一、教材分析
《美丽的彩虹》是义务教育课程标准实验教科书《科学》（教科版）五年级上册第二单元《在阳光下》的第四课。其教学内容包括“自制水棱镜” 、“制作牛顿盘”两部分。彩虹是学生常见的自然现象，只要见过彩虹的学生都会被它那迷人的色彩着迷，久久不能忘怀。但却不能解释雨后为什么会产生彩虹，虽然他们知道彩虹是由7种颜色组成，但却不能解释彩虹的不同颜色是怎样形成的。所以在教学本课时首先采用了三棱镜把太阳光分解成彩虹，以提高学生对本节课探究的欲望，然后让学生利用“自制水棱镜”分解太阳光，了解太阳光是混合光可以分解成光谱。另一方面再让学生通过制作牛顿盘来探究把分解成的各色光混合成白光。
二、教学设计理念
《新课程标准》明确提出：探究既是科学学习的目标，又是科学学习的主要方式，学生亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。所以在本节课的教学中，主要采用了以学生主动进行科学探究学习为主，教师作适当指导为辅的教学模式，使学生运用探究式的学习方法，亲自动手制作水棱镜和牛顿盘对太阳光的分解和合成现象进行观察研究，鼓励学生大胆地、积极地、有创造性地去观察比较，在观察与比较中发现问题，通过猜想、讨论、交流、合作、实验等方法提出自己的想法和建议，以此来达到教学目的。在整个教学活动设计中，充分体现了学生的学习主体地位，引导学生在进行制造彩虹的活动中，培养学生的发散性思维能力、合作与交流的能力，引导他们科学地观察实验和思考，让他们体验到科学探究的乐趣，从而激发起他们发现问题和解决问题的欲望，使他们全心全意地投入到探究的活动中去，不断保持和发展探究周围事物的兴趣和爱好。
三、教学目标的设定
（一）知识与技能：
引导学生通过制作水棱镜和牛顿盘对太阳光的分解和合成现象进行科学探究和观察，鼓励学生大胆地、积极地、有创造性地思考提出自己的想法和建议，鼓励学生在课外进行制作彩虹的活动，在活动中培养和发展学生的发散性思维能力、合作与交流能力。
（二）过程与方法：
1、组织学生在课堂上进行一些有意义的科学探究活动的过程。
2、经历对太阳光的分解和单色光的混合进行认真细致观察的过程。
3、经历制作水棱镜和牛顿盘的过程。
4、经历简单的分解太阳光和单色光的混合实验过程。
（三）情感、态度与价值观：
组织、指导学生通过制作水棱镜和牛顿盘对太阳光的分解和合成现象进行科学的观察，知道水棱镜能分解太阳光和太阳光是由多种颜色的光混合而成的。这些光按一定的比例混合也能形成白光。知道有关光折射的初步知识和人工制造彩虹的方法，引导学生科学地进行观察、实验和思考，让学生体验到科学探究的乐趣，体验成功的喜悦，养成乐于探究的良好学习习惯。
四、教学准备
小组实验材料：三棱镜、水槽、水、小镜子、白色卡纸、制作牛顿盘的套材。
教师演示用材料：小组材料、牛顿盘成品、相关图片。
五、科学探究活动过程
（一）创设情景，激发探究的欲望
师：上课。同学们好！老师和你们交个朋友好吗？
生：好。
师：太阳距离我们远吗？谁能把太阳摘下来送给老师和同学呢？
生：不能。
生：我可以用水盆把太阳摘下来。
生：我可以用小镜子把太阳摘下来。
生：我可以乘坐宇宙飞船把太阳摘下来。
师：同学们的想象非常丰富，各具特色，但事实上真的能把太阳摘下来吗？
生：不能。只能把太阳光的反射来送给老师和同学。
师：你真聪明，请你演示怎样把太阳光送给老师和同学。
生：用小镜子反射课室外的太阳光。
师：你们已经收到礼物了，请你们观察太阳光的颜色是怎样的。
生：太阳光是白色的。
师：你们都同意太阳光真的是白色的吗？
生：同意。
师：好，现在请观看课件播放的图象，你从图象中看到什么现象。
生：我看到了彩虹。
生：我看到了喷水池上空有彩虹。
生：我看到了在瀑布上空有彩虹。
生：我看到了雨后天空中出现了美丽的彩虹。
……
师：你们的观察很认真细致，那你们认为彩虹美丽吗？
生：美丽极了。
师：既然彩虹这么美丽，谁知道彩虹是怎样形成的，彩虹是由哪几种颜色构成的？
生：我认为在有水的地方就会形成彩虹，彩虹的颜色是五颜六色的。
生：我认为雨后会形成彩虹，彩虹的颜色有红色、黄色、青色的。
生：我认为在太阳光下有水的地方的上空就会出现彩虹，彩虹的颜色是由红、黄、绿、青组成的。
生：我认为彩虹是在有太阳时候，在有水的地方上空有很多小水珠出现时才会形成，彩虹是由7种颜色构成的。……
师：你们也想制造彩虹吗？想知道彩虹是由哪7种颜色构成的吗？
生：想。
师：出示并介绍三棱镜的形状和结构，演示三棱镜分解太阳光的实验方法。然后让学生分组实验，并要求把实验中观察到的现象记录下来，稍后汇报实验成果。
生：分组实验。约5分钟。
生：我看到了彩虹。
生：我看到了彩虹的颜色是五颜绿色的。
生：我知道三棱镜可以分解太阳光形成彩虹。
生：我知道三棱镜可以制造彩虹。
生：我知道太阳光不是白色的，而是五颜六色的。
师：彩虹是由这么美丽的颜色光组成的，谁能给这些颜色起个有代表性的名称呢？
生：我给它叫红、金、黄、绿、蓝、青、紫。
生：我认为红色和金色不够贴切，应改为赤、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
师：通过用三棱镜分解太阳光后，你们现在认为太阳光真的是白色吗？
生：不是。
生：应该是由赤、橙、黄、绿、蓝、靛、紫7种颜色混合而成的。……
师：你们真棒。其实太阳光穿过透明的三棱镜时，光行进的方向会发生改变，被分解成多种颜色的光，形成了光谱，这就是我们所看到的彩虹了，太阳光是由赤、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等7种颜色的光混合而成的。
（二）以探究为乐，乐在其中
师：没有三棱镜，我们也能用水和镜子分解太阳光，讲解并演示水棱镜的制作方法。
（1）、在盘子中倒入2～3厘米深的水。
（2）、在水中放一面镜子，镜子斜靠在盘子的一边，然后在镜后面的盘子边粘一块橡皮泥，把镜子固定。
（3）、把一张白色卡纸粘在窗户底部附近，然后把水盘放到明亮，朝阳的地方。
（4）、把镜子对准太阳直至看到白纸上出现色彩（适当调整镜子、盛水盘子的位置和白纸的高度）。
师：你们也想制作水棱镜吗？
生：想。
师：现在大家一齐来自制水棱镜，然后观察水棱镜分解太阳光的现象，看哪组能最快制成并观察到彩虹。
生：分组自制水棱镜，实验探究。
生：我们小组发现水棱镜也有三棱镜的功能，它能反射光也能透过光，所以我们能在白纸上看到了水棱镜的模糊的影子和光。
生：我们小组发现水棱镜能让太阳光透过去照在白纸上，也能阻挡太阳光改变传播的路线，也能反射光到后面。
生：我们小组发现太阳光穿过、透过水棱镜后，因为太阳光穿过、透过水棱镜的左右两边时，我们就看到了白纸中间有一个光环，水棱镜两边的七彩光也呈现出来了。
师：你们小组有新的发现吗？
生： 我们小组发现了白纸上出现了彩虹，只不过没有三棱镜制造的彩虹这么美丽。
师：你们尝试调整镜子、盛水盘子的位置和白纸的高度慢慢地反复多次实验，看结果怎样。
生：我们小组看到比上次实验更清晰的彩虹。
师：你们都看到了比上次实验更清晰的彩虹吗？
生：看到。
师：请把彩虹的位置在纸上画出来。并把部分小组画的在投影机上影示。
生：开始画彩虹。
师：水棱镜必须具备哪些功能才能制造彩虹。
生：小组合作交流后汇报。
生：我认为水棱镜应该具备反光和能改变光的传播路线的功能，才能形成彩虹。
师：为什么它能改变光的传播路线呢？
生；如果它不能改变光的传播路线，那么白纸的两边就不能看到彩虹。如果不能改变光的传播路线，它只能透过，那么只能在纸的中间看到彩虹。
生：我们小组还发现要想有彩虹，水棱镜中一定要有水，如果没有水，就不能形成彩虹。
生：我们小组还发现水棱镜还有变色的功能，它能把太阳光变成了彩虹。
师：太棒了，你们真像一个小科学家去思考问题、去做实验。那么，三棱镜和水棱镜都能把太阳光变成彩虹，它们这种功能我们把它叫做什么呢？
生：“改变”。
生：我认为不是叫“改变”，应该叫“分解”。
师：你真聪明，没错应该叫“分解”，我们看到的彩虹，实际上就是太阳光谱。
师：除了用三棱镜、水棱镜制造彩虹外，谁能想出其它方法制造彩虹呢？
生：我发现用口吸入水后，背着太阳光猛力向上喷出水花，就会看到彩虹。
生：我发现用喷水枪装满水后，背向太阳光喷出水花也能看到彩虹。
……。
师：经历了刚才的观察、实验，你们得到了什么收获。谁能解释雨后为什么会产生彩虹。
生：我知道三棱镜、水棱镜都能制造彩虹。
生：我知道太阳光是由赤、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等7种颜色的光混合而成的。
生：我知道三棱镜、水棱镜都能制造彩虹的功能叫做“分解”。
生：我知道彩虹是一种自然现象，是由于阳光射到空气的水滴里，发生光的反射和折射造成的。
生：我知道，当太阳光通过三棱镜和水棱镜的时候，前进的方向发生了偏折，而且把原来的白色的太阳光线分解成赤、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各种颜色的光带。
生： 我知道在下雨时或雨后，由于空气中充满了无数个小小的能偏折日光的水滴，当阳光经过水滴的时候，不仅改变了前进的方向，同时被分解成赤、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等7种的色光，如果角度适宜时，就会形成彩虹。
生：我知道彩虹一般出现在夏天，因为夏天多下阵雨，下雨的范围不大，往往是这边天空下雨，那边天空仍出太阳。这时候雨后的天空中还飘浮着许多小水滴，当太阳光透过这些小水滴时，经过折射的作用，天空中就会出现美丽的彩虹。
师：我们有时候看到的彩虹又大又鲜艳，这是什么原因呢？
生：我猜想可能与空气里的水滴的大小有关。
师：没错。当空气里的水滴越大、越多，彩虹就越大、越鲜艳。反之水滴越小，彩虹就越暗淡。
（三）让拓展促学，学无止境
师：太阳光通过棱镜后会分解成多种颜色的光，那么这些单色光混合后能否再合成白光呢？
生：不可能。
生：一定能，因为刚才我们曾经用三棱镜、水棱镜分解太阳光形成彩虹，说明了太阳光是由7种不同颜色的光混合而成的，现在我们肯定能把这7种不同颜色的光混合成白光。
师：你真棒！那你有什么办法可以把多种颜色的光混合成白光呢？
生：可用牛顿盘。
师：你见过牛顿盘没有。你为什么知道牛顿盘可以把多种颜色的光混合成白光呢？
生：我是看书知道的。
师：没错，你们对科学很有研究，那么现在我们一齐来研究牛顿盘怎样能把多种颜色光混合成白光好吗？
生：好。
师：拿出牛顿盘套材，先在7色纸板圆心部位凿一个洞，再从纸板外缘至圆心一条缝。依次把赤、橙、黄、绿、蓝、靛、紫这7张圆形纸板从切口交叉重叠并固定在铅笔上。
生：以小组为单位制作牛顿盘。
师：讲解并演示调整彩色圆盘的顺序和大小，旋转方法。引导学生先任选两张彩色圆盘尝试，并反复调整它们的顺序和大小。再依次选三到七张彩色圆盘尝试，并反复调整它们的顺序、大小和旋转方向，看能否看到白光。
生：学生实验。
生；我发现先用红、黄、蓝三张彩色圆盘，红色的圆盘占八分之七左右，黄、蓝彩色圆盘占八分之一左右，顺时针旋转，旋转速度要快，这时可以看到白色的光。
生：我们小组用红、橙、黄、蓝、绿等五张彩色圆盘，红色的圆盘约占四分之三左右，橙、黄、蓝、绿等彩色圆盘约占四分之一左右，逆时针旋转，旋转速度要快，这时可以看到白色的光。
生：我们小组用红、橙、黄、蓝、绿、靛、紫等七张彩色圆盘，红色的圆盘约占四分之三左右，橙、黄、蓝、绿、靛、紫等彩色圆盘约占四分之一左右，顺时针旋转或逆时针旋转，旋转速度要快，这时可以看到白色的光。
下课铃响。
师：你们真聪明，真像一个小科学家，你们的探究实验已经迈出了精彩的第一步了，课后继续探究，把发现再告诉给老师和同学听，老师等待你们的探究结果。
课后反思
爱因斯坦曾经说过：“兴趣是最好的老师。”生动地概括了兴趣与学习的关系。没有兴趣的学习，是无可奈何的、消极被动的学习。兴趣是主动学习的生命和动力，科学教学要注重培养学生兴趣，使学生生动活泼主动地学习，这也是新课标所要求的。“你的回答真精彩“。“你真聪明”。“你真像一个小科学家！”。“猜测是科学发现的前奏，你们已经迈出了精彩的一步！”……这些句子的运用，既使教师有节奏的控制着课堂教学过程，“组织者、引导者”的作用得到充分发挥，又使学生感到话语亲切、不生硬，易于接受，激发其学习兴趣，又全身心地投入下面的学习中去。在课上，我经常说：“你真行！真不错！太棒了！……”这些感叹句，不仅使学生有了成功的体验，而且进一步激发起学生探究的兴趣。
在科学探究过程中，做到既关注学生科学研究的方法、科学思维的方法，关注让学生自主进行探究活动，并在研究活动中培养学生的科学素养，即培养学生严谨的科学态度。教学环节的设计基于学生的已有认知基础之上，能让学生互相享受各自研究的成果，达成共识，形成结论。对于学生的评价既关注知识与技能的理解和掌握，科学探究的过程体验，更关注他们情感与态度的形成和发展，即能主动与同伴进行交流和合作，能否积极主动地参与探究活动。评价以师生评、生生评、自评等多种形式进行，重视对学生发现问题、解决问题和实践操作能力的评价。
《科学课程标准》中提出：学生是科学学习的主体，科学学习要以探究为核心。在整个的探究活动，学生经历了猜想－设计－操作－结论这个完整的探究过程，教师注意自始至终都是以一种启发者、引导者、帮助者、欣赏者的身份参与到学生的探究活动中。在设计实验的过程中，形象生动的提示同学们高低要有明显的差别，渗透对比试验的知识。注意了提醒学生选择自己的方式进行表达与交流，并让学生以小组为单位汇报，学生的汇报虽然有的不完整，但注意了能对学生的回答适时补充，并善于及时捕捉学生随时闪现的智慧火化，给他们以肯定，给他们以激励。
通过层层深入的探究活动，学生能自己分析和研究生活中的事例，提出自己的研究问题，并在此基础上自主设计实验计划、选择实验材料、开展实验研究、得到实验结论。经历“猜想—设计—操作—总结”的过程，在探究活动中，注意了小组内的相互合作和观察研究。在实验的现象分析和总结中，知道用三棱镜、水棱镜分解太阳光形成彩虹，牛顿盘能把多种颜色光混合成白光。知道了人工制造彩虹的方法，知道了彩虹多形成于夏天雨后的原因……。
小学科学课程是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程。虽然科学素养的形成是长期的，但是我相信作为科学课教师的我们，一定会以切契而不舍的精神全力投入到对科学课教学的探究之中，圆满地完成科学启蒙任务，使科学素养之花绽放的更加绚丽多彩。
