现象平凡到几乎被忽视,但背后涉及光线直线传播、小孔成像、地球自转等多重科学原理,同时也具有丰富的美感。
项目计划分为三个阶段:
1科学观察与记录阶段(两周):每天固定时间(下午1点、2点、3点)记录光斑的位置、形状、大小,用手机拍照并标注数据;测量窗户缝隙的尺寸、角度;记录天气状况对光斑的影响。
2原理探究与模型制作阶段(一周):研究小孔成像原理;制作简易的“光影变化模拟器”
(用纸盒、小孔、手电筒模拟不同时间的阳光入射);绘制光斑“旅行”
轨迹图。
3艺术创作与整合呈现阶段(一周):选择最具代表性的几组光斑照片,用水彩、版画或综合材料进行艺术再现;设计展板,将科学记录、原理分析、艺术作品有机整合。
这个项目计划得到了科学李老师的肯定:“选题很有创意!
将日常生活现象、科学原理探究、艺术表达融合在一起,体现了跨学科思维。
关键是科学部分要严谨,数据记录要规范。”
美术张老师得知后也很有兴趣:“光与影本来就是绘画的核心课题。
你可以研究一下印象派画家对光的研究,比如莫奈的‘干草垛’系列,就是在不同光线条件下对同一对象的反复描绘。
科学与艺术的结合,会很有深度。”
【项目策划与设计能力-熟练(65)】
【跨学科整合思维-熟练(68)】
三、实践深耕:在细节中淬炼真功夫
项目启动后,凌曦才真正体会到“从想法到行动”
的距离。
每一个看似简单的环节,都隐藏着意想不到的挑战。
挑战一:数据的严谨性。
第一次记录光斑数据时,凌曦只是用手机拍照,然后在照片上大概标注位置。
但当他尝试绘制轨迹图时,现不同日期的照片角度、比例不一致,无法精确比较。
他请教了科学李老师,李老师建议:“建立坐标系。
在你家墙壁和地板上贴上临时坐标网格(可以用细线或胶带),每次拍照都固定相机位置和参数。
这样数据才有可比性。”
于是,连续两个周末,凌曦在家人的帮助下,在客厅建立了简易的“观测坐标系”
。
王亚琴虽然不明白孙子在墙上贴那么多胶带干什么,但还是耐心地帮忙扶着梯子;凌空则教他如何使用手机的测距功能和专业模式固定拍摄参数。
挑战二:原理的理解深度。
研究“小孔成像”
原理时,凌曦起初只是记住了“光线直线传播,小孔越小成像越清晰”
的结论。
但在尝试解释“为什么光斑的形状会随太阳位置变化”
时,他卡住了。
光斑的边缘为什么有时清晰有时模糊?为什么阴天光斑会消失?
凌空没有直接解释,而是带他做了一个实验:在暗室里,用手电筒模拟太阳,用不同大小、形状的孔洞模拟窗户缝隙,观察白纸上的光斑变化。
通过这个实验,凌曦直观地理解了:光斑实际上是窗户缝隙的“倒像”
;缝隙边缘的衍射效应会影响光斑清晰度;光源(太阳)的角直径和大气散射会影响光斑的明暗对比。
“科学原理不能只停留在‘知道’,要能‘解释现象’,甚至‘预测现象’。”
凌空在实验后总结,“你现在能解释为什么朝西的窗户下午光斑变化更明显吗?”
凌曦思考后回答:“因为下午太阳在西方,光线入射角度更倾斜,穿过窗户缝隙后在室内‘旅行’的距离更长,所以光斑移动更明显,形状变化也更丰富。”
“很好!
这就是从‘知识’到‘理解’的跨越。”
挑战三:艺术表达的准确性。
艺术再现阶段,凌曦尝试用水彩表现光斑的透明感和光晕。
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