“多功能光学实验盒”教具

原实验不足之处

结合课程标准中的内容要求，梳理相关教材后发现，“光与色彩”单元教学存在以下问题。

1.实验操作不简便

一方面，本单元教学目标多，实验多而散，材料杂而乱，教师准备材料困难，学生操作不系统。另一方面，实验材料的单一性和局限性（如阳光打靶、制造彩虹等），时间、天气、空间的影响等容易限制学生的实验操作。

2.关键现象不可视

教材中设计了阳光接力打靶、生活中的反射现象、用三棱镜制造彩虹等活动，让学生观察现象，并用推测的方法来理解其背后的原理。五年级学生虽然具备一定的推理能力，但是这样间接感知的实验设计，不能帮助他们看到关键现象，从而理解原理，建构概念。

3.思维发展不深入

散乱的实验教学活动，有限、单一的实验材料会干扰学生的思维发展，无法系统地训练思维。

实验改进

多功能光学实验盒（参图1）前面和左侧面是透明的亚克力板，允许光线进入，背面、底面、上面是黑色、不透光、不透明的亚克力板，能够让内部的现象更加明显，上面有密闭的盖子，可以储存烟雾，配合光源，能够帮助学生直观明确地看到直线传播、反射光路、潜望镜光路、光的折射光路等。右侧面是磨砂的亚克力板，能发挥成像的屏的作用，如配合F光源小孔成像即可显现，配合普通手电筒就能呈现制造出的彩虹。左侧面下方有直径为3 cm的孔，方便充入烟雾、液体等，帮助学生看到不同介质中光的传播现象。

整个实验盒一共设有三处卡槽，前面一处卡槽，可以插入黑色亚克力板，实现遮光效果，制造暗室，便于小孔成像。内部有两处卡槽，可以插入打孔的黑色亚克力板，直径2 cm大孔的亚克力板帮助研究光线传播，直径3 mm小孔的亚克力板帮助研究小孔成像，还可以改变亚克力板的位置，探究成像特点。

教具配有多个光学小零件——平面镜、三棱镜、光强传感器等，可以利用磁铁将它们吸附在实验盒内侧，并灵活改变位置和角度，探测更多光学奥秘。为方便演示教学，教师可以根据每个光学主题整理出一个材料包，与实验盒搭配，做成一个项目式的学习资源包，也可以将实验盒的体积缩小，做成学生的分组探究资源包，引导他们课上、课下进行探究。

实验操作

依据这样的设计，多功能光学实验盒可以凸显光路，让原理更清晰，让现象看得见，还可以实现多样功能，让实验更便捷。

充入烟雾，打开激光，看到光沿直线传播现象；插入两块直径2 cm大孔的亚克力板，调整亚克力板，再次证明光沿直线传播（如图1）。

前方卡槽插入黑色亚克力板，制造暗室，利用F光源，在实验盒内插入并调整小孔亚克力板的位置，看到小孔成像现象（如图2）。

用磁铁固定一面平面镜，充入烟雾，打开激光，看到光的反射现象；用磁铁固定两面平面镜，充入烟雾，打开激光，调整位置和角度，看到潜望镜的反射光路（如图3）。

借助普通光源，用磁铁固定在侧面屏上，放入光强传感器，测量不同物体反射后的光照强度数值（如图4）。

用磁铁固定三棱镜，充入烟雾，打开激光，看到光的折射光路（如图5）。

借助普通光源，照射三棱镜，调整角度，制造“彩虹”，看到光的色散现象（如图6）。

实验优点

可视化，内化科学概念。在各个探究实验环节，学生可以看到光的行进路线，更好地理解光的直线传播、光的反射、色散等科学概念。

多功能，活化探究实践。依托多功能光学实验盒，学生对整个单元的光学实验开展了有逻辑的、系统化的探究，提升了探究实践能力。

开放性，拓展探究空间。利用多功能实验盒实现一盒多用，学生可以在实验盒中充入液体、烟雾等，探究光在不同介质中的传播情况，还可以把感兴趣的其他物体放入实验盒，如凸透镜、凹透镜等，扩展探究。

（作者单位：江苏省南京市芳草园小学）