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一、明確生活常識學習目標,有的放矢
《普通高中物理課程標準》提出“情感態度與價值觀”學習目標是:“能領略自然界的奇妙與和諧,發展對科學的好奇心與求知欲,樂于探究自然界的奧秘,能體驗探索自然規律的艱辛與喜悅。有參與科技活動的熱情,有將物理知識應用于生活和生產實踐的意識,勇于探究與日常生活有關的物理學問題。具有敢于堅持真理、勇于創新和實事求是的科學態度和科學精神,具有判斷大眾傳媒有關信息是否科學的意識?!备鶕@個目標要求,我們在物理教學過程中,要把有關普及學生生活常識貫穿在以下幾個方面,生活中的熱能的應用;生活中電能的運用;生活中省力的辦法;生活中的光能的運用;這些生活常識對我們在交通、環保、餐飲、護理等方面發揮著重要的作用。
二、了解生活中的物理現象,學以致用
生活中的物理知識涉及面廣、對現代生活具有很強的指導作用??茖W生活、環保生活、低耗生活、安全生活等離不開物理知識,了解生活中的物理現象、弄清原因,有助于高中生在實際生活中分析物理問題、解決物理問題,增加生活常識。
家用轎車。小型客車已經走進了千家萬戶,物理知識對我們購買汽車有什么影響呢?汽車的底盤質量大,可以降低汽車的重心,增加快速行駛時的穩度。流線型車身,減小汽車行駛時受到的阻力,可以省油。座椅寬大,減小了對坐車人的壓強,乘坐舒服。司機和前排乘客系好安全帶,防止慣性的危害。汽車爬坡時調為低速,功率一定時,降低速度,增大牽引力。夜間行駛車內一般不開燈,防止車內乘客在司機前的擋風玻璃上成像,干擾司機正確判斷;汽車尾燈燈罩將射來的光線反回,保證后面車輛安全;夜間兩車相遇打開近光燈,防止強光刺激對方司機看不清。家用轎車的物理知識非常廣泛,保護車子,安全節約。
低碳生活。低碳生活是一個新概念,但關注的卻是世界可持續發展的老問題,成為人類共同的追求。低碳生活,聽上去好像離普通人的生活很遙遠,其實生活中處處能夠低碳,耗能減少,降低碳排放,節電、節油、節氣,從點滴做起。低碳生活就是返璞歸真,主要是從節電、節氣和回收三個環節來改變生活細節,養成一些良好的生活習慣。如交通工具使用電動車,蓄電池對車上的電動機供電,電動機為車提供動力,沒有二氧化碳排放。家用太陽能熱水器,光能轉化成熱能,節約電、氣,減少能源消耗。
省力技巧。四兩撥千斤,根據杠桿原理,動力臂是阻力臂的幾倍,動力就是阻力的幾分之一。當動力臂很長而阻力臂很短時,就可以“四兩撥千斤”了。這和阿基米德的“給我一個支點和一根足夠長的棍,我就能搬動地球”的原理是相同的。人心齊,泰山移,分力的方向一致時,合力就等于各分力的和,此時合力最大。一個巴掌拍不響,力是物體與物體之間的作用,力的作用是相互的。只有一個物體不能產生力,一個巴掌也就拍不響了。
廚房物理。電高壓鍋煮飯、電炒鍋煮菜等開水是利用電能轉化為內能,都是利用熱傳遞煮飯、煮菜、燒開水的;微波爐加熱均勻,熱效率高,衛生無污染,加熱原理是利用電能轉化為電磁能,再將電磁能轉化為內能,解凍、加熱、烘烤。這些比液化氣耗能少,省錢、省能。菜刀經常磨一磨,刀刃薄,減小受力面積,切菜省力;磨菜刀時要不斷澆水,是因為菜刀與石頭摩擦做功產生熱使刀的內能增加,溫度升高,刀口硬度變小,刀口不利;澆水是利用熱傳遞使菜刀內能減小,溫度降低,不會升至過高。刀刃有油,切菜時,接觸面光滑,減小摩擦,還可以防止生銹。保溫瓶里倒開水,根據聲音知水量高低。由于水量增多,空氣柱的長度減小,振動頻率增大,音調升高。使用爐灶燒水或炒菜,要使鍋底放在火苗的外焰,不要讓鍋底壓住火頭,可使鍋的溫度升高快,是因為火苗的外焰溫度高。炊具的柄用木料制成,木料是熱的不良導體,不燙手。滾燙的砂鍋放在濕地上易破裂。冬天或氣溫很低時,往玻璃杯中倒入沸水,應當先用少量的沸水預熱一下杯子,以防止玻璃杯內外溫差過大,內壁熱膨脹受到外壁阻礙產生力,致使杯破裂。煮熟的雞蛋放入冷水中浸一會兒,容易剝殼,滾燙的雞蛋殼與蛋白遇冷會收縮,使兩者脫離。
三、思考生活中的物理原理,學會創新
生活中的許多物理表象蘊含著物理原理,讓學生找到這些原理并在生活中的其它方面進行運用,就能夠培養學生的創新意識。教師要引導學生仔細觀察日常生活中物理現象的表象和本質,結合學到的物理知識,對觀察到的現象進行認真的分析、思索,發現問題、提出問題,并理解得出的結論。例如,我們現在的電冰箱里的致冷物質已經更新,用環戊烷代替了氟利昂,找找這樣做的依據?
1.巧用教學設計,激發學生自主學習興趣
教學設計是教師根據教學理念,為達到某一教學目標,根據學習者的認知結構,對教學內容、目標、方法、組織形式等進行的策劃,良好的教學設計是課堂教學成功的基礎。在筆者的生物課堂教學設計中筆者更注重以下幾點,第一,重視舊知識復習。舊知識的復習不易過多,時間要掌控合理,要選擇那些學習新知識必備的,并和新知識間有緊密聯系的,要做到快速反饋,迅速接觸新知識;第二,精心設計導語。如何激發出學生自主學習動機,學習的最初刺激是學生對所學材料的興趣,所以教師要精心設計課前導語,這樣不但能夠激發出學生的求知欲望,還能夠調動學生學習的積極性;第三,巧妙設計質疑。提問是課堂教學的重要手段,教師根據教學問題向學生提出質疑,以此來激發學生學習興趣,啟迪學生的思維,這樣不僅培養了學生分析解決問題的內容,而且課堂教學效果也得到了很大的提高。第四,運用生物現象激活課堂。在學生的生活中存在很多的現象與生物是密切相關的,而這些問題恰恰也是學生們想要了解的,所以在教學中可以運用這些學生們感興趣的問題作為教學的切入點,來激發學生求知欲望,這同時也是學生自主學習的重要前提,使學生們積極的參與到探究生物新知識的活動中。
2.合理利用時間,培養學生自主學習能力
朗讀課文是英語、語文、歷史等科目中常用的學習方式,很多學生包括教師在內都認為生物課本有什么好讀的,其實在初中生物教學中朗讀教材的作用也是不容小視的,在教學前應留給學生幾分鐘朗讀教材內容的時間,對本節課即將講解的內容有一個大致的了解。充分利用課前的幾分鐘,可以由課代表帶領全體學生朗讀課本上的生物內容,在朗讀的過程中學生本對課文的內容做了一個系統回顧,這對于激發出學生的記憶具有重要作用,并起到了很好的復習效果,然后再與即將學習的新知識聯系起來,可以起到一個很好的引導作用,教學實踐表明這個過程在整個教學中的作用是不容小視的,在朗讀中學生將知識進行了系統的梳理,加強了對生物知識的記憶和鞏固。
3.巧用學案,培養學生自主學習能力
在學案中列出明確的學習目標,這樣學生有了學習的方向,學生的學習興趣被激發出來,從而轉變為自主學習的內驅力。課前將學案發給學生們,然后在學案要求下,學生認真通讀課文完成導學案,學生在看書時也知道哪些是重點,并做出標記,在完全了解教材內容的基礎上完成導學案,這個過程被我們稱之為“自我學習”。在導學案中遇到較難的問題可以由學生間共同探究解決。在學生討論中如出現多種意見,應歸納出一套最合理的方案,筆者指導學生首先要學會聆聽別人的發言,不要隨意打斷同學的發言,要認真傾聽理解發言的內容。其次,判別意見正誤。仔細分析討論中的各種意見,辨別出哪些意見是合理的,自己應該學習的,哪些意見是不合理的,最后組內成員間要達成共識。在教學中時常會發現有部分學生經常沉默,他們不敢表達自己的觀點,害怕自己的說錯被同學嘲笑,這時就需要教師幫助這部分學生克服心理障礙,鼓勵他們敢于說出想法。隨著學生們學習經驗的增加,學生們的學習策略和技能也逐漸增強,學生的自主意識逐漸成熟。
4.運用興趣小組,培養學生自主學習能力
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嘗試教學法是由江蘇省特級教師邱學華老師創立的一種先由學生嘗試解決問題,后經師生共同探討,最終找出針對這一問題的有效解決方案的教學方法。這一教學法凸顯了人類認識的基本規律:實踐――認識――再實踐;突出了學生在認知過程中的主體地位――需要者和學習者、嘗試者和反思者;突出了能力和態度教學――解決問題需要能力,嘗試解決練就能力,嘗試就有發展,成功增進自信。
現代意義上的課堂教學應該是師生之間的交往和互動。然而,學生只有想學,才有可能互動;學生不斷提出問題,才有可能互動;教師只有認清自己的地位和作用,尊重學生,明白教是為了促學,才有可能互動;教師只有俯下身子,急學生之所急,想學生之所想,發現學生問題的價值,傾聽學生的想法,欣賞學生的才智,尊重學生的人格,視學士為與己平等的人,才有可能互動?;谝陨险J識,在復習教學中,筆者采用了嘗試教學法的模式進行高中生物的復習教學,收到了較好的效果,具體操作模式如下。
1 復習課嘗試教學法的模式
1.1 向學生講清楚運用這一教學方法的原因及意義
在過往的學習過程中,學生似乎習慣了灌輸式的課堂教學,教師教什么,他就聽什么;教師怎么說,他就怎么記。這種課堂教學模式下,學生被當成了知識的容器,聽講多,體驗少;記得多,構建少;是什么多,為什么少;知識輸入多,方法和態度的發展少。乍一改教學方法,學生非常不適應,甚至反對。教師要耐心地做工作,甚至提出一些強制性的要求,讓學生試試。筆者甚至還給學生們講述了自己上高中時的學習體會:高中時代,我的生物老師看起來就是一個演講家,課堂上他口若懸河,滔滔不絕,很多學生對他崇拜得不得了,但翻開教材一看,他說的與教材上幾乎一個字兒不差。他是在搬運知識,將教材上的知識原封不動地搬給了他的學生們。教材上的字學生都是認識的,句子是看得懂的,大沒有必要聽這樣的老師講課。于是我在聽生物課時,就采取自學法,將教材上的內容整理成筆記,使其按個人的理解變得條理化,遇到不懂的地方時才向老師請教。結果,我的生物成績居然成為班的第一名。大家比我聰明,不妨一試!
在教師的鼓動和嚴格要求下,學生采用了生物復習學習的新方式。
1.2 師生共同制定復習計劃
學生是學習的主體,學習計劃需要師生通過共同商討制定。首先,師生共同明確學校要求的一輪復習完成時間,減去法定假期,減去考試時間和試卷講評時間,根據教材內容安排復習計劃。這實際上是一個時間管理計劃,通過師生的共同討論,增強了學生的時間觀念,使學生感覺到時間的緊張感和學習的緊迫性,“逼”學生充分地利用好時間。
1.3 布置學習任務并檢查學習任務的完成情況
高中生物復習課的兩個最顯化學習任務是完成讀書筆記和完成過關試題。這兩個任務都要求學生在課下完成。讀書筆記要求學生在充分閱讀教材的基礎上寫出教材內容的提綱,指出其中的重要概念和基本原理,說出這些重要概念和原理生成的過程,找出知識之間的邏輯關系,總結??嫉牡湫驮囶}的類型;過關練習是教師提前給學生準備的較為基礎的精選習題。為了使學生能夠順利完成這兩項任務,教師一般提前1~2 d布置任務,并由課代表提醒同學們,以保證有充裕的學習時間。
檢查學習任務一般在課前幾分鐘內完成。上課前提前3 min檢查學生的讀書筆記書寫及完成情況:一般是教師走下講臺,順著學生的座位順序,依次檢查學生的作業。教師對完成好的學生大聲點名表揚,對完成的不好或沒有完成的學生給予批評,并督促限期補齊,并將上述情況計入平時學生成績記錄。
1.4 上課過程――學生展示學習成果
(1) 抽簽決定上講臺展示學習成果的學生姓名。目的是促使每一個學生都去好好地準備。準備得不充分的學生會覺得在同學面前丟面子,相反,準備得充分,會贏得大家的掌聲和尊重。
(2) 展示內容:展示的過程只準帶讀書筆記,多媒體實物展示臺展示讀書筆記,學生邊展示邊講解。展示內容就是讀書筆記要求的內容,比如本節內容的由幾部分組成,各部分內容的具體詳解,本節的重難點,與其他章節的聯系點和比較點,本節的的典型例題等。特別要注意本節內部各知識點之間的邏輯性。在講解過程中,學生都對教材內容進行了充分思考,有的運用了時間順序去講解,如“動物的胚胎移植”;有的按照空間順序講解,如“細胞的控制中心――細胞核”;有的按照記敘文的六要素――時間、地點、人物、事件、結果、意義進行講解,如“減數分裂”;有的按探究順序來講解,如“基因在染色體上”等,不一而足。由此可見,學生通過讀書和整理筆記,已經對所學內容進行了相對有效地組織。
(3) 生生、師生之間的提問、評價和補充。
在學生的展示過程中或完成后,其他學生可以隨時向展示學生提出自己的問題,如講解的錯誤、不同的見解、沒有聽清楚的內容、被遺漏的重要知識內容等。在其他學生提問和補充的基礎上,教師提問和補充,并給予評價,課后計入學生的平時成績。其實,課上展示過程中其他學生聽講的神態和展示完成后同學們的掌聲本身就是很好的評價。最后,教師對教材進行再梳理,再組織,讓學生比較自己的組織方法和老師的組織方法的差距,體會方法,提升能力。
(4) 完成過關測試,鞏固知識,提升能力。
毋庸置疑,高中生物復習教學的直接目標就是解決高考問題。知識是否已經充分理解,能力是否已經充分提升,需要恰當的變式訓練進行檢驗。教師跳下題海,盡心挑題,精心改題,給學生呈現既適合學生認知能力,又能有效檢驗學生的認知水平,還能促進學生的認知發展的習題盛宴。通過過關測試,讓優等學生解有所得,讓中等學生充滿自信,讓暫時落后的學生找到自己差距和努力的方向。
2 對高中生物復習課嘗試教學法的反思
(1) 本教學方法能夠很好地突出學生的主體地位。學生是學習的主體,教師是學生學習的指導者和促進者。學生的學習過程永遠脫離不了學生自身的體驗、思考、順應和構建?!敖淌菫榱瞬唤蹋谥贼~莫若授之以漁?!北窘虒W法既能促進學生對知識的理解和鞏固,又能促進學生對學習方法的反思與構建,提高學生學習的能力。同時,教師及時的課堂評價也給學生的積極學習帶來了強大的動力。
(2) 本教學方法有利于學生的創新能力培養。運用本教學方法進行的教學,其中蘊含著自主學習和合作學習等多種學習形式,并且更能突出自主學習。學習是一個個體知識的構建過程,自主學習,自我導向,自我監控,自我激勵,本來就應該成為學生學習的主要形式。自主學習的過程也帶來了學生的個性思維和創新思維。如在“神經調節和激素調節的關系”一節的講解中,某學生就用了“一二三四”來概括全文:一個模型:信源――信道――信宿,信息的傳遞模型。兩個實例:人體的體溫調節實例和水鹽平衡調節實例。三個聯系:神經調節和體液調節都是人體這一系統下的有效調節途徑,必然相輔相成;神經調節和體液調節有主次之分,以神經調節為主;體液調節可能是神經調節的有效補充和延伸組成部分。四個區別:信道不同,反應速度不同,作用范圍不同,作用時長不同。以上總結充分反映出這一學生思考的深刻性和創新性。
【關鍵詞】原生動物;污水處理;指示作用
出水水質是考察污水處理運行是否到位的最關鍵指標,因此及時了解污水在處理過程中的工況變化情況尤為重要。一般城鎮污水廠采用活性污泥法處理生活污水,而細菌占活性污泥中微生物總重量的90%-95%,因此了解工況變化的最直接的方式是研究細菌的生長情況,由于細菌體積小、種類多等特點導致通過細菌來了解情況存在一定的局限性??紤]到原生動物與細菌之間相互依存的功能關系:原生動物個體大,使于觀察,對于環境變化比細菌敏感,更早更容易反映環境的變化。直接觀察原生動物的種類、組成、數量、生長和變化狀況,也能反映出細菌的生長和變化情況,間接地評價污水處理過程和處理效果的好壞,因此采用顯微鏡觀察活性污泥中原生動物的數量與類別的方式了解處理廠的運行情況。
1 實驗部分
1.1 研究對象
污水廠以處理城市生活污水為主,采用A/O工藝二級生物處理,設計處理能力為7.5萬噸/日,主要去除污水中的有機污染物和氨氮、TP、TN等,處理后的水達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002一級B排放標準。
1.2 生化池微型動物形態的觀察和分析方法
取我廠AO曝氣池1系列、2系列的O5段水樣(O段末端),將水樣滴于載玻片上用低倍顯微鏡觀察,用一滴混合液中原生動物的記錄數乘以1ml混合液的滴數(經校準,1ml混合液的滴數為20滴),即為每毫升活性污泥混合液的原生動物數。用低倍顯微鏡觀察微型動物,將觀察到的微型動物與標準圖譜對照比較以確認其種類,使用便攜式DO測定儀測O5段取樣池中的DO,采用現行相關有效國家標準規定的方法測相關的出水指標、采用spss17.0軟件進行數據的相關統計和分析。
2 原生動物的種類及其與出水水質指標的相關分析
由于污水來源、工藝流程的不同及微生物自身的季節興衰決定了原生動物的種群研究有一定的針對性。在研究期間(2014年2月15日-2014年6月15日)我對本廠活性污泥中的微生物進行調查分析結果如下:
2.1 微生物分析
污水處理生化池中的微型動物種類在運行中并不是同時出現,個別種類在條件適宜的情況下,繁殖很快,成為優勢種。有些種類卻很少,有時一個也沒有。表1是通過隨機取20次觀察結果進行分析而得到的微型動物種群情況。由圖1可看出我廠生化池原生動物的種類基本恒定,其中纖毛類占到了原生動物的95%以上,占了絕對優勢,成為了優勢種類,而鞭毛類、吸管類、肉足類所占百分比不及5%。
2.2 本廠活性污泥中纖毛蟲類各屬分布
纖毛蟲類種屬繁多,有鐘蟲屬、累枝蟲屬、蓋纖蟲屬、獨縮蟲屬、聚縮蟲屬、J纖蟲屬、漫游蟲屬、斜管蟲屬。觀察本廠曝氣池中的纖毛蟲類(如圖2),J纖蟲屬和鐘蟲屬在數量上占有32%和48%,占有絕對優勢;累枝蟲、斜管蟲所占百分比較低分別為11%和9%,獨縮蟲、聚縮蟲、漫游蟲則很低分別為5%、1%及2%。
在日常的曝氣池運行過程中,纖毛蟲數量由于各種因素的影響,也有一定的變化,但其數量一般在2000-5000個/ml之間(如圖3)。
2.3 AO池微型動物密度與水質指標的相關分析
AO池中微型動物數量與水質指標各理化參數間相關性統計見(表2),并分析如下:
備注:在研究期間水溫都處于一個相對較為穩定的范圍(15℃-18℃之間),故水溫不列入相關分析范疇。
①纖毛蟲類的數量與出水指標BOD、SS、氨氮呈正相關,與COD、TP、TN呈負相關關系。輪蟲的密度與出水指標COD、SS呈正相關,因此當觀察到輪蟲數量增加的時候,要防止污泥老化泥齡過長變得松散,及時分析工藝狀況采取相應的措施如:排泥加大、控制生化池的DO值等。以防止出水COD、SS超標,繼而因污泥活性下降而引發其他指標的異常。
②經分析可見在曝氣池中適當的提高DO濃度可以幫助降低AO池出水TP、TN、COD、 NH4+-N的值。
③纖毛蟲類的鐘蟲屬與出水BOD5值之間存在著較大的相關性,經分析二者之間相關性達到了0.29。
3 本廠中原生動物作為污水處理出水水質指示生物的作用
3.1 活性污泥
①污泥惡化:活性污泥絮體偏小顏色較深,其中出現如下原生動物:草履蟲屬、滴蟲屬、波豆蟲屬等。如果污泥惡化程度嚴重時,幾乎不會有微型動物,細菌分散,活性污泥的處理能力大幅度下降。
②污泥解體:污泥中出現變形蟲屬等原生動物,有些污泥絮凝體針狀分散,鐘蟲大量存在且循纖蟲多且活躍,此時污泥可能變得松散。
③污泥膨脹:在鏡檢過程中發現各種原生動物很少,絲狀菌大量生長,出現全毛類原生動物和擬輪毛蟲等,而且活性污泥的沉降性能變差,此時,污泥已經膨脹。
④污泥從惡化到正常的恢復過程:在活性污泥從惡化到正常的回復過程中會出現以下原生動物:斜葉蟲屬、漫游蟲屬等匍匐行進或者慢速游泳的生物。
⑤污泥正常:如果活性污泥處于正常狀態,會出現匍匐性或者固著性種屬的原生動物,比如輪蟲類、鐘蟲屬等,此時活性污泥活性高且沉降性能好。
3.2 工藝狀況
㈠判斷溶解氧:研究期間發現鐘蟲對于溶解氧的反應非常敏感,尤其是單體的鐘蟲,當DO
②水中有毒物質:在觀察原生動物時,若發現J纖蟲的數量急劇減少且鐘蟲的生殖方式發生改變,從無性生殖變為有性生殖,這說明環境發生了改變,則判斷可能是水中摻入了有毒廢水。2005年某月測得進水水樣瞬間PH值極低呈強酸性同期發現出水水質惡化,鏡檢發現鐘蟲、J纖蟲等原生動物與后生動物不活躍,數量急劇減少,有的甚至瀕臨死亡,進水CODcr大于600mg/L,當時,我廠就根據微生物的指示功能判斷進水中含有有毒物質,做加大排泥量處理。事后,我們重點監測了可疑來水,查明是某藥廠廢水未經處理,直排入我廠造成的。
③判斷廢水濃度或者有機物的負荷:當廢水濃度過低時,出現的數量較多的微生物是游仆蟲等。若BOD負荷較低時,優勢生物主要有表殼蟲、寡毛蟲、輪蟲等。
如果以上不利的情況得不到盡快的改善,將會影響原生動物的新陳代謝無法正常進行,為渡過不良的環境,蟲體可能發生一系列的變化,蟲體變圓、縮小,偽足等細胞器縮入體內甚至消失,細胞水分陸續排出,伸縮泡消失,分泌的膠狀物質在體表凝固形成胞殼,最后形成“胞囊”。以此同時,活性污泥可能發生解體的情況,甚至出水水質也會出現惡化。如果環境恢復到正常水平,活性污泥的性能也會逐漸恢復。
3.3 出水指標
我通過對活性污泥曝氣池中微型動物進行調查,找到原生動物種類組成與排放水水質之間的關系。
日常管理中出水指標值(除BOD5外)當天就可以通過化驗檢測得到從而直接反映生化池活性污泥的處理效果如何,而出水BOD5測定周期較長,往往在測試當中,運行狀況已有變化,難以起到及時反映出水水質情況和活性污泥的處理效能。因此在反映工藝運行方面有一定的滯后性。原生動物對環境變化十分敏感,生物處理構筑物中各種理化因子(如溫度、PH、溶解氧、有機物含量、有毒物質……等)稍有變化,原生動物的種類和數量即有不同,故原生動物的種類和數量與出水BOD5有密切關系。經過研究發現雖然原生動物對環境適應的范圍較寬,但最合適、數量最多的是集中在一個狹小的范圍內。根據這一特征,將出水BOD5分為4個等級:0~5mg/L,6~10mg/L,11~15mg/L,15~20mg/L,找出活性污泥中纖毛蟲的組合比例,并找到與出水BOD5的對應關系,以此來判斷出水BOD5處于何種等級。
①建立出水BOD5與原生動物的相關性。在日常管理中只要鏡檢出原生動物的狀況,即可估算出出水水質情況,因此該法具有簡便性、直觀性、準確性、及時性等特點,可以及時預報出出水水質情況。
研究期間發現出水BOD5與纖毛蟲類鐘蟲屬相關性最大,達到了0.29(見表2),于是將觀察得到的鐘蟲數量(見圖3)與對應出水BOD5數據進行研究得出二者的散點分析圖,并對其進行一元回歸分析,得到Y=0.011X-0.035(X是鐘蟲數量,Y是對應的出水BOD5值)(見圖5)。在以后的運行中,只要觀察原生動物中鐘蟲的數量情況,即可以大體預測出水BOD5了,也就可以了解到污水處理的具體情況。
②分析發現在活性污泥系統中,當原生動物主要是固著型的纖毛蟲且其活躍性良好時,活性污泥較易形成絮體,且自身沉降性能好,出水水質良好、較為清澈,水中懸浮物質少;與此同時,通過觀察有柄的纖毛蟲的數量及其在全體原生動物中所占的比例,都可以判斷出水的BOD5,結合方程可得到BOD5在1~20mg/L,方法簡單方便,只需識別纖毛蟲有柄與否,不需要再做其他的分辨;如果有柄纖毛蟲的數量突然減少,那么出水BOD5就會有變化,如果發現某一優勢種類例如鐘蟲消失,而游動纖毛蟲的數量很大,且細菌以游離細菌為主,結合方程可得到BOD5在20mg/L以上,這說明水中富含有機物質,處理效果會變差應立刻查找原因并盡快解決。
4 結語
我廠曝氣池原生動物種類豐富其中以纖毛蟲類的J纖蟲、鐘蟲為優勢類群,數據顯示纖毛蟲類的鐘蟲屬與出水存在一定的相關性,所得出的方程能夠在一定程度上指示出水BOD5的變化規律。同時污水處理廠在運行過程中要堅持長期通過觀察原生動物的生長情況以及數量與類別的方式來判斷污水處理廠的運行狀況,發現異常時及的對工藝進行調整保證處理水的達標排放。除此之外還要根據各廠的具體情況總結經驗,以此來探索運行規律確保更好地生產運行。但任何事物都不是絕對的,因各地的水質條件和氣候等差異,決定了曝氣池中有不同的微生物種群與優勢群,因此必須根據各廠的實際情況進行水質分析、工藝條件、運行參數等總結經驗摸索出規律,從而更好地指導生產運行。
參考文獻:
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關鍵詞:創新 生物實驗 實踐
中圖分類號:G633.91 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)02(b)-0178-02
1 制作材料和工具準備
材料和用具非常簡單且廉價,A4紙大小的淺咖色卡紙4張,黑色、紅色、黃色、白色毛根扭扭棒若干(淘寶購入,每把100根僅2.35元,4把不到10元人民幣,見圖1),剪刀一把。
2 方法的推敲與制作過程
用黑色的毛根扭扭棒來象征細胞外邊界,即細胞壁和細胞膜。由于要做的是植物的細胞模型,因此要把細胞的外邊界制作成長方形。為了便于區分,筆者用黑色的扭扭棒來做細胞的外邊界,用白色的扭扭棒來做紡錘絲。
2.1 細胞外邊界的制作
首先筆者嘗試了方案一,把兩根黑色的扭扭棒首尾相連,圍成一個圈,然后再把它們塑形成長方形,但這種制作方法會使細胞的外邊界扭曲不平,故排除此方案。接著筆者嘗試了方案二,把兩根黑色的扭扭棒各在中上部位對折,然后再首尾相連,這樣可以使細胞的外邊界更顯平整。(見圖2)
接著,把細胞的外邊界固定在作為背景的淺咖色卡紙上。如何固定,筆者嘗試了兩個方案。方案一是用透明膠固定,但透明膠一固定,顯得模型很粗糙,非常影響外觀。于是嘗試了方案二,用5 cm左右的短扭扭棒直接插入卡紙,在卡紙背面把扭扭棒的頭擰過來固定,這樣細胞外邊界更加貼合地固定在背景卡紙上,一下子干凈美觀了許多(圖2(a)為外邊界的正面,圖2(b)為外邊界的背面)。
2.2 紡錘絲的制作
筆者嘗試的第一個方案是圖3,用4根扭扭棒來制作紡錘絲(見圖3(a)),但是發現制作出來的效果并不理想,一則是紡錘絲稀疏,二則只能放下一對染色體,這并不是經典的模型,故排除此方案。于是筆者嘗試了方案二,使用了6根扭扭棒來制作紡錘絲(見圖3(b)),這樣上面就可放兩對染色體,能使模型更加典型。
2.3 染色體的制作
為突顯效果,選取紅色的扭扭棒來作染色體模型。
方案一,筆者把紅色的扭扭棒纏繞在水筆上,但取出水筆,固定到紡錘絲上后,發現因水筆太粗導致染色體模式與外框及紡錘絲不協調。于是筆者采用了方案二,把紅色的扭扭棒均勻地纏繞在水筆芯上,取出筆芯,扭扭棒纏繞細密,看上去染色體模型比較小巧緊湊。接下來筆者嘗試把纏繞細密的扭扭棒部分壓短或拉長,以此來表示染色體的長短。這樣的染色體模型固定到紡錘絲上,效果非常好。(見圖4)
3 進行細胞分裂4個時期的染色體排列
3.1 分裂前期
做8染色體長棒(長棒指的是螺旋程度松散),兩兩交叉并旋緊,中間交叉點象征著絲粒。將4組染色體分別固定在4條中間的紡錘絲之上,將染色體上下移動使其排列在不對稱的位置上來象征前期染色體在細胞中散亂的排列的模型(見圖5)。
3.2 分裂中期
制作8個染色體短棒(短棒指的是螺旋程度緊密),兩兩交叉并旋緊,中間交叉點象征著絲粒。將4組染色體分別固定在4條中間的紡錘絲之上,并將染色體整齊的排列在赤道面上(見圖6)。
3.3 分裂后期
后期細胞分裂模型中,需要將4根紡錘絲從中間剪斷,將圖6分別向兩極折疊成4個勾型形狀,外周保留兩根完整的紡錘絲,便于固定。制作8個染色體短棒,對折后,固定在8個紡錘絲的勾上。象征著絲粒斷裂,染色體被紡錘絲均勻的拉向細胞的兩極,主要染色體臂的方向要朝向赤道面(見圖7)。
3.4 分裂末期
由于分裂末期細胞要體現核膜的再現,筆者用一根黃色的扭扭棒來象征核膜。黃色的扭扭棒從上往下刺穿底板圖7的淺咖色卡紙,以斷斷續續來象征核膜和核孔。由于末期時子細胞彼此分開,所以用黑色的扭扭棒來象征形成子細胞的細胞板,后期染色體重新解螺旋形成染色質,用紅色的扭扭棒(不再螺旋)纏繞起來,象征形態不一的染色質(見圖8,其中(a)為分裂末期的正面,(b)為背面)。
4 結語
制作細胞分裂模型,讓筆者更好地學習了有絲分裂的整個過程,加深了對染色體行為變化的理解,提高了學習興趣和學習效率。在制作的過程中各種材料的篩選和搭配以及最優方案的確定都鍛煉了筆者分析問題和解決問題的能力,尤其是模型最后的呈現,實現了將抽象概念形象化,讓筆者初嘗科學探究的成就感。
值得一提的是,筆者制作的有絲分裂模型的前期和中期是可以移動的,這樣就可以利用動態過程體驗有絲分裂過程中染色體的行為變化。
參考文獻
【關鍵詞】 初中生物;實驗教學;能力培養
本文僅從通過生物實驗如何培養學生的科學思維素質、學習能力等方面進行幾點闡述。
生物學是一門以實驗為基礎的自然科學,實驗教學在生物教學中占有非常重要的地位。國內外許多研究資料表明,引導并組織學生進行探究性實驗學習是中學生學習生物學的一種十分有效的方式,有助于提高學生的生物科學素養,有助于全面實施素質教育。
“探索、實驗、研究”是科學的最本質特征。而“實驗”在中學生物學教學的體現就是為驗證或探究某種生命現象的活動規律而展開的教學活動,一般是由教師組織學生通過某種操作或活動來完成的。中學新課程明確提出“科學探究”的內涵,并進一步提出發展合作能力、實踐能力和創新能力,同時也強調“實驗及科學探究能力”是新一輪課程改革努力實現的目標。這說明“強化實驗、培養學生的實驗能力”是每一位科學教師探究的重要課題。本文僅從通過生物實驗如何培養學生的科學思維素質、學習能力等方面進行幾點闡述。
一、要充分結合初中生的心里特點
初中生已開始占主導地位的抽象邏輯思維逐步由經驗型向理論型轉化,觀察、記憶、想象、諸種能力迅速發展,能超出直接感知的事物提出假設和進行推理論證,但這種抽象邏輯思維在很大程度上還需要感性經驗的支持。思維的獨立性和批判性顯著發展,不滿足于簡單的說教和現成的結論,但由于還不成熟,所以容易固執和偏激。因此在實驗教學中能更好的讓學生接受知識,并培養其科學探究的基本素質,特別是創新精神的培養。
二、做好充分準備,組織好第一次實驗課
在實驗之前,教師應要求學生閱讀有關資料,設計實驗方案。在生物實驗中,有很多實驗需要較長的時間才能觀察到實驗現象而得到實驗結果。例如《探究根是否具有向水生長的特性》、《探究葉綠素形成的環境因素》、《綠葉在光下制造淀粉》等實驗,需要2-3天或一周多的時間方可完成實驗。這就要求教師提前布置,學生提前進行實驗,到上實驗課時進一步完成實驗,總結出實驗論。重要意義。初一學生剛從小學升入初中,對于實驗課具有強烈的新鮮感和好奇心,但動手操作、組織紀律和協作能力較差,這就存在萬事開頭難的問題。所以第一次實驗課的是否成功,對今后的實驗課能否能順利進行起著至關重要的作用,直接影響到學生學習積極性和實驗能力培養。
三、實驗能力培養中的三點思考
1.創設“探究性”實驗,促進學生主動去探究
探究性實驗是指在實驗的基礎上,通過科學的分析、綜合等思維過程來獲取知識。這一過程要求學生有較多的思考和討論,學生處于一種主動探索知識的狀態,對培養創新能力非常有利。我們通過將模擬實驗、驗證性實驗設計為探究性實驗,為學生提供一個能動腦思考、交流、合作、親自探究創新的空間,激發學生的求知欲和好奇心,促使學生主動探究,讓學生感受到知識的產生和發展的過程,使學生的知識水平和探究能力在知識的探究過程中逐漸增長起來。
2.舉一反三,變換條件,培養學生發散思維
發散思維指的是對同一對象材料,從不同角度、不同結構形式、不同耦聯關系去探索結論的思維方法發散思維孕育著創造思維,在初中自然教學中,教師應當注意加強對學生進行發散思維的訓練,具體地說主要有:題型發散;解法發散;分解發散;縱橫發散;遷移發散;應用發散,等等。
3.進行逆向思維訓練,培養學生創新能力
逆向思維是通過改變已有事物的因果關系來引發新的設想和解決問題的新思維。英國弗來明從培養的霉菌沒有長滿,出現一個透明帶這一司空見慣的“失敗”現象之反面思考――可能是抑菌物質存在。這就是逆向思維,逆向思維是創新常用的思維方式。有些問題,從正面往往很難突破,而“反過來想一想”先行解決對立面的問題,往往會收到意想不到的效果。實驗過程中,我們不僅要懂得“為什么必須這樣做”,而且還必須理解“為什么不能那樣做”。經常進行逆向思維訓練,能真正體驗到逆向思維在思維中的作用,為創新活動開辟一條新思路。反證法就是這種思維的常用方法。
4.合理利用雙休日及節假日時間生
鑒于教學中存在這種情況,本文提出“生活化”教學的方式,旨在確定了明確的教學目標以后,教師結合自身的教學實際,在充分考慮所教學生的學習狀態后,從日常的生活中選擇教學素材并靈活運用到課堂教學中去,通過這樣一個方法進行高中物理的教學.在高中物理力學的教學過程中,如果能夠對實際生活中的案例進行提煉,使得實際場景和課堂教學的環境有機融合在一起,那么學生學習物理知識的時候就容易產生濃厚的興趣,這樣做不僅能提高學生的科學素養,對學生日后的發展也有很大幫助.
一、生活化教學對高中物理力學教學的重要性
相對于高中其他理科類學科來說,物理一直是比較難的一塊.有些高中物理老師上課時對物理知識講解得不夠細致,學生接受不了,課后只能通過不斷做題來加強對知識的理解和記憶.在這種模式下,學生不但在物理學習上要花很多的時間,而且以后會嚴重缺乏將知識運用到實際生活中去的意識,而且這種做法會嚴重打擊學生對知識的興趣.因此,高中物理教師仔細地研究教材,認真細致地從生活中發現物理知識,將教學內容和生活實際相結合,只有這樣才能生動形象地給學生傳播知識,而且進一步激發學生學習的動力,應付考試自然就得心應手.
學生出于對知識的不了解,很多時候只記住一些日常的生活現象,只知道什么應該做什么不該做.但是,知道現象固然好,作為學生知道其中的道理就越發有意義了.而傳統的物理教學,使得學生不會去留意生活中的物理現象,不能很好地將課堂的學習內容和生活實際結合起來,遇到不清楚的地方也沒辦法調用知識進行解釋.在高中物理關于“力”的相關介紹中,由于力本來就比較抽象,難以捉摸,這讓很多學生對其無法理解.為了對這塊知識進行掌握,要求高中物理教師在教學中強化應用的觀念,針對現在的高中生好奇心非常強的特點,積極對學生的學習進行引導,最大程度地將枯燥的力學知識和生動的生活現象結合起來,最終既提高了課堂的教學效率,又在潛移默化中激發學生全面發展的潛能.
二、高中物理力學知識生活化教學的方法
1.利用生活化情境調動學生的學習興趣
如果能在教學中創設科學合理的生活化情境,這樣學生不僅課堂上學會相關的知識,課后還能應用于生活實際.一旦嘗到了學習知識的甜頭,就會把學習的興趣從好奇轉而認真地對待物理學習.所以高中物理教師教授力學相關知識的時候,引入一些生活中的物理情形,這樣可以讓學生產生濃厚的學習樂趣.
比如,講述生活中的力學現象時時,不妨創設這樣一個情境:以高中生非常熱愛和熟悉的球類運動為例,在學習拋體運動及規律的時候,這些過程可以和運動的合成與分解等知識聯系在一起.老師教授了牛頓第三運動定律以后,可以以提問的方式問同學們,怎樣能夠在學校的拔河比賽中獲得優勢,如何做出調整可以讓原本的拔河劣勢轉變過來等問題.還有,打乒乓球的時候,怎樣讓球飛得遠,旋轉
的快等問題.這些高中物理的力學知識,初學起來確實非常枯燥,可是一旦學生明白了其中的道理,
物理學在社會生產生活中的應用就展現在他們面前,這對提高他們對物理學的認識都有很大的幫助.知識總是源于生活,而后又對生活加以指導的,強化學生對力學相關知識的積累,日后學生用起知識來也會得心應手.
2.引導學生利用力學知識探索生活問題
除了創造一些物理的場景,一些日常生活的案例也是高中物理教師教學過程中值得挖掘的素材.將一些生活中的例子提煉出來,嘗試鼓勵學生用學到的知識進行解釋,學生在不斷地思考和探索過程中,體會到物理知識原來和自己非常近,自己也時時刻刻都在運用著.
例如,摩擦力這個抽象概念,很多學生剛開始的時候并不了解,很難明白其中的道理.可以舉大家都熟悉的自行車的例子來講解影響摩擦力大小的兩個因素,讓學生自己發現熟悉的自行車到底應用了哪些和摩擦力有關的知識.有的學生會找到,每一輛自行車的輪胎都不是光滑的,在輪胎上面都有很多起伏的條紋,這顯然不是只為了美觀,這樣設計的目的,是增大自行車和地面之間接觸面的粗糙程度,加大了輪胎和地面之間的摩擦,最終防止自行車在行駛的過程中打滑.也有人能夠觀察到,如果需要對自行車進行剎車,如果使勁用手按下剎車的時候,自行車很快就會停下來,如果力度不夠大,那么剎車用的橡膠墊和車圈之間的摩擦力就不夠大,這樣車輪還要滾很久才會停下來.當然,也會有學生以自行車軸承、車把轉動處為例子,認為那些鋼珠在滾動中發揮了很大的作用,本來是滑動摩擦一下子變成了滾動摩擦,這大大減少了整個摩擦力.另外細心的學生知道給自行車加油可以讓騎車變得輕松,這是因為油使得接觸面摩擦力減小,操作起來就更靈活了.通過這樣一系列的引導,學生學習物理力學的興趣變得濃厚了,這將大大改善物理力學的教學效果.
首先利用多媒體課件出示了學生熟知的蝴蝶由小長大的過程圖片,提出“家蠶、蝗蟲的生殖和發育過程與蝴蝶一樣嗎?其它昆蟲的生殖和發育方式又是怎樣的呢?”,從而導入課題。
導入課題之后,首先進入第一個教學環節―讀。所謂讀,就是讓學生帶著目標自主閱讀課文,然后小組內相互補充,共同完善目標。在這一環節中,我提出的目標要求是:1、請你把讀到的概念名詞畫出來或寫下來。2、在小組內交流你讀到的概念名詞。帶著閱讀和交流的目標,學生快速進入閱讀狀態,經過小組內成員間互相提醒補充,班內學生都在課本上標畫出課文中所有的概念名詞。
自主閱讀后,進入第二個環節―寫。我分別從四個小組找了A、B、C、D四個檔次的學生到黑板上默寫所讀到的概念名詞,其他學生在紙上自己默寫,組內成員相互檢查,以使這些概念名詞在學生的腦海中烙下深深地印痕。經過四個同學的默寫及展示,再加上后繼學生的補充,學生們在黑板上寫出了變態發育、完全變態、不完全變態 有性生殖、蛹、若蟲、跳蝻、蛻皮等概念名詞,有的同學(二班的周長灝同學)還將本節課的知識要點歸納總結出來:
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通過這一環節,我還發現,所謂的D檔學生并不比A檔學生差。因此,借此機會大大鼓勵和表揚了所謂的C、D檔學生,對A、B檔學生也給予了適當的評價。由此可見,這樣的學習方式,能夠激勵每個學生積極地進入學習狀態,首先將最簡單最直觀的知識信息通過視覺而獲得,然后借助手寫而加深記憶。同時通過學生展示,不僅充分體現了學生的閱讀能力、知識梳理能力、歸納總結能力等等,而且使每一個學生增加了信心,體驗到了成功的喜悅。
學生們在黑板上展示的只是課本上最直觀的知識點,即概念名詞。這些概念的具體含義是什么?教學自然地進入第三個環節――說。本環節采取小組搶答的方式來進行。
師:從哪里讀到了“有性生殖”?
生:從課本第九頁家蠶的生殖發育過程可以看出:家蠶是經過雌雄,雌蟲產卵,受精卵發育成幼蟲。這種經過兩性生殖細胞的結合形成受精卵,由受精卵發育成新個體的生殖方式叫有性生殖。
這樣就解讀了昆蟲的生殖方式――有性生殖。根本不需要老師再去講解什么,學生就很明確了。
師:昆蟲的發育為什么是變態發育?
生:因為其幼蟲和成體在形態結構和生活習性上有差異。
師:家蠶和蝴蝶的發育方式是怎樣的?為什么?
家蠶和蝴蝶的發育方式都為完全變態發育。因為他們的發育過程要經歷:受精卵、幼蟲、蛹、成蟲四個時期。即都要經歷蛹期。
師:“蛹期”是一個什么狀態?
生:“蛹期”不食不動,被蠶繭包裹。
師:“春蠶到死絲方盡,蠟炬成灰淚始干”這句話是否科學?
生:不科學。因為春蠶吐絲結束只是意味著幼蟲期結束。“到死”指的是進入了“蛹期”。所以可改為“春蠶化蛹絲方盡”。
師:蝗蟲的發育方式是怎樣的?為什么?
蝗蟲的發育方式為不完全變態發育。因為蝗蟲的發育過程要經歷:受精卵、若蟲、成蟲三個時期。即不經歷蛹期。
師:蝗蟲的幼蟲為什么稱為“若蟲”?
生:因為蝗蟲的幼蟲和成體在形態結構和生活習性上相似,只是幼蟲身體較小,生殖器官沒有發育完全,僅有翅芽,只能跳躍,又叫跳蝻。把這樣的幼蟲叫做“若蟲”。
師:昆蟲為什么有“蛻皮”現象?蛻下的“皮”又叫什么?
一、創設問題情景,引導學生主動學習
問題是思維的起點。教學中發現:學生帶著問題進入課堂,其學習的積極性、主動性大大加強。所以備課、上課時我很注重運用提問的策略,給學生創設問題的情景,引發學生積極思考,讓學生積極投入主動學習。
例如,有一次學校組織學生參觀南山動物園,當時海獅的精彩表演煞是吸引學生。身旁的同學好奇地問我:海獅怎會“聽懂”人的話?訓獸員為什么不停地給它投食?我說,這是經訓獸員長期訓練而形成的條件反射;投食是不斷強化它。對此,學生是比較迷惑的。但當時被海獅的精彩表演一閃而過,一笑了之。不久,在學到“腦的高級調節機能――條件發射”時,我把這個話題提出來,同學們一下被吸引住了,急切想知道是什么道理。我就帶著這個問題引入新課,和學生一起探究條件反射的形成機理――強化,將教師要講授的內容很自然地轉化為學生想要學習的內容,從而大大增強學生學習的主動性。
又如,我校初中部有一患白化病女生,頭發白、眉毛白、陽光下瞇起雙眼,在校內煞是引人注目。認識該生的高二學生問我:患者的父母均正常,為什么會生出白化病孩子?在學遺傳之前,我當初的回答“這是遺傳的”,想必同學們是不會滿意的。學遺傳規律時,通過生活中這一實例的引入,同學們感到,遺傳規律其實離我們并不遙遠。在教學這一實例過程中,課堂上提問很熱烈,紛紛列舉出人類的許多遺傳病來。當然,同學們列舉的例子,其遺傳機理不盡相同:有的屬伴性遺傳(如人的紅綠色盲);有的屬染色體畸變(如21―三體綜合癥),這也為以后的教學埋下了伏筆。讓問題進入課堂,一方面可以促使教師與學生共同進行研究性學習,另一方面也能夠放手讓學生自主地提出多元的見解。形成師生互動,學生學得主動,教師也不再蒼白地唱“獨腳戲”,體現“以教師為主導,學生為主體”的素質教育理念。
二、注重實驗設計,變驗證性實驗為探索性實驗
生物學是一門以觀察和實驗為基礎的自然科學,而實驗課的模式對學生素質的培養起著重要作用。高二《生物》第一冊“水分的吸收”這一教學內容前,教材上安排了“植物細胞的質壁分離和質壁分離復原”實驗。我在教該實驗時,除了按教材用30%蔗糖溶液作滲透劑進行實驗外,我還設計用5%、10%、15%Nacl溶液;35%、40%、50%蔗糖溶液作滲透劑分別進行分組探索性實驗,讓學生在探索中自己尋求答案。同學們躍躍欲試,自己小組所用濃度實驗完畢后,各小組間還熱烈討論、交流結果。這節課,學生的團結協作精神、科學精神得到了充分的體現。又如,“生物組織中化學成分的鑒定”、“水質污染對生物的影響”等實驗,都可設計成探索性實驗,讓學生獨立探究,積極思考,自行發現并掌握原理,從而完成知識的遷移和能力的轉化。
三、關注社會熱點,重視學科與現實生活的聯系