摘要：鉴于小学科学课中实验的必要性与农村小学实验器材短缺的矛盾，以及光学实验器材的繁琐性，研究者历时两年的时间，成功研制出了“暗箱式光学综合演示器”，并应用于教学实践中。本研究致力于解决光学实验器材种类繁多，不易操作等问题。本项研究成果报告详细地介绍了“暗箱式光学综合演示器”的研究背景、研究过程及其在教学中的应用三个方面。
关键词：暗箱式光学综合演示器；小学科学；自制教具；光学实验；实验仪器；教学实践
中图分类号：G688.2文献标识码：A文章编号：ISSN0257-2826 （2019）10-149-01
作为科技教育工作者，深刻地体会到了科学实验课的重要性，同时也体会到了实验准备需要消耗很多的时间。针对光学实验，研究者独特的设计出了“暗箱式光学综合演示器”，由它可以在很大程度上解决上述问题，同时又体现了“教师要有自制教具的能力”这一要求。当然，本教具并不是简单的复制品，而是一种具有很强创新性的实用新型作品。
一、“暗箱式光学综合演示器”的研制背景。
在现在的小学科学课乃至高中自然科学课堂中，光学知识是学生必须通过实验探究才能得到合格教学成果的部分，但在以往的实验器材中，种类过于繁多，设备共用性差，在一定程度上造成了资源的浪费，同时也增加了实验设备的复杂性，不利于提高实验效率。就在这样的背景下，设计了这部实验仪器，力求解决上述问题。
现代社会也是一个创新的社会，在这样的时代背景下，就要求每位教育工作者必须有一定的创新精神和创造能力，自制教具就可以使这一观点得到落实。作为教育工作者，用自己研制的教具应用于教学实践中是时代的要求。
二、“暗箱式光学综合演示器”的特点。
（一）结构及其功能
1.暗箱（包括毛玻璃光屏）。
暗箱结构[1]是此演示器的主体部分（如图1所示），它的材料为合成木板，环保无污染。它的门为侧门，可向上拉起打开。在暗箱的前部有一带标尺的磨砂玻璃屏，可供成像使用。在前部有一遮光罩，其作用是遮住外部照向光屏的光，以得到最好的演示效果。
2.光具座。
本作品所使用的光具座为双轨光具座，它被固定在暗箱的底部，供支撑各种光学演示设备。
3.凸透镜（三个）、凹透镜（一个）。
演示器所使用的凸透镜有三种规格（F=50、F=100、F=300）,凹透镜规格为（F= -75），供透镜成像使用。
4.平行白光源（配有全方位旋转之架）。
此设备能够发出平行的白光(如图2所示)，作为“光的色散、“透镜成像”实验的光源。
5.三棱镜。
三棱镜供“光的色散实验”使用。
6.折射式三原色灯[2]（红、绿、蓝）。
此装置由凸透镜、镜筒、三原色LED、电池、支架组成（如图3所示），可透过凸透镜投射出成“品”字形排列的三原色叠加效果，供“色光合成实验”使用。
7.彩色透明薄膜（带支架）。
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用于产生彩色光，供实验使用。
8.“1”字透光屏。
与平行白光源配合使用，用于透镜成像实验，代替蜡烛使用，安全方便。
9.小孔成像遮屏。
10.平面镜、凹面镜、凸面镜反光装置。
11.光的衍射实验模块。
包括光源部分，以及遮挡板，可做单缝衍射、 圆孔衍射实验。
（二）设计特点
1.科学性：结构设计合理，组件通用性强，精密度较高，效果较好。
2.实用性：设计功能涵盖了小学至高中的所有基本光学实验，高度的集成性与独特的磨砂玻璃成像屏，使之有着方便快捷使用特性。
3.创新性：
（1）独特的暗箱结构：木质结构、侧开门、磨砂玻璃屏及遮光罩，使光屏的显示更加清晰。
（2）折射式三原色灯[3]：利用凸透镜的折射，把“品”字形红、绿、蓝组合灯发出的光均匀地透射出来。使三原色叠加效果非常明显。
（3）本仪器具有比较大的拓展空间，利用它还可以做许多其它光学实验。
三、“暗箱式光学综合演示器”的研制过程。
（一）发现光学实验设备的繁琐性，不利于教师、同学更有效地开展光学实验；
（二）展开调查、实验论证，以确立最佳设计方案；
（三）图纸设计，并在此过程中对调查、实验论证的结论做出进一步地完善；
（四）加工设备，并组装；
（五）设备调试，并作进一步修改；
（六）在实际教学实验中对设备进行检验。
四、“暗箱式光学综合演示器”在教学中的应用。
（一）小孔成像实验。
在小孔成像实验中，遮光板分为两种，一种为PVC带孔板，另一种为不带孔的硬纸板，分别应用于教师演示实验和学生分组实验。在教学实践中，并不把具体实验方法告知学生，而是让学生使用相关器材进行选择组装，以在最大程度上培养学生的动手能力与创造能力。实践表明，教师演示实验准备方便、效果明显；学生分组实验中，实验设备丰富，发挥自由，效率高。
（二）光的色散实验。
在实验中，平行光源灯发出的平行白光透过三棱镜立刻被分解成七色光，投射在磨砂玻璃屏上，效果很明显。与传统的白幕投影相比，具有不受天气的限制、抗干扰能力强等特点，与流行的多媒体设备相比，实验效果更佳真实。
（三）色光叠加实验。
在实验过程中，使用暗箱内部的新型折射式三原色灯[4]，使三原色成“品”字形投射在磨砂玻璃屏上，效果特别明显，现象十分真实，在提高同学们动手能力与创造能力的基础上，使同学们更加深刻地认识到了三原色叠加的效果。
经过教学实践论证，“暗箱式光学综合演示器”无论是在教师演示实验还是在学生分组实验中，都有着独特的优势，这对实验效率的提高与学生创新能力的培养都有着很大的促进作用。
参考文献：
[1] 李兴超. 光学实验用暗箱[P].中国专利，实用新型，200720021185.X. 2008-05-14
[2] [3] [4] 李兴超. 折射式三原色灯[P].中国专利，实用新型，200720021183.0. 2008-05-14
论文作者:李兴超
论文发表刊物:《教学与研究》2019年10期
论文发表时间:2019/11/13
标签：暗箱论文; 光学论文; 演示论文; 原色论文; 磨砂玻璃论文; 凸透镜论文; 效果论文; 《教学与研究》2019年10期论文;