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.
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.
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
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