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人工降雨基本原理

时间:2024-04-08 17:37:43

开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇人工降雨基本原理,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

人工降雨基本原理

第1篇

 

摘要:本文主要分析了当前农村初级中学学生学习心理障碍,有来自社会现实因素的影响,有来自家长认识上的偏见,导致学生厌学情绪的产生。在当前形势下,教师应与时俱进改进教学方法激发学生的学习兴趣,使学生爱学、乐学,学有所得。文章紧扣教材就在物理教学中如何激发学生的学习兴趣,提高学生的科学素养,通过几个比较切合生产生活实际的例子进行了阐述。

关键词:物理教学;科学知识;激发;兴趣

当前国家已普及九年义务教育,曲靖市委、政府要求师宗县在2010年要率先普及高中教育,这已成为当地政府和教育部门即将实现的目标。应该说初中毕业能否升学对大部分学生将不再是最大的问题,但是社会的发展进步在促进物质文明和精神文明的同时也带来了很多消极因素:网络时代的到来,加速了多元文化的涌入,各种思潮和社会现象的衍生,在市场经济大潮的冲击下学生的思想价值观逐渐呈现多元化的态势。我所执教的是乡镇初级中学,大多数学生来自农村,家长的文化素质普遍不高。有部分家长认为“读书无用”,他们是这样认为的:孩子从小学入学开始到大学毕业累计要花费上十万元的费用抚孩子读书。到头来大学毕业还是很难找到工作,倒不如让孩子识几个字就去打工挣钱。从客观上说:当前社会就业的形势确定非常严峻,另一方面农民工进城打工大多数从事的是建筑、餐饮、家政、环保等体力劳动,对文化素质的要求并不高。这些现实导致不少初中学生无远大的理想,在校学习态度不端正,学习积极性差,对读书缺乏兴趣。拜金主义、享乐主义、好逸恶劳,厌学情绪严重。这对中学教师的教学带来了很大的阻力,普遍教师感觉九零后的学生真是难教。教师要提高教学的效益,就不仅仅是让学生升学的问题,一个既重要而紧迫的任务就是要想办法提高学生学习的兴趣。作为物理教师就要想办法,使学生爱学物理、愿学物理。让学生在初中阶段多获得一些对今后的生产、生活有价值、比较适用的知识。这就要求教师广开思路,扩宽知识面,提高自身素质,不断更新自己,具有广泛而扎实的知识,跟上时代,找到适合和适应于当代学生的教学手段来教书育人。我们作为农村初级中学的教师应多深入农村了解生产、生活的实际,阅读百科全书,上网查询相关资料,随时将教学中的理论知识与学生的实际需要相结合,让学生爱听、乐学。只要学生感受到老师所传授给他们的知识和技能将来有助于提高他们的生产技能,改善他们的生活质量,就会使更多的学生对物理学科产生浓厚的兴趣,兴趣是最好的老师,难教就会变成易教。我在农村初级中学从事物理学科的教学已有十余年的经历,就如何培养学生学习物理的兴趣作了一些探索,下面就几个案例谈谈自己的做法:

 

案例1:人教版八年级物理第四章物态变化,学生学习了物态变化的六种方式后,老师引导学生用所学的知识来分析人工降雨基本原理,因为人工降雨对农业生产有很大的作用。

近两年的初春,我市出现了连续近两个月都没有降雨的干旱天气,严重威胁到我市的农业生产,农业和气象部门启动了应紧预案实施人工降雨,人工降雨的原理是什么?

引导学生分析:人工降雨是让积雨云中的水滴体积变大掉落下来。要让积雨云中的水滴体积变大,就要人工使用催化剂。我国人工降雨的催化剂主要有两种:一是干冰(固态CO2)二是碘化银(AgI)。用飞机在空中喷洒干冰,干冰遇到水蒸气升华从周围吸收大量的热量,使周围的水蒸气温度降低液化凝结成水滴降落到地面;或者部分水蒸气凝华成小冰晶,小冰晶在下落过程中熔化形成降雨。用高炮将含有碘化银的炮弹打入含有大量积雨云的高空,碘化银在空中扩散使云中的小水滴迅速凝集达到一定的体积后降落。

教师通过人工降雨的分析,复习巩固了相关的物态变化知识,如:升华、凝华、液化、熔化等物态变化又切合生产生活的实际,体现了学以致用的理念,培养了学生将科技服务于人类的意识变枯燥为有趣,很好的激发了学生学习物理的兴趣。

 

案例2、九年级物理第十六章热和能第二节内能“STS”。

如果教师照本宣科的进行讲授,学生不易理解人类活动与地球温室效应的关系,一知半解就会感到枯燥乏味,失去兴趣,对这部分内容可以结合学生所学的知识这样分析:由于生产生活大量燃烧:煤、石油、天然气,汽车、炉灶、飞机、火力发电厂等排放的二氧化碳太多不能完全被绿色植物消耗,过量的二氧化碳气体包围在整个地球的周围,使地球上产生的热量难于向宇宙中散发,致使地球的温度逐年升高。地球温度的升高带来了严重的危害,地球的温室效应,是造成厄尔尼诺现象的直接原因,使生态失去平衡农作物病虫害严重,增加了农药的用量。农药的大量使用,污染环境危害人体健康,同时使农民的生产成本提高;地球气候异常,导致一个半球暴雨成灾,另一个半球干旱少雨;地球南北两极冰雪融化,使海平面上升,浸没城市,企鹅和北极熊涉临灭绝。联合国正在推动发达国家和发展中国家都来承担相应的责任和义务达成一个新的国际气候变化框架协议,签署《京都预定书》,以保护我们共同的家园。

教师通过这样的补充讲解,能开阔学生的视野,使学生认识到各种看似孤立的现象之间也存在联系,对经常在电视新闻中听到的“厄尔尼诺现象”、《京都预定书》有一个了解。这些知识有助于学生理解生产生活中遇到的问题。如:冬季雪凌少的年份,夏季农作物和果树的病虫害会比有雪凌的年份严重。因为这些害虫卵没有被冻死,夏季将会大量繁殖。学生会把这些有趣的现象与生产生活中的实际相联想,破解困惑自己的难题,及时帮助家里做好庄稼的防虫减灾准备,这样他们就会感受到物理是有用的,从而产生了学习物理的兴趣。

 

案例3:初三下学期进入复习课,复习课是很难上的,你老师站在讲台上讲,学生他不一定在下面听,往往是事倍功半。如何将枯燥的复习课上成学生真正参与其中互动,并达到巩固提高的目的,这是我们毕业班的每位教师值得去探讨的现实问题。

我在复习八年级物理下册第十章电磁波的相关知识时,在教材上科学世界介绍了微波炉的相关知识,在这里由于是复习课学生已有了分子动理论的基本知识。将两部分的知识结合起来复习有新意,学生就会感兴趣,复习效果也会好一些。我是这样引导的:微波炉产生的电磁波能使食物的分子运动加剧,相当于是电磁波给食物内的分子补充能量,分子运动速度加快,分子的动能和势能都会增大,这样物体的内能就增加,温度迅速升高,因此易于把食物煮熟。同学们想:普通的炉具是热量是从外部通过热传递把热量逐步送到食物内部达到煮熟食物的目的,而微波炉的热量是直接深入食物内部加热,当然速度快、效率高。在这里将电磁波和分子动理论的相关知识衔接起来,学生听起来就会有“新”的感觉,从而有了兴趣。

在这里我想到自己所面对的学生大多数是来自农村,在农村目前微波炉并不是很普及。但是电磁炉的普及程度高,学生有使用电磁炉的实践经验可结合介绍一下:电磁炉打破了传统的明火烹调方式,采用磁感应电流(又称涡流)的加热原理。电磁炉是通过其内部电子线路产生交变磁场,当把铁质锅具放置炉面时,锅具即切割交变磁感线而在锅具底部产生交变电流(涡流),涡流使锅具内铁分子高速无规则运动,分子相互碰撞,摩擦而产生热能。由于电磁炉的热源来自锅具底部而不是电磁炉本身发热传递给锅具,所以电磁炉升温快、效率高、无明火、无烟尘、无有害气体,对周围环境不产生热辐射、体积小、安全性能好等优点是一种绿色炊具。在此也可跟学生交流一下,怎样根据家庭的实际需要和具体情况购买合适的电磁炉。

在这里将分子动理论:热量——内前——温度——电与磁:磁生电——电生磁等相关知识有机的结合起来复习,让学生进一步理解知识的内在联系,有利于培养他们将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识,也让学生初步懂得了一些家用电器的常识。

物理学研究的是力、电、光、热、声等方面的现象,在教学中不论涉及到那块知识,都能将教材内容与生活、生产的实际相结合,如:光学中透镜知识涉及到眼睛的保护和视力的矫正;声学中声音的感知与助听器原理;力学中杠杆的应用与自行车都是很好的案例。

第2篇

【关键词】地基GPS;反演;降水量

1.概述

目前气象学在探测对流层中大气水汽含量的方法主要有以下几种:无线电探空技术,卫星观测,水汽辐射计等技术,但是相比较利用地基GPS技术获取大气参数,这种技术具有探测时空分辨率高,高精度,全天候,近实时,连续获取能力强,不需要对仪器进行标定及经济,高效等诸多的有点。这些都是其他各种探测技术所无法比拟的,使它成为新一代大气遥感技术中最有效、最有发展前景的方法之一。

2.利用地基GPS反演大气可降水量的基本原理

GPS卫星位于20000余千米的高空中,它同时向地面发射两种频率的无线电信号(L1和L2),这两种信号依次穿过大气中的电离层和对流层后被地面或低轨卫星上的GPS接收机接收。当GPS发出的信号穿过大气层时,要受到电离层和对流层的折射影响,GPS信号发生弯曲和延迟,其中弯曲量很小,延迟量很大,这与大气参数相关联的折射率也会发生变化。在GPS精密定位测量中,这种大气折射的影响被当作主要的误差源而要尽可能将它的影响消除干净。而在我们此次研究中正与之相反,所要求得的量就是大气对GPS卫星信号的折射量,再通过大气折射率与大气折射量之间的函数关系就可以求得大气折射率。大气折射率是气温、气压和水汽压力的函数,通过一定的数学模型关系,则可以求得我们所需要的气象信息,如水汽总量,这对于研究对流层的大气问题十分重要。

3.地基GPS反演大气可降水量实例

我们此次解算使用的数据是“香港卫星定位参考站网”中的香港沙田站(HKST)站在2012年第248天00-02时段采集的数据。

3.1 数据的准备工作

使用的高精度GPS数据处理软件为美国麻省理工学院和斯克里普斯海洋研究所联合开发的GAMIT软件。在解算前我们先要进行数据准备,主要分为以下四个部分:首先是参数表文件的准备,我们首先建立一个工作文件夹work,进入GAMIT安装文件下的tables文件夹,把所需要的参数表文件拷贝到work文件夹中。其中参数表文件主要包括:极移参数、天线高及相位中心偏移模式参数、摄动历表、TAI-UTI国际时间系统表、太阳星历表、月亮星历表、大地水准面参数表、接收机及天线类型信息表、纬向数目编号表、跳秒表、坏卫星信息文件和周跳的自动弹出和修改命令表。然后是配置文件的准备工作。用GAMIT处理GPS数据还需要反映所有测站(香港沙田站和所选用的IGS跟踪站)信息、大气模型、延时模型等的配置文件,对这些文件进行编辑,之后一并放入到work文件夹下。这些文件包括测站初始坐标L文件(lfile.),测段中各测站信息文件(station.info),大气模型及先验坐标约束文件(sittbl),测段分析策略、先验测量误差以及卫星约束文件(sestbl.)第三个是观测数据的准备。为了提高计算精度,有必要加入一定数量(3-10个)的长基线站。可选取位于香港地区东、北、西方向上的上海(SHAO)、武汉(WUHN)、泰国的曼谷(CUSV)3个国际IGS跟踪站。IGS跟踪站的数据都能在网站(http://igscb.jpl.nasa.gov/)下载。最后是星历文件的准备。这个也是通过上述网络就能获取。

3.2 计算天顶对流层总延迟的解算

下面以香港沙田地基GPS气象站在2012年的第248天00-02时采集的数据为例,介绍天顶对流层总延迟解算的流程(如图1所示)。

运行完以上步骤后,会在work的工作目录下生成该站点天顶延迟数据的结果文件ogppsa.248。对于这个结果文件,还需要对他做可靠性检测。用sh_nrms程序可以查询ogppsa.248的均方根残差nrms,一般情况下这个值应该小于0.5,若是大于0.5则这个解算结果是不可靠的,我们本次试验中nrms的平均值为0.1845,符合解算标准。

3.3 地基GPS可降水量的反演

在已得到气象数据文件的情况下,我们利用sh_metuil程序就可以完成大气水汽含量的反演,在终端输入:sh_metutil-f ogppsa.248-m*2480.12m-i 900。其中-i表示时间间隔参数,即900表示为15分钟。成功运行后就可以得到包含大气水汽含量的met文件。以香港沙田站为例,解算得到的met文件格式如表1所示,其中PW列即表示对应时间点GPS站上的可降水量。

4.结语

本次实验通过GPS卫星信号经过大气时会产生延迟的现象,利用地基GPS接收机测得的GPS卫星信号延迟量来反演出大气可降水量。由于它具有全天候、高精度、高时空分辨率和成本低等优点,可有效地弥补目前常规观测手段对大气中水汽测量的不足,对提高灾害性天气的监测和预报能力,改进数值天气预报精度有广阔的应用前景。并且利用此项新技术的研究结论可以进一步扩大地基GPS在气象中的应用范围,例如:可应用在高空气象探测中,进一步提高测风精度;还能应用于灾难性天气的监测与预报(如干旱、暴雨、雷暴等气象);并利用GPS反演的水汽资料结合多普勒天气雷达探测的液态水资料来指导人工影响天气作业(如人工降雨等)等等实际应用之中。

参考文献

[1]吴建军,王鑫,吕达仁,等.北京可降水量变化特征的地基GPS观测与分析[J].南京气象学院学报,2007,30(3):377-382.

[2]李延兴,徐宝祥,胡新康,等.用地基GPS观测站遥测大气含水量和可降雨量的理论基础与试验结果[J].中国科学:A辑,2000,30(1):107-110.

第3篇

【关键词】物理化学;学习兴趣;教学方式

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

物理化学是一门研究物质性质及物质变化规律的基础理论课程,是化工、材料、轻工、纺织、制药等专业重要的基础课,因其具有概念多、公式多、理论性强、系统性强、逻辑性强等特点,初学者往往觉得困难较大。而且近年来随着高校扩招,使得物理化学这门基础课往往采用大班教学,课堂通常要容纳百人左右,增加了教师调动课堂气氛的难度;此外扩招后的学生对知识的吸收能力和理解水平以及学习积极性有所降低。 如何在科技迅速发展, 交叉渗透日益突出的当今,克服这些困难,提高物理化学教学质量,是每一个物化教师应当不断研究的课题。

一、讲好绪论,强调物理化学课程的重要性和实用性

绪论是全书的灵魂。通过绪论的讲解首先使学生了解课程的学习内容、 明确学习方向、掌握学习方法。许多初次接触该课程的学生并不清楚什么是物理化学,在绪论课中教师要使学生对物理化学的概念有一个正确的认识,从简单通俗易懂的例子出发,讲述课程的研究对象,阐明物理化学是一门由经验科学发展为理论体系的边缘科学,具有理论性强、抽象等特点。其次在绪论讲解中可以通过介绍学科发展史及最新前沿成果及其实用性,捕捉学生注意力,可以列举与物理化学息息相关的当代科学技术,如飞秒激光技术、纳米材料、单分子膜、LB膜、自组装膜、锂离子电池、太阳能电池等的研究都。其中,2010年诺贝尔化学奖得主开展了在钯催化交叉偶联反应方面的研究,广泛应用于电子工业和先进材料等领域。在实际生活中物理化学也无处不在,如为什么大雪过后,马路上的雪融化得快?为什么测定血液中血清蛋白的电泳图就可判定人体的肝功能是否正常?口渴时为什么不能喝海水?人工降雨的基本原理是什么?通过这些例子,可以使学生感觉到物理化学不但是一门很重要的课程,而且也是一门很有用的课程。第三 强调学好这门课的必要性, 激发学习动机。物理化学是重要的专业基础课, 无论从本科学习的现阶段、还是毕业与就业的需要来看,都有必要用心学好。

二、将物理化学知识的实际应用带入课堂,提高学生学习兴趣

爱因斯坦曾经说过:兴趣是最好的老师。兴趣是学生学习的动力和创造性思维的源泉。在物理化学教学中能否激发学生的学习兴趣是教学成败的关键。物理化学理论性强,但它是为解决社会生产的需要而发展起来的,应用性也很强。让学生不仅要掌握物理化学的理论知识, 更重要的是要将物理化学理论应用于实际。教材限于篇幅主要阐述基本原理、基本理论、 数学推导等方面的内容, 应用方面讲得比较少,所以在教学中讲授理论知识时适当将前沿性的科研课题与所讲授的课程内容有机的结合在一起,这样在使学生体会到这门课确实是他们所学专业的基础,同时也教会学生如何用物理化学的原理来解决实际问题,让学生感觉到物理化学对生产和生活都有着巨大的指导作用,引发他们学习物理化学的兴趣。比如在讲授胶体化学这一章时,可以在教学中引入了纳米材料的制备,讲授为什么用溶胶-凝胶法可以制备纳米材料。而在讲述相平衡一章时,可以讲述相平衡在材料制备时所发挥的作用,列举超临界流体技术在制备无机涂层材料、有机分离提纯等方面的应用。在讲授热力学第二定律在单组份系统相平衡中的应用时,可以联系青藏高原上做饭为什么用高压锅,以加深对克-克方程的理解。在化学平衡一章讲授外界条件对平衡转化率影响时,可以通过例举工业上乙苯脱氢制苯乙烯通过充入水蒸气提高乙苯转化率;介绍化学反应级数特征时,可以例举俄罗斯和日本核泄漏量(浓度)与辐射时间(衰变期)的关系。通过这些实例,使学生觉得物理化学并不空洞,其理论在生产与生活中的应用随处可见,从而极大地激发学生学习的兴趣,收到较好的教学效果

三、教学方式多样化,板书与多媒体课件相结合

板书与多媒体均为教学手段,由于物理化学中的公式繁多,推导过程复杂。如果单纯应用多媒体课件教学的话,学生上课时容易走神,而且如果多媒体课件内容多的话,学生只能目不转睛的盯着屏幕,没有思考的时间,学生在学习过程中无法及时跟踪教师的思路,如此下去,不利于学生主动思考,容易使他们养成思维惰性,缺乏学习的主动性和积极性,严重影响学生对知识的理解和掌握,还会抑制他们的发散性思维和创造性思维,而传统的板书则可以弥补这方面的缺陷。板书是一种呈现在黑板上具有一定逻辑联系的书面语言,故有其不可替代的优点。板书灵活性强,能与各个教学环节严密吻合,可以有效地控制课堂节奏;教师边讲边板书可以引导学生的思路沿着教师的讲述而发展,有助于学生理清物理化学各知识点间的逻辑关系,对于一些复杂公式与定律的推演和理解能起到事半功倍的效果,从某种意义上说,板书是一个引导学生独立思考,培养学生逻辑思维能力的过程。但是如果单纯利用板书教学也有其不利的一面,因为没有使用计算机辅助教学手段,教学的一些重点和难点仅凭语言的描述或一些传统辅助教学手段很难解释清楚,这样在重点和难点处理上不仅费时费力,而且学生接受的效果有限。使用多媒体课件可以把一些语言难以说清的教学重点和难点借助于图片、动画或视听信息等形式直观生动的表现出来,使学生易于接受,甚至是乐于接受。因此在教学中应将这两种教学手段有机的结合在一起,对于理论性强、公式多的章节如热力学基础部分的教学应以板书为主,教师在黑板上一步一步的推导过程中,使学生有足够的时间跟随板书过程不断思考,板书完成后,教学内容会在在黑板上停留一段时间,这样更有助于学生对所学的理论和公式熟悉、理解并记忆。对于偏重于介绍性的知识体系则可以多媒体辅助教学为主,如在讲授界面现象章节时,可以加入荷叶上水滴的图片,讲授相平衡一章时,可以采用多媒体形象地向同学们演示一个系统点的变化,如在冷却过程中某一物系点的成分沿哪条线变化 在什么时候发生什么样的变化和什么时候变化结束等等。因此,课堂讲授时,可以以板书为主,多媒体教学为辅,根据教学内容选择合适的教学方法,这样,能随时调节讲课节奏,将知识有机的串联起来,讲解更加细致流畅,学生更易于接受, 学习效果较好。

四、不断总结, 使学生所学知识系统化

完成每一章的教学内容后 又涉及到巩固知识和深化知识的问题,而总结是巩固知识和深化知识的重要手段。学生学完一章内容后,往往存在这样的心理,这么多内容不知道掌握什么,抓不住重点和难点。在这个时候做章节总结是十分必要的。总结实际上是二次学习过程,有利于学生记忆,有利于学生把握知识的整体及其内在联系,因此是学习过程中的重要环节。对总结的要求:一是总结要体现每章节的知识结构,要使学生对知识的结构性有所认识;二是总结要体现知识间的联系,使学生认识到知识的规律性;三是总结要体现知识要点,使学生对重点具有把握能力。通过总结,可以改变学生在知识学习中存在的支离破碎的状况,使各种知识以比较系统的形式被学生所掌握,使学生以联系的观点去学习知识、掌握知识。以便同学们对这一章内容的梳理,清楚的看到本章内容之间的逻辑关系以及演变过程, 使学生更容易抓住本章的知识点,克服了学生掌握知识的盲目性。

五、结束语

总而言之,物理化学是一门基础理论性和实践性都很强的学科,是化学的带头学科,对许多专业学科的专业基础理论的作用和影响是巨大的,它在教学中占有极为重要的地位,教学方法要与时俱进, 才能提高教学效果,强化教学质量。

参考文献:

[1] 刘华丽,刘丽君.板书在物理化学多媒体教学中的合理运用[J].湖北第二师范学院学报,2012,29(2):110-112.

[2] 彭小明.教学板书特征论[J].教育评论,2007, (4 ):90-92.

[3] 陈小全,周鲁,邵辉莹,翟虎,周秀艳.浅谈对物理化学方法的探索[J].化工高等教育,2009,(46):64-68.

[4] 李学峰,赵艳茹.案例法在物理化学教学中的应用[J].大学化学,2012,27(5):14-16.

第4篇

关键词:胶体与界面化学;教学;改革

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)04-0052-03

《胶体与界面化学》是研究胶体分散体系、物理化学性质及界面现象的学科,属于《物理化学》的一个分支。但《物理化学》属于基础理论学科,而《胶体与界面化学》是与生产、生活有密切联系的实践性基础学科。《胶体与界面化学》和许多学科领域、国民经济的各个部门以及日常生活都密切相关,如医药、食品、洗涤剂、化妆品、农药、涂料、油漆、纺织等。因此,《胶体与界面化学》就不应该是一个单一的理论教学过程,而是结合各自院校相应的学科发展方向应用型的教学。《胶体与界面化学》的教学应该是结合本专业学生的发展方向,激发学生学习兴趣的前提下,培养学生具备行业所需理论知识与实际技能。通过理论知识与实践技能相结合的教学过程,使学生完整地、系统地掌握实验的基本原理、方法和技能,培养学生实验操作技能和创新能力,增强学生理论联系实际和分析、解决问题的能力。

一、《胶体与界面化学》课程教学的现状及问题

1.教学内容理论性太强。《胶体与界面化学》从知识体系而言侧重于理论知识,讲授胶体体系的制备及其性质、界面吸附现象、表面活性剂体系性质及乳状液的形成等相关理论知识。其中包含了大量的公式推导与计算,但传统的教学方式,没有让学生真正理解公式的含义与实际应用过程中的意义。这些内容均理论性太强,使学生感觉到枯燥无味,找不到学习这门课程的兴趣。

2.教学模式单一。《胶体与界面化学》是一门理论与实际紧密结合的学科,在学习胶体、界面及表面活性剂相关理论知识的基础上,主要掌握在不同领域实际胶体体系的特性以及改变胶体体系特性的方式与原理。在教学过程中应该把理论知识应用于实际体系中,解读理论知识对实际体系的分析研究过程。而《胶体与界面化学》沿用纯理论学科的教学模式,采取“满堂灌”、“填鸭式”讲述型方式授课,学生被动地听课,大大降低了对于实践性学科的学习兴趣,课堂缺乏生机。

3.忽视实验教学的重要性。传统的《胶体与界面化学》教学,侧重于理论教学,关于《胶体与界面化学》的理论教材很多,但实验部分目前尚没有系统性的教材,各大专院校只是根据自己的实验条件编写可行的实验讲义,实践教学存在覆盖面窄、深浅不一的问题。而《胶体与界面化学》是一门与实际紧密结合的学科,需要通过实践教学深化理论知识。如果仅仅侧重于理论教学,则很难把相关的理论知识与实际应用体系相联系。

4.考试目的不明确。目前一般院校《胶体与界面化学》考试都采取书面、闭卷方式。而且考试的内容仅仅围绕书本,为了应付考试,教师重点讲述书本上的理论知识;而学生也是被动学习,以接受知识为主,存在死记硬背的现象,很少能从培养实际技能的角度出发,关于《胶体与界面化学》相关知识在实际体系中的应用则很难考察,学生所学知识仍停留在纸上谈兵的阶段[1]。

二、《胶体与界面化学》课程教学改革设想

1.运用理论知识解释实际生活实例。随着科学技术的发展,《胶体与界面化学》的应用与我们的生活密切相关,在我们生存的环境中胶体体系随处可见,云、雾、太阳的颜色、人工降雨等现象都可以通过《胶体与界面化学》的相关知识进行解释,因此,在讲授《胶体与界面化学》时,要充分列举实际生活例子,通过对实际现象的解释,激发学生对理论知识学习的兴趣,提高学生对理论知识的理解与掌握程度。

在《胶体与界面化学》中有很多的理论概念很难讲清楚,如“界面张力”,是一个非常抽象的概念,很难通过图画与语言等常规的教学方式解释明白,例如“气球、水滴、气泡”等球形形态的存在是因为在各介质中球形的表面积最小,而这又是因为其表面存在“界面张力”等现象,可以较好地理解界面张力的存在;在讲到增溶作用时,要联系日化产品中的透明产品,比如一些油溶性原料的增溶等;在讲到润湿作用时,要将眼镜防雾、衣物防雨防油及农药喷洒等实际例子与润湿作用联系起来,让学生发挥自己的想象力,将枯燥的理论知识与实际现象结合起来,加强理解与记忆[2]。

在《胶体与界面化学》教学中结合实际例子讲解,可以使得学生更容易理解抽象的概念,同时使理论知识与生活紧密结合,解释生活中的各种现象,以激发学生学习的兴趣。

2.根据专业方向调整课程内容。《胶体与界面化学》是一门基础理论学科,在不同领域的应用会有不同的侧重。我院的《胶体与界面化学》课程是为轻化工程化妆品方向的学生开设的一门专业基础课程。化妆品产品主要包括凝胶、乳状液及表面活性剂混合体系,因此,与这些体系的形成、稳定及应用性能相关的知识要讲清楚,使学生能更好地掌握。

针对我院本科学生的教学,重点在于紧密联系实际产品,运用《胶体与界面化学》相关知识解释这些产品体系的形成与性能。对理论公式的学习在于理解与应用,即公式在应用过程中各参数的含义,而不是掌握公式的推导与计算。比如讲到胶体粒子在布朗运动过程中“平均位移”的计算公式,重点不是“平均位移”公式的推导及计算,而是结合实际体系讲授清楚“平均位移”的平方与温度成正比,与体系的黏度及胶体粒子成反比。这样既有利于学生更好地理解公式,也有利于学生将公式应用于分析研究实际体系。因此对于这些纯理论知识的内容要适当精简,可以将纯理论知识学习的重心放在与实际的结合过程中。

3.与下游课程的融会贯通。在本科的教学环节中,每门课程都不是独立设置的,而是课程与课程之间具有相互支撑的关系。《胶体与界面化学》作为专业基础课程,是学习《化妆品工艺学》的基础。因此,在讲解《胶体与界面化学》的知识体系时,要尽可能列举化妆品产品及其性能的实际例子,比如在讲解胶体体系的流变特性时,要举例讲解化妆品膏霜乳液体系的剪切变稀性能;在讲到泡沫的形成及其稳定性时,要联系化妆品清洁产品的泡沫特性及其稳定性;在讲解乳状液的形成及其稳定性时,要联系化妆品膏霜乳液的稳定性、肤感等特性。这样可以为《化妆品工艺学》的学习奠定很好的基础,同时激发学生学习基础理论知识的兴趣。

同时在《化妆品工艺学》教学过程中,要不断引用《胶体与界面化学》的理论知识,通过这种课程与课程之间知识的融会贯通,达到对理论知识的掌握并灵活运用的目的,使学生既具备扎实的理论知识,又具有较强的实践技能。

4.改革教学方法和教学手段。①教学方法多样化,突出学生的主体作用要真正做到课堂教学以学生为主体,首先要转变教育思想与教育观念。要把课堂教学效率作为教改的主要问题,向课堂教学要质量、要效率。《胶体与界面化学》课程不仅要培养学生掌握相关的理论知识,还要培养学生具备一定的实验技能,教学过程中应注重突出学生的主体地位,积极调动学生自己思考、探索的兴趣与动力。真正实现由单纯接受知识转变为接受与探索相结合,由培养知识型人才转变为培养技能型人才。此外,应该大胆借鉴国外的先进教育理念,注重师生间的互动,以一种平等、相互交流、相互激活的方式组织课堂教学活动,要求学生主动参与,自由思考,随时提出问题并解决问题。在实现“授”与“受”统一的同时,培养学生的创造能力和学习能力。②实现教学手段现代化。多媒体集图文声像于一身,以其多维化的表现形式,为《胶体与界面化学》课堂与实验教学提供了新的手段。这就要求教师充分利用多媒体教学手段,生动而形象地展现《胶体与界面化学》实验的工艺以及实际胶体体系产品的性状,使学生有更好的感性认识[3]。

5.设置适合专业方向的实践教学内容。《胶体与界面化学》适合应用于不同的领域体系,但针对不同的领域又有不同的侧重,所以实践教学环节要紧扣本专业学生的发展方向,结合化妆品领域所需的实践技能,增加与专业相关的综合型实验与设计型实验教学内容。鉴于《胶体与界面化学》针对轻化工程化妆品方向的学生,实践教学内容与日用化工紧密结合,如在“乳状液的制备”实验中,不仅仅是不同类型乳状液的制备,同时要增加乳状液的显微镜观察、乳状液的高低温、离心稳定性、粘度测定等与产品技术开发相关的实验方法,形成一个综合型实验,使学生不仅能掌握乳状液的制备,同时也能掌握乳状液的乳化性能与稳定特性,为未来实际膏霜乳液体系配方的开发奠定基础,可以很好地运用乳状液形成与破乳的理论,更好地设计稳定性、使用性能良好的产品配方。

6.提高教师自身的工程素质。《胶体与界面化学》在教学过程中,需要与各相关领域的紧密结合,与下游课程的融会贯通,对教师的要求较高。不仅仅是对《胶体与界面化学》理论知识体系的讲授,更多的是通过该课程的教学,增加学生对化妆品行业的了解,激发学生对行业的极大热爱,同时要引申到下游课程的相关内容,这就要求教师不仅对行业非常熟悉,还具备一定的本专业的技术背景。为了更好地引导学生未来对化妆品相关知识的学习,最好能具有化妆品行业的工程背景,不仅熟悉行业的现状,还了解行业的发展趋势,同时还有配方开发的基础,才有可能更好地启发学生将《胶体与界面化学》的理论知识,应用到化妆品领域及配方开发的过程中。

7.教学中应注重产、学、研相结合。目前高校与企业的联系不够紧密,导致学校的教学内容与企业需求脱节等问题。在课程的教学过程中,尽可能结合企业与学校的产、学、研,通过与企业共建实验室和研发中心,与企业有更多的沟通交流机会,联合优化课程内容,使得学生有机会参与到产、学、研合作的过程中[4],把实践性课程引入课堂与实验室。高校要及时吸收新的科学技术、科学研究及教学改革的新成果并转化为开放实验的教学内容[5]。根据行业的发展趋势,及时更新实验教学内容,不断改进实验教学方法,有效提高教学质量。要有意识地培养、训练学生理论联系实际的学风和严谨的科学态度,提高学生分析问题、解决问题的能力。

综上所述,针对我院轻化工程化妆品方向《胶体与界面化学》课程的教学,必须根据本专业的特色,在教学过程中紧密联系实际,将枯燥的理论知识灵活应用于实际体系;通过激发学生对化妆品行业的热爱,启发学生对生活中实际例子的观察与思考,充分调动学生的学习积极性;并通过与下游课程的融会贯通,与企业的紧密结合,以培养动手能力强的高级技能型人才为目标,使教学处于良性循环,从而达到较好的教学效果。

参考文献:

[1]魏利滨,宋长友,刘昆.无机化学实验教学改革的思考与实践[J].唐山学院学报,2010,23(3):67-69.

[2]吕志凤,战风涛,姜翠玉.浅谈高校专业选修课的教学改革与实践[J].教改经纬,2011,197:43-44.

[3]杨继生.精细化工教学改革的探索与实践[J].大学化学,2010,25(5):39-41.

[4]余志卫.论本科院校卓越工程师的培养[J].武汉职业技术学院学报,2011,10(2):81-83.

[5]阚凤龙,周悦,韩中华,等.卓越工程师教育培养的开放式实验教学研究[J].科技广场,2011,(2):245-247.