前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的科學文化論文主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
《荀子》里有一句話:師者,所以傳道授業(yè)解惑也。大概意思是說,教師是給學生傳播道理和解答疑惑的。在初中化學教學過程中,教師不僅要給學生講述化學知識和基本理論,還要注意滲透素質教育,強調教學方法,在教學過程中通過科學合理的教學方法傳授化學知識。化學相比較其他學科而言,學生學習起來會有難度,沒有基礎知識鋪墊和學習,學生對化學老師更有依賴性。如果教師在教學過程中不注重科學教學方法,很容易使學生喪失學習化學的信心和積極性,而學好化學,不僅包括課本知識學習,還包括科學學習方法,所以說科學方法教育很重要且必要。
二、科學教學的原則
1.適度性。教師要針對學生可以接受的范圍及課本內容合理安排教學內容,制定可行性較強的教學體系和教學目標。教學過程中,為了掌握學生對知識的學習情況,可以分四個階段提高教學效率。感受指在剛剛接觸化學知識時,學生僅對教師講解的課本內容有基本了解和大概印象,需要學生在學習過程中留心相類似的內容,自己要注意總結和對比記憶。如講解常見化學物質的分子式時,要在大腦中形成立體的分子構成。聯(lián)系指將講解的科學方法和解題思路貫穿學習中,在學習中注意方法和內容聯(lián)系起來,通過練習和思考逐漸熟練運用方法。例如,在學習書寫化學方程式時,一些金屬元素和鹽酸發(fā)化學反應的化學方式是不一樣的,系數(shù)也不一樣,但都是金屬元素和鹽酸發(fā)生化學反應,可以通過聯(lián)系金屬的相同性質書寫方程式,從而舉一反三,降低書寫難度。應用指通過基礎化學知識的學習解決化學問題。例如,在化學學習中,比較常見的問題就是在主要物質中摻有其他化學物質,如何檢驗這種物質的存在等。評價指根據(jù)自己建立的科學知識體系判斷他人的學習研究是否有價值,當然這要求學生自身知識能力足夠高。
2.適時性。適時性的教學原則要求教師在確實有進行科學教育的必要時采取措施,否則會適得其反?;瘜W課本中隱含科學的方法,有的知識內容與教學方法聯(lián)系密切,在講解那部分時要注意滲透教學方法。教師要在恰當?shù)臅r候講解化學理論的來源及相關知識等,達到擴展學生知識面的目的。例如,在學習溶液的酸堿性時,常見的酸性溶液有酸溶液和某些鹽溶液,如硫酸氫鈉,對于其他不常見化學溶液沒有講解的必要。
三、科學教學的方法及措施
1.充分利用教學模具進行教學。在學習化學分子式及空間結構的時候對學生的空間想象能力和邏輯思維能力的要求比較高,而初中學生剛剛開始接觸化學,很難形成空間想象,這就需要教師在教學過程中借助教學模具進行教學和講解,讓學生通過空間想象和模具幫助,先學習基礎知識,再通過了解和講解揭示其奧秘。例如,在學習一些化學分子式的結構書寫時,首先要記得該化學分子式是什么,然后才能知道在畫結構的過程中需要用到什么元素和幾根化學鍵,如寫三氧化二鐵的分子結構時,先想想其空間結構,或者借助化學模具,再進行書寫,久而久之,也就有了一定的空間想象能力。
2.通過比較、分析,熟記多種化學知識。化學元素太多太亂,很容易記錯記混,這就需要學生通過對比記憶,根據(jù)自己學到的化學知識和經(jīng)驗形成自己的學習方法。例如,在剛剛接觸化學的時候,最基本的內容有固體、液體、氣體。除了狀態(tài)不同外,還要區(qū)分固體的顏色、性質等,如銅和氧化鐵都是紅色固體,但兩者的化學分子式是不一樣的。這就需要通過分類和比較進行記憶,可以按照狀態(tài)、顏色的不同進行分類。
3.運用學到的化學理論對不了解的方法進行探索。在化學學習過程中,經(jīng)常用到的一種方法就是化學假說法,化學假說法指運用已經(jīng)學習和掌握的化學原理,對未知的化學現(xiàn)象和化學規(guī)律進行探索,而探索結果就需要時間和真理驗證,初中生不能對自己得出的結論做出對或錯的判斷,但是這種方法能激發(fā)學生的學習興趣和積極性。其實,化學假說法能最大限度地調動學生學習主觀能動性和積極性,更有效地培養(yǎng)學生的思維能力,發(fā)揮學生學習中的獨創(chuàng)精神,提高學生的科學素質,為以后從事科學研究工作打下科學方法的基礎。例如,化學家拉瓦錫根據(jù)燃燒現(xiàn)象與空氣中的化學成分相聯(lián)系,通過思考和研究,提出燃燒的氧化學說。
4.善于歸納和總結學習過程中遇到的知識。歸納所學知識和整理知識體系是學習化學的常用方法,養(yǎng)成對知識的整理和歸納的好習慣,能夠提高學習效率,達到事半功倍的效果。歸納從一些具體事例中概括整理出相應的結論,發(fā)揮學生的主體作用,歸納內容和歸納形式都由學生根據(jù)自己的學習情況所決定,在歸納和整理的過程中加深對知識的記憶,在提高學習效率的同時達到復習效果,所以說歸納和整理是很重要的。例如,在學習元素周期時,根據(jù)教師思路學習和掌握前二十號元素的電子排布情況,在觀察和歸納的過程中,很容易得出電子的排布和變化規(guī)律,根據(jù)元素化合價的變化和元素原子半徑的變化從而得到排布規(guī)律,這樣就能達到提高學習效率的目的。
5.充分利用化學課本。學習化學不管采用什么形式,都離不開化學課本,而化學課本中的內容排版就是按照學生接受程度和理解能力進行的,這就是一種隱含的科學教學方法,也是教師在教學過程中需要學習的。例如,初中化學中身邊的化學物質這一部分內容可以分為這幾部分,地球周圍的空氣、氧氣、碳和碳的氧化物、自然界中的水、金屬與金屬礦物、溶液、生活中常見的化合物等其他部分,是按照簡單到復雜安排的,簡單來說是教材中的一條知識線。抓住這條知識線能幫助學生學習和掌握課本的基礎知識,還能使教師講課條理清晰。這樣的教學安排能幫助學生理解和學習化學知識,是幫助學生學習的重要措施。
四、結語
物理化學與物理學或其他化學(如無機化學、分析化學)重疊的知識部分盡量讓學生在課前學習或者采用課堂提問等方式減少不必要的重復。在有限的學時內貫徹少而精的原則,將一些公式的推導(例如統(tǒng)計熱力學中的公式)和概念的引出(例如熱力學部分利用卡諾循環(huán)引出熵函數(shù))做適當?shù)木啠n堂上只講具體的結論,推導過程留給學生課外自學[4]。再比如,界面化學和膠體化學可合并講解,對這兩章的內容可做一定程度的刪減和調整。課堂內學時及內容雖然減少了,但要注意加強課外學時,教師可提供一些課外的參考資料或者自學講義,教給學生學習的方法,引導學生自己去學習,培養(yǎng)學生的自學能力。
2設計課堂教學
在課程教學中介紹物理化學原理的同時,采取理論聯(lián)系實際的教學方式,結合生活中常見的或有趣的實際現(xiàn)象,讓學生帶著問題去聽課,以激發(fā)學生的學習熱情和學習興趣,使原本晦澀難懂的內容變得生動、易于理解。例如,在講化學熱力學的知識時,先問為什么人穿上冰刀溜冰鞋滑冰會非常順暢?在講到表面化學的知識時,先問為什么衣物上的油污只用水是洗不干凈的,必須用肥皂、洗衣粉等表面活性劑?為什么雨后荷葉、小草上水珠都呈球形?為什么毛細玻璃管中的水呈現(xiàn)凹液面,汞則呈現(xiàn)凸液面?還有讓學生用化學動力學的理論來說明為什么天氣熱的時候,牛奶、食物更容易變質?能否應用滲透壓的知識來解決海水的淡化問題等等。讓學生帶著問題去聽課,利用所學的知識對問題做出合理的解釋,才能讓學生真正的體會到物理化學理論學習的重要性和實用性,激發(fā)學生的學習熱情和學習興趣。
3改革教學模式
美國教育家杜威指出:教育不是一種“告訴”和“被告訴”的事情,而是一個主動和建設的過程。改革以前“填鴨式”、“灌輸式”的教學方法,盡量采用“研究式、啟發(fā)式、討論式”教學模式。教學方法的先進與否,將直接影響創(chuàng)新人才的培養(yǎng)成果。因此,在課堂上一方面教師講課要堅持少而精、博而通的原則,另一方面也要適當?shù)拈_展討論啟發(fā)式教學,提出一些拓寬思路的研究型問題,增加課堂上師生的互動,增強雙向交流。改變教師“一言堂”的傳統(tǒng)教學模式,利于學生注意力的集中,激發(fā)學生的學習積極性,有效提高課堂教學效果。
4實施創(chuàng)新教育
同志曾將講過:“一個沒有創(chuàng)新精神的民族是永遠不會前進的民族”。換而言之,沒有創(chuàng)新精神的教育也將是永遠不會成功的教育。教育教學的本質就是開發(fā)人的潛能,塑造具有健全人格的人。建立“以人為本”的教育理念,以學生為主體,教師為主導,把學生的發(fā)展放在首位,教學中應介紹些和教學相關的科學前沿的內容,拓寬學生的知識面,不斷培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識,提高學生的綜合能力和創(chuàng)新能力。例如,在電化學部分講授化學電源時,除了介紹早期使用的鋅錳電池、可充電的鉛酸電池和鎳氫電池外,可以結合現(xiàn)代社會面臨的節(jié)能和環(huán)保的要求,向學生講解一些綠色環(huán)保新電池的知識。如20世紀60年代以來就被用作空間站及宇宙飛船空間電源的燃料電池,利用太陽光中的能量進行光電轉化的太陽能電池等。在化學動力學部分,光化學反應雖然內容較少,但是光化學與環(huán)境科學、生命科學、材料科學及信息科學等緊密相關。因此,可結合科學前沿介紹一些光催化技術在環(huán)境污水處理中的應用,開闊學生的視野,激發(fā)學生參與科學研究的積極性,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
5結束語
【關鍵詞】作文 教學 科學化
嚴格地說,現(xiàn)在的許多學生,大多都不愛寫作文,也不會寫作文。究其原因,主要是現(xiàn)在的作文教學存在著極大的盲目性、主觀性和隨意性,教材中的作文教學,內容少,過于概況籠統(tǒng),缺少可操作性,實際教學中“一千個老師心中有一千個‘哈姆雷特’”。在信息飛速發(fā)展的今天,語文教育工作者必須盡快實現(xiàn)作文教學的科學化,提高作文教學效率。
一、作文教學目標的科學化
1.開設更多的語言交流課程或者課外活動,諸如對話、演講、辯論、表演。讓全體學生都是參與者,在這個過程中,學生得到鍛煉和提高。
2.編寫專門的寫作教材,給學生更多的作文范例,尤其是適應時代要求,反映時代特色的例文。
3.先育人,后作文。一個人先有好的立場觀點、思想態(tài)度、修養(yǎng)境界,然后言意互轉,落實到文字上。
4.把作文課上成全過程的實踐課。實踐是最好的老師,需要是學習的最大動力。作文綜合性強,是深層次思維的結果,當前學校教育的封閉性、被動性、強制性,都要求我們認真探索學生的認知規(guī)律,真正以學生為中心,引領他們主動愉快地跨入作文課堂。
二、作文教學過程的科學化
1.大量的、有針對性的閱讀訓練是寫好作文的前提?!皶x百遍,其義自現(xiàn)。”“熟讀唐詩三百首,不會做詩也會吟?!彼械膭?chuàng)新都是模仿基礎上的創(chuàng)新,而一定數(shù)量的、不同體裁、不同風格例文的展示、比較和欣賞是必不可少的。當前語文教材的問題非常突出的是,多數(shù)課文不能做作文的范文,學生不能仿照課文來寫文章,老師只能另外找范文給學生看,由于老師責任心和能力千差萬別,范文質量參差不齊。語文要跟上時代,首先是教材要著眼時代,反映時代,而老師的任務是指導學生從內容和形式兩方面鑒賞、比較、借鑒、吸收。
2.先實踐,后作文。人的正確思想只能從社會實踐中來,相比較而言,從書本、老師、父母那里學習都是間接獲取,其真實性、可信度和說服力都要打折扣。先去田野里種莊稼,間苗,鋤草,然后再說“鋤禾日當午,汗滴禾下土”;早上三點起床,拿起掃帚,穿過伸手不見五指的小胡同,冒著北風和零下20幾度的嚴寒,來到城市的街道上,清掃垃圾,然后再說清潔工的喜怒哀樂。沒有調查就沒有發(fā)言權,沒有生活實踐的學生,寫不出好的作文。
3.老師要走在學生前面,做“下水”文。“你要教會學生寫文章,自己要先樂于和善于寫文章,教起來才能左右逢源。猶如游泳教員自己要專于游泳,鋼琴教師自己要精于彈琴,道理是很簡單的。”下水文是根據(jù)學生作文的命題或要求親自動筆寫成并用于指導學生的文章,也就是教師寫的范文。語文教師寫下水文一方面是教師從根本上取得作文教學的主動權而堅持各種形式的練筆,另一方面是布置學生作文時,教師本人也同題作文、品嘗作文的甘苦,取得切實的經(jīng)驗,有針對性指導學生寫作。審題、立意、擬題、選材、組材、布局謀篇、修改定稿。老師只有親身實踐,才能確定準確的教學的重點、難點和教學關鍵。
4.處理好模仿與創(chuàng)新的關系。作文的本質是創(chuàng)新,清朝桐城派文論家劉大魁說:“有所法而后能,有所變而后大?!睙o論何時,教者都不要只給學生一個固定的套路,而是讓學生在幾個套路中選擇自己中意的一個來模仿,并嘗試有所突破,及時肯定和表揚所有的創(chuàng)新。
三、作文教學評價的科學化
1.激勵性原則。一無是處的人是沒有的,沒有亮點的作文也是沒有的,語文教師在批閱學生作文時,努力發(fā)現(xiàn)學生在內容、形式、手法上的嘗試和創(chuàng)新,通過表揚的形式對學生進行心理暗示和強化,讓學生享受成功的喜悅。
2.發(fā)展性原則。學生自己建立階段性的作文評價報告,給家長和老師看。家長和老師應關注學生取得的哪怕一點點進步,并向學生加以公開表揚,至少是一個贊美的符號,一句鼓勵,甚至一個動作、一個眼神,都能給學生莫大的信心和動力,讓學生享受成長的幸福。
3.工具性原則。文學是一門藝術,語文是一件工具,只要學生熟練掌握了這件工具的使用,作文符合題意、文從字順、思路清晰、語言通順、書寫工整、沒有錯別字(或者極少),就可以給鼓勵和高分。
4.超越性原則。作文達到藝術的境界,可以給出超過規(guī)定分值的分數(shù)??上У氖牵陙硪呀?jīng)少有作文分數(shù)超過規(guī)定分值的現(xiàn)象了,這是學生作文評價的一大退步。一張張稿紙就是一個個搖籃、一個個舞臺、一塊塊田地,學生在上面成長、舞蹈、耕種,這里面傾注的心血、凝聚的勞動、沉淀的智慧,不是用分數(shù)可以衡量的。
一、化學科學知識水平
九年義務教育初中化學教學大綱,對初中化學教學的四大知識板塊分別提出了不同層次的教學要求,以確保學生在畢業(yè)時達到素質教育所要求的知識水平。
1.對化學基本概念和原理、元素化合物這兩大知識內容,按照學生的認知水平以及在初中化學中的重要性,教學要求分為常識性介紹、了解、理解、掌握四個不同層次;2.對化學基本計算教學要求的層次是掌握。要求學生熟練掌握有關化學式、化學方程式、溶液等方面的基本計算;3.對化學實驗的教學要求分為練習、初步學會兩個層次。在教學中,教師應按要求認真做好每個演示實驗,對于學生實驗,要積極創(chuàng)造條件,力爭使每個學生都有動手做的機會。
新教材在編排上遵循大綱規(guī)定“初級中學的化學教學是化學教育的啟蒙階段”的原則,適當降低了理論要求和精減了一些次要概念。為了配合素質教育,培養(yǎng)學生面向未來的適應力,增加了一些金屬、有機物(包括高分子化合物)以及保護生態(tài)環(huán)境、“溫室效應”、硬水、氫能源、水和人類的關系、金屬和人體的關系、化肥、農藥等內容,體現(xiàn)了化學與生活,化學與社會,化學與生產(chǎn)、科技的緊密聯(lián)系,為學生達到規(guī)定的化學科學知識水平創(chuàng)造了條件。應該明確,在構成化學科學素質的諸多要素中,化學科學知識水平始終處于基礎和核心的地位。
二、化學科學能力
化學科學能力是指學生在學習化學知識、應用化學知識解決實際問題的過程中,表現(xiàn)出的心理與個性特征。它包括對物質形態(tài)與變化的觀察和感知;化學知識的記憶和想象;對微觀世界和化學現(xiàn)象的理解、概括、抽象、推理和論證;應用化學科學知識解釋客觀世界和解決實際問題的能力。對于處在化學教育啟蒙階段的初中學生,應從觀察能力、實驗能力、思維能力、自學能力等方面,培養(yǎng)和提高他們的化學科學能力。
1.觀察能力。觀察能力是知覺的特殊形式,是一種有目的、有計劃、主動的、持久的知覺過程,是和思維緊密結合的主動知覺活動。觀察能力是智力三要素(觀察、思維、創(chuàng)造)之一,是智力發(fā)展的基?;瘜W是一門以實驗為基礎的學科。觀察和實驗是化學最基本的研究方法。通過能動的、客觀的、定性、定量的綜合觀察,從實驗的宏觀現(xiàn)象入手,揭示和認識微觀變化的本質。觀察能力不是單一的知覺感知,而是諸多因素綜合性的智力過程。新教材增加了多幅彩圖、插圖、章頭圖和多項演示實驗,并在學生實驗前增設了思考題,啟發(fā)學生養(yǎng)成自覺觀察的良好習慣。教師除應做好每一個演示實驗外,還應在課堂教學、課外活動中,激發(fā)學生的觀察興趣,教會他們如何觀察。通過學生動手動腦,由表及里,去粗取精,去偽存真的觀察和思考,不斷提高他們的觀察能力,避免只看“熱鬧”,不看“門道”的不良習慣。
2.實驗能力。實驗能力是有目的地在人為控制條件下進行化學反應,認識和發(fā)現(xiàn)化學變化規(guī)律的能力。實驗能力既包括實驗操作能力,又包括推理、計算、對數(shù)據(jù)分析處理以及對實驗結論歸納總結、準確表述的能力。
教師應從以下幾個方面培養(yǎng)和提高學生的實驗能力:①能正確操作實驗儀器和設備;②明確實驗目的;③了解實驗原理;④掌握實驗方法;⑤對實驗現(xiàn)象進行準確的觀察和記錄;⑤對實驗結果進行分析處理,導出結論,寫出實驗報告。
教師應積極創(chuàng)設實驗條件,努力完成全部必做實驗。有條件的適當做一些選做實驗,鼓勵和指導學生做一些家庭小實驗,克服“教師黑板上講實驗,學生考試背實驗”,只注重理論學習,不重視實驗教學的弊端。充分發(fā)揮學生的獨立性和創(chuàng)造性,培養(yǎng)和提高他們動手、動腦能力,以及實事求是的科學態(tài)度和嚴肅認真的工作作風。
3.思維能力。思維是人類在事物表象、概念的基礎上進行分析、綜合、判斷、推理等認識活動的過程。其中分析和綜合是思維的最基本的過程。新教材正確處理了知識的邏輯順序和學生生理、心理發(fā)展順序的關系,在敘述方法和行文方面,注意調動學生主動學習、思考的積極性,以提高他們的抽象思維能力和自學能力。例如,在介紹物質結構的初步知識時,通過實驗和類比,引導學生從宏觀現(xiàn)象深入到微觀結構的本質,通過提出問題,引發(fā)思考,然后再概括出結論或概念,使學生從感性認識上升到理性認識。
4.自學能力。自學能力就是在已有知識水平和技能的基礎上,不斷獲取新知識并運用這些知識的能力?;瘜W教學的重要目的之一不僅是使學生“學會”,更重要是使學生“會學”?,F(xiàn)代科學技術發(fā)展迅速,知識更新周期縮短,如果不“會學”,就無法適應日新月異的社會發(fā)展需要。因此,現(xiàn)代教育的一個重要特點,就是培養(yǎng)學生不斷攝取新知識的自學能力,使學生受益終身。
三、化學科學思想水平
學生的化學科學思想水平包括以下幾個方面:
1.辯證唯物主義思想水平。?化學作為一門自然科學,本身就具有豐富的辯證唯物主義素材。在化學教學中進行辯證唯物主義觀點的教育,應結合教學內容,通過有機滲透,使學生逐步樹立起辯證唯物主義的世界觀和方法論,用對立統(tǒng)一、事物發(fā)展的矛盾性和統(tǒng)一性、量變到質變等觀點學習和認識化學問題,提高學生應用辯證唯物主義觀點觀察問題和認識問題的能力。
2.實事求是的科學態(tài)度。?初中化學啟蒙教育階段,應結合教學內容、化學史教學,對學生進行堅忍不拔的精神、實事求是的態(tài)度、嚴肅認真的作風等方面的教育。通過多種方法與途徑培養(yǎng)學生的科學思維、研究方法和嚴謹求實的治學精神。使學生認識到一切科學知識都來源于實踐,又反過來指導實踐的道理。
3.愛國主義的思想水平。新教材結合教學內容,注意對學生進行愛國主義教育。如教材中介紹了祖國在化學科技方面取得的卓越成就,以增強學生的民族自豪感和自信心。密切結合能源、材料、資源等教學內容,進行國情教育和愛國主義教育,使學生樹立起為建設社會主義祖國而努力學習的使命感和遠大目標。
加里寧說,“我沒有看到一門不能教育青年熱愛祖國,并培養(yǎng)他們具有最好的公民情感的科目?!被瘜W也不應例外。
4,環(huán)境保護意識水平。人類賴以生存的水圈、大氣圈、生物圈、巖石圈的物質在不斷運動變化,并按一定程序循環(huán)著,組成了環(huán)境物質的平衡體系。而人類在生產(chǎn)、生活中產(chǎn)生的污染卻破壞著人類賴以生存的環(huán)境。新教材的有關章節(jié)注意結合教學內容,對學生進行防止污染、保護環(huán)境的教育。教師應通過“我們只有一個地球”的教育,讓學生認識到環(huán)境保護的緊迫性和重要性,使學生從小養(yǎng)成愛護環(huán)境,保護環(huán)境的良好意識和習慣。
四、化學科學品質
化學科學品質指學生學習化學的動機、興趣、情感和意志等?;瘜W科學品質是一種非智力因素,在一定條件下對學生的學習水平起著十分重要的作用。
1.化學學習動機。學習動機是指引起和維持學生進行學習活動,達到預定目的的意念。使學生明確學習目的是培養(yǎng)和激發(fā)學生學習動機的最有效的方法?;瘜W是一門非常重要的自然科學?,F(xiàn)代社會,不管是高科技或日常生活,都與化學科學息息相關。學好化學是我國四化建設的需要,是科學發(fā)展和人類進步的需要。
在教學中應始終貫穿理想教育這一主線,通過具體的實例,生動有趣的教學,使學生明確學習目的,強化學生的學習動機。
2.化學學習興趣。化學學習興趣是指學生對化學力求認識、趨近的一種心理傾向。興趣是學生學習的主要動力。學習興趣使學生始終對學習保持良好的心理狀態(tài),并在其中得到樂趣和滿足?;瘜W教學中豐富多采的實驗為培養(yǎng)學生的學習興趣創(chuàng)造了得天獨厚的教學情境。此外,使學生明確學習目的,采取有效的教學方法,教師淵博的知識等,都是激發(fā)和培養(yǎng)學生學習興趣的有效因素。
3.情感。情感是人們在認識客觀世界時所表現(xiàn)出的不同的心理反應和態(tài)度。學生在學習過程中的愉快、熱情的良好情感,可使學生產(chǎn)生積極向上的心理狀態(tài)。悲傷、灰心、冷漠、煩躁等不良情感可給學生的學習帶來消極的影響。因此,在教學中對學生(尤其對差生)的熱愛、信任和尊重,教師高尚的人格,以及生動有趣、形式多樣的教學方法,都是培養(yǎng)學生良好情感的重要因素。
4.意志。意志是人們在有意識、有目的的行動中表現(xiàn)出的一種契而不舍、克服困難的心理過程。任何學習過程都是復雜而艱辛的。學生在學習中會遇到不少困難與挫折,如深奧的原理難以理解,習題難懂難做,不良情緒的干擾等。如果沒有堅強的學習意志是不可能長期堅持單調學習并取得優(yōu)秀成績的。在化學教學中,教師應通過多種方法和途徑培養(yǎng)和鍛煉學生的意志。如設計一項對環(huán)境污染進行監(jiān)測的任務,讓學生長期堅持去做。還可結合化學史教學,介紹有關科學研究工作者為人類進步不畏艱險、奮勇登攀的優(yōu)秀品質。
學生的化學科學素質的“四要素”既有區(qū)別,又相互影響和促進。在教學中,教師要處理好知識、技能和能力的關系。知識和技能是學生形成能力的基礎,而能力是學生掌握知識和技能的必要條件,是促進他們提高學習水平的重要因素。
“基于學科的信息門戶”(SubjectBasedInformationGateways,即SBIGs,本文簡稱為學科信息門戶)又稱為基于學科的門戶(subject-basedgateways)、學科索引門戶(subjectindexgateways)、虛擬圖書館(virtuallibraries)、信息交換所(clearinghouses)、學科樹(subjecttrees)和尋路器(pathfinders)等[2]。它曾經(jīng)是“提供可檢索和可瀏覽的因特網(wǎng)資源目錄的聯(lián)機服務系統(tǒng),集中于某一相關的學術領域,提供對經(jīng)圖書館工作人員遴選和按學科組織的因特網(wǎng)資源的利用”[3]。在開放式數(shù)字信息服務環(huán)境下,“學科信息門戶致力于將特定學科領域的信息資源、工具與服務集成到一個整體中,為用戶提供一個方便的信息檢索和服務入口”[4]。學科信息門戶按照某學科(專題)用戶的要求對網(wǎng)絡中相關的信息資源進行了更有針對性、更深入的揭示,在給用戶“指路”的同時提供更專門、更專深的信息檢索服務,有助于專業(yè)用戶在本領域的“信息超市”(informationsupermarket)中選擇高質量的資源和獲得“一站式檢索”(one-sitesearch)服務,從而保證用戶獲得“所得即所要”的信息。正是由于學科信息門戶具有這些優(yōu)于搜索引擎的特點,新的學科信息門戶近幾年在國外不斷涌現(xiàn)。在國內,2001年底正式啟動的中國國家科學數(shù)字圖書館(theChineseScienceDigitalLibrary,簡稱CSDL)也已建立起圖書情報學等多個學科信息門戶。筆者擬對學科信息門戶的優(yōu)化策略進行探討,以期能為已有的學科信息門戶的改進與新的學科信息門戶的開發(fā)提供參考。
1盡可能全面地收錄本學科資源
一個好的學科信息門戶所指引的有關資源應盡可能地涵蓋本領域重要的資源(涉及資源的內容、時間、地域與語種范圍),如表1中的INFOMINE的記錄達到了12萬余條;收錄的資源類型宜多樣化,以方便用戶對某一專題信息資源的“一站式檢索”,即建立一個不僅收錄各種形式的因特網(wǎng)資源(網(wǎng)上可以公共獲取的全文電子圖書、電子期刊、書目、指南、郵件列表、電子公告板、新聞組、機構、會議、專家、學者以及其他網(wǎng)站鏈接等),而且囊括館藏實體資源(包括二次文獻數(shù)據(jù)庫、全文數(shù)據(jù)庫、館藏目錄、聯(lián)合目錄等)的集成化系統(tǒng),實現(xiàn)兩種資源在同一界面的無縫存取(seamlessaccess),并將其整合為易檢易用的有機整體,即“hybridlibraries”(復合圖書館)?;谟脩衾娑芾淼膹秃蠄D書館:人文科學復合圖書館的組織管理模型(MAnagingthehybridLIbraryfortheBenefitofUsers,簡稱MALIBU)[5]便是一個成功的范例。
2嚴格選擇資源
從總體而言,學科信息門戶的資源選擇必須有一套符合該學科特點、既定用戶需求、服務宗旨、規(guī)模及經(jīng)費支持等方面要求的資源選擇標準。就單個資源而言,在內容上要注意信息的準確性、權威性、客觀性、唯一性、新穎性、完整性與針對性(所指引的網(wǎng)址要盡量接近主題內容,盡量減少用戶點擊的次數(shù));在形式上要考察信息的格式(是否是標準的或常見的格式,如圖像文件的常見格式有.jpeg,.gif等),用戶使用的便利性(考慮用戶訪問本網(wǎng)站采集的資源時所需的硬件、軟件和連接方式等要求),導航是否清晰,排版結構的美觀程度以及資源的可存取性與可用性(指向的資源地址正確,鏈接資源的原始網(wǎng)址以便用戶訪問到最及時和最權威的信息,注意被鏈接資源的注冊要求、收費規(guī)則、知識產(chǎn)權聲明與特殊服務規(guī)則等;優(yōu)先選擇網(wǎng)上免費資源,當網(wǎng)絡用戶與鏡像站點的“電子距離”比原始站點更近時,要鏈接鏡像站點以便于用戶進行更有效的存?。?。
表1中的ADAM,AHDS,SOSIG,EEVL,EELS,OMNI和MathGuide都強調要選擇學術性資源,Biz/ed則注意選擇來自非盈利機構網(wǎng)站的資料。SOSIG提供的每一種資源都經(jīng)過研究圖書館員和學科專家的選擇與描述,這些資源有:電子期刊、數(shù)字化圖書、報告、論文、書目、教育軟件、電子新聞稿、郵件列表和重要的社會科學機構的主頁。LII選擇與評價資源的標準是:選擇最適合公眾和圖書館用戶需求的資源,不收錄沒有信息內容的純商業(yè)性站點,而且,每一種資源都經(jīng)過圖書館員對其價值進行的評價。
3對資源進行高質量的元數(shù)據(jù)描述
元數(shù)據(jù)是關于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù),它對信息資源或數(shù)據(jù)對象進行描述,目的在于使用戶能夠發(fā)現(xiàn)、識別、評價資源,并對相關的信息資源進行選擇、定位和調用,追蹤資源在使用過程中的變化,實現(xiàn)信息資源的整合、有效管理和長期保存[6]。
學科信息門戶對資源的描述應該優(yōu)先采用國際通用的元數(shù)據(jù)與標記語言,元數(shù)據(jù)元素中的“主題”描述要利用國內外著名的分類法與主題詞表。例如,澳大利亞要求學科信息門戶全部采用已有的元數(shù)據(jù)標準,如都柏林核心元數(shù)據(jù)(DC)、MARC和澳大利亞政府查找服務(AustralianGovernmentLocatorService,簡稱AGLS)等元數(shù)據(jù)以及自己獨有的元數(shù)據(jù)元素進行標引,并支持因特網(wǎng)內容選擇平臺(PlatformforInternetContentSelection,簡稱PICS)。INFOMINE的記錄以HTML語言表示,主題標引使用《國會圖書館主題詞表》(LibraryofCongressSubjectHeading,簡稱LCSH),記錄還可以轉換成MARC格式。LII的每條記錄都給出了詳細的介紹,包括資源名稱、URL、摘要、主題詞、記錄創(chuàng)始人與時間、記錄修改人與時間,其中摘要由LII工作人員撰寫,使讀者在進入一個網(wǎng)站前便可了解其主要內容。LII鏈接的基本是資源的原始地址,對工作流程、著錄項目與規(guī)則以及注意事項均做了非常具體的規(guī)定,因而能夠保證資源描述的質量與一致性。而GEM采用的元數(shù)據(jù)元素有:資源題名、描述、級別、GEM主題標目、ERIC敘詞、資源類型、格式、權限信息、日期、語種、出版者、創(chuàng)建者和編目機構。AHDS采用21個元素,Agrigate則有30多個元素,包括DC的15個基本元素、管理核心元數(shù)據(jù)(AdminCore)和AGLS中的若干元素以及該門戶特有的元素(如記錄加入Agrigate數(shù)據(jù)庫的時間、Agrigate批準者、Agrigate評述日期、Agrigate用戶級別等)。
采用的元數(shù)據(jù)需要容納學科信息門戶中可能出現(xiàn)的任何類型的數(shù)據(jù)(比如,GEM收錄教學計劃、課程大綱等有特色的資源類型),包括傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)類型(圖書、期刊、文件等),也包括內容對象組合(例如由若干文本、圖像和音像組成的課件)、內容對象資源集合(圖書館、網(wǎng)站、數(shù)據(jù)庫等)、資源集合知識組織機制(例如分類表、敘詞表、語義網(wǎng)絡)等[7]。4構建合理的分類體系和盡量運用受控詞表
分類體系是對學科信息門戶收集的資源實施分類組織和用戶進行瀏覽與檢索的依據(jù)與橋梁,其科學性十分重要。學科信息門戶可以采用已有的文獻分類法(包括綜合性的分類法與專業(yè)或專題分類法),也可以結合自身特點與目的對已有的分類法進行適當改進,或者采用自編的分類法。在分類體系的構建中,分類表的展現(xiàn)應力求簡單、明了,盡可能將所有的一級類目展現(xiàn)在一個頁面;還要充分利用網(wǎng)絡方便的超鏈接功能,對具有多重隸屬關系與相關關系的類目設置合理的參照系統(tǒng)。
受控詞表的運用既可以保證資源描述的準確性,還有利于實現(xiàn)本專業(yè)的深入檢索。例如,GEM建立的敘詞表是一個多層次結構的術語體系,提供比某一術語更廣或更窄的術語及相關術語間的鏈接。SOSIG建立了社會科學的敘詞表以助用戶限定檢索,該詞表以英國Essex大學開發(fā)的“人文科學與社會科學電子詞表”(HumanitiesandSocialScienceElectronicThesaurus,簡稱HASSET)為基礎。Agrigate采用CAB國際農業(yè)詞匯(CABInternationalAgricultureThesaurus)進行元數(shù)據(jù)創(chuàng)建、主題瀏覽和主題檢索。LII采用國際通用的LCSH進行標引,但又將LCSH中的部分主題改為更符合公眾特點的主題名稱(例如,將LCSH中的主題詞“electronicmailsystem”更改為“e-mail”)。它遵守Z39.50與MARC標準,使得它具有與其他學科信息門戶之間實現(xiàn)互操作的可能性。筆者通過網(wǎng)上調查,將國內外重要學科信息門戶采用分類法與受控詞表的情況整理成表1。
表1國內外重要學科信息門戶及其采用的分類法與受控詞表
附圖
注:①上表中的“無”系指沒有利用現(xiàn)有的主題詞表;②表中的簡稱依次為:LCC指LibraryofCongressClassification,ERIC指EducationResourcesInformationCenterDescriptors,AAT指Art&ArchitectureThesaums,EI指美國工程信息公司的EngineeringInformationClassificationCodes,NLM指NationalLibraryofMedicineClassification,MeSH指MedicalSubjectHeadings,CAB指CABInternationalAgricultureThesaurus;③BIOME對于不同的大類采用不同的分類法。
5定期更新與維護
學科信息門戶的更新與維護包括三個方面:①信息資源的更新與添加。由于網(wǎng)上站點的增加與更改頻繁,學科信息門戶要真正成為因特網(wǎng)信息的深層組織工具,必須及時更新其收錄的資源,這也是保證學科信息門戶質量的最重要的后續(xù)工作。②學科信息門戶中信息資源的安全。要注意對資源進行備份與保存。③服務器的完整性、功能與持續(xù)服務的保障。如果用戶經(jīng)常遇到服務器不能正常工作,或有的功能失效,就會失去對該學科信息門戶的信心。英國著名的“發(fā)展歐洲研究與教育信息服務”項目[8](DevelopmentofaEuropeanServiceforInformationonResearchandEducation,簡稱DESIRE)在其手冊中對學科信息門戶服務器的要求及硬件與軟件配置做了詳細規(guī)定[9],可供參考。澳大利亞國家圖書館的學科信息門戶創(chuàng)始計劃也制訂了類似的規(guī)定。為此,一方面,要有專門的工作人員不斷追加新的網(wǎng)絡資源,及時剔除錯鏈、死鏈,保障整個系統(tǒng)在結構上為一個活的系統(tǒng);另一方面,必須改變目前因追求高質量而過于依靠人工參與的狀況,充分利用網(wǎng)上自動漫游、自動跟蹤、自動分類和自動標引技術,采用人機結合的工作方式,為用戶提供更優(yōu)質、高效的服務。
在學科信息門戶建設之前和建設過程中就要考慮易于維護的問題。LII的資料每周更新,有工作人員負責新資源的追加和保持資源鏈接的有效性。據(jù)該門戶網(wǎng)站的介紹,它們的“死鏈”從來不超過100個。同時,鼓勵用戶根據(jù)LII的標準推薦新資源,設立了“本周新資源”、“更多新資源”和“上周新資源”欄目,資料更新比較及時。而瑞典工程學電子圖書館(EELS)由于人工編制索引慢,跟不上網(wǎng)絡資源變化的速度而不得不停止使用,計劃在以機器人編制索引的AllEngineering[10]基礎上開創(chuàng)一個新的門戶。
值得注意的是,學科信息門戶的更新與維護要考慮用戶的需要與反應,比如設計用戶調查表,聽取用戶評價意見,根據(jù)用戶需求和網(wǎng)絡信息資源的變化及時對詞表和分類體系進行調整,還可以鼓勵用戶推薦資源或參與維護(如WWWVirtualLibrary,Agrigate和EELS)。EELS還設計了詳細的用戶評價調查問卷(userevaluationquestionnaire)。EELS的調查問卷設計得非常具體,可供其他學科信息門戶借鑒。其問題包括綜合性問題(工程學是否是你感興趣的主要領域、你介入工程學領域的主要原因、使用計算機的情況、使用WWW的情況、使用WWW的目的),EELS使用中的問題(EELS的界面是否令人悅目、導航功能是否容易使用、你使用過EELS的哪些功能、使用EELS數(shù)據(jù)庫的原因、為什么EELS對你用處最大、EELS的幫助功能如何、EELS的檢索結果與你的期望是否很接近、EELS中的資源是否滿足你的質量標準、請告知你需要但EELS沒有提供的服務、你希望EELS中的文獻描述更詳細還是更簡略、EElS中的分類是否便于你查找文獻、從你的經(jīng)驗看EELS最有用之處和最沒用處是什么、EELS與搜索引擎相比較的優(yōu)勢何在、你希望EELS提供什么功能以使其對你最有用處)以及學科信息門戶使用的可行性(你希望諸如EELS類的學科信息門戶提供搜索引擎所不具備的哪些功能、你認為WWW上的質量保證是好事嗎、你認為EELS提供了有用的服務嗎、你希望一次檢索應該返回的記錄數(shù)大約是多少、請對EELS提出更進一步的評論意見)[11]。而GEM每年都提供一個詳細的評估報告(evaluationreports)。
6重視互操作性
學科信息門戶中各信息源數(shù)據(jù)庫與信息平臺差異可能很大,為了在統(tǒng)一的界面中使用來源各異的網(wǎng)絡資源,學科信息門戶必須具有異構計算機軟硬件平臺間良好的互操作性,具有跨門戶檢索的能力。
學科信息門戶互操作的實現(xiàn)有賴于學科信息專家與計算機專家的合作、國家間的合作以及跨語言與跨文化問題的的解決。SOSIG便是圖書館學專家、信息科學專家、計算機科學專家對圖書館應用、實踐與數(shù)據(jù)庫技術有機結合的結果,旨在為社會科學研究人員、大學教師和圖書館員提供世界范圍的因特網(wǎng)資源的快捷而高質量的檢索,一投入使用便備受歡迎。有些國家學科信息門戶建設的合作已經(jīng)超出本國的范圍,如澳大利亞的虛擬工程圖書館(AustralianVirtualEngineeringLibrary,簡稱AVEL)已開始與英國愛丁堡工程學虛擬圖書館(EEVL)合作,擬將合作擴大到東南亞和我國的香港特區(qū),并打算與EELS開展跨門戶的檢索?;瘜W學科信息門戶的合作面更廣,澳大利亞的MetaChem已經(jīng)與德國的化學信息門戶合作,并打算與英國的BUBL和美國的IsaacNetwork互通。
為了提高互操作性,美國國家自然科學基金會(NSF)資助的IsaacNetwork[12]采用DC作為元數(shù)據(jù),以Linux作為平臺,以LightweightDirectoryAccessProtocol(LDAP)[13]和WHOIS++作為信息查詢與交換協(xié)議,而以代號為RFC2651的通用索引構建協(xié)議(theArchitectureoftheCommonIndexingProtocol,簡稱CIP)[14]作為索引編制與互換協(xié)議。通過該門戶,用戶可以對SOSIG、BUBLLINK、EEVL、EdNA、MathGuide、GeoGuide、OMNI等近20個學科信息門戶進行跨門戶的檢索。同樣由NSF資助的“全國科學、數(shù)學、工程和技術教育數(shù)字圖書館”(SMETE)項目則將多個分布式學科信息門戶作為整個數(shù)字信息資源的整合機制和服務渠道,允許用戶通過該門戶體系檢索和調用各種不同的信息資源與服務[15]。自1999年9月開始,NSF和英國合作信息系統(tǒng)委員會(JISC)共同發(fā)起的“國際數(shù)字圖書館創(chuàng)始計劃”(InternationalDigitalLibrariesInitiative)資助了為期3年的“IMesh工具套(TheIMeshToolkit)”項目,IMesh即“因特網(wǎng)學科信息門戶國際合作”(InternationalCollaborationonInternetSubjectGateways),該工具套適用于分布式學科信息門戶的構建[16]。
為了便于新建和已有學科信息門戶之間的交流,澳大利亞于2000年組建了“澳大利亞學科信息門戶論壇”[17],并制訂了一系列學科信息門戶建設的標準,包括“澳大利亞學科信息門戶論壇技術考慮:技術、規(guī)范與標準”、“澳大利亞學科信息門戶最佳實踐核對清單”、“發(fā)展澳大利亞學科信息門戶的國家框架”和“學科信息門戶軟件的要求”等[18]。
7運用相關技術
學科信息門戶的運作僅靠圖書館的理念是不夠的,要涉及到大量的實現(xiàn)技術,如虛擬現(xiàn)實(VirtualReality,簡稱VR)技術、虛擬專用網(wǎng)(VirtualPrivateNetworks,簡稱VPN)技術、虛擬局域網(wǎng)(VirtualLocalAreaNetwork,簡稱VLAN)技術、虛擬數(shù)據(jù)庫(VirtualDatabase,簡稱VDB)技術、通用對象請求體系結構(CommonObjectRequestBrokerArchitecture,簡稱CORBA)技術等。例如,利用虛擬專用網(wǎng)技術可以解決學科信息門戶信息共享的安全問題。信息推送(push)技術通過信息機制,在用戶初次使用時設定所需的信息后,能通過推送(push)或網(wǎng)播(net-casting)的方式把網(wǎng)上相關信息送到用戶面前。這種基于push技術的Internet信息檢索技術既為用戶搜索、瀏覽網(wǎng)上的相關信息提供了快捷入口,又為學科信息門戶在廣域網(wǎng)內的信息共享提供了技術支持。為了便于用戶從不同的角度進行檢索,學科信息門戶在建設中可以提供多種格式的元數(shù)據(jù),并充分利用已有的不同元數(shù)據(jù)之間的轉換工具,如從MARC21轉換到DublinCore,從DublinCore到EAD,GILS,USMARC等,英國圖書館與信息網(wǎng)絡化辦公室(theUKOfficeforLibraryandInformationNetwoking,簡稱UKOLN)在其網(wǎng)站中對這些轉換工具做了導航[19]。SOSIG采用了自動標引、分布式編目、鏡像等先進技術。LII目前采用快速的、靈活的、功能強大的網(wǎng)頁索引系統(tǒng)(SimpleWebIndexingSystemforHumans-Enhanced,簡稱SWISH-E)。GEM采用Siderean軟件公司的具有分面檢索技術的Seamark檢索引擎。學科信息門戶建設可利用已有的運行可靠的軟件或使用較多的軟件,如由JISC和英國電子圖書館項目共同資助的“基于學科的服務中的資源組織與發(fā)現(xiàn)(ResourceOrganisationAndDiscoveryinSubject-basedservices,簡稱ROADS)”軟件已廣泛應用于SOSIG,OMNI,ADAM,EELS,EEVL和Biz/ed等學科信息門戶中[20]。
8提供個性化、人性化服務
網(wǎng)絡環(huán)境下,用戶需求的變化除了需求量上的增長外,還表現(xiàn)為信息需求復雜程度的提高:用戶成分逐漸多樣化、復雜化,不同年齡、性別、文化程度、國別、信仰的人士有著不同的信息需求。同一個用戶在學習、娛樂、工作等不同的活動中也有著不同的信息需求,希望有一個系統(tǒng)能直接、深入、有效地支持其檢索、處理信息和利用信息來解決問題,幫助其建立個人的數(shù)字圖書館(personaldigitalIibrary,簡稱PDL)。用戶信息需求的個性化要求學科信息門戶在提供信息瀏覽與檢索等基本服務的同時,還要利用網(wǎng)絡新技術,跟蹤用戶需求,主動地為用戶提供新資源通報、信息推送與定制服務。學科信息門戶還必須利用可視化等技術增強用戶界面的友好性,注重幫助功能的提供,體現(xiàn)對用戶的人文關懷,注意尊重與保護合法用戶的權利與個人隱私。
EELS的功能除了瀏覽與檢索外,還有方便的幫助功能和新資源通報(What''''snewinEELS)服務。LII創(chuàng)造了一個普通用戶易于使用的界面,用戶可瀏覽所有的主題,其檢索功能也非常強大:用戶可以在基本檢索中選擇檢索所有字段或只在資源題名、主題、描述、URL字段中檢索;選擇進行詞根檢索或非詞根檢索;對輸出結果可以選擇只顯示題名或顯示完整記錄;高級檢索還支持布爾邏輯檢索。但由于開發(fā)的時間較早,LII忽略了用戶定制等服務。2000年始由NSF資助的美國國家科學數(shù)字圖書館(theNationalScienceDigitalLibrary,簡稱NSDL)非常注意數(shù)字圖書館的交互性與個性化服務,已建成的SMETE不只是一個網(wǎng)上的信息存儲場所,還給用戶提供了一個動態(tài)的、開放式的數(shù)字化學習空間,用戶可在此進行信息瀏覽與檢索、下載、定制個人文件夾、獲得適合其需要的資源推送服務、發(fā)表評論以及與同行交流等,真正為用戶創(chuàng)造了一個數(shù)字化的信息資源存儲與服務空間。CSDL已能把用戶需要的信息資源和服務有機地集成在一個統(tǒng)一的系統(tǒng)里,并開通了分布式參考咨詢系統(tǒng),聘請30多位中國科學院前沿領域的科學家和資深的咨詢館員為知識導航和咨詢專家,為用戶向專家交流咨詢提供了平臺[21]。這些都是新型的學科信息門戶應該具備的。
以上的優(yōu)化對策是就單個學科信息門戶而言的,從總體上看,學科信息門戶發(fā)展不平衡的局面有待改變。這種不平衡表現(xiàn)在地域分布、學科分布與語種分布等方面。醫(yī)學與健康科學、工程學、教育學等學科的信息門戶很多,而音樂等學科的信息門戶很少。有影響的學科信息門戶主要分布在美國與歐洲,澳大利亞的學科信息門戶近幾年也發(fā)展較快,其國家圖書館已經(jīng)建立了農業(yè)、教育、人文科學、法律和舞蹈等學科的信息門戶,在建的還有“澳大利亞音樂”(MusicAustralia)。英國StAndrews大學圖書館和Heriot-Watt大學圖書館分別整理了一個收錄50多個學科信息門戶的列表[22-23],其中沒有一個是我國的,這一點值得我們深思。我國的學科信息門戶可通過推出英文版、采用國際標準(如DC,Z39.50,OAI等)和參與國際學科信息門戶建設的合作項目來加速其國際化進程。
【參考文獻】
1黃如花.網(wǎng)絡信息組織:模式與評價.北京:北京圖書館出版社,2003
2KirriemuirJ,BrickleyD,WelshS.Cross-searchingsubjectgateways:thequeryroutingandforwardknowledgeapproach.[2004-11-23]./dlib/january98/01kirriemuir.html
3WhatisSubjectGateway?[2004-11-23]./html/subjectgateways/subjectgateways.html
4張曉林.分布式學科信息門戶中網(wǎng)絡信息導航系統(tǒng)的規(guī)范化建設.圖書館學、信息科學、資料工作,2003(1):88-94
1ManagingthehybridLibraryfortheBenefitofUsers(MALIBU):ahybridlibraryforhumanitiesmodelsformanagementandorganisation.[2004-11-23].
10"All"EngineeringResourcesontheIntemet:aCompanionServicetoEELS.[2004-11-23].
11DESIRE:DeliverableD9.3-Appendices.[2004-11-23].
12IsaacNetwork.[2004-11-23].
15NationalScience,Math.,EngineeringandTechnologyEducationDigitalLibrary(SMETE).[2004-11-23].
16TheIMeshToolkit.[2004-11-23]./toolkit/
17AustralianSubjectGatewaysForum(ASGF).[2004-11-23].
18AustralianSubjectGatewaysForumStandards.[2004-11-23].
一、和諧師生關系,催化高效課堂師生關系
作為學校中最基本的人際關系,對提高教育教學的效益是十分有益的。師生之間融洽的氛圍不僅能有效激發(fā)學生對學習的積極性、主動性,也有利于教師對教學活動的開展。因此在初中化學教學中,教師應轉變教學觀念,全面把握課改師生關系的內涵,做到以學生為中心,想方設法地增強和保持學生強烈的學習動機,從而最終共同營造一種愉悅的、興奮的、共享的教育情境,邁出打造高效課堂的第一步。在課堂教學中,教師要善于捕捉學生的一言一行,學生不經(jīng)意間流露的一個細小的動作、一個細微的眼神,很有可能都是學生對自己學習狀況的一個真實反映。在課后多進行師生交流,把在課堂上觀察到的信息以個別談心、課外活動或集體交流等方式與學生進行坦誠對話,以平等對話拉近師生距離。正所謂 :“親其師,信其道”,學生自然而然就會對化學這門學科產(chǎn)生興趣,通過教師對學生的深刻了解與情感交流,潛移默化地使學生發(fā)生了情感上的改變。在素質教育的今天,教師的身份已經(jīng)不僅僅是知識的講授者和解惑者,更是轉變?yōu)閷W生在探求新知識道路中的合作者和指導者。在教學中必須注意發(fā)揮情感因素的作用,有了良好的感情上的溝通,才能讓學生在張弛有度的課堂教學節(jié)奏中不但學到化學知識,更能在和諧的氛圍中得到最大的心理滿足,更能增強和保持學生強烈的學習動機,又何嘗不能實現(xiàn)課堂教學效益的最優(yōu)化呢?
二、優(yōu)化實驗教學,提高教學效率
實驗是進行化學探究的主要手段之一。實驗可以調動學生學習化學的積極性,在實驗探究中掌握化學概念,培養(yǎng)學生的觀察能力和實驗操作能力。因此,教師應重視對化學實驗的教學,并積極探索實驗教學的進一步優(yōu)化策略,最大限度地調動學生對實驗的探究欲望,并借助實驗提高學生分析問題和解決問題的能力。例如 :在學習“氫氧化鈉的化學性質”時,可以增加“噴泉”趣味實驗,在講“燃燒”時,增加“燒不壞的手帕”“魔棒點燈”實驗 ;在講指示劑與酸堿的反應時,增加“無中生有”等實驗,富有“魔力”的趣味實驗可以牢牢抓住學生的眼球。再比如在講“二氧化碳的制取”的內容時,教師可以采用探究類實驗的教學,首先給學生提供各種器材如下 :錐形瓶、廣口瓶、燒瓶、試管、單孔塞、雙孔塞、分液漏斗、長頸漏斗、注射器、導氣管。以及生活用品如:飲料瓶、吸管等。然后讓學生自主設計、自選器材進行組裝后分組試驗,在最后的評價環(huán)節(jié)可以讓學生進行自我評價,也可以是小組間進行評價,說出各自裝置的優(yōu)缺點,并自選一套進行實驗制取。這樣的探究實驗可以讓學生知道進行化學實驗的裝置并不是唯一不變的,只要敢于實踐,敢于創(chuàng)新,就會產(chǎn)生更新、更好、更有效的裝置,從一定程度上培養(yǎng)了學生的多元思維和創(chuàng)新思維??梢?,實驗教學是學生學習化學知識的重要內容和方法,很多化學概念都需要通過實驗引入或驗證。教師應重視實驗教學工作的重要性,以引導學生掌握必要的知識和實驗技能。
三、巧設教學情境,強化課堂教學
化學的世界有著與生俱來的魅力,只要我們細心留意,生活中的很多資料都可以被巧妙地運用到教學中來,或聯(lián)系生活實際,或追蹤社會熱點,或利用化學故事,都能創(chuàng)設趣味、時尚、生動的情境,化枯燥為生動,讓學生真實地感受到化學世界的生動活潑和精彩紛呈,大大提高了學生對課堂教學的參與度,在富有趣味、新奇的氛圍中可以讓學生真切地感受到化學世界的奇妙,以及化學“服務于生活”的重要性和實用性,這些有利的積極的心理因素正是實現(xiàn)高效課堂的必要因素。例如 :在學習“一氧化碳的性質”時,教師可引導學生回憶生活中燒開水時,不小心將少量水潑灑到煤爐火焰上,爐火不但不減退,反而躥出一股火焰且燃燒更旺 ;冬天關閉門窗用爐火取暖,空氣流通不暢,容易引起煤氣中毒等等。這樣的生活經(jīng)驗絕大部分學生都有,最容易啟發(fā)學生形成表象,積極思考,達到憤悱狀態(tài),從而產(chǎn)生良好的學習效果。再如:在《燃燒和滅火》的教學中引入英國戰(zhàn)艦“歐羅巴”號失火事件并提出問題 :誰是縱火犯?繼而讓學生進行猜想、分析、討論,教師及時評價,在互動的氛圍中把課堂教學推向,這樣的過程不僅有利于學生對化學原理的理解,更是突出了新課程要求的“過程與方法”的教育,在完成教學任務的同時實現(xiàn)了課堂教學的高效。生活中處處有著化學現(xiàn)象,無論是居民日常生活中,還是新能源開發(fā),無論是現(xiàn)代社會發(fā)展進程的需要,還是環(huán)境保護等社會公益事業(yè),化學都與我們的生活緊密相連。只要我們教師能用心,生活中的很多資料都可以作為教師設計教學情境的豐富素材。
站在講臺上,我的心強作鎮(zhèn)定,盡量面帶笑容(我也不知當時是甜笑還是苦笑),用輕松的語氣說:“各位同學,我們這節(jié)課換用一種新的方式上課,大家先看第二章第一節(jié)《元素與物質的分類》中的第一部分:‘元素與物質的關系’,如果不懂的地方,大家可以前后兩組的同學為一組,進行討論,20分鐘后,我們全班共同討論,把你們在小組中無法解決的問題提出來,大家討論。如果大家都無法解決,我可以幫助大家解決;若是我也解釋不了,最后大家下課后共同查閱資料尋找答案;若今天解決不了明天再討論。現(xiàn)在大家開始看書,前面一排的同學轉向后面,大家開始吧!”我的聲音沉沉地落在靜靜的教室里,全班同學依然呆呆地望著我,一絲冷風掠過我的心房,我忽然傻傻地笑了,大家驚奇地盯著我,我說:“我們現(xiàn)代教育的目的不是培養(yǎng)大家閨秀,而是要培養(yǎng)有自信﹑有活力﹑有激情﹑有才華的人。你們都看著我,是不是發(fā)覺我的‘臉皮很厚’啊(順便給大家做個鬼臉)—竟然敢在73個人的面前又說又笑,面不改色,心不跳!”全班同學一陣騷動,有的小聲的笑了。我的心一動,是不是首先該從思想意識上啟發(fā)啟發(fā)他們?我說:“同學們,你們今天坐在這里,不要只想自己是一個學生,孔子曰‘三人行,必有我?guī)熝??!虼?,你們也可能成為老師的老師,如果你們不自己看書找出自己不懂的問題,然后提出來,大家自己共同探討或者自己主動尋求答案,只是靠老師強行灌輸給你們,這就跟老師把飯在自己嘴里嚼過一遍而后吐入你們的嘴中給你們吃。你們會覺得好吃嗎?”全班嘩然大笑,有的同學開始點頭,有的卻做出要吐的樣子,切實可愛。我的心開始有了暖意,我開心地說:“大家現(xiàn)在開始吧!”
十分鐘過去了,大家看完了書,前排的同學都自覺地轉向后排,扭到后排時,開始還有一些不好意思,特別是女生的臉上還有一點羞澀,大膽的一些同學開始提出自己的問題。慢慢地小組討論的聲音開始變大,有的同學提出問題、有的同學馬上說出自己的見解、有的同學之間相互爭論、有的同學相互探究對方的觀點的不足?!皸罾蠋?,你能不能加入我們小組的討論?”平時比較“竄”的同學問我,我又是一蒙,馬上回答道:“可以,完全可以嘛!我們都在學習嘛!我們是共同學習!”剛說完這句話,大家的熱情上來了,我加入了那一個小組討論。教室里成了一個問題的海洋,同時也成了老師的海洋,探索的海洋。
“楊老師,20分鐘已經(jīng)到了。”坐在前面的一個同學提醒我一下,我看了看鐘,時間已經(jīng)過去了20分鐘,輪到全班集體討論的時間了。大家一個個轉過來,坐好。我說:“大家在小組里面沒有得到解決或者還不清楚的問題,現(xiàn)在可以提出來,我們一起共同討論。”大家你看看我,我看看你,依然坐在那里不動,偶爾有一點私語,但沒有人站起來。我接著說:“如果沒有人有問題,我們的‘元素與物質的關系’就過了。接下來一個問題‘物質的分類’?!卑嗌项D時發(fā)出嘆息聲,有的目光中充滿疑問,有的膽怯地看著自己的手。其實,我只想試一下他們有沒有問題,看來問題還不少,就是沒有膽量站起來(當著這些人的面),可能又是觀念問題或者心理問題。
【原理】土壤里含有許多有機酸、無機酸、堿以及鹽類等物質,各種物質的含量不同,使土壤顯示出不同的酸堿性。土壤的酸堿性可以用酸度表示,即用pH值表示土壤的酸堿性。習慣上把pH值在6.5~7.5范圍內的土壤叫中性土。土壤酸堿度的分級情況見下表。
土壤的酸堿度會影響作物生長,各種作物對土壤pH值的要求也是不同的。下表是一些主要農作物適宜生長的酸度范圍。
測定土壤的酸度,一般用蒸餾水或鹽溶液(常用氯化鉀)提
取土壤中游離態(tài)或代換性的氫離子,然后用pH試紙或備有標準色階的pH混合指示劑測定溶液的酸堿度。如果用pH計,測定的值更精確。
【操作】稱取1g風干或新鮮土樣,放入試管內,加入5mL蒸餾水,試管口加塞后充分振蕩,放置澄清后用精密pH試紙(pH值在5.5~9.8)測定上層清液的酸度。
【說明】
(1)土壤樣品的采集要科學。例如,測定大田的土壤酸度,采樣時應多點取樣,如10畝地可取5個點,30畝地可取10個點,大于30畝可取15~20個點。把各點的樣品充分混合后,測定所取土樣。為了保證測定準確,應重復測試一次,加以驗證。
(2)蒸餾水必須用pH=7的中性水,否則要用氫氧化鈉溶液或鹽酸把pH值調到中性。
(3)速測用的土樣一般以新鮮的自然濕土為宜。保存?zhèn)溆猛翗右L干,潮濕的土壤易受微生物的作用而改變土壤的性質。風干的方法是:把土樣攤在塑料薄膜或紙上,趁它在半干狀態(tài)時壓碎,除去殘根等雜質,鋪成薄層晾干,再用木棒碾碎。風干場所要干燥通風,防止酸、堿氣體侵入。風干后再次研磨、過篩處理,最后裝入土樣瓶或塑料袋內,保存?zhèn)溆谩?/p>
土壤中速效氮、磷、鉀的測定
【概述】測定土壤的養(yǎng)分,是田間科學管理的必要步驟,也是合理施肥的重要依據(jù)。土壤中速效氮、磷、鉀養(yǎng)分的簡易測定,是有實用意義的實驗。測定的一般原理是:將含速效氮、磷、鉀養(yǎng)分的一定量土壤,用浸提液把氮、磷、鉀浸提出來。然后用不同的試劑分別和浸出液中的氮、磷、鉀等養(yǎng)分作用,使溶液呈現(xiàn)不同的顏色。浸出液中所含的某一養(yǎng)分,因濃度不同,顏色的深淺也不一樣。將這一顏色跟用純試劑配制的一系列濃度不同的標準色列相比較,可以粗略確定浸出液中某一養(yǎng)分的濃度,由此推算土壤中某一養(yǎng)分的含量。下面分別介紹土壤浸出液的制備,氮、磷、鉀混合標準溶液的配制以及三種養(yǎng)分的測定方法。
土壤浸出液的制備
【原理】
土壤中的速效養(yǎng)分氮、磷、鉀主要以硝態(tài)氮(NO-3—N)、銨態(tài)氮(NH+4—N)、磷酸鹽(H2PO-4、HPO2-4)和鉀鹽(K+)等形式存在于土壤溶液里或被土壤膠粒吸附。要測定它們,首先要用一種溶液把它們浸提出來。當用電解質溶液作浸提液(如NaHCO3)處理土壤時,土壤膠粒吸附的離子就被電解質溶液里的離子(如Na+)替代,替代出來的離子和原來土壤溶液中的養(yǎng)分一起進入浸提液。
【操作】
(1)從田間取回有代表性的土壤樣品,在105~115℃下烘干。
(2)稱取5g干燥的土壤樣品,放入50mL干燥的錐形瓶中,加入25mL0.5mol/L的碳酸氫鈉浸提液。用玻璃棒把土壤攪散。再加入半藥匙活性炭,劇烈振蕩1~2分鐘后靜置5~10分鐘,過濾后得到的濾液是土壤浸出液。
【說明】
(1)浸提液有多種,如鹽酸、檸檬酸、氫氧化鈉、碳酸氫鈉、氯化鈉和醋酸-醋酸鈉等溶液。選用哪種浸提液更好,應根據(jù)土壤的酸堿度及浸出效果來決定。本實驗中統(tǒng)一采用0.5m0l/L的碳酸氫鈉溶液作為土壤養(yǎng)分的浸提液。
(2)加活性炭的目的是為了脫色。但加入前要檢驗活性炭中是否含有磷(方法見速效磷的測定)。如果含有磷,在使用前將磷除去。方法是用0.5m0l/L的碳酸氫鈉溶液浸提,浸提2小時后過濾(吸濾法),活性炭還要用浸提液洗滌兩次,最后用蒸餾水洗到中性,烘干備用。
氮、磷、鉀混合標準溶液的配制
準確稱取經(jīng)105℃烘干的分析純磷酸二氫鉀(KH2PO4)0.4390g、硝酸鉀0.7220g、氯化銨0.3820g、硫酸鉀1.3247g于250mL的燒杯中,用少量水溶解,然后無損地轉移到1000mL容量瓶中(用少量水多次沖洗燒杯,洗液轉移入容量瓶中),最后加水稀釋到刻度,即得含有磷、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮各為100ppm,鉀為1000ppm的混合標準原液。加甲苯5滴防腐,可以保存3~4個月。
用移液管吸取上述標準原液4mL,放在50mL容量瓶中,用水稀釋到刻度,搖勻,即得可用于制作標準色列的含硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、磷各為8ppm和鉀80ppm的混合標準溶液。有效期7天。
土壤中速效氮的測定
1.硝態(tài)氮(N0-3—N)的測定——硝酸試粉法
【原理】硝酸試粉是粉狀試劑,它由鋅粉(還原劑)、檸檬酸(提供酸性和排除Fe3+的干擾)、對-氨基苯磺酸和甲萘胺(顯色劑)和硫酸錳(催化劑)等組成。在酸性條件下,硝酸試粉中的鋅把硝酸根離子還原成亞硝酸根離子,亞硝酸根離子跟試粉中的對氨基苯磺酸作用生成對苯磺酸重氮鹽,它跟試粉中的甲萘胺反應,生成紅色的偶氮染料。紅色的深淺程度跟浸出液里的硝酸根含量有關,根據(jù)所形成的紅色深淺跟標準色列比色,從而確定浸出液里硝態(tài)氮的濃度(ppm)。
【操作】
(1)取8支潔凈干燥、直徑大小和管壁厚薄一致的5mL無色試管(可用5mL注射針劑的廢安瓿代替)。按下表所列步驟制作標準色列。
(2)在剩下的兩支試管(編號7、8)里各加入土壤浸出液16滴,再分別加入4滴1mol/L硫酸溶液,搖勻。分別加入硝酸試粉1耳勺(盡量和制作標準色列時的加入量相等),搖勻后,在5~15分鐘內將顯示的顏色跟標準色列比較,記錄顏色相同的標準色列硝態(tài)氮讀數(shù)值(即浸出液中含硝態(tài)氮的濃度)。7、8兩支試管中顯色應基本一致,否則應重新測定。
【計算】
(1)土壤中速效養(yǎng)分的求算
本實驗的土壤浸出液是由5g干土和25g(按每毫升質量約為1g計算)碳酸氫鈉溶液浸提出來的。因此,
(2)每平方米耕地中速效養(yǎng)分含量的求算
土地的耕作層一般離地表0~20cm左右,而干燥土壤(指干燥而結構未被破壞的土壤)的容重為1130kg/m3。因此,
每平方米耕作層土壤質量=1m2×0.2m×1130kg/m3=226kg
每平方米耕地中速效養(yǎng)分含量(千克)=土壤含速效養(yǎng)分率
×10-6×226=讀數(shù)值×5×10-6×226
土壤中含硝態(tài)氮的量按上述方法求算。
【說明】
(1)滴管的口徑必須校正,在垂直滴出時每滴體積是1/20mL(即20滴是1mL)。滴加液體時滴管必須垂直,保證每一液滴的體積大小一致。
(2)硝酸試粉的制備
①甲試劑稱取分析純檸檬酸150g,對-氨基苯磺酸4g,甲萘胺2g,在干燥條件下迅速地分別研細,混合均勻后,貯于棕色瓶中。
②乙試劑稱取分析純鋅粉4g,硫酸錳20g,混合均勻后貯于棕色瓶中。
使用時取甲試劑15份,乙試劑1份(指質量),兩者充分混合均勻后,貯存在棕色瓶中,放在陰涼干燥處?;旌虾蟮脑噭?,一般只能保存兩個月左右,受潮更容易失效。失效時試粉變紅色。
(3)浸出液中加入硫酸的目的在于中和浸出液的堿性,以保證反應在酸性條件下進行。
(4)為了消除體積不同而引起的誤差,保證結果準確,無論是標準色列的制作,還是浸出液中養(yǎng)分的測定,都應嚴格按規(guī)定滴數(shù)加液,使液體的總滴數(shù)為20滴(約1mL)。
(5)上頁表中硝態(tài)氮濃度的一系列讀數(shù)值是標準色列的讀數(shù)值(以下簡稱讀數(shù)值)。浸出液的顯色跟標準色列中某一檔溶液顏色相同時,這一讀數(shù)值就是浸出液中硝態(tài)氮的濃度。
設配制色列中這一檔溶液時耗用標準溶液n滴,該檔的讀數(shù)值為C。已知標準溶液中硝態(tài)氮的濃度是8ppm,而實驗中浸出液的用量是16滴,則兩者有如下的關系:
n×8ppm=16×CC=0.5n(ppm)
即讀數(shù)值=標準溶液滴數(shù)×0.5
2.銨態(tài)氮(NH+4—N)的測定——銨試劑法
【原理】在堿性(pH>11)條件下,銨態(tài)氮跟銨試劑(碘汞化鉀的堿性溶液)作用,生成碘化氨基氧汞黃色沉淀。但因土壤浸出液中NH+4很少,一般只能使溶液呈黃色。根據(jù)黃色的深淺(跟標準色列比色)確定浸出液中含銨態(tài)氮的濃度(ppm)。
【操作】
(1)取8支潔凈、干燥的5mL試管(要求跟測硝態(tài)氮相同)。按下頁表所列步驟制作標準色列。
(2)在剩下的兩支試管(編號7、8)里各加入土壤浸出液16滴,再加入10%的酒石酸鉀鈉溶液各2滴后搖勻,接著分別加入蒸餾水和銨試劑各1滴,使兩試管里液體的總體積為20滴,搖勻。將浸出液顯示的顏色跟標準色列比較,記錄顏色相同的標準色列的銨態(tài)氮讀數(shù)值[即浸出液中含銨態(tài)氮的濃度(ppm)]。7、8兩支試管里的顯色應基本一致,否則應重新測定。
【計算】參照前一實驗中土壤中速效養(yǎng)分的計算方法。
土壤中銨態(tài)氮(ppm)=讀數(shù)值×5
每平方米耕地中銨態(tài)氮含量(千克)=讀數(shù)值×5×10-6×226
【說明】
(1)土壤浸出液中常含有Ca2+、Mg2+等,這些離子在這種條件下也能和銨試劑生成沉淀,使溶液渾濁,干擾銨態(tài)氮的測定。加入酒石酸鉀鈉可以排除這些干擾。
(2)10%酒石酸鉀鈉試劑的配制方法是:稱取分析純酒石酸鉀鈉10g(或用酒石酸鈉)、氫氧化鈉2g溶于少量水中,然后加水到100mL。
(3)奈斯勒試劑可以按以下方法配制。取11.5g碘化汞和10g碘化鉀,溶于適量水中,稀釋到50mL,然后加入50mL6m0l/L氫氧化鈉溶液,靜置后取清液保存在棕色瓶里。
土壤中速效磷的測定——鉬藍比色法
【原理】土壤中的磷酸鹽在酸性條件下和鉬酸銨作用,生成淡黃色或無色的磷鉬酸銨,然后被氯化亞錫還原為藍色的磷鉬藍。藍色的深淺跟含磷量多少有關,把溶液的藍色跟標準色列比較,可以確定浸出液里含磷的濃度(ppm)。
【操作】
(1)取8支潔凈、干燥的5mL(要求跟前一實驗中相同)試管。按下表所列步驟制作標準色列。
(2)在剩下的兩支試管(編號7、8)里各加入土壤浸出液16滴,再分別加入1mol/L硫酸溶液4滴和1.25%硫酸鉬酸銨溶液4滴,搖勻。接著各加入1%氯化亞錫溶液1滴,這時各試管里溶液的總量是25滴,搖勻。把浸出液顯示的藍色跟標準色列相比較,記錄同樣顏色溶液的讀數(shù)值[即浸出液中含磷的濃度(ppm)]。7、8兩支試管里的顯色應基本一致,否則要重新測定。
【計算】
土壤中含磷(ppm)=讀數(shù)值×5
每平方米耕地中磷的含量(千克)=讀數(shù)值×5×10-6×226
【說明】
(1)本實驗用的方法是指堿性或中性土壤中速效磷的測定。如果測定酸性土壤里的速效磷,浸提液不能用碳酸氫鈉溶液,而要以等量的0.5%鹽酸作浸提液。測定用的試劑也有所改變。實驗方法是在試管里加入16滴浸出液,再加4滴蒸餾水,接著加1.25%的鹽酸鉬酸銨,搖身后加入1滴1%的氯化亞錫溶液,搖勻。浸出液顯示的藍色,按前述方法進行比色讀數(shù)。
(2)1.25%硫酸鉬酸銨溶液按以下方法配制稱取2.5g鉬酸銨,溶于20mL水中,加熱到60℃,使它全部溶解,冷卻。量取7mL濃硫酸加入到70mL水中,冷卻。把前一種溶液緩慢傾入后一種溶液中,不斷攪拌使不生成沉淀,混勻,冷卻,加水到200mL。
(3)鹽酸鉬酸銨溶液的配制方法是稱分析純鉬酸銨1.5g,溶于30mL水中。緩慢加入密度1.19g/cm3的純鹽酸44mL,邊加邊攪拌,最后加水到100mL。
(4)1%氯化亞錫溶液的配制稱取分析純氯化亞錫1g,加分析純濃鹽酸10mL,等全部溶解(如渾濁需過濾)后,再加甘油90mL,混勻,貯存在棕色瓶中,保存在陰涼處。
土壤中速效鉀的測定——亞硝酸鈷鈉比濁法
【原理】鉀離子跟亞硝酸鈷鈉在中性或酸性條件下,能生成亞硝酸鈷鈉二鉀黃色沉淀而出現(xiàn)渾濁。渾濁程度隨溶液中鉀離子含量的增多而變濃。把浸出液顯出的渾濁程度跟標準色列的渾濁程度相比較,可以得出浸出液中含速效鉀的濃度(ppm)。
【操作】
(1)取8支潔凈、干燥的5mL試管,按下表所列步驟制作標準色列。
(2)在剩下的兩支試管(編號7、8)中各加入土壤浸出液16滴,再分別加入冰醋酸2滴和37%的甲醛溶液1滴,搖勻。接著各加入亞硝酸鈷鈉溶液4滴和異丙醇16滴,搖勻。把浸出液出現(xiàn)的渾濁程度跟標準色列比較,記錄讀數(shù)值[即浸出液中含鉀濃度(ppm)]。7、8兩支試管中渾濁程度應基本一致,否則應重新測定。
【計算】
土壤中含鉀(ppm)=讀數(shù)值×5
每平方米耕地中含鉀量(千克)=讀數(shù)值×5×10-6×226
【說明】
(1)因為標準溶液中含鉀濃度是80ppm,所以色列的讀數(shù)值和耗用標準溶液滴數(shù)的關系是
讀數(shù)值=標準溶液的滴數(shù)×5
(2)配制標準色列時加入氯化鈉是為了使標準溶液跟土壤浸出液里存在的大量鈉離子濃度相近。
(3)向土壤浸出液里加入醋酸是為了控制pH值在4~5左右。堿性過強,亞硝酸鈷鈉中的鈷離子會生成Co(OH)3沉淀。酸性過強會引起亞硝酸鈷鈉分解,因此要嚴格控制溶液的pH值。
(4)土壤浸出液中的銨根離子和亞硝酸鈷鈉溶液反應,也能產(chǎn)生(NH4)2Na[Co(NO2)]6黃色沉淀,為此加入甲醛溶液,使生成難以離解的六次甲基四胺,排除銨根離子的干擾。
(5)加入異丙醇可以降低亞硝酸鈷鈉二鉀的溶解度,提高測定效果。如果溫度不超過23℃,也可以用乙醇代替異丙醇,溫度高會引起沉淀溶解。
(6)亞硝酸鈷鈉溶液可以按以下方法配制。取23g亞硝酸鈉,溶在50mL水里。再加入16.5mL6mol/L醋酸和3g硝酸鈷[Co(NO3)2·6H2O],靜置過夜,取濾液使用。
土壤中有機質含量的測定
【原理】土壤里有機質的含量是決定土壤持久性肥力的重要標志,所以測定土壤有機質的含量具有重要意義。測定土壤里有機質的含量有多種方法,其中用重鉻酸鉀作氧化劑,跟土壤里的有機質發(fā)生氧化還原反應,再用滴定法或比色法測定的方法用得較多。
氧化性強的重鉻酸鉀在酸性溶液里跟土壤中有機質的碳發(fā)生氧化還原反應,它們之間存在定量關系。再用標準還原劑(如硫酸亞鐵銨)滴定多余的氧化劑(K2Cr2O7),經(jīng)過換算,就能求得土壤里有機質的含量。不用還原劑滴定,可以用重鉻酸鉀溶液在反應前后的顏色變化進行比色測定。酸性的重鉻酸鉀溶液呈橙色,反應后六價的鉻被還原成三價鉻離子,呈綠色。溶液的顏色越深,表明土壤里有機質的含量越高,一般可通過跟標準色階或比色卡比較就能得出土壤里有機質的含量。
【操作】
(1)重鉻酸鉀氧化還原比色法先配制系列標準色階。在一系列試管里用5%葡萄糖和水調配,配制成各級有機質濃度的標準溶液。按照速測步驟,在各試管中依次加入2.5mL0.167mol/L重鉻酸鉀溶液和5mL濃硫酸。顯色后各取5滴加入比色瓷板孔穴中,加蒸餾水2滴,攪勻后即為標準色階。各級色階的間距為0.5%,色調由橙黃、黃綠、綠到深綠逐級加深。實例可見下表。
測試時稱取0.5g風干的土樣(長期潮濕的土常含有較多的還原性物質,會干擾測定結果,必須充分風干,使它氧化后才能測定)放入試管中,加入2.5mL0.167m0l/L重鉻酸鉀溶液振蕩,再迅速加入5mL濃硫酸,振蕩一分鐘再靜置半小時。用滴管吸取5滴上層清液,加入比色瓷板孔穴中,加2滴蒸餾水,攪勻,跟標準溶液制成的標準色階比色,記下比色讀數(shù)。
由于土壤中有機質的含碳量和還原性,跟葡萄糖并不完全一樣,所以測得的結果會有誤差,為獲得較為客觀的數(shù)據(jù),要進行適當校正。即土壤有機質百分含量=比色讀數(shù)×校正系數(shù)校正系數(shù)因不同地區(qū)、不同土質的特性而有差異,例如有0.8,0.7等。
(2)滴定法稱取研細的風干土樣0.5g,放入干燥的硬質試管中,加入硫酸銀0.1g,用移液管加入5mL0.067m0l/L重鉻酸鉀溶液,再緩慢加入5mL濃硫酸,并不斷攪拌。在酒精燈上加熱這溶液,使它沸騰。為了防止管內液體飛濺,加熱時在試管口上套一支小漏斗,當試管內液體開始冒出白煙時停止加熱。冷卻后,將試管中的液體全部移入錐形瓶內,稀釋到50mL左右。加10~15滴2-羧基代二苯胺指示劑,再用0.2m0l/L硫酸亞鐵銨標準溶液滴定到溶液呈綠色。另用同樣的方法,不加土樣,做一次空白試驗。按如下公式求土壤里有機質的含量。
在上式中,V0是空白試液時滴定耗用硫酸亞鐵銨的毫升數(shù),V是土樣滴定時耗用硫酸亞鐵銨的毫升數(shù),M是硫酸亞鐵銨標準溶液的摩爾濃度,W是風干土樣質量,0.003是1mg摩爾標準溶液相當于碳的毫克數(shù),1.724是碳換算為有機質的常數(shù)(即假定土壤中有機質含碳為58%,則100/58=1.724)。
【說明】
(1)把土樣采回后鋪在塑料薄膜上,在陰處研碎、晾干,不能暴曬或烘干(以防有機質發(fā)生變化),最后研細裝瓶待用。
(2)標準色階一般配3~8個即可。
(3)比色測定時,如有機質含量過高,則風干土可相應減少,例如可取土樣0.3g、0.2g等。
所謂“張力”,實際上是一種拉力,是物體間或物體各部分間所能承受的拉拽的力量。其相互作用具有使物體形變或改變物體運動狀態(tài)的效應。認知張力則指在認知活動中(比如小學數(shù)學教學),由主體(師生)和客體(學習材料)的相互作用、相互影響而形成的各種思維結構與方式,即思維的立體網(wǎng)絡。主體的探索使這種立體網(wǎng)絡發(fā)揮出最大功能,從而獲得比較穩(wěn)定的、高級的認知效果。
隨著小學數(shù)學教學的發(fā)展與不斷完善,我們已經(jīng)形成了這樣幾點基本共識:1教學必須充分挖掘教材的智力因素和非智力因素;2必須讓學生動手、動腦、動口,參與教學全過程;3必須盡最大可能調動學生學習的各種可能性;4必須幫助學生建立良好的認知結構,打開思維通道,形成“順應”“同化”的態(tài)勢,獲得比較高級的認知學習。這些基本認識不僅證明認知的張力是客觀存在的、可能的,更為重要的是,它啟示我們要加強小學數(shù)學教學實踐中有關“認知張力”的研究,以此來優(yōu)化小學數(shù)學課堂教學,提高課堂教學效果。
一、主客互動是認知張力的條件
主體性、客體性是認知的兩極,是互動的、對立統(tǒng)一的。在認知活動中缺一不可。教學中的主體是學生和教師。我們平常說的“主體”“主導”是主體性的兩個方面。教學中的客體是學習材料,包括教材、實物、圖片、音像資料以及供操作使用的學具等等。為什么說主客互動是認知張力的條件呢?教學中的認知,是主體(學生)獲取關于客體(學習材料)的知識或原理的基本能力。學生是學習的主人,是認知活動中的主體因素,在教師有目的、有計劃的影響下獲得數(shù)學知識技能,形成相應的能力,發(fā)展智力,這是主體認知活動中的“合目的性”。小學數(shù)學教學的目的是很明確的。
但是,我們應該注意到,學生在認知活動中并不是被動的,而是主動的、能動的。這種主動性、能動性使其在認知活動中可以充分展開自己的想象、思維過程,并借助已有的知識經(jīng)驗,主動擴展思維空間,積極深入到學習材料的意義、結構及本質特征的探索中去,不斷獲取認知成果,進而形成新的認知結構。這種“展開”“探索”的過程,正是認知“張力”的過程。因此,主體性是認知張力的決定性因素。剛入學的一年級兒童對10以內數(shù)的認識過程,能很好地說明主體性是認知張力的決定性條件。
從認識1開始,孩子們經(jīng)過認、數(shù)、擺個數(shù)是1的物體,抽象出“1”這個數(shù)概念,然后進行讀、寫、認。這時,孩子們絕不會滿足于幼兒園里對“1”的具體操作,否則就會表現(xiàn)得冷淡和缺少耐心?!?”的認知過程中所開展的六七種活動(數(shù)一數(shù)、擺一擺、讀一讀、寫一寫、記一記、用一用等),正是認知的不斷“張力”(延伸、遞進、擴展)。接下來認識2—10,他們仍不會滿足于上面的六七種方式,他們盼望有進一步“張力”的認知,發(fā)現(xiàn)和獲取更新奇的東西,由此而帶動出更具數(shù)學性的認知張力:(1)數(shù)的大小比較;(2)數(shù)的分解、組成(含不同的形式);(3)數(shù)的連續(xù);(4)序數(shù)、基數(shù)的出現(xiàn);(5)加減法的產(chǎn)生;(6)運算的進行等??芍^豐富多彩。學習者和學習材料同步互動,相輔相成,相得益彰。認知客體———學習材料,則是認知張力的必要條件,它以“合規(guī)律性”的原則呈現(xiàn)。
改革開放以來,教育思想、教學觀念的轉變,促進了教材的改革與進步。人教版的義務教材在實驗本的基礎上作了新的改進,形成了一套比較科學的便教便學的知識體系、結構體系。比如小學數(shù)學教材既遵循學生的認知規(guī)律和數(shù)學學科的特點,又考慮到知識的呈現(xiàn)過程與學生獲取知識過程的有機統(tǒng)一,改變了過去那種單純重結論輕過程,重知識傳遞輕學生參與的單一滯后的模式。尤為突出的是,教材中“想一想”多了,“擺一擺”多了,例題中要求學生“填空”的地方多了,“解法一、解法二”多了,“比較課”多了,“整理與復習課”多了,從而使學生進入到認知結構的深層次中。
何為認知結構的深層次呢?“經(jīng)驗—知識結構”。它包括兩個方面的要素:(1)經(jīng)驗知識要素;(2)邏輯數(shù)理要素。前者不難理解,后者指主體認知客體所獲得的經(jīng)驗知識并非處于混亂無序的狀態(tài),而是以一定的方式構成一個有序的整體。
小學數(shù)學“比較課”、“整理與復習課”實質上是一種深層次的認知結構課。比較相同點和不同點,正是為了把一組數(shù)量關系納入一個有序的高級結構中去。學生一旦獲得這種高級結構的認知,他們“同化”“順應”的能力將大大提高,解決問題的速度也大大加快,“有結構”的材料也就大大張開了認知的空間。例如“分數(shù)乘除法應用題”,不管是一般的還是稍復雜的,都將納入到“一個數(shù)乘以分數(shù)”的意義上來認知,也就是說“一個數(shù)乘以分數(shù)”的意義張開后,可以呈現(xiàn)出不同的方式,提供不同的刺激情境,讓學生強化意義的理解。而由分數(shù)的意義張開的諸如“求甲數(shù)是乙數(shù)的幾倍或幾分之幾”、“求甲數(shù)比乙數(shù)多(少)幾分之幾”、“甲數(shù)與乙數(shù)的比”等等,都成為一組有結構的材料,推動主體建立有序的整體的認知結構。主客互動是一種積極活動,既有學習者一系列的外顯的認知活動,又有學生以“觀念形態(tài)”進行著的內在思維活動。作為客體的積極性,在于它的科學有序的整體構造呈現(xiàn)出多姿多彩的形式,對主體具有吸納作用。同時它能帶動主體以積極的情感、意志,主動地探索,科學地認知。認知的張力是主客互動形成的。認識這一點,對于我們糾正目前小學數(shù)學教學中出現(xiàn)的過分強調主體而忽視客體的偏態(tài),具有一定作用。
二、師生互動是認知張力的動力
教學是教與學的雙邊活動。學生主體或教師主導的作用都不可替代。維果茨基說過,“最近發(fā)展水平”表現(xiàn)為兒童還不能自行完成任務,需要教師的幫助。有了教師的幫助,學生就可能不斷地從“最近發(fā)展水平”向“現(xiàn)有發(fā)展水平”轉化,推動兒童向深層次發(fā)展。我們來看“十幾減8”的教學。在師生互動作用下,學生掌握算理,順利完成11-8、13-8、15-8、12-8、16-8后,例4發(fā)展為“想一想:14-8=()”。按照學生已有的認知,教師一般這樣引導:想8加()得14,因為8加6得14,所以14減8得6。
但高明的教師并不到此為止,他想帶動學生調動自10以內數(shù)的認識以來所積累的知識經(jīng)驗,產(chǎn)生認知張力;而聰明的學生也并不滿足于用那個算理去想。師生的默契使這種互動關系協(xié)調運動。教師一個“誰還有不同的想法嗎”,學生就活躍起來了,各種不同的想法隨之呈現(xiàn)出來:(1)想14拿去8,還剩6(低級思維,但也屬一種不同的想法,因為認知的張力并不限定學生的認知“搜索”);(2)想10-8=2,2+4=6;(3)想把8分成4和4,14-4=10,10-4=6;(4)想14-7=7,7-1=6;(5)想14分成8和6,8-8=0,還有6……從這里可以看出,師生互動能保持認知的積極狀態(tài),有助于張開認知的空間,而且它驅動學生打開認知的各種通道,獲得豐富的認知成果。奧蘇貝爾解決問題的“四階段”(第一階段,呈現(xiàn)問題情境命題;第二階段,明確問題目標與已知條件;第三階段,填補空隙;第四階段,解答后的檢驗)中,第三階段“填補空隙”的說法很形象、準確。填補“空隙”正是因為認知張開后有了空間空隙。學生看清了“已知條件”(他當時的狀況)和目標之間的空隙和差距,就必須占領這個空間,填補這個“空隙”,實現(xiàn)師生互動。
三、探索與表達是認知張力的存在方式
有了探索活動,才有認知的存在;探索的進行,使認知張力的方式變得直觀。探索本身,需要在一定的時空范圍內展開。它既張開這種時空范圍又占領這種時空范圍。學生的認知活動一旦進入探索階段,主體的認知(當然也離不開情感、意志的積極參與)逐步深入、拓展,不斷進步。這樣,認知張力成為容納探索活動的載體,探索則是認知張力的存在方式。小學數(shù)學教師越來越勤于使用“你是怎么想的”“你有什么發(fā)現(xiàn)”這樣的語言,其目的正是為了培養(yǎng)學生的探索精神。數(shù)學的概念、法則、公式給學生提供了豐富的探索材料。隨著探索活動的展開,使得認知得以張力。反過來,認知的張力之所以存在,是因為探索所致。沒有學生的探索,就很難取得好的效果。表達(這里重在口頭表達)也是認知張力的存在方式之一,亦稱表現(xiàn)形式。
為什么把表達作為認知張力的表現(xiàn)形式來說呢?道理很簡單。主客互動、師生互動,已使學生產(chǎn)生大量的思維語言。只有充分地讓學生發(fā)表自己的思維語言,說出所想所思所得,才能真正展現(xiàn)認知張力的全貌,使“認知張力”成為可視可聽的東西,而不至于產(chǎn)生“認知張力”是一種玄談的誤解。而學生的口頭表達,也是使認知活動成為一個完整過程的終極環(huán)節(jié)。口頭表達,能使教師掌握學生在張開的認知中的全部活動情況。這些活動情況便于我們分析認知的質量和水平。