“小孔成像”教学实录与反思

刘萍

摘要“小孔成像”是苏教版《科学》五年级上册“光与色彩”单元中《光的行进》一课中的内容。《光的行进》一课主要分为三个部分：认识光源、认识光的直线传播现象、研究小孔成像。在教学时，笔者对教材做了改进和拓展，首先让学生认识古人对于小孔成像的发现以及现在的模仿实验，激发学生对小孔成像实验的兴趣；其次制作一个小孔成像实验盒，探究小孔成像的特点；接着呈现自制暗箱，了解人类对这一现象的持续研究，认识照相机的发展史；最后解释生活中的小孔成像现象，将课堂和生活实际相联系，让学生在潜移默化中了解学习的意义，学会用科学的眼光去看待生活现象，启发学生利用所学的知识在生活中创造、创新，感受科学和生活的联系。

关键词 小孔成像 科学 生活

中图分类号：G424文献标识码：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

教学分析

“小孔成像”是苏教版《科学》五年级上册“光与色彩”单元中《光的行进》一课中的内容。《光的行进》一课主要分为三个部分：认识光源、认识光的直线传播现象、研究小孔成像。学生在研究小孔成像前，已经对光源和光的直线传播现象有了一定的了解。教材上《光的行进》一课的最后一页，介绍了墨子关于小孔成像的发现和小孔成像实验盒的制作方法。在教学时，笔者对教材做了改进和拓展，首先让学生认识古人对于小孔成像的發现以及现在的模仿实验，激发学生对小孔成像实验的兴趣；其次制作一个小孔成像实验盒，探究小孔成像的特点；接着呈现自制暗箱，了解人类对这一现象的持续研究，认识照相机的发展史；最后解释生活中的小孔成像现象，感受科学和生活的联系。

初步认识，激发兴趣

师：同学们，早在2000多年前，我国的学者墨子发现了一个有趣的现象：光从窗户上的小孔射进来，会在对面的墙上形成外面景物的倒像，这种现象叫作小孔成像。你们能试着解释为什么会形成倒立的像吗？

生：这个人头部的光线通过小孔到达了墙的下方，脚部的光线通过小孔到达了墙的上方。

师：真聪明！墨子就是这样解释的，这是由于光的直线传播形成的。人头部的光线经过小孔到达了墙的下端，人脚部的光线经过小孔到达了墙的上端，形成了一个倒立的像。现在有人模仿墨子，也做了实验。仔细看，怎么回事呢？（播放视频。）

生：他在纸板上钻了一个小孔，遮在窗户上，房间的白墙和地面上就出现了蓝天、白云。

师：为什么屋顶、树木朝向地面，蓝天、白云也到了地上呢？

生：这是屋顶、树木、蓝天和白云通过小孔在地面和墙面所成的像，也是小孔成像。

师：今天，让我们一起来做个小孔成像盒，用它来做小孔成像的模拟实验吧！

设计意图：教师让学生了解古代墨子的发现和实验，初步尝试解释这种光学现象。同时用一个投影实验启发学生，不同时代的人都对小孔成像感兴趣，而且这个实验竟然可以做得如此有趣，激发了学生对小孔成像实验的兴趣。

观察现象，提出问题

1.制作实验

（PPT出示小孔成像盒的制作步骤：在盒子的一面蒙上铝箔纸，一面蒙上薄膜纸；在盒子的一面小心地钻一个小孔；将有小孔的一面朝向F光源，在另一面观察成像情况，并把它画在记录纸上。）

师：仔细读一读制作步骤，小组合作，领取材料盒完成制作，按要求进行观察实验，并把你观察到的像画在实验记录单的网格图上。

（学生小组活动：在盒子上打孔，实驗观察成像情况。教师巡视。）

2.展示交流

师：你观察到了什么？

生：我们观察到F倒过来了。

生：我们发现F左右也是相反的。F光源是朝右边的，薄膜纸上的F是朝左边的。

师：准确地说，这是F光源的像。确实，通过小孔所成的像不仅上下颠倒，左右也相反。我们的实验和墨子、现代人做的实验有什么相同之处？

生：都是光通过小孔成了倒立的像。

师：是的，都和光的直线传播有关系。仔细观察各组的实验记录，你还有什么发现？

生：这些像在网格表上有的占4格，有的只占3格。

师：为什么同样的制作，所成的像大小却不相等呢？你觉得这可能和什么有关呢？

生：可能和距离有关，离得近些就大一些，离得远些就小一些。

师：你说的是孔到物体的距离，我们称为物距。移动物体就可以改变物距。

生：还可能和薄膜纸的远近也有关系。

师：也就是像到孔的距离，叫作像距。怎么改变像距呢？

生：做一个更长一些的纸筒，像距就变大了。

生：还可能和孔的大小有关。

师：你能改变孔的大小吗？

生：可以先用小孔试一试，再用稍微大一点的试试。

设计意图：学生通过模仿学习，完成小孔成像的模拟实验，初步感受小孔成像的特点。为了让学生能更深一层理解小孔成像的实验结构，笔者改变了教材上的制作步骤，让学生思考：小孔钻在盒子的哪一面？避免学生一味地简单模仿，而是积极思考这个制作和墨子实验相对应的结构，如薄膜纸就相当于成像的墙壁，让学生对成像的实验结构有类比和内化的过程，激发学生的思维。

设计实验，解决问题

1.设计方案并交流

师：好的，请各组选择一个影响因素，讨论并完成实验方案。想一想：需要改变的是什么，保持不变的是什么？

（PPT出示实验报告，学生完成实验方案。）

师：哪个小组来汇报下你们的实验方案。

生：我们小组研究是像的大小和物距有关。需要改变的量是物距，保持不变的量是像距、孔的大小。

师：不变的量除了像距和孔的大小，还有吗？

生：物体也不能变。

师：是的，我们观察的物体也不能变。

生：我们小组研究的是像的大小和像距有关。需要改变的量是像距，保持不变的量是物距、孔的大小、物体。

生：我们小组研究的是像的大小和孔的大小有关。需要改变的量是孔的大小，保持不变的量是物距、像距和物体。

2.改进方案，分享研究成果

师：改进实验方案后，材料员领取材料，开始实验。

（学生分组实验后，分享成果。）

生：我们小组研究的是像的大小和物距有关。保持不变的量是孔的大小、物体、像距，需要改变的量是物距，当物距为10厘米时，所成的像占14格；物距为 20厘米时，所成的像占8格；物距为30厘米时，所成的像占6格。我们发现，物距越长，像越小；物距越短，像越大。

生：我们研究的是像的大小和像距有关。保持不变的量是物距、孔的大小、物体，需要改变的量是像距，当像距为9厘米的时候，所成的像占8格；像距为11厘米时，所成的像占15格；像距为14厘米时所成的像占24格。我们发现，像距越长，像越大；像距越短，像越小。

生：我们研究的是像的大小和孔的大小有关。保持不变的量是物体、物距、像距，需要改变的量是孔的大小。我们发现，孔的直径是0.8毫米、1毫米、1.2毫米的时候，像都是5格。所以像的大小和孔的大小无关。

师：把孔弄得特别大那一组，你们观察到什么？

生：看不清，一团红色。

师：看来，孔特别大的时候，就不成像了。通过实验我们发现，像的大小确实和物距、像距有关。像距不变时，物距越短，像越大；物距越长，像越小。物距不变时，像距越短，像越小；像距越长，像越大。

设计意图：本环节中学生根据初步实验发现成像不同的问题，尝试设计实验探究解决“像的大小与什么有关”的问题。实验中采用F光源，能较清楚观察像及其变化的特点。同时利用设计有刻度的平台装置，学生很容易读出物距、像距。薄膜纸上的小方格能够量化像的大小，便于学生比较和记录。这个实验器材的设计和改进，大大提高了学生的实验效率。

激发创意，认识发展

1.观察暗箱，激发创意

师：（PPT出示玩暗箱的场景。）刚才，同学们制作了小孔成像的盒子。（播放视频。）他们头上戴着箱子在做什么呢？他们在箱子里看到了些什么？你们猜这个箱子有什么秘密？是怎么做的？

生：这也是小孔成像，箱子上面有个孔。

师：哇，你们真厉害，这是我戴着这个暗箱拍摄的照片，你能看出这是哪里吗？（PPT出示图片。）

生：在学校操场。

师：请你上来观察一下，说说你看到什么了。

（学生戴上暗箱在窗口观察。）

生：我看到了外面的大吊车，是倒过来的。还有楼房，也是倒的。

师：课后你也可以試着做一做哦！

2.了解生活中的“小孔成像”现象

师：（PPT出示生活中的小孔成像的图片：日光下的树荫、凳子、观日食。）你能在图中找到“小孔成像”的现象吗？

生：日光下的树荫是太阳透过树叶间隙成的像。

生：凳子下的光斑是吸顶灯通过凳面上的小孔成的像。

生：人们利用蒸屉上的小孔在地面成太阳的像，观察日食。

师：今天我们初步了解了关于小孔成像的一些知识，课后，有兴趣的同学还可以进一步研究，发现更多小孔成像的秘密，了解更多我国的科技发展。

设计意图：本环节设计了暗箱的观察体验环节，让小孔成像暗箱成为学生的一个玩具，课后学生在生活中的各个场景不断深入的观察中，增加更多对小孔成像的感性认识。

教学反思

1.重塑教学时空

在传统课堂教学时空观中，我们很少从学生日常生活实践的角度去审视、组织和建构教学时空。传统的教学一般在固定、封闭的空间进行。教育学原本就源自人类生活实践本身。因此，日常生活是课堂教学生成的最直接来源，我们可以借助于文化的传承从而完成超越时空限制的因素。学生知识的扩展、思维的启迪、技能的提升都是文化习得和个人经验相融合的过程。“小孔成像”这一内容突破了时空的限制，从历史中走来，向生活中走去。

2.发展学生思维

课堂上制作小孔成像盒时，我并没有像教材呈现的那样，直接告诉学生在盒子的哪一面打孔，而是让他们观察盒子的结构，启发他们思考成像实验的结构，一端打小孔，那么另一端是用来成像的。比较了两种材质的特点后，学生很容易想到在铝箔纸上打孔。只有学生真正主动思考了，那么探究才是有效的、有意义的。

3.联系实际生活

科学课堂一定要与生活相联系、相契合。我设计了寻找生活中的小孔成像现象环节，将课堂和生活实际相联系，让学生在潜移默化中了解学习的意义，学会用科学的眼光去看待生活现象，启发学生利用所学的知识在生活中创造、创新。