喜見“色光混合儀”的改進始末

楊花

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：（2021）-09-160

1.觸景啟智：今年11月某日，在《光的色散》一節教學中，我用實驗室的器材“色光混合儀”（見圖）來展示光的色彩。我舉著器材靠近教室黑板旁的墻面演示，同時為了保證班上同學都能看到景象，我還預先做了PPT，這樣邊演示邊展示，我覺得教學效果應該不錯。可有個班上有幾個孩子卻不滿意，課后跟我講：老師您演示的這個“光現象”我們覺得你做的累，我們看的也累，甚至有些同學還有如墜云霧感覺。實際上我們后邊的不少同學也沒看到您演示的現象，因為你放了PPT了，我們也就以為真了，要說是否“信么？”，我們還真不好說，嘿嘿……;同學們的話，竟一時讓我無語！過后思量：教孩子學物理，那就要從培養觀察力開始，養成重視觀察與實驗的習慣。實驗科學，眼見才是真。而這“真”，就要來自于真實，而我的處理，并沒有做到面向全體，以致于一些學生看到的只是用照片做成的PPT圖片，也難怪有些學生存疑：是否玩貓膩？有種被騙的感覺。而勇于質疑，不迷信權威的精神又是我在課堂上大力提倡的。可我嘴上如是說，而實際做的并不怎樣。由此，我感到這個實驗現象展示的處理方式，確有不當，應該改進。

2.大力慫恿：心中所認，我還未想怎么去彌補，學生倒來獻招了。中午，楊演航、吳宇航來找我：“老師，你那個色光演示器能不能借我們看看，我們想改進一下，不知能不能行？”我欣喜地說：“當然可以！你們有沒有改進的思路？倆孩子說：我們想達到班上大范圍都能看到演示現象的效果。學生的想法也正是我要想做的。既然不謀而合，那就干脆放手讓孩子們去做，通過動手實踐既可增長他們的見識，我還能樂享其成。學物理，不就是要培養他們善于思考，勇于實踐的習慣么！只要這些孩子動起來，就有不小的收獲，說不定對這些孩子將來的發展也會產生廣闊的前景呢！于是，我在贊許他們有這一好想法的同時，我就一個勁兒地慫恿他們：“好，那就快去做，需要老師相幫的，自不必說，隨時都可找我，若事成，老師一定會為你們請功！”

3.心動情濃：孩子們來了興致。放學時，幾個孩子過來將我的儀器借了去，說要仔細研究研究。過了兩天，楊演航同學來跟說，這個儀器最大不足就是功率小，我們玩過激光筆，那光既強又能射出很遠距離，而激光紅、綠、藍筆，市面上很容易就買到了，可也帶給我們一個問題，激光筆射出的光是直線狀的，能遠射到墻上，可就是不能形成圓形的大光斑。老師，你說，我們能否換成像手電筒那樣的呢？我說：“好呀，你們可以去試呀。不知水深，也可以下去蹚水，摸著石頭過河的呀！說不定不試不知道，一試大開眼呢！”他們得到我的贊許，甚是興奮，說回去就照著這思路去嘗試。

過了三天的周一中午，楊演航、何迪、吳宇航一起來找我，說他們網購了一些不同色光的小電珠，找電工師傅把它們裝在了手電筒上，到了我辦公室，要求演示給我看。我看到了他們帶來了三個手電筒，分別發出紅、綠、藍三種顏色的光，遠遠的照在墻壁上，很大且很亮的圓形光斑，兩兩混合，品紅、黃色、青色，遠距離效果頗甚明顯，我對這幾個小孩頗為驚訝：孺子可教！將來可成大才！這也是我教學生涯所遇到的一大幸事。

4.初陷窘境：幾個孩子在我辦公室大演色光混合的妙景，單色光兩兩疊加，效果明顯，撩人眼簾，可演到紅綠藍三種色光疊加時，卻看不到白色，轉來轉去，就是不能。孩子們說：咦，這不是跟老師您所教的內容相矛盾了嗎？我也納悶了。這怎么理論與事實不符呢？這是怎么回事呢？思來想去，不知所以然。一時，陷入了窘境。大家，猜來猜去，猜不出究竟，否認書上理論么，書上圖標的很清楚，紅、綠、藍三色光混合又現白色光，這登在教材上的，是無數專家、行家審核通過的，不可能發生與事實不符的情況。只能從自身角度去查尋。想定注意后，我端詳了他們帶來的器材，發現不了什么問題，他們也講不出哪里有新大陸存在。我只好從源頭著手，問他們要采購的供貨單，想看看里面有沒有什么說明？結果發現了一張單子上的端倪：藍、綠電珠額定電壓3.4V-3.8V，但紅電珠只有2.4V-2.8V，原來額定電壓不等，導致實際功率不等，給鬧了烏龍。這也怪我課上沒有強調：我用的是紅綠藍三種等比例強度的光或者說等功率的燈光進行混合來展示“色光混合”這一現象的，也沒有講到，如果不等比例的三原色光兩兩混合會是怎樣一種狀況？當時想與教學考試關系不大，無需過度拓展而影響教學進度。由此，也說明，問題在我身上，教學拓展度不夠，以致給孩子們造成了困惑，陷入窘境，但這些孩子懷有批判的精神，還是值得贊揚的。于是，我檢討了我的教學過失，同時也表揚了他們的批判精神。有個孩子還高興地說：由功率不等的電珠產生的不同色光混合，發現了能產生其他顏色的光，這一現象告訴我們：色彩斑斕的環境氛圍我們也可創造出來呢？等我們班開期末慶典的時候，不妨在教室里用一下，你們說，到時，大家要想不興奮也難。我肯定了他們的奇異點子，但話鋒一轉說，這不是我們現在該專注的方向，我們應該慶幸的是找到了為何三色光沒能復合成白光的問題所在，現在就可通過努力，實現我們的大范圍高亮度地展示色光混合現象的目的了。幾個孩子很是興奮，我也很是高興，孩子們迅即回去將器材解決到位了。

5.一波又起：又是一個星期一，大課間，一群孩子來我辦公室，跟我談成果，還有不少的孩子跟了來。可其中一個孩子輕聲嘀咕了一句：說老師的實驗儀器操作麻煩，可你們的不也蠻麻煩的呀！說者隨意，聽者有心：是呀，現象明顯、便于觀察，但要是一個人來操作，也不簡單呀！尤其是三光混合，三把電筒共用，操控更難了。一陣沉默后，幾個準備器材的孩子不由紛說：不行，這樣的好像器材有點零亂，我們是得再改進，最好固定于一個盒子里面。同學們能這么說，我當然高興萬分。但我也想，長長他們的氣勢，以讓他們更有激情投入。于是，我說：僅就是做到這一點，你們也算不簡單了！現在你們也算有了一個階段的成果，拿教室去給同學們表演表演，讓大家感受感受：物理現象的奇妙。學物理，作用大著呢（做教師的，不忘宣傳自己所教學科的重要）！當幾個同學拿著在教室展示出時，全教室轟動了，同學們齊夸好。有人還說：好像有點像在變魔法了，真棒也！這場景，讓楊演航、吳宇航、何迪他們深受鼓舞。同學們的激動，是對他們鉆研精神的最好褒獎！

6.問題連連：受了同學們的鼓舞，斗志倍增。楊演航等同學回去又利用周末的時間鼓搗了。他們首先考慮到將三只電筒固定在一塊圓木板上，形成一個等邊三角形，再把他們安裝在一個盒子里，這樣就不用手拿著電筒演示了。大家又再度思考：位置確定，可這樣問題又來了，怎樣讓產生的光斑疊加呢？大家七嘴八舌，最后形成一致意見：將三只電筒擺成一定角度傾斜放置。但說傾斜倒也不難，可如何固定呢？這可把幾個孩子難倒了！思來想去，難于處理。一星期后，他們又來找我了，我也百思沒得其解，于是就隨口同他們一說：“不破不立么！那就考慮不利用電筒外殼，如何？”聽話聽音，他們如獲至寶，連連感謝我，說，“老師，我們懂了。”他們高興地回去了，想到在這三個電珠外圍各套上了圓柱形的灰色pvc管，用PVC管來代替電筒外殼，既能用膠水固定，還能阻止光的外散，將光聚攏來。又是一個星期后，我看到了成品，很大氣的一個鐵盒子，為了配合遙控的工作電壓，把電珠換成了220V，0.6W的含導線的LED燈泡。高級！真讓人驚訝！他們用遙控操作演示給我看色光的混合！可問題是出來的色光射到墻上一點也不明亮，這又何故呢？我說，你們有否想過：你們安裝的LED燈泡發出的光，要經過pvc管的反射出來到墻上，什么樣的材料反射能力最強呢？他們馬上醒悟到：對呀，白色能反射各種色光，我們怎么沒想到呢？但他們還是半信半疑，雖然書上寫的和您老師說的一樣，可市場上的手電筒外殼五顏六色都有，與其說白色好，為何沒有造白色的手電筒出來供大家用呢？對此，我就耐心同他們講，電筒的外殼不是用來反射光的，而是里面有一個很重要的零件起了關鍵作用。他們找來找去，發現電筒里的燈罩是個凹面鏡，剛學過“凹面鏡聚光”的知識，我又告訴他們下一章要學的凸透鏡也能聚光。我還從實驗室找來凸透鏡給他們演示它的聚光本領，能否朝這個方向去努力呢？他們恍然大悟。

7.水到渠成：于是他們又買來三個手電筒，找來了白色PPR管，將手電筒里面的燈罩切割下來，在白色PPR管的管口粘上實驗室的凸透鏡，這樣雙管齊下，手電筒內的凹面鏡和實驗室的凸透鏡同時用上后，效果比之前要好點，晚上觀察效果更好（如圖）。幾個同學終于舒了一口氣，總算大功告成了。一個人通過遙控就可以將實驗現象展現的淋漓盡致了。

8.更上層樓：為了將就遙控的工作電壓把燈泡換成小功率、大電壓的，可亮度不夠，想了個辦法增大亮度，可光斑又偏小......能不能讓光斑再大點呢？這時候聰明的何迪想到了，讓遙控來將就大功率燈泡，重新購買工作電壓為3.8V左右的遙控，用電池給3.8V、3W的電珠供電，這樣問題就解決了！一個星期后，遙控、電池盒、5號電池都到齊了，大家熟練的組裝了器材，楊演航的爸爸還給鐵盒子噴上了白漆，防止鐵盒生銹。這樣一件粗糙但飽含著孩子們心血的，也可算得上精美的“遙控型色光混合儀”出世了，該儀器發出的光斑大且明亮，在教室的任何一個角落都能遙控操作，學生可以遠距離觀察且現象明顯。

9.未來可期：雖然經歷了山重水覆，卻終于到了柳暗花明的時刻。偉人馬克思說過，在科學的山路上是沒有平坦的大道可走的，只有那沿著崎嶇的山路，勇敢向上攀登的人才有希望到達光輝的頂點！而唐朝文學家韓愈也曾說過：是故弟子不必不如師，師也不必賢于弟子，聞道有先后，術業有專攻，如是而已。孩子們此次雖然制作改進的只是一個小作品，還有不少的小瑕疵，也談不上什么高端的發明或創造，但這種孜孜以求的精神是值得我們贊賞和推崇的。而且，大家也看到，在孩子們的成長過程中，家校共育的作用，也是不可小覷的。可以相信，通過家校聯合，假以時日，他們會成長很快，而且會發展的更高。青出于藍而勝于藍，這也是我所期望，而且是堅信不移的。習總書記說，中國要強盛、要復興，一定要大力發展科學技術，努力成為世界主要科學中心和創新高地。而科技創新，需要的是人才，人才的培養取決于教育，初中物理教育則是基礎之基礎。教育擔負的使命是如此地重要，只要基礎打得足夠扎實，那孩子們定能攀得更高，走的更遠。少年強則國強！只要我們堅持不懈地培養勤奮善思考的少年，我們心中的中國夢必將很快能實現。

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