眼睛是如何看到物体的

（注意：本课程包含 A 和 B 两个部分，它们对于完全达到教学标准都至关重要。如果时间有限，请根据学生的需要从这两部分中选取一些内容进行讲解。）

本课程的主要学习内容是探究光对我们视觉能力的影响。学生将参考示例图片、搭建说明和编程提示来搭建可移动光源。鼓励他们设计并搭建一个富有创意的可移动光源。

• 前期知识铺垫 - 眼睛是如何看到物体的 利用常备科学材料、共享信息、图片和定义。
  • 光线在遇到物体后会被反射（反弹）回来，进入眼睛。
  • 视网膜是眼睛中负责检测光线和颜色的结构。
  • 眼睛向大脑发送光线和颜色信号，大脑利用这些信息来帮助我们看清物体。
  • 关键词汇 反射光、眼睛、视网膜
• 搭建和编程提示 请查看学习单元中的建议。针对本课程的建议：
  • 利用 SPIKE App 应用程序“开始”菜单中的“电机”和“灯”教程强化教学效果。
  • 利用 SPIKE App 应用程序“帮助”>“词语模块”菜单中的“事件模块”和“灯模块”部分提供更多支持。
  • 在模型中添加电机，让小车能够移动到新的位置并对它进行编程（提示：可参考大巴士课程中的灵感启发模型。），为“拓展”部分提供灵感和搭建支持。
• 材料 学生需要在一个相对黑暗的空间中观察矩阵灯。可以考虑拉上窗帘，调低顶灯亮度，或者提供一个带观察孔的大纸箱，将模型放在上述环境中进行测试。

A 部分（45 分钟

• 介绍故事的主人公和第一项挑战：丹尼尔在黑暗的洞穴中进行探究时发现了一些东西。你能帮助他看得更清楚吗？

• 思考 — 引导学生围绕课程主题展开简短的讨论，期间可根据需要使用故事图片。

  • 在黑暗环境中，我们如何才能看清物体？（借助手电筒或其它光源来照亮物体。）
  • 如果光路被阻挡，无法抵达某个物体，这会如何影响我们看到该物体的能力？（由于光线无法穿过遮挡物抵达物体，它就无法反射任何光线。没有光线，我们的眼睛就无法向大脑传递关于物体的信号，因此我们也就无法看清物体。）
  • 如果光线被阻挡，可以采取哪些措施来看到物体？（移动光源，移动光线遮挡物，或移动物体。）

• 给每个小组分发一套 SPIKE^™ 科创基础套装和一台设备。

• 在学生搭建和编程的过程中，提醒他们可以参考示例图片和搭建说明中小车和光源的设计方案。也可以让学生根据自己的想法设计并搭建富有创意的可移动光源。

• 让学生：

  • 用基础模型搭建模型车，帮助丹尼尔看到洞穴中的物体。在小车的前部添加一个照明灯。
  • 对模型进行编程，以展示光路是如何让我们看到物体的。
  • 测试模型（利用你设计的黑暗区域 — 参见“课前准备”部分）。

• 鼓励学生开展头脑风暴，讨论可以用哪些方式来搭建乐高^®组件，从而模拟光线对于视觉能力的作用。例如，学生可以用矩阵灯来代表手电筒；用乐高底板来代表“墙壁”，用它来挡住照射到物体上的光线。学生可以通过移动这些组件（光源和墙壁）来探究光路的变化对于物体可见性的影响。

• 在活动进行到一半的时候，让学生按照他们习惯的方式交流想法，并利用在分享中获得的灵感进一步完善他们的模型。

创意示例

• 将学生召集到一起分享彼此的成果和创意。 

• 让每个小组用他们的模型进行演示并解释：

  • 光是如何通过物体反射进入我们的眼睛，从而让我们能够看到物体的。
  • 为什么当光路被阻挡，无法抵达物体时，我们便看不到物体了。

• 鼓励学生分享他们为了改善模型性能都进行了哪些修改。

如果要继续学习“B 部分 — 解释”，请让学生保留搭建好的模型，或者给他们一些时间重新进行搭建。

B 部分（45 分钟

• 重复“A 部分 — 解释”中的步骤，让其他小组演示并解释他们的学习成果。

• （5 分钟）分享背景知识，帮助学生更好地进行拓展：讨论为什么在墙壁不动的情况下移动小车会让光路发生改变。（光路被乐高底板构成的“墙壁”挡住了。 将小车向左或向右移动可以让光线避开墙壁。）

• （15分钟）让学生迭代并测试模型，完成 App 应用程序中的下一项挑战：

  • 对模型中的电机进行编程，让小车能够移动到新的位置。（提示：可参考大巴士课程中的灵感启发模型。）
  • 展示小车的位置是如何改变光路的，又是如何影响丹尼尔看物体的能力的。解释移动小车能不能让丹尼尔更好地看清物体，如果能，是如何实现的。

• （10 分钟）鼓励学生分享：

  • 帮助他们完成挑战的知识、想法或技能。
  • 在搭建过程中获得的知识、想法或技能。

• 让学生整理套装和工作区。

• 在学生构思、搭建和编程的过程中，利用引导性问题促使他们进行思考和做出决策。

教师观察清单

• 查看学习目标（_教师支持_部分）。
• 利用清单观察学生的进度：
  • 他们向模型中添加了一个能够移动到新位置的光源。
  • 他们能够用模型说明，我们的眼睛需要借助物体上的反射光才能看到它。
  • 他们能够用模型来解释，如果光源与物体间的光路被阻挡，我们便看不到物体了。

自我评估

让每位学生选择一块最能代表自己当前水平的积木。

• 蓝色积木：我觉得自己能够按照说明创建程序。
• 黄色积木：我能够按照说明创建程序。
• 绿色积木：我能够按照说明创建程序，还能帮助同伴达到相同水平。

同伴反馈

让学生在各自小组内讨论他们的合作经验。
鼓励他们使用如下表达方式：

• 当你……我非常感兴趣
• 我想了解更多关于你如何……

可通过如下方式简化本节课：

• 调整第一项挑战：让学生在不使用小车的情况下搭建光源（使用矩阵灯）并对它进行编程。让他们分别在有墙壁和没有墙壁遮挡的情况下测试光线对于物体的照射情况。

可通过下列方式增加难度：

• 扩展“拓展”部分的挑战：让学生在程序中将矩阵灯的像素亮度依次设置为 0%、25%、50%、75% 和 100%，以这种方式对“拓展”部分的模型进行调整。让他们观察不同亮度下物体可见度的变化情况。

• 提供一些关于具有出色夜视能力的动物（不同于人类）的学习材料。让学生从这些动物中选出一种，写一篇关于这种动物的短文，介绍它是如何在黑暗中看到物体的，以及它能看到多远的距离。

如果实施该部分内容，课程时间将超过 45 分钟。