综合实践活动教案和课堂实录

综合实践活动：探究树荫下的光斑

无锡市太湖格致中学

吉临荣

一、学习目标

1．通过观察树荫下的光斑视频，能描述观察到的现象，尝试对现象进行分类，说出猜想，提出有价值、可探究的问题。

2．能在控制变量意识下设计实验，进行实验并收集证据，论证自己的猜想，得出结论。

3．能应用所学物理知识解释观察到的现象，进一步从理论上论证猜想的正确性。

4．将实验过程和结论与他人交流分享；并在实验或交流过程中产生新的探究问题。

5．运用课上学习的探究方法，在课外进一步深入探究。

二、重点、难点

1．重点：引导学生根据现象提出物理问题；并由浅入深地探究出光斑形状的影响因素。

2．难点：制作符合要求的卡片；探究活动的组织。

三、设计思想

1．学情和教材分析

八年级学生生性好奇、好动、好胜，对发现的问题具有进一步探究的欲望。而且经过一个多月的物理学习和前两章综合实践活动《比较材料的隔声性能》、《用电冰箱研究物态变化现象》开展，也初步学会了一些探究方法，具备了一定的知识和方法基础。

《树荫下的光斑》是苏科版教材第三章最后一节综合实践活动，目的是巩固光的直线传播的应用，加深对小孔成像的理解，同时培养学生的观察能力和探究能力。教材中从学生经常看到但又不曾注意的树荫下的光斑入手，共安排了发现问题、提出猜想、设计方案、实验探究、交流评价五个环节，提供了一系列由浅入深的探究课题，为不同学生提供了施展自己才华的机会，有利于促进多元智能的协调发展。

2．设计思想

综合实践活动是苏科版教材的特色学习内容与学习方式，对学生的核心素养的养成、促进学生个性发展具有重要的意义和独特的价值。《探究树荫下的光斑》是一个完整环节的探究活动，对培养学生发现问题和解决问题能力、动手能力、合作能力都有一定的作用。

但在实际教学中，本节课的开设率并不高，主要原因有下列三方面：

一是此活动需要在课外进行，受天气影响很大，需要天气晴朗，如果遇阴天，则无法开设。

二是此活动宜在正午左右时点进行。即使天气条件满足，活动的时点不满足，效果也不好。

三是由于实验室又没有配备相关的器材，活动组织耗时、费力，多数教师因怕烦而不开设。部分老师只在课上演示实验，少数老师布置学生做周末家庭实验作业，结果也部分自觉性高的学生能完成此综合实践活动。

由于本节课需要探究的问题比较多，原本也不是一节课能全部解决的。所以，我的设计思想定位为能否把需要探究的部分课题由课外搬到课内，让学生学会探究方法，并利用已制作的带孔卡片，自选课题，再到课外深入探究，使此节课变为常态课，让所有学生能真正经历此探究过程。

3．教学思路

我首先布置学生利用课余时间观察树荫下的光斑，上课开始再播放视频，让学生观察定格的图片，结合观察的现象提出有关树荫下光斑的问题，再进一步要求学生针对光斑形状的影响因素提出包含猜想的的科学问题。

接着引导学生利用控制变量法设计实验方案、制作卡片，根据方案探究，收集光斑的形状与孔的形状和孔的大小关系的证据，在此基础上各小组汇报展示实验成果。

最后，尝试解释观察到的现象和结论，分享探究的经验和成果。在分享经验的过程中，又有意

1

识引导学生用一只大孔探究得到圆形光斑，产生新的探究问题，进一步激发学生的探究动机，并利用已制作的器材，自选课题，走出课堂，开展新的探究活动。

本节课的教学流程和“问题链”设计如下：

四、教学资源

1．教师用资源

教室投影仪（或强光手电筒），伸缩杆（一端插入试管夹固定好），两片大树叶；200W灯泡装在螺丝口灯头上、插座、大纸箱（一侧开一个直径为0.5cm的小孔、一侧蒙一层黑薄膜）；制作1/3小组量的孔径为1cm的三角形、正方形、梯形的硬纸板卡片；长度为30cm的荧光灯、硬纸板（开一个长为10cm、宽为1cm的长方形孔）。

2．学生用资源（每小组1套）

强光手电筒、白纸1张、硬纸板（已开一个梯形长孔）、宽双面胶、小剪刀、米尺。

五、教学设计

教师活动

学生活动

科学问题就是既有价值、又可探究的问题，也就是包含猜想的问题。新《标准》也将提出问题与猜想假设合并为“问题”，学生作业中也出现的“有价值、可探究”的问题。所以，借此情境培养学生提出科学问题能力。

教师通过演示实验为学生猜想提供依据。用树叶模拟真实情境，美丽的图案，既效果明显，又激发学生求知欲。如图2。

2 说

明

一、你会提出问题吗？ 师：播放晴天正午，树荫下的光斑视频，并在屏幕上定格一张清晰的图片，如图1。

师：你能描述观察到的现象吗？ 生：有的光斑形状不规则，有

的光斑是圆形的；圆形的光斑较

暗……

师：你能根据现象提出一个问题生：光斑的形状与哪些因素有吗？（媒体呈现：提出问题比解决关？圆形的光斑为什么是暗的? 问题更重要！）

师：你们提出的问题都很好！我

们首先来探究光斑形状与哪些因素

有关？你们能提出一个科学问题

吗？

师：（当学生猜想遇到困难时），

用试管夹夹好一片大树叶，通过伸

缩杆放在距投影仪屏幕约1m的位

置。

师：你观察到什么现象?你的猜想生：光斑的形状可能与孔的形是什么? 状有关。

师：将两片树叶交错成一个约

0.3cm的小间隙，用试管夹夹好树

叶，放在距投影仪屏幕约2m的位

置。

师：你观察到什么现象?你的猜想生：光斑的形状可能与孔的大是什么? 小有关。

师：也就是光斑的形状可能与孔

的形状、孔的大小有关。（板书）

师：谁能提出一个科学问题？ 生：树荫下光斑的形状与孔的师：太精彩了，掌声送给他！

形状和孔的大小有关系吗？

二、你能找到证据吗？

师：(媒体呈现:实践是检验真理的重要标准)发现问题，接着就是解决问题。如何设计实验，收集证据证实你的猜想是正确的呢? 我们用强光手电筒模拟太阳，用带孔的卡片模拟树叶间隙，把白纸放在地面或直接利用教室墙壁作光屏。

师：在探究光斑的形状与孔的形状和孔的大小的关系时，用什么研究方法? 师：在探究光斑的形状与孔的形状关系时，需要改变什么因素，控制什么因素不变? 师：孔的形状一般有哪些?

师：至少需要设计几种形状的孔? 为什么? 师：在探究光斑的形状与孔的大小关系时，需要改变什么因素，控制什么因素不变? 师：我们把正三角形的边长，正方形、菱形、梯形的对角线和圆的周长统一称为孔径。至少需要设计几个形状相同、孔径不同的孔? 师：今天我们不用刀，而是用双面胶纸贴小孔。下面4人1组，按下列步骤进行实验。

（媒体呈现）实验步骤：

贴：在硬纸板的长形孔中间贴一些双面胶纸，制作3个孔径近似相同、形状不同的小孔。（如图4所示）

照：在地面上铺一张白纸，甲同学把米尺竖直立在白纸一侧。乙同学一只手将硬纸板置于白纸上方1m

生：控制变量法。

生：改变孔的形状，控制孔的大小不变。

生：圆形、三角形、正方形、菱形、梯形孔等。

生：三种，多次实验才能发现普遍性规律。

生：保持孔的形状不变，改变孔的大小。

生：至少三个孔径不同的孔。

此活动是在教室内模拟情境实验，实验器材的选择也不是本节课的重点。此处“不纠缠”，教师直接简介实验器材。

光斑的形状与孔的形状、孔的大小、孔到光屏的距离、光源的形状等都有关系。将影响因素分散探究，降低探究的难度。

生：用剪刀剪下宽双面胶，在硬纸板上贴出三个孔径大约相同、形状不同的卡片。如图4，

提供学生如图3的硬纸板，中间长条宽度分别为1cm、0.6cm、0.2cm3

位置处，另一手打开手电筒，举到头顶高度，对准3个不同形状的孔向下照射，观察白纸上出现的光斑形状（如图5所示）。丙同学负责记录（表格如下）。

（制作的孔径要大于此尺寸）。这样相对控制了孔的大小，又将探究孔径对光斑形状的影响隐含在各小组实验中；节省了时间，体现小组间序

孔径

像距

孔光斑

合作学习的思想。

/cm /m 形

形状

1

2

3

生：实验，记录。

师：巡视指导。

生：小组成员展示。

教师有预设，大约有师：哪些小组能观察到圆形光斑?

1/3的小组能观察到圆请某小组以教室侧面的墙壁作光

形光斑。

屏，到讲台前展示你们的做法，此

时米尺要平放。

生：圆形光斑，与孔的形状无抓住“能否得到圆形师：我们观察到的是什么光斑?关。

光斑”这一关键问题，与孔的形状有关系吗? 生：小组成员展示。光斑与孔也就是先从学生熟悉的师：下面请没有得到圆形光斑的小孔成像入手，通过不某小组到讲台前展示你们观察到的的形状有关。

生：成圆形光斑的孔比较小。

断追问，引发思考，得现象?

出结论。 师：对比观察两个小组硬纸板上

的3个孔的大小，你们能找到得不

实验前先让学生观察到圆形的光斑的原因吗?

一下灯丝的形状和缺口师：（总结强调）小孔成像，像的

方位。

形状与小孔形状无关；大孔成斑，

光斑的形状与孔的形状有关。

生：是太阳的像。

师：小孔成的像总是圆的，是谁

的像? 生：小孔成的像与光源形状有师：用白炽灯和大纸箱，演示小孔成像实验，如图6。小孔成的像关，是倒立的。

与什么有关?是正立的、还是倒立的? 三、你想解释现象吗？

师：(媒体呈现: 透过现象认识事物的本质)你想知道上述现象和结论的原因吗？

师：树下黑的区域是影子，影子是由光的直线传播形成的。我们也用光的直线传播原理来认识光斑的形成原因。你能画出光源发出的光遇到小孔在光屏上成像的光路图吗? 师：我们也可以这样理解。大孔成斑主要考虑光能照亮的区域，长

有正三角形、菱形、正方形、梯形等。

生：画图，如图7。

形成光斑的解释点难度，为突出本节课的探究重点，教师直接讲解。

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灯管的上端点A在光屏上能照亮区域如图8；下端点B在光屏上能照亮区域如图9；两图合并为图10。整个灯管能照亮的区域就是如图11。

四、你愿交流收获吗？

(媒体呈现: 彼此分享，你会有两个以上的思想) 师：利用大孔就真的得不到圆形光斑吗?做一做，你会有新的发现?（没有大孔的小组到讲台上来领取）

（媒体呈现）：大家试一试。

遮：把带孔的硬纸板还置于白纸桌面高度，用手指慢慢遮住三角形（或菱形）孔的一部分，如图12所示，观察地面上光斑的形状和亮度。

移：将手电筒和硬纸板同时向同方向移动，增加硬纸板到白纸的距离，你有什么新发现? 师：你观察到什么?

师：你能理解小孔成的像为什么会比较暗?

师：同样一个孔，一会儿成光斑，一会儿又成像，说明什么?

师：如果要探究光斑的形状与像距的关系，需要控制什么不变?改变什么? 师：当像距增大到一定距离时，光斑就变成了圆形的像。那么孔径与像距有没有定量的关系呢？还有细心的同学还发现光斑大小与手电筒到孔的距离有关，这个结论在教室外探究还成立吗?其实，有关光斑的探究课题还很多（媒体呈现：作业设计）。请同学们收存好手中的硬纸板，走进大自然，去探究其中的秘密吧！

还是紧紧抓住“能否得到圆形光斑”这一关键问题，引发学生产生新问题，进一步深入探究。

生：当小孔变小到一定程度时，白纸上也出现了圆形的像。

生：孔变小时，光通过小孔的进光量减少，所以像变暗。

生：当硬纸板到白纸的距离增加到一定程度时，白纸上也出现了圆形的像。

生：说明小孔是相对于像距而言的，比较小时成像，比较大时成光斑。

生：控制孔径和孔的形状不变，改变像距。

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四、作业设计

各小组自选1-2个课题探究，并将小组探究的过程写成实验报告或相关小论文。

实验探究课题

1．小孔成像实验中，孔的大小与孔到光屏的临界距离的定量关系? 2．若已知太阳到地球的距离，你能估测出太阳的直径吗? 理论探究问题（可上网查阅资料）

3．小孔成像实验中，小孔是越小越好吗? 创新实验设计

4．大孔成斑的光路图，有的同学认为是如图13，有的同学认为是所图14。请你利用一个长管灯、一个带长条孔，设计一个实验证明是哪种情况的光路图？

生：课后自选课题探究。

老师再安排时间小组展示、交流。还可以布置学生

这是一个创新设计实验。学生设计图15实验，光源发出的光经水平放置的长条孔后，变成了正方形，说明能照亮的区域比较大，是如图13。

六、教学反思

1．综合实践活动课是容易被老师“遗忘的角落”，只有教师主观上思想重视，才能开齐开足实践活动课，才能充分体现苏科版的教材特色和独特价值。

2．教者尝试将本节课外探究活动模拟情境设计到课内探究，使本节课的教学不受天气环境等因素的影响，更便于教师常态教学，更具有普及推广价值。

3．教材中使用小刀在卡片纸上刻小孔，在教学过程中发现由于只有美工刀、直尺、玻璃板相配合使用才能在硬纸板上刻出符合要求的小孔，而且存在安全隐患。我创新地改用在已有长条梯形开口的硬纸板上贴双面胶纸的方法制作符合要求的孔，既方便简单、又低成本。即使如此，学生在制作卡片的过程中花时较长，还有的学生贴的小孔不符合要求，影响探究活动的进程。如果教师能统一制作带孔卡片，课后再收存到实验室，重复使用，效果将会更好。

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