喜見“色光混合儀”的改進始末

楊花

中圖分類號：G4 文獻標(biāo)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(jié)教學(xué)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(xué)都能看到景象，我還預(yù)先做了PPT，這樣邊演示邊展示，我覺得教學(xué)效果應(yīng)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(xiàn)象”我們覺得你做的累，我們看的也累，甚至有些同學(xué)還有如墜云霧感覺。實際上我們后邊的不少同學(xué)也沒看到您演示的現(xiàn)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(xué)們的話，竟一時讓我無語！過后思量：教孩子學(xué)物理，那就要從培養(yǎng)觀察力開始，養(yǎng)成重視觀察與實驗的習(xí)慣。實驗科學(xué)，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(xué)生看到的只是用照片做成的PPT圖片，也難怪有些學(xué)生存疑：是否玩貓膩？有種被騙的感覺。而勇于質(zhì)疑，不迷信權(quán)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(xiàn)象展示的處理方式，確有不當(dāng)，應(yīng)該改進。

2.大力慫恿：心中所認(rèn)，我還未想怎么去彌補，學(xué)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(dāng)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(xiàn)象的效果。學(xué)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?nèi)プ觯ㄟ^動手實踐既可增長他們的見識，我還能樂享其成。學(xué)物理，不就是要培養(yǎng)他們善于思考，勇于實踐的習(xí)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(fā)展也會產(chǎn)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(xué)時，幾個孩子過來將我的儀器借了去，說要仔細(xì)研究研究。過了兩天，楊演航同學(xué)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(yuǎn)距離，而激光紅、綠、藍(lán)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(yuǎn)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(wǎng)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(fā)出紅、綠、藍(lán)三種顏色的光，遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(yuǎn)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(xué)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(lán)三種色光疊加時，卻看不到白色，轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去，就是不能。孩子們說：咦，這不是跟老師您所教的內(nèi)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(rèn)書上理論么，書上圖標(biāo)的很清楚，紅、綠、藍(lán)三色光混合又現(xiàn)白色光，這登在教材上的，是無數(shù)專家、行家審核通過的，不可能發(fā)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(fā)現(xiàn)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(jié)果發(fā)現(xiàn)了一張單子上的端倪：藍(lán)、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(dǎo)致實際功率不等，給鬧了烏龍。這也怪我課上沒有強調(diào)：我用的是紅綠藍(lán)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(xiàn)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(dāng)時想與教學(xué)考試關(guān)系不大，無需過度拓展而影響教學(xué)進度。由此，也說明，問題在我身上，教學(xué)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(xué)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(chǎn)生的不同色光混合，發(fā)現(xiàn)了能產(chǎn)生其他顏色的光，這一現(xiàn)象告訴我們：色彩斑斕的環(huán)境氛圍我們也可創(chuàng)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(zhuǎn)說，這不是我們現(xiàn)在該專注的方向，我們應(yīng)該慶幸的是找到了為何三色光沒能復(fù)合成白光的問題所在，現(xiàn)在就可通過努力，實現(xiàn)我們的大范圍高亮度地展示色光混合現(xiàn)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(xiàn)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(zhǔn)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(xué)們能這么說，我當(dāng)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(xiàn)在你們也算有了一個階段的成果，拿教室去給同學(xué)們表演表演，讓大家感受感受：物理現(xiàn)象的奇妙。學(xué)物理，作用大著呢（做教師的，不忘宣傳自己所教學(xué)科的重要）！當(dāng)幾個同學(xué)拿著在教室展示出時，全教室轟動了，同學(xué)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(xué)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(xué)們的鼓舞，斗志倍增。楊演航等同學(xué)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(chǎn)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?nèi)绔@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(dǎo)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(fā)出的光，要經(jīng)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(guān)鍵作用。他們找來找去，發(fā)現(xiàn)電筒里的燈罩是個凹面鏡，剛學(xué)過“凹面鏡聚光”的知識，我又告訴他們下一章要學(xué)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(lǐng)，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(nèi)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(xué)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(xiàn)象展現(xiàn)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(fā)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(xué)生可以遠(yuǎn)距離觀察且現(xiàn)象明顯。

9.未來可期：雖然經(jīng)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(xué)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(xué)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(shù)業(yè)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(fā)明或創(chuàng)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(lián)合，假以時日，他們會成長很快，而且會發(fā)展的更高。青出于藍(lán)而勝于藍(lán)，這也是我所期望，而且是堅信不移的。習(xí)總書記說，中國要強盛、要復(fù)興，一定要大力發(fā)展科學(xué)技術(shù)，努力成為世界主要科學(xué)中心和創(chuàng)新高地。而科技創(chuàng)新，需要的是人才，人才的培養(yǎng)取決于教育，初中物理教育則是基礎(chǔ)之基礎(chǔ)。教育擔(dān)負(fù)的使命是如此地重要，只要基礎(chǔ)打得足夠扎實，那孩子們定能攀得更高，走的更遠(yuǎn)。少年強則國強！只要我們堅持不懈地培養(yǎng)勤奮善思考的少年，我們心中的中國夢必將很快能實現(xiàn)。

四川省涼山州西昌月城學(xué)校