基于貧困地區(qū)兒童光學(xué)實驗的研究

摘 要 本文主要從社會角度對貧困地區(qū)兒童教育問題進行分析，從其生活中對光的科學(xué)前概念及學(xué)習(xí)工具著手，對普通文具進行再設(shè)計，將光學(xué)設(shè)備與之巧妙結(jié)合，在不影響其正常使用情況下，還擴展了認知光的色散、折射、反射、匯聚、發(fā)散等基礎(chǔ)知識的新功能。

【關(guān)鍵詞】貧困地區(qū)兒童教育；學(xué)前光學(xué)概念；文具套裝設(shè)計

2016年10月聯(lián)合國兒童基金會與世界銀行發(fā)布的一項題為“解決極端貧窮問題”的報告指出：自《兒童權(quán)利公約》于 1989 年通過以來，全球兒童的狀況有了顯著改善，例如兒童死亡率降低了一半，超過 90%的兒童上了小學(xué)。然而，全世界總計有3.85億兒童生活在極端貧窮環(huán)境下，而且處在極端貧窮環(huán)境下的兒童和成人比例高達2：1。而且約有 2.5 億名兒童仍生活在飽受戰(zhàn)亂之苦的國家，今年還有超過 20 萬名兒童冒著生命危險前往歐洲尋求避難。

1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

在這種極端環(huán)境下，孩子們的輟學(xué)率一直高居不下，并且由于資源匱乏，孩子們縱使有求知欲，卻沒有先進的科技產(chǎn)品來支持?，F(xiàn)如今貧困地區(qū)兒童的生活與學(xué)習(xí)現(xiàn)狀是社會關(guān)注的重點，他們無法得到和城市孩子一樣的學(xué)習(xí)環(huán)境和教學(xué)設(shè)備，但對光學(xué)知識非常渴學(xué)。盡管國家和社會各界在近幾年都加大了對貧困地區(qū)教育的扶持力度，但廣大貧困地區(qū)仍是教學(xué)資源匱乏，師資力量薄弱，教學(xué)器具破舊，孩子的學(xué)習(xí)工具單一。

2 兒童光學(xué)概念及設(shè)備研究

兒童產(chǎn)品在設(shè)計和制造都必須把“人的因素”作為一個重要的參考條件，也必須堅持人性化設(shè)計，需要從材料、形式、功能和人機的理念等考慮兒童的安全、興趣、舒適、創(chuàng)造出適宜兒童身體特征和情感發(fā)展的產(chǎn)品。

因此我們對現(xiàn)今貧困地區(qū)兒童的生活學(xué)習(xí)現(xiàn)狀進行了了解，也對一些小學(xué)和初高中教學(xué)環(huán)境中對簡單的光學(xué)實驗及儀器占有量和使用性進行了調(diào)查。

（1）現(xiàn)如今，貧困地區(qū)學(xué)校很少具備完善的光學(xué)教具，并且大部分的教具都比較陳舊，有些甚至已經(jīng)無法使用，只能作為一個擺設(shè)存在。

（2）貧困地區(qū)兒童在文具設(shè)備這一塊存在較大的物資匱乏現(xiàn)象，許多兒童無法擁有一套完整的文具套裝。

（3）現(xiàn)今市面上專業(yè)的光學(xué)教具價格昂貴，并且使用頻率不高，大多時間處于閑置狀態(tài)，在此期間設(shè)備極易發(fā)生自然老化或無意損壞。

（4）普通三角尺在使用過程中，三個尖角的部分極易發(fā)生折斷，造成本就匱乏的物資更加稀缺。

貧困地區(qū)兒童對光的學(xué)前概念如下：1.將光等同于光源或光的作用效果，缺乏“光——空間中的實體”這一概念。

（5）關(guān)于影子，兒童能注意到物體與影子間形狀上的相似，但把影子看做一種較弱的光。

（6）關(guān)于光的運動，除非距離很遠，否則兒童無法理解光在空間中運動這一概念， 總是用光源的運動或光的作用效果的運動來解釋光的運動問題。

（7）關(guān)于光的路徑。直接把光看做直線光，而不認為光是沿直線傳播的。

（8）透鏡問題。缺乏守恒的概念，因此，兒童認為放大鏡是將光進行了放大，而不是等效集中。

（9）對反射的理解不全面，只接受鏡子的反射作用，而對其他物體也能進行反射作用持否定態(tài)度。

（10）關(guān)于視覺。兒童認為眼睛能看到物體與是否有光射入眼中無關(guān)，僅與物體的顏色和距離有關(guān)。

3 光學(xué)文具套裝產(chǎn)品設(shè)計

基于以上的調(diào)查內(nèi)容和分析，我們以一些簡單的光學(xué)現(xiàn)象為切入點，在普通文具套裝的基礎(chǔ)上進行改進，將光學(xué)設(shè)備和普通文具巧妙結(jié)合，讓學(xué)生們不但能擁有一套完整的文具，而且寓教于樂，增強其學(xué)習(xí)的趣味性，起到良好的啟蒙作用。

（1）光的行走路線筆套。針對貧困地區(qū)兒童教學(xué)資源學(xué)習(xí)工具的匱乏，設(shè)計了一款可以延長鉛筆壽命的激光筆套。同時，為了孩子們能夠養(yǎng)成良好的寫字習(xí)慣，還專門配備了三角形的矯姿筆。筆身采用三面結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)孩子錯誤的寫字姿勢。并且考慮到大多數(shù)鉛筆筆身為圓形、六邊形，所以在接口處采用彈性材質(zhì)，做到資源的充分利用。

（2）光的色散三角尺。在陰天或者是室內(nèi)環(huán)境下利用筆套上的LED紅光源照射在已經(jīng)添加了三個可拆卸全透鏡的三角尺上，并通過旋轉(zhuǎn)全透鏡，看到光的不同走向。尖角邊緣采取軟橡膠套設(shè)計，內(nèi)置卡槽結(jié)構(gòu)，完美契合，成功防止尖端易折斷問題。

（3）光的發(fā)射三角尺。在三角尺上設(shè)計了凹（凸）透鏡，通過凹透鏡可以觀察到縮小現(xiàn)象；凸透鏡不僅可以用來聚光，還可以看到放大現(xiàn)象。鏡片采用彈性連接，方便拆卸。

（4）光的色散直尺。將直尺設(shè)計成三棱鏡的形態(tài)，不僅方便拿起，還可以通過陽光照射到三棱鏡上觀察到色散現(xiàn)象。內(nèi)置水柱的三棱鏡還會產(chǎn)生另一種色散現(xiàn)象。采用瓶塞式連接，既在產(chǎn)品造型上進行了創(chuàng)新，也考慮了運輸時包裝的問題。

（5）光的折射和反射量角器。在此實驗中包裝盒可以做量角器的支架，把橡皮上的反光紙貼在支架表面，并利用筆套上的LED紅光源照在量角器上，從而看到光的反射和折射現(xiàn)象。

4 總結(jié)

據(jù)統(tǒng)計，過去二十年間，全球?qū)W前教育入學(xué)率由33%上升到50%以上，同期中學(xué)入學(xué)率由72%上升到82%。并且2017年“教育扶貧”首次寫進政府工作報告。旨在發(fā)展人民滿意的教育，以教育現(xiàn)代化支撐國家現(xiàn)代化，使更多孩子成就夢想。在“兩免一補”的政策之下，此套裝在教育設(shè)備設(shè)施層面與其相契合，具有較大的社會價值。

并且未來的設(shè)計，更強調(diào)個性化，環(huán)保和通用意識日益凸顯。

而且隨著全球文具市場規(guī)模的穩(wěn)步提升以及社會受教育程度的提升和經(jīng)濟回暖，我們設(shè)計的這款光學(xué)套裝文具面向貧困地區(qū)的兒童，用以解決正確引導(dǎo)學(xué)前兒童對光的認識和貧困地區(qū)因教學(xué)設(shè)備匱乏從而無法形象的為同學(xué)們演示光學(xué)實驗導(dǎo)致學(xué)生難以清晰的分辨光的折射、反射、色散的問題。

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作者單位

寧波大紅鷹學(xué)院 浙江省寧波市 315175