影子為什么會變化

李彩云 朱美華

湖北省宜城市南街小學(441400) 湖北省宜城市城關(guān)初級中學(441400)

1 實驗的地位與作用

本實驗是鄂教版小學科學4年級上冊“旗桿和影子”單元的內(nèi)容。生活中，學生對物體的影子見得比較多，但認知卻只停留在表象上，認識不深刻。筆者通過自制“影子變化演示儀”，幫助學生觀察影子的變化，理解影子產(chǎn)生及變化的原因，收到了較好的教學效果。

1.1 認知目標

讓學生了解太陽每天在天空中的運動模式,認識到一天中影子的變化與太陽的運動有關(guān)。

1.2 能力目標

通過觀察，總結(jié)出影子變化和太陽運動的關(guān)系，并在實際生活中學會運用規(guī)律判斷時間及方向。

1.3 情感目標

進一步認識事物是相互聯(lián)系、相互影響的，激發(fā)學生的探究興趣，培養(yǎng)學生從小養(yǎng)成主動觀察、認真思考、深入探究的科學精神。

1.4 實驗難點

指導學生運用恰當?shù)恼Z言準確表達出影子變化的原因。

2 實驗原型與不足

2.1 實驗介紹指導性不強

教材實驗中的文字描述不具體，實驗示意圖片模糊不清，具體內(nèi)容如圖1所示。

圖1 教材中實驗的描述

2.2 方位座標不規(guī)范

平面圖指示方向的規(guī)則是上北下南左西右東，教材中卻采用相反的標示(見圖2)，與實際對比容易出錯，也不便于學生觀察理解。

圖2 教材平面圖指示方向

2.3 手電筒移動太隨意

教材實驗中實驗者用手移動手電筒，沒有一定的軌道。若隨意移動學生不容易看出太陽的運行軌跡。沒有固定的軌道，導致實驗條件不一致，不利于數(shù)據(jù)的對比。

2.4 條件受限

實驗時，因條件不一致，每次演示實驗結(jié)果有差異，不利于反復觀察。

模擬實驗要求形象、直觀、科學。因此，筆者采用創(chuàng)設(shè)情境法、直觀演示法、問題探究法對教材實驗進行了改進與創(chuàng)新。

3 實驗改進與創(chuàng)新

3.1 自建模擬實驗裝置

筆者用木板模擬大地、木棍模擬旗桿、不銹鋼管模擬太陽的視運行軌跡、手電筒模擬太陽，自制了“影子變化演示儀”(見圖3)。

圖3 影子變化演示儀

3.2 標注方位座標

在面板上加注方位座標(見圖4)，有助于學生觀察、判斷影子的運動方向及變化。

圖4 方位座標

3.3 模擬太陽視運行軌道

我國大部分國土位于北回歸線以北地區(qū)，根據(jù)太陽的視運行軌跡圖，用滑動的套環(huán)配合不銹鋼管模擬了太陽四季不同的運行軌道。由于地軸是傾斜的，因此設(shè)計的軌道也向南傾斜，與實際情況更貼近。同時，用滑輪控制太陽的移動變化過程，使實驗過程更可控，有助于學生的觀察和測量。

3.4 測量更方便、準確

教材實驗中學生拿卷尺趴在地上測量，操作不方便且誤差較大。筆者在自制演示儀的木板上刻畫了半徑間距為1 cm的同心圓(見圖5)，測量數(shù)據(jù)時一目了然且誤差較小。

3.5 條件不受限

自制影子變化演示儀打破了天氣、時空的限制，且實驗條件可控，有利于反復演示，對比觀察。同時，在“旗桿和影子”及“影子為什么會變化”這兩課中都能使用，達到了一物多用的目的。

實驗改進后的優(yōu)越性體現(xiàn)在：①實驗條件一致;②操作方便;③貼近實際;④便于觀察和測量;⑤實驗現(xiàn)象明顯。

4 教學過程與實驗步驟

4.1 教學過程

本課的教學活動按激趣——探究——運用三步進行。

(1)影片導入，激發(fā)興趣

“知之者不如好之者，好之者不如樂之者?！鄙险n伊始，先讓學生觀看手影節(jié)目《逗趣》，勾起學生對影子知識的興趣，激發(fā)了學生進一步探究的欲望。

(2)探究實驗，得出結(jié)論

創(chuàng)新后的實驗分兩步進行，即發(fā)現(xiàn)規(guī)律，探究規(guī)律，由現(xiàn)象到本質(zhì)，層層推進?？茖W探究既須關(guān)注現(xiàn)象，又須數(shù)據(jù)驗證。教學中，讓學生邊觀察邊填表(見表1、表2)，降低了學生概括規(guī)律的難度，同時數(shù)據(jù)的遞減式變化更容易讓學生探究出影子變化的原因，引導學生的認知由感性認識上升到理性認識。

表1 實驗數(shù)

表2 觀察到的現(xiàn)

教學中，手機同屏互動和光感傳感器的配合使用，使實驗現(xiàn)象一目了然，實驗結(jié)論的得出水到渠成。

(3)學科整合，思維碰撞

“新課程標準”指出，學科間有效的整合將有助于學生建立系統(tǒng)的思維方式?；诖苏J識，筆者將本課知識與美術(shù)、音樂、體育等學科知識進行了有效整合，幫助學生將學科知識與實際生活相鏈接，培養(yǎng)學生在生活中學科學、用科學的意識。

4.2 實驗步驟

(1)發(fā)現(xiàn)規(guī)律——影子怎樣在變化

用手電筒模擬太陽，沿著模擬的太陽視運行軌跡自西向東緩緩移動手電筒。這樣，在短暫的時間里可以讓學生直觀地發(fā)現(xiàn)一天中影子的變化規(guī)律，并將影子的變化與太陽的運動建立起初步的聯(lián)系。

(2)探究規(guī)律——影子為什么會這樣變化

模擬秋季太陽的運行軌跡，通過模擬實驗，學生很快地發(fā)現(xiàn)影子變化與太陽運動的關(guān)系：早晨太陽從東南方升起，影子在西北方，太陽的位置低，影子長。太陽慢慢升高，影子慢慢變短，正午時太陽到達了最高點，影子最短，且轉(zhuǎn)到了正北方。下午，影子轉(zhuǎn)到了東北方，影子隨著太陽的西落慢慢變長。影子在秋季時是這樣變化的，那在春、夏、冬三季時是否也是如此？通過模擬不同季節(jié)太陽的視運行軌跡，反復演示，學生很容易就理解了影子的這種變化規(guī)律是太陽的東升西落造成的，周而復始。

5 實驗反思

(1)有效地整合課程，體現(xiàn)了以生為本的教學理念，培養(yǎng)了學生的科學思維，讓學生經(jīng)歷了一個完整的科學探究過程。

(2)通過自制教具和實驗方法的改進與創(chuàng)新，化抽象的科學知識為直觀的實驗現(xiàn)象，學生更容易理解，有效地突破了教學的重難點。

(3)激發(fā)了學生的探究興趣和欲望。實驗雖然很快結(jié)束，但直觀的實驗現(xiàn)象將激發(fā)學生在生活中持續(xù)探究的興趣，在科學與生活之間架起一座橋梁。