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視頻標簽：全國小學科學,實驗教學微課
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視頻課題：第五屆全國小學科學實驗教學微課視頻《小孔成像》實驗-南京
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靈活控制變量、提高實驗成效——“小孔成像”實驗說課
郭瑩瑩 南京外國語學校仙林分校
大家好，今天我說課的主題是“靈活控制變量、提高實驗成效”——“小孔成像”實驗說課。我將從5個方面進行闡述：教材分析、學情分析、實驗分析、改進與創新、總結與反思。
【教材分析】
“小孔成像”這個實驗出自于蘇教版科學五年級上冊《光與色彩》單元的第一課《光的行進》，本課是以《課程標準》中“識別光源，知道光在空氣中沿直線傳播”為依據而建構的。雖然“小孔成像”實驗是這課的拓展閱讀內容，但是我嘗試通過器材的轉變，更有效的幫助學生理解“光沿直線傳播”的概念。
我將本課的學習目標制定為通過經驗對比，建構光源的概念。通過分類性研究，區分自然光源和人造光源。通過實驗探究初步感知光的傳播路徑。觀察小孔成像，進一步驗證光沿直線傳播。
本節課的教學環節也由這四個部分組成，今天想跟大家分享的是第四個環節。
【學情分析】
首先我們來看，學生對于“小孔成像”前測的結果。從之前圓孔卡紙實驗繼續思考，如果光源穿過的大孔變成小孔，在屏上會有什么現象？有67%的學生認為在屏上會留下一個小孔的光斑，部分認為沒有像，幾乎沒有人提到光源的倒像。有趣的是，學生對小孔成像這個名詞并不陌生，雖說不出其現象和原理，但是會質疑：生活中光穿過大孔后看到的是孔形的光斑，為什么穿過小孔后卻會變化呢？大孔小孔之間有聯系嗎？
學生的質疑很有價值。要解決就要先來找找產生問題的原因。
如果將前測的結果稱之為學生最初的概念，那么關于小孔成像的完整概念是從光源各個發光點發出的光線經過足夠小的孔，由于光沿直線傳播的現象，在屏上形成的光斑不會重疊，從而呈現物體清晰的倒像。我們的教學就是要引導學生由最初的概念走向完整的概念。而他們之間的根本沖突在于，學生生活中見到的光都是以光源為中心四散開來，他們認為光是三維的、立體的、多面的，腦海中沒有“光束由一道道光線組成”這樣的微觀線性模型的概念，所以如何給學生建立“光線傳播”的微觀模型，就成為學生理解這一現象的核心任務。
【實驗分析】
在此基礎上我們來分析實驗：傳統的小孔成像采用的是一根蠟燭作為光源，一張帶小孔的孔板和一個不透光的光屏，通過調整三者位置觀察屏上的像。
但是卻存在的弊端：
1.蠟燭光源小、光線弱且存在一定的安全隱患。
2.蠟燭光源近似橢圓形，呈現的倒像不易分辨，尤其是左右顛倒很難辨別。
3.紙屏上的像也不易觀察
4.直接給學生小孔的孔板也不符合學生的前概念，使得這一模型的建構缺乏一定的基礎，沒有大小孔的轉變也就無法突破“建構光線傳播模型”的難點。
【改進與創新】
于是我對這個實驗進行了大膽的改進。
1.改變光源：我用LED小電珠拼接成了一個“F”型光源，更大更亮更安全又能明顯看出其不對稱性。
2.改變光屏：選擇一個不透光盒，一面缺口，一面蒙上半透明的膜，這樣可以方便多人同時觀察。紙盒后面還連接軟尺，可以精確測量物距和像距之間的關系，當然這更適合中學物理對小孔成像的研究。
3.改變孔：把一個小孔的卡紙轉換成了多孔的孔盤，學生可以通過孔的變化來觀察像的變化。
（一）實驗演示與指導教學
具體的學習流程是這樣的，
1.猜測混合孔盤形成的像
出示光源、實驗盒和混合的孔盤，讓學生預測屏上會出現什么樣的像。
2.探究大小不同的圓孔形成
學生在前測的基礎上，探究圓孔由大到小的孔盤。打開電源，將光線調到最亮，當光源穿過大孔時，屏上呈現的像就是圓形的光斑，這符合學生的前概念。接著輕輕的轉動孔盤，孔逐漸變小，學生會看到圓形的光斑逐漸錯開，且交錯的重影越來越多。當光源穿過最小的孔時，屏上的出現了一個“倒F”的像。這樣既符合學生觀察的邏輯，又激發學生的思考。
3.探究大小不同的三角形孔
只有圓孔是這樣嗎？三角形呢，從大三角形開始，屏上的像也由三角形的光斑逐漸變小且慢慢錯開，最后也呈現了一個“倒F”的像，和小圓孔相同，其他形狀呢？
4.設計能產生倒像的孔
基于之前的認識，學生已經發現了大小孔之間的差異，但是形狀對像有影響嗎？繼續思考設計各種不同形狀的孔，觀察屏上的像。
（二）實驗小結
瞧！改進后的實驗更安全、易操作、易觀察、現象明顯、結論清晰。
學生通過實驗探究分析，找到孔和像的關系：光線穿過大孔時，屏上的像和孔的形狀相同，孔逐漸變小，像逐漸由孔的形狀變為物體的倒像，且與形狀無關。引發深入思考，這是為什么呢？
作為一個分組實驗，在教學中，學生的觀察和記錄往往就呈現了學生思考的過程，我們可以看到，學生在記錄圓形光斑時，用了交錯的重影，記錄倒像時用線條連接。就此學生正式建立“光線”模型，而且也找到了光源與倒像之間的關系，孔較大時，每個光點發出的光線可以大量穿過，故屏上呈現孔的像，多點發光時孔的像也重疊較多，孔較小時光點發出的光線無法大量穿過，但因為直線傳播，使得各點的像不重疊，所以屏上呈現物體的倒像。至此“光沿直線傳播”的概念就完全清晰了。
【總結與反思】
現在我們來回顧一下小孔成像的探究過程，學生從自己的前概念出發，通過三張圓孔卡紙，初步感知光的直線傳播，通過孔盤觀察像的變化，這是挑戰學生的迷思概念，是模型建構的難點，通過光源的倒像建立“光線”的模型之后，形成“光沿直線傳播”的完整概念。
“小孔成像”是一個經典的光學實驗。我們希望學生能夠在觀察、實驗、交流的過程當中，形成自己的理解，變傳統的教師“教得”的方式為學生自主“習得的”方式。材料也由蠟燭光屏等固定材料，變成靈活變化的孔盤，既提高了實驗的趣味性，豐富了學生的感性認識，也鍛煉了學生自主探究的能力。
當然，這組實驗器材不僅能控制孔的大小和形狀，還能通過他來研究像的亮度、物距相距的關系等等。就如我們今天說課的主題——靈活控制變量、提高實驗成效。以上就是我對小孔成像實驗的粗淺認識，請各位專家批評指正。謝謝大家。
視頻來源：優質課網 www.m.fsyixinda.com
