资源简介

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第四单元 光与影
四年级上册第四单元《光与影》
一、单元设计
单元设计
第四单元《光与影》
1.主题单元的提出
2.对《课程标准》的落实
3.在整套教材中的地位
4.本单元次级主题的主要内容及逻辑关系
5.模块内容与活动概述
6.单元教学目标
7.课时建议
单元设计
1.本单元主题的提出
光影现象贴近学生生活，本单元通过生活化实践活动引导学生感知光影特点与用途。
光与影是儿童生活中随处可见、极易引发好奇的现象，影子的长短、大小、形状变化以及光影游戏都让学生充满探究兴趣。基于此，本单元围绕生活中常见的光影现象展开，通过辨别光源、探究影子的形成与变化、研究不同材料的透光性、开展光影游戏等贴近儿童认知的实践活动，带领学生走进光影世界，感知光与影的基本特点，体会光影在生活中的用途。
学生对光影的认知零散感性，本单元承接低年级感知，帮助建立系统基础认知。
学生虽然天天接触光与影，但对“哪些物体是光源、影子是怎样形成的、不同材料透光性有什么不同”等问题缺少清晰认识，已有的经验零散而感性。本单元主题的提出，承接低年段对“天空中的星体”的初步感知，延续并提升学生对光现象的探究兴趣，提供看得见、摸得着、做得出的探究体验，帮助学生建立关于光源、影子、透光性的系统基础认知。
本单元以直观可操作的活动培养学生探究实践能力，为后续光学学习打下基础。
本单元的探究活动突出直观性、生活化、可操作原则，通过观察比较、动手实验、模拟游戏、制作创作等方式，让学生在真实体验中感知光影特点，掌握基本的观察、分类、比较与记录方法，在动手做、玩中学的过程中发展探究能力与科学思维，感受科学与生活、技术的密切联系，为后续进一步学习光的相关知识奠定坚实的经验与兴趣基础。
单元设计
2.对《课程标准》的落实
科学观念 科学思维 探究实践 态度责任
认识常见材料的某些性能；了解日常生活中能存在的不同形式。 能在教师指导下，观察具体事物的构成要素，通过口述、画图等方式描述事物的外在特征。 能运用感官和选择恰当的工具、仪器，观察并描述对象的外部形态特征及现象，用较准确的科学词汇、统计图表等记录和整理信息，并运用分析、比较、推理、概括等方法，分析结果，得出结论。 知道科学学科的学习与实践要实事求是，能如实记录和报告观察与实验的信息，具有基于事实表达观点的意识；能有依据地质疑别人的观点，尝试运用不同思路和方法完成探究和实践；了解科学技术对人类生活方式和生产方式有影响。
学段目标
单元设计
2.对《课程标准》的落实
核心概念的内容要求和学业要求
核心概念 学习内容 内容要求 学业要求
（一）物质的结构与性质 （三）物质的运动与相互作用 1.1物质具有一定的特性与性能 3.3声音与光的传播 ③描述某些材料的透光性、导电性，说出它们的主要用途。 ⑩识别来自光源的光（如太阳光、灯光）或来自物体反射的光（月光）。 描述光被阻挡时形成阻挡物影子的现象。 能说明某些材料的透光性、导电性等特性及其主要用途。
能识别生活中的光源，能解释影子形成的原因；能在探究过程中描述现象并如实记录。
单元设计
3.本单元在整套教材中的地位
核心概念：物质的结构与性质

二上《它们是用什么做的》
·识别生活中常见的材料。
五六年级
·观察常见材料在水中的沉浮现象、导热性等，说出它们的主要用途。
四上《光与影》
·描述某些材料的透光性，说出它们的主要用途。
▼
▼
核心概念：物质的运动与相互作用

四上《光与影》
·识别来自光源的光（如太阳光、灯光）或来自物体反射的光（月光）。
·描述光被阻挡时形成阻挡物影子的现象。
五上《光与色彩》
·知道来自光源的光或来自物体的反射光进入眼睛，能使人们看到光源或该物体。
·知道光在空气中沿直线传播。
·知道光遇到物体会发生反射现象，光的传播方向会发生改变。
·描述太阳光穿过三棱镜后形成的彩色光带，知道太阳光中包含不同颜色的光。
▼
单元设计
4.本单元次级主题的主要内容及逻辑关系
递进关系
认识光源
解释影子的形成原因
知道光能否穿过物体及穿过的效果如何
运用前面所学进行游戏、制作与表达
单元设计
课题 模块内容 活动概述
12.光源 模块1.光源的概念与分类 观察不同照亮方式，认识光源的概念，区分自然光源和人造光源。
模块2.光源的发光与发热 观察场景中光源的特点，自制钢丝光源，认识发光伴随发热的现象及白炽灯发光的原理。
模块3.从白炽灯到LED灯 了解白炽灯发热耗能的问题，对比白炽灯和LED灯的温度差异，认识不同发光方式的节能优势。
13.影子 模块1.影子形成的条件 交流感兴趣的影子问题，探究并归纳影子形成的条件。
模块2.影子的变化 探究影响影子大小、长短和方向变化的因素，发现其中的规律。
模块3.无影灯的原理 模拟无影灯实验，了解多光源消除阴影的原理。
14.透光材料 模块1.材料的透光性 猜想并验证不同材料的透光情况，按透光程度分类记录。
模块2.透光材料的透明性 区分透明、半透明和不透明的透光材料，讨论不同场合的选材原因，了解雾化玻璃技术。
15.光影游戏 模块1.生活中的光影游戏 观察多种光影游戏的表现形式，了解光影在游戏、表演和装饰中的应用。
模块2.光影游戏中的科学 递进式探究影子的制造方法、投影放大与彩色成像的原理，以及皮影戏中着色、运动和消影的方法。
模块3.皮影戏的简介 阅读资料，了解皮影戏的历史渊源和文化价值。
5.单元内容与活动框架
单元设计
6.单元教学目标
认识光源及分类；知道影子形成的条件与变化特点；了解材料具有不同透光性及其用途；知道光影在生活中有广泛应用。
能对光源、影子、透光材料进行观察、比较与分析；依据实验事实归纳规律，建立现象与条件的联系，初步形成实证意识。
能围绕光影问题进行猜想与验证，完成观察、实验并如实记录；能动手制作简易光影作品，初步经历设计、制作、改进的工程实践。
保持对光影现象的好奇心与探究欲，尊重事实、乐于合作；了解照明技术与节能意义，感受科学与生活、科技的联系。
单元设计
7. 课 时 建 议
序号 课 题 课时建议
12 光源 1
13 影子 1
14 透光材料 1
15 光影游戏 2
单元小结 0.5～1
总课时 5.5～6
四年级上册第四单元《光与影》
二、教材解析与教学流程
课的解析
模块1：光源的概念与分类
模块2：光源的发光与发热
了解光源的特征，并能区分自然光源和人造光源。
模拟白炽灯发光原理，直观感受能量的转化。
模块3：从白炽灯到LED灯
联系科技与社会，培养责任意识。
课的结构 递进
建立概念
深入理解
拓展认知
课的解析
教学目标：
知道什么是光源，并能区分光源与非光源、自然光源与人造光源。
能够动手完成“钢丝发热发光”的模拟实验，并能够将“发热发光”等现象与能量的转化建立初步关联。
通过设计简单的对比实验，探究不同光源在发光时能量转化效率的差异。
体会到科学技术的不断探索与改进，形成节约能源的意识和责任感。
重点与难点：
重点：知道光源是自身能发光并正在发光的物体，能区分自然光源与人造光源。
难点：感受到光源发光是一种能量的转化，不同的光源能量转化效率不同。
教学流程
设计意图：从生活经验切入，引发学生对“光的重要性”的思考，通过两种光的对比观察活动，可以让学生直观感受到“自己发光”与“反射别人光”的不同，为科学定义“光源”奠定坚实的感性基础。
模块1：光源的概念与分类
教学建议：
在“观察”活动中，要引导学生重点描述“直接看到手电筒光”和“通过镜子看到字”时，光的传播路径有何不同。
明确光源的定义：能自行发光且正在发光。
在明确概念后进行“讨论”活动，让学生应用概念判断多样实例是否为光源，然后将它们分类是自然光源还是人造光源，巩固和深化理解。
注意事项：
在讨论和分类光源时，要聚焦判断依据。
价值
分类
分辨
设计意图：无论是自然光阳光还是人造光灯光，或者是自制的光源，它们在发光的同时都在发热，旨在引导学生将“光”与“热”（能量）建立联系，初步感悟发光是一种能量转化过程。
教学建议：
“自制钢丝光源”是一个简化的白炽灯模型。通过此活动，学生能亲手实现“电能→热能→光能”的转化过程，直观理解白炽灯的发光原理，这是将抽象原理具体化、模型化的关键探究活动。教学中，可以用激发兴趣的方式，让学生愿意去做此实验。在实验中，还可以提示观察的重点，以便学生理解白炽灯的发光原理。
模块2：光源的发光与发热
注意事项：
“自制钢丝光源”实验涉及电池短路，存在安全隐患。实验前务必进行安全教育，强调通电时间要短（瞬间接触），观察后立即断开。
教学流程
发现共同点：光热复合
尝试制造
设计意图：让学生了解电灯的发明是一个不断试错、改进材料和系统的工程实践过程，感受科学与技术的相互促进，以及技术发明对人类社会的巨大影响。
教学建议：
将对比白炽灯与LED灯在相同时间内的温度变化，引导到发现LED灯发光效率更高、更节能，从而理解技术进步的方向是追求更高的能量利用效率，初步培养工程设计的优化思维。
引导学生关注身边的科学技术，将课堂所学与生活实际紧密联系。在寻找和分享例子的过程中，深化对“充分利用清洁能源具有重要意义”的认识，培养其社会责任感。
模块3：从白炽灯到LED灯
教学流程
注意事项：
务必使用隔热手套或工具接触白炽灯，或保持安全距离观察，严禁用手直接触摸发光或刚熄灭的白炽灯，预防烫伤。
工程师的追求
工程师的阶段性成果
比较与感受
为以后学习做铺垫
课的解析
模块1：影子的形成条件
模块2：影子的变化
应用原理，学会应用
模块3：无影灯的原理
动手实践
拓展认知
初探因果
设计实验，概括发现
提高分析解释能力
课的结构 递进
课的解析
教学目标：
能选择合适的材料，设计实验检验猜想，知道影子的形成条件。
能结合生活经验，提出关于“影子变化规律”的猜想，并在探究过程中，如实记录影子的变化，通过观察、比较与分析，知道影响影子变化规律的因素。
运用影子变化规律的因素，尝试解释无影灯的秘密，使用身边的材料创作影子画。
在观察与比较的探究中，如实记录不同的影子，并基于观察到的影子变化，运用逻辑建立影子变化与影响因素的关系。
重点与难点：
重点：通过观察、比较与分析，知道影子的形成条件和变化规律，尝试解释生活中的光影现象。
难点：如实记录影子的变化，构建影子变化与影响因素的关系。
模块1：影子形成的条件
教学建议：
在“说说你对影子感兴趣的问题”的活动中，要及时板书记录学生感兴趣的问题，使接下来的探究“有目的”。
先让学生小组讨论，再形成一份实验设计。
明确白屏的作用，让学生如实进行实验并观察记录在哪儿看到了影子。
教学流程
注意事项：
实验时教室可以适当暗一些，但不用刻意关灯，避免产生“只有黑暗环境中才有影子”的错误概念。
设计意图：从生活中常见的影子现象导入，让选择学生感兴趣的问题“影子是怎么形成的”进行探究，提高学生的自主探究积极性。
聚焦研究对象
设计与实施
归纳成果
模块2：影子的变化
设计意图：让学生想办法自主学习，从而通过观察、比较与分析，发现影子变化的规律。
教学建议：
可提供记录单，让学生描出不同的影子，帮助学生如实记录；再根据不同的影子分析变化因素。
可以选取“影子舞”视频展现美丽的影子变化，让学生在视频欣赏中，结合生活经验，分析影子的常见变化有哪些，再进行接下来的猜想和验证活动。
教学流程
注意事项：
用可发散光的点光源，不要用聚光的手电筒，以免妨碍实验效果。
条件与结果的关系
还可以复合化
模块3：无影灯的原理
设计意图：让学生运用影子变化规律，通过实验了解“无影灯”的神奇之处，保持对光影现象的好奇心与探究欲。
教学建议：
大部分学生不了解“无影灯”，教师可以选取视频，展示无影灯的实际效果，激起学生探究兴趣。
“影子画”可以选取视频进行展示，让学生认识到这些“影子的变化”都用到了今天所学。
教学流程
注意事项：
实验环境要保持昏暗，拉上窗帘，关闭多余灯光，让影子变化更清晰。
模拟也是探究的一种方法
课的解析
模块1：材料的透光性
模块2：透光材料的透明性
建立概念
课的结构
学会猜想与验证
学会观察与辨析
深化概念
课的解析
教学目标：
通过观察、比较、分类、分析等探究活动，认识材料的透光性，理解不同材料具有不同的透光性能，并能解释其在生活中的不同用途。
能依据观察的现象，运用比较、分析等思维方法判断物体的透光性能，并解释其具备的作用。
能在检验物体透光性活动中，制订比较完整的探究计划，搜集并分析证据，得出结论并表达观点。
在观察与分析的活动中，有基于证据与逻辑发表自己见解的意识，严谨求实，体会科技进步给人们生活带来的便利。
重点与难点：
重点：通过观察、比较、分类、分析等探究活动，认识材料的透光性，理解不同材料具有不同的透光性能，并能解释其在生活中的不同用途。
难点：通过寻找物品的活动，认识物品的不同透光性能。
设计意图：通过独立猜想、实验验证，让学生掌握“基于证据判断透光性”的科学方法，直观感知“不同材料透光性不同”，同时建构透光材料的概念。
教学建议：
开始这个活动前，可以先演示“透明灯泡点亮使教室变亮”，将抽象的透光现象转化为具体视觉体验，再自然过渡到“其他材料能否让光穿过”的探究，形成“从单一材料到多元材料”的探究思路。
教师可提供不完全透光的大理石片、陶瓷碗等学生意料之外的材料，帮助学生理解“有一些材料看似不透光，其实是能透光的”。
模块1：材料的透光性
教学流程
注意事项：
毛玻璃、大理石片、铝片等材料边缘需打磨光滑，防止划伤；实验时尽量保持环境昏暗，可关闭灯光并拉上教室窗帘。
用公认的例子引出概念
前概念调研
验证
利用结果明确概念
模块2：透光材料的透明性
教学流程
教学建议：
学生理解“透光材料分为透明、半透明、不透明”这一概念时存在困难。教师可增设观察活动：取出已检验的透光材料，引导学生分别透过这些透光材料观察同一种物体，从而直观发现不同透光材料的透明性存在差异。
水立方透光膜等材料学生较为陌生，教师可通过视频补充讲解，帮助学生直观理解其透光性。
设计意图：将抽象的“透明度”转化为可感知的“视物清晰度”，让学生能直接发现透明度的差异，进而自然建构透光材料有“透明、半透明、不透明”的感受之分。
教学流程
介绍概念
举例说明
难
教学建议：
观察磨砂灯泡与透明灯泡的外壳有什么不同，比较它们的照明效果时，可以利用演示的方式，让学生亲眼看到照明效果的不同。比较照明效果前，先要观察两个灯泡外壳的不同之处，再演示照明现象，让学生将材料的透光性与照明效果建立起联系。
让学生在教室里找一找不同透光性能的物品寻找物品前，先思考判断的标准，即如何判断物品的透光性能。
通过“家中不同门的材料选择”，引导学生思考“透光性能与使用需求的匹配关系”。结合汽车挡风玻璃、太阳镜的案例，进一步深化“透光性能与功能的关联”，让学生明白“工程师根据需求设计材料透光性”的思维方式。
教学流程
注意事项：
演示实验时，使用相同功率的磨砂灯泡和透明灯泡，灯座、电压保持一致。
太阳镜镜片透明但不完全透光，教师可以准备一些太阳镜，供学生课前体验。
分辨练习
发现实际价值
教学建议：
用不同的办法将透明的亚克力板和一杯水变得半透明或不透明，该活动的材料易得、操作简单，可以设置为课后作业，学生自主体验、深化理解。
阅读时，可以启发学生思考：雾化玻璃有什么特点和作用？让学生直观感受科技进步对生活的便利。
教学流程
改变状态尝试
科技发展及其意义
课的解析
模块1：生活中的光影游戏
模块2：光影游戏中的科学
模块3：皮影戏的简介
课的结构
调动经验
建立概念
深入了解
体会游戏中的科学原理
扩大认知
了解历史渊源和文化价值
课的解析
教学目标：
认识常见的不同形式的光影游戏。
能够分析手影游戏、影子戏中影子怎么产生的。
能够对投影玩具进行观察，分析其是如何将图片放大的。
通过简单制作皮影戏和展示，了解其中光与影的关系，并感受这项非遗文化。
重点与难点：
重点：认识常见光影游戏中制造影子的方法。
难点：分析、比较不同光影游戏中制造影子的不同方法。
设计意图：手影、投影灯……学生或多或少玩过或见过一些光影游戏，通过图片再现，让学生了解到光影在游戏、表演和装饰中都有广泛应用。
教学建议：
对于学生玩过的或见过的，比如手影游戏、投影灯，甚至皮影戏，可以让学生先介绍玩法、环境条件、影子在哪里……
胶片电影可能很多学生没接触过，可通过视频简单科普一下过去放电影的形式。
模块1：生活中的光影游戏
教学流程
注意事项：
此活动不能仅仅定位于让学生觉得有趣、好玩，在呈现这些丰富的图片或视频资料后，要聚焦到光与影上来。
激发兴趣
模块2：光影游戏中的科学
教学流程
教学建议：
对于手影这些常见的光影游戏，可通过游戏再现，让学生在游戏中聚焦观察影子是如何制造出来的，分析光与影的位置关系。
投影玩具很多学生玩过，但不一定拆过，不知道内部是什么样的，通过简单拆解，聚焦观察投影玩具是如何将图片放大到墙上的，分析其中光与影的位置以及距离关系。
设计意图：通过三个探究活动，引导学生递进式了解不同光影游戏中产生影子的过程，体会其中的科学原理。
教学流程
进行基础性研究
形状、颜色、大小
进一步研究
教学建议：
让学生先进行思考，然后进行尝试，进而得到发现。
皮影戏学生了解不多，更别说制作过程。有几个关键步骤：涂色、连接关节和操纵杆、展示，课根据需要，决定是否进行示范。
可以选择不同的涂色方式，让学生比较一下，不影响字迹清晰的，才能较好地展现彩色影子。
可以让学生先思考怎么让人物动起来，以及操纵杆连接在什么位置才能更好地操纵人物。
在展示环节，让学生聚焦关注光与影的位置关系，进一步巩固影子产生的条件和变化知识。
教学流程
注意事项：
连接关节及操纵杆环节，注意先设计考虑好连接点，再动手连接，提高成功率，避免反复拆卸导致损坏。
表演时幕布选择白色半透明材料，如白纱布、白洋布等，效果更好。
进行对象性研究
？
模块3：皮影戏的简介
设计意图：皮影戏不仅仅是一种光影游戏，更是一项非遗文化。学生通过阅读资料，可以进一步了解皮影戏的历史渊源和文化价值。
教学建议：
可补充图片、视频资料，让学生进一步了解到，真正的皮影戏其制作过程是相当精致考究的。
布置作业，让学生设计一个光影玩具，并简单画出其内部构造，重点画出光在哪里，影子在哪里。
教学流程
历史
贡献
实践部分环节
单元小结
回顾与整理：用层级结构图的方式梳理本单元光与影的核心概念，搭建光源、影子、透光材料、光影游戏的知识体系，巩固所学内容。
反思与评价：以自评清单的形式引导学生回顾单元学习表现，查漏补缺，梳理学习情况，培养自我反思与评价的习惯。
迁移与应用：通过影子猜物体的探究任务，将影子形成与变化迁移到真实情境中，在猜想与验证中深化对光影现象的理解。
谢 谢！

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