(二)大学课堂大学物理课堂是学生获取物理知识最基础的方式,真正的大学课堂应该不同于初中及高中的课堂,因为大学生的思维具有了一定的开拓性及灵活性,其实践经验也得到了不断的增长,因而教师上课就不应该是初中和高中时那种“填鸭式”教学,而应起到开拓学生思维,激发其创新能力的作用。
二、大学课堂物理教学中应采取的改革措施
(三)注重趣味教学的方法兴趣是学生最好的老师,因此要使学生很好地掌握一门学科,就必须培养学生对这门学科的兴趣,对于物理知识的学习也是如此。首先,教师要提高自己的专业素养;其次,要利用先进的教学设备,更好地展示物理知识的机理,加深学生的印象,促进学生的理解。再次,要利用多种教学方式,可以采用小组合作讨论、角色表演等方法来进行物理知识的教学,最重要的是要走出课堂,带领学生去实验室探索物理世界的奥秘。最后,要将书本上的知识与实际很好地联结起来,注重理论和实践的相结合,同学们只有在实践中发现物理知识的重要性,才会去努力学习它,因此要将理论与实践相结合。
三、小结
文科学生基础差,底子薄,对物理有一定的畏惧心理。那么如何在文科物理课堂上进行前沿物理教学呢?具体方式如下:
1.结合物理学
2.结合现代生活
物理现象和规律大部分来自于生活,又必将服务于生活。人们日常生活的各个方面,以及现代高科技的前沿问题都与基础物理的研究有关。因此给学生讲解前沿物理知识时应当联系生活实际。例如现代生活中,一些家用电器包括计算机、电视机、微波炉、电磁炉、手机等都会产生电磁辐射。那么何谓电磁辐射?电磁辐射会产生哪些危害以及如何预防呢?电磁辐射是指能量以电磁波的形式在空间传播的现象。电磁辐射产生的危害如下:
(1)可能会诱发儿童患白血病;
(2)可能会导致儿童智力残缺;
(3)对于成年男子来说,可能会导致质量下降
(4)对于孕妇来说,可能会导致胎儿畸形;
(5)可能会导致人体癌细胞增值;
(6)可能会引起人体视力下降,使人得白内障;
(7)可能会影响人的心脑血管系统。预防电磁辐射的方法如下:
(1)电器摆放不要过于集中。在卧室中,要尽量少放,甚至不放电器;
(3)注意人与电器的距离,能远则远;
(6)对于电磁辐射较大的家用电器例如微波炉和电磁炉,可使用防护罩;
3.结合社会热点问题
二、前沿物理教学后的成效分析
1.有利于提高学生的学习兴趣
文科学生在高中开始就实行了文理分科,他们中大部分学生物理基础较差,有些人曾经惧怕物理、讨厌物理,针对这一情况,就要想方设法激发文科学生的学习兴趣。在教学内容设置上引入一些生动有趣的前沿物理知识后,文科学生不再感觉物理枯燥无味,对物理产生了极大的兴趣。有个学生甚至想报考物理方面的硕士研究生,但是由于文理科不能跨专业报考硕士研究生,最后放弃了。现在国家教育政策进行改革后,高中不再实行文理分科,对学生的全面发展将是有利的。
2.有利于开阔学生的视野,形成正确的科学观
物理前沿知识中有大量说明科学相对性、不确定性的事例,如果将其渗透于教学中,能够使学生开阔视野,启迪他们质疑旧的科学观,逐渐形成具有现代意蕴的科学观。例如离心运动,长期以来人们一直认为存在一种离心力使物体发生离心运动。学完离心运动之后,学生明白了根本不存在离心力,离心运动其实是由于物体具有惯性。任何事情都具有两面性,离心运动同样有利有弊。离心运动有利的一面是:利用离心运动可以做成洗衣机的甩干桶,将衣服甩干;利用离心运动可以制作小朋友喜欢吃的棉花糖。离心运动的弊端是:在高速公路拐弯处,如果汽车速度过快就会产生离心运动,将会造成交通事故;高速旋转的飞轮、砂轮的离心运动将会对周围的人产生很大的危害。
3.有利于学生学以致用
学完电磁学知识后,很多学生告诉我使用手机时多用耳机可以减少电磁辐射。学完离心运动后,学生能够解释洗衣机的甩干桶利用的是离心运动的原理,在高速公路上行驶的汽车在拐弯处要放慢速度是为了防止离心运动发生。学完光学知识之后,学生知道了3D立体电影图像是如何形成的。即用两台摄像机仿照人两只眼睛的不同视角同时拍摄,在放映时以两台投影机同步放映至同一屏幕上,供左右眼同时观看,从而产生立体效果。
4.有利于学生正确认识物理学与人文学科的关系
课程改革是教学工作的落脚点,是大学教学改革过程中的一项重要内容,它是实现大学人才培养目标的知识框架体系。人才培养的规格和模式最终需要通过课程体系的构建和教学来实现。从市场与教育的关系入手,课程在其中也起着重要的联结作用。市场对于教育的需求分为两个主要的层面,一个是直接对知识的需求,一个是对人才的需求。大学中的知识大体沿着学科、专业、课程的路径形成知识的体系;而对于人才的需求则涉及人才的规格与类型,即劳动力市场上的职业的需求与大学教育之间的对应关系。这种关系可能是不完全的对应,但这种关系的发生却必须通过课程来实现。民办三本院校为了实现应用型人才的培养目标,就必须从课程改革做起。物理学是研究物质最基本、最普遍的运动形式及其相互转化规律的科学,其研究对象具有极大的普遍性,基本理论对现代工程技术的发展起着重要的作用。在民办高校转型发展的背景下,《大学物理》课程改革不但要以提高学生综合素质和创新能力为目标,而且也应该以培养各种应用能力为出发点和落脚点。
2大学物理课程改革的探索与实践
2.1优化教学内容,将物理学的最新研究成果与教学内容的融合
2.2适应高校转型发展,提升大学物理老师科学素养
2.3实用性教学思维贯穿整个教学过程,培养高素质应用型人才
2.4践行“以学生为中心”的育人理念,基于学生物理基础以及所学专业的不同,采用分层次教学模式
2.5丰富课堂教学模式,提高教学质量
3结论
关键词:新课程科学探究科学探究活动
随着新课程标准的实施,赋予了我们新的教学理念与新的要求。科学探究被引入到物理课堂教学中,教材中设置了不少的探究实验。不仅是让学生通过科学探究活动获取知识,而且更重视让学生经历探究过程;有的甚至只是要求学生经历探究过程。《课程标准》中明确指出“注重科学探究,提倡学习方式多样化”、“改变过分强调知识的传承的倾向,让学生经历科学探究的过程,学习科学研究方法,培养学生探索精神、实践能力以及创新意识”。由此可见,新课程标准十分强调科学探究在学习中的作用,使科学探究成为一个新的教学要求和新的学习方式。
一、开展“物理科学探究活动”课的目的
1、培养学生的学习兴趣和探索兴趣。学生都是好动的,好奇心强,他们正处于探究心理的发展期;活动课刚好能迎合学生的这个心理特点,容易激发学生的兴趣和求知欲。
2、培养学生的科学探究能力,提高学生的科学素养和综合素质。
3、使学生在课堂上学到的知识得到巩固和运用。在科学探究活动中,可以让学生应用课堂中学到的物理知识,巩固知识。
二、对科学探究的理解
1、科学探究的意义:“学生在科学探究活动中,通过经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程,学习物理知识与技能,体验科学探究的乐趣,学习学习科学家的科学探究方法,领悟科学的思想与精神。”(摘录自《课程标准》)
2、科学探究的要素:科学探究包括七个要素:提出问题猜想与假设制定计划与设计实验进行实验与收集证据分析与论证评估合作与交流。这只是科学探究的七个要素,并不是科学探究活动中必须经过的7个顺序环节。所以我们在开展科学探究活动中,根据学生的探究水平,只注重对某几个要素的过程经历与能力培养,并不强求每个科学探究活动都必须经过这七个环节。
3、科学探究的选题:“科学探究的问题可以是学生提出的,也可以是教师提出的,可以是《标准》所要求的科学内容,也可以是与《标准》科学内容有关的交叉学科的内容。科学探究的形式有课堂内的探究性活动和课堂外的家庭实验、社会调查及其他学习活动。”(摘录自《课程标准》)
三、开展“物理科学探究活动”的实际操作
我们老师都知道,开展活动课“花时费力”;但,最困难的还是两个问题:开展什么活动?“怎样开展活动?。我们主要有以下的一些操作体会:
1、打好课堂教学的主战场。课堂教学毕竟是教学的主战场,课外活动只是作为巩固知识、培养能力、提高素质的有益补充。所以,在课堂中,我们注重物理基础知识与能力的培养,注重培养学生科学的思维程序和科学方法。如在科学探究活动中,常用的控制变量法、归纳法等。为学生参加“物理科学探究活动”课打下坚实的基础。否则,学生在活动中也难有作为。
2、科学探究活动的基本模式为:以物理实验(制作)为载体,形成探究的情景,发现并提出问题,探究问题。在活动中,我们紧贴课本,选取课本中的一些实验或小制作作为载体,精心设计和详尽准备;活动中,教师适当引导,让学生从中发现问题,并开展科学探究活动。
案例一:“空气温度计”(图1)的制作与科学探究活动。
这是一个比较简单的制作(在制作时,截取打点滴用较长的塑料管代替玻璃管,用木版固定,效果较好)。学生制作“空气温度计”后,自然会提出几个问题:“没刻度怎样用,怎样为它画刻度?它是怎样反映温度的变化的(原理是什么)?”在和学生探讨它的工作原理后,我就让学生自己通过讨论,探究怎样为“空气温度计”定刻度:原理是什么?步骤怎么样?(类比液体温度计的刻度确定)然后再去做。做好之后,大家都把作品都放在教室,在以后的几天里,与寒暑表对照,让他们看看谁的“空气温度计”准确些。当然,空气温度计的液柱高低不但与气温的高低有关还与空气的湿度等有关;在观察中同学们都发现了其中的问题,我又引导他们分析,查找有关资料,指出“空气温度计”的优点和缺点,以及其他的用途(如用“空气温度计”测量了教学楼的高度)。和“空气温度计”一样,其实很多的物理小制作都蕴涵着不少的知识,只要我们跨出第一步,前面就有极为广阔的空间。
案例二:“盐水电池”实验与科学探究活动。
“盐水电池”是第六章第一节《电压》练习中的一个实验,看起来平淡无奇。但是,实践起来内涵非常丰富。我们准备了实验器材①三块金属片(5cm×20cm):铜片、铝片、锌片(镀锌铁片);②电压表1个;③导线2根;④烧杯、水、食盐等。让学生进行探究实验。实验不久,就有一位“好胜”学生有叫嚷:“老师你好‘偏心’!怎么他的(实验)电压是0.7V,而我的只有0.5V?都怪你给我的器材不好。怎样才能使电压升高啊?我要比他的(实验电压)高。”──探究的问题自然就出来了。于是我就顺势在黑板上写出探究的问题:如何提高盐水电池的电压?盐水电池的电压与哪些因素有关?接着让学生们进行猜想,设计实验步骤和实验表格,提醒注意控制变量法的应用,进行实验与收集证据,分析与论证、各组之间进行交流。并开展了比赛:看谁的盐水电池电压最高。有的同学也想出了“怪招”──将盐水电池串联起来。
这样做又有一个新的问题:几个盐水电池串联起来电压达到了3V多;有个同学提议:接上一个小灯泡试试。结果灯泡并没有发光,学生们又疑惑了。接着又研究讨论一番。这样,大大刺激了学生们的探索积极性和思维。
接着下来的几周的活动课,我们继续进行了各种水果电池、蔬菜电池的探究,由学生带自己喜欢的材料进行实验。以及用这个电池作为电子表、音乐贺卡等小功率用电器的电源的探究实验,更加激发了同学们的兴趣与成功感。
3、在选题方面,教师选题与学生选题相结合。在科学探究活动的选题范围上,我们原则上是紧靠课本与学习进度,但有时也选择学生提出的课题,这样可以激发学生的积极参与。
案例三:学生的好奇心是很强的。
在学习电学时,不少的同学不顾教师的阻止、批评,硬是把干电池的“外衣”剥去,看看里面的“真身”;甚至把“皮”也剥开,对“内脏”也研究一番。不少的同学对电流表、电压表的构造很好奇,提出问题和要求:“电流表、电压表是怎样测量电流、电压的?能否拆开来看看!”好的电表拆了可惜;但是,学校里每年都有一些损坏的电表,积累下来数量也不少。虽然该课题有点超出学生现有的知识水平,但为了不破坏同学们的好奇心,我还是把这些废表拿出来,让他们探究“电流表、电压表”的结构与工作原理。把电流表、电压表拆开,指导他们观察表的元件、结构与电路,分析、记录表里的电路连接情况,比较两者的异同。
在这个科学探究活动中也有一个很大的意外发现和收获:原来这部分“废表”中一部分的“表心”(灵敏电流计)还是好的。于是,我就组织学生把着部分电表多余的部分去掉,只留下“表心”和两个接线柱,就改装成“灵敏电流表”。一共改装了二十多个,足够用于“电磁感应现象”的探究实验。有同学也提出,电压表里面的电路是串联,将电压表改装为“灵敏电流表”也很简单,在表里多接一根线出来就行了。不少同学用着自己动手制成的器材做实验,感到很自豪与成功,十分投入,科学探究活动收到良好的效果。(部分学生的“好拆心”还是很强的,当学到“电能表”时又要求“拆开来看看”,我也满足他们的要求了。)
4、在组织形式上课堂探究与课外探究相结合。为了使一部分的科学探究活动更具开放性,我们把一些科学探究活动安排课外,利用周日、节日进行。
案例四:探究“影响摩擦力大小的因素”时,进行课外开放型的探究,让学生独立或小组进行猜想、设计实验、进行实验与收集数据、证据、分析与论证,最后写出探究实验报告。其中不少同学设计的实验不同于书本的内容,有一部分参照课外书,也有一部分是他们的“原创作品”。
四、开展“物理科学探究活动”初见成效
经过几年的实践,较好地达到了预期的目的,取得良好的效果。
2、促进课堂教学,加深对知识的理解。由于科学探究活动的课题紧靠课本与学习进度,所以大大促进课堂教学。
案例五:上面提到的探究“电磁感应”现象,由于“灵敏电流表”是学生们自己动手制作的,学生们都熟悉的使用,学习过程自然很顺利。
案例六:探究“浮沉子”的浮沉。在学习浮力时,我们安排了制作“浮沉子”(图2)。学生们拿着瓶子,用力一按,里面的小瓶就下沉了;一松手,小瓶子就上浮;用力恰当,小瓶子就悬浮;同学们都被它吸引住了。我就要求他们仔细观察、思考,互相交流,找出“浮沉子”上浮、下沉的原理。当学生弄通这个问题后,自然就掌握了“物体的浮沉条件”,《浮力的应用》一节的学习就显得轻松了。
由此可见,通过实验或制作的科学探究活动促进了学生对物理现象、规律、原理与对应的实际事物联系,加深对物理知识的理解,促进实验技能、方法的掌握。
3、学生的科学探究能力、综合能力和科学素养得到较大提高。在科学探究活动中体现了学生们较强的创新能力。
案例八:在制作“空气温度计”时,有的同学发现自己“空气温度计”“失灵”了:用手握住瓶子,液柱也不上升。后来分析、查找原因,大家估计是瓶子的密封不好,漏气了;怎样确定瓶子是否漏气呢?大家都想办法。后来一位同学提出一个很有创意的办法,很好地解决了这个问题:她把瓶子倒过来放,把一根软管弯向上(图4)。如果瓶子是漏的,就不是漏气,而是漏水出来(转换法),就容易发现。体现该同学不迷信书本,大胆创新的精神。
科学探究,作为一个新的教学要求与学习方式,还有待不断地深入探索、研究。从初步的实践与研究表明,重视科学探究的教学,积极开展科学探究活动,能够培养学生主动参与,乐于探究,勤于动手的好习惯,促进学生的自主发展。能够培养学生搜集信息和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析解决问题的能力以及交流与合作的能力;培养了学生实践能力与创新精神;促进学生综合素质的提高。
参考资料:
[1]《全日制义务教育物理课程标准》中华人民共和国教育部北京大学出版社
关键字:污水处理生物膜法氧化法
一、城市污水处理的重要性和迫切性
二、污水处理常用方法探讨
2.1活性污泥法。
长期以来,城市生活污水多采用活性污泥法,它是世界各国应用最广的一种生物处理流程,具有处理能力高,出水水质好的优点。该方法主要由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成。废水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。曝气池是一个生物反应器,通过曝气设备充入空气,空气中的氧溶入混合液,产生好氧代谢反应,且使混合液得到足够的搅拌而呈悬浮状态,这样,废水中的有机物、氧气同微生物能充分接触反应。随后混合液进入沉淀池,混合液中的悬浮固体在沉淀池中沉下来和水分离,流出沉淀池的就是净化水。沉淀池中的污泥大部分回流,称为回流污泥,回流污泥的目的是使曝气池内保持一定的悬浮固体浓度,也就是保持一定的微生物浓度。曝气池中的生化反应引起微生物的增殖,增殖的微生物量通常从沉淀池中排除,以维持活性污泥系统的稳定运行,这部分污泥叫剩余污泥。活性污泥除了有氧化和分解有机物的能力外,还要有良好的凝聚和沉降性能,以使活性污泥能从混合液中分离出来,得到澄清的出水。
由于污水处理是一项侧重于环境效益和社会效益的工程,因此在建设和实际运行过程中常受到资金的限制,使得治理技术与资金问题成为我国水污染治理的“瓶颈”。归纳起来,目前在城市生活污水处理研究和应用领域,普遍存在的问题有:(1)采用传统的活性污泥法,往往基建费、运行费高,能耗大,管理复杂,易出现污泥膨胀现象;设备不能满足高效低耗的要求;(2)随着污水排放标准的不断严格,对污水中氮、磷等营养物质的排放要求较高,传统的具有脱氮除磷功能的污水处理工艺多以活性污泥法为主,往往需要将多个厌氧和好氧反应池串联,形成多级反应池,通过增加内循环来达到脱氮除磷的目的,这势必增加基建投资的费用及能耗,并且使运行管理较为复杂;(3)目前城市污水的处理多以集中处理为主,庞大的污水收集系统的投资远远超过污水处理厂本身的投资,因此建设大型的污水处理厂,集中处理生活污水,从污水再生回用的角度来说不一定是唯一可取的方案。
2.2生物膜法。
在污水生物处理的发展和应用中,活性污泥和生物膜法一直占据主导地位。生物膜法主要用于从废水中去除溶解性有机污染物,主要特点是微生物附着在介质“滤料”表面,形成生物膜,污水同生物膜接触后,溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H2O、CO2、NH3和微生物细胞物质,污水得到净化,所需氧化一般直接来自大气。生物膜法处理系统适用于处理中小规模的城市废水,采用的处理构筑物有高负荷生物滤池和生物转盘,生物滤池在我国南方更为适用。随着新型填料的开发和配套技术的不断完善,与活性污泥法平行发展起来的生物膜法处理工艺在近年来得以快速发展。由于生物膜法具有处理效率高、耐冲击负荷性能好、产泥量低、占地面积少、便于运行管理等优点,在处理中极具竞争力。:
2.3氧化法。
氧化法是目前广泛采用并极具发展潜力的城市生活污水预处理方法之一。根据氧化剂的种类及反应器的类型,氧化法可分为化学氧化法、催化氧化法、(催化)湿式氧化法,光催化氧化法、超临界氧化法等。化学氧化法虽然操作简单,但由于其处理效果并非十分理想,而且由于其运行成本较高,因此,在城市生活污水处理应用中使用并不很多。为了达到提高处理效果,同时降低运行成本的目的,人们开发了一些其他的氧化技术。光催化氧化法设备简单、运行条件温和、氧化能力强、杀菌作用强、处理彻底,因此,在水的深度处理及对难生物降解的有机废水的处理具有极好的应用前景,目前已成为国内外非常活跃的研究课题,有专家预测,氧化法将成为21世纪废水处理中重要的方法之一。
结论:
参考文献:
[1]储金宇,等·臭氧技术及应用[M].北京:化学工业出版社,2002.
[2]许建华,等·水的特种处理[M].上海:同济大学出版社,1989.