《“光与影”跨学科融合教学案例》
教学背景
“光与影”这一主题涉及到物理学中光学的基本原理，同时也与艺术领域的影子造型、摄影等密切相关，还能延伸到数学中的投影与几何关系，通过跨学科融合教学，可以让学生更全面、深入地理解相关知识,培养综合运用知识的能力和创新思维。
教学目标
（一）知识与技能目标
- 学生能理解光的直线传播原理,掌握影子形成的原因和规律。
- 学会运用数学知识分析影子的长度与物体高度、光源位置之间的关系。
- 能够运用艺术手法创作影子艺术作品,提高审美和表现能力。
（二）过程与方法目标
- 通过实验探究、观察分析等方法,培养学生的科学探究能力和逻辑思维能力。
- 在艺术创作过程中，发展学生的想象力和创造力,提高动手实践能力。
（三）情感态度与价值观目标
- 激发学生对科学探究和艺术创作的兴趣,培养学生严谨的科学态度和创新精神。
- 增强学生的团队合作意识和交流能力,提高学生的综合素质。
与过程
（一）物理学科：光与影子的奥秘
- 导入 通过展示一组有趣的影子图片，如手影戏、日食月食等，引发学生的好奇心，提问学生影子是如何形成的，从而引出本节课的主题——光与影。
- 知识讲解
- 运用多媒体课件，讲解光的直线传播原理,通过动画演示光线在同种均匀介质中的传播路径。
- 结合实例，如路灯下的影子、树木在阳光下的影子等，分析影子形成的原因，即光线被不透明物体挡住后,在物体后面形成的黑暗区域就是影子。
- 实验探究
- 设计实验：让学生分组进行实验，探究影子的长度与物体高度、光源位置之间的关系，提供手电筒、不同高度的物体（如蜡烛、小棒等）和刻度尺等实验器材。
- 学生操作：学生按照实验步骤进行操作,观察并记录不同条件下影子的长度变化。
- 数据分析：组织学生对实验数据进行分析，引导学生运用数学知识建立影子长度与物体高度、光源位置之间的函数关系。
- 总结归纳
请各小组汇报实验结果和分析结论，教师进行总结归纳，强调光的直线传播是影子形成的基础，影子的长度与物体高度、光源位置有关。
（二）数学学科：影子长度的计算
- 问题引入 根据物理实验中得出的数据和结论，提出问题：如何通过数学方法准确计算影子的长度？
- 知识讲解
- 回顾相似三角形的判定和性质,引导学生将影子问题转化为相似三角形的问题。
- 通过具体实例，如已知物体高度和光源到物体的距离，计算影子的长度,讲解计算方法和步骤。
- 练习巩固
- 给出一些不同类型的影子长度计算题目，让学生进行练习,巩固所学知识。
- 教师巡视指导,及时纠正学生在计算过程中出现的错误。
（三）艺术学科：影子艺术创作
- 欣赏作品 展示一些著名的影子艺术作品，如莫奈的《日出·印象》中对光影的表现、朱晓栋的影子雕塑等,让学生欣赏并感受影子艺术的魅力。
- 创作指导
- 讲解影子艺术创作的方法和技巧，如如何利用光线和物体的形状创造出有趣的影子效果,如何运用色彩和构图来增强作品的表现力等。
- 提供一些创作材料和工具，如彩纸、剪刀、胶水、手电筒等,让学生根据自己的创意进行影子艺术创作。
- 学生创作
- 学生分组进行创作，教师巡回指导，鼓励学生发挥想象力和创造力,大胆尝试不同的创作方法和表现形式。
- 在创作过程中，学生可以相互交流、合作,共同完成作品。
- 作品展示与评价
- 各小组展示自己的作品,并介绍创作思路和表现内容。
- 组织学生进行评价，从作品的创意、技巧、表现力等方面进行评价，让学生在评价中学习和交流,提高审美能力。
通过本次跨学科融合教学，学生不仅掌握了光与影的物理知识和影子长度的计算方法，还学会了运用艺术手法进行影子艺术创作，在教学过程中，学生积极参与实验探究、数学计算和艺术创作等活动，培养了科学探究能力、逻辑思维能力和创新思维能力，同时提高了审美素养和团队合作意识，跨学科融合教学打破了学科界限，让学生在一个更广阔的学习平台上全面发展,为培养学生的综合素质奠定了基础。
相关问题与解答
问题1：在探究影子长度与物体高度、光源位置关系的实验中，如果改变光源强度，会对影子长度产生影响吗？为什么？
解答：改变光源强度不会改变影子的长度，因为影子的长度主要取决于物体的高度和光源到物体的距离，而光源强度主要影响的是影子的清晰度和明暗程度，当光源强度增加时，影子可能会变得更清晰、更黑，但长度基本不变；当光源强度减弱时，影子可能会变得模糊、变浅,但长度仍然由物体高度和光源位置决定。
问题2：在影子艺术创作中，如何利用数学知识来设计更有创意的作品？
解答：在影子艺术创作中，可以利用数学中的对称、比例、几何图形等知识来设计作品，通过运用对称原理，可以创造出对称美的影子图案；利用比例关系，可以设计出不同大小的影子元素，使作品更具层次感和立体感；借助几何图形的特点,可以构建出各种独特的影子造型。
