时间:2022-05-09 21:31:59
序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇在线学习计划范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
现代计算机多媒体技术在教学中的应用,不仅为教学提供了一种新的教学手段,改变了传统的“一支笔、一张嘴”的状况。那么,现代信息技术对中学化学课堂带来了哪些影响呢?笔者在多年的化学教学实践中,凭借多媒体技术进行教学,取得了不错的效果。
一、信息技术――提高了学生学习化学的兴趣
化学是一门很有趣的学科,中学生刚接触到化学实验,有很大的兴趣。但是,传统的化学教学课堂,却死气沉沉。原因很简单,枯燥的讲解,学生对知识点的死记硬背,完全违背了化学本身的教学原则。现代信息技术的介入改变了这一现状。化学课中的重点、难点通过实验、幻灯片、录像、多媒体等信息手段呈现出来,让学生学习化学的兴趣得到了很大的提高。一幅幅生动画面,一个个让人惊奇的化学现象,让学生们在课堂上兴奋不已。如一些有趣的实验,因为学生初学,概念生疏,缺乏空间意识和空间想象力,化学教师就可以把这个实验过程通过多媒体技术制作成CAI课件,这样有助于学生对实验现象、概念的理解。比如在学习“二氧化碳的性质”时,可以先用多媒体放映“干冰人工降雨”、“用泡沫灭火器灭火”等视频画面,然后设置问题:干冰为什么可以人工降雨?泡沫灭火器怎样产生灭火气体的?这样就可以极大地激发学生的求知欲,课堂效果自然好。
二、信息技术――可以突破教学难点
在化学教学中,总会存在着一些重点难点,突破了知识难点,这堂课就是成功的。一些化学概念、化学原理有很强的概括性和抽象性,学生理解接受起来很困难。如果借助多媒体技术的优势通过动画模拟、反复试验、局部放大、实验过程演示等手段,就可以把抽象的改变,难以理解的现象变得直观形象具体,这样以来不仅降低了实验的难度,也突破了难点。例如在讲授“物质的聚集状态与物质性质”时,可设计氯化钠、二氧化碳、金刚石、石墨等结构模型,通过不同角度透视、旋转及切割,使学生从课本插图中对晶体结构的平面感觉上升到真实的三维立体空间感觉,培养了学生的空间想象能力、思维能力,同时也轻松地突破了教学中的重点和难点。所以,恰当地使用多媒体技术有助于突破教材中的重点、难点。
三、信息技术――增加信息来源,扩展学生化学知识
仅仅靠书本上的知识点、化学实验是不能够满足学生对化学的学习要求的,因为初中学生的好奇心、求知欲很强。这就给化学教师提出了很高的要求,如何在短时间内搜集、积累更多的化学知识点、化学实验、化学常识呢?这就要借助于信息技术了。利用因特网来搜集化学信息,扩大信息的来源。对于热爱化学的学生来说,除了课堂讲解外,课下可以通过网络搜集、观看更多有趣的化学实验,增加更多的知识。对于参加中考的学生来时,及时的搜集中考信息,全国各地的历年真题进行强化训练是很重要的。但是购买成套的真题集、模拟真题,不仅仅经济上不划算,还存在着题型单调、质量不高等问题。通过网络技术就可以解决这些问题。通过网络,可以搜集到最新的优质教学资源,下载下来供学生强化练习,这样不仅启发了思维,开阔学生的实验,增加了学生的阅读量和训练机会。
四、信息技术――提高化学实验教学质量
化学实验是化学学科的核心,是培养学生创新、实践能力的重要环节,但是受种种原因的限制,化学实现难以达到预期的效果。多媒体技术的介入可以解决这些问题。因为多媒体技术有以下作用:
1.可以增强实验的可视程度
运用视频实物投影仪能明显生动地反映某些实验现象,直观形象地表现化学反应的本质特征。如制取二氧化碳时,把石灰石和稀硫酸、石灰石和稀盐酸、碳酸钠和稀盐酸放在小培养皿中,再放在展台上,使用视频摄像头和液晶显示投影仪,调节好焦距,可以清楚地看到三种情况下起跑产生的多少和快慢,从而比较得出实验室制取二氧化碳最佳材料组合。
2.可以调控实验教学和复习
进行化学实验复习时,我们不可能再把所有的实验重新做一遍。这时我们可以将有关的重点化学实验的视频片段进行剪辑职称小专题的形式进行集中播放,在此基础上进行对比综合,整理出知识网络,从而达到省时、快捷、高效的效果。
游戏能够活跃课堂气氛,激发学生的学习兴趣,但是往往真正参与到活动中来的学生很少。如语文知识小竞猜活动,始终是几个同学在回答,老师对答对了的同学给以小星星作为奖励,其他同学有的是没抢到机会,还有很多是根本不会做,有的趁机在玩别的,这些同学就成了旁观者。学生对游戏很感兴趣,但参与在游戏中的人数太少。始终是老师和少数的同学在一问一答。新课程的理念倡导"一切为了每一位学生的发展"。全班所有学生都是教师关注的对象,课堂教学要面向全体学生,让每个学生成为游戏的主体,没有参与感就不会有成就感,没有成就感就不会有学习的动力。
(二)语文游戏化教学的盲目性
游戏是为教学服务的,必须与教学密切相关,设计游戏时,要充分考虑教学的重难点和其它教学要求。我们有些老师只重游戏的结果,哪组赢了哪组输了,而不注重活动的过程中学生真正能用到多少语言进行交流。这样的游戏活动,目的把握不准,游戏与课堂教学脱轨,纯粹为游戏而游戏。如在一堂二年级的语文课上,老师设计了一个"击鼓传花"的游戏。老师先给学生一个成语和一块手绢。音乐响起,学生开始从前往后传,音乐一停手绢在谁手里,谁要接着老师的成语的最后一个字再说出一个成语,手绢接着往下传。这个游戏每次从音乐响起到停下再到同学想一段时间把成语说完,大约要花一分钟,游戏要用半小时。在这段时间里,只有8名同学说出了正确的成语。在这整个游戏中大家是都参与进来,但玩得多练得少。人的一切行为都与目的有关,盲目的行动,只会是徒劳无益的。
游戏还要服务于教学内容,语言实践量小会不利于学生语言知识的巩固和语言技能的提高,容易造成课堂好像很活跃,课后学生全忘光的现象。正如我们在观察中所发现一些学生认为语文课很有趣,因为能做游戏,至于游戏的内容是什么就说不出来了,学生只是喜欢游戏的形式,它使学生获得愉悦的情感体验和形成积极的学习态度。但兴趣的养成是以语言技能和语言能力作支撑的,没有这三方面的积累,学生哪怕兴致再高也将行之不远,所以游戏要有明确的目的性,任何游戏必须服务于教学目标。
(三)游戏的可操作性差
很多老师在备课的时候没有充分预设的游戏,在上课时真正实施的过程中,却很难操作。教师在设计游戏的时候,一定要考虑到学生原有的知识水平有没有达到游戏的要求,游戏的组织形式是否合理等问题。最好是在学生原有认知水平的基础上稍微有所提升,使学生既不感觉太容易,也不感觉太难。只有游戏难易程度适宜,幼儿才能掌握游戏,在游戏中获得成功,幼儿才能对游戏产生兴趣,积极主动地参与游戏。若游戏过难或过易,则可能是幼儿畏难或轻视,不愿参与游戏,导致教学失败。如让二年级学生玩"成语接龙"的游戏,必须是四字成语,难度就很大。二年级学生词汇量少,完成这项任务很难。这样整个课堂的时间都浪费在学生的思考当中,即使说出来了一个四字成语,还不明白是什么意思。这样的游戏就显得没有意义。
中图分类号:G728
文献标志码:A
文章编号:1009—4156(2012)06—062—04
一、研究背景
随着计算机和互联网技术的迅速发展,远程教育基于网络的在线课程学习越来越受到成人在职人员的青睐。特别是在普适计算技术的迅猛发展、泛在网络(U网络)正日渐清晰并逐步走进了人们的日常生活、泛在学习(U—Learning)正在逐渐成为可能的今天,网络在线学习成为远程学习者获取知识的主要情境、途径和过程。由于绝大部分远程学习者正处在工作与学习的矛盾、家庭负担与学习矛盾的突出期,使得涉及在线学习环境的每个因素,如学习平台的便捷性、学习资源呈现的形式与丰富程度、学习形式和学习方法的运用、学习时间和学习成本以及机会成本的投入、教学活动的组织、学习评价的科学性和合理性,这些都直接关系到远程学习者能否通过在线学习真正有效、有兴趣地学习并达到自己学习的目的。在我国十余年的网络教育过程中,国家、各个网院、各级电大投入了大量的人力、物力、财力,建设了各级网络教学平台和网络学习资源。然而,从肖爱平、吴飞等人的研究文献和笔者多年在线教学的实践中不难看到,学习者网络资源利用率很低、学习者自主学习效率较低已经成为我国网络教育教学的现实;真正有效开展师与生、生与生的社会性的交互以及学习者与学习资源的个互仍是远程在线教学的一个“瓶颈”问题。究其原因,主要是远程在线学习环境的设计不能满足远程学习者的需求。因此,进行远程在线学习环境优化设计,不仅是开放大学以及远程教育工作者的核心任务,也是提升远程教育教学内在质量的关键和根本,更是远程学习者的迫切需要。
二、远程在线学习环境优化设计研究的理论基础
在线学习环境优化设计研究的理论基础是建构主义学习理论。在建构主义学习理论中,学习者的知识是在一定的情境下,借助教师和学习伙伴的帮助,如人与人之间的协作、交流、利用必要的信息和学习资料,通过意义建构的方式而获得。学习环境是指支持学习者学习的外部条件和内部条件。理想的学习环境应当包括情境、协作、交流和意义建构等四个部分。学习环境中的“情境”必须有利于学习者对所学内容的意义建构,它是创设有利于学习者建构意义最重要的环节;“协作”应贯穿于整个学习活动过程中,包括教师与学生之间、学生与学生之间的协作;“交流”是协作过程中最基本的方式,协作学习的过程是交流的过程,每个学习者的想法都为整个学习群体所共享,交流是推进每个学习者的学习进程至关重要的手段;意义建构是教学活动的最终目标,一切都要围绕这个最终目标来进行。
美国著名教学设计专家梅瑞尔认为:“教学设计的目的是创设和开发促进学习者掌握这些知识技能的学习经验和学习环境。”远程在线学习与一般教室学习相比,最大的难点是各种交互环境的创设与组织实施。随着现代信息技术的发展,网络技术的最佳应用是实现人与人之间的交互。为了实现远程教育的教学目标,利用现代信息技术,以学习者为中心,运用多种教学策略进行在线学习环境的整体设计,其意义在于更有效地吸引和引导学习者充分利用网络进行随时随地的泛在学习——现代远程在线学习,在有效提高远程在线交互水平的基础上,提高在线学习的效率和学习质量,让学习者在知识建构的过程中,通过人与人协作学习和交流,培养其高级认知能力和高级思维能力,并且让学习者在学习中感到学习的快乐、需要和满足。
三、在线学习环境优化设计的基本思想
1 在线教学设计的基本思想。以学习者的学习为中心,坚持“培养目标、教学过程、学习评价”三位一体的教学设计理念,让学生在实现“培养目标”的“教学过程”中进行“学习评价”,在学习评价过程中得到进一步的学习和提升,完善所学知识的意义建构。这就需要教学过程统筹规划,模块化或“学习对象”化管理,注重知识建构和情感交互,让学习者学会与同伴、导师交互性的学习,理解个人对自己的学习所肩负的责任和在线小组协同学习、工作的益处及重要性,在帮助学习者找到自身利益的同时,又能为其他学习者的学习增添价值。
2 在线学习方式与方法的设计。以任务驱动方式进行在线教学过程与学习方法的设计,包括:学习内容导人情境化,让学习者在积极思维中进行学习;学习目的明确化,面对浩瀚的网络信息,学习者从要解决的问题出发,查询和处理信息,以解决问题为目的;任务、问题设计合理化,课程时间安排、进程之间的衔接,解决问题的能力,满足不同层次学习者的需要等。
四、在线学习环境优化设计的教学策略
为了促使远程教育教学中各种交互水平的提高,根据建构主义下的四大学习环境要素“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”的含义,科学、合理地运用多种教学策略是实现在线学习环境的优化设计的关键,也是提高远程教育教学质量的必要手段。
1 在线教学平台的有效吸引。在线教学平台是解决各种交互问题的基础。在教学平台上,强调对各类教学活动的支持,教师和学习者作为平等的主体互相协作,在已有经验的基础上共同建构新的知识。这就需要根据课程的性质,采用模块化的设计方法,将一门课程的所有学习活动都安排在该课程主页面上,且具有相对固定的网络学习空间,比如,按照课程教学要求,将课程内容分成若干个模块或单元或“学习对象”(以下以模块为例,可大可小)的学习区域。每一模块学习区域中设有相应的子区域进行链接,比如有学习目标与要求;学习内容:需要浏览、阅读的学习资源;在线活动:参加在线讨论方式、方法与内容;作业提交:完成作业的各种要求。学习者对学习内容和学习任务一目了然,只需按照时间线索,在学习某一模块内容时只需进入此模块,参加此模块的各种教学活动就可以顺利完成任务。
另外,平台的界面设计要遵循web页面设计理论、视知觉传达理论、认知心理学、交互性理论等相关理论,做到平台界面中结构清晰,布局合理,色彩柔和,导航鲜明,赏心悦目,内容表现整洁,教学资源易于更新,在线讨论发帖形式简单。
2 网络资源学习过程中的有效指导。网上学习资源科学的设计、合理的组织、规范的编辑、借助一定的技术制作与,目的是为了提高学习者与学习资源的交互性,支持学习者根据需要和能力对学习进行调整。在利用学习资源的过程中,学习者对学习资源呈现的信息作出积极、公开的反应。让学习者易读、有兴趣读是引导学习者深入思考和学有收获的基础,也体现对学习者的人文关怀。
(1)教学文件的阅读对象以学习者为主。各种教学文件是学习者首先且必读的内容。采用一体化设计编制,既能说明问题,又简单明了且相互不交叉;学习者能够在较短的时间内看完,看完即可明白且非看不可;在语言叙述和文字的编辑上让学习者有亲近感,且对学习者有一定的吸引力。
(2)在线学习资源编制以学习者的需求为根本。在线学习资源编制是纸质学习资源的补充和完善,不仅按照学习模块设计,而且将各种学习资源有机结合,扬长避短。“课程学习指南”的编制可以让学习者在较短的时间内了解课程“怎么学、怎么考”等学习者最为关心的问题。有关专家音频、录像的在线讲解最好采用普通话或接近普通话,这样学习者容易接受和理解。网上学习资源可以通过图、表、动画等生动的形式表现出来,或用现实生活或社会实践中的热点问题、富有一定意义故事等案例形式呈现出来,这种注重情感存在且具有启发性的学习资源,一方面可以引发学习兴趣,为学习者营造愉悦的阅读氛围,促进学习者与学习资源的交互,提高阅读的积极性和学习的效率;另一方面给学习者创设一种促进知识迁移和鼓励知识创新的情景。
(3)学习资源简单明了,精心组织,不断充实与整合,在“精”字上下工夫。每个学习资源不宜太长,每个模块的学习资源也不宜过多,以免使学习者眼花缭乱。为了明确“必须学”和“学了也好”,可以通过栏目的设置加以区分。比如:“必须学”的内容在“教学辅导”中进行重点、难点解析,时间紧的学习者认真学习这部分内容后能够顺利通过考核;“学了也好”的内容放在“拓展空间”等栏目中,让有时间、精力较充沛、求知欲更强的学习者也能够“吃饱吃好”。已经建设的资源必须经常筛选,可读性强、对学习起重要作用的好资源保留,及时更新的内容是现实生活和社会实践中的案例。具有一定时效性或重复性的资源及时删掉,以免学习者选择时耽误或浪费时间。
3 信息交互交流中的有效引领。为了充分调动学习者的积极性和主动性,每个模块在教师的引领下,根据教学内容不同,可采取教师面授、课堂主题讨论、BBS论坛主题讨论、学习者自学等混合式的学习方法进行教学,学习者以小组为单位协作学习,实现师与生、生与生的社会互。采用异步网络交互教学模式,按照模块组织BBS主题讨论,建立虚拟课堂。教师根据模块学习内容,提前发表主题帖,即引导帖,每个学习者在一定的时间内通过听课、阅读教材、查询搜集资料,以发帖的形式围绕主题帖提出的问题发表自己的见解或回复他人提出的问题,展开在线主题讨论,形成一个虚拟社区氛围。目前,在学习者在线活动参与度不高的情况下,设计、组织好各种交互活动,真正形成虚拟化的课堂讨论氛围仍然是在线教学的一个难点问题。这里教师的有效引领和指导是非常重要的。教师的积极“引领”是提高网络教育满意度、提高网络教学质量的一个重要因素。
第一,虚拟课堂上,以生动、有趣的模块主题展开在线讨论,赋予每个学习者发表个人见解的机会,通过师与生、生与生的社会互,让每个学习者不仅感到机会、地位的平等,而且富有成就感;同时也可以促进学习者与学习资源的交互,提高学习资源与网络信息的利用率,学会学习。所以主题设计应注重三性:针对性——围绕重点学习内容设计主题帖;开放性——给每个学习者发表自己见解的机会,让他有话可说;指导性——学习者能够联想到自己的实际工作和社会实践,且有指导作用。第二,教师遵循实时和非实时互动相结合的原则,每天定时上网浏览在线讨论的内容,积极引导和热情鼓励学习者参与讨论,对表现好的学习者及时鼓励;对学习者提出的问题,鼓励生生交互,让学习者回答、解决同伴提出的问题。第三,引导学习者在收集资料、阅读他人帖子的基础上,归纳整理,撰写自己的平时作业,并指导学习者及时完成平时作业。第四,为了使每个模块教学实现“大同步和小异步”,每个模块的学习规定一定的时间,网上BBS讨论也在此时间内进行。第五,学习者也可以将自己查找的资料上传到BBS论坛上,与大家一起共享资源,共同学习。实践证明,这种生成性的学习资源要比教师单枪匹马获得资源和信息更多、更全面。
4 学习过程中的有效支持服务。依据学习者远程、在职学习的特点,特别是在选课人数较多、教学平台设置不完善的情况下,做好学习支持服务是教学活动有效开展的组织保障。
在整个教学过程中,采取以导学为主的教学方法,有效地组织、积极引领学习者自主参加课程学习、讨论、完成学习任务。开学初,上好第一堂导学课,告知学习者本课程的教学目标、学习方法、考核方法以及网上资源和BBS论坛的使用方法。根据学习者人数多少和模块学习任务,教师在每个模块学习前划分出不同学习小组的任务活动区域,学习者比较容易找到自己参与活动的位置,不仅强化学习者小组协作学习的意识,易形成讨论氛围,而且对教师进行学习评价和统计分析提供方便,同时也可达到有效监督。教师除了做好与学习者网上的交互和交流,还要注意维护课程平台。在日常讨论过程中,及时清理学习平台上无效帖子(空帖或对学习内容无关、无意义的帖子),保持网页清晰和界面整洁。
5 考核与学习评价过程中的有效监控。将科学的过程性考核与合理的开放性学习评价有机结合,可以成为教学过程管理与质量监控的有效措施,让好的教学内容产生满意的在线学习效果。国外许多大学和中小学学习者在学习过程的每一阶段参加的各种学习活动都有一定的记录,都有考核与评价。期末考试占的比例一般比较小,在40%左右,甚至更小,因而学习者十分注重学习过程。采用以学习者在线讨论发帖和网上提交作业展示其学习成果与学习效果的学习和考核方式,可以让学习者获得多项收益。
(1)善于总结和注重能力的提升。每个学习者“读”,即浏览别人的文章、资源和帖子比只“听”教师单一的讲解获得的知识更广泛,更能留下记忆;“写”,即无论以发帖的形式发表个人见解还是撰写读书报告、论文完成平时作业,都需要进行深度的思考,归纳、整理自己的认识可以提高认知水平和归纳、整理、写作的水平,收获更大、更全面。学习者从“读”别人的信息到“写”自己的帖子和作业,这种教学策略的运用可以引导学习者善于总结,注重培养自己好的学习习惯、不断提升自己的能力。
(2)学习评价质量有效监控。将学习者参加在线讨论的要求、平时作业的内容要求、书写要求、提交时间和方式的要求、评价方式与标准明确给出,学习者在学习过程中有章可依,对学习者网上提交平时作业情况和在线讨论的表现,学习者之间可以自评也可以互相评阅,最终教师在网上采取开放化的学习评价方法,不仅激励每个学习者参与各种教学活动,让丰富的网络学习资源产生满意的学习效果,使教学目标得到落实,还可以达到相互学习、有效监督的目的,有利于形成好的考风、学风。
近几年来对注水水质的监测表明,在联合站水处理系统运行正常的情况下,注入水在输送到注水井时,其水质指标中的含油、机械杂质、粒径中值以及微生物等项目出现不达标情况。分析从联合站输出的合格水在管道输送过程中被“污染”,是由于水中的SRB, TGB等细菌在无氧、pH值适宜、矿化度合适、温度适宜的条件下大量繁殖,特别是在水流较缓的管段局部或管壁上大量囤积,促使水中硫化物含量增加,并与注入水中其他杂质相作用,在管壁上附着下来,导致沿程水质变差[1]。
注水干线管壁及注水井口精细过滤器中附着物的取样分析结果如下:井壁垢样为棕黑色至黑色,泥样软垢,垢层厚约3-8mm,气味呈臭鸡蛋味。剥去垢层可见管壁,略显粗糙,说明造成了轻微的腐蚀。垢样中有机垢比例为64.0%,无机垢20.2%;其中有机成分中含油量53.78%,微生物46.22%。污垢的存在导致回注水在管网中被污染,既腐蚀管线,又严重影响正常注水,因此对供注水管线实施在线化学清洗。
1 处理方案
1.1 处理剂选择
(1)有机物剥离分散剂
有效抑制石油和微生物等有机物造成的沉积。当用作有机物分散剂时,可以使杀菌剂更好地渗入菌泥和生物粘泥中,更接近微生物细胞,且其疏水基能在金属表面形成一层有机物保护膜,避免对系统产生腐蚀影响。
(2)杀菌增效剂
溴基杀菌剂,与次氯酸钠混合后产生比氯基杀菌剂效果更优异的活性溴来控制微生物的生长。
(3)氧化性杀菌剂
次氯酸钠,开路水系统理想的氧化性杀菌剂。
1.2 清洗方案
选择联合站外输管线作为加药点,使用加药泵进行点滴加药,药剂在外输水中混合均匀后被外输水携带至供水和注水管线的各个部位,清洗管网中的管壁和设备。加药后即对注水站和各单井水质进行监测,如发现水质不合格即逐步启动洗井水回收流程将污水排放至联合站污水池,至各单井水质合格后逐次回注,至此第一轮清洗结束。继续加入生物分散剂剥离较为紧密的垢层,在各单井浊度上升时加入杀菌剂和增效剂,杀死垢层内细菌,强化剥离效果,在水质不合格时按照第一轮的方法进行处理。直至各单井水质数据和联合站外输水水质数据相当时确认到达终点停止清洗。如图1。
1.3 清洗技术难点
为保证生产平稳,并且安全有效的清除污垢,实施方案还需满足如下条件:
(1)注水系统不允许停止供水24小时以上,即要求对系统进行有效的在线清洗。
(2)直通回注水经处理后进入生化池,生化池中的活性污泥对系统的处理效果起到至关重要的作用。因此在整个清洗过程中,必须严格限制直通回流水的余氯含量,不能对生化池的活性污泥菌种造成冲击。
(3)药剂无腐蚀性,避免脱垢后产生管线腐蚀穿孔。
2 现场实施
2.1 清洗施工过程
供注水干线的清洗剥离操作共进行了4个周期,每个周期包括三个步骤:清洗、直通降浊、缓冲。
(1)清洗过程
按照100mg/L的浓度投加分散剂对附着垢进行软化剥离,同时开始注水站和单井的水质监测,3小时后配合使用氧化性杀菌剂次钠和杀菌增效剂,对系统管线内壁的油污和有机物粘泥进行清洗剥离。期间严格控制注水井余氯小于0.2mg/L。
(2)直通降浊过程
浊度上升至100FAU后即停止回注,流程导直通回流至联合站污水池。为提高单井管线冲洗流速,采取轮流关闭单井,逐次清洗。期间停止投加杀菌剂,确保回流水余氯为0mg/L,以保护生化池菌种;继续投加分散剥离剂以分散水体中的悬浮物,防止沉积。
(3)缓冲过程
监测浊度低于100FAU后,切换至注水,同时更换过滤器纤维球,拦截杂质进入地层。维持100mg/L分散剂加量进行缓冲剥离并分散水中的悬浮物;监测各井口浊度。
(4)清洗结束
依据水质浊度变化开展多轮清洗,在各单井井口水质数据与联合站外供水水质数据相当时停止加药,即清洗结束。
2.2 数据及效果分析
2.2.1 浊度分析
由上图2可见,开始投加药剂分散剥离剂,系统浊度变化缓慢,配合投加次钠和杀菌增效剂后,浊度急剧上升至200FAU以上,说明系统中有大量粘泥被剥离。此时停止投加杀菌剂,倒直通;由于回水流量所限,分批切换至直通,保证直通单井紊流量8m3/h进行冲洗。冲洗过后,浊度逐渐降低,5~6小时后切换为注水状态,更换井口过滤器纤维球,进入清洗缓冲时期。如此至4个周期后浊度峰值逐渐平稳,表明清洗结束。
2.2.2 总铁分析
经过对清洗后剥离液体分析,清洗剥离过程中系统总铁浓度较低,说明系统腐蚀产物较少。总铁曲线与浊度曲线出现的峰值基本同步。
2.2.3 余氯监测
在整体清洗过程中余氯监测显示,系统余氯控制比较稳定,始终低于0.2mg/L,避免了对联合站生化池造成不良影响。使用杀菌剂及剂量安全有效。
2.2.4 清洗效果
清洗达到终点后,通过拆开注水站过滤器和单井井口过滤器目测连接管线内壁的清洁情况,对清洗效果做出初步判断。过滤器拆开后,所连接的管线内壁清洁,无污油、无粘泥,构件显示金属光泽,说明清洗基本成功,见图3,清洗前;图4清洗后。
清洗前,联合站外输水经过管网至注水井井口后浊度和悬浮物上升,说明回注水在管网中被污染,清洗后各项指标均与联合站外输水相当,达到了清洗的目的。
3 结束语
(1)清洗过程采用的药剂为中性的分散剂和氧化型杀菌剂,无酸碱物质,清洗药剂中分散剂具有一定的缓蚀作用,在清洗过程中始终保持注水站余氯小于0.2mg/L,确保在清洗过程中不发生腐蚀,杜绝了穿孔事故的发生。
(2)设计的实施方案实现了不停车在线清洗,对注水生产无不良影响,且无环境污染,实现了绿色清洗。
中图分类号: F274; F502
文献标志码: A
Abstract: In order to solve the lower efficiency of online order delivery, the unbalanced capacity allocation of time slots and the lower customer satisfaction, the Logit model is established considering the influence of the price and lead time on the selection behavior of consumers. Considering the character of capacity allocation of time slot, the orders are assigned to the vehicles by the reinforcement learning. The example simulation results show that: the capacity of every time slot and every vehicle can be balanced by the reinforcement learning and the allocation method accords with the behavioral preference of consumers; the more attention consumers take to the price of time slot, the lower profit retails can get. The conclusion
verifies feasibility and effectiveness of adopting the reinforcement learning to solve the capacity allocation of time slot.
Key words: time slot; capacity allocation; Logit model; reinforcement learning
0 引 言
子商务的兴起给传统零售业带来了新的发展方向,也给订单配送提出了更高的要求.除订单价格影响消费者的选择行为外,订单的交付期也成为消费者考虑的重要因素.时隙(time slot)在电子商务中指网络零售商提供给消费者选择的订单送达的交货时间窗[1],如亚马逊、京东商城、当当网都向消费者提供了配送时隙选项,其中京东的“极速达”保证在服务时间(3 h)内将货物送至客户手上,但收费往往是常规配送的几倍.通过给消费者提供订单配送时隙表安排配送作业,一方面有利于消费者根据自身情况安排接收,提高客户满意度,另一方面有利于协调物流服务商的作业安排,合理规划车辆运能和配送时间线路,提升竞争能力.虽然电商的差异化交付期承诺可以满足消费者需求,但在承诺交付期时需根据自身车辆运能情况进行权衡.
CAMPBELL等[2]研究发现时隙价格会影响消费者的选择行为和商家的最终收益,采用价格激励方法可调控消费者的选择行为.在现实配送中,存在预先知道配送地点但对配送时间不明的问题,对此SROUR等[3]提出了混合整数规划模型,与传统的配送方式对比,该模型很大程度上提高了配送效率.陈淮莉等[4]从消费者选择模型出发建立了收益模型,通过求解模型得出区域和时隙宽度对消费者时隙选择行为的影响.李科峰等[5]研究了基于时隙配送的订单履约方法,并从时隙配送的角度建立了优化模型.元鹏鹏等[6]考虑时隙替代的客户选择行为,并结合交付期敏感度和时隙运能等因素建立了规划模型,对比分析了各种因素对收益的影响.
在实际的订单时隙管理中,订单接收和配送不仅需要考虑时隙定价,还需要结合时隙运能要求进行综合分析.强化学习(Reinforcement Learning,RL)是基于马尔科夫过程理论的随机动态系统的最优决策过程,是解决订单配置问题的一种较好的求解方法.郝鹃等[7]基于收益管理的思想研究了不确定环境下按订单生产(Made To Order, MTO)的企业的订单接收问题,把订单类型、订单价格和订单交付期作为系统状态划分标准,提出了解决订单接收问题的RL算法,并证明了算法的可行性.赵绍航[8]采用RL中的SMART(SemiMarkov Average Reward Technique)确定供应链库存中货物订购的必要性及订购的数量.SMART能够求解状态集和动作集都较大的RL问题.
电商订单配置具有动态性.刘成丽[9]在进行突发事件的动态管理时,结合博弈论和RL的思想,从突发事件的紧急程度、事件队列等方面对动态任务分配进行建模,决定处理突发事件的先后顺序使平均任务效益最大.王金田[10]提出基于模拟退火的Q学习比普通的Q学习更适合解决电商的动态定价问题,从单销售商定价到双销售商定价进行订单动态管理.黄云霞[11]在解决信号接入问题时,运用改进的Q学习分析了用户接入共享空闲信道和独占空闲信道的方式,研究了双信道内无线网络动态频谱分配,提出了两种接入方式下的协作ε贪心算法,显著提高了信号接入效率.MICHAEL[12]运用RL的方法解决网络信息配置过程中的定价和能力配置问题,并与遗传算法进行对比.
综上,已有的订单时隙研究主要集中在时隙定价上,是通过静态定价模型引导消费者的时隙选择行为,忽略了时隙的运能限制和订单处理过程的动态性.RL的求解方式能够较好地体现订单动态性的特征,因此本文基于电商订单时隙配送的特点,并考虑消费者选择时隙的行为和时隙运能的限制,通过RL解决时隙运能的动态分配问题,期望得到最佳的分配策略,为电商运能分配决策提供参考.
1 基于RL的订单处理过程
在线订单处理流程主要分为订单提交、订单分配和订单配送等3个过程.以京东商城为例:消费者挑选完商品后填写配送地址,选择配送时隙,提交订单并付款;京东配送中心根据配送地址和时隙将订单分配给特定的运输车辆,然后进行商品分拣、出库,并装入特定车辆进行配送.在线订单处理流程是一个动态决策过程,当时隙运能固定时,当前订单分配结果直接影响到下一订单的分配,符合Markov决策过程.RL作为Markov决策过程的解决方案,能够与外界环境发生互动,并能根据订单特性不断选择较好的策略,强化此策略的动作选择.
1.1 参数定义
消费者选择概率是电商预测消费者行为的方法,通过下单时间和客户对价格、交付期的偏好,预测消费者选择特定时隙的概率.本文把消费者选择概率默认为系统预测消费者选择订单配送时隙的概率.
1.3 RL
从RL算法的角度看,每个随机到达的订单都使系统进入一个新状态.在每个状态下,系统对当前订单有两种幼餮瘢即接收订单或放弃订单.然而,由于时隙的特殊性,系统还需要分配订单配送时隙和配送车辆,然后进入下一状态,对下一订单再选择动作,即分配时隙和车辆.由此,定义RL中的状态集、动作集、即时收益函数和值函数的更新规则.
当前订单的状态值Q(sq,atm)=订单配送计划表×收益,状态集系统根据当前订单的动作选择再次更新配送计划表和已经获得的收益.
1.4 订单处理过程
综上,基于RL的订单时隙运能配置算法主要过程如下:输入运能限制表和即时收益矩阵;初始化动作值函数和计划表;以RL训练次数的设定值为循环迭代数处理订单.每个订单的处理过程(即动作选择过程)分为3步:第1步,根据交付期和订单价格,基于Logit模型在动作集中选择动作,得到收益rqt.如果该订单被配置时隙t和车辆m后未超过车辆m运能配置的最大值,则选择动作atm;否则,系统自动选择同时隙的其他车辆作为该订单的配置车辆;若选择此动作后,超过时隙运能最大限制,则系统放弃订单.第2步,由于订单配置过程中的状态转移概率为1,所以下一状态即为订单列表的下一订单,根据式(1)计算Q(sq,atm).第3步,令sqsq+1,计算下一订单.直到所有订单处理完毕.
按照上述算法流程,系统根据订单q的价格、配送时隙、已有计划表、运能限制等选择订单q的动作.动作结束后,系统更新计划表.计划表更新后处理下一订单,根据订单q+1的价格、配送时隙、更新后的计划表、运能限制等选择订单q+1的动作,再次更新计划表.以此循环不断更新计划表,直到处理完所有订单得到最终计划表.
1.5 探索空间
在RL中,
通常用ε贪心策略解决探索未知空间和现有知识利用问题,即以概率ε随机选择行动,以概率1-ε选择最优的行动.一方面鉴于电商消费者选择的特性,选择Logit模型作为选择最优动作的方法,这是因为与贪心策略相比,Logit模型能更好地描述消费者的时隙选择行为,不以回报值最大作为探索未知空间和利用现有知识的依据,同时,既考虑选择概率大的配送时隙也考虑选择概率小的配送时隙,甚至考虑放弃时隙选择的可能性;另一方面结合Logit模型,设置探索空间阈值,在数据量大时能够更快地得出结果,保证结果收敛且收益值较高.
2 算 例
假设配送时间为8:00―20:00,时隙长度为2 h,共有4辆配送车辆.车辆和时隙的初始运能分配见表1.每辆车每个时隙的运能限制都为50个单位,如初始运能分配计划中车辆1在8:00―10:00内需要完成40个订单的配送,且车辆1在此时隙最多能承担50个单位货物的配送.假设在4:00―8:00内按照泊松分布到达300个订单,对这部分订单进行运能配置.采用MATLAB 2013a进行算例模拟.设置RL训练次数为500,α=0.99,γ=0.98,Uq0=10,β1=0.1,β2=0.1,服从泊松分布的λ=3.
2.1 运能分配分析
在订单分配过程中,电商需要权衡利润与成本的关系.对临时到达的订单商家会选择把该订单加入已有的配送任务计划中,或当订单规模达到一定程度后,考虑增加新的配送任务,充分利用已有的计划运能或增加新的运能,使配送成本不至于过高,也使每辆车每时隙的任务分配均衡.经过模拟运行,得到各时隙的订单接收情况,表2是运行结果,300个订单中放弃24个订单,剩余的276个订单得到运能分配.
每时隙每辆车并不都是有初始任务分配的,如对于时隙14:00―16:00,车辆1是没有配送任务的,车辆运能浪费.通过RL,对临时到达的订单进行分配后车辆和时隙的运能达到了均衡,说明RL用于解决运能分配问题具有可行性.从结果可知,大多数订单选择时隙8:00―10:00,此时隙的运能到达限制,得到了充分利用,时隙10:00―12:00的订单量次于时隙8:00―10:00的订单量,这符合消费者的实际需求.
2.2 价格偏好对总收益的影响
客户对价格的偏好程度会影响商家的总收益.图1是基于RL进行运能分配时β2对订单总收益的影响.从图1可明显看出,β2值越大,总收益越小.这说明,β2值越大消费者对价格的偏好程度越高.此类消费者为价格敏感型消费者,表现为某时隙价格越高,消费者对此时隙的选择可能性就越小.
高价格订单的消费者对交付期敏感,对时隙价格不敏感,而低价格订单的消费者则相反.对此,考察订单等级与消费者放弃订单次数的关系.按照订单价格细分订单等级:A等级订单的价格服从均匀分布[50,150],B等级订单的价格服从均匀分布(150,250],C等级订单的价格服从均匀分布(250,350].对消费者放弃订单次数进行模拟,订单等级越高β2值越小.图2是消费者放弃订单次数频数直方图,放弃订单次数在20到100之间,对频数不超过10的数据未在图中标示.
从图2的结果可知,受运能的限制,消费者放弃这3个等级订单的次数较为稳定,大部分在[50,80)中.A等级订单属于低价格等级订单,消费者放弃该类订单的次数比其余两类订单的少;C等级订单价格较高,消费者放弃该类订单的次数较多.C等级订单的消费者对时隙价格不敏感,其选择行为主要是由时隙的交付期和运能决定的,A等级订单消费者则相反.
综上,提出如下建议:对网络零售商配送运能不足的问题,通过预测订单量和时隙选择行为进行运能规划,提前租赁车辆填补运能,做到及时发货、准时配送;通过时隙定价均衡时隙运能分配,降低物流人员的工作压力;采用低价促销、组合促销等吸引消费者购物,增加边际效益;提高信息技术水平,建设智能化仓库,加快订单处理速度.
3 结束语
根据消费者对网络零售配送时隙的偏好,分析影响偏好的因素,建立Logit模型并作为强化学习(RL)动作挑选的策略,同时设置运能配置规则.通过算例分析发现:在B2C环境的订单运能分配中采用RL方法能够使每辆车每时隙的运能分配得到均衡,并且符合消费者对交付期的偏好;消费者对商品价格和时隙价格的偏好程度越高商家收益就越低,对整体价格偏低的订单,建议商家通过接收更多此类订单来增加边际效益.算例分析得出的结果与市场经济现象相符合,说明基于RL解决在线订单配送时隙运能配置问题是科学和有效的.在今后的研究中,希望加入运输成本因素,考虑运能外包或租用运输车辆的情况;同时可根据消费者的订单配送需求的紧急情况,对订单进行分类处理,把运能优先分配给愿意额外多支付配送费用的加急订单.
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中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2012)31-7498-03
众所周知,Microsoft Excel是目前应用最为广泛的电子表格软件,它可以进行各种数据的处理、统计分析和辅助决策等操作,广泛地应用于日常处理和科学研究等众多领域;而Matlab是国际公认的最优秀的工程计算应用软件之一。如果能够把两者结合起来,就能充分发挥二者的优势,从而更好地解决很多的数据处理及分析等问题。本文就是利用Matlab Builder EX、VBA工具来实现Excel和Matlab无缝链接,使数据能在二者间互相传递,这样便可在Excel环境中,利用Matlab强大的数值运算功能,同时借助细分曲线参数化和三次样条函数对Excel成绩数据进行采样、插值和数据分析等。
1 基于Matlab Builder EX、VBA通信的实现
1.1 Matlab Builder EX简介
中图分类号:G632 文献标识码:A 文章编号:1674-2117(2014)08-0087-02
1 现代信息技术在高中化学教学中的应用及优势
现代信息技术的发展,既可以提供多样化的媒体刺激,激发学生学习的积极性,也可以作为教师课堂教学形式的一种有益的补充,充分利用现代信息技术,可以在某种程度上解决高中化学教学中存在的一些现实问题。
1.1 通过现代信息技术与化学课程整合,建立以学生为中心的教学模式
现代学习理论认为,学生是学习过程的主体,只有通过积极主动地自我建构的过程,才会让学生真正体会学习的乐趣,自主地建立起知识的认知结构,实现主动发展。但受传统教学模式的影响,教师不敢大胆放手,课堂被知识内容充斥,以知识为中心、教师为中心成为课堂教学的主题。新课改倡导学生自主探究与协作,强调学生在学习过程中要主动学习,这就形成教师主导课堂与学生的主动发展之间的矛盾,通过信息技术与课程的有机整合,可以在化学课教学的起始阶段激活学生已有的知识经验,唤醒学生的记忆,并用己有的知识经验吸收和同化新知识,促使学生将新的化学知识与自己头脑中己有的观念建立起实质性的联系。在新知识的传递过程中,也可以利用信息技术的多样化刺激,激发学生的内在学习动力,这样就可以实现以学习者为中心的主动自我认知结构的“顺应”,在达成教学目标的同时,提高学生的学习积极性,实现以学习者为中心。
1.2 通过现代信息技术提高化学实验教学的效率与效果
化学是一门以实验为基础的自然科学,在传统的高中化学实验教学中,由于化学实验的特性、实验室及实验条件、实验授课时间等各种因素的制约,实验不能完全地发挥其有效的教学效果,有的实验在实际教学中不具备实际可操作性。信息技术给化学实验教学带来了新的途径和方法,如有的实验反应瞬间即成,如Cl2与H2混和光照反应刹那间就完成,观察者很难捕捉到过程现象,像这种实验可通过课件模拟实验,减缓反应速度;有的反应需要一定的时间,如铁的吸氧腐蚀,这就需要课件中化慢为快,帮助理解反应原理,给学生以更多的自主空间去探讨;有的实验毒性很大,产生气体污染严重,像这类实验都可以用课件模拟实验来阐明;有的实验中微观粒子流动不可视,如原电池中微观的电子流流向,阴、阳离子流向,电子互换,通过课件实验会历历在目。总之,利用现代信息技术带来的资源的多样性,可以把学科教学中不具有实际可操作性的实验过程以模拟的方式展现出来,从而使抽象问题具体化、复杂问题简单化,避免许多烦琐的讲解过程。
1.3 通过信息技术建立良好的教学互动机制
教学互动,是指把教学活动看作是师生进行一种生命与生命的交往、沟通。把教学过程看作是一个动态发展着的教与学统一的交互影响和交互活动过程。交互是建构主义学习理论所倡导的有效学习中必不可少的环节,通过交互,可以有效地突破认知上的冲突,建立起自我的认知结构。在传统的化学课堂教学中,由于课堂教学内容与时间之间的矛盾,师生之间不可能有充分的、尽可能多的交流。而现代信息技术的发展则为这种交互的实现提供了可能性,师生可以不受时空的限制,弥补传统教学中交互不足的问题。同时,信息技术可以为学习者提供同一化学主题不同观点的分析综合机会,这样就为师生、生生提供了一个集思广益的舞台。这不仅有利于深入理解教学内容,而且有利于高级认知能力与合作精神的培养。师生、生生在交流碰撞的过程中,可以点燃自己思维的火花,实现自我对知识的主动建构,培养其认知能力。通过与传统课堂教学交互相互补充,既可以培养学生的合作精神,又可以发展学习者的情感,从而形成良好的教学互动。
1.4 通过现代信息技术形成多元化的评价方式
美国著名的评价学家斯塔弗尔比姆提出模式指出:评价的目的不在于证明,而在于改进,评价是为决策者提供有用信息的过程。评价只是一个过程,而不是结果。评价后只有及时向被评价者反馈评价信息,被评价者才能对自己的行为或认识有一个清醒的认识和判断,并及时做出改进。在传统的化学教学中,通常以期中、期末考试作为评价学生的唯一方式。这种传统评价方式无疑忽视了学生的形成性发展,不能很好地、动态地发现学生在学习过程中存在的问题。因此,也就不能很好地针对学生学习中存在的问题提供及时的帮助。在行为主义学习理论看来,及时的刺激与强化无疑能很好地促进学生的学习。在采用现代信息技术作为教学和学习的工具时,及时反馈成为可能。学生能够及时了解自己学习过程中的不足,自我改进,从内在动力的激发上提高自身学习的积极性,实现自我的主动发展。
2 现代信息技术在高中化学教学中存在的问题
随着现代科技的不断发展,各种先进的现代信息技术已经应用到化学教学中去,并对教学工作产生了重大影响。但在化学教学过程中,现代信息技术的应用要因课制宜,并不是每一堂课都需要用到,它只是辅助工具,不是必须要使用的工具,因此这就要求教师要有取舍地利用现代信息技术。如果盲目应用,必然会走进误区。如有的教师完全抛弃了黑板和粉笔,叙述也被大段的文字课件代替,整屏整屏地展示课堂内容,课堂上没有活泼生动的气氛,更没有师生间的良性互动。若是把教师生动的课堂活动(语言、动作、演示等)都变成课件上冷冰冰的文字,就显得苍白无力,起不到现代教育技术应有的作用,结果会适得其反。
2.1 现代信息技术的作用是辅教、辅学
在课堂上,教师是组织教学的中心,起主导作用,学生是主体,现代信息技术是辅助教和学的一种工具,它可以在较大程度上帮助教师的教学,帮助学生对知识的理解,进行高效率的训练,但它不能完全取代教师的作用。因为我们强调学生探究学习、自主学习,如果没有教师的辅导是不可能实现的。教师更不能成为一个计算机的操作者,因为课堂教学中教师与学生的情感交流是任何一台机器都不能够代替的。
2.2 现代信息技术的运用要适用、适时、适度
现代信息技术要有适用性,应当是现代信息技术内容和教材内容的有机融合,而不是生硬地糅合。要从教学实际出发,不能为了用现代信息技术而用现代信息技术,盲目地随大流。在使用方法和技巧上,适时、适度地穿插于课堂教学中,可以激发学生的兴趣,使课堂气氛生动活泼,获得良好的教学效果。因此现代信息技术不在多,更不能滥,不必节节用现代信息技术,而是要精、要巧、要美、要恰到好处。
3 结语
现代教育教学的关键在于兴趣的培养,兴趣是学生学习的助推剂,在很大程度上影响着学生的学习。只要教师敢于利用信息技术,同时紧紧结合现代学习理论的发展,以学习者为中心展开教学,在教学过程中以“教师主导―学生主体”为中心进行有效的教学设计可以大大提高学生的兴趣,使学生的学习变得更为主动。总之,信息技术与高中化学整合的教育模式,已经成为一种趋势,教师在这个过程中要不断总结经验,开拓进取,不断促进高中化学教学的发展。
(山东省即墨市第五中学,山东 即墨 266211)
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在日益激烈的社会竞争中,信息作为一种战略资源,对社会各个部门来说都是至关重要的,关系到生存与发展。例如,一个企业没有信息,就如同一个瞎子、聋子,不能对市场需求等信息作出反应,导致竞争失败,甚至被淘汰。另外,最重要的是有了大量的信息,我们该如何去处理,如处理不当也会造成决策失误。随着科技水平的不断发展,信息技术在社会各个领域的应用也不断地发展与深入,教育教学领域也不例外。
1.什么是现代教育技术
美国教育传播与技术协会在《教育技术:领域的定义和范畴》一书中指出:“教育技术是关于学习过程与学习资源的设计、开发、利用、管理和评价的理论和实践。”因此,应该认识到教育技术不只是应用现代的技术手段和工具,更重要的是以现代的技术手段和工具为载体应用现代的科学理论和方法来帮助学生学习。广义的教育技术范畴很大,本文主要研究在课堂教学中如何利用现代的技术手段和工具。
2.现代教育技术发展的状况
现代教育技术是由传统的电化教育发展而来的。20世纪70年代以来,我国的电化教育迅速发展,20世纪90年代后,“电化教育”已发展到了“现代教育技术”阶段。近年来现代教育技术已经上升到媒体技术阶段,所使用的技术除传统的幻灯、投影、录音、无线电广播、电影、电视等,实物投影仪、语言实验室、通信卫星、电子计算机和网络技术等现代媒体也进入了教育领域。
3.现代教育技术在化学教学中的作用
多媒体技术在课堂教学中的应用能最大限度地生动形象地以声、形、视听等手段,形象逼真地进行模拟,多方位刺激学生的感官,不仅非常有利于知识的获取,而且非常有利于知识的保持。同时激发了学生的学习兴趣,增大了课堂容量,提高了教学质量。
3.1通过多媒体教学,激发学生的学习兴趣。
美国教育家布鲁纳说:“学习的最好刺激,乃是对所学材料的兴趣。”利用多媒体的特点,通过创设意境、渲染气氛,将与教学有关的知识运用图像、动画、声音、文字信息等,在课堂上展示出来,以大量的视听信息、高科技手段刺激学生,多种感官参与教学活动,激发学生的学习兴趣,使学生由被动学习者变为主动学习者。
3.2运用多媒体,可使抽象的知识直观化。
在化学教学中,由于微观粒子及其结合、运动和排列的不可感知性,多数学生对物质微观结构的相关知识都感到比较抽象、难于理解。比如在“原子的构成”一节教学中有关“电子核外运动”问题,虽然我们可以通过课本上的照片来解释,也可以用相关模型进行直观教学,但实际效果并不理想。前者由于缺乏动感而使学生误以为电子的运动有一定的规律,后者则会让学生认为原子是一些实心的几何体。为了能让核外电子动起来,我们制作了《核外电子的绕核运动》的小课件。首先简介“视觉暂留”现象及其在电影及动画制作中的运用;然后制作一些宏观物体的运动及模拟电子绕核运动的各种flas,从而让学生能真切地感受物质各种不同速率下的视觉印象,认识并理解电子运动的特点及其描述的方法。
3.3运用多媒体,可优化化学试验。
3.3.1增强实验的可见度,强化实验的演示效果。
九年级演示实验“测空气里氧气含量”,过去是红磷在钟罩中燃烧的反应,而现在利用投影仪,可改在方型投影集气瓶中进行,点燃红磷,并迅速放入集气瓶中。学生可以在投影屏幕上清晰地观察到“黄白色火焰,有大量的白烟生成,集气瓶里进入水的体积约占剩余容积的五分之一”等现象,实验效果明显增强。
3.3.2模拟可重复性差、耗时长的实验;模拟有毒、有害物质的实验,减少污染。
实验是化学教学的基础。但是课堂的实验教学也存在着许多的问题,如部分实验的现象不明显、效果不显著;还有一些实验的可重复性差、耗时长,课堂上难以做到随时调用;许多化学实验有毒,具有一定的危险性;还有一些实验的污染大。而电教媒体进入课堂,这些问题就迎刃而解了。例如九年级“金属资源的利用和保护”教学中,“铁钉锈蚀条件的探究”活动,需一周时间,耗时较长。可利用模拟实验,让学生进行观察、思考。又如“氧气”一节教学中,“硫在氧气里燃烧”的实验,由于生成的二氧化硫气体有毒,运用课本实验,学生容易吸到有毒气体,时间不易过常。可以再利用录像重复播放“硫在空气里燃烧”和“硫在氧气里燃烧”的实验。
3.3.3模拟化学反应过程。
模拟化学反应过程,使学生看到分子分裂和原子重新组合的过程。例如,九年级“分子和原子”一节的教学,采用三维动画模拟制作水分子分成氧原子和氢原子,每2个氧原子结合成1个氧分子,每2个氢原子结合成1个氢分子的动画过程,通过画面动静结合的形式,直观形象地分析了化学变化的实质,使较为抽象的原子概念容易让学生理解。
4.使用现代教育技术应注意的问题
要充分发挥现代教育技术的作用。多媒体计算机和网络,它们更大的作用是作为学生的认知工具、学习工具,通过它可以培养学生的学习能力,探究知识的能力,以及进行信息表达的能力等。
树立“一切为学生服务,技术为教学服务”的观念。多媒体教学仅仅是课堂教学手段的一种补充和延伸,应该适时适量,只有在运用其他手段不能很好说明时应用较为合适。教师应该根据自己的教学特点、教学能力和教学内容的需要,选择每节课所需的教学媒体,当用则用,不当用则不用。
综上所述,现代信息技术教学手段像一缕温馨的风,给化学学科带来了新鲜的气息,又似一种催化剂,给课堂教学增添了活力。我们应正确认识信息技术的内在规律,扬长避短,使其在教学实践和教学管理活动中发挥更大的作用。
参考文献:
多媒体技术通过各种表现手法能直观、形象地进行教学,极大地吸引学生的注意力,从多方面刺激学生感官,激发学生兴趣,开拓学生眼界,培养学生的思维能力、创新意识,发挥学生的主动性,使学生更加积极地参与到学习过程中,极大地提高课堂效率。因此,在教学过程中,教师要合理地利用信息技术为我所用,使多媒体技术在教学中发挥其应有的作用。计算机多媒体教学是实现教育最优化的一种现代化教育手段。在今天,计算机多媒体教学为教育改革开辟了全新的天地,带来了勃勃生机。计算机多媒体通过各种表现手法能直观、形象地进行教学,极大地吸引学生注意力,从多方面刺激学生感官,激发学生兴趣,开拓学生眼界,培养学生的思维能力、创新意识,发挥学生的主动性,使学生更加积极地参与到学习过程中,极大地提高课堂效率。信息技术在化学教学方面效果越来越显著,从根本上改变了陈旧的教学方法,增强了教学效果,大大提高了教育质量。
一、计算机多媒体在化学教学中的应用
(一)强化课前研究
课前研究是教学的准备,抓好课前准备,明确课堂的内容和任务,围绕教材内容和辅导目的拟定适量的思考练习题。利用多媒体强化课前研究,利用计算机准备教案,充分利用教育网上的教育素材,突出能力目标以及发展目标的实现,以大量的文本,视频资料创设情景,增强学生的直观感受,采取观察归纳、实验探索、提出问题、讨论问题,解决问题的方式,把主动权交给学生,使学生主动参与到课堂中来。
(二)优化教学过程
素质教育的基本特点首先就是要面向全体学生,尊重学生的主体地位,发挥学生的主体作用。在教学的原则上,要以学生为中心,让全体学生都参与到教学活动中,并在活动中成为主体。在此基础上,学习新课时要优化教学过程,许多化学现象、化学概念、化学反应、化学规律都要求学生掌握。因此,利用多媒体技术可以大大刺激和调动学生积极性,使学生在轻松愉悦的气氛中学习化学知识,提高课堂效率。
1.创设情景,导入新课。在学习本课知识之前,先播放教师在课前制作的多媒体课件,课件中有学生喜欢的图像、动画、声音、文字信息等,课件中还带学生浏览本课要学习的内容,同时回忆巩固本课之前学过的与本课有关的知识,从而激发学生的学习兴趣,使学生由被动学习变为主动学习。
2.借助网络,突破难点。化学是以实验为基础的学科,物质的结构、化学反应机理,学生理解起来比较困难,多媒体能很好地解决这个问题。多媒体以其丰富的表现力把化学现象、化学过程形象生动地呈现出来,为学生理解和掌握化学知识提供了充分的认知手段。
3.运用实验,解决重点。教学《氧气的性质》时,先拿出两瓶气体,无标签,让学生们观察,区分是空气还是氧气。当学生无定论急于知道时,拿一根带火星的木条深入瓶内,一瓶中木条复燃(氧气),一瓶中木条不变(空气),然后再用多媒体演示一遍,同时教师相机导入,这是根据什么鉴别出氧气和空气的?可见我们有必要学习《氧气的性质》。
4.排误归纳,迁移运用。化学教学中经常要对不同时期学习的内容进行总结。诸如二氧化碳的制取收集、一氧化碳还原氧化铜,氢气和氧气结合生成水,木炭用作脱色剂,煤气中毒,溶洞形成等。
(三)学结
在初中总复习时,充分利用网络资源,优化课堂教学过程,积极构建新型的课堂教学模式,把板书、例题、练习制成课件,既增大信息量、又减少学习时间,既提高了学生的学习兴趣,又达到了教学效果。
(四)信息技术使不同智力类型的学生都有长足发展
计算机多媒体在教学中能极大地激发学生的学习兴趣,学生的智力有差别,但都能得到充分发挥。信息技术为初中化学教学提供了广阔的天地,为学生的发展提供了广阔的活动空间,使学生的学习积极性和主动性得到更充分的发挥。
二、计算机多媒体教学带给我们的思索
计算机多媒体在教学中能起很大作用,但它是为教学服务的,是辅助教学,这一点必须明确。因此在教学过程中,要充分发挥计算机多媒体的作用,要充分而合理地利用好计算机多媒体。
1.我们发现用于课堂教学的多媒体课件制作相当繁琐,要耗费大量时间,现存的课件有的使用又不能得心应手,以致使部分教师心存反感,并认为这些课件没给他们带来多大的改进,反而使教师感到是一种负担,因此课堂整体效果可想而知。
2.用多媒体取代教师的教学,未认清多媒体只是辅助教师教学的一种手段和工具。毋庸置疑,计算机多媒体引入课堂教学后,教师的作用将由它的一些功能代替,但它不能代替教师。在教学中教师起着主导作用,教什么,学什么,取决于教师,即使再先进的教学工具也不能取代教师。
3.用多媒体不能取代实验。化学是一门实验科学,实验是其一大特征,同时,化学实验也是检验化学理论、化学知识真理性的标准,它是不可替代的,虽然多媒体可以演示,但是不能取代真实实验的各种情境。况且,多媒体只能模拟,而不能让学生亲自操作到实验,因此,化学实验尽量要让学生动手操作,亲自观察,从而得到第一手资料,享受实验的真切感受。
兴趣是学习上最好的老师,兴趣是一切创造发明活动最直接的动力。正如俄国教育家乌申斯基所说:“没有任何兴趣,被迫地进行学习,会扼杀学生掌握知识的志向。”因此,激发学生的学习兴趣,诱发其好奇心是十分重要的。
信息技术的运用,能使许多抽象的化学概念、化学规律,复杂的化学反应环境由静态变动态,无声变有声,抽象变具体,不仅能大大增强表现力,而且易于提高学生的学习兴趣,对学生学习动机的激发有着极高的价值,从而促使学生更好、更快、更准、更深入地把握教学中的重点和难点。
例如:在学习高一第五章《原子结构元素周期律》(人教版)时,由于所学知识过于抽象,在以往的传统教学中学生都感到枯燥无味、兴趣索然。然而多媒体的使用可以很好地解决这一难题。首先让学生从网上查找原子结构模型的演变过程和其中的一些故事,激起学习的兴趣;然后让他们在课堂上进行交流,使学生对原子内部结构的认识一步步地成熟;同时辅以各个原子结构模型的照片或是动画,让学生有更深的感性认识。在这个过程中还可以对学生进行科学发展观的教育,培养学生的人文主义精神和科学认识态度。
二、运用多媒体技术促使学生自主学习
与传统教学方式相比,运用信息技术和多媒体技术让学生拥有了更大的自由度,为他们提供了自由探索、尝试和创造的条件。教师在教学中,可以结合教材,引导学生运用各种方法进行自主学习。
例如:在讲授酸雨时,为了让学生了解酸雨产生的原因及其危害,并寻求解决的方法,可通过因特网获取有关国内外酸雨研究的最新资料。学生通过网络浏览器查询各种信息,调用网上的资源来自学,同时通过电子邮件等形式参加有关问题的讨论或请示教师的指导,从而使学生了解环境污染的严重性,培养他们热爱环境、保护环境的意识。还可以开展研究性学习,自己动手对周围的环境进行检测,然后把检测结果输入电脑,与全班同学共享等。在这样的学习环境中,学生学习有了动力,发挥了创造精神,实现了学习的自我反馈。在教学中学生自主学习,在合作中学习、在实践中学习,使课堂教学能充分面向全体学生。学生在合作学习中互相关心、增进友爱,既学会知识,又学会做人,也使教师在课堂上成为学生学习合作的伙伴、讨论的对手和知心的朋友。
三、运用多媒体技术培养学生的创新能力
新课程标准高度关注学生创新精神和创新能力的培养。教师在教学过程中,要正确处理化学基础知识、基本技能与创新精神、创新能力培养的关系。而创新能力的高低,取决于人们的思维方式。启迪和培养学生创新思维是创新教育的实质和核心,其过程也就是勇于突破传统、习惯所形成的思维定势,重新组合既定的感受、体验,探索规律,得出新结论的思维过程。由此可见,创新思维具有生动性、求异性、发散性和独创性等特征,所以在化学教学中要注意培养学生的想象思维能力、发散思维能力、逆向思维能力,以达到启迪创新思维的目的。
例如:在学习浓硫酸和铜的反应时,实验装置的改进是需要学生自己思考创新的。而传统教学中,因为学校条件的限制,不可能每个学生都拿着多种实验仪器和药品去尝试,同时浓硫酸的强腐蚀性也使得装置改进的创新受到了很大的限制。但是多媒体的使用使得问题的解决变得轻而易举。运用《化学仿真实验室》就可以完全让学生按自己的意愿拆装实验装置,而不用担心可能存在的浓硫酸使用上的危险。通过不同的尝试,学生们能找到多种改进方法,然后通过讨论得到合理而又安全的改进装置。
四、多媒体技术的使用应和化学学科特点有机结合
1.媒体的使用越简单越好。
在教学中,对于媒体的选择,首先应根据具体教学内容而定。在具体的课堂教学中,如果课中选择的媒体太多太复杂,花时太长,那么将很难完成教学任务。因此,媒体的选择,只要能够说明问题,应越简单越好。例如:在《钠的性质》中,在实物展示台上直接用小刀切割钠块,观察断面的颜色,并用投影仪投出来,简单直观,就不须用Flash等软件去做动画了。
2.多媒体不能替代所有的化学实验。
化学是一门以实验为基础的自然科学,化学实验特别是课堂上的演示实验是必不可少的。但在多媒体普及的今天,有些教师为了方便,直接用网上下载的Flas或者是买来的实验视频替代所有的化学实验。笔者认为对于一些有危险有毒的实验可以也应该发挥多媒体的功能,用可行的媒体(动画或是实验视频)来替代,例如:氯气的制取实验。但多数实验还是应该在课堂中演示,这样既能给学生一个非常直观的印象,又能激发学生的兴趣,同时在实验过程中可以培养学生的观察能力分析能力。有些实验可以让学生协助教师完成甚至是在教师的指导下学生互相配合完成,使学生在体验中学习,培养学生的动手能力、协作精神。