 结 眼 球 的 结 物课上学习过的眼 识从跨学科视角认
构 眼 球 的 物 理 模 构，并尝试运用已学 球结构模型，并与相 识眼球的结构。
型，培养学生模型建 光学知识建构眼球 应的光学仪器对应 2.能初步从已学的
构的科学思维。 的物理模型。 (提示学生：晶状体 凸透镜知识建构眼
2.观察教师展示的 的焦距很短，只有 球的物理模型。
课件图片，了解睫状 1～2 cm，因此我们
肌、晶状体、视网膜 看到的物体都在二
的位置。 倍焦距以外)。
2.课件演示眼球结
构图，让学生观察睫
状肌、晶状体、视网
膜的位置，为学生实
验做好准备。
启发式教学让学生 通过多媒体了解人 1.通过多媒体演示 1.能通过自主学习
系统总结透镜相关 眼 看 到 物 体 的 过 人眼看到物体的过 归纳，总结透镜相关
知识框架，培养学生 程，并总结如下： 程，引导学生总结人 的知识。
科学推理的思维能 (1)眼的主要部分是 眼和照相机的共同 2.能基于透镜相关
力。 眼球，眼球好像一架 之处。 的知识，通过合理的
照相机。 2.提出问题，引发学 推理论证，解释人眼
(2)晶状体、角膜和 生思考：近视眼、远 的视物原理。
玻璃体等的共同作 视 眼 的 成 因 是 什
用相当于一个凸透 么？该如何矫正？
镜。
(3)视网膜相当于一
个光屏。
通过实验认识物理 以小组为单位开始 1.引导学生对提出 1.能进行探究视物
概念、规律；培养将 实验： 的问题“近视眼的 原理的实验操作，并
实验探究方法运用 1.将蜡烛、水透镜 成因是什么？”进行 实事求是地记录实
于解决日常问题的 (相当于晶状体)、光 合理猜想，教师对猜 验结果。
意识及科学态度与 屏(相当于视网膜) 想 进 行 归 纳 和 总 2.能合理分析实验
责任；经历科学探究 依次摆放在光具座 结。 数据并总结结论。
过程，学习科学探究 上。点燃蜡烛，使烛 2.引导学生利用水
的基本方法，培养提 焰、凸透镜和光屏三 透镜探究近视眼的
出问题的能力和主 者的中心在同一高 成因及矫正。
动探究的意识。 度。将蜡烛放在离水 透镜较远的位置，移 动光屏直到屏上出 现烛焰清晰的像，记 下此时光屏所在的 3.多媒体动画演示 近视眼的成因，加深 学生理解，然后引导 学生得出结论：眼睛 近视是由于成像在
6
位置。 视网膜前，需要配戴
2.用注射器往水透 凹透镜进行矫正。
镜里加适量水，观察
透镜形状变化，此时
屏 上 的 像 变 得 模
糊，移动光屏，找到
像所在的位置，观察
光屏是靠近还是远
离透镜。
3.将光屏移回原来
的位置，在烛焰和水
透镜之间，选择“配
戴”一副眼镜，前后
移动，直到光屏上出
现清晰的像，分析光
屏与透镜距离的变
化。观察并记录有效
信息。
通过实验继续探究 以小组为单位继续 1.有些人经常受到 1.具备基本的实验
远视眼的矫正，进一 实验： 远视眼的困扰，远视 操作能力。
步熟悉实验研究的 1.点燃蜡烛，使烛焰、眼 的 形 成 原 因 是 什 2.能运用所学知识
过程，培养科学探究 能力；引导学生运用 凸透镜和光屏三者 的 中 心 在 同 一 高 么呢？引导学生在 上一个实验的基础 初步解释近、远视的 矫正原理。
关于眼镜等的知识 度。将蜡烛放在离水 上开始实验。
解释近视眼和远视 透镜较远的位置，移 2.利用多媒体动画
眼的矫正，培养学生 动光屏直到屏上出 演 示 远 视 眼 的 成
学习的兴趣，以及科 现烛焰清晰的像，记 因，加深学生理解，
学用眼的意识。 下此时光屏所在的 然后引导学生得出
位置。 结论：眼睛远视是由
2.从水透镜里往外 于 成 像 在 视 网 膜
抽取适量水，重复以 后，需要配戴凸透镜
上实验步骤。 矫正。
对实验结论总结概 1.以表格的形式总 1.引导学生设计合 1.能对实验数据进
括，加深学生对知识 结整理实验数据。 适的表格以便整理 行整理、分析、归纳。
的理解，培养学生科 2.比较分析实验数 实验数据。 2.能总结出合理的
学 使 用 数 据 的 意 据，得出实验结论。 2.基于实验数据，指 实验结论。
识，以及分析综合、 导学生以表格的形
推理论证的科学思 式从以下几个方面
维。 比较近视眼和远视
眼：折光能力、成像
位置和矫正方法。
任务 4：结合凸透镜成像原理，制作照相机模型。
实践意图 学生活动 教师组织 学业要求
1.在制作过程中经 1.提前查阅相关资 1.给每组提供凸透 1.能完成照相机模
7
历挫折，不断改进， 料，准备好制作所需 镜，指导学生制作照 型的制作。
逐 步 养 成 谦 虚 谨 要的材料：卷简纸芯、相机模型，来回巡视，2.能 将 所 学 知 识 实
慎、锲而不舍的科学 A4 纸、胶带、半透膜。对发现的问题及时 用化，进一步考虑产
品质，培养学生的科 2.开始制作： 纠正。 品外形、性能等方面
学态度。 (1)找 一 个 卷 筒 纸 2.组织学生展示制 的影响。
2.通过制作过程体 芯。 作的模型，对学生予
验成功的喜悦，增强 (2)在卷筒纸芯的一 以充分的肯定。
对物理的兴趣。 端 固 定 一 只 凸 透
镜。
(3)用 A4 纸从卷筒纸
芯外部缠绕多圈后
粘牢，制成第二个纸
筒(注意两个套在一
起的纸简要能前后
移动，不能太紧)。
(4)在制成的第二个
纸筒的另一端粘贴
一张半透膜。 (5)制作完成后，把
照相机模型正对景
物，前后移动(伸缩)
纸筒，即调节成像位
置，在另一侧的半透
膜上就可以观察到
一个清晰的倒立、缩
小的像。
任务 5：归纳初中物理光学内容中涉及的“镜”，完成以“镜”为主题的调查报告及知识
图谱。
实践意图 学生活动 教师组织 学业要求
1.将所学知识系统 1.以表格的形式归 1.引导学生归纳总 1.能以图表的形式
化，形成物理观念。 纳总结人眼、面镜、 结出人眼、面镜、透 归纳总结初中物理
2.通 过 了 解 “镜 ” 透镜、三棱镜、望远 镜、三棱镜、望远镜、光 学 中 涉 及 的
在生活、生产中的应 镜、显微镜成像原理 显微镜等的成像原 “镜 ”的 成 像 原 理
用，使学生加深对知 及特点。 理及特点。 和特点，形成系统认
识的理解，培养学生 2.课后去图书馆、科 2.给学生布置课下 识，构建初中物理光
查阅、整理资料的能 技馆或者上网查阅 探究任务：调查、整 学知识体系。
力。 相关资料，整理出生 理 出 用 “镜 ”工 作 2.能通过查阅资料
活、生产中用“镜” 的 光 学 仪 器 (器 了解生活中的光学
的光学仪器，做好汇 材)，完成以“镜” 仪器，如夜视仪、影
报准备。 为主题的调查报告 像仪等，能将物理知
及知识图谱。 识和日常生活结合
起来。
8
跨学科主题学习课时教学设计表 第 3 课时
学习任务 1.展示各小组以“镜”为主题的调查报告及知识图谱，并设计班级文
化墙。
2.举办科普展览，介绍“镜”的发展、变迁、功能(体现美学、仿生学
等)以及对它们的改进或创造进行展望。
3.交流评价，分享心得体会，完成活动报告。
学习目标 1.通过建构并展示具有逻辑性的光学(相关元器件)调查报告和知识图
谱，丰富对光的世界的认知，并形成跨学科学习意识，能用所学知识
解释生产生活中的有关问题。
2.通过展示调查报告和知识图谱，按照科学逻辑思考问题，从不同角
度思考问题，增强学习和研究物理的好奇心与求知欲，能主动与他人
合作，追求科技创新。
3.通过设计班级文化墙，培养学生主动探究和认真分析的科学探究能
力；通过对“镜”的发展进行思考并提出改进思路，激发创造力。
4.通过参加“透‘镜’看世界”展览活动，学习科学家和工程技术人
员锲而不舍的探索精神，培养刻苦钻研、勇于进取的品质。
重点难点 重点：
系统总结透镜知识、眼睛视物原理及模型和透镜相关技术应用的知识
图谱，培养主动总结的学习能动性与知识体系化的科学思维。
难点：
系统地总结知识图谱，激发能动性，构建完整的知识体系。
学情分析 学生已经学习了眼球的结构、人眼的视物原理、近视眼和远视眼的成
因及矫正，对光学知识有了比较全面的认识，完成了以“镜”为主题
的调查报告及知识图谱，八年级学生也有很强的动手操作能力和逻辑
思维能力，在此基础上开展“透‘镜’看世界”展览活动，具有很强
的可行性。
教学过程
任务 6：展示各小组以“镜”为主题的调查报告及知识图谱，并设计班级文化墙。
实践意图 学生活动 教师组织 学业要求
1.培养学生系统整 1.汇 报 以 “镜 ”为 1.组织各小组汇报 1.能语言准确、条理
理知识的能力，通过 主题的调查报告。 调查报告。 清晰地进行汇报。
小组合作，培养学生 2.展 示 以 “镜 ”为 2.组织各小组展示 2.能 将 知 识 结 构
的团队合作意识。 主题的知识图谱。 相关知识图谱。 化、图像化。
2.通过展示作品，培
养学生的交流论证
能力。
用制作好的图表设 1.小组交流，评选出 1.组织学生评选出 1.能将物理知识贯
计班级文化墙，增强 制作最美的知识图 制作最美的知识图 穿在知识图谱中，具
集体荣誉感，培养学 谱。 谱。 备一定的审美能力
生的责任感。 2.设 计 班 级 文 化 2.指导学生设计班 和动手能力。
墙，宣传“科学用眼，级文化墙。 2.能按照科学逻辑
9
预防近视”。 思考问题，具有科学
态度与责任感。
任务 7：举办科普展览，介绍“镜”的发展、变迁、功能(体现美学、仿生学等)以及对
它们的改进或创造进行展望。
实践意图 学生活动 教师组织 学业要求
对“镜”的发展进行 1.参与科普展览，观 1.组织科普展览，用 1.能主动探究和认
思考，并提出自己的 看图片和视频了解 图片和视频介绍“镜”真分析，能用所学知
改进设想，激发创造 “镜”的发展、变迁、的发展、变迁、功能。识解释生活、生产中
力，培养质疑创新的 功能。 2.引导学生了解天 的有关问题。
科学思维。 2.了解天问一号的 问一号的高分辨率 2.能 根 据 已 学 知
高分辨率相机等我 相机等我国现代科 识，对已有的“镜”
国现代科技成就，提 技成就，对它们的改 的装置提出自己的
出对它们的改进或 进 或 创 造 进 行 展 改进设想。对我国现
创造设想。 望。 代科技成就感到自
豪。
任务 8：交流评价，分享心得体会，完成活动报告。
实践意图 学生活动 教师组织 学业要求
1.通过自我评估与 1.梳理本实践活动 1.组织并引导学生 1.能对实践活动进
反思，养成对学习活 的整个过程，反思自 对活动过程进行反 行 自 我 评 估 与 反
动 进 行 反 思 的 习 己在实践过程中的 思与总结。 思。
惯。 得与失。 2.引导学生从作品 2.能对实践成果进
2.通过实践成果的 2.对本次实践活动 的优点、不足，以及 行评价与鉴赏。
相互评价，提高鉴赏 产生的成果进行鉴 尚可改进的地方等 3.能总结整个实践
能力和评价素养。 赏，按照自己的理解，方 面 进 行 客 观 评 活动并撰写活动报
针对其中某一个作 价。 告。
品 写 一 段 鉴 赏 评 3.引导学生完成本
论。 次活动报告。
3.完成本次实践活
动的报告。
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