喜见“色光混合仪”的改进始末

杨花

中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：（2021）-09-160

1.触景启智：今年11月某日，在《光的色散》一节教学中，我用实验室的器材“色光混合仪”（见图）来展示光的色彩。我舉着器材靠近教室黑板旁的墙面演示，同时为了保证班上同学都能看到景象，我还预先做了PPT，这样边演示边展示，我觉得教学效果应该不错。可有个班上有几个孩子却不满意，课后跟我讲：老师您演示的这个“光现象”我们觉得你做的累，我们看的也累，甚至有些同学还有如坠云雾感觉。实际上我们后边的不少同学也没看到您演示的现象，因为你放了PPT了，我们也就以为真了，要说是否“信么？”，我们还真不好说，嘿嘿……;同学们的话，竟一时让我无语！过后思量：教孩子学物理，那就要从培养观察力开始，养成重视观察与实验的习惯。实验科学，眼见才是真。而这“真”，就要来自于真实，而我的处理，并没有做到面向全体，以致于一些学生看到的只是用照片做成的PPT图片，也难怪有些学生存疑：是否玩猫腻？有种被骗的感觉。而勇于质疑，不迷信权威的精神又是我在课堂上大力提倡的。可我嘴上如是说，而实际做的并不怎样。由此，我感到这个实验现象展示的处理方式，确有不当，应该改进。

2.大力怂恿：心中所认，我还未想怎么去弥补，学生倒来献招了。中午，杨演航、吴宇航来找我：“老师，你那个色光演示器能不能借我们看看，我们想改进一下，不知能不能行？”我欣喜地说：“当然可以！你们有没有改进的思路？俩孩子说：我们想达到班上大范围都能看到演示现象的效果。学生的想法也正是我要想做的。既然不谋而合，那就干脆放手让孩子们去做，通过动手实践既可增长他们的见识，我还能乐享其成。学物理，不就是要培养他们善于思考，勇于实践的习惯么！只要这些孩子动起来，就有不小的收获，说不定对这些孩子将来的发展也会产生广阔的前景呢！于是，我在赞许他们有这一好想法的同时，我就一个劲儿地怂恿他们：“好，那就快去做，需要老师相帮的，自不必说，随时都可找我，若事成，老师一定会为你们请功！”

3.心动情浓：孩子们来了兴致。放学时，几个孩子过来将我的仪器借了去，说要仔细研究研究。过了两天，杨演航同学来跟说，这个仪器最大不足就是功率小，我们玩过激光笔，那光既强又能射出很远距离，而激光红、绿、蓝笔，市面上很容易就买到了，可也带给我们一个问题，激光笔射出的光是直线状的，能远射到墙上，可就是不能形成圆形的大光斑。老师，你说，我们能否换成像手电筒那样的呢？我说：“好呀，你们可以去试呀。不知水深，也可以下去蹚水，摸着石头过河的呀！说不定不试不知道，一试大开眼呢！”他们得到我的赞许，甚是兴奋，说回去就照着这思路去尝试。

过了三天的周一中午，杨演航、何迪、吴宇航一起来找我，说他们网购了一些不同色光的小电珠，找电工师傅把它们装在了手电筒上，到了我办公室，要求演示给我看。我看到了他们带来了三个手电筒，分别发出红、绿、蓝三种颜色的光，远远的照在墙壁上，很大且很亮的圆形光斑，两两混合，品红、黄色、青色，远距离效果颇甚明显，我对这几个小孩颇为惊讶：孺子可教！将来可成大才！这也是我教学生涯所遇到的一大幸事。

4.初陷窘境：几个孩子在我办公室大演色光混合的妙景，单色光两两叠加，效果明显，撩人眼帘，可演到红绿蓝三种色光叠加时，却看不到白色，转来转去，就是不能。孩子们说：咦，这不是跟老师您所教的内容相矛盾了吗？我也纳闷了。这怎么理论与事实不符呢？这是怎么回事呢？思来想去，不知所以然。一时，陷入了窘境。大家，猜来猜去，猜不出究竟，否认书上理论么，书上图标的很清楚，红、绿、蓝三色光混合又现白色光，这登在教材上的，是无数专家、行家审核通过的，不可能发生与事实不符的情况。只能从自身角度去查寻。想定注意后，我端详了他们带来的器材，发现不了什么问题，他们也讲不出哪里有新大陆存在。我只好从源头着手，问他们要采购的供货单，想看看里面有没有什么说明？结果发现了一张单子上的端倪：蓝、绿电珠额定电压3.4V-3.8V，但红电珠只有2.4V-2.8V，原来额定电压不等，导致实际功率不等，给闹了乌龙。这也怪我课上没有强调：我用的是红绿蓝三种等比例强度的光或者说等功率的灯光进行混合来展示“色光混合”这一现象的，也没有讲到，如果不等比例的三原色光两两混合会是怎样一种状况？当时想与教学考试关系不大，无需过度拓展而影响教学进度。由此，也说明，问题在我身上，教学拓展度不够，以致给孩子们造成了困惑，陷入窘境，但这些孩子怀有批判的精神，还是值得赞扬的。于是，我检讨了我的教学过失，同时也表扬了他们的批判精神。有个孩子还高兴地说：由功率不等的电珠产生的不同色光混合，发现了能产生其他颜色的光，这一现象告诉我们：色彩斑斓的环境氛围我们也可创造出来呢？等我们班开期末庆典的时候，不妨在教室里用一下，你们说，到时，大家要想不兴奋也难。我肯定了他们的奇异点子，但话锋一转说，这不是我们现在该专注的方向，我们应该庆幸的是找到了为何三色光没能复合成白光的问题所在，现在就可通过努力，实现我们的大范围高亮度地展示色光混合现象的目的了。几个孩子很是兴奋，我也很是高兴，孩子们迅即回去将器材解决到位了。

5.一波又起：又是一个星期一，大课间，一群孩子来我办公室，跟我谈成果，还有不少的孩子跟了来。可其中一个孩子轻声嘀咕了一句：说老师的实验仪器操作麻烦，可你们的不也蛮麻烦的呀！说者随意，听者有心：是呀，现象明显、便于观察，但要是一个人来操作，也不简单呀！尤其是三光混合，三把电筒共用，操控更难了。一阵沉默后，几个准备器材的孩子不由纷说：不行，这样的好像器材有点零乱，我们是得再改进，最好固定于一个盒子里面。同学们能这么说，我当然高兴万分。但我也想，长长他们的气势，以让他们更有激情投入。于是，我说：仅就是做到这一点，你们也算不简单了！现在你们也算有了一个阶段的成果，拿教室去给同学们表演表演，让大家感受感受：物理现象的奇妙。学物理，作用大着呢（做教师的，不忘宣传自己所教学科的重要）！当几个同学拿着在教室展示出时，全教室轰动了，同学们齐夸好。有人还说：好像有点像在变魔法了，真棒也！这场景，让杨演航、吴宇航、何迪他们深受鼓舞。同学们的激动，是对他们钻研精神的最好褒奖！

6.问题连连：受了同学们的鼓舞，斗志倍增。杨演航等同学回去又利用周末的时间鼓捣了。他们首先考虑到将三只电筒固定在一块圆木板上，形成一个等边三角形，再把他们安装在一个盒子里，这样就不用手拿着电筒演示了。大家又再度思考：位置确定，可这样问题又来了，怎样让产生的光斑叠加呢？大家七嘴八舌，最后形成一致意见：将三只电筒摆成一定角度倾斜放置。但说倾斜倒也不难，可如何固定呢？这可把几个孩子难倒了！思来想去，难于处理。一星期后，他们又来找我了，我也百思没得其解，于是就随口同他们一说：“不破不立么！那就考虑不利用电筒外壳，如何？”听话听音，他们如获至宝，连连感谢我，说，“老师，我们懂了。”他们高兴地回去了，想到在这三个电珠外围各套上了圆柱形的灰色pvc管，用PVC管来代替电筒外壳，既能用胶水固定，还能阻止光的外散，将光聚拢来。又是一个星期后，我看到了成品，很大气的一个铁盒子，为了配合遥控的工作电压，把电珠换成了220V，0.6W的含導线的LED灯泡。高级！真让人惊讶！他们用遥控操作演示给我看色光的混合！可问题是出来的色光射到墙上一点也不明亮，这又何故呢？我说，你们有否想过：你们安装的LED灯泡发出的光，要经过pvc管的反射出来到墙上，什么样的材料反射能力最强呢？他们马上醒悟到：对呀，白色能反射各种色光，我们怎么没想到呢？但他们还是半信半疑，虽然书上写的和您老师说的一样，可市场上的手电筒外壳五颜六色都有，与其说白色好，为何没有造白色的手电筒出来供大家用呢？对此，我就耐心同他们讲，电筒的外壳不是用来反射光的，而是里面有一个很重要的零件起了关键作用。他们找来找去，发现电筒里的灯罩是个凹面镜，刚学过“凹面镜聚光”的知识，我又告诉他们下一章要学的凸透镜也能聚光。我还从实验室找来凸透镜给他们演示它的聚光本领，能否朝这个方向去努力呢？他们恍然大悟。

7.水到渠成：于是他们又买来三个手电筒，找来了白色PPR管，将手电筒里面的灯罩切割下来，在白色PPR管的管口粘上实验室的凸透镜，这样双管齐下，手电筒内的凹面镜和实验室的凸透镜同时用上后，效果比之前要好点，晚上观察效果更好（如图）。几个同学终于舒了一口气，总算大功告成了。一个人通过遥控就可以将实验现象展现的淋漓尽致了。

8.更上层楼：为了将就遥控的工作电压把灯泡换成小功率、大电压的，可亮度不够，想了个办法增大亮度，可光斑又偏小......能不能让光斑再大点呢？这时候聪明的何迪想到了，让遥控来将就大功率灯泡，重新购买工作电压为3.8V左右的遥控，用电池给3.8V、3W的电珠供电，这样问题就解决了！一个星期后，遥控、电池盒、5号电池都到齐了，大家熟练的组装了器材，杨演航的爸爸还给铁盒子喷上了白漆，防止铁盒生锈。这样一件粗糙但饱含着孩子们心血的，也可算得上精美的“遥控型色光混合仪”出世了，该仪器发出的光斑大且明亮，在教室的任何一个角落都能遥控操作，学生可以远距离观察且现象明显。

9.未来可期：虽然经历了山重水覆，却终于到了柳暗花明的时刻。伟人马克思说过，在科学的山路上是没有平坦的大道可走的，只有那沿着崎岖的山路，勇敢向上攀登的人才有希望到达光辉的顶点！而唐朝文学家韩愈也曾说过：是故弟子不必不如师，师也不必贤于弟子，闻道有先后，术业有专攻，如是而已。孩子们此次虽然制作改进的只是一个小作品，还有不少的小瑕疵，也谈不上什么高端的发明或创造，但这种孜孜以求的精神是值得我们赞赏和推崇的。而且，大家也看到，在孩子们的成长过程中，家校共育的作用，也是不可小觑的。可以相信，通过家校联合，假以时日，他们会成长很快，而且会发展的更高。青出于蓝而胜于蓝，这也是我所期望，而且是坚信不移的。习总书记说，中国要强盛、要复兴，一定要大力发展科学技术，努力成为世界主要科学中心和创新高地。而科技创新，需要的是人才，人才的培养取决于教育，初中物理教育则是基础之基础。教育担负的使命是如此地重要，只要基础打得足够扎实，那孩子们定能攀得更高，走的更远。少年强则国强！只要我们坚持不懈地培养勤奋善思考的少年，我们心中的中国梦必将很快能实现。

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