光学光电子概念范文1
关键词：概念图 项目教学 案例
概念图（concept map）是20世纪70年代美国康奈尔大学（Cornell University）的Joseph D.Novak教授提出的用于表征和揭示知识结构中的意义联系的图表，它是以视觉再现认知结构、外化概念和命题的一种方法，又称概念构图（concept mapping）、概念地图（concept maps）或概念网（concept webbing）①。这里的概念泛指存在于事件或对象中的知觉共性，它们可以是科学概念，也可以是思想、理论、符号、词汇等。研究表明，这种视觉图表容易被学习者快速识别并迅速掌握，有助于提高学习者对知识系统的梳理和整体理解力②。同时，由于概念图具有信息量大、内涵丰富、层次分明、可读性强、易于理解、延展性强、填补修复容易等特点，所以引起了人们的普遍关注。于是，人们尝试把它作为一种有效的工具应用于不同的研究领域，如评估工具、远程教学系统及网络课程的开发、计算机人工智能、企业管理等。本文拟用概念图策略进行高职《电工技术》课程项目教学的案例研究。
一、用概念图展示高职教育中项目教学的实施模式
项目教学是师生通过共同完成一个完整的项目而进行的教学活动。高职教育中的项目教学是指学生在教师的指导下通过完成工作任务（与学生的职业岗位紧密相连），进而提高综合职业知识、技能和职业能力的教学活动，具有内容职业化、实施一体化、结果具体化、评价开放化的特点。基于高职教育中项目教学的特点和概念图的优势，我们可用概念图策略对高职教育中的项目教学进行研究。用概念图策略实施的具体模式如文末附图1所示。
二、概念图应用于高职项目教学的案例
我们以某一房间日光灯的安装与调试为例，展示基于概念图策略下项目教学的实施过程。本教学案例实施时长90分钟，需2学时。
（一）布置项目任务（5分钟）
在该步骤中教师向学生展示项目任务概念图（如文末附图2所示），通过该图使学生明确本项目任务的四项子任务以及每项子任务应达到的目标。学生在该步骤中先自愿分组并推举出负责人，然后领取项目任务。
（二）完成工作任务（75分钟）
该步骤是我们教学过程中最重要的一环，这一环节中学生是主体，主要由学生自主完成。学生首先根据情境确立方案，然后制定计划，再实施计划，逐一完成各个子任务。教师在本环节中起辅助作用，主要是解决学生所遇到的困难。
子任务1（40分钟）：学生完成子任务1安装日光灯电路的过程如文末附图3所示。
明确任务：安装日光灯电路。
制定任务完成方案：小组研究成员一起讨论任务完成的步骤、时间进程、人员分工等，把所想到的问题用概念图展示出来，形成完备的研究方案，便于操作。学生制定的子任务1完成方案如文末附图4所示。
任务完成过程：按图4进行分工实施。在调试前，教师检查接线是否正确，注重接线工艺的指导，通过严格细致的检查以防烧坏元器件及意外事故的发生。
收集整理资料：收集整理任务完成过程中的资料，准备下一步交流讨论。
任务完成结果展示：在确保电路的正确安装、工作台安全的情况下，通电试验，通电展示电路安装结果。各组间相互讨论，为完成子任务2做好准备工作。
子任务2（15分钟）：了解日光灯电路各部分作用和工作原理。该任务主要以小组讨论、学生叙述、小组间互相补充更正的方式完成。
设计的问题有：
1.灯管中的水银蒸气是如何激活的？
2.启辉器内部的主要结构？是如何工作的？日光灯正常发光时，能否取出启辉器，为什么？
3.镇流器在日光灯点燃和正常发光时分别起什么作用？③
学生通过讨论以上问题，了解了日光灯电路各部分作用，并进一步掌握了日光灯工作原理。在整个过程中，教师引导学生小组间提问、互答，让学生自由发表见解，在充分交流中促进了学生对问题的深入理解。
另外，在该任务当中教师要适当介绍新型日光灯，并让学生课下搜集新型日光灯资料以调查报告形式上交汇报。
子任务3（20分钟）：日光灯电路常见故障分析并排除。该子任务先由教师设置故障，然后由学生检修。
设置的常见故障有：
故障现象Ⅰ：接通电源，灯管完全不发光。
故障现象Ⅱ：灯管两头发红，不启辉;灯管两端不断闪烁，中间不启挥;灯管两头发黑。
故障现象Ⅲ：断开电源，灯管能发微光。④
学生在了解日光灯工作原理的基础上，通过故障现象，分析故障原因，进而进行检修。在该子任务中主要以学生自主研讨的形式来完成。教师起引导作用，但要特别注意安全问题。学生根据故障现象找出原因后，先要跟教师进行交流，然后在教师的监督下完成检修。教师要对学生操作过程中的不当之处，及时给予指正，以防止意外的发生。
（三）反思工作过程（10分钟）
教师引导学生反思整个工作任务完成的过程，学生自主交流提出整改意见。学生自制的反思工作过程概念图如文末附图5所示。
三、结语
概念图是表征知识的有效工具，用它来解读高职教育中项目教学的模式，可以使我们轻松地理解其内涵。将概念图引入到项目教学的实践中去，可以使学生思路明确，轻松把握研究过程，最终提升自主学习能力。
注释：
①Joseph.D.Novak & D.B.Gowin（1984）.Learning How to Learn. New York and Cambridge ， UK： Cambridge University Press.
②Klein， S. P.， Kuh， G. D.， Chun， M.， Hamilton， L.， & Shavelson， R. （2005）. An approach to measuring cognitive outcomes across higher education institutions. Research in Higher Education， 46（3）：251-276.
③王金玉.“电工基础”项目教学课例开发与思考[J].科教文汇，2010（11）：55―57.
④陈绥.项目教学法在《电工基础》课程教学中的实践[J].福建轻纺，2008（4）：18―22 .
作者简介：
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HPS是History、Philosophy and Pociology of science 的缩写，即科学史、科学哲学与科学社会学。HPS教育是融科学史、科学哲学与科学社会学为一体的科学教育的新型教学模式。我国基础教育课程改革目标是从知识与技能、过程与方法及情感态度与价值观这三个维度对学生进行能力培养的。通过教学，促进学生对科学本质的理解，不但使学生学到科学的知识与技能，而且培养他们的科学精神和创新能力。
二、教学案例
我们以《普通高中课程标准实验教科书》(人民教育出版社,2010年4月第3版)选修3-5中《玻尔的原子模型》一节为例,尝试在物理教学中融入物理学史，使学生体会知识产生的过程与方法。
【教学目标】
知识与技能：了解物理学史以及有关经典实验；了解玻尔理论的内容；了解量子化、能级以及基态、激发态的概念。
过程与方法：让学生认识科学家所进行的科学探究；通过对玻尔理论的学习，会用它来解释氢光谱。
情感态度与价值观：学习科学家勇于质疑的勇气；理解玻尔理论的重要意义：从宏观现象的“连续”概念到微观世界的“不连续”概念的转变，是人类认识物质世界的一次飞跃。
【教学设计】
1.提出问题
教师提问：卢瑟福的核式结构模型能很好地解释α粒子散射实验，但是，当时很少有物理学家能接受这种电子绕核旋转的模型，大部分物理学家认为这种模型是不稳定的，为什么？
学生回答：根据经典物理学理论，电子在库仑引力的作用下绕核旋转会激发电磁波，电子就会将自己绕核旋转的能量以电磁波的形式辐射出去，它会失去能量，早晚会落到原子核上，故认为原子是不稳定的。
2.玻尔的原子理论
教师：正当物理学家们为卢瑟福的原子核式结构模型争论不休时，玻尔敏锐地看到：应该否定的不是卢瑟福的核式结构模型，而是经典物理学对它的解释。继而，他提出了自己的原子结构假说。假说的内容主要有哪些呢？
学生：假说的内容主要有两个方面。
第一个假设：原子中的电子在库仑力的作用下绕核运动的半径不是任意的，必须满足一定的条件，只能是某些分立的数值。电子在这些轨道上绕核旋转不产生电磁辐射，是稳定的。电子在不同轨道上具有不同的能量，故原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫能级，这些状态叫做定态。
第二个假设：只有电子在不同轨道间，即不同能级间跃迁时，才会放出或吸收一定频率的光子，光子的能量由两能级间的能量差决定，即hν = Em - En( m > n )。
3.玻尔理论对氢光谱的解释
教师：玻尔理论是如何对氢原子光谱进行解释的呢？
学生：根据玻尔理论，原子从高能级向低能级跃迁时会放出光子，放出光子的能量等于两能级之差。由于原子的能级是分立的，故放出光子的能量也是分立的。因此，原子的发光光谱是分立的线状谱。
根据玻尔理论，可以推导出巴耳末公式，从理论上算出里德伯常量，其值与实验值符合得很好。玻尔理论不但成功地解释了氢光谱中的巴耳末系、帕邢系，还预言了当时尚未发现的氢原子的其他谱线系。
4.证明能级存在的实验——弗兰克-赫兹实验
教师：激发原子的手段除了让它吸收电磁辐射外，还可以利用加热或使粒子碰撞等方式。
1914年，弗兰克和赫兹利用电子轰击汞原子。他们测量电子与汞原子碰撞后损失的能量和汞原子在这些碰撞中获得的能量，发现能量的损失或获得是分立的，从而证明了玻尔关于原子存在着不连续能级的假说是正确的，具体的实验原理和方法请大家课后阅读“科学足迹”。
5.玻尔模型的局限性
教师：玻尔首次将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢光谱，但是用来解释稍微复杂的原子光谱时却遇到了困难，理论结论与实验事实出入很大。问题出在哪儿呢？
学生：玻尔理论的成功之处在于它引入了量子观念，不足之处在于过多地保留了经典物理理论。
教师：实际上，原子中的核外电子并没有确定的轨道，我们只能知道电子在原子内各处出现的概率。玻尔的电子轨道，只不过是电子出现概率最大的地方。电子在原子核外的运动情况，通常用“电子云”来描述。电子云图形象地给出了电子在原子核周围各处出现的概率。
玻尔理论虽有瑕疵，但他开创了原子核物理学，引领着量子力学的发展。通过对量子力学、狭义相对论和原子核物理的研究，人类找到了核能，建立了以计算机控制为主导的现代工业，步入了信息时代。
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本课程内容分为：光通信基本理论、光纤通信基本原理、光纤通信新技术特征等三大部分.主要内容为：绪论、光纤发展、光波导理论与光纤特性、光缆及工程应用、光发送与接收、光无源器件、光放大器、光纤通信系统与设计等.采用的教学方法以课堂教学为主，辅以实习实训等.授课对象为我校本科专业自动化、通信工程、电子信息工程等专业，授课理论学时54，实习实训18，各教学环节学时分配从近4年的教学看，大家普遍认为该课程理论较难、实训操作难、而且理论与实训结合较少.导致大学生们对该课程缺乏学习的主动性、积极性，不利于专业技能人才的培养.作者根据近4年的经验和学生获取该课程的知识、技能的效果，从课程的教学内容、教学方法、手段及见习实训等几个方面提出教研教改的意见.
2光纤通信课程理论教学
针对同学们反映本课程中难懂的理论知识、课前我补充了一些基础知识.比如光波导理论、高等数学、光电子技术、电磁学等知识在该课程中要用到的重要理论.列出一些参考书目供学有余力的同学选读，比如杨祥林编著的《光纤通信系统》，北京邮电大学出版社出版的顾畹仪编著《光纤通信系统》教材.我们采用多种方法分析一些抽象概念，逐步阐述.例如，光纤传输的波动理论是光纤通信理论中的一个重要内容，通常采用的方法就是波动方程和电磁场表达式求解，其过程繁杂，同学们很难将推导出的理论结果和实际上的物理意义对应.因此在该部分的教学中采用先引入并重点讲解波导、导波等概念的方法，然后解释传输模式，不同的模式对应不同的传播角，产生不同的离散模式是由于光波在芯区和包层分界面上发生反射时产生相位移动引起的，在理解概念的基础上，再运用特征方程理论推导出结论.充分利用多媒体的优势，多媒体PPT教学与传统教学模式相结合，以便提高教学质量.结合该学科的实际，作者制作了适合实际情况的PPT课件，课件的教学效果良好，比如在讲解数字光纤通信系统组成的时候，结合PPT课件图，直观、形象生动的看出了系统由光发射机、光纤光缆、中继器与光接收机等基本单元组成.此外还包括一些互连与光信号处理器件，如光纤连接器、隔离器、调制器、滤波器、光开关及路由器、分插复用器ADM等.
3光纤通信实训教学环节
本课程的实训环节除了安排常规的8个实验，模拟信号电—光、光—电转换传输实验、数字信号电—光、光—电转换传输实验、光发送、接收模块实验、光纤无源器件特性测试实验、数字光发送接口指标测试实验、光纤传输特性测量实验波分复用（WDM）光纤通信系统实验等.另外，笔者引入了OpticSimu仿真实训软件，该软件恰好可以克服以上硬件实验平台的不足，可以方便地配置各种光纤通信系统和网络，形象地得到仿真实验结果，配置各种光纤通信系统和光网络，仿真其传输性能，方便、形象地获得系统和网络中各点的光谱、波形、眼图、光信噪比和接收灵敏度.软件界面如图2所示.图3是利用原子功能器件搭建的光分插复用器（OADM）和光交叉连接（OXC）结构.运用OADM和OXC，构建WDM光网络，并对其进行传输性能仿真，为光网络的设计和规划提供参考.
4结束语
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关键词：物理概念教学 导入方法
一、实验法
大多数物理概念的教学方法是通过实验演示，让学生透过现象，剖析揭示其本质而引入新概念的，学生易于进入教学情境，形成鲜明的印象，从而强化了学生对概念的理解和记忆。
例如，在引入弹力的概念时，先演示小车受拉伸或压缩弹簧的作用而运动，说明弹簧在恢复形变时要对使之形变的物体产生力的作用；再演示弯曲的弹性钢片能将粉笔头推出去，总结得出物体恢复形变时要对使之形变的物体产生力的作用，进而得出弹力概念。又如，在讲述超重与失重时，让学生在弹簧秤下挂上钩码，静止时在指针下卡一块小纸片并记下示数，当提着弹簧秤加速上升时指针会把小纸片推到下方，此时发现弹簧秤示数增大了，从而给出超重的概念；同样，在观察弹簧秤加速下降时其读数减小的现象后，建立失重概念。通过实验演示的直观教学，有助于学生在头脑中形成新概念的情境，而留下深刻的印象。
二、类比法
类比是从事科学研究最普遍的方法之一，对科学的发展具有重要的作用。在物理学中，有不少的概念是用类比推理方法得出的。因此，针对这类物理概念的教学，其最佳方法就是用类比法进行引入教学。只有这样，可以使学生借类比事物为“桥”，从形象思维顺利过渡到抽象思维，从而深刻理解和牢固掌握新概念。
例如，与重力势能类比，引入电势能的概念；与电场强度概念的建立方法类比，引入建立磁感应强度的概念；将电流类比于水流，建立电流概念；将电压类比于水压，建立电压概念；把交流电相与相差的概念同简谐振动做适当的类比，建立交流电的相与相差的概念；把电磁振荡类比于弹簧振子或单摆，把电谐振类比于机械振动中的共振现象，建立电磁振荡概念等等。
三、设疑法
设疑如同悬念能引起学生积极的思维活动，经过学生积极思维之后得到的概念能经久不忘。在概念教学中设置疑难能更好地为概念引入创设思维情境，这是引入物理概念的一种好方法。
例如，引入全反射概念时，将一束光线从光密媒质（水或玻璃）中斜射到光疏媒质（空气），然后慢慢地增大入射角，当入射角增大到一定程度时，为什么折射光线不存在了呢？反射光的强度为什么加强了呢？学生都希望自己能找到一句准确的语言来表达这一现象。在学生分析疑问的基础上，引号学生抓住本质给出全反射的定义，能使学生牢固地掌握了全反射的概念。
四、激趣法
心理学家认为：一旦学生对学习产生了浓厚的兴趣，那便会自觉地集中注意力，全神贯注地去探索新知识。物理学是一门以实验为基础的科学，其研究对象是丰富多彩的自然界中物体运动与变化现象。因此，在物理教学中引入概念时应注意结合有趣的物理现象进行讲述去吸引学生，有助于学生对概念的了解，并激发出浓厚的学习兴趣，这是值得注意采纳的方法。
例如，在引入光的干涉概念时，首先介绍托马斯.扬在历史上第一次解决相干光源的问题，成功地做出光的干涉实验的史料，它能激发学生对新概念学习而产生浓厚的求知兴趣。又如，在引入电磁感应概念教学时，简要介绍法拉第其人及其在物理学上的杰出贡献等事迹，以激发学生学习该概念的兴趣。除了利用物理史料激趣外，在概念引入前，如设计一些趣味实验，提出一些相关的奇妙的自然现象，设置悬念等，也容易激起学生的学习兴趣，有利于新概念的引入，有利于学生接受并掌握概念。
五、实例法
在物理学中，有许多的物理概念是通过剖析实际生产与生活中常见的事例、分析现象、抓住其本质而归纳得出的，因此，在对这类概念引入教学时，我们不妨也模仿这概念的建立过程模式对其进行“重复式”的讲解，再结合学生已有的认知基础，帮助学生形成、理解并掌握该概念涵义。
例如，在引入冲量与动量概念教学时，以开动的汽车为例，说明汽车获得一定速度不仅同它受到的牵引力有关，而且还同力的作用时间有关，然后由牛顿运动定律和运动学知识，揭示出速度的变化跟力作用时间的本质联系：，由此而引入了冲量与动量的概念。这样的引入，除了其物理意义比较明显、学生易于接受外，还可以帮助学生认识两个概念间的密切联系，从而进一步明确冲量的效果是使物体获得动量。又如，在进行机械振动概念的引入教学时，从日常生活实例出发，选取弹簧振子、单摆、水中的浮沉子，不倒翁等为振动物体，启发学生抓住这些物体的振动的共同特点，建立振动的概念，不但能使学生把握住振动这种运动形式的特点，为引入产生机械振动的两个条件奠定基础，而且还可培养学生科学的观察能力和分析能力。
六、直接法
在物理教学中，有些物理概念是直接引入被采用的，用揭示概念外延的方法给出的这样的概念比较具体直观，学生易于理解和掌握。如：重力、机械运动、平抛运动、动能和势能、温度、热量、磁通量、电磁振荡的周期和频率等等，都是直接引入的概念。为此，对于这类概念的教学，我们不必做太多的分析与讲解而直接引入，其教学效果才是立竿见影的。
当然，除了上述八种概念教学引入方法，还有亲身体验法、实物模型分析法、理想实验模型法等等，在此不再繁述。总之，无论采用何种引入方法，都必须符合学生认知发展规律和教学内容的特点，尽可能做到形象直观，以提高课堂教学的效果。
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一、光电子的产生
金属及其化合物在光的照射下释放出电子的现象叫光电效应现象，释放出来的电子叫光电子。光电效应的实验规律必须用爱因斯坦光子理论解释。在教学中经常遇到学生提问：吸收光子的电子是金属中的什么电子？是束缚电子还是自由电子？这个问题值得考虑。
吸收光子的电子应该是金属中的自由电子，而非束缚电子。分析如下，如果是束缚电子，根据能量守恒定律，其光电效应方程应为：
式中W是电子越过金属表面时克服表面势垒所做的功，E是束缚在某壳层上的电子电离出来所需的能量。实际上，许多金属的逸出功的值约为.—.eV，比E的值要小得多，而和W相当。例如铯的最低电离能约为.eV,其逸出功约为.eV，如用.—.eV的光子入能使铯产生光电效应，而不能使铯的束缚电子电离。很显然逸出的光电子并非是束缚态的电子。那么电子克服表面势垒所做的功W与逸出的功的关系怎样？在金属表面附近，由于垂直于表面的晶体周期性中断，作用在表面原子内外两侧的力失去平衡，相应的电子密度分布也发生变化，通过表面原子和电子自洽相互作用，使得表面原子和电子分布趋向新的平衡，在表面区出现电偶极层，电子穿越该层区逸出表面时要克服电场力做功。此功与逸出功的值正好相当。
由上述可知，光电效应中光电子是金属中自由电子吸收了光子的能量而产生的。当然，如果光子能量大于原子的电离能，则束缚电子也可以成为光电子。由于普通光电效应中入射光子的能量并非很高，因此不可能使束缚电子逸出。如若电子能量过高，则会发生康普顿效应而非光电效应。因为不同能区的光子与金属发生相互作用时会产生不同的效应。当入射光子的能量较低时（hv<.MeV）以产生光电效应为主；入射光子能量很高时(hv>MeV)，光子可产生正负电子对；入射光子能量介于以上能区之间时，其能量的衰减主要取决于康普顿散射。
二、金属的极限频率
在光电效应实验中，每种金属都存在一个极限频率，当入射光的频率低于极限频率时，不管入射光多强，都不会有光电子逸出；只有当入射光的频率高于极限频率时，金属才会发射光电子，产生光电效应。
上述实验现象可以用光子理论解释。电子由金属逸出，至少需做一定量的功W，称为此金属的逸出功。光照在金属上。电子一次吸收一个光子的能量hv。如果hv<W，即没有光电效应。故光子能量应大于W。由此可见，金属的极限频率决定于式：hvo＝W。
如果电子能够将光子能量积聚起来，即电子吸收一个光子后待一段时间再吸收一个光子，或者一个电子能同时吸收两个甚至更多个光子，则光子理论就无法解释为什么会存在极限频率。因为，一个光子的能量若小于逸出功，那么多个光子的能量总和可以高于逸出功，所以无论什么频率的光都可以产生光电效应，不可能出现极限频率。
所谓电子积聚能量，是指电子获得一个光子后，将能量保存下来，直到再吸收一个光子。事实上，当电子吸收光子后，它的能量便高于周围的电子和原子核而处于非热平衡状态。根据热力学原理，不平衡系统会通过各种方式趋于平衡，电子便会把所得能量向四周围粒子传递，实验证明，这个传递时间非常短，不超过-秒。而在这么短的时间内电子再吸收一个光子的可能性究竟有多大呢？
一般光电效应实验所用的光源是普通光源，普通光源其发光机制以自发辐射为主，光强较弱。我们不妨设入射光的强度为瓦/厘米（在普通光源中光强很高了），频率为.×赫的光在－秒内流过每平方厘米的光子数为：
个/厘米
金属原子间距离的数量级为－厘米，若每个原子提供一个电子的话，每平方厘米就有个电子，以电子能够吸收到一个原子大小范围内的光子计算，则吸收到一个光子的概率是
[NextPage]
而在－秒内一个电子连续吸收两个光子的概率是(.×-)=.×-
可见普通光源照射下的双光子吸收概率是非常小的，以致于在实验中无法观察到。那么，多光子吸收是否可能发生呢？回答是肯定的，但要在强光下的光电效应中。实验证明，当用激光作光源进行光电效应时，已经实现了双光子、三光子吸收。多光子吸收在理论上（非线性光学）已经证明也是可以实现的。因此，对于光电效应所得的实验规律，特别是每种金属存在极限频率，以及爱因斯坦光电效应方程等，都是在弱光（线性光学）范畴内适用，而对强光（非线性光学）则不适用。即适用于单光子吸收情形，不适用双光子或多光子吸收情形。
三、 光电流与光强
在高中物理教材中介绍光电效应规律时，并未对光电流和光强这两个概念作进一步说明。尤其是光强。实践表明：学生能否全面正确理解光电效应规律，正确理解光电流与光强的概念是关键之一。
正因为如此，教学中向学生指明光电子仍是通常意义上的物体内部的电子，只是由于受光的照射而激发出来才叫光电子。把由光电子在外电场作用下产生的电流叫光电流。在光电效应实验中，当入射光频率大于极限频率时，用频率一定，强度不同的光照射，实验得到的是光电流的最大值（饱和光电流）按正比关系随入射光强度增大而增大。因此教材中的“光电流强度与入射光的强度成正比”，应理解为入射光频率一定时，饱和光电流强度与入射光强度成正比。
教材中没有给出入射光强度的定义，我们可以借鉴声强定义，给光强下个定义。按照光子的观点，一束光实际上是一群以光速沿着光的传播方向运动的光子流，每个光子的能量为hv，因而光强可定义为：单位时间里垂直于光的传播方向上的单位面积内通过该面积的光子的能量总和。由此可知，单色光的光强公式为：I=Nhv。
式中N为单位时间内通过垂直光传播的方向上单位面积上的光子总数。据此，单色光的光强应由光的频率和光子的发射率两个因素共同决定的。
当光的频率一定时，饱和光电流Im=ne（n为单位时间内从金属中逸出的光电子数，e为电子电量）与入射光强
度成正比。入射光强度越大，单位时间内到达金属表面的光子数越多，单位时间内从金属表面逸出的光电子数就越多。可见单位时间内从金属逸出的光电子数与入射光强度成正比。实际上，与入射光强成正比的正是单位时间内从金属中逸出的光电子数，而非光电流强度。
四、一个中学不宜讨论的问题
在许多的资料中经常出现如下问题：用强度相同、频率不同的光分别照射同一金属，比较相同时间内逸出的光电子数多少。
这个问题在中学不宜比较。
前文讲到，光子与电子的作用结果有多种不同情况。例如，用紫光照射某金属可发生光电效应，如改用同强度的X射线照射，此时主要表现为康普顿效应，而光电效应几乎可以忽略。因为X射线光子能量远大于电子的束缚能，此时电子可视为自由电子，当光子与这种电子作用时，电子只能获得光子部分能量，变成反冲电子，很难发生光电效应。
在光电效应中，光子激发出光电子有一定的几率（即量子效应），其大小与入射光子的频率及电子所处的状态有关。金属中的自由电子是处在周期势场中的近独立粒子，它们遵从费米—狄拉克统计规律，当入射光子频率高于极限频率时，随着频率的增大，使低于费米能级的自由电子也能挣脱势垒的束缚成为光电子，使量子效率增大。若频率进一步增大，可使处于束缚状态的电子在获得光子能量后都可能成为光电子，但又使光子和束缚相对较弱的电子的作用几率下降，导致量子效率反而减小。
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Abstract： This paper improves the teaching system and interactive teaching methods， scientifically organizes the assorted knowledge points， makes abstract concept into materialization， and infiltrate knowledge of course frontier in the teaching of optical thin film technology， and pays attention to teaching using a variety of forms in the classroom， ultimately explores a kind of teaching methods which suits independent institute.
关键词： 光学薄膜技术；教学体系；主动式教学；教学方法
Key words： the optical thin film technology; teaching system; active teaching；teaching methods
0 引言
《光学薄膜技术》这门课程是我院光电类专业必修的一门专业课，但现有的这门课的教学方法并不适用于独立学院的学生，并且这方面发表的论文也很少。本文对本课程的内容组织方式和传授方法进行适当的改进[1-2]，以加强知识内容组织的严密性和课堂教学讲授的生动性，调动学生课堂学习的主动性。其目的就是要用合理的课程体系组织教学内容，以互动式教学方法让学生主动地参与到课堂教学中来，重视课堂上实际教学效率，最终实现教学质量的提高。
1 课程体系的构建
《光学薄膜技术》课程综合了物理光学、大学物理以及材料科学基础等诸多课程[3]。各部分内容之间层层递进、环环相扣，但是学生在上课时一些相关基础课大多数同学都未曾学过，这样许多重要的概念大家都不能很好地理解，致使教学效果大打折扣，也严重影响了授课进度。比如，在讲授薄膜的物理气相沉积工艺时，涉及到辉光放电，但是学生并没有接触过关于等离子体物理方面内容等等。
因此在教学内容编排上，从光学薄膜设计的基础出发，到真空科学与技术，然后讲述薄膜制备和工艺的基本方法，再介绍几类典型的薄膜材料，最后讲授薄膜的生长机制和表征手段[4]。整个课程的教学目标清晰，构建合理完善的课程体系，科学合理地构建就是要准确地归纳、提炼课程中包含的概念，形成一个完整的课程体系，正确的概念是科学判断和推理的基础。
2 主动式教学法
因为并不是每个人都对推理过程紧凑、公式化的表现形式都能敏感，都能接受，那么即使再严密的逻辑，再科学的表达，如果仅仅是枯燥呆板地平铺直叙，那么由于表现形式的面目可憎，也达不到理想的教学效果。运用适当的技术去刺激鼓励指导学生的思考和自动学习，亦应视学生的学习兴趣需要、能力和教材的内容，甚至教学的环境等，决定采用的教学方法。在教学实践中也总结并提炼了一些认识，并在课堂上已经取得了一些颇有意义的效果简列如下：
2.1 将抽象的概念具体化 高深的理论之所以难懂，就是因为包含众多抽象晦涩的概念。人的思维往往对于一些具体的直观的事物有着良好的亲和性，那么为什么不将一些抽象的概念具体化呢？比如定位辉光等离子体[5]，从霓虹灯说明辉光等离子体的具体应用，这样学生就能够很好地接受抽象的概念。
2.2 采用多种语言丰富表达形式 思想内容的表达可以采纳多种表现形式，利用形体语言往往可以取得意想不到的表现效果，例如形容磁控溅射靶表面电子的跑道式运动方向，可以形容成刘翔跨栏的动作，并用肢体语言表示，学生更容易理解和接受。
2.3 适当吸纳前沿科研经验充实教学内容 多数情况下，学生对课堂讲授内容缺乏理解，往往就是因为没有形成相关概念的正确认识。在每一讲中穿插一些研究实践的体会，学生在张弛有度地学到了学习内容。比如，在讲授类金刚石等先进薄膜材料时，学生对类金刚石材料这一范畴的属性概念非常模糊，对非晶金刚石的概念在行业中也没有统一的定义。那么就从这一研究领域中最权威最主流最有影响力的刊物、专著， 充分考虑多数专家学者的建议，对非晶金刚石明确界定科学的定义。非晶金刚石是薄膜中四配位杂化含量超过50%的无氢类金刚石碳[6]。上课的时候，可以通过sp2-sp3-H三元相图明确不同类金刚石范畴的划分。再比如，在讲授等离子增强化学气相沉积时，学生对等离子辅助沉积能够降低界面反应温度的物理过程不能理解。上课的时候，从辉光放电产生等离子体着手，基于等离子的物理特性，解析反应气氛中的物理过程，通过演绎推理阐明等离子激发能够降低界面反应温度的本质[7]。
2.4 实践教学 实验室镀膜过程录像的内容，使学生进一步了解薄膜镀制的过程。在薄膜设计中，增加薄膜设计软件的教学，使学生熟悉计算机完成膜系设计的过程。
2.5 课后练习 课后布置适当数量的作业，定期批改。最终使学生了解薄膜科学和技术科研具体过程，培养独立思维能力。
2.6 课堂演讲 针对重点、难点内容组织课堂讨论，拟定若干薄膜技术研究和应用中具体问题，由同学自主选择，让学生查阅相关文献，独立解决问题，课堂宣读。充分发挥学生的主观能动性。
3 结论
《光学薄膜技术》的教学实践中利用科学合理地组织教学内容，积极的调动学生参与课堂教学的主动性，探索了更适合独立学院光电类专业学生教学方法，促进教学质量的提高。
参考文献
[1]唐晋发等．现代光学薄膜技术[M]．浙江：浙江大学出版社，2006．
[2]卢进军，刘卫国.光学薄膜技术[M]．西安：西北工业大学出版社，2005．
[3]洪冬梅等．中红外激光薄膜的研究与特性分析[J]．光学仪器印刷世界，2008，30（5）：80-82．
[4]Spfer G．Flexible Display[J]，DisplaySearch， an NPD Group Company，2006，359．
[5]付秀梅．红外增透与保护技术的研究[J]．激光与红外，2006，36（12）：63-64．
