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1、浅谈对光和影实验的改进与创新摘要：教科版科学五年级上册光和影中的三个实验，其设计与操作上不便于学生观察清晰的实验效果和收集科学严谨的数据。对此，可做如下改进：用万向转光仪代替手拿光源，便于严谨科学的记录数据；用垂直屏搭配方格纸代替墙壁和桌面，便于学生记录影子的大小，而且互为垂直的两面屏，可同时成影，达到同时对比的良好效果；将遮挡物放在置物台可以保持实验装置的稳定性，更好观察影子的形状；更换多种遮挡物，能丰富学生的感性认识，避免实验单一性。关键词：光源；遮挡物；影；实验操作；改进与创新光和影是教科版科学五年级上册第2单元的起始课，笔者在课前就所教的班级学情进行了充分的调查与分析。五年级的学生对于
2、影子的产生和特点已经有初步认识，但他们认识水平有限，还不能用科学的语言概括光影之间的关系。因此，有必要进行科学严谨的实验探究，培养学生的数据意识，正确归纳出光和影之间的科学规律。一位好老师是用教材教，而不是教教材。在实际的教学过程中，为了更好的适应学生的学情，培养学生科学严谨的探究态度，笔者对实验进行了改革和创新。一、影子与遮挡物和光源之间距离的关系1.分析教材中的实验按照教材要求，本实验是用手电筒照射距离墙面不同远的三个木块。实验需要一位同学用手持手电筒保持不动，第二位同学移动木块，第三位同学则需要在墙面上分别画出它们的影子，并测量影子的长度。如图1所示，多人同时进行实验，操作不便；而教材要
3、求以墙面为屏，不便于勾画影子轮廓和收集数据等。图1图22.实验改进与创新（1）实验装置。手电筒、长方体木块、垂直屏、三脚架、置物台、方格纸。（2）装置组装。将手电筒固定在三角架上，长方体木块放在置物台上，然后把光源和遮挡物放在垂直屏上适当的位置，垂直屏上夹上一张方格纸（图2）。（3）实验操作过程。学生打开光源，分别将遮挡物依次放在位置1,2,3,可以在光屏上看到稳定清晰的影子。通过学生的观察和记录数据（表1）,总结结论：遮挡物离光源越近，影子越大,遮挡物离光源越远，影子越小。表1改进实验后，学生在实验时会更多关注实验现象及背后的原因。如：有的学生仔细在观察在光源和屏的距离一定的情况下，遮挡物离
4、光源越近，它挡住的范围越大，在光屏上形成的影子就越大。二、影子与光源照射遮挡物侧面形状的关系1 .分析教材中的实验按照教材要求，本实验是用手电筒分别从长方体的上面和侧面照射，然后学生再画出物体不同照射面形成的影子。如图3,在实验时遮挡物要悬空，学生用手拿住物体，不仅操作不便还会影响学生观察影子的形状；分别照射长方体正面和侧面，也不便于学生同时对比观察；若只用长方体作为遮挡物，较为单一，不能科学全面的做结论。图3,图42 .实验改进与创新（1）实验装置。手电筒2个、长方体及其他形状的遮挡物若干、垂直屏、三角架2个，置物台1个，方格纸若干。（2）组装装置。将遮挡物放在置物架上，两个手电筒互为垂直固
5、定在三脚架上，垂直屏两面分别正对光源。（图4）（3）实验操作过程。学生将不同形状的遮挡物放在置物台上，打开光源，进行实验与观察。通过同时对比两边的影子形状，学生可以容易的观察出同一遮挡物的被照射面侧面不同，光源照射时形成的影子也不同，影子的形状和照射面形状有关。教师还可以补充介绍，从不同侧面照射得到的物体的影子叫做投影。数学上的三视图就用到了物体不同面的投影，生活中的交通指示牌也用到了投影画。三、影子与光源位置的关系1 .分析教材中的实验按照教材中的实验要求，学生将木块放在桌面上，用手电筒从不同的位置照射,在桌面上分别画出木块的影子。实验中学生手拿电筒，时远时近，且人为改变照射角度，随意性大。
6、基于以上两点问题，最终无法收集严谨的科学数据。（图5）图5,图62 .实验改进与创新（1）实验装置。万向转光仪、长方体遮挡物、方格纸。（2）实验操作过程。由于这一实验变量较多，学生利用万向转光仪的半径转动轴控制光源到遮挡物的距离不变，只改变光照方向和角度（图6）。学生分别将指针拨到30。，60,90,120,150,观察实验现象并记录数据（表2）。表2通过实验，学生发现影子的长短随着光源照射角度的改变而改变，90。的照射称为直射，直射时影子最短，斜射时，斜射程度越大，影子越长。仔细观察，学生还会发现影子总是在背光的一面形成。而这些发现，都会为后面学习光沿直线传播这一本质特点做好铺垫。另外，根据
7、影子长短和方向的变化受到光照角度的影响，向学生介绍我国古代为普遍使用的日展仪，可以鼓励学生课下查阅资料并制作。四、自制拓展教具一无影灯模拟仪1 .制作背景在实际教学的过程中，由于班级部分学生对于对影子的形成很有兴趣，就对于生活中影子现象观察很仔细。因此，他们会提出一些问题，如：有时路灯下为什么能看到两个影子呢？为了帮助孩子们解决疑问，培养他们科学思维和科学推理的能力，笔者还设计了无影灯模拟仪。2 .制作简介本装置外部采用亚克力板材料，不易变形，并在其中一面适当均匀打出12个直径1厘米的小孔，将小灯泡放置其中。内部有干电池2节作为电源，12盏灯并联且一灯一开关（图7）。3 .实验教学过程首先，教
8、师可以先打开无影灯模拟仪上的两盏灯，照射遮挡物，让学生说说有什么发现？学生很容易明白，原来两个影子是两盏灯照射的缘故。紧接着教师打开更多的灯，再让学生说说看有什么发现？通过观察，学生能发现当越来越多的灯照射遮挡物时，形成的影子越来越多，同时，影子越变越淡（图8）。教师继续追问，假如让遮挡物的周围放满光源，可能会有什么现象发生呢？学生通过刚才的现象，科学推理出可能没有影子。这时，教师可以适时引导学生，生活中有时不需要影子的出现，比如在医生在手术台上给病人做手术的时候。通过本次的拓展实验，极大的激发了学生们细心观察生活的兴趣，同时让学生感受科学推理法在实验中的重要作用，认识到社会的发展离不开科学的
9、进步。五、实验的优点与创新1.实验操作简单，收集数据严谨改进实验中，利用笔者设计的万向转光仪，方格纸等，不仅便于学生独立重复操作，更有利于学生收集实验数据，总结光影规律。2 .实验对象丰富，对比效果明显利用垂直屏和多种遮挡物，能让学生直观的看到影子的形状和遮挡物的照射面有关。3 .由浅入深，有序探究为了更加符合学生的认知规律，由易到难，由简到繁，将教材上的实验顺序调整为2、3、Io这样，三个探究活动可以顺应学生认识问题的规律，也便于逐一认识实验中的变量，理解控制变量法在实验中的重要作用。4 .积极拓展，激发兴趣科学教学并不仅仅是将孩子束缚在教室里，教师应鼓励学生课下积极去发现身边的科学现象，思
10、考现象背后的原因。本节光和影教学中，学生课下反馈较多的是在生活中观察到了有两个甚至多个影子的出现。笔者为了更好的引导学生思考现象背后的原因，特别制作了无影灯模拟仪。使用教具后，学生不仅直观的了解现象背后的原因，更是对各种生产生活中用到的器具产生巨大的兴趣，推动他们积极的观察和思考。5 .一器多用，节省实验成本笔者设计的这套教具还可以用于教材后三节相关的实验。例如：阳光下的影子、光是怎样传播的、光的反射等，如图9。图9小学科学是一门基础性、实践性和综合性的课程，其基本理念就是培养每一个学生的科学核心素养。在本节课中，我通过对实验器材的创新和改进，使学生的实验操作更简便，观察效果更直观，收集数据更严谨。通过实验探究活动，让学生感受到自己像科学家一样，亲临实验现场，观察现象，搜集整理以及分析数据，进而得出正确结论。更好的引导学生去体验：从生活走进科学，再让科学服务于社会的实践过程。参考文献1郁波，义务教育课程标准实验教材科学教师教学用书五年级上册M北京：教育科学出版社，2003.6.北京师范大学出版社，义务教育小学科学课程标准.M北京：北京师范大学出版社，2017.3.
