“多功能光學實驗盒”教具

原實驗不足之處

結合課程標準中的內容要求，梳理相關教材后發現，“光與色彩”單元教學存在以下問題。

1.實驗操作不簡便

一方面，本單元教學目標多，實驗多而散，材料雜而亂，教師準備材料困難，學生操作不系統。另一方面，實驗材料的單一性和局限性（如陽光打靶、制造彩虹等），時間、天氣、空間的影響等容易限制學生的實驗操作。

2.關鍵現象不可視

教材中設計了陽光接力打靶、生活中的反射現象、用三棱鏡制造彩虹等活動，讓學生觀察現象，并用推測的方法來理解其背后的原理。五年級學生雖然具備一定的推理能力，但是這樣間接感知的實驗設計，不能幫助他們看到關鍵現象，從而理解原理，建構概念。

3.思維發展不深入

散亂的實驗教學活動，有限、單一的實驗材料會干擾學生的思維發展，無法系統地訓練思維。

實驗改進

多功能光學實驗盒（參圖1）前面和左側面是透明的亞克力板，允許光線進入，背面、底面、上面是黑色、不透光、不透明的亞克力板，能夠讓內部的現象更加明顯，上面有密閉的蓋子，可以儲存煙霧，配合光源，能夠幫助學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。右側面是磨砂的亞克力板，能發揮成像的屏的作用，如配合F光源小孔成像即可顯現，配合普通手電筒就能呈現制造出的彩虹。左側面下方有直徑為3 cm的孔，方便充入煙霧、液體等，幫助學生看到不同介質中光的傳播現象。

整個實驗盒一共設有三處卡槽，前面一處卡槽，可以插入黑色亞克力板，實現遮光效果，制造暗室，便于小孔成像。內部有兩處卡槽，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。

教具配有多個光學小零件——平面鏡、三棱鏡、光強傳感器等，可以利用磁鐵將它們吸附在實驗盒內側，并靈活改變位置和角度，探測更多光學奧秘。為方便演示教學，教師可以根據每個光學主題整理出一個材料包，與實驗盒搭配，做成一個項目式的學習資源包，也可以將實驗盒的體積縮小，做成學生的分組探究資源包，引導他們課上、課下進行探究。

實驗操作

依據這樣的設計，多功能光學實驗盒可以凸顯光路，讓原理更清晰，讓現象看得見，還可以實現多樣功能，讓實驗更便捷。

充入煙霧，打開激光，看到光沿直線傳播現象；插入兩塊直徑2 cm大孔的亞克力板，調整亞克力板，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，在實驗盒內插入并調整小孔亞克力板的位置，看到小孔成像現象（如圖2）。

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

借助普通光源，用磁鐵固定在側面屏上，放入光強傳感器，測量不同物體反射后的光照強度數值（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，調整角度，制造“彩虹”，看到光的色散現象（如圖6）。

實驗優點

可視化，內化科學概念。在各個探究實驗環節，學生可以看到光的行進路線，更好地理解光的直線傳播、光的反射、色散等科學概念。

多功能，活化探究實踐。依托多功能光學實驗盒，學生對整個單元的光學實驗開展了有邏輯的、系統化的探究，提升了探究實踐能力。

開放性，拓展探究空間。利用多功能實驗盒實現一盒多用，學生可以在實驗盒中充入液體、煙霧等，探究光在不同介質中的傳播情況，還可以把感興趣的其他物體放入實驗盒，如凸透鏡、凹透鏡等，擴展探究。

（作者單位：江蘇省南京市芳草園小學）