本文聚焦于一个探索光与影的STEAM案例，在这个奇妙世界里，通过融合科学、技术、工程、艺术和数学等多领域知识，开展一系列有趣活动，比如利用不同材质物体观察光影变化，借助简单工具搭建光影实验装置等，在这过程中，参与者不仅能深入理解光的传播、反射等科学原理，还能发挥创意，用光影创作艺术作品，培养动手能力、创新思维以及跨学科综合素养，感受STEAM教育带来的独特魅力与收获。
在我们生活的世界中，光与影无处不在，它们以独特的方式塑造着我们对周围环境的感知，光，像一位神奇的魔法师，赋予万物色彩和生机；影，则如同神秘的追随者，默默地与之相伴，在STEAM教育理念日益受到重视的当下，通过光与影相关的案例，能够将科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Art）和数学（Mathematics）巧妙融合，为学生打开一扇探索奇妙世界的大门,激发他们的创新思维和实践能力。
案例背景
本次光与影的STEAM案例面向小学中高年级学生开展，在科学课程中，学生已经初步了解了光的传播等基础知识，但对于光与影在实际生活中的应用以及多学科融合的理解仍较为欠缺，通过这个案例，旨在引导学生深入探究光与影的奥秘,培养他们综合运用多学科知识解决问题的能力。
案例目标
科学目标
- 深入理解光的直线传播、反射和折射等原理,以及这些原理如何产生不同的光影效果。
- 探究物体的形状、材质等因素对光影的影响。
- 了解常见的光学仪器及其工作原理，如小孔成像装置、潜望镜等。
技术目标
- 学会使用简单的工具和材料 *** 与光和影相关的模型和装置，如自制投影仪、针孔相机等。
- 掌握一定的图像处理技术,能够利用软件对拍摄的光影照片进行简单的编辑和分析。
工程目标
- 设计并 *** 一个具有创意的光影展示装置，在这个过程中考虑结构的稳定性、光学效果的实现等因素。
- 优化装置的设计，提高其性能和实用性,解决在 *** 过程中遇到的各种工程问题。
艺术目标
- 培养学生对光影艺术的欣赏能力，通过观察和分析优秀的光影艺术作品,提高审美水平。
- 鼓励学生发挥想象力和创造力，运用光与影进行艺术创作，如光影绘画、光影雕塑等。
数学目标
- 运用数学知识测量和计算光的传播距离、角度等,理解光的反射定律中入射角和反射角的关系。
- 通过统计和分析实验数据，如不同光照强度下影子的长度变化等,培养数据分析和处理的能力。
案例实施过程
（一）导入与激发兴趣
在课程开始时，教师为学生播放一段精彩的光影秀视频，如悉尼灯光节上的作品，五彩斑斓的灯光在建筑物上变幻出各种奇妙的图案和造型，瞬间吸引学生的注意力，教师展示一些有趣的光影现象图片，如日食、月食、手影游戏等，引导学生观察并思考：“光和影是如何产生的？它们之间有什么关系？”激发学生对光与影的好奇心和探究欲望。
（二）科学探究：光的奥秘
- 光的传播实验 教师带领学生进行一系列实验来探究光的传播特点，在黑暗的教室中，用激光笔照射烟雾，让学生清晰地看到光沿直线传播的路径，让学生尝试用不同形状的障碍物（如圆形、方形的纸板）挡住光线，观察影子的形状,从而理解影子是由于光的直线传播被阻挡而形成的。
- 光的反射与折射 通过实验展示光的反射现象，如用平面镜反射激光笔的光线，改变平面镜的角度，观察反射光线的变化，让学生总结光的反射定律，在探究光的折射时，将筷子插入水中，让学生观察筷子在水面处“弯折”的现象，然后通过光的折射实验装置,深入了解光在不同介质中传播时的折射规律。
（三）技术实践： *** 光影装置
- 自制投影仪 教师指导学生利用鞋盒、放大镜、手机等材料 *** 一个简易的投影仪，学生需要测量鞋盒的尺寸，在合适的位置开孔安装放大镜，调整手机与放大镜的距离，使投影的图像清晰，在这个过程中，学生不仅掌握了光学元件的使用,还锻炼了动手操作和解决实际问题的能力。
- 针孔相机 *** 学生按照教师提供的步骤，用硬纸盒、黑纸、针等材料 *** 针孔相机，通过实验，学生了解了小孔成像的原理，并且尝试拍摄一些简单的景物，观察所成的倒立实像,进一步加深对光的传播的理解。
（四）工程设计：光影展示装置创作
- 设计构思 学生分组进行讨论，构思一个具有创意的光影展示装置，他们需要考虑装置的功能、结构和外观，运用工程思维进行设计，有的小组计划 *** 一个可以旋转的光影展示台，通过不同颜色的灯光照射不同形状的透明物体，产生绚丽多彩的光影效果；有的小组则想设计一个光影迷宫，利用镜子和灯光制造出复杂的光路,让参观者在其中体验探索的乐趣。
- *** 与优化 各小组根据设计方案，选择合适的材料和工具进行 *** ，在 *** 过程中，学生们会遇到各种问题，如结构不稳定、灯光效果不理想等，他们需要运用所学的科学知识和技术手段，对装置进行优化和改进，教师在这个过程中作为引导者,适时给予学生指导和建议。
（五）艺术创作：光影的魅力
- 光影艺术欣赏 教师展示一些著名的光影艺术作品，如詹姆斯·特瑞尔的光影空间装置艺术、奥拉维尔·埃利亚松的灯光艺术作品等，引导学生从色彩、构图、创意等方面进行欣赏和分析,提高学生的艺术鉴赏能力。
- 光影艺术实践 学生们发挥自己的想象力和创造力，进行光影艺术创作，有的学生用手电筒照射不同的物体，在墙上进行光影绘画，通过调整手电筒的角度和距离，创造出独特的画面；有的学生利用废弃的塑料瓶、玻璃球等材料，结合灯光 *** 光影雕塑,展现出光影与材质的美妙结合。
（六）数学应用：光与影中的数学
- 测量与计算 在光的反射实验中，学生运用量角器测量入射角和反射角的度数，通过多次实验验证光的反射定律中入射角等于反射角的关系，在影子长度测量实验中，学生在不同的时间段测量同一物体的影子长度，并记录太阳的高度角,运用三角函数知识分析影子长度与太阳高度角之间的数学关系。
- 数据分析 学生对实验中收集的数据进行整理和分析，绘制图表，如不同光照强度下影子长度变化的折线图，通过分析图表，学生能够更直观地了解光和影之间的数量关系,培养数学思维和数据分析能力。
案例评估
（一）过程性评估
在整个案例实施过程中，教师密切关注学生的参与度、小组合作情况以及在各个环节中的表现，通过课堂提问、小组讨论、实验操作等方式，及时了解学生对知识的掌握程度和遇到的问题，给予及时的反馈和指导，观察学生在实验操作中是否能够正确使用工具和仪器，在小组讨论中是否积极发表自己的观点,对学生的表现进行量化评分。
（二）作品评估
对学生 *** 的光影装置、艺术作品等进行评估，从科学性、创新性、实用性、美观性等多个维度进行评价，对于自制投影仪，评估其投影的清晰度、图像的变形程度等；对于光影艺术作品，评价其创意的独特性、艺术表现力等。
（三）测试评估
通过书面测试的方式，考查学生对光与影相关科学知识、数学知识的掌握情况，测试题目包括选择题、填空题、简答题和实验设计题等多种题型,全面检测学生的学习成果。
案例总结与反思
通过这个光与影的STEAM案例，学生在多学科知识的融合学习中，深入探究了光与影的奥秘，不仅掌握了光的传播、反射、折射等科学知识，还提高了动手实践、创新设计和艺术创作等多方面的能力，在小组合作中，学生学会了沟通、协作和分享,培养了团队精神。
在案例实施过程中也存在一些不足之处，部分实验材料准备不够充分，导致一些小组在实验过程中受到影响；在时间安排上，由于学生对艺术创作环节兴趣浓厚，花费时间较多，使得后面的总结环节略显仓促，在今后的教学中，需要更加合理地安排教学时间和准备教学资源，以确保案例能够更加顺利地实施，让学生在STEAM教育中获得更多的收获和成长，还可以进一步拓展案例内容，引入更多先进的光学技术和应用，如3D投影、全息投影等，激发学生对科学技术的持续兴趣和探索精神。