時(shí)間：2023-03-21 17:05:39
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇實(shí)驗(yàn)探究論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
試驗(yàn)現(xiàn)象及試件破壞形態(tài)分析
1直接拔出試驗(yàn)現(xiàn)象及破壞形態(tài)
加載初期，鋼筋應(yīng)變和加載端鋼筋滑移量均勻增長，自由端無滑移。荷載繼續(xù)增加，裂縫在加載端出現(xiàn)且迅速向自由端擴(kuò)展，自由端鋼筋開始產(chǎn)生滑移，但其滑移增長速度比加載端慢，鋼筋應(yīng)變快速增大。當(dāng)接近破壞荷載時(shí)，加載端和自由端鋼筋滑移增長速度均較大;鋼筋應(yīng)變急速增大，甚至加載端鋼筋應(yīng)變超出測試范圍。試件最終發(fā)生兩種黏結(jié)破壞形式(圖5):1)試件C的黏結(jié)破壞形式為鋼筋拔出破壞(破壞時(shí)荷載開始緩慢減小，自由端和加載端滑移量急速增長);2)其余試件黏結(jié)破壞形式為混凝土劈裂破壞(破壞時(shí)混凝土出現(xiàn)裂縫且裂縫迅速發(fā)展，荷載急劇減小，混凝土喪失對鋼筋的環(huán)向約束作用)。
2梁式試驗(yàn)現(xiàn)象及破壞形態(tài)
加載初期，跨中撓度隨荷載增加而緩慢增大，加載端鋼筋出現(xiàn)滑移而自由端鋼筋無滑移。荷載增加至(0.2～0.3)Pu(Pu為破壞荷載)時(shí)，梁底面開始出現(xiàn)微小的橫向裂縫，逐漸從底面向上發(fā)展，梁底面出現(xiàn)少量的混凝土剝落。荷載增加至(0.4～0.5)Pu時(shí)，自由端鋼筋開始出現(xiàn)滑移，梁底中部出現(xiàn)1條較為明顯的縱向裂縫。隨著荷載增大，縱向裂縫開始分叉并與橫向裂縫貫通。當(dāng)荷載達(dá)到Pu時(shí)，底面縱向裂縫急劇增寬，周圍出現(xiàn)大量的分支裂縫，加載端在測試筋上表面，從試件剝落出一個(gè)扇面形混凝土凹坑。各試件的破壞形態(tài)基本類似，圖6給出了各試件的黏結(jié)破壞形態(tài)。
試驗(yàn)結(jié)果及分析
1直接拔出試件試驗(yàn)結(jié)果
1）平均黏結(jié)應(yīng)力-滑移曲線
圖7給出了直接拔出試件平均黏結(jié)應(yīng)力-滑移曲線。其中，平均黏結(jié)應(yīng)力σ可用式(1)求得。從圖7中可以看出:1)各試件平均黏結(jié)應(yīng)力σ-滑移s曲線形狀相似。加載初期，加載端鋼筋滑移量不斷增加而自由端鋼筋沒有產(chǎn)生滑移;荷載繼續(xù)增加，自由端鋼筋開始滑移，但自由端鋼筋滑移增長速度慢于加載端鋼筋滑移;達(dá)到破壞荷載時(shí)，加載端和自由端鋼筋滑移值均急劇增大。2)對比圖7a～7d可知，粉煤灰摻量越大，相同平均黏結(jié)應(yīng)力下產(chǎn)生的加載端和自由端鋼筋滑移量越小。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力為5MPa時(shí)，粉煤灰摻量0%、10%、20%和30%直接拔出試件加載端鋼筋滑移量分別為0.84mm、0.78mm、0.69mm、0.50mm，而自由端鋼筋滑移量分別為0.17mm、0.14mm、0.13mm、0.11mm。因此適量加入粉煤灰有利于混凝土的黏結(jié)性能。3)對比圖7c、7e和7f可知，混凝土強(qiáng)度越高，自由端鋼筋開始滑移時(shí)的荷載越大，相同平均黏結(jié)應(yīng)力下加載端和自由端鋼筋滑移量越小。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力分別為5MPa、1MPa、7MPa時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30、C40、C50直接拔出試件的自由端鋼筋開始滑移。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力為5MPa時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30、C40、C50直接拔出試件的加載端鋼筋滑移量分別為0.69mm、0.58mm、0.51mm，而自由端鋼筋滑移量分別為0.13mm、0.11mm、0.10mm。4)對比圖7c、7g可知，與鋼筋直徑為16mm的試件A2-16Ⅱ相比，鋼筋直徑為25mm的試件A2-25的加載端和自由端鋼筋滑移增長更快，破壞時(shí)加載端和自由端鋼筋滑移量更小。5)對比圖7c、7h可知，與配置HRB335級(jí)鋼筋的試件A2-16Ⅱ相比，配置HRB400級(jí)鋼筋的試件A2-16Ⅲ的自由端鋼筋開始滑移時(shí)的荷載更大，相同平均黏結(jié)應(yīng)力下加載端和自由端鋼筋滑移更小。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力分別為5MPa、9MPa時(shí)，試件A2-16Ⅱ、A2-16Ⅲ的自由端鋼筋開始滑移;當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力為5MPa時(shí)，試件A2-16Ⅱ、A2-16Ⅲ的加載端鋼筋滑移量分別為0.69mm、0.43mm，而自由端鋼筋滑移量分別為0.13mm、0.11mm。由此可見，HRB400級(jí)鋼的黏結(jié)性能優(yōu)于HRB335級(jí)鋼。
2）鋼筋應(yīng)變隨黏結(jié)長度的分布
圖8給出了試件在不同鋼筋應(yīng)力下的鋼筋應(yīng)變沿黏結(jié)長度的分布曲線。其中，鋼筋應(yīng)力σs可按式(2)計(jì)算。從圖8可以看出:1)各試件鋼筋應(yīng)變沿黏結(jié)長度的分布曲線形狀相似。隨著荷載增大，黏結(jié)區(qū)各測點(diǎn)鋼筋應(yīng)變均相應(yīng)增大;加載端的鋼筋應(yīng)變增大速度較快，而自由端鋼筋應(yīng)變變化不大。2)對比圖8a～8d可知，隨著粉煤灰摻量的增加，相同鋼筋應(yīng)力下加載端鋼筋應(yīng)變值減小。當(dāng)鋼筋應(yīng)力約為100MPa時(shí)，粉煤灰摻量0%、10%、20%和30%試件加載端鋼筋應(yīng)變值分別為1620×10－6(σs=104.2MPa)、1410×10－6(σs=100.9MPa)、1380×10－6(σs=101.2MPa)、1370×10－6(σs=98.5MPa)。摻20%粉煤灰的混凝土鋼筋應(yīng)變沿黏結(jié)長度的分布曲線更均勻平滑，近似線性關(guān)系。3)對比圖8c、8e和圖8f可知，隨著混凝土強(qiáng)度的增大，鋼筋應(yīng)變沿黏結(jié)長度的分布曲線由直線向凸向曲線轉(zhuǎn)變，相同鋼筋應(yīng)力下加載端鋼筋應(yīng)變值增大。當(dāng)鋼筋應(yīng)力約為100MPa時(shí)，混凝土強(qiáng)度C30、C40、C50試件加載端鋼筋應(yīng)變值為1380×10－6(σs=101.2MPa)、1490×10－6(σs=105MPa)、1510×10－6(σs=105MPa)。4)對比圖8c、8g可知，與鋼筋直徑16mm的試件A2-16Ⅱ相比，相同鋼筋應(yīng)力下鋼筋直徑為25mm的試件A2-25加載端鋼筋應(yīng)變更小。當(dāng)鋼筋應(yīng)力約為45MPa時(shí)，試件A2-16Ⅱ、A2-25加載端鋼筋應(yīng)變分別為750×10－6(σs=44.4MPa)、736×10－6(σs=44.9MPa)。5)對比圖8c、8h可知，配置HRB335級(jí)鋼筋試件A2-16Ⅱ鋼筋應(yīng)變沿黏結(jié)長度的分布曲線接近直線，而配置HRB400級(jí)鋼筋試件A2-16Ⅲ鋼筋應(yīng)變分布曲線呈現(xiàn)凸向。與試件A2-16Ⅱ相比，相同鋼筋應(yīng)力下試件A2-16Ⅲ加載端和自由端鋼筋應(yīng)變更小;試件A2-16Ⅲ的鋼筋應(yīng)變分布曲線在測點(diǎn)1～4黏結(jié)區(qū)間內(nèi)增長較大，其余黏結(jié)長度內(nèi)應(yīng)變增長較小，可見HRB400級(jí)鋼筋所需的黏結(jié)長度小于HRB335級(jí)筋鋼。
3）黏結(jié)應(yīng)力隨黏結(jié)長度的分布
根據(jù)圖8鋼筋應(yīng)變沿黏結(jié)長度的分布情況，參考文獻(xiàn)［6］黏結(jié)應(yīng)力計(jì)算方法，可求出直接拔出試件不同平均黏結(jié)應(yīng)力下黏結(jié)應(yīng)力σ沿黏結(jié)長度的分布曲線，結(jié)果見圖9。從圖9可以看出:各試件黏結(jié)應(yīng)力沿黏結(jié)長度的分布曲線形狀相似，均呈單峰形。隨著荷載增大，黏結(jié)區(qū)各測點(diǎn)黏結(jié)應(yīng)力均有增長，黏結(jié)區(qū)中部應(yīng)力增長最快。2)對比圖9a～9d可知，隨著粉煤灰摻量的增加，相同平均黏結(jié)應(yīng)力下黏結(jié)應(yīng)力峰值減小。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力約為5.0MPa時(shí)，粉煤灰摻量0%、10%、20%和30%試件黏結(jié)應(yīng)力峰值為25.1MPa(σ=4.8MPa)、19.2MPa(σ=5.1MPa)、18.7MPa(σ=5.1MPa)、16.4MPa(σ=4.8MPa)。3)對比圖9c、9e和9f可知，隨著混凝土強(qiáng)度的增大，相同平均黏結(jié)應(yīng)力下黏結(jié)應(yīng)力峰值增大。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力約為4.0MPa時(shí)，混凝土強(qiáng)度C30、C40、C50試件黏結(jié)應(yīng)力峰值分別為12MPa(σ=9MPa)、15.1MPa(σ=9MPa)、15.3MPa(σ=4.0MPa)。4)對比圖9c、9g可知，與鋼筋直徑16mm的拉拔試件A2-16Ⅱ相比，相同平均黏結(jié)應(yīng)力下鋼筋直徑為25mm的拉拔試件A2-25的黏結(jié)應(yīng)力峰值更大。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力約為0MPa時(shí)，試件A2-16Ⅱ、A2-25黏結(jié)應(yīng)力峰值分別為10.2MPa(σ=0MPa)、12MPa(σ=1MPa)。5)對比圖9c、9h可知，與配置HRB335級(jí)鋼筋試件A2-16Ⅱ相比，相同平均黏結(jié)應(yīng)力下配置HRB400級(jí)鋼筋試件A2-16Ⅲ黏結(jié)應(yīng)力峰值更大。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力約為0MPa時(shí)，試件A2-16Ⅱ、A2-16Ⅲ黏結(jié)應(yīng)力峰值為10.2MPa(σ=0MPa)、15.2MPa(σ=1MPa)。
2梁式試件試驗(yàn)結(jié)果
1）鋼筋應(yīng)力-跨中撓度關(guān)系曲線
圖10給出了梁式試件測試鋼筋應(yīng)力σs-跨中撓度δ關(guān)系曲線。從圖10可以看出:3個(gè)梁式試件測試鋼筋應(yīng)力-跨中撓度關(guān)系曲線接近;加載初期由于試驗(yàn)裝置空隙的存在，在較小的荷載作用下可能產(chǎn)生較大的跨中撓度;待試驗(yàn)裝置空隙消除后，跨中撓度隨著荷載的增大近似呈線性增長;當(dāng)自由端鋼筋發(fā)生滑移后，鋼筋應(yīng)力增長速度減慢，而跨中撓度快速增大;加載至破壞荷載后，鋼筋應(yīng)力減小而跨中撓度繼續(xù)增大。
2）平均黏結(jié)應(yīng)力-滑移關(guān)系曲線
圖11給出了梁式試件平均黏結(jié)應(yīng)力σ-滑移s關(guān)系曲線。從圖11可以看出:3個(gè)梁式試件測試筋平均黏結(jié)應(yīng)力-滑移關(guān)系曲線接近;加載初期，加載端鋼筋即出現(xiàn)滑移，且滑移值隨荷載近似呈線性發(fā)展，而自由端鋼筋無滑移。當(dāng)平均黏結(jié)應(yīng)力加載至5MPa左右，自由端鋼筋開始滑移，其中一個(gè)自由端鋼筋滑移隨荷載增長較快而另一個(gè)自由端鋼筋滑移至0.4mm左右后不再增長，而加載端鋼筋滑移增長速度顯著加快，不再與荷載成線性比例增長;加載至破壞荷載后，荷載開始下降，而加載端和自由端鋼筋滑移量均急速增大。
論文摘要：化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究題已成為中考化學(xué)學(xué)科的重要題型之一。實(shí)驗(yàn)探究題既考察了學(xué)生對基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的掌握情況，又考察了學(xué)生分析問題、解決問題的能力。實(shí)驗(yàn)探究題要求較高，區(qū)分度也很好。
化學(xué)實(shí)驗(yàn)既是化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)和靈魂，又是理解知識(shí)的重要方式，同時(shí)也是中考考察的重點(diǎn)內(nèi)容。近年來，化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究題已成為中考化學(xué)學(xué)科的重要題型之一。實(shí)驗(yàn)探究題既考察了學(xué)生對基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的掌握情況，又考察了學(xué)生分析問題、解決問題的能力。實(shí)驗(yàn)探究題要求較高，區(qū)分度也很好，成為近年中考題的熱點(diǎn)，這給我們的教學(xué)提出了新的要求。為此，我們在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)從以下幾個(gè)方面加以改進(jìn)和完善。
一、上好實(shí)驗(yàn)課
在實(shí)際教學(xué)中，往往為了省事，在講到實(shí)驗(yàn)時(shí)，僅停留于“紙上談兵”，“講”實(shí)驗(yàn)，“畫”實(shí)驗(yàn)。有時(shí)實(shí)驗(yàn)“畫”都懶的畫，直接用課本投影或讓學(xué)生看課本圖示。這就使得學(xué)生是索然無味“聽”實(shí)驗(yàn)，“背”實(shí)驗(yàn)。對實(shí)驗(yàn)中提出的問題，不是通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論，回答問題。而是聽老師“說”現(xiàn)象，記現(xiàn)象，得結(jié)論。因此，在實(shí)際教學(xué)中上好實(shí)驗(yàn)課非常重要。我們盡量將實(shí)驗(yàn)課放到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，邊做實(shí)驗(yàn)邊講解。必要時(shí)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生自己動(dòng)手做，問題讓學(xué)生自己提。讓他們自己從實(shí)驗(yàn)中尋找答案。這樣效果會(huì)很好。這既體現(xiàn)現(xiàn)代學(xué)生的特點(diǎn)，又能培養(yǎng)學(xué)生的能力。同時(shí)，借助實(shí)驗(yàn)可以強(qiáng)化學(xué)生對基礎(chǔ)知識(shí)的理解，提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
二、遵循課程標(biāo)準(zhǔn)但是不拘泥于教材，對教材中的探究性進(jìn)行創(chuàng)新。
中考考試說明中明確提出，化學(xué)學(xué)科考試內(nèi)容嚴(yán)格遵循課程標(biāo)準(zhǔn)的前提下，編制試題，活而不偏，適度開放。加強(qiáng)以實(shí)驗(yàn)探究為核心的科學(xué)探究活動(dòng)的考查。這就要求我們在實(shí)際的教學(xué)過程中利用好教材中的活動(dòng)與探究。由于教材中的化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的時(shí)間緊。教師在教學(xué)過程中可以針對探究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有所側(cè)重，選擇具有代表性的實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)突破并有時(shí)創(chuàng)新。用來測定空氣成分的方法很多，如圖1所示是用紅磷在空氣中燃燒的測定方法。
圖1圖2
實(shí)驗(yàn)過程：
第一步：將集氣瓶容積劃分為五等份，并做好標(biāo)記。
第二步：點(diǎn)燃燃燒匙內(nèi)的紅磷，伸入集氣瓶中并把塞子塞緊。
第三步：待紅磷熄滅并冷卻后，打開彈簧夾，發(fā)現(xiàn)水被吸入集氣瓶中，進(jìn)入集氣瓶中水的體積約為集氣瓶總?cè)莘e的1/5。
請回答下列問題：
（1）集氣瓶中剩余的氣體主要是。
（2）實(shí)驗(yàn)完畢，若進(jìn)入集氣瓶中水的體積不到總?cè)莘e的1/5，
你認(rèn)為導(dǎo)致這一結(jié)果的原因可能是、
（3）某同學(xué)對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行反思后，提出了改進(jìn)方法（如圖2所示），你認(rèn)為改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)是：。
將課本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改造和創(chuàng)新，可以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)分析問題和創(chuàng)造性解決問題的能力。使學(xué)生對知識(shí)的理解產(chǎn)生“質(zhì)”的飛躍。為學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)探究題打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
三、轉(zhuǎn)變教育思想，更新教學(xué)理念。
新課程理念強(qiáng)調(diào)：基礎(chǔ)教育的任務(wù)不僅是傳授知識(shí)，更重要的是讓學(xué)生改變單一的接受性學(xué)習(xí)，掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，通過研究性學(xué)習(xí)、參與性學(xué)習(xí)、體驗(yàn)性學(xué)習(xí)和實(shí)踐性學(xué)習(xí)來掌握科學(xué)知識(shí)。新課程理念要求打破以講授、灌輸為主的教學(xué)方式。使用體現(xiàn)學(xué)生參與合作，師生互動(dòng)，探究創(chuàng)新的教學(xué)模式。努力引導(dǎo)學(xué)生自主專研，鼓勵(lì)他們求異創(chuàng)新，主動(dòng)構(gòu)建自己的知識(shí)體系。但是很多老師仍按傳統(tǒng)的教學(xué)思想去教學(xué)，對新課標(biāo)準(zhǔn)的要求視而不見，在實(shí)際教學(xué)中仍是以講授、灌輸為主教學(xué)方式，把自己放在了主題地位。以下是我聽一位教師的課堂片段探究CO2與水的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。
老師：取兩支試管，在A試管中加入2ml蒸餾水，滴入2滴紫色石蕊試液。問學(xué)生石蕊試液顏色是否改變？
生：沒變色，仍為紫色。
師：在試管B中加入幾小塊石灰石，再加入一定量的稀鹽酸，迅速塞上帶導(dǎo)管的橡皮塞。將導(dǎo)氣管伸入試管A的溶液中。大家觀察一下紫色石蕊試液顏色是否變化了？（演示實(shí)驗(yàn)）
生：紫色石蕊試液變成了紅色。
師：紫色石蕊試液為什么變成了紅色？（紫色石蕊試液遇酸變紅色）
生：因?yàn)槎趸寂c水反應(yīng)生成了碳酸。
師：給試管A加熱至液體沸騰，大家觀察一下顏色是否有變化？
生：紅色又變成了紫色。
師：紅色為什么又褪去了？
生：A中沒有碳酸了。
師：碳酸是否穩(wěn)定？
生：不穩(wěn)定，受熱分解了。
[板]CO2+H2==H2CO3
H2CO3CO2+H2O
這樣的實(shí)驗(yàn)探究乍一看進(jìn)展非常順利，而且?guī)熒p邊活動(dòng)、課堂氣氛都很好。若仔細(xì)分析不難發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上仍是老師起主體作用。實(shí)驗(yàn)是老師做的，問題是老師提的，現(xiàn)象也是在老師提示下學(xué)生回答的。這樣的教學(xué)實(shí)際上還是傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)。就像現(xiàn)在市場上銷售的感冒藥—感冒膠囊，換成的氨酚烷胺那敏膠囊，從外觀名稱看，好象是新藥，實(shí)際仍然是以前的老藥。而新課程理念提倡的是學(xué)生參與合作，師生互動(dòng)，探究創(chuàng)新的教學(xué)模式。這就要求我們改變傳統(tǒng)的講授灌輸式教學(xué)，變成師生先一同進(jìn)行原理學(xué)習(xí)，然后由學(xué)生自己尋找裝置，師生共同設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，然后學(xué)生自己親自操作。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行交流與討論，總結(jié)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。這樣可以真正體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。讓學(xué)生在快樂中學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中獲得知識(shí)。同時(shí)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。
四．聯(lián)系現(xiàn)實(shí)生活
新課程標(biāo)準(zhǔn)的理念是由過分注重學(xué)科系統(tǒng)知識(shí)的化學(xué)課程向貼近社會(huì)、貼近生活、體現(xiàn)STS教學(xué)思想的化學(xué)課程轉(zhuǎn)變。近年來的中考題注重體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的實(shí)際應(yīng)用研值和學(xué)科特點(diǎn)，體現(xiàn)化學(xué)與社會(huì)、生活的緊密聯(lián)系。因此，在教學(xué)實(shí)際中，要足于學(xué)生發(fā)展和實(shí)際需要，將生活實(shí)際與物質(zhì)的性質(zhì)及變化聯(lián)系起來，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，對問題進(jìn)行探究，從而獲得化學(xué)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)。
生活中，處處是化學(xué)，留心身邊的生活現(xiàn)象，把教學(xué)研究的視角延伸到生活當(dāng)中去，豐富多彩的生活為課題設(shè)計(jì)提供了豐富的資源。
例如：（徐州市2008中考）2008年春季，特大暴風(fēng)雪襲擊了我國南方地區(qū)，在抗擊暴風(fēng)雪的戰(zhàn)斗中，融雪劑發(fā)揮了—定的作用。小明現(xiàn)有一包某公司生產(chǎn)的融雪劑，已知它由碳酸鈉、氯化鎂、硫酸銅、氯化鈉中的一種或幾種物質(zhì)組成。
［提出問題］該公司生產(chǎn)的融雪劑到底含有什么物質(zhì)呢？
［查閱資料］含鈉元素的物質(zhì)在酒精燈的火焰上灼燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生黃色火焰。
［實(shí)驗(yàn)探究］下面是小明設(shè)計(jì)的探究實(shí)驗(yàn)，請你幫他完成。
實(shí)驗(yàn)操作
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
結(jié)論
①取少量融雪劑，加水溶解
得無色溶液
不含物質(zhì)
②另取少量融雪劑，滴加稀硫酸
無明顯現(xiàn)象
③向該融雪劑的水溶液中滴加氫氧化鈉溶液
出現(xiàn)白色沉淀
④
含有氯化鈉
［反思和評(píng)價(jià)］
（1）寫出③中反應(yīng)的化學(xué)方程式。
（2）融雪劑融雪的原理是。
（3）使用融雪劑有很多危害，例如會(huì)腐蝕道路、橋梁。請你再舉一例。
總之，在化學(xué)教學(xué)中，教師要在新課程標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下運(yùn)用多種教學(xué)方式和手段不斷完善自己的教學(xué)。在實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中切實(shí)從有利于學(xué)生身心發(fā)展的高度，提高對化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)重要性的認(rèn)識(shí)。加強(qiáng)對化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)研究，努力提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考2008，（4）
激發(fā)學(xué)生探究欲望如果沒有實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的場景，大部分學(xué)生會(huì)感覺到無從下手。所以要讓學(xué)生主動(dòng)探究，必須給學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)形象生動(dòng)的場景，既能激發(fā)學(xué)生的探究欲望，又能激活學(xué)生的預(yù)備知識(shí)，讓學(xué)生的思考有明確的方向，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)方案自主設(shè)計(jì)的理想思維狀態(tài)。在“氣體的等溫變化”教學(xué)中，筆者用一個(gè)小實(shí)驗(yàn)設(shè)置實(shí)驗(yàn)情境：取一個(gè)剝?nèi)ネ鈿さ氖禊g鶉蛋，放在一個(gè)口徑略小于它的燒瓶瓶口處，把燒瓶浸入熱水中，一會(huì)兒后，鵪鶉蛋會(huì)向上彈出；把燒瓶浸入冷水中，一會(huì)兒后，鵪鶉蛋會(huì)向下進(jìn)入燒瓶。讓學(xué)生在鵪鶉蛋可以完好無損地向上彈出和向下進(jìn)入燒瓶的驚奇中，設(shè)置引導(dǎo)問題，鵪鶉蛋在某一瞬間為什么會(huì)向上彈出（或向下進(jìn)入燒瓶），激發(fā)學(xué)生對將要學(xué)習(xí)的氣體問題產(chǎn)生濃厚的興趣，提出要探究的問題：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的條件下其壓強(qiáng)與體積變化時(shí)的關(guān)系。這樣的設(shè)計(jì)符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。
2教師引導(dǎo)
對問題進(jìn)行科學(xué)猜想如果學(xué)生沒有經(jīng)過科學(xué)猜想就進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，學(xué)生不知道實(shí)驗(yàn)的目的，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)就難以進(jìn)行下去，不能培養(yǎng)學(xué)生的猜想能力，經(jīng)歷的探究過程也不能鍛煉創(chuàng)新思維。所以教師必須引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)已掌握的物理知識(shí)、隨堂實(shí)驗(yàn)和生活經(jīng)驗(yàn)，把學(xué)生引入科學(xué)猜想的情景，有理有據(jù)地對問題進(jìn)行猜想，明確探究的方向。在探究“影響導(dǎo)體電阻的因素”的教學(xué)中，筆者通過下面3個(gè)現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生猜想：①滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)，電阻變化；②使用的是220V的燈泡，燈絲越粗越亮；③電線常用銅絲制造而不用鐵絲。這樣的設(shè)計(jì)給學(xué)生的探究指明了方向，學(xué)生一步一步地得出自己的科學(xué)猜想。
3教師引導(dǎo)
選用實(shí)驗(yàn)器材如果教師直接給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)器材，并介紹各種實(shí)驗(yàn)器材的功能，代替了學(xué)生的探究和猜想，學(xué)生沒有學(xué)會(huì)遇到困難如何解決問題的方法。所以可以給學(xué)生預(yù)備多種器材，包括一部分無用器材，讓學(xué)生在問題的引導(dǎo)下思考實(shí)驗(yàn)的原理，選用器材，思考有沒有更好的替代器材，有沒有創(chuàng)新，體現(xiàn)探究的開放性。在“測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中，筆者陳列一些實(shí)驗(yàn)器材：干電池、安培表、伏特表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱、電鍵和導(dǎo)線若干根等，讓學(xué)生選擇器材，自行設(shè)計(jì)電路圖來完成實(shí)驗(yàn)。筆者用下面的問題來引導(dǎo)學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)器材：①需要什么儀器，采用什么樣的電路圖，原理是什么；②選擇什么規(guī)格的器材，被測干電池選內(nèi)阻較大的還是較小的，伏特表選什么量程，安培表選什么量程，滑動(dòng)變阻器選阻值較小的還是較大的。通過這樣的設(shè)計(jì)引導(dǎo)學(xué)生重視分析實(shí)驗(yàn)器材與實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮淼穆?lián)系，分析為什么要選用這些器材，這些器材有什么用途，把本實(shí)驗(yàn)的知識(shí)融合在一起，在分析問題的過程中培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力。
4問題引導(dǎo)
自主設(shè)計(jì)初始實(shí)驗(yàn)方案學(xué)生根據(jù)自己的預(yù)備物理知識(shí)，在教師的問題引導(dǎo)下自主設(shè)計(jì)檢驗(yàn)猜想的實(shí)驗(yàn)方案，包括根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求理解實(shí)驗(yàn)原理、先后測量哪些物理量、具體如何操作、編寫實(shí)驗(yàn)步驟、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格等。在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，筆者用下面的問題來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行初始方案的設(shè)計(jì)。①物體的加速度與它受的力、質(zhì)量這兩個(gè)因素均有關(guān)，應(yīng)采用什么實(shí)驗(yàn)方法得出加速度與力、質(zhì)量三者間的定量關(guān)系？②這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要測量的物理量有哪些？③怎樣測量小車的加速度？需要什么器材？請同學(xué)們設(shè)計(jì)一個(gè)可行的實(shí)驗(yàn)方案。④我們要讓細(xì)線對小車的拉力等于小車受到的合力，怎樣平衡掉阻力？阻力來自哪些方面？怎樣才算平衡掉了阻力？通過以上問題的引導(dǎo)，學(xué)生知道了實(shí)驗(yàn)的方法，解決了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的困難，最后大多數(shù)同學(xué)都能設(shè)計(jì)出自己的實(shí)驗(yàn)方案。
5小組合作交流
化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，可以探究自己還未認(rèn)知的世界，學(xué)會(huì)科學(xué)研究的方法。探究性教學(xué)，就是學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，從學(xué)科領(lǐng)域或從社會(huì)生活中選擇和確定研究主題，創(chuàng)設(shè)一種類似于科學(xué)研究的情境，通過學(xué)生自主、獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)問題，對可能的答案作出假設(shè)與猜想，并設(shè)計(jì)方案，通過實(shí)驗(yàn)、操作、調(diào)查、收集證據(jù)，對獲得的信息進(jìn)行處理，得出初步結(jié)論；學(xué)生通過收集和處理信息、表達(dá)與交流等活動(dòng)，獲得知識(shí)、技能、方法、態(tài)度特別是創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力等方面的發(fā)展的一種教學(xué)模式。如何在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開展創(chuàng)新教育，拓展學(xué)生的創(chuàng)造力，這是化學(xué)教育面向現(xiàn)代化的重要課題。
一、充分利用和發(fā)掘教材資源，發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)
1、在實(shí)驗(yàn)中探索新知識(shí)
創(chuàng)新意識(shí)是使學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新、創(chuàng)造行為的心理動(dòng)機(jī)。作為智力正常的學(xué)生，一般都具有創(chuàng)新和創(chuàng)造的潛能。教師應(yīng)具有保護(hù)學(xué)生創(chuàng)新心理和創(chuàng)新精神的意識(shí)。如在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，因材施教，拓寬實(shí)驗(yàn)思路，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)更具有趣味性、探索性和綜合性，以滿足學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦、求新的心理特點(diǎn)，支持學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中萌發(fā)的創(chuàng)新意識(shí)，鼓勵(lì)他們?nèi)ヌ骄渴挛锏谋举|(zhì)。例如：在學(xué)習(xí)了O2氣體的實(shí)驗(yàn)室制取的方法之后，我們在學(xué)習(xí)制取CO2的實(shí)驗(yàn)中，可以對二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取實(shí)驗(yàn)進(jìn)行如下的設(shè)問：（1）制取O2的裝置有什么特點(diǎn)？是否可以用來制取CO2？（2）制取一種氣體，我們需要了解哪些知識(shí)？（3）如果實(shí)驗(yàn)室沒有稀鹽酸，可不可以用硫酸代替？（4）若沒有碳酸鈣該用什么藥品代替？經(jīng)過動(dòng)手、動(dòng)腦，不僅提高了學(xué)習(xí)興趣，鞏固了所學(xué)知識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)了獨(dú)立思維能力。
2、變演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
為了提高學(xué)生自主創(chuàng)新能力，在演示實(shí)驗(yàn)中，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程，使之變?yōu)樘骄啃?、設(shè)計(jì)型、科研型的實(shí)驗(yàn)。例如：在關(guān)于溶液的導(dǎo)電性演示實(shí)驗(yàn)中，教師可以給出所需的藥品和儀器，然后讓學(xué)生自擬一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案來驗(yàn)證物質(zhì)的導(dǎo)電性。教學(xué)中我們可以這樣安排：（1）學(xué)生自擬實(shí)驗(yàn)方案。（2）學(xué)生詳細(xì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)操作過程。（3）師生討論、評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中，獨(dú)立探索、研究，雖然時(shí)間可能長一些，但在操作中提高了他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力，通過解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的疑難問題，提高了學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)和學(xué)習(xí)的能力。
二、注重對實(shí)驗(yàn)的探究，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)知識(shí)的創(chuàng)新
探究的目的是使學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)樘骄啃缘闹鲃?dòng)求知，這是學(xué)習(xí)過程的一種質(zhì)的突破與飛躍。探究式教學(xué)要體現(xiàn)以學(xué)生為主體，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，給學(xué)生主動(dòng)探究、自主學(xué)習(xí)的空間，為學(xué)生提供動(dòng)手動(dòng)腦的機(jī)會(huì)，促使學(xué)生產(chǎn)生質(zhì)疑、探索求解的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，并將化學(xué)學(xué)科的各部分知識(shí)、技能、技巧相互滲透、融會(huì)貫通。
以教材“燃燒的條件”為例，在教學(xué)中我們可以按以下步驟進(jìn)行：
1、提出問題
燃燒是日常生活中最為常見的一種現(xiàn)象。那么應(yīng)具備哪些條件才能燃燒呢？
2、提出假設(shè)
由于學(xué)生對燃燒這一現(xiàn)象非常熟悉，聯(lián)系到學(xué)生的實(shí)際情況，紛紛猜想問題的答案，主要有以下幾種：
猜想1：要有可以燃燒的物質(zhì)（可燃物）。
猜想2：要有氧氣。
猜想3：要達(dá)到一定的溫度。
在學(xué)生提出各種猜想后，教師再引導(dǎo)學(xué)生在猜想的基礎(chǔ)上進(jìn)行如下合理的假設(shè)。
假設(shè)1：三個(gè)條件只需滿足其一就能燃燒。
假設(shè)2：三個(gè)條件要同時(shí)滿足才能燃燒。
假設(shè)3：滿足三個(gè)條件中的兩個(gè)就能燃燒。
3、制訂計(jì)劃，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
讓學(xué)生制訂詳細(xì)的探究計(jì)劃，就上述的猜想與假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，教師在實(shí)驗(yàn)中給予一定的指導(dǎo)。
實(shí)驗(yàn)一：在500ml的燒杯中注入400ml熱水，放入一小塊白磷，在燒杯上蓋一塊薄銅片，銅片上一端放一小堆干燥的紅磷，另一端放一小塊已用濾紙吸干表面水分的白磷，觀察現(xiàn)象。
現(xiàn)象：薄銅片上的白磷燃燒，而薄銅片上的紅磷與熱水中的白磷沒有燃燒。
實(shí)驗(yàn)二：用導(dǎo)管對準(zhǔn)上述熱水中的白磷，通入少量的氧氣，觀察現(xiàn)象。
現(xiàn)象：熱水中的白磷燃燒起來。
4、解釋與結(jié)論
要求學(xué)生對所做的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，從實(shí)驗(yàn)所得到的事實(shí)可以證明，燃燒的條件是：①氧氣（或空氣）。②溫度要達(dá)到可燃物的著火點(diǎn)。③可燃物。這三個(gè)條件應(yīng)同時(shí)滿足，缺一不可。
三、注重驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的探究性
通過實(shí)驗(yàn)探究不僅能讓學(xué)生獲得知識(shí)，學(xué)到技能，更重要的是讓學(xué)生學(xué)到科學(xué)方法和受到科學(xué)思維的訓(xùn)練，養(yǎng)成科學(xué)精神和良好品德，發(fā)展學(xué)習(xí)的興趣。這樣在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，盡量發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的探究本性，讓學(xué)生體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)的趣味，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；讓學(xué)生體驗(yàn)、理解科學(xué)探究的方法和過程，豐富學(xué)生探究活動(dòng)的親身經(jīng)歷，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
四、精心設(shè)計(jì)探究性習(xí)題，提高學(xué)生探究思維能力
選擇好的探究性習(xí)題，對于培養(yǎng)學(xué)生探究性思維能力可以說具有十分重要的作用，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)方面的探究性學(xué)習(xí)會(huì)占據(jù)大量的時(shí)間，而且會(huì)受到一些客觀條件的限制，而習(xí)題只需要利用大腦的思維，避開實(shí)驗(yàn)條件，利用已有的知識(shí)，在大腦里形成探究步驟，在大腦里比較分析各種可能情況的利與弊，從而得到正確的結(jié)論。
例如：某課外活動(dòng)小組在一次探究實(shí)驗(yàn)中，將一種金屬投入盛有水的容器中，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)劇烈并有大量氣體生成。請根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象探討下列問題：
（1）根據(jù)所學(xué)知識(shí)推測該氣體可能是什么氣體，并簡述推測理由。
試驗(yàn)結(jié)果
1試件破壞過程
該試驗(yàn)中，與傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)相比較，核心區(qū)采取加強(qiáng)措施后，夾心節(jié)點(diǎn)試件的破壞過程和破壞特征并沒有明顯改變，與國內(nèi)其他類似試驗(yàn)研究[4-7]情況基本一致。試驗(yàn)過程中最先出現(xiàn)梁彎剪裂縫，而后是核心區(qū)剪切裂縫出現(xiàn)；隨著裂縫的開展，梁縱向鋼筋與節(jié)點(diǎn)箍筋及部分豎向短筋、柱縱筋先后進(jìn)入屈服狀態(tài)；加載后期框架梁裂縫發(fā)展緩慢，核心區(qū)裂縫迅速發(fā)展成網(wǎng)狀，并向上下柱端延伸，直至節(jié)點(diǎn)混凝土破碎、剝落。試件失效時(shí)，框架梁變形明顯，核心區(qū)破壞較嚴(yán)重，試件均為節(jié)點(diǎn)箍筋屈服后核心區(qū)斜壓型剪切破壞導(dǎo)致失效。各個(gè)試件試驗(yàn)過程中核心區(qū)形成比較明顯的X形裂縫，梁端破壞也比較嚴(yán)重。后期加載過程中，核心區(qū)保護(hù)層混凝土劈裂成錐形，延伸至柱端，損傷部位基本都集中在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)；但加插短鋼筋后的試件G2-G4核心區(qū)裂縫發(fā)展及柱端破壞情況要輕于傳統(tǒng)構(gòu)件G1，試件損傷主要集中在梁端和節(jié)點(diǎn)區(qū)。
2試件破壞形態(tài)
反復(fù)荷載作用下，各個(gè)試件的裂縫分布圖和試件的破壞形態(tài)照片如圖2所示。
3梁外端豎向荷載－豎向位移曲線
梁端的荷載-位移滯回曲線見圖3（只列出左側(cè)梁端的曲線）。
試驗(yàn)結(jié)果分析
1受壓承載力
對夾心節(jié)點(diǎn)采取加插短鋼筋措施主要是用來解決抗壓的問題的，通過對4個(gè)試件的柱縱筋應(yīng)變的研究，發(fā)現(xiàn)即使到了較高位移延性下，柱筋也只是個(gè)別測點(diǎn)才屈服，且短筋較多的G3柱筋屈服程度明顯輕于其他構(gòu)件，這說明加插的短鋼筋抗壓效果比較明顯。依照國內(nèi)外單調(diào)軸壓試驗(yàn)的研究結(jié)果[8-11]，樓蓋采用較低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土?xí)r，夾心節(jié)點(diǎn)核心區(qū)可能出現(xiàn)受壓破壞；當(dāng)柱與樓蓋混凝土強(qiáng)度比小于1.4時(shí)，夾心節(jié)點(diǎn)試件核心區(qū)軸向受壓承載力不低于柱端，此時(shí)受壓破壞的部位可能出現(xiàn)在柱端。由于我國規(guī)范有嚴(yán)格的軸壓比限值，軸向壓力作用下框架柱發(fā)生受壓破壞的可能性較小，但承受彎矩較高時(shí)可能發(fā)生偏心受壓破壞。因此對夾心節(jié)點(diǎn)采取一定加強(qiáng)措施是必要的，采取加插短筋措施的構(gòu)件提高了夾心節(jié)點(diǎn)的抗壓能力，短筋分擔(dān)了柱筋在節(jié)點(diǎn)周圍的壓力，使核心區(qū)和柱端發(fā)生受壓破壞的可能性減小。該次試驗(yàn)中，試件的試驗(yàn)軸壓比超過0.4以上，這種情況下，沒有發(fā)生核心區(qū)軸心受壓破壞、偏心受壓破壞，也沒有出現(xiàn)軸壓比較高導(dǎo)致試件抗震性能嚴(yán)重降低的情況，夾心節(jié)點(diǎn)的抗壓性能并不低于傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)試件。因此可以看出，加插短筋是一種行之有效的解決抗壓的措施。
寓德育于教學(xué)之中,重視思想道德素質(zhì)教育是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)一項(xiàng)重要任務(wù),也是物理教學(xué)情感與態(tài)度這一維目標(biāo)達(dá)成的必經(jīng)之路。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)培養(yǎng)的思想道德素質(zhì)主要有以下幾個(gè)方面:
1.實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,要注意培養(yǎng)學(xué)生尊重科學(xué)、熱愛科學(xué),養(yǎng)成做實(shí)驗(yàn)時(shí)實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度。為此,教師在演示實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該做出表率。萬一實(shí)驗(yàn)未達(dá)預(yù)期目的,絕不能文過飾非,而應(yīng)實(shí)事求是的分析原因、力求成功。要教育學(xué)生尊重科學(xué)真理,反對弄虛作假。如在《驗(yàn)證牛頓第二定律》實(shí)驗(yàn)中,有的同學(xué)作出的a-F圖線原來未通過坐標(biāo)原點(diǎn)而隨意涂改為過原點(diǎn),教師發(fā)現(xiàn)后,在批評(píng)的同時(shí)應(yīng)與他們一起查找原因:問題出在“平衡摩擦力”不足或過大上,并要求他們重做實(shí)驗(yàn)力爭得出正確結(jié)果,讓他們享受到實(shí)驗(yàn)成功的喜悅,增強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)的情感,培養(yǎng)他們尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí),注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,碰到困難不低頭,勇往直前的科學(xué)態(tài)度。
2.勇于探索的良好品質(zhì)。科學(xué)真理的發(fā)現(xiàn)需要人們的不斷探索,跨世紀(jì)人才必須具備深入鉆研、勇于探索的良好品質(zhì)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,要善于引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理、方法進(jìn)行發(fā)散性思考。注重物理教學(xué)過程與方法這一維目標(biāo)的達(dá)成。
3.真誠團(tuán)結(jié)的合作精神。資源共有、成果共享是現(xiàn)代合格人才應(yīng)有的觀念,也是全體公民應(yīng)具備的基本素質(zhì)。目前學(xué)生實(shí)驗(yàn)大多數(shù)兩人同桌,這為合作精神的培養(yǎng)創(chuàng)造了有利條件。教師應(yīng)強(qiáng)調(diào)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的分工合作,即使是可以單獨(dú)完成的實(shí)驗(yàn),也要共同研究、輪流操作、相互探討,使他們同時(shí)分享實(shí)驗(yàn)成果,養(yǎng)成合作研究良好的科研素質(zhì)。
二、心理素質(zhì)教育
培養(yǎng)良好的心理素質(zhì),這是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施素質(zhì)教育的又一任務(wù)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)培養(yǎng)的心理素質(zhì)主要有以下幾個(gè)方面:
1.確立正確的學(xué)習(xí)觀念。新課標(biāo)的實(shí)施要求以物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是新課標(biāo)實(shí)施的有效載體,變過去重結(jié)、,重學(xué)知識(shí)、重記知識(shí),為重過程、重運(yùn)用、重全面素質(zhì)的提高;能力的培養(yǎng),不僅僅是練與做:學(xué)中練、練中做、做中學(xué)、學(xué)中悟。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)正是要學(xué)生去做、去練、去悟。如在《用單擺測定重力加速度》實(shí)驗(yàn)時(shí)我們給學(xué)生:一條細(xì)線、一個(gè)小球、一把刻度尺、一個(gè)秒表,要求他們課后完成實(shí)驗(yàn),去練習(xí)制成單擺,長度的測量方法,通過比較各小組測量結(jié)果,引導(dǎo)他們?nèi)ノ驕p少測量誤差的方法,悟出測周期要用積少成多法,要從擺球過平衡位置開始計(jì)時(shí)的道理。
2.培養(yǎng)濃厚的學(xué)習(xí)興趣。興趣是一個(gè)人獲取新知識(shí)、開拓視眼、推動(dòng)學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。因此在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,要注意提高演示實(shí)驗(yàn)的趣味性,力求“驚、奇、險(xiǎn)”。如我們演示“瓶子吞蛋”(演示大氣壓強(qiáng)的存在)、“筷提沙瓶”(演示摩擦力的作用)、“腳踩釘板”(演示壓力與壓強(qiáng))、“水中燭焰”(演示平面鏡反射)、“怒發(fā)沖冠”(演示靜電現(xiàn)象)等實(shí)驗(yàn),均能很好的激發(fā)學(xué)生的求知欲。
3.形成頑強(qiáng)的學(xué)習(xí)意志?？蒲袣v來不是一帆風(fēng)順的,會(huì)遇到各種困難與障礙。因此,在教學(xué)中要注意形成學(xué)生碰到困難不退縮,遇到難題不搖頭的頑強(qiáng)意志,例如:在做《用雙縫干涉測波長》實(shí)驗(yàn)時(shí),有些組到下課了也沒調(diào)出干涉條紋來,我要求他們借鑒其它組的成功經(jīng)驗(yàn),分析自己失敗的原因。晚自修時(shí)再做這個(gè)實(shí)驗(yàn),終于在晚上他們都成功了,此時(shí)他們既嘗到了成功的喜悅,更重要的是使得他們不怕困難、迎難而上的頑強(qiáng)學(xué)習(xí)意志。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,要鼓勵(lì)學(xué)生以科學(xué)家為榜樣,直面困難,持之以恒,認(rèn)真準(zhǔn)確的操作,以頑強(qiáng)的意志去獲得實(shí)驗(yàn)的圓滿成功。三、科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)教育
培養(yǎng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì),這是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中素質(zhì)教育的根本任務(wù)。也是我們物理教學(xué)知識(shí)與技能這一維目標(biāo)達(dá)到的基本途經(jīng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)培養(yǎng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)主要有以下幾個(gè)方面:
1.深入細(xì)致的觀察能力。有目的的觀察能明辨觀察對象的主要特征及變化規(guī)律,實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要教給學(xué)生正確的觀察方法,培養(yǎng)學(xué)生深入細(xì)致的觀察能力。如在觀察光的全反射實(shí)驗(yàn)時(shí),一般學(xué)生只注意到全反射的兩個(gè)條件,即光要從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),且入射角必須大于臨界角。
2.選擇器材、方法的能力。實(shí)驗(yàn)器材和方法往往不是現(xiàn)成的,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)對器材、方法的選擇能力確有必要。如在“伏安法”測電阻時(shí)電流表內(nèi)接和外接的選擇,按教科書給出用“阻值比較法”,我們可增加了“實(shí)驗(yàn)試探法”,為在阻值未知的情況下合理選擇實(shí)驗(yàn)線路提供了方法。
3.排除實(shí)驗(yàn)障礙的能力。我們常在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中故意設(shè)置一些障礙,如提供給學(xué)生的電表不指零,要求學(xué)生使用前必須先進(jìn)行機(jī)械調(diào)零、供芯線短路的導(dǎo)線,要求學(xué)生在已接好的電路中查明。
4.處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的整理處理,以找出規(guī)律,得出科學(xué)結(jié)論,這是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要一環(huán),在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)重視對學(xué)生處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能力的培養(yǎng)。
需要指出的是新課程背景下物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)尚未得到重視。有些學(xué)校在高一、高二實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中僅復(fù)習(xí)要抽考的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)。讓我們拋開應(yīng)試教育的枷鎖,把新課標(biāo)的實(shí)施落到實(shí)處在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中切實(shí)抓好思想道德素質(zhì)、心理素質(zhì)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)教育,為培養(yǎng)開拓型人才而努力!
【論文關(guān)鍵詞】物理實(shí)驗(yàn)三維目標(biāo)思想道德心理素質(zhì)
關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)室；廢棄物；環(huán)境污染；治理
隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對各類實(shí)驗(yàn)室的需求越來越多，各學(xué)科的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、各學(xué)校、各系統(tǒng)內(nèi)的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室層出不窮。從實(shí)驗(yàn)室的分布來看，主要集中在學(xué)校（包括各高等院校和中學(xué)學(xué)校）、科研機(jī)構(gòu)、檢測機(jī)構(gòu)和企業(yè)中的檢驗(yàn)研究部門。企業(yè)實(shí)驗(yàn)室的污染問題可歸納為企業(yè)的環(huán)保問題，易于被各級(jí)部門重視，企業(yè)在處理自身的環(huán)保問題時(shí)，污染問題也得到相應(yīng)的處理。而各類實(shí)驗(yàn)室多為相對獨(dú)立的行政單位，區(qū)域分散，單個(gè)污染少，易于被忽視。
我國目前擁有各類高等院校1100所（1999年統(tǒng)計(jì)數(shù)字），普通高中1.5萬所，初中6.3所?？蒲性核?、質(zhì)檢、衛(wèi)生防疫、環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)林等各級(jí)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)近20000余個(gè)，已成為一個(gè)龐大的系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)室實(shí)際上是一類典型的小型污染源，建設(shè)的越多，污染的越大。這些實(shí)驗(yàn)室，尤其是在城區(qū)和居民區(qū)的實(shí)驗(yàn)室對環(huán)境的危害特別大，因?yàn)楹芏鄬?shí)驗(yàn)室的下水道與居民的下水道相通，污染物通過下水道形成交叉污染，最后流入河中或者滲入地下，其危害不可估量。科學(xué)工作者或者未來的科學(xué)工作者成了環(huán)境的污染者，令人十分遺憾。環(huán)境保護(hù)是事關(guān)可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)的大戰(zhàn)略。在環(huán)保面前人人平等，必須本著“誰污染環(huán)境，誰負(fù)責(zé)處理”的原則貫徹執(zhí)行。實(shí)驗(yàn)室的成本核算和對外收費(fèi)都應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)室的環(huán)保費(fèi)用在內(nèi)。
實(shí)驗(yàn)室的污染源種類復(fù)雜，品種多，毒害大，應(yīng)根據(jù)具體情況，分別制訂處理方案。
1實(shí)驗(yàn)室環(huán)境污染種類及危害[1]
1.1按污染性質(zhì)分
1.1.1化學(xué)污染
化學(xué)污染包括有機(jī)物污染和無機(jī)物污染。有機(jī)物污染主要是有機(jī)試劑污染和有機(jī)樣品污染。在大多數(shù)情況下，實(shí)驗(yàn)室中的有機(jī)試劑并不直接參與發(fā)生反應(yīng)，僅僅起溶劑作用，因此消耗的有機(jī)試劑以各種形式排放到周邊的環(huán)境中，排放總量大致就相當(dāng)于試劑的消耗量。日復(fù)一日，年復(fù)一年，排放量十分可觀。有機(jī)樣品污染包括一些劇毒的有機(jī)樣品，如農(nóng)藥、苯并(α)芘、黃曲霉毒素、亞硝胺等。無機(jī)物污染有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的污染，重金屬污染，氰化物污染等。其中汞、砷、鉛、鎘、鉻等重金屬的毒性不僅強(qiáng)，且有在人體中有蓄積性。
1.1.2生物性污染
生物污染包括生物廢棄物污染和生物細(xì)菌毒素污染。生物廢棄物有檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)本，如血液、尿、糞便、痰液和嘔吐物等；檢驗(yàn)用品，如實(shí)驗(yàn)器材、細(xì)菌培養(yǎng)基和細(xì)菌陽性標(biāo)本等。開展生物性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室會(huì)產(chǎn)生大量高濃度含有害微生物的培養(yǎng)液、培養(yǎng)基，如未經(jīng)適當(dāng)?shù)臏缇幚矶苯油馀?，?huì)造成嚴(yán)重后果。生物實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)設(shè)備設(shè)計(jì)不完善或?qū)嶒?yàn)過程個(gè)人安全保護(hù)漏洞，會(huì)使生物細(xì)菌毒素?cái)U(kuò)散傳播，帶來污染，甚至帶來嚴(yán)重不良后果。2003年非典流行肆虐后，許多生物實(shí)驗(yàn)室加強(qiáng)對SAS病毒的研究，之后報(bào)道的非典感染者，多是科研工作者在實(shí)驗(yàn)室研究時(shí)被感染的。
1.1.3放射性污染物
放射性物質(zhì)廢棄物有放射性標(biāo)記物、放射性標(biāo)準(zhǔn)溶液等。
1.3按污染物形態(tài)分
1.3.1廢水
實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢水包括多余的樣品、標(biāo)準(zhǔn)曲線及樣品分析殘液、失效的貯藏液和洗液、大量洗滌水等。幾乎所有的常規(guī)分析項(xiàng)目都不同程度存在著廢水污染問題。這些廢水中成分包羅萬象，包括最常見的有機(jī)物、重金屬離子和有害微生物等及相對少見的氰化物、細(xì)菌毒素、各種農(nóng)藥殘留、藥物殘留等。
1.3.2廢氣
實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢氣包括試劑和樣品的揮發(fā)物、分析過程中間產(chǎn)物、泄漏和排空的標(biāo)準(zhǔn)氣和載氣等。通常實(shí)驗(yàn)室中直接產(chǎn)生有毒、有害氣體的實(shí)驗(yàn)都要求在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行，這固然是保證室內(nèi)空氣質(zhì)量、保護(hù)分析人員健康安全的有效辦法，但也直接污染了環(huán)境空氣。實(shí)驗(yàn)室廢氣包括酸霧、甲醛、苯系物、各種有機(jī)溶劑等常見污染物和汞蒸汽、光氣等較少遇到的污染物。
1.3.3固體廢物
實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的固體廢物包括多余樣品、分析產(chǎn)物、消耗或破損的實(shí)驗(yàn)用品（如玻璃器皿、紗布）、殘留或失效的化學(xué)試劑等。這些固體廢物成分復(fù)雜，涵蓋各類化學(xué)、生物污染物，尤其是不少過期失效的化學(xué)試劑，處理稍有不慎，很容易導(dǎo)致嚴(yán)重的污染事故。
2對實(shí)驗(yàn)室污染物的處理辦法
為防止實(shí)驗(yàn)室的污染擴(kuò)散，污染物的一般處理原則為：分類收集、存放，分別集中處理。盡可能采用廢物回收以及固化、焚燒處理，在實(shí)際工作中選擇合適的方法進(jìn)行檢測，盡可能減少廢物量、減少污染。廢棄物排放應(yīng)符合國家有關(guān)環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.1化學(xué)類廢物
一般的有毒氣體可通過通風(fēng)櫥或通風(fēng)管道，經(jīng)空氣稀釋排出。大量的有毒氣體必須通過與氧充分燃燒或吸收處理后才能排放。
廢液應(yīng)根據(jù)其化學(xué)特性選擇合適的容器和存放地點(diǎn)，通過密閉容器存放，不可混合貯存，容器標(biāo)簽必須標(biāo)明廢物種類、貯存時(shí)間，定期處理。一般廢液可通過酸堿中和、混凝沉淀、次氯酸鈉氧化處理后排放，有機(jī)溶劑廢液應(yīng)根據(jù)性質(zhì)進(jìn)行回收。
2.1.1含汞廢液的處理
排放標(biāo)準(zhǔn)3：廢液中汞的最高容許排放濃度為0.05mg/L(以Hg計(jì))。
處理方法：①硫化物共沉淀法：先將含汞鹽的廢液的pH值調(diào)至8-10，然后加入過量的Na2S，使其生成HgS沉淀。再加入FeS04(共沉淀劑)，與過量的S2-生成FeS沉淀，將懸浮在水中難以沉淀的HgS微粒吸附共沉淀．然后靜置、分離，再經(jīng)離心、過濾，濾液的含汞量可降至0.05mg/L以下。[2]
②還原法：用銅屑、鐵屑、鋅粒、硼氫化鈉等作還原劑，可以直接回收金屬汞。
2.1.2含鎘廢液的處理
①氫氧化物沉淀法：在含鎘的廢液中投加石灰，調(diào)節(jié)pH值至10.5以上，充分?jǐn)嚢韬蠓胖?，使鎘離子變?yōu)殡y溶的Cd(OH)2沉淀．分離沉淀，用雙硫腙分光光度法檢測濾液中的Cd離子后(降至0.1mg/L以下)，將濾液中和至pH值約為7，然后排放。
②離子交換法：利用Cd2+離子比水中其它離子與陽離子交換樹脂有更強(qiáng)的結(jié)合力，優(yōu)先交換．
2.1.3含鉛廢液的處理
在廢液中加入消石灰，調(diào)節(jié)至pH值大于11，使廢液中的鉛生成Pb(OH)2沉淀．然后加入Al2(S04)3(凝聚劑)，將pH值降至7-8，則Pb(OH)2與Al(OH)3共沉淀，分離沉淀，達(dá)標(biāo)后，排放廢液。
2.1.4含砷廢液的處理
在含砷廢液中加入FeCl3，使Fe／As達(dá)到50，然后用消石灰將廢液的pH值控制在8-10。利用新生氫氧化物和砷的化合物共沉淀的吸附作用，除去廢液中的砷。放置一夜，分離沉淀，達(dá)標(biāo)后，排放廢液。
2.1.5含酚廢液的處理
酚屬劇毒類細(xì)胞原漿毒物，處理方法：低濃度的含酚廢液可加入次氯酸鈉或漂白粉煮一下，使酚分解為二氧化碳和水。如果是高濃度的含酚廢液，可通過醋酸丁酯萃取，再加少量的氫氧化鈉溶液反萃取，經(jīng)調(diào)節(jié)pH值后進(jìn)行蒸餾回收．處理后的廢液排放。
在線實(shí)驗(yàn)?zāi)M了現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)的場景，但卻不是現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)的簡單網(wǎng)絡(luò)化移植，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本身發(fā)生了較大變化。由于在線實(shí)驗(yàn)的互聯(lián)網(wǎng)支持和計(jì)算機(jī)模擬等特點(diǎn)可以更好地提供一個(gè)促進(jìn)思考和探究的環(huán)境，系統(tǒng)能在線記錄學(xué)生的獨(dú)立操作，為評(píng)價(jià)提供科學(xué)的依據(jù)，并可在此基礎(chǔ)上通過數(shù)據(jù)挖掘和優(yōu)化，調(diào)整實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性，能適應(yīng)不同水平和能力學(xué)生的要求?；谝陨咸攸c(diǎn)，筆者設(shè)計(jì)了與現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)存在較大區(qū)別的在線實(shí)驗(yàn)探究式學(xué)習(xí)模式。培養(yǎng)學(xué)生的工程思維和能力是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心問題。由于CDIO模式繼承和發(fā)展了工程教育改革的理念，系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實(shí)施以及檢驗(yàn)測評(píng)的標(biāo)準(zhǔn)，因此，我們主要基于CDIO的理念來設(shè)計(jì)在線實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ胶头椒?，?qiáng)調(diào)工程實(shí)踐環(huán)境中探與究的學(xué)習(xí)來實(shí)現(xiàn)CDIO的全過程，使得學(xué)生以更多元的方式進(jìn)行工程實(shí)踐訓(xùn)練。CDIO是以構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)現(xiàn)(Implement)、運(yùn)作(Operate)為四個(gè)主線過程，綜合地考慮專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人和職業(yè)的技能及團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通的技能，及在整個(gè)企業(yè)、社會(huì)環(huán)境下進(jìn)行四個(gè)主線過程以達(dá)到全面提升工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)過程。CDIO模式中的構(gòu)思和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)主要針對學(xué)生的工程宏觀分析能力，而實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作環(huán)節(jié)主要針對學(xué)生的工程微觀分析和操作能力。作為一個(gè)縮小版的工程實(shí)踐過程，在線實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)實(shí)際上就是構(gòu)思和設(shè)計(jì)過程，而實(shí)驗(yàn)過程就是實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作過程。因此，探究式學(xué)習(xí)主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)方案探究與實(shí)驗(yàn)過程的探究兩個(gè)方面。以下我們將通過遠(yuǎn)程教育高校開發(fā)的典型實(shí)驗(yàn)來具體說明其設(shè)計(jì)理念。
(一)實(shí)驗(yàn)方案探究設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)方案的探究主要培養(yǎng)學(xué)生的工程宏觀分析能力。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，實(shí)驗(yàn)按照統(tǒng)一的方案展開，學(xué)生沒有選擇性。這種教學(xué)模式適用于理論驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，但在以培養(yǎng)學(xué)生工程能力為主的實(shí)驗(yàn)中，就會(huì)壓制學(xué)生的想象力和主動(dòng)探究的意識(shí)。因此，實(shí)驗(yàn)方案探究是實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略的最重要部分。實(shí)驗(yàn)的主要目的是認(rèn)識(shí)和探索理論規(guī)律，掌握工程技能，應(yīng)該以問題為驅(qū)動(dòng)開展實(shí)驗(yàn)方案的探究，學(xué)生對于老師提出的問題，以分析問題和解決問題為出發(fā)點(diǎn)，經(jīng)過認(rèn)真思考和研究，自主制定實(shí)驗(yàn)方案，通過搭建實(shí)驗(yàn)對象，準(zhǔn)備儀器設(shè)備、測量各種工況下的數(shù)據(jù)，整理和判斷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果的正確性。這就要求實(shí)驗(yàn)具有基于工程的實(shí)際背景設(shè)計(jì)，學(xué)生才可能在這種開放性的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，對多種可能的實(shí)驗(yàn)方案展開探究。英國開放大學(xué)的實(shí)驗(yàn)“能量轉(zhuǎn)換(EnergyConversion)”是典型的實(shí)驗(yàn)方案探究型實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)背景是銅的工業(yè)化生產(chǎn)，實(shí)驗(yàn)問題是如何從銅礦石經(jīng)過多個(gè)環(huán)節(jié)得到電解銅。教師首先要求學(xué)生設(shè)計(jì)基本方案。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前1個(gè)月必須預(yù)習(xí)，由4人組成的實(shí)驗(yàn)小組需要集體制定實(shí)驗(yàn)方案，由于實(shí)驗(yàn)問題本身的開放性，實(shí)驗(yàn)方案也并不是確定的，指導(dǎo)老師只給出一些建議。從粉碎礦石到解析出銅的多步實(shí)驗(yàn)步驟中，有多種途徑可以完成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們集體討論得到設(shè)計(jì)方案。在實(shí)驗(yàn)過程中，方案根據(jù)實(shí)際情況還繼續(xù)修正。完成基本方案設(shè)計(jì)以后，實(shí)驗(yàn)完成過程也是實(shí)驗(yàn)方案探究過程。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室邊實(shí)驗(yàn)、邊觀察、邊記錄、邊討論，每個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)都要求去解答或解決一些相關(guān)的問題，如粉碎的效率、溶解濃度以及電解效率等，部分環(huán)節(jié)還要到計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的求解。實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行觀察記錄和模型預(yù)測，最后對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生還必須根據(jù)本星期實(shí)驗(yàn)情況，做口頭報(bào)告(Presentation)，教師根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)和作業(yè)情況、實(shí)驗(yàn)過程的表現(xiàn)以及口頭報(bào)告，給出實(shí)驗(yàn)課程的最終評(píng)價(jià)。可以看出，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程就是針對如何從銅礦石得到電解銅的這個(gè)具有工程背景的問題，在不斷探究的過程中制定和實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案的過程，這對學(xué)生工程宏觀分析能力的培養(yǎng)大有裨益。
(二)實(shí)驗(yàn)過程探究
實(shí)驗(yàn)過程探究主要培養(yǎng)學(xué)生的工程微觀分析與操作能力。傳統(tǒng)工科專業(yè)的實(shí)驗(yàn)操作基本是按部就班地完成，對于故障分析與解決、規(guī)范操作等重要技能以及如何培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、工程能力、創(chuàng)新能力還較少涉及，這顯然不能滿足工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求。實(shí)驗(yàn)過程探究式是在實(shí)驗(yàn)過程中，教師給學(xué)生一定的引導(dǎo)和提示，讓學(xué)生自己通過觀察、思考、動(dòng)手實(shí)施等途徑去獨(dú)立探索和研究，自行實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程的教學(xué)策略。概括起來，在實(shí)驗(yàn)過程探究中，學(xué)生需要在實(shí)驗(yàn)過程中自主發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，實(shí)施和運(yùn)行，真正實(shí)現(xiàn)探與究的學(xué)習(xí)過程。在工程實(shí)際環(huán)境中，觀察與發(fā)現(xiàn)各種現(xiàn)象、分析現(xiàn)象之間的聯(lián)系。因此在線實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)會(huì)較為真實(shí)地模擬這些現(xiàn)象，學(xué)生經(jīng)過現(xiàn)象分析，確定現(xiàn)象發(fā)生的內(nèi)因與外因；結(jié)合理論進(jìn)行討論，明確調(diào)節(jié)目標(biāo)與調(diào)節(jié)手段，形成解決方案。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須便于討論和方案設(shè)計(jì)。華東理工大學(xué)DCS實(shí)驗(yàn)是較為典型的實(shí)驗(yàn)過程探究型實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)主要培訓(xùn)學(xué)生DCS操作能力和故障處理能力。由于DCS系統(tǒng)本身的大多數(shù)操作都是基于計(jì)算機(jī)的操作，因此網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)課程的界面仿真DCS系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制部分操作的界面(如圖1所示)。以下用一個(gè)簡單的故障處理實(shí)驗(yàn)來說明實(shí)驗(yàn)過程探究的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了一個(gè)常見的故障處理，在圖1的界面中，學(xué)生觀察到粗丙酮塔T-601頂溫度儀表TI-6006出發(fā)異常過高報(bào)警，系統(tǒng)要求學(xué)生調(diào)節(jié)至正常運(yùn)行溫度73.0-80.0℃。在觀察到異常過高報(bào)警后，學(xué)生將按照所學(xué)知識(shí)和工程常識(shí)，作出如下分析：粗丙酮塔頂溫度上升可能有4三個(gè)工藝方面的原因，分別是加水量過大、回流量過小或再沸器回水量過小，也有可能是儀表自身故障因素。既然存在這三種可能，就必須通過其他觀察和分析來確定故障原因，因此學(xué)生首先需分別檢查相關(guān)三個(gè)儀表，即加水量儀表FRC-6015，回流量儀表FR-6019，E-601再沸器回水儀表FRC-6014，以確定儀表正常工作。學(xué)生觀察到回流量儀表FR-6019讀數(shù)偏小，就可以判斷出是因?yàn)榛亓髁坎蛔阍斐伤敎囟壬摺Ｔ谕ㄟ^觀察分析找到故障原因后，學(xué)生根據(jù)工藝?yán)碚摚_定解決方案，即增大塔頂回流量，需要調(diào)節(jié)FR-6019儀表。在工程環(huán)境中，不能進(jìn)行一步到位的調(diào)節(jié)，以免造成大的擾動(dòng)，需逐步小范圍調(diào)整，邊調(diào)邊等。因此學(xué)生在實(shí)施解決方案，必須仔細(xì)閱讀操作守則，將溫度調(diào)節(jié)至正常運(yùn)行溫度的整個(gè)操作過程必須符合現(xiàn)場操作規(guī)范。操作實(shí)施時(shí)，首先將LRC-6023改為手動(dòng)控制，每次增加調(diào)節(jié)閥閥位必須小于2%—這是操作守則要求的，如果學(xué)生超出這個(gè)閥位標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，訓(xùn)練中系統(tǒng)將給出警告，在考試中則行為將被記錄，作為扣分依據(jù)。每次調(diào)節(jié)后系統(tǒng)會(huì)根據(jù)數(shù)學(xué)模型的計(jì)算將相應(yīng)儀表調(diào)至相應(yīng)位置，學(xué)生一邊觀察表顯示情況一邊調(diào)解，直至塔頂溫度恢復(fù)到73.0-80.0℃，最后將LRC-6023設(shè)置為自動(dòng)控制?？梢钥闯?，此實(shí)驗(yàn)在整個(gè)故障處理過程中，并不像普通課程實(shí)驗(yàn)制定嚴(yán)格的步驟，而是讓學(xué)生根據(jù)工程實(shí)際情況，通過自主觀察分析來制定解決方案，然后根據(jù)操作規(guī)范來一邊觀察一邊操作運(yùn)行，整個(gè)課程設(shè)計(jì)與教學(xué)過程較好地體現(xiàn)了探究式的教學(xué)策略。
二、基于過程考核的在線評(píng)價(jià)體系
對實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)成果進(jìn)行全面評(píng)價(jià)是在線實(shí)驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)，這樣才能對學(xué)生探究式學(xué)習(xí)過程進(jìn)行科學(xué)合理的評(píng)價(jià)。傳統(tǒng)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ街幸詳?shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)果來評(píng)價(jià)只能作為在線實(shí)驗(yàn)中評(píng)價(jià)模式的參考。對于參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，主要應(yīng)考慮的因素是其在實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備情況、在實(shí)驗(yàn)過程中探與究的情況，即觀察問題和分析問題的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣，操作實(shí)施過程的規(guī)范性、和其他同學(xué)交流情況，以及對理論知識(shí)的掌握能力和應(yīng)用能力，因此必須據(jù)此建立新的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系，即基于實(shí)驗(yàn)過程考核的評(píng)價(jià)體系。在線實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系主要分為理論掌握情況、實(shí)驗(yàn)操作能力、合作交流能力，其中實(shí)驗(yàn)操作能力是最為重要的指標(biāo)。理論掌握情況主要考察預(yù)習(xí)思考題，實(shí)驗(yàn)操作能力包括是否選擇了正確的儀器或儀表、設(shè)計(jì)方案是否適當(dāng)、操作目標(biāo)是否達(dá)到、操作過程是否規(guī)范、數(shù)據(jù)處理與實(shí)驗(yàn)報(bào)告是否符合要求等都可以作為實(shí)驗(yàn)過程考核的指標(biāo)。同時(shí)，每一門實(shí)驗(yàn)課程提供BBS建立單門實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)社區(qū)，學(xué)習(xí)者就一些問題難題發(fā)帖，由專門的輔導(dǎo)教師回答問題，并確認(rèn)學(xué)習(xí)者所發(fā)的有效帖數(shù)等。其中實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范是較為特殊的指標(biāo)，在工程實(shí)際中，操作規(guī)范化及其重要，否則將引來災(zāi)難性后果。因此，必須設(shè)定一個(gè)閥值，學(xué)生如果出現(xiàn)較為嚴(yán)重的操作規(guī)范問題，不論其他指標(biāo)分?jǐn)?shù)如何，都將判定為不合格，我們定義為罰指標(biāo)。本文選取上述7個(gè)指標(biāo)因子構(gòu)成學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并依次設(shè)其為A1，A2，…，A7，其中A6為罰指標(biāo)因子。通過在線實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中自動(dòng)記錄實(shí)驗(yàn)儀器選取、操作等參數(shù)，對學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行跟蹤。結(jié)合在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的應(yīng)用，在實(shí)踐中我們采用了一個(gè)有七個(gè)參數(shù)的指標(biāo)體系，包括預(yù)習(xí)思考題分?jǐn)?shù)、實(shí)驗(yàn)儀器選取、實(shí)驗(yàn)方案正確性，操作規(guī)范性、數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、在學(xué)習(xí)社區(qū)的交流情況。對這七個(gè)參數(shù)賦予不同的權(quán)重就可以得到該學(xué)生的最終成績，下面分項(xiàng)說明一下每個(gè)指標(biāo)的含義。由于每個(gè)指標(biāo)因子只反映了學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的某個(gè)方面的特征，各學(xué)?？梢愿鶕?jù)本校實(shí)際情況規(guī)定指標(biāo)因子及其特征值，以及罰指標(biāo)因子的規(guī)定。在指標(biāo)體系中，各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重大致說明了其重要性，這七個(gè)參數(shù)基本上涵蓋了學(xué)生從準(zhǔn)備到完成全過程的表現(xiàn)情況，對每一個(gè)指標(biāo)賦于權(quán)值并最終得到終結(jié)性評(píng)價(jià)課程成績，各項(xiàng)指標(biāo)的加權(quán)和就是實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)。少數(shù)指標(biāo)雖然權(quán)重并不高，由于在工程實(shí)踐中具有重要意義，低于一定分?jǐn)?shù)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程將評(píng)價(jià)為不合格。比如在前文提到的DCS實(shí)驗(yàn)中，在多次出現(xiàn)不規(guī)范操作并且在系統(tǒng)警告后仍然出現(xiàn)2次以上不規(guī)范操作，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程將被判定為不合格。對于通過經(jīng)驗(yàn)方式得到的實(shí)驗(yàn)過程考核評(píng)價(jià)體系，在經(jīng)過一定的數(shù)據(jù)積累以后，可以進(jìn)行智能化的處理和分析，為學(xué)生提供更優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)方案。在選取的兩個(gè)學(xué)生中，甲學(xué)生雖然分?jǐn)?shù)略高，但操作相關(guān)的指標(biāo)得分都不高，因此在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中，主要給該學(xué)生提供注重操作及規(guī)范的實(shí)驗(yàn)，比如開關(guān)機(jī)實(shí)驗(yàn)和某些故障處理實(shí)驗(yàn)。而乙學(xué)生操作和動(dòng)手能力較好，但不注意理論和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以及數(shù)據(jù)處理等工作，在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)多推送理論學(xué)習(xí)的模塊，提醒學(xué)生注意數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成。
三、在線實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框架
作為在線實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)核心部分的探究式學(xué)習(xí)模式以及相應(yīng)的在線評(píng)價(jià)體系設(shè)計(jì)完成以后，在線實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)框架基本構(gòu)筑完畢。在線實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)本著簡單、適用、高效的原則，實(shí)行通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、人性化的設(shè)計(jì)思想。學(xué)生可以通過在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過程，而在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)則通過記錄學(xué)生在線上參加的實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)練習(xí)以及培訓(xùn)交流等情況，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況的全程跟蹤管理和對學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求的全面掌握。在線實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本架構(gòu)如圖2所示?？梢钥闯觯诳蚣芎诵牟糠值臉I(yè)務(wù)層中，支持探究式學(xué)習(xí)過程是貫穿設(shè)計(jì)始終的問題，所以應(yīng)改變原先某些實(shí)驗(yàn)只是為驗(yàn)證理論的設(shè)計(jì)，把發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、設(shè)計(jì)解決方案、實(shí)施解決方案的探究式思路在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)現(xiàn)。同時(shí)需要學(xué)生在各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行完整的記錄，作為其是否按照教學(xué)思想完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行考核的依據(jù)，同時(shí)還可以通過智能化的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘，為學(xué)生提供經(jīng)過優(yōu)化的個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊。組件層和服務(wù)層和平臺(tái)軟硬件設(shè)計(jì)相關(guān)，在其他文章中有詳細(xì)介紹，本文不再贅述。
四、結(jié)論
