“小孔成像”教學實錄與反思

劉萍

摘要“小孔成像”是蘇教版《科學》五年級上冊“光與色彩”單元中《光的行進》一課中的內容。《光的行進》一課主要分為三個部分：認識光源、認識光的直線傳播現象、研究小孔成像。在教學時，筆者對教材做了改進和拓展，首先讓學生認識古人對于小孔成像的發現以及現在的模仿實驗，激發學生對小孔成像實驗的興趣；其次制作一個小孔成像實驗盒，探究小孔成像的特點；接著呈現自制暗箱，了解人類對這一現象的持續研究，認識照相機的發展史；最后解釋生活中的小孔成像現象，將課堂和生活實際相聯系，讓學生在潛移默化中了解學習的意義，學會用科學的眼光去看待生活現象，啟發學生利用所學的知識在生活中創造、創新，感受科學和生活的聯系。

關鍵詞 小孔成像 科學 生活

中圖分類號：G424文獻標識碼：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

教學分析

“小孔成像”是蘇教版《科學》五年級上冊“光與色彩”單元中《光的行進》一課中的內容。《光的行進》一課主要分為三個部分：認識光源、認識光的直線傳播現象、研究小孔成像。學生在研究小孔成像前，已經對光源和光的直線傳播現象有了一定的了解。教材上《光的行進》一課的最后一頁，介紹了墨子關于小孔成像的發現和小孔成像實驗盒的制作方法。在教學時，筆者對教材做了改進和拓展，首先讓學生認識古人對于小孔成像的發現以及現在的模仿實驗，激發學生對小孔成像實驗的興趣；其次制作一個小孔成像實驗盒，探究小孔成像的特點；接著呈現自制暗箱，了解人類對這一現象的持續研究，認識照相機的發展史；最后解釋生活中的小孔成像現象，感受科學和生活的聯系。

初步認識，激發興趣

師：同學們，早在2000多年前，我國的學者墨子發現了一個有趣的現象：光從窗戶上的小孔射進來，會在對面的墻上形成外面景物的倒像，這種現象叫作小孔成像。你們能試著解釋為什么會形成倒立的像嗎？

生：這個人頭部的光線通過小孔到達了墻的下方，腳部的光線通過小孔到達了墻的上方。

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。人頭部的光線經過小孔到達了墻的下端，人腳部的光線經過小孔到達了墻的上端，形成了一個倒立的像?，F在有人模仿墨子，也做了實驗。仔細看，怎么回事呢？（播放視頻。）

生：他在紙板上鉆了一個小孔，遮在窗戶上，房間的白墻和地面上就出現了藍天、白云。

師：為什么屋頂、樹木朝向地面，藍天、白云也到了地上呢？

生：這是屋頂、樹木、藍天和白云通過小孔在地面和墻面所成的像，也是小孔成像。

師：今天，讓我們一起來做個小孔成像盒，用它來做小孔成像的模擬實驗吧！

設計意圖：教師讓學生了解古代墨子的發現和實驗，初步嘗試解釋這種光學現象。同時用一個投影實驗啟發學生，不同時代的人都對小孔成像感興趣，而且這個實驗竟然可以做得如此有趣，激發了學生對小孔成像實驗的興趣。

觀察現象，提出問題

1.制作實驗

（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：仔細讀一讀制作步驟，小組合作，領取材料盒完成制作，按要求進行觀察實驗，并把你觀察到的像畫在實驗記錄單的網格圖上。

（學生小組活動：在盒子上打孔，實驗觀察成像情況。教師巡視。）

2.展示交流

師：你觀察到了什么？

生：我們觀察到F倒過來了。

生：我們發現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：準確地說，這是F光源的像。確實，通過小孔所成的像不僅上下顛倒，左右也相反。我們的實驗和墨子、現代人做的實驗有什么相同之處？

生：都是光通過小孔成了倒立的像。

師：是的，都和光的直線傳播有關系。仔細觀察各組的實驗記錄，你還有什么發現？

生：這些像在網格表上有的占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呢？

生：可能和距離有關，離得近些就大一些，離得遠些就小一些。

師：你說的是孔到物體的距離，我們稱為物距。移動物體就可以改變物距。

生：還可能和薄膜紙的遠近也有關系。

師：也就是像到孔的距離，叫作像距。怎么改變像距呢？

生：做一個更長一些的紙筒，像距就變大了。

生：還可能和孔的大小有關。

師：你能改變孔的大小嗎？

生：可以先用小孔試一試，再用稍微大一點的試試。

設計意圖：學生通過模仿學習，完成小孔成像的模擬實驗，初步感受小孔成像的特點。為了讓學生能更深一層理解小孔成像的實驗結構，筆者改變了教材上的制作步驟，讓學生思考：小孔鉆在盒子的哪一面？避免學生一味地簡單模仿，而是積極思考這個制作和墨子實驗相對應的結構，如薄膜紙就相當于成像的墻壁，讓學生對成像的實驗結構有類比和內化的過程，激發學生的思維。

設計實驗，解決問題

1.設計方案并交流

師：好的，請各組選擇一個影響因素，討論并完成實驗方案。想一想：需要改變的是什么，保持不變的是什么？

（PPT出示實驗報告，學生完成實驗方案。）

師：哪個小組來匯報下你們的實驗方案。

生：我們小組研究是像的大小和物距有關。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。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。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.改進方案，分享研究成果

師：改進實驗方案后，材料員領取材料，開始實驗。

（學生分組實驗后，分享成果。）

生：我們小組研究的是像的大小和物距有關。保持不變的量是孔的大小、物體、像距，需要改變的量是物距，當物距為10厘米時，所成的像占14格；物距為 20厘米時，所成的像占8格；物距為30厘米時，所成的像占6格。我們發現，物距越長，像越?。晃锞嘣蕉?，像越大。

生：我們研究的是像的大小和像距有關。保持不變的量是物距、孔的大小、物體，需要改變的量是像距，當像距為9厘米的時候，所成的像占8格；像距為11厘米時，所成的像占15格；像距為14厘米時所成的像占24格。我們發現，像距越長，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。保持不變的量是物體、物距、像距，需要改變的量是孔的大小。我們發現，孔的直徑是0.8毫米、1毫米、1.2毫米的時候，像都是5格。所以像的大小和孔的大小無關。

師：把孔弄得特別大那一組，你們觀察到什么？

生：看不清，一團紅色。

師：看來，孔特別大的時候，就不成像了。通過實驗我們發現，像的大小確實和物距、像距有關。像距不變時，物距越短，像越大；物距越長，像越小。物距不變時，像距越短，像越?。幌窬嘣介L，像越大。

設計意圖：本環節中學生根據初步實驗發現成像不同的問題，嘗試設計實驗探究解決“像的大小與什么有關”的問題。實驗中采用F光源，能較清楚觀察像及其變化的特點。同時利用設計有刻度的平臺裝置，學生很容易讀出物距、像距。薄膜紙上的小方格能夠量化像的大小，便于學生比較和記錄。這個實驗器材的設計和改進，大大提高了學生的實驗效率。

激發創意，認識發展

1.觀察暗箱，激發創意

師：（PPT出示玩暗箱的場景。）剛才，同學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？他們在箱子里看到了些什么？你們猜這個箱子有什么秘密？是怎么做的？

生：這也是小孔成像，箱子上面有個孔。

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

生：在學校操場。

師：請你上來觀察一下，說說你看到什么了。

（學生戴上暗箱在窗口觀察。）

生：我看到了外面的大吊車，是倒過來的。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”的現象嗎？

生：日光下的樹蔭是太陽透過樹葉間隙成的像。

生：凳子下的光斑是吸頂燈通過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的像，觀察日食。

師：今天我們初步了解了關于小孔成像的一些知識，課后，有興趣的同學還可以進一步研究，發現更多小孔成像的秘密，了解更多我國的科技發展。

設計意圖：本環節設計了暗箱的觀察體驗環節，讓小孔成像暗箱成為學生的一個玩具，課后學生在生活中的各個場景不斷深入的觀察中，增加更多對小孔成像的感性認識。

教學反思

1.重塑教學時空

在傳統課堂教學時空觀中，我們很少從學生日常生活實踐的角度去審視、組織和建構教學時空。傳統的教學一般在固定、封閉的空間進行。教育學原本就源自人類生活實踐本身。因此，日常生活是課堂教學生成的最直接來源，我們可以借助于文化的傳承從而完成超越時空限制的因素。學生知識的擴展、思維的啟迪、技能的提升都是文化習得和個人經驗相融合的過程?！靶】壮上瘛边@一內容突破了時空的限制，從歷史中走來，向生活中走去。

2.發展學生思維

課堂上制作小孔成像盒時，我并沒有像教材呈現的那樣，直接告訴學生在盒子的哪一面打孔，而是讓他們觀察盒子的結構，啟發他們思考成像實驗的結構，一端打小孔，那么另一端是用來成像的。比較了兩種材質的特點后，學生很容易想到在鋁箔紙上打孔。只有學生真正主動思考了，那么探究才是有效的、有意義的。

3.聯系實際生活

科學課堂一定要與生活相聯系、相契合。我設計了尋找生活中的小孔成像現象環節，將課堂和生活實際相聯系，讓學生在潛移默化中了解學習的意義，學會用科學的眼光去看待生活現象，啟發學生利用所學的知識在生活中創造、創新。