1
國立嘉義大學附設實驗國民小學108學年度 12年國教素養導向教學單元設計
領域/科目 自然 設計者 曹昱智
實施年級 四年級 總節數 共1節，40分鐘
公開授課 108/11/28星期四上午11:00-11:50 地點 2F 小自然教室 單元名稱 光的折射
設計理念說明(簡要說明設計此份教案的主要構想、理由、或特色)
本課程期望學生在具備光的直進與反射的概念後，透過科學閱讀的方式，瞭解光在不 同介質當中速度會產生差異，進而影響其行進路線而發生「折射現象」。接著，讓每位孩 子透過實驗操作的過程，觀察光穿透空氣與水兩種介質所產生的折射現象，並加以記錄實 驗結果。
課文中對於折射現象之介紹，僅著重於自然現象之觀察，而未深入探討現象背後的成 因為何，因此本課程融入科普文章的閱讀，讓學生瞭解光的速度在不同介質中有所差異 後，再結合實驗的操作觀察光穿透兩種不同介質時，所產生路徑的變化歸納出光的折射現 象。期望這樣的課程設計，能引導學生們以閱讀的方式學習科學，並以實驗操作進行探 究，進而達到培養「科學素養」之目標。
教學研究(可朝向：教材分析、差異化教學、學生背景經驗分析)
教材分析：本教材為康軒版四上自然第三單元奇妙的光活動2「光的折射」，以生活中常見 的折射現象引起孩子們的學習動機，並透過實驗操作進行觀察，讓孩子們發現 光在不同的介質中穿梭時會產生折射現象。
科學閱讀：閱讀對於科學學習是一項不可或缺的重要能力，透過閱讀科普文章的方式學習 科學，孩子們能夠結合自己的先備知識與經驗，獨立思考問題與建構科學知識 ，進而引發學生的科學學習動機，並培養其成為一位自主的學習者。
課程說明： 課程一開始，教師先與孩子們複習前一節課所學習到「光的直進」與「反 射」概念，接著要求孩子們仔細閱讀教師所發下的科普文章「光的速度會改 變」，並在閱讀的過程中試著標註出「在不同介質中的移動情形」。
教師將於閱讀文章後進行提問: 「為什光在不同介質中移動的速度會不 一樣」，並讓其他同學提出質疑，最後選出全班認為最為認同的解釋方法(論 證)。接著，讓各組學生思考:如果有一道光同時穿透兩種不同介質時可能產生 什麼結果?(提出假設)並共同研擬設計實驗設計來進行驗證(實驗設計)。
最後，教師引導學生透過實驗操作進行折射現象的觀察與紀錄工作，共同 探討折射現象的成因與光由不同路徑穿透兩種介質所產生的差異結果。
學生背景：1.具備光在同一種介質中移動時是「直線前進」之概念。
2.具備瞭解光遇到光滑的表面時會產生「反射現象」。
核心 素養
總綱 領綱/科目 呼應核心素養之教學重點
A2 系統 思考與解 決問題
自-E-A2 能運用好奇心及 想 像能力，從觀 察、閱讀、思 考所得的資訊或數據中，提 出適合科學 探究的問題或解 釋資料，並能依據 已知的科 學知識、 科學概念及探索科 學的方法去想像可能發生的
※透過閱讀科普文章，結合自己曾經學習過 的經驗與知識，理解自然現象發生的原理；
並且於閱讀理解後，獨立思考與辯證文章內 容與教師的提問，並針對問題提出適當的假 設。
2
C2 人際 關係與團 隊合作
事情，以及理解科學事實會 有不同的論點、證據或解釋 方式。
自-E-C2 透過探索科學的 合 作學習，培養與 同儕溝通表 達、團 隊合作及和諧相處的 能力。
※透過相互辯證的方式，讓孩子們在閱讀完 科學文本後能和同組成員進行互動交流，分 享想法。並透過小組方式操作科學實驗，培 養學生在進行科學時所需之溝通、協調與團 隊合作等能力。
學習 重點
學習表現
ah-Ⅱ-2 透過有系統的分類與表達方式，與他人溝通自己的想法與發 現。
tc-Ⅱ-1 能簡單分辨或分類所觀察到的自然科學現象。
po-Ⅱ-2 能依據觀察、 蒐集資料、閱 讀、思考、討論 等，提出問題。
pe-Ⅱ-2 能正確安全操 作適合學習階 段的物品、器 材儀器、科技 設備 及資源， 並能觀察和記錄。
pa-Ⅱ-1 能運用簡單分類、製作圖表等方法，整理已有的資訊或數據。
pa-Ⅱ-2 能從得到的資訊或數據，形成解釋、得到解答、解決問題。並 能將自己的探究結果和他人的結果（例如：來自老師）相比 較，檢查是否相近。
學習內容 INe-Ⅲ-8 光會有折射現象，放大鏡可聚光或成像。
議題 融入
實質內涵 融入總綱十九項議題中的「閱讀素養教育」。
所 融 入之
學習重點 養成運用文本思考、解決問題與建構知識的能力。
與其他領域/科目
的連結 國語文
教材來源 康軒版自然國民小學第四冊、自編教材
教學設備/資源 科普文章、雷射筆、線香、水、保鮮膜、透明塑膠盒 學習目標
透過閱讀科普文章瞭解光在不同的介質當中速度會有所不同。
透過實驗觀察，瞭解光在穿透兩種不同介質時，會產生折射現象。
透過觀察與討論，瞭解光的折射現象是由於光的速度改變所造成的現象。
教學活動設計
教學活動內容及實施方式 時間 備註
壹、 準備活動 教師準備：
1.科學閱讀短文學習單-光的速度會改變 2.雷射筆、線香、水、保鮮膜、透明塑膠盒
【課程開始】
引起動機
教師曾在本單元初，曾以光速作為引起動機讓孩子 們知道光的速度一秒大約能繞地球七圈半。但是同學們
3’ 能夠指出光在同一種
3
你們知道嗎?其實光的速度在不同的物質中穿梭，是有 所差異的喔!教師和孩子們複習學習過的光的「直線前 進」和「反射」概念之後，引導其閱讀文章。
貳、 發展活動
【科普文章閱讀】
教師將科普文章「光的速度會改變」發給孩子們，
請他們黏貼在筆記本上，並認真將文章內容閱讀完畢。
在閱讀的過程中，教師引導孩子標示光在各種物質中移 動的狀況。
【思考與論證】
文章閱讀後，教師引導學生思考為什麼光在不同的 介質當中會產生速度上的差異，請他們各組提出具體的 證據後，將共同的看法寫在小黑板當中進行討論。
1.找出證據
請孩子們由文章中找出造成光在不同介質中改變速度的 原因是什麼，把它寫在文章下方的欄位當中。
2.討論想法
以小組為單位，讓孩子們提出自己的發現，共同討論想 法。
3.擬出論點
透過小組共同討論後，整理出每組認為不同介質影響光 速的關鍵因素，並提出每組的論點。
4.教師歸納結論
教師透過小組討論的結果，歸納孩子們的發現，並引導 其瞭解粒子的排列緊密程度對光的速度會造成影響。
【綜合活動】
認識光速於不同介質中速度不同後，請孩子們思考 如果一道光同時穿透兩個不同的物質的話，會產生什麼 現象?
1. 提出假設:請孩子們根據學習過的光的知識，提出可 能的假設結果。
2. 設計實驗:引導孩子們設計出一個實驗架構來觀察光 在穿透兩種不同介質時會產生什麼現象。
3. 實驗操作:讓孩子們進行實驗操作與觀察實驗結果，
並將所發現的結果記錄下來。
4. 驗證與歸納:教師與孩子們一同驗證實驗結果與假設 之間的異同，並引導學生了解光在穿透
5’
2’
3’
5’
2’
2’
3’
10’
5’
介質當中移動會是直 線前進。
能認真閱讀文章內容 並。
能夠找出影響光速的 證據。
與同組成員一起分享 自己的觀點並互相討 論。
小組共同討論出一個 完整的論點，並上台 分享。
能由各組的論點中，
瞭解光速在不同介質 中會如何變化。
根據先備知識提出可 能的假設。
設計出一套可行的實 驗操作流程。
認真進行實驗操作並 且紀錄觀察結果。
驗證假設與實驗結果 的異同，並釐清科學
4
兩種不同物質時所產生的折射現象，是由 於光的速度變化所導致。
【課程結束】
現象產生的原因。
參考資料：
1. 維基百科：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%85%89%E9%80%9F
2.南一書局—光的傳播與介質：https://www.nani.com.tw/jlearn/natu/ability/a1/3_a1_4_1.htm 附錄：「光的速度會改變」學習單
如附件
附件:
光的速度會改變!
小朋友你有沒有曾經聽說過，光一秒鐘的速度能夠繞地球七圈半呢?其實這是光在「真空」當 中的速度。光在不同的物質中移動時，速度可是有所不同喔!
在真空狀態下，因為完全淨空沒有任何粒子，此時光的速度最快，大約是 300,000 公里/秒，
這樣的速度不僅能讓光一秒繞地球七圈半，也能讓光在大約一秒鐘從地球表面到達月球表面；光 在空氣中前進時，因為空氣中粒子的阻礙，使得光的前進速度受到一些影響，但光在空氣中的速 度大約還是 300,000 公里/秒；水中的粒子比空氣中的粒子排列更密集，所以光在水中的移動速度 會比空氣中還慢，大約為 225,000 公里/秒；而玻璃中的粒子排列的非常緊密，因此光在玻璃中前 進的速度受到影響更大，甚至會比在水中時移動的更慢，此時的速度大約剩下 150,000 公里/秒。
認識完光在不同物質當中的速度差異之後，請各位小朋友一起動腦想一想，如果光一次穿透 兩種不同的物質時，可能會發生什麼事情呢?
Q.請由文章中找到證據，在空格中說明造成光在不同物質中改變速度的關鍵原因是什麼?
