中国传统科技文化与STEM教育——透光鉴
STEM知识素养
一、人文知识
青铜镜是我国古代的照面用具，早在4000千年前的新石器晚期马厂类型文化遗存中就有了铜镜。在古铜镜中，有种透光鉴令人叹为观止。透光鉴又名透光镜，当太阳光照在镜面时，会在墙壁上出现与镜子背面图案相似的花纹，如同阳光从镜中穿透一样。沈括的《梦溪笔谈·器用》记载：“世有透光鉴，鉴背有铭文，凡二十字，字极古，莫能读。以鉴承日光，则背文及二十字，皆透在屋壁上，了了分明。”
至今我国已出土古代青铜镜中，能透光的青铜镜非常稀少。除个别能“透光”的唐镜外，其余是西汉铜镜，说明当时制造透光镜是相当成熟的工艺，但制造透光镜的绝技在唐代以后就已失传。
千百年来无数学者为揭开铜镜透光的奥秘，进行了大量探索和研究。1975年，上海博物馆会同上海市科委、复旦大学、上海交通大学、上海仪表铸锻厂等一些科研单位和企业进行了联合攻关，彻底破解了透光镜透光秘密。
二、科学知识
这种铜镜在铸造过程中，镜背面的图案花纹凹凸处由于厚薄不一致，经凝固收缩产生铸造应力，铸造后经研磨又产生压应力，从而形成物理性质上的弹性形变。当研磨到一定程度时，这种弹性形变叠加发生作用，使镜面和镜背图案花纹之间产生相应的曲率。这曲率仅几微米，肉眼根本没有办法察觉。曲率的差异与纹饰相对应，光线照射到镜面时，曲率小的地方反射光较为集中，投影较亮；曲率大的地方反射光较为分散，投影较暗。光的反射放大了微观的形变，这样较亮的花纹纹样就显现出来。
STEM活动实践
一、创意实践
动手制作一个万花筒
材料：
保鲜膜的纸芯筒1个（长约20 cm，直径约4 cm）；条形镜片3块（长约为19 cm，宽约为3 cm）；圆形毛玻璃片、普通玻璃片各一块（直径约3 cm，直径略小于纸筒直径）；圆形彩纸1张（半径与圆形玻璃片相等）；少许彩色纸屑（可以混入少量彩色的小石头）；胶水和透明胶等。
创意参考步骤：
1. 将3块镜片组合三棱镜，镜面朝里，用透明胶固定。
2. 将三棱镜推入纸筒，两端各留适量空间，一端先封装毛玻璃片。
3. 将少许彩色纸屑放入镜条筒内，把玻璃圆片嵌入纸筒另一端，用胶水和透明胶封牢。
4. 用彩纸包裹纸筒的表面，万花筒制作完成。
5. 对着不同的光源，可以看到不同效果的美!
二、创意改良
把图片或者照片的图案放到万花筒里面，看看有什么不同，尝试利用不同的照片制造出新的效果。
三、创意挑战
我们刚才制作的万花筒，一般具有三个对称轴，有没有什么办法能让对称轴更多？
（作者/李湘黔）
（一审：夏博 二审：余画 三审：文杰）
