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教學(xué)目標(biāo)
科學(xué)探究:
1、能針對(duì)問(wèn)題,通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)等方法收集證據(jù)。
2、能在總結(jié)證據(jù)的基礎(chǔ)上,做出合理的解釋。
3、能對(duì)探究的問(wèn)題做出初步的結(jié)論。
科學(xué)知識(shí):
1、知道晝夜變化與地球的關(guān)系。
2、了解古人對(duì)晝夜成因的猜想。
3、了解晝夜變化對(duì)人及動(dòng)植物行為的影響。
情感態(tài)度與價(jià)值觀:
1、敢于大膽想象。
2、在學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題中注重證據(jù)。
1 、太 陽(yáng) 和 影 子能夠連續(xù)觀察記錄物體的影子變化。
科學(xué)知識(shí):
1、知道一天中陽(yáng)光下影子變化的規(guī)律。
2、懂得一天中氣溫和影子與太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。
情感態(tài)度與價(jià)值觀:
1、 培養(yǎng)持之以恒的觀察品質(zhì)。
2、 意識(shí)到完整的觀察記錄對(duì)結(jié)論的重要性。
教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
認(rèn)識(shí)影子的形成及變化規(guī)律。
認(rèn)識(shí)影子的變化規(guī)律。
教學(xué)方法
目標(biāo)教學(xué)法
教學(xué)準(zhǔn)備
教師——課間帶領(lǐng)班級(jí)幾個(gè)學(xué)生給影子的位置、長(zhǎng)短做記號(hào)
分組——記錄紙,粉筆,橡皮泥。鉛筆,溫度計(jì),白紙,尺子,指南針,手電筒,細(xì)鐵絲
課時(shí)安排: 2 課時(shí)
教學(xué)過(guò)程:
第一課時(shí)
一、導(dǎo)入新課
談話:今天,是開(kāi)學(xué)的第一節(jié)科學(xué)課,老師要帶同學(xué)們到操場(chǎng)看太陽(yáng),觀察陽(yáng)光下的影子。
(板書:太陽(yáng)和影子)
二、學(xué)習(xí)新課
1、觀察陽(yáng)光下物體的影子:
( 1 )提要求:以小組為單位,觀察陽(yáng)光下哪里有影子?是什么的影子?并可以選擇一些影子用粉筆把它畫在地面上
( 2 )分組活動(dòng);
( 3 )教師巡視并提問(wèn):你們有什么發(fā)現(xiàn)? 什么情況下會(huì)出現(xiàn)影子? 影子和實(shí)物有什么不同?
( 4 )游戲:踩影子
①介紹規(guī)則:兩人一組,一個(gè)人踩另外一個(gè)人的影子,一分鐘后交換,盡量不讓別人踩到自己的影子。
②學(xué)生自由組合進(jìn)行游戲活動(dòng)。
( 5 )回教室討論心得并匯報(bào);
( 6 )師生共同小結(jié):影子的產(chǎn)生有 2 個(gè)條件,一要有光源,二要有不透明的物體。
( 7 )討論:從早上太陽(yáng)升起到傍晚太陽(yáng)落山,物體的影子有變化嗎?
2、了解影子變化規(guī)律
( 1 )出去觀察剛才做記號(hào)的影子
( 2 )觀察老師事先做記號(hào)的影子
( 3 )匯報(bào)發(fā)現(xiàn):一天中影子的長(zhǎng)短、位置是變化的。
3 、模擬太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中影子的變化
( 1 )談話:一天中影子是怎樣變化了?由于時(shí)間的問(wèn)題,我們不能馬上在課堂上觀察到。但是,我們可以進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。
( 2 )看書,了解實(shí)驗(yàn)方法
( 3 )學(xué)生講述實(shí)驗(yàn)過(guò)程,教師補(bǔ)充;
( 4 )分組實(shí)驗(yàn);
( 5 )匯報(bào):影子的方向和太陽(yáng)的位置有什么關(guān)系?
影子的長(zhǎng)短和太陽(yáng)的高度有什么關(guān)系?
( 6 )預(yù)測(cè):氣溫的變化和太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)會(huì)有關(guān)系嗎?
第二課時(shí)
三、鞏固總結(jié):
1 、提問(wèn):今天我們研究了什么,你有什么收獲? 有什么疑問(wèn)? 課堂上沒(méi)解決的問(wèn)題是什么?
2 、課后研究活動(dòng):實(shí)際觀測(cè)一天中物體影子的變化;
12月10日,在中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)太陽(yáng)能熱利用專委會(huì)主辦的“室內(nèi)太陽(yáng)模擬器應(yīng)用及現(xiàn)場(chǎng)展示研討會(huì)”期間,研討會(huì)承辦單位、國(guó)內(nèi)首家太陽(yáng)能光熱上市公司日出東方(603366)太陽(yáng)能董事長(zhǎng)徐新建首次向媒體回應(yīng)皇明太陽(yáng)能董事長(zhǎng)黃鳴實(shí)施數(shù)月的“太陽(yáng)能熱水器揭黑運(yùn)動(dòng)”。
徐新建坦言,“黃鳴披露的一些問(wèn)題,在這個(gè)行業(yè)確實(shí)存在,但有問(wèn)題并不代表都是問(wèn)題,任何行業(yè)在發(fā)展過(guò)程中都會(huì)存在各種問(wèn)題,我相信可以在發(fā)展過(guò)程中得到凈化。我對(duì)于太陽(yáng)能光熱發(fā)展前景非常看好”。
“這個(gè)行業(yè)看上去門檻非常低,有點(diǎn)錢的人都可以進(jìn)來(lái)通過(guò)產(chǎn)品組裝甚至貼牌生產(chǎn)就成立一家太陽(yáng)能公司。真正深入行業(yè)、立足長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展之后,你就會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)行業(yè)的技術(shù)門檻非常高,企業(yè)必須要掌握核心競(jìng)爭(zhēng)力”,中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)產(chǎn)業(yè)工作專委會(huì)主任委員朱俊生認(rèn)為,“太陽(yáng)能光熱的技術(shù),要比太陽(yáng)能光伏更復(fù)雜。”
作為目前國(guó)內(nèi)唯一從海外引進(jìn)“室內(nèi)太陽(yáng)能模擬器”這一尖端科研設(shè)備,并組建中國(guó)太陽(yáng)能光熱行業(yè)首家“人造太陽(yáng)”實(shí)驗(yàn)室的企業(yè),徐新建在當(dāng)天還公開(kāi)宣布,“我們?cè)敢鈱?shí)驗(yàn)室和設(shè)備向同行和研究機(jī)構(gòu)免費(fèi)開(kāi)放,提升行業(yè)整個(gè)科技研發(fā)和產(chǎn)品創(chuàng)新水平”。
《中國(guó)企業(yè)報(bào)》記者看到,在當(dāng)天的“室內(nèi)太陽(yáng)模擬器應(yīng)用及現(xiàn)場(chǎng)展示研討會(huì)”上,來(lái)自皇明、清華陽(yáng)光、力諾瑞特等同行的技術(shù)人員,也前往位于連云港的日出東方的“人造太陽(yáng)”實(shí)驗(yàn)室參觀,并了解這一設(shè)備對(duì)于太陽(yáng)能熱水器技術(shù)研發(fā)的提升作用。
據(jù)悉,室內(nèi)太陽(yáng)能模擬器可以直接達(dá)到模擬太陽(yáng)能照射的工作環(huán)境,讓整個(gè)產(chǎn)品在測(cè)試過(guò)程中不受外部的環(huán)境、氣候及時(shí)間等限制,解決了此前太陽(yáng)能光熱企業(yè)在產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)過(guò)程中,經(jīng)常受到室外太陽(yáng)能光等測(cè)量環(huán)境多變等弊端。
太陽(yáng)能光熱技術(shù)專家、清華大學(xué)殷志強(qiáng)教授介紹:“室內(nèi)太陽(yáng)模擬器可克服氣候給太陽(yáng)能光熱的檢測(cè)研發(fā)帶來(lái)的不利條件,縮短技術(shù)研發(fā)的時(shí)間成本,提升效率,降低整體研發(fā)檢測(cè)周期,為行業(yè)提供更多一手?jǐn)?shù)據(jù)”。
此前,黃鳴在指責(zé)江蘇省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)院給多家企業(yè)出具的產(chǎn)品檢測(cè)報(bào)告涉嫌“造假”中就明確提出,“按照當(dāng)時(shí)的南京天氣,根本無(wú)法完成對(duì)產(chǎn)品的性能檢測(cè)”。對(duì)此,有業(yè)內(nèi)專家指出,“隨著人造太陽(yáng)實(shí)驗(yàn)室的投入使用,不管外面是陰雨天還是大霧,照樣可以進(jìn)行產(chǎn)品性能的檢測(cè)。更為重要的是,這會(huì)提升國(guó)內(nèi)企業(yè)的技術(shù)研發(fā)速度”。
徐新建透露,“早在2010年,我與公司技術(shù)總工焦青太去德國(guó)考察市場(chǎng)看到這個(gè)室內(nèi)太陽(yáng)能模擬器時(shí),我就跟焦工說(shuō),等我們有錢了就一定要將這個(gè)東西買回去。上市后公司募集的錢,我們首先就拿來(lái)進(jìn)行科研大樓的建設(shè),提升研發(fā)能力”。
實(shí)際上,在決定選擇太陽(yáng)能光熱作為為之奮斗終生的事業(yè)之后,徐新建領(lǐng)導(dǎo)下的日出東方不僅創(chuàng)造性地實(shí)現(xiàn)了“四季沐歌”、“太陽(yáng)雨”兩大品牌相互競(jìng)爭(zhēng)式的發(fā)展格局,還在快速提升并打造企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
早在2009年,日出東方就與德國(guó)斯圖加特大學(xué)ITW研究所和斯圖加特SWT技術(shù)公司合作開(kāi)發(fā)了全球最先進(jìn)的太陽(yáng)能光熱系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備,最終還在企業(yè)內(nèi)部建立了從玻璃管等原材料到整機(jī)研發(fā)的垂直產(chǎn)業(yè)鏈,實(shí)現(xiàn)了從技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造到營(yíng)銷服務(wù)的產(chǎn)業(yè)一體化布局。
【關(guān)鍵詞】微課 泰微課 學(xué)習(xí)素養(yǎng)
“泰微課”(Taizhou Microlecture)是泰州市中小學(xué)微課程的簡(jiǎn)稱。隨著科學(xué)信息技術(shù)和教育新理念的推廣,新課改下的“微視頻”資源教學(xué)模式不斷沖擊著傳統(tǒng)古板的課堂教學(xué),“流媒體”的普及更加速了信息化時(shí)代的建設(shè)和微課資源平臺(tái)的創(chuàng)新。這是由于教育正在向資源化、信息化、靈活化、系統(tǒng)化、社會(huì)化、素質(zhì)化的方向發(fā)展,教師在教學(xué)過(guò)程中如何引導(dǎo)學(xué)生適應(yīng)這種教學(xué)模式轉(zhuǎn)變成為當(dāng)下信息化社會(huì)發(fā)展的主流之一。
一、“泰微課”的建設(shè)
1.打造培養(yǎng)信息化素養(yǎng)隊(duì)伍。培養(yǎng)一支具有先進(jìn)教育理念和具備高素質(zhì)信息素養(yǎng)的教師隊(duì)伍是實(shí)現(xiàn)“泰微課”走進(jìn)課堂,走進(jìn)學(xué)生的前提。“泰微課”選題和教學(xué)內(nèi)容圍繞學(xué)科中的重難點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn),微視頻教學(xué)知識(shí)點(diǎn)要明確,要有較強(qiáng)地針對(duì)性,每一個(gè)微視頻后面配有相關(guān)的2-4道鞏固練習(xí),課后展開(kāi)“微視頻”教學(xué),專題培訓(xùn),有針對(duì)性地對(duì)具代表性的內(nèi)容加以探討和設(shè)計(jì)。
2.探索信息化教學(xué)新概念。借助“泰微課”新模式,打破教學(xué)常規(guī),探索信息化教學(xué)新模式。以全新的角度去制定教學(xué)策略,實(shí)現(xiàn)課前教師引導(dǎo)、先學(xué)后教,課中研討、問(wèn)題導(dǎo)入、課堂觀摩、專題學(xué)習(xí),課后助學(xué)、前攻后續(xù)的自主多元化教學(xué)方式。
3.擴(kuò)建資源平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)“泰微課”教學(xué)模式需要豐富的教學(xué)資源,學(xué)校要秉持“以師生建設(shè)為主,推進(jìn)‘泰微課’資源共享”的教育原則,在“微視頻”中運(yùn)用直觀的動(dòng)漫、實(shí)物、音頻、故事、視頻等多媒體信息化素材,打破沉悶、枯燥、乏味的課堂氛圍,培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和動(dòng)手能力。微視頻經(jīng)過(guò)國(guó)家官網(wǎng)平臺(tái)到學(xué)校網(wǎng)站,教師從學(xué)校專門設(shè)置的教師Moodle平臺(tái)進(jìn)入“泰微課”網(wǎng)站,直接查看下載微視頻資料。
二、“泰微課”如何提升學(xué)生學(xué)習(xí)素養(yǎng)
1.突出學(xué)生主體?!疤┪⒄n”為每個(gè)學(xué)生提供學(xué)習(xí)資源和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間,學(xué)生根據(jù)自身情況進(jìn)行學(xué)習(xí)安排和掌控,突出學(xué)生主體,推進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和個(gè)性化學(xué)習(xí),讓學(xué)生真正的掌握學(xué)習(xí)。課前預(yù)習(xí)任務(wù)有難懂的知識(shí)點(diǎn)可以通過(guò)觀看微視頻自我學(xué)習(xí),在課堂中有不能完全掌握的知識(shí)點(diǎn),可以通過(guò)課后觀看微視頻自我鞏固,這樣輕松的學(xué)習(xí)方式使學(xué)生不必像在課堂上教師集體教學(xué)那樣緊繃神經(jīng),學(xué)生也不會(huì)害怕因?yàn)榉中亩簧辖虒W(xué)節(jié)奏。
學(xué)生在微視頻的觀看和學(xué)習(xí)過(guò)程中可以自己掌握快慢程度,自我挑選學(xué)習(xí)內(nèi)容,有針對(duì)性地選擇知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí),懂了的內(nèi)容可以選擇跳過(guò)或者快進(jìn),而未能掌握或者明晰的內(nèi)容則可以選擇倒退反復(fù)進(jìn)行觀看。同時(shí),在反復(fù)觀看的過(guò)程中學(xué)生也可以停下來(lái)進(jìn)行記錄或者思考。這樣,在配套相關(guān)鞏固練習(xí)的基礎(chǔ)上,學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)水平也就自然而然得到提高。
2.提升學(xué)習(xí)過(guò)程的互動(dòng)性。究其本質(zhì)而言,“泰微課”最大的好處就是運(yùn)用微視頻提升課堂教學(xué)和學(xué)習(xí)過(guò)程的互動(dòng)性。其具體表現(xiàn)在學(xué)生和學(xué)生之間、教師和學(xué)生之間能夠進(jìn)行良好的溝通和互動(dòng)。在整個(gè)互動(dòng)過(guò)程中教師原有的角色已經(jīng)從課堂教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)者轉(zhuǎn)換為學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和輔助者,教師有了更多的時(shí)間與學(xué)生進(jìn)行問(wèn)題解決、參與小組學(xué)習(xí)、實(shí)施分層教學(xué)個(gè)別指導(dǎo)等。尤其是在學(xué)生進(jìn)行作業(yè)完成的過(guò)程中,教師可以注意到學(xué)生被哪些問(wèn)題所困擾,可以更加集中的進(jìn)行學(xué)習(xí)指導(dǎo)。
這樣,學(xué)習(xí)過(guò)程中教師就成為了最終的輔導(dǎo)人員或者指導(dǎo)人員,而不是傳統(tǒng)課堂教學(xué)過(guò)程中單純的知識(shí)傳遞人員。學(xué)生之間的互動(dòng)也能被教師盡收眼底,教師在課堂巡查的過(guò)程中可以注意到學(xué)生的資源共享、互幫互助、相互學(xué)習(xí)和借鑒、自主合作學(xué)習(xí)等。最終,學(xué)生也能夠認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)的過(guò)程中在教師引導(dǎo)下進(jìn)行的,而教師不是單純的進(jìn)行命令。
3.優(yōu)化復(fù)習(xí)和檢測(cè)方式。學(xué)生觀看微視頻之后,可以通過(guò)微視頻后面的相關(guān)習(xí)題進(jìn)行自我檢測(cè),并對(duì)自己的學(xué)習(xí)情況作出準(zhǔn)確判斷。每道習(xí)題后面都附有正確答案以及講解,學(xué)生答題后可以自我校核答案,通過(guò)分析找出做題的錯(cuò)誤點(diǎn),從而更好地掌握鞏固所學(xué)知識(shí)點(diǎn)。運(yùn)用微視頻學(xué)生還能在一段時(shí)間的學(xué)習(xí)后進(jìn)行復(fù)習(xí)和鞏固,使得知識(shí)點(diǎn)環(huán)環(huán)相扣。
4.銜接學(xué)校教育和家庭教育。 孩子的教育不單單是學(xué)校教育,家庭教育也是不可或缺的。英語(yǔ)學(xué)科起步較晚,多數(shù)家長(zhǎng)和教師交流時(shí)多表示不懂英語(yǔ),對(duì)孩子的英語(yǔ)教育無(wú)能為力?!疤┪⒄n”使學(xué)生的受教育點(diǎn)不再局限于課堂,課后通過(guò)觀看微視頻進(jìn)行預(yù)習(xí)鞏固,家長(zhǎng)也能夠參與到學(xué)生的學(xué)習(xí)中,和孩子一起學(xué)習(xí)。家長(zhǎng)的參與和指導(dǎo),也有助于孩子良好學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成。
三、結(jié)束語(yǔ)
利用微課資源平臺(tái),讓“泰微課”教學(xué)真正走進(jìn)課堂,只有讓每個(gè)學(xué)生共享到微視頻教育創(chuàng)新的成果,使學(xué)生的自主學(xué)習(xí)不偏離既定的教學(xué)目標(biāo)又達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果,實(shí)現(xiàn)教學(xué)的真正轉(zhuǎn)型。
參考文獻(xiàn):
2、因?yàn)槎練鉁氐?,把服盆期的多肉植物,最好是放在室?nèi)有太陽(yáng)光的地方,這個(gè)時(shí)候的光照比較溫和,不會(huì)曬出問(wèn)題的,同時(shí),冬季室內(nèi)溫度保持在五度以上,十度左右比較合適,有光照,一方面可以給它起到保暖升溫的作用,另一方面可以防止多肉徒長(zhǎng)。
3、但是在其他季節(jié)的時(shí)候,剛種下的多肉,在服盆期,就不能直接曬太陽(yáng),要從開(kāi)始的遮陰開(kāi)始,漸漸的開(kāi)始接觸光照,不能一下子就放在太陽(yáng)底下暴曬,這樣會(huì)影響它的服盆,可能葉片會(huì)被曬到發(fā)白,曬傷,很難看。其實(shí)如果是帶土帶盆栽種的多肉,除了夏季,剛拿回來(lái)就可以直接曬太陽(yáng)的,但是裸根種下的,剛開(kāi)始少曬點(diǎn)太陽(yáng),從遮陰漸漸開(kāi)始曬太陽(yáng)。
4、服盆期的多肉植物,除了注意光照的情況外,還有一點(diǎn)特別重要,那就是要注意澆水,剛開(kāi)始種下的多肉可以不用澆水,過(guò)兩天后再澆水,而且不能澆太多,澆水太多,會(huì)導(dǎo)致?tīng)€根或是葉片脫落。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.知道行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的原因,知道太陽(yáng)與行星間存在著引力作用.
2.知道行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來(lái)源.
3.知道太陽(yáng)與行星間引力的方向和表達(dá)式,知道牛頓定律在推導(dǎo)太陽(yáng)與行星間引力時(shí)的作用.
4.領(lǐng)會(huì)將不易測(cè)量的物理量轉(zhuǎn)化為易測(cè)量物理量的方法.
活動(dòng)方案
活動(dòng)一:回顧與思考
教師:上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了《行星的運(yùn)動(dòng)》,請(qǐng)大家回憶所學(xué)內(nèi)容,并完成下列學(xué)情檢測(cè)題.(題略.教師針對(duì)學(xué)生的回答情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和講解)
教師:請(qǐng)×××同學(xué)回憶開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的內(nèi)容.(內(nèi)容略)
教師:(投影太陽(yáng)系效果圖,如圖1所示.)在學(xué)習(xí)了開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律之后,我們不禁要思考“是什么原因使行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)?”
對(duì)這個(gè)問(wèn)題,不同的科學(xué)家給出了不同的解釋.
(教師簡(jiǎn)單介紹伽利略、開(kāi)普勒、笛卡兒給出的解釋;并介紹牛頓時(shí)代的胡克、哈雷等的觀點(diǎn),牛頓認(rèn)為:如果太陽(yáng)和行星間的引力與距離的二次方成反比,則行星的軌跡是橢圓.并且闡述了普遍意義下的萬(wàn)有引力定律.
教師:我們?cè)诒竟?jié)和下一節(jié)就來(lái)追尋牛頓的足跡,運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律來(lái)重新“發(fā)現(xiàn)”萬(wàn)有引力定律.
教師:在運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題時(shí),我們把相關(guān)問(wèn)題分為了哪兩類?
學(xué)生:從物體的受力情況求物體的運(yùn)動(dòng)情況;從物體的運(yùn)動(dòng)情況分析物體的受力情況.
教師:那么,今天我們所要討論的問(wèn)題屬于哪一類?
學(xué)生:屬于已經(jīng)知道了行星的運(yùn)動(dòng)情況,要分析行星的受力情況.
……
活動(dòng)二:太陽(yáng)對(duì)行星的引力
請(qǐng)你選定某顆行星,設(shè)其質(zhì)量為m,速度為v,行星到太陽(yáng)的距離為r.請(qǐng)根據(jù)行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)推導(dǎo)太陽(yáng)對(duì)行星的引力表達(dá)式.(請(qǐng)交待書寫相關(guān)表達(dá)式的原因或依據(jù))
學(xué)生由“行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)”,能夠?qū)懗鲂行撬柘蛐牧Φ谋磉_(dá)式F=mv2r,結(jié)合行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,可以寫出v=2πrT,代入F=mv2r可以得到F=4π2mrT2.
(點(diǎn)評(píng)過(guò)程中,注意啟發(fā)學(xué)生思考,對(duì)所得表達(dá)式進(jìn)行進(jìn)一步推導(dǎo)的必要性)
教師:我們推得的表達(dá)式F=4π2mrT2,能不能作為太陽(yáng)對(duì)行星的引力的一般表達(dá)式?能不能說(shuō),太陽(yáng)對(duì)行星的引力與行星的質(zhì)量m成正比,與行星的公轉(zhuǎn)軌道半徑r成正比,與行星公轉(zhuǎn)周期的二次方T2成反比?
學(xué)生:不能.表達(dá)式中的T和r間是有內(nèi)在關(guān)系的,即T和r不是兩個(gè)獨(dú)立的變量.因?yàn)槲覀儗W(xué)習(xí)了開(kāi)普勒第三定律,知道對(duì)任意行星都有r2T2=k,所以我們還有必要進(jìn)行進(jìn)一步的推導(dǎo).
教師:我們下一步需要怎么做?
學(xué)生:我們要將行星的周期T用軌道半徑r來(lái)表示,或者將軌道半徑r用周期T來(lái)表示,使表達(dá)式中的變量個(gè)數(shù)變少.
教師:很好.那么我們大家一起來(lái)討論一下,是消去表達(dá)式中的T,還是消去r?可以以小組為單位進(jìn)行討論,并推舉一名同學(xué)作為代表,將本小組的綜合意見(jiàn)進(jìn)行匯報(bào),闡述你們的理由.
……
學(xué)生:我們認(rèn)為,應(yīng)該消去r.因?yàn)樾行堑墓D(zhuǎn)周期T更容易測(cè)量.
學(xué)生:我們認(rèn)為,應(yīng)該消去T.因?yàn)橄會(huì)使表達(dá)式更為簡(jiǎn)潔.
教師:利用開(kāi)普勒第三定律,如果消去r,將得到F=4π2m3kT4;如果消去T,將得到F=4π2kmr2.對(duì)比這兩個(gè)表達(dá)式,我們?cè)龠M(jìn)行思考,作為太陽(yáng)對(duì)行星間的引力,你更傾向于采用哪一個(gè)表達(dá)式?
學(xué)生:我更傾向于采用F=4π2kmr2這一表達(dá)形式,它更簡(jiǎn)潔.同時(shí),行星的軌道半徑也是能測(cè)量的.
教師:這兩個(gè)表達(dá)式都反映了太陽(yáng)對(duì)行星的引力F與行星的兩個(gè)物理量有關(guān).公式F=4π2m3kT4反映了引力與行星的質(zhì)量m和運(yùn)動(dòng)周期T有關(guān);公式F=4π2kmr2反映了引力與行星的質(zhì)量m和行星與太陽(yáng)間的距離r有關(guān).作為兩物體間引力的影響因素,我們更容易想到的是引力與兩物體間的距離有關(guān),而周期則是在一定引力作用下的物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,所以我們采用F=4π2kmr2這一公式,更何況她有一種簡(jiǎn)約美.
也就是說(shuō),太陽(yáng)對(duì)不同行星的引力,與行星的質(zhì)量成正比,與行星和太陽(yáng)間距離的二次方成反比,可簡(jiǎn)記為F∝mr2.
活動(dòng)三:行星對(duì)太陽(yáng)的引力
試從太陽(yáng)與行星間相互作用的角度,由太陽(yáng)對(duì)行星的引力分析行星對(duì)太陽(yáng)的引力.
……
教師:太陽(yáng)對(duì)行星的引力,行星是受力物體,所以可以說(shuō),公式F∝mr2反映的是引力與被吸引的受力星體質(zhì)量成正比.而從太陽(yáng)與行星間相互作用的角度來(lái)看,兩者的地位是相同的.也就是說(shuō),太陽(yáng)對(duì)行星有吸引力,則行星對(duì)太陽(yáng)也有吸引力.行星對(duì)太陽(yáng)的吸引力F′與被吸引的物體――太陽(yáng)的質(zhì)量成正比,與太陽(yáng)到行星間的距離的二次方成反比.記為F′∝Mr2.
活動(dòng)四:太陽(yáng)與行星間的引力
根據(jù)牛頓第三定律,概括太陽(yáng)與行星間的引力.
學(xué)生:根據(jù)牛頓第三定律,作用力與反作用力大小相等.太陽(yáng)對(duì)行星的引力與行星對(duì)太陽(yáng)的引力大小相等.
教師:太陽(yáng)對(duì)行星的引力表示為F∝mr2,行星對(duì)太陽(yáng)的引力表示為F′∝Mr2,可見(jiàn),兩者間的引力既與行星的質(zhì)量成正比,又與太陽(yáng)的質(zhì)量成正比,總與它們間的距離的二次方成反比,概括起來(lái)有F∝Mmr2.
教師:我們引入比例系數(shù)G,寫成等式為F=GMmr2.太陽(yáng)與行星間的引力的方向沿著二者的?B線.
教師:表達(dá)式F=GMmr2有沒(méi)有適應(yīng)條件?
學(xué)生:有.由于這個(gè)表達(dá)式來(lái)源于開(kāi)普勒定律,所以它只適用于行星與太陽(yáng)之間的力.
教師:很好.牛頓從這里又向前走了一大步,他的思想超越了行星與太陽(yáng),開(kāi)始思考萬(wàn)物間的相互作用力.下一節(jié)我們將學(xué)習(xí)――萬(wàn)有引力.
教師:好.這節(jié)課就到這里.課后請(qǐng)同學(xué)們?cè)俅伍喿x課文,并思考課本38頁(yè)的“說(shuō)一說(shuō)”,可小組討論.
教學(xué)后記
【關(guān)鍵詞】開(kāi)放 實(shí)驗(yàn)室 創(chuàng)新能力
近年來(lái),隨著我國(guó)研究生招生規(guī)模逐年的擴(kuò)大,如何創(chuàng)造更好的學(xué)習(xí)環(huán)境,以利于研究生的教育,進(jìn)而提高研究生的培養(yǎng)質(zhì)量和創(chuàng)新能力,這是高校管理層和教學(xué)實(shí)施環(huán)節(jié)中各個(gè)主體單位和部門所必須面對(duì)和認(rèn)真思考的問(wèn)題。
研究生教學(xué)與本科生教學(xué)的最大區(qū)別在于除了必要的基礎(chǔ)教學(xué)外,實(shí)踐活動(dòng)是教學(xué)中的重要內(nèi)容,包括配合理論課程學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué),研究生參與和進(jìn)行課題研究所必須進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)工作以及研究生為了撰寫學(xué)位論文等所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)工作等。培養(yǎng)一個(gè)高素質(zhì)的合格研究生,關(guān)鍵要培養(yǎng)研究生的創(chuàng)造性素質(zhì)和開(kāi)拓創(chuàng)新能力,而實(shí)驗(yàn)室在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用;為了實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)具有高素質(zhì)、創(chuàng)新能力人才的目標(biāo),目前我國(guó)的研究生教育也越來(lái)越重視實(shí)踐性和綜合性,甚至有些高校還提出了縮短理論課修課時(shí)間,強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ?xùn)練,嚴(yán)格論文要求的改革措施。然而,很多方面的實(shí)踐能力是可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)室手段加以訓(xùn)練和培養(yǎng)的。因此,通過(guò)建設(shè)專門的學(xué)科實(shí)驗(yàn)平臺(tái),提供更加全面、系統(tǒng)和規(guī)范的實(shí)踐能力培養(yǎng)內(nèi)容、過(guò)程和環(huán)境,形成教學(xué)科研有機(jī)結(jié)合的更為完善的實(shí)踐能力培養(yǎng)體系,是當(dāng)前研究生教育發(fā)展得迫切需求。
為了使實(shí)驗(yàn)室管理體制適應(yīng)教育體制改革和培養(yǎng)創(chuàng)新人才的需要,充分發(fā)揮技術(shù)人員、儀器設(shè)備和房屋的效益,改善教學(xué)科研條件,我院以有利于學(xué)科建設(shè),有利于提高辦學(xué)質(zhì)量和效益,有利于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐能力,培養(yǎng)寬口徑創(chuàng)新優(yōu)質(zhì)人才的思路進(jìn)行了改革,并通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室資源進(jìn)行必要的整合和改善,有效克服了原有管理體制分散、重復(fù)、低效和封閉的弊端,合理地配置了實(shí)驗(yàn)人員、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)用房等資源,建立起與學(xué)科建設(shè)、專業(yè)建設(shè)和改革相適應(yīng)的,有利于學(xué)生創(chuàng)新能力素質(zhì)培養(yǎng),高效發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室基地作用的實(shí)驗(yàn)室工作體系和管理體制。打破了學(xué)科內(nèi)部界限,建設(shè)學(xué)科實(shí)驗(yàn)大平臺(tái);通過(guò)統(tǒng)一管理,優(yōu)化資源配置,使實(shí)驗(yàn)室的綜合效益得到了明顯的提高,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
一 統(tǒng)一建設(shè)管理,優(yōu)化資源配置
對(duì)于本科生,學(xué)校有很多開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室提供本科階段實(shí)驗(yàn)需要的各種設(shè)備、材料。而對(duì)于研究生來(lái)說(shuō),國(guó)內(nèi)的研究生教育基本上都是一個(gè)固定的模式:由一個(gè)導(dǎo)師指導(dǎo)若干個(gè)博士生或碩士生,多數(shù)導(dǎo)師依靠自己的科研項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)為學(xué)生提供一定的實(shí)驗(yàn)條件,若導(dǎo)師的科研項(xiàng)目多、經(jīng)費(fèi)足,則學(xué)生的實(shí)驗(yàn)條件相對(duì)較好,但科研經(jīng)費(fèi)較少的導(dǎo)師就只能勉強(qiáng)維持,尤其對(duì)于一些年輕的導(dǎo)師,他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室啟動(dòng)過(guò)程中更是困難重重,帶領(lǐng)學(xué)生要給學(xué)生發(fā)生活費(fèi),學(xué)生發(fā)表文章需要版面費(fèi),購(gòu)置設(shè)備需要資金,平時(shí)的藥品耗材也要投入,這些切實(shí)問(wèn)題都擺在面前,而科研設(shè)備的存量大都是以課題組為單位的小單位所有制,實(shí)驗(yàn)室基本上是在學(xué)科范圍的基礎(chǔ)上建立的,實(shí)驗(yàn)設(shè)備大多數(shù)歸屬導(dǎo)師名下管理和使用,這就導(dǎo)致各個(gè)導(dǎo)師和科研團(tuán)隊(duì)之間實(shí)驗(yàn)資源使用的相對(duì)獨(dú)立,沒(méi)有形成很好的協(xié)作機(jī)制,實(shí)驗(yàn)資源不能很好地共享。這樣的科研創(chuàng)新平臺(tái)綜合性、交叉性就很低,集成創(chuàng)新能力就比較差。
為了改變這種現(xiàn)狀,我院建立了針對(duì)研究生開(kāi)放的學(xué)科實(shí)驗(yàn)大平臺(tái),凡是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備項(xiàng)目的論證確定、管理制度的制定等重要事項(xiàng),均從學(xué)科的全面發(fā)展來(lái)綜合權(quán)衡,制訂儀器設(shè)備有償使用辦法,提高儀器設(shè)備的利用率。對(duì)于大型、精密儀器的使用和保養(yǎng),實(shí)行專人負(fù)責(zé)制,保證儀器設(shè)備的正常使用,發(fā)揮其應(yīng)有的作用;這對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的良性循環(huán)都起到了積極的作用;大件設(shè)備的購(gòu)買組織統(tǒng)一招標(biāo),使有限的資金得到最大的利用效益,提高了實(shí)驗(yàn)房屋和儀器設(shè)備的利用率。
實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供研究生自由做實(shí)驗(yàn)的空間和設(shè)備等,不同研究方向的同學(xué)可以互相合作,并鼓勵(lì)學(xué)生在開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)大平臺(tái)下創(chuàng)造性地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)工作,既提高了學(xué)生的科研水平,也提高了團(tuán)隊(duì)合作精神,為以后研究生參加工作從智商和情商兩方面都能得到鍛煉和提高。
二 強(qiáng)化完善規(guī)章制度,建立系統(tǒng)的規(guī)范化管理
建立和完善了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本文件和儀器、設(shè)備、材料、經(jīng)費(fèi)、資料、檔案、安全、維修等較為全面的實(shí)驗(yàn)室管理規(guī)章制度,并嚴(yán)格操作執(zhí)行,使實(shí)驗(yàn)室工作基本上做到工作有目標(biāo)、辦事有規(guī)章、操作有規(guī)程、安全有制度,確保了實(shí)驗(yàn)室高效有序地運(yùn)轉(zhuǎn)。要保證實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放的順利進(jìn)行,必須建立嚴(yán)格的開(kāi)放管理制度。目前,實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放制度為:預(yù)約登記,采取全校研究生可以提前預(yù)約登記的方法,按預(yù)約時(shí)間上機(jī),并在實(shí)驗(yàn)記錄本上認(rèn)真記錄,包括日期、時(shí)間和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不準(zhǔn)離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室,如有緊急情況要采取應(yīng)急措施,并及時(shí)通知實(shí)驗(yàn)室的教師。實(shí)驗(yàn)完畢,要將設(shè)備和實(shí)驗(yàn)室清理干凈方可離開(kāi)。 同時(shí),我院還將現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等在校園網(wǎng)上詳盡地介紹,盡可能充分地展現(xiàn)給研究生參考,讓研究生們知道在他們進(jìn)行科學(xué)研究時(shí),所處的研究環(huán)境中有這些儀器設(shè)備可供選擇,這樣他們依據(jù)各自的需求合理制定自己的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。同時(shí),實(shí)驗(yàn)資源可以做到跨學(xué)科、跨學(xué)校合作共享,既不但我校各學(xué)科實(shí)驗(yàn)室之間可以交叉進(jìn)行實(shí)驗(yàn),也可以與其他高校實(shí)驗(yàn)室協(xié)作開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)資源相對(duì)的動(dòng)態(tài)流動(dòng),提高實(shí)驗(yàn)資源的使用效率,最大限度地挖掘研究生的科研創(chuàng)新能力。
三 建設(shè)高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員隊(duì)伍,提高實(shí)驗(yàn)室管理水平
為實(shí)現(xiàn)最大限度地發(fā)揮學(xué)科實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì),必須盡快提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員的素質(zhì),增加高學(xué)歷人員充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍,并適時(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)人員的培訓(xùn),加快師資隊(duì)伍綜合素質(zhì)的提高。實(shí)驗(yàn)室要安排有一定資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員全天候地在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)前來(lái)做實(shí)驗(yàn)的研究生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。一是要指導(dǎo)研究生解決問(wèn)題的方法,二是要幫助專業(yè)基礎(chǔ)薄弱的研究生盡快掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備操作規(guī)范,使他們少走彎路。另外,專職人員應(yīng)該了解最前沿的學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài),在研究生教育期間能不斷地給學(xué)生提出新問(wèn)題,指導(dǎo)解決新問(wèn)題的方法,成為培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力的直接力量。
同時(shí),要建立嚴(yán)格的培訓(xùn)制度,為保證儀器設(shè)備的正常運(yùn)行,研究生使用大型儀器,必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的培訓(xùn)。我院目前實(shí)行研究生隨時(shí)可以到實(shí)驗(yàn)室登記參加培訓(xùn),登記到一定名額即可組織培訓(xùn)。培訓(xùn)采取集中講解與具體輔導(dǎo)相結(jié)合的方式。即經(jīng)過(guò)集中講解后,實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員要認(rèn)真具體輔導(dǎo)每一位研究生的上機(jī)操作和處理數(shù)據(jù),直到使他們達(dá)到熟練操作的水平。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的考核合格后,才能取得獨(dú)立上機(jī)操作的資格。
除培訓(xùn)外,實(shí)驗(yàn)室還要將設(shè)備的具體使用步驟打印出來(lái),并掛到實(shí)驗(yàn)室墻上,供學(xué)生使用時(shí)參考。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)放后,設(shè)備的使用率提高了,設(shè)備的損耗也必然增加,我們要通過(guò)定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查、維護(hù),并加大實(shí)驗(yàn)室的資金投入,增加一些通用、常用儀器設(shè)備,改善實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
學(xué)科創(chuàng)新平臺(tái)是支撐高校學(xué)科建設(shè)開(kāi)展教學(xué)科研的主要支柱,學(xué)科創(chuàng)新平臺(tái)的建設(shè)一直是學(xué)科建設(shè)與發(fā)展的重要內(nèi)容。隨著科學(xué)技術(shù)地迅速發(fā)展,實(shí)驗(yàn)條件的改善和儀器設(shè)備的更新,更是學(xué)科持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。學(xué)科建設(shè)與發(fā)展的方向決定了學(xué)科創(chuàng)新平臺(tái)的建設(shè)目標(biāo)和內(nèi)容,反之,學(xué)科創(chuàng)新平臺(tái)的建設(shè)水平和實(shí)力又直接影響了學(xué)科的進(jìn)一步發(fā)展。因此,學(xué)科創(chuàng)新平臺(tái)的建設(shè)應(yīng)以學(xué)科發(fā)展為牽引,不斷適應(yīng)高校素質(zhì)教育創(chuàng)新教育發(fā)展的需要,形成特色鮮明、機(jī)制靈活地運(yùn)行高效功能強(qiáng)勁的中心式學(xué)科創(chuàng)新平臺(tái),以有力地支撐和促進(jìn)學(xué)科專業(yè)的建設(shè)與發(fā)展,為學(xué)生增加新知識(shí)、開(kāi)闊新視野、創(chuàng)造新能力、獲取新成果,為今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究奠定牢固的基礎(chǔ)。
實(shí)驗(yàn)室全面開(kāi)放的目的,就是要為人才培養(yǎng)、科學(xué)研究提供實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證開(kāi)發(fā)平臺(tái)。我院實(shí)驗(yàn)教學(xué)近年來(lái)取得了喜人的成績(jī)。如2010年我院研究生在各類期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文200多篇,其中發(fā)表SCI論文有34篇,發(fā)表EI論文25篇;申報(bào)國(guó)家專利16項(xiàng)。雖然按照創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標(biāo)要求,我們對(duì)實(shí)驗(yàn)室全面開(kāi)放在形式與方法上取得了一定的成績(jī),但學(xué)科實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)卻是一項(xiàng)實(shí)踐性很強(qiáng),需要不斷探索的工作,我們需要進(jìn)一步的提高與改進(jìn),尤其是體制結(jié)構(gòu)及管理制度還需逐步完善,以促進(jìn)研究生培養(yǎng)質(zhì)量和學(xué)位論文水平的提高,提高學(xué)科實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的綜合效益。
參考文獻(xiàn)
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[關(guān)鍵詞]高職;電力電子技術(shù);教學(xué)改革
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.11.039
1 引 言
電力電子技術(shù)是太陽(yáng)能光電應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的核心課,它是一門集電子技術(shù)、控制技術(shù)和電力技術(shù)于一體的綜合叉學(xué)科,該課程課堂教學(xué)的最大特點(diǎn)就是電路圖和波形圖較多,實(shí)踐性強(qiáng)<sup>[1]</sup>。近年來(lái),隨著新型電力電子元器件的發(fā)展,電力電子技術(shù)得到飛速發(fā)展,在太陽(yáng)能新能源領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。因此,如何把握好課堂的教學(xué)內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生既能又快又好地掌握必需的知識(shí),又能培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力,在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)獲得最好的教學(xué)效果,是一項(xiàng)亟須解決的問(wèn)題。本文結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐環(huán)節(jié)三個(gè)方面對(duì)該課程的教學(xué)改革進(jìn)行探索。
2 調(diào)整優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
現(xiàn)在的高職高專電力電子技術(shù)教材,大都是電氣工程專業(yè)、自動(dòng)化專業(yè)等相近專業(yè)通用的教材,但太陽(yáng)能光電應(yīng)用技術(shù)專業(yè)學(xué)生與其他專業(yè)學(xué)生在前期課程和后續(xù)課程上有所不同,因此,對(duì)本課程的學(xué)習(xí)要求就有所不同。太陽(yáng)能光電應(yīng)用技術(shù)專業(yè)學(xué)生電類基礎(chǔ)較差,學(xué)習(xí)本課程時(shí)應(yīng)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)應(yīng)用,淡化理論推導(dǎo)。教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該源于真實(shí),教學(xué)情景能夠呈現(xiàn)光伏系統(tǒng)安裝的工作內(nèi)容和形式,在光伏體統(tǒng)安裝中這些任務(wù)最典型、被廣泛使用到。
因此,電力電子技術(shù)的課程以電力電子開(kāi)關(guān)器件為核心、四類基本變換器和兩種控制方法為基礎(chǔ)、兼顧當(dāng)前技術(shù)發(fā)展,將課程內(nèi)容分為六大學(xué)習(xí)情境:調(diào)光燈裝置、直流調(diào)速裝置、電風(fēng)扇無(wú)極變速裝置、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源、不間斷電源(UPS)和變頻器<sup>[2]</sup>。將每個(gè)學(xué)習(xí)情景分解為若干個(gè)學(xué)習(xí)性工作任務(wù),細(xì)化學(xué)習(xí)內(nèi)容;每個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)又對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)。學(xué)生以五人一組組成團(tuán)隊(duì),配合完成各個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,從而完成一個(gè)完整的學(xué)習(xí)任務(wù)。
3 改進(jìn)教學(xué)方法
3.1 以工作過(guò)程為導(dǎo)向
整個(gè)教學(xué)圍繞任務(wù)的解決展開(kāi),突出知識(shí)的應(yīng)用性,引導(dǎo)學(xué)生自主思考。設(shè)計(jì)電力電子課程是以六大學(xué)習(xí)情景展開(kāi),針對(duì)每一個(gè)學(xué)習(xí)情景提出一個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù),讓學(xué)生從現(xiàn)象找到本質(zhì)。再開(kāi)展學(xué)習(xí)情景相關(guān)知識(shí)和技能的學(xué)習(xí)與鍛煉,從調(diào)光燈到變頻器應(yīng)用,有目的地開(kāi)展培養(yǎng)方案,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探索項(xiàng)目的相關(guān)知識(shí)的技能,全面鍛煉學(xué)生的能力。
3.2 講解與訓(xùn)練結(jié)合
以學(xué)生為主體,教師加以適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo),提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,提高學(xué)生的實(shí)踐技能。如學(xué)習(xí)電力電子器件時(shí),教師引導(dǎo)學(xué)生分析其特征,及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試訓(xùn)練,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)該部分知識(shí)和技能的理解與記憶<sup>[3]</sup>。
3.3 設(shè)計(jì)型思維教學(xué)模式的應(yīng)用
教師在講解一個(gè)電路之后,對(duì)后續(xù)相同結(jié)構(gòu)的電路創(chuàng)設(shè)一定的問(wèn)題情境,引導(dǎo)學(xué)生思維分析,由學(xué)生提出見(jiàn)解。如在講解相控整流時(shí),由于不同負(fù)載時(shí)的電路分析過(guò)程是基本重復(fù)的,為此在講電路之前,先讓學(xué)生熟悉電阻和電感的特點(diǎn),然后分析電阻性負(fù)載下的電路,而電感負(fù)載電路的分析由于過(guò)程基本相同,則可以留給學(xué)生解決。在這個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)中,安排學(xué)生進(jìn)行電路分析的設(shè)計(jì),然后討論不同控制角下的波形,讓學(xué)生提出猜想,最后利用仿真軟件加以演示。
通過(guò)多種教學(xué)方法的靈活使用,將抽象的問(wèn)題具體化、形象化,將理論分析與應(yīng)用相結(jié)合,通過(guò)實(shí)際應(yīng)用,從小的實(shí)踐項(xiàng)目到較大一點(diǎn)的綜合性實(shí)踐項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與制作,培養(yǎng)學(xué)生的成就感,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和樂(lè)趣。將學(xué)生的被動(dòng)接收變?yōu)樵诶蠋煹闹笇?dǎo)下的主動(dòng)學(xué)習(xí),這樣所有問(wèn)題都迎刃而解。
4 改革實(shí)踐環(huán)節(jié)
4.1 打破原有驗(yàn)證性試驗(yàn)體系
通過(guò)學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)方式,形成理論、實(shí)踐教學(xué)交融漸進(jìn)模式。如調(diào)光燈模塊中,先引出分析案例――調(diào)光燈,由其工作特點(diǎn)引申到相關(guān)工作器件、工作電路和工作原理。學(xué)習(xí)器件時(shí),讓學(xué)生進(jìn)行器件的測(cè)試,使其掌握該種器件特性;學(xué)習(xí)到工作電路和工作原理時(shí),讓其進(jìn)行電路實(shí)訓(xùn),自己連接電路,并通過(guò)波形觀察掌握這種電路特點(diǎn)和應(yīng)用,學(xué)習(xí)完這部分內(nèi)容后還進(jìn)行調(diào)光燈的綜合實(shí)訓(xùn),讓學(xué)生從安裝、調(diào)試到故障分析一步步掌握和整流技術(shù)相關(guān)的知識(shí)和技能。
4.2 選擇具有較高實(shí)用價(jià)值的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目
電力電子技術(shù)課程具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用背景,而實(shí)訓(xùn)是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、動(dòng)手能力和科學(xué)研究方法的重要手段。因此,要選擇基礎(chǔ)和具有較高實(shí)用價(jià)值的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,基礎(chǔ)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目例如單相、三相整流橋路性能研究、斬波電路性能研究等<sup>[4]</sup>。通過(guò)這些實(shí)訓(xùn)可以使學(xué)生掌握電路基本拓?fù)涞脑砗蜆?gòu)成,對(duì)實(shí)訓(xùn)結(jié)果的分析使學(xué)生對(duì)電路工作原理有了更深刻的理解。具有較高實(shí)用價(jià)值的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,例如開(kāi)關(guān)電源的性能研究、功率因數(shù)校正技術(shù)等。這些實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目密切聯(lián)系著當(dāng)今電力電子技術(shù)發(fā)展的最前沿技術(shù),同時(shí)對(duì)本課程的應(yīng)用領(lǐng)域、可以解決的問(wèn)題有了更直觀更感性的認(rèn)識(shí)。通過(guò)這些實(shí)訓(xùn)提高學(xué)生對(duì)電力電子技術(shù)的知識(shí)儲(chǔ)備和技術(shù)能力,讓學(xué)生做到學(xué)有所用,學(xué)有所想。
5 綜合性課程設(shè)計(jì)的設(shè)想
傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)只隸屬于各門課程,它們之間銜接性較差,學(xué)生難以掌握完整的知識(shí)體系。為克服傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的不足,近年來(lái),開(kāi)放式的綜合性課程設(shè)計(jì)備受關(guān)注,成為當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重點(diǎn)。這種開(kāi)放式綜合性課程設(shè)計(jì)模式的特點(diǎn)是:以系統(tǒng)化專業(yè)知識(shí)為主線,以開(kāi)放的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室為基地,以實(shí)際動(dòng)手為基礎(chǔ),以激發(fā)學(xué)生的興趣、主動(dòng)求知為動(dòng)力,以培養(yǎng)創(chuàng)新能力為目的。
筆者認(rèn)為,電氣工程及其自動(dòng)化的綜合性課程設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)強(qiáng)、弱電結(jié)合的特點(diǎn),因此包含電能變換電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試是必要的,該部分可利用通電電能變換器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外,綜合性課程設(shè)計(jì)還應(yīng)覆蓋自動(dòng)控制理論、計(jì)算機(jī)控制、檢測(cè)與信號(hào)處理等課程的內(nèi)容,為此可增加單片機(jī)控制單元,電機(jī)速度檢測(cè)單元、電流檢測(cè)單元及有關(guān)機(jī)械部件,形成數(shù)字化的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)。以該系統(tǒng)作為綜合性實(shí)驗(yàn)平臺(tái),可設(shè)立多種多樣的綜合設(shè)計(jì)題目,達(dá)到對(duì)學(xué)生綜合技能的訓(xùn)練和培養(yǎng)的目的。
6 結(jié) 論
電力電子技術(shù)課程作為一門工科的課程,要上好這門課是不容易的。該課程的改革是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,其學(xué)術(shù)性和技術(shù)性很強(qiáng),涉及的面較廣。要搞好這項(xiàng)改革工作,既需要學(xué)校的投入,也需要教師的艱苦努力和無(wú)私奉獻(xiàn)。為把學(xué)生培養(yǎng)成為基礎(chǔ)厚、知識(shí)博、能力強(qiáng)、口徑寬和適應(yīng)性強(qiáng)的高素質(zhì)人才,我們要積極探索教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革方法,使學(xué)生能真正成為應(yīng)用型技術(shù)人才<sup>[5]</sup>。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:材料;本科;創(chuàng)新能力;實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2014)41-0269-03
一、前言
高等教育的任務(wù)是要合理調(diào)配和使用有限的教育資源,為國(guó)家培養(yǎng)更多、更好的人才和創(chuàng)造更多、更好的科研成果,而創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是高等教育人才培養(yǎng)中的重中之重。黨的十六屆五中、六中全會(huì)做出了建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家的戰(zhàn)略決策,而建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家決定的因素是人才,關(guān)鍵是創(chuàng)新型人才。創(chuàng)新型人才對(duì)黨和國(guó)家事業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。作為建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家重要支撐和動(dòng)力的高等學(xué)校,必須不斷提升自主創(chuàng)新能力,真正擔(dān)負(fù)起培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重任。面對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的新形勢(shì),加強(qiáng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),探索適合我國(guó)國(guó)情的高等學(xué)校創(chuàng)新人才培養(yǎng)之路,是當(dāng)前我國(guó)高等教育面臨的重要問(wèn)題。培養(yǎng)大批接受過(guò)良好工程教育,具有堅(jiān)實(shí)基本工程素養(yǎng)和卓越創(chuàng)新能力的未來(lái)工程師,是國(guó)家走新型工業(yè)化道路、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)的必然要求。教育改革必須適應(yīng)培養(yǎng)創(chuàng)新人才的需要,因此,培養(yǎng)創(chuàng)新型人才已成為現(xiàn)階段我國(guó)高等院校在人才培養(yǎng)中的首要任務(wù),是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)的重要保障。
二、材料學(xué)科創(chuàng)新人才培養(yǎng)現(xiàn)狀
材料是一個(gè)科技含量高、學(xué)科范圍廣、技術(shù)密集、應(yīng)用性強(qiáng)的學(xué)科,其理論構(gòu)想、創(chuàng)意、驗(yàn)證和研究都必須依賴實(shí)踐來(lái)完成,即通過(guò)理論與實(shí)踐的結(jié)合,使其有形化、物質(zhì)化。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在材料專業(yè)教育中占據(jù)著戰(zhàn)略性的重要地位,是培養(yǎng)材料領(lǐng)域創(chuàng)新人才的關(guān)鍵環(huán)節(jié),具有其他任何教學(xué)方式不可替代的獨(dú)特作用。實(shí)驗(yàn)室能為學(xué)生提供一個(gè)實(shí)踐平臺(tái),學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)中不僅學(xué)習(xí)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、方法和技能,更要受到嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)訓(xùn)練,培養(yǎng)科學(xué)的世界觀和方法論,在科學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生科技發(fā)展突破性成果的一個(gè)個(gè)實(shí)例中激發(fā)探索精神和創(chuàng)新激情,形成創(chuàng)新人才所必須具有的獨(dú)立思考能力,分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合能力和創(chuàng)新能力。在目前的材料類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,一般是將本科教學(xué)和科研分開(kāi),本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)自成一體,有專門的實(shí)驗(yàn)室,專門的實(shí)驗(yàn)人員負(fù)責(zé)指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn),而科研資源是博導(dǎo)、碩導(dǎo)帶著研究生在科研實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科學(xué)研究。本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目幾年甚至幾十年不變,而在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異,知識(shí)爆炸的年代,這一本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式顯然與時(shí)代的發(fā)展不符,與培養(yǎng)創(chuàng)新性材料人才的目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)。以山東理工大學(xué)材料學(xué)院的本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)為例,本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)材料科學(xué)與工程、材料化學(xué)和高分子材料與工程三個(gè)本科專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù),該體系傳授材料學(xué)科基本實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能,但對(duì)于訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)思維方法和創(chuàng)新實(shí)踐能力則力不從心。而學(xué)科所擁有的國(guó)家工業(yè)陶瓷工程研究中心等科研平臺(tái)不承擔(dān)一個(gè)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目,在創(chuàng)新性材料人才培養(yǎng)過(guò)程中暴露出許多不足。因此,我們將材料科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)中心的材料學(xué)科教學(xué)和科研實(shí)驗(yàn)資源重新配置,最大限度的做到資源共享,提高利用效率,期望能更好地服務(wù)于本科教學(xué),提高材料類本科創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)質(zhì)量,同時(shí)也拓寬了科研和社會(huì)服務(wù)資源,為高校實(shí)驗(yàn)平臺(tái)資源建設(shè)和管理模式改革進(jìn)行探討。
三、材料學(xué)科教學(xué)科研一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)措施和成果
我們的實(shí)驗(yàn)室改革圍繞如何科學(xué)配置實(shí)驗(yàn)資源和功能,最大限度的做到資源共享,提高利用效率,更好服務(wù)于教學(xué)、科研和社會(huì)服務(wù)的開(kāi)展,提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力,其中主要進(jìn)行以下幾方面的工作。
1.材料學(xué)院實(shí)驗(yàn)資源現(xiàn)狀分析。截至2007年,材料科學(xué)與工程學(xué)院材料學(xué)科實(shí)驗(yàn)室完成了初級(jí)建設(shè)階段,擁有了較為完整的學(xué)科教學(xué)實(shí)驗(yàn)體系和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)條件,實(shí)驗(yàn)設(shè)備總值達(dá)到了950余萬(wàn)元,但是沒(méi)有一臺(tái)單價(jià)5萬(wàn)元以上的設(shè)備,承擔(dān)著材料學(xué)科三個(gè)本科專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù),實(shí)驗(yàn)任務(wù)由實(shí)驗(yàn)中心的專職實(shí)驗(yàn)員準(zhǔn)備、指導(dǎo)完成。而以國(guó)家工業(yè)陶瓷工程研究中心為代表的科研平臺(tái)科研儀器設(shè)備資源總值達(dá)到了1800余萬(wàn)元,其中5萬(wàn)元以上的設(shè)備50余臺(tái)件,承擔(dān)研究生培養(yǎng)和教師的科研任務(wù)。但科研平臺(tái)在運(yùn)行中暴露出許多問(wèn)題,比如管理人員不足、設(shè)備開(kāi)發(fā)利用不夠、教學(xué)科研資源分離,導(dǎo)致資源設(shè)備的利用效益偏低,大型設(shè)備的人才培養(yǎng)功能得不到利用,設(shè)備的領(lǐng)用、管理、使用、服務(wù)機(jī)制不夠健全。這種狀況使大型設(shè)備的人才培養(yǎng)功能得不到利用,本科生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)得不得保障。隨著學(xué)校建設(shè)教學(xué)科研型大學(xué)目標(biāo)的提出,學(xué)校進(jìn)入內(nèi)涵式發(fā)展階段,材料學(xué)院也明確提出以培養(yǎng)“能力強(qiáng)、素質(zhì)高、具有創(chuàng)新精神的應(yīng)用型人才”為目標(biāo)。因此,如何做好實(shí)驗(yàn)資源的優(yōu)化配置、精細(xì)管理和充分共享,推動(dòng)教學(xué)科研社會(huì)服務(wù)三大功能的實(shí)現(xiàn),具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2.教學(xué)、科研一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)。課題組通過(guò)調(diào)研相應(yīng)高校材料學(xué)科實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的情況,研究分析我校材料學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)及科研方向等,針對(duì)實(shí)際找出實(shí)驗(yàn)資源配置、共享、使用、管理中存在的問(wèn)題。通過(guò)分析問(wèn)題,制定調(diào)整改進(jìn)管理辦法并付諸實(shí)施。根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)和儀器設(shè)備類型重新劃分實(shí)驗(yàn)室,按照專業(yè)培養(yǎng)方案要求,確定實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)功能,充分整合學(xué)科資源建設(shè)教學(xué)科研一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái),打破教學(xué)科研資源壁壘,實(shí)施學(xué)科實(shí)驗(yàn)資源共享,以中心為依托統(tǒng)一構(gòu)建學(xué)科教學(xué)科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。不再將實(shí)驗(yàn)室明確分為本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)室和科研實(shí)驗(yàn)室,將原來(lái)的本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)室和各類研究中心(國(guó)家工業(yè)陶瓷材料工程技術(shù)研究中心、山東省陶瓷基復(fù)合材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、山東省陶瓷基復(fù)合材料工程技術(shù)研究中心實(shí)驗(yàn)室、工程陶瓷制備技術(shù)國(guó)家地方共建工程中心、先進(jìn)陶瓷材料研究所、功能高分子材料研究所、晶體材料研究所、表面工程研究所、皇冠新材料研究所、鯤鵬精細(xì)陶瓷材料研究所、15個(gè)校企共建工程技術(shù)中心等)有機(jī)整合為材料學(xué)科教學(xué)科研共享資源平臺(tái),平臺(tái)管理人員實(shí)行專兼結(jié)合,實(shí)驗(yàn)室專職人員負(fù)責(zé)儀器設(shè)備管理、維護(hù)和維修工作,兼職教師參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)室的管理工作。實(shí)驗(yàn)中心的大型精密貴重儀器設(shè)備實(shí)行專人專管,將中心擁有的29臺(tái)大精貴儀器設(shè)備按照功能分為15個(gè)機(jī)組,每個(gè)機(jī)組聘用2名以上的管理人員,實(shí)行機(jī)組負(fù)責(zé)制,每個(gè)機(jī)組必須利用大精貴儀器開(kāi)設(shè)3項(xiàng)以上本科實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。材料學(xué)科教學(xué)科研一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)行時(shí)間和儀器設(shè)備全方位開(kāi)放。大學(xué)生可以利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)信息網(wǎng)站進(jìn)行實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備使用預(yù)約、實(shí)驗(yàn)時(shí)間預(yù)約。實(shí)驗(yàn)時(shí)間上的開(kāi)放,可以讓學(xué)生能夠自主選擇安排實(shí)驗(yàn),有力調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。實(shí)驗(yàn)設(shè)備自由開(kāi)放,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室預(yù)約登記后就可以隨時(shí)去實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)室會(huì)有專門的實(shí)驗(yàn)教師安排指導(dǎo)。
3.開(kāi)展創(chuàng)業(yè),創(chuàng)新訓(xùn)練、競(jìng)賽,與教學(xué)實(shí)驗(yàn)互相補(bǔ)充。材料學(xué)科教學(xué)科研一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)除具備進(jìn)行大學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能外,還建設(shè)成為大學(xué)生創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)新訓(xùn)練、學(xué)科競(jìng)賽的平臺(tái)。利用平臺(tái)優(yōu)質(zhì)資源開(kāi)展各層次的材料實(shí)驗(yàn)技能大賽、新材料創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、組織參加“挑戰(zhàn)杯”創(chuàng)業(yè)計(jì)劃大賽,開(kāi)展國(guó)家級(jí)、校級(jí)科技創(chuàng)新項(xiàng)目,與實(shí)驗(yàn)教學(xué)互相補(bǔ)充,彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容和模式上的局限和不足,形成完整的實(shí)踐創(chuàng)新體系,這是提高當(dāng)代大學(xué)創(chuàng)新素質(zhì)的有效途徑。
4.充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。教學(xué)科研一體化平臺(tái)聘任高水平的理論課教師和科研人員參與到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍水平和素質(zhì)。目前平臺(tái)已經(jīng)聘請(qǐng)了28名專任教師為兼職實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師。中心實(shí)行實(shí)驗(yàn)室工作人員的動(dòng)態(tài)流入機(jī)制,提高了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)人員的數(shù)量和水平。實(shí)行“科研導(dǎo)師”制,為每個(gè)本科生配備科研導(dǎo)師,引導(dǎo)本科生參加科技創(chuàng)新活動(dòng),以大學(xué)生第二課堂創(chuàng)新研究活動(dòng)和開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目為紐帶,加強(qiáng)課外實(shí)驗(yàn)教學(xué),將實(shí)驗(yàn)教學(xué)延伸到學(xué)科的科研基地,逐漸使課外實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑之一。
5.規(guī)范過(guò)程管理,完善監(jiān)控體系。實(shí)驗(yàn)資源平臺(tái)建立以后,運(yùn)行和管理由實(shí)驗(yàn)中心統(tǒng)一組織和協(xié)調(diào),學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)負(fù)責(zé)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重大問(wèn)題進(jìn)行決策。建立完善各項(xiàng)平臺(tái)運(yùn)行過(guò)程管理制度、平臺(tái)開(kāi)放制度和質(zhì)量監(jiān)控評(píng)價(jià)體系。實(shí)行實(shí)驗(yàn)室房間責(zé)任人制和大精貴儀器設(shè)備機(jī)組負(fù)責(zé)制,實(shí)驗(yàn)室責(zé)任人和大型機(jī)組每年年底考核,考核的主要內(nèi)容包括為大學(xué)生服務(wù)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、指導(dǎo)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目數(shù)、參與學(xué)生人數(shù)和大學(xué)生獲獎(jiǎng)情況等方面,考核合格的實(shí)驗(yàn)室和機(jī)組續(xù)聘,不合格的解除聘用。
6.教學(xué)科研一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)踐效果。實(shí)驗(yàn)教學(xué)打破本科生實(shí)驗(yàn)單一的演示實(shí)驗(yàn)方式,組織各種形式的興趣科技小組,配備大型精貴設(shè)備機(jī)組責(zé)任人為指導(dǎo)教師,讓學(xué)生參與到教師的科研課題中,在實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程中提高樣品處理、儀器操作、結(jié)果分析等實(shí)驗(yàn)技能。平臺(tái)“以研究引領(lǐng)教學(xué),以研究促進(jìn)創(chuàng)新,教學(xué)和研究相互交融”,大量科研項(xiàng)目整合提煉為研究創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,通過(guò)課程實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新活動(dòng)、技能大賽等多樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式鍛煉學(xué)生。把科研活動(dòng)、工程實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密結(jié)合起來(lái),提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。每年中心大型設(shè)備使用培訓(xùn)相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)課題達(dá)30多項(xiàng),受益學(xué)生170余人。如培訓(xùn)學(xué)生對(duì)化學(xué)氣相滲透爐、多功能高溫?zé)Y(jié)爐、計(jì)算機(jī)控制流變儀、高效液相色譜儀等大精貴設(shè)備操作熟練,提高了學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力,學(xué)生在畢業(yè)時(shí)受到企事業(yè)單位技術(shù)開(kāi)發(fā)部門、質(zhì)量控制檢測(cè)部門的歡迎。利用教學(xué)科研一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)資源,近三年畢業(yè)生論文有7篇獲得山東省優(yōu)秀學(xué)位論文,42篇獲得學(xué)校優(yōu)秀論文;17名同學(xué)在大學(xué)生數(shù)學(xué)建模大賽和“挑戰(zhàn)杯”創(chuàng)業(yè)計(jì)劃大賽等比賽中獲獎(jiǎng);本科生正式發(fā)表學(xué)術(shù)論文22篇;在“大學(xué)生第二課堂創(chuàng)新活動(dòng)”項(xiàng)目中,本科生承擔(dān)完成285項(xiàng);材料學(xué)院本科畢業(yè)生一次就業(yè)率達(dá)到90%以上。
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關(guān)鍵詞:夏熱冬冷被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖 可應(yīng)變
中圖分類號(hào):TK511文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
近年來(lái)由于環(huán)境污染、二氧化碳排放過(guò)量,我國(guó)夏季炎熱冬季寒冷的特征越來(lái)越明顯,尤其在夏熱冬冷地區(qū),冬夏持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),氣溫變化大,非采暖地區(qū)在冬季面臨著極大的空調(diào)能耗問(wèn)題。
隨著全球生態(tài)環(huán)境保成為熱點(diǎn),建筑生態(tài)設(shè)計(jì)所關(guān)注的視角應(yīng)從依靠設(shè)備技術(shù)解決問(wèn)題轉(zhuǎn)向從建筑師的角度出發(fā),將建筑界面的可應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)作為更重要的發(fā)展途徑。在建筑設(shè)計(jì)中通過(guò)被動(dòng)式太陽(yáng)能設(shè)計(jì)進(jìn)行采暖是降低建筑能耗的有效方法,然而對(duì)于夏熱冬冷地區(qū),重要的矛盾在于,建筑物的冬季性能主要是隔熱、氣密、集熱、蓄熱,夏季性能主要是通風(fēng)、夜間換氣、隔熱、夜間輻射、蓄冷。兩個(gè)季節(jié)的建筑特征恰好相反,因此在被動(dòng)式太陽(yáng)能采暖設(shè)計(jì)的同時(shí)要考慮其帶來(lái)的夏季負(fù)面效應(yīng),針對(duì)建筑的夏季特征做出應(yīng)變的設(shè)計(jì)。
1直接受益系統(tǒng)
直接受益是指陽(yáng)光直接透過(guò)南向窗戶,室內(nèi)構(gòu)件作為蓄熱體。對(duì)于直接受益系統(tǒng)應(yīng)使用蓄熱量大的材料建造墻體、地板等構(gòu)件。針對(duì)夏季的應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì),則需要考慮避免過(guò)多的蓄熱量以及使熱量向室外空氣中盡快散失的問(wèn)題。法國(guó)馬賽的一組兩層節(jié)能住宅有著這樣的設(shè)計(jì):在每戶的南向墻面僅僅開(kāi)必要的窗洞,60%的面積用蓄熱量較大的厚墻筑成,并且在墻外側(cè)附加一層較寬且能翻轉(zhuǎn)的鋁百葉板,和蓄熱墻間形成空氣間層,通過(guò)調(diào)節(jié)百葉改變空氣間層的封閉程度。冬季白天開(kāi)啟百葉板使蓄熱墻接受太陽(yáng)輻射貯存熱量,夜間關(guān)閉使之向室內(nèi)散發(fā)熱量。夏季的處理正好相反,白天關(guān)閉百葉但留進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口保證蓄熱墻盡量少蓄積熱量,夜間則開(kāi)啟百葉使熱量盡快散發(fā)。(圖1.1)
2 蓄熱墻式系統(tǒng)
2.1特隆布?jí)w
特隆布?jí)w(trombe wall)是一種通過(guò)玻璃和墻體的構(gòu)造組合形成的界面,由法國(guó)工程師Trombe Michel在20世紀(jì)60年代提出。(圖2.1)其構(gòu)造是將表面涂成深色的蓄熱墻體置于一個(gè)南向的玻璃界面后。這是一種兼具玻璃溫室效應(yīng)和煙囪效應(yīng)的界面,利用被動(dòng)式太陽(yáng)能既能在冬季借助溫室效應(yīng)采暖,又能在夏季促進(jìn)通風(fēng)降溫,實(shí)現(xiàn)雙極控制。
將特隆布?jí)w與窗體組合起來(lái)運(yùn)用也是一種可以嘗試的方法。例如圖2.2中用簡(jiǎn)單的圖示表達(dá)了這種考慮,將特隆布?jí)w和窗體進(jìn)行一定角度的結(jié)合,冬季上午通過(guò)窗體獲取太陽(yáng)輻射,下午特隆布?jí)w又為夜晚蓄積熱量。針對(duì)夏季,這種組合裝置需要做一定的應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì),窗體設(shè)置可調(diào)的遮陽(yáng)裝置,而特隆布?jí)w中玻璃與蓄熱墻體之間的空腔則應(yīng)有能打開(kāi)的通風(fēng)口,或者能將玻璃打開(kāi)而避免溫室效應(yīng)。(圖2.2)
2.2水墻
圖2.3 拜爾住宅水墻構(gòu)造
圖片來(lái)源:《建筑師技術(shù)設(shè)計(jì)指南
――采暖、降溫、照明》
根據(jù)特隆布?jí)Φ脑?,可以利用水蓄熱系?shù)高的特點(diǎn),構(gòu)造出一種水墻式界面。水墻由豎向管道狀容器組成,這些管子通常是由半透明或透明的塑料制成的,以便光線透入室內(nèi),管中的水可以是清澈的,也可以加入任何顏色[30],這使其構(gòu)成的建筑界面在陽(yáng)光的折射下將會(huì)獲得很美的光影效果。太陽(yáng)能專家史蒂夫?拜爾(Steve Baer)在美國(guó)墨西哥州為自己設(shè)計(jì)了一棟住宅,在玻璃內(nèi)側(cè)用裝滿水的圓桶壘成厚墻充當(dāng)蓄熱墻,圓桶向玻璃的一側(cè)涂成黑色,向室內(nèi)的一側(cè)涂成白色,玻璃外側(cè)設(shè)計(jì)了一組隔熱百葉窗,在室內(nèi)通過(guò)一根繩索可將其升起或放倒。冬季白天,將百葉窗放倒至地面,作為反射器,以增加太陽(yáng)能的采集;冬季夜晚,將百葉窗升起,減少熱量向大氣的散失。夏季則相反,白天將百葉窗升起,減少太陽(yáng)輻射熱;晚上將其放倒,加快熱量的散失。(圖2.3)
另外,還可以利用水的流動(dòng)性,將水充入墻體內(nèi)的間層或?qū)Ч軆?nèi),通過(guò)調(diào)節(jié)間層或?qū)Ч軆?nèi)水量的多少對(duì)墻體的隔熱性能及熱容量進(jìn)行控制。若將此種墻應(yīng)用于夏熱冬冷地區(qū)建筑的西墻,冬季墻體導(dǎo)管內(nèi)不充水,空氣間層加大,隔熱性能提高而有利于保溫;夏季使腔內(nèi)充滿循環(huán)流水,大部分太陽(yáng)輻射熱被水流吸收帶走,既阻隔了日曬,又獲得了熱水[31]。這是一種很好的應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì),實(shí)際操作上的問(wèn)題在于前期投入大,維護(hù)技術(shù)復(fù)雜。
3 被動(dòng)式太陽(yáng)房
為了使太陽(yáng)能有效集熱,可設(shè)置被動(dòng)式太陽(yáng)房達(dá)到采暖目的。例如利用建筑南向的緩沖空間,如陽(yáng)臺(tái)、通廊、小門廳或者屋頂空間,設(shè)置蓄熱體,在太陽(yáng)輻射作用下,緩沖區(qū)升溫改善冬季室內(nèi)舒適條件。但要注意處理夜間由于玻璃面積大造成的夜間散熱量增加的問(wèn)題,一般設(shè)可調(diào)節(jié)的覆蓋體,夜間將玻璃面覆蓋以保存熱量。在夏季,則應(yīng)解決好遮陽(yáng)問(wèn)題,設(shè)置可調(diào)節(jié)的百葉裝置,并使玻璃面能夠盡量多的開(kāi)啟,以利于夜間通風(fēng)。被動(dòng)式太陽(yáng)房有以下幾種常用的方式:(圖3. 1)
3.1直接型太陽(yáng)房
位于陽(yáng)光房和內(nèi)部空間之間的落地窗使陽(yáng)光能直射入室內(nèi),在玻璃窗上設(shè)開(kāi)啟窗,組織內(nèi)外空間的熱氣流循環(huán)。還可在室內(nèi)設(shè)置蓄熱墻,白天通過(guò)墻壁、地板蓄熱,夜間可拉下保溫窗簾,蓄熱體將熱量逐漸釋放出來(lái)。夏季則要做好白天遮陽(yáng)的處理,夜間應(yīng)能使陽(yáng)光房的玻璃能盡量打開(kāi)。陽(yáng)光間里若種植植物,能形成富氧的室內(nèi)空間。
3.2對(duì)流式太陽(yáng)房
將位于陽(yáng)光房和內(nèi)部空間之間設(shè)置蓄熱墻,在墻上開(kāi)設(shè)上下通風(fēng)口,組織內(nèi)外空間的熱氣流循環(huán)。蓄熱墻上還可以少量開(kāi)窗,使室內(nèi)可以直接獲得陽(yáng)光輻射熱和自然采光。還可用蓄水體作為蓄熱墻。夏季的設(shè)計(jì)原理與直接型太陽(yáng)房相同。
3.3輔助型太陽(yáng)房
圖3. 2 吉沃尼的屋頂輻射捕捉系統(tǒng)
圖片來(lái)源:作者根據(jù)資料自繪
將太陽(yáng)房的屋頂做蓄水池或設(shè)置裝滿水的塑料袋,白天太陽(yáng)光將水加熱,受熱的天花板以輻射的方式將熱量傳遞到室內(nèi),夜間“水池”蓋上保溫蓋板,繼續(xù)向室內(nèi)散熱,保持室內(nèi)溫度。夏天,只需白天蓋上板,夜間打開(kāi)便可起到隔熱降溫的作用。吉沃尼研制了一種屋頂輻射捕捉系統(tǒng),屋頂由兩層屋面形成空腔,傾斜的屋面根據(jù)太陽(yáng)高度角和朝向確定。冬季百葉打開(kāi),屋頂形成一個(gè)蓄熱系統(tǒng),夏季百葉關(guān)閉,屋頂則成為隔熱間層。(圖3. 2)
結(jié)語(yǔ)
現(xiàn)今的建筑,與自然相適應(yīng)的要求越來(lái)越強(qiáng)烈。這種和諧的共生關(guān)系則在于建筑界面的應(yīng)變,作為建筑師,也應(yīng)該減少對(duì)設(shè)備的依賴,而回歸到注重被動(dòng)式設(shè)計(jì)所帶來(lái)的舒適性。將傳統(tǒng)被動(dòng)式采暖方式針對(duì)季節(jié)的變化而做出應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì),這樣才是真正可持續(xù)的發(fā)展途徑。
參考文獻(xiàn):
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榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
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