一、教材中的实验

《义务教育科学课程标准2022年版》第100-101页，第12大学科核心概念“技术、工程与社会”中，7-9年学习内容提到技术与工程改变了人们的生产和生活。要求学生尝试制作将科学原理转化为技术的简单展示模型，利用实物模型演示抽象的科学原理。书中例举了光纤原理及弯曲水流演示。具体解释为：光在特制的光纤中通过全反射原理进行远距离传递信息。当光线进入光纤并在内壁上反射时，光会沿着光纤传播，不会散失到外部，从而实现远距离的信息传输。这些内容旨在帮助学生理解科学原理在实际技术应用中的重要性和作用（如下图）。

二、实验存在的不足

1.储水容器的问题：我们使用矿泉水瓶作为储水容器，在瓶壁上开了一个孔。由于矿泉水瓶的容量有限，储存的水量不多，且如果孔开得稍大，水会迅速流出，学生还没能仔细观察实验现象，水就已经流完了。虽然可以通过反复装水来再演示，但这样会影响学生对实验现象的连续观察和理解。

2.收集流出的水：虽然我们使用水盆来收集流出的水，但在实际操作中，发现这一方法仍然存在不便。水盆的摆放位置和大小需要精心调整，否则会影响实验的进行，导致学生无法专注于实验现象本身。

3.小孔开设问题：在瓶壁上按照图示开设小孔时，如果孔开得太小或者孔不光滑，水流可能会散开，影响光的照射效果。这样一来，学生很难清晰地看到光沿水流传播的现象，从而影响他们对光在水中的全反射原理的理解。

4.矿泉水瓶的瓶壁设计：一般的矿泉水瓶瓶壁上有花纹或螺纹，这些设计会干扰实验现象的清晰呈现。花纹和螺纹会改变水流的方向和形态，导致光照射到水流上时的效果不够明显，学生难以清楚地观察到光沿水流传播的路径。

5.激光笔的设置问题：按照图中设置激光笔的位置，需要手持操作，这样手的稳定性就成为一个问题。手持激光笔不稳会导致光束在水流上的照射位置不固定，从而影响实验现象的演示效果和学生的观察。 

三、实验的改进

1.实验材料和方法

    制作材料：亚克力板、透明有机玻璃、激光笔、迷你循环水泵；

    制作方法：使用激光切割机将有机玻璃切割成适合的形状。用粘合剂将切割好的有机玻璃粘合成积水容器和储水容器。在距离储水容器口20厘米处侧壁位置安装一个细小光滑的导水管。在积水容器的位置安装迷你循环可调水泵，以便水流循环使用。

2.实验操作过程

摆放实验器材：将制作好的实验装置摆好，将储水容器和积水容器固定在适当位置，并装满水。

开启激光笔：打开固定在适当位置的激光笔，光束会穿过导水管进入水流，学生能够立即看到水流导光的现象。

调整水泵以持续观察现象：为了能够持续不断地观察水流导光现象，打开迷你循环水泵。通过调节水泵的进水量来保持稳定的水位。可以适当增大进水量以增加出水速度，从而观察水流导光的动态变化。

改进后的实验装置:

这种改进后的实验装置有效解决了传统方法中存在的问题。使用亚克力板和透明有机玻璃制作的容器，确保了装置的透明性和美观性。通过激光切割和粘合剂粘合的方法，容器的制作更加精确和牢固。在储水容器的侧壁安装细小光滑的导水管，保证了水流的稳定和连续，使光在水中的导光现象更加明显和持久。迷你循环水泵的引入，不仅能够保持水位的稳定，还可以通过调节进水量和出水速度，让学生观察到不同条件下水流导光现象的变化。这种方法不仅增强了实验效果，还提高了学生对光在水中传播原理的理解和兴趣。

效果概括:

1.轻松便捷演示水流导光现象：改进后的装置设计简洁，便于操作，能轻松演示水流导光现象，学生能够直观地看到光在水流中的传播。

2.促进对光全反射的理解：通过本实验的改进，学生可以更清晰地观察到光在水中全反射的现象，促进他们对光全反射原理的理解。

3.简易的光纤原理模型：该实验装置为光纤原理提供了一个简易而明显的科学模型，有助于学生理解光纤中光的全反射及其信息传递的基本原理。

4.演示液体压强与深度的关系：改进后的实验还可以科学准确地演示液体压强大小与液体深度的关系，帮助学生理解液体力学的基本概念。

5.教师操作方便：该装置操作简便，教师可以轻松设置并反复使用。通过调节迷你水泵，可以控制实验条件，确保每次实验的效果一致，便于课堂演示和学生观察。