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生物力学的基础范文1
关键词:物理场景 形象思维 物理概念 物理公式 比较思维
在多年的初中物理教学中,发现约占三分之一的学生普遍存在物理成绩上不去的现象,同其它学科相比成绩偏低甚至偏低幅度较大,呈现出学科间的显著不平衡。对这部分学生的进一步调查,发现他们中不少人的学习动机、学习态度、学习表现都比较好。为什么还会出现效果与动机的明显反差呢?这就不得不促使我们从学习方法、尤其是思维方式、方法上寻找原因。以下是初中学生学不好物理的几点主要误区:
一、不会构建物理场景和形象思维淡漠
构建物理场景和形象思维在初中学生的物理学习中起着极为重要的作用。如果学生对特定条件下的物理现象和过程,在头脑中没有建立起正确的物理形象,不会利用物理形象进行思维,就难以把文字叙述、数学表达式和现实过程联系起来,也就难以正确地进行分析、推理、判断等逻辑思维活动。例如:学生头脑中没有建立起磁感线的鲜明正确形象,没有建立磁感线的方向物理场景,就难以理解和分析电磁感应现象及感应电流的方向等诸多具体的物理问题。
二、对物理概念和物理公式的片面理解
特别是在物理概念和物理公式中,事物的因果联系总是受着各种条件制约的。对条件的认识是一种较复杂的思维过程,一些思维能力不强的学生难于进行这类思维活动;对物理概念不理解或理解不透的学生也无法对一些条件进行分析和选用,对物理公式中的字母的含义理解不清,使用时经常出现张冠李戴现象,从而使得在有条件关系的习题面前一些学生显得无能为力。如:关于功的定义及计算方法,绝大多数学生都能流畅地表达出来W=FS,但解答具体问题时,很多学生只会机械套用公式W=FS,不理解F是在物体移动方向上的力,S是在力F方向上移动的距离,二者条件相互制约。例如:重100牛的物体放在粗糙斜面上,斜面高为4米,受到80牛沿斜面向上拉力F的作用下加速运动了5米到达斜面顶端,物体所受阻力为50牛。求:拉力F所做的功?不少同学错解为:(1)拉力所做的功:根据W=FS可得W=80牛×4米=320焦;(2)或根据W=FS可得W=(80-50)牛×5米=150焦;(3)或根据W=FS可得W=100牛×4米=400焦;(4)或根据W=FS可得W=100牛×5米=500焦耳等等错解。而正确解法为:根据W=FS可得
W=80牛×5米=400焦。究其原因仍是对物理概念和物理公式的片面理解。不理解F和S的相互关系。是导致错解的主要原因。还有欧姆定律I=U/R、电功W=UIt、电功率P=UI、压强P=F/S等等都会出现机械套用公式。对物理概念的一知半解、对物理公式中的字母的含义不清是学好物理的一大障碍。
三、不会运用比较思维和比较记忆法
比较思维是初中物理学习中最常见的一种思维方式,按理说初中学生应能较好的掌握比较思维的方法进行比较推理、比较分析、比较归纳、比较论证。但实际情况并非如此,调查表明近一半的学生在比较思维中不善于通过比较来认识事物的本质,有的完全不理解两种事物的可比性,有的不理解比较的一般作用在解题中的特殊作用,不善于比较两种事物的共性和差异,不善于舍同求异或舍异求同。不善于从比较中的反差来记忆物理概念和物理公式。通过比较中的反差能在大脑中留下深刻印象并加深理解和记忆。如:在回答汽油机和柴油机在主要结构上有何不同时,很多学生先直接回答汽油机的特点以后,再回答柴油机的特点,而不去比较两者在结构上的差异。同样,有相当多的学生在实际应用中不能区分相邻、相近的物理概念、物理量等。如压力和压强、有用功、额外功和总功、功和功率、功率和机械效率等等。
四、不会运用物理实验帮助提高学习效率
物理是一门以观察,实验为基础的自然科学,许多物理知识是在观察和实验的基础上,认真总结和思考归纳得出的。有些物理概念比较抽象难于理解,但是利用实验的形象、直观、可以从中抽象出事物的本质特征,形成概念、从而理解概念、完成认识上的飞跃;利用实验可以纠正学生在生活经验中形成的错误观念,建立正确概念。实验利用得当可以事半功倍,大大提高学习效果。如:我在讲解流体压强时,我在漏斗里放入一个乒乓球,然后倒扣漏斗,用力往下吹,试验前所有学生都认为乒乓球会往下掉。然后我用力往下吹,结果是乒乓球牢牢地被“吸”住让同学们大吃一惊,然后引导学生进行分析,吹气时漏斗壁气流速度快,而漏斗中间的气流速度小(甚至不流动),从而让学生自己得出结论:流体压强,流速大压强小,流速小压强大。这样学生能记得牢靠,并且能真正理解流体压强的概念。但有相当一部分学生不会观察实验现象,更不会分析实验现象、实验数据、不会总结、归纳得出规律。做实验只是“玩”,一马跑过,不深究其原因,对实验现象不加以分析、思考。如:有些学生在实验中所得数据有明显错误也擦觉不到,只知道机械地做实验,甚至,不知道实验原理、实验方法、试验步骤、只是按老师拟好的实验要求“复制”一遍实验而已。
生物力学的基础范文2
【摘 要】本文分析了初中学生生物专业“学习倦怠”现象发生的外部和内部根原,并寻找了解决方法,通过分析比较、深入剖析“学习倦怠”发生的原由,指出相应的对策,其意义在于激发兴趣,培养个性,开发智力。
关键词 “学习倦怠”现象;对策;意义
初中学生生物学习存在着或多或少的“学习倦怠”现象,少数学生甚至出现了厌学现象,什么原因?本人对此实行了调查,通过交谈、问卷调查、无记名投票等形式进行了解,经统计汇总并联系平时走访的情况,作如下分析:
一、“学习倦怠”现象及其成因分析
“学习倦怠”现象主要指孩子因体力、精力及能力没有办法解决外界的太多要求,进而出现的身心耗竭的情况,导致学生学习生物厌倦和恐惧的一种心理反应。而谈及其起因笔者认为可以从下面几个角度来分析:
(一)教材方面:课程改革在不断深入,但是部分知识明显陈旧。例如酶的定义在教材是这样定义的:“酶是活细胞所产生的具有催化作用的一类特殊蛋白质”,但众所周知,科学发现少数RNA同样具有生物催化的功能,因此教材上这一概念很不严密。另外,笔者认为教材一些内容安排似乎略有不妥。
(二)学生方面:1.学习目标不明确:刚刚入校总以为三年时间很漫长,初中中考还很遥远,“歇歇脚”的想法很普遍。他们有美好的愿望却没有制订具体的计划或者计划没有能落实。2.思路方法欠引导:有些同学因为其它科目学不好,无奈之下只能认为生物内容简单,只要背背记记就行,存在着考前突击的侥幸心理。课上无精打采,课后敷衍应付,指望考前奇迹出现,结果不如人意即心灰意冷;也有部分学生平时不注重理解记忆,不注意梳理知识脉络,不屑于归纳总结,不仅没有做到查漏补缺,甚至有的连答案都未核对,不认真进行反馈,更谈不上进步和提高,事倍功半的结果造成学习倦怠,得不偿失。
(三)教师方面:1.思想认识不足:生物学仅一册书,内容相对较少,容量不怎么大,作为生物基础学科课,有的教师认为无须投入过多精力研究,授课时课程目标不清楚、教学层次不明确,有些地方甚至出现仅靠一支粉笔和生物课本进课堂的“零教案”现象。2.主动性不够:有些教师尤其是刚参加工作的同志认为教学参考书是“圣旨”,一味照抄照搬,原封不动地按教学参考书上的程序来进行教学,面面俱到。教学过程丝毫不考虑学校硬件设备、孩子承受能力是否可能,不能够对学生进行科学有效的引导和控制,结果吃力不讨好,造成学生在理解上的困难。3.教学过程呆板:有些教师死守教案,不能够对学生提出真实的、有价值的问题,迫使学生仅仅完全按照上课前设计的思路学习,不可以进行改变,他们的学习主体不能够得到体现,教师和学生之间很少进行交流活动。4.学情处理不当:教师对尖子生过分偏爱,不能够关注“学困生”的学习情况,客观上造成了少数学生对专业课的倦怠现象。学生“恨”屋及乌,由于对任课教师有情绪而影响了听课效率。5.创新流于形式:有人教学或滥用课件,太多的画面分散了他们的精力,师生交流得不到实现;或满堂发问,问得学生晕头转向,其教学重点、层次性根本无法体现;或滥用赏识,对学生的回答只是一味赞美,学生很容易识破教师的“虚伪”,而不能有目的地鼓励学生。
二、对策研究
要消除“学习倦怠”现象,笔者认为要抓好“四关”:
(一)教材关:高中教材已更新几轮,图片精美、文字生动,而初中生物学教材明显滞后,对教材进行科学补充和充实是非常重要,所以迫切需要对教材修订再版。更新知识内容,采用彩色排版,对重要内容、
关键词 语进行标记,提升课堂学习的效率,从源头来根除“学习倦怠”现象。
(一)学生关:1.正确引导学生认清形势,正确树立人生观和学习态度,作为新世纪的青年学生,肩负着建设祖国的神圣使命,只有刻苦勤奋地学好科学文化知识和练就过硬的本领,才能报效祖国、报效家庭,从而化挫折、沮丧为自信和动力。2.学会分解学习目标,在确定考入大学的目标下,学生应根据自身实际设定阶段目标,通过一步步实现小目标来最终实现自己的远大理想,用每次成功带来的愉悦感和成就感来培养和加深对学习的情感。3.注重学法学习,学生要掌握知识,切实提高自己的动手能力与实践能力。
(二)教师关:1.详细了解学情:以往的课堂教学只是强调统一的教学计划,要对不同的学生实施不同的教学要求,实现不同的教学目标,以“分层组合”的形式达到发展个性、提高素质的目的,彻底解决优等生“吃不饱”而学习困难的孩子得不到消化。2.激活教学过程:学生是课堂的主人,教师的启发应使每个学生真正成为主人,而不能是一部分是“主人”,另一部分是“奴隶”。要实现这一目标,我们以为可从这样考虑:⑴营造民主平等、宽松自由的教育氛围是前提:教师要去掉师道尊严观念,鼓励学生大胆质疑,自由发表个人的见解和意见,积极参与课堂讨论。⑵改革教学模式是关键,著名语文教育家魏书生认为“要使学生成为学习的主人就要让学生多参与教与学。参与多了才会增加主人翁意识”,所以教学要改变以往课堂“我讲你听,我给你收”被动接受知识的状况,要展开启发式、讨论式教学,使学生成为教学的主体。一个问题的解决可能有很多方法,答案往往不唯一,教师要让学生自主思考,鼓励一题多解,以增强其自主学习的能力。⑶激活学习兴趣,教师有良好的语言表达能力直接关系到学生对生物学是否感兴趣,如果教学语言索然无味,学生又怎会兴趣盎然,神情专注呢?因此增加课堂语言的生动性和趣味性很必要。⑷察言观色是技巧:教师要善于从学生的举动、眼神中注意学生的学习心理,掌握学生的情绪及其对知识的掌握程度。⑸教后反思是提高:教师应反思探究时机是否及时,“自主学习”是否适度,问题的情境创设是否合理等。只有这样,教师的发展和成长才会注入新的能源和动力。
(三)实践关:1.实践教学能启发学生兴趣,保持学生注意力高度兴奋和积极思维,防止倦怠现象的产生,所以教师要开足演示实验,尽量设计多个小实验让学生分组实验。2.发动学生创建生物课外兴趣小组,举办生物讲座、生物知识竞赛等课外活动,来巩固学生学习生物的兴趣,扩大他们的科学眼界,发展思维能力,拓宽知识领域,以促进课内学习。
参考文献
[1]汪忠等.《走进初中新课改》.南京:南京师范大学出版社,2005
生物力学的基础范文3
【关键词】 初中生物 激励 兴趣 直观教学 优化教学
1 利用学生的好奇心和求知欲,激发学习兴趣
初中学生好动、好奇心强,喜欢探索。教学活动和教学提问符合他们的兴趣和动机,也可激发学生的学习兴趣。如,在讲到“细胞核是遗传信息库”时,介绍了同学们都很感兴趣的克隆羊,我就问他们:那么你们知道克隆羊是如何诞生的吗?会不会有克隆人出现呢?如果真有克隆人的话,对世界会有什么影响呢?再如,在讲“动物与人类的关系”时,通过仿生学如模仿蜻蜓飞行制造出飞机,模仿人的神经网络功能制成了翻译机、图象识别机,模仿苍蝇的嗅觉器官制成了高灵敏度的小型气体分析仪,模仿响尾蛇对热敏感性制成响尾蛇导弹的导航追踪系统等事例来激发学生的好奇心和学习兴趣。
教学中通过设计丰富多彩的活动,在活动中启动多种感官去获得直接经验,让学生在实践和体验中独立思考,提高解决问题的能力。激发学生兴趣,培养学生能力,真正减轻了学生学习负担。作为非中考科目,学生学得轻松,乐学、爱学。
2 加强直观教学,培养学生的科技素质
“科技是第一生产力”已成为共识,同时也要认识到科技素质的培养是个长期、艰苦的过程。在中学生物教学中,加强直观教学,不仅是生物学教学的需要,也是培养学生科技素质的有效手段。
2.1 观察能力的培养。观察是人们认识事物、探索世界的起点,观察力强的人容易获得全面、准确的感性认识,是理想、发明、创造的基础。生物学教学中,直观教学是最常用、最突出的教学方法,贯穿于整个教学之中。直观教学以其形象性、生动性调动了学生的各种感官:眼观、耳闻、鼻嗅、手摸,是培养学生观察力的手段。在培养学生的观察能力时,教师一定要告诉学生观察什么、解决什么、引导学生进行有目的的观察,训练学生进行有意知觉,在思考中观察,变被动观察为主动观察,提高学生的独立观察能力。
2.2 实验能力的培养。实验能力的培养是提高学生科技素质的关键。在生物教学中,培养学生实验能力的主要途径是学生实验,但大量的演示实验也是一种有效的辅助手段。演示实验法是生物实验教学中最常用的一种方法,它也是使学生获得生物学知识、提高自身生物学能力的重要途径。对于传授新知识类的演示实验,在演示前,教者总是先详述做这类实验所需的各种条件,在学生看到一个现象或全部现象以后,还启发他们对所见到的现象进行解释,并引导他们做出科学正确的结论。通过直观教师的演示实验,学生可以从中学习到科学实验的方法:实验的设计、材料的选择、药品和仪器的配制、操作的要领、数据的整理、现象的分析等。在演示实验中,教师不能只重视知识的传授,而是有意识地引导学生思考,让学生学习实验的技能和技术,例如:演示实验——植物细胞的吸水和失水,可让学生设计实验方案,教师引导分析来完成。
2.3 想象力的培养。直观教学中,学生把模型称为“假”的,把实物称为“真”的,教师可以挖掘另一种教具,可以说比模型更“假”的教具,但却是学生熟悉的生活物件,如透明油漆、照相机、电线等,不妨把这些教具称为“比喻教具”,看成是直观教学的扩展。例如:讲“神经的构成”时,启发学生思考,在大家熟悉的物件中有什么东西与之相像,学生也许答不出来,但当教师拿出一根露出铜丝的导线时,这时学生就很容易答出,电线相当于神经,电线胶皮相当于神经的结缔组织膜,铜丝相当于神经纤维,功能也相似都能传导。虽然“比喻教具”与“实物教具”有较大差距,但却有相似性和趣味性,用比喻教具教学既提高了学生的兴趣,又培养了学生的想象力。
3 优化教学过程,培养学生兴趣。
3.1 运用探究法开展教学。新课程倡导探究性学习,重视发展学生的科学探究能力。初中生物的内容几乎都是围绕探究活动编排的。因此探究教学法是自主获取知识的一种关键手段。例如在《探究环境污染对生物的影响》的教学中,为了让学生了解废电池对生物是有影响的,我先让学生做一个小实验:把一节电池破碎浸入清水中,然后把两株健壮植物幼苗分别插入盛有电池浸出液的瓶中和盛有等量清水的瓶中,每天注意观察这两株植物幼苗的生长状况,发现短短几天浸在电池浸出液中的植株幼苗的根系逐渐变黑,不久植株逐渐萎蔫直至死亡。而培养在清水瓶中的植株幼苗完好。这些现象和结果让学生非常震惊。学生通过亲自实验,知道废电池对环境的危害,并且表示自己长大后,决不做危害环境的事,养成保护环境的自觉性。
生物力学的基础范文4
一、激趣促学习
1、设疑激趣。疑问是探究学习的起点,有疑有问称其为“疑问”。在课堂教学中设置与学生日常生活体验不一致的现象为问题的切入点激发学生的认知兴趣。
以高一物理课堂教学为例设置问题激发学生想要探索超重、失重现象的欲望。设置问题:有一位老太太从市场买了2斤苹果,回家的路上总想:小摊贩的秤准吗。当乘上电梯(从1楼到3楼)后拿出弹簧秤称了一下发现不到2斤,此时非常生气,抱怨小摊贩的黑心。回到家后再用此弹簧秤称量,矣?正好2斤,这是怎么回事!
通过设置问题激发学生探讨问题的兴趣,学生通过分析会提出问题:在电梯运动时,弹簧秤的示数一定是小于2斤吗?弹簧秤的示数与电梯运动状态是什么关系?从而,促使学生的逻辑思维的步步深入。
2、情景激趣。高中物理比初中物理抽象的多,学生在理解物理概念和规律时经常出现偏差,增强感性认识的实验不能满足学生认识物理现象的需要,所以在教学中可以从日常生活中的体验入手运用逆向思维、夸张的手法设置情景,激发兴趣,引入哲理。
如,高一物理:学生对“物系处于静止状态时,物系内力不影响物体的运动状态”不理解,则举例:当一个人陷入沼泽中不能自拔,越陷越深无人相救时,怎么办?此人灵机一动,用手抓住自己的头发大喊一声“出来吧!”。试问他出来了吗?
3、实践激趣。高中学生正处在青年初期,心理发展具有明显的社会性、探索性、创造性、闭锁性和独立性。为适应学生的心理特点,给学生创造一个展示自我的平台,充分调动学生的积极性,在课堂教学中,采用的教学策略——“精彩十分钟”使学生们精精乐道,每位学生自愿参加作为主讲人,选择教材中的《阅读材料》的内容为主题,如《黑洞》、《航天技术的发展和宇宙航行》等。以学生感兴趣的方式展示给全班同学。“精彩十分钟”促使主讲人翻阅书籍、上网查寻、多方请教等,每次主讲人的精彩讲授都赢得了全班同学的热烈掌声说明了一切。“精彩十分钟”激发了学生的参与意识、合作意识、共享意识,培养了学生的语言表达能力、信息收集能力等,使学生的潜能得以发挥,为学生的终身发展奠定基础。
二、互动助学习
兴趣是学习的动力,交流是和谐的途径,新课程强调,教学是师生双方相互交流、相互沟通、相互启发、相互补充,在这个过程中教师要关注学生的主动性、独立性、独特性、体验性、问题性。教师与学生在平等中分享彼此的思考、经验和知识,交流彼此的情感、体验与观念,丰富教学内容,求得师生新的发展,从而达到共识、共享、共进,实现教学相长和共同发展。
交流、互动常出现在探讨不同的解题方法时、提出问题时、缺乏实践经验和日常生活体会时。交流的方式也很多,如:师生不断的交替提问、讨论,甚至于争论;有目的的分组讨论或活动;网络教学等。有利于师生交流、互动的策略建议:微笑对待每一位学生;激情贯穿于教学全程;表扬有独到见解的学生;探究意识溶入教学过程;宽容学生出现的偏差;德育教育恰当、顺理成章。
三、和谐溶学习
教育教学是一门艺术,高中物理的学习被认为是一门难学的学科,通过激趣、互动的课堂教学过程使难学的物理知识溶于和谐的教学过程中,使学生易于完成物理知识的学习。
和谐教学法指出:在常规教学中,力求使教学过程中的教师、学生、教法、学法等要素之间以及教学过程与教学环境之间处于一种协调、平衡的状态,从而提高教学质量,减轻学生负担,使学生得到全面和谐的发展。从而使学生的潜能得以培养和发展。
生物力学的基础范文5
关键词:生本理念;微课;物理
中图分类号:G63 文献标识码:A 文章编号:1673-9132(2016)10-0245-221
DOI:10.16657/ki.issn1673-9132.2016.10.086
学生是教育活动的主体,生本理念其核心涵义为“在教育教学中,一切为了学生,高度尊重学生,全面依靠学生”。生本理念要求在教育活动中要充分体现学生的主体性,然而传统的教学设计和方式相对落后,缺乏相应的教学深度和广度,不能真正发挥学生的主体性,在无形中阻碍着课堂教学效率的提高。随着信息时代的来临,“微课”教学逐渐走进教育工作者的视野,并在教学中发挥出越来越重要的作用。
一、基于生本理念的微课教学
(一)生本理念
郭思乐教授指出生本教育就是以“一切为了学生、高度尊重学生、全面依靠学生”[1]为旨的教育。生本教育理念以生命为本,认为学生是教学活动的主体,教师为辅,调动学生的积极性,深度挖掘学生学习的潜能,教学活动不仅是文化的传递更是认知能力的培养。
生本理念体现了教育教学中的科学发展观,它要求构建课程体系和改革教学方式方法必须真正从学生的需求出发。
在教学中生本理念提倡教师要“无为而治”,教师在课堂上要“不作为”,让学生充分施展才能,让学生有所作为,这样学生完成了学习目标,教师的教学目标也就迎刃而解,授人以鱼同时也授人以渔,教师的课堂角色必须要有转变,让学生成为课堂的主角,倡导学生决定自己的学习进度,自己安排自己学习的时间。
学生的自主学习是生本教育课堂中的重要环节,它的成败决定着课堂质量,决定着教学目标的达成,所以在教学中做好学生学习活动的设计和管理至关重要。微课教学的模式给予学生自主学习的良好平台,学生可以通过微课教学决定自己学习的进度,对于知识的重难点可以重新自己安排自己的时间再学习,让学生成为学习的主人,主动学习,提高学习效率。
这绝对不是解放教师,减轻教师任务,事实上不仅没有减轻甚至加重了教师负担,需要教师谦虚和不断学习的态度。
(二)微课
微课的概念在不停地发展和改进,目前一般认为,“微课”是指按照新课程标准及教学实践要求,以视频为主要载体,记录教师在课堂内外教育教学过程中围绕某个知识点(重点难点)或教学环节而开展的精彩教与学活动全过程。[2]
微课教学将传统的课堂知识体系打破,将知识点进行细化、形象化和透彻化。将完整的知识体系细化成知识点,这些知识点,包括教材解读、例题精讲、考点归纳,甚至是方法传授和教学经验等技能方面。它有效地补充传统课堂教学的不足,真正体现了以学生为本的教学思想,促进学生的自主学习。
微课教学由美国新墨西哥的高级教学设计师戴维・彭罗斯(David Penrose)于2008年创造,一提出就受到国内外的追捧。孟加拉裔美国人萨尔曼・可汗创立了风行于美国教育领域的以他的名字命名的可汗学院(Khan Academy),成为世界上成功运用微课教学的典型代表。
然而,国内微课的发展尚处于萌芽阶段,还仅停留在资源的开发与探索阶段,没有得到大规模的普及。作为一名农村中学的物理教师,明显地感受到了微课教学在实际应用上的困难,一是教学模式改革困难,传统的以教师为中心的教学模式存在巨大惯性,改革起来比较困难;二是硬件和软件的不足,大多数学校,尤其是三四线城市的乡镇、农村学校,没有专业的设备,也缺乏相关的设想和处理技术;三是物理作为中学的一门基础学科,在国内的微课教学设计和研究还较少,没有完善的参考模式。
二、 基于生本理念的微课设计
“一千个读者有一千个哈姆雷特”,每个教师在微课的设计商都有自己的特色。20世纪60年代,美国的Walter Dick和 Lou Carey将教学看成一个具有反馈的系统,提出了著名的ADDIE模型,在不少领域得到了广泛应用。微课教学作为一种教学过程,当然可以采用 ADDIE模型来进行系统化设计。根据ADDIE理论,可将微课设计分为以下几步。
(一)A(Analysis)――分析
教师要分析学习者的特点包括学习者的学习能力、知识层次等,从学生角度出发,根据学情重点分析教材内容的重难点,大胆取舍教材内容,凸显物理学科的特点。正确的分析为微课教学的设计指明前进的方向。
(二) D(Design)――设计
包括微课教学中具体表达主题内容的选择、微视频的大概设计思路。此阶段要明确教学目标,明确通过观看微视频,想让学生学到什么,学生可以学到什么;妙用平常物件,创新科学实验;明确教学知识类型所对应的微课类型,如列题讲解是讲授类,实验展现是演示类等。
(三) D(Development)――开发
此阶段就是微课教学的具体制作阶段,包括微课教学制作方式、工具的选择,视频的录制过程、音频的录制过程、视频的处理与后期加工等。
常见的制作方式有PPT 演示文稿和实录等,为了提高微课教学的效果也常使用多种方式混合设计开发。
在开发过程中一定要时刻谨记以学生为本,从学生视角出发,言简意赅地表达微课教学所要呈现的教学内容。微课要做得符合学生的思维习惯和审美层次,恰到好处地吸引学生注意力,激发学生的注意力,达到生本理念。 [3]
(四) I(Implement)-实施
这一阶段是微课教学设计的应用阶段,应用策略可以分为课前、课中和课后三个使用阶段。
课前微课教学注重预习和自习,也包括相关知识的补充,如物理学史等。重点在学生自主学习,同时还要注意教师与学生的交互。
课中微课教学有新课导入、知识理解、练习巩固和小结拓展等。
课后微课教学有典型例题精讲、重难点讲授等。
微课教学不同于传统教学模式,微课教学模式时间短、知识点小易于学生的复习,非常利于学生根据自身情况自定进度、有利于自主学习能力的养成,充分体现了生本理念。
(五) E(Evaluation)――评估
从两个方面进行评估,一是学生反馈,从多角度了解学生所学情况,完善微课设计;二是教师交流,与同行多交流发现微课设计的不足,帮助自己设计与开发出更加适合学生的、能够促进学生思考与自主学习的初中微课设计。
三、 基于生本理念的微课设计需注意的问题
(一) 安全问题
物理学科有其自身的学科特点――实验性强;在拍摄实验类微课,实验者一定要注意安全问题。
(二) 规范性性原则
物理学科是实验性学科,在各项实验操作都是教学的重点,在拍摄过程中一定要注意操作的规范性。如垂直读数,用镊子夹砝码等。如果操作不规范将会起对实验结果产生影响。
(三) 视频时长与大小
微课教学模式与传统教学模式最大的不同就是微课教学时间短,易于传播,因此,微课视频时间不能长,言语要精炼,还要注意视频格式方便用于网络传播,充分发挥信息时代的优势。
(四) 内容要精准
微课教学模式将原本完整的知识体系分解成独立的知识点,划分要清楚明确,更要有利于学生的自主学习
四、对未来发展的展望与思考
生本理念是目前国内主流的教学理念,微课教学是近年来国内外兴起的一种新型的教育教学模式,是信息时展的必然结果。
教师在“生本教育”理念下的物理微课教学,不再像传统的教学方式那样,仅仅只是灌输给学生知识,而是通过巧妙地设计一些教学视频,激发学生的学习兴趣和求知欲鼓励学生极地主动参与、成为课堂学习的主体。教师通过微课营造积极、和谐具有吸引力的课堂教学氛围,让学生成为课堂的主人。
微课教学的快速发展依赖于现代社会的信息技术的发展,特别是无线网络的广泛应用、手机等智能设备的普及以及设备平台的不断升级。微课教学正逐步与我国基础教育相互配合、相互影响,在中小学基础教育阶段和高等教育阶段发挥其特有的优势,不仅增加学生学习物理课程的兴趣,还提高了学生学习物理课程的效率,更有利于培养学生自主学习的能力和终身学习的习惯。
前景一片光明,但是道路很是曲折。微课教学起源于国外,与中国几千年传承下来的教学模式相去甚远。微课教学所倡导的教学模式,如“翻转课堂”,与中国几千年来形成的学习模式差别很大,甚至截然相反,不符合中国教师的教学习惯和学生的学习习惯,还需要探索和发展符合中国特色的微课教学模式。
[1] 郭思乐.教育走向生本[M].北京:人民教育出版社,2001.
[2] 胡铁生,黄明燕,李民等.我国微课发展的三个阶段及其启示[J].
远程教育杂志,2013(4):36-42.
[3] 胡铁生.区域教育信息资源发展的新趋势[J].电化教育研究,
2011(10):61-65.
Physics Micro-class Teaching Method in Junior High Schools Based on Student-oriented Theory
ZHANG Jing
(Shaanxi Normal University, Xi’an Shaanxi, 710000, China)
生物力学的基础范文6
【关键词】纺织污水;生物氧化;过滤截留;生物絮凝;环境效益;可持续发展
0 引言
我国纺织工业历来是国民经济发展的重要支柱产业之一,在满足人民衣着生活需要、丰富和提高我们生活质量和水平的同时,为国家的资金积累、出口创汇以及大量安置劳动力就业等方面发挥着重要作用。伴随着纺织行业的高速发展,纺织工业废水的产生也明显大量增加,加重了水资源的短缺和我们综合治理难度和负担。
1 曝气生物滤池处理污染物的机理分析
1.1 生物氧化作用
曝气生物滤池的生物氧化作用既包括固着生长的微生物对有机物和营养物质的分解代谢;也包括反应器内液相主体的悬浮微生物对污染物的降解利用。生物氧化过程既有异养菌对有机污染物的分解利用;也有自养菌对营养性污染物的氧化去除,同时生物氧化也包括了好氧和厌氧过程。所以曝气生物滤池内部的生物氧化过程是以生物膜为主体,包含悬浮生长微生物在内的,多种不同生态类型微生物以各自不同的代谢途径和代谢方式分别降解利用污水中各种不同污染物质的综合过程。曝气生物滤池的生物氧化作用是最主要的功能,是反应器去除有机物、硝化和反硝化等功能的基础。
1.2 过滤截留作用
曝气生物滤池所采用的小粒径颗粒填料使其具有了典型的深床过滤特征。填料的吸附和截留作用使污水中的大部分颗粒污染物被截留在滤床的空隙中,实现对污染的直接截留,完成初步的固液分离,最后通过反冲洗过程将吸纳的固体污染物从滤床中清除。填料床对小型颗粒有机物,乃至胶体有机物的吸附截留过程也促进了微生物在填料表面的吸附生长,加快了生物膜的形成,而填料上所随着的生物膜又增加了填料表面的粗糙度,从而更加强化了填料床的吸附截留能力,所以曝气生物滤池的过滤截留功能是物理截留为主,物理、化学和生物共同作用的结果。
1.3 生物絮凝作用
生物膜的形成是大量微生物个体在水环境中适宜的惰性载体表面吸附、生长、繁殖,并通过微生物细胞在胞外分泌形成的,随机伸展有胞外多聚物使微生物细胞形成纤维缠结结构的过程。显然,生物膜的形成是和生物膜形成物质的絮凝特性密不可分的。生物膜所具有的絮凝特性已成为许多研究成果所证实。由于具有絮凝作用的胞外聚合物的存在,曝气生物滤池生物膜具有极强的生物絮凝功能,这不仅强化了滤床的过滤截留能力,还提高了滤层对污水中胶体物质的絮凝、吸附效率,也为生物氧化作用提供了充足有效的底物供应;另外,曝气生物滤池内部还生长着大量的丝状菌,这些微生物不仅可以降解有机污染物,还为生物膜的形成提供了骨架,形成了滤床空间的网状结构,强化了生物絮凝和过滤作用,提高了生物膜的抗反冲洗能力,所以,曝气生物滤池的生物絮凝作用对反应器的污染物去除能力具有强化功能。
1.4 食物链分级捕食作用
曝气生物滤池具有推流式反应器的流态特征,沿水流方向存在着底物浓度梯度,而在生物膜内部则存在着溶解氧的扩散梯度。所以曝气生物滤池为各种不同生态类型的微生物提供了丰富的生存条件,再加上固着生长的生态环境,使反应器内固体停留时间与水力停留时间实现了分离,使得大量生长缓慢的微生物种群,如自养菌等,能够在反应器内生长繁殖并形成优势种群:同样各种丝状微生物、原生和后生动物等高等营养级微生物也能够在曝气生物滤池生态系统中占据一定的空间位置,使得曝气生物滤池系统内的微生物种群构成复杂多样、食物链长且形成网状交叉。实验中发现,在曝气生物滤池反应器中,沿水流方向呈现明显的食物链分级,各营养级之间形成相互交叉,致使系统内总的营养级水平提高。而根据林德曼效率,当生态系统的总营养级水平提高时,总的营养结构就越复杂,系统就会维持一个比较稳定的低水平的总生产量,系统的功能就更加稳定。因而在污水处理系统中,营养级水平的提高不仅意味着系统污泥产量的下降,还意味着需要提供更多的物质和能量来维持系统内营养结构的完整和正常系统功能,这就使系统具有更高的处理效率。所以曝气生物滤池微生物生态系统复杂的营养结构使其具有明显的食物链分级捕食作用,进一步提高整个系统的处理效能。
2 曝气生物滤池中有机物去除动力学模型
有关污水生物处理过程的动力学研究自20世纪50年代以来取得了长足的进步,许多专家学者提出了一系列有关生物处理的数学模型,使污水生物处理的理论研究水平不断深入。目前对曝气生物滤池底物去除动力学研究中主要以建立简单、实用的经验模型和理论与实践相结合的半经验模型为主。
由于曝气生物滤池反应器作用机理比较复杂,目前很建立一种具有清晰生物学意义和解析解的理论模型,本文试图推导曝气生物滤池底物去除过程动力学经验模型,说就有关模型的动力学意义进行理论分析。
曝气生物滤池系统是生物氧化和深床过滤单元的有机整合,除了填料被淹没在滤床内这一特征外,曝气生物滤池也普通生物滤池有着许多相似性。示踪实验结果表明,两种滤池的流态在整体上都具有推流式的特。且根据Mann对推流式生物滤池的研究结果,认为在BAF内生物膜对基质的利用也符合一次反应关系。
首先设定曝气生物滤池系统为推流式反应器,反应器降解有机物符合一级反应方程式。图1为曝气生物滤池简化模型示意图,假定反应器内只存在纵向的浓度梯度。
图1 曝气生物滤池简化模型示意图
根据化学反应动力学理论,单位时间内理想化曝气生物池反应器中的每一个局部微元dv都存在如下物料平衡关系:
输入量-输出量-去除量=累积量
其中:输入量和输出量分别表示进入和流出反应器微元dv的有机物,其差值Q・ds,mg/d;去除量是微元dv中由生物化学反应而减少的有机物,为随着微生物和悬浮微生物利用量之和,(ds/dt)Adv+(ds/dt)Sdv,mg/d;累积量是微元dv中有机物浓度的时间变化量(ds/dt)Adv,mg/d。
则微元dv中的物料平衡关系可以写成如下数学关系式:
Q・ds-(ds/dt)Adv-(ds/dt)Sdv=(ds/dt)dv(1)
dv=A・dh(2)
式中:Q为处理的水量,L/d;ds为进出微元dv的有机物浓度变化量,mg/L;dv为曝气生物滤池反应器中微元体积,L;A为微元的横截面积,m2;dh为微元dv的高度,m;(ds/dt)A为微元dv内附着微生物膜有机物降解速度,mg/(L.d);(ds/dt)S为微元dv内悬浮微生物有机物降解速度,mg/(L.d);(ds/dt)为微元dv内有机物浓度随时间变化速率,mg/(L.d)。
在稳态条件下,微元容积内有机物不发生积累,即:
(ds/dt0)Adv=0(3)
于是,(1)式简化为:
Q・ds-(ds/dt)Adv-(ds/dt)Sdv=0(4)
而反应器中悬浮微生物与附着微生物膜相比是很少的,可以忽略不计,则(4)式可以进一步简化为:
Q・ds=(ds/dt)A(5)
当反应器内生化反应为一级反应时,有:
γ=ds/dt=-ks(6)
式中:γ为反应速率;S为t时间内残存的有机物浓度;k为与特定时间和有机物浓度有关的速率常数。
整合上述公式,并略去下标A,整理得:
ds/dh=-kAS/Q(7)
正常水处理工况下,Q、k、A均为常数, 为方便计算可令:
k1=kA/Q(8)
式中:k1为反应滤池处理效率的系数。也曝气生物滤池结构、填料性质、进水流量和浓度等有关的速率常数,单位为m-1。
K1=-KS(Q/A)(9)
故
S/S=e(10)
式中:ds/dH为污染物的浓度梯度,mg/(L・m);S0为滤池进水有机物浓度, mg/L;H为离滤池底部进水高度,m;Q为滤池进水流量,m3/d;A为滤池的截面积,m2;K1为与进水水质,是与滤率有关的系数;m为与进水水质有关的系数;n为与滤池特性、滤率有关的系数。
对于无回流滤池:
H=[ln(S/S)]/[KS(Q/A)](11)
或:
ln(S/S)=-KS(Q/A)H(12)
因此,CODcr的去除效果与填料高度的关系可通过式(12)较精确的表示。由式(12)进一步可得出滤床不同深度处废水中有机物浓度之间的关系式:
[ln(S/S)]/H1=[KS(Q/A)]/H2(13)
根据式(9),得
ln(S/S)=-K1・H(14)
根据试验测定值,利用图解法分别求得各流速下K1的值,再通过解方程得:
K=3.8562,m=-0.1697,n=-0.1804
将值代入公式(9),得:
K=3.8562S(Q/A)(15)
因此,曝气生物滤池有机物去除动力学模型:
S=S0exp{3.8562S(Q/A)}(16)
由式(15)可知,BAF的处理效率随进水有机物浓度的升高和水力负荷的增加而降低,且水力负荷的影响大于进水有机物浓度的影响。因此,在高度一定的条件下,BAF处理废水时应选择适当的流量和进水浓度,以保证出水的水质;由式(16)可知,在进水有机物浓度和进水流量一定的情况下,随着滤层高度的增加,沿程的CODcr出水浓度降低,有机物去除率提高。
3 结束语
总之,作为国民经济重要支柱产业的纺织行业,是用水和产生有机污染废水的大户。染整废水不仅组分复杂、难降解物质多,难以用常规方法进行完全处理;而且该类废水的回用率极低,因此开发染整废水深度处理装置及其工艺,研究其相关基础理论,不但解决染整废水排放对环境造成的污染,缓解水资源的短缺,而且具有重要的学术意义与应用价值。
【参考文献】
[1]郑俊,吴浩汀.曝气生物滤池工艺理论与工程应用[M].北京:化学工业出版社,2005.