2.5 设计潜望镜（教学设计）科学教科版六年级上册

该小学科学教学设计聚焦潜望镜利用光的反射原理工作，通过两块平面镜45°角平行摆放实现两次反射改变光传播路线，达成隐蔽观察。课堂以潜水艇、鱼缸观察等情境导入，联系光的反射知识，搭建从原理理解到工程设计的学习支架。 此资料亮点在于融合科学观念与探究实践，以工程设计为主线，引导小组合作确定方案、绘制含平面镜角度和光路的设计图，培养推理论证与模型建构能力。融入《淮南万毕术》史料增强民族自豪感，课后制作任务促进原理应用，助力学生提升工程实践素养，为教师提供可操作的实践教学范例。

教科版科学六年级上册第二单元 第5课《设计潜望镜》教学设计 一、教学目标 科学观念目标 1.知道潜望镜是利用光的反射原理工作，两块平面镜可以让光两次反射，改变光的传播路线，实现隐蔽观察。 2.了解潜望镜在国防、科研、生活中的多样用途，知道我国古代就已经利用镜面反射解决生活观察问题。 科学思维目标 1.能根据光沿直线传播、光的反射知识，推理潜望镜内部光的传播路径，分析平面镜摆放角度对观察效果的影响。 2.能结合使用场景，开展工程设计，思考材料、结构、角度之间的关系，对设计方案进行分析、优化。 探究实践目标 1.通过小组讨论，确定潜望镜设计方案，自主选择材料工具，绘制设计图纸，完成潜望镜的设计。 2.能在图纸中标出平面镜位置、角度，用箭头画出光的行进路线，完成设计记录单填写。 3.在探究中发现问题，如观察画面模糊、看不到物体，小组交流分析原因，提出改进办法。 态度责任目标 1.感受工程技术可以改变生活，技术产品是根据人们实际需求设计出来的。 2.了解我国古代《淮南万毕术》记载的光学技术，增强民族自豪感。 3.乐于小组合作，愿意倾听同伴想法，懂得工程设计需要不断修改完善。 二、教学重难点 教学重点 理解潜望镜工作原理，两块平面镜呈45°角摆放，光发生两次反射；能够完成潜望镜方案设计，绘制设计图。 教学难点 推理画出潜望镜内部光的传播路线；理解平面镜45°摆放的科学道理，根据实际使用场景优化设计方案。 三、教学准备 教师：多媒体课件、潜望镜实物、潜艇工作图片、《淮南万毕术》史料配图； 学生：卡纸、PVC塑料管、小平面镜、剪刀、胶带、潜望镜设计记录单。 四、教学过程 （一）情境导入（5分钟） 师：同学们，请大家看大屏幕，图片上是一艘潜水艇，潜水艇在水底下，水下视野被海水挡住，潜水艇里面的工作人员，怎么观察水面上船只的情况呢？谁来说一说？ 生：可以用潜望镜！ 师：非常棒，就是潜望镜。大家再看课本上的图片，右上角这是简易潜望镜实物图，鱼缸里面小鱼在游动，利用潜望镜，我们不用把手伸进鱼缸，就可以观察鱼缸水底的小鱼。 师：潜望镜在很多地方发挥作用，我们一起来读一读课本文字。（出示课本潜艇与科普文字图） （生齐读）潜望镜在科学研究和国防建设上有很多用途。科研工作者可以用它在地下室里观察火箭的发射，在保护墙内观测有放射性危险的实验；潜艇在水下航行时，人们可以在潜艇里用它观察水面上的情况。生活中，我们可以用潜望镜做好多事情呢！ 师：读完这段话，谁能说一说，潜望镜有什么本领？（生生交流，同桌互相说一说） 生1：潜望镜可以躲在障碍物后面，看见障碍物另一边的物体。 生2：潜艇在水下，用潜望镜看见水面。 师：总结得很好，潜望镜最大特点：隐蔽观察，绕过遮挡物看见物体。除了书上写的，生活中还有哪些场景可以用潜望镜？ 生：玩捉迷藏，躲在墙后面观察同学。 师：很好，还有下水道检修工人，人不能下到狭窄管道，借助潜望镜观察管道内部故障；考古人员，狭小的古墓缝隙，也可以用小型潜望镜探查内部情况。今天我们的任务：设想一个潜望镜使用场景，利用光的反射知识，设计一个潜望镜，能够清楚观察外界物体。板书课题：设计潜望镜。 （二）任务分析，认识使用场景（10分钟） 师：请大家看课本任务板块插图，课本给我们展示了4种潜望镜使用场景。我们一幅一幅来看。 第一幅图：潜水员戴着潜望镜在水下，能够观察水面上的情况。谁来描述这个场景？ 生：潜水员身体泡在水里，只把潜望镜顶端伸出水面，人不用浮出水面就可以看岸上。 师：第二幅图，小男孩蹲在墙根，墙挡住视线，把潜望镜举过墙头，就可以看到墙另一边。这就是捉迷藏游戏的用法。 第三幅图，女同学拿着潜望镜观察鱼缸里面金鱼，不用凑近鱼缸，清晰观察小鱼进食。 第四幅图，维修工人，地面有井盖，把潜望镜伸进井口里，人不用下井，检查下水道故障。 师：小组讨论，想一想，如果让你来用潜望镜，你想用来观察什么？给大家1分钟，小组内互相交流你的设想场景。（小组生生交流） 师：好，哪个小组愿意分享你们设想的使用场景？ 生1：我想设计潜望镜，趴在桌子底下，观察讲台上物品。 生2：我想做一个潜望镜，观察鸟窝里面的小鸟，不打扰小鸟。 师：大家的想法都很有创意。课本还给我们提出设计的三点要求，大家一起读。 生：利用生活中常见的材料；使用生活中常见的工具；能清楚地观察目标物品或现象。 师：我们设计潜望镜，不能找很难获取的专业零件，要用身边容易找到的材料，同时制作完成后，最重要标准：看东西清晰。 师：接下来我们看课本资料部分，我国古代光学成就。出示史料配图：汉代初年《淮南万毕术》记载：“取大镜高悬，置水盆于下，则见四邻矣。” 师：请同学读一读这句话，谁能翻译一下是什么意思？ 生：高处挂一面大镜子，下面放一盆水，就可以看见四周邻居。 师：说得非常好。高处镜子是第一面反射镜，水盆水面相当于第二面镜子，利用两次反射，人站在院子里，不用探头，就能看见墙外景象。这就是古代版本的潜望镜。早在公元前2世纪，我们祖先就掌握镜面反射原理，用来解决生活观察难题。听完这个小故事，大家有什么感想？ 生：我们古代的人很聪明。 师：没错，我国古代科学家善于观察光的现象，用科学解决生活问题。今天我们也要像古人一样，利用光的反射，设计现代潜望镜。 （三）探究平面镜摆放，开展方案设计（18分钟） 师：我们知道光沿直线传播，光不会自己拐弯。那潜望镜怎么让光拐两次弯呢？请大家看课本设计方案板块的小组讨论插图。图上四位同学正在研讨，我们看看他们的对话。 生齐读气泡对话： 生A：光沿直线传播，无法拐弯。 生B：利用平面镜，光可以反射，就可以实现拐弯。 生C：潜望镜是一种可以让光拐弯的装置，可以让原本看不到的物体被看到。 生D：好主意！要拐几次弯呢？ 师：同学们，潜望镜里面光要拐几次弯？大家思考。 生：两次！ 师：对，两次反射，两次拐弯。所以潜望镜要有两个转角，做成“之”字形通道。 师：任务1：探索平面镜摆放方法。模仿潜望镜外形，做“之”字形通道。两个转角位置放平面镜，平面镜怎么摆放，才能看清物体？课本给我们提示，我们一起来看提示。 师：提示告诉我们检验平面镜摆放是否合格的两个办法：第一，从通道一端，能看到另一端的物体；第二，手电筒光从通道一端射入，光线可以从另一端顺利射出。 师：现在请小组讨论，平面镜摆放成多大角度最合适？想一想，结合我们之前学的光的反射。（小组生生讨论） 师：哪个小组分享你们猜想？ 生：镜子斜着放，45度。 师：非常好，两块平面镜，都要和通道管壁成45°角。老师画图讲解：物体发出的光，水平照射到上面第一块平面镜，45°镜面把光竖直向下反射；光到达下面第二块45°平面镜，再次水平反射，光线射入人的眼睛，人就看见物体。 师：大家看课本光路示意图，图上有眼睛、两块平面镜、物体。请大家仔细观察，平面镜倾斜角度。现在请大家拿出草稿，跟着老师一起，用直线加箭头画出光行进路线。物体发出光，箭头指向上面平面镜；反射向下，箭头指向下面平面镜；再水平转向，箭头指向眼睛。 师：我提问：如果平面镜不是45°，放平，或者竖直立起来，会发生什么现象？ 生：光反射之后方向不对，看不见物体。 师：总结关键点：两块平面镜平行摆放，都与管道壁呈45°，才能顺利完成两次反射。 师：接下来，我们要选择材料工具。请看课本材料插图，图片上有什么材料？ 生：小平面镜、卡纸、PVC塑料管、剪刀、胶带、彩纸。 师：小组讨论，结合你们刚才设想的潜望镜使用场景，我们该选择什么材料？如果我们做观察下水道的潜望镜，管道要长一点，用硬塑料管；如果做桌面小游戏潜望镜，卡纸折叠就可以。不同用途潜望镜，选用不同材料。请小组交流，说一说你们小组打算选什么材料、什么工具。（生生小组交流） 师：好，我们确定用途、材料、工具之后，就要完成潜望镜设计记录单。大家看课本记录单图片，记录单包含：潜望镜用途、制作材料、制作工具、设计图。提醒大家，画设计图的时候，要标出零部件名称、大小、材质，两块平面镜的摆放角度一定要画出来。 师：现在，给各小组时间，完成小组设计方案，填写设计记录单，画出潜望镜设计图。教师巡视，指导学生画光路，标注45°角。 师：老师看到很多小组已经完成设计。请一个小组上台展示记录单，说一说你们小组潜望镜用途，材料，平面镜摆放角度，光的传播路线。其他同学认真倾听，可以提出修改建议。（生生互评方案） 师：刚刚有同学设计图画镜子角度是60度，大家思考，这个设计会出现什么问题？ 生：光反射方向不对，看不到外面物体。 师：所以工程设计，原理一定要符合科学知识，图纸不能随便画。发现设计缺陷，我们要修改图纸，这就是工程设计迭代优化。 （四）课堂总结拓展（4分钟） 师：同学们，今天我们完成潜望镜的方案设计。谁来回顾，潜望镜依靠什么原理？ 生：光的两次反射。两块平面镜45度摆放，让光拐两次弯。 师：潜望镜的用途：国防潜艇、科研实验、生活隐蔽观察。我们国家早在汉代就有类似潜望镜的发明。 师：课后任务，按照今天设计记录单，利用家里材料，动手制作潜望镜，完成之后试一试，检验能不能看清物体，如果看不清，查找问题，调整平面镜角度，修改自己作品。 （五）全课小结 本节课我们从潜水艇的真实需求出发，明确潜望镜可以隐蔽观察的功能；分析不同生活使用场景；通过小组合作探究，知道潜望镜依靠两次光的反射工作，两块平面镜呈45°平行摆放；我们结合使用场景，挑选材料工具，完成潜望镜工程设计，绘制图纸，填写设计记录单，还了解我国古代光学技术。工程设计来源于生活需求，设计完成后还可以不断修改优化。 （六）板书设计 设计潜望镜 原理：光的反射（两次反射） 结构：之字形通道 + 两块平面镜（45°，互相平行） 光线路径：物体→上平面镜→下平面镜→眼睛 用途：国防、科研、生活隐蔽观察 古代科技：《淮南万毕术》 五、教学反思 本节课属于工程技术领域课程，本课依托课本多幅插图，从真实情境入手，引导学生从需求出发开展设计，落实2025新课标工程实践要求。课堂充分开展小组合作，生生、师生交流充分，学生能够理解潜望镜光学原理，大部分学生可以正确画出光的传播路线。 课堂存在不足：一部分学生对45°摆放的意义理解浮于表面，只是机械记忆角度，不能自主推理角度改变带来的现象变化。部分小组绘制设计记录单时，光路箭头方向画反，混淆光线传播方向。 改进措施：后续可以增加模拟小实验，使用手电筒、平面镜模拟潜望镜两次反射，直观演示角度改变带来的现象；在记录单增加提示，强调光线箭头：光从物体出发，最后进入眼睛，眼睛不会发光。课后布置制作任务，在动手制作中进一步巩固原理，实现从设计走向实物，培养学生工程实践素养。 1 学科网（北京）股份有限公司 $