“多功能光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒”教具

原實(shí)驗(yàn)不足之處

結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容要求，梳理相關(guān)教材后發(fā)現(xiàn)，“光與色彩”單元教學(xué)存在以下問題。

1.實(shí)驗(yàn)操作不簡(jiǎn)便

一方面，本單元教學(xué)目標(biāo)多，實(shí)驗(yàn)多而散，材料雜而亂，教師準(zhǔn)備材料困難，學(xué)生操作不系統(tǒng)。另一方面，實(shí)驗(yàn)材料的單一性和局限性（如陽(yáng)光打靶、制造彩虹等），時(shí)間、天氣、空間的影響等容易限制學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作。

2.關(guān)鍵現(xiàn)象不可視

教材中設(shè)計(jì)了陽(yáng)光接力打靶、生活中的反射現(xiàn)象、用三棱鏡制造彩虹等活動(dòng)，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象，并用推測(cè)的方法來理解其背后的原理。五年級(jí)學(xué)生雖然具備一定的推理能力，但是這樣間接感知的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，不能幫助他們看到關(guān)鍵現(xiàn)象，從而理解原理，建構(gòu)概念。

3.思維發(fā)展不深入

散亂的實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，有限、單一的實(shí)驗(yàn)材料會(huì)干擾學(xué)生的思維發(fā)展，無(wú)法系統(tǒng)地訓(xùn)練思維。

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

多功能光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒（參圖1）前面和左側(cè)面是透明的亞克力板，允許光線進(jìn)入，背面、底面、上面是黑色、不透光、不透明的亞克力板，能夠讓內(nèi)部的現(xiàn)象更加明顯，上面有密閉的蓋子，可以儲(chǔ)存煙霧，配合光源，能夠幫助學(xué)生直觀明確地看到直線傳播、反射光路、潛望鏡光路、光的折射光路等。右側(cè)面是磨砂的亞克力板，能發(fā)揮成像的屏的作用，如配合F光源小孔成像即可顯現(xiàn)，配合普通手電筒就能呈現(xiàn)制造出的彩虹。左側(cè)面下方有直徑為3 cm的孔，方便充入煙霧、液體等，幫助學(xué)生看到不同介質(zhì)中光的傳播現(xiàn)象。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)盒一共設(shè)有三處卡槽，前面一處卡槽，可以插入黑色亞克力板，實(shí)現(xiàn)遮光效果，制造暗室，便于小孔成像。內(nèi)部有兩處卡槽，可以插入打孔的黑色亞克力板，直徑2 cm大孔的亞克力板幫助研究光線傳播，直徑3 mm小孔的亞克力板幫助研究小孔成像，還可以改變亞克力板的位置，探究成像特點(diǎn)。

教具配有多個(gè)光學(xué)小零件——平面鏡、三棱鏡、光強(qiáng)傳感器等，可以利用磁鐵將它們吸附在實(shí)驗(yàn)盒內(nèi)側(cè)，并靈活改變位置和角度，探測(cè)更多光學(xué)奧秘。為方便演示教學(xué)，教師可以根據(jù)每個(gè)光學(xué)主題整理出一個(gè)材料包，與實(shí)驗(yàn)盒搭配，做成一個(gè)項(xiàng)目式的學(xué)習(xí)資源包，也可以將實(shí)驗(yàn)盒的體積縮小，做成學(xué)生的分組探究資源包，引導(dǎo)他們課上、課下進(jìn)行探究。

實(shí)驗(yàn)操作

依據(jù)這樣的設(shè)計(jì)，多功能光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒可以凸顯光路，讓原理更清晰，讓現(xiàn)象看得見，還可以實(shí)現(xiàn)多樣功能，讓實(shí)驗(yàn)更便捷。

充入煙霧，打開激光，看到光沿直線傳播現(xiàn)象；插入兩塊直徑2 cm大孔的亞克力板，調(diào)整亞克力板，再次證明光沿直線傳播（如圖1）。

前方卡槽插入黑色亞克力板，制造暗室，利用F光源，在實(shí)驗(yàn)盒內(nèi)插入并調(diào)整小孔亞克力板的位置，看到小孔成像現(xiàn)象（如圖2）。

用磁鐵固定一面平面鏡，充入煙霧，打開激光，看到光的反射現(xiàn)象；用磁鐵固定兩面平面鏡，充入煙霧，打開激光，調(diào)整位置和角度，看到潛望鏡的反射光路（如圖3）。

借助普通光源，用磁鐵固定在側(cè)面屏上，放入光強(qiáng)傳感器，測(cè)量不同物體反射后的光照強(qiáng)度數(shù)值（如圖4）。

用磁鐵固定三棱鏡，充入煙霧，打開激光，看到光的折射光路（如圖5）。

借助普通光源，照射三棱鏡，調(diào)整角度，制造“彩虹”，看到光的色散現(xiàn)象（如圖6）。

實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

可視化，內(nèi)化科學(xué)概念。在各個(gè)探究實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生可以看到光的行進(jìn)路線，更好地理解光的直線傳播、光的反射、色散等科學(xué)概念。

多功能，活化探究實(shí)踐。依托多功能光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒，學(xué)生對(duì)整個(gè)單元的光學(xué)實(shí)驗(yàn)開展了有邏輯的、系統(tǒng)化的探究，提升了探究實(shí)踐能力。

開放性，拓展探究空間。利用多功能實(shí)驗(yàn)盒實(shí)現(xiàn)一盒多用，學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)盒中充入液體、煙霧等，探究光在不同介質(zhì)中的傳播情況，還可以把感興趣的其他物體放入實(shí)驗(yàn)盒，如凸透鏡、凹透鏡等，擴(kuò)展探究。

（作者單位：江蘇省南京市芳草園小學(xué)）