无机化学方向十篇

发布时间:2024-04-26 02:26:04

无机化学方向篇1

固体无机化学是跨越无机化学、固体物理、材料科学等学科的交叉领域尤如一个以固无机物的“结构”、“物理性能”、“化学反应性能”及“材料”为顶点的四面体是当前无机化学学科十分活跃的新兴分支学科。

1固体无机化合物的制备及应用

固体无机化合物材料的制备大多是利用高温固相反应这些反应难以控制能耗大成本高。为此发展了其它各种合成方法如前体法、置换法、共沉淀法、熔化法、水热法、微波法、气相输运法、软化学法、自蔓延法、力化学法、分子固体反应法等。其中近年来提出的软化学合成方法最为突出它力求在中低温或溶液中使起始反应物在分子态尺寸上均匀混合进行可控的一步步反应经过生成前驱物或中间体最后生成具有指定组成、结构和形貌的材料。

1.1光学材料的研究。苏勉曾等用均相沉淀法在水溶液中合成了氟氯化钡铕(ⅱ)经过处理后制得无余辉、发光性能良好的多晶体。用这种多晶体制成的高速增感屏其增感因素是钨酸钙中速屏的4~5倍已被全国2000所医院使用。1983年苏勉曾等在系统研究氟卤化物的x-射线发光及紫外发光现象的过程本文由收集整理中发现了bafx:eu2+晶体经x-射线辐射后着色的现象开始注意到晶体中色心生成并于1984年开始研究晶体的x-射线诱导的光激励发光现象及发光机理用光激励发光材料制成了图像板作为x-射线的面探测器。他们还设计制作了一台由光学精密机械和计算机组成的计算x-射线图像仪已可以获得清晰的x-射线透视图象和粉末晶体衍射图像。

1.2多孔晶体材料的研究。徐如人、庞文琴等在水热法合成各种类型分子筛的基础上发展了溶剂热合成法利用前驱体和模板剂制备了一系列水热技术无法合成的新型磷酸盐及砷酸盐微孔晶体所合成的jdf-20是目前世界上孔口最大的微孔磷酸铝;1989年徐如人、冯守华等首次报道了微孔硼铝酸盐的合成和性质之后又获得了一系列新型微孔硼铝氯氧化物。其中硼的配位数可取4也可取3但不会高于4;铝、镓、铟的配位数大多超过4有的甚至达到6。所有这些都突破了传统分子筛纯粹由四面体结构基元构成的概念为开发新型结构特征的微孔材料提供了丰富的实验依据。

1.3金属氢化物的研究。申泮文等设计了有特殊搅拌设备的固-液-气多相反应釜使“金属还原氢化反应”在400~500℃范围内进行完全;利用此类反应以新方法合成复合金属氢化物;以“共沉淀还原法”“置换扩散法”制备了钛铁系、镍基或镁基合金等储氢材料;创造了钕铁硼等永磁材料合成新工艺。

1.4c60及其衍生物的研究。1990年底中国科学院化学研究所和北京大学开始c60团簇的合成实验研究尔后国内10余个单位相继开展了c60的研究取得了很好的结果如首先在国际上建立了重结晶分离c60和c70的方法;在国内首次获得了k3c60和rb3c60超导体达到了当时的国际先进水平;发现在阴极中掺杂y2o3可以大大提高阴极沉积物中等碳纳米管的含量;首先报道了直接氧化c60含氮化合物的研究成果等。

2室温和低热固相化学反应

从固体无机化学的发展过程来看固相反应尤其是高温固相反应一直是人们制备新型固体材料的主要手段之一。但长期以来由于传统的材料主要涉及一些高熔点的无机固体如硅酸盐、氧化物、金属合金等通常合成反应多在高温进行所得的是热力学稳定的产物而那些介稳中间物或动力学控制的化合物往往只能在较低温度下存在它们在高温时分解或重组成热力学稳定产物。为了得到介稳态固相反应产物扩大材料的选择范围有必要降低固相反应温度。

2.1固相反应机理与合成。忻新泉等近10年来对室温或近室温下的固相配位化学反应进行了系统的研究探讨了低。热温度固-固反应的机理提出并用实验证实了固相反应的四个阶段扩散-反应-成核-生长每步都有可能是反应速率的决定步骤;总结了固相反应遵循的特有的规律;利用固相化学反应原理合成了几百个新原子簇化合物、新配合物以及固配化合物。

2.2原子簇与非线性光学材料。非线性光学材料是目前材料科学中的热门课题。近10多年来人们对三阶非线性光学材料的研究主要集中在半导体、有机聚合物、c60以及酞菁类化合物上而对金属簇合物的非线性的研究几乎没有。忻新泉等在低热固相反应合成大量簇合物的基础上开展了探索研究发现mo(wv)-cu(ag)-s(se)簇合物具有比目前已知非线性光学材料更优越的三阶非线性光限制效应使我国在这一前沿领域的创新工作中占有一席之位。

无机化学方向篇2

关键词:无机化学;实验;教学改革

无机化学实验是化学专业的一门基础课程,在整个课程体系中起到了承前启后的关键作用。利用无机化学实验课程,既可对基础理论进行验证,还能对最新的科研成果进行深层探索,同时对培养学生实践操作能力、解决问题能力以及创新能力具有促进作用。加大对无机化学实验教学的重视力度,根据学科发展和社会需求对课程进行配套改革,可有效提升无机化学实验在教学体系中的作用。

1无机化学实验教学发展特点分析

无机化学作为一门基础性的学科,对其他相关学科的学习有重要的指导意义,因此,该学科教学改革广受关注,本文对其发展过程进行分析后,对课程发展特点进行如下总结:

1.1实验教学逐渐深入化无机化学实验教学改革研究工作在近几年取得了显著成绩,教学方向由传统的实验方法、考核形式等内容的研究转为与科技前沿相结合的研究,研究性实验总量上升,研究范围逐渐由教学过渡到创新性、微型化、绿色化以及学生参与性等,研究工作更具实用性。

1.2实验教学的绿色化绿色化学是用化学技术和化学方法减少化学反应中原材料、催化剂、溶剂和试剂等的使用对人体和环境造成的损害,同时尽可能减少有毒有害物质的产生。目前,无机化学实验涉及的药品种类较多,用量较大,部分试剂具有一定的毒性,且还会随着反应释放有毒物质,对人体和环境造成很大伤害。为减少以上问题的发生,在无机化学实验教学时要注重环保意识的培养,使学生树立可持续的环境观;通过化学生产工艺的合理化,提高试剂利用率,减少药品排放量;提高实验设计水平,从源头上控制有毒有害物质的使用,选择低毒或无毒的化学试剂代替有毒物质。如氯气(Cl2)制取实验可与酸碱中和滴定实验或二氧化锰回收试验组合起来,提高原子利用率,使其成为无污染的绿色化学实验。

1.3实验教学微型化微型实验最早是由美国提出的一种化学实验理念,该理念提倡用小巧实验仪器代替传统的试验仪器,减少化学药品的用量,从而达到降低成本,减少污染,保护环境的目的。微型化学实验可与常规实验有机结合,提高学生的实验技能。当然,目前微型化实验教学还面临着一些问题,物质产品低,配套教材少,使用范围受到了很大限制。

1.4实验教学的精细化无机化学实验教学研究不断深化,其精细化程度越来越高,研究者已经将无机化学实验特点与无机化学课程的教学实践相结合,从实验评定、过程管理等多个环节进行规范化,提升了无机化学实验教学质量。随着改革的不断深入,无机化学实验将进一步精细化,逐步实现个性化指导,充分挖掘每个学生的潜力。

1.5多媒体教学手段的引入计算机技术在多个领域得到广泛应用,在化学实验教学方面同样具有很好的利用空间。如一些研究性实验或者有毒实验,可通过计算机模拟技术得到试验结果。计算机技术的应用一方面提高了工作效率,让学生在有限的时间内获取更多的知识,扩大了学生的视野,提高了学生的学习兴趣,另一方面虚拟仿真技术的应用还实现了绿色化教学,提高无机实验教学生动性,同时减少了化学试剂的用量。

2无机化学实验教学改革探讨

从教学改革现状以及所取得的成效来看,无机化学实验在整个实验课程体系中的作用将越来越重要,只有做好无机化学实验教学,才能培养具有专业操作能力和一定创新意识的人才。为此,笔者对无机化学实验教学改革的未来发展进行了如下分析:

2.1无机化学实验的基础性作用更加明显无机化学实验的内容设置应以基础性为主,从开始阶段培养学生基本的实验技能。如化学试剂等级、固、液、气的取用方法,仪器的洗涤和使用等;教学中可通过无机化合物的合成和提纯实验基本操作练习,使学生在巩固理论知识的同时,提升自身的科研素养。化学实验纷繁复杂,学生要能在实验过程中从复杂现象中发现问题,利用不同的方法解决问题,提升学生的观察能力、知识运用能力以及解决问题的能力。如氢氧化锌(Zn(oH)2)两性验证实验中,要控制好反应条件,否则将会得出相反结果。正确操作为向Zn2+中逐滴加入氢氧化钠(naoH),然后能观察到生成白色沉淀,继续滴加沉淀消失,最后变为无色溶液;若学生没有控制好naoH的用量,将直接略过沉淀生成过程,学生就会得出“Zn2+不与naoH反应”的错误结论。无机化学实验要注重基础操作,培养学生严谨的科研态度和观察能力,为其他学科的学习奠定基础。

2.2无机化学实验教学注重综合性和研究性无机化学实验教学除要注重学生基础能力的培养外,还可设计一系列具有一定难度的、应用型或趣味型的综合试验。如测定鸡蛋壳中钙元素(Ca)、镁元素(mg)的含量、废弃物中有效物质的回收利用等,既可锻炼学生的基本实验技能,还能提高学生的综合设计能力和探索能力。化学学科的发展离不开化学实验,没有实验,任何新的物质都无法被探知,因此化学实验可被视为研究学习的有效途径。为充分发挥化学实验的研究功能,无机化学实验教学中应适当增加设计性实验,教师为学生提供参考资料和实验指导,学生利用已有知识进行创新性研究或对未知物质进行性能探究。如在做完“硫酸铜晶体制备实验”后,可进一步引导测“五水硫酸铜晶体的含量和纯度”。学生可独立或者分组设计实验路线,通过实际操作验证实验方法是否科学、合理,然后通过后续的改进提升实验方案的可行性。

3结束语

无机化学实验不仅是学好无机化学理论课程的基础和有效方法,更是学习其他相关学科的关键,因此应对其进行不断改进,提高无机化学实验教学的有效性,培养学生的实验操作能力和科研能力,以适应社会不断发展的需求。

参考文献:

[1]李向清,康诗钊,穆劲.大学无机化学实验教学改革探讨[J].化工高等教育,2011(05):24-26+31.

[2]杨宏伟.无机化学实验教学内容优化整合研究[J].内蒙古师范大学学报(教育科学版),2013(03):130-133.

无机化学方向篇3

【关键词】无机及分析化学;电化学;吉布斯函数

1无机及分析化学在工科教学中的地位

无机及分析化学是材料、化工、环境、制药等专业的基础课,为学生今后的专业课学习提供一定的理论基础,因此,该课程发挥着日益重要的作用。无机及分析化学该课程知识点多,概念及基本理论很多,但是该课程的分配学时不很多,因此该课程的教学不可能很细致深入,为了在较短暂时间内,把这门课程的教学工作完成得更出色,有必要研究该课程的基本体系,这样在教学中,围绕一根红线进行教学,这根红线贯穿于整个教材的始终。

2无机及分析化学主要包含的内容

无机及分析化学该门课程,主要内容包括:化学热力学、溶液及其性质、分子轨道理论、沉淀滴定、酸碱滴定、氧化还原滴定和配位滴定,上述内容中绝大多数基本公式的推导来源于吉布斯函数。

3吉布斯函数在无机化学和分析化学中的应用实例

我们在首先掌握吉布斯函数最起初公式,Gr=Gθr+Rt1nJ=Rt1nJKθ,因此我们根据这个最初公式,可以判断一个化学平衡移动的方向,可以判断反应进行的方向,也可以判断沉淀是否可以发生,判断沉淀或配合物之间的转化反应。尤其在电化学应用领域,需要指出的是,氧化还原反应可以看成电子的得到与失去,我们可以近似理解为电子在恒定电压下,克服电场力做功,因此,一个电子在稳定电场中运行所作的功大小为qU,q为一个电子的电量为1.6×10-19库仑,发生1摩尔电子电量所作的功为1.6×10-19×1.02×1023,这个数值为96500库仑,我们称之为法拉第常数,用F表示,在电化学领域,U为电位高的正极与电位低的负极之间的电位差值,此功为非体积功,为负功,所以在电化学领域,我们可以得到一个经典公式Gr=-nF(e+-e-),Gθr=-nF(eθ+-eθ-),我们根据上面公式,很容易得到:(e+-e-)=(eθ+-eθ-)-RtnF1nJ,因此我们在计算一个电池反应时,如果不知道方向,完全可以假设一个方向,进行计算,如果J小于1,实际反应与假设是相反的,如果J大于1,实际反应与假设是相反的。这样就避免了许多教材中电化学计算公式的混乱。通过这种追根求源的推导,可以让学生很轻松学习电化学知识,这一块是许多学生学习感到很棘手的,许多老师也不能完全理解教科书上的公式。

无机化学方向篇4

【关键词】无机化学;分子结构;教学

分子结构是无机化学中的重要内容,具有非常重要的地位。但在具体的无机化学教学过程中,由于其内容比较抽象和复杂,从而使得其课堂教学所取得的教学效果不尽人意。以下通过对无机化学分子结构教学过程中所出现的问题进行分析,给出了相应的教学对策,以期对学生的学习和教师的教学带来一定的帮助。[1]

1在无机化学分子结构教学中存在的问题

1.1学生对理论的认识比较模糊

在刚接触无机化学时,学生希望老师能够透彻地讲解学习内容中的每一个问题。但是,从现实角度来看,由于学生在中学时代所学习的内容比较浅显,所具有的基础知识不够扎实,从而使得学生难以理解所学的理论知识,教师也会感到力不从心。进而学生在学习过程中就会产生一种茫然的情绪,很难对理论有一个清楚的认识。而对分子结构的理解是一个循序渐进的过程,如果没有前面的铺垫,那么学生的学习过程必然会困难重重。

1.2学生对四个量子数的认识不清

在学生的潜意识中,他们认为四个量子数是人为规定的。从波尔的原子轨道概念以及大量的光谱实验数据可知,原子轨道是量子化的。沿用波尔的主量子数n,在解方程过程中,根据条件引入了1,m,ms。在这一过程中,量子数的取值即为一个特定的条件。由于受到空间的限制,我们在用波动力学方程来表示原子核外电子的运动状态时,常常表示为径向分布示意图和角度分布示意图及电子云的径向分布示意图和电子云的角度分布示意图。因此,在用量子数来描述电子在原子中的运动状态时,由于电子的运动状态是由特定的量子数决定的,因而就有特定的径向分布图和角度分布图可以表示出来。因此,量子数是电子运动状态的简单表示。

1.3学生对原子的亚层轨道的能级分布及能级交错现象理解不清

原子的核外电子处在不同的能级中,而对这部分内容学生往往得不到满意的解释。从而使得学生对原子的亚层轨道的能级分布及能级交错现象无法清除地理解。原子在形成分子时,原子轨道的相互重叠形成新的分子轨道。而在中学的化学教材中,学生接触最多的是离子键理论和路易斯分子结构式。在这一理论中,其强调的是8电子稳定结构,但在大学中,学生所接触的又是价键理论和分子轨道理论,其中价键理论中以杂化轨道理论为重点,能够运用最小斥力原则来轻松地解释分子的空间构型。而分子轨道理论则能合理的解释分子的性质。对此,学生们常常以为什么不服从八电子稳定结构而困惑。

1.4学生的学习积极性不高

由于无机化学分子结构教学内容较多,难度较大,且教师在教学过程中,仍然采用的是传统的教学方法,导致薛恒对无机化学分子结构的教学内容不高,甚至有的学生在课堂上出现打瞌睡、走神等现象。笔者认为,学生的学习积极性是学生能够提高学习成绩的基础,也是教学效果能否达成的前提条件,因此,必须采取有效措施对学生学习积极性不高的这一问题给予解决。

2无机化学分子结构教学的应对策略

2.1采用探究式的教学模式

由于化学知识比较抽象,很难对物质的微观世界进行物化,从而使得学生在传统的化学教学模式下往往提不起兴趣,甚至产生排斥的心理,其最终的教学效果就可想而知。对此,为解决学生的这种状态,我们可以在无机化学的分子结构教学中引入探究式的教学模式。例如,可以让学生将二氧化硫的分子空间构型写出来。在这一目标下,学生就会自然地回想相关的知识,查找相关的资料等,最终获得相关的知识。在这个探究的过程中,学生不但可以加深对以往学过的知识的理解,同时还会对化学知识有一个更为清楚的认识。由于二氧化硫中的硫原子所采用的是杂化方式,因此,就可以应用价层电子对相互排斥的理论来解释二氧化硫的分子空间构型就,进而得出该分子空间构型为平面三角形。[2]

2.2模拟实验教学模式

在认识原子、分子的过程中,实验是一个非常重要的手段。在无机化学的分子结构教学中,实验是一个必不可少的部分。在实验的过程中,学生能够更好地增进对所学知识的理解和记忆。由于考虑到化学仪器的成本等问题,使得无机化学实验中没有开设有关无机化学微观物质结构的实验。但即便如此,我们仍然可以运用多媒体技术以及互联网来设置虚拟的化学实验模拟空间,让学生结合与化学作图、化学结构和分子图形密切相关的软件,如origin,hotoshop,Chemoffice等软件,来做一些简单的模拟实验,从而加深学生对微观分子结构的认识,提高教学效果。[3]

2.3适当的进行开放式的教学

众所周知,任何一个理论的提出都需要经过一个漫长的探究过程,分子结构理论的提出同样如此。由于受到时间和空间的限制,分子结构理论还并不完善。伴随着科技的发展,人们对物质的了解也在不断地深入。因此,在具体的教学过程中,我们可以向学生讲解各种理论的优点及其局限性,让学生去思考一些学术前沿的问题,引导学生去思考,激发学生的思维。开放式教学是我们教学法研究的一项主要内容,在这一教学法中,每一个化学教师都要不断的学习新的知识,了解新的科研成果,并关注学科的发展动向,只有这样,才能更好地向学生传授知识,为学生答疑解惑,提过教学质量。

2.4采用多媒体教学方式进行教学

教师在教学活动开始之前,应当精心准备课件,这样可以将枯燥的内容生动化,复杂的内容简单化,有利于教师教学积极性的提高。除此之外,教师还应当搭建多媒体教学平台,打破以往传统教学模式对教学时间和教学空间的限制,进一步提高学生的学习能动性。这种教学方式可以实现针对性教学,学生可以根据自身的实际情况选择相关内容进行学习,并将学习成果反馈给教师,教师根据学生的反馈结果来对学生进行指导,进一步提高了教学水平。

3结语

总而言之,无机化学作为一门化学基础课程,其起着承上启下的作用,具有非常重要的地位。而分子结构又是无机化学中的重要教学内容,学生只有系统地了解和掌握物质的分子结构,才能更好地进行后续的学习。因此,在具体的教学过程中,教师应当改进无机化学的教学方式,不断地对课堂教学内容进行优化,充分调动学生的学习积极性,只有这样,才能更好地完成无机化学分子结构部分的教学,为学生的后续学习打下坚实的基础。

参考文献:

[1]胡慧玲.无机化学中原子结构与分子结构的教学探讨[J].化学高等教育,2007(3).

[2]李运富.浅谈无机化学中物质结构部分的教学[J].中学化学教学参考,2016(14).

[3]李晓玲,刘广臻,辛凌云,冯明巧.无机化学微观物质结构的教学方法探讨[J].科技信息,2012(32).

无机化学方向篇5

关键词:农药;无人机;旋翼;漂移

中图分类号:S252+.3文献标识码:a文章编号:0439-8114(2017)08-1557-03

Doi:10.14088/ki.issn0439-8114.2017.08.039

influencesofRotorofUnmannedaerialVehicleforplantprotectionon

DropletsDeposition

DonGYun-zhe,LiJun-xing,wUGuang-hua,YanGwen-ting,SHiYun-tian

(Jilinacademyofagriculturalmachinery,Changchun130022,China)

abstract:toexplorethesprayingeffectofunmannedaerialvehicle(UaV)forplantprotection,testsofinfluencesunderdifferentheightsandconditionsonthedropletsdepositionweremadeonrotorofUaV.theresultsshowedthatwhentherotordoesnotwork,dropletsdepositiondecreaseswiththeincreaseofheight,andwhentherotorworks,dropletstendstobemoreuniformanddepositionscopetendstobewider,butdepositionvolumedecreasessignificantly.

Keywords:pesticide;unmannedaerialvehicle(UaV);rotor;drift

2015年中国粮食总产量为6.21亿t,粮食生产成功实现“十二连增”[1],农药的作用功不可没,但农药过度使用的危害日益显现,如病毒、害虫的耐药性逐年增强,土壤和水资源的污染日趋严重等。农业部下发《到2020年化肥使用量零增长行动方案》,提出了在保证粮食产量安全的同时,农药使用量到2020年实现零增长[2]。2015年中国农药利用率为36.6%,虽然比2013年提高了1.6个百分点,但远低于发达国家50%~60%的平均水平,研发高效植保机械已成农业植保领域的重中之重[3]。

植保无人机是新兴的植保机械,可实现微量喷洒,作业效率高,雾滴穿透力强。但目前植保无人机没有明确的植保标准,主要因为其喷洒效果受到影响因素较多,如旋翼风场的影响、作业环境(温度、湿度、风向、风力)的影响和喷洒设备性能的影响以及农药特性(黏度、密度)的影响[4,5]。目前,许多研究者对无人机喷洒进行研究,如张京等[6]研究了无人驾驶直升机航空喷雾参数对药液雾滴沉积效果的影响;薛新宇等[7]进行了n-3型无人直升机不同作业高度和不同喷洒浓度的田间药效试验;高圆圆等[8]应用af-811小型无人机对不同雾化方式的喷头、不同药剂、不同助剂进行了低空喷洒试验,并对雾滴沉积分布状况及防治效果m行了分析;邱白晶等[9]研究了无人直升机飞行高度与速度对喷雾沉积分布的影响。研究均表明无人机的作业参数对雾滴沉积效果有直接影响。为了探究植保无人机的喷施效果,在吉林省泵类产品检测站室内进行了植保无人机在4种高度和无人机旋翼工作与旋翼不工作两种状态下,进行了喷洒试验,并对结果进行了分析。

1材料与方法

1.1设备与材料

试验设备选用nJY1206八旋翼电动植保无人机(吉林省农业机械研究院研制),其主要性能参数见表1;喷头tp11001(斯普瑞喷雾系统有限公司);雾滴承接箱(吉林省农业机械研究院);电子天平(先行者oHoUS);小型真空烘干箱(DZF-6210);转速计(aZ8008);喷洒液为纯净水。

为了避免在工作过程中雾滴承接器的位置发生变化,设计了雾滴承接箱,如图1所示,支架固定在雾滴收件箱的中部,支架与各个雾量承接器的配合为间隙配合,雾量承接器间距为100mm。

1.2方法

将nJY1206型八旋翼电动植保无人机固定在桁架上,如图2所示,将雾滴承接箱放置在飞机正下方(雾滴承接箱中心与飞机中心喷头对齐,试验仅测量植保无人机右侧数据,左侧数据与右侧相同),调整飞机高度,使得喷头距雾量承接器的距离为1.0m,向植保药箱注入10kg水,待无人机药箱中水喷完后,测量雾滴承接器中液体的质量。测量完毕后,将横向(与喷杆垂直方向)雾滴承接器液体质量相加,将雾滴承接器擦净后,放入烘干箱中烘干以备再次使用。再将无人机药箱加10kg水,遥控器发出指令,旋翼开始工作,当旋翼转速为7000r/min时,开始喷洒,喷洒完毕后,测量雾滴承接器中液体的质量。测量完毕后,将横向雾滴承接器中液体质量相加,再调整飞机高度至1.5、2.0、2.5m,再分别测量。为保证测试结果的可重复性,每次测试结束后,均需使用满电电池。试验时,温度为12~15℃。

2结果与分析

保持无人机旋翼状态不变,测量不同位置(以无人机中心为原点,以平行于喷杆右侧方向为横坐标正方向)雾量分布随高度变化的情况,并计算出雾量分布变异系数以及液滴沉积总量。不同高度旋翼不同状态下液滴沉积量分布见图3,雾量分布变异系数随高度变化关系见图4,不同高度旋翼不同状态下液滴沉积总量见图5。旋翼对雾滴沉积量分布影响巨大,旋翼不工作时沉积量是旋翼工作时沉积量的1.9倍,主要是因为无人机风场产生的效果,无人机旋翼正下方的风向是向下的,而旋翼其他位置的风向较为复杂,有的风向是斜向下,有的风向甚至是向上的,如多旋翼飞机中心的风,而且旋翼上方气压小于周边的气压,部分雾滴随向上的风和其他方向的风而漂移,有许多雾滴直接落在无人机上。旋翼静止时,雾量承接器中沉积量随高度的升高呈下降趋势,是因为蒸发漂移原因造成的,高度越高,下降时间越长,极小液滴在下降过程中,体积逐步缩小直至消亡[10];旋翼工作时,沉积量随高度变化不大,是因为雾滴在飞行过程中,在无人机风场的作业下,雾滴的飞行时间短,直接达到靶标。旋翼工作与不工作相比,雾滴分布更加宽泛,其主要原因也是无人机风场和风场产生的地面效应原因造成的。旋翼无人机的向下风达到地面时,会反弹、四溅,雾滴的沉积也深受影响。

3小结

针对植保无人机旋翼对雾滴沉积量的影响进行了试验,对试验数据进行了采集和分析,结论如下:

1)雾滴沉积量受旋翼影响较大,该机型旋翼降低了雾滴沉积量,应充分利用旋翼正下方风场。

2)在室内,高度对处于工作状态下的植保无人机沉积量影响不大,旋翼使得雾滴分布更为宽泛。

3)植保无人作业高度1.0m时,雾量分布变异系数最小。

参考文献:

[1]庞无忌.中国粮食产量“十二连增”2015年达6.21亿吨[J].农药市场信息,2015,30(30):10.

[2]金书秦.关于“十三五”实现农药零增长目标的几点思考[J].农药科学与管理,2016,37(2):1-3.

[3]罗锡文,廖娟,胡炼,等.提高农业机械化水平促进农业可持续发展[J].农业工程学报,2016,32(1):1-11.

[4]董云哲,李君兴,史云天,等.植保无人机未来发展的思考[J].陕西农业科学,2016,62(3):119-121.

[5]赵辉,宋坚利,曾爱军,等.喷雾液动态表面张力与雾滴粒径关系[J].农业机械学报,2009,40(8):74-79.

[6]张京,何雄奎,宋坚利,等.无人驾驶直升机航空喷雾参数对雾滴沉积的影响[J].农业机械学报,2012,43(12):94-96.

[7]薛新宇,秦维彩,孙竹,等.n-3型无人直升机施药方式对稻飞虱和稻纵卷叶螟防治效果的影响[J].植物保护学报,2013,40(3):273-278.

[8]高圆圆,张玉涛,赵酉成,等.小型无人机低空喷洒在玉米田的雾滴沉积分布及对玉米螟的防治效果初探[J].植物保护,2013,39(2):152-157.

无机化学方向篇6

关键词:无机非金属材料专业内蒙古高校教学方向特点

近几年新型材料迅速发展,无机非金属材料从传统的硅酸盐材料水泥、耐火、玻璃和陶瓷材料,逐渐涵盖了包括由某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料,成为与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一,因此无机非金属材料相关产业成为国民经济中不可或缺的支柱型产业,各工科院校都增设了无机非金属材料专业。随着国家西部大开发政策的推行,内蒙古中西部呼包鄂地区的矿产资源为我国新型材料的发展注入了新的活力,除钢铁产业外,与煤矿资源、黏土矿、稀土矿和沙漠硅砂等相关的无机非产业也得到了蓬勃发展。因此,我国中西部高校无机非专业的学生培养宜与当地资源和就业要求相适应,具备自身的特点。

一、结合当地矿产及企业资源,因地制宜指引学生专业方向

内蒙古地区拥有丰富的矿产资源,除金属资源外,还有大量煤矿资源、黏土矿、稀土矿和沙漠硅砂等,这极大促进了本地区无机非金属材料产业的发展。如内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗三垧梁工业园区,地处蒙、陕、晋三省交汇处,陶瓷生产资源丰富,能源成本优势突出,高速公路、铁路主干线贴近工业园,物流运输十分方便,吸引了大量企业进驻,如陶瓷厂、电厂、氧化锆粉体制备企业、稀土氧化物加工企业等。另外,内蒙古地区地广人稀,太阳能和风能的开发成了热点。这些企业及产业的迅猛发展,需要引入大量高素质无机非金属专业人才。

内蒙古中西部工科院校生源的50%来自内蒙古,学生就业意向留在当地,因此,该地区的无机材料专业应有针对性地进行培养,既满足本地市场要求又解决学生就业问题。目前的主要方向包括水泥生产、建筑用陶瓷生产、稀土矿提取与加工、玻璃生产、耐火材料生产及光伏产业等,因此要根据学生兴趣加强这几方面的专业素质培养。

二、应新技术发展要求,加强创新型人才的培养

在专业人才培养方面,除了要求学生稳扎稳打地掌握基础知识外,还要应新技术的发展要求,全面提高个人能力,增强学生的创新能力。这就要求学生不仅夯实基础学科的知识,如数学、物理学和化学等方面的自然科学知识,以及专业学科知识如无机非金属材料的结构组成、材料的制备、材料的表征、材料的性能与应用的基本理论、基本方法及相关的基本实验技能等,还要增加交流拓展类学科的知识,如外语、计算机及信息技术应用等,工程技术类知识,如工程制图、工程设计基础、电工电子学等方面的知识,从而具备一定的创新能力,在设计、制备、研究新材料等方面展现出一定的素质。与此同时,除专业能力以外,学生还要具有良好的身体心理素质,具备良好的专业品质和与主要面向工作岗位相适应的踏实敬业、吃苦耐劳、团结协作的职业素养。

三、加强应用科学和实践教学,培养“上手快,留得住”的优质专业人才

工科院校的毕业生,普遍的就业对象是工矿企业,工作环境较枯燥和艰苦,很多学生的就业思想比较理想化,真正参加工作后往往觉得与想象差距太大,不能吃苦也不能坚持,对个人发展没有规划和定位,容易频繁跳槽。加强应用科学和实践教学,使学生认识到科学的价值和学习的目的,激发学生的学习兴趣,培养创造精神,使学生改变“眼高手低”的学习态度,增加专业知识,开阔视野,认识到本专业在国民经济和社会生产中的重要性。这就要求在教学环节中,加强实践环节的教育,让学生多进实验室培养动手能力,多进企业和厂区了解现场环境及工作要求、与企业领导接触、与技术人员沟通,有目的有方向地进行专业规划,制订学习计划,增强专业信心,且不好高骛远。这样,学生就业后就可以很快上手工作,并且在企业环境中稳扎稳打,开辟自己的职业生涯。

四、根据社会发展要求,增强学生专业环保意识

随着社会发展,环境保护日益受到人们的关注,经济发展的同时拥有良好的生活环境成为我国发展的新目标。无机非金属材料工业生产大多具有能耗高、排放污染大的缺点,如何保持产业的继续发展,又与环境相协调,成为企业发展的新目标,同时对无机非专业人才的培养提出了新的挑战。近几年,内蒙古中西部的生产企业逐渐在向废物利用和节能减排方面发展。如水泥厂原料采用电石渣和煤矸石取代熟料,陶瓷厂采用粉煤灰和沙漠硅砂取代黏土和石英,并在相关领域取得发明专利。因此,在无机非金属材料专业人才培养过程中加强环境保护教育是一条有效且必要的措施,让学生认识无机非金属材料工业潜在污染的来源和危害,了解污染控制的相关标准,学习污染控制的各种技术手段,掌握个人防护的技能,通过环境教育培养学生的环境意识,使学生树立环境保护和可持续发展的观念。

随着我国“一带一路”发展战略的推进,内蒙古中西部的无机非材料相关产业将进一步持续发展,各学科之间的交互作用越来越强,这对该地区本专业人才培养将提出更高的要求,由对口培养逐渐向适应型教育转变,因此无机非金属材料专业的高校学生培养既要多样化,又要具备地区适应性强的特点,为促进本地区经济发展作出贡献。

参考文献:

[1]吴敏薇.在无机非金属材料教学中实施StS教育的探索[J].希望月报,2007.10:74,29.

[2]卜景龙,梁波.无机非金属材料专业素质教育与培养[J].建材高教理论与实践,2000,3(19):109-110,112.

无机化学方向篇7

化学实验是化学发现与创新的源泉,是培养化学创新人才的重要途径。为了适应社会和科学技术飞速发展的需要,对化学人才培养质量的要求也越来越高[1-3]。我们知道,无机化学实验是化学专业的大一新生进入大学校门后的第一门实验课,学生通过对无机化学实验的认真学习,逐步形成一定的化学素养和创新能力,为以后的有机化学实验、分析化学实验和物理化学实验打下坚实的基础。因此重视无机化学实验的改革,充分发挥无机化学实验的重要作用,是更好地提升学生科研能力和创新思维能力的重要途径[4]。

2高等师范院校学生对无机化学实验的态度分析

经过多年来的无机化学实验教学和实践,以及对学生的观察和交流,我们可以将学生对无机化学实验的态度分为三类:第一类学生对化学实验根本不感兴趣,是化学实验的被动者。这类学生经常逃课,甚至让别人代替做实验、伪造实验数据和结论,完全无视无机化学实验的重要作用。第二类学生做实验的目的仅仅是为了获得实验成绩和顺利取得学分,所以只是机械地按实验课本的步骤或教师的要求完成实验,很少动脑思考,更谈不上创新。第三类学生对化学实验很有兴趣,喜欢动脑思考,喜欢提问题,他们有着探求未知世界的心理倾向,对化学实验充满激情[5]。

3无机化学实验改革的建议、方法和措施

目前高校的无机化学实验教学中存在的主要问题大致分为以下三个方面。

(1)如何运用多种方法提高学生对无机化学的兴趣,变要我做实验为我要做实验,真正从无机化学实验的被动学习变为无机化学实验的主动学习者,让每一个学生都对无机化学实验充满激情,为以后的化学学习打好基础。①注重培养学生对无机化学实验的兴趣。现代心理学家告诉我们,轻松、愉快、乐观的良好情绪,这种状况不仅能够使人产生超强记忆力,而且能够活跃创造性思维,充分发挥心理潜力。而焦虑不安、悲观失望、忧郁苦闷等不良情绪,则会降低人的智力水平[6]。因此,强迫性的学习将会扼杀学生探求真理的欲望。教育研究表明,学生对学习的兴趣比智能更能促进学生的积极性,取得优异的成绩。可见,激发学生对无机化学实验的兴趣是至关重要的。②建立科学的考核制度,激励学生学习的主动性。无机化学实验的成绩是实验预习报告的成绩、平时实验操作的成绩、实验报告成绩以及最终实验笔试成绩的总和。通过对学生多方面的公正、全面的考核,逐步引发学生对无机化学实验的兴趣,使学生能够主动地预习实验,养成良好的实验习惯;在实验过程中独立思考,认真操作;在实验完成后主动、及时总结实验,完成实验报告。学生对无机化学实验的主动性增强了,教学质量必然得以提高。③选择实用性课题,提高学生学习兴趣。选择实用性课题探究,可以提高学生对无机化学实验的兴趣。例如,我们开设的废旧干电池的综合利用实验;针对鱼市上商贩使用过氧化钙来获得氧气的事实,开设了过氧化钙的制备与含量分析的实验。这些从实际出发开设的实验极大地调动了学生的实验兴趣和热情,收到非常好的效果。④以多种形式吸引学生参加无机化学实验,激发学生学习兴趣。例如以化学竞赛的形式吸引学生参加无机化学实验,激发学生学习兴趣;建立大学生无机化学实验技能竞赛网站,调动学生的积极性和主动性,培养学生的挑战精神;加强指导教师团队建设,强化实验技巧的训练等。我们学院在积极参与、主办化学实验竞赛方面积累了丰富的经验。我们学院分别于2009年、2010年参与了第一届、第二届山东省大学生化学实验技能竞赛活动,并于2011年成功举办了第三届山东省大学生化学实验技能竞赛,并取得了第一名的优异成绩。通过化学实验技能比赛,激发了学生的实验热情,也暴露了实验过程中的一些问题,为下一步无机化学实验的改革指明了方向。

(2)如何给无机化学实验的学习者提供良好的实验条件和实验操作的机会,使他们尽可能有足够的时间解决所有的困惑。①重视教师指导的作用。学生在做实验的时候会遇到各种问题,需要教师加以辅导。当学生向教师提出问题时,教师不要直接告诉学生答案,要采用启发诱导的方法,让学生自己寻找问题的答案,培养学生分析能力和解决问题的能力。同时,教师的指导要面向全体学生,要有代表性和针对性。实验时,要认真观察每个学生的实验操作,及时纠正错误,并向学生提出问题,引导学生积极思考。②组织学生讨论。组织学生讨论可以活跃课堂气氛,提高学生学习积极性。在具体的教学实践中,要围绕教学目标,精心而巧妙地设计讨论题目。讨论题目要有思考性、争议性,容易产生不同的理解或者不容易做出全面、完整、本质的回答。难度要适中,太简单或太复杂都不能使学生产生兴趣。在学生碰到力不能及的疑难问题时,教师要进行提示,帮助排除障碍。对于讨论中出现的错误,要让学生通过讨论来分辨是非,自己纠正。在学生得出正确结论时,教师应及时作好总结和评价。③让学生独立完成实验。尊重、珍视并要求学生独立完成实验,是对学生的一种肯定,有益于培养学生的主体意识。首先,独立实验能培养学生主动学习的能力。学生在实验过程中独立思考、独立操作,能够更好地提高实验操作技能。其次,独立实验能使学生形成良好的实验习惯。独立实验需要学生不断克服困难,不怕挫折,具有敢于怀疑,敢于成功的精神。再次,独立实验能培养学生的创造意志力。现代教育的最高目标是培养学生的创造力,鼓励学生求真务实、勇于实践,在实践中增强自己的创造意志力。④开放实验室,设立创新实验基金。开放实验室给予学生充分探索的机会。鼓励学生积极参与到开放实验室的研究课题中来,对实验取得阶段性成果的学生给予创新基金资助,激发学生进行科研创新研究的兴趣。这个方面南开大学化学实验教学中心的经验,值得我们学习和借鉴。

(3)如何培养学生的创新素质和创新能力,尽早成为一名新世纪的创新式优秀人才。传统的无机化学实验教学方法不利于培养学生的创新意识和创新能力。要改革无机化学教学方法,必须将传统的验证性实验教学方法转变为新型的探究性实验教学方法,通过探究性实验培养学生的创新能力[7]。无机化学实验是以验证性实验为主,学生基本上处于被动接受知识的状态,不利于激发学生的问题探索意识和创新能力的培养。而探究性实验教学模式要求学生带着问题查阅文献并亲自设计实验方案,这样就把主动权从教师转向了学生。学生在亲自设计实验方案的过程中能够开发智力、培养良好的实验素养和创新能力,锻炼学生的自学能力。改验证性实验为探索性实验,让学生始终处于主动探索知识的状态,对培养学生的创新能力非常有效[8]。当然,教师应在学生设计探究性实验方案时做适当的引导和启发,从设计实验方案的科学性、可行性、安全性、创造性及实验的趣味性出发,培养学生设计实验方案的方法,使学生养成良好的设计习惯,深化学生的创新思维[9]。经过近年来的实验改革,发现将无机化学实验的基础知识与教师的科研实践成果及学科前沿知识有机结合,开设一些研究性创新实验,不仅扩展了实验内容,开拓了学生的思维,培养了学生的创新精神,还使得学生尽早地接触到学科前沿领域,激发学生的科研兴趣和从事科研的热情,为今后培养创新式的化学人才打下坚实的基础[10]。

4结语

无机化学方向篇8

(济宁学院化学与化工系,山东曲阜273155)

摘要:我们从无机化学实验内容体系、预习系统的建立、教师监督指导机制和实验评价等方面进行改革,突出应用型人才培养目标,强化学生的基本实验技能,使之形成求实创新的意识,具备一定的科研意识和思维方法,掌握初步的科研方法,以适应不断变化发展的社会需求。

关键词:无机化学实验;应用型;实验改革;人才培养

中图分类号:G642文献标识码:a文章编号:1671—1580(2014)12—0060—02

基金项目:山东省教育科学规划课题项目(2013GG040);济宁学院教学改革项目(2013JX32)。

收稿日期:2014—06—11

作者简介:苑壮东(1970—),女,山东济宁人。济宁学院化学与化工系,副教授,研究方向:无机化学。

韩丽娟(1978—),女,内蒙古赤峰人。济宁学院化学与化工系,讲师,硕士,研究方向:无机化学。

王静霞(1976—),女,山东济宁人。济宁学院化学与化工系,讲师,硕士,研究方向:化学课程与教学论。

当下,高等教育已经进入大众化教育的时代,社会对人才的需求和要求发生了深刻的变化。在经济全球化的时代,化学化工行业对人才素质的要求越来越高,传统的精英教育和专业化培养模式已难以满足现实的要求。现代化学化工行业门类之多,专业技术发展之快,同行业竞争之激烈,对化学化工从业人员提出了很高的专业性要求,[1]化学化工行业对能够迅速解决生产实际问题、适应社会多样化需求的应用型人才的需求量大大增加。

应用型人才的培养离不开实践教学环节,化学是实践性非常强的学科,因而,化学实验教学是培养高素质应用型人才的重要途径。无机化学实验是化学专业、应用化学专业和化学工程与工艺专业的大学生接触到的第一门专业实践课程,对于培养学生良好的实验室工作习惯和素养,训练学生的基本实验技能,培养学生的综合能力,启发学生的科学思维方法,使其逐步树立乐于学习、勇于开拓的科学精神,真正达到应用型人才培养目标起着非常重要的作用。因此,非常有必要加强和改进无机化学实验课程的教学。

为适应社会发展的需求,各高校结合自身特点和培养目标,都在积极地进行无机化学实验教学改革探索,主要体现在实验内容和实验教学手段等不同方面的改革。[2][3][4]我们在无机化学教学实践中也进行了一系列的改革探索,力求培养高素质的应用型人才。

一、精选内容,优化实验教学体系

通过实验内容的改革,认真解决学生在实验中“照方抓药”的弊端。删减、调整重复性的实验内容;改变单一、教条的实验模式,强化实验技能的培养;注重培养学生认识问题、解决问题的能力,构建以提高实验技能为主导,多层次、逐步提高的实验教学体系。以培养应用型人才为根本出发点,我们将实验内容划分为基本操作实验、基本原理和元素化学实验、应用型综合设计实验以及开放性设计实验四个层次,力争将实验技能及能力培养贯穿于实验教学的全过程。

首先,细化实验室工作规范,强化基本操作实验,使学生具备较强的职业技术能力。将仪器的认领与洗涤、试剂的取用、溶液配制、过滤、蒸发结晶、气体发生、仪器安装与操作等分单元列为基本操作实验项目。细化、量化、标准化每一个基本操作的要求,以训练和强化学生的操作技能。例如,在试剂的取用实验中,首先,让学生明确试剂取用规范的重要性和必要性;然后,将实验要求分解为液体试剂和固体试剂的准确取用和粗略取用、取用量的控制、滴管操作等更细致的基本操作,并明确操作要求和标准,严格要求学生反复练习,使学生打下扎实的基本功。

其次,在训练基本操作的基础上,注重基础原理和元素化学实验的学习。重视理论与实验的相互促进,让学生通过实验进一步领悟化学原理,巩固相关知识,培养其观察问题、分析问题、解决问题的能力。在这一层次的内容中,适当加入一些与内容相关的讨论或者安排一些小的设计实验,让学生尝试运用所学知识解决实际问题,为后面进行综合设计实验奠定基础。例如,在元素实验中安排了这样的设计实验:设计实验说明卤素单质的氧化性,设计实验说明H2o2的化学性质等。这样不仅能够逐步培养学生思考问题、判断问题和解决问题的能力,还能激发学生的科研兴趣。

再次,在应用型综合设计实验部分,除选取应用性强的实验,如由海盐制备试剂级氯化钠、水中溶解氧的测定等,还将教师科研中的部分实验纳入教材,如某种配合物的制备及结构表征等。并逐渐将综合设计实验设计为“思路引导”的模式,即实验中只给出实验设计的一般思路,由学生自行查阅资料,设计并完成实验,从而系统训练和培养学生独立进行实验的能力和综合分析的能力。

最后,开放性设计实验是培养学生能力的重要环节。我们主要采取开放基础实验室和科研实验室两种形式。在基础实验室,除实验室提供的实验内容外,还可以根据学生的兴趣,从生活实践或实验中的“疑惑”取材,鼓励学生思考,并通过实验探究解决疑问,培养学生敢于质疑、勇于探索的科学精神,训练学生查阅文献、比较分析和综合判断的能力。开放教师的科研实验室,采取“导师制”培养模式,鼓励学生积极参与、体验科学研究的过程,逐渐熟悉科学研究的方法,培养其基本的科研能力,实现由掌握基本技能到熟练进行基础实验,再到独立设计实验、进行科学研究的提升。

二、优化预习网站,提高预习效果

预习是无机化学实验的重要环节,决定着实验的成败,更直接影响学生能力的形成。为此,我们对实验预习方案的优化进行了探讨,建立了无机化学实验预习系统,将枯燥的实验文字结合视频、录像呈现出来,不仅激发了学生的兴趣,而且从根本上改善了学生的预习效果。

预习网络评价系统的组成及流程可以用图1来表示。[5]

三、建立实验监督指导机制,构建科学的实验考核体系

规范实验教学管理,建立健全实验监督、指导机制——“无机化学实验教学环节质量标准及工作规范”,明确指导教师的责任,使学生在实验过程中能够得到适时、恰当、有效的指导。由同行教师和学生共同为实验指导教师评定成绩。

构建科学的实验考核体系,注重对学生操作能力和解决问题能力的考查,全面地反映学生的综合能力。我们对学生实验的综合评价包括实验预习成绩、实验室规范成绩、平时实验操作成绩、实验报告成绩和实验操作考核成绩等五个部分,根据应用型人才培养目标细化各部分的评分要求、评分标准和评分等级。同时,在考核中突出学生的基本实验技能训练,加大基本操作实验环节成绩的比重,基本操作合格才可以进行后续部分的实验。

为培养高素质应用型人才,我们针对基础无机化学实验进行了相关的改革尝试,虽然取得了一些明显的成效,但仍然需要继续努力。

参考文献]

[1]冯绍杰,刘瑾,潘洁松.地方院校应用化学人才特色培养的认识与实践[J].高等建筑教育,2009(3).

[2]李向清等.大学无机化学实验教学改革探讨[J].化工高等教育,2011(5).

[3]李庆全,陶二红.浅谈无机化学实验改革[J].科技致富向导,2012(2).

无机化学方向篇9

关键词无线电罗盘任职教育学设计案例式

中图分类号:G642文献标识码:a

院校编制体制改革以后,学院的教学任务有了重大的调整,其中一项就是承担各类飞机的机务骨干理论深化班教学。本人承担某型飞机“无线电罗盘”设备的授课任务,现将本课程的教学设计情况和案例式教学方法的应用情况进行探讨。

1教学班学员特点

(1)学员维护经验丰富。经问卷调查,这些来自机务维护一线的学员对机载设备的功能、性能、使用和简单故障的排除方法非常熟悉,这一点完全不同于以往任何一期教学期班,甚至在使用维护方面比我们教员更有经验。(2)学员带着问题来,求知欲望强烈。所来的学员部分就是航空电子专业的主任,其他人员为航电专业技术骨干,具有多年的排故经验。临行前,各单位都非常重视,把深化培训作为一次很好的交流机会,多数学员收集了近两年的故障现象以及常见问题。(3)有一定的理论基础。此次理论培训人员均为军官,他们都接受了正规的本科教育,对设备的基本原理有一定的了解。当然,由于他们毕业的时间不同,过去学习的设备也不完全相同,设备的电路原理不完全相同,但定向原理基本相同。对设备的电路原理和机上连接关系知识有欠缺,是重点补充内容。(4)无线电罗盘型号多。本次理论深化培训班人员共有X人,来自不同部队,飞机机型有X种,涉及的无线电罗盘型号有X种。

2教学设计思路

本次机务理论深化不同与以往各种教学班。以往的各种培训班学员对设备原理和使用、排故方法一无所知,学习方法多是被动式接收;理论深化班学员具有丰富的外场维护经验,对设备的原理也略知一二,因此教学方法和教学设计将不同于以往各教学班。针对机务骨干理论深化班的特殊情况,课堂教学关键是要解决好以下三个问题:

2.1正确把握教学内容的量与度

机载无线电罗盘设备型号多,不能一一详加介绍,所以授课过程中应重点突出无线电罗盘的共有部分和常见故障发生部位。罗盘型号多,都要用到环形天线和垂直天线,而且对定向精度有重要影响。无线电罗盘定向原理有三种,这三种原理之间并不是割裂的,而且对于学习设备电路原理有重要作用,也应该是必讲的内容。鉴于课时相对较少、需对课程内容进行精选、压缩和整合,根据培养需要从“广而博”的知识中选择、重构“少而精”的教学内容,突出无线电罗盘使用中应注意的问题和故障排除的流程、分析方法等内容,对新装备在技术知识上适当补缺。

2.2把故障排除方法融于设备电路原理分析之中

机务骨干理论深化班成员在外场工作多年,熟悉设备的使用维护,而且比教员更有经验,所以使用维护方法不是该班的授课内容;学员在外场维护遇到一些故障,但故障排除方法一般都比较简单,通常采用替换法解决,尽管故障排除了,但并没有从理论上弄清故障出现原理及其影响,因此教员授课中应将故障排除方法与理论分析联系起来,解决“为什么”的问题。

2.3教学方法以案例式和讨论式为主

案例教学要有明确的目标,教员需做好切实可行的教学设计,使教学目的具体而明确,例如,通过案例教学掌握一种能力,或提高分析问题和解决问题的能力等。另外,案例教学要选择合适且是机务维护工作中的具体事例,解释实际操作过程中遇到的各种疑难问题,让学生在解决实际问题过程中,提高分析问题、解决问题的能力。选择的案例应具有一定的可重复性和真实性,典型的案例能够反应相关知识的共性和特性,通过典型案例分析,使学生掌握基本的理论与方法;真实的故障案例能反映机载设备的实际维护工作,将学生置入具体的工作环节中有助于学生把握具体岗位所需的知识与能力,从而激发学生参与的主动性与创造性。

在案例教学法中,教学的主体是学员,教员的责任是发挥引导作用。这充分反映了现代教育思想和理念,体现了由“以教为主”向“以学为主”的转变。案例教学法注重通过学员与学员、学员与教员之间展开分析讨论,形成热烈的、互动的教学氛围,使学员能够充分表达自己的新观点和新见解,促成思维的相互沟通、相互启发和相互补充。

“讨论式”教学法是以启发式教学思想为基础的,以特定问题为中心,以课堂讨论为主要形式,让学生主动获取知识、进行自我教育的教学方法。它是一种学生合作学习与教师个别指导相结合的一种教学方式,在以课堂集体教学为主要教学组织形式的前提下,师生之间、生生之间围绕一个或几个问题相互交流信息,从而发挥群体的积极功能,引导学生积极主动地参与学习活动,在获得知识解决问题的过程中发散思维、培养合作、学会创新。随着以高新科技为特征的知识经济时代对教育影响的不断深入,讨论式教学越来越受到教育界的青睐。

3课堂教学实施

3.1无线电罗盘的概述

本部分主要讲述无线电罗盘的系统构成、基本功能、定向精度、导航台的配置、无线电罗盘的装备情况、各类罗盘的技术特点、罗盘的发展状况等内容。所涉及的故障现象与原因分析如下:

现象一:新飞行员反映直升机在近场飞行,指示抖动或不稳。导航台天线在水平面内的方向性图是一个圆,但存在顶空盲区(定向盲区)。如果飞机在顶空盲区内飞行,将不能定向,在附近飞行时罗盘指示抖动。

现象二:一天的不同工作时间,罗盘定向误差不同。引出误差产生的原因,讨论电离层对误差的影响。罗盘地面信标存在顶空盲区、天线的不当安装会造成误差、罗差补偿。

3.2无线电罗盘自动定向技术

从自动定向的基本思想即获得高频方位偏差信号、变换方位信号、输出方位控制信号(消除偏差信号)、解算方位信息几个步骤引出天线的方向性图、高频方位偏差信号获得的三种方法以及相应罗盘型号、环形天线的组成与安装、带随动系统罗盘自动测向过程与原理、罗差的校正等内容。所涉及的故障现、原因、排除方法如下:

现象三:安装误差。由于环形天线在飞机上安装时其纵轴标线没有与飞机纵轴重合而产生的误差。若环形天线安装不正确,将使指示器指针在任何位置都多指或少指一个角度,因而造成安装误差。

现象四:起落架放下增加罗差。地面罗差过大,在飞机后向位置由于遮挡造成环形天线方向图的畸变,后向位置的罗差较大。

现象五:指针摆动幅度达10度。排除了全机电磁干扰的可能性后,问题集中在机载罗盘系统对导航台信号的接收、处理、传输过程。由于送往罗盘接收机的两种信号强度不匹配,罗盘接收机在对垂直天线信号和环型天线信号叠加后生成的心脏形合成方向性图失调,导致指针出现摆动现象。

3.3X型无线电罗盘原理与维护

主要讲述内容包括X型无线电罗盘的组成框图、基本原理、机上连接关系、排故程序与注意事项。所涉及的故障与原因如下:

现象六:罗盘不能定向或误差大。原因是天线故障、放大板受潮、射频板失效。2007年9月以前生产的组合电线,其外壳表面的涂覆漆为“白色硝基漆Q04-2”,该种漆存在季节性回粘的缺点,在飞行过程中,空气流对天线表面形成强烈的冲击力,极易在天线表面形成裂纹、污渍。

现象七:指示器指针摆动,音频输出信噪比差。直接原因是灵敏度低,可能原因是信道分机增益下降,射频电缆接插件接触不良、接地不良、400Hz干扰。

现象八:罗盘不锁的频率有一定规律,或某一波段不锁。原因是某些频率不锁,可能原因是控制盒的故障、通道板的带通滤波器故障。

以上只是罗列了一些问题和原因,实际使用现象会很多。教学方法也要不拘一格,根据教学开展可引导学员讲述维护时遇到的现象,结合设备框图,大家共同讨论故障出现原因、部位和排除故障时应注意的问题。

4收获与建议

4.1教员设备维护经验丰富,上课准备充分

这次上课教员都是教龄在十年以上的教员,从事过机载设备的教学工作,熟悉设备的电路原理、连接关系,能够结合电路原理解释故障现象,分析故障原因,定位故障部位。为做好这次教学工作,学院和教研室专门组织教员到部队调研,收集资料、故障现象和使用中的问题。上课前,学科组集体讨论上课类容,教员精心准备教学课件,对上课中可能出现的问题做了详细的预案。

4.2加强行教联系,提高教学针对性

内容准备阶段,收集参加人员的部队装备和最近设备改装情况。学员报到后,及时了解学员的经历,在部队一线的工作情况,就上课内容与学员进行交流,及时修改和补充学员感兴趣的内容,提高了授课内容的针对性。

上课中大部分学员都能够参与教学讨论,就设备维护的方法发表自己的看法,但也发现个别学员发言不积极,后来得知,其外场工作时间不长,平时没有注重维护经验的积累,建议开课前应给部队发出相关要求,要求培训人员必须充分准备,收集两个以上的问题或设备故障,使每个学员都能参与到教学讨论中。

参考文献

[1].“讨论式”教学法在教学中的运用[J].科教文化,2010(7).

无机化学方向篇10

机器学习

机器学习是研究计算机如何模拟或实现人类的学习行为,获取新的知识或技能,并对已有的知识结构进行重新组织使之不断改善自身的一种新技术。机器学习的研究方法是从大量的观测数据寻找规律,利用这些规律对未来数据或无法观测的数据进行预测。迄今为止,关于机器学习还没有一种被共同接受的理论框架,关于其实现方法有以下几种:

第一种是传统统计学理论,亦即经典的统计估计方法。实际上,传统参数估计方法正是基于传统统计学的,在这种方法中,参数的相关形式是已知的,训练样本用来估计参数的值。但这种方法有很大的局限性:首先,它需要已知样本分布形式,这需要花费很大代价;其次,传统统计学研究的都是假设样本数目趋于无穷大时的渐近理论。而实际问题中,样本的数目往往是有限的,因此一些理论上很优秀的学习方法实际中表现却可能不尽人意。

第二种方法是经验非线性方法。经验非线性方法利用已知样本建立非线性模型,克服了传统参数估计方法的困难。但是,这种方法缺乏一种统一的数学理论。以神经网络为例,神经网络是目前运用较多也是最早应用的非线性分类,由于神经网络是基于经验最小化原理,它具有对非线性数据快速建模的能力,通过对训练集的反复学习来调节自身的网络结构和连接权值,并对未知的数据进行分类和预测。但是,神经网络从某种意义上说是一种启发式的学习机,本身有很大经验的成分,它有诸如如何确定网络结构的问题、过学习与欠学习问题、局部极小点问题、训练出来的模型推广能力不强等固有问题得不到很好的解决。

为了克服神经网络算法这个无法避免的难题,万普尼克(Vapnik)领导的at&tBell实验室研究小组提出了统计学习理论。统计学习理论是一种专门研究小样本情况下机器学习规律的理论,该理论针对小样本统计问题建立了一套新的理论体系,在这种体系下的统计推理规则不仅考虑了对渐近性能的要求,而且追求在现有有限信息的条件下得到最优结果。Vapnik还在统计学习理论基础上提出了支持向量机(SupportVectormachine,SVm),是一种全新的模式识别方法。由于当时这些研究尚不十分完善,在解决模式识别问题中往往趋于保守,且数学上比较难以解释,因此对支持向量机的研究一直没有得到充分重视。直到20世纪90年代,由于神经网络等机器学习方法的研究遇到一些难以解决的瓶颈,使得支持向量机的研究得到重视并迅速发展和完善。支持向量机是基于结构风险最小化原理的一种新方法,利用结构风险最小化原理使得VC维即泛化误差的上确界最小化,从而使支持向量机具有很好的泛化能力。支持向量机在解决小样本、非线性及高维模式识别问题中表现出许多特有的优势,并能够推广应用到函数拟合等其他机器学习问题中。SVm最初是针对分类问题提出的,目前也被推广到回归问题上。鉴于SVm扎实的理论基础,SVm目前已经成为机器学习的研究热点之一,并已经取得了很好的研究成果。

支持向量机

支持向量机方法是根据有限的样本信息建立的模型获得最好的推广学习能力。它的实现的思想是:通过某种事先选择的非线性映射,也就是满足mercer定理的核函数将输入向量映射到一个高维特征空间,在这个空间中构造最优分类超平面,使得这个最优分类超平面能够尽可能多地将两类数据点正确地分开,同时使分开的两类数据点距离分类面最远。我们以二维线性不可分,而三维线性可分为例,如图所示:

图a)表示二维空间中的样本非线性可分,只能用椭圆曲线作其分类标准;但通过某种映射,将样本点映射到图b)的三维空间,样本就变得线性可分。从本质上讲,支持向量机是通过构造一个带线性不等式约束条件的二次规划问题,并求解该问题来构造分类超平面,从而得到决策函数。

支持向量机的优点

传统的统计方法只有在样本数目趋向无穷大时其性能才有理论上的保证,对于应用中的优先样本难以取得理想的分类回归效果,而支持向量机是一种小样本学习方法,在小样本学习上有特殊的优越性,能在训练样本数目很小的情况下取得很好的推广能力,特别是对非线性分类和回归问题的处理上更加有效。同时,作为一个凸优化问题,支持向量机还具有泛化能力强,容易训练,没有局部极小值等优点。支持向量机相对传统的机器学习方法优势还是很明显的:

1、支持向量机是一种有坚实理论基础的新颖的小样理本学习方法,并且运算过程中基本上不涉及概率测度及大数定律等。

2、支持向量机的最终决策函数只由少数的支持向量所确定,计算的复杂性取决于支持向量的数目,而不是样本空间的维数,这在某种意义上避免了“维数灾难”。

3、少数支持向量决定了最终结果,这不但可以帮助我们抓住关键样本、“剔除”大量冗余样本,而且注定了该方法不但算法简单,而且具有较好的“鲁棒”性。

此外,支持向量机具有调节参数少,运算速度快,时间代价小的优点,加之支持向量机理论研究的逐步深入,支持向量机在模式识别、回归估计、概率密度函数估计等问题上的研究也逐步深入,成为各国研究者的研究热点。

支持向量机的应用

由于支持向量机具有良好的逼近任意复杂非线性系统的能力,近年来被广泛地用于自动控制领域,以解决非线性、大滞后系统这一困扰现代控制理论界的难题。

模式识别方面,支持向量机可以广泛应用到人脸和人脸姿势识别、指纹识别、基因数据分析和编码、语音激活检测、语音分类以及图像的检索和识别等问题,无论从查全率和查准率两方面较传统方法都有较大的提高。