《光电效应》的教学困扰与尝试

今年选考内容我校选择了选修3-3和3-5组合，其中的“光电效应”历年以来一直是教学难点与考试必考点之一.这部分的教材编写思路是，光电效应实验规律研究，经典的电磁理论解释遇到疑难，光子说解释，数学推理，事实验证.在这一科学探究的过程中，提出问题，猜想，分析验证等要素十分突出.但教学时，感觉到有点乱，不容易讲清楚.按照教材的教学设计试教后的反馈表明，要想达到既定的教学要求较为困难，学生的思维很难对光有个飞跃的认识.虽然高考对这部分内容的考查已经弱化为一级要求，只要对一些现象运用规律进行解释和简单的应用计算.尽管如此，作为教学来说值得把存在的问题思考如下.

1知识的过渡衔接上

教材中涉及到了黄光、蓝光、紫外线等色光，由于没有选修3-4中光的电磁理论作铺垫，学生没有光是一种电磁波的概念，光的颜色对应到物理量上来是频率不同，光的强弱对应着的是单位面积上单位时间内的光子的数量，对应着光的能量、光的振幅以及经典理论认为的能量具有连续性和积累效应等.此外，原子内部结构、加速电场等模型的遗忘，也增加了学生理解这的难度.

2教具的合理取舍上

研究光电效应规律的实验装置，由于实验室没有完好的器材，因此准备用flash课件辅助模拟，但考虑到学生直接经验的缺失，会对实验真实性的质疑，改用了ppt课件结合网上下载的视频，由于实验视频清晰度不高，加上视频的顺序维度的不可改变性，学生想要探究总结得出实验规律的可能性几乎为零，黑板上最终板书展示的规律，全部是在教师的提示中获得的，这样的研究应该说是一种伪探究，与新课程的理念格格不入，学生的科学素养、能力也无从提高.

3教学的顺序设计上

按照教材的顺序，先讲光电效应的实验规律，再讲经典电磁理论解释中的疑难，最后引出爱因斯坦的光子说解释现象.思路是很清晰，但在讲解实验规律时，学生却一片茫然.因为这不符合学生的认知规律.

4规律的提炼处理上

课上学生很忙，一方面要看视频，另一方面还要不断地附和着老师指出的存在现象.学生很是被动，没有参与到教学活动中来，更没有独立思考、合作探究的余地，完全被老师牵着鼻子走，也违背了课堂上学生主体地位的原则.

5规律的悖论解释上

对光电效应实验的现象规律，如何解释，从传统的电磁理论角度解释存在的问题，爱因斯坦引入光子说如何解释说明，这个过程其实是个有机的统一，但教材呈现时显得有点乱，导致教法单一，课堂气氛沉闷，学生无法自主分析得到，无从体会到辩证思想的奥妙，导致了抽象依然很抽象.

6针对以上问题，对本节内容的教学过程作以下处理

（1）补充介绍电磁波谱中色光按波长的分布图，关于波的振幅越大，强度越大，能量越大，通过随堂演示小实验获得；在光子说解释时改变色光的强弱时，结合调档式手电筒，给出光强的定义，对应着同种色光的光子数；涉及原子内部结构，先引导学生分析提出逸出功的概念.

（2）光电效应的演示实验对本节内容的教学意义重大，是本节的“根”，是激发学生想象力的关键. 此外还可以做到合理安排实验进程，随时收集信息、及时调整方向.临时先借了两组具体的实验器材，教材图17.2-1和图17.2-2，便于现象易于观察，把锌板换成光电管并改用可见光操作.图17.2-1演示时可以得出光电效应的现象，还可以得出发生光电效应的条件：ν>νc.

（3）从学生已有的认知出发，主动猜测实验结论并对比实验结果而激发内心的矛盾，进而产生探究和解决问题的强烈欲望，这样也使得实验观察不至于枯燥，学生能够积极主动的参与到教学活动中来，也符合探究的一般思路.例如，涉及反向遏止电压时，在黑板上画光电效应演示仪的电路示意图，建立反向电场线模型，对光电子进行受力分析，提出增大电流的方案，提问引起动能变化的原因，学生容易获得eUc=mv20/2，频率ν越大，遏止电压Uc越大，最大初动能Ek越大，进一步再猜想引起的可能原因.

（4）就实验规律而言，不仅存在饱和光电流Im，反向遏止电压Uc，截止频率νc，具有瞬时性等现象，而且还涉及到不同颜色的色光、不同强度的光，可变因素较多.依照控制变量法的思想进行探究设计如下表1，设定教学目标从而降低了学习难度.总结光电效应实验的四点规律后，再采用flash的辅助模拟加以升华. 最后引导学生观察分析教材图17.2-3的光电流I与电压U关系图；阅读教材中的几种金属的极限频率表，加深对极限频率的认识.