“小孔成像”教學(xué)實(shí)錄與反思

劉萍

摘要“小孔成像”是蘇教版《科學(xué)》五年級(jí)上冊(cè)“光與色彩”單元中《光的行進(jìn)》一課中的內(nèi)容?！豆獾男羞M(jìn)》一課主要分為三個(gè)部分：認(rèn)識(shí)光源、認(rèn)識(shí)光的直線傳播現(xiàn)象、研究小孔成像。在教學(xué)時(shí)，筆者對(duì)教材做了改進(jìn)和拓展，首先讓學(xué)生認(rèn)識(shí)古人對(duì)于小孔成像的發(fā)現(xiàn)以及現(xiàn)在的模仿實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生對(duì)小孔成像實(shí)驗(yàn)的興趣；其次制作一個(gè)小孔成像實(shí)驗(yàn)盒，探究小孔成像的特點(diǎn)；接著呈現(xiàn)自制暗箱，了解人類對(duì)這一現(xiàn)象的持續(xù)研究，認(rèn)識(shí)照相機(jī)的發(fā)展史；最后解釋生活中的小孔成像現(xiàn)象，將課堂和生活實(shí)際相聯(lián)系，讓學(xué)生在潛移默化中了解學(xué)習(xí)的意義，學(xué)會(huì)用科學(xué)的眼光去看待生活現(xiàn)象，啟發(fā)學(xué)生利用所學(xué)的知識(shí)在生活中創(chuàng)造、創(chuàng)新，感受科學(xué)和生活的聯(lián)系。

關(guān)鍵詞 小孔成像 科學(xué) 生活

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.18.013

Teaching Records and Reflection of“Keyhole Imaging”

LIU Ping

（Wuxi Xishan Experimental Primary School， Wuxi， Jiangsu 214104）

Abstract： "Pinhole imaging" is the content of the lesson "the progress of light" in the unit of "light and color" in the fifth grade volume I of Science published by Jiangsu Education Press. The course of "the progress of light" is mainly divided into three parts： understanding the light source， understanding the straight-line propa？ gation phenomenon of light， and studying pinhole imaging. In the teaching， the author has improved and expand？ ed the teaching materials. First， let the students know the discovery of the ancients for keyhole imaging and the present imitation experiment， and stimulate the students’ interest in keyhole imaging experiment； Secondly， a pin？ hole imaging experiment box is made to explore the characteristics of pinhole imaging； Then we present the self-made darkbox to understand the continuous study of this phenomenon and the history of camera develop？ ment； Finally， explain the phenomenon of pinhole imaging in life， connect the classroom with the reality of life， let students understand the meaning of learning imperceptibly， learn to look at the phenomenon of life with a scientific perspective， inspire students to use the knowledge they have learnt to create and innovate in life， and feel the connection between science and life.

Keywords： pinhole imaging； science； life

教學(xué)分析

“小孔成像”是蘇教版《科學(xué)》五年級(jí)上冊(cè)“光與色彩”單元中《光的行進(jìn)》一課中的內(nèi)容。《光的行進(jìn)》一課主要分為三個(gè)部分：認(rèn)識(shí)光源、認(rèn)識(shí)光的直線傳播現(xiàn)象、研究小孔成像。學(xué)生在研究小孔成像前，已經(jīng)對(duì)光源和光的直線傳播現(xiàn)象有了一定的了解。教材上《光的行進(jìn)》一課的最后一頁(yè)，介紹了墨子關(guān)于小孔成像的發(fā)現(xiàn)和小孔成像實(shí)驗(yàn)盒的制作方法。在教學(xué)時(shí)，筆者對(duì)教材做了改進(jìn)和拓展，首先讓學(xué)生認(rèn)識(shí)古人對(duì)于小孔成像的發(fā)現(xiàn)以及現(xiàn)在的模仿實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生對(duì)小孔成像實(shí)驗(yàn)的興趣；其次制作一個(gè)小孔成像實(shí)驗(yàn)盒，探究小孔成像的特點(diǎn)；接著呈現(xiàn)自制暗箱，了解人類對(duì)這一現(xiàn)象的持續(xù)研究，認(rèn)識(shí)照相機(jī)的發(fā)展史；最后解釋生活中的小孔成像現(xiàn)象，感受科學(xué)和生活的聯(lián)系。

初步認(rèn)識(shí)，激發(fā)興趣

師：同學(xué)們，早在2000多年前，我國(guó)的學(xué)者墨子發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象：光從窗戶上的小孔射進(jìn)來(lái)，會(huì)在對(duì)面的墻上形成外面景物的倒像，這種現(xiàn)象叫作小孔成像。你們能試著解釋為什么會(huì)形成倒立的像嗎？

生：這個(gè)人頭部的光線通過(guò)小孔到達(dá)了墻的下方，腳部的光線通過(guò)小孔到達(dá)了墻的上方。

師：真聰明！墨子就是這樣解釋的，這是由于光的直線傳播形成的。人頭部的光線經(jīng)過(guò)小孔到達(dá)了墻的下端，人腳部的光線經(jīng)過(guò)小孔到達(dá)了墻的上端，形成了一個(gè)倒立的像?，F(xiàn)在有人模仿墨子，也做了實(shí)驗(yàn)。仔細(xì)看，怎么回事呢？（播放視頻。）

生：他在紙板上鉆了一個(gè)小孔，遮在窗戶上，房間的白墻和地面上就出現(xiàn)了藍(lán)天、白云。

師：為什么屋頂、樹木朝向地面，藍(lán)天、白云也到了地上呢？

生：這是屋頂、樹木、藍(lán)天和白云通過(guò)小孔在地面和墻面所成的像，也是小孔成像。

師：今天，讓我們一起來(lái)做個(gè)小孔成像盒，用它來(lái)做小孔成像的模擬實(shí)驗(yàn)吧！

設(shè)計(jì)意圖：教師讓學(xué)生了解古代墨子的發(fā)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)，初步嘗試解釋這種光學(xué)現(xiàn)象。同時(shí)用一個(gè)投影實(shí)驗(yàn)啟發(fā)學(xué)生，不同時(shí)代的人都對(duì)小孔成像感興趣，而且這個(gè)實(shí)驗(yàn)竟然可以做得如此有趣，激發(fā)了學(xué)生對(duì)小孔成像實(shí)驗(yàn)的興趣。

觀察現(xiàn)象，提出問(wèn)題

1.制作實(shí)驗(yàn)

（PPT出示小孔成像盒的制作步驟：在盒子的一面蒙上鋁箔紙，一面蒙上薄膜紙；在盒子的一面小心地鉆一個(gè)小孔；將有小孔的一面朝向F光源，在另一面觀察成像情況，并把它畫在記錄紙上。）

師：仔細(xì)讀一讀制作步驟，小組合作，領(lǐng)取材料盒完成制作，按要求進(jìn)行觀察實(shí)驗(yàn)，并把你觀察到的像畫在實(shí)驗(yàn)記錄單的網(wǎng)格圖上。

（學(xué)生小組活動(dòng)：在盒子上打孔，實(shí)驗(yàn)觀察成像情況。教師巡視。）

2.展示交流

師：你觀察到了什么？

生：我們觀察到F倒過(guò)來(lái)了。

生：我們發(fā)現(xiàn)F左右也是相反的。F光源是朝右邊的，薄膜紙上的F是朝左邊的。

師：準(zhǔn)確地說(shuō)，這是F光源的像。確實(shí)，通過(guò)小孔所成的像不僅上下顛倒，左右也相反。我們的實(shí)驗(yàn)和墨子、現(xiàn)代人做的實(shí)驗(yàn)有什么相同之處？

生：都是光通過(guò)小孔成了倒立的像。

師：是的，都和光的直線傳播有關(guān)系。仔細(xì)觀察各組的實(shí)驗(yàn)記錄，你還有什么發(fā)現(xiàn)？

生：這些像在網(wǎng)格表上有的占4格，有的只占3格。

師：為什么同樣的制作，所成的像大小卻不相等呢？你覺得這可能和什么有關(guān)呢？

生：可能和距離有關(guān)，離得近些就大一些，離得遠(yuǎn)些就小一些。

師：你說(shuō)的是孔到物體的距離，我們稱為物距。移動(dòng)物體就可以改變物距。

生：還可能和薄膜紙的遠(yuǎn)近也有關(guān)系。

師：也就是像到孔的距離，叫作像距。怎么改變像距呢？

生：做一個(gè)更長(zhǎng)一些的紙筒，像距就變大了。

生：還可能和孔的大小有關(guān)。

師：你能改變孔的大小嗎？

生：可以先用小孔試一試，再用稍微大一點(diǎn)的試試。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過(guò)模仿學(xué)習(xí)，完成小孔成像的模擬實(shí)驗(yàn)，初步感受小孔成像的特點(diǎn)。為了讓學(xué)生能更深一層理解小孔成像的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)，筆者改變了教材上的制作步驟，讓學(xué)生思考：小孔鉆在盒子的哪一面？避免學(xué)生一味地簡(jiǎn)單模仿，而是積極思考這個(gè)制作和墨子實(shí)驗(yàn)相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)，如薄膜紙就相當(dāng)于成像的墻壁，讓學(xué)生對(duì)成像的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)有類比和內(nèi)化的過(guò)程，激發(fā)學(xué)生的思維。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，解決問(wèn)題

1.設(shè)計(jì)方案并交流

師：好的，請(qǐng)各組選擇一個(gè)影響因素，討論并完成實(shí)驗(yàn)方案。想一想：需要改變的是什么，保持不變的是什么？

（PPT出示實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)方案。）

師：哪個(gè)小組來(lái)匯報(bào)下你們的實(shí)驗(yàn)方案。

生：我們小組研究是像的大小和物距有關(guān)。需要改變的量是物距，保持不變的量是像距、孔的大小。

師：不變的量除了像距和孔的大小，還有嗎？

生：物體也不能變。

師：是的，我們觀察的物體也不能變。

生：我們小組研究的是像的大小和像距有關(guān)。需要改變的量是像距，保持不變的量是物距、孔的大小、物體。

生：我們小組研究的是像的大小和孔的大小有關(guān)。需要改變的量是孔的大小，保持不變的量是物距、像距和物體。

2.改進(jìn)方案，分享研究成果

師：改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案后，材料員領(lǐng)取材料，開始實(shí)驗(yàn)。

（學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)后，分享成果。）

生：我們小組研究的是像的大小和物距有關(guān)。保持不變的量是孔的大小、物體、像距，需要改變的量是物距，當(dāng)物距為10厘米時(shí)，所成的像占14格；物距為 20厘米時(shí)，所成的像占8格；物距為30厘米時(shí)，所成的像占6格。我們發(fā)現(xiàn)，物距越長(zhǎng)，像越??；物距越短，像越大。

生：我們研究的是像的大小和像距有關(guān)。保持不變的量是物距、孔的大小、物體，需要改變的量是像距，當(dāng)像距為9厘米的時(shí)候，所成的像占8格；像距為11厘米時(shí)，所成的像占15格；像距為14厘米時(shí)所成的像占24格。我們發(fā)現(xiàn)，像距越長(zhǎng)，像越大；像距越短，像越小。

生：我們研究的是像的大小和孔的大小有關(guān)。保持不變的量是物體、物距、像距，需要改變的量是孔的大小。我們發(fā)現(xiàn)，孔的直徑是0.8毫米、1毫米、1.2毫米的時(shí)候，像都是5格。所以像的大小和孔的大小無(wú)關(guān)。

師：把孔弄得特別大那一組，你們觀察到什么？

生：看不清，一團(tuán)紅色。

師：看來(lái)，孔特別大的時(shí)候，就不成像了。通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，像的大小確實(shí)和物距、像距有關(guān)。像距不變時(shí)，物距越短，像越大；物距越長(zhǎng)，像越小。物距不變時(shí)，像距越短，像越??；像距越長(zhǎng)，像越大。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)中學(xué)生根據(jù)初步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)成像不同的問(wèn)題，嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究解決“像的大小與什么有關(guān)”的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)中采用F光源，能較清楚觀察像及其變化的特點(diǎn)。同時(shí)利用設(shè)計(jì)有刻度的平臺(tái)裝置，學(xué)生很容易讀出物距、像距。薄膜紙上的小方格能夠量化像的大小，便于學(xué)生比較和記錄。這個(gè)實(shí)驗(yàn)器材的設(shè)計(jì)和改進(jìn)，大大提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效率。

激發(fā)創(chuàng)意，認(rèn)識(shí)發(fā)展

1.觀察暗箱，激發(fā)創(chuàng)意

師：（PPT出示玩暗箱的場(chǎng)景。）剛才，同學(xué)們制作了小孔成像的盒子。（播放視頻。）他們頭上戴著箱子在做什么呢？他們?cè)谙渥永锟吹搅诵┦裁矗磕銈儾逻@個(gè)箱子有什么秘密？是怎么做的？

生：這也是小孔成像，箱子上面有個(gè)孔。

師：哇，你們真厲害，這是我戴著這個(gè)暗箱拍攝的照片，你能看出這是哪里嗎？（PPT出示圖片。）

生：在學(xué)校操場(chǎng)。

師：請(qǐng)你上來(lái)觀察一下，說(shuō)說(shuō)你看到什么了。

（學(xué)生戴上暗箱在窗口觀察。）

生：我看到了外面的大吊車，是倒過(guò)來(lái)的。還有樓房，也是倒的。

師：課后你也可以試著做一做哦！

2.了解生活中的“小孔成像”現(xiàn)象

師：（PPT出示生活中的小孔成像的圖片：日光下的樹蔭、凳子、觀日食。）你能在圖中找到“小孔成像”的現(xiàn)象嗎？

生：日光下的樹蔭是太陽(yáng)透過(guò)樹葉間隙成的像。

生：凳子下的光斑是吸頂燈通過(guò)凳面上的小孔成的像。

生：人們利用蒸屜上的小孔在地面成太陽(yáng)的像，觀察日食。

師：今天我們初步了解了關(guān)于小孔成像的一些知識(shí)，課后，有興趣的同學(xué)還可以進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)更多小孔成像的秘密，了解更多我國(guó)的科技發(fā)展。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)了暗箱的觀察體驗(yàn)環(huán)節(jié)，讓小孔成像暗箱成為學(xué)生的一個(gè)玩具，課后學(xué)生在生活中的各個(gè)場(chǎng)景不斷深入的觀察中，增加更多對(duì)小孔成像的感性認(rèn)識(shí)。

教學(xué)反思

1.重塑教學(xué)時(shí)空

在傳統(tǒng)課堂教學(xué)時(shí)空觀中，我們很少?gòu)膶W(xué)生日常生活實(shí)踐的角度去審視、組織和建構(gòu)教學(xué)時(shí)空。傳統(tǒng)的教學(xué)一般在固定、封閉的空間進(jìn)行。教育學(xué)原本就源自人類生活實(shí)踐本身。因此，日常生活是課堂教學(xué)生成的最直接來(lái)源，我們可以借助于文化的傳承從而完成超越時(shí)空限制的因素。學(xué)生知識(shí)的擴(kuò)展、思維的啟迪、技能的提升都是文化習(xí)得和個(gè)人經(jīng)驗(yàn)相融合的過(guò)程?！靶】壮上瘛边@一內(nèi)容突破了時(shí)空的限制，從歷史中走來(lái)，向生活中走去。

2.發(fā)展學(xué)生思維

課堂上制作小孔成像盒時(shí)，我并沒有像教材呈現(xiàn)的那樣，直接告訴學(xué)生在盒子的哪一面打孔，而是讓他們觀察盒子的結(jié)構(gòu)，啟發(fā)他們思考成像實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)，一端打小孔，那么另一端是用來(lái)成像的。比較了兩種材質(zhì)的特點(diǎn)后，學(xué)生很容易想到在鋁箔紙上打孔。只有學(xué)生真正主動(dòng)思考了，那么探究才是有效的、有意義的。

3.聯(lián)系實(shí)際生活

科學(xué)課堂一定要與生活相聯(lián)系、相契合。我設(shè)計(jì)了尋找生活中的小孔成像現(xiàn)象環(huán)節(jié)，將課堂和生活實(shí)際相聯(lián)系，讓學(xué)生在潛移默化中了解學(xué)習(xí)的意義，學(xué)會(huì)用科學(xué)的眼光去看待生活現(xiàn)象，啟發(fā)學(xué)生利用所學(xué)的知識(shí)在生活中創(chuàng)造、創(chuàng)新。