时间：2023-01-18 09:40:54
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篇航空航天技术论文，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。
关键词：物理；航空航天；问题；探讨
中国航天事业的蓬勃发展也给我们的高考命题提供了很好的素材。2008年发射"神舟七号"，航天员出舱在太空行走；2011年8月，"嫦娥二号"成功进入了绕"拉格朗日点"的轨道，我国成为世界上第三个造访该点的国家；"神州八号"飞船与"天宫一号"目标飞行器成功实施了首次交会对接等，都给了我们非常生动的情境。下面我就从航天技术的发展历程、载人航天工程七大系统等方面来研究航空航天中的物理问题，具体如下：
一、航空航天技术的发展
人类很早就有了航天的思想，我国古代流传的"嫦娥奔月"、"吴刚砍桂"等传说故事，就是对人类航天理想的生动描绘之一。当然，人类真正实现这种理想是到19世纪末才开始起步的.从那时起，相继涌现出俄国的齐奥尔科夫斯基，美国的戈达德和德国的奥伯特等富于探索精神的航天先驱者。俄国的奥尔科夫斯基最早从理论上证明用多级火箭可克服地球的引力而进入太空，建立了表征多级火箭理想速度的著名的齐奥尔科夫斯基公式。而且他肯定了液体发动机是航天飞行器最适宜的动力装置。美国的戈达德是液体火箭的创始人。他曾指出，要克服地球引力，火箭必须具有每秒79公里的速度。他在1921年开始研制液体火箭发动机，1926年3月16日，他研制的液体火箭飞行成功。德国的奥伯特也是最早的火箭和航天的理论家和实践者。1923年奥伯特论述了火箭飞行的数学理论，并对火箭结构和星际飞行提出了许多新观念。到了1942年10月3日，德国太空协会的青年专家布劳恩领导的航天研究小组，经过艰苦的探索，在总结历次失败教训的基础上，终于发明了再生冷却式燃烧室和燃气舵等新技术。采用这些新技术，终于获得弹道导弹（V-2）的发射成功[1]。从而在工程上实现了航天先驱者的技术思想，取得向地球引力挑战的胜利，并对后来大型火箭的发展起到了继往开来的重大作用。堪称是人类航天发展史上的一个里程碑。
第二次世界大战后，前苏联和美、法、日、加拿大、澳大利亚等国家，都先后发射了探空火箭，创造出发射393公里高度的纪录，获得了许多高层空间的宝贵资料，为发展航天奠定了科学基础。经过10多年的艰苦探索之后，于1957年10月4日，前苏联把世界上第一颗人造地球卫星送入大气层外的运行轨道，开创了人类航天史的新纪元。以后，美、英、法、日和中国、印度等国均成功地发射了人造卫星。自60年代中期开始，卫星的发展便从探索试验转入实用阶段。如今，人类发射的侦察、预警、通信导航、天文气象、海洋监视、测地探矿等应用卫星巳超过2500颗，它们在经济、军事和科研中发挥了非常大的作用。
随着航天技术的发展，人类不断刷新航天纪录.创造出一个个惊人的奇迹。诸如：1961年4月12日开辟了载人航天的成功之路；从1959年开始又开创了对月球的探测和人类登月考察的新篇章；自70年代起，人类对太阳系中的行星先后进行了探测，前苏联和美国并相继在空间建立了航天站；80年代初又发明了能重复使用的航天飞机等等。这些令人鼓舞的成就，对航天技术及其它科学领域的发展都具有深远的历史意义。
二、物理在航空航天中的应用
（一）火箭推进原理
所有航天器的发射都依靠火箭技术，而火箭的飞行是遵循着质点系动量定理和动量守恒的。竖立在发射架上的火箭本身带有燃料和氧化剂，火箭在发射前总动量为零，当点火燃烧后，高温高压的气体不断从火箭尾部的喷管往后喷出，从而使火箭获得向上的巨大推力，克服自身的重力，向太空冲去。下面我们看一下火箭所受的推力大小和火箭的运动速度。
（二）火箭的速度
火箭是依靠连续不断的喷出大量质量m极小的燃料气体才得到连续平稳的加速上行。为了进一步说明火箭在这一过程中获得的速度，先不考虑地球的重力作用，将质量为M的火箭中的燃料燃烧后喷出的燃料气体看成质量为m（远小于M）、相对火箭速度为u的细小弹丸，由于火箭不受任何外力，因此火箭系统总动量守恒，当弹丸以速度u向后喷出，火箭就获得与弹丸等量而方向向前的动量，由于燃料不断燃烧，火箭体的质量就不断减小，因而火箭是一个变质量体系，我们用动量守恒来计算火箭最后得到的速度。
（三）多级火箭
从以上的分析可知，要想航天器上天，至少要获得7.9km/s 的速度，而要到达其他行星或是其他星系，则需要更大的速度。要想火箭得到大的速度，就必须增大燃料气体的喷射速度u和增大质量比M/Me。我们先看燃料气体的喷射速度，它受到诸多因素的影响，一种液态的常规燃料是偏二甲肼（ H-N-N-CH3）加四氧化二氮（N2O4），燃料后气体的速度u接近2km/s，另一种非常规的燃料（如液氢加液氧）做推进剂，其喷射速度可达4km/s。同时由于火箭上所装载的仪器设备等的影响质量比M/Me 也有所限制，大约在10到20之间[2]。在这样的条件下，我们可以对一级火箭所能达到的末速度做一估计，其速度必须达到10.8（km/s）这并不是火箭真正能达到的速度，必须考虑地球引力和空气阻力的影响等，所以最终的单级火箭的速度只可能达到7km/s左右，小于第一宇宙速度7.9km/s，无法将航天器送上天。
实际的火箭通常为多级火箭，是用多个单级火箭经串联、并联或串并联（即捆绑式）组合而成的一个飞行整体。
三、载人航天工程七大系统
（一）航天员系统
载人航天首先要有航天员及其上天飞行的保障设施。这是一个航天员为中心的医学和工程相结合的复杂系统。它涉及航天生命科学和航天医学等领域，包括航天员的选拔训练、航天员的医学监督保障、 航天员的一样食品、航天员飞行训练模拟等分系统。
（二）载人飞船系统
飞船是载人航天的核心部分，它为航天员和有效载荷提供必要的生活和工作条件，保证航天员进行有效空间实验和出舱活动，并安全返还地面。
（三）运载火箭系统
运载火箭是把载人飞船安全可靠送入预定轨道的运载工具。包括箭体结构、动力装置等10个分系统，特别是增加了载人所需的故障监测分系统和逃逸救生分系统。
（四）飞船应用系统
载人航天工程最终是为了应用，创造效益，因此飞船应用系统是备受关注的部分。它利用载人飞船的空间试验支持能力，开展对地观测、环境监测、生命科学、材料科学、流体科学等试验，安装有多项任务上百种有效载荷应用设备。
（五）测控通讯系统
当运载火箭发射和载人飞船上天飞行以及返回时，需要靠测控系统通信系统保持天地之间的经常联系，完成飞船遥测参数和电视图像的接受处理，对飞船运行和轨道舱留轨工作的测控管理，这个测控通信系统由北京航天指挥控制中心、陆上地面测控站和海上远望号远洋航天测量船队组成、执行飞船轨道测量、遥控、遥测、火箭安全控制，航天员逃逸控制等任务[3]。
（六）发射场系统
神舟号飞船的发射场选在酒泉卫星发射中心，发射场系统由技术区、发射区、试验指挥区、首区测量和航天员区组成，形成火箭、飞船、航天员从测试到发射以及上升段、返回段测量的一套完整体系。
（七）着陆场系统
载人航天这路着陆场系统包括主、副着陆场，陆上应急援救、海上应急援救、通信测量、航天员医保等部分。
四、结束语
中学物理考察的内容一直与当前航空航天紧密联系在一起，充分体现了其注重能力与科学素养、理论与实际相结合的特点和要求。物理学的研究，与其它学科之间有者显著的不同，其无论是概念的建立还是规律的发现、概括，都需要思维的加工，与一般的思维过程相比较，在共性之中，物理学科的思维又有其个性。所以需要我们静下心来，准确把握各个知识点之间的联系与区别，举一反三，最终做到融会贯通、灵活多变。
一、校本研修的三重内涵
一是校本研修是“基于学校和教师的发展”。校本研修是学校、教师在教育教学的实际工作中发现、思考和迫切需要解决的问题，也是教师在教育教学中遇到的最有意义的问题。当多媒体技术全面挑战传统课堂的时候，学校积极应对新形势的发展，开展“信息技术与学科整合”的校本研修；学校以《教育法》《教师法》《教师职业道德规范》等为主要内容，结合实际工作，要求教师对照自己的言行，开展“提高自身修养和责任意识”的校本研修；随着“终身学习”的观念深入人心，学校开展了“创建阅读型校园”的校本研修，旨在以此带动学生终身学习习惯的养成。同时，在新课程改革的大背景下，学校以教研组为单位，积极开展学科知识研修，以顺应课程改革的趋势。
二是校本研修是通过学校自行策划与实施的，即“通过学校和教师的发展”而有效推进的。学校大力支持校本研修活动，通过自行设计与策划安排，做到成系列、分阶段、有层次。例如，在“信息技术与学科整合”的研修活动中，信息技术教师利用课余时间对其他教师进行统一培训，已卓见成效；在“提高自身修养和责任意识”的研修活动中，以党总支和团委为核心，通过集中学习、观看视频材料、小组研讨等方式具体实施，并且积极通过心理课堂等渠道教育学生；学校政教处正与语文组、历史组联合开展国学教育活动，通过示范课、观摩课等方式唤起师生心中对圣贤哲思的温情与敬意。有诸如双语教学等学科问题，也在各教研组开展得如火如荼；加大硬件建设力度，为阅读型校园等活动提供保障。
三是校本研修的主要目的是“为了学校和教师的发展”。经过“信息技术与学科整合”的校本研修，教师们已经掌握了基本的软件操作技术，并与学科教学有效整合，充分发挥多媒体的优势，调动了学生的积极性、主动性，大大提高了课堂效率。“提高自身修养和责任意识”及各学科的研修活动，提高了教师的政治理论水平，增强了其事业心和责任感，使学校形成了一种忠于、勤于、乐于教育事业的优良师风。近两年来，学校涌现出了一大批优秀教师代表，如国家、省、市、区骨干教师55人，各级优秀班主任21人等。学科知识研修是一线教师教育教学能力提升的“加油站”，让教师们自觉地走向了学科教学的最前沿，使学校开设的校本课程上了一个新的台阶。
二、校本研修的实践探索
1.“航天励志”特色，课题引领发展
神舟飞船总设计师戚发轫院士在学校60周年校庆上的讲话燃起了师生心中的激情，开启了校本研修新的思路。学校物理组开展了“探索宇宙空间，继承航天梦想”的研修活动，并以校本课为载体让航天知识走进了课堂。在此活动的影响、推动下，学校先后有百余名学生考入北京航空航天大学、南京航空航天大学以及其他名校的航空航天专业。2016年5月，戚发轫院士在学校建校70周年校庆之际第四次重返母校，为全校师生及老校友做了长达三个小时的题为“航天技术与中国航天”的主题报告，以“热爱祖国、无私奉献、自力更生、艰苦奋斗、大力协同、勇于登攀”的“两弹一星”精神和“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的“载人航天”精神再次勉励师生。
学校分别聘请资深航天科普作家、中国宇航学会《太空探索》杂志社原社长兼主编田如森教授，国家青少年航天科普教育专家、全国青少年科技教育终身成就奖获得者金声老师，莅临学校参观指导，为全校师生作专场报告，展示人类航天成果与航天人的科技素养，开阔了学生的视野，点燃了学生们投身科技事业的热情。田教授还向学校馈赠了珍贵的航天种子，让航天育种项目走进了“金高生态园”，为学校的航天特色发展助力引航。学校抓住这样的机遇，申报了省级课题“航天励志在高中教育教学中的实践研究”，以课题促研修，以研修谋发展。
2.以课堂改革促校本研修
课堂教学改革是一切改革的基础，也是一切改革成败的关键。在全国大力开展教育教学改革的浪潮中，“请进来”“走出去”等各种培训方式被各个学校广泛应用，但此时的校本研修便具有其他形式无可比拟的优势。
现在，翻转课堂教学模式受到学校和教育工作者的高度关注。所谓“翻转课堂”，是指学生提前完成课堂知识的学习，而课堂变成了教师与学生之间和学生与学生之间互动的场所，包括答疑解惑、知识的运用等，从而达到更好的教育效果。学校教师们通过不断地践行翻转课堂，取得了良好的教学效果。
学校派教师到厦门等地学习关于翻转课堂、微课、慕课等相关教学模式，并投资修建了标准化录播教室等。有的教师在欣赏了很多微课后，虽然自我感觉良好，但实际操作起来完全可以用“抓狂”来形容。所以，在接下来的“翻转”路上可能会遇到很多困难，故应做好保障工作，加大对教师相关方面的培训力度，进一步调动学校校本研修及发展的动力。
三、校本研修的主要依托
校本研修的顺利开展必须以大批的骨干教师为依托，带动全校教师共同研修。
在以研带训的大形势下，学校选择了“校本科研骨干的培养和作用发挥”这一课题进行研究，旨在进一步提高学校教师的专业水平和科研水平。该课题的22名参研人员中，有区名师7人，首席教师4人，区级骨干教师8人，市级骨干教师5人，省级骨干教师3人，他们是学校校本科研工作的中流砥柱。另外，有6名年轻教师参与，他们是教育教学新秀力量，均在优质课、教育教学论文、课题等方面表现出不凡的实力，是校本科研工作的后备力量。
论文关键词：集成电路，特点，问题，趋势，建议
引言
集成电路是工业化国家的重要基础工业之一，是当代信息技术产业的核心部件，它是工业现代化装备水平和航空航天技术的重要制约因素，由于它的价格高低直接影响了电子工业产成品的价格，是电子工业是否具有竞争力关键因素之一。高端核心器件是国家安全和科学研究水平的基础，日美欧等国均把集成电路业定义为战略产业。据台湾的“科学委员会”称未来十年是芯片技术发展的关键时期。韩国政府也表示拟投资600亿韩元于2015年时打造韩国的集成电路产业。
集成电路主要应用在计算机、通信、汽车电子、消费电子等与国民日常消费相关领域因此集成电路与全球GDP增长联系紧密，全球集成电路消费在2009年受金融危机的影响下跌9%的情况下2010由于经济形势乐观后根据半导体行业协会预计今年集成电路销售额将同比增长33%。
一、我国集成电路业发展情况和特点
有数据统计2009年中国集成电路市场规模为5676亿元占全球市场44%，集成电路消费除2008、2009年受金融危机影响外逐年递增，中国已成为世界上第一大集成电路消费国，但国内集成电路产量仅1040亿元，绝大部分为产业链低端的消费类芯片，技术落后发达国家2到3代左右，大量高端芯片和技术被美日韩以及欧洲国家垄断。
我国集成电路产业占GDP的比例逐年加大从2004年的0.59%到2008年的0.74%.年均增长远远超过国际上任何一个其他国家，是全球集成电路业的推动者，属于一个快速发展的行业。从2000年到2007年我国集成电路产业销售收入年均增长超过18%毕业论文提纲，增长率随着经济形势有波动，由于金融危机的影响2008年同比2007年下降了0.4%，2009年又同比下降11%，其中集成电路设计业增速放缓实现销售收入269.92亿元同比上升14.8%，由于受金融危机影响，芯片制造业实现销售收入341.05亿元同比下降13.2%、封装测试业实现销售收入498.16亿元同比下降19.5%。我国集成电路总体上企业总体规模小，有人统计过，所有设计企业总产值不如美国高通公司的1/2、所有待工企业产值不如台积电、所有封测企业产值不如日月光。
在芯片设计方面，我国主流芯片设计采用130nm和180nm技术，65nm技术在我国逐渐开展起来，虽然国际上一些厂商已经开始应用40nm技术设计产品了，但由于65nm技术成熟，优良率高，将是未来几年赢利的主流技术.设计公司数量不断增长但规模都较小，属于初始发展时期。芯片制造方面，2010国外许多厂商开始制造32nm的CPU但大规模采用的是65nm技术，而中国国产芯片中的龙芯还在采用130nm技术，中芯国际的65nm技术才开始量产，国产的自主知识产权还没达到250技术。在封装测试技术方面，这是我国集成电路企业的主要业务，也是我国的主要出口品，有数据显示我国集成电路产业的50%以上的产值都由封装产业创造，随着技术的成熟，部分高端技术在国内逐步开始开展，但有已经开始下降的趋势杂志网。在电子信息材料业方面，下一代晶圆标准是450mm，有资料显示将于2012年试制，现在国际主流晶圆尺寸是300mm，而我国正在由200mm到300mm过渡。在GaAs单晶、InP单晶、光电子材料、磁性材料，压电晶体材料、电子陶瓷材料等领域无论是在研发还是在生产均较大落后于国外，总体来说我国新型元件材料基本靠进口。在半导体设备制造业方面毕业论文提纲，有数据统计我国95%的设备是外国设备，而且二手设备占较大比例，重要的半导体设备几乎都是国外设备，从全球范围来讲美日一直垄断其生产和研发，台湾最近也有有了较大发展，而我国半导体设备制造业发展较为缓慢。
我国规划和建成了7个集成电路产业基地，产业集聚效应初步显现出来，其中长江三角洲、京津的上海、杭州、无锡和北京等地区,是我国集成电路的主要积聚地，这些地区集中了我国近半数的集成电路企业和销售额，其次是中南地区约占整个产业企业数和销售额的三分之一，其中深圳基地的IC设计业居全国首位，制造企业也在近一部壮大，由于劳动力价格相对廉价，我国集成电路产业正向成都、西安的产业带转移。
二、我国集成电路业发展存在的问题剖析
首先，我国集成电路产业链还很薄弱，科研与生产还没有很好的结合起来，应用十分有限，虽然新闻上时常宣传中科院以及大专院校有一些成果，但尚未经过市场的运作和考验。另外集成电路产品的缺乏应用途径这就使得研究成果的产业化难以推广和积累成长。
其次，我国集成电路产业尚处于幼年期，企业规模小，集中度低，资金缺乏，人才缺乏，市场占有率低，不能实现规模经济效应，相比国外同类企业在各项资源的占有上差距较大。由于集成电路行业的风险大，换代快，这就造成了企业的融资困难，使得我国企业发展缓慢，有数据显示我国集成电路产业有80%的投资都来自海外毕业论文提纲，企业的主要负责人大都是从台湾引进的。
再次，我国集成电路产业相关配套工业落后，产业基础薄弱。集成电路产业的上游集成电路设备制造的高端设备只有美日等几家公司有能力制造，这就大大制约了我国集成电路工艺的发展速度，使我国的发展受制于人。
还有，我国集成电路产成品处于产品价值链的中、低端，难以提出自己的标准和架构，研发能力不足，缺少核心技术，处于低附加值、廉价产品的向国外技术模仿学习阶段。有数据显示我国集成电路使用中有80%都是从国外进口或设计的，国产20%仅为一些低端芯片，而由于产品相对廉价这当中的百分之七八十又用于出口。
三、我国集成电路发展趋势
有数据显示PC机市场是我国集成电路应用最大的市场，汽车电子、通信类设备、网络多媒体终端将是我国集成电路未来增长最快应用领域. Memory、CPU、ASIC和计算机外围器件将是最主要的几大产品。国际集成电路产业的发展逐步走向成熟阶段，集成电路制造正在向我国大规模转移，造成我国集成电路产量上升，如Intel在2004年和2005年在成都投资4.5亿元后，2007年又投资25亿美元在大连投资建厂预计2010年投产。
另外我国代工产业增速逐渐放缓，增速从当初的20%降低到现在的6%-8%，低附加值产业逐渐减小。集成电路设计业占集成点设计业的比重不断加大，2008、2009两年在受到金融危机的影响下在其他专业大幅下降的情况下任然保持一个较高的增长率，而且最近几年集成电路设计业都是增长最快的领域，说明我国的集成电路产业链日趋完善和合理，设计、制造、封装测试三行业开始向“3：4：4”的国际通行比例不断靠近。从发达国家的经验来看都是以集成电路设计公司比重不断加大，制造公司向不发达地区转移作为集成电路产业走向成熟的标志。
我国集成电路产业逐渐向优势企业集中,产业链不断联合重组，集中资源和扩大规模，增强竞争优势和抗风险能力，主要核心企业销售额所占全行业比重从2004年得32%到2008年的49%，体现我国集成电路企业不断向优势企业集中，行业越来越成熟，从美国集成电路厂商来看当行业走向成熟时只有较大的核心企业和专注某一领域的企业能最后存活下来。
我国集成电路进口量增速逐年下降从2004年的52.6%下降为2008年的1.2%,出口量增速下降幅度小于进口量增速。预计2010年以后我国集成电路进口增速将小于出口增速，我国正在由集成电路消费大国向制造大国迈进。
四、关于我国集成电路发展的几点建议
第一、不断探索和完善有利于集成电路业发展的产业模式和运作机制。中国高校和中科院研究所中有相对宽松的环境使得其适合酝酿研发毕业论文提纲，但中国的高端集成电路研究还局限在高校和中科院的实验室里，没有一个循序渐进的产业运作和可持续发展机制，这就使得国产高端芯片在社会上认可度很低，得不到应用和升级。在产业化成果推广的解决方面。可以借鉴美国的国家采购计划，以政府出资在武器和航空航天领域进行国家采购以保证研发产品的产业化应用得以实现杂志网。只有依靠公共研发机构的环境、人才和技术优势结合企业的市场运作优势，走基于公共研发机构的产业化道路才是问题的正确路径。
第二、集成电路的研发是个高投入高风险的行业是技术和资本密集型产业，有数据显示集成电路研发费用要占销售额的15%，固定资产投资占销售额的20%，销售额如果达不到100亿美元将无力承担新一代产品的研发，在这种情况下由于民族集成电路产业在资金上积累有限，几乎没有抗风险能力，技术上缺乏积累，经不起和国际集成电路巨头的竞争，再加上我国是一个劳动力密集型产业国，根据国际贸易规律，资本密集型的研发产业倾向于向发达国家集中，要想是我国在未来的高技术的集成电路研发有一席之地只有国家给予一定的积极的产业政策，使其形成规模经济的优势地位，才能使集成电路业进入良性发展的轨道.对整个产业链，特别是产业链的低端更要予以一定的政策支持。由政府出资风险投资，通过风险投资公司作为企业与政府的隔离，在成功投资后政府收回投资回报退出公司经营，不失为一种良策。资料显示美国半导体业融资的主要渠道就是靠风险基金。台湾地区之所以成为全球第四大半导体基地台就与其6年建设计划对集成电路产业的重点扶植有密切关系，最近湾当局的“科学委员会”就在最近提出了拟扶植集成电路产业使其达到世界第二的目标。
第三、产业的发展可以走先官办和引进外资再民营化道路，在产业初期由于资金技术壁垒大人才也较为匮乏民营资本难于介入，这样只有利用政府力量和外资力量，但到一定时期后只有民营资本的介入才能使集成电路产业走向良性化发展的轨道。技术竞争有利于技术的创新和发展，集成电路业的技术快速更新的性质使得民营企业的竞争性的优势得以体现，集成电路每个子领域技术的专用化特别高分工特别细，每个子领域有相当的技术难度，不适合求小而且全的模式。集成电路产业各个子模块经营将朝着分散化毕业论文提纲，专业化的方向发展，每个企业专注于各自领域，在以形成的设计、封装、测试、新材料、设备制、造自动化平台设计、IP设计等几大领域内分化出有各自擅长的专业领域深入发展并相互补充，这正好适应民营经济的经营使其能更加专注，以有限的资本规模经营能力能够达到自主研发高投入，适应市场高度分工的要求，所以民间资本的投入会使市场更加有效率。
第四、技术引进吸收再创新将是我国集成电路技术创新发展的可以采用的重要方式。美国国家工程院院士马佐平曾今说过：中国半导体产业有着良好的基础，如果要赶超世界先进水平，必须要找准方向、加强合作。只有站在别人的基础上，吸取国外研发的经验教训，并充分合作才是我国集成电路业发展快速发展有限途径，我国资金有限，技术底子薄，要想快速发展只有借鉴别人的技术在此基础上朝正确方向发展，而不是从头再来另立门户。国际集成电路产业链分工与国家集成电路工业发展阶段有很大关系，随着产业的不断成熟和不断向我国转移使得我国可以走先生产，在有一定的技术和资金积累后再研发的途径。技术引进再创新的一条有效路径就是吸引海外人才到我国集成电路企业，美国等发达国家的经济不景气正好加速了人才向我国企业的流动，对我国是十分有利的。
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【关键词】物理课堂 拓展教学 途径
根据新课程理念要求一要注重全体学生的发展，改变学科本位；二要注重从生活走向物理，从物理走向生活；三要注重科学探究，提倡学习方式的多样化；四要注意学科渗透，关心科技发展，具有可持续发展意识。而目前的初中物理教学存在着重视书本忽视其他学习资源、重视课内忽视课外学生活动的问题。反思多年的教学实践，认识到教师的任务不仅仅是教给学生物理概念、规律（定律）以及解的方法，而应该和学生一起开发尽可能多的物理学习资源，以拓展知识，弥补教材的不足。可以引导学生探究以下一些问题。
1.有些问题教材未作深入阐述或未阐述，但在学生探索能力范围之内，可以引导学生进行研究探讨。
2.与个人或家庭生活密切相关的问题。如改造家庭炉灶以提高燃料的效率、设计特殊电路、制作自动控制电器等。从一些装置产生的问题。如傻瓜相机为什么不用调焦？为什么人能通过门镜（“猫眼”）看到门外的人，而门外的人却看不到室内的人？
3.与工农业生产密切相关的问题。如惯性在汽车制动和导航中的应用、太阳能的综合利用、静电利用和危害防范、农业生产中的物理学知识、高科技在抗洪救灾中的应用等。
4.与科技发展有关的问题。如新型电池、超导体、激光、航空航天技术、现代信息技术、纳米技术、记忆合金等。
5.一些重大社会问题。如环境保护、物理污染、能源危机、新能源开发、电脑病毒以及犯罪克隆与伦理等。
一、结合物理游艺表演进行拓展
在学习了八年级物理《第一章物质的状态及其变化》和《第二章物质性质的初步认识》后，让学生观看“油锅取物”的游艺表演。表演者从沸腾的油锅中伸手取出物体后若无其事。在学生惊叹的同时，让其明白其中的物理知识：原来油锅中的液体是油和白醋的混合物，由于油的密度小，所以漂浮在白醋的上面，并且白醋的沸点比油的沸点低，在40～50℃之间即可沸腾，看起来像是油锅中的油沸腾了，而实际上是白醋在沸腾。表演者伸手到50℃左右的液体中拿物体时，虽然感到热但不会烫伤皮肤，加之动作快，是不会有危险的。这种趣味性、娱乐性与知识性相结合的活动，创造出一个和谐高效的课堂气氛，极大地吸引了学生的注意力，充分调动了学生的眼、脑、口、手等对教学信息进行反应。
二、结合活动进行拓展
我们应该根据不同的物理学内容，将对这些问题的探究结合到各种活动中。活动的设计要尽可能贴近日常生活、生产的实际，使学生有积极参与各类活动的兴趣和主动性。
比如，我们学习了八年级物理《第一章物质的状态及其变化》，就可开展“物理就在我们身边”的主题活动。鉴于学生的知识有限，可将主题范围缩小为“厨房里的热学知识”，引导学生去对平时“视而不见”的厨房用具、设备、现象进行仔细观察、思考：这些用具、设备为什么要这样造？厨房中的现象为什么会这样？并要求学生用物理知识进行解释。
三、补充课外小实验，撰写科技小论文
在以往的学生实验中，实验材料、试剂都是书本上指定的，课前由教师准备好，实验时，学生完全按规定的步骤进行。在这过程中，学生完全成了不用思考的机械操作者。这种教学没有给学生思维空间和余地，抑制了学生的主动性和思考的独立性。而现代教育就是要引导学生自主学习，因此，教师可以结合具体的实验，教会学生一些基本的实验研究方法，然后让学生自己查资料，弄清实验的原理，选择合适的实验材料和实验方法。还可以补充一些课外的小实验。比如：学习八年级物理《第一章物质的状态及其变化》时，可以让学生做几个小实验，如“纸锅烧水”、“鱼在沸水中生存”、“用冰水煮开水”等，并解释其物理现象和规律。
学习了《水的循环》一节内容后，让学生以“日常生活中的水的再利用”为题，撰写小论文或设计一个学校、家庭的节水方案，并在班上交流，以增强学生对水资源的保护意识。
还可以让学生开展对校园生活垃圾的处理和合理利用的研究，讨论制定“怎样处理和合理利用校园生活垃圾”的科学方案。
四、结合网络及课外读物进行拓展
在应用物理知识解释物理现象时，对一些似是而非不易正确理解的问题，要积极引导学生去查阅资料。一般查阅资料的途径有：
关键字：3S技术 森林火灾 预警方法 应急管理
1. 引言
森林火灾是危害森林资源的主要灾害。如何利用现代化科技手段和设备做好 “以防为主”的森林火灾预防工作以及制定有效的应急措施，并进行统一协调的组织指挥，就成为林业防火工作中的重要问题也是林业建设管理中的重中之重。随着社会的发展，遥感科学、地理信息系统、电子计算机、航空航天技术等科学技术的进步，加上现代科学管理的应用，为森林防火提供了先进的手段和技术条件。如森林火险监测系统、红外线监测林火、雷达监测林火、卫星遥感监测林火以及计算机地理信息管理系统等新技术的应用，为有效地预防控制森林火灾的发生，为把森林火灾造成的损失降低到最低限度提供了保证。
2. 研究的背景和意义
2.1研究的背景
我国森林资源十分匾乏。然而，我国又是发生森林火灾较严重的国家之一。我国的森林防火工作比国外发达国家起步较晚。几十年来，在不断总结经验教训的基础上，通过不断地探索和研究森林火灾的特点，有针对性的加强管理和技术防范措施，不断提高对森林火灾的综合控制能力，使森林火灾发生次数、受灾森林面积和伤亡人数有了明显的下降。随着国家对森林防火工作的重视和科学的进步，我国于1992年和1994年分别通过有关科研单位结合我国森林防火工作的实践制定了《全国森林火险区划等级》和《全国森林火险天气等级》行业标准，并由林业局颁布实施，全国各地均做了实施的准备工作，这将使我国森林火险监测工作开始走向系统化、科学化的道路。
2.2研究的意义
森林火灾位居破坏森林的三大自然灾害（病害、虫害、火灾）之首。它不仅给人类的经济建设造成巨大损失，破坏生态环境，而且还会威胁到人民生命财产安全。因此森林防火有着重要的意义：
1．森林防火是保护自然资源的需要。
2．森林防火是保护生态环境的需要。
3．森林防火是保护森林发展林业的需要。
4．森林防火是维护林区社会安定的需要。
3. 现代森林防火新技术
3.1地理信息系统
地理信息系统（GIS）是计算机科学、信息科学、空间科学、环境科学和管理科学等为一体的新兴科学，是未来信息高速公路的重要组成部分。加拿大利用GIS进行森林景观生态分析，开展自然环境规划。泰国利用GIS进行小流域治理规划和泰国早计划。GIS在森林火灾预警中的功能有：利用GIS强大的数据库功能管理有关的环境信息数据库，有效得到预警区域的环境数据，进行属性数据和空间数据的查询、更新和提取；利用GIS强大的空间分析功能对森林火灾预警网络进行科学设计，从而有效地表征设计项目所在地的环境信息的收集、存储和显示；直观的图形界面可以根据用户的要求而输出各种分析和评价结果；GIS能迅速提供快速反映决策能力，可以模拟和监测林火风险。
3.2遥感技术
遥感（RS）是指从远距离高空以及外层空间的各种平台上利用可见光、红外、微波等电磁波探测仪器，通过摄影和扫描、信息遥感、传输和处理，从而研究地面物体的形状、大小、位置及其环境的相互关系与变化的技术。用遥感技术研究森林火灾，始于50年代的航空红外探测，自80年代初开始，随着地理信息系统的发展，美国、加拿大等国家也先后开展了利用卫星监测研究森林资源。到80年代末期，GPS以其精准的导航定位功能为林业工作者所使用。中国曾成功监测了1987年大兴安岭特大森林火灾，并对火烧地森林植被恢复进行了动态预测。
3.3虚拟仿真技术
近年来，在信息技术发展的带动下，用于植物形态结构研究的数据采集方法和三维数字化技术、计算机硬件水平已能够满足需求，构建模型所需的可视化技术、面向对象的程序设计方法等已经成熟，这为森林防火的虚拟仿真提供了条件。林火虚拟仿真包含的关键技术主要有三维数字化技术、可视化技术、林火蔓延的经验模型等。
4. 森林火灾预测预报方法
火险预测是指在“和平时期”对森林火灾危险程度由计算模型所做出的理论预报。森林火险预测是森林防火“四网两化”建设的一个重要内容，是实现“预防为主，积极消灭”的森林防火方针的关键环节。
森林火险预测过程主要有如下所示的三个环节：
4.1直接预报法
直接预报法是利用林区内可燃物湿度与气象要素综合分析后进行预报的方法。具体如下：
(一) 利用可燃物湿度变化与气象要素的相关性进行林火预报的原理。
(二) 预报因子的测定。
(三) 常规观测方法。
(四) 逐步组建成预测预报网络。
4.2预测模型
由于自然因素和社会因素瞬息万变，所以不可能准确预测未来森林火灾的发生时间。因此，我们认为森林火灾预测只能是一种趋势预测。随着各国学者对林火预警模型、林火蔓延模型等的进一步深入研究，以及信息技术的不断发展，未来的基于信息技术的森林火灾预防体系一定可以更有效的减轻森林火灾给我们带来的损失。
常用的林火蔓延预测模型有：
（一）澳大利亚的McArthur模型
R=0.13F （4.2）
式中，R为较平坦地面上的火蔓延速度（km/h）。对于草地，F为火险指数，有特定公式可以计算F。此模型不仅能预报火险天气，还能定量预报一些重要的火行为参数，是扑火、用火不可缺少的工具，但它可适用的可燃物类型比较单一。对我国南方森林防火具有一定的参考价值。
（二）加拿大林火蔓延模型
加拿大林火蔓延模型是加拿大火险等级统计采用的方法。16个代表林型，通过290次观察总结出多数可燃物蔓延速度方程（ROS）。不同类别可燃物有不同蔓延速度方程，但所有方程都是以最初蔓延指标（ISI）为独立变数，它与细小可燃物含水量和风速有关。
以针叶林为例，ROS=a[1―c―bxISI] （4.3）
a,b,c为不同可燃物类型的参数。
此模型属于统计模型，其优点是能方便而形象的认识火灾的各个分过程和整个火灾的过程，能成功预测出在参数相似情况下的火行为；缺点是这种模型不考虑任何热传机制，当实际火情与试验条件不符时，它的精度就会低。
（三）王正非的林火蔓延模型
R = RαKεKω/ cosφ （4.4）
后经修正为： R = RαKεKφ Kω （4.5）
式中，Rα是初始蔓延速度；Kε是可燃物配置格局更正系数；Kω风力更正系数；Kφ是地形坡度更正系数。Kε 是订正系数，它随地点和时间而变。对于某时、某地来说，整个燃烧范围和燃烧过程中，Kε 可以假定是常数。该模型适用于坡度在60℃以下的地形。
5.森林火灾应急管理
5.1森林灭火救灾应急响应分级与标准
参照自然灾害总体分级标准，依据森林火灾可能造成的危害程度、紧急程度和发展态势，我们把森林火灾预警分为四级，特别重大的是I级，重大的是Ⅱ级，严重的是Ⅲ级，一般的是Ⅳ级，依次用红色、橙色、黄色和蓝色表示。与之相对应，森林灭火救灾应急响应分为四级。
5.2 森林灭火救灾应急处置阶段划分与指挥决策
5.2.1阶段划分
森林火灾应急处置是各级政府和相关部门应急管理的组成部分，属于自然灾害应急管理范畴。森林火灾应急处置一般按事前、事中和事后进行分期，可分为预防与应急准备、监测与预警、应急响应与救援处置、善后与评估等阶段。其中预防与应急准备、监测与应急预警属于事前管理，应急响应与救援处置属于事中管理，灾后善后与评估属于事后管理。
5.2.2应急指挥
应急指挥是森林火灾应急处置的关键，不同应急响应需要启动不同的应急指挥层次。应急指挥一般分为战略指挥、战役指挥和战斗指挥。其中国家、省级指挥为战略指挥，省、地市级指挥为战役指挥，县级以下特别是灭火救灾一线指挥为战斗指挥。（具体看图5.1）
5.2.3 应急决策
决策是管理的核心。应急决策是应急响应与应急指挥的核心。森林灭火救灾应急决策可分为事前决策、事中决策和事后决策，其具有可利用资源的严重短缺性、决策环境的高度不确定性和极其复杂性、决策目标的动态权变性、决策结果的难预测性、决策单元的核心目标直接受决策过程的影响性、决策对象发生发展的多变性等特殊特点，这要求决策者当机立断、科学判断和多谋善断，也就决定了，应急决策在应急管理中的核心地位。应急决策包括决策主体、决策对象、决策目标、决策环境、决策过程和决策方案。森林灭火救灾作为人与森林火灾这种自然灾害抗争，必须把尊重科学、遵循规律和灭火救灾人员安全放在首位。
6. 结论与建议
森林火灾，是危害森林的大敌，一场火灾在旦夕之间就能把大片苍翠茂密的森林化为灰烬，给国家和集体造成严重损失，同时林地失去了森林的覆盖，容易造成水土流失，容易发生水旱风沙灾害，影响农业稳产高产。本文总结了火灾等级划分的标准，通过全面的分析研究提出了适合我国国情的森林火灾预警方法和模型。最后研究了我国如何做到处置重、特大森林火灾时反应及时、准备充分、决策科学、措施有力，把森林火灾造成的损失降到最低程度。为了使森林防火工作确实做到“预防为主，防治结合”，把森林火灾发生率降到最低限度，笔者提出以下五点建议：
（一） 加强组织领导。
（二） 以火源管理为中心，控制野外火源。
（三） 加大森林防火经费投入。
（四） 加强森林防火队伍培训。
（五） 加大森林防火执法力度。
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（1.江南大学物联网工程学院，江苏无锡214122；2. 江阴苏阳电子股份有限公司，江苏江阴214421）
摘要：为了满足功率器件不同封装形式可靠性和稳定性的需求，对功率器件封装的塑封系统进行研究。设计塑封压机集成接口和PLC温度控制电路，实现功率器件塑封压机温度控制；研发光电传感器、接近传感器以及螺旋测试头集合形成的塑封模具定位传感结构，结合PLC定位电路设计，实现了功率器件塑封模具定位。对关键的PLC和触摸屏组合控制系统进行了探索，系统已投入实际应用，效果良好。
关键词 ：功率器件；封装；温度控制；定位
中图分类号：TN305.94?34 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2015）14?0116?04
收稿日期：2015?01?25
随着以计算机、网络通信、消费类电子产品和汽车电子为代表的4C 市场和电源驱动领域朝着小外型、大功率的方向发展，作为关键的核心电子元器件，现代功率器件也朝着大功率、小型化、高频化的趋势快速发展[1?2] ，这对功率器件的封装提出了更高的要求。
目前主流功率器件封装形式有：TO，SOP，DIP，PDFN，QFN[3]，为了确保这些器件的稳定性和可靠性，封装过程中的控温和定位显得尤为重要。通过塑封系统自动控温定位结构的设计，实现不同封装形式功率器件可靠性和稳定性的提升[4] 。本文成果已应用于江阴苏阳电子股份有限公司多类产品实际封装。
1 系统组成
本系统采用的PLC 控制系统由CP1H?XA40DT?DPLC和TPC1062KS触摸屏组成，配合塑封压机集成接口设计、PLC 控温设计、PLC 定位设计、光电传感系统嵌入，在触摸屏上实时显示塑封压机温度并实现温差预警反馈和定位不准预警反馈[5?6]。原理框图如图1所示。
2 半导体塑料封装压机自动温度切换系统
2.1 塑封压机集成接口系统设计
作为功率器件封装关键的塑封工序，塑封系统的稳定性和精度直接影响了功率器件的性能。半导体塑料封装压机需要安装精密塑封模具以进行手动塑料封装，一副模具一般需要16~20个加热棒，压机有32个加热通道，可以方便更换。传统塑封压机中模具加热棒与压机加热棒接口一一对接，压机加热棒通道与热电偶通道一一对应，该对接方式直接造成压机内部连线过多，引起安全隐患。
为了解决上述问题，设计了一种包括上模、下模、压机加热棒集成接口以及压机热电偶集成接口的塑封压机系统。上模及下模的单独加热棒接口集合成一个整体加热棒接口，上模及下模的单独热电偶接口集合成一个整体热电偶接口，整体加热棒接口与加热棒接口通过加热棒连接线连接，整体热电偶接口与热电偶接口通过热电偶连接线连接。由于系统将传统的多条单线连接改成整体接口连接，使得半导体塑料封装压系统连线简单、不容易造成连线接头脱落，更换塑封模具便捷。
2.2 PLC温度控制设计
设计的塑封压机系统除了将压机的多个单通道结合在一起，还在PLC智能反馈系统中增加自动变换通道程序，若某个通道低于设定温度一定时间，PLC 自动切换下一个闲置通道。通过触摸屏输入、PLC 反馈、模块集成的方法实现温度的切换控制。
PLC温度控制系统通过触摸屏设定加热温度、加热脉冲、高低温度报警值和计时时间等相关参数，实现对压机的温度控制。在实际应用中，塑封压机加热开启2 h后切换通道系统开启，若某个通道出现异常（≠175 ℃，温差＞3 ℃），PLC立即开始200 s计时，在计时期内该通道温度如仍未达设定值，该通道将被关闭，同时开启下一个闲置通道，重新加温。最终塑封压机温度维持在报警值3 ℃以内，从而保证塑封过程中的恒定高温。该系统可应用于不同封装形式，图2为本系统PLC温度控制原理图，图3为实际塑封压机触摸屏温度及PID显示界面图。
3 半导体塑料封装压机智能定位系统
本系统设有光电传感器、接近传感器以及螺旋测试头，可利用螺旋测试头高精度的测量尺寸来调节接近传感器与工作台的配合。上、下工作平台之间连接有4根导柱，将电子光缆感应尺设置于导柱的外侧，接近传感器设置在导柱内侧，螺旋测试头位于接近传感器的底部。当下工作台上升时，4个导柱上的接近传感器可感应下工作台是否到达设定位置，电子光缆感应尺读取下模到导柱的距离，如未达设定值，光电传感器将输出电平信号，经电路转换后，一路信号直接触发PLC安全控制点，有效阻止模具的开合；另一路信号输出至LED指示灯，提示此时工作台未能到达设定位置，图4为塑封模具定位原理图。该系统具有智能定位的功能，触摸屏可实时显示4个导柱是否在设定位置，如有报警，可迅速反映定位异常的传感器方位，便于及时处理，可以有效避免模具损坏或者报废。图5为本系统触摸屏定位显示界面。
4 软PLC 系统研究
为了实现塑封系统控温定位的智能反馈，需要设计一种实时监控的现场控制系统，可编程逻辑控制器（Programmable Logical Controller，PLC）以微处理器为基础，采用可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程[7?8]；所以在功率器件塑封系统设计中，采用PLC与触摸屏组成的控制系统实现自动控温和定位功能。
4.1 控制现场结构
本文采用CP1H?XA40DT?D PLC 和TPC1062KS 触摸屏组成系统控制现场的电动阀、电磁阀、电动机、温度控制器和定位控制器等执行机构。以温度控制为例，CP1H?XA40DT?D通过模拟量输入模块和温度传感器采集现场的温度信号，信号通过PLC 上的A/D 转换、数值变换传送到触摸屏上，触摸屏显示实时的温度值和PID值；且PID 参数可以通过触摸屏进行设置，触摸屏给PLC 发送指令，以控制现场的执行机构[9]。控制现场温控结构如图6所示。
4.2 控制系统电路设计
为了实现PLC对塑封压机温度和模具定位的控制，必须设计相应的控制电路。PLC 控制系统的控制电路主要由输入电路、PLC、输出电路3个部分组成。输入电路主要有按钮、开关、模拟量、人机界面等；输出电路主要有电磁阀、指示灯、接触器等。PLC 控制系统根据输入电路得到的信号，执行PLC程序，从而控制输出电路的电器元件驱动设备的机械结构，最终满足控制塑封压机温度和模具定位的要求，完成系统控制。以温度控制为例，通过触摸屏设定标准塑封压机温度（175 ℃），通过PLC程序判断压机温度是否在容差范围内（3 ℃），若超出容差，则发出信号反馈至触摸屏，同时调整加热通道，令塑封压机温差小于设定容差。图7为功率器件塑封系统PLC温度控制电路图。
4.3 控制系统软件设计
常见的PLC控制系统软件设计方法有图解法编程（包括梯形图法、逻辑流程图法、时序流程图法和步进顺控法）、经验法编程、计算机辅助设计编程等[10]。设计的自动控温定位塑封系统选用的是梯形图法，这种最方便的编程方法是一种用梯形图语言，模仿继电器控制系统的编程方式。其图形及元件名称均与继电器控制电路十分相近。这种方法的优点在于可以把原继电器控制电路转化成PLC梯形图语言。
为了提高系统可靠性，在软件设计上采用了数字滤波和软件容错。在采样周期内，用采样值计算加权平均值作为滤波值，滤波现场的模拟量信号经A/D转换后变为数字量信号，存入PLC中，根据滤波值滤去噪声信号获得所需的有用信号，进行系统控制。在程序执行过程中，一旦发现现场故障或错误，系统即通过程序判断造成错误的原因是主要故障还是次要故障，并分别做出停机和相应子程序处理。系统还可对重要的开关量输入信号或易形成抖动的检测或控制回路采用软件延时，对同一信号多次读取，结果一致，才确认有效，消除偶发干扰的影响。
5 结语
目前市场中功率器件应用极为广泛，为了适应现代便携式电子产品等应用领域不断小型化的发展趋势，现代功率器件封装技术不断改进，新型封装形式不断涌现。为了提高各种封装形式的可靠性和稳定性，设计了一种可应用于各种封装形式的功率器件自动控温定位塑封系统，该系统可实现关键塑封工艺设备温度的均匀和稳定，提高塑封模具压合精度，从而提高良品率，降低设备损耗，具有极其重要的应用价值。基于PLC控制系统的自动控温定位塑封系统的研究和实现对提升功率器件封装的效率有着重要意义。
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作者简介：余骏华（1990—），男，硕士。研究方向为软件理论及其应用。实用新型专利：半导体塑料封装压机智能温度切换系统（ZL 201320226664.0）发明人。
孙力（1966—），男，教授，博士，硕士生导师。研究方向为计算机技术。
全庆霄（1963—），男，高级工程师，硕士。研究方向为半导体封装技术。
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关键词 （ 4~8 个）、中国图书资料分类号（简称中图分类号）、文献标识码、英文信息（题名、作者姓名、单位、摘要和
关键词 ）、正文、
关键词：教育改革：中学物理教学；STS教育
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2013）8（S）-0005-5
STS教育在20世纪60年代萌芽于欧美地区，经过70年代的发展，到80年代成为科学教育改革的主流之一。中学物理教学中实施STS教育。它要求学生懂得科学知识的应用，知道科学技术与社会之间的相互影响和作用。培养学生关注社会的意识，并能以正确的价值观和方法去解决科技发展所带来的社会问题。这些都是现代公民必不可少的基本素质。在物理教学中实施STS教育，是物理教学适应社会发展的需要，是当前推行素质教育的需要。根据中学物理学科的特点，结合STS教育中科学教育、技术教育和社会教育三者的关系，在中学物理教学中实施STS教育有着得天独厚的条件，反过来，实施STS教育对中学物理教学有很大的促进作用。它既能丰富中学物理教学的内容。又能活跃教学气氛。更能进一步激发学生学习物理的兴趣，并能提高师生的能力。
1 STS教育渗透于中学物理教育的意义
1.1 STS教育为素质教育实施提供了一个新途径
当前，教育面临着由应试教育向素质教育的转轨，实施素质教育是教育改革的大方向。但是素质教育到底是怎样的模式，大家正在积极探索。中学物理教学中应用性知识拓展的研究把科学教育与当今的社会发展、社会生产和社会生活紧密地结合起来，培养了解社会、懂得科学技术，又关注技术应用产生的社会影响。致力于社会进步的高素质人才。中学物理教学中应用性知识拓展的研究改变物理教学仅限于教材内容的封闭状况，注重拓宽学生的知识视野：改变封闭的课堂教学单一形式，促进物理教学逐步构成一个由课内外、校内外、学校与社会和家庭所组成的开放的教学空间，为学生参与社会实践活动创造条件；改变学生学物理只是为了解题的片面认识。使学生不仅学习系统的物理知识，而且懂得这些知识在其它科学、技术和社会生产中的应用；教会学生用综合的观点去分析问题，增强学生了解社会、关心社会、服务社会的自觉性，从而全面提高学生的思想品德素质、科学素质、心理素质和身体素质。因此，中学物理教学中实施STS教育将有助于探索出一条符合我国国情的实施素质教育的途径。
1.2 激发学生学习科学技术的内在动机，提高物理认知水平
在中学物理教学中实施STS教育。开辟第二课堂。让学生学习物理知识的活动更加丰富多彩，既避免了教师枯燥无味的说教，又避免了学生学习物理知识的单调性，丰富了学习内容，使学生获得了成功的喜悦和体验，因而激发了学生学习物理知识的兴趣。这样，使学生在学习活动中高度集中注意力，对事物积极思考，并能以顽强的意志克服学习中的困难，保持旺盛的学习热情，更加深入、牢固地掌握知识，从而进一步提高学生的知识水平。
1.3 开阔学生视野，提高学生分析问题和解决实际问题的能力
中学物理教学中实施STS教育。要求教师在认真搞好常规教育的基础上。开辟好第二课堂。让学生到广阔的天地获得新知识，提高能力。
例如，在讲授完“照相机”这一节后，组织学生到野外进行实地拍摄景物。学习一些简单而实用的摄影知识。如根据天气情况选取光圈数和曝光时间，光圈大小与景深的关系等。这样做，同样可以开阔学生视野，获得新知识，对学生今后步入社会从事摄影活动做了一个铺垫、同时，对提高学生分析问题、解决实际问题以及观察能力都是十分有利的。
1.4 促进教师的再学习，提升教师的专业素养
教学是一个双边活动。教师是教学中的设计者和指导者，学生多数的学习活动都是在教师的指导下进行的。因此，在实施STS教育过程中，教师个人的知识水平和业务能力就至关重要，只有教师有较高的知识水平和较强的业务能力，才能实施好STS教育。才能开展好丰富多彩的第二课堂教学。
2 中学物理教育中实施STS教育的方法
任何一种教育目标都要通过实际有效的方法，使其得以具体化、明确化，才可能有效达成。该课题的研究试图通过以下四种途径开展。
2.1 注重课内渗透
课堂教学作为学校教学活动的主体。面向全体学生，教育对象广泛，便于我们从普及的角度大面积地开展STS教育。同时，中学物理的教学内容包括了力、热、光、声、电及原子物理等知识，内容覆盖面广。为我们多渠道、多层次地开展STS教育创造了有利条件。在实践中，我们充分挖掘教材中STS教育的因素，更新教学内容。体现STS教育的精神，使之和中学物理教学有机地结合起来。在此基础上，我们编写了浙师大附中高中物理STS教育的计划，包括拓展知识点、拓展内容、拓展方式、拓展成果等，使课堂教学实施STS教育的操作具体落到实处。在课内渗透的教学中，要求教师本着源于课本而又不囿于课本的精神。捕捉进行STS教育的时机。既要注意联系日常生活、生产实际，又要注意适当渗透现代科技方面的内容。
2.1.1 深挖教材，在教材中寻找实施STS教育的结合点
中学物理教材中编写了大量的实验、插图、想想议议、小实验、阅读材料等内容，编入了大量与科学、技术和社会紧密相联的物理知识。为中学物理教学中实施STS教育提供了丰富的素材。我们在进行传统的物理知识教学的同时。注重了挖掘教材中实施STS教育的素材。从以下几个方面选定了中学物理教学中实施STS教育的内容：一是介绍物理科学技术新发展、新成果、新成就。例如新型电池、超导体、激光、现代航空航天技术等。结合课本上这部分内容，向学生简单介绍卫星发射、超大规模集成电路、磁卡、激光通讯等，来扩大学生的知识面，激发学生的求知欲。二是介绍与工农业生产密切相关的知识和技能。例如太阳能综合利用、船闸、浮力打捞沉船、低温的获得及其在医学上的应用等。结合这部分内容，可以组织学生实地参观考察，通过观察。不仅开阔了学生的眼界，更重要的是加深学生对知识的理解。认识了物理知识在工农业生产中的重要作用。三是介绍与个人、家庭生活密切相关的知识和技能，例如电冰箱、致冷设备、照明电路、安全用电知识等。结合这部分内容，可以培养学生的实际操作技能、技术改造技能和创造能力。四是与人们生活息息相关的社会问题。了解技术发展的负面影响和克服途径。例如水污染、噪声污染、大气污染、固体废物的污染等，结合这部分内容，可以增强学生社会责任感，提高对社会问题的预测、决策能力。
在物理教学中结合教材实施STS教育可采用以下形式：
（1）采用小组讨论方式。鼓励学生发表个人意见，增强他们处理问题的自信心。
（2）开展辩论。以此培养学生批判性思考能力、帮助他们探讨争议性的问题。
（3）利用传媒（电视、网络、报刊、杂志）帮助学生获取最新资料。
（4）角色扮演。将学生置于规定的情境中，使他们对这些问题的出现产生兴趣，对问题的某一方面有更深的思索。
（5）开展专题研讨。让学生遵循自己的兴趣，对某一问题依照自己的方法进行研讨。
总之。我们在教学中应结合教材，合理选择实施STS教育的内容，并灵活运用丰富多彩的教学方式和手段，这对提高学生素质和教学质量都有很大作用。
2.1.2 加强实验教学。在实验教学中实施STS教育
实验教学既能使学生深刻理解物理概念，又能使学生掌握操作技能，这些技能是他们进一步学习现代科学技术，在工农业生产中进行科学实验和技术革新的重要基础。通过实验教学可以培养学生以下几个方面的能力：①目测能力；②画图识图能力：③使用测量仪器的能力；④实验操作能力；⑤观察和分析能力。因而在教学过程中，除了要求学生认真观察每一个演示实验并做好每一个分组实验外，还应想方设法创造机会让学生从实验室走向社会。例如在做“测量平均速度”实验的基础上，带领学生到操场上测人的正常步行的速度。骑自行车的速度。并根据所测速度估算出学生每天上学时所需要的时间：在实验室组装了串、并联电路后。让学生观察教室内照明电路的线路。观察家庭电路的组装。看懂简单家用电器的原理图。训练学生根据需要设计简单电路等等。这不仅为学生提供了丰富的真实的感性认识。也为理论认识打下了基础，同时训练了学生进行科技实验的技能，培养了勤于动手、勇于实践、团结协作的精神。总之，这对提高学生的科技素质是非常有益的。
2.1.3 加强中学物理STS试题研究。提高整体素质
随着中学物理教学中实施STS教育的深入进行，对中学物理STS试题的研究就显得非常重要。近年来，有关中学物理STS试题在各级物理考试中占据了重要的地位。其分值呈逐年上升的趋势，我们就中学物理中的STS试题的题型做了浅析。其中有：①知识介绍型；②自然现象型；③日常生活型；④实际应用型；⑤实例评析型；⑥数据计算型；⑦信息迁移型等等。
结合自然、生活、科研等实际设计物理应用性试题，其题型的分类是相对的，它们互相包容，共同构建成物理应用性试题的大厦。而且随着科学、技术、社会的发展物理应用性试题的形式也要发展。应用性物理试题的共同特点是：立意新、物理条件隐蔽。要求考生对试题所展示的实际情景，进行分析判断，弄清物理图象，建立物理模型。然后运用相应的物理知识和物理规律进行解答。这不仅考查学生分析问题、解决问题的能力，更能检验出学生抽象思维的能力和理论联系实际的能力。
实践证明。我们把高中物理教学与STS教育相结合。不但没有降低教学质量，而且使教学质量明显提高，我校物理高考成绩、物理竞赛成绩均有较大提高，学生各方面能力有显著提高。
2.2 开展活动课教学
物理课外活动是综合运用所学知识。开展以学生为主体，以实践性、自主性、创造性、趣味性为主要特征的多种活动内容的课程。它是中学课程体系的重要组织部分。由于课外活动具有时间上比较充裕、形式上灵活多样、能照顾到学生的兴趣爱好等特点，从而为我们开展灵活多样的物理应用性知识拓展创造了条件。为了使物理课外活动内容系列化，并取得良好的实效。我们分别对活动课的内容、设计的基本思路以及实施的原则进行了探讨。首先我们结合教材和学生本地、本校的实际，确定活动课的内容；其次，对每次活动课进行设计，其基本思路是采取活动方案式。一个具体的活动方案包括：活动标题、活动目标、活动内容、器材准备、活动过程和活动小结等。在实践中。我们主要进行了以下几种课外活动：
2.2.1 开设物理活动课
将活动课与物理教学有机结合起来，从而让学生在愉快的气氛中获取更多实用知识。我校在这方面取得许多成功的经验。比如：在新设《劳技》课程的安排中要与物理教师协调，从而在大量涉及物理知识的课程中与物理教学同步实施。如在《配电板的安装》、《自动报警的安装》等课中，学生通过实际操作，既培养了实用技能、又巩固了物理知识，真是一举两得。
2.2.2 开展“五小”活动
在课外组织学生进行小实验、小制作、小设计、撰写小论文、创办小板报，也是进行物理应用性知识拓展实施STS教育的方式之一。比如，在“内能的利用”一节。通过对学校和家庭中取暖方式的回顾与展望，引导学生决策、改进，并写出小论文；再如，由于“电冰箱”可联系的知识点较多：物态变化、压强、热传递、电功、电功率等，由工作原理到电能测定、由环境保护到节能措施。素材广泛。指导学生以板报的形式进行探讨和研究。从而将书本知识与社会话题结合起来。
开展小实验、小制作活动。将学生课堂实验和课外小实验、小制作、小发明有机地结合起来，培养学生的动手能力和创造能力。例如：引导学生利用废旧材料制作针孔照相机、潜望镜、小天平、杠杆、潜水艇、太阳能热水器等实验器材或模型；对原有的器材或装置进行改造等。
2.2.3 举办科普知识讲座
通过举办科普知识讲座，既可让学生了解物理发展的前沿和前景，又可拓宽他们的视野、展望物理知识在现代科学技术中广泛的应用。同时提高学生的科学素养、创新精神与积极的科学情感、态度与价值观。
2.2.4 用多种媒体传播信息
讲授法是过去应试教育的一件“法宝”。但随着社会对实用人才的需求。迫使教育向素质教育转变，这就要求我们不仅从思想上进行更新。更应从方法和手段上加以改进。利用多媒体是我们进行物理教学中应用性知识拓展的研究必要的手段。我们的做法是：随时采用现代教育技术，适时观看教学录像，定时走进微机室。比如：电视台的《不可能的任务》和《趣味小实验》等节目，在教师的安排和引导下成为学生们非常感兴趣的“课外读物”。
2.3 开展社会实践活动——参观与学习，调查与研究，实践操作
物理教学中实施STS教育的最终目的之一就是培养学生正确运用知识解决实际问题的能力和社会决策能力。为了使学生能学以致用，充分显示他们的才华。我们在开展课外活动课的基础上，有目的、有计划地开展了社会实践活动。新大纲中关于教学目的的规定中，知识与知识应用列为同等重要的地位。这就要求我们在教学过程中注重理论联系实际，注重知识的实用性教育。为此。我们采取了以下做法：
2.3.1 收集与整理
要求学生按章节用物理知识和规律考察身边相应的物理现象和事物，并由专题小组收集整理，与知识过关同步进行。比如，有位学生回家看到母亲把孵化一段时间的鸡蛋放到盛水的盆中观察和检验，他起初大惑不解。便写了篇观察记录。并经小组讨论弄懂了其中的奥妙，事后他在日记中风趣地写道：“原来我母亲也懂得运用物理知识呢！”
2.3.2 参观与学习
结合各地实际。将学生带出校门，进行实地考察，也是改进教学行之有效的一种方法。例如学习了能源的开发和利用以后。组织学生参观太阳能和运用红外线综合加热沥青装置等：学习了发电机以后。组织学生参观新安江电厂。使学生了解各种能源的开发和利用，懂得开发新能源。在学习了环境污染与保护后，组织学生到油漆厂、水泥厂、造纸厂、木材加工厂等进行访问，使学生切身体会到大气污染、水污染、噪声污染给人们带来的危害，增强社会责任感。
2.3.3 调查与研究
有些知识规律，在课堂上反复讲、多次练，其效果不如学生在实践中认识的效果好。比如电学中关于“路灯、小彩灯”的知识。学生在实际调查研究后。对它们的连接方式和工作情况有了较为深刻的印象。例如：学生学习了安全用电后，要求学生调查家庭附近违反安全用电的事例以及造成的严重后果，并提出解决的办法。再如《内能》一章中。关于“灌水育秧”的问题，学生在经过社会调查后，不但加深了对其中道理的理解。而且加深了对物理知识的有用性的认识。
2.3.4 实践操作
例如：安装家庭照明电路，修理各种电器，改造家庭炉灶，以达到节能的目的等。为了使学生的社会实践活动落到实处。取得实效，必须坚持乡土化原则。因为社会实践活动的实施，要受到物质条件的制约，如设施、场地、图书资料、实验器材等。参观、访问、实践操作等都要有相应的接收单位。要解决这些问题，最有效的途径是因地制宜，从实际出发，根据本校的条件、本地区的特点开展活动，充分调动和利用社会力量。加强学校与工厂、农村、部队、社会服务部门的联系，发挥社区优势。争取家长的支持。建立校外活动基地。由于我们树立了事在人为的思想观念，充分发挥主观能动性。破除了物质条件的限制，使社会实践活动取得了明显实效。
2.4 编写STS教材——基于学生不同层次需要，选择STS内容编写校本教材
物理教材虽然为我们提供了广泛的进行中学物理教学中实施STS教育的内容，但由于教学内容、时间等因素的制约及教材的相对稳定性与科技高速发展之间的矛盾，决定了教材中不可能反映很多的进行中学物理教学中实施STS教育内容。所以我们在搞好课堂渗透的基础上，结合教材内容和本地实际情况。组织教师编写专门实施STS教育教材供学生选修。STS教材与以广泛性见长的物理教材相比，其STS教育在具有较大选择性的同时更具层次性。这种层次性主要表现在以下两个方面：
（1）可以根据学生的科技素质、兴趣、爱好等。安排适合不同层次学生需要的STS教育内容。
（2）由于STS教材在时间安排、内容选择及实验场地等方面所具有的灵活性，可以弥补课堂教学中零星渗透的不足。能够集中精力和时间就有关问题进行一些较深层次的讨论研究。例如：我们编写了《超声波及其应用》、《纳米技术及其应用》、《关于地磁场》、《原子弹》、《超导体、超导技术及其应用》等资料。这样就将学生的视野从书本延伸到书外，从学校延伸到社会，从基础物理延伸到现代科技前沿。
在编写STS教材时。要注意层次恰当，既要有别于课堂渗透中的“毛毛雨”。又要防止不顾学生接受水平一味追求高、精、尖的倾向，把握“广、新、浅”的原则，努力通过深入浅出、生动具体的讨论，促进层次性与实效性的和谐统一。
高中物理课程标准明确规定，要落实课题研究。这是全面培养学生综合运用所学知识的能力、收集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力以及团结协作能力的重要环节。实践的过程中，我们必须加强研究性学习，因为它是培养学生创新精神和创造能力的最好途径。长期以来，我们学生的主要学习模式是“听讲、看书、做练习、考试”，几乎与生动的实践隔绝，在这样情况下。培养出来的人的知识能力结构十分不完善。科学素养比较差。这对学生的发展十分不利，将使他们难以面对未来社会的挑战。因此，改变被动的学习模式，已成为亟待解决的问题。加强研究性学习，正是改革这种状况的途径，在研究的过程中，从学生生活和社会生活中选择研究专题，把物理知识与现代生活、社会生产、科学技术广泛的联系起来进行探索，通过亲身实践获取直接经验，使他们受到科学作风的熏陶，掌握科学研究方法，提高科学研究能力，养成科学的态度和精神。从而最终达到全面提高学生科学素养的目标。
综合以上四种教学形式开展中学物理教育中实施STS教育。我们构建STS教育教学模式，以便使物理教学与STS教育有机结合。
（1）同步实施两个计划。即以中学物理教学大纲和教学计划为主线。结合教材及我校实际以及高中生心理、智力特征，制定与物理教学同行的STS教育计划为补充，全面安排物理教学。
（2）恰当运用三种课型。根据两个教学计划、教材内容特点和学校实际，将课堂教学、科技活动和社会实践活动优化组合，形成广阔的、多功能的物理教学空间。
（3）做好四个结合，做到物理知识教学与科学技术、社会实践相结合，物理学科教学与其它学科相结合。教学活动与社会实践活动相结合。学校与家庭社会相结合。
3 开展STS教学实践调查结果分析
针对国内一百多所中学的理科学生，开展STS教学实践前后学生的三个调查情况看，针对STS教育活动的兴趣，有近81%的学生表示喜欢。特别是针对高一学生就物理学习能力水平量表与物理学习焦虑程度水平量表的前后测调查统计分析结果看。呈现了学生在物理学习兴趣上前后测差异显著，学生普遍对物理学习的兴趣提高，其自觉主动学习占了主要成分。其次，学生在学习能力上，前后测呈现显著差异。即通过STS教学活动的开展。学生的自主学习能力得以提高，学生学习物理的焦虑水平也由42.65降低为34.59，呈显著差异。
在对学生的个案访谈中，我们也可以看到学生在物理学习兴趣与学习能力方面的提高、学习焦虑的降低等。
