“实验走入課堂”科普系列之二：白光干涉仪

作者：刘书钢 黑龙江大学教授，北京师范大学教育学部兼职教授，锐光凯奇（镇江）光电科技有限公司首席科学家，中国仪器仪表学会青少年光科学主题（镇江）科普教育基地负责人

实验走入课堂首先由卡文迪什实验室（Cavendish Laboratory）第一任实验室主任，著名物理学家麦克斯韦（James Clerk Maxwell）提出，物理教学在讲授理论的同时，还辅以演示实验。这就是实验走入课堂的先导者，这种理念国内清华大学物理系、华中科技大学物理系也是一直在采用。

2023年全国科普日期间，作为中国仪器仪表学会青少年光科学主题（镇江）科普教育基地的锐光凯奇（镇江）光电科技有限公司，再次走进高校，面对参与活动的，来自不同高校的大学生，开展“实验走入课堂”系列科学研究课，向参与活动的大学生讲解白光干涉仪、频闪、显微成像仪器等，偏振光的理论教学时，结合相关仪器，将仪器的演示互动实验带入课堂，通过这种方式向参与活动的大学生们开展科学教育，普及光学及光学仪器科学知识。

这次活动参加的人员为黑大电子工程学院的10名研究生和哈工大物理和机械院的5名研究生。

图1

为了配合理论教学，走入课堂的创新实验系统的理念是：

1、利用现代科技手段重构经典实验（赋予经典实验新的生命）；

2、实现实验走入课堂（使用现代科技手段实现小型化）；

3、实验系统科研化（实验系统不仅仅是演示功能，替换关键的元件，例如物镜、CCD等就成为了科研仪器）。

我们在偏振、白光干涉仪、成像显微镜等的活动教学中都设计了走入课堂的实验系统。图2是实验走入课堂的现场教学图片：

图2

图2是在讲授偏振和显微镜原理，直接利用实验演示教学内容，加强学生们的理解，教学效果比较好，整个过程同学们专注投入。

实验走入课堂的活动理念是实验走入课堂需要气氛，通过一台摄像机把实验过程投到大屏幕上，这样实现了既有气氛，又有细节。此次活动的解决方案是使用手机或者iPad播放PPT，需要的时候切换到视频模式，把实验的细节投到大屏幕上（适合听课人数20-30以上），如图3：

图3 走入课堂的实验通过手机投到大屏幕

图3是配合荧光成像教学内容的走入课堂的实验，细节通过手机的视频投到大屏幕上，学生可以清清楚楚地看到细节。

图4是把笔记本上的CCD驱动的图像直接投到大屏幕：

图4 笔记本的内容直接投影到大屏幕

图5是锐光的工程师在讲授偏振光的原理：

图5 偏振原理介绍

视频1是从笔记本电脑切换到手机，把实验过程的细节投到大屏幕上：

视频1 教学的看球理论-实验走入课堂的实现

特殊的讲解模式成功吸引了学生，带动了气氛。学生完全被吸引，取得了良好的活动学习效果，对这种方式来了解、理解仪器的一些基础原理，给予了非常积极的评价。图6是学生自己体验的现场图片：

图6 走入课堂的实验系统的现场教学体验

活动中，除了将实验系统演示给学生，还让学生讨论分析出原理，具体的内容见视频2：

视频2 通过实验现象，要求学生研究、分析出原理

这是一个非常有趣的实验，一束激光通过旋转的扇叶后，通过一个LED光源照射到旋转的扇叶上，会看到扇叶上的一个H字母，通过调整光源的参数，可以看到多个字母。先让同学们看到这个现象，然后让大家分析出完整的实现原理。

图1A 哈工大团队在研讨中

图1B 黑大团队在分析讨论中

给出问题后，以团队为单位开始了研讨。

视频3是与学生的互动讨论，引导学生由正确的思路去解决问题，而且强调团队合作精神：

视频3 课堂教学中的互动

学生们经过研讨后了解到实验原理，这是非常成功的一次实验走入课堂的互动活动，不仅仅是老师，学生也留下了深刻的印象。以视频4黑大和哈工大研究生一起认真研讨结束今天的推送内容：

视频4 黑大和哈工大研究生一起课堂研讨

**供稿：中国仪器仪表学会青少年光科学（镇江）主题科普教育基地、**锐光凯奇（镇江）光电科技有限公司