王瑞涵 崔虹云 龐芳

摘? 要 以人教版《物理》選修3-5第十七章第二節(jié)“科學(xué)的轉(zhuǎn)折——光的粒子性”為例，通過運(yùn)用Premiere Pro CC 2017軟件二次開發(fā)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)視頻資源，提升課堂教學(xué)質(zhì)量，完善課堂教學(xué)程序。根據(jù)物理教學(xué)設(shè)計(jì)的一般過程，通過分析教材、學(xué)習(xí)者、物理實(shí)驗(yàn)視頻在教學(xué)中的作用，并根據(jù)教學(xué)信息處理實(shí)驗(yàn)視頻資源等步驟重新編排教學(xué)過程，充分展示如何運(yùn)用軟件處理實(shí)驗(yàn)視頻以及實(shí)驗(yàn)視頻在教學(xué)中的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞 Premiere Pro CC 2017;中學(xué)物理;視頻資源;光的粒子性;光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G633.7? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）23-0077-04

1 前言

視頻影像形式內(nèi)容豐富多彩，能形象、具體地再現(xiàn)事物的特質(zhì)、情形、過程，可以將小到原子分子、大到天體宇宙都生動(dòng)地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，讓枯燥的教學(xué)“活”起來。但是網(wǎng)絡(luò)視頻素材多種多樣、形式紛雜，在實(shí)際的教學(xué)過程中，教師并不能全面利用資源，因此，物理視頻資源的二次開發(fā)利用就顯得尤為重要。教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)條件、教學(xué)情況、學(xué)生情況對(duì)所選取的視頻資源進(jìn)行二次加工改造，使學(xué)生多方位、多渠道地感受課堂，從而提高教學(xué)效率與質(zhì)量[1]。

2 教材分析

本節(jié)課是人教版《物理》選修3-5第十七章第二節(jié)“科學(xué)的轉(zhuǎn)折——光的粒子性”的內(nèi)容，它由光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)、規(guī)律解釋、愛因斯坦光電效應(yīng)方程、康普頓效應(yīng)以及光子的動(dòng)量組成，內(nèi)容相對(duì)較多，難度也較大。之所以這么編寫教材，是想讓學(xué)生對(duì)光子有更加全面的理解。愛因斯坦用量子化的知識(shí)來解釋光電效應(yīng)是科學(xué)轉(zhuǎn)折的重大信號(hào)，所以光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)是本節(jié)課的重點(diǎn)。

3 物理實(shí)驗(yàn)視頻在教學(xué)中的作用分析

光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)不是簡(jiǎn)單易行的實(shí)驗(yàn)，一般的學(xué)校的教學(xué)條件不足以開設(shè)這個(gè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是金屬板上有光電子溢出，電子溢出肉眼看不到，只能借助工具來放大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不利于學(xué)生直觀地理解這一現(xiàn)象，所以需要教學(xué)媒體輔助去完成這節(jié)課的講授。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)不是一個(gè)靜態(tài)的實(shí)驗(yàn)，雖然文字和圖片可以簡(jiǎn)單地描述這個(gè)實(shí)驗(yàn)，但利用教學(xué)實(shí)驗(yàn)視頻資源可以讓學(xué)生對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)有更清晰的理解，視頻可以直觀地反映整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，有助于加深學(xué)生對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的印象[2]。

4 利用視頻編輯軟件處理視頻資源

教師根據(jù)本節(jié)課所選的內(nèi)容在網(wǎng)上進(jìn)行搜索，找到相關(guān)的實(shí)驗(yàn)視頻資源進(jìn)行加工和整理，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)過程以及教學(xué)對(duì)象對(duì)視頻二次整改。這里向讀者介紹一種視頻編輯軟件Premiere Pro CC 2017，它可以導(dǎo)入和自由組合各種視頻，并且提供了剪輯、采集、調(diào)色、美化音頻、添加字幕、輸出、DVD刻錄等功能，是強(qiáng)大、可自定、非線性的編輯器，可滿足教師創(chuàng)建高質(zhì)量實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻的要求。

在所選視頻中添加字幕? 在所選視頻中，教師利用軟件功能對(duì)視頻添加字幕或者關(guān)鍵字詞，以幫助學(xué)生更好地觀察和理解視頻內(nèi)容，充分發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)視頻資源的優(yōu)勢(shì)。

如圖1所示，本節(jié)課是實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入，所選的視頻并沒有直接進(jìn)入主題。應(yīng)用視頻編輯軟件任務(wù)欄里的字幕編輯器為視頻插入“科學(xué)的轉(zhuǎn)折—光的粒子性”幾個(gè)關(guān)鍵字，簡(jiǎn)潔明了的題目可以讓學(xué)生快速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。

如圖2所示，在右側(cè)字幕模式、屬性、工具和動(dòng)作等工具欄中，可以調(diào)整字幕大小、格式、字號(hào)和顏色等屬性，根據(jù)需要調(diào)整字幕，效果如圖3所示。

截取所選視頻? 首先是視頻截取，在工具欄中選中剃刀工具，在所要?jiǎng)h除的部分前后進(jìn)行裁剪，點(diǎn)擊選中的部分進(jìn)行刪除即可，如圖4、圖5、圖6所示。

添加關(guān)鍵圖片? 本節(jié)課以光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)為主，但視頻中沒有體現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)說明相關(guān)內(nèi)容（圖7），因此，教師在第二視頻中應(yīng)以光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)說明為主，對(duì)視頻進(jìn)行二次整改。在找到相關(guān)圖片后將圖片導(dǎo)入資源庫(kù)，并拖拽到相應(yīng)幀數(shù)（圖8）。雙擊圖片進(jìn)行圖片編輯，點(diǎn)擊圖片之后出現(xiàn)效果控件對(duì)話框，點(diǎn)擊對(duì)話框內(nèi)的運(yùn)動(dòng)選項(xiàng)（圖9），效果如圖10所示。

5 教學(xué)過程

第一環(huán)節(jié)：創(chuàng)設(shè)情境，引入新知

教師：在之前的課程中我們學(xué)習(xí)了光的干涉，那么光的干涉現(xiàn)象說明了什么呢？

學(xué)生：證明了光是一種波。

教師：光既然是一種波，那光也應(yīng)該具有衍射現(xiàn)象，哪個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了光具有衍射現(xiàn)象呢？

學(xué)生：小孔衍射、狹縫衍射和圓屏衍射。

教師：我們也學(xué)習(xí)了光的偏振，那么通過該實(shí)驗(yàn)，我們又得出了光的什么結(jié)論呢？

學(xué)生：光是一種橫波。

教師：在19世紀(jì)，麥克斯韋又通過一系列的理論說明光是一種電磁波，并建立了完善的電磁場(chǎng)理論。1887年，赫茲偶然間發(fā)現(xiàn)在高于某種特定頻率的電磁波照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子會(huì)被光子激發(fā)出來而形成電流。這一現(xiàn)象又該如何解釋呢？

學(xué)生：不知道。

教師：想必大家都很好奇為什么會(huì)出現(xiàn)這一現(xiàn)象吧？本節(jié)課老師就帶領(lǐng)大家來學(xué)習(xí)“科學(xué)的轉(zhuǎn)折—光的粒子性”（圖11）。

第二環(huán)節(jié)：合作學(xué)習(xí)，探究新知

【實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入】通過了解，我們知道赫茲是在偶然情況下發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)，那我們就通過實(shí)驗(yàn)器材簡(jiǎn)單地再現(xiàn)赫茲發(fā)現(xiàn)的光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)。首先將電中性的鋅板通過導(dǎo)線與不帶電的驗(yàn)電器相連，與鋅板平行的位置放有一個(gè)紫外線燈，紫外線燈先用燈罩罩住;用毛皮摩擦過的橡膠棒讓鋅板帶上負(fù)電，驗(yàn)電器張開約30°;之后取下燈罩，則驗(yàn)電器的指針張角慢慢變?。▓D12）。

教師提問：為什么驗(yàn)電器的張角會(huì)變小呢？

學(xué)生討論得出結(jié)論：表明鋅板在紫外光的照射下失去電子，從而達(dá)到電中性。

教師總結(jié)：在光的照射下，金屬的電性質(zhì)發(fā)生變化，這類由光引起的電性質(zhì)變化我們稱之為光電效應(yīng)。

啟發(fā)猜想：那如果改用其他的光（比如紅光）去照射鋅板會(huì)不會(huì)溢出電子呢？或者不用鋅板，改用其他材料，還會(huì)有電子溢出嗎？

學(xué)生根據(jù)已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，猜想一定會(huì)有電子溢出，然而通過做實(shí)驗(yàn)，并沒有電子溢出，與猜想相違背。這樣會(huì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，他們急于弄懂實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：為什么紫光可以照射出電子而紅光不可以呢？

第三環(huán)節(jié)：分析實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論

剛才我們用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置做了光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，由于條件限制，只能用一種光去做實(shí)驗(yàn)，而要想得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，就必須改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。由于這是物理學(xué)中非常重要的一個(gè)光學(xué)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家們對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了改進(jìn)，得到許多重要的規(guī)律。

讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)視頻資源了解光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)（圖13），

閱讀書中相關(guān)內(nèi)容，小組自由討論實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。教師引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)裝置，講解實(shí)驗(yàn)原理，并向?qū)W生提出引導(dǎo)性問題：為什么要加正向電壓？如果不加，電路中會(huì)有電流嗎？保持光照條件不變，逐漸加大兩極之間電壓，分析會(huì)有什么變化？

教師引導(dǎo)學(xué)生看書：存在飽和電流和遏止電壓。教師總結(jié)：對(duì)于一定顏色（頻率）的光，入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射電子數(shù)越多。

教師進(jìn)行引導(dǎo)性提問：對(duì)于剛才的實(shí)驗(yàn)，如果加入遏止電壓后，再增大入射光強(qiáng)度，電路中會(huì)產(chǎn)生光電流嗎？減弱光的強(qiáng)度，遏止電壓會(huì)減小嗎？教師解釋相關(guān)現(xiàn)象，并引導(dǎo)學(xué)生看書得到相關(guān)概念：截止頻率。

教師給出結(jié)論：射出的光電子的能量與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只與入射光的頻率有關(guān)。

6 結(jié)語(yǔ)

本節(jié)課的重點(diǎn)是光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)不僅是物理學(xué)的一個(gè)重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)，也是科學(xué)上的一個(gè)重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)。但實(shí)驗(yàn)只能在課堂上用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)器材做，并不能得出精確的結(jié)論，所以需要教師在網(wǎng)上尋找相關(guān)實(shí)驗(yàn)視頻資源進(jìn)行二次加工和整改。教學(xué)實(shí)踐表明，這樣可以改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)的不足，生動(dòng)形象地向?qū)W生展示實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果，使學(xué)生對(duì)這一部分內(nèi)容印象深刻，有助于學(xué)生對(duì)這部分知識(shí)產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，自主深入了解光的相關(guān)內(nèi)容。學(xué)生在學(xué)習(xí)探究過程中感受到人類對(duì)事物認(rèn)識(shí)的曲折性，學(xué)習(xí)物理學(xué)家思維的嚴(yán)謹(jǐn)性和細(xì)致的科學(xué)態(tài)度，并領(lǐng)悟科學(xué)研究道路上方向正確的重要性[3]。

參考文獻(xiàn)

[1]劉樹凡.物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本形式[J].中小學(xué)實(shí)驗(yàn)與裝備，2010（6）：47-48.

[2]姬鳴亞.對(duì)高中物理與信息化有效結(jié)合的探究[J].新課程，2013（12）：193.

[3]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

*課題項(xiàng)目：2017年佳木斯市社科重點(diǎn)課題“中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)生實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力的研究與培養(yǎng)”。

作者：王瑞涵，湯原縣第一中學(xué)，研究方向?yàn)橹袑W(xué)物理教學(xué)（154700）;崔虹云，通訊作者，佳木斯大學(xué)理學(xué)院物理系，教授，研究方向?yàn)橹袑W(xué)物理課程與教學(xué);龐芳，佳木斯大學(xué)（154007）。