Page 213 - 智慧校园环境下教育创新理论及路径研究

第七章 基于 STEM 教育的高中物理教学创新模式

环节教师可以向学生提出问题：是不是任意一个四棱锥都可以成立体的像呢？我
们对四棱锥的棱长和底长有没有要求？让学生小组内查阅资料并进行思考讨论，
然后教师根据学生回答结合下图补充解释：由于人眼一般是平视物体的，而视
频中图像的光线是垂直于地面垂直射向棱锥的侧面，因此，根据反射原理中入射

角与反射角相等，我们可以得到棱锥侧面与底面的夹角应为 45 度。只有在此情
况下反射光线才会水平射入正面的人眼中，从而看到每个方向上的影像，当四
个面的反射光线汇聚后，就形成了 3D 效果。因此，如果四棱锥侧面与底面夹角
不是 45 度，反射光线将不能平行射入人眼，我们也将看不到 3D 立体的效果。

随后，教师应提问学生：已知棱长与底边的角度为 45 度之后，是否可以确定棱
长与底边的长度关系？学生对这一问题做出解答后，教师需要解释伪全息 3D 投
影并未实现真正的“全息”，而是由反射原理形成的影像，所以称之为伪全息
3D 投影。

【学生行为】学生思考老师提出的问题，将伪全息 3D 投影的光路图绘制
出来，根据光学知识和几何知识计算出四棱锥侧面与底面夹角的度数为 45 度，
再利用空间立体几何知识以及勾股定理计算出四棱锥的棱长为根号三倍的底边
边长。在此基础上学生就可以进一步优化初步的设计方案，形成最终的实施

方案。
【设计意图】学生在通过教师的引导下拓展更多的理论和实践知识，帮助学
生进一步完善和优化初始的制作流程以及设计，确保后续制作过程的顺利。
4. 环节四：设计构建，实施方案

【教师行为】教师为学生发放工具和材料，指导学生开始动手制作，并及时
给予学生帮助，时刻了解学生制作进度，帮助学生规避可能会出现的错误操作，
同时，也要提醒并强调制作过程中注意安全问题，确保学生在造作过程中正确使
用工具和材料。

【学生行为】此环节学生以小组为单位开始制作伪全息 3D 投影设备，首先
学生需要制作伪全息 3D 投影视频源，学生需要使用手机相机从四个方向上分别
去拍摄同一个动态物体，然后将拍摄好的四段视频导入电脑，使用视频编辑器将
四段视频导入同一画面的四个方向，形成一段伪全息 3D 投影视频源；接着，学

生就需要制作四棱锥，先根据播放设备确定好四棱锥的底边边长，然后根据棱长
等于根号三倍的底边边长，确定好需要裁剪的四个等腰三角形的边长，裁剪好之

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