淺談對《光和影》實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新 論文

淺談對《光和影》實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與摘要：教科版科學(xué)五年級上冊《光和影》中的三晰的實(shí)驗(yàn)效果和收集科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)。對此，可做如下改進(jìn)謹(jǐn)科學(xué)的記錄數(shù)據(jù)；用垂直屏搭配方格紙代替墻壁和桌面，直的兩面屏，可同時(shí)成影，達(dá)到同時(shí)對比的良好效果；將遮定性，更好觀察影子的形狀；更換多種遮擋物，能豐富學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，避免實(shí)驗(yàn)單一性。關(guān)鍵詞：光源；遮擋物；影；實(shí)驗(yàn)操作；改進(jìn)與創(chuàng)新《光和影》是教科版科學(xué)五年級上冊第2單元的起始課，筆者在課前就所教的班級學(xué)情進(jìn)行了充分的調(diào)查與分析。五年級的學(xué)生對于影子的產(chǎn)生和特點(diǎn)已經(jīng)有初步認(rèn)識(shí)，但他們認(rèn)識(shí)水平有限，還不能用科學(xué)的語言概括光影之間的關(guān)系。因此，有必要進(jìn)行科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)意識(shí)一位好老師是用教材教，而不是教教材。在實(shí)際的教學(xué)過程中，為了更好的適應(yīng)學(xué)生的學(xué)情，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶骄繎B(tài)度，筆者對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改革和創(chuàng)新。一、影子與遮擋物和光源之間距1.分析教材中的實(shí)驗(yàn)按照教材要求，本實(shí)驗(yàn)是用手電筒照射距離墻面不同遠(yuǎn)的三個(gè)木塊。實(shí)驗(yàn)需要一位同學(xué)用手持手電筒保持不動(dòng)，第二位同學(xué)移動(dòng)木塊，第三位同學(xué)則需要在墻面上分別畫出它們的影子，并測量影子的長度。如圖1所示，多人同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，操作不便；而教材要求以墻面為屏，不便于勾畫影子輪廓和收集數(shù)據(jù)等。圖1圖22.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新（1）實(shí)驗(yàn)裝置。手電筒、長方體木塊、垂直屏、三腳架、置物臺(tái)、方格紙。（2）裝置組裝。將手電筒固定在三角架上，長方體木塊放在置物臺(tái)上，然后把光源和遮擋物放在垂直屏上適當(dāng)?shù)奈恢?，垂直屏上夾上一張方格紙（圖2）。（3）實(shí)驗(yàn)操作過程。學(xué)生打開光源，分別將遮擋物依次放在1，2，3，可以在光屏上看到穩(wěn)定清影子。通過學(xué)生的觀察和記錄數(shù)據(jù)（表1），總結(jié)結(jié)論：遮擋物離光源越近，影子越大，遮擋物離光源越遠(yuǎn)，影子越小。表1改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)更多關(guān)注實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及背后的原因。如：有的學(xué)生仔細(xì)在觀察在光源和屏的距離一定的情況下，遮擋物離光源越近，它擋住的范圍越大，在光屏上形成的影子就越大。二、影子與光源照射遮擋物側(cè)面形1.分析教材中的實(shí)驗(yàn)按照教材要求，本實(shí)驗(yàn)是用手電筒分別從長方體的上面和側(cè)面照射，然后學(xué)生再畫出物體不同照射面形成的影子。如圖3，在實(shí)驗(yàn)時(shí)遮擋物要懸空，不僅操作不便還會(huì)影響學(xué)生觀察影子的形狀；分別照射長方體正面和側(cè)面，也不便于學(xué)生同時(shí)對比觀察；若只用長方體作為遮擋物，較為單一，不能科學(xué)全面的做結(jié)論。圖3，圖42.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新（1）實(shí)驗(yàn)裝置。手電筒2個(gè)、長方體及其他形狀的遮擋物若干、垂直2個(gè)，置物臺(tái)1個(gè)，方格紙若干。（2）組裝裝置。將遮擋物放在置物架上，兩個(gè)手電筒互為垂直固定在三腳架上，垂直屏兩面分別正對光源。（圖4）（3）實(shí)驗(yàn)操作過程。學(xué)生將不同形狀的遮擋物放在置物臺(tái)上，打開光源，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與觀察。通過同時(shí)對比兩邊的影子形狀，學(xué)生可以容易的觀察出同一遮擋物的被照射面?zhèn)让娌煌?，光源照射時(shí)形成的影子也不同，影子的形狀和照射面形狀有關(guān)。教師還可以補(bǔ)充介紹，從不同側(cè)面照射得到的物體的影子叫做投影。數(shù)學(xué)上的三視圖就用到了物體不同面的投影，生活中的交通指示牌也用到了投影畫。三、影子與光源位置1.分析教材中的實(shí)驗(yàn)按照教材中的實(shí)驗(yàn)要求，學(xué)生將木塊放在桌面上，用手電筒從不同的位置照射，在桌面上分別畫出木塊的影子。實(shí)驗(yàn)中學(xué)生手拿電筒，時(shí)遠(yuǎn)時(shí)近，且人為改變照射隨意性大?；谝陨蟽牲c(diǎn)問題，最終無法收集嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)數(shù)據(jù)。（圖5）圖5，圖62.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新（1）實(shí)驗(yàn)裝置。萬向轉(zhuǎn)光儀、長方體遮擋物、方格紙。（2）實(shí)驗(yàn)操作過程。由于這一實(shí)驗(yàn)變量較多，學(xué)生利用萬向轉(zhuǎn)光儀的半徑轉(zhuǎn)動(dòng)軸控制光源到遮擋物的距離不變，只改變光照方向和6）。學(xué)生分別將指針撥到30°，60°，90°，120°，150°，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄數(shù)據(jù)（表2）。表2通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)影子的長短隨著光源照射角度的改變而90°的照射稱為直射，直射時(shí)影子最短，斜射時(shí)，斜射程度越大，影子越長。仔細(xì)觀察，學(xué)生還會(huì)發(fā)現(xiàn)影子總是在背光的一面形成。而這些發(fā)現(xiàn)，都會(huì)為后面學(xué)習(xí)光沿直線傳播這一本質(zhì)特點(diǎn)做好鋪墊。另外，根據(jù)影子長短和方向的變化受到光照角度的影響，向?qū)W生介紹我國古代為普遍使用的日晷儀，可以鼓勵(lì)學(xué)生課下查閱資料并制作。四、自制拓展教—無影燈模擬1.制作背景在實(shí)際教學(xué)的過程中，由于班級部分學(xué)生對于對影子的形成很有興趣，就對于生活中影子現(xiàn)象觀察很仔細(xì)。因此，他們會(huì)提出一些問題，如：有時(shí)路燈下為什么能看到兩個(gè)影子呢？為了幫助孩子們解決疑問，培養(yǎng)他們科學(xué)思維和科學(xué)推理的能力，筆者還設(shè)計(jì)了無影燈模擬儀。2.制作簡介本裝置外部采用亞克力板材料，不易變形，并在其中一面適當(dāng)均勻打出12個(gè)直徑1厘米的小孔，將小燈泡放置其中。內(nèi)部有干電池2節(jié)作為電源，12盞燈并聯(lián)且一燈一開關(guān)（圖7）。3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程首先，教師可以先打開無影燈模擬儀上的兩盞燈，照射遮擋物，讓學(xué)生說說有什么發(fā)現(xiàn)？學(xué)生很容易明白，原來兩個(gè)影子是兩盞燈照射的緣故。緊接著教師打開更多的燈，再讓學(xué)生說說看有什么發(fā)現(xiàn)？通過觀察，學(xué)生能發(fā)現(xiàn)當(dāng)越來越多的燈照射遮擋物時(shí)，形成的影子越來越多，同時(shí)，影子越變越8）。教師繼續(xù)追問，假如擋物的周圍放滿光源，可能會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生呢？學(xué)生通過剛才的現(xiàn)象，科學(xué)推理出可能沒有影子。這時(shí)，教師可以適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生，生活中有時(shí)不需要影子的出現(xiàn)，比如在醫(yī)生在手術(shù)臺(tái)上給病人做手術(shù)的時(shí)候。通過本次的拓展實(shí)驗(yàn)，極大的激發(fā)了學(xué)生們細(xì)心觀察生活的興趣，同時(shí)讓學(xué)生感受科學(xué)推理法在實(shí)驗(yàn)中的重要作用，認(rèn)識(shí)到社會(huì)的發(fā)展離不開科學(xué)的進(jìn)步。圖7圖8五、實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)與1.實(shí)驗(yàn)操作簡單，收集數(shù)據(jù)嚴(yán)謹(jǐn)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)中，利用筆者設(shè)計(jì)的萬向轉(zhuǎn)光儀，方格紙等，不僅便于更有利于學(xué)生收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)光影規(guī)律。2.實(shí)驗(yàn)對象豐富，對比效果明顯利用垂直屏和多種遮擋物，能讓學(xué)生直觀的看到影子的形狀和遮擋物的照射面有關(guān)。3.由淺入深，有序探究為了更加符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，由易到難，由簡到繁，將教材上的實(shí)驗(yàn)順序調(diào)整為2、3、1。這樣，三個(gè)探究活動(dòng)可以順應(yīng)學(xué)生認(rèn)識(shí)問題的規(guī)律，也便于逐一中的變量，理解控制變量法在實(shí)驗(yàn)中的重要作用。4.積極拓展，激發(fā)興趣科學(xué)教學(xué)并不僅僅是將孩子束縛在教室里，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生課下積極去發(fā)現(xiàn)身邊的科學(xué)現(xiàn)象，思考現(xiàn)象背后的原因。本節(jié)《光和影》教學(xué)中，學(xué)生課下反饋較多的是在生活中觀察到了有兩個(gè)甚至多個(gè)影子的出現(xiàn)。筆者為了更好的引導(dǎo)學(xué)生思考現(xiàn)象背后的原因，特別制作了無影燈模擬儀。使用教具后，學(xué)生不僅直觀的了解現(xiàn)象背后的原因，更是對各種生產(chǎn)生活中用到的器具產(chǎn)生巨大的興趣，推動(dòng)他們積極的觀察和思考。5.一器多用，節(jié)省實(shí)驗(yàn)成本筆者設(shè)計(jì)的這套教具還可以用于教材后三節(jié)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。例如：陽光下的影子、光是怎樣傳播的、光的反射等，如圖9。圖9小學(xué)科學(xué)是一門基礎(chǔ)性、實(shí)踐性和綜合性的課程，其基本理念就是培養(yǎng)每一個(gè)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)。在本節(jié)課中，我通過對實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新和改進(jìn)，使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作更簡便，觀察效果更直觀，收集數(shù)據(jù)更嚴(yán)謹(jǐn)。通過實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，讓學(xué)生感受到自己