項目物理學習案例
把手機變成投影儀
項目介紹
本項目適合六年級的STEM學習項目，共5課時。 項目設計從解決手機屏幕太小、觀看效果不好的問題出發。 因此，引入本次STEM項目的主要學習任務：通過觀察生活中的投影儀，應用凸透鏡成像定律、平面鏡成像原理及特點等光學知識，借助周圍的材料。 這個項目經歷了提出問題、設計方案、制作產品、展示改進、交流評價等一系列過程，充分理解其中蘊含的生命科學，并學以致用。 同時，在該項目中，培養了中學生的獨立探究能力、團隊合作能力、解決問題的能力和知識實際應用能力，提高了中學生的核心素質。
項目流程設計
1. 問題場景
疫情期間，去電影院看電影有風險。 在家長時間用手機或者iPad觀看，會對眼睛造成傷害，觀看效果也不好。 想擁有一臺投影儀或者一臺大彩電平面鏡成像左右相反嗎，卻發現價格讓人望而卻步。 能夠將手機上的圖片放大到白墻上供我們觀看，引起了中學生的興趣。
2. 進入計劃
(1)觀察投影機的鏡頭，知道哪些是凸透鏡。
(2)觀察投影過程，思考投影主要由哪些部分組成。
(3) 圖紙規格按比例縮小后表示技術。
3、儲備知識探索
(1)活動目的：探究凸透鏡的作用
嘗試使用給定的設備：“F”光源、凸透鏡1（f=7.5cm）、凸透鏡2（f=15cm）、鞋盒（長12cm x 寬8cm x 高5cm）、白紙、放“ F”放大到白紙上。 中學生觀察現象、解釋原因并構建假設。
（二）活動目的：探索凸透鏡成像規律
將圖像放在光幕上，觀察圖像的特征，測量此時的像距和物距，發現并總結規律。
4. 解釋與制作
(1)投影儀的初步設計
設計圖紙、標注：①凸透鏡的焦距； ②物距和距離； ③鞋盒的尺寸。 中學生評估設計圖紙，找到合適的凸透鏡，然后根據實際投影效果選擇焦距3.5cm-7.8cm的凸透鏡：可以實現最大放大倍數的圖像，紙箱規格也合適。
(2)選擇合適的凸透鏡并對投影機進行一次優化
目前的投影儀可以放大物體，但它們似乎是顛倒的。 中學生提議將光源倒置或放置兩個凸透鏡。 經過實驗發現，光源倒置后，只解決了圖像上下顛倒的問題，而沒有解決左右倒置的問題。 放置兩個凸透鏡并不能解決倒置，而是物距和像距發生了變化，即焦距發生了變化，產生了新的凸透鏡。
(3)合理放置平面鏡并對投影儀進行二次優化
中學生根據生活經驗嘗試借助平面鏡（一側鍍膜）將放大后的“F”豎立起來，但由于平面鏡鍍膜，光線很難通過。 立即嘗試將薄膜刮掉，但還是無法解決。 經過多次失敗，中學生最終提出可以用透明玻璃代替平面鏡來解決圖像的左右反轉。 在探討了平面鏡成像的原理和特點后，明確了平面鏡成像的規律，比較了平面鏡和玻璃板的優缺點。 中學生在原設計圖中合理添加平面鏡并繪制光路，同時測試投影儀。 測試結束后，中學生對彼此的作品進行評價。
（4）增強圖像清晰度，三倍優化投影儀
中學生交流：①增加物體（手機）的照度； ②使周圍環境（紙箱、房間）盡可能黑暗平面鏡成像左右相反嗎，并關閉紙箱； ③凸透鏡半徑較大，以增加進光量； ④鞋盒內部涂成藍色。 經過實驗發現，上述方法可以使圖像變亮，但圖像仍然模糊，尤其是周圍區域。 為了解決這個問題，中學生覺得如果把手機屏幕做成透明的，也就是把手機屏幕去掉，通過筆記本的連接來傳輸，這樣強光源可以穿過它，就可以解決。
日程：
投稿：張敏
紹興白云小學
編輯｜陳四方
一審｜應文和張敏