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人工降雨基本原理

時間:2024-04-08 17:37:43

開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇人工降雨基本原理,希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進(jìn)步。

第1篇

 

摘要:本文主要分析了當(dāng)前農(nóng)村初級中學(xué)學(xué)生學(xué)習(xí)心理障礙,有來自社會現(xiàn)實因素的影響,有來自家長認(rèn)識上的偏見,導(dǎo)致學(xué)生厭學(xué)情緒的產(chǎn)生。在當(dāng)前形勢下,教師應(yīng)與時俱進(jìn)改進(jìn)教學(xué)方法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生愛學(xué)、樂學(xué),學(xué)有所得。文章緊扣教材就在物理教學(xué)中如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),通過幾個比較切合生產(chǎn)生活實際的例子進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞:物理教學(xué);科學(xué)知識;激發(fā);興趣

當(dāng)前國家已普及九年義務(wù)教育,曲靖市委、政府要求師宗縣在2010年要率先普及高中教育,這已成為當(dāng)?shù)卣徒逃块T即將實現(xiàn)的目標(biāo)。應(yīng)該說初中畢業(yè)能否升學(xué)對大部分學(xué)生將不再是最大的問題,但是社會的發(fā)展進(jìn)步在促進(jìn)物質(zhì)文明和精神文明的同時也帶來了很多消極因素:網(wǎng)絡(luò)時代的到來,加速了多元文化的涌入,各種思潮和社會現(xiàn)象的衍生,在市場經(jīng)濟(jì)大潮的沖擊下學(xué)生的思想價值觀逐漸呈現(xiàn)多元化的態(tài)勢。我所執(zhí)教的是鄉(xiāng)鎮(zhèn)初級中學(xué),大多數(shù)學(xué)生來自農(nóng)村,家長的文化素質(zhì)普遍不高。有部分家長認(rèn)為“讀書無用”,他們是這樣認(rèn)為的:孩子從小學(xué)入學(xué)開始到大學(xué)畢業(yè)累計要花費(fèi)上十萬元的費(fèi)用撫孩子讀書。到頭來大學(xué)畢業(yè)還是很難找到工作,倒不如讓孩子識幾個字就去打工掙錢。從客觀上說:當(dāng)前社會就業(yè)的形勢確定非常嚴(yán)峻,另一方面農(nóng)民工進(jìn)城打工大多數(shù)從事的是建筑、餐飲、家政、環(huán)保等體力勞動,對文化素質(zhì)的要求并不高。這些現(xiàn)實導(dǎo)致不少初中學(xué)生無遠(yuǎn)大的理想,在校學(xué)習(xí)態(tài)度不端正,學(xué)習(xí)積極性差,對讀書缺乏興趣。拜金主義、享樂主義、好逸惡勞,厭學(xué)情緒嚴(yán)重。這對中學(xué)教師的教學(xué)帶來了很大的阻力,普遍教師感覺九零后的學(xué)生真是難教。教師要提高教學(xué)的效益,就不僅僅是讓學(xué)生升學(xué)的問題,一個既重要而緊迫的任務(wù)就是要想辦法提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。作為物理教師就要想辦法,使學(xué)生愛學(xué)物理、愿學(xué)物理。讓學(xué)生在初中階段多獲得一些對今后的生產(chǎn)、生活有價值、比較適用的知識。這就要求教師廣開思路,擴(kuò)寬知識面,提高自身素質(zhì),不斷更新自己,具有廣泛而扎實的知識,跟上時代,找到適合和適應(yīng)于當(dāng)代學(xué)生的教學(xué)手段來教書育人。我們作為農(nóng)村初級中學(xué)的教師應(yīng)多深入農(nóng)村了解生產(chǎn)、生活的實際,閱讀百科全書,上網(wǎng)查詢相關(guān)資料,隨時將教學(xué)中的理論知識與學(xué)生的實際需要相結(jié)合,讓學(xué)生愛聽、樂學(xué)。只要學(xué)生感受到老師所傳授給他們的知識和技能將來有助于提高他們的生產(chǎn)技能,改善他們的生活質(zhì)量,就會使更多的學(xué)生對物理學(xué)科產(chǎn)生濃厚的興趣,興趣是最好的老師,難教就會變成易教。我在農(nóng)村初級中學(xué)從事物理學(xué)科的教學(xué)已有十余年的經(jīng)歷,就如何培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣作了一些探索,下面就幾個案例談?wù)勛约旱淖龇ǎ?/p>

 

案例1:人教版八年級物理第四章物態(tài)變化,學(xué)生學(xué)習(xí)了物態(tài)變化的六種方式后,老師引導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)的知識來分析人工降雨基本原理,因為人工降雨對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有很大的作用。

近兩年的初春,我市出現(xiàn)了連續(xù)近兩個月都沒有降雨的干旱天氣,嚴(yán)重威脅到我市的農(nóng)業(yè)生產(chǎn),農(nóng)業(yè)和氣象部門啟動了應(yīng)緊預(yù)案實施人工降雨,人工降雨的原理是什么?

引導(dǎo)學(xué)生分析:人工降雨是讓積雨云中的水滴體積變大掉落下來。要讓積雨云中的水滴體積變大,就要人工使用催化劑。我國人工降雨的催化劑主要有兩種:一是干冰(固態(tài)CO2)二是碘化銀(AgI)。用飛機(jī)在空中噴灑干冰,干冰遇到水蒸氣升華從周圍吸收大量的熱量,使周圍的水蒸氣溫度降低液化凝結(jié)成水滴降落到地面;或者部分水蒸氣凝華成小冰晶,小冰晶在下落過程中熔化形成降雨。用高炮將含有碘化銀的炮彈打入含有大量積雨云的高空,碘化銀在空中擴(kuò)散使云中的小水滴迅速凝集達(dá)到一定的體積后降落。

教師通過人工降雨的分析,復(fù)習(xí)鞏固了相關(guān)的物態(tài)變化知識,如:升華、凝華、液化、熔化等物態(tài)變化又切合生產(chǎn)生活的實際,體現(xiàn)了學(xué)以致用的理念,培養(yǎng)了學(xué)生將科技服務(wù)于人類的意識變枯燥為有趣,很好的激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

 

案例2、九年級物理第十六章熱和能第二節(jié)內(nèi)能“STS”。

如果教師照本宣科的進(jìn)行講授,學(xué)生不易理解人類活動與地球溫室效應(yīng)的關(guān)系,一知半解就會感到枯燥乏味,失去興趣,對這部分內(nèi)容可以結(jié)合學(xué)生所學(xué)的知識這樣分析:由于生產(chǎn)生活大量燃燒:煤、石油、天然氣,汽車、爐灶、飛機(jī)、火力發(fā)電廠等排放的二氧化碳太多不能完全被綠色植物消耗,過量的二氧化碳?xì)怏w包圍在整個地球的周圍,使地球上產(chǎn)生的熱量難于向宇宙中散發(fā),致使地球的溫度逐年升高。地球溫度的升高帶來了嚴(yán)重的危害,地球的溫室效應(yīng),是造成厄爾尼諾現(xiàn)象的直接原因,使生態(tài)失去平衡農(nóng)作物病蟲害嚴(yán)重,增加了農(nóng)藥的用量。農(nóng)藥的大量使用,污染環(huán)境危害人體健康,同時使農(nóng)民的生產(chǎn)成本提高;地球氣候異常,導(dǎo)致一個半球暴雨成災(zāi),另一個半球干旱少雨;地球南北兩極冰雪融化,使海平面上升,浸沒城市,企鵝和北極熊涉臨滅絕。聯(lián)合國正在推動發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家都來承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任和義務(wù)達(dá)成一個新的國際氣候變化框架協(xié)議,簽署《京都預(yù)定書》,以保護(hù)我們共同的家園。

教師通過這樣的補(bǔ)充講解,能開闊學(xué)生的視野,使學(xué)生認(rèn)識到各種看似孤立的現(xiàn)象之間也存在聯(lián)系,對經(jīng)常在電視新聞中聽到的“厄爾尼諾現(xiàn)象”、《京都預(yù)定書》有一個了解。這些知識有助于學(xué)生理解生產(chǎn)生活中遇到的問題。如:冬季雪凌少的年份,夏季農(nóng)作物和果樹的病蟲害會比有雪凌的年份嚴(yán)重。因為這些害蟲卵沒有被凍死,夏季將會大量繁殖。學(xué)生會把這些有趣的現(xiàn)象與生產(chǎn)生活中的實際相聯(lián)想,破解困惑自己的難題,及時幫助家里做好莊稼的防蟲減災(zāi)準(zhǔn)備,這樣他們就會感受到物理是有用的,從而產(chǎn)生了學(xué)習(xí)物理的興趣。

 

案例3:初三下學(xué)期進(jìn)入復(fù)習(xí)課,復(fù)習(xí)課是很難上的,你老師站在講臺上講,學(xué)生他不一定在下面聽,往往是事倍功半。如何將枯燥的復(fù)習(xí)課上成學(xué)生真正參與其中互動,并達(dá)到鞏固提高的目的,這是我們畢業(yè)班的每位教師值得去探討的現(xiàn)實問題。

我在復(fù)習(xí)八年級物理下冊第十章電磁波的相關(guān)知識時,在教材上科學(xué)世界介紹了微波爐的相關(guān)知識,在這里由于是復(fù)習(xí)課學(xué)生已有了分子動理論的基本知識。將兩部分的知識結(jié)合起來復(fù)習(xí)有新意,學(xué)生就會感興趣,復(fù)習(xí)效果也會好一些。我是這樣引導(dǎo)的:微波爐產(chǎn)生的電磁波能使食物的分子運(yùn)動加劇,相當(dāng)于是電磁波給食物內(nèi)的分子補(bǔ)充能量,分子運(yùn)動速度加快,分子的動能和勢能都會增大,這樣物體的內(nèi)能就增加,溫度迅速升高,因此易于把食物煮熟。同學(xué)們想:普通的爐具是熱量是從外部通過熱傳遞把熱量逐步送到食物內(nèi)部達(dá)到煮熟食物的目的,而微波爐的熱量是直接深入食物內(nèi)部加熱,當(dāng)然速度快、效率高。在這里將電磁波和分子動理論的相關(guān)知識銜接起來,學(xué)生聽起來就會有“新”的感覺,從而有了興趣。

在這里我想到自己所面對的學(xué)生大多數(shù)是來自農(nóng)村,在農(nóng)村目前微波爐并不是很普及。但是電磁爐的普及程度高,學(xué)生有使用電磁爐的實踐經(jīng)驗可結(jié)合介紹一下:電磁爐打破了傳統(tǒng)的明火烹調(diào)方式,采用磁感應(yīng)電流(又稱渦流)的加熱原理。電磁爐是通過其內(nèi)部電子線路產(chǎn)生交變磁場,當(dāng)把鐵質(zhì)鍋具放置爐面時,鍋具即切割交變磁感線而在鍋具底部產(chǎn)生交變電流(渦流),渦流使鍋具內(nèi)鐵分子高速無規(guī)則運(yùn)動,分子相互碰撞,摩擦而產(chǎn)生熱能。由于電磁爐的熱源來自鍋具底部而不是電磁爐本身發(fā)熱傳遞給鍋具,所以電磁爐升溫快、效率高、無明火、無煙塵、無有害氣體,對周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱輻射、體積小、安全性能好等優(yōu)點是一種綠色炊具。在此也可跟學(xué)生交流一下,怎樣根據(jù)家庭的實際需要和具體情況購買合適的電磁爐。

在這里將分子動理論:熱量——內(nèi)前——溫度——電與磁:磁生電——電生磁等相關(guān)知識有機(jī)的結(jié)合起來復(fù)習(xí),讓學(xué)生進(jìn)一步理解知識的內(nèi)在聯(lián)系,有利于培養(yǎng)他們將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于日常生活、社會實踐的意識,也讓學(xué)生初步懂得了一些家用電器的常識。

物理學(xué)研究的是力、電、光、熱、聲等方面的現(xiàn)象,在教學(xué)中不論涉及到那塊知識,都能將教材內(nèi)容與生活、生產(chǎn)的實際相結(jié)合,如:光學(xué)中透鏡知識涉及到眼睛的保護(hù)和視力的矯正;聲學(xué)中聲音的感知與助聽器原理;力學(xué)中杠桿的應(yīng)用與自行車都是很好的案例。

第2篇

【關(guān)鍵詞】地基GPS;反演;降水量

1.概述

目前氣象學(xué)在探測對流層中大氣水汽含量的方法主要有以下幾種:無線電探空技術(shù),衛(wèi)星觀測,水汽輻射計等技術(shù),但是相比較利用地基GPS技術(shù)獲取大氣參數(shù),這種技術(shù)具有探測時空分辨率高,高精度,全天候,近實時,連續(xù)獲取能力強(qiáng),不需要對儀器進(jìn)行標(biāo)定及經(jīng)濟(jì),高效等諸多的有點。這些都是其他各種探測技術(shù)所無法比擬的,使它成為新一代大氣遙感技術(shù)中最有效、最有發(fā)展前景的方法之一。

2.利用地基GPS反演大氣可降水量的基本原理

GPS衛(wèi)星位于20000余千米的高空中,它同時向地面發(fā)射兩種頻率的無線電信號(L1和L2),這兩種信號依次穿過大氣中的電離層和對流層后被地面或低軌衛(wèi)星上的GPS接收機(jī)接收。當(dāng)GPS發(fā)出的信號穿過大氣層時,要受到電離層和對流層的折射影響,GPS信號發(fā)生彎曲和延遲,其中彎曲量很小,延遲量很大,這與大氣參數(shù)相關(guān)聯(lián)的折射率也會發(fā)生變化。在GPS精密定位測量中,這種大氣折射的影響被當(dāng)作主要的誤差源而要盡可能將它的影響消除干凈。而在我們此次研究中正與之相反,所要求得的量就是大氣對GPS衛(wèi)星信號的折射量,再通過大氣折射率與大氣折射量之間的函數(shù)關(guān)系就可以求得大氣折射率。大氣折射率是氣溫、氣壓和水汽壓力的函數(shù),通過一定的數(shù)學(xué)模型關(guān)系,則可以求得我們所需要的氣象信息,如水汽總量,這對于研究對流層的大氣問題十分重要。

3.地基GPS反演大氣可降水量實例

我們此次解算使用的數(shù)據(jù)是“香港衛(wèi)星定位參考站網(wǎng)”中的香港沙田站(HKST)站在2012年第248天00-02時段采集的數(shù)據(jù)。

3.1 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作

使用的高精度GPS數(shù)據(jù)處理軟件為美國麻省理工學(xué)院和斯克里普斯海洋研究所聯(lián)合開發(fā)的GAMIT軟件。在解算前我們先要進(jìn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備,主要分為以下四個部分:首先是參數(shù)表文件的準(zhǔn)備,我們首先建立一個工作文件夾work,進(jìn)入GAMIT安裝文件下的tables文件夾,把所需要的參數(shù)表文件拷貝到work文件夾中。其中參數(shù)表文件主要包括:極移參數(shù)、天線高及相位中心偏移模式參數(shù)、攝動歷表、TAI-UTI國際時間系統(tǒng)表、太陽星歷表、月亮星歷表、大地水準(zhǔn)面參數(shù)表、接收機(jī)及天線類型信息表、緯向數(shù)目編號表、跳秒表、壞衛(wèi)星信息文件和周跳的自動彈出和修改命令表。然后是配置文件的準(zhǔn)備工作。用GAMIT處理GPS數(shù)據(jù)還需要反映所有測站(香港沙田站和所選用的IGS跟蹤站)信息、大氣模型、延時模型等的配置文件,對這些文件進(jìn)行編輯,之后一并放入到work文件夾下。這些文件包括測站初始坐標(biāo)L文件(lfile.),測段中各測站信息文件(station.info),大氣模型及先驗坐標(biāo)約束文件(sittbl),測段分析策略、先驗測量誤差以及衛(wèi)星約束文件(sestbl.)第三個是觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。為了提高計算精度,有必要加入一定數(shù)量(3-10個)的長基線站。可選取位于香港地區(qū)東、北、西方向上的上海(SHAO)、武漢(WUHN)、泰國的曼谷(CUSV)3個國際IGS跟蹤站。IGS跟蹤站的數(shù)據(jù)都能在網(wǎng)站(http://igscb.jpl.nasa.gov/)下載。最后是星歷文件的準(zhǔn)備。這個也是通過上述網(wǎng)絡(luò)就能獲取。

3.2 計算天頂對流層總延遲的解算

下面以香港沙田地基GPS氣象站在2012年的第248天00-02時采集的數(shù)據(jù)為例,介紹天頂對流層總延遲解算的流程(如圖1所示)。

運(yùn)行完以上步驟后,會在work的工作目錄下生成該站點天頂延遲數(shù)據(jù)的結(jié)果文件ogppsa.248。對于這個結(jié)果文件,還需要對他做可靠性檢測。用sh_nrms程序可以查詢ogppsa.248的均方根殘差nrms,一般情況下這個值應(yīng)該小于0.5,若是大于0.5則這個解算結(jié)果是不可靠的,我們本次試驗中nrms的平均值為0.1845,符合解算標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 地基GPS可降水量的反演

在已得到氣象數(shù)據(jù)文件的情況下,我們利用sh_metuil程序就可以完成大氣水汽含量的反演,在終端輸入:sh_metutil-f ogppsa.248-m*2480.12m-i 900。其中-i表示時間間隔參數(shù),即900表示為15分鐘。成功運(yùn)行后就可以得到包含大氣水汽含量的met文件。以香港沙田站為例,解算得到的met文件格式如表1所示,其中PW列即表示對應(yīng)時間點GPS站上的可降水量。

4.結(jié)語

本次實驗通過GPS衛(wèi)星信號經(jīng)過大氣時會產(chǎn)生延遲的現(xiàn)象,利用地基GPS接收機(jī)測得的GPS衛(wèi)星信號延遲量來反演出大氣可降水量。由于它具有全天候、高精度、高時空分辨率和成本低等優(yōu)點,可有效地彌補(bǔ)目前常規(guī)觀測手段對大氣中水汽測量的不足,對提高災(zāi)害性天氣的監(jiān)測和預(yù)報能力,改進(jìn)數(shù)值天氣預(yù)報精度有廣闊的應(yīng)用前景。并且利用此項新技術(shù)的研究結(jié)論可以進(jìn)一步擴(kuò)大地基GPS在氣象中的應(yīng)用范圍,例如:可應(yīng)用在高空氣象探測中,進(jìn)一步提高測風(fēng)精度;還能應(yīng)用于災(zāi)難性天氣的監(jiān)測與預(yù)報(如干旱、暴雨、雷暴等氣象);并利用GPS反演的水汽資料結(jié)合多普勒天氣雷達(dá)探測的液態(tài)水資料來指導(dǎo)人工影響天氣作業(yè)(如人工降雨等)等等實際應(yīng)用之中。

參考文獻(xiàn)

[1]吳建軍,王鑫,呂達(dá)仁,等.北京可降水量變化特征的地基GPS觀測與分析[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報,2007,30(3):377-382.

[2]李延興,徐寶祥,胡新康,等.用地基GPS觀測站遙測大氣含水量和可降雨量的理論基礎(chǔ)與試驗結(jié)果[J].中國科學(xué):A輯,2000,30(1):107-110.

第3篇

【關(guān)鍵詞】物理化學(xué);學(xué)習(xí)興趣;教學(xué)方式

Discussion on the Experience of Physical Chemistry Teaching

Huang feng-ping

(Shaanxi University of Science and Technology, Xi’an 710072, PR China)

【Abstract】Physical chemistry is a highly theoretical course. The problem is more outstanding since it is difficult for teachers to teach and it is hard for students to study. How to make the class lively and make students accept easily, in the paper, a few experience of physical chemistry teaching such as emphasizing the importance and practicability of the course, improving the students interest by the blackboard writing and multimedia technology should be combined in the physical chemistry, paying attention to summarizes was discussed.

【Keywords】physical chemistry ;study interest;teaching method;summarizes

物理化學(xué)是一門研究物質(zhì)性質(zhì)及物質(zhì)變化規(guī)律的基礎(chǔ)理論課程,是化工、材料、輕工、紡織、制藥等專業(yè)重要的基礎(chǔ)課,因其具有概念多、公式多、理論性強(qiáng)、系統(tǒng)性強(qiáng)、邏輯性強(qiáng)等特點,初學(xué)者往往覺得困難較大。而且近年來隨著高校擴(kuò)招,使得物理化學(xué)這門基礎(chǔ)課往往采用大班教學(xué),課堂通常要容納百人左右,增加了教師調(diào)動課堂氣氛的難度;此外擴(kuò)招后的學(xué)生對知識的吸收能力和理解水平以及學(xué)習(xí)積極性有所降低。 如何在科技迅速發(fā)展, 交叉滲透日益突出的當(dāng)今,克服這些困難,提高物理化學(xué)教學(xué)質(zhì)量,是每一個物化教師應(yīng)當(dāng)不斷研究的課題。

一、講好緒論,強(qiáng)調(diào)物理化學(xué)課程的重要性和實用性

緒論是全書的靈魂。通過緒論的講解首先使學(xué)生了解課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容、 明確學(xué)習(xí)方向、掌握學(xué)習(xí)方法。許多初次接觸該課程的學(xué)生并不清楚什么是物理化學(xué),在緒論課中教師要使學(xué)生對物理化學(xué)的概念有一個正確的認(rèn)識,從簡單通俗易懂的例子出發(fā),講述課程的研究對象,闡明物理化學(xué)是一門由經(jīng)驗科學(xué)發(fā)展為理論體系的邊緣科學(xué),具有理論性強(qiáng)、抽象等特點。其次在緒論講解中可以通過介紹學(xué)科發(fā)展史及最新前沿成果及其實用性,捕捉學(xué)生注意力,可以列舉與物理化學(xué)息息相關(guān)的當(dāng)代科學(xué)技術(shù),如飛秒激光技術(shù)、納米材料、單分子膜、LB膜、自組裝膜、鋰離子電池、太陽能電池等的研究都。其中,2010年諾貝爾化學(xué)獎得主開展了在鈀催化交叉偶聯(lián)反應(yīng)方面的研究,廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)和先進(jìn)材料等領(lǐng)域。在實際生活中物理化學(xué)也無處不在,如為什么大雪過后,馬路上的雪融化得快?為什么測定血液中血清蛋白的電泳圖就可判定人體的肝功能是否正常?口渴時為什么不能喝海水?人工降雨的基本原理是什么?通過這些例子,可以使學(xué)生感覺到物理化學(xué)不但是一門很重要的課程,而且也是一門很有用的課程。第三 強(qiáng)調(diào)學(xué)好這門課的必要性, 激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)。物理化學(xué)是重要的專業(yè)基礎(chǔ)課, 無論從本科學(xué)習(xí)的現(xiàn)階段、還是畢業(yè)與就業(yè)的需要來看,都有必要用心學(xué)好。

二、將物理化學(xué)知識的實際應(yīng)用帶入課堂,提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

愛因斯坦曾經(jīng)說過:興趣是最好的老師。興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的動力和創(chuàng)造性思維的源泉。在物理化學(xué)教學(xué)中能否激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是教學(xué)成敗的關(guān)鍵。物理化學(xué)理論性強(qiáng),但它是為解決社會生產(chǎn)的需要而發(fā)展起來的,應(yīng)用性也很強(qiáng)。讓學(xué)生不僅要掌握物理化學(xué)的理論知識, 更重要的是要將物理化學(xué)理論應(yīng)用于實際。教材限于篇幅主要闡述基本原理、基本理論、 數(shù)學(xué)推導(dǎo)等方面的內(nèi)容, 應(yīng)用方面講得比較少,所以在教學(xué)中講授理論知識時適當(dāng)將前沿性的科研課題與所講授的課程內(nèi)容有機(jī)的結(jié)合在一起,這樣在使學(xué)生體會到這門課確實是他們所學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ),同時也教會學(xué)生如何用物理化學(xué)的原理來解決實際問題,讓學(xué)生感覺到物理化學(xué)對生產(chǎn)和生活都有著巨大的指導(dǎo)作用,引發(fā)他們學(xué)習(xí)物理化學(xué)的興趣。比如在講授膠體化學(xué)這一章時,可以在教學(xué)中引入了納米材料的制備,講授為什么用溶膠-凝膠法可以制備納米材料。而在講述相平衡一章時,可以講述相平衡在材料制備時所發(fā)揮的作用,列舉超臨界流體技術(shù)在制備無機(jī)涂層材料、有機(jī)分離提純等方面的應(yīng)用。在講授熱力學(xué)第二定律在單組份系統(tǒng)相平衡中的應(yīng)用時,可以聯(lián)系青藏高原上做飯為什么用高壓鍋,以加深對克-克方程的理解。在化學(xué)平衡一章講授外界條件對平衡轉(zhuǎn)化率影響時,可以通過例舉工業(yè)上乙苯脫氫制苯乙烯通過充入水蒸氣提高乙苯轉(zhuǎn)化率;介紹化學(xué)反應(yīng)級數(shù)特征時,可以例舉俄羅斯和日本核泄漏量(濃度)與輻射時間(衰變期)的關(guān)系。通過這些實例,使學(xué)生覺得物理化學(xué)并不空洞,其理論在生產(chǎn)與生活中的應(yīng)用隨處可見,從而極大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,收到較好的教學(xué)效果

三、教學(xué)方式多樣化,板書與多媒體課件相結(jié)合

板書與多媒體均為教學(xué)手段,由于物理化學(xué)中的公式繁多,推導(dǎo)過程復(fù)雜。如果單純應(yīng)用多媒體課件教學(xué)的話,學(xué)生上課時容易走神,而且如果多媒體課件內(nèi)容多的話,學(xué)生只能目不轉(zhuǎn)睛的盯著屏幕,沒有思考的時間,學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中無法及時跟蹤教師的思路,如此下去,不利于學(xué)生主動思考,容易使他們養(yǎng)成思維惰性,缺乏學(xué)習(xí)的主動性和積極性,嚴(yán)重影響學(xué)生對知識的理解和掌握,還會抑制他們的發(fā)散性思維和創(chuàng)造性思維,而傳統(tǒng)的板書則可以彌補(bǔ)這方面的缺陷。板書是一種呈現(xiàn)在黑板上具有一定邏輯聯(lián)系的書面語言,故有其不可替代的優(yōu)點。板書靈活性強(qiáng),能與各個教學(xué)環(huán)節(jié)嚴(yán)密吻合,可以有效地控制課堂節(jié)奏;教師邊講邊板書可以引導(dǎo)學(xué)生的思路沿著教師的講述而發(fā)展,有助于學(xué)生理清物理化學(xué)各知識點間的邏輯關(guān)系,對于一些復(fù)雜公式與定律的推演和理解能起到事半功倍的效果,從某種意義上說,板書是一個引導(dǎo)學(xué)生獨立思考,培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力的過程。但是如果單純利用板書教學(xué)也有其不利的一面,因為沒有使用計算機(jī)輔助教學(xué)手段,教學(xué)的一些重點和難點僅憑語言的描述或一些傳統(tǒng)輔助教學(xué)手段很難解釋清楚,這樣在重點和難點處理上不僅費(fèi)時費(fèi)力,而且學(xué)生接受的效果有限。使用多媒體課件可以把一些語言難以說清的教學(xué)重點和難點借助于圖片、動畫或視聽信息等形式直觀生動的表現(xiàn)出來,使學(xué)生易于接受,甚至是樂于接受。因此在教學(xué)中應(yīng)將這兩種教學(xué)手段有機(jī)的結(jié)合在一起,對于理論性強(qiáng)、公式多的章節(jié)如熱力學(xué)基礎(chǔ)部分的教學(xué)應(yīng)以板書為主,教師在黑板上一步一步的推導(dǎo)過程中,使學(xué)生有足夠的時間跟隨板書過程不斷思考,板書完成后,教學(xué)內(nèi)容會在在黑板上停留一段時間,這樣更有助于學(xué)生對所學(xué)的理論和公式熟悉、理解并記憶。對于偏重于介紹性的知識體系則可以多媒體輔助教學(xué)為主,如在講授界面現(xiàn)象章節(jié)時,可以加入荷葉上水滴的圖片,講授相平衡一章時,可以采用多媒體形象地向同學(xué)們演示一個系統(tǒng)點的變化,如在冷卻過程中某一物系點的成分沿哪條線變化 在什么時候發(fā)生什么樣的變化和什么時候變化結(jié)束等等。因此,課堂講授時,可以以板書為主,多媒體教學(xué)為輔,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選擇合適的教學(xué)方法,這樣,能隨時調(diào)節(jié)講課節(jié)奏,將知識有機(jī)的串聯(lián)起來,講解更加細(xì)致流暢,學(xué)生更易于接受, 學(xué)習(xí)效果較好。

四、不斷總結(jié), 使學(xué)生所學(xué)知識系統(tǒng)化

完成每一章的教學(xué)內(nèi)容后 又涉及到鞏固知識和深化知識的問題,而總結(jié)是鞏固知識和深化知識的重要手段。學(xué)生學(xué)完一章內(nèi)容后,往往存在這樣的心理,這么多內(nèi)容不知道掌握什么,抓不住重點和難點。在這個時候做章節(jié)總結(jié)是十分必要的。總結(jié)實際上是二次學(xué)習(xí)過程,有利于學(xué)生記憶,有利于學(xué)生把握知識的整體及其內(nèi)在聯(lián)系,因此是學(xué)習(xí)過程中的重要環(huán)節(jié)。對總結(jié)的要求:一是總結(jié)要體現(xiàn)每章節(jié)的知識結(jié)構(gòu),要使學(xué)生對知識的結(jié)構(gòu)性有所認(rèn)識;二是總結(jié)要體現(xiàn)知識間的聯(lián)系,使學(xué)生認(rèn)識到知識的規(guī)律性;三是總結(jié)要體現(xiàn)知識要點,使學(xué)生對重點具有把握能力。通過總結(jié),可以改變學(xué)生在知識學(xué)習(xí)中存在的支離破碎的狀況,使各種知識以比較系統(tǒng)的形式被學(xué)生所掌握,使學(xué)生以聯(lián)系的觀點去學(xué)習(xí)知識、掌握知識。以便同學(xué)們對這一章內(nèi)容的梳理,清楚的看到本章內(nèi)容之間的邏輯關(guān)系以及演變過程, 使學(xué)生更容易抓住本章的知識點,克服了學(xué)生掌握知識的盲目性。

五、結(jié)束語

總而言之,物理化學(xué)是一門基礎(chǔ)理論性和實踐性都很強(qiáng)的學(xué)科,是化學(xué)的帶頭學(xué)科,對許多專業(yè)學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)理論的作用和影響是巨大的,它在教學(xué)中占有極為重要的地位,教學(xué)方法要與時俱進(jìn), 才能提高教學(xué)效果,強(qiáng)化教學(xué)質(zhì)量。

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第4篇

關(guān)鍵詞:膠體與界面化學(xué);教學(xué);改革

中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)04-0052-03

《膠體與界面化學(xué)》是研究膠體分散體系、物理化學(xué)性質(zhì)及界面現(xiàn)象的學(xué)科,屬于《物理化學(xué)》的一個分支。但《物理化學(xué)》屬于基礎(chǔ)理論學(xué)科,而《膠體與界面化學(xué)》是與生產(chǎn)、生活有密切聯(lián)系的實踐性基礎(chǔ)學(xué)科。《膠體與界面化學(xué)》和許多學(xué)科領(lǐng)域、國民經(jīng)濟(jì)的各個部門以及日常生活都密切相關(guān),如醫(yī)藥、食品、洗滌劑、化妝品、農(nóng)藥、涂料、油漆、紡織等。因此,《膠體與界面化學(xué)》就不應(yīng)該是一個單一的理論教學(xué)過程,而是結(jié)合各自院校相應(yīng)的學(xué)科發(fā)展方向應(yīng)用型的教學(xué)。《膠體與界面化學(xué)》的教學(xué)應(yīng)該是結(jié)合本專業(yè)學(xué)生的發(fā)展方向,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的前提下,培養(yǎng)學(xué)生具備行業(yè)所需理論知識與實際技能。通過理論知識與實踐技能相結(jié)合的教學(xué)過程,使學(xué)生完整地、系統(tǒng)地掌握實驗的基本原理、方法和技能,培養(yǎng)學(xué)生實驗操作技能和創(chuàng)新能力,增強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實際和分析、解決問題的能力。

一、《膠體與界面化學(xué)》課程教學(xué)的現(xiàn)狀及問題

1.教學(xué)內(nèi)容理論性太強(qiáng)。《膠體與界面化學(xué)》從知識體系而言側(cè)重于理論知識,講授膠體體系的制備及其性質(zhì)、界面吸附現(xiàn)象、表面活性劑體系性質(zhì)及乳狀液的形成等相關(guān)理論知識。其中包含了大量的公式推導(dǎo)與計算,但傳統(tǒng)的教學(xué)方式,沒有讓學(xué)生真正理解公式的含義與實際應(yīng)用過程中的意義。這些內(nèi)容均理論性太強(qiáng),使學(xué)生感覺到枯燥無味,找不到學(xué)習(xí)這門課程的興趣。

2.教學(xué)模式單一。《膠體與界面化學(xué)》是一門理論與實際緊密結(jié)合的學(xué)科,在學(xué)習(xí)膠體、界面及表面活性劑相關(guān)理論知識的基礎(chǔ)上,主要掌握在不同領(lǐng)域?qū)嶋H膠體體系的特性以及改變膠體體系特性的方式與原理。在教學(xué)過程中應(yīng)該把理論知識應(yīng)用于實際體系中,解讀理論知識對實際體系的分析研究過程。而《膠體與界面化學(xué)》沿用純理論學(xué)科的教學(xué)模式,采取“滿堂灌”、“填鴨式”講述型方式授課,學(xué)生被動地聽課,大大降低了對于實踐性學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣,課堂缺乏生機(jī)。

3.忽視實驗教學(xué)的重要性。傳統(tǒng)的《膠體與界面化學(xué)》教學(xué),側(cè)重于理論教學(xué),關(guān)于《膠體與界面化學(xué)》的理論教材很多,但實驗部分目前尚沒有系統(tǒng)性的教材,各大專院校只是根據(jù)自己的實驗條件編寫可行的實驗講義,實踐教學(xué)存在覆蓋面窄、深淺不一的問題。而《膠體與界面化學(xué)》是一門與實際緊密結(jié)合的學(xué)科,需要通過實踐教學(xué)深化理論知識。如果僅僅側(cè)重于理論教學(xué),則很難把相關(guān)的理論知識與實際應(yīng)用體系相聯(lián)系。

4.考試目的不明確。目前一般院校《膠體與界面化學(xué)》考試都采取書面、閉卷方式。而且考試的內(nèi)容僅僅圍繞書本,為了應(yīng)付考試,教師重點講述書本上的理論知識;而學(xué)生也是被動學(xué)習(xí),以接受知識為主,存在死記硬背的現(xiàn)象,很少能從培養(yǎng)實際技能的角度出發(fā),關(guān)于《膠體與界面化學(xué)》相關(guān)知識在實際體系中的應(yīng)用則很難考察,學(xué)生所學(xué)知識仍停留在紙上談兵的階段[1]。

二、《膠體與界面化學(xué)》課程教學(xué)改革設(shè)想

1.運(yùn)用理論知識解釋實際生活實例。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,《膠體與界面化學(xué)》的應(yīng)用與我們的生活密切相關(guān),在我們生存的環(huán)境中膠體體系隨處可見,云、霧、太陽的顏色、人工降雨等現(xiàn)象都可以通過《膠體與界面化學(xué)》的相關(guān)知識進(jìn)行解釋,因此,在講授《膠體與界面化學(xué)》時,要充分列舉實際生活例子,通過對實際現(xiàn)象的解釋,激發(fā)學(xué)生對理論知識學(xué)習(xí)的興趣,提高學(xué)生對理論知識的理解與掌握程度。

在《膠體與界面化學(xué)》中有很多的理論概念很難講清楚,如“界面張力”,是一個非常抽象的概念,很難通過圖畫與語言等常規(guī)的教學(xué)方式解釋明白,例如“氣球、水滴、氣泡”等球形形態(tài)的存在是因為在各介質(zhì)中球形的表面積最小,而這又是因為其表面存在“界面張力”等現(xiàn)象,可以較好地理解界面張力的存在;在講到增溶作用時,要聯(lián)系日化產(chǎn)品中的透明產(chǎn)品,比如一些油溶性原料的增溶等;在講到潤濕作用時,要將眼鏡防霧、衣物防雨防油及農(nóng)藥噴灑等實際例子與潤濕作用聯(lián)系起來,讓學(xué)生發(fā)揮自己的想象力,將枯燥的理論知識與實際現(xiàn)象結(jié)合起來,加強(qiáng)理解與記憶[2]。

在《膠體與界面化學(xué)》教學(xué)中結(jié)合實際例子講解,可以使得學(xué)生更容易理解抽象的概念,同時使理論知識與生活緊密結(jié)合,解釋生活中的各種現(xiàn)象,以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

2.根據(jù)專業(yè)方向調(diào)整課程內(nèi)容。《膠體與界面化學(xué)》是一門基礎(chǔ)理論學(xué)科,在不同領(lǐng)域的應(yīng)用會有不同的側(cè)重。我院的《膠體與界面化學(xué)》課程是為輕化工程化妝品方向的學(xué)生開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。化妝品產(chǎn)品主要包括凝膠、乳狀液及表面活性劑混合體系,因此,與這些體系的形成、穩(wěn)定及應(yīng)用性能相關(guān)的知識要講清楚,使學(xué)生能更好地掌握。

針對我院本科學(xué)生的教學(xué),重點在于緊密聯(lián)系實際產(chǎn)品,運(yùn)用《膠體與界面化學(xué)》相關(guān)知識解釋這些產(chǎn)品體系的形成與性能。對理論公式的學(xué)習(xí)在于理解與應(yīng)用,即公式在應(yīng)用過程中各參數(shù)的含義,而不是掌握公式的推導(dǎo)與計算。比如講到膠體粒子在布朗運(yùn)動過程中“平均位移”的計算公式,重點不是“平均位移”公式的推導(dǎo)及計算,而是結(jié)合實際體系講授清楚“平均位移”的平方與溫度成正比,與體系的黏度及膠體粒子成反比。這樣既有利于學(xué)生更好地理解公式,也有利于學(xué)生將公式應(yīng)用于分析研究實際體系。因此對于這些純理論知識的內(nèi)容要適當(dāng)精簡,可以將純理論知識學(xué)習(xí)的重心放在與實際的結(jié)合過程中。

3.與下游課程的融會貫通。在本科的教學(xué)環(huán)節(jié)中,每門課程都不是獨立設(shè)置的,而是課程與課程之間具有相互支撐的關(guān)系。《膠體與界面化學(xué)》作為專業(yè)基礎(chǔ)課程,是學(xué)習(xí)《化妝品工藝學(xué)》的基礎(chǔ)。因此,在講解《膠體與界面化學(xué)》的知識體系時,要盡可能列舉化妝品產(chǎn)品及其性能的實際例子,比如在講解膠體體系的流變特性時,要舉例講解化妝品膏霜乳液體系的剪切變稀性能;在講到泡沫的形成及其穩(wěn)定性時,要聯(lián)系化妝品清潔產(chǎn)品的泡沫特性及其穩(wěn)定性;在講解乳狀液的形成及其穩(wěn)定性時,要聯(lián)系化妝品膏霜乳液的穩(wěn)定性、膚感等特性。這樣可以為《化妝品工藝學(xué)》的學(xué)習(xí)奠定很好的基礎(chǔ),同時激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識的興趣。

同時在《化妝品工藝學(xué)》教學(xué)過程中,要不斷引用《膠體與界面化學(xué)》的理論知識,通過這種課程與課程之間知識的融會貫通,達(dá)到對理論知識的掌握并靈活運(yùn)用的目的,使學(xué)生既具備扎實的理論知識,又具有較強(qiáng)的實踐技能。

4.改革教學(xué)方法和教學(xué)手段。①教學(xué)方法多樣化,突出學(xué)生的主體作用要真正做到課堂教學(xué)以學(xué)生為主體,首先要轉(zhuǎn)變教育思想與教育觀念。要把課堂教學(xué)效率作為教改的主要問題,向課堂教學(xué)要質(zhì)量、要效率。《膠體與界面化學(xué)》課程不僅要培養(yǎng)學(xué)生掌握相關(guān)的理論知識,還要培養(yǎng)學(xué)生具備一定的實驗技能,教學(xué)過程中應(yīng)注重突出學(xué)生的主體地位,積極調(diào)動學(xué)生自己思考、探索的興趣與動力。真正實現(xiàn)由單純接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)榻邮芘c探索相結(jié)合,由培養(yǎng)知識型人才轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)技能型人才。此外,應(yīng)該大膽借鑒國外的先進(jìn)教育理念,注重師生間的互動,以一種平等、相互交流、相互激活的方式組織課堂教學(xué)活動,要求學(xué)生主動參與,自由思考,隨時提出問題并解決問題。在實現(xiàn)“授”與“受”統(tǒng)一的同時,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和學(xué)習(xí)能力。②實現(xiàn)教學(xué)手段現(xiàn)代化。多媒體集圖文聲像于一身,以其多維化的表現(xiàn)形式,為《膠體與界面化學(xué)》課堂與實驗教學(xué)提供了新的手段。這就要求教師充分利用多媒體教學(xué)手段,生動而形象地展現(xiàn)《膠體與界面化學(xué)》實驗的工藝以及實際膠體體系產(chǎn)品的性狀,使學(xué)生有更好的感性認(rèn)識[3]。

5.設(shè)置適合專業(yè)方向的實踐教學(xué)內(nèi)容。《膠體與界面化學(xué)》適合應(yīng)用于不同的領(lǐng)域體系,但針對不同的領(lǐng)域又有不同的側(cè)重,所以實踐教學(xué)環(huán)節(jié)要緊扣本專業(yè)學(xué)生的發(fā)展方向,結(jié)合化妝品領(lǐng)域所需的實踐技能,增加與專業(yè)相關(guān)的綜合型實驗與設(shè)計型實驗教學(xué)內(nèi)容。鑒于《膠體與界面化學(xué)》針對輕化工程化妝品方向的學(xué)生,實踐教學(xué)內(nèi)容與日用化工緊密結(jié)合,如在“乳狀液的制備”實驗中,不僅僅是不同類型乳狀液的制備,同時要增加乳狀液的顯微鏡觀察、乳狀液的高低溫、離心穩(wěn)定性、粘度測定等與產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)相關(guān)的實驗方法,形成一個綜合型實驗,使學(xué)生不僅能掌握乳狀液的制備,同時也能掌握乳狀液的乳化性能與穩(wěn)定特性,為未來實際膏霜乳液體系配方的開發(fā)奠定基礎(chǔ),可以很好地運(yùn)用乳狀液形成與破乳的理論,更好地設(shè)計穩(wěn)定性、使用性能良好的產(chǎn)品配方。

6.提高教師自身的工程素質(zhì)。《膠體與界面化學(xué)》在教學(xué)過程中,需要與各相關(guān)領(lǐng)域的緊密結(jié)合,與下游課程的融會貫通,對教師的要求較高。不僅僅是對《膠體與界面化學(xué)》理論知識體系的講授,更多的是通過該課程的教學(xué),增加學(xué)生對化妝品行業(yè)的了解,激發(fā)學(xué)生對行業(yè)的極大熱愛,同時要引申到下游課程的相關(guān)內(nèi)容,這就要求教師不僅對行業(yè)非常熟悉,還具備一定的本專業(yè)的技術(shù)背景。為了更好地引導(dǎo)學(xué)生未來對化妝品相關(guān)知識的學(xué)習(xí),最好能具有化妝品行業(yè)的工程背景,不僅熟悉行業(yè)的現(xiàn)狀,還了解行業(yè)的發(fā)展趨勢,同時還有配方開發(fā)的基礎(chǔ),才有可能更好地啟發(fā)學(xué)生將《膠體與界面化學(xué)》的理論知識,應(yīng)用到化妝品領(lǐng)域及配方開發(fā)的過程中。

7.教學(xué)中應(yīng)注重產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合。目前高校與企業(yè)的聯(lián)系不夠緊密,導(dǎo)致學(xué)校的教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)需求脫節(jié)等問題。在課程的教學(xué)過程中,盡可能結(jié)合企業(yè)與學(xué)校的產(chǎn)、學(xué)、研,通過與企業(yè)共建實驗室和研發(fā)中心,與企業(yè)有更多的溝通交流機(jī)會,聯(lián)合優(yōu)化課程內(nèi)容,使得學(xué)生有機(jī)會參與到產(chǎn)、學(xué)、研合作的過程中[4],把實踐性課程引入課堂與實驗室。高校要及時吸收新的科學(xué)技術(shù)、科學(xué)研究及教學(xué)改革的新成果并轉(zhuǎn)化為開放實驗的教學(xué)內(nèi)容[5]。根據(jù)行業(yè)的發(fā)展趨勢,及時更新實驗教學(xué)內(nèi)容,不斷改進(jìn)實驗教學(xué)方法,有效提高教學(xué)質(zhì)量。要有意識地培養(yǎng)、訓(xùn)練學(xué)生理論聯(lián)系實際的學(xué)風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

綜上所述,針對我院輕化工程化妝品方向《膠體與界面化學(xué)》課程的教學(xué),必須根據(jù)本專業(yè)的特色,在教學(xué)過程中緊密聯(lián)系實際,將枯燥的理論知識靈活應(yīng)用于實際體系;通過激發(fā)學(xué)生對化妝品行業(yè)的熱愛,啟發(fā)學(xué)生對生活中實際例子的觀察與思考,充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性;并通過與下游課程的融會貫通,與企業(yè)的緊密結(jié)合,以培養(yǎng)動手能力強(qiáng)的高級技能型人才為目標(biāo),使教學(xué)處于良性循環(huán),從而達(dá)到較好的教學(xué)效果。

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