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關鍵詞:物理常數;光速;普朗克常數
基本物理常數是物理學中的一些普適常數,是人類在探索客觀世界基本運動規律的過程中提出和確定的基本物理常量。這些常數與自然科學的各個分支有著密切的關系,在科學理論的提出和科學試驗的發展中起著很重要的作用。基本物理常數包括牛頓引力常數G、真空中的光速C、普朗克常數h、基本電荷e、電子靜止質量Me、阿伏伽德羅常數Na等。
物理學中許多新領域的開辟以及重大物理理論的創立,往往與相關基本物理常數的發現或準確測定密切相關。基本物理常數描繪和反映了物理世界的基本性質和特征,它們為不同領域的區分提供了定量的標準。基本物理常數的測定及其精度的不斷提高,經歷了漫長的歷史時期,生動地反映了實驗技術和測量方法的發展與更新,現在,許多基本物理常數的精度已達10-6量級,有的甚至達到10-8~10-10量級。本文限于篇幅,僅以光速C和普朗克常數h為例來說明。
光速是光波的傳播速度,原與聲波、水波等的傳播速度類似,并不具有任何“特殊的”的地位。但細分析起來,光速也似乎確有一些特殊之處。其一是光速的數值非常大,遠非其他各種波動速度所能比擬;其二是光波可以在真空中傳播,而其他波動則離開了相應的彈性介質便不復存在,由此引來了關于以太(假想的彈性介質)的種種爭論。
1865年麥克斯韋建立了電磁場方程組,證明了電磁波的存在,并推導出了電磁波的速度C等于電流的電磁單位與靜電單位之比。1849年斐索用實驗測出光在空氣中的傳播速度為C=3.14858×108米/秒。分屬光學和電磁學的不相及的兩個傳播速度C電磁波與C光波之間出乎意料的驚人相符,使麥克斯韋立即意識到光波就是電磁波。于是,以C為橋梁把以前認為彼此無關的光學與電磁學統一了起來。同時,由于電磁波傳播依賴的是電磁場的內在聯系,無需任何彈性介質,使得“以太”的存在和不存在沒有什么差別,不需要強加在它身上種種性質。至此,光速C的地位陡然升高。
麥克斯韋電磁場理論揭示了電磁場運動變化的規律,統一了光學與電磁學,開創了物理學的新時代。但同時它也提出了新的更深刻的問題:麥克斯韋方程組只適用于某個特殊的慣性系還是適用于一切慣性系。如果麥克斯韋方程組只適用于某個特殊的慣性系,則不僅違背相對性原理,且該慣性系就是牛頓的絕對空間,地球相對它運動將受到以太風的吹拂,然而試圖探測其影響的Michelson-Mor1ey實驗卻得出了否定的結果。如果麥克斯韋方程組適用于一切慣性系,則根據伽利略變換得出的經典速度合成規律,在不同慣性系中的光速應不同,甚至會出現違背因果關系的超光速現象,也難以解釋。總之,對于麥克斯韋電磁場理論,伽利略變換和相對性原理之間存在著不可調和的深刻矛盾。直至1905年Einstein以相對性原理和光速不變原理為前提,并借助洛倫茲變換方程建立起狹義相對論之后,這一切矛盾和困惑才最終得以解決。
由此可見,真空中的光速C從光波的速度上升為一切電磁波的傳播速度之后,又進一步成為一切實際物體和信號速度的上限,并且在任何慣性系中C的取值都相同。C作為基本物理常數,提供了不可逾越的速度界限,從根本上否定了一切超距作用,成為相對論和新時空觀的鮮明標志,同時又成為是否需要考慮相對論效應的定量判斷標準。
1900年普朗克為解釋黑體輻射,提出諧振子能量不連續的大膽假設。1905年Einstein為解釋光電效應,把能量子假設推廣到電磁波,提出“光量子”。1924年德布羅意通過粒子與波的對比,假設微觀粒子也具有波動性,也就是波粒二象性,設其動量為p,則其德布洛依波長由下式絕定:pλ=h,這里h是一常量,叫普朗克常數,h幾乎處處出現,它宣告物理學新的研究領域——量子物理學誕生了。量子物理學的進展表明,普朗克常數h是量子物理學的重要常數,凡是涉及量子效應的一切物理量都與它有關,h不僅必然成為微觀粒子運動特征的定量標準,而且成為劃分量子物理與經典物理的定量界限(正如C是劃分相對論與非相對論的定量界限一樣)。如果物理體系具有作用量綱的物理量與h可相比擬,則該體系的行為必須在量子力學的框架內描述;反之,如果物理體系具有作用量綱的物理量遠大于h,則經典物理學的規律就在足夠的精確度對該體系有效。普朗克常數h的深刻含義和重要地位,使之得以躋身基本物理常數之列。
普朗克常數h的一個意外而有趣的含義在于,它是一個直接關系到宇宙存在形式的基本常數。宇宙中廣泛存在著有形的物質與輻射,其間的能量交換(如物體發光或吸收光)遵從一條物理原理,即能量按自由度均分。如果不存在普朗克常數,即若h=0,則表明輻射與有形物質之間的能量交換可任意進行。由于輻射的自由度與頻率的平方成正比,隨著頻率增高,輻射自由度在數量上是沒有上限的。因此,輻射通過與有形物質的能量交換,將不斷地從有形物質中吸取能量,最終導致有形物質的毀滅。于是,整個宇宙只剩下輻射,沒有原子、分子,沒有氣體、液體、固體等,生命與人類當然無從談及。幸而普朗克常數h不為零,輻射的能量是不連續的,存在著ε=hv的能量臺階,波長越短頻率越高的輻射其能量臺階越高,在與有形物質的能量交換中越不起作用,相應的輻射自由度凍結,從而使有形物質與幅射的能量交換受到限制,兩者才能達到平衡,我們這個宇宙才能以當今豐富多采的形式存在下去。
下面介紹一下近代精確測量C和h的方法。
測量真空中光速的精確方法是,直接測量激光的頻率ν和真空波長λ,由兩者乘積得出真空光C。1972年,通過測量甲烷譜線的頻率與真空波長,得出真空中光速為c=99792458±1.2米/秒。1983年第17屆國際計量大會規定新的米定義為:“米是1/299792458秒的時間間隔內光在真空中行程的長度。”由于光速是定義,不確定度為零,從此不再需要任何測量,結束了300多年精密測量C的歷史。
h首先由普朗克給出,普朗克利用黑體輻射位移定律中的Wien常數b與k(Boltzmann常數)、C、h的關系,由b、k、C算出h,用實驗方法測定h則始于Millikan,他利用光電效應的實驗得出h,近代精確測定h的方法是利用Josephson效應,這是超導體的一種量子效應。
1900年,Thomson在總結以往幾百年的物理學時指出:“在已經基本建成的科學大廈中,后輩物理學家似乎只要做一些零碎的修補工作就行了;但是,在物理學晴朗天空的遠處,還有兩朵令人不安的烏云。”這兩朵烏云就是當時無法解釋的黑體輻射和Michel-son—MOrley實驗,正是它們引起了物理學的深刻變革,導致量子力學和相對論的誕生,與此同時出現了兩個基本物理常數h和C。超級秘書網:
參考文獻
[1][美]威切曼著,復旦大學物理系譯,《量子物理學》,科學出版社,1978年
2015年12月,百度與寶馬合作的GT無人汽車完成路測。
2016年1月3日,特斯拉 CEO 馬斯克預言,全自助駕駛的Tesla將在2年內問世
2016年1月4日,美國通用汽車公司決定投入5億美元,推進無人駕駛汽車開發和推廣。
在剛剛結束的CES上,車聯網、智能汽車、無人駕駛等有關汽車的話題引起了媒體的廣泛關注。有分析師評論稱2016年無人汽車將成為下一個投資風口。
我國無人駕駛汽車現狀
2011年,國防科技大學自主研制的紅旗HQ3無人車,首次完成了從長沙到武漢286公里的高速全程無人駕駛實驗,平均時速87公里/小時;
2012年,由軍事交通學院改裝的無人駕駛汽車完成了京津高速間114公里的測試,平均時速79公里/小時,除通過收費站需人為干預外,均為自動駕駛;
2015年12月,寶馬與百度合作以BMW 3系GT為基礎研發的自動駕駛汽車輛在沒有駕駛員干預的情況下,自動完成跟車減速、轉向、超車,上下高速公路匝道等一系列復雜動作。自動駕駛最高時速100公里/小時。
國外無人駕駛汽車現狀
國際方面,奔馳、寶馬、沃爾沃、奧迪、特斯拉等傳統汽車巨頭相繼公布了各自的無人駕駛計劃,預計在2020年左右首批無人駕駛汽車將會面世;谷歌、蘋果等科技企業也先后進入無人駕駛汽車領域。
目標分歧:ADAS or 全自動?
這一波無人汽車浪潮中存在著兩個旗幟鮮明的陣營:傳統汽車巨頭 vs 高新科技巨頭。俗話說不同的雞下不同的蛋,基因不同導致二者所走的路線也有分歧。
互聯網企業以顛覆的姿態,直接切入以人工智能為主導的的無人駕駛,以完全自動駕駛為終極目標;
傳統汽車巨頭則從汽車的功能與安全性角度出發,大力發展ADAS解決方案,朝著實現高度自動駕駛勇敢前進。
ADAS,智能輔助駕駛系統。它能夠在復雜的車輛操控過程中為駕駛員提供輔助和補充。ADAS提供的功能包括自適應巡航控制、盲點監測、車道偏離警告、夜視、車道保持輔助和碰撞警告系統,具有自動轉向和制動干預功能。預測式ADAS可部分控制車輛的移動,預防事故發生。
簡單地說,傳統車企希望你開車帶女朋友回老家過年的路上可以偶爾松開方向盤打個啵伸個懶腰,但你還得考駕照;谷歌蘋果則希望你像坐飛機頭等艙一樣,上了車只管睡覺,到家自然有人把你叫醒。果然還是天才理科生的腦洞比較大,這就像包養了一個司機養在家里還不要工資只要充電!
谷歌工程師:你是一只機器人!
傳統車企在設計無人駕駛汽車時,仍然以汽車為主體,希望保留傳統汽車的功能,并不限制傳統駕駛方式“油門+方向盤”。他們希望的“無人駕駛”可以在某些情況下減少駕駛員的疲勞,但也保留駕駛員充分的自主性。從這個角度說,無人汽車仍然是一輛車,需要駕駛員也服務駕駛員。
谷歌的工程師看不下去了,他斜睨著寶馬豐田沃爾沃冷冷地說,所謂“無人汽車”分明是輪式機器人的變種!寶馬豐田沃爾沃一聽不敢笑了,自家的車好端端的就變成輪式機器人了?下一秒是不是要變出一只大黃蜂擎天柱出來?
谷歌工程師再次鼻孔朝天果然愚蠢的人類無法交流,一只合格的機器人是不需要“駕駛員”這種東西的。司機?那是什么生物?方向盤?不要!油門?砍掉!離合器?我丟!剎車?......當然最后在強大的有關部門的監督下谷歌還是憤憤不平的保留了危急時刻強制停車的功能。
于是在傳統廠商圍繞著“汽車”大力發展ADAS解決方案時,谷歌工程師一直抱著手臂漫不經心地笑:“并不是整天練習蹦Q就能飛天的。要想飛,還得多動腦。”
思路不同注定面世的產品不同,未來的市場將決定究竟是“車”更受歡迎,還是“機器人”更勝一籌。
最強男人的聚會
去年12月,李彥宏烏鎮向介紹“百度無人車”, 非常感興趣。知情人士稱,“主席在百度公司展臺的駐足時間超過10分鐘,比原定時間長了三倍。”
1月13日,奧巴馬政府宣布多項扶持無人駕駛汽車行業發展的計劃,奧巴馬本人也在其任期內最后一次國情咨文演講中討論了改善交通狀況的各種措施。
2013年底,安倍晉三分別乘坐了豐田、本田和日產的無人駕駛汽車,在日本國會議事堂兜轉,向鏡頭揮手致意。安倍晉三乘坐完無人駕駛汽車后,對媒體說“以我親身體驗來看,日本(無人駕駛)技術是全球最好的”。
世界前三大經濟體的最強男人都表達了對無人汽車的由衷支持,未來又是一場不見鮮血的戰爭。
無人駕駛汽車的技術進階
讓我們回到高冷的谷歌工程師身上來,假設真正無人汽車是一只“輪式機器人”的話,要如何實現無人駕駛呢?
根據公開資料,無人駕駛所涉及到的機器人技術主要有感知(perception) 、路徑規劃(planning)和控制(control)三大塊內容。
智能識別及決策技術相當于無人汽車的“大腦”,實現這個大腦功能的第一步是各種傳感器收集信息,其次是真正做決策的“駕駛腦”。
關鍵詞:人工濕地;污水處理技術;去除機理;廢水;懸浮物去除;有機物去除 文獻標識碼:A
中圖分類號:X703 文章編號:1009-2374(2016)30-0099-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.30.048
1 概述
隨著工業化發展,污水處理技術的發展和提高成為目前亟待解決的問題,而人工濕地技術作為一種可持續發展的污水處理技術方法也越來越引起人們的重視和研究,追溯其歷史來源于1953年德國Kathe Seidel博士研究發現了蘆葦能去除大量無機和有機污染物,隨之激發了德國以及整個歐洲在這方面的研究,目前人工濕地技術已在歐洲得到了普遍的推廣應用。而我國在人工濕地技術方面的研究起步較晚,1987年建立了第一個人工濕地,最初的人工濕地技術也僅僅應用在生活污水的處理上,具有處理污水出水水質穩定、對氮磷等有很強的去除能力、系統管理方便等特點,目前已逐漸推廣至工業廢水、養殖廢水等領域中,代表了人工濕地技術在未來發展的一個新趨勢。
2 人工濕地污水處理系統及原理
2.1 人工濕地概述
人工濕地通常是由填料層、微生物、水生植物、脊椎和無脊椎動物、水體5大部分組成,人工濕地系統一般可以分為3類,如表1所示:
由表1可以看出,表面流濕地由于以自然泥土作為基質,經濟上建設花費較小,且人工濕地表面有較充足的氧氣,但由于其污水僅僅在表面流動,所以占地面積大,且水力負荷較低,處理效率低下;垂直流濕地屬于構造性人工潛流濕地,處理效率很高,尤其是針對氮磷的處理效率,且不容易堵塞,但是系統相對復雜且經濟建設花費很高;水平潛流濕地是將需要處理的污水在填料層從進水端水平流向出水端,所以有很好的保溫效果,因此有效地降低了惡臭以及蚊蠅產生的可能,對有機物以及重金屬的去除效果尤其好。通常會針對這三種濕地系統的優缺點建立組合人工濕地,以達到高效的污水去除效果。
2.2 人工濕地污水處理原理
人工濕地系統主要是人工投放鋪設的基質、種植的植物、引進微生物等形成一個微小局部的生態系統,形成了生態污水處理系統。下面我們將簡要介紹人工濕地的集中污染物去除機理。
2.2.1 懸浮物去除。污水進入濕地系統時,懸浮物去除主要由濕地中的重力沉降、生物群落的吸附、絮凝共同作用完成。如果懸浮物含量比較高,那么可以通過設置格柵、沉砂池、沉淀池、厭氧沉淀塘等預處理設施,去除污水中的懸浮物,同時濕地中的多種微生物也會發生降解分解、代謝吸收、沉降等多種作用而同化組成細胞的成分,從而達到去除懸浮固體的作用。
2.2.2 有機物去除。有機物的去除都可以通過微生物降解去除,其中有機物中的可溶性的有機物可以通過植物吸收、轉化,微生物降解等過程去除,不溶性的有機物主要通過填料的沉淀、過濾等物理作用去除。
2.2.3 磷的去除。人工濕地對磷的去除是通過微生物的氧化分解、植物分解、化學作用以及物理沉積等。其中物理作用主要是磷通過自身的重力作用以及濕地中的基質及植物根系阻攔而慢慢沉淀;化學作用主要是由于人工濕地中的磷會和其他的鐵、鈣、鎂、鋁等陽離子發生離子交換等化學沉淀作用。植物分解和同化作用主要是經過植物攝取、轉化、植物吸收等,儲存在一些水生植物體內的磷會隨著植物的枯萎死亡而重新釋放回水體中。如果以除磷為目的,可定期從濕地系統中收割植物。微生物作用主要是通過同化作用和超荷積累兩種方式實現的,同化作用是自氧微生物和異氧微生物吸收、轉換磷來實現。而超荷積累則是微生物在特定水體環境中,對磷的一種過度積累現象。
2.2.4 氮的去除。人工濕地氮的去除主要通過揮發、氨化、植物吸收、硝化和反硝化以及基質吸附等途徑。同時由于氮也是植物、微生物細胞等所需的營養元素,所以一部分氮被植物、微生物吸收同化。一般人工濕地在中性和弱堿性之間,可采用收割去除的方法,當處理低濃度污水時,有很好的效果。
2.3 人工濕地污水處理系統
在人工濕地污水處理系統中,如圖1中系統設計的關鍵在于濕地的水流方式、污水的停留時間以及濕地有效面積等,其中濕地的水流方式常見的有推流式、階梯進水式、回流式以及綜合式。污水的停留時間則可以定義為可用容積和平均水量的比值,即是:
式中:t代表污水的停留時間;V是濕地容積(m3);ε是濕地孔隙率;Q是平均流量。
人工濕地的面積一般根據進出水中BOD5的濃度來確定,針對不同類型的人工濕地系統有不同的計算方法。針對表面流人工濕地,為了計算方便,在確定了水力負荷的前提下,通常可以采用如下公式計算表面流濕地面積:
式中:S代表濕地表面積(m2);Q代表流量(m3);代表水力負荷(cm/d)。
對于垂直潛流人工濕地,可由下列公式計算:
式中:S是濕地面積;Ci是進水BOD5值(mg/L);Co是出水BOD5值;Vf是分批進料中每次的進水量;t是兩次進水的間隔時間;h是濕地深度;k1是吸附參數;k2是反應參數。對于水平流人工濕地,其設計比較成熟,一般采用Kickuth方程:
式中:S是濕地表面積;Q是污水日流量;Ci是進水BOD5值(mg/L);Co是出水BOD5值;k為常數。
3 人工濕地的應用
人工濕地技術處理污水目前已經從最初的處理生活污水拓展到各個領域的應用,下面我們將具體介紹人工濕地技術處理生活污水、養殖廢水、橡膠廢水、油田廢水以及造紙廢水等的方法。
3.1 生活污水
近年來隨著我國城市化進程的加快,城市生活污水排放量也隨之增加。傳統的生化處理技術對氮、磷等營養物質去除效果不佳,且基建投資大,運行費用高,而人工濕地技術具有投資少、效果好、運行維護方便的特點,為綜合解決上述問題提供了一條新途徑。目前利用人工濕地處理生活污水國內已提出多種方法進行了測試并逐步投入使用,例如通過實驗分析間歇流人工濕地對生活污水的處理性能,間歇流可以有效緩解植物根系氧氣釋放不足的缺點,從而達到污染物去除;另外采用實際實驗證明,采用改進的三級串聯垂直流人工濕地對城市污水處理廠的二級出水進行深度凈化處理。結果發現,該人工濕地對城市生活污水深度凈化效果顯著,出水水質也達到了很好的效果。
3.2 養殖廢水
養殖廢水主要是牲畜的排泄物和沖洗水的混合物,所以污水中氮磷、有機物、高懸浮物含量較高,臭味大,是一種高濃度有機廢水,通過對含高濃度有機物和氮磷的養殖場污水采用復合垂直流人工濕地進行處理,結果表明,隨著硝化反應的進行,pH值降低;循環出水通過引入部分氧氣,延長了污染物和附著于植物根系微生物的接觸時間,提高了對污染物的去除率。
3.3 人工濕地處理橡膠廢水
橡膠生產廢水主要是浮膠顆粒、植物蛋白、橡膠乳清、糖類、脂肪等大分子有機污染物,同時由于生產過程有氨水、甲酸,導致廢水中污染物含量很高,利用潛流式人工濕地處理橡膠廢水,結果主要污染物COD、BOD5等去除率較高,系統耐沖擊負荷強,出水水質穩定。
3.4 人工濕地處理油田廢水
目前現有三種方法處理油田廢水:第一,采用自由表面流的蘆葦濕地處理超稠油廢水,經過處理后的水大大減小了對土壤的污染程度,同時對蘆葦自身的生長并沒有產生損害;第二,采用香根草、蒲草以及蘆葦等搭建人工濕地并進行處理煉油廢水,經過實驗測試證明,搭建的人工濕地在前期對煉油廢水有很高的凈化效率,尤其是氨氮等,但隨著時間推移,其凈化效果也隨之出現一定程度的下降,然后逐步趨于穩定;第三,采用工廠式生物處理和人工濕地相結合的方法處理采油污水,目前也已經投入使用,達到了很好的效果,且系統運行也相對比較穩定。
3.5 造紙廢水
人工濕地對于造紙廢水的處理也有廣泛的應用,因為它能夠充分利用基質微生物植物這個復合生態系統的物理、化學和生物三重協調作用,通過過濾、離子交換、植物吸收以及微生物分解等來實現對造紙廢水的高效凈化,同時通過整個生態系統的生物循環實現廢水的資源化和無害化。
4 結語
人工濕地作為一種可持續發展的污水處理技術手段,從最初的僅應用在生活污水的處理中,目前已被投入到廣泛的應用中,并取得了很好的效果和效益,雖然人工濕地在污水處理方面的應用仍然存在一些問題,但隨著人們環保意識的日益提高以及人工濕地技術的不斷提高和完善,人工濕地技術在污水處理的各個領域將會發揮更大的作用。
參考文獻
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一、走出認識誤區,強化目標意識
目前,有些教師對班級學生實際學習水平估計不足,總復習期間,常常用優生的標準來要求所有學生,一味強調多練,盲目加大作業量。學生疲于應付,使得一部分學困生提早進入“高原期”或“高原期”延長。因此要克服這一現象,教師在復習時就要有目標意識,在認真學習課標、鉆研教材的基礎上,結合本班學生實際,在教材的知識結構和學生認知結構的結合點上花力氣,下工夫。
二、加強情感交流,激發學習興趣
興趣是推動學生學習的內部驅動力,是學生學習積極性中最現實、最活躍的心理因素。激發學生學習的興趣辦法很多,這里只想強調一點,即加強與學生的情感交流,既做學生的良師,更做學生的益友;在數學總復習中,我們要善于運用情感,把全班學生吸引到教師的周圍,并及時給予他們直接的、有效的幫助,使他們順利地走出困境,克服“高原現象”。具體說應注意:
1.尊重學生
學生學不好數學,不能一味地責怪學生,教師首先要自己找原因。教師的責任就是把學生從不懂到教懂,從不會到教會。學生沒有弄懂相關知識,教師首先要檢查自己的教學工作有沒有漏洞;教師發現學生作業中有普遍性的錯誤,先要做自我檢討。
2.理解學生
學生對復習課不感興趣,教師應當冷靜地分析原因,必要時可召開一個以“我喜歡怎樣的數學復習課”為主題的研討會。如:一個學生說:“老師,您課上講得太多、太清楚了,我們只是不停地聽,不住地記,能否給我們一點想和練的時間?”而另一位學生則說:“老師,您的心太好,布置作業還要提示一遍,甚至把答案告訴我們,這樣做能培養我們獨立分析、解決問題的能力嗎?……”經過這樣面對面的交流,師生之間的心貼得更近了,同時也為引領復習課的教學提供了依據。
3.相信學生
復習課若能師生共同研究、探討,對知識進行歸納、整理、分類,往往能收到較好的效果。例如,我依據教材,把畢業班的數學總復習劃分為整數、小數(分數)、幾何初步知識、代數初步知識、比和比例、統計圖表、應用題等七大知識塊,每個知識塊又分若干個知識點,再把各個知識點匯成一個知識鏈,讓學生對照“鏈”上的各知識點去回憶,哪些知識已經掌握,哪些地方不太懂或不懂。之后先分小組合作學習,由不會的學生提問,會的學生講解,教師行間巡視、輔導、點撥,最后教師歸納、小結。
三、重視基本運算技能的訓練
復習時,不要著眼于學生會不會做題、計算結果是否正確。而應著眼于:(1)要著實使學生弄清概念,深刻理解算理,指導正確計算。(2)要重點指導學生根據知識間的內在聯系概括規律。比如,復習整數、小數、分數的加減法法則后,讓學生知道,整數加、減時,要注意數位對齊;小數加、減法時,要注意把小數點對齊等;這樣,學生就從整體上、從本質上理解和掌握了加、減法的計算法則,學生懂理會法,就能從根本上提高計算能力,同時也發展了學生的思維能力。
四、重視比較,溝通知識間的聯系
總復習是為了使學生重溫已學的數學基礎知識,并進行系統整理,而不是對學過的知識重新講授。因此,教學時要注意通過啟發提問,引導學生回憶所學知識。
五、重視計算能力、習慣的培養
在多種情況下,學生的計算能力反映在運用運算定律、性質以及和、差、積、商的變化規律進行簡便運算上。能否用運算定律、性質和靈活的運算技巧進行簡便運算?強調凡能簡便算的就要簡便算或怎樣簡算就怎樣算。
六、重視應用題分析能力
1.注意審清應用題條件
數學應用題所提供的已知條件,大多可直接用于解題,但也有其他情況:(1)條件多余且用不上。(2)條件多余有時可用也可不用。(3)條件隱藏的。
2.注意培養學生的發散思維
有些應用題問題具有發散性,應要求學生深入挖掘應用題的各個因素,結合自己的知識水平和已有經驗,憑借自己的智慧與能力,從多角度思考問題的解答方法,深入地剖析應用題的數量關系,用不同的方法去解決問題,從而拓寬學生的思維空間。
七、體驗成功的快樂,喚起學習熱情
成功感是一種積極的情感,它能滿足學生自我實現的高層次的追求。所以,上好復習課,就一定要從學生的實際水平出發,以創設學生獲得成功為核心,組織設計教學。采取低起點、小步走、快反饋的方法,將教學目標由易到難,由簡到繁分解成若干遞進層次,由不同程度的學生來完成,努力使所有學生都能自覺地參與教學活動,在每個目標層次上做到及時反饋,評價激勵,讓學生在成功的喜悅中形成愿學的氛圍。
關鍵詞:有效課堂;任務驅動;信息技術;實踐
提高課堂教學效率減輕學生負擔,是每個教師都在探索的重要課題。現代社會,因為有了“信息技術”這個魔術師而使我們的教學漸漸取代了傳統教學模式,使教育改革發生了質的傳變。其中引入了“任務驅動”為教學組織的思想方法。“任務驅動”教學法是“以任務為目標、教師為主導、學生為主體”的方法。學生成績的好壞,除了與頭腦發育程度外,更多的是靠課堂的學習效率高低和課后的拓展研究。所以,在課程目標任務完成基礎上,由傳統的教師滿堂灌教學理念已被以學生為主體,教師為主導的教學模式逐漸取代。教師要善于發揮學生的主觀能動性,激發學生的學習熱忱和動力,引導學生思考并形成解決疑難困惑的能力,達到良好的師生互動性。現結合我的教學實踐談談以下的做法。
1.“學習任務”的目標設置和實現
作為教師要對學習中的目標都做到了如指掌,并把每一個知識點的內容細化為一個個容易掌握的“學習任務”,通過這些小的“學習任務”來設置教學策略,完成學習目標。
設計“學習任務”時,其認知目標一般可以采用了解、理解、掌握三個層次的學習水平。了解處于基本的層次,是相對于基礎薄弱的同學,對這部分同學,教師需要耐心地給予他們學習困難上的幫助,并對這類學生做學習內容上專點式的輔導,以最大可能讓學生邁進理解的階段。理解是對學習內容的半知半解,今天弄懂了,過段時間又不太懂,到了具體操作時竟發現看似明白的題目卻無從下手。最高層次是掌握,說明學生已對所學的內容熟練并能根據已有的知識內容嫻熟的運用甚至拓展延伸。還有,比較熟練指學生能進行效率較高的、習慣性的、有錯誤能立即自我糾正的操作。設計操作練習時,以單獨完成為主,協同學習為輔。如學習Windows時把要練習的問題設計在文件夾里,完成后把整個文件夾改名為學生的學號或名字上交;Word的操作內容設置在.doc文檔,Excel的操作內容設置在. xls文檔。這樣每節課下來,每個同學都有“作品”上交給老師。這一完成任務的成功感保證了每一位同學學習信息技術這門課的興趣和高水平的學習動機。完成比較綜合的練習時采用同學之間協作完成。比如完成Powerpoint的專題作品,以幾個同學為一組,有的上網搜索素材,有的設計流程,有的制作幻燈片文檔,作品進行評比,成績名次都是全組同學共有的。
2.“學習任務”要體現新的教學策略
“學習任務”設計時要注意學生特點、知識接受能力的差異。每一節課的教學目標的設置上都把它分成幾個層次。教師設置“學習任務”時,從學生實際出發,充分考慮學生現有的不同水平。比如完成練習時,老師只指出本節課完成幾道題以上,至于做哪些由學生自定,也可以全部做完。這樣不管是哪一層次的學生,一節課下來都會有所收獲。興趣是學生最好的老師,當他們對有足夠吸引力的學習任務進行操作時往往表現出一絲不茍,全心全意的狀態。教師在教學中可以采取普通學生做易,拔尖學生做難的政策,讓學生們真正感受學習的樂趣,之后再循序漸進地提高水平。總之,堅持學生為主體的模式,一切以學生為出發點。
3.“學習任務”設計要與實際生活相結合
從建構主義學習理論的觀點來看,學是與一定的“情境”相聯系的,這樣,才能有效地激發學生聯想,喚起學生原有認知結構中有關的知識、經驗及表象,從而使學生利用有關知識與經驗去“同化”或“順應”學習到的新知識。例如,學習完Word后,組織全班同學結合學校當時思想教育專題宣傳進行板報制作比賽。以小組為單位,自己搜集素材,組織板面,打印。選出來的優秀作品在學校公開展出,既培養了學習信息技術課的興趣,激發學習動機,又為學校的德育工作服務。對整合信息技術學科與德育資源,起到良好的效果。每到節日,組織賀卡送親人活動。學習到Excel時讓學生來對本班成績進行數據分析、統計,寫分析報告。真正體現電腦和網絡作為先進學習工具的意義和作用。
4.“任務驅動”要成為師生關系和諧友好的催化劑
在完成“學習任務”攻克難關時,老師始終是學生的“親密戰友”。及時幫學生排除完成“任務”的難關,分析出現錯誤的原因,為學生排除計算機的故障,這一切都是為了共同的目標,有了共同目標,關系自然拉近。從發展的角度看,培養學生與人共處的能力和本領是我們教育的重要組成部分。教師在這里幫助學生,給予學生示范,樹立良好的形象是最好的榜樣力量。