時(shí)間:2022-03-10 13:09:50
序論:好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程,我們?yōu)槟扑]十篇實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來(lái)更深刻的閱讀感受。
1、生物呼吸作用消耗氧氣:有機(jī)物+氧氣二氧化碳+水+能量。
2、氧氣有助燃的特性。
創(chuàng)新點(diǎn)介紹:
1、原實(shí)驗(yàn)材料為黃豆,本實(shí)驗(yàn)中改為蘆葦葉。
2、原實(shí)驗(yàn)用的廣口瓶,本實(shí)驗(yàn)改為廢棄的礦泉水瓶。
3、原實(shí)驗(yàn)用的燃燒匙和蠟燭,本實(shí)驗(yàn)改為衛(wèi)生香和火柴。
4、原實(shí)驗(yàn)為演示實(shí)驗(yàn),由教師自己來(lái)完成,可以改為學(xué)生完成或教師和學(xué)生共同完成演示過(guò)程。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程:
1、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料和用具:(教師準(zhǔn)備)
蘆葦葉(新鮮和干枯)、廢棄的礦泉水瓶、衛(wèi)生香、火柴。
2、處理實(shí)驗(yàn)材料:(教師準(zhǔn)備)
設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn):將礦泉水瓶標(biāo)記為A和B;A中放入兩片新鮮的蘆葦葉(活的),B中放入兩片干枯的蘆葦葉(死的),擰緊瓶蓋;實(shí)驗(yàn)前暗處理一晝夜。
3、演示過(guò)程:(師生共同完成:教師解說(shuō),學(xué)生操作)
方法一:(一人完成:一名學(xué)生)點(diǎn)燃一根衛(wèi)生香,先打開(kāi)B瓶蓋,將燃燒的衛(wèi)生香伸入B中,正常燃燒;再打開(kāi)A瓶蓋,將燃燒的衛(wèi)生香伸入A中,火焰熄滅。由現(xiàn)象得出結(jié)論:呼吸作用需要消耗氧氣。
化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué),實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的重要組成部分和教學(xué)實(shí)現(xiàn)途徑,化學(xué)實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)含著化學(xué)原理、化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象和化學(xué)探索思考基本點(diǎn)。高中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)要求教師優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式,使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上主動(dòng)完成化學(xué)知識(shí)體系建構(gòu)。在當(dāng)前的教學(xué)實(shí)踐中,化學(xué)教學(xué)多注重教師講授,實(shí)驗(yàn)僅作為教師講授的輔助活動(dòng),而非學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的主要途徑。高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)要進(jìn)行不斷的優(yōu)化設(shè)計(jì),努力打造高效率、高收獲的化學(xué)課堂。本文將針對(duì)高中化學(xué)學(xué)習(xí)的初步、中級(jí)、高等及提升整合階段的不同特征,探索高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。
一、培養(yǎng)良好習(xí)慣,鞏固實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)
化學(xué)實(shí)驗(yàn)是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的源泉,具有培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力的重要作用。在高中化學(xué)學(xué)習(xí)的初步階段,學(xué)生剛進(jìn)入高中化學(xué)的情境,對(duì)于高中化學(xué)深?yuàn)W知識(shí)感覺(jué)陌生,高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)更是云里霧里。而高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)只有在嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和明確的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)指導(dǎo)下才能發(fā)揮出其對(duì)于化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)的重要意義。在初步階段,教師必須重視培養(yǎng)學(xué)生的良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的精神,促使學(xué)生養(yǎng)成愛(ài)護(hù)實(shí)驗(yàn)器材、整潔有序的實(shí)驗(yàn)美德,為實(shí)驗(yàn)的順利開(kāi)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
例如化學(xué)必修一第一章“從實(shí)驗(yàn)中學(xué)化學(xué)”就特別注重培養(yǎng)學(xué)生掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本方法,使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)流程有清晰明確的理解。教師在此章的教學(xué)過(guò)程中,帶領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,使學(xué)生認(rèn)知試管、燒杯、燒瓶、各種試劑瓶、量筒、酒精燈等基本常用實(shí)驗(yàn)器材的使用方法和注意事項(xiàng)。而后教師組織學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單的制取蒸餾水實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,教師要注重培養(yǎng)學(xué)生有條理地進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)的先后順序要清晰、步驟不能缺失,實(shí)驗(yàn)后要整理好實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。只有實(shí)驗(yàn)的步驟正確、條理清晰,才能為更深入的觀察實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備條件。
二、注重動(dòng)手操作,提升實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>
經(jīng)過(guò)初步階段的培養(yǎng)訓(xùn)練,學(xué)生已經(jīng)具備了良好的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)知識(shí),觀察能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力都有一定的發(fā)展。在隨后的中級(jí)階段,教師首先要清楚認(rèn)識(shí)學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰顟B(tài)后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)。從以前的演示實(shí)驗(yàn)為主,轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)為主。在此過(guò)程中,教師要成為學(xué)生實(shí)驗(yàn)的引導(dǎo)者和指點(diǎn)者,將化學(xué)實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)權(quán)交還給學(xué)生,使學(xué)生在實(shí)踐中提升實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
例如在“鐵離子、亞鐵離子氫氧化物的制取”實(shí)驗(yàn)中,教師將Fe(OH)2的制備實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為小組實(shí)驗(yàn),合理安排實(shí)驗(yàn)小組成員和分工,每組配備好實(shí)驗(yàn)用品。實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生清楚地觀察到最初生成的白色絮狀沉淀,但白色絮狀物氧化太快,沒(méi)有觀察到其變?yōu)榛揖G色、最終變成紅褐色的過(guò)程。于是學(xué)生們動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn),經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)后,將實(shí)驗(yàn)過(guò)程改進(jìn)如下:首先把氫氧化鈉溶液和硫酸溶液進(jìn)行加熱煮沸后分別裝在兩只試管中進(jìn)行保存,用一較長(zhǎng)的膠頭滴管吸滿一滴管的煮沸過(guò)的NaOH溶液;完成后把還原鐵粉加入到另一只試管之中,再迅速加入稀H2SO4,同時(shí)在溶液中滴入部分植物油將其封存好,然后把準(zhǔn)備好的膠頭滴管伸入試管底部,再擠出氫氧化鈉溶液。在這種情況下,進(jìn)行油封能使反應(yīng)在相對(duì)密閉的體系中進(jìn)行,白色沉淀現(xiàn)象比較難以消失。學(xué)生在實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)中不僅彰顯了細(xì)微的現(xiàn)象使得學(xué)生印象深刻,而且培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)驗(yàn)技能,真正實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶嵘?/p>
三、增加設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)能力飛躍
教師在優(yōu)化設(shè)計(jì)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中,學(xué)生經(jīng)過(guò)初步和中級(jí)階段的嚴(yán)格訓(xùn)練,實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ玫搅饲袑?shí)提升?;趯W(xué)生的能力發(fā)展階段,進(jìn)入高等階段后教師要不斷改善化學(xué)實(shí)驗(yàn),促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新精神的提升和創(chuàng)新能力的提高,并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué),鞏固深化基礎(chǔ)理論知識(shí)。高中學(xué)生在具備了一定的化學(xué)素養(yǎng)之后,已經(jīng)有了一定的創(chuàng)新能力,通過(guò)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,可以說(shuō)是一種捷徑。例如“銅與濃稀硝酸”的實(shí)驗(yàn),銅與濃硝酸的反應(yīng)產(chǎn)物NO2可直接被NaOH溶液吸收,即2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O,從而避免了室內(nèi)空氣的污染,而銅與稀硝酸反應(yīng)所產(chǎn)生的NO,不是成鹽氧化物,是不可以直接被NaOH溶液吸收,必將逸出造成室內(nèi)環(huán)境污染,且無(wú)法避免裝置中的殘留空氣對(duì)反應(yīng)生成NO的干擾,于是教師要求學(xué)生自主設(shè)計(jì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生們通過(guò)激烈的討論,提出了許多設(shè)計(jì)方案,大部分學(xué)生從生成物的性質(zhì)入手:既然NO為非成鹽氧化物,NaOH溶液不能直接吸收,不過(guò)可以按照NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O和2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O實(shí)現(xiàn)綠色化設(shè)計(jì)。學(xué)生通過(guò)提出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、檢驗(yàn)假設(shè)的過(guò)程真正實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的活學(xué)活用,實(shí)現(xiàn)了能力的飛躍式發(fā)展。
四、全開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,助力主動(dòng)學(xué)習(xí)
經(jīng)過(guò)初步、中等、高級(jí)三個(gè)階段的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化后,學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ呀?jīng)進(jìn)入質(zhì)的飛躍階段。但在傳統(tǒng)的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,學(xué)生只能在課堂上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),課下實(shí)驗(yàn)室的封閉性使得學(xué)生無(wú)法在課下進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。為了貫徹因材施教和循序漸進(jìn)的教學(xué)原則,教師可以全面開(kāi)放學(xué)生實(shí)驗(yàn)室,為學(xué)生創(chuàng)造良好的課余實(shí)驗(yàn)條件,增加學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦,獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)。開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,讓實(shí)驗(yàn)室成為一個(gè)學(xué)生驗(yàn)證問(wèn)題的場(chǎng)所,學(xué)生對(duì)于課堂上的困惑,可以在實(shí)驗(yàn)室里得到驗(yàn)證,并且學(xué)生自己去探尋答案要比在教師的引導(dǎo)下亦步亦趨的學(xué)習(xí)效果還要好。
例如在學(xué)習(xí)鹽類水解時(shí),很多學(xué)生誤以為像Na2CO3溶液中的CO2-3都發(fā)生水解。部分學(xué)生在課下進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)時(shí),自主探究增加了以下實(shí)驗(yàn):用試管盛取2到3毫升的 Na2CO3溶液,滴入1、2滴酚酞試液,觀察記錄現(xiàn)象并進(jìn)行解釋;然后再往試管中滴入1、2滴BaCl2溶液,觀察記錄現(xiàn)象并進(jìn)行解釋。學(xué)生在隨后的課堂上提出了自己的想法,Na2CO3溶于水只有少量的CO2-3發(fā)生水解,大多數(shù)CO2-3仍存在于溶液中,該想法獲得了其他學(xué)生的高度認(rèn)同。
參考文獻(xiàn):
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摘要:本文針對(duì)我?!毒W(wǎng)絡(luò)防御技術(shù)》課程的實(shí)踐環(huán)節(jié),分析其具體實(shí)施中存在的主要問(wèn)題,闡述本科生《網(wǎng)絡(luò)防御技術(shù)》課程在實(shí)踐
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基金項(xiàng)目:湖北省高等學(xué)校省級(jí)教學(xué)改革研究項(xiàng)目“面向物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)管理與安全課程群建設(shè)”(編號(hào):省2012273);湖北省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“基于P2P技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)同管理機(jī)制研究”(編號(hào):2012FFB00601);湖北工業(yè)大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目“RESTFUL Web服務(wù)環(huán)境下自主學(xué)習(xí)云系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)”(編號(hào):校2012015)
第一作者簡(jiǎn)介:徐慧,女,湖北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院講師,研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)與服務(wù)管理。
首先,原方案是基于首先把Al用稀H2SO4和濃NaOH溶液轉(zhuǎn)化成Al3+和AlO2-
2Al+3H2SO4(稀)=Al2(SO4)3+3H2
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2
然后設(shè)計(jì)出了三種制備Al(OH)3的方案:
第一種, Al3++3OH-=Al(OH)3
第二種, AlO2-+2H2OAl(OH)3+OH-
第三種, Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3
筆者認(rèn)為,教材提供的三種設(shè)計(jì)方案并不完美,實(shí)驗(yàn)過(guò)程的許多細(xì)微與末節(jié),很值得進(jìn)一步討論。
1 Al和稀H2SO4反應(yīng)制Al2(SO4)3(提供Al3+)的方法很不可取
5個(gè)試管中都注入5mL水,如下表所示實(shí)驗(yàn)、觀察Al跟稀H2SO4反應(yīng)的現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)者注意,以下幾種情況嚴(yán)重影響實(shí)現(xiàn)方案的可行性。
①無(wú)論是用小刀刮去了鋁屑銹跡的光亮鋁條,或是用熱堿液去銹的鋁條,抑或是用CuSO4溶液浸泡過(guò)的Al條,Al在常溫下和不同濃度的稀H2SO4的反應(yīng)都非常緩慢(準(zhǔn)確地說(shuō)反應(yīng)是處于停滯狀態(tài)的)。
②在加熱條件下,盡管Al跟H2SO4的反應(yīng)會(huì)明顯加快,但溫度降低到室溫,反應(yīng)又趨于停滯狀態(tài)。
③即使把Al條,用汞鹽溶液處理后放入稀H2SO4中,反應(yīng)倒是明顯加快了,但是待一會(huì)反應(yīng)又會(huì)變得異常緩慢,甚至趨于停滯。一句話,Al跟稀H2SO4不能穩(wěn)定持續(xù)反應(yīng)。
根據(jù)Al跟H2SO4的反應(yīng)關(guān)系,不難算出1g Al需要5.44g H2SO4(即3mL, ρ=1.84, 98% H2SO4)。實(shí)驗(yàn)表明,按教材72頁(yè)實(shí)驗(yàn)步驟2:“在燒杯2中放入1份鋁,再加入適量稀硫酸,要使鋁屑完全反應(yīng)”是不可能的(即使是持續(xù)加熱煮沸也不可能使Al完全溶解)。 基于用Al跟稀H2SO4不能及時(shí), 定量, 有效地提供Al3+, 所以用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案一, 設(shè)計(jì)方案三制Al(OH)3都是不現(xiàn)實(shí)的。
2 Al跟H2SO4的反應(yīng)何以如此遲鈍
大家知道,Al(E=-1.66V)有比Zn(E=-0.763V)更強(qiáng)的還原性。Al跟稀H2SO4反應(yīng)何以如此遲鈍?一種極普遍的解釋認(rèn)為是表面有一層結(jié)構(gòu)特殊的氧化膜起了保護(hù)作用。如果事實(shí)果真如此,那為什么用多種去膜方法――砂光的Al條,熱堿液洗過(guò)的Al條,汞鹽處理過(guò)的Al條與稀H2SO4作用,反應(yīng)一會(huì)也都會(huì)處于一種停滯狀態(tài)呢。再有,Al跟熱的稀H2SO4有明顯的反應(yīng)(當(dāng)然Al表面的氧化膜已被洗去),一旦冷卻,反應(yīng)速度迅速變慢,到了室溫,反應(yīng)也會(huì)處于停狀態(tài)。
同樣,一個(gè)有趣的事實(shí)引起筆者注意:用滴管向三個(gè)試管中分注1、2、3滴管的水,再分注1滴管濃H2SO4,配成體積比為1∶1、1∶2和1∶3的熱的稀H2SO4。當(dāng)加入適量的Al粉,反應(yīng)就會(huì)激烈發(fā)生,特別是Al在體積比為1∶1的稀H2SO4中的反應(yīng)特別激烈,很像處于劇烈的沸騰狀態(tài);但是,當(dāng)把熱的試管放入流動(dòng)的水中冷卻時(shí),反應(yīng)速度瞬時(shí)變慢,很快就會(huì)處于停滯狀態(tài)。
所有這些事實(shí)都不能用金屬鈍化膜的理論(學(xué)說(shuō))來(lái)解釋的。值得注意的是,我們不能因?yàn)樵趧e處用金屬鈍化膜理論解釋了某些事實(shí)是成功的,而在這里也一定適合用鈍化膜理論來(lái)解釋。清華大學(xué)宋心琦教授曾經(jīng)指出:“在研究物質(zhì)世界時(shí),更著重于物質(zhì)Al的個(gè)性”。或者說(shuō)物質(zhì)的個(gè)性比物質(zhì)的共性更有價(jià)值。筆者認(rèn)為,Al跟稀H2SO4反應(yīng)的這種特殊性,正是這種金屬的個(gè)性使然,而不是什么Al表面的氧化膜(鈍化)所致。也正因?yàn)槿绱?,所以教?2頁(yè)實(shí)驗(yàn)步驟1是不妥的。
3 Al與鹽酸反應(yīng)是提供Al3+的最佳方案
如果是以鋁屑為起始原料,提供Al3+的最佳方案莫過(guò)于是用Al跟鹽酸反應(yīng)。
稱取4g從鋁導(dǎo)線中剝?nèi)∠碌腁l條,按其長(zhǎng)度均分成4段(每段1g)。將其中一段放入31mL體積比為1∶2的稀鹽酸中。
根據(jù)2Al+6HCl=2AlCl3+3H2
不難算出1g Al需HCl的質(zhì)量是36.5×6÷54=4.1g
再根據(jù)試劑濃鹽酸的ρ=1.18/cm3,HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是36%,所以溶解1g Al所需要濃鹽酸的體積約是10mL。這樣, 1g Al跟31mL過(guò)量體積比為1∶2的稀鹽酸作用,能迅速將Al屑反應(yīng)完全成無(wú)色澄清的AlCl3溶液。
另外三段(3g)Al跟計(jì)算量含有4.4g NaOH的濃溶液反應(yīng)制NaAlO2。
實(shí)驗(yàn)者注意,Al跟1∶2的稀鹽酸反應(yīng)和Al跟NaOH濃溶液反應(yīng)都非常激烈和迅速,顯著放熱,并不需要外部加熱。特別是Al跟試劑濃鹽酸,或者是1∶1的稀鹽酸反應(yīng)非常激烈,搞得不好很容易失控!
4設(shè)計(jì)方案二值得一議
教材設(shè)計(jì)方案二指出:“將鋁屑跟濃NaOH溶液反應(yīng),再用稀硫酸中和過(guò)量的堿液”,這沒(méi)有異議,緊接著說(shuō)這酸是“促進(jìn)AlO2-水解,以得到Al(OH)3”。筆者認(rèn)為這種說(shuō)法欠妥。
Al跟適量(實(shí)際是過(guò)量)濃NaOH溶液反應(yīng)的實(shí)際結(jié)果是相當(dāng)于得到了NaAlO2和NaOH(過(guò)量)的混合物。當(dāng)NaOH被H2SO4中和完之后,溶液中實(shí)際是c(AlO2-)>c(OH-),所以之后加入的酸的作用,就像在Na2CO3、NaHCO3溶液中加酸一樣,反映這種實(shí)際過(guò)程的具體表達(dá)似應(yīng)下式才近乎邏輯和常理。
CO32-+H+=HCO3-
HCO3-+H++=H2O+CO2
AlO2-+H++H2O=Al(OH)3
而AlO2-+2H2O Al(OH)3+OH-, 僅表示NaAlO2與水的反應(yīng)性(水解), 而不是表示稀硫酸在本實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的作用。
5關(guān)于方案的選擇
任何實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),有三點(diǎn)是必須把握的:一是理論上要站得住腳,二是原料試劑用量上要力求經(jīng)濟(jì),三是操作方法上要簡(jiǎn)便,要符合實(shí)際。
據(jù)此,我們認(rèn)為只要有方便可行提供Al3+(Al跟鹽酸)和AlO2-的方法,設(shè)計(jì)方案一,設(shè)計(jì)方案二也是可供選擇的。比如用酚酞試液作指示劑,把設(shè)計(jì)方案一用NaOH溶液(或氨水)滴定;設(shè)計(jì)方案二用稀H2SO4溶液(或稀HCl)滴定, 前者當(dāng)?shù)味ǖ椒犹獎(jiǎng)偤蔑@粉紅色,后者當(dāng)?shù)问堑椒犹t色剛好消失即為反應(yīng)終點(diǎn), 這時(shí)就會(huì)析出大量白色Al(OH)3沉淀,然后再進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
相比較而言,設(shè)計(jì)方案一,設(shè)計(jì)方案二會(huì)多消耗些堿和酸,但反應(yīng)終點(diǎn)易于把握;設(shè)計(jì)方案三所用的酸堿相對(duì)要少,但是當(dāng)把“燒杯2(1份鋁,再加入適量稀H2SO4)和燒杯3(3份鋁,再加入適量濃NaOH溶液)中的溶液混合”時(shí),能確保溶液呈中性嗎?那過(guò)量的酸堿對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物Al(OH)3能不產(chǎn)生影響嗎?如果有影響,這種設(shè)計(jì)方案的負(fù)面影響最終也得靠用酚酞,酸、堿來(lái)滴定(或反滴定)才能確定反應(yīng)終點(diǎn)。這能說(shuō)設(shè)計(jì)方案三是十全十美的嗎?
綜上所見(jiàn),教材對(duì)Al(OH)3制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),不難看出以下三個(gè)問(wèn)題:
第一,用Al跟H2SO4反應(yīng)提供Al3+,是設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的硬傷;
第二,刻意推薦的設(shè)計(jì)方案三從原理上又無(wú)法確定反應(yīng)的終點(diǎn);
第三,教育思想和教學(xué)方法上的僵化和刻板是顯而易見(jiàn)的。
筆者認(rèn)為,化學(xué)教學(xué)上像物質(zhì)的檢驗(yàn)、鑒別、鑒定,以及實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),建議教師有必要向?qū)W生提供一種多元化的思想方法和思維方式。以本實(shí)驗(yàn)為例,應(yīng)該更開(kāi)放、靈活一些,比如在原教材上將稀硫酸改成鹽酸,再添一種酚酞指示劑。這樣,三種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案可以做到基本不變,只須稍加改造就會(huì)變得既在理論上站得住腳,又符合實(shí)際。
6教育教學(xué)思考
通過(guò)“化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)”的案例探究,筆者想說(shuō):
(1)學(xué)生找不到解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題的有效方法.
例如,筆者在教學(xué)人教版五單元課題一“質(zhì)量守恒定律”.
【實(shí)驗(yàn)5-1】用碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律,實(shí)驗(yàn)結(jié)果天平指針最終不在標(biāo)尺中央,問(wèn)學(xué)生是什么原因,學(xué)生都能找出是因?yàn)榉磻?yīng)過(guò)程中有氣體逸出,那么應(yīng)如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案使得天平平衡來(lái)驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律呢,結(jié)果同學(xué)們有的答在燒杯口蓋上玻璃片、有的答用塑料包住燒杯口…在經(jīng)過(guò)小組討論發(fā)現(xiàn)這些方案行不通.如,不用溫度計(jì),如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證氫氧化鈉、氯化鈉、硝酸銨溶于水時(shí)是放熱還是吸熱?學(xué)生陷入一片茫然之中.
(2)學(xué)生不會(huì)利用相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)分析實(shí)驗(yàn)中的干擾因素,需要控制哪些變量.
例如,在中考復(fù)習(xí)課中要求學(xué)生設(shè)計(jì)用不同的方法驗(yàn)證鹽酸與氫氧化鈉發(fā)生
了中和反應(yīng),學(xué)生除了會(huì)用酸堿指示劑來(lái)驗(yàn)證,其他方法也就難以找出.當(dāng)提示如用碳酸鈉溶液作指示劑來(lái)驗(yàn)證鹽酸與氫氧化鈉發(fā)生了中和反應(yīng),該如何來(lái)設(shè)計(jì)方案呢?結(jié)果學(xué)生也難以下手.
具體指導(dǎo)方法和策略
一、遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,觸類旁通,循序漸進(jìn)地實(shí)施
例如,上述按照【實(shí)驗(yàn)5-1】用碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律時(shí),天平最終不平衡是因?yàn)榉磻?yīng)過(guò)程中有氣體逸出,那么如何不讓氣體逸出成了本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵.而在燒杯口該玻璃片又漏氣,可以引導(dǎo)學(xué)生在驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律時(shí)還有什么實(shí)驗(yàn)中也遇到了氣體,同學(xué)們很快就想到用白磷燃燒驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律中有氣體參加和逸出.然后再問(wèn)該實(shí)驗(yàn)是怎樣解決的呢?同學(xué)們就找出原來(lái)利用氣球來(lái)解決問(wèn)題的.這樣學(xué)生就設(shè)計(jì)如圖1所示的裝置來(lái)驗(yàn)證.結(jié)果有同學(xué)提出新問(wèn)題,那就是加入試劑后才塞緊瓶塞,在塞緊瓶塞前會(huì)有部分氣體逸出.然后同學(xué)們?cè)俑倪M(jìn)方法,即如何在加入試劑反應(yīng)時(shí)不需打開(kāi)瓶塞,同學(xué)們最終想到了解決問(wèn)題的方案即用圖2(注射器中放稀鹽酸、瓶中放碳酸鈉)及圖3(瓶中放稀鹽酸,氣球中放碳酸鈉粉末)的設(shè)計(jì)方案.接下來(lái)筆者又提出一個(gè)問(wèn)題,當(dāng)氣球脹大后,會(huì)不會(huì)受到空氣的浮力而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果呢?學(xué)生紛紛討論,最終得出結(jié)論:當(dāng)產(chǎn)生的二氧化碳量少時(shí),對(duì)實(shí)驗(yàn)沒(méi)影響,反之當(dāng)產(chǎn)生的二氧化碳的量較多時(shí)會(huì)有影響,最后筆者要求分別用質(zhì)量不同的兩組物質(zhì)(事先準(zhǔn)備好了)做對(duì)比試驗(yàn)加以驗(yàn)證.
指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思維方法,排除其思維障礙,培養(yǎng)學(xué)生加強(qiáng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力.
讓學(xué)生感悟設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基本方法,從解答實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析試題人手,透析其各環(huán)節(jié)的優(yōu)缺點(diǎn),實(shí)現(xiàn)學(xué)生從感性上了解實(shí)驗(yàn)方案的形式,體會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)需要注意的問(wèn)題.
從上可知,不僅要指導(dǎo)學(xué)生如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,還要比較不同方案的優(yōu)缺點(diǎn),以及注意在實(shí)驗(yàn)中的用量、安全等問(wèn)題.
二、指導(dǎo)學(xué)生分析相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì),利用性質(zhì)利用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解決問(wèn)題
例如,在新課或中考復(fù)習(xí)課中要求學(xué)生不用酸堿指示劑而用其他方案來(lái)驗(yàn)證.
鹽酸與氫氧化鈉發(fā)生了反應(yīng).首先幫助學(xué)生分析指示劑為什么由紅色褪成無(wú)色,(其實(shí)利用了鹽酸把堿反應(yīng)完,使得酚酞變成無(wú)色),接下來(lái)可以引導(dǎo)學(xué)生思考鹽酸還有那些化學(xué)性質(zhì)呢?學(xué)生答出鹽酸能跟排在氫前面的金屬反應(yīng),產(chǎn)生氣體.這時(shí),就可以問(wèn)學(xué)生能否把鋅粒當(dāng)成“指示劑”來(lái)驗(yàn)證鹽酸與氫氧化鈉發(fā)生了反應(yīng).小組討論后得出可以用鋅粒當(dāng)成“指示劑”來(lái)驗(yàn)證鹽酸與氫氧化鈉發(fā)生了反應(yīng).方案如下:在試管中加入2 mL稀鹽酸,逐滴加入過(guò)量的氫氧化鈉溶液,振蕩后再加入鋅粒,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中無(wú)氣泡逸出可以驗(yàn)證鹽酸與氫氧化鈉發(fā)生了反應(yīng).但是有學(xué)生提出問(wèn)題,鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)無(wú)現(xiàn)象,不知加多少氫氧化鈉才過(guò)量呀?一旦有鹽酸剩余當(dāng)再加入鋅粒就會(huì)有氣體產(chǎn)生,接下來(lái)筆者就引導(dǎo)學(xué)生分析,等量的同種鹽酸不加入氫氧化鈉與加入了一定量的氫氧化鈉后再與鋅粒反應(yīng),兩種情況產(chǎn)生的氫氣量一樣嗎?同學(xué)們答出當(dāng)然不一樣,然后同學(xué)們就恍
然大悟,方案找到了:取兩分等量的同種鹽酸,一份直接加入鋅粒,另一份加入一定量氫氧化鈉后,再加入鋅,測(cè)定產(chǎn)生的體積,比較兩者體積,發(fā)現(xiàn)后者體積比前者少.
三、指導(dǎo)學(xué)生歸納設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案的一般思路和方法及注意事項(xiàng)
分類號(hào):B841
1、引言
計(jì)算機(jī)作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)廣泛應(yīng)用于心理學(xué)實(shí)驗(yàn)中,其主要途徑有:(1)使用現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)生成系統(tǒng)編制生成控制文件進(jìn)行實(shí)驗(yàn),如E-Prime、DMDX等。(2)與專用的硬件設(shè)備聯(lián)機(jī)實(shí)驗(yàn),如眼動(dòng)儀、fMRI等(魯學(xué)明,張學(xué)民,2010)。(3)直接運(yùn)行的心理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示軟件,也包括編程者用某種編程語(yǔ)言編制的心理學(xué)實(shí)驗(yàn)程序。計(jì)算機(jī)功能強(qiáng)大,高效靈活,使用方便,而且有較強(qiáng)的多媒體處理能力,文字、圖片、音視頻等都可作為實(shí)驗(yàn)素材。利用計(jì)算機(jī)作為實(shí)驗(yàn)過(guò)程的控制及運(yùn)行載體,能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的自動(dòng)化,提高實(shí)驗(yàn)效率(盧伊穎,2011)。
但是通用計(jì)算機(jī)并非為心理學(xué)實(shí)驗(yàn)所專門(mén)設(shè)計(jì),在應(yīng)用于心理學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)存在較大的計(jì)時(shí)誤差。當(dāng)前,除了E-Prime等標(biāo)準(zhǔn)化的心理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),大多數(shù)心理實(shí)驗(yàn)軟件都未給出詳細(xì)、可行的方法來(lái)改善計(jì)算機(jī)的計(jì)時(shí)問(wèn)題。而對(duì)于一般以反應(yīng)時(shí)為測(cè)試指標(biāo)的實(shí)驗(yàn),要求實(shí)驗(yàn)儀器必須具有準(zhǔn)確性和恒常性,所獲得的數(shù)據(jù)精度必須達(dá)到一定的閾值才有參考價(jià)值。如果計(jì)算機(jī)的計(jì)時(shí)不經(jīng)修正和優(yōu)化,那么所測(cè)得的數(shù)據(jù)不能保證是可信的。本文首先分析了計(jì)算機(jī)控制心理學(xué)實(shí)驗(yàn)的計(jì)時(shí)誤差產(chǎn)生的原因及特點(diǎn),然后提出了一種新的心理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
2、計(jì)算機(jī)控制的心理學(xué)實(shí)驗(yàn)計(jì)時(shí)問(wèn)題
常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng),如Windows、Linux等是都是復(fù)雜的多任務(wù)操作系統(tǒng),其核心功能之一便是對(duì)并發(fā)執(zhí)行的任務(wù)進(jìn)程按一定的策略進(jìn)行調(diào)度。作為應(yīng)用軟件的心理實(shí)驗(yàn)程序在運(yùn)行時(shí)即使被賦予最高的任務(wù)優(yōu)先級(jí),仍然不能獨(dú)占CPU的運(yùn)行時(shí)間和其他資源,而是可被隨時(shí)中斷的,且中斷的次數(shù)、時(shí)刻、時(shí)間都是不可預(yù)知的。有研究者認(rèn)為Windows作為一種多任務(wù)操作系統(tǒng)因?yàn)椴荒芴峁┚_的計(jì)時(shí),所以不適合用作心理學(xué)實(shí)驗(yàn)(My,ors,1999)。雖然一些研究者提出了一些提高計(jì)時(shí)精度的方法和技術(shù)(De Clercq,Cormbze,&Buvsse,2003;陳素華。謝水清。楊仲樂(lè)。2006;Eugene&Dianne,2007;Athanassios,Protopapas,&CheckVo-cal,2007),但是在使用過(guò)程中,也必須針對(duì)具體的計(jì)算機(jī)內(nèi)核和外設(shè)進(jìn)行必要的測(cè)試和探討,魯學(xué)明和張學(xué)民(2010)經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)常用編程環(huán)境下只有少數(shù)計(jì)時(shí)函數(shù)能達(dá)到或高于1毫秒精度。但是這種測(cè)試只是研究了計(jì)時(shí)函數(shù)本身的誤差,不能保證這些函數(shù)寫(xiě)進(jìn)復(fù)雜的程序后,和其他進(jìn)程并行運(yùn)行時(shí)可達(dá)到預(yù)定的定時(shí)精度。
心理實(shí)驗(yàn)軟件是通過(guò)顯示器來(lái)呈現(xiàn)刺激信息的,但早已有研究者指出顯示器因刷新率的限制在時(shí)間控制方面有難以逾越的障礙(馮玲,1995):在計(jì)算機(jī)顯示器上呈現(xiàn)刺激時(shí),無(wú)論所設(shè)計(jì)的呈現(xiàn)時(shí)間是多少,實(shí)際呈現(xiàn)時(shí)間只可能是刷新周期的整數(shù)倍。例如,刷新率為70Hz顯示器刷新周期約為14.3ms,如果要一個(gè)刺激呈現(xiàn)20ms,那么呈現(xiàn)時(shí)間可能為14.3ms或28.6ms,實(shí)驗(yàn)程序是不能控制其確切顯示時(shí)間的。E-Prime對(duì)刺激呈現(xiàn)的精度是毫秒級(jí)。但毫秒級(jí)是相對(duì)的,其所能控制的顯示時(shí)間也都是刷新周期的整數(shù)倍(陳文鋒,崔耀,張建新,2005)。
心理實(shí)驗(yàn)程序從硬盤(pán)讀取多媒體數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)有幾毫秒到幾十毫秒的等待和尋道時(shí)間,多媒體材料從硬盤(pán)讀出到寫(xiě)入顯示緩存所耗費(fèi)的時(shí)間又與硬盤(pán)的性能及新舊、文件的大小及存儲(chǔ)位置密切相關(guān)。
計(jì)算機(jī)的輸入設(shè)備通常是鼠標(biāo)、鍵盤(pán)或者專用反應(yīng)盒。這些設(shè)備將被試反應(yīng)傳輸?shù)叫睦韺W(xué)軟件的過(guò)程中都有一定延遲。存在系統(tǒng)誤差,誤差大小是與具體設(shè)備相關(guān)的,設(shè)備型號(hào)不同,接口不同,那么數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r(shí)就不同。心理學(xué)程序不能控制其大小。另外不論是從硬盤(pán)讀取數(shù)據(jù)的過(guò)程還是鍵盤(pán)值反饋到心理學(xué)軟件的過(guò)程,都要受到多任務(wù)操作系統(tǒng)的影響,其延時(shí)具有隨機(jī)性。
綜上所述,以計(jì)算機(jī)作為控制設(shè)備,其計(jì)時(shí)誤差較大,而且具有隨機(jī)性、不可控性和不可預(yù)知性。
3、新設(shè)計(jì)方案的提出
E-Prime作為標(biāo)準(zhǔn)化心理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),采用了多種復(fù)雜的技術(shù)手段(宮大志,李壽欣,2008),優(yōu)化了計(jì)時(shí)精度、系統(tǒng)隨機(jī)誤差等重要問(wèn)題,并詳細(xì)的說(shuō)明了減小誤差的方法。如顯卡測(cè)試、異常數(shù)據(jù)濾除等。目前國(guó)內(nèi)心理學(xué)軟件逐漸增多,但普遍沒(méi)有提供詳細(xì)、可行的方法來(lái)改善計(jì)算機(jī)的計(jì)時(shí)問(wèn)題。研究者(魯學(xué)明,張學(xué)民,2010)對(duì)國(guó)內(nèi)心理學(xué)的主流期刊近10年的反應(yīng)時(shí)實(shí)驗(yàn)的文獻(xiàn)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)有50%左右的反應(yīng)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)差在100ms以上,高于國(guó)外文獻(xiàn)20-30ms~50-60ms范圍。因此,希望實(shí)現(xiàn)一種新的心理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。既能實(shí)現(xiàn)較為精確的計(jì)時(shí),又能保留對(duì)多媒體信息的處理能力。
隨著嵌入式設(shè)備在精密儀器中的大量應(yīng)用,可利用嵌入式技術(shù)設(shè)計(jì)一種新的心理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)采用分布式任務(wù)處理技術(shù)和LED背光控制技術(shù),其架構(gòu)框圖如圖1所示。
從圖1中可以看到,系統(tǒng)采用分布式任務(wù)處理技術(shù),除了MCU(主控微處理器)外,還有一個(gè)多媒體處理器。MCU負(fù)責(zé)控制整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程,而多媒體文件數(shù)據(jù)量大,處理費(fèi)時(shí),因此多媒體處理器只負(fù)責(zé)接收MCU的指令,按指令要求來(lái)讀取固態(tài)存儲(chǔ)器中的圖片并發(fā)送到液晶屏上。或者清除液晶屏的刺激信息,并將當(dāng)前刺激已呈現(xiàn)或已經(jīng)清除的命令立即反饋給MCU。MCU根據(jù)返回的刺激呈現(xiàn)狀態(tài)可以決定內(nèi)部定時(shí)器的開(kāi)啟和停止,保證定時(shí)精確。
該系統(tǒng)基于以下原因保證了較高的計(jì)時(shí)精度:
(1)沒(méi)有使用多任務(wù)操作系統(tǒng),不會(huì)出現(xiàn)任務(wù)調(diào)度導(dǎo)致的隨機(jī)誤差。程序使用C語(yǔ)言編寫(xiě),直接控制MCU的內(nèi)部定時(shí)器等設(shè)備,內(nèi)部定時(shí)器的定時(shí)分辨率小于0.1us,可以實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的精確定時(shí)。多媒體數(shù)據(jù)按統(tǒng)一格式排放,并按地址順序存儲(chǔ)在固態(tài)存儲(chǔ)器中,刺激信息從讀取呈現(xiàn)的時(shí)間是一個(gè)常數(shù)。
(2)采用LED背光技術(shù),可以突破因顯示器刷新率而導(dǎo)致的時(shí)間控制瓶頸。不同于CRT顯示器的射線循環(huán)掃描方式,TFT液晶是一種保持型顯示器件,通過(guò)透光的方式來(lái)顯示信息,所以如果LED背光關(guān)閉,人眼將無(wú)法看到在液晶屏上顯示的圖像。TFT液晶的上述特性為L(zhǎng)ED背光控制技術(shù)的應(yīng)用提供了可能。為了準(zhǔn)確控制刺激的呈現(xiàn)時(shí)間,從圖l可以看到MCU直接控制LED背光的電路,而且在刺激呈現(xiàn)流程上可以如下安排:①關(guān)閉液晶的LED背光。②將要呈現(xiàn)的刺激顯示到液晶上(LED背光關(guān)閉,所以被試看不到刺激)。③打開(kāi)LED背光(被試看到刺激),定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。④計(jì)時(shí)結(jié)束,關(guān)閉LED背光。根據(jù)以上流程,刺激呈現(xiàn)的誤差只有定時(shí)器的定時(shí)誤差和LED背光的開(kāi)關(guān)延遲,由于定時(shí)器的分辨率小于0.1us,LED的開(kāi)關(guān)延遲只有20微秒,所以LED背光控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)刺激呈現(xiàn)時(shí)間的真正的毫秒級(jí)精度。
(3)輸入設(shè)備選用微動(dòng)按鍵,并連接到MCU的中斷功能管腳。按鍵采用分離設(shè)計(jì),避免掃描、去抖導(dǎo)致的延時(shí),當(dāng)按鍵按下后可立即觸發(fā)中斷,并控制定時(shí)器的開(kāi)啟或停止。而從中斷觸發(fā)到定時(shí)器開(kāi)關(guān)只有幾個(gè)指令周期的時(shí)間,其數(shù)量級(jí)為微秒級(jí)。
該系統(tǒng)還有用于主試操控該系統(tǒng)的顯示屏模塊和PSI2鍵盤(pán),實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)交互界面的同時(shí),也保證主試與被試之間的隔離。此外系統(tǒng)還有USB接口,可以將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以存儲(chǔ)到U盤(pán)等存儲(chǔ)介質(zhì)上,便于后期處理。
4、實(shí)驗(yàn)過(guò)程及分析
4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
本實(shí)驗(yàn)的目的在于測(cè)試新心理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)呈現(xiàn)刺激的計(jì)時(shí)誤差和反應(yīng)鍵的計(jì)時(shí)誤差。
刺激呈現(xiàn)的計(jì)時(shí)誤差測(cè)量:(1)不使用LED背光,連續(xù)呈現(xiàn)多張不同顏色的純色圖片,設(shè)定每張圖片呈現(xiàn)時(shí)間為200ms。用AL250型邏輯分析儀連接到液晶驅(qū)動(dòng)端口的數(shù)據(jù)管腳。當(dāng)不同顏色圖片切換時(shí)液晶驅(qū)動(dòng)管腳的數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生有規(guī)律的改變,由此可計(jì)算出刺激的呈現(xiàn)時(shí)間。(2)使用LED背光呈現(xiàn)刺激,用示波器測(cè)量LED背光開(kāi)關(guān)控制信號(hào)波形。
被試反應(yīng)鍵的計(jì)時(shí)誤差測(cè)量:使用LED背光呈現(xiàn)刺激,屏幕前端放置高速光耦。光耦輸出端接反應(yīng)鍵的所連接的中斷引腳。這樣相當(dāng)于刺激一旦呈現(xiàn)反應(yīng)鍵被立刻按下,理想反應(yīng)時(shí)間應(yīng)該接近于0。測(cè)試時(shí)使用微控制器內(nèi)部定時(shí)器。共測(cè)量100次。
4.2 結(jié)果與分析
4.2.1 刺激呈現(xiàn)計(jì)時(shí)誤差對(duì)比
PST公司曾經(jīng)在一臺(tái)PC上做過(guò)測(cè)試:在顯示器上連續(xù)呈現(xiàn)多張圖片(不采用E-Prime優(yōu)化計(jì)時(shí)誤差的技術(shù)),每張圖片呈現(xiàn)200ms(Schneider。Eschman,&Zuccolotto,2002)。測(cè)試結(jié)果如圖2所示:在兩次測(cè)試中都出現(xiàn)了峰值。最高達(dá)934ms。且峰值出現(xiàn)的時(shí)間是隨機(jī)的,另外每張圖片的呈現(xiàn)時(shí)間都高于設(shè)定值105ms以上,這是圖片從讀取到顯示所花費(fèi)的準(zhǔn)備時(shí)間。
該新系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果(不用LED背光呈現(xiàn)刺激)如圖3所示,當(dāng)程序設(shè)計(jì)呈現(xiàn)時(shí)間為200ms時(shí),測(cè)試的結(jié)果為190ms~205ms。誤差產(chǎn)生的原因正是顯示器的刷新率導(dǎo)致的。測(cè)試所用顯示器刷新率為70Hz。刷新周期約為14.3ms。14個(gè)和15個(gè)刷新周期的時(shí)間分別約是191.3ms和205.0ms,測(cè)試結(jié)果也驗(yàn)證了上文分析。
使用LED背光控制刺激呈現(xiàn)時(shí)間時(shí),測(cè)試數(shù)據(jù)顯示誤差在微秒級(jí)別。圖像不再畫(huà)出。雖然刺激呈現(xiàn)時(shí)間精度很高,但LED背光開(kāi)啟關(guān)斷會(huì)引起顯示器亮度的較大變化和刺激的不連續(xù),可能不符合某些心理學(xué)實(shí)驗(yàn)要求,可以采用多視場(chǎng)速視器的設(shè)計(jì)方法解決。
4.2.2 反應(yīng)鍵的計(jì)時(shí)誤差對(duì)比
經(jīng)測(cè)試。被試反應(yīng)鍵的計(jì)時(shí)誤差在41~47us之間,平均值是43.6us。而計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由于硬件設(shè)備的多樣性,不同設(shè)備輸入延時(shí)不盡相同。E-Prime對(duì)特定型號(hào)的鍵盤(pán)鼠標(biāo)和專用SRBox做了測(cè)試,平均延時(shí)鍵盤(pán)約是7ms,鼠標(biāo)約是92ms。SRBox約為1.25ms。而SRBox反應(yīng)時(shí)間經(jīng)E-Prime優(yōu)化后減去了平均延時(shí),最小誤差值甚至?xí)霈F(xiàn)負(fù)值(Schnei-der,Eschman,&Zuccolotto A,2002)。測(cè)試結(jié)果表明該系統(tǒng)反應(yīng)鍵延時(shí)遠(yuǎn)低于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)鼠標(biāo)鍵盤(pán)的延時(shí),且沒(méi)有多任務(wù)系統(tǒng)導(dǎo)致的隨機(jī)誤差。
考查的重點(diǎn)在于對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中一般事故的預(yù)防和處理、實(shí)驗(yàn)原理的掌握、過(guò)程與設(shè)計(jì)能力。實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和中間環(huán)節(jié),命題的趨勢(shì)由設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)向評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方向轉(zhuǎn)變,而一個(gè)完美的實(shí)驗(yàn)必須保證實(shí)驗(yàn)原理、操作程序和方法正確,也就是實(shí)驗(yàn)方案的科學(xué)性。用藥及操作要注意安全,注意環(huán)境保護(hù)等問(wèn)題,也就是實(shí)驗(yàn)方案的安全性,更要滿足中學(xué)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件,也就是實(shí)驗(yàn)方案的可行性,還要使裝置簡(jiǎn)單、步驟少、藥品用量少、時(shí)間短,即實(shí)驗(yàn)方案的簡(jiǎn)約性。
高考中運(yùn)用已有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和基本操作技能去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,是對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力和對(duì)知識(shí)遷移能力的很好的考查,并能實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)題多方位多層面多角度的考核。結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn),化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的解答應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手:
一、明確目的
也就是審題要細(xì),這是一切學(xué)習(xí)解題的關(guān)鍵步驟,明確命題的實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螅旅}中往往是沒(méi)有直接系統(tǒng)實(shí)踐過(guò)的,必須弄清題目有哪些新信息,從信息加工角度分析解答時(shí),還要能夠敏捷地從題目中獲取信息,分析評(píng)價(jià)信息選擇調(diào)用已儲(chǔ)存的相關(guān)知識(shí),通過(guò)類比,遷移分析從而明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>
二、設(shè)計(jì)原理
通過(guò)對(duì)新信息的加工及知識(shí)的遷移明確指定的設(shè)計(jì)要求,從設(shè)計(jì)的要求選定實(shí)驗(yàn)方法,這是從宏觀上對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求,因?yàn)閷?shí)驗(yàn)方法主要受制于實(shí)驗(yàn)原理,并受實(shí)驗(yàn)條件的制約,再就是實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作設(shè)計(jì),裝置和操作屬于實(shí)驗(yàn)方案細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì),其重點(diǎn)在考查實(shí)驗(yàn)技能。這就要求學(xué)生在日常學(xué)習(xí)過(guò)程中積累扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)。
三、儀器、藥品的選擇
了解以上實(shí)驗(yàn)要求后,根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹性O(shè)計(jì)的裝置和操作選擇合適的儀器和藥品,注意反應(yīng)物和生成物狀態(tài)以及能否腐蝕儀器,反應(yīng)是否需要加熱及溫度是否可控制等。
四、實(shí)驗(yàn)步驟
實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì),力求合理、最簡(jiǎn),但細(xì)節(jié)不能忽略,通常要考慮以下細(xì)節(jié):(1)氣體參與反應(yīng)的裝置氣密性的檢驗(yàn);(2)加熱操作先后順序的選擇;(3)有沒(méi)有必要設(shè)計(jì)冷凝回流裝置;(4)冷卻裝置的選擇;(5)實(shí)驗(yàn)中有加熱操作的要防止倒吸,如氣體易溶于水的要防倒吸;(6)還有一些改進(jìn)裝置作用的分析;(7)拆卸裝置時(shí)的順序要注意科學(xué)性和安全性。
五、現(xiàn)象及結(jié)論
中圖分類號(hào):TF08 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1 化驗(yàn)室分類
現(xiàn)在的化驗(yàn)室分類方法比較多,筆者將按照使用分析檢驗(yàn)的方法闡述如下。第一類是化學(xué)分析檢驗(yàn)室,第二類是儀器分析檢驗(yàn)室。前者的特點(diǎn)是儀器設(shè)備簡(jiǎn)單投資少,檢驗(yàn)成本低,一般應(yīng)用在常量組分的分析實(shí)驗(yàn)上,但是不能忽視的是容易造成環(huán)境污染。后者的特點(diǎn)是使用的分析儀器設(shè)備必須是大型的和復(fù)雜的,但是這種分析檢驗(yàn)結(jié)果還是比價(jià)簡(jiǎn)單的,而且靈敏度高。但是這個(gè)一般使用在資金雄厚的大中型礦業(yè)企業(yè)。
2 化驗(yàn)室組織機(jī)構(gòu)
化驗(yàn)室組織機(jī)構(gòu)的設(shè)置對(duì)于化驗(yàn)室工作來(lái)說(shuō)是很重要的。它在具體工作中享有獨(dú)立開(kāi)展業(yè)務(wù)的權(quán)利,并且在組織機(jī)構(gòu)管理方面相對(duì)獨(dú)立性,堅(jiān)持科學(xué)公正公平的態(tài)度完成每一項(xiàng)工作。具體架構(gòu)圖如圖1所示。這其中化驗(yàn)室各個(gè)工作人員目標(biāo)分工明確,并用科學(xué)化實(shí)現(xiàn)高效地工作任務(wù)。
3 化驗(yàn)室設(shè)計(jì)方案
目前的化驗(yàn)室設(shè)計(jì)一般地是有建筑本身設(shè)計(jì),化驗(yàn)室及設(shè)備設(shè)計(jì)兩大部分組成。這兩部分的組成是相輔相成的,它是集中了建筑功能和工程技術(shù)和建筑藝術(shù)的結(jié)合體。建筑設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是有關(guān)部門(mén)對(duì)建筑任務(wù)的要求,包括了建筑面積,工程造價(jià)等。還要有城建部門(mén)同意的設(shè)計(jì)批文以及建筑單位根據(jù)有關(guān)批文向設(shè)計(jì)單位辦理的手續(xù)。設(shè)計(jì)人員要根據(jù)以上設(shè)計(jì)文件,進(jìn)行必要的調(diào)查研究,分析處理材料進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)建筑圖紙等?;?yàn)室及設(shè)備設(shè)計(jì)是要滿足操作人員即化驗(yàn)員的實(shí)際方便操作,舒適度,面積等,還有化驗(yàn)用的儀器等。下面筆者以某化驗(yàn)室為例分別闡述這兩部分的設(shè)計(jì)工作。
3.1建筑本身設(shè)計(jì)?;?yàn)室建筑本身是要滿足對(duì)建筑的實(shí)際要求,一般來(lái)說(shuō)要單獨(dú)的建筑并采用東西側(cè)為走廊,不同功能的房間分布在南北兩側(cè)。主要包括取樣室,天平室,藥品儲(chǔ)備室,儀器室等。最主要的是對(duì)走廊的要求,單面走廊寬是1.5m,如果是雙面走廊凈寬就要到1.82m,走廊上面有通風(fēng)管道的話應(yīng)保持在2.4-3.0m。而化驗(yàn)室最好選在靠近煉鐵車間,分布如下:在一樓設(shè)取樣室,預(yù)處理室,天平室等,在二樓設(shè)更衣室,會(huì)議室,藥品儲(chǔ)備室等。
化驗(yàn)樓選址應(yīng)該滿足建筑用地,實(shí)驗(yàn)用地等的環(huán)境要求,其中基地要與那些易燃易爆的生產(chǎn)車間有段距離,保障安全性。還要遠(yuǎn)離噪聲震動(dòng)源,確保試驗(yàn)的科學(xué)性。
另外對(duì)化驗(yàn)室建筑模數(shù)的要求是4m,4.5m,7.2m等,化驗(yàn)室的進(jìn)度模數(shù)取決于實(shí)驗(yàn)臺(tái)長(zhǎng)度和布置形式。目前通用的進(jìn)深模數(shù)有6m,6.7m等。
3.2化驗(yàn)室及設(shè)備設(shè)計(jì)
首先是化驗(yàn)室內(nèi)的最基本布置,包括洗滌池,通風(fēng)處,帶試劑架的工作臺(tái),存放儀器的櫥柜燈?;?yàn)室尺寸設(shè)計(jì)。尺寸的大小主要取決于化驗(yàn)工作的要求,并要考慮安全性和發(fā)展的整體需要。一般來(lái)說(shuō),化驗(yàn)室的高度尺寸操作空間的高度不應(yīng)該小于2.5m,而專用工作空間應(yīng)該說(shuō)在2.6-3m。
化驗(yàn)室必備硬件要求要有電力采用三相電。通風(fēng)設(shè)施也必不可少,尤其是操作間中的加熱酸溶過(guò)程必須在通風(fēng)櫥中進(jìn)行。另外,化驗(yàn)室還要有下水設(shè)施。
化驗(yàn)室的主要設(shè)備一般分為以下幾方面(表1)。
而試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)布置一般有周邊式,兩邊式等,主要有臺(tái)面和臺(tái)下支座構(gòu)成。它的寬度為1.2-1.8m為宜,靠墻的試驗(yàn)臺(tái)寬度0.75-0.9m,靠墻的儲(chǔ)物架寬度0.3-0.5m。而試驗(yàn)臺(tái)的長(zhǎng)度一般是寬度的1.5-3倍的樣子。在通道設(shè)置方面一般為1.5-2.1m。
在管線通道管線架方面要引出臺(tái)面供方面使用;藥品架的設(shè)置不宜很寬,要保持在能存放2個(gè)中型試劑瓶為準(zhǔn),寬度就是在200-300mm。另外在實(shí)驗(yàn)臺(tái)下空間通常設(shè)有器皿柜,方便實(shí)驗(yàn)用品的存放。
綜上所述,鋼鐵廠化驗(yàn)室的建設(shè)和設(shè)計(jì)基本要求要準(zhǔn)確,數(shù)據(jù)一定要可靠?;?yàn)室的設(shè)計(jì)和建設(shè)筆者認(rèn)為最好是有經(jīng)驗(yàn)的公司進(jìn)行前期設(shè)計(jì)策劃,還要在建設(shè)之前建立一套嚴(yán)格地管理制度。還要做好對(duì)化驗(yàn)人員進(jìn)行化驗(yàn)知識(shí)的培訓(xùn),要求化驗(yàn)人員嚴(yán)格按要求操作,同時(shí)做好抽檢檢查制度??傊谶M(jìn)入科技發(fā)展的今天,一些實(shí)驗(yàn)室也要像安全、節(jié)能、環(huán)保、智能化方向發(fā)展,不斷順應(yīng)時(shí)代需求,滿足生產(chǎn)需要。
1 引言
為減少煙氣排放對(duì)大氣環(huán)境的污染,國(guó)家環(huán)保總局規(guī)定燃煤火力發(fā)電廠煙氣排放需配套建設(shè)脫硫設(shè)施,煙氣脫硫后的溫度,成分,運(yùn)行工況均與脫硫前有很大區(qū)別。這種減排前提下,煙囪的設(shè)計(jì)選型和防腐處理也將有很大的變化。
脫硫后煙氣的腐蝕特點(diǎn)及機(jī)理
2.1煙氣溫度特點(diǎn)
目前國(guó)家煙氣脫硫工藝有濕法脫硫、干法脫硫、半干濕法脫硫、循環(huán)硫化床脫硫等多種脫硫工藝。其中石膏-石灰石濕法脫硫工藝因?yàn)榧夹g(shù)成熟,脫硫效率高而被廣泛采用[1]?;痣姀S鍋爐直接排放到煙囪的高溫?zé)煔鉁囟纫话銥?30oC~160oC,稱為“干煙囪”,煙氣經(jīng)過(guò)濕法脫硫吸收塔洗滌后一般溫度為40oC~50oC;而經(jīng)過(guò)煙氣加熱裝置(GGH)增溫后,煙氣可達(dá)70oC~80oC,稱為“濕煙囪”[2]。
2.2煙氣腐蝕特點(diǎn)及機(jī)理
對(duì)于“干煙囪”,由于內(nèi)壁處于干燥狀態(tài),煙氣對(duì)煙囪內(nèi)壁材料不產(chǎn)生直接腐蝕。
對(duì)于“濕煙囪”,脫硫后的煙氣通常在50oC~80oC,煙氣在煙囪口排放時(shí),易凝結(jié)在內(nèi)壁上,形成酸液,沿內(nèi)壁下流過(guò),部分又被蒸發(fā),造成內(nèi)壁凝結(jié)液中酸濃度逐漸增大,由于煙氣流動(dòng),腐蝕環(huán)境呈現(xiàn)為動(dòng)態(tài),腐蝕介質(zhì)隨時(shí)更新,對(duì)鋼,水泥等材料產(chǎn)生極為迅速的腐蝕破壞[1]。以鋼材為例,濕煙氣在40oC~80oC的溫度環(huán)境下其腐蝕速度比其它溫度下高出3~8倍[3]。
3 煙囪設(shè)計(jì)選型
3.1煙囪的結(jié)構(gòu)選型
由于傳統(tǒng)的單筒式煙囪不能確保內(nèi)襯和保溫層的致密,易產(chǎn)生裂縫和縫隙,脫硫后的煙氣在內(nèi)壁形成酸結(jié)露,沿著縫隙向鋼筋混凝土筒壁進(jìn)行滲透,這種腐蝕很難被發(fā)現(xiàn)和檢測(cè),對(duì)煙囪的安全運(yùn)行是潛在的危險(xiǎn)隱患。故脫硫后的煙氣,應(yīng)該按強(qiáng)腐蝕煙氣來(lái)考慮,“濕煙囪”宜選用多管式或套筒式[3],即承重外筒與排煙筒分開(kāi),使外筒受力結(jié)構(gòu)不與強(qiáng)腐蝕性煙氣相接觸,排煙內(nèi)筒采用耐酸防腐措施,如圖1所示。
3.2內(nèi)筒防腐材料的選擇
煙囪通常設(shè)置脫硫旁路系統(tǒng),存在脫硫系統(tǒng)運(yùn)行,脫硫系統(tǒng)停運(yùn),短時(shí)鍋爐事故等幾種狀況,筒內(nèi)環(huán)境在干燥-潮濕-干燥狀況下交替變化,這與不設(shè)脫硫旁路系統(tǒng),煙囪單工況運(yùn)行有很大區(qū)別[3]。故煙囪防腐材料的選擇除考慮煙囪的主要運(yùn)行工況外,還須考慮適應(yīng)其它運(yùn)行工況,以及工況變化時(shí)溫度交替變化對(duì)防腐材料性能的影響。國(guó)內(nèi)電力行業(yè)常采用以下幾種防腐材料:
1.內(nèi)襯金屬合金薄板(鈦板)
合金薄板的厚度一般為1~1.2mm。采用爆炸復(fù)合、爆炸-軋制復(fù)合、直接軋制等工藝加工,將耐腐蝕效果極好的鈦、鎳金屬與鋼板結(jié)合成鈦、鎳-鋼復(fù)合板,該材料防腐效果及耐久性好,但焊接技術(shù)要求高,工程造價(jià)高。目前,國(guó)內(nèi)排放低溫脫硫煙氣(40oC~50oC)的鋼排煙筒采用金屬?gòu)?fù)合鈦板的工程實(shí)例有,華能玉環(huán)電廠4x1000MW煙囪、山西王曲2x600MW煙囪等。
2.VEGE鱗片復(fù)合材料(玻璃鱗片)
該復(fù)合材料在耐腐蝕性,抗?jié)B透性,耐溫(熱沖擊)性均有良好表現(xiàn),且耐磨[4]。使用壽命一般在15年左右[5],適用在煙氣溫度不大于200 oC的工作環(huán)境。多用于脫硫吸收塔,水平煙道,對(duì)于垂直排煙筒的工程實(shí)例僅限于鋼結(jié)構(gòu)排煙筒。
3.發(fā)泡玻璃磚
由無(wú)機(jī)材料硼硅玻璃經(jīng)發(fā)泡后形成,采用專用粘接劑粘貼在鋼質(zhì)排煙筒內(nèi)側(cè)。該材料具有輕質(zhì),耐高溫,耐腐蝕,低導(dǎo)熱性等特點(diǎn),形成隔離層密閉性能好,結(jié)構(gòu)安全性高,運(yùn)行期間維護(hù)費(fèi)用低。Henkel防腐玻璃磚,品質(zhì)好,造價(jià)高[3],國(guó)內(nèi)也有多個(gè)發(fā)泡玻璃磚和粘接劑的品種。山西霍州電廠,江蘇利港電廠的煙囪均采用了此類防腐措施。
4.?;沾纱u
長(zhǎng)期抗酸,耐各種濃縮酸,包括氯化物在內(nèi)的各種廢氣冷凝液,對(duì)煙氣溫度變化適應(yīng)能力強(qiáng),可適用于200oC~450oC溫度,以及干濕交替變化環(huán)境[3]。
該防腐材料可作為內(nèi)襯,粘貼于鋼排煙筒內(nèi)壁,也可直接作為煙囪內(nèi)套筒-排煙筒的砌筑主材,無(wú)需設(shè)置鋼筒,以降低煙囪造價(jià)。北侖電廠三期選用了此項(xiàng)防腐材料的措施。
5.BSJ-Y型整體耐酸澆注料
該澆注料耐酸、耐熱、重量輕、強(qiáng)度高,整體澆注可消除形成煙氣腐蝕的薄弱環(huán)節(jié)、有效地提高防腐隔熱性能、抑制裂縫及其擴(kuò)展。但該材料固化過(guò)程中存在很大的收縮,應(yīng)采用合理的施工方案,并設(shè)置防開(kāi)裂的施工切縫及相應(yīng)的密封措施[2]。
4注意事項(xiàng)
煙囪的防腐材料多種多樣,但各有適用范圍,應(yīng)根據(jù)煙囪可能存在的運(yùn)行工況,來(lái)選擇適用的防腐材料,并采用合理的施工方案。
例如,當(dāng)介質(zhì)溫度高于100 oC時(shí),不應(yīng)選用密實(shí)型水玻璃類防腐材料,其中耐酸膠泥就屬于這一類材料。電廠實(shí)際運(yùn)行中,由于脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性等原因,會(huì)在脫硫和旁路系統(tǒng)兩種工況下切換,使得煙囪的使用環(huán)境在50oC 飽和稀硫酸環(huán)境和超過(guò)130 oC 旁路干燥煙氣環(huán)境之間變換,這就決定了:在目前國(guó)內(nèi)的脫硫裝置運(yùn)行現(xiàn)狀下,煙囪并非單工況運(yùn)行,煙囪內(nèi)防腐材料不能選用耐酸膠泥類材料[2]。
不僅如此,防腐材料市場(chǎng)魚(yú)龍混雜,以次充好的實(shí)例屢見(jiàn)不鮮,除選擇適用的產(chǎn)品同時(shí),還需對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)。
例如,美國(guó)Henkel防腐玻璃磚,造價(jià)高,考慮經(jīng)濟(jì)因素,電廠業(yè)主通常選用國(guó)產(chǎn)玻璃磚產(chǎn)品,但很多國(guó)產(chǎn)發(fā)泡玻璃磚的材質(zhì)和粘接劑不過(guò)關(guān),貼牌生產(chǎn)情況很多,產(chǎn)品質(zhì)量難有保證,防腐的隱患不言而喻[2]。
因此,選擇防腐材料時(shí),應(yīng)對(duì)產(chǎn)品做綜合全面的考察,不應(yīng)一味追求經(jīng)濟(jì)因素而忽視了產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。
5工程實(shí)例
以某電廠2x600MW燃煤機(jī)組一座鋼內(nèi)筒直徑6m,高240m的套筒式煙囪為例,就筒內(nèi)襯采用復(fù)合鈦板,Henkel玻璃磚,?;沾纱u,玻璃鱗片等4種防腐方案分別進(jìn)行了技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性的比較,如表1及圖2所示。
通過(guò)圖2可以看出,在其它構(gòu)件造價(jià)一定的情況下(如混凝土外筒,鋼內(nèi)筒,鋼梯平臺(tái)等),防腐方案的費(fèi)用直接影響到煙囪的造價(jià)。鋼筒內(nèi)襯復(fù)合鈦板投資較高,其煙囪造價(jià)也明顯偏高,而筒內(nèi)襯?;沾纱u費(fèi)用最低,故煙囪造價(jià)也最低。結(jié)合表1和圖2,從安全可靠,經(jīng)濟(jì)適用的角度進(jìn)行比較分析,可知:內(nèi)襯防腐采用玻化陶瓷磚的方案值得推薦,采用Henkel玻璃磚或玻璃鱗片,也是不錯(cuò)的選擇;至于復(fù)合鈦板,盡管耐腐蝕效果好,但價(jià)格昂貴,投入成本較高。
值得一提的是,?;沾纱u除可做鋼排煙筒內(nèi)襯之外,單獨(dú)砌筑形成內(nèi)筒,省去鋼排煙筒費(fèi)用,降低煙囪造價(jià)。
金融工程專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)經(jīng)濟(jì)學(xué)、金融學(xué)、金融工程和金融管理方面的基本理論和基礎(chǔ)知識(shí),接受理財(cái)、投融資、以及風(fēng)險(xiǎn)管理方法與技能的基本訓(xùn)練,具有設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)綜合運(yùn)用各種金融工具創(chuàng)造性解決金融實(shí)務(wù)問(wèn)題的基本能力,開(kāi)展金融風(fēng)險(xiǎn)管理、公司理財(cái)、投資戰(zhàn)略策劃以及金融產(chǎn)品定價(jià)研究,能在跨國(guó)公司和金融機(jī)構(gòu)從事金融財(cái)務(wù)管理、金融分析和策劃。
一、金融工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)背景
金融工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是保證實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)的最基本條件,實(shí)驗(yàn)室建設(shè)跟不上去,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)就無(wú)從談起。國(guó)務(wù)院《關(guān)于大力發(fā)展職業(yè)技術(shù)教育的決定》明確指出:“高等學(xué)校要突出實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),加強(qiáng)技能訓(xùn)練”。學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室工作必須以此為導(dǎo)向,大膽探索,努力實(shí)踐,創(chuàng)造性地走出一條結(jié)合自己學(xué)校實(shí)際、適應(yīng)新世紀(jì)要求、具有特色的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)之路。學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與發(fā)展,反映了人們認(rèn)識(shí)的發(fā)展。實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)既以學(xué)??傮w發(fā)展規(guī)模為依據(jù),又適應(yīng)培養(yǎng)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的實(shí)用型人才的目標(biāo)。不斷探索實(shí)驗(yàn)室的建設(shè),更好地服務(wù)于實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué),為社會(huì)培養(yǎng)輸送更多的復(fù)合型技能人才,是高等學(xué)校發(fā)展的重要職責(zé)。
二、金融工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案設(shè)計(jì)基本思想
實(shí)驗(yàn)室方案的設(shè)計(jì),主要是為了高等學(xué)校金融工程的教學(xué)需求,并在一定的數(shù)據(jù)支持的基礎(chǔ)上,滿足金融工程、高級(jí)計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)建模、金融衍生品定價(jià)與分析、外匯市場(chǎng)分析與檢驗(yàn)、金融工程模型策略的構(gòu)建等實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)需要。
在實(shí)驗(yàn)室的軟件資源配置上,以數(shù)理金融和計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)分析等高端課程的教學(xué)開(kāi)展為主要目標(biāo),用高度仿真模擬的撮合機(jī)制檢驗(yàn)?zāi)P蜆?gòu)建的準(zhǔn)確性并進(jìn)行回驗(yàn)修正,以股指期貨套利分析模型的分析和理論課程的分享,把學(xué)生的理論教學(xué)與實(shí)戰(zhàn)演練想結(jié)合,充分滿足教學(xué)、科研和培訓(xùn)拓展的要求
三、金融工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案設(shè)計(jì)
創(chuàng)新金融綜合實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)以與證券交易所的真實(shí)對(duì)接為主要的方式,連接貨幣市場(chǎng)、外匯市場(chǎng)、資本市場(chǎng)、商品市場(chǎng)和衍生品市場(chǎng)的實(shí)時(shí)信息,在資訊信息上,滿足全球市場(chǎng)的實(shí)時(shí)行情展示,提供全球的對(duì)比分析及數(shù)據(jù)處理;同時(shí),利用國(guó)際知名的全球行情資訊展示及金融分析平臺(tái),為金融創(chuàng)新產(chǎn)品的分析提供基本的支持。
(一)金融基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)
基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要任務(wù)和要求,以證券投資分析演練、業(yè)務(wù)實(shí)訓(xùn)模擬、證券投資分析等模擬為基礎(chǔ),通過(guò)與MINI 交易所的結(jié)合,嵌入高度仿真的撮合交易機(jī)制,滿足債券模擬投資實(shí)驗(yàn)、股票模擬投資實(shí)驗(yàn)、基金模擬投資實(shí)驗(yàn)、權(quán)證模擬投資實(shí)驗(yàn)、股指期貨模擬投資實(shí)驗(yàn)、證券投資組合實(shí)驗(yàn)、股指期貨套利分析實(shí)驗(yàn)、《證券投資分析》、《證券投資理論與實(shí)務(wù)》、《風(fēng)險(xiǎn)管理》等多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)展。
(1)智能實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)。 配合中心實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模建設(shè)和實(shí)施,為實(shí)現(xiàn)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)化、系統(tǒng)化管理和運(yùn)作,提高實(shí)驗(yàn)資源的有序管理和高效應(yīng)用,通過(guò)配置開(kāi)放式、門(mén)戶式實(shí)驗(yàn)管理平臺(tái),有助于中心實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化的實(shí)驗(yàn)軟件管理、硬件配置、課程安排、實(shí)驗(yàn)監(jiān)控,是為實(shí)驗(yàn)室量身定制的資源整合共享、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)管理和風(fēng)采特色展示的智能化管理系統(tǒng)。
(2)金融實(shí)時(shí)資訊和分析平臺(tái)。充分運(yùn)用了全球領(lǐng)先的國(guó)際化投資分析理念和金融工程分析技術(shù),為金融市場(chǎng)基金管理者、機(jī)構(gòu)投資者及研究者提供覆蓋全球六十多個(gè)國(guó)家的股票、債券、期貨、外匯、金融衍生品等上萬(wàn)種金融產(chǎn)品行情、資訊、數(shù)據(jù),全面掌握國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)動(dòng)態(tài),培養(yǎng)學(xué)生金融投資嗅覺(jué)和資產(chǎn)系統(tǒng)化管理意識(shí)。同時(shí),可根據(jù)證券行業(yè)投資重點(diǎn)關(guān)注資訊,結(jié)合智能多屏幕/大屏幕管理技術(shù),實(shí)現(xiàn)特色化的金融信息創(chuàng)新集成展示,全面提升了專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的整體水平與現(xiàn)代科技性。
(3)金融商品投資模擬交易平臺(tái)。虛擬交易系統(tǒng)采取與證券行業(yè)真實(shí)交易規(guī)則一致的模塊設(shè)計(jì),從下單的流程到交易的撮合機(jī)制,以及現(xiàn)金比例和持倉(cāng)明細(xì)的限制,每一步都以真實(shí)的證券規(guī)則來(lái)要求和限制學(xué)生,使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)能真正感受到與證券機(jī)構(gòu)相同的競(jìng)爭(zhēng)和操作機(jī)制,從實(shí)驗(yàn)過(guò)程的每個(gè)步驟都規(guī)范學(xué)生的操作,目的是為了培養(yǎng)基金經(jīng)理,而不是小的機(jī)構(gòu)投資者。
(二)銀行業(yè)務(wù)模擬模塊
根據(jù)傳統(tǒng)商業(yè)銀行各項(xiàng)業(yè)務(wù)系統(tǒng),由整合的實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)平臺(tái)內(nèi)嵌:商業(yè)銀行綜合柜臺(tái)業(yè)務(wù)系統(tǒng)、商業(yè)銀行國(guó)際結(jié)算業(yè)務(wù)系統(tǒng)、商業(yè)銀行經(jīng)營(yíng)管理業(yè)務(wù)系統(tǒng)、商業(yè)銀行信貸管理系統(tǒng)四大模擬實(shí)訓(xùn)資源工具,全面模擬仿真了商業(yè)銀行所有傳統(tǒng)業(yè)務(wù)類型與流程,實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)與真實(shí)工作內(nèi)容的無(wú)縫銜接。
(1)商業(yè)銀行綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)。為學(xué)習(xí)提供一個(gè)身臨其境的實(shí)際操作環(huán)境。系統(tǒng)充分考慮銀行業(yè)務(wù)操作的特點(diǎn),貫徹銀行“以客戶為中心”的管理、賬戶管理的相關(guān)理念。通過(guò)系統(tǒng)操作,直接體驗(yàn)如何掌握客戶的信息、如何實(shí)現(xiàn)客戶理財(cái)?shù)葮I(yè)務(wù)。
(2)經(jīng)營(yíng)管理業(yè)務(wù)模擬教學(xué)系統(tǒng)。通過(guò)實(shí)際分析商業(yè)銀行的相關(guān)指標(biāo),配合相關(guān)數(shù)據(jù),讓新員工了解到銀行的財(cái)務(wù)管理、資金管理和內(nèi)部管理等多方面的管理指標(biāo),以及這些指標(biāo)在銀行是如何應(yīng)用,并可體驗(yàn)銀行是如何從宏觀上了解市場(chǎng)以及如何分析內(nèi)部經(jīng)營(yíng)。
(3)信貸管理業(yè)務(wù)模擬教學(xué)系統(tǒng)。系統(tǒng)是建立在銀行會(huì)計(jì)核算處理系統(tǒng)和柜員交易系統(tǒng)之上的后臺(tái)業(yè)務(wù)處理和管理系統(tǒng)。功能主要涉及四個(gè)方面:客戶信息管理、貸款全過(guò)程管理、貸款風(fēng)險(xiǎn)管理、報(bào)表查詢。系統(tǒng)不僅全面包括銀行現(xiàn)有的信貸業(yè)務(wù),還可根據(jù)需求靈活增加信貸品種,同時(shí)對(duì)某些業(yè)務(wù)的處理能提供多種靈活的方式和個(gè)性化的服務(wù)。
對(duì)于專業(yè)的院校來(lái)說(shuō),金融基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)只是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的簡(jiǎn)單基本要求,從學(xué)科的建設(shè)和長(zhǎng)期規(guī)劃來(lái)看,實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)必須把高端的數(shù)據(jù)分析、金融工程、量化投資等與真實(shí)的金融業(yè)界機(jī)構(gòu)相結(jié)合的案例包含進(jìn)來(lái),便于實(shí)驗(yàn)室的拓展和層次的提高,為學(xué)院的研究生和老師的課題研究和學(xué)術(shù)成果的研究提供了基礎(chǔ)。