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视频课题：小学科学说课《光和影》——童趣光影仪的设计与应用
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小学科学说课《光和影》——童趣光影仪的设计与应用
《光和影》
——童趣光影仪的设计与应用
中国人民大学附属中学实验小学 杨晓娟
一、使用教材
教科版小学《科学》五年级上册第二单元第1课《光和影》
二、实验器材
椴木板、LED手电筒、透明亚格力版、格纹纸、中国风水墨画、猪八戒和牛魔王人偶、小磁扣、IPAD。
三、实验创新要求/改进要点
童趣光影仪整体使用CAD建模设计并利用激光切割机加工后组装完成。
（一）光源的改进
以往教学中，光源远近和角度的改变始终都需要学生手持电筒进行控制。改进后，
将手电筒安装在操作台上，既解放了学生的双手，又将感性操作转变为定量研究。
（二）遮挡物的改进
用猪八戒和牛魔王人偶代替教材中的小木块，大大增加了实验的趣味性。
（三）屏的改进
将以往教学中以墙面为屏改为双面纸屏，并用透明亚格力板固定。格纹纸屏用于实验观察更利于将影子变化的现象转化为数据为寻找影子的变化规律提供更可靠的依据。中国风水墨画用于皮影戏的表演，我们对水墨画也进行了精心的设计在四角亭和山水之间留白，目的在于给学生皮影戏脚本的创编留有发挥的空间。将四角亭的一根柱子隐藏，目的在于让学生应用改变遮挡物被照射的面可以变影子形状。这样的设计寓教于乐，将传统文化与科学教育巧妙融合。将零散的实验材料改为一体式皮影戏舞台，提升了实验装置的完整性和可操作性。
（四）定性操作改为定量研究
对于影子变化规律的研究，由于涉及到多因素变量，因此需要通过控制变量实验进行定量分析。然而以往教学设计都很难让学生实现变量的控制，既影响到现象的观察和实验数据的分析，更不利于结论的形成。以实验一为例：改变光源远近时，学生很难控制手电筒照射木块的角度也保持不变。因此我设计了从光源到遮挡物的直线滑道并在滑道上分别标注5、10、15cm三个均匀变化的距离量，帮助学生排除光源远近和角度同时变化的干扰，也使影子大小的变化更为清晰。在实验二中：改变光源照射角度时，学生很难做到光源远近保持不变。因此我设计了以遮挡物为圆心、半径保持不变的圆弧滑道以控制光源远近不变，并在圆弧滑道上分别标注90°、60°、30°三个均匀变化的角度量，以此帮助学生排除光源远近和角度同时变化的干扰，确保影子长短、方向的变化呈现最佳效果。以上两个实验中，影子的变化都通过格纹纸呈现，将影子大小量化。
（五）实验数据分析
关于实验数据的统计与分析，我使用IPAD中安装的石墨文档软件通过局域网实时共享全班实验数据，并生成折线图，用图形表示规律。
四、实验原理/实验设计思路
（一）实验原理
（1）影子的大小与遮挡物和光源之间距离有关，物体离光源的距离越远，被照射物体的影子越小。
（2）影子的方向、长短与光源照射角度有关，影子总是在背光一面；光源直射时，影子短；斜射时影子长。
（3）影子的形状和光源所照射的物体侧面的形状有关。
（二）实验设计思路
表1 整体思路：控制变量实验
| 因变量 | 控制变量 | 自变量 |
| 影子大小 | 屏、遮挡物 | 光源远近 |
| 影子方向 | 屏、遮挡物 | 光源角度 |
| 影子长短 | 屏、遮挡物 | 光源角度 |
| 影子形状 | 屏、光 源 | 遮挡物侧面 |
| 距离（cm） | 方向 | 格数 |
| 15 | £左侧 £中间 £右侧 | |
| 10 | £左侧 £中间 £右侧 | |
| 5 | £左侧 £中间 £右侧 | |
| 我们发现： | ||
| 角度 | 方向 | 格数 |
| 左侧30° | £左侧 £中间 £右侧 | |
| 左侧60° | £左侧 £中间 £右侧 | |
| 90° | £左侧 £中间 £右侧 | |
| 右侧60° | £左侧 £中间 £右侧 | |
| 右侧30° | £左侧 £中间 £右侧 | |
| 我们发现： | ||
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
