影子探秘——探究影子变化规律的教具设计

◎重庆市潼南巴川中学校 齐亚男

重庆市巴川中学校 刘松

如何规范学生实验操作，提升课堂实验的科学性？教师可以通过改进教具来实现。

一、背景

教科版小学科学五年级上册第二单元的《光和影》一课中设计了三个不同的实验，分别研究影子的长度、影子的大小以及影子的形状与光源之间的关系。

在实际的操作过程中，我们发现了不少问题：学生用眼睛观察影子的长短变化，没有具体的数据对比；改变光源照射的角度会不经意地改变光源与遮挡物之间的距离；无法将物体稳定地悬浮在空中进行观察，手拿木块时，手的影子会影响实验现象。这些问题导致实验不严谨，所得数据不准确。

二、设计教具

为了解决实验操作问题，我设计了探究影子变化规律的教具，它由遮挡物装置、量角器板与底板、手电筒光源装置等构成。

遮挡物装置

准备一根小木棍，将其一头与方形木块垂直粘合，另一头削出螺纹，方便用小木塞将其固定（如图1）。

图1 遮挡物装置

量角器与底板

用废旧KT板制作量角器和底板，并在底板上画上横线和多条相隔1厘米的竖线，方便学生直接估算影子的长度（如图2）。

图2 底板

在量角器板正中间90°标线处挖出一个宽度与小木棍直径相等的方形洞（如图3），使遮挡物装置中的小木棍刚好能从方形洞中穿过，实现方形木块的横竖摆放、上下滑动和前后移动。将量角器底边粘贴在底板刻度线的横线上，使量角器垂直固定在底板上（如图4）。

图3 方形洞

图4 教具正面

手电筒光源装置

将手电筒作为实验光源，用夹子把它夹在量角器上，打开手电筒并移动夹子的位置可以改变光源照射的角度，学生在量角器上能直接读取光源照射角度的数值（如图5、图6）。

图5 手电筒固定在夹子上

图6 光源照射角度为90°时

三、教具的使用

（一）研究影子的长短与光源照射角度的关系

为了让学生能够直观地对比数据，我们制作了影子长短变化记录单（如图7），记录当光源照射角度不同时影子的长短变化,供学生完成实验后填写。

图7 影子长短变化记录单

为保证实验的严谨性，我们选取多个照射角度进行对比实验。当照射角度为80°时，测得影子的长度约为3.8厘米（如图8）。当照射角度为40°时，测得影子的长度约为10厘米（如图9）。由此，学生得出结论：改变光源照射的角度，可以改变影子的长短，光源照射角度越小，影子越长。

图8 照射角度为80°时， 影子长约3.8厘米

图9 照射角度为40°时， 影子长约10厘米

（二）研究影子的大小和遮挡物位置的关系

转动遮挡物装置，可以改变方形木块与量角器之间的距离，研究光源照射角度不变的情况下，遮挡物位置的变化对影子大小的影响（如图10、图11）。

图10 遮挡物离光源远时

图11 遮挡物离光源近时

同样，我们也制作了影子大小变化记录单（如图12），通过图示的方式记录光源与遮挡物距离变化实验的现象及结论。从而得出：改变光源与遮挡物之间的距离可以改变影子的大小，距离越近影子越大，距离越远影子越小。

图12 影子大小变化记录单

（三）研究影子的形状与光源照射的遮挡物不同侧面的关系

转动遮挡物装置后部的小木塞，使方形木块呈现横、竖两种状态，观察影子形状的变化，可以得出：当光源照射遮挡物的不同侧面时，影子的形状也不同（如图13、图14）。

图13 遮挡物竖着时呈现的影子

图14 遮挡物横着时呈现的影子

四、创新点

本套教具不仅取材于生活、操作简便，还具备多种功能，可以进行影子的大小、长短、形状等研究，化现象为具体数据，减小实验误差，便于学生发现影子变化的规律，能够帮助学生养成严谨、实事求是的科学态度。