2.7 制造彩虹（教学设计）科学教科版六年级上册（新教材）

该小学科学教学设计围绕“白光通过透明介质发生色散”核心知识点，以雨后彩虹情境导入，暴露学生前概念，聚焦“用水制造彩虹”探究，衔接前六课光的传播、反射知识，为初中光的色散学习奠定基础。 此设计亮点在于多实验探究，通过水和镜子、三棱镜制造彩虹，引导学生观察记录并比较归纳色散原理，培养科学思维与探究实践能力，三色光叠加实验深化逆向思维，助力学生用证据解释彩虹成因落实科学观念，提升学生探究兴趣，为教师提供清晰教学流程与评价支持。

2.7 制造彩虹 教学设计 科学教科版六年级上册 一、教材与学情分析 （一）大概念与单元定位 本课的大概念为：“太阳光（白光）是由多种颜色的光混合而成的，当白光通过透明介质（如三棱镜、水滴）时会发生色散，分散成不同颜色的光。” 本单元以"光"为核心概念，按照"认识光源→光沿直线传播→光的穿透→光的反射→光的色散"的逻辑递进编排。第7课"制造彩虹"处于单元的升华位置——学生在前六课已建立“光来自光源”“光沿直线传播”“光能穿透部分物体”“光遇到物体表面会发生反射”等认知基础，本课在此基础上引入“白光可以分解为多种颜色的光”这一全新概念，既是对光的传播、反射等知识的综合应用（制造彩虹的过程需要用到光的折射与反射），也为初中阶段学习光的色散与合成奠定感性基础。教材从生活情境（雨后彩虹）出发，引导学生通过用水和镜子、三棱镜等多种方法制造彩虹，观察白光色散后形成的彩色光带，进而理解“白光是由多种颜色的光组成的”这一重要科学观念，并尝试用所学知识解释自然界中彩虹的形成。 （二）学情分析 1. 前概念诊断：五年级学生在日常生活中大多见过彩虹，知道彩虹有“红橙黄绿蓝靛紫”等多种颜色，但对彩虹的形成原因存在以下迷思概念：（1）认为“彩虹是天空本身的颜色”或“彩虹是云朵反射阳光形成的”；（2）认为“白光就是白色的，不可能包含其他颜色”；（3）知道三棱镜能“变出”颜色，但不理解白光是如何“分散”成多种色光的。 2. 能力基础：学生在本单元前六课中已掌握了基本的实验操作能力（使用手电筒、平面镜等器材），具备用画图方式记录光路的能力，也初步建立了“光遇到物体会发生反射”的认知，为本课中“用水和镜子制造彩虹”以及“用三棱镜观察色散”奠定了操作基础和知识铺垫。 3. 认知特点：五年级学生正处于具体运算阶段向形式运算阶段过渡期，对“白光变出彩虹”这一现象具有强烈的探究兴趣和好奇心，但对于“白光包含多种颜色的光”这一抽象概念，需要借助直观的实验现象和层层递进的论证过程来建立。 二、教学目标 （一）科学观念 1. 知道太阳光（白光）是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等多种颜色的光混合而成的。 2. 理解当白光通过三棱镜或水滴等透明介质时会发生色散，分散成彩色光带。 3. 知道自然界中彩虹的形成与太阳光在水滴中的色散有关。 （二）科学思维 1. 能基于“用水和镜子制造彩虹”“用三棱镜制造彩虹”的实验现象，运用比较、分析等方法归纳出“白光是由多种颜色的光组成的”。 2. 能运用光的色散原理解释自然界中彩虹的形成原因。 3. 通过三色光叠加实验，初步建立“光的合成”概念，发展逆向思维能力。 （三）探究实践 1. 能使用水和镜子、三棱镜等材料进行制造彩虹的实验，观察并记录实验现象。 2. 能记录彩色光带中颜色的种类和排列顺序，并能用科学的语言描述实验发现。 3. 能尝试用更多方法制造彩虹，并比较不同方法的共同原理。 （四）态度责任 1. 对光的色散现象保持探究兴趣，乐于尝试多种方法制造彩虹。 2. 认识到光的色散现象在自然界中的美妙体现，激发对自然现象的好奇心和探究欲。 三、教学重难点 （一）教学重点 1. 通过用水和镜子、三棱镜等多种方法制造彩虹，观察白光色散后形成的彩色光带。 2. 发现白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等多种颜色的光组成的。 （二）教学难点 1. 理解不同制造彩虹方法的共同原理——白光在通过透明介质时发生了色散。 2. 运用色散知识解释自然界中彩虹的形成原因。 四、教学准备 （一）教师准备 多媒体课件（含雨后彩虹图片/视频、自然彩虹形成动画）；三棱镜1个（演示用）；平面镜1面；装清水的透明杯1个；强光手电筒；红、绿、蓝三色透明塑料片各1张；白色光屏（白纸或白卡纸）1张。 （二）学生准备（每组） 装清水的透明杯1个、平面镜1面、三棱镜1个、白色光屏1张（白纸或白卡纸）、手电筒1支、记录单、铅笔。 五、教学过程 板块一：聚焦——彩虹是怎么形成的？（约5分钟） （一）环节目标 通过雨后彩虹的真实情境引发学生的探究兴趣；暴露学生对彩虹成因的前概念，激发探究动机；明确本课的核心驱动问题——“能否用水来制造彩虹”。 （二）教学步骤 1. 教师出示雨后彩虹的高清图片或播放短视频，引导学生观察。 （1）教师提问：“大家在生活中见过彩虹吗？彩虹通常出现在什么时候？” 预设学生能联系生活经验回答：“下完雨之后”“太阳出来的时候”“天上有云的时候”。 （2）教师追问：“彩虹的出现似乎和什么因素有关？”引导学生意识到彩虹的出现与阳光和水（雨后）有关。 2. 教师追问： （1）“彩虹是怎么形成的呢？能不能用身边的材料来制造一道彩虹？” （2）教师根据学生的回答进行前概念摸底：认为“彩虹是雨滴本身的颜色”的学生请举手，认为“彩虹和阳光有关”的学生请举手。教师不急于给出答案，而是引导学生思考：“如果彩虹和阳光、水都有关系，我们可以用什么方法来制造彩虹呢？” 3. 教师引导学生聚焦核心问题，明确本课的学习任务：“今天我们就用阳光（或灯光）和水来制造彩虹，看看彩虹到底是怎么形成的。”板书课题：制造彩虹。 设计意图：以雨后彩虹这一自然美景作为切入点，激发学生的探究兴趣。通过前概念摸底暴露学生对彩虹成因的原始认知，为后续概念建构提供对比基线。引导学生意识到彩虹的出现与阳光和水有关，自然引出“用水制造彩虹”的探究方向，体现“从生活走向科学”的课程理念。 板块二：探索一——用水和镜子制造彩虹（约12分钟） （一）环节目标 通过用水和镜子制造彩虹的实验，观察光的色散现象，初步发现白光是由多种颜色的光组成的；学会用画图方式记录实验现象。 （二）教学步骤 1. 教师介绍实验方法： （1）介绍方法：将一杯清水放在阳光下（或强光手电筒前），将平面镜斜立在杯子中，调整镜子的角度，使阳光（或灯光）通过水和镜子反射到墙面（或白屏）上，观察反射区域的现象。 （2）教师演示操作，确认能在白屏上观察到彩色光带。 2. 教师提出观察要求：“仔细观察白屏上出现了什么现象？你看到了哪些颜色？这些颜色是怎样排列的？” 3.学生分组实验，调整杯子和镜子的角度，在白屏上寻找彩色光带。 （1）教师巡视指导，提醒学生耐心调整角度——只有当镜子倾斜角度合适时，才能观察到清晰的彩色光带。 （2）预设学生在成功调节后发出惊叹——“出现了彩虹！” （3）教师引导学生在记录单上画出观察到的现象：用彩笔记录彩色光带的颜色和排列顺序。教师提示：“注意记录颜色是从上到下（或从左到右）依次排列的，不要遗漏。” 4. 教师组织交流：“你们在白屏上看到了什么？一共看到了几种颜色？它们是怎样排列的？” 预设学生能描述：“看到了像彩虹一样的彩色光带”“有红、橙、黄、绿、蓝等颜色”“颜色是一条一条排列的”。 教师引导全班梳理：彩色光带中的颜色从上到下（或从外侧到内侧）依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。教师追问：“这些彩色光是从哪里来的？原来的光是白色的，为什么会出现这么多颜色？”引发学生思考，为后续研讨做铺垫。 设计意图：用水和镜子制造彩虹是教材推荐的第一种方法，材料简单、操作直观。通过亲手调节角度观察到“人造彩虹”的过程，学生能获得强烈的成就感和探究乐趣。画图记录彩色光带培养科学记录习惯，同时为后续比较不同方法的共同发现积累证据。追问“彩色光是从哪里来的”，制造认知冲突——白色的光怎么会“变出”彩色光？为研讨环节的深入论证做好思维准备。 板块三：探索二——用三棱镜制造彩虹（约10分钟） （一）环节目标 通过三棱镜实验，更清晰地观察白光的色散现象；比较三棱镜与“水+镜子”方法的异同，发现它们的共同原理；记录彩色光带的颜色种类和排列顺序。 （二）教学步骤 1. 教师出示三棱镜，介绍：“这是一种特殊的光学器件——三棱镜。它有三个光滑的平面。科学家牛顿最早用三棱镜发现了白光中隐藏的秘密。” 教师提问：“三棱镜和平面镜有什么不同？如果把白光通过三棱镜，光会发生什么变化？”引导学生观察三棱镜的外形特征，猜测白光通过三棱镜后可能的变化。 2. 教师演示三棱镜的使用方法： （1） 让手电筒的白光通过三棱镜的一个面射入，在白屏上接收出射的光。（2）调整三棱镜的角度，直到白屏上出现清晰的彩色光带。 然后请各组学生分组实验，用三棱镜和手电筒在白屏上制造彩色光带。 3. 学生分组实验，记录观察到的彩色光带的颜色种类和排列顺序。教师巡视指导，提醒学生注意：“慢慢旋转三棱镜，角度不同，彩色光带的清晰度也不同。找到最清晰的角度时，认真观察并记录。” 4. 教师组织全班交流，引导学生比较两种方法的发现。 （1）教师追问：“用水和镜子的方法、用三棱镜的方法，有什么共同的发现？” 预设学生能说出：“两种方法都出现了彩色光带”“颜色排列顺序是一样的，都是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”。 （2）教师进一步追问：“白色的光通过水或三棱镜后，变成了彩色光。这说明白光有什么特点？” 引导学生初步意识到：白光不是一种颜色的光，它里面包含了多种颜色的光。 设计意图：三棱镜实验是本课的经典实验，相比“水+镜子”方法，三棱镜产生的色散效果更清晰、更直观。通过两种方法的比较，引导学生发现它们的共同现象——白光被“分散”成了彩色光带，从而归纳出“白光包含多种颜色的光”这一核心概念。两次实验的递进设计体现了“多证据支撑结论”的科学探究精神，避免学生因单一实验的偶然性而产生误判。 板块四：研讨——白光里藏着什么秘密？彩虹是怎样形成的？（约8分钟） （一）环节目标 通过集体论证，建构“白光是由多种颜色的光组成的”核心科学观念；运用所学知识解释自然界中彩虹的形成原因；经历“实验现象→归纳推理→科学解释”的完整论证过程。 （二）教学步骤 1. 教师提出核心问题：“为什么白色的光，通过水或三棱镜后会出现彩色光带？彩色光带中的光是从哪里来的？”引导学生基于两次实验的记录单展开讨论。 预设学生能说出：“白光里面本来就藏着各种颜色的光”“水和三棱镜像是把白光'拆'开了”“彩色光原本就在白光里面，只是我们平时看不出来”。教师引导学生用实验证据支撑自己的解释。 3. 教师追问：“用水和镜子、用三棱镜制造彩虹时，水或三棱镜在实验中起到了什么作用？”引导学生分析不同方法的共同原理。 预设学生讨论后意识到：水和三棱镜的共同点是它们都是透明的，光穿过它们时，不同颜色的光被“分开”了。教师适时给出科学解释：太阳光看上去是白色的，但它实际上是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等多种颜色的光混合而成的。当白光进入三棱镜或水滴时，由于不同颜色的光在透明介质中的偏折程度不同，就会分散成排列有序的彩色光带。这种现象叫做光的色散。 4. 教师引导学生将实验结论迁移到自然现象的解释。教师出示自然彩虹的图片，追问：“现在我们知道了白光的秘密，能不能解释一下雨过天晴后，天空中的彩虹是怎样产生的？” 预设学生能运用所学知识进行解释：“下雨后，空气中飘浮着许多微小的水滴，阳光照射到这些水滴上，水滴就像一个个小三棱镜，把白光分散成了七种颜色的光，就形成了彩虹。”教师请2—3位学生用自己的语言完整描述彩虹形成的过程，其他同学补充或修正。 5. 教师追问：“生活中，还有哪些材料可以替代三棱镜来制造彩虹？”引导学生拓展思路。 预设学生能提出：“装满水的透明塑料袋”“光盘的表面”“喷雾器喷出的水雾”“透明的玻璃球”等。教师肯定学生的想法，并鼓励学生课后尝试。 设计意图：研讨环节是本课概念建构的核心。教师通过层层递进的问题链——“彩色光从哪来？”“水或三棱镜起到了什么作用？”“彩虹是怎样形成的？”引导学生从实验现象出发，经历“归纳推理→形成解释→迁移应用”的完整论证过程。学生用实验记录单上的证据支撑自己的观点，体现了“基于证据的科学论证”理念。从“制造彩虹”到“解释彩虹”，实现了从实验现象到自然解释的认知跨越。 板块五：拓展——三色光的叠加（约5分钟） （一）环节目标 通过红、绿、蓝三色光的叠加实验，发现不同颜色的光混合在一起可以产生新的颜色；初步建立“光的合成”与“光的色散”互为逆过程的认识，发展逆向思维能力。 （二）教学步骤 1. 教师提出新问题：“刚才我们通过三棱镜把白光分散成了多种颜色的光。反过来，如果把不同颜色的光混合在一起，会发生什么呢？” （1）教师出示红、绿、蓝三色透明塑料片， （2）介绍实验方法：将塑料片依次遮住手电筒的光源，将手电筒发出的光分别投射到白纸上，观察每种颜色。 2. 学生先进行预测：“如果将红、绿、蓝三种光叠加投射在白纸上，会是什么颜色？”预设学生会出现不同意见——有的认为“会变成黑色”，有的认为“会变成白色”，有的认为“会变成一种新的颜色”。教师不急于给出答案，让学生带着预测进行实验验证。 3. 学生分组实验：先用每种颜色的塑料片分别遮住手电筒，观察白纸上出现的颜色（红色、绿色、蓝色）；然后尝试将三种光叠加投射到同一位置，观察叠加区域的颜色。学生记录实验现象，教师巡视指导。 4. 全班交流实验结果。预设学生发现：“三种光叠加后，重合区域变成了接近白色的光！”教师引导讨论：“这个实验说明了什么？”预设学生能意识到：“不同颜色的光可以混合成新的颜色”“红、绿、蓝三种光混合在一起可以变成白光”。教师小结：红、绿、蓝是光的三原色，它们混合在一起可以形成白光。这和我们刚才用三棱镜把白光分散成彩色光带的过程刚好相反——色散是把白光“拆开”，合成是把彩色光“合起来”。 设计意图：三色光叠加实验是本课的点睛之笔。如果说前几个环节是“把白光拆开”（色散），那么这个环节就是“把彩色光合起来”（合成），一拆一合之间，学生对“白光与彩色光的关系”形成了完整的认识。先预测再实验验证的设计，培养实证意识。光的三原色知识的引入，也为后续学习奠定科学概念基础。通过“色散”与“合成”的对比，帮助学生建立“逆过程”的思维方式，发展科学思维。 六、板书设计 制造彩虹 白光 ──色散──→ 红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫（彩色光带） （太阳光） ↑ 三棱镜 / 水滴 红、绿、蓝光 ──合成──→ 白光 彩虹 = 太阳光 → 空气中的小水滴 → 色散 → 彩色光带 七、作业设计 作业内容 作业类型 设计意图 1. 在记录单上完善本课所有实验的观察记录，画出色散后彩色光带的颜色排列。 基础巩固 巩固实验观察记录能力，强化对光的色散现象的认识。 2. 找一个晴天，尝试用花园水管喷水或观察CD表面的彩色，记录制造彩虹的方法和现象。 观察实践 将课堂所学迁移到家庭和生活场景，培养科学观察习惯。 3.（选做）查阅资料，了解牛顿用三棱镜研究白光的科学故事，写一段50字左右的简介。 拓展延伸 拓展科学史视野，了解色散研究的科学历程，激发科学探究精神。 九、学习评价 评价维度 评价标准 评价方式 科学观念 能用自己的语言说明“白光是由多种颜色的光组成的”；能解释彩虹的形成原因。 研讨环节发言、课堂问答 探究实践 能正确操作"水+镜子"和三棱镜实验；能在白屏上找到彩色光带；能用彩笔准确记录颜色和排列顺序。 实验操作观察、记录单批阅 科学思维 能基于实验现象归纳“白光包含多种色光”；能比较不同方法的共同原理；能用色散知识解释彩虹成因。 研讨环节论证表现、记录单分析 态度责任 积极参与实验和讨论；能耐心调整实验器材角度以寻找最佳效果；能主动提出更多制造彩虹的方法。 课堂观察、小组互评 1 学科网（北京）股份有限公司 $