教科版科學2019年秋五年級上冊單元概述光從教師的角度而言,本單元首先要弄清的問題應該是—— “光是什么”。歷史上對光的研究曾經推動了科學和技術的長足發展,更新了人們對物質世界的認識,打通了宏觀世界和微觀世界的通道。今天我們對“光”的認識,看似知識本體的認知,實則是對光抑或是對科學本質的理解和物質觀的體現。光是一種電磁波,按照波長可以將光分為無線電波、紅外線、可見光、紫外線等幾個波譜區。其中可見光區又可細分為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種色光。光具有波動和粒子的雙重性質,凡是與光的干涉、衍射和偏振等現象有關的均是波動性的表現;凡是與光的碰撞、散射、疊加等有關的都是粒子性的表現。波粒二象性可以用愛因斯坦公式得到解釋:E=hν,P=h/λ。這里能量E和動量P都是表征光的粒子性的量,而頻率ν和波長λ都是表征光的波動性的量,波動性和粒子性通過普朗克常數h聯系起來了,這也可以解釋“光是能量的表現形式”這一概念的出處。如此,我們對光本質的認識可以幫助教者準確把握光單元教學的概念發展。本單元的學習目標來自課程標準中5~6年級的下列相關學習內容。6.2.1.1識別來自光源的光,如太陽光、燈光;或來自物體反射的光,如月光。6.2.1.2知道來自光源的光或來自物體的反射光進入眼睛,都能使我們看到光源或該物體。6.2.2.1知道光在空氣中沿直線傳播。6.2.2.2知道行進中的光遇到物體時,會發生反射現象,光的傳播方向會發生變化。6.2.3描述太陽光穿過三棱鏡后形成的彩色光帶,知道太陽光中包含有不同顏色的光。18.2.2將自己簡單的創意轉化為模型或實物。課程標準中的上述學段目標要求,都是有關光在傳播過程中發生的現象和對這些現象的解釋,使學生由此形成對光的一些基本認知。本單元希望幫助學生形成以下認知。光在受到一個物體或物質的影響前能一直保持原方向傳播。光能夠被吸收;能被改變傳播方向,產生反射或折射現象。盡管太陽光用肉眼看上去幾乎是白色的,但它是由許多不同顏色的光組成的。其他發出光或反射光的物體也具有不同的混合顏色。有些物體折射或反射出的光波進入人的眼睛后,可以被“看到”,就如同某些聲波進入人的耳朵后可以被“聽到”一樣。沿著上述概念發展的線索,教科書對本單元的學習內容做了如下安排。第1課“有關光的思考”,主要了解學生有關光的前概念水平。通過思考和解釋“在黑暗中你能否看到紅蘋果”的問題,了解學生對于光有哪些認識,以及能做出哪些推測和解釋。第2課“光是怎樣傳播的”,主要研究光在空氣中是如何沿直線傳播的。光通過小孔的實驗可以幫助學生觀察到光的傳播方式,初步理解并建立光的直線傳播概念。第3課“光的傳播會遇到阻礙嗎”,是對光沿直線傳播的進一步深入研究。當光遇到遮擋物時,會因遮擋物的不同,出現通過、部分通過、不能通過三種情況。對本課所有實驗現象的解釋,最終都將成為“光是沿直線傳播”的證據。第4課“光的傳播方向會發生改變嗎”,主要探討當光從空氣進入水中時,傳播路徑發生了怎樣的改變。對于光而言,空氣和水是不同的傳播介質,因此光的傳播方向(傳播路徑)也會隨之發生改變,其結果是產生了折射現象。第5課“認識棱鏡”,主要建立光與顏色的關系。我們看到的“白光”通過三棱鏡后,會發生折射,出現紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等七種顏色的光。棱鏡實驗可幫助學生觀察到因光的折射而產生的彩虹顏色,初步將光與顏色建立聯系。第6課“光的反射現象”主要探討光的反射現象。通過觀察光的鏡面反射現象,了解什么是光的反射,并通過光的反射實驗,對反射光的位置做出預設,初步建立入射光與反射光的關系;對光的傳播特點做進一步的探討,即光遇到物體會發生反射,反射光也是沿直線傳播的。第7課“制作一個潛望鏡”,主要利用光的反射特點,制作一個簡易潛望鏡。潛望鏡的制作,需要綜合理解和運用本單元的核心概念,并與工程技術相結合。首先需要觀察、了解潛望鏡的結構以及工作過程和原理,其次需要設計、制作簡易的潛望鏡,最后通過展示、實踐、評價、交流來進一步理解本單元的知識和技能。地球表面的變化本單元中的“地球表面”主要指地球表面的形態,簡稱地形,又稱為地貌。地球表面的地形復雜多樣、不斷變化。本單元學習的重點指向“變化”一詞,即地形地貌的變化。是什么原因引起地球表面形態的變化呢?教材通過指導學生親歷觀察、假設、模擬實驗、形成解釋等一系列的科學實踐活動,幫助學生逐步建構起地球現今的面貌不是本來就有的,而是經過地球內、外因的共同作用而形成的這一基本認知。本單元的學習目標來自課程標準中5~6年級的下列相關課程內容。14.1描述霧、雨、雪、露、霜、雹等天氣現象形成的原因。14.2.1描述地球上的水在陸地、海洋及大氣之間處于不間斷的循環之中。14.2.2舉例說明水在地球上的循環產生了云、霧、雨、雪等天氣現象。14.2.3舉例說明水在地表流動的過程中,塑造著地表形態。14.5.1描述地球內部有地殼、地幔和地核三個圈層。14.5.2知道地殼運動是地震、火山噴發等自然現象形成的原因。5.3說出地殼主要由巖漿巖、沉積巖和變質巖三大類巖石構成。3.1了解地震、火山噴發等自然災害對人類的影響,知道抗震防災的基本常識。15.3.2說出人類不合理活動對自然環境的影響,樹立保護環境的意識。15.3.3舉例說出人類保護環境的舉措,能夠針對現實環境問題提出適當建議。為幫助學生建構科學概念,本單元在設計上順應學生的認知與心理特點,采用了總—分—總的模式,即單元的起始課引導學生對主要地形的成因進行假設,埋下探索的伏筆,引發探究的興趣——在后續各課的學習中,引領學生親歷相應的一系列科學實踐活動,完善或修正已有認知,逐步形成對地形變化成因的科學解釋——單元最后一課帶領學生回顧、反思學習過程,建構起關于地球表面變化原因的新認知。本單元共安排了7節課。第1課“地球的表面”,作為單元起始課,除擔負明確學習主題的任務外,主要是為學生提供一個亮明“影響地形變化因素”這一觀點的機會,為學生后續學習提供反思、建構相關科學概念的基礎。本課教材的設計線索是:對地球全貌的觀察——陸地內部主要地形的觀察——每一個構造單元內部的典型地形地貌的觀察。初步讓學生建立一個尺度的概念,知道我們所看到的高山、峽谷、平原、盆地等地形只是地球整體面貌的冰山一角,是地形變遷到現今的具體呈現。通過對地球全貌的觀察,使學生在建立與以往學習內容關聯的同時,為今后更深入學習相關知識埋下一顆探索的種子。第2課“地球的結構”,在前后課之間起著橋梁與紐帶的作用。本課主要承載兩個任務:一是第1課學習內容的延續,由地球外部形態的認識延伸到對地球的內部構造的學習,包括地球的結構、地殼的組成、地殼的運動等,豐富和完善對地球的整體認知;二是為第3、4課學習地震、火山噴發形成原因奠定知識基礎,知道地球內部是運動的;最后安排一個制作地球模型的活動,旨在增強學生對地球結構的感知,進一步激發興趣與培養實踐能力。第3課“地震的成因”和第4課“火山噴發的成因及作用”,地震和火山噴發都是引發地表變化的內在因素,相對于風、水等很緩慢的外力作用是一種劇烈變化。兩課在整體安排上較為相似,均通過模擬實驗讓學生親自觀察、感受地震和火山噴發時的現象,了解其形成原因。教材中分別提供了地震和火山噴發的資料,通過閱讀與研討讓學生了解地震和火山噴發時的真實情景以及給地表帶來的改變。兩節課的學習是針對第1課呈現的彎曲巖層和長白山天池兩幅圖片,引導學生探索其形成的原因,形成科學解釋。第5、6兩課,主要研究的是引發地表變化的外在因素。第5課“風的作用”,研究風的作用對地表的影響。本課主要通過風卷起沙子剮蹭巖石的模擬實驗以及對沙漠、戈壁、蘑菇巖和雅丹地貌等的觀察活動,引導學生認識到風的作用是可以對地球表面的地形、地貌產生作用并使其改變的。通過比較地震和火山噴發對地表影響力,知道風對地形地貌的改變是極為緩慢的過程。本課學習是對第1課呈現的敦煌雅丹地貌形成原因猜測的回應,認識到風的巨大作用。第6課“水的作用”,指導學生認識水對地表改變所起的作用。本課關于水的作用主要指地面流水對地球表面形態的影響,主要涉及兩個方面:一是降雨(包含下雪、下冰雹等),二是河流。降雨對地表的侵蝕現象是通過模擬實驗讓學生感知,而河流對地表的影響與重塑作用是通過觀察圖片和閱讀資料使學生了解。本課學習對應的是第1課中黃土高原上的溝壑和黃河入海口的沙洲形成原因的猜測,學生通過模擬實驗和閱讀資料等學習方式,最終形成對兩種典型地形地貌形成原因的科學解釋。第7課“總結我們的認識”,是作為本單元學習內容的總結和學生認識的提升來設計的。主要安排兩個內容:一是回顧本單元的學習內容,針對第1課填寫的班級記錄表中的“猜測選項”進行反思,比較學習前后認識的不同,感受自己在地球表面變化單元的學習中獲得的成長;二是探索植物對侵蝕的影響。作為大自然的主要成員,我們人類的活動也影響著地表的變化。本課通過模擬實驗引導學生認識到植被覆蓋可以減少外力對土地的侵蝕,增強學生愛護樹木、保護土地的意識與自覺。計量時間自人類具有“時間”這一概念以來,世世代代的人們不斷地尋求著準確計量時間的方法。古人經過長時間的觀測和經驗積累,發現太陽等天體在天空有規律地改變著位置,根據天文現象固有的周期性,形成了歷法和時間的概念——一年分為365天,每天24小時(或者12個時辰),這就是我們能夠追溯到的時間劃分。那么,一天內的時間進程如何把握呢?古人發明了日晷。他們還通過不斷的研究制作出了計量時間的裝置,如沙漏和水鐘等。隨著社會的發展,社會分工越來越細,慢慢地人們感到精確計算時間是必要性。17世紀以后,鐘表工藝史發生了劃時代的進步。根據伽利略發現的單擺等時性,惠更斯制造了第一座擺鐘,使時鐘的誤差從每天15分鐘減少到5分鐘。后來他又第一個制造出依靠發條驅動的機械表,并由此導致了18世紀高精度航海鐘的發明,解決了困擾人類近兩個世紀的經度測定問題,大大推動了航海事業的發展。不僅如此,機械鐘的出現還促進了當時整個機械工業的發展,使鐘表、航海羅盤、槍炮、印刷術一起構成的技術革命成為產生近代科學的動力之一。回顧科學發展史,我們可以清楚地看到,計時工具的發展歷史是與整個人類文明史同步的。學生在本單元的學習中,要大略地重復人類計時工具發展的幾個比較典型的階段:從燃香鐘,到水鐘,再到擺鐘。學生要觀察、研究這些計時工具的計時方法,保持計時準確的原理(其中包含的科學規律),在此基礎上設計、制作一些計時工具(水鐘、鐘擺)。如同古人一樣,學生通過親歷的科學實踐活動會發現一些計時方法的局限和不足,于是自然產生了改進計時工具的心理需求。燃香鐘受外界因素影響較大,于是,進階到水鐘。水鐘可以說是比較典型的機械計時工具了,但是準確性和方便性都有待提高,于是又進階到擺鐘。在研究同一種計時工具時,學生的認知和思維也是在不斷向前推進的。如研究水鐘,一開始發現初始水位不變和孔徑不變,流出相同多的水,時間相等,繼而又發現水位變化后,水流速度并不相等,最后認識到保持水位不變,水流速度才是相等的。再如,擺的研究,學生一開始發現同一個擺具有等時性,但是不同的擺擺動快慢不同。進一步研究發現,擺繩長度影響擺動快慢。因此,本單元是學生認識“科學上的解釋、理論和模型都是在特定的時期內與可獲得的實證最為吻合的”。很好的材料。當學生們回顧整理一個單元的研究時,或模糊或清晰地認識到:具有一定周期性運動的事物可用于計時。本單元學習目標來自課程標準中5~6年級的下列相關學習內容。16.2.1知道重大的發明和技術會給人類社會發展帶來的深遠影響和變化。18.2.2將自己簡單的創意轉化為模型或實物。18.3.2簡單評估完成一個產品或系統的可行性,預想使用效果。本單元共有7課。這7課的編排邏輯基本是這樣的:先提出單元要研究的主題(大問題)——在時鐘發明之前,人們是怎樣計時(并進而安排生活和勞作)的(第1課)。再通過對計時發展史上不同階段幾個較典型的計時工具,如燃香鐘、水鐘、擺鐘的制作和觀測及研討等活動來探究這些計時工具的計時原理、特點(第1~6課),認識人類計時工具發展進程,體會重大的發明和技術會給人類社會發展帶來的深遠影響和變化。在對已知計時工具的研究認識基礎上,學生設計、制作(創造)自己的計時工具(水鐘、擺鐘,第3、6課)。他們根據教科書提出的任務,結合所學知識,進行設計,評估完成一個產品的可行性,預想使用效果,然后將自己簡單的創意轉化為實物(可以實際地用來計時的工具),并通過測試發現問題,提出進一步改進的設想。最后一課,教材引到學生對調查和比較人類計時工具的演變,關注計時和我們生活的關系。第1課“時間在流逝”,作為單元起始課,一開始就提出了單元研究主題:在時鐘發明之前,人們是怎樣計時(并進而安排生活和勞作)的。之后通過對日晷等的介紹簡要了解古代一些計時方法,然后著重開展研究“一炷香”的時間。這項研究為后續整個單元的研究提供了基本的研究方法:觀測事物某一段的運動變化(如一段香的燃燒、10毫升水的流動、擺擺動10次等)所需的時間是否一致。第2課“用水計量時間”,學生在認識燃香鐘局限(受外界因素影響等)的基礎上,開始關注、研究水鐘。通過對水流的觀察,對從不同水位中流出相同量的水所需的時間的預測及實測等活動來認識:水位會影響水流的速度。在此基礎上觀察古代水鐘,了解古人如何做到保持水位相同,從而控制水流速度均勻不變。第3課“我們的水鐘”,學生在對水流特點認識的基礎上,開始設計制作自己的水鐘。可以通過讓水從固定的水位流出相同的水量來計時,也可以想辦法控制水位不變,讓水以均勻的速度流動從而計時。制作完成后還將繼續測試,并發現問題加以改進。這是學生在本單元第一次經歷一項簡易工程的過程,學生將自己簡單的創意轉化為實物,體會一項工程的基本過程。第4課“機械擺鐘”,進一步提高計時的精確性,學生著手研究擺鐘。通過對鐘擺一分鐘擺動幾次的重復觀測以及對自制擺一分鐘擺動幾次的重復觀測,他們會發現:同一個單擺在相同時間內擺動次數相同,也即擺具有等時性,從而可以用來計時。在統計各組自制擺擺動次數時,學生發現,不同的擺擺動快慢不同,于是產生了新的問題:擺動快慢受什么因素影響。第5課“擺的快慢”,承接上一課,學生討論并預測,哪些因素影響擺動的快慢,并通過兩組對比實驗分別研究擺錘質量、擺繩長度與擺動快慢的關系。研討后,學生認識到,擺動快慢與擺錘質量無關,而與擺繩長度有關:擺繩越短,擺速越快,反之,擺速越慢。第6課“制作鐘擺”,在前兩課研究基礎上,學生將設計制作自己的鐘擺:一分鐘擺動60次的擺。這是一項不斷調試、改進以達成預期目標的簡易工程。同樣需要設計(尤其是指定如何根據試驗結果來更有效、快捷地改進的策略)、制作與測試、研討等環節。學生將簡單評估完成一個產品的可行性,預想使用效果,并將自己簡單的創意轉化為實物。第7課“計量時間和我們的生活”,學生將回顧本單元探究過的幾種計時工具,調查并比較人類計時工具的演變,歸納并初步發現自然界一些周期性運動的事物可用于計時。教師應引導學生關注計時和我們生活的關系,列舉精確計時對我們生活的重要性以及計時不夠精確將導致嚴重后果,老師還要告訴學生要將所學用于現實,在實際生活中關注計時,珍惜時間,準確用時。健康生活健康是人生存之本。健康是指一個人在身體、心理和社會適應等方面都處于良好的狀態,而不僅僅是沒有疾病和虛弱的狀態。身體健康是基礎,一是指身體主要器官無疾病,各系統、器官、組織、細胞具有良好的生理功能、協調作用完善;二是對疾病的抵抗能力較強,能夠適應環境變化、各種生理刺激以及致病因素對身體的影響。這里的身體健康指向我們常說的生理健康。心理健康指心理的各個方面及活動過程處于一種良好或正常的狀態,也就是我們常說的好的心態。心理健康的理想狀態是保持性格完美、智力正常、認知正確、情感適當、意志合理、態度積極、行為恰當等。社會適應指人與社會的關系,它包括人與人之間的溝通、人對社會的適應等多方面的內容。傳統健康理念只關注身體(機體)是否有疾病,現代健康理念對于健康的關注是多元的、廣泛的,包括身體、心理和社會適應各方面。其中社會適應性取決于身體和心理的素質狀況,心理健康是身體健康的精神支柱,身體健康又是心理健康的物質基礎。良好的情緒狀態可以使生理功能處于最佳狀態,反之則會降低或破壞某種功能而引起疾病。生理狀況的改變可能帶來相應的心理問題,生理上的缺陷、疾病,特別是痼疾,往往會使人產生煩惱、焦躁、憂慮、抑郁等不良情緒,導致各種不正常的心理狀態。作為身心統一體的人,生理和心理是緊密依存的兩個方面。本單元基于現代健康新理念,立足于提升學生身體健康、心理健康、社會適應良好狀態的意識,在四年級學習人體的消化和呼吸相關知識的基礎上,設置人體運動系統、血液循環系統、神經系統的相關知識的學習內容。以此為依托進一步幫助學生建構“人體有多個系統組成各個系統分工配合,共同維持生命活動”的認知,學習維護身體健康、心理健康的相關知識。本單元的學習目標來自課程標準中5~6年級的下列學習內容。10.1.1舉例說出人體對某些環境刺激的反應方式和作用。10.1.2列舉保護這些器官的方法。10.3.1簡要描述腦是認知、情感、意志和行為的生物基礎。10.4舉例說出為保護腦的健康需要采取的主要措施。比如,人需要充足的睡眠,需要避免長期的精神壓力,防止外界的激烈沖撞,保持愉快、積極的情緒等。10.5.1列舉睡眠、飲食、運動等影響健康的因素,養成良好生活習慣。10.5.2列舉噪聲、霧霾、污水等對人體健康的影響,養成環保意識。本單元共7課,以健康為線索,始于對自己身體素質狀況的檢測與評估,終于制訂健康生活計劃。中間5課,其中第2課至第5課側重對人體運動系統、血液循環系統、神經系統生理結構相關知識的學習,指向認識身體各系統器官及其功能、保護身體各系統器官的健康,即身體健康;第6課通過管理和控制自己相關內容的學習,指向引領學生提升心理健康和社會適應良好狀態的意識和能力。第1課“我們的身體”。以《國家學生體質健康標準》中對學生身體健康狀況監測的主要項目為依托,組織學生對自己的身體健康狀況進行檢測與評估,通過研討交流,了解影響人體健康的因素,關注自己的心理健康狀況,構建現代健康生活新理念、提升養成健康生活習慣的意識,形成健康生活的行為方式。第2課“身體的運動”。身體的運動機能狀況是檢驗身體健康與否的最外顯的指標之一。與所有生物體一樣,人體的身體結構都是與其功能相適應的,是為了滿足其自身生長發育、生存的需要。本節課在引領學生悉心體驗移動啞鈴過程中上肢各部分的變化,認識骨、關節和肌肉,構建骨、關節、肌肉協同配合完成運動的肢體運動模型。從而了解保護運動器官的重要性,以及促進其健康生長發育的方法與策略。第3課“心臟和血液”。心臟、血管和血液屬于人體血液循環系統,承擔著運輸養料和氧氣、廢物和廢氣的作用。血液循環系統能否正常工作,直接影響著身體各器官的健康。心跳是人體的主要生命體征之一,心臟停止跳動,意味著生命的終止。本節課通過模擬實驗了解心臟跳動維持血液在血管中的流動,培養學生建模與推理能力。通過測量比較不同學生運動后恢復正常心跳所用的時間,感悟體育鍛煉有益于心臟健康;通過閱讀資料、討論和交流,提升關注心臟健康的意識。第4課“身體的總指揮”。人體的中樞神經系統包括腦和脊髓。人腦具有高級功能,控制著人體的大部分生命活動現象,能夠指揮人的行動,產生思想和情感,認知和決策。人腦是認知、情感、意志和行為的生物基礎。本節課引領學生認識腦的結構特點,依據日常生活和