深渊假象——面向小学高年级的光学探究科普研学教具5
发表时间：2026-03-01 22:26 一、教具定位与核心理念本面向小学高年级的光学探究科普研学教具由南通市海门区科技馆研发运营，聚焦小学5-6年级学生光学知识探究、科学思维培养、跨学科实践能力锻炼核心目标，融合物理光学、视觉艺术、工程设计、科学探究方法等跨学科领域知识，面向小学5-6年级学生群体，秉持**“展教融合，探究为本”**的核心理念，以“让学生从体验到解密，从解密到创造”为指导方向，通过“场馆展项+实物教具+任务驱动+游戏化探究”的沉浸式、体验式使用方式，将抽象的光学原理转化为直观的动手操作，让使用者低门槛掌握光的反射、无限成像等核心光学知识，同步塑造科学探究、逻辑推理、动手实践与创新思维能力，为光学科普教育、青少年科学素养培育筑牢基础。 教具申报负责人何倩倩深耕工业设计与科普教育领域，任职于南通市海门区科技馆运营副馆长，本科学历工业设计专业，担任第十三届江苏省青联委员、南通市青联委员等社会职务，拥有多年科普课程研发、研学项目运营经验。自2021年加入海门区科技馆以来，负责馆内科普教育与研学业务的内容规划、培训与统筹实施，曾获“全国优秀科技教师”“广东省优秀创客教师”等称号，辅导学生斩获全国、省、市各级科创大赛多项大奖，设计的科普课程获全国科技馆联合行动优质科普课程东部区域一等奖；主导打造的“馆企联合对话科学家”系列研学活动成为区域特色品牌，凭借专业的课程设计、科普资源整合与项目运营能力，为教具研发、落地与推广提供全方位支撑。
二、专业化研学教具体系：立足光学探究，多维赋能（一）资源依托，专业支撑教具以南通市海门区科技馆的科普场馆资源、专业教研团队为核心支撑，充分利用科技馆“万丈深渊”经典展项资源、本地生物医药、高端制造等馆企合作科普资源，以及全国科技馆联合行动的科普教研资源，由馆内组建的“课程设计+实践指导+教学执行+后勤保障”专业团队提供技术支持与使用指导，是场馆展教资源与课堂探究教育融合成果转化为普惠性科普教育资源的典型示范载体，为教具提供专业的光学科普资源、沉浸式探究场景与全方位服务支撑。 教具以光学原理探究为核心，打破传统光学实验“重理论、轻体验”的局限，构建“科技馆展项+模块化光学套件+探究式课程+游戏化挑战”的多元教具矩阵，依托全国科普研学体系实现全地域适配，教具单场承载45人，适配60分钟的研学活动需求，贴合小学5-6年级学生的认知特点与科技馆、中小学、科普场馆的使用需求，为全国小学高年级学生提供高标准、强互动的光学探究科普研学教具平台。 （二）精品内容，体系设计教具打造**“现象观察—提出假设—实验验证—分析结论—创新应用”**的一站式核心探究脉络，构建“展项激趣-镜片探究-组合验证-原理建构-创意拓展”的五步使用流程、多专业师资团队全程教学指导、贴合小学科学课标要求的完整体系，形成覆盖光学知识学习、科学探究能力培养、动手实操体验等多领域的系统化教具内容体系，教具与探究主题层层融合、逻辑严密，实现从动手实操到思维培养、科学素养培育的全方位升华。
以原创设计的“深渊假象”光学探究套件为核心教具，包含全透镜、半透半反镜、单面镜、标准化箱体框架、低压LED灯带、电池盒等核心组件，为模块化设计产品。套件将光学系统简化为可插拔的镜片模块，学生可自由组合镜片进行探究实验；所有材料预先切割配套，亚克力镜面与卡扣框架坚固耐用，低压LED灯带安全无风险，让使用者通过镜片操作、组合实验完成光学探究，为光学知识学习与科学探究能力培养奠定实物操作基础，培养动手实践与逻辑思考的习惯。
依托科技馆“万丈深渊”经典光学展项打造沉浸式探究场景，该展项以30厘米的物理深度营造出“深不见底”的视觉奇观，成为教具探究的核心导入载体。学生通过近距离体验展项形成认知冲突，激发探究“深渊假象”形成原理的兴趣，场馆展项与教具套件形成深度联动，实现“从看到做”的展教融合，降低光学探究的入门门槛。
设计贴合小学高年级认知水平的阶梯式探究任务，作为光学实操的核心载体，分为“镜片特性探究”“单镜效果分析”“双镜组合验证”三个递进式实验环节。学生通过“照镜子比反射”“看透光比透射”等直观实验，测试并记录不同镜片的反射率、透射率特性，再通过自由组合镜片尝试复现“深渊假象”，在实操中锻炼观察记录、逻辑推理、实验探究能力，让光学教育从“理论讲解”变为“实物探究”。
搭建教具配套的“游戏化挑战+创意改造”双拓展模式，线下依托科技馆科普教室、中小学实验室等阵地，开展“镜子效果排序”“镜子组合猜想”“深渊探秘挑战”等游戏化活动；同时教具预留创意拓展空间，学生可通过添加LED灯、更换镜面材质等方式自主改造套件，设计个性化的“深渊效果”。拓展模式与教具、探究实验形成深度联动，实现“探究-验证-创意-应用”的完整闭环，让使用者在多元场景中深化光学知识应用，提升科学素养。 三、核心优势：科学、创新、安全、经济、互动体验性（一）科学性的内容构建，全流程贴合青少年认知规律教具以光学物理定律、小学科学课程标准为支撑、以科学探究规律为导向，构建系统化、专业化的光学探究科普教具内容体系，确保全程贴合小学5-6年级学生的认知发展与科学素养培育需求。资源层面依托科技馆专业教研团队与光学展项资源，教具核心的无限反射原理、半透半反镜成像规律均经专业打磨，所有实验设计与课程内容均基于真实的光学知识与科学探究流程打造，保障内容的准确性、专业性与科学性；内容层面围绕光学探究核心设计教具套件、探究实验、展项场景三大类内容，将抽象的“反射率”“透射率”转化为直观的观察现象，将复杂的光学原理拆解为递进式的探究实验，符合小学高年级学生的认知特点；教育层面紧扣小学科学课标中“光的传播”“光的反射”等核心要求，实现“现象体验—实验探究—原理建构—创新应用”的层层递进，贴合光学探究科普研学教育的核心要求。 （二）创新性的模式打造，突破传统光学教育局限教具以创新为核心，从模式创新、设计创新、成果创新三方面打破传统光学教育“重讲解、轻体验，重理论、轻创造”的局限，构建沉浸式、探究式的光学探究科普教具体系。模式创新上，打破传统光学教育的课堂边界，首创“展教结合”的探究模式，将科技馆公共展项作为课程起点与研究对象，实现场馆教育资源与课堂探究教学的深度融合；设计创新上，采用模块化光学系统设计，将复杂的光学系统拆解为可插拔的镜片模块与标准化框架，学生可像工程师一样自由组合、试错优化，充分锻炼工程设计思维；成果创新上，打造“产品化”学习成果导向，区别于传统实验套件仅产出实验报告，学生的学习成果是一个能演示“深渊假象”的完整微型展品，极大提升学习的成就感与价值感，让学生从被动学习变为主动探索。 （三）全方位的安全保障，筑牢教具使用全程安全防线教具以“安全第一、细节管控、全场景防护”为原则，建立**“材料安全—结构安全—操作安全”**的全流程安全保障体系，全方位保障小学5-6年级学生的人身安全与使用体验。材料安全上，光学镜片采用高强度亚克力镜面而非易碎玻璃，所有结构板材边角均经过圆滑打磨处理，避免毛刺划伤，从根本上消除材质安全隐患；结构安全上，采用模块化卡扣结构设计，组装后稳定无松动、脱落风险，使用过程中无部件飞溅、破裂隐患；操作安全上，全程采用安全的低压直流电供电，LED灯带与电池盒电压低、电流小，完全杜绝触电风险，所有操作环节简单易懂，无需额外工具，适合学生集体操作或分组实操，在充分保障互动体验的同时，为所有使用者提供一个绝对可靠、安心的教具使用环境。 （四）可持续的经济模式，实现社会效益与经济效益双赢教具在坚守光学科普普惠教育价值的基础上，依托科技馆的专业运营能力与模块化设计优势，构建“教具+科普+研学+馆企合作”的融合发展模式，实现社会效益与经济效益的良性循环。资源利用上，通过将科技馆展教资源与光学探究教育融合成果转化为科普研学教具，实现场馆资源的科普化再生，以标准化的教具生产与课程内容输出模式降低边际成本，累计服务学生超500人次，合作10余所中小学，创造巨大的社会效益；运营模式上，教具所需材料均为亚克力镜片、LED灯带等常见且成本可控的标准化元件，单套成本低，同时核心组件坚固耐用，可反复使用于多批次研学活动，大幅摊薄单次使用成本，性价比高；价值转化上，教具配套完整的课程方案与操作指南，可快速复制推广至不同学校和团体，提升场馆教育服务效率，同时以教具为核心的光学主题研学课程成为场馆特色引流项目，为馆企合作注入新动能，形成可持续发展项目，实现了社会效益与经济效益的协同发展。 （五）高参与的互动体验设计，让使用者从被动接受变为主动探索教具以使用者为中心，秉持“趣味化、实操化、任务驱动”的设计理念，通过多维度动手操作、游戏化任务挑战打造高参与度的使用体验，让小学高年级学生深度参与光学科学探索过程，实现从“听光学知识”到“做光学探究”的转变。实操体验上，设置镜片测试、组合实验、套件组装等多类动手操作环节，让使用者在实操中深化对光学原理与科学探究方法的理解，将抽象的光学规律转化为“看得见、摸得着、能操作”的鲜活体验，大幅提升课堂与研学参与度；游戏化互动上，教具设置“镜子组合猜想”“深渊探秘挑战”“创意改造赛”等多元互动活动，学生在观察、竞技、创作中深度参与，探究过程充满趣味性，更容易激发探索兴趣；成果获得感上，使用者完成组装后可立即观察到震撼的“深渊假象”视觉效果，从“零件”到“奇观”的快速转化带来强烈的成就感，同时每个学生都能完成属于自己的“深渊”作品，可带回家展示，持续激发学生的自豪感与分享欲，加深对光学知识的理解与记忆。 四、成果斐然：社会效益与科普效益双丰收（一）研发成效亮眼，成为光学探究科普研学优质教具品牌本教具体系是南通市海门区科技馆打造的核心光学探究科普研学教具品牌，依托科技馆经典展项与专业教研团队打造，已形成完善的“科技馆展项+深渊假象探究套件+探究式课程+游戏化挑战”光学探究科普教具体系，成为小学高年级光学启蒙科普研学领域具有特色的优质教具品牌。教具凭借创新的展教融合设计与优质的探究体验，开创了“奇观驱动式研学”新模式，其创新性得到专家高度认可，累计服务10余所中小学，覆盖学生超500人次，成为光学探究科普研学教育的优质样板。 （二）社会效益显著，赋能青少年素养培育与光学科普发展
（三）团队优势突出，打造光学探究科普研学教具专业运营典范教具研发运营团队由南通市海门区科技馆核心人员组成，构建了“项目统筹+实践指导+课程设计+教学执行+后勤保障”的完整体系，学历、年龄、专业结构合理，师资配置与教具研发运营各环节高度契合，为教具体系的持续发展提供了坚实的团队支撑。
五、典型案例：深渊假象教具赋能沉浸式光学探究科普研学之旅依托南通市海门区科技馆打造的光学探究科普研学教具体系，打造了“光的魔法——揭秘视觉错觉”沉浸式光学探究科普研学活动，成为“展项激趣+教具探究+动手创造+原理升华”的科普研学经典案例，实现科普效益与社会效益的双重双赢。 案例：光的魔法——揭秘视觉错觉科普研学活动本研学活动由南通市海门区科技馆主办，依托“深渊假象”光学探究套件，为海门区实验小学五年级（2）班45名学生提供教具与科技馆光学展区展项资源，开展沉浸式光学探究科普研学活动。 活动中，学生首先在科技馆“万丈深渊”展项前体验震撼的视觉奇观，导师通过提问引发认知冲突，激发学生探究兴趣；随后以小组为单位使用探究套件开展科学侦探式探究，先完成“剖析镜密”环节，测试全透镜、半透半反镜、单面镜的光学特性，再进行“组合验证”环节，自由组合镜片尝试复现“深渊假象”；当学生成功组合出“前侧半透半反镜+后侧单面镜”的结构并点亮LED灯带，亲手创造出微缩版“万丈深渊”时，探究热情达到顶峰；最后导师引导学生分析现象成因，学生结合实验记录阐述“无限反射”与“光强衰减”的原理，完成属于自己的“深渊”作品，实现原理建构与成果固化。 全程以教具为核心，让学生在趣味探究中接触光学知识，在动手创造中感受科学的魅力，研学后超90%的学生能准确解释“深渊假象”的光学原理，学生对光学学科的兴趣度提升70%以上，参与度达100%，成为深渊假象教具赋能青少年科学素养培育的优秀案例。 六、教具愿景本面向小学高年级的光学探究科普研学教具体系将持续深耕光学科普教育领域，以“展教融合，让光学知识可触可感”为核心目标，不断整合科技馆展教资源与科普教研资源，完善小学5-6年级光学探究课程体系，升级“深渊假象”探究套件的模块化设计与拓展功能，优化“材料安全—结构安全—操作安全”的全流程安全保障机制；进一步深化“展项激趣-实验探究-动手创造-原理升华”的教具使用模式，挖掘光学科普的特色IP，丰富教具品类与互动形式，引入更多视错觉、光的折射等相关光学探究主题，开发更多定制化的光学探究实验包，提升教具体系的科学性、趣味性与实践性。 教具体系致力于打造立足南通、辐射全国、特色鲜明的国家级光学探究科普研学教具品牌，让更多小学高年级学生感受光学原理与科技的魅力、领略展教融合的科普教育成果，掌握核心光学知识与科学探究方法；同时以深渊假象教具为载体，持续推动光学知识科普普惠化，促进社会科技氛围营造，预计进一步扩大与全国科技馆、中小学、科普场馆的合作范围，实现服务学生数与合作单位数的持续增长，为国家青少年科学素养培育、科普研学旅游产业发展与光学科普事业贡献力量。 联系方式申报负责人：何倩倩 联系电话：13738411385 电子邮箱：1069569749@qq.com 通信地址：江苏省南通市海门区济南路1号 申报单位：南通市海门区科技馆 研学教具核心资源依托：科技馆“万丈深渊”光学展项资源、深渊假象光学探究套件模块化设计、馆内“课程设计+实践指导+教学执行”专业教研团队、馆企联合科普研学资源，全国科技馆联合行动科普教研资源 |
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