论文部分内容阅读
摘 要：2005年，本人尝试了光的干涉和衍射实验的改进，但未取得实质性进展，直到2013年的一次偶然旁听机会，又勾起了本人对这个实验改进的想法。制作一个暗箱，再借助信息技术手段，白天课堂演示效果良好，后来经进一步改进，成功地做出光的圆孔衍射。该教具获得市级一等奖，这极大地鼓舞了课题组成员的研究热情，先后申报了省、市、县级课题各一项，市级、县级课题获得立项。这次旁听，成为笔者和课题组成员专业发展的指路明灯。
关键词：实验；光；干涉；衍射；自制教具；课题
一、案例背景
2013年10月末的一天上午，笔者找化学组的教师讨论数码摄像头投影理化实验的相关问题。恰巧，江苏省丹阳市教育技术装备中心的专家到化学组指导实验论文和自制教学具，笔者有幸做了一回“旁听生”。2013年镇江市中小学优秀自制教（学）具评选，上报县级市时间截止于2013年11月5日。评选范围：中小学各学科教学中使用的，由教师或学生自己设计制作的自制教具。评选目的：推进素质教育；运用新材料、新技术，特别是信息技术与传统教学仪器整合的经验，促进教学仪器新产品的研发等。教师自制教具作品评选条件：教学性、科学性、创新性、启发性、实用性。镇江市自制教具评选获奖相当于市级赛课获奖，属于竞赛了。
二、案例过程
在旁听完丹阳市教育技术装备中心专家的指导后，笔者静下来仔细地思考了一番，高中物理方面也改进和自制了几样实验装置，创新还是有一些的。第一次真正尝试实验的改进和创新是在2005年的上半年，当时高二文科班的物理正在讲光学的“光的干涉和衍射”。老的光的干涉和衍射实验仪器安装比较烦琐，高亮白炽灯的光源也比较耗电，开光源时间长了会发热，最大的问题是只能一个人观察，由于这套器材较贵，学校当时只有两套，不能做分组实验。这么好的实验，怎样才能让学生也见识一下呢？多数光学实验的缺点是极容易受到外界光的干扰，这些光学实验一般在晚上或暗室中来完成。如何才能让所有学生都看到呢？果断放弃老的实验装置，只取其核心部件0.08mm单缝、0.08mm双缝。对光源要求：亮度高、平行度好、相干光、波长长——红色激光最适合。在用光导纤维做全反射实验中用过红色激光笔，材料备齐就等晚上做实验了。晚上在教室里关掉所有的灯光做实验，先是将光学实验现象投射到前面的白墙上，后面的学生有些看不清，笔者选择将实验现象投射到头顶的天花板上，需要投射四个位置让全班学生一个不落地观察到实验现象。强激光器实验一次投射就可以完成，小型强激光器当时也是非常昂贵的，市场上也买不到。
光的干涉和衍射实验的改进，这一放下就是八年，这次偶然听到自制教具评选的消息，又勾起笔者对这个实验改进的想法。现在网购都基本普及了，强激光器很容易买到，但多则几千，少则上百，也不是小数目，得慎重考虑，必要的话可以购置。强激光可以点燃火柴甚至是白纸，直射人眼的话会对人眼造成不可逆转的伤害，重则致盲。更多的出于安全的考虑，强激光器暂时放弃。
笔者一直在想如何在白天做光的干涉和衍射实验，甚至是分组实验。要在白天获得晚上的实验环境，必须创建暗室，白天教室拉窗帘也不够暗，白天在教室里做光的干涉和衍射实验，这可真成了我的“白日梦”了。如何在白天的课堂上创造一个暗室？曾狂想，或许可以把班级里所有的窗子都糊上报纸，贴上瓦楞纸壳，或都装上窗帘，费用太高只能放弃。这个实验白天做需要暗室，可学生需要光亮的，那就来一个局部暗室，能装得下实验器材就可以。用纸箱！用纸箱做一个小型暗室（暗箱），在纸箱的同一侧开两个孔，一个做实验的孔，放单缝或双缝等，另一个做观察用的孔，用纸箱的底部做接收光学影像的屏幕，就可以通过观察孔观察到实验现象了。多做一些这样的小型暗室，这样白天就可以做光的干涉和衍射的学生分组实验。
课堂上演示光的干涉和衍射实验，教师的眼睛可以看到，如何能让学生也一起看到？数码摄像头可以实现。数码摄像头放入纸箱（暗箱）的观察孔中，取得纸箱底部屏幕上的实验影像，数码摄像头把即时影像通过数据线传给笔记本电脑，用全屏软件完成即时影像的全屏，再通过笔记本电脑的VGA接口把信号传输给投影机。通过摄像头拍摄实验仪器及实验现象的图片，按需要进行图片处理；录制实验过程的视频，对视频进行剪辑合成；形成参加镇江市自制教具评比的文字材料，整合图片材料。赶到2013年11月5日把材料交到丹阳市教育技术装备中心。
在这之后又对这套实验仪器进行了改进。购置了一个“懒人架子”，方便实验教学中用以固定摄像头，可按照需要任意拉伸和弯曲金属弹簧软杆，任意旋转万向轴，这样摄像头就可以较大范围内任意调节。做圆孔衍射需要制作圆孔，在易拉罐的侧壁上裁下来约为3cm×2cm的矩形薄铝片，出于安全考虑，边缘做钝角处理，去毛边；用缝衣针在薄铝片上直接戳出来孔，但都是方孔或多边形的孔，试了很多次都是这样，用这样的孔做了衍射实验，中心部分可能勉强有一个圆形影像，外围是一圈圈的或三或四或多个花瓣形状，这是典型的多边形孔衍射的图样。如何能在薄铝片上开出较圆的孔呢？笔者想白纸肯定比这个薄铝片薄多了，而且比薄铝片软，比较容易开孔。于是就采用白纸开孔。仔细查看白纸的圆孔附近有一些小毛毛和没有断的纤维，不符合要求，如果用圆筒刀切割，孔又太大了。借鉴了在白纸上打孔的经验，我又回到薄铝片上，想办法让铝片薄如白纸，用壁纸刀的刀尖，在薄铝片上将要开圆孔的位置由重到轻的力气不停地旋转，把那个开孔的位置旋到极薄，马上就要透了的样子，再用缝衣针在最薄的位置上轻轻一戳，戳出一个极其小的圆孔，用来做圆孔衍射的效果很好。
2014年1月10日，我带着改进后的光的干涉和衍射实验仪器，到镇江市教育局参加“2013年镇江市中小学优秀自制教（学）具评选”，评审专家对作品给予了肯定，同时问能不能做出泊松亮斑，笔者说明了困难，并表示会继续努力。
三、案例影响及反思
光的干涉、衍射演示实验自制教具获得镇江市自制教具一等奖，这是对笔者多年研究的一种肯定。受此影响，笔者组建了一个课题组，申报了镇江市教育科学“十二五”规划课题（第三批）“提高农村高中物理实验教学效果的案例研究”；参加了江苏省中小学实验教学研究网举办的“江苏省高中理化生优秀实验教学设计评选”活动；申报江苏省中小学教研室、江苏省教育装备与勤工俭学管理中心联合发起的江苏省中小学实验教学研究课题。
课题组申报了镇江市教育科学“十二五”规划课题获批准立项。机会总是偏爱有准备的人。在江苏省高中理化生优秀实验教学设计评选中，由于作品内容及格式严重不符合评选标准，第一轮就被淘汰。我进行了自我反思，参加这项活动时，准备得比较仓促，没有好好地阅读内容，更提不上研究活动通知精神，还没想清楚就去参加活动，对自己和对组织活动方都是不负责任的，也白白浪费了时间，再参加此类活动一定要多研究，多咨询，精心准备。
而后我们积极准备省级实验课题的申报，物色了得力的核心成员，利用网络学习了很多，自感知道得太少，能力真的很有限，多方请教求助，准备申请的文字材料，历时两个多月，最后由于多种原因，还是与这次机会失之交臂。感觉很可惜，但心想本来就是去争取的，也没损失什么，还是有很大收获的，知道了省级课题申请材料的基本流程，为下一次申请省级课题做准备。
这次在化学组的偶然旁听，成为笔者及课题组成员专业发展的指路明灯，使笔者更加明确了自我发展方向，潜心搞好教学研究，撰写好教育教学论文，积极参与各级课题研究，向着研究型教师方向转变。偶然之中往往孕育着必然。
（作者单位：江苏省丹阳市珥陵高级中学）
关键词：实验；光；干涉；衍射；自制教具；课题
一、案例背景
2013年10月末的一天上午，笔者找化学组的教师讨论数码摄像头投影理化实验的相关问题。恰巧，江苏省丹阳市教育技术装备中心的专家到化学组指导实验论文和自制教学具，笔者有幸做了一回“旁听生”。2013年镇江市中小学优秀自制教（学）具评选，上报县级市时间截止于2013年11月5日。评选范围：中小学各学科教学中使用的，由教师或学生自己设计制作的自制教具。评选目的：推进素质教育；运用新材料、新技术，特别是信息技术与传统教学仪器整合的经验，促进教学仪器新产品的研发等。教师自制教具作品评选条件：教学性、科学性、创新性、启发性、实用性。镇江市自制教具评选获奖相当于市级赛课获奖，属于竞赛了。
二、案例过程
在旁听完丹阳市教育技术装备中心专家的指导后，笔者静下来仔细地思考了一番，高中物理方面也改进和自制了几样实验装置，创新还是有一些的。第一次真正尝试实验的改进和创新是在2005年的上半年，当时高二文科班的物理正在讲光学的“光的干涉和衍射”。老的光的干涉和衍射实验仪器安装比较烦琐，高亮白炽灯的光源也比较耗电，开光源时间长了会发热，最大的问题是只能一个人观察，由于这套器材较贵，学校当时只有两套，不能做分组实验。这么好的实验，怎样才能让学生也见识一下呢？多数光学实验的缺点是极容易受到外界光的干扰，这些光学实验一般在晚上或暗室中来完成。如何才能让所有学生都看到呢？果断放弃老的实验装置，只取其核心部件0.08mm单缝、0.08mm双缝。对光源要求：亮度高、平行度好、相干光、波长长——红色激光最适合。在用光导纤维做全反射实验中用过红色激光笔，材料备齐就等晚上做实验了。晚上在教室里关掉所有的灯光做实验，先是将光学实验现象投射到前面的白墙上，后面的学生有些看不清，笔者选择将实验现象投射到头顶的天花板上，需要投射四个位置让全班学生一个不落地观察到实验现象。强激光器实验一次投射就可以完成，小型强激光器当时也是非常昂贵的，市场上也买不到。
光的干涉和衍射实验的改进，这一放下就是八年，这次偶然听到自制教具评选的消息，又勾起笔者对这个实验改进的想法。现在网购都基本普及了，强激光器很容易买到，但多则几千，少则上百，也不是小数目，得慎重考虑，必要的话可以购置。强激光可以点燃火柴甚至是白纸，直射人眼的话会对人眼造成不可逆转的伤害，重则致盲。更多的出于安全的考虑，强激光器暂时放弃。
笔者一直在想如何在白天做光的干涉和衍射实验，甚至是分组实验。要在白天获得晚上的实验环境，必须创建暗室，白天教室拉窗帘也不够暗，白天在教室里做光的干涉和衍射实验，这可真成了我的“白日梦”了。如何在白天的课堂上创造一个暗室？曾狂想，或许可以把班级里所有的窗子都糊上报纸，贴上瓦楞纸壳，或都装上窗帘，费用太高只能放弃。这个实验白天做需要暗室，可学生需要光亮的，那就来一个局部暗室，能装得下实验器材就可以。用纸箱！用纸箱做一个小型暗室（暗箱），在纸箱的同一侧开两个孔，一个做实验的孔，放单缝或双缝等，另一个做观察用的孔，用纸箱的底部做接收光学影像的屏幕，就可以通过观察孔观察到实验现象了。多做一些这样的小型暗室，这样白天就可以做光的干涉和衍射的学生分组实验。
课堂上演示光的干涉和衍射实验，教师的眼睛可以看到，如何能让学生也一起看到？数码摄像头可以实现。数码摄像头放入纸箱（暗箱）的观察孔中，取得纸箱底部屏幕上的实验影像，数码摄像头把即时影像通过数据线传给笔记本电脑，用全屏软件完成即时影像的全屏，再通过笔记本电脑的VGA接口把信号传输给投影机。通过摄像头拍摄实验仪器及实验现象的图片，按需要进行图片处理；录制实验过程的视频，对视频进行剪辑合成；形成参加镇江市自制教具评比的文字材料，整合图片材料。赶到2013年11月5日把材料交到丹阳市教育技术装备中心。
在这之后又对这套实验仪器进行了改进。购置了一个“懒人架子”，方便实验教学中用以固定摄像头，可按照需要任意拉伸和弯曲金属弹簧软杆，任意旋转万向轴，这样摄像头就可以较大范围内任意调节。做圆孔衍射需要制作圆孔，在易拉罐的侧壁上裁下来约为3cm×2cm的矩形薄铝片，出于安全考虑，边缘做钝角处理，去毛边；用缝衣针在薄铝片上直接戳出来孔，但都是方孔或多边形的孔，试了很多次都是这样，用这样的孔做了衍射实验，中心部分可能勉强有一个圆形影像，外围是一圈圈的或三或四或多个花瓣形状，这是典型的多边形孔衍射的图样。如何能在薄铝片上开出较圆的孔呢？笔者想白纸肯定比这个薄铝片薄多了，而且比薄铝片软，比较容易开孔。于是就采用白纸开孔。仔细查看白纸的圆孔附近有一些小毛毛和没有断的纤维，不符合要求，如果用圆筒刀切割，孔又太大了。借鉴了在白纸上打孔的经验，我又回到薄铝片上，想办法让铝片薄如白纸，用壁纸刀的刀尖，在薄铝片上将要开圆孔的位置由重到轻的力气不停地旋转，把那个开孔的位置旋到极薄，马上就要透了的样子，再用缝衣针在最薄的位置上轻轻一戳，戳出一个极其小的圆孔，用来做圆孔衍射的效果很好。
2014年1月10日，我带着改进后的光的干涉和衍射实验仪器，到镇江市教育局参加“2013年镇江市中小学优秀自制教（学）具评选”，评审专家对作品给予了肯定，同时问能不能做出泊松亮斑，笔者说明了困难，并表示会继续努力。
三、案例影响及反思
光的干涉、衍射演示实验自制教具获得镇江市自制教具一等奖，这是对笔者多年研究的一种肯定。受此影响，笔者组建了一个课题组，申报了镇江市教育科学“十二五”规划课题（第三批）“提高农村高中物理实验教学效果的案例研究”；参加了江苏省中小学实验教学研究网举办的“江苏省高中理化生优秀实验教学设计评选”活动；申报江苏省中小学教研室、江苏省教育装备与勤工俭学管理中心联合发起的江苏省中小学实验教学研究课题。
课题组申报了镇江市教育科学“十二五”规划课题获批准立项。机会总是偏爱有准备的人。在江苏省高中理化生优秀实验教学设计评选中，由于作品内容及格式严重不符合评选标准，第一轮就被淘汰。我进行了自我反思，参加这项活动时，准备得比较仓促，没有好好地阅读内容，更提不上研究活动通知精神，还没想清楚就去参加活动，对自己和对组织活动方都是不负责任的，也白白浪费了时间，再参加此类活动一定要多研究，多咨询，精心准备。
而后我们积极准备省级实验课题的申报，物色了得力的核心成员，利用网络学习了很多，自感知道得太少，能力真的很有限，多方请教求助，准备申请的文字材料，历时两个多月，最后由于多种原因，还是与这次机会失之交臂。感觉很可惜，但心想本来就是去争取的，也没损失什么，还是有很大收获的，知道了省级课题申请材料的基本流程，为下一次申请省级课题做准备。
这次在化学组的偶然旁听，成为笔者及课题组成员专业发展的指路明灯，使笔者更加明确了自我发展方向，潜心搞好教学研究，撰写好教育教学论文，积极参与各级课题研究，向着研究型教师方向转变。偶然之中往往孕育着必然。
（作者单位：江苏省丹阳市珥陵高级中学）