導(dǎo)語(yǔ)：高中原子物理教學(xué)案例分析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：現(xiàn)行高中物理教材中原子物理部分有些內(nèi)容在高中階段無(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)展示，利用科學(xué)可視化的技術(shù)手段來(lái)輔助高中原子物理內(nèi)容的教學(xué)，使得原子物理中的一些現(xiàn)象、過(guò)程可以直觀、動(dòng)態(tài)、交互式呈現(xiàn)，從而讓學(xué)生對(duì)原子物理學(xué)的相關(guān)概念規(guī)律的理解變的更加容易。

關(guān)鍵詞：科學(xué)可視化；原子物理；教學(xué)探索

科學(xué)可視化（scientificvisualization）是指利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)創(chuàng)建視覺(jué)圖像，過(guò)對(duì)體、面等的逼真渲染（包括動(dòng)態(tài)成分）幫助人們理解科學(xué)技術(shù)概念。

現(xiàn)行高中物理教材中原子物理部分較為詳盡地闡述了原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、相互作用等相關(guān)規(guī)律，但有些物理過(guò)程在高中階段無(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)展示，利用科學(xué)可視化的技術(shù)手段來(lái)輔助高中原子物理內(nèi)容的教學(xué)，使得原子物理中的一些現(xiàn)象、過(guò)程可以直觀、動(dòng)態(tài)、交互式呈現(xiàn)，可以讓學(xué)生對(duì)原子物理學(xué)的相關(guān)概念規(guī)律的理解變的更加容易。下面舉例說(shuō)明。

一、案例1：科學(xué)可視化輔助光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律的教學(xué)

對(duì)于光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律的教學(xué)，以往教師都是根據(jù)教材上的一幅靜態(tài)的“研究光電效應(yīng)的電路圖”，按照純講述的方式向?qū)W生解釋光電效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理、發(fā)生過(guò)程和相關(guān)概念及規(guī)律。而通過(guò)這種傳統(tǒng)的教學(xué)方式介紹光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，大多數(shù)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和接受確實(shí)存在一定困難。筆者利用科學(xué)可視化技術(shù)制作成動(dòng)態(tài)交互呈現(xiàn)的演示電路，用以“光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律”的闡述，達(dá)到了良好的教學(xué)效果。如圖1所示，可以利用演示界面右邊的控件來(lái)調(diào)整入射光的波長(zhǎng)和強(qiáng)度；通過(guò)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片來(lái)改變兩極間電壓；點(diǎn)擊電池就能正負(fù)極對(duì)調(diào)?！肮怆娦?yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律”動(dòng)態(tài)交互演示具體操作如下。1．存在著飽和電流。在光照條件不變的情況下，即在演示界面上保持波長(zhǎng)和強(qiáng)度一定，通過(guò)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片來(lái)增加兩極間的正向電壓，我們可以看到電壓表的示數(shù)變大、光電子運(yùn)動(dòng)變快、電流表示數(shù)變大（光電流增大），但當(dāng)電流增加到一定值后，即使電壓再增大，電流表示數(shù)也不再變大（光電流不再增大），即達(dá)到了飽和電流。在演示界面上保持波長(zhǎng)不變，增大入射光的強(qiáng)度后，再重復(fù)上述操作，可以得出在光的顏色不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大這一結(jié)論。2．存在著遏止電壓。在光照條件不變的情況下，即在演示界面上保持波長(zhǎng)和強(qiáng)度一定，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片至最左側(cè)（兩極間的正向電壓零），但仍有光電子到達(dá)陽(yáng)極，電流表示數(shù)不為零，形成光電流。點(diǎn)擊電池使正負(fù)極對(duì)調(diào)（兩極間加反向電壓），可以看到光電子減速，到達(dá)陽(yáng)極的光電子減少，電流表示數(shù)減小，光電流減小。移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片增大反向電壓，可以看到光電子減速到更慢，到達(dá)陽(yáng)極的光電子更少，電流表示數(shù)更小，光電流更小。逐漸增大兩極間反向電壓至某一值時(shí)，所有的光電子都不能達(dá)到陽(yáng)極，恰好形成不了光電流，此時(shí)電流表示數(shù)為零，此時(shí)的反向電壓即為遏止電壓。在演示界面上保持波長(zhǎng)不變，改變?nèi)肷涔獾膹?qiáng)度后，再重復(fù)上述操作，可以得出在光的顏色不變的情況下，無(wú)論入射光強(qiáng)弱如何，遏止電壓都是一樣的。3．存在著截止頻率。在演示界面上保持入射光強(qiáng)度一定，正向電壓一定，改變?nèi)肷涔獾牟ㄩL(zhǎng)，當(dāng)波長(zhǎng)增加到某一值時(shí)，無(wú)論光強(qiáng)和正向電壓再變大，都不再有光電子從陰極逸出，都不會(huì)形成光電流。說(shuō)明入射光的頻率低于截止頻率時(shí)不發(fā)生光電效應(yīng)。

二、案例2：科學(xué)可視化輔助物質(zhì)波和概率波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證教學(xué)

物質(zhì)波和概率波的概念對(duì)于高中生來(lái)說(shuō)比較抽象，不易理解。對(duì)于物質(zhì)波和概率波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的認(rèn)知?jiǎng)t更為困難。因此，筆者利用科學(xué)可視化輔助物質(zhì)波和概率波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證教學(xué)，對(duì)幫助學(xué)生深刻理解其物理內(nèi)涵起到了很好的作用。點(diǎn)擊電子槍即可發(fā)射電子束，通過(guò)界面下方的控件可以改變電子束的發(fā)射速度。電子束穿過(guò)鋁箔后在屏上形成衍射圖樣，槍、板、屏的視角可以通過(guò)拖拽界面進(jìn)行調(diào)整，以便于觀察圖樣的形成過(guò)程。點(diǎn)擊電子槍即可發(fā)射電子束且形成波動(dòng)，通過(guò)界面下方的控件可以改變發(fā)射出的電子數(shù)量。電子束穿過(guò)雙縫后在屏上形成干涉圖樣。圖2物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)態(tài)交互演示

三、結(jié)語(yǔ)

以上兩個(gè)案例是筆者在原子物理教學(xué)中的有益的嘗試。通過(guò)科學(xué)可視化的技術(shù)手段來(lái)輔助高中原子物理部分的教學(xué)，一定程度上有效地幫助教師突破了教學(xué)的難點(diǎn)，同時(shí)也使得學(xué)生對(duì)于概念的建立和規(guī)律的理解更為準(zhǔn)確深刻。2018年4月教育部印發(fā)的《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》中明確指出：“全面提升師生信息素養(yǎng)，應(yīng)用信息技術(shù)解決教學(xué)、學(xué)習(xí)、生活中問(wèn)題的能力成為必備的基本素質(zhì)”。如何利用信息化手段去促進(jìn)教育教學(xué)，使信息化真正與教學(xué)深度融合，讓技術(shù)服務(wù)于教學(xué)、服務(wù)于學(xué)生，需要我們新時(shí)期的一線教師親身去踐行。

作者:渠雷雷 單位:安徽省蚌埠第二中學(xué)