应用实验研究

应用实验研究（共12篇）

应用实验研究 篇1

1 引言

随着我国工农业、交通运输业的飞速发展，对柴油的需求日益增大，我国现在每年内燃机消耗的汽油、柴油量占国产汽油和柴油消耗量的80%，而我国的石油产量不足[1]。2007年，我国进口石油1.8328亿吨，2008年净进口2.0067亿吨，2009年进口2.038亿吨。2010年前8个月，对进口石油的依赖度上升为53.9%，超过了国际上公认的50%的警戒线[2]，油品短缺现象越来越明显，在一定程度上制约着我国经济的发展。柴油机排放的大量有害气体如HC、CO、SO、NO和PM(微粒)等，柴油燃烧后微粒排放是汽油的30-70倍，给环境带来了巨大负担。柴油掺水乳化后，由于燃烧过程中存在微爆[3]，所以乳化油作为燃料不仅节约能源、提高燃耗效率，而且减少环境污染，降低烟气中的氮氧化物、硫氧化物及烟尘含量[4,5,6,7]。本文以实验的方法，采用SPG (Shirasu-Porous-Glass)膜乳化柴油探究乳化柴油在节约油耗和减少有害尾气排放上的作用。

2 乳化方法及乳化设备

乳化液的制备方法很多，可以分为静态乳化和动态乳化，下面介绍几种。

2.1 机械搅拌法

机械搅拌乳化是一种很常用的乳液制备方法，它是利用机械搅拌将该分散相分散到含有乳化剂的连续相中。机械搅拌乳化法通常用于制备粒径较大(如10～200μm)的乳液。机械搅拌乳化法所制备的乳液的粒径及其分布除了与乳液体系本身的组成有关外，还会受搅拌器和反应器的形状及相对大小的影响。

2.2 高速剪切法

高速剪切法与机械搅拌法类似，高剪切均质机就是一个很好的实例，这种制备乳化液的均质机一般都是指转子-定子均质机，其工作流程一般为：待混合物料被高速旋转的转子形成的强大吸力吸入剪切头，在转子刀刃和定子内壁之间受到强大的剪切力而高速穿过定子头的细孔进入待剪切液中，最后混料从剪切头呈放射状高速喷射至混合容器边，与此同时，新的混料被吸入剪切头参与下一混合循环。

2.3 超声波法

超声波乳化法是利用声能产生的高的局部剪切力和能量冲击波将分散相分散到连续相中的乳化技术。超声波在液体中传播时会产生多种效应，如热效应和空化效应，一般认为超声空化是超声乳化的必要条件。声空化就是指液体中的微小气泡核在声波的作用下振荡、生长、收缩乃至崩溃等一系列动力学过程。超声波乳化器采用模块化标准基件组装，产量大，产品用于轮船、发电站的低速二冲程柴油发动机。利用超声乳化法制备的乳液粒径较小，分布较窄，乳化剂的用量比机械搅拌法少，该法常用于制药工业及日常用品工业部门，如生产乳剂药品、化妆品及皮鞋油等。

2.4 乳化管乳化法

乳化管是上世纪70年代初开始发展的一种静态混合器，结构简单、性能高效可靠，受到不少企业的欢迎。其工作原理是让流体在管线内冲击各类板元件，增加流体层流运动的速度梯度或形成湍流。由于湍流时流体会在断面方向产生剧烈涡流，流体将受到较强的剪切力作用而被分割混合，形成乳化液。

2.5 膜乳化技术

日本学者Nakashima在1988年的日本年度化学大会上首次提出了膜乳化技术，该技术最初是为了解决食品中乳液均一性问题，后来Omi等和马光辉等学者运用该技术制备了各种乳液和载药微球，解决了传统乳化法的一些不足。经过多年发展，膜乳化技术已在食品、医药、化妆、生化分离等多领域得到成功应用。

膜乳化技术一般有两种，一种是常规膜乳化技术，另一种为快速膜乳化技术。常规膜乳化技术的原理是：连续相似一定的速度在膜表面流动，分散相在一定压力下通过膜孔在膜表面形成液滴，液滴在各种力的作用下处于平衡状态，当液滴达到一定大小后便自动脱离膜孔表面进入到连续相中，与此同时，溶解在连续相里的乳化剂分子将吸附在液滴界面上，降低界面张力，既促进液滴脱离膜表面又阻止液滴的聚集。采用常规膜乳化法制备乳液时，不仅能耗小，而且乳液液滴粒径分布窄，并可以通过膜的孔径来控制，一般情况下液滴尺寸为膜孔径的3-6倍。快速膜乳化法是先通过常规的乳化方式对乳液进行预乳化，然后在较高的跨膜压力下迅速压过膜孔形成最终的乳液。

3 实验设备及流程

3.1 实验设备

0#柴油，18微米SPG膜管，软管，压力表，流量计

全自动家用增压泵(上海永帆机电设备有限公司生产)参数：

功率120 W;额定扬程15 m;电压220V;转速2 850 r/min;额定流量15 L/min。

ZY291T单相入单相出变频器(输入电源：AC220 V，输出电源：AC220 V，输出频率：0-50 Hz，输出功率：150 W)。

ZS195：燃烧室形式：直喷缸径100 (mm);行程：120 (mm);排量：0.903 (L);标定功率/转速：12.1/2200 (kW/r/min);最大扭矩≥58.3 (N.m);标定点燃油耗≤244.8 (g/kw.h)。

3.2 实验装置

实验流程为：水和柴油混合——增压泵——SPG膜管——乳化油——连接柴油机

4 实验研究及应用

4.1 实验方法

SPG膜乳化法是将分散相液体加压，透过具有相同细孔径的SPG膜，形成微细液滴分散到分散介质中，调制成乳化液。该方法因使用具有均一细孔径的SPG膜，能够制得分散粒径均一的乳化液。通过搭建好的实验装置，制备出一定比例的乳化柴油，在显微镜下观察乳化效果;通入柴油机待工作稳定后可记录柴油机在不同转速下的功率、扭矩、尾气成分和含量等。

水和油通过泵(泵由可调变频器控制)加压后，再通过阀门调节SPG膜管的内外压强，使之形成内压或者外压乳化，乳化后的柴油储存在乳化油箱中。由于未添加乳化剂，乳化效果不稳定，为了达到一定的乳化效果和稳定性，乳化油需要多次循环乳化，乳化时间应在20 min以上。

实验数据如下：压力表1为SPG膜管内压，压力表2为外压，水为120 ml;柴油为1 380 ml;压力表1为0.027 MPa;压力表为20.55 MPa;流量计为0.48 GPM;时间为25min;比例为8%。打开柴油机，待柴油机稳定后通入乳化柴油，等5-6 min后柴油机内纯柴油耗尽调节柴油机转数，记录功率、油耗，尾气成分等数据。

4.2 实验数据分析

4.2.1 油耗量

4.2.2 尾气NO含量

图2为乳化柴油跟0#柴油尾气中NO含量的对比。可见对于0#柴油，乳化油的NO排放明显降低，有效减少了尾气中有害气体成分。

4.2.3 CO含量对比

C0含量的对比，乳化油尾气CO含量平均约占0.25%左右，0#柴油约占6%，可见乳化油对于减少CO排放量效果明显。尾气中CO2、HC等对环境的影响不大，此处不再讨论。

4.3 乳化燃料应用于柴油发电机

为了让柴油发电机充分启动并且运行起来，首先让柴油发电机预先燃烧纯柴油20 min，第二步让柴油发电机的管道和油缸内充满柴油，第三部用自制搭建的乳化设备上连接乳化油的连接管接上柴油发电机。开始燃烧时用含水比例为8%的乳化柴油。为使燃烧的状况更佳，可采用边乳化边燃烧的方法，也就是即时燃烧;为使乳化燃料稳定性好，在乳化燃料内加了极少量的乙醇。

当柴油发电机由纯柴油切换为乳化燃料时，观察电压值是否稳定在220 V，来证明乳化燃料的效果。实验结果：电压指针所指的数值在215 V到220 V之间摆动，柴油发电机发电燃烧时所产生的声音非常小，柴油发电机工作时的振动幅度也非常小，证实乳化燃料是能应用于柴油发电机的。

5 结论

柴油机燃用8%左右含水量的乳化油对其正常工作没有影响。

相对于纯柴油而言，8%乳化柴油通过柴油机燃烧后，尾气中NO的含量显著降低。

相对纯柴油而言，8%乳化柴油通过柴油机燃烧后，尾气中CO的含量显著降低;燃用乳化柴油能减少尾气中有害气体的含量，减少环境污染。

8%的乳化柴油比纯柴油减少能耗约5%，节能效果明显。

乳化柴油在不添加乳化剂的情况下不是很稳定，性能受环境和乳化方式的影响较大，只能边乳化边应用。

乳化燃料应用于柴油发电机所产生的电压还有所波动，有微小的噪声和振动，对柴油发电机的影响还须进一步探讨和研究。

参考文献

[1]牛建娜.乳化柴油的制备原理及工艺研究[D].长春:长春理工大学, 2006.

[2]褚跃民.我国石油安全面临的问题与对策[J].求实, 2011, (Z1) :142-143.

[3]吴东垠, 盛宏至, 张宏策, 魏小林.柴油、甲醇和水三组元乳化液滴微爆过程的研究[J].西安交通大学学报, 2007, 41 (7) :772-775.

[4]孙瑞河, 李国祥.柴油乳化技术国内外发展现状分析[J].内蒙古石油化工, 2011, 37 (10) :148-149.

[5]胡涛, 彭喜花, 杜卫岗, 冷炎.乳化柴油的应用研究[J].甘肃科技纵横, 2007, 36 (1) :33-34.

[6]龚景松, 王超, 张波, 傅维标.乳化油对柴油机油耗和环保性能影响的再研究[J].内燃机, 2005 (6) :44-46.

[7]金萍, 傅茂林, 宁智, 刘文胜, 王海.一种新型柴油—水微乳化油的研究[J].小型内燃机, 2000, 29 (1) :1-7.

[8]洪波, 王保国.SPG膜乳化法制备单分散微细乳液的研究[A], 第五届全国膜与膜过程学术报告会论文集[C]:2005.

[9]谢锐, 褚良银, 陈文梅, 赵扬等.SPG膜乳化与界面聚合法制备单分散多孔微囊膜[J].高效化学工程学报, 2003, 17 (4) , 400-405.

应用实验研究 篇2

课题实验阶段报告

内蒙古包头市电化教育馆

张晓春

《中小学常用教学软件的应用研究》是包头市电教馆承担的中央电教馆“十五”教育技术研究立项课题项目。本课题于2001年5月开始启动，经过两年的实践与研究，初步取得一些成果，现将前阶段实验工作进行总结。

一、课题的提出

21世纪是信息化的时代，以电脑多媒体和网络通讯技术为基础的现代化信息技术已开始在教学过程中广泛的应用，它必然对教育的改革和发展产生重大影响。内蒙古包头市地处祖国西北疆，是经济欠发达地区，其教育信息化程度和其他地区有较大差距，各校之间也参差不齐，有的学校已经进入网络时代，有的学校才刚刚达到“两机一幕”。在现有的现代信息技术环境下，如何能利用学校有限的软件资源，使其发挥最大的作用，是一个值得我们深思的问题。

正因如此，包头市电教馆承担了中央电教馆“十五”教育技术研究立项课题，并确定了子课题《中小学常用教学软件的应用研究》，主要研究在不同的现代信息环境下，各种常用的教学软件在不同阶段的使用方法、使用频率和使用效果，力求探索各种软件的最佳教学模式，建立不同的教学软件资源使用体系，提高学校现有教学软件资源的利用率，以实现用有限的教育资源完成教学效益的最大化。

二、实验目标

1、通过对包头市中小学校常用软件资源的研究和实践，提高学校现有的教学资源的利用率;调动教师运用现代信息技术的积极性;探求在不同的信息技术环境下合理使用不同级别媒体的模式；建立不同的教学软件使用体系；用于指导我们的教学实践，以实现服务于学校教学的目标。

2、通过对本项课题的研究，培养一支素质较高、有较强科研意识、具有创新精神的科研队伍。

三、实施与条件保障

包头市教育局领导以及包头市电教馆领导对该项课题的实验研究非常重视，并把其作为包头市教育教学改革的重要组成部分之一。为确保课题的顺利实施，成立了以市教育局局长和电教馆领导亲自挂帅的课题领导小组。每学期由专人负责组织研究小组人员进行理论学习，馆里的学年和学期工作计划中本课题的研究工作是作为重要工作项目进行计划和安排。慎重选择了具有一定教学经验、责任心强、热心实验研究的教师担任课题实验的实施工作，多次派出教师外出学习、开会，交流。尽最大可能创造良好的学习、科研环境。建立了课题研究的责任制度，使得每一步研究都有专人负责其项目的落实。抽调专门人员进行专项攻关研究。

课题立项以来馆里在研究经费方面给予了很大的支持，并积极向包头市科委申请软科学研究经费，以弥补实验研究经费的不足。

四、实验设计及研究过程

本研究从2001年5月开始实施，到现在已进行两年，主要有以下几个阶段：

（一）准备阶段（2001年7月-2001年9月）

建立课题组。成立由电教馆馆长金荆奎为组长的课题组。并在馆内选择了一批业务能力较强，有意于从事科研的年轻同志组成了课题组的成员。课题组制定了详细的课题研究计划和有关的规章制度，明确了各自的职责。

学习提高。课题组的教师加强学习有关课题研究的方法及有关教育教学理论，并且选派年轻同志外出学习培训。开题论证。选定好课题后，课题组多次开会讨论，确定研究方向和实验方法，最后确定了课题实验方案。

确定实验对象。原定选取包头市小学、初中、高中各两所学校为实验对象，但在实验的过程中发现，原来所确定的实验对象范围太小，所得出的结论轮不具有普遍性，后经研究，决定选取包头市所有参加现代信息技术实验研究的学校，包括承担国家级和自治区级课题研究的37所中小学作为本课题的实验对象。

实验方法：本课题主要以调研法为主进行研究，辅之以测试法和文献法。调查各阶段教学中，学生学习使用的媒体项目，调查各阶段的使用媒体的方法及频率。得出教学目标和现代信息技术环境关系图，指导教学资源应用过程。

（二）实验研究阶段

自实验以来，主要经历了以下阶段

2001年10月—2002年3月：研究实验方案，学习教科研知识，提高

理论水平

2002年3月—2002年7月：对所有的实验学校进行大规模的问卷调

查和实地访谈

2002年9月—2003年7月：继续进行调查、分析、研究工作，并对

调查结果进行整理、分析得出阶段性的研究结论

2003年9月—2003年12月：组织全市范围内的软件展示、交流、评

比活动。

具体研究过程如下：

从本实验立项以来，按照实验方案，一步一步的进行实验研究。

1、对实验学校进行问卷调查和实地访谈

我们先后到青山区、昆区的几所不同级别的学校进行了实地考察，并观察了教师的实际教学情况，同时本课题组成员还深入部分学校对实验教师和课题负责人进行了实地访谈，取得了第一手资料。在此基础上，对37所实验学校进行了大规模的问卷调查。首先对实验学校的实验教师进行了前测调查。实验教师的素质是试验成功与否的关键。为了了解实验教师的整体素质，我们设计了实验教师的前测问卷调查表，其主要包括实验教师的年龄、学历、任教年限等个人情况；实验教师的信息技术水平等内容。调查人数为168人。通过这次前测调查，摸清了目前包头市参加信息技术课题实验的教师的整体情况，为确保实验的准确打下了良好的基础。

其次对37所实验学校的教师和学生进行了大规模的问卷调查。在本次调查中，共发放问卷575份，回收问卷512份。其中有效问卷504份，回收率89%，有效问卷率98%；所调查学校有中学20所，小学14所，其中重点学校4所，非重点学校30所。针对不同的调查对象，分析其所在地区、城乡之间的差异以及学校的经济状况对其教学经费投入的影响，重点中小学与普通中小学的各方面条件的不同，教师信息技术能力的影响，我们分别设计了五种问卷。

（1）信息技术实验学校教师问卷调查表（2）多媒体公开课任课教师问卷调查表（3）课题研究“示范课”听课教师问卷调查表（4）在多媒体教室上课的中、小学生问卷调查表（5）在普通教室上课的中、小学生问卷调查表

其内容主要包括现代教育设备及其使用情况、学科软件资源建设情况、师资水平、现代教育技术开展情况这四个方面的内容。重点调查在不同的信息技术环境下，教学软件的使用方法、利用率及使用效果等情况。

2、对实验学校进行公开课的展示交流活动

通过问卷调查，课题组掌握了大量的资料，但仅有问卷调查是不能全面了解各种教学软件资源在现代信息技术环境下的应用，研究教学软件的应用最终目的是为了提高教学质量，只有在实际教学中才能真正体现教学软件的应用效果。为此，课题组共组织了37所实验学校的44节公开课活动，其中，小学18节；中学 26节，文科 12

节，理科14节。包括语文、数学、音乐、美术、思品、地理、历史、生物、物理、化学、英语共11门学科，基本涵盖了中小学校的各门学科。听课教师达234人，通过本次公开课活动，课题组掌握了在学校课堂教学中软件应用的实际情况，了解了教师操作学媒体的能力，为实验学校提供了互相学习交流的机会，调动了教师运用现代信息技术的积极性。

3、对实验数据进行整理、分析，初步得出研究结论，并确定重点实验学校继续进行调查研究

在对实验学校进行问卷调查、实地访谈，听公开课的调查研究后，课题组掌握了大量的资料，包括问卷调查的数据、访谈、听课后的心得体会以及评课资料等，在随后的实验中，课题组成员分别对五种类型的调查问卷进行统计、整理、计算，最后形成统计结果，并根据调查的内容，写出了具有指导性的调查报告一篇。

经过细致的调查分析,我们将37所调查学校分成三个类型：

1）单项媒体（投影或录音等）教学模式的软件应用。2）基于多媒体环境下教师操纵式,线性教学模式的软件应用。3）基于网络环境下师生互动式教学的软件应用。

主要研究在这三种教学模式下常用教学软件的应用。因前两种教学模式在包头市应用比较广，研究的学校很多，取得的经验也比较丰富，所以我们把研究的重点放到基于网络环境下师生互动式教学的软件应用研究上来。在此基础上，又确定了几所学校为本课题的重点研究对象。并根据这些学校的实际情况，重新设计了调查问卷，调查了在网络教学环境下常用的软件资源在各个教学环节的使用效果、教师常用的软件的类型及在教学中使用软件的频率等内容，调查人数122人。并根据研究结果写出实验阶段总结。另外，还对这些重点实验学校进行了多次听课、交流、辅导活动，经课题组辅导，包头三十五中的一节网络教学环境下的实验课获得了全国的奖项。

4、组织实验学校的交流研讨、课件展示评比活动

根据实验学校的类型，我们将实验学校分为小学文科组、小学理科组、小学综合组、中学文科组、中学理科组、共五个小组，并分组进行了七次交流研讨活动。在交流活动中，各实验学校交流了听课评课意见，并提出了一些常用教学软件在教学应用、制作等方面存在的问题，课题组对此给予了答复。根据交流研讨会的实际情况，课题组选出了四节具有典型意义的实验课进行重点讨论，并反复修改，录制了四节能够反映在不同现代教育环境下教学软件应用情况的典型课例。在交流活动中，还讨论了教师自制软件的意义、必要性以及相关培训的重点内容。展示了一些较为成功的教师的自制软件和课题组精心挑选的现成的软件资源，并作了现场演示，取得了较好的效果。

针对交流研讨活动所取得的良好效应，课题组及时组织了包头市教师自制软件评选活动，收到自制软件67件，其中，44所实验学校的自制软件有49件，占总数的73%，而且，这些软件的质量较高，切合实际。甚至有的软件在全国获奖，这是以前从未有过的好现象。

六、存在的问题

在进行课题研究的过程中，我们发现了许多没有预料到的困难。

1、时间问题。由于包头电教馆是一个教辅单位，来自方方面面的工作往往会挤占我们的研究时间，既不能干不好本职工作，实验研究又不能耽误。经过从上到下研究人员的共同努力，我们首先明确了要把课题研究工作放在重要的位置上，尽量给课题研究人员少安排一些其它的工作。使其能够静下心来搞课题。

2、论水平问题。由于单位人事调动，原来主要研究人员调离本馆，现任研究人员理论水平还不够高，实践经验也很欠缺，尽管付出了很大的努力，但还须加强教育教学理论等方面的学习。

3、实验对象调整所带来的问题。最初的想法是完全按照实验方案来进行，后来在实验开始时，发觉在实验方案中制定的实验对象所覆盖的范围太小，缺乏普遍性。仅仅是高中、初中、小学共六所学校是不能代表整个包头市中小学目前常用教学软件的应用，经研究，调整为现在的试验对象。即参加中央电教馆“十五”科研立项的学校和承担内蒙古自治区课题实验的共四十四所学校为新的实验对象（具体名单见附件1）

七、研究成果

在实验过程中主要取得了以下的成果

1、对在网络环境下师生互动式教学模式进行了总结，归纳了在这种大模式下包头市现阶段存在的两种不同类型的教学模式，并对在其模式下的软件应用做出了相应的研究。

2、包头市37所实验学校的500多名教师和学生进行了学校教育信息化建设情况的调查，取得了大量的第一手资料，经整理分析，写出了调查报告一篇。

3、通过开展实验学校现场观摩会、软件展示会和听课学习活动，向教师推荐优秀软件并展示自制软件，培训并鼓励教师自制教学软件，并有 26自制软件在全国、内蒙获奖。提高了学校共有教学资源的利用率。

4、两年的实践，参与课题实验的教师、领导，端正了教育思想，更新了教育观念，科研意识大大增强，为包头市各中小学的课题研究工作带了好头。通过课题研究，教育科研基本功更加扎实，理论水平明显提高。课题组共写出论文 10 篇，录制了一系列共 4节优质课，这4节优质课全部在内蒙获奖。

八、课题的进展预测 1、2004年课题组将继续进行研究，并将各个阶段的合理运用现代信息技术的成果向其他学校推广。

1）对单项媒体（投影或录音等）教学模式软件应用的学校，开展相互学习教学经验的活动，将使用软件好的课例在同类学校中交流。努力在现有条件下达到最理想的教学效果。

2）对基于多媒体环境下教师操纵式,线性教学模式的软件应用，开展教育教学软件推广活动，把包头市可以在多媒体教室上课的学校教师组织起来,不但培训多媒体的使用技术，在会使用的基础上更多的是将每学科的现成CAI课件展示给他们。3）对基于网络环境下师生互动式教学的软件应用,包头市很快就要实现教育城域网的全市覆盖，网站资源的增加、网站建设的需求矛盾会得到及时的解决。

2、根据三种模式下的不同教学方法，录制出至少每种模式两节共六节的典型课例。

应用实验研究 篇3

【关键词】虚拟实验 物理实验 信息技术 教学质量

初中物理的教学离不开实验的操作，在传统教学中，教师常常会因为某个实验器具或者实验装置的缺漏而拖缓甚至停止实验，这种现象严重降低了课堂质量和课堂效率。而虚拟实验却不受任何条件的制约，教师可以运用多媒体给学生全方位地演示每一个实验步骤以及每一个实验细节的详细过程，极大推动了教学效率的提高。

一、虚拟实验为每一位学生提供了观察的空间

虚拟实验以一种特殊的形式将物理实验全面、细致地通过计算机技术展现出来，在多媒体教学中，教师利用虚拟实验教学不仅能够避免实际实验操作的差错，更重要的是让班级里的每一个学生都能够观看到多媒体设备上的虚拟实验过程，减少了后排学生在实验过程中难以观察的情况，因此虚拟实验为每一位学生都提供了可视的空间，增强了教育的公平性和一致性，保证了每一个学生都能够享受到同样的教学待遇，也为学生的学习积极性提高提供了渠道。

在传统的人工物理实验中，由于人员操作时要顾及到口头表达、思维聚集、手头操作等多方面的问题，不加以小心变回让实验操作人员毁坏实验，导致实验的失败，从而降低了教学效率。而虚拟实验避免了这一现象，多媒体放映可以通过回放、慢放、快放等形式进行多角度地放映，因此学生观察实验便又有了一个观察的空间。通过回放和慢放能够细化实验步骤，如果学生对哪一环节的内容还未了解透彻，就可以通过这样的途径来进行，每一个学生通过虚拟实验的慢镜头也能够重复巩固物理知识，较强自己对知识的理解和记忆，这也是一种学习的有效方法。因此虚拟实验能够对每一名学生的平等学习提供观察空间，让他们更加认真地去探索物理知识。

二、对重难点知识的着重关注

虚拟实验因为其具有信息技术的特殊性，使得它在放映物理实验时能够暂停、快进、快退，这些功能就为学生的学习提供了有效的途径。比如在讲解苏教版初中物理“电流”这一知识时，其中的“电流方向判断”和“电流大小计算”就是一个重要的部分。而电流无法再导体中察觉，也无法触摸，所以对于初中生来说，电流是一个比较抽象和难以理解的概念，于是学生在电学的学习中也会常常出错。教材中虽然也有许多电路图和相关的插图，但由于没有直观性的性质导致学生不能感受到电荷流动。而虚拟实验却能够解决这一缺陷，在多媒体技术中，Flash可以便捷地做出导线的正极、负极电荷流动图像，并且能够把电流的流动过程详细地展示出来，这就给学生理解电流知识提供了一个的画面，学生通过Flash的运动画面就能够体会到电流的流动状况。从而一些重难点知识也可以轻而易举地解决了，并且在观察虚拟实验时，学生的直观感受也能够激起学习欲望，提高课堂注意力。

除此外，多媒体的表现途径有着多样性特点，动画设计、视频制作等都是非常常见的方法。在讲解苏教版初中物理“浮力”这一内容时，有关船闸开关和水位升降问题也是一个重难点知识。教师可以就可以通过动画制作来绘制出船闸开关与水位高低情况的动画图，当学生观看后能够明白当船闸打开时，水位下降，船所受到的浮力也会相应的变化。所以虚拟实验不仅让物理学习更加生动形象，也让学生能够真正掌握物理学习中的重难点知识。

三、虚拟实验能够避免实验差错

汽车教学虚拟实验系统应用研究 篇4

我们可以直观的看到汽车硬件的相互关系, 了解各个部件的关系和作用。但是, 电子控制部件间相互关系却不是我们可以直接了解和掌握的, 就算我们可以通过电路图来分析其工作管理, 但其信号关系和逻辑知识却不是我们仅凭图纸就可以完全理解的。

目前的教学特点多数都是以理论课程为主, 实践课程较少。尽管学校也知道实践教学的重要性, 但现在的教学条件普遍很差, 现有的教学器材很难满足教学需要。例如:汽车发动机的台架数量较少, 新投入台架成本较高, 学校为了节约成本, 采用购买旧的发动机台架, 结果带来了性能差、维修增多等问题, 这样不仅没有节约教学成本, 更影响了教学效率。

虚拟实验教学可以很好的解决以上问题, 它不仅可以融合理论知识, 更可以实现教学实践。让虚拟实验代替真实实验, 不仅可以感受真实操作的兴奋感, 也节约了教学成本, 更提高了教学效率, 正是一举多得。

2 虚拟实验系统的组成及其安全功能

我们了解一下虚拟实验系统的工作原理, 它是借助计算机软件来实现虚拟操作的。这个系统是由计算机, 连接器, 采集器组成, 软件是其连接的桥梁, 计算机根据软件来判断干扰信号, 进而实现操作。这样不仅节省了教学成本, 而且维修起来也很方便。

计算机系统是需要提高其可靠性的, 这就需要计算机系统有其自身的判断和辨别能力。软件滤波和中断处理都能很好的提高计算机的安全性。在面对干扰信号, 软件滤波可以对其进行采样分析, 并把它进行转换, 最后得出结论。其常用的滤泡分析法有以下几种:低通法、程序判断法等。

中断处理也是软件必须具备的功能, 它可以在断电的情况下自我备份并保存信息。从而提高系统的安全和稳定性。

3 维护虚拟实验系统安全的方法

3.1 保持计算机及相关设备的散热, 控制好室内温度, 做好通风处理, 避免机器设备暴晒, 必要时安装空调等设备。

3.2定期除尘, 做好防尘。对计算机和机器设备要及时打扫、清洁。对机器内部灰尘要定期用毛刷或相关工具进行清理。避免机器设备电路元件被腐蚀或损坏, 以减少设备的使用寿命。

3.3传感器是重要的设备组件, 其敏感度很容易受到积尘和湿度的影响, 及时处理这些外在因素是保持其正常工作的关键, 一定要加以排除异常因素, 保证其正常工作。

3.4要勤观察计算机温度, 遇见计算机工作缓慢或者出现死机现象要及时处理, 检查风扇工作情况, 过滤器积尘情况, 避免计算机内部温度过高烧坏CUP及相关硬件, 在过滤器的清理工作中要注意过滤网要定期清尘, 以免等到过滤器堵塞时造成清理困难, 还有计算机温度要控制在55度以下, 如果温度居高不下, 一定要继续检查, 直到找到问题所在, 及时解决。

3.5 系统安全也要得到保护, 计算机要按照备份和杀毒软件, 这样可以保证计算机数据安全, 保证虚拟实验系统的正常运转。

4 介绍虚拟实验系统各组成部分的工作原理

图1显示了虚拟实验系统的组成框架, 这里其中显示了信号的采集过程。我们看出采集器的工作原理, PC机可以显示工作的状态, 当计算机连接汽车时, 软件可以记录数据, 保存数据;当计算机处于不连接状态时, 软件处于离线状态, 只显示工作原理。

(1) 连接器。它可以采集信号, 并不损害原车线束, 它的接口设计就是为了方便与车体连接。

(2) 采集器。这个设备还可以记录各传感器的电压, 传感器频率, 喷油器的脉冲宽度, 开关汽车的状态。这些检查结果可以发送给PC机。

(3) 虚拟实验系统软件。它可以分析和设计软件, 测试工程信号, 可以快捷的设计软件界面。不管发动机的变化多快, 该软件都可以迅速的记录实时变化, 这些结果可以被记录到系统中。在教学过程中可以不用连接车体就能观看发动机参数变化, 可以实现虚拟实验教学。

5 结语

虚拟实验系统不仅可以融合理论知识, 还可以实现教学实践;不仅可以对发动机的工作状态进行监控, 还可以诊断发动机的故障;不仅操作起来简单方便, 更不用投资过多的资金。该系统在教学应用中发挥着重要的作用, 我们一定要大力推广, 充分的利用其教学价值, 为更多的教学工作服务, 提高教学效率。

参考文献

[1]杨彦明, 魏振钢, 吴为团, 迟忠惠.一种智能化电路与电子技术虚拟实验系统[A].2004计算机应用技术交流会议论文集[C].2004

应用实验研究 篇5

一 研究目的

简单应用题在小学数学教学中占有十分重要的地位。通过简单应用题的解答，不仅可以使学生了解四则运算的意义和应用，初步学会运用所学的四则运算知识解决最简单的实际问题，而且有助于发展学生的思维能力。学生较好地掌握简单应用题的解答方法，还为学习解答复合应用题打下良好基础。在简单应用题教学中，首先使学生学会解答加、减法简单应用题又具有更重要的意义。它同20以内加、减法一样，也带有启蒙教育（www.35d1.com－上网第一站35d1教育网）的性质。儿童刚入学，计算还不熟悉，对应用题的结构全不了解，要使他们初步学会分析应用题的`数量关系，运用所学的运算方法去解决实际问题，比学习计算要难得多。如何使学生学会解答加、减法简单应用题，已成为各国小学数学教学研究工作者普遍重视的一个研究课题。

对于加、减法简单应用题的教材和教法，有各种各样的意见和处理方法。解放前，强调随机教学，根本无规律可言。有些教材编入一些应用题，“通常是学了哪一种方法，就做哪一种应用题目”，“这样，儿童不必加以思考，应用计算技能以解答应用题的能力，就不容易有发展了”。解放后全国通用教材，总的来说，在确定加、减法简单应用题的范围，从易到难的编排顺序和注重分析数量关系等方面都有很大的改进，在教学中也取得一定的效果。但是也存在一些缺点。主要是：1.应用题的范围还不够明确，有些应用题通过例题加以讲解，有些则没有。2.在编排上比较分散，又缺乏彼此间的联系，不便于学生掌握。例如，求两数相差多少和求比一个数多（少）几的数的应用题相隔一个多学期。3.应用题的解题思路与加、减法运算的意义联系不紧密，不便于学生分析应用题和选定正确的运算方法。4.应用题的变化比较少，不利于发展学生思维能力。

近年来国内外对加、减法简单应用题进行了一些研究和改革实验，并提出一些看法。在应用题的范围方面，国内有人认为分为两类：一类是部分数与总数的关系的应用题（包括求和、求剩余），另一类是两数与它们的差的关系的应用题。苏联莫罗认为分为以下三类：第一类是揭示加、减运算意义的应用题，第二类是揭示两数的比较应用题，第三类是揭示加、减运算中已知数和得数间关系的应用题（求加数，被减数和减数）。美国莱雷等三位心理学家认为分为以下三类：合并的应用题（包括求和以及求一个加数），原因/变化的应用题（如：A有3个苹果，B又给他5个，现在A有多少个？或，A有8个苹果，后来他给B3个，现在A有多少个？以及反过来求B给A多少个或A给B多少个的应用题），比较的应用题②ra000001_0232_1。可以看出，在应用题的范围和分类上是不完全一致的。

在加、减法应用题的组织和编排顺序方面，也有不同的处理方法。有些课本把它们分别安排在一、二年级，也有不少人主张把应用题适当集中在一年级学完，但是如何集中和如何编排有不同意见。出现过早或过于集中会增加儿童学习的困难，并且影响基本计算的熟练掌握。

此外，在如何教学分析和解答应用题方面，也有不同意见。例如，有人主张要教给学生应用题的类型名称，并且抽象概括出每一类型的公式。

根据上述情况，本实验着重研究以下几个问题：

1.如何确定加、减法简单应用题的范围？一年级学生是否一般都能掌握？

2.根据学生的年龄特点，如何组织和编排加、减法简单应用题更便于学生接受？

3.在教学解答加、减法简单应用题中，如何发展他们的思维能

应用实验研究 篇6

关键词：公共体育 微格教学 实验研究

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1673-1875(2009)08-015-01

一、前言

微格教学（Microteaching）是师范生和在职教师掌握课堂教学技能的一种培训方法，它又被译为“微型教学”、“微观教学”、“小型教学”等。微格教学是1963年由美国斯坦福大学的D.W.阿伦（D.W.Allen）和他的同事W . 伊芙（W .Eve）首先创立和开发的。微格教学是应用现代视听技术和设备，对师范生和在职教师的教学技能进行系统培训的方法。它是将复杂的教学过程中的各种教学技能进行科学的分类，再把不同的教学技能单独地放大进行训练，按规定的训练目标，有目的地进行教学的一种实践活动。为了使微格教学便于推广发展，国外的研究人员也正在致力于研究一种少用设备或不用设备的微格教学方案研究。在发展中国家，微格教学正处于引进、学习、消化和效果研究阶段。由于不同的国家的文化背景和价值观的差异，微格教学方法从最初以培训师范生的教学技能为目的开始，它的应用不断地扩大，作为一种活跃的、充满生机的技能培训方法，将在不同领域内得到越来越广泛的应用。

目前，国内体育领域对微格教学研究的文献资料较少，且研究对象也局限于体育院校（系、专业）、警察学校学生和在职体育教师这个范围。主要研究内容有两类；一是对教学技能的培训，二是对动作技能的培训。本文试图将微格教学研究对象适当扩大化，着手于公共体育选项课学生的研究；将微格教学原理，引入，并应用到公共体育选项课教学中，以期收到提高课堂教学质量，改善教学效果的教学目的。

二、研究对象与方法

1、研究对象

首先对蚌埠医学院2006级、2007级，武术、街舞、篮球、轮滑、健美操、散打6个选项中，每个选项随机抽取2个班，并随机分成实验组和对照组进行首轮实验，充实完善微格教学方法后，对2007级、2008级武术、街舞、篮球、轮滑、健美操、散打6个选项中，每个选项随机抽取2个班，并随机分成实验组和对照组进行再次实验研究。

2、研究方法

2.1文献资料法

查阅大量相关书籍、文献资料，为全面、科学、合理的设计散打考试模式，进行实验研究提供理论依据。

2.2实验法

对照组采用传统的教学方法，实验组采用微格教学方法。实验前从整体看，两组的学生的原有知识、水平、身

体素质无显著性差异。

三、结果与分析

1、实验结果

经过一个学期的教学，在学期结束时由各专业同行专家对实验组和对照组进行严格考评，并让學生对自己的学习效果进行自我评价。

2、分析与讨论

我们主要把微格教学的示范原理和反馈原理应用公共体育课的教学。其实施过程可简化为：观看示范-指导练习-学生表演-反馈评价。在示范阶段，观摩教师的示范动作，以供学生参照、效仿。教师在指导学生练习时，注意纠正讲解。学生练习一段时间后，把所学的内容进行表演，同时做好摄像工作。然后由教师与学生一起观看重放的学生录像，进行反馈评价，通过反馈的信息，对学生的技术动作、教学技能进行分析评价，客观的指正错误以及教会如何去纠正。根据需要可运用定格、慢放、倒带等方法以便看得更清楚。学生通过录像重放，能获得完整的自我形象，将自己的动作与标准动作进行比较，找出自己动作的不足，深刻感受到自己的动作与示范动作的差异，并在比较分析的基础上尽快去改正，从而进一步接近示范动作的标准。分析比较时，可根据学生的具体情况，有所选择的播放某几个动作的完整或分解慢动作，使学生在较短的时间内形象、准确且有重点地理解和掌握没有学好的动作。同时教师在指导练习时，也可根据学生掌握的情况，及时地调整指导方法和教学计划，以达到动态地调控整个过程。在指导练习后再重复进行学生重演、反馈评价等，直至把动作技能掌握后，再进行下阶段的教学。除重放录像外，还可以进行自我评价、讨论评价，使学生根据自我分析和讨论中所提出的要求再次进行练习、表演，直到掌握动作。

由表1、2可以看出，微格教学明显优于传统教学方法。究其原因，微格教学中，教师对每一名学生的教学情况进行录像，每次课结束后，立即组织学生进行信息反馈和评价，使学生在自己教学录像的真实再现过程中真正认识自己的优缺点，且立即让学生进行自评和互评，并根据微格教学技能评价单，采用定性分析和定量评价相结合的方法对学生的教学情况进行考评。这种及时地信息反馈与评价是传统的教学方法所欠缺的，这也正是微格教学的真正优点所在。

四、结论与建议

实验证明，微格教学在运动技能教学中与传统教学有着相对良好的优势。同时，相对于传统教学而言，微格教学在整体提升学生学习能力方面有较之传统教学法所没有的明显的功效。其在发展学习者的观察能力、分析能力、动作演示能力等方面效果显著。

究其原因，认为微格教学主要在以下三个方面有特定的优势：微格教学有效地降低学生们运动技能学习难度，教学工程中示范、指导与实践三者紧密结合以及在微格教学中，教学信息反馈相对及时、全面、直接。

当然，在公共体育教学中可能受教学设备等的局限，摄像和录像回放会有一定的实际难度。针对这种情况可以在每教学完成一段时间后集中进行摄像，然后充分利用校园网络资源，将教学录像上传到校园网上供学生观看反馈。

参考文献:

[1]王皋华.体育教学技能微格训练[M].北京：北京体育大学出版社，2005.6.

[2]毛丽红，等.微格教学法在高师体育教学法课程中的应用研究[J].北京体育大学学报，2006.5.

[3]刘振忠，等.微格教学法在排球普修教学中的应用与研究[J].河北师范大学学报，2006.3.

3D投影技术的研究和实验应用 篇7

同时该款投影仪还可以在博物馆中使用, 代替一些不适宜展示的物品, 使一些较为容易损坏的文物能够以逼真的画面展示给大家观赏。

1功能简介

“3D投影仪”利用光的折射、反射和衍射的原理, 将处理好的视频用投影仪或者i Pad等视频播放设备投射到接受设备上。金字塔形状的接收设备利用光反射和折射的原理将视频汇聚到金字塔的中心, 从而形成一个立体的视频。可以将这种技术应用于实验教学、科研探究、文物展出、广告宣传等众多领域, 使人们的视野从平面化走向立体化。

2“3D投影仪”的主要结构

设备整体结构如图1所示。

A.视频播放设备;B.金字塔形视频投放设备;C.支架

3“3D投影仪”的物理原理

3D全息投影技术是利用折射、反射和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的技术, 运用相干平面波照射纯相位全息图, 投影的图像是纯相位全息图所产生的夫琅禾费衍射图像的强度分布。对于投放的视频而言 (见图2) , 要从拍摄对象的前后左右4个角度同步拍摄, 然后利用视频处理软件将视频重新组合成同时有前、后、左、右4个面的视频源文件。在接收设备上每个面都相应接受对应面的视频, 然后利用光的衍射、折射和反射, 将各个面的视频合成为一个立体的像。因不同面的光到达人眼的距离不同, 会造成人眼看到视频的一个时间差, 使立体的图像具有一定的深度感。简而言之, 3D技术就是将预先拍摄好的视频处理成前后左右4个面的视频源, 然后利用接受设备使4个互相重叠的图像组合成一个立体图案来增加观看者的深度感, 因而使本来只有平面感的图像具有了立体感。

4“3D投影仪”的制作方法

(1) 裁剪4块等大的顶角为70.5度的等腰三角形有机玻璃板。 (2) 将有机玻璃板以与地面成45度角无缝粘合成金字塔形。 (3) 在有机玻璃板的外表面贴上全息膜 (单片全息膜的尺寸如图3所示) 。 (4) 在金字塔模型4个角落设计制作一个支架, 用于放置投影设备。

5“3D投影仪”的使用说明

(1) 预先拍摄好需要播放的4个面的视频, 并通过软件将视频按照一定的结构分布合成好; (2) 将投影设备架设好, 投影金字塔的顶点和投影设备的视屏中心尽量重合; (3) 调整投影设备的高度, 使图像尽量清晰生动; (4) 播放预先处理好的视频; (5) 仔细观察所需要观察的视频。 (6) 几何图形在视频中的分布情况如图4所示。

6相关拓展

通过对中学大学课堂的调查研究, 我们发现教师在一些教学过程中为了向学生传授某一方面知识, 会选择通过现场给同学们做演示实验的方式来加深印象。但是有时候一些实验是相当繁琐复杂的, 在现场操作的过程中由于外界因素的干扰、突发事件等, 增长计划了实验展示时间, 大大干扰到正常上课的进度。还有些实验的实验成果不明显, 使学生对实验所要传授的知识始终是一个模糊的概念, 无法上升到具体的理解。

该投影仪可以将预先拍摄的实验过程从多个角度投放出来, 不但可以避免现场实验时的意外状况的发生使实验不能成功而造成的学生对知识的不理解, 而且可以让学生从多个角度对实验进行观察, 使学生对实验的了解更加深刻和全面。

此外, 本设计在广告宣传和产品展览领域同样具有广阔的应用前景。本设计在博物馆中应用时, 可以代替一些不适宜展示的物品, 使一些较为容易损坏的文物能够以逼真的画面展示给大家观赏;在房地产展销时应用, 可以代替传统的沙盘, 可以把原本静态的楼盘模型加上动态的光影效果, 使顾客有更加直观生动的体验。

参考文献

[1]张毅.伪3D会让社会进步更快一些[J].数字生活, 2010 (5) .

橡胶混凝土的应用实验研究 篇8

1 橡胶混凝土的研究现状

国外橡胶混凝土的研究起步于20世纪80年代末期, 国内起步于20世纪90年代末期, 整整晚了十年。目前, 国内外橡胶混凝土的研究还是主要集中在强度、变形能力、耐久性能、隔声性能、隔热性能及减震性能等几方面上。

1.1 强度和变形性能实验

所有研究者的试验结果均表明与普通混凝土相比, 橡胶混凝土的抗压强度和抗折强度略有降低, 其降低程度与胶粉用量、粒径及表面粗糙度有关。研究表明, 粗骨料 (最大粒径为12.7mm) 全部被粒径相当的胶粉替代的混凝土抗压强度降低76.5%, 抗折强度降低36.9%;采用不同粒径的胶粉部分替代粗骨料配制混凝土的研究表明, 胶粉粒径对橡胶混凝土的抗压强度影响较大, 但并不是胶粉粒径越小, 混凝土的抗压强度越高;胶粉质量小于水泥质量的7%时, 胶粉的加入对混凝土抗压强度和抗折强度影响不大。研究还表明, 随着粗胶粉替代粗骨料量的增大, 混凝土的韧性提高, 但粗胶粉替代粗骨料的质量达到50%后, 混凝土的韧性趋于稳定。

1.2 耐久性能实验

混凝土内部的孔隙结构是影响混凝土耐久性能和其它性能的主要因素。掺入适量的橡胶粉可以改善混凝土的孔隙结构, 从而改善混凝土的耐久性能。研究表明, 将粒径为0.5~1.5mm、2~8mm、5~25mm的橡胶粉分别掺入到混凝土中进行研究, 结果表明橡胶粉能大大提高混凝土的抗冻融性能, 其抗冻融性能的效果与加入引气剂的混凝土材料的抗冻融性能相同;将粒径为2~6mm的胶粉掺入到混凝土且当胶粉质量为水泥质量的10~15%时, 混凝土的抗冻融性能较好。

1.3 粘结性能实验

由于胶粉与水泥浆体的相容性不好, 导致胶粉与水泥砂浆界面结构不能形成有效的联接。因此, 胶粉预处理是改善胶粉与水泥浆体界面结构行之有效的方法, 从而提高橡胶混凝土的强度, 目前国内外已进行了大量研究如何对胶粉进行改性, 主要有: (1) 用水浸泡胶粉以除去其表面污物, 使混凝土的抗压强度提高了16%; (2) 用四氯化碳水溶液处理胶粉表面, 使混凝土抗压强度提高57%; (3) 用氢氧化钠溶液处理胶粉表面, 使混凝土的弯曲强度和断裂能提高, 抗压强度提高33%; (4) 用表面活性剂和树脂改性胶粉, 试验结果表明, 改性胶粉与水泥浆体的界面粘合性能改善;与掺用未改性胶粉的混凝土相比, 掺用改性胶粉的混凝土强度下降幅度显著减小。

1.4 隔声性能实验

与传统水泥混凝土相比, 橡胶混凝土在吸音方面具有明显的优越性。随着橡胶粉掺量的增加, 橡胶混凝土的动弹性模量和固有频率降低, 超声波在其中的传播速度减小, 隔声功能有所提高。研究表明, 当1~2mm的橡胶粉掺量为砂体积的25%时, 水泥砂浆的隔声功能最佳, 其固有频率与普通水泥砂浆相比降低了17%, 动弹性模量则降低了40%。用氢氧化钠饱和溶液处理的橡胶粉, 其对水泥砂浆隔声功能的影响基本与未处理橡胶粉一样。

1.5 隔热性能实验

橡胶的导热系数较低, 约为0.1W/m·K, 普通混凝土的导热系数为2.1W/m·K, 将橡胶颗粒以较大掺量加入到混凝土中, 可降低混凝土砌块的导热系数。研究表明, 当用0.5~20mm粒径的橡胶颗粒, 掺量为粗集料体积比的5~100%时, 橡胶混凝土的导热系数低于传统的水泥混凝土, 类似于传统的的绝热块体材料;当以橡胶颗粒100%代替粗集料时, 混凝土的导热系数小于0.3W/m·K, 且28天的强度高于5MPa。研究还表明, 橡胶混凝土中橡胶含量为粗集料的80~100%时, 可大大降低混凝土的导热系数, 具有优良的保温隔热性能。在冬暖夏热地区以框架体系为主的建筑结构中, 可作为新型节能建筑的墙体材料。

1.6 减震性能实验

橡胶粉掺入普通水泥混凝土中, 作为分布在混凝土内部的弹性微粒体, 可显著增大混凝土内部各质点的摩擦和能量的耗散, 可以明显提高混凝土的阻尼比。研究表明, 当40目橡胶粉掺量在混凝土总质量0.5~2.5%之间时, 与普通混凝土相比, 阻尼比可提高50~60%;当橡胶粉掺量超过2.5%后, 阻尼比随橡胶粉掺量增大而快速增大, 阻尼比提高约1.3~2.3倍。研究表明, 将橡胶颗粒掺入混凝土中, 其填充行为和本身的弹性行为, 可改善混凝土内部孔隙结构, 有效地吸收振动, 从而使橡胶集料混凝土具有明显的能量耗散功能, 阻尼比也会相应的提高, 从而具有减振降噪的功能。

2 橡胶混凝土的应用前景

橡胶混凝土作为一种环保产品, 有利于固体废弃物的再生利用, 并且胶粉改性后的混凝土材料具有较好的耐火性、吸振性、抗冲击特性、抗爆裂特性、隔热、隔音性能等, 能较好的适应建筑市场对特殊材料的需求, 近些年来, 橡胶混凝土已经在工程应用方面取得了开拓性的进展。

2.1 道路工程应用

将橡胶混凝土应用于道路工程, 既可以利用废旧橡胶, 减少“黑色”污染, 又能减震降噪, 提高路面行车舒适性和降低城市道路的噪音污染。胶粉改性沥青混凝土路面材料的研究和应用在国内外均已取得较好成效。

2.2 桥梁工程应用

由于橡胶混凝土具有优良的防裂性、韧性和抗老化性能, 对许多化学物质具有防腐蚀性能, 它可在桥梁工程中得到广泛应用。例如:橡胶混凝土作为韧性面层或条形弹性体用于桥梁建设中伸缩缝装置、作为修复伸缩缝开裂的材料用于修复工程等, 还可以应用于停车场伸缩缝及其它需要较大弹性变形的部位。目前, 在上海外环道路、内环线高架桥等工程中, 橡胶混凝土已作为韧性面层材料、桥梁伸缩缝及伸缩缝开裂修复弹性材料使用。

2.3 铁路工程

目前铁路的混凝土轨枕存在着抗冲击性、抗震性能差等缺陷。这种缺陷在列车高速行驶中表现得更为明显, 造成轨枕的使用寿命大大缩短, 因此有必要对混凝土进行改性研究。将废胎制成的橡胶粉以一定掺量加到混凝土中, 填充孔隙可以改善水泥与骨料的界面状况, 能够约束微裂纹的产生和扩展, 并形成吸收应变能的结构变形中心, 大量吸收震动能, 从而明显改善混凝土的抗冲击性, 提高混凝土的抗震性能。

2.4 建筑工程应用

当橡胶颗粒以较大的掺量加入到混凝土砌块中, 可显著改变混凝土砌块的隔热性能, 而填充砌块对强度要求不高, 因此橡胶混凝土砌块作为新型墙体材料在建筑节能方面很有前途。众所周知, 混凝土楼板虽然隔空气噪声较好, 但隔撞击声 (固体噪声) 的效能却很差, 而且目前我国多层、高层建筑室内隔音不好的问题已成为市场关注的重点且随着生活水平的提高, 业主对隔音问题会越来越重视。橡胶混凝土楼板可解决或减轻这个问题, 符合生态建筑发展的要求。

2.5 其他方面的广泛应用

橡胶混凝土还可能应用在飞机跑道、地下壳体、房顶、水坝或引水面、运动场、网球场、畜牧场等领域。它作为轻骨料混凝土 (密度为1600~1900kg/m3, 抗压强度为15.4~21 MPa或更高) 的应用也很有吸应力。

摘要：本文介绍了橡胶混凝土的应用和研究概况, 与普通混凝土相比, 橡胶混凝土具有质量轻、耐久性能、减震性能和隔声性能好等特点, 已逐渐在公路、桥梁、铁路、民用建筑和军事建筑等中应用。目前橡胶混凝土的研究主要集中在使用性能方面, 建立完善的理论体系和试验研究方法将有力于推动橡胶混凝土的广泛应用。

关键词：橡胶混凝土,橡胶颗粒,掺量,性能

参考文献

[1]朱涵.新型弹性混凝土的研究综述[J].天津建设科技, 2004, (2) .

[2]路用橡胶水泥混凝土研究综述.公路, 2008.4, (4) .

数字化实验室的应用研究 篇9

一、什么是数字化实验室

所谓数字化实验室，简单地说就是用来完成采用传感器或数字化平台制作的软件来完成一些只能定性无法定量的实验以及一些微小或瞬间数据的测量、演示实验的场所，配备标准包括初高中的理化生实验、通用技术实验 (智能机器人实验室是通用技术实验室的一部分) 。虚拟实验室的建立是对传统实验的一个非常好的补充，能发挥出巨大的作用。

二、长春市数字化实验室应用研究

1. 初中理化生虚拟实验的应用

长春市目前所应用的数字化平台是由东北师大理想信息研究所开发的初中理化生虚拟实验平台。该实验教学平台针对目前理化生实验平台中常见的问题，集合了众多功能，同时能为中学教师、学生提供全方位的数字化支撑。实验是激发学生探索欲望，培养学生创新精神和实践能力的重要途径。根据实验教学的特点，初中理化生实验分为两大类：演示和分组实验、探究实验。

在实践中，我们感到，当学校实验器材不能满足现有教学需求时，该实验教学平台是最好的补充，它能实现学生平时“看也看不到、想也想不到、做也做不到”的实验课程和内容。它能调动视觉、听觉、动手等多种感官参与教学，学生更有积极性，更有热情，对实验感兴趣了自然就愿意学习理化生这三门学科了。理化生虚拟实验软件具有如下特点：一是针对性强。如对有毒气体的制取，演示微观看不到的分子、离子，物质内部结构，宏观地球，动物解剖，植物成长过程，危险的实验课程。通过学习平台的演示，可以把知识形象化，有利于学生对掌握的知识，减轻学生的学习负担。二是有效性。它有助于规范操作，使实验更科学准确。它可以重复多次实验操作，使用效率高，尤其是对设备经费不足的学校更有益。应用于复习课效果更明显，即便条件好的学校也很少在复习课上重做实验，而软件学习平台可以随时进行实验操作，也可以把几个实验串联起来一起做。教师备课时，不用花费很多时间准备实验器材，节约了时间，减少了药品、器材、电等资源，减轻了教师的备课负担，降低了能耗。可以说它做到了“三省”，即省时、省力、省钱。三是智能性。利用动画可以培养学生的探究能力，能把教学过程与实验过程融合在一起，使二者成为不可分割的一部分。它是信息技术与学科课程有效整合的典范。四是便捷性。适合教师备课、演示、复习使用，课堂容量大，实验过程方便快捷。

可以说，初中理化生虚拟实验软件是解决现有实验器械不足和教学资源匮乏的最好方式。它加快了农村中学信息化建设和发展进程，提高了教师、学生的信息素养及学生的感知认识能力，促进了教师专业发展，培养了学生的学习能力，有利于农村教学质量的提高。当然，初中理化生虚拟实验软件也存在不足之处。例如：学生缺少亲自动手操作的体验，视频格式单一，限于单机使用，应用软件不恰当等。希望初中理化生虚拟实验软件不断完善和提高，更好地应用于教育教学中，成为理化生教师在教学中不可缺少的学习平台。

2. 通用技术实验室的应用

通用技术实验是将无法完成课程目标要求的课堂教学变为虚拟现实技术、人工智能技术，主要涵盖“技术设计、技术试验、技术制作、技术探究”等功能。其中技术设计的主要作用是让学生针对技术问题进行多方案设计，培养学生的创造性思维和问题解决能力；技术试验的主要作用是让学生亲历技术试验过程，初步掌握测量、加工、安装、调试等简单的技术操作技能，形成初步的技术试验能力；技术制作的主要作用是为学生提供动手机会，经历技术方案的实现和物化的过程，促进学生动作技能的发展；技术探究的主要作用是培养学生的探究精神，提高学生的技术探究能力。智能机器人实验室是通用技术实验室的一部分，虚拟机器人的教学工作已经在长春市中学全面展开。

(1) 什么是智能机器人实验室

所谓智能机器人实验室，是在学校建立的对学生开展机器人学习、活动的场所。智能机器人教育是培养创新精神和实践能力的重要途径。智能机器人技术应用了信息技术中的感测技术、传感技术、控制技术等，是信息技术课程和相关科技活动的良好载体。智能机器人是信息技术教学的最佳载体，为实施探究性学习，培养学生的创新精神和实践能力提供了良好的平台和发展空间。

(2) 智能机器人实验室应用研究

目前，长春市中小学机器人实验室所采用的设备分为教学用机器人和比赛用机器人。教学用机器人，使学生掌握单片机和机械传动的基本知识，能设计与制作由单片机和传动机械等组成的简易自动控制机器或简单的自动控制系统。课程设置一般分为初级、中级、高级三个阶段。长春市教育局从2010年起，在全市几个区选择一些小学建起了智能机器人实验室，并装备了机器人设备，学校利用科技活动时间对学生进行机器人的搭建、组装培训。囿于小学生的认知水平，长春市目前开展的机器人教育仅限于搭建。这种机器人配备标准只适用于学生进行简单的操作，可以参加一些创意比赛，但不能参加更多的比赛项目。教学用智能机器人还包括虚拟机器人，虚拟机器人是打破传统教育模式的教育平台，它集虚拟机器人运行平台、机器人程序编辑平台于一身，兼顾不同水平层次的需求。用户通过机器人控制接口控制机器人的动作，将编写好程序的机器人放到赛场上和其他用户的机器人同台竞技，在比赛的过程中感受学习带来的快乐，并且在玩的过程中不断学习程序设计和机器人策略算法，在玩—学习—玩—学习的循环过程中不断提高自己的素养。

比赛用机器人包括各种大赛允许参加的厂家设计的机器人配件。吉林省每年都举办全省青少年机器人大赛，大赛中成绩优秀的队伍会推荐参加全国青少年机器人大赛。长春市每年都有队伍参赛，而且占吉林省参赛人数的40%以上。东北师大附中初中部、高中部，长春市第二实验中学，东北师大附属中学、第二附属小学，长春十一高中以及汽车区多所学校在全国青少年机器人竞赛中都取得过很好的成绩。对虚拟机器人比赛，我们主要组织了NOC大赛，长春市在历届大赛中成绩斐然。

三、结束语

应用实验研究 篇10

1 现有的实验教学的不足

目前我国电类学科高等教育的教学中, 存在着课程设置和教学实践学科分立, 缺乏和谐与连通;局部知识过深过细过难, 缺乏整体性、前沿性和发展性;教学内容与学生的背景知识相比显得过于陈旧;教学与实践环节脱节, 知识型教学多于研究型教学, 所培养的电子信息与电气学科人才还不能很好地满足社会的需求[1]。从《DSP原理及应用》实验教学实践中也会发现存在现有的实验教学平台具有两个方面的不足:一个在于与电气类工程应用结合程度不够, 不能反映DSP技术在电气类工程中的应用的优点, 让这个专业的学生无法认识到DSP技术应用的重要性, 实验项目更类似于《单片机原理与应用》, 也体现不出DSP的优越性能, 这就需要设计和安排能够体现DSP技术在电气工程应用的实验项目DSP实验系统方面需要改革的方面在于硬件电路方面, 一个是能够完成面向电气类专业工程应用的实验电路的缺少;另一个方面在于随着电子技术的迅猛发展, DSP技术更新和升级是实验教学当中不能回避的现实问题, 需要升级控制芯片, 使DSP技术教学和实验直接面向实际应用[2]。

2 实验教学改革的研究内容

项目主要进行实验平台的硬件电路设计和制作, 用于进行设计面向电气工程应用的实验项目和升级DSP实验系统两个方面, 用口袋化的实验板卡取代实验室中原有的大箱子, 使实验进行更加便利和简单, 使基本理论教学实验更加有效、有趣和易管理, 研发具有电气工程专业特点的综合性实验平台, 锻炼学生的综合性、系统性的电子技术应用能力的培养, 能够提供课程设计、综合性实验、毕业设计以及电子竞赛等实践环节硬件平台, 开发意义在于, 能够让学生直接应用DSP技术解决电气工程中的实际问题, 真正做到依托优势专业, 培养电气工程中有素质有技术的电子信息人才。在大大调动学生对于《DSP原理及应用》这门课的学习热情的同时也能让学生在学习电气类专业相关课程时会使用DSP技术来解决面对的问题, 有更多的设计方法和解决方案[3]。

《DSP原理及应用》课程实验教学的改革, 要做的改革也体现在两个方面:一个内容是DSP实验装置的升级设计和制作;另一个是设计并制作具有电气类专业课程特点的实验项目。

(1) 口袋化创新实验系统的更新:采用新型DSP芯片如TMS320F2808和Piccolo系列DSP芯片TMS320F28027作为控制芯片取代原有已经不再生产的TMS320F2407, 用结合灵活的核心板、功能板和连接板板卡模式取代实验室原有的大箱子。方便实验教学和设备维护, 更便于学生自学将实验从实验室引申至实验室外, 同时也会大大降低实验装备的损耗率。

(2) 设计具有电气工程特点的硬件平台:结合DSP在电力电子、自动控制、电机学以及数字信号处理等课程中应用的成功案例, 设计综合性实验供学生课程设计、电气综合实验、毕业设计及电子竞赛等。

3 主要思路和研究方法

应用DSP最新应用技术设计口袋化创新实验平台, 使实践教学更有效管理、更规范, 使学生容易入门, 喜欢钻研, 结合专业特点, 制作能够体现DSP应用优势的专业实验项目让学生真正能够利用自身所学专业技能服务于电气工程应用。参考具有电气专业特点的实际应用案例, 选取符合实验教学的实验项目, 通过实验项目规划、设计、制作和测试实验装置来完成实验系统的制作, 通过课程设计和电子竞赛等实践活动来检验实验项目的合理性和应用性能。

(1) 实验系统的硬件电路设计, 选取TMS320F28027做为控制核心做成核心控制板, 将整个实验系统模块化并分解为电路模块做成独立的实验板卡, 采用标准端口设计, 实验中选取核心板和该项目实验的板卡采用连接母板进行连接。整个实验系统功能如图1所示。

(2) 设计电气信息采集、智能电源和直流电机调速等具有电力应用特点的综合实验项目供学生使用。制作一定数量的实验套件应用于实验课堂, 这个环节中可以让学生参与设备的设计和制作当中, 结合电子工艺实现和Protel课程设计和电子设计竞赛来检验这些实验项目的可行性和应用性能, 并调整实验项目和完善实验系统。

4 结语

设计并制作新型DSP芯片核心控制板、合理的功能模块和灵活的连接方式更便于学生学习, 将实验引申到实验室外, 能够提高学生的学习兴趣。同时设计和制作电气工程应用特点的实验平台, 培养直接面向工程应用的技能, 使学生毕业后具备应用DSP解决电气工程中应用的能力, 体现专业特色。

摘要：结合《DSP原理及应用》课程在电气工程的应用背景, 针对实验教学中体现的不足, 在充分考虑了电子技术特别是DSP芯片的更新换代的加快的同时, 设计了适合基础理论教学又能够紧跟DSP应用现状的TMS320F28027为核心的DSP实验装置和设计了与电气工程结合紧密的实验项目, 提出设计功能模块化设备来提高实验教学质量和提高学生的热情, 口袋化的实验装置也便于学生使用将实验操作延伸至实验室外。

关键词：DSP,实验教学,TMS320F28027

参考文献

[1]林欣.功率电子技术[M].北京:清华大学出版社, 2009.

[2]宁改娣, 曾翔君, 骆一萍.DSP控制器原理及应用[M].北京:科学出版社, 2009.

应用实验研究 篇11

关键词：实验探究式；自主备课；恰当引导；科学设问

一、实验探究式教学

实验探究式教学模式是指教师在课堂教学过程中为学生创设一种类似于科学研究的情境或途径，以便让学生在学习中选择学习的内容，自己动手收集材料并进行分析，进而积极地探索问题、发现问题、解决问题的一种教学模式。其目的就是让学生在探索式的学习过程中，将外在的知识转化成内在的经验，从而增强思考能力、分析能力。实验探究式教学模式在初中物理教学中的应用，需要教师在课堂教学中建构一个符合“探究—发现—创造”特征的物理教学模式，并且根据学生的个性发展特征和学习需要有针对性地探索出相应的实验探究性教学模式的应用策略。

在实验探究式教学过程中，教师是学生学习的促进者、组织者和引导者。在初中物理课堂上采用实验探究式教学模式，不仅能够优化教师自身的学科素养，转变教师的教学观念，还有利于加强学生的自主创新意识和创新能力。实验探究式教学模式在初中物理课堂上的应用应突出讨论、探究、创造、评估四大环节，并且还要正确处理好这四个环节之间的关系。其次，教师在教学过程中还要努力创设出有利于学生自主学习的条件，营造一种开放性的学习环境，注意问题提出的方式，及时鼓励学生，学会“放手”，舍得“主导”和师尊。

二、在初中物理中应用实验探究式教学策略的措施

（一）自主备课

自由自主是实现实验探究式教学模式的重要一步，自主备课就要求学生自主探究，要实现学生的自主探究，就要让教师懂得换位思考，将教师的备课变成教师探究的过程。实验探究式教学模式中的备课，要求教师根据本次教学目标，确定教学内容，拟定课堂中要解决的重难点，这些内容不是完全根据教材来确定的，而是要充分考虑到课程理念、学生现有的经验和学习水平，体现出实验探究性教学以学生发展为本的教学理念。实验探究性教学适宜采用章节备课、模块探究的备课方式，将富有挑战性、具有足够思维量的内容作为探究内容，备课的着眼点要考虑到三个维度：知识呈现方式、探究方式、学生学习发展。此外，在备课时教师还要考虑到初中物理探究性课堂教学的基本框架：出示背景材料—提出问题—做出猜想和假设—进行实验与收集证据—分析与论证—交流与讨论—形成初步成果—解释评价，必要时还要修正假设，重新设计和研究。最后，备课时，教师还要有所预测。

（二）恰当引导

学生在实验探究的过程中势必会遇到一些困难和问题，这时教师除了要给予学生必要的指导，还要给予学生表扬和鼓励，以便让学生体验到探究的乐趣。困难中的表扬能够增强学生战胜困难的勇气和信心。因此，在实验探究性物理教学环节的设计中，引起学生对学习的探究兴趣是十分重要的，也是十分符合物理学科的特点的。比如，在学习“电压”这节内容时，学生学习的难点就在于教材内容的抽象性，因为场是看不见、摸不着的，同时也是无处不在的，如何让学生相信电压是真正存在的就成为课堂的关键之处。如果教师通过水位演示装置引起学生对水压的兴趣，再通过类比的方法引导学生对电压的学习，这将是一个有效的引导方法。

（三）科学设问

探究来自问题，问题始于质疑。科学性的课堂提问能够引发学生的积极思维，从而逐步提高学生分析问题、解决问题的能力。实验探究式物理教学中的提问不仅要有针对性，还要有层次性，针对学生在实验探究中可能遇到的困难以及容易出现的差错，提出难度适宜的问题。事实证明，难度适中的问题最能够引起学生的思考。千万不可有意设置太难的问题，这样会使学生无所适从，长此以往就会让学生丧失学习的兴趣。

（四）及时调控，动手操作

教学调控是教师的教育机智，也是实验探究性物理教学中必不可少的。我国初中教学基本上采用的是班级授课制，适当的教学调控能够让教学活动朝着预定的轨道进行，进而取得预期的学习效果。教学调控又包括言语调控、目标调控、目光调控等等，调控又要因时、因人、因事而行。调控的宗旨就在于让学生在探究的气氛中学习，鼓励学生的探究精神。

动手操作是实验探究性教学的关键，没有学生的动手操作，实验探究性教学就无法开展。物理是一门以观察和实验为基础的学科，也是实施探究教学的良好载体，让学生在实验中去解决问题、获得科学规律就是实验探究性教学的精髓所在，学生在物理学习中的动手操作包括演示实验、表格制作、综合实践活动等等。

物理是一门以观察和实验为基础的学科，是进行实验探究性教学的良好载体。在初中物理课堂上有效实施实验探究式教学模式，不仅需要教师端正教学观念，还需要教师备好课，正确引导学生，科学设问，及时调控教学，鼓励学生动手操作。

参考文献：

[1]朱铁成.物理课程与教学研究[M].杭州：浙江大学出版社，2008：142-143.

[2]柴西琴.对探究教学的认识与思考[J].课程·教材·教法，2001（8）：16-19.

高校实验室门禁系统的应用研究 篇12

随着高校信息化建设进程的加快,高校实验室的功能也由单一走向多元化。但现如今落后的管理体制及方式极大的影响了实验室作用的发挥,并且实验室安全性面临着很多挑战和问题,因此实行科学的智能化管理方法尤其重要。智能门禁系统的应用促进实验室由传统的机械门锁管理模式向数字信息化管理模式转变,该系统在管理效率、安全性、利用率等方面超越了传统。本文基于单片机技术与计算机管理系统设计了一种实验室智能门禁系统 , 以满足目前高校实验室高效开放及安全管理的需求,实现高校实验室的信息化管理。单片机技术具有实用性强、低成本、高效率、高精度和高可靠性等优点。因此,该技术为实验室门禁系统提供了一个强有力的保障。

1 实验室门禁系统的功能与结构

实验室的改装成智能电磁锁后 , 连接到安装在实验室门口的微处理器上。控制中心服务器通过网络接口将读卡器控制程序、实验室时间安排、用户权限信息等数据写入微储存器上。微储存器可以根据系统设定、用户申请、服务器命令执行程序 , 控制并显示电磁锁状态。

门禁系统采用校园卡靠近读卡器刷卡感应开锁。读卡器读卡并将数据传送至服务器,服务器查询数据库验证该卡后发送指事先设定卡号、日期、开发时间等权限信息是否合法,如验证合法则发出“滴”一声,绿灯亮起,同时开锁。若蜂鸣器报警发出“滴滴”两声,红灯亮起,则门不能打开。该系统上位机围绕门禁管理服务器为中心,集校园卡注册器、安全报警、数据库管理等功能为一体,通过局域网实现不同实验室门禁之间的数据通信,同时也通过局域网与校园卡数据库服务器实现联通。下位机即各实验室门禁端点通过交换机连接后接入局域网,接收控制服务器命令并报送端点状态信息,门禁系统结构采用internet/intranet网络架构,数据通过TCP/IP网络协议被传输和转换。在这种框架下,内部局域网可以利用网络交换机直接连接门禁端点,门禁管理服务器利用内网接收门禁信号。在这种结构模式中,接入服务器的门禁端点数量不限,可以控制无限个门禁。

2硬件基本构成

2.1门磁

门磁是用于监测门的状态(是否开 /关)的一种设备,门磁输出信号端可接入门禁控制器输入口或读卡器输入口。在没有刷卡或触发出门按钮的情况下房门被打开,此时控制器会产生一条强行进入的报警记录并且控制器会有相应的信号输出 ;门禁控制器刷卡开门后会有一个延时,在延时时间内没有关闭房门时,控制器会产生一条门超时的报警记录并且控制器会有相应的信号输出,在通讯正常的情况下,报警记录还可实时反应于门禁管理软件的实时监控界面。

2.2电控锁

电控锁分为断电开门锁和上电开门锁,断电开门锁 :适合于消防法规,在断电后房门就会自动打开,没有安全隐患 ;上电开门锁 :适合于财产保险性较高的门禁场合。

2.3 开门按钮

开门按钮是给出门人员开门使用的一种设备,为了出门方便,一般会在房门内安装一个出门按钮,按钮可以连接控制器的输入口,也可以连接到读卡器的输入口上,需要对控制器的输入口进行设置,设置为开门1/2/3/4按钮输入。

2.4 与计算机连接设备

门禁控制器有2种通讯方式,采用TCP/IP通讯时,只需将网线一头插入门禁控制器TCP/IP接口,另一头插局域网内HUB即可。采用RS485通讯方式时,需要接一个RS485转RS232设备(网控器),接线方式如图1所示。

3 结束语

高校实验室智能化及信息化是实验室现代化管理的发展方向,通过现代化的网络与单片机技术,设计满足实践教学、科研、管理等工作的门禁系统,极大提高了实验室管理效率和安全性。相比机械门锁 , 该系统具有成本低、操作简单、安全性高等特点,特别适合应用于高等院校实验室教学信息化管理。

摘要：为实现高校实验室智能信息化管理,针对实验室传统机械门锁的不便于管理及安全性低等问题,采用单片机设计了实验室门禁系统。该系统将实验室用户信息及所需权限通过局域网接口从服务器下载到微存储器上,用户根据系统中设定的权限在相应时间内进出实验室,系统还可定时自动开关门,超时智能报警,通过I/O卡读出入门状态实现实践课考勤等功能。实验表明,该系统便于智能化开发实验室、成本低、安全性强、存储用户数量强大,使实验室管理走向规范化、信息化和科学化。