智能手機無線多功能示教裝置

閆順生

(唐山學院基礎教學部 河北 唐山 063000)

很多的實驗教學(例如分光計的調節和使用、牛頓環測凸透鏡曲率半徑等)需要用目鏡觀察實驗現象，然而通常光學儀器目鏡觀察的視野很小，不能把實驗影像供多名學生觀看，因此教師在教學講解、示范過程中受到很大的局限性，學生的學習效果也不理想．

為了解決儀器目鏡觀察視野小的難點，本人自制了一種智能手機無線多功能示教裝置，可應用于視野放大技術領域．此裝置利用智能手機的拍攝先進性、蛇形管支架的靈活性、筆記本屏幕或者其他顯示器的放大性、同屏器、互聯網等現代科技結合起來用于視野放大場合，不僅可以把視野小的實驗現象加以同步放大、動態和靜態演示，還可以錄制視頻和聯網，技術先進，應用范圍廣．

1 裝置介紹

智能手機無線多功能示教裝置由智能手機、蛇形管支架、同屏器和顯示裝置構成，如圖1所示．

圖1 智能手機無線多功能示教裝置示意圖

其中顯示裝置可以是筆記本電腦、液晶電視和投影儀等．智能手機和顯示裝置通過同屏器3以無線方式匹配連接．智能手機放置在蛇形管支架2的卡槽內，蛇形管支架的底座可夾持在桌沿上或其他固定物上．

當需要視野放大觀察物體時，調整蛇形管支架，使手機攝像頭精確對準觀察光學儀器的目鏡或圖像，調整合適放大倍數，使圖像或物體同步放大顯示在顯示裝置的屏幕上．

2 具體實施

首先是用同屏器建立一個局域網，確保智能手機和顯示裝置處于同一網絡環境中；然后使用第三方錄屏App或者使用原生Chromecast進行連接，實現智能手機和顯示裝置連接(以安卓手機和安卓錄屏王App為例，智能手機內置安卓操作系統，與顯示裝置處于同一網絡環境中，將Apowersoft安卓錄屏王安裝在顯示裝置，下載Apowersoft錄屏王安卓App也安裝在智能手機上，使智能手機和顯示裝置的屏幕同屏)；智能手機的手機攝像頭緊貼光學儀器的目鏡，把手機攝像頭觀測到的影像投射到顯示裝置上，完成智能手機拍攝的事物在顯示裝置上同步放大，在尺度上有放大作用[1]．

蛇形管支架包括底座、蛇形管和卡槽，底座通過蛇形管與卡槽連接；智能手機放置在蛇形管支架的卡槽中，蛇形管支架夾持智能手機；蛇形管可以任意彎曲，卡槽可360°調節，確保手機攝像頭精準對準所攝物體，觀察多種對象，應用多種場合,如圖2和圖3所示.

圖2 示教裝置觀察和調節分光計情景

圖3 示教裝置無線遠距離觀察和調節牛頓環情景

智能手機和顯示裝置通過無線連接，在無線網絡的有效范圍內，智能手機和顯示裝置可分開布置，能擴大示教儀的使用空間；所述的顯示裝置可以是大屏幕投影儀，也可以是多臺筆記本電腦．例如,教師可以在講臺上操作或講解，而學生可以在下面通過筆記本電腦屏幕或者投影儀實時、動態的觀察．

通過安裝在智能手機和顯示裝置上的App都可以錄制實驗或教學視頻，上傳到網絡上，便于制作課件和學生通過多媒體預習和學習．

通過手機攝像頭、同屏筆記本電腦，手機攝像就可以實時、放大成像在屏幕上或者其他投影設備上，這樣可以把不易于觀察、演示、講解的微觀實驗現象放大成現在較多同學前，便于學生觀察，理解，教師授課．實驗現象也可錄制，轉發于網絡上，便于每一個學生學習觀看．另外也可應用于課堂教學，例如把作業放置在手機攝像頭前，放大，實時動態講解， 效果好于傳統投影儀，如圖4所示．

圖4 示教裝置講解作業靜態和動態情景

3 總結

本裝置充分利用智能手機的便利性和拍攝功能、蛇形管支架的靈活性和顯示裝置的放大性，通過同屏器、互聯網等現代科技結合起來，用于視野放大教學，技術手段先進，應用范圍廣．可應用于多個視野小的實驗，節約資金；可以錄制視頻和聯網，便于制作課件和學生通過多媒體預習和學習；可遠距離無線演示，移動方便，演示自由．本裝置不僅應用于視野小的實驗現象放大，也可應用于作業實時講解，可替代投影儀，適合多種教學場合．

參 考 文 獻

1 賀莉蓉,俞嘉隆,余建波,等.用CCD成像系統觀測透射式牛頓環.物理實驗，2005,25(6)：38～40