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生物力學的基礎范文1
關鍵詞：物理場景 形象思維 物理概念 物理公式 比較思維
在多年的初中物理教學中，發現約占三分之一的學生普遍存在物理成績上不去的現象，同其它學科相比成績偏低甚至偏低幅度較大，呈現出學科間的顯著不平衡。對這部分學生的進一步調查，發現他們中不少人的學習動機、學習態度、學習表現都比較好。為什么還會出現效果與動機的明顯反差呢？這就不得不促使我們從學習方法、尤其是思維方式、方法上尋找原因。以下是初中學生學不好物理的幾點主要誤區：
一、不會構建物理場景和形象思維淡漠
構建物理場景和形象思維在初中學生的物理學習中起著極為重要的作用。如果學生對特定條件下的物理現象和過程，在頭腦中沒有建立起正確的物理形象，不會利用物理形象進行思維，就難以把文字敘述、數學表達式和現實過程聯系起來，也就難以正確地進行分析、推理、判斷等邏輯思維活動。例如：學生頭腦中沒有建立起磁感線的鮮明正確形象，沒有建立磁感線的方向物理場景，就難以理解和分析電磁感應現象及感應電流的方向等諸多具體的物理問題。
二、對物理概念和物理公式的片面理解
特別是在物理概念和物理公式中，事物的因果聯系總是受著各種條件制約的。對條件的認識是一種較復雜的思維過程，一些思維能力不強的學生難于進行這類思維活動；對物理概念不理解或理解不透的學生也無法對一些條件進行分析和選用，對物理公式中的字母的含義理解不清，使用時經常出現張冠李戴現象，從而使得在有條件關系的習題面前一些學生顯得無能為力。如：關于功的定義及計算方法，絕大多數學生都能流暢地表達出來W=FS，但解答具體問題時，很多學生只會機械套用公式W=FS，不理解F是在物體移動方向上的力，S是在力F方向上移動的距離，二者條件相互制約。例如：重100牛的物體放在粗糙斜面上，斜面高為4米，受到80牛沿斜面向上拉力F的作用下加速運動了5米到達斜面頂端，物體所受阻力為50牛。求：拉力F所做的功？不少同學錯解為：（1）拉力所做的功：根據W=FS可得W=80?！?米=320焦；（2）或根據W=FS可得W=（80-50）?！?米=150焦；（3）或根據W=FS可得W=100?！?米=400焦；（4）或根據W=FS可得W=100?！?米=500焦耳等等錯解。而正確解法為：根據W=FS可得
W=80?！?米=400焦。究其原因仍是對物理概念和物理公式的片面理解。不理解F和S的相互關系。是導致錯解的主要原因。還有歐姆定律I=U/R、電功W=UIt、電功率P=UI、壓強P=F/S等等都會出現機械套用公式。對物理概念的一知半解、對物理公式中的字母的含義不清是學好物理的一大障礙。
三、不會運用比較思維和比較記憶法
比較思維是初中物理學習中最常見的一種思維方式，按理說初中學生應能較好的掌握比較思維的方法進行比較推理、比較分析、比較歸納、比較論證。但實際情況并非如此，調查表明近一半的學生在比較思維中不善于通過比較來認識事物的本質，有的完全不理解兩種事物的可比性，有的不理解比較的一般作用在解題中的特殊作用，不善于比較兩種事物的共性和差異，不善于舍同求異或舍異求同。不善于從比較中的反差來記憶物理概念和物理公式。通過比較中的反差能在大腦中留下深刻印象并加深理解和記憶。如：在回答汽油機和柴油機在主要結構上有何不同時，很多學生先直接回答汽油機的特點以后，再回答柴油機的特點，而不去比較兩者在結構上的差異。同樣，有相當多的學生在實際應用中不能區分相鄰、相近的物理概念、物理量等。如壓力和壓強、有用功、額外功和總功、功和功率、功率和機械效率等等。
四、不會運用物理實驗幫助提高學習效率
物理是一門以觀察，實驗為基礎的自然科學，許多物理知識是在觀察和實驗的基礎上，認真總結和思考歸納得出的。有些物理概念比較抽象難于理解，但是利用實驗的形象、直觀、可以從中抽象出事物的本質特征，形成概念、從而理解概念、完成認識上的飛躍；利用實驗可以糾正學生在生活經驗中形成的錯誤觀念，建立正確概念。實驗利用得當可以事半功倍，大大提高學習效果。如：我在講解流體壓強時，我在漏斗里放入一個乒乓球，然后倒扣漏斗，用力往下吹，試驗前所有學生都認為乒乓球會往下掉。然后我用力往下吹，結果是乒乓球牢牢地被“吸”住讓同學們大吃一驚，然后引導學生進行分析，吹氣時漏斗壁氣流速度快，而漏斗中間的氣流速度?。ㄉ踔敛涣鲃樱?，從而讓學生自己得出結論：流體壓強，流速大壓強小，流速小壓強大。這樣學生能記得牢靠，并且能真正理解流體壓強的概念。但有相當一部分學生不會觀察實驗現象，更不會分析實驗現象、實驗數據、不會總結、歸納得出規律。做實驗只是“玩”，一馬跑過，不深究其原因，對實驗現象不加以分析、思考。如：有些學生在實驗中所得數據有明顯錯誤也擦覺不到，只知道機械地做實驗，甚至，不知道實驗原理、實驗方法、試驗步驟、只是按老師擬好的實驗要求“復制”一遍實驗而已。
生物力學的基礎范文2
【摘 要】本文分析了初中學生生物專業“學習倦怠”現象發生的外部和內部根原，并尋找了解決方法，通過分析比較、深入剖析“學習倦怠”發生的原由，指出相應的對策，其意義在于激發興趣，培養個性，開發智力。
關鍵詞 “學習倦怠”現象；對策；意義
初中學生生物學習存在著或多或少的“學習倦怠”現象，少數學生甚至出現了厭學現象，什么原因？本人對此實行了調查，通過交談、問卷調查、無記名投票等形式進行了解，經統計匯總并聯系平時走訪的情況，作如下分析：
一、“學習倦怠”現象及其成因分析
“學習倦怠”現象主要指孩子因體力、精力及能力沒有辦法解決外界的太多要求，進而出現的身心耗竭的情況，導致學生學習生物厭倦和恐懼的一種心理反應。而談及其起因筆者認為可以從下面幾個角度來分析：
（一）教材方面：課程改革在不斷深入，但是部分知識明顯陳舊。例如酶的定義在教材是這樣定義的：“酶是活細胞所產生的具有催化作用的一類特殊蛋白質”，但眾所周知，科學發現少數RNA同樣具有生物催化的功能，因此教材上這一概念很不嚴密。另外，筆者認為教材一些內容安排似乎略有不妥。
（二）學生方面：1.學習目標不明確：剛剛入校總以為三年時間很漫長，初中中考還很遙遠，“歇歇腳”的想法很普遍。他們有美好的愿望卻沒有制訂具體的計劃或者計劃沒有能落實。2.思路方法欠引導：有些同學因為其它科目學不好，無奈之下只能認為生物內容簡單，只要背背記記就行，存在著考前突擊的僥幸心理。課上無精打采，課后敷衍應付，指望考前奇跡出現，結果不如人意即心灰意冷；也有部分學生平時不注重理解記憶，不注意梳理知識脈絡，不屑于歸納總結，不僅沒有做到查漏補缺，甚至有的連答案都未核對，不認真進行反饋，更談不上進步和提高，事倍功半的結果造成學習倦怠，得不償失。
（三）教師方面：1.思想認識不足：生物學僅一冊書，內容相對較少，容量不怎么大，作為生物基礎學科課，有的教師認為無須投入過多精力研究，授課時課程目標不清楚、教學層次不明確，有些地方甚至出現僅靠一支粉筆和生物課本進課堂的“零教案”現象。2.主動性不夠：有些教師尤其是剛參加工作的同志認為教學參考書是“圣旨”，一味照抄照搬，原封不動地按教學參考書上的程序來進行教學，面面俱到。教學過程絲毫不考慮學校硬件設備、孩子承受能力是否可能，不能夠對學生進行科學有效的引導和控制，結果吃力不討好，造成學生在理解上的困難。3.教學過程呆板：有些教師死守教案，不能夠對學生提出真實的、有價值的問題，迫使學生僅僅完全按照上課前設計的思路學習，不可以進行改變，他們的學習主體不能夠得到體現，教師和學生之間很少進行交流活動。4.學情處理不當：教師對尖子生過分偏愛，不能夠關注“學困生”的學習情況，客觀上造成了少數學生對專業課的倦怠現象。學生“恨”屋及烏，由于對任課教師有情緒而影響了聽課效率。5.創新流于形式：有人教學或濫用課件，太多的畫面分散了他們的精力，師生交流得不到實現；或滿堂發問，問得學生暈頭轉向，其教學重點、層次性根本無法體現；或濫用賞識，對學生的回答只是一味贊美，學生很容易識破教師的“虛偽”，而不能有目的地鼓勵學生。
二、對策研究
要消除“學習倦怠”現象，筆者認為要抓好“四關”：
（一）教材關：高中教材已更新幾輪，圖片精美、文字生動，而初中生物學教材明顯滯后，對教材進行科學補充和充實是非常重要，所以迫切需要對教材修訂再版。更新知識內容，采用彩色排版，對重要內容、
關鍵詞 語進行標記，提升課堂學習的效率，從源頭來根除“學習倦怠”現象。
（一）學生關：1.正確引導學生認清形勢，正確樹立人生觀和學習態度，作為新世紀的青年學生，肩負著建設祖國的神圣使命，只有刻苦勤奮地學好科學文化知識和練就過硬的本領，才能報效祖國、報效家庭，從而化挫折、沮喪為自信和動力。2.學會分解學習目標，在確定考入大學的目標下，學生應根據自身實際設定階段目標，通過一步步實現小目標來最終實現自己的遠大理想，用每次成功帶來的愉悅感和成就感來培養和加深對學習的情感。3.注重學法學習，學生要掌握知識，切實提高自己的動手能力與實踐能力。
（二）教師關：1.詳細了解學情：以往的課堂教學只是強調統一的教學計劃，要對不同的學生實施不同的教學要求，實現不同的教學目標，以“分層組合”的形式達到發展個性、提高素質的目的，徹底解決優等生“吃不飽”而學習困難的孩子得不到消化。2.激活教學過程：學生是課堂的主人，教師的啟發應使每個學生真正成為主人，而不能是一部分是“主人”，另一部分是“奴隸”。要實現這一目標，我們以為可從這樣考慮：⑴營造民主平等、寬松自由的教育氛圍是前提：教師要去掉師道尊嚴觀念，鼓勵學生大膽質疑，自由發表個人的見解和意見，積極參與課堂討論。⑵改革教學模式是關鍵，著名語文教育家魏書生認為“要使學生成為學習的主人就要讓學生多參與教與學。參與多了才會增加主人翁意識”，所以教學要改變以往課堂“我講你聽，我給你收”被動接受知識的狀況，要展開啟發式、討論式教學，使學生成為教學的主體。一個問題的解決可能有很多方法，答案往往不唯一，教師要讓學生自主思考，鼓勵一題多解，以增強其自主學習的能力。⑶激活學習興趣，教師有良好的語言表達能力直接關系到學生對生物學是否感興趣，如果教學語言索然無味，學生又怎會興趣盎然，神情專注呢？因此增加課堂語言的生動性和趣味性很必要。⑷察言觀色是技巧：教師要善于從學生的舉動、眼神中注意學生的學習心理，掌握學生的情緒及其對知識的掌握程度。⑸教后反思是提高：教師應反思探究時機是否及時，“自主學習”是否適度，問題的情境創設是否合理等。只有這樣，教師的發展和成長才會注入新的能源和動力。
（三）實踐關：1.實踐教學能啟發學生興趣，保持學生注意力高度興奮和積極思維，防止倦怠現象的產生，所以教師要開足演示實驗，盡量設計多個小實驗讓學生分組實驗。2.發動學生創建生物課外興趣小組，舉辦生物講座、生物知識競賽等課外活動，來鞏固學生學習生物的興趣，擴大他們的科學眼界，發展思維能力，拓寬知識領域，以促進課內學習。
參考文獻
[1]汪忠等.《走進初中新課改》.南京：南京師范大學出版社，2005
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關鍵詞：數學教學；學困生；激發興趣
一、以創設情境激發“學困生”的學習興趣
情境不僅是“一種刺激”還是教學目標相應的知識活動.是與情景活動相結合的一種人為優化的場景，這種有意識創設的，優化的有利于學生發展的客觀情景，在教師語言的啟迪下，使學生置身于特定的心理場景，不僅促使全班學生，全神貫注地認知，而且激發學生有情感地主動參與學習.如，在講磨擦時可讓學生回憶在家拉手推車時，同樣重的車走在水泥路上和土路上的感覺、用力情況，找出用力不同的原因；拉重車和輕車的用力情況，找出用力不同的原因，從而引導學生分析出影響摩擦力大小的因素.用學生熟悉的場景會使“學困生”也主動參與討論.
二、以成功體驗激發“學困生”的學習興趣
一般說來，在剛開始學習物理的初期，學生參與學習的興趣是很濃的，如果有了收獲又得到自己和他人的好評就會使興趣得到加強，否則屢屢的失敗就會失去原來的興趣.因此在平時的測驗中，試題的易中難比例盡量簡單些，使“學困生”也能得到一個好分數，并且每次考試后看到進步都要進行表揚、鼓勵；平時上課針對他們設計的問題應盡量簡單些.如，在講長度測量時可讓他們回答，長度的主要單位是什么？長度測量的工具是什么？2m等于多少分米等.他們回答后說這些也是今后檢測的內容，你們能回答出很不錯，這些問題在中考中也會出現，讓他們也能享受到成功的喜悅，品嘗到學習的樂趣，建立起學好物理的信心.
三、用激勵態度激發“學困生”的學習興趣
改變用“一個標準”要求和衡量所有學生的單一性關注，采用多元智力理論關注不同類型的學生，從而多幾把尺子，開發學生多種發展潛能，在教學中努力地去發現“學困生”的優點、長處、能力等，適當地贊美“學困生”，不僅教師可以獲得學生的好感，而且還可以使教學雙方在心理和感情上靠攏，縮短彼此間的距離.馬克吐溫說：“我能為一句贊美之詞不吃東西”，這話雖然有點夸張，但卻反映了人們普遍存在的心理狀態，在現實生活中，幾乎沒有人不喜歡他人的肯定、承認和贊揚，只要不是過份的吹捧，人們聽了都會心情愉悅，贊美之詞如同照耀人們心靈的陽光.如在學生主動回答時答錯了，受到同學“噓”聲時，我會說，雖然他答錯了，但說明他上課時很專心，他勇敢大膽，我們應向他學習，這時同學們就會向他投去羨慕的目光，培養了他的自信心和主動性.有一次學生在室外出黑板報，上課時才匆匆收場，他是一個學習較差但粉筆字寫得很好的學生，我看了一會說黑板字寫得不錯，比我寫的還好，好好練將來一定會有出息的.后來這位學生學習開始認真起來，一個學期后成績大有起色.慷慨地贊美學生，讓學生開心，我們并不會有什么損失，這并不是一件難事，只要時時提醒自己就能做到.
四、以知識應用激發“學困生”的學習興趣
學習的目的在于應用，由于農村中學的學生最終大部份要回到農村，成為農村的建設者，初中物理教材中的物理知識應用在農村生產生活中的實例不少，教師在生活中應注意收集和挖掘，在教學過程中聯系實際，使學生既學習了物理知識，也掌握了生產技能，即使升學無望的“學困生”也能感覺到物理是有用的.如，在講授密度應用時，可通過計算水的質量是多少，從而引出農田噴霧器上標識8 L、10 L、15 L的含意，若要兌農藥千分之幾應怎樣計算放藥量.在講擴散和溫度關系時，可引入噴灑農藥的時間選擇，若是熏殺類農藥應選在中午噴灑效果較好的原因，若是觸殺類農藥應選擇在傍晚噴灑效果較好的原因.在學習影響蒸發快慢因素時，可引導學生分析農村地膜覆蓋是怎樣減慢蒸發的，是什么時候蓋膜，在使用地膜時也應注意當雨水過后適時揭膜的目的.
五、以加強實驗激發“學困生”的學習興趣
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關鍵詞：物理教學；興趣；激發
在現階段的初中物理課堂教學過程中，學生學習的積極性、主動性以及是否感興趣，都會對課堂教學效率以及教學成效產生直接影響。因此，要求教師在課堂教學過程中，一定要采取有效的措施，努力為教學以及學生學習創設一種和諧、輕松的教學氛圍，激發學生的好奇心，有效提高課堂教學效果。
一、充分利用好課前導語，激起學生的好奇心
當前，在初中物理課堂教學過程中，只有想法設法激起學生的好奇心以及新鮮感，才能真正讓學生在上每堂課時都能保持旺盛的精力，進而提高課堂教學效果。這就要求教師在物理課堂教學過程中，通過營造一種溫馨、和諧的學習環境，來激起學生的學習興趣。比如，在上課前，可以通過講述一個生活中的故事來開始這堂物理課，也可以在物理實驗中進行教學，還可以通過講笑話或者是看圖片等方法來激起學生的好奇心，進而循序漸進地將學生引入到一個最佳的學習狀態。例如，在進行“機械運動”教學時，筆者講了這樣一個故事：在一次戰爭中，一名戰機飛行員在高達2000多米空中飛行時，忽然發現身邊有一個像昆蟲的物體，而當他伸手抓過來后，定睛一看，卻是一顆由德國人制造的子彈。這樣開始一堂課，就很容易將學生的情緒引入到一個非常好的學習狀態上。這種教學方法不但能夠“抓住”學生的好奇心，同時也能有效地調動學生的積極性，進而能夠提高物理課堂的教學效率。
二、努力營造恰當的教學情境，激發和調動學生的學習興趣
有位著名的學者說得好：“如果教師在教學時不重視激發學生的學習情感，使他們長時間處于一種振奮狀態，就開始急于傳授書本知識，那么只能導致學生對學習產生一種莫名的冷漠?！币虼?，如果在物理課堂教學過程中教師在沒有調動學生積極性的情況下，就開始采用“滿堂灌”或者“填鴨式”的教學方法進行物理教學時，勢必會導致學生學習興趣的下降。久而久之，學生很有可能會對物理產生一種厭學心理，不僅導致教學效率低下，教學效果也不佳。相反，如果在進行物理教學時，教師通過采取科學、有效的教學方法和教學手段，為學生努力營造一種相應的教學情境，就能夠激起學生的好奇心，有效地提高教學效率。
三、在物理實驗中，激發和調動學生學習的興趣
在初中的課程中，物理是一門比較特殊的學科，它是以實驗為基礎，并結合大量理論知識的自然學科。由于物理實驗的過程充滿著刺激感，因此絕大多數的學生都比較喜歡物理實驗。所以在進行物理課程教學時，教師可以充分利用這一點，借助物理實驗來激發和培養學生的學習興趣，調動學生的積極性。比如，在教師在進行物理實驗時，可以通過設計和制造一些比較有新鮮感且富有趣味性的科學實驗引起學生的興趣。教師在進行這些實驗的過程中，將理論知識引入其中，這樣不但能夠有效地激起學生學習的積極性，還能夠讓學生通過物理實驗對書本上的理論知識有更進一步的理解和掌握。
四、設計有效的課外活動，激發學生的興趣
在人們的日常生活中，物理知識以及物理現象無處不在，因此教師在進行物理教學過程中，可以充分利用現實生活中常見的一些物理器材，制作和開展課外實驗，以此來激發學生的學習興趣，并切實提高他們的實際操作能力。比如，在進行“聲現象”教學時，為了能夠讓學更好地探究和了解產生聲音的具體條件，可以引領學生在研究以及實驗時，盡量選用現實生活中常見的一些器械，在課堂上進行相應演示，同時科學地指導和引領學生對這些現象以及問題和經驗進行整理、歸納和總結。這種教學方式不但可以讓學生在實驗中進行理論知識的學習，還能有效地提高學生學習的積極性，從而切實有效地提高學生的實驗技能。又比如，在進行“光學”知識學習時，可以試著讓學生依據所學的知識以及自己的理解，動手制作一個潛望鏡或是針孔照相機；在進行“力學”知識學習時，可以指導和引領學生動手制作密度計、卷尺等。這樣不僅在實驗中鞏固了所學的理論知識，還能有效提高學生的實際操作能力，在調動學生積極性的同時，也提高了教學效果。
綜上所述，教師在物理課堂教學過程中，應采取有效的措施，努力為教學以及學生學習創設一種和諧、輕松的教學氛圍，并激發學生的好奇心，調動其積極性以及主動性，培養學生自主學習的興趣，進而有效地提高課堂教學效率。
參考文獻：
[1]王建濤.試論高一新生學習物理能力的培養[J].現代閱讀（教育版），
2011，（20）.
[2]劉明坤.怎樣建立初中物理高效課堂[J].現代閱讀（教育版），2011，（21）.
生物力學的基礎范文5
一、初中物理學習中挫折心理的歸因分析
初中生心理發展的特點
根據心理發展的特點，在主觀因素的各個方面，初中生仍出于尚未成熟的階段對學習物理可能遇到的挫折沒有全面的認識，也沒有足夠的經驗和能力去應對來自家庭、學校、社會等諸多方面的因素，像枷鎖一般束縛著學生的發展，給心智尚未成熟學生“增負”每個學生，無論大小，都有自己學習的目標和學習動機，當這些目標動機與現實要求和社會價值觀相悖時，“挫折心理”便油然而生
2物理學科特點及教學目標
物理學科側重于實驗前設計能力思維能力的形成、實驗中動手能力實踐能力的培養、實驗后交流能力總結能力的提高初中生接觸物理之前，沒有經歷過系統的實驗過程，實驗意識的缺失，實驗能力的缺乏，導致學習物理缺少“感覺”物理知識來源于生活，取自于自然，物理規律一直存在，只是科學家妙手偶得，學生學習之前也有“預習”，他們有的是豐富的感性材料，如何在感性的表象材料與理性的物理知識之間架起一座通道？這是學習物理的關鍵，同時也可能成為部分學生的挫折點
二、挫折心理的預防和調試
面對挫折，處于不同心理水平的群體表現大相徑庭，處于同一心理層面的不同個體也因人而異、不盡相同由于初中生心理發展的不穩定性及可塑性，對于學生學習中可能遇到或已經產生的挫折，教師適時的進行預防及調試，對學生的終身發展有著深遠的影響
以史為鏡，引導學生正確認識挫折
歌德認為，流水在碰到抵觸的地方，才把它的活力解放這是一種積極看待挫折的名人名言，老師們常常引經據典來引導學生認識挫折，這樣的方法在實際操作過程中是行之有效的物理教學在這方面有著得天獨厚的優勢，因為物理學史是一部不斷更新不斷發展的歷史，它不僅囊括了廣博的科學文化知識，同時也蘊含了“千磨萬擊還堅韌，任爾東南西北風”的科學精神和科學態度初中階段的學生意志不堅定、可塑性強，這些特點要求我們在平時的課堂教學中，注重知識傳承的同時也要注意物理學史的滲透，在學習學科知識時利用與其相關的科學小故事帶領學生全面認識挫折、樹立正確的挫折觀，知道“失敗乃成功之母”的實際意義
2以趣為友，充分調動學生的非智力因素
初中物理教學活動必須遵循學生的認知發展特點，此階段存在的片面性與不穩定性要求教師教學活動充分調動學生的興趣、性格、情感、意志等非智力因素興趣是學生最好的導師，部分學生認為學習物理是一成不變、枯燥無味的，對學習沒有興趣，從而在學習中處處碰壁對物理學習產生了興趣，這樣即便在學習中遇到了挫折，學生自己也會有克服困難的動力和欲望，在其他非智力因素的保證下順利摘到果實，增強了自信，減輕了挫折帶來的壓力
3以生為本，增加基礎性實驗的達成度
由于實驗中經常會出現“偶然生成”，學生實驗技能的缺乏及其發展的不均衡，導致實驗教學效果的不理想，挫敗了學生的積極性如何克服實驗教學中出現的問題，把握課堂節奏，最大限度的幫助學生開發潛力？首先需要明確實驗的目的，完成實驗前的預習初中生是具有豐富想象力的群體，但在沒有一定鋪墊時，大部分學生拿到實驗器材無從下手，這就要求學生在實驗前做好功課，通過預習，在腦中形成本次實驗的流程圖，明確注意事項避免實驗的盲目性其次，做好實驗中的指導在實驗教學中如果只是提供器材以及合作學習的環境，讓學生自主探究，這樣的課堂一定是低效或是無效的以“電流表的使用”為例，電流表如何接入電路，正負極怎樣連，量程該怎么選，有人認為應該放開手腳讓學生自主探究、觀察完成以上教學內容殊不知，物理實驗都有嚴格的操作規范，儀器的錯誤使用會導致不良結果甚至帶來安全隱患，正確的操作指導尤為重要，使用儀器前，閱讀說明，這是使用儀器的基本流程，同時也能節約寶貴的課堂時間，提升實驗的有效性
4以錯易錯，尊重學生的原創思維
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【關鍵詞】紡織污水；生物氧化；過濾截留；生物絮凝；環境效益；可持續發展
0 引言
我國紡織工業歷來是國民經濟發展的重要支柱產業之一，在滿足人民衣著生活需要、豐富和提高我們生活質量和水平的同時，為國家的資金積累、出口創匯以及大量安置勞動力就業等方面發揮著重要作用。伴隨著紡織行業的高速發展，紡織工業廢水的產生也明顯大量增加，加重了水資源的短缺和我們綜合治理難度和負擔。
1 曝氣生物濾池處理污染物的機理分析
1.1 生物氧化作用
曝氣生物濾池的生物氧化作用既包括固著生長的微生物對有機物和營養物質的分解代謝；也包括反應器內液相主體的懸浮微生物對污染物的降解利用。生物氧化過程既有異養菌對有機污染物的分解利用；也有自養菌對營養性污染物的氧化去除，同時生物氧化也包括了好氧和厭氧過程。所以曝氣生物濾池內部的生物氧化過程是以生物膜為主體，包含懸浮生長微生物在內的，多種不同生態類型微生物以各自不同的代謝途徑和代謝方式分別降解利用污水中各種不同污染物質的綜合過程。曝氣生物濾池的生物氧化作用是最主要的功能，是反應器去除有機物、硝化和反硝化等功能的基礎。
1.2 過濾截留作用
曝氣生物濾池所采用的小粒徑顆粒填料使其具有了典型的深床過濾特征。填料的吸附和截留作用使污水中的大部分顆粒污染物被截留在濾床的空隙中，實現對污染的直接截留，完成初步的固液分離，最后通過反沖洗過程將吸納的固體污染物從濾床中清除。填料床對小型顆粒有機物，乃至膠體有機物的吸附截留過程也促進了微生物在填料表面的吸附生長，加快了生物膜的形成，而填料上所隨著的生物膜又增加了填料表面的粗糙度，從而更加強化了填料床的吸附截留能力，所以曝氣生物濾池的過濾截留功能是物理截留為主，物理、化學和生物共同作用的結果。
1.3 生物絮凝作用
生物膜的形成是大量微生物個體在水環境中適宜的惰性載體表面吸附、生長、繁殖，并通過微生物細胞在胞外分泌形成的，隨機伸展有胞外多聚物使微生物細胞形成纖維纏結結構的過程。顯然，生物膜的形成是和生物膜形成物質的絮凝特性密不可分的。生物膜所具有的絮凝特性已成為許多研究成果所證實。由于具有絮凝作用的胞外聚合物的存在，曝氣生物濾池生物膜具有極強的生物絮凝功能，這不僅強化了濾床的過濾截留能力，還提高了濾層對污水中膠體物質的絮凝、吸附效率，也為生物氧化作用提供了充足有效的底物供應；另外，曝氣生物濾池內部還生長著大量的絲狀菌，這些微生物不僅可以降解有機污染物，還為生物膜的形成提供了骨架，形成了濾床空間的網狀結構，強化了生物絮凝和過濾作用，提高了生物膜的抗反沖洗能力，所以，曝氣生物濾池的生物絮凝作用對反應器的污染物去除能力具有強化功能。
1.4 食物鏈分級捕食作用
曝氣生物濾池具有推流式反應器的流態特征，沿水流方向存在著底物濃度梯度，而在生物膜內部則存在著溶解氧的擴散梯度。所以曝氣生物濾池為各種不同生態類型的微生物提供了豐富的生存條件，再加上固著生長的生態環境，使反應器內固體停留時間與水力停留時間實現了分離，使得大量生長緩慢的微生物種群，如自養菌等，能夠在反應器內生長繁殖并形成優勢種群：同樣各種絲狀微生物、原生和后生動物等高等營養級微生物也能夠在曝氣生物濾池生態系統中占據一定的空間位置，使得曝氣生物濾池系統內的微生物種群構成復雜多樣、食物鏈長且形成網狀交叉。實驗中發現，在曝氣生物濾池反應器中，沿水流方向呈現明顯的食物鏈分級，各營養級之間形成相互交叉，致使系統內總的營養級水平提高。而根據林德曼效率，當生態系統的總營養級水平提高時，總的營養結構就越復雜，系統就會維持一個比較穩定的低水平的總生產量，系統的功能就更加穩定。因而在污水處理系統中，營養級水平的提高不僅意味著系統污泥產量的下降，還意味著需要提供更多的物質和能量來維持系統內營養結構的完整和正常系統功能，這就使系統具有更高的處理效率。所以曝氣生物濾池微生物生態系統復雜的營養結構使其具有明顯的食物鏈分級捕食作用，進一步提高整個系統的處理效能。
2 曝氣生物濾池中有機物去除動力學模型
有關污水生物處理過程的動力學研究自20世紀50年代以來取得了長足的進步，許多專家學者提出了一系列有關生物處理的數學模型，使污水生物處理的理論研究水平不斷深入。目前對曝氣生物濾池底物去除動力學研究中主要以建立簡單、實用的經驗模型和理論與實踐相結合的半經驗模型為主。
由于曝氣生物濾池反應器作用機理比較復雜，目前很建立一種具有清晰生物學意義和解析解的理論模型，本文試圖推導曝氣生物濾池底物去除過程動力學經驗模型，說就有關模型的動力學意義進行理論分析。
曝氣生物濾池系統是生物氧化和深床過濾單元的有機整合，除了填料被淹沒在濾床內這一特征外，曝氣生物濾池也普通生物濾池有著許多相似性。示蹤實驗結果表明，兩種濾池的流態在整體上都具有推流式的特。且根據Mann對推流式生物濾池的研究結果，認為在BAF內生物膜對基質的利用也符合一次反應關系。
首先設定曝氣生物濾池系統為推流式反應器，反應器降解有機物符合一級反應方程式。圖1為曝氣生物濾池簡化模型示意圖，假定反應器內只存在縱向的濃度梯度。
圖1 曝氣生物濾池簡化模型示意圖
根據化學反應動力學理論，單位時間內理想化曝氣生物池反應器中的每一個局部微元dv都存在如下物料平衡關系：
輸入量-輸出量-去除量=累積量
其中：輸入量和輸出量分別表示進入和流出反應器微元dv的有機物，其差值Q?ds，mg/d；去除量是微元dv中由生物化學反應而減少的有機物，為隨著微生物和懸浮微生物利用量之和，（ds/dt）Adv+（ds/dt）Sdv，mg/d；累積量是微元dv中有機物濃度的時間變化量（ds/dt）Adv，mg/d。
則微元dv中的物料平衡關系可以寫成如下數學關系式：
Q?ds-（ds/dt）Adv-（ds/dt）Sdv=（ds/dt）dv（1）
dv=A?dh（2）
式中：Q為處理的水量，L/d；ds為進出微元dv的有機物濃度變化量，mg/L；dv為曝氣生物濾池反應器中微元體積，L；A為微元的橫截面積，m2；dh為微元dv的高度，m；（ds/dt）A為微元dv內附著微生物膜有機物降解速度，mg/（L.d）；（ds/dt）S為微元dv內懸浮微生物有機物降解速度，mg/（L.d）；（ds/dt）為微元dv內有機物濃度隨時間變化速率，mg/（L.d）。
在穩態條件下，微元容積內有機物不發生積累，即：
（ds/dt0）Adv=0（3）
于是，（1）式簡化為：
Q?ds-（ds/dt）Adv-（ds/dt）Sdv=0（4）
而反應器中懸浮微生物與附著微生物膜相比是很少的，可以忽略不計，則（4）式可以進一步簡化為：
Q?ds=（ds/dt）A（5）
當反應器內生化反應為一級反應時，有：
γ=ds/dt=-ks（6）
式中：γ為反應速率；S為t時間內殘存的有機物濃度；k為與特定時間和有機物濃度有關的速率常數。
整合上述公式，并略去下標A，整理得：
ds/dh=-kAS/Q（7）
正常水處理工況下，Q、k、A均為常數， 為方便計算可令：
k1=kA/Q（8）
式中：k1為反應濾池處理效率的系數。也曝氣生物濾池結構、填料性質、進水流量和濃度等有關的速率常數，單位為m-1。
K1=-KS（Q/A）（9）
故
S/S=e（10）
式中：ds/dH為污染物的濃度梯度，mg/（L?m）；S0為濾池進水有機物濃度， mg/L；H為離濾池底部進水高度，m；Q為濾池進水流量，m3/d；A為濾池的截面積，m2；K1為與進水水質，是與濾率有關的系數；m為與進水水質有關的系數；n為與濾池特性、濾率有關的系數。
對于無回流濾池：
H=[ln（S/S）]/[KS（Q/A）]（11）
或：
ln（S/S）=-KS（Q/A）H（12）
因此，CODcr的去除效果與填料高度的關系可通過式（12）較精確的表示。由式（12）進一步可得出濾床不同深度處廢水中有機物濃度之間的關系式：
[ln（S/S）]/H1=[KS（Q/A）]/H2（13）
根據式（9），得
ln（S/S）=-K1?H（14）
根據試驗測定值，利用圖解法分別求得各流速下K1的值，再通過解方程得：
K=3.8562，m=-0.1697，n=-0.1804
將值代入公式（9），得：
K=3.8562S（Q/A）（15）
因此，曝氣生物濾池有機物去除動力學模型：
S=S0exp{3.8562S（Q/A）}（16）
由式（15）可知，BAF的處理效率隨進水有機物濃度的升高和水力負荷的增加而降低，且水力負荷的影響大于進水有機物濃度的影響。因此，在高度一定的條件下，BAF處理廢水時應選擇適當的流量和進水濃度，以保證出水的水質；由式（16）可知，在進水有機物濃度和進水流量一定的情況下，隨著濾層高度的增加，沿程的CODcr出水濃度降低，有機物去除率提高。
3 結束語
總之，作為國民經濟重要支柱產業的紡織行業，是用水和產生有機污染廢水的大戶。染整廢水不僅組分復雜、難降解物質多，難以用常規方法進行完全處理；而且該類廢水的回用率極低，因此開發染整廢水深度處理裝置及其工藝，研究其相關基礎理論，不但解決染整廢水排放對環境造成的污染，緩解水資源的短缺，而且具有重要的學術意義與應用價值。
【參考文獻】
[1]鄭俊，吳浩汀.曝氣生物濾池工藝理論與工程應用[M].北京：化學工業出版社，2005.
