溫室效應形成的原理范文
時間:2023-12-13 17:08:30
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篇1
地球的不可再生能源逐漸減少,同時,傳統能源的大量使用使得地球污染加劇,污染不但危害人類健康,亦會增加溫室氣體的排放而導致全球變暖,溫室效應進而危害人類的生存環境。大部分可再生能源的供應受天氣影響不穩定,對此,廖意民打破以往的理論,利用龍卷風形成原理,采用了拉力的理論,發明了自然空氣動力發電系統。
龍卷風的強大吸力能把一部汽車吸上半空,所以,其力量足以拉動大量發電機。廖意民認為,此系統必須先解決近十個微小的自然動力學問題,缺少一個都行不通或沒有經濟效益。自然空氣動力發電系統首先要依地勢和山勢鋪設一條管身密封的特別設計管道,利用高空無窮無盡的強大低壓,抽吸低處的高壓高溫空氣,通過日夜不停地產生強大和不斷的氣流在管道內拉動大量的發電機發電。這項系統不但無需任何燃料,不會造成任何污染,還可在發電的同時抽走工廠或其他建筑物甚至地底礦坑的廢熱和毒氣,從而達到經濟、環保的雙重效用。
目前,科學家們還未能全面揭示出龍卷風,臺風和風切變等的秘密。為闡明以上天災復雜的成因和形成的過程,廖意民通過研究論證,得出了獨到的見解。
篇2
關鍵詞:CO2 分離 回收
中圖分類號:TQ116.3 文獻標識碼:A 文章編號:1003-9082(2014)03-0277-01
一、分離和脫除C02的意義及應用
1.CO2的溫室效應。近年來,被稱為空中死神的“酸雨”已在我國長江以南廣大地區頻頻降臨,目前,酸雨區面積已占國土總面積的近50%,并正在日益擴大。酸雨是指pH值小于5―6的雨雪或以其他方式形成的大量的大氣降水,如霧、露、霜等,是一種嚴重的大氣污染現象,主要是由空氣中的SO2、CO2等酸性氣體溶入其中而造成的。
2.燃料中酸氣的危害。天然氣是重要的化工原料和清潔能源,人類的需要量不斷增加。在能源結構中,我國天然氣約占能源總量的2%,而國外的比例達20%。但是新采集的天然氣通常含有6―14% CO2和大于10%H2S(某些地區高達71%)。另外水煤氣和高爐氣中也都含有大量的酸性氣體,這些酸性氣體不僅影響商品氣體質量,而且在溫度低時與其中的水分結合形成酸液,嚴重腐蝕設備、管線。
3.三次采油中的CO2利用。石油采集中由于壓力不斷下降,為提高采出率常采用注入CO2的強化采油技術(Enhancedoil Recovery,簡稱EOR)來提高石油采收率,近年在發達國家推廣運行很快。高壓CO2注入油田后,有助于提高采油率,特別是經過一次和二次采油后的衰老油井,通過壓入CO2對殘留在井下的石油可進行第三次開采。但被采集到石油及涇類氣體中含有相當高濃度的CO2(一般50―80%),為了降低采油成本,提高采油量,必須從伴生氣中把CO2分離出來再注入油中,而回收和分離CO2直接關系到石油產品的質量和成本。
4.封閉場所CO2的脫除。在密封或半密封的可居住環境中(如潛艇及空間站),不斷除去由生理活動產生的CO2非常重要。即從呼出空氣中分離高濃度的CO2、循環利用有限空間也是一個相當重要的課題。
5.碳資源。20世紀70年代的全球能源危機使人們已清楚的認識到地球上的礦產資源是有限的,目前世界上應用最廣的碳源―石油與天然氣到下世紀中葉將枯竭,必須有新碳源補進去,而豐富的CO2完全可以作為新碳資源。另外CO2未做碳源,其最大優點是可以同時解決由CO2累計后產生的溫室效應問題,使地球上CO2達到良性循環,所以CO2的利用越來越受到人們的重視,許多國家都在研究把CO2作為“潛在碳資源”加以利用。
世界上許多國家對CO2的資源利用十分重視,如加拿大、美國、英國和日本等積極開展回收和轉化CO2的研究工作,有的國家還通過立法(如挪威對排放CO2征稅)及國家財政支持引導人們加快CO2轉化工作的開展。因此,CO2的脫除和分離已成為關于能源和環境的重要課題,如何降低CO2排放量使之變廢為寶,實現其分離回收與綜合利用,已成為本世紀最為重要的能源與環境的問題之一。
二、CO2的分離與回收技術
工業上CO2的分離回收技術種類很多,歸納起來,可分為以下幾種:吸收法、吸附法、深冷法和膜法。
1.吸收法:吸收法可分為物理吸收和化學吸收。物理吸收法是在加壓下用有機溶劑對酸性氣體進行吸收來分離和脫除酸性成分,并不發生化學反應。溶液的再生通過降低實現,因此所需再生能量相當少。該法關鍵是確定優良的吸收劑。所選的吸收劑必須對CO2的溶解度大,選擇性好,沸點高,無腐蝕,性能穩定。典型的物理吸收法有shell公司的環丁砜法、Norton公司的聚乙醇二甲醚法、Lurgi公司的甲醇法,另外還有N―甲基吡咯烷酮法和粉末溶劑法(所用溶劑為碳酸丙烯脂)等。化學吸收法使原料氣和化學溶劑在吸收塔內發生化學反應。CO2被吸收至溶劑中稱為溶液。富液進入脫吸塔加熱分解出CO2從而達到分離回收的目的。所用的化學溶劑一般是K2CO3水溶液或乙醇胺類的水溶液,化學吸收法的關鍵是控制好吸收塔和解吸塔的溫度與壓力。
2.吸附法:吸附法是利用固態吸附劑對原料混合中的CO2選擇性可逆吸附作用來實現分離回收的。吸附法有兩種,一種是加壓將吸收劑和含CO2的混合氣體接觸,選擇吸附CO2后加壓將吸附的CO2脫附,此法稱變壓吸附法(PSA);另一種是在低溫下將吸附劑和含CO2的混合氣體接觸,選擇吸附CO2后,加熱將吸附的CO2脫附,此法稱變溫吸附法(TSA)。目前TSA法占大多數,常用的吸附劑有天然沸石,分子篩,活性氧化鋁,硅膠,活性碳等。
3.低溫蒸餾法:低溫蒸餾法即深冷法,是低溫下將混合氣冷卻、蒸餾分離的方法,該法雖原理簡單,但設備龐大,耗能較高,一般很少使用,主要用于分離回收油田伴生氣中的CO2。整個流程包括乙烷回收,甲醛脫除,添加劑回收和CO2回收。
4.膜分法:膜法氣體分離的基本原理是根據混合氣體中的各組分在壓力的推動下透過的傳遞速率不同,而達到分離目的。對不同結構的膜,氣體通過膜的傳遞擴散方式不同,因而分離機理也各異。在工業上具有使用價值的酸氣分離膜是高分子膜。
上世紀70年代末,美國休斯頓的cynara公司開始實施sacroc計劃,內容是大規模的用膜法分離CO2。后來該公司又與道化學公司聯合投資,并采用他們的膜分離技術和膜裝置,正常運轉18個月后未發現分離膜有明顯損壞現象。美國Envirogerics system 公司開發一種名為“Gasep”的新型CO2分離裝置,是采用醋酸纖維素不對稱膜(活性層為10mm,多孔性支撐層約為0.2mm)以螺旋卷式膜組件構成,從天然氣中分離回收CO2,該膜使用三年仍無明顯損壞。上世紀80年代后期歐洲也制訂了旨在發展膜法從天然氣中分離H2S、CO2的“Brief”計劃;同期日本規劃的“Sunshine”計劃也制定了“分離膜復合甲烷氣制造”的研究項目;德國提出的“Kresiaufgaetz”環保綜合開發計劃中包括設立CO2膜分離裝置,并將由此得到的CO2合成甲醇燃料,實現可用物質的循環使用,達到CO2等氣體的“零排放”。
我國對這方面研究起步較晚。目前,對此項研究大多集中在中科院和一些高等院校等單位,且研究內容偏重于膜材料的制備,對組件裝置及過程優化等方面研究較少。
參考文獻
[1]吳克明,黃松榮,F.Concha. 溫室氣體CO_2的分離回收及其資源化[J]. 武漢科技大學學報(自然科學版),2001,04:365-369.
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篇3
關鍵詞中學化學教學,環境化學,環保意識
中圖分類號G633.8
人類以其科學技術改造自然,推動社會進步,但同時卻給自身帶來環境污染的不幸.近代屢屢發生的公害事件終于使人們承認了這一事實,并發現化學品造成的環境污染最為嚴重.治理已發生的污染固然重要,而根本大計還在防患于未然,要使人們在建設的同時考慮到環境的影響,樹立“環境意識”.可見,在中學向學生介紹有關環境化學與防止環境污染的知識是非常必要的.
1加強中學生環境化學教育的重要性
我國屬于發展中國家,改革開放以來,鄉鎮企業異軍突起,在帶來巨大的經濟效益的同時,也給我國廣大農村這塊凈土帶來了新的環境污染和勞動保護問題.“八五”期間報道,當時我國大氣污染程度已相當于世界發達國家50~60年代污染最嚴重時期,每年的排塵量為2300萬噸,年排放SO2量達14610萬噸.到本世紀末,燃燒煤和機動車輛排放出的廢氣將對大氣造成更為嚴重的污染.面對如此嚴峻的形勢,若不加強環境管理,讓不斷增加的工業“三廢”繼續污染環境、破壞生態平衡,就會給我國社會主義建設、經濟發展造成嚴重的后果.所以對全民族進行環境、生態知識的宣傳教育是不可缺少的,務必從中學教育抓起.
2結合化學教學對學生開展環境化學教育
2.1通過課堂教育把環境保護作為小公民自覺行動
環境化學重要內容之一,是研究化學污染物在環境中的變化規律,即在原子、分子的水平上用物理化學等方法去研究環境中化學污染物的來源、遷移、轉化過程中的化學行為,以及反應機制、積累和歸宿等.由于我國公民環境意識較差,這和日趨嚴重的環境問題是不相適應的.要提高全民的環保意識,使保護環境成為每個公民的自覺行動,首先就要從學生做起,從課堂做起.當學生在做制取Cl2,NO2,H2S等有毒氣體實驗時,應強調學生注意對制取氣體裝置氣密性的檢查、化學藥品用量的適當(盡量采用微量,只要達到實驗效果明顯即可)、以及設計吸收尾氣的裝置等.實驗完畢,還應將廢液集中倒入廢液缸中,可回收的盡量回收,以養成保護環境的良好習慣.
2.2通過實驗開展環境化學知識教育
中學教育目的之一,就是為社會造就合格的后備勞動者.中學化學教育對環境科學的學習將起著啟蒙作用,應很好地利用這門實踐性很強的學科,通過實驗使學生掌握一定的環保知識.中學實驗室的污染源多,國家提出居民區大氣中的有毒物質有21種,中學化學實驗室里就有14種.例如,制取溴苯實驗過程中逸出的臭味是溴蒸氣,它既污染了教室環境又嚴重地影響了師生的身體健康.針對這一問題,利用所學知識引導學生認真分析,找出原因是制取溴苯的裝置不夠嚴密,因此在反應過程中逸出的Br2通過長玻璃管時不可能完全被冷凝成液體,因而會從導管口逸出.要避免實驗中Br2的逸出,就應設法改進實驗裝置,使整個涉及Br2的反應過程在一個密閉系統內進行,即將反應安排在“Y”形管內進行.在反應裝置和HBr氣體的吸收裝置間串聯一個洗氣瓶,內裝四氯化碳以吸收氣體中的Br2.
3理論聯系實際提高學生學習環保知識的認識
3.1從人類與大自然的協調中激發學生的學習積極性
新的《化學教學大綱》明確指出:“在教學過程中要十分注意聯系實際,以使學生更好地掌握所學的知識和技能,以及這些知識和技能在工農業生產、第三產業、科學技術和日常生活的應用.隨著科學技術的發展,聯系實際的教學內容應有所增加,可以充實包括環境保護、新內容、新能源、海洋、衛生保艦食品等方面內容,但應限于有關的化學基礎知識范圍之內”.可見,環境化學基礎理論知識和原理的學習是十分重要的,并應著重于理論聯系實際和基礎知識面的擴展上.要以地球化學知識為基儲生態系統中物質循環和能量流動為線索,講授空氣、水體、土壤、森林、植物與人類的關系,展示好的生態小環境和污染嚴重區的對比,簡明介紹當今世界關注的環境問題,以講座、競賽等形式讓學生提高認識,使學生深切地感到環境化學就在自己身邊.
3.2針對溫室效應引導學生分析此類生態問題
運用學生所獲得的知識,引導分析“溫室效應”,使他們了解到由于大氣層CO2濃度逐年上升,太陽能輻射的一部分——地球紅外輻射熱不能透過大氣層,因而造成“溫室效應”,使地球表面升溫、冰川溶化,直接影響著現代文明社會發展的情況.以提高對控制“溫室效應”等生態問題的認識.還應讓學生通過討論分析得出人類必須控制戰爭和固體廢物燃燒、大力發展森林等結論,以利于生態環境的改善.
3.3結合現有法律法規的宣傳加深學生對環保意義的認識
組織學生參加環保法律法規的宣傳,利用3月12日植樹節、5月31日世界無煙日、6月5日世界環境日等紀念日,取得當地環保、水保、森保等部門的支持,讓學生們在宣傳中了解我國有關這方面的規定和常識,以提高學生在環境管理環境文化方面的認識.
3.4結合第二課堂教學提高學生的學習興趣
利用節假日、夏令營,組織學生對當地自然保護區、生態保護區、水土保護區和環境污染區等進行實地考查,使他們認識到人與氣溫、氣候、空氣、谷物增產、水土流失、森林砍伐及環境保護等都存在著密切關系.通過現場對比,豐富學生環境方面的知識,結合已學的知識,開展有關環境污染與保護知識的問答.例如,酸雨是如何形成的?造成大氣污染的主要物質是什么?防治途徑如何?等等.以提高學生的學習興趣,并為今后工作奠定良好的環?;A.
篇4
【論文摘要】深入分析了地球海平面和氣溫上升的主要原因,引出地球氣溫和海平面上升的這一課題。我個人認為這是一個極其復雜的學術問題,而僅從co2等溫室氣體產生的溫室效應來分析它是非常片面的。大量的事實證明:地震和火山的爆發、水土流失和人工攔海造田、地球上森林覆蓋率三者都對地球氣候和海平面都有著非常大的影響。
近年來,當人們談起地球海平面和氣溫上升的原因時,我們習慣歸結于:隨著人類工業的快速發展,排放了大量co2等溫室氣體產生的溫室效應,引起地球表面氣溫的上升和海水的膨脹,從而加快南極大陸和格陵蘭島等冰川的融化速度,導致海平面的上升。我對此保持懷疑態度,至少僅這樣的觀點是非常片面的。co2氣體在大氣中含量才0.03%,這難道是引起地球氣溫和海平面上升的主要原因?我個人認為使得地球海平面和氣溫上升的原因是多方面的,下面我從三個方面進行分析和解釋:
一、地震和火山的爆發對地球表面氣溫的影響:
地球和太陽一樣,都是具有巨大能量的星體,其由三部分組成:地核、地幔和地殼。地核作為地球能量的中心,它位于地球的最內部。地核的外部依次是地幔和地殼,地幔是由巖石層組成,地殼則與大氣層接觸,直接受到太陽輻射。地幔和地殼構成地核保溫層,越是接近地核溫度越高,地核內部溫度可以高達4982攝氏度,這與太陽表面的溫度幾乎相同。
地球的能量最主要有兩種:一種是地球自身的能量稱之為e核(即主要是地核的能量),另一種是來自太陽輻射到地球表面的能量稱為e太。同時地球自身還不停地向宇宙輻射能量稱之為q放。這三者之間保持相對平衡使得地球表面形成適合人類生存的、恒定的溫度(平均溫度大約為14攝氏度左右)。實際情況是e太+e核略大于q放,按照這算式推論:地球表面溫度會逐步上升,假如這樣,現在的地球人類根本無法生存,而事實并非如此,地球表面溫度還是保持相對的穩定。本人認為這與地震和火山爆發有著十分密切的關系,它對地球表面溫度恒定起著非常重要的作用。
地震和火山爆發都是地球釋放自身能量的一種方式,每次地震和火山的爆發都伴隨著巨大能量的釋放。以發生在中國汶川8級地震為例:這次地震所釋放的能量相當于90萬噸炸藥量的氫彈或100萬千瓦的發電廠2年的總發電量。當汶川大地震發生時,地球從該地方釋放了如此巨大的能量,于是造成該地區及附近地區的地表溫度短時間內急驟下降;同時該地區地殼表面向大氣吸收能量,造成該地區及附近地區的地表溫度遠遠低于其他地區;又由于地震發生時釋放的巨大能量使得的液態水蒸發到空中,使得空氣中含有大量的水蒸汽;這就使得地震地區往往總會發生大面積降溫及大降暴雨或大雪。雖然該地區一樣也會獲得太陽輻射的能量,同時地球其它區域向地震發生地區傳導能量,由于地球的體積大,但地震地區的地殼表面要想達到其它地區相同的溫度,還需要一段時間等待才能達到正常水平,這就是為什么當年冬季在地震發生地和附近的四川、貴州等省份都發生了特大冰災原因。
再如:2010年的歐洲火山灰事件,也是地球從該地區釋放巨大能量,同樣也可以用上述原理來解釋,這也使得2010年冬季成為近二十年內最冷的冬季;2011年的日本福島9.0級特大地震發生后,同樣的道理日本周邊國家和地區也發生了大面積的降溫現象,甚至引起日本國內大范圍降雪,還有最近剛發生智利火山灰事件,新西蘭7.8級地震……
由以上分析不難看出,地震和火山對地球氣溫調節有著非常重要的作用,它們爆發頻繁程度和等級直接影響著地球表面的溫度,而地球表面溫度的變化直接影響著南極和格陵蘭島等冰川融化的速度,也間接影響著海平面的上升或者下降。深海地震和火山爆發的影響則更為明顯,這與海水流動性等特點有著重要關系。
同時,還有大量的事實證明:有時用“溫室效應的理論”來解釋地球海平面和氣溫上升是相互矛盾或錯誤的。
資料顯示:20世紀80年代后的氣溫上升;人們把它歸結為二氧化碳排放量增加,而資料同時顯示:這一時期地球地震和火山處在不活躍期,基本上沒有發生巨大的海震或火山,在2005年才進入地震活躍期。而從1945年至60年代,雖然co2的濃度增大,但是全球地表的氣溫卻顯著降低,按照“溫室效應”原理預測,南半球中,高緯地區溫度上升最少,事實上卻是這一地區溫度呈明顯上升。預測北半球中,高緯地區溫度上升最多,實際上卻是那里的溫度下降最多。在20世紀后半期,全球地震處在活躍期,地球上發生7級以上的地震分別達到15次(1957年2月23日~1957年3月23日)和9次(1950年12月1日~1950年12月14日),這些地震基本發生北半球。
另外,地球上冰河時代的氣候特點可能從“地震和火山爆發理論”中尋找到答案。
二、水土流失和人工攔海造田對海平面上升的影響。
地球表面是由陸地和海洋組成,陸地上水主要以冰山、湖泊和河流等淡水的形式存在。河流與海洋相連,冰山和湖泊等通過河流流入海洋。由于地殼表面地質緣故,松動土質隨著河水流入海洋,每年都有大量泥沙隨河流流入海洋。造成海平面的上升,為什么這么說呢?
我用中國古代寓言《烏鴉喝水》的故事來做個比較:有只烏鴉想喝到瓶子里的水,由于瓶里水不多,烏鴉嘴巴喝不到瓶里的水,于是烏鴉想了一個辦法,用嘴巴向瓶里放石子,這樣瓶里的水面慢慢上升,于是就可以喝到瓶里的水。
由于地球的萬有引力的作用,地球上水的總量是不變的。而陸地的泥沙流入海洋使得海平面上升與“烏鴉喝水”的道理是相同的。瓶子里的水就好比是海洋,從陸地經河流帶入海洋的泥沙就如“放入瓶里的石子”,通過《烏鴉喝水》寓言故事不難理解:陸地大量的水土流失,一定會引起海平面的上升,由于陸地的高度絕大部分高于海洋,陸地上的淡水具有一定的重力勢能和動能,可以輕松地把陸地上大量松動的泥土沖入海洋中,而植被(特別是森林)是地球上表面泥土的“保護神”,人類自身生存活動和和地球自然現象,大量的植被破壞等引水土流失,每年有大量的泥沙從陸地上通過河流流入海洋。
資料顯示,僅中國每年流失的土壤總量在50億噸以上,地球上的這些的水土流失的結果肯定會引起海平面的上升,而由于海水的溫度遠遠高于冰川的溫度,海平面上升的同時加快南極和格棱蘭島等冰川融化的速度;南極和格棱蘭島等冰川的融化又會引海平面的上升。
攔海造田與水土流失的道理是相同的,由于人類自身生存活動的原因,把部分海洋圍起來或者通過用陸地上的沙石把它添埋起來,這樣這部分海水只能流入海洋其它地方,這就與寓言《烏鴉喝水》的故事一樣,也會海平面上升。
資料顯示:從十三世紀開始,荷蘭就在西北部順德海圍海造田,與海爭地,迄今已持續了700多年。共修筑堤壩1,800多公里,造地7,000多平方公里,相當于全國陸地面積的五分之一。梵蒂岡,面積0.44平方千米。瑙魯面積21平方公里。攔海造田的國家還有很多,日本也是個攔海造田大國。
水土流失和攔海造田都會引起海平面的上升,它們的作用又對加快南極和格棱蘭島等冰川融化速度有著非常重要的影響,南北極冰川融化的水又會引起海平面上升,如此往復,便形成惡性循環......
三、地球上森林覆蓋率對海平面和地球表面氣溫的影響。
大家都知道,一片森林好比是一座水庫,森林主要有三個作用:1是凈化空氣(這里不作論討);2是儲蓄水功能;3是吸附土壤表面,減少水土流失。這些對調節地球氣溫和海平面平上升有著非常大的作用。為什么這樣說呢?(如下圖地球的水簡易循環圖所示)
如圖所示:陸地上的水主要是淡水,是以湖泊,冰川,河流等形式存在的。每時每刻都有大量的淡水通過河流等各種形式流入海洋,而海洋也會蒸發把海水變成水蒸汽,在氣流或季風等作用下,這些水蒸氣以下雨或雪的形式降落在陸地上,這些降水又通過河流流入海洋,這樣如此長期循環。一般情況下,由于森林和其它植被有儲水的功能,部分降水就會儲蓄起來,從海洋蒸發并且漂移到陸地上的水和從陸地流入海洋體積大致是平衡的。但是由于人類自身的活動,工業快速發展和農村城市化加速,這對地球上森林的破壞極為嚴重,陸地上森林的儲水功能下降,這種平衡很快被打破,從陸地流入海洋的水的體積慢慢大于海洋蒸發的水量,這樣陸地的水量在減少,相反海洋的水量就會增多,結果引起海平面的上升,同時伴隨著其它不良反應。再由于森林的儲水功能的降低,加上在陸地森林對土壤表面吸附能力減弱,有時過量的降水至使形成大量的水土流失等。這樣加速了海平面的上升。
從這簡單的地球水流程圖可以總結出:陸地的淡水也源源不斷地流入海洋;假如沒有森林,海水形成的降水在陸地上又無法得到儲蓄,陸地的淡水資源越來越少,海洋的水就會越來越多,于是海平面就會上升;假如沒有森林,在流入海洋的過程中,會帶入大量的泥沙進入海洋,這樣加劇了海平面的上升。既然森林對海平面和氣候影響如此重要,我們人類在保護森林方面又做得如何呢
資料顯示:人類文明的初期, 有原始森林 7600萬平方公里, 覆蓋了地球大陸表面的三分之二; 19世紀中期, 減少到5600萬平方公里; 20世紀末再減少到3440萬平方公里, 覆蓋率下降至27%; 而據2003年的最新數據, 現在只剩下2800萬平方公里了。 由此可見, 最近100多年來, 森林面積銳減驚人;而且減少更是在20世紀50年代以來呈加速之勢: 1960~1990年全球喪失了450萬平方公里的熱帶森林, 其中1980~1990年期間平均每年損失9.95萬平方公里的原始森林, 約等于韓國的面積;此后據聯合國發表的《2000年全球生態環境展望》的統計, 每年消失的原始森林增加到13萬平方公里;2003年的最新數據則顯示, 目前是以每年高達16萬~20萬平方公里的速度消失著。 美國:17~20世紀30年代洗劫了三分之二的原始森林。 巴西:36萬平方公里的熱帶雨林被砍伐……
篇5
研究三圈環流的變化不能局限在某一個地區或某一個氣壓帶、風帶,否則會陷入迷途。一定要從全球的角度整體上把握,而且要追根溯源從根本上分析,才能理出清晰的脈絡。三圈環流形成的最根本原因就是赤道地區和兩極地區之間的氣溫差,以及地球自轉產生的地轉偏向力。赤道地區高溫導致近地面空氣受熱膨脹上升,極地嚴寒導致空氣受冷收縮下沉形成近地面的赤道低氣壓帶和極地高氣壓帶,由于地轉偏向力造成的氣流偏轉又因動力形成了副熱帶高氣壓帶和副極地低氣壓帶,三圈環流也因此形成。地球自轉是不受全球變暖的影響的,受影響的是赤道地區和極地之間的氣溫差。兩地間的氣溫差加大則環流增強,反之則三圈環流減弱。那么,全球變暖又是如何影響三圈環流的呢?這要從全球變暖的根本原因入手。
近年來全球氣溫快速上升的原因主要是人類燃燒礦物燃料排放的二氧化碳等溫室氣體增多,以及毀林導致的空氣中的二氧化碳等溫室氣體的含量持續上升。二氧化碳等溫室氣體的增溫原理主要是由于其能吸收地面的長波輻射,吸收的能量多了,氣溫也就上升了。由于大氣的流動性,我們先假設大氣中的二氧化碳等溫室氣體的增幅沒有地區差別。再此前提下,我們來分析三圈環流的變化情況。
隨著溫室效應全球變暖,赤道地區和極地之間的氣溫差是增大的,尤其是在冬季。赤道地區因空氣中二氧化碳等溫室氣體的增多而吸收的地面長波輻射增多,氣溫上升,極地也應因此而上升,但極地的下墊面多為冰雪覆蓋,冰雪主要是對太陽輻射的反射作用,而其吸收后再發出的地面輻射是非常有限的。二氧化碳等溫室氣體對反射出的短波輻射幾乎沒有吸收作用,只對地面發出的長波輻射有吸收作用。因此,極地的增溫幅度要遠小于赤道地區的增溫幅度。另外,冰雪融化大量吸熱也是導致極地增溫幅度小的重要原因。冬季赤道地區和極地間的溫差增大的原因就更直觀一些。冬季的極地處于極夜狀態,沒有光照,地面發出的長波輻射也就很微弱,空氣中二氧化碳含量的多少也就沒有了用武之地。所以,冬季極地和赤道地區的溫度差比過去會變得更大,三圈環流也就變得更強。
三圈環流的增強導致近地面的各個氣壓帶和風帶都得以增強,西風帶在冬季的增強變得尤為強烈。更為強烈的西風從溫暖濕潤的大西洋帶來更多的水汽(隨西風帶的增強北大西洋暖流也是增強的,它帶來的增溫增濕作用也相應增強),強烈西風沿兩個風道東來,一是北側風道從比斯開灣、英吉利海峽、北海、波羅的海沿西歐平原、中歐平原、東歐平原翻越烏拉爾山到達西伯利亞地區。此時,來自北冰洋的南下氣流起到了作用,它與濕潤的西風共同作用到達北疆的阿爾泰山區,因為受到地形的抬升作用形成地形雨,以暴雪的形式完成降水。過去人們總是誤以為這是來自北冰洋的水汽,因為風從北面吹來,且離北冰洋又是那么近,但是,冬季的北冰洋冰雪覆蓋、氣溫極低,北極地區又處在極夜的籠罩之下,哪能蒸發起多少水汽呢?所以,北疆地區冬季的降水的水汽幾乎都來自遙遠的大西洋。另一個風道是較為靠南的,我們就叫它南側風道,這是來自地中海地區的。冬季隨著太陽直射點的南移,氣壓帶風帶都相應南移,北緯三四十度之間的地中海地區也受西風帶的影響。在南側風道,西風從大西洋經直布羅陀海峽、地中海、黑海、里海、圖蘭低地到達阿爾泰山區,一部分直接經阿拉山口進入北疆準格爾盆地,產生暴雪等強降水天氣。當然,南北兩條風道在中部地區會有所交混。
當隆冬季節亞洲高壓勢力極強,完全控制內陸時,北疆降水形成的條件會消失,新疆就會處在干冷氣團的控制之下。夏季,南側風道因氣壓帶風帶的北移而不再輸送水汽,但北冰洋會因為冰雪融化、陽光照射等原因而為北疆輸送較多的水汽。
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Abstract: This paper briefly introduces the gas fire extinguishing system technology development process, and some common gas fire extinguishing technology. The gas fire extinguishing system in the level of technological development, existing problems, standards and specifications are introduced, and the gas fire extinguishing technology development prospects and the recent development of new fire extinguishing agent.
Key words: China gas fire extinguishing agent; fire extinguishing principle; ozone; fire
中圖分類號:TU998.1引言:隨著科技的發展,世界經濟的迅速提升,工業建設的和民用建筑尤其是高層建筑的不斷涌現。設備對滅火劑的要求越來越高,要求撲滅可燃氣體、可燃液體和電器等的火災,氣體滅火劑應運而生。氣體滅火劑的使用最早始于十九世紀末期一些經濟發達的西方工業國家。一些西方發達的國家不斷的研發新型的氣體滅火劑,例如鹵代烷1211、1301。
一、氣體滅火的幾種技術
美國消防協會于1968年制訂了鹵代烷滅火系統的應用技術標準,我國從六十年代也開始了鹵代烷滅火劑的研究。由于該種滅火劑濃度低、滅火效率高等優點,鹵代烷當時盛行一時。當時在計算機房、文物檔案庫、通信廣播機房、微機房和設備室內等建成的氣體消防系統,采用的滅火劑大多是鹵代烷――1301。當時,人們認為哈龍1301是適合各種不同類型火災的最佳的火焰抑制劑。但是,隨著監控技術的發展,人們發現其對大氣臭氧層的破壞,不同程度造成全球變暖。1993年在加拿大出臺了《蒙特利爾協定》,限制生產破壞臭氧層的物質,決定逐步停止鹵代烷滅火劑的使用。因此,需要研制新型的替代滅火劑和滅火技術?,F在哈龍的替代物多種多樣,例如CO2、七氟丙烷、氣溶膠、IG541(煙烙盡)等替代產品。
二氧化碳容易被液化,可以罐裝儲存,在制造技術上難度小,同時其價格較為便宜。二氧化碳在滅火時,不污染火場環境,對保護區內的被保護物不產生腐蝕和破壞作用,不僅可以撲救A、B、C類火災[1],在高濃度下還能撲救固態深位火災,所以在撲救水和泡沫滅火劑無法保護的場所,顯示了較好的功能。近幾年,由于鹵代烷滅火劑的使用限制,二氧化碳滅火劑的應用有擴大的趨勢。二氧化碳滅火機理是通過向一個封閉空間噴入大量的CO2氣體后,將空氣中氧的含量由正常的21%降低到12%以下或二氧化碳的濃度達到30%~34%時,可達到窒息中止燃燒的目的[2]。1Kg的液體二氧化碳在常溫常壓下能生成500m3左右的二氧化碳氣體,這些氣體足以使1500m3空間范圍內的火焰熄滅。然而,CO2的這種窒息作用對人體有致命危害,其最小設計滅火濃度(34%)大大超過了人的致死濃度,危險性極大,故在經常有人的場所不宜使用。如須使用,在氣體釋放前,人員必須迅速撤離現場。
七氟丙烷又稱為FM―200或HFC―227ea,是HFC的一種。滅火機理與鹵代烷系列滅火劑的滅火機理相似,屬于化學滅火劑的范疇,通過滅火劑的熱分解產生含氟的自由基,與燃燒反應過程中產生支鏈反應的H 、OH-、O2-活性自由基發生氣相作用,從而抑制燃燒過程中化學反應來實施滅火。七氟丙烷氣體滅火劑不導電、不破壞大氣臭氧層,在常溫下可加壓液化,在常溫、常壓條件下能全部揮發,滅火后無殘留物。七氟丙烷屬于全淹沒系統,可以撲救A、B、C類和電器火災,可用于保護經常有人場所。
氣溶膠滅火劑是由氧化劑、還原劑及粘合物結合成的固體狀態化學物質,屬于煙火型滅火劑。氣溶膠膠粒具有高分散度、高濃度特點,大部分微粒直徑小于1um,可較長時間懸浮在空氣中,較易粘附在物體表面。水蒸汽、CO2、N2等,堿金屬鹽(鉀鹽等)和金屬氧化物(K2O等)起主要滅火作用,滅火效率較高。氣溶膠用作滅火劑是在近30年才被人們認識、發現和重視,可分為冷氣溶膠和熱氣溶膠二種。目前,國內廣泛使用的氣溶膠為熱氣溶膠,它是通過含能滅火劑的燃燒,產生大量的固體微粒和部分氣體,均勻分布在空間內,形成氣溶膠,達到快速高效地抑制火災的目的。
煙烙燼(Inergen)與IG-541滅火劑為同類產品,是由氮氣(N2,52%)、氬氣(Ar,40%)和二氧化碳(CO2,8%)三種氣體組成的無色、無味、無毒的混合氣體,來源于大氣,又釋放回大氣,不破壞大氣臭氧層,對環境無任何不利影響。不導電、滅火過程潔凈,滅火后不留痕跡。IG-541屬于全淹沒系統,適用于撲救A(表面火)、B、C類及電氣火災,可用于保護經常有人場所。IG541氣體是近期國內地鐵工程采用較多的滅火介質。IG541的滅火機理主要為窒息,但在在規定的濃度范圍內使用,對人體是無窒息、無毒的。它本身不含有毒成分,火災后也不產生有毒物質。另外IG541氣體以氣態儲存,在噴放時不形成霧氣,可確保逃生時能清楚地看到任何緊急逃生門,因而它適于有人停留的滅火場所。
評定一種滅火劑的環境指標一般有三項:ODP值(對臭氧層的耗損潛能值)、GWP(溫室效應潛能值)、ALT(合成物在大氣中存留壽命)。哈龍1301的三個環境特性指標值大部分最高,這正是其被淘汰的主要原因之一。CO2和FM-200對臭氧層不破壞,但在大氣中存活壽命較長,同時,大量的CO2和FM-200進入大氣層后,對全球溫室效應會有較大的影響。美、英等國已將其列入受控使用計劃之列,不宜作長期替代物考慮。氣溶膠是液體或固體微粒懸浮于氣體分散介質中形成的一種溶膠,氣體主要是氮氣,少量的CO2氣體和水蒸氣,因此氣溶膠滅火劑對臭氧層不破壞,幾乎不產生溫室效應,對環境無污染。IG541不存在溫室效應,對臭氧層不破壞,更不會產生具有長久大氣壽命的化學物質,是一種真正意義上的“零污染”,是一種環境因素可以打滿分的“綠色”產品。因此,單從環境影響因素來看,氣溶膠和IG541明顯優于另外兩種滅火劑。人類只有一個地球,在今后的工程中,應結合實際,選擇合適的氣體滅火系統和滅火劑。
氣體滅火系統技術發展前景和近年來國際上研制新型滅火劑
目前,西方工業發達的一些國家,研究氣體滅火技術的應用已朝向水系統方向發展,即以水作滅火劑代替氣體――細水霧,現已應用于具體工程。該系統還處于不斷的自我完善階段,不同的細水霧滅火系統只適用于規定的保護對象大小,不具備通用性,局限性較大。但由于其采用水作為滅火劑,通過噴出細小的水霧,吸熱蒸發和降低空氣中氧含量為滅火原理,其工程投資造價低于現有的氣體滅火系統。如何提高細水霧滅火系統的通用性,使工程設計能夠達到靈活運用,是該滅火系統研究的發展方向,它的成功開發,將為替代氣體滅火系統開辟一個新的發展空間。美國從20世紀70年代就對該項技術進行研究,并與1998年開發出中壓系列噴頭,主要用于對可燃液體火災防護的中壓全淹沒的細水霧滅火系統。芬蘭、澳大利亞等國也已經生產出一系列專利產品。我國于20世紀90年代末開始進行細水霧滅火系統的研究開發和試驗工作,并列為國家“九五”科技攻關項目。一些科研機構和生產企業已經相繼開發出了細水霧滅火系統。細水霧由于其材料獲取方便,投資造價較低,使其有廣闊的發展前景。在這方面的研究和應用將會是滅火技術的一個重要的發展方向。
結束語總之,滅火技術有著各自的優勢與不足之處,但都能在各自的優勢場所盡情的發揮作用。在掌握國內外消防行業最新發展動態的前提下,不斷加大研發力度和新產品的開發,本著以質取勝、以新爭天下的發展方針,不斷開創氣體滅火技術的新篇章。
參考文獻:
[1]建設部編.《建筑設計防火規范》(GB50016―2006)
[2]公安部編.《二氧化碳滅火系統設計規范》(GB50193-93)
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關鍵詞:“課題”研究;地理實踐能力;中圖版教材
一、地理實驗能力的培養
地理實驗是根據學習或研究目的,在人為模擬自然現象的條件下,通過儀器或其它方式使所要研究的地理事物和現象及其變化過程表現出來。自然地理時空尺度大,所以地理實驗在自然地理部分的學習中應用較多。以中圖版地理必修1“課題”中的“模擬大氣溫室效應”為例展示如何開展地理模擬實驗。
模擬大氣溫室效應的實驗[1]
1.活動設計
*活動形式:以小組為單位進行實驗活動,為了每個學生都參與,可以限制每個小組的人數。
*實驗準備:要求學生認真閱讀教材第31頁的課題內容,準備實驗所需用具;小組討論制定活動計劃,明確分工,設計實驗記錄表。
2.實施過程
*教師檢查各組實驗計劃和記錄表(參考表1),并提出修改建議。
*學生利用課間和中午的時間完成實驗,記錄觀測數據。
*小組成員一起對觀測數據進行分析,寫出書面報告。
*各小組代表在課堂上闡述分析結論,進行評價。
學生通過動手操作實驗過程,理解了大氣的溫室效應現象,培養了動手操作實驗的能力和科學實驗的精神。學生完成實驗操作并不意味著研究結束,實驗后的反思同樣重要。并不是所有的地理實驗都能按計劃順利開展,實驗過程可能出現各種突況,實驗結果也可能與應有結果產生較大差異。教師借此引導學生進行失敗原因的反思,找出問題所在,提出改進方法。
二、地理觀察與觀測能力的培養
地理觀察能力是對地理事物有目的、有計劃的知覺能力。通過實踐觀測,可激發學生學習興趣,增強學生的觀察能力、綜合分析能力。以中圖版地理必修1“課題”中的“尋找正午太陽高度角變化的證據”為例展示如何開展地理觀測實驗。
正午太陽高度的觀測實驗
1.實驗目標
觀察、記錄某個物體正午影子的長短變化,通過測量、記錄,證實正午太陽高度角變化規律。
2.實驗準備
要求學生認真閱讀教材第3頁的課題內容,準備實驗所需用具(時鐘、指南針、足夠長度的皮尺、量角器、旗桿、樹枝等)。學生根據各自的作息時間和家庭住址情況,自由組合。小組討論制定活動計劃,明確分工,設計實驗記錄表。
3.實施過程
*教師檢查各組實驗計劃和記錄表(可參考表2),并提出修改建議。
*按照計劃進行觀測。注意根據每節后的提示檢查進度,要求觀測三周。
*匯報觀測結果。匯報項目包括課題計劃、觀測過程、觀測結果、自我評價。
通過該課題的研究,學生不僅能深入而全面地理解相關的原理和規律,提高地理觀察與觀測能力,而且對培養想象力和空間思維能力大有裨益。
三、地理調查與考察能力的培養
地理調查是指通過參觀、訪問、查閱資料等多種方式,對學校所在地或某一特定區域的地理環境,進行直接的、有計劃的、全面系統地了解和研究的活動。
由于地理調查的場所主要在室外,因此開展地理調查活動必須先制訂調查計劃。學生應帶著問題去調查并及時作好調查記錄。調查活動結束后,學生根據自己的認識并結合所學的地理知識與原理,寫出調查報告,提出存在的問題和解決對策。以中圖版地理必修第2冊“調查家族人口的增長和遷移”為例,展示學生地理調查能力的培養策略。
家族人口的增長和遷移的調查
1.調查目標
學生通過調查本家族人口增長和遷移情況,了解人口增長的特點以及人口遷移的原因、人口增長和遷移對環境的影響。
2.活動設計
*制定家庭成員情況的調查計劃。學生向自己的祖父母調查他們的父母以及祖父母的有關情況,以表3的形式整理出整個家族五代的人口數以及相關情況。
*調查每代每個家庭的人口數、出生地、居住地、遷移經歷、受教育程度和生活水平。如有可能,請學生展示每一代或目前的全家福照片。
*繪制家族每代人口總數的統計圖表。
*繪制每代、每個成員的遷移路線。
3.實施步驟
*個人研究階段。學生向家庭成員發送調查問卷;根據調查結果制作統計圖表;形成初步研究成果。
*小組研究階段。小組內交流個人研究成果;對各家族的情況進行統計匯總,完善統計資料。
*課題總結階段。對資料和數據進行分析歸納;分析原因,撰寫調查報告;完成統計圖表,畫出人口增長折線圖、人口遷移路線圖。
通過該課題的研究,學生不僅能了解人口增長的特點、人口遷移的原因及其對環境的影響,而且提高了對地理的學習興趣,寓地理知識于活動之中,讀圖、繪圖能力和地理調查能力均得到提高。
四、地理制作與繪圖能力的培養
地理制作與繪圖融地理知識的科學性、趣味性、實用性于一體,主要讓學生制作簡易的地理教具和繪制地圖等。在這些活動過程中可充分體現學生的主體地位,鍛煉學生動手動腦能力。中圖版地理必修第1冊的課題“畫出自然地理要素之間的影響鏈”即重在培養學生的地理繪圖能力。
畫出自然地理要素之間的影響鏈
1.活動設計
*知識準備:理解各種自然地理要素的特征。學會通過調查,了解自己所在地區自然地理環境的特征。
*實施方式:個人獨立完成。
2.實施過程
*分析自然要素中某一要素對其它地理要素的影響。
*以所在地區的自然地理要素為例,說明各要素之間相互影響和相互制約的關系。
*畫出符合自己所在地區自然地理要素之間的影響鏈。
五、地理問題分析與決策能力的培養
分析解決地理問題類活動即學生根據所學的地理知識和原理,分析所在區域的環境與發展問題及產生原因并提出相應的解決措施。中圖版教材課題中的“分析生產活動對環境的影響”、“關注你身邊的環境問題”和“比較可持續發展的不同對策”均能體現學生該項能力的要求。以“關注你身邊的環境問題”為例展示如何培養學生的該項能力。
關注你身邊的環境問題
1.活動設計
*學生成立相關的環?;顒有〗M,確定本組課題,如本地的垃圾污染及處理的調查、污水處理廠的調查、水污染的調查等。
*制定調查計劃并組織實施,如到現場參觀采訪,收集文字、照片、視頻、實物等資料。
*小組整理資料,撰寫調查報告,制作演示文稿等。
2.實施步驟
*個人研究階段。選擇當地某一環境問題為課題;查找資料,進行實地調查;形成初步研究成果。
*小組研究階段。選擇同一環境問題的學生組成課題研究小組;個人將自己形成的初步研究成果在小組內進行交流,對資料和數據進行分析歸納;小組討論,分析原因,研究對策;最后撰寫課題研究報告。
*課題總結階段。各課題組在全班匯報交流本組研究成果;評選出優秀作品,修改補充后在學校交流。
掌握正確的地理問題分析方法是地理問題分析與決策能力培養的關鍵所在,教會學生分析地理問題的方法尤為重要。具體來講即分析該區域“在什么地方”、“是什么”、“為什么”、“怎么辦”和“會怎樣”的過程。
綜上所述,中圖版教材的課題研究重在培養學生的地理實踐能力,各個課題對某一項具體能力有所側重,各個活動內容、開展形式有所不同,但也有共性。如在開展課題研究時要明確“課題”研究目的,研究方法(如觀察法、調查法、實驗法、測量法等),研究計劃或具體步驟,“課題”研究成果匯報(調查研究報告、實驗報告、學術論文等),“課題”研究評價等。
參考文獻:
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[關鍵詞] 素質教育 三維目標 課堂教學
新課程標準要求對學生進行全面的素質教育。“三維目標”是新課程的“獨創”,是新課程推進素質教育的根本體現,它使素質教育在課堂教學中的落實有了重要的抓手和堅實的操作性。以下是我在平時教學中具體實施素質教育,尤其是落實“三維目標”中的情感態度與價值觀教學所作的一些嘗試。
一、在物理課堂上進行辯證唯物主義教育
《中學物理課程標準》中明確指出,物理教學在傳授知識、培養能力的同時,必須結合教學進行辯證唯物主義的教育。物理學與哲學有著密切的聯系,而且物理學本身就包含著辯證唯物主義思想,以辯證唯物主義的認識論為指導思想來組織物理教學,培養學生樹立科學的世界觀、人生觀和價值觀。
比如,堅持物質第一性、意識第二性的觀點。我在進行“磁場”教學時,首先讓學生認識到看不見的“場”是客觀存在的一種特殊物質,進而使學生理解“場”的作用及意義;對力的教學中強調力是物體對物體的作用,力不能脫離物體而單獨存在等。又如,量變到質變的觀點:事物的變化總是由量變開始,經過一定的累積而引起質變的。我在“物態變化”的教學過程中,使學生認識到當溫度變化達到凝固點或沸點時,就會引起物質發生物理性質的變化。這是物體的量變到一定程度引起質變的典型事例。
二、物理課堂上的人文教育
在物理教學中貫徹人文教育,也是物理教學的重要任務。教師要充分挖掘教材中的情感因素,并在課堂上恰到好處地發揮出來。例如,在講到“溫室效應”時,我充分引導學生了解溫室效應的形成原因、對地球和人類的危害;在進行核能的教學中向學生介紹烏克蘭的切爾諾貝利核事故、日本大地震引發的福島第一核電站的核泄漏,提醒學生關注核安全,關注人類的生存狀況,關注生態環境;在學習能源開發問題時,講到太陽能是人類共同擁有的財富,可人類至今使用得很有限,我們應該學好科學知識,將來去探索和開發太陽能及其他新能源為人類服務,解決人類的能源危機問題。這樣,在教學中引導學生關注社會的可持續發展,讓學生關心自然、關心社會、關愛他人,使學生在情感共鳴中受到潛移默化的人文教育。
三、物理課堂上的審美教育
在物理教學中貫徹美育思想,讓學生感受物理學的美、感受科學美,也是物理教學的重要任務之一,教師要借此培養學生的審美觀。
物理學中的美有很多:有物理現象的奇特美,如2011年1月8日在長春市的天空中太陽的“左右”兩側出現兩個“小太陽”,太陽的上端還有一道強光在太陽外側圍出一圈彩虹般的光環,這種“三個太陽”的自然奇觀名為“幻日”,是由于光的折射形成的奇特美。還有物理規律本事所顯示出來的美,如光的反射定律的對稱美、能量守恒定律的和諧美等。也有人類的創造美,如“嫦娥一號”衛星讓中國古代嫦娥奔月的夢想變成了奔月的現實;“神舟八號”飛船和“天宮一號”目標飛行器對接等都是物理學的成果轉化成了現代科學技術,這些科學成就充分展示了人類的智慧和創造美。這些先進的科學技術,既能拉近物理與現實生活、生產及科學技術間的距離,又讓學生領略到物理科學的應用價值,更能激發學生感受物理美的激情。
四、物理課堂上的音樂教育
關于音樂知識與物理學的關系,主要是聲學部分的有關內容。我在課堂上請學生進行才藝表演,有個學生用七個裝著不同高度水的啤酒瓶敲出優美的歌曲《一閃一閃亮晶晶》,將學生帶入音樂的世界。學生陶醉其中的同時,識別了音調和響度的不同。接在讓同學閉上眼睛,讓另一位同學用自制的笛子演奏,使學生很容易分辨出音色的不同。這樣不僅豐富了課堂教學內容,使堂教學與學生興趣結合,更有助于提高學生的綜合能力,為學生的未來發展奠定良好的基礎。
五、物理課堂上的體育健康教育
當我在進行力學內容的教學時,為了加強對學生的體育健康教育,我讓一個男生和一個女生進行拔河比賽(在男生握的棍上事先抹上油),結果女生獲勝。這引起了學生的好奇和疑問,借此引入摩擦力,激發學生學習的熱情,收到了很好的效果。又如在學習流體壓強和流速的關系時,介紹足球比賽中的“香蕉球”的原理,同學們紛紛發表見解,各抒己見,并摩拳擦掌,相約下課后好好踢一場球。就這樣于娛樂中學習,讓學生學得輕松、快樂。
六、物理課堂上的實驗勞動能力教育
物理是一門以實驗為基礎的學科,許多物理知識的獲得都是通過觀察、實驗總結得出的,因此,我在平時的教學中就注意加強實驗能力的訓練。同時指導他們多動腦、勤動手、善疑問、愛觀察、多總結,鼓勵他們參加各種各樣的小實驗、小制作。這都是勞動能力、勞動技巧的鍛煉,也是使學生綜合素質提高的一個重要途徑。
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一、中學生物教學課程目標的定位
通讀《中學生物課程標準》和新世紀中學生物教材,不難發現中學生物教學課程目標的定位基于以下兩個基本點:
1.課程目標要適應社會發展的需要
在充滿希望和挑戰的21世紀,科學技術與社會發展將相互作用??萍紝⒏叨壬鐣鐣⒏叨瓤萍蓟?。社會的高度科技化要求公民具有較高的科學素養,包括科學知識、科學觀點、科學態度、科學精神、科學方法、科學價值觀、科學思維習慣和行為習慣等。生物科學在社會發展中的地位和作用要求我國涌現出一大批站在生物科學前沿的創新型人才。從這個意義上說,中學生物課程一方面要求廣大受教育者具有較高的生物科學素養,另一方面又要為將來可能從事生物科學研究的人才在態度觀念、知識和能力等方面打好生物學基礎。從國際上看,全球經濟的一體化使人類社會高度信息化和科技化,高科技的發展引發知識經濟時代的到來。全球面臨人口、糧食、健康、能源、資源和環境等問題,給各國的基礎教育,尤其是發展中國家的基礎教育提出了嚴峻的挑戰,要求基礎教育的教育目標作適當的調整,如強調國際化,具有收集和處理信息的能力,樹立全球意識和環境意識,樹立人與自然和諧共處,可持續發展的觀念,學會學習,學會關心,學會發現,學會創造等。
2.課程目標要符合學生發展的需要
關于學生發展的需要,首先應當研究中學生學習生物科學的心理特征和認知規律,了解哪些內容是學生樂于學習的,哪些內容對學生的終身學習和發展具有較高的價值,而不是單純從學科知識的系統性出發,選取學生應當學習的內容。調查表明,關于動植物的形態結構和分類等事實性知識,名詞術語較多;有些動物是學生不常見的,《教學大綱》和教材從學科知識的系統性出發,將它們作為代表動物或代表植物講述,學生的學習興趣就低。關于原理性知識和程序性知識,能夠使學生理解為什么,懂得怎么做,是學生非常感興趣的。例如,生物的性狀是怎么遺傳給后代的?遺傳物質是怎樣發現的?等等。
因此,面對生物學科的新標準、新教材,在生物教學的實施過程中要有一個全新的教學理念。如在制定每節課(或活動)的教學目標時,要充分考慮課程目標在整個教學過程中的相互融合和滲透。要考慮到學生終身發展的需要,特別要注意能力和情感、態度與價值觀方面的要求。
二、探究性、研究性學習的實施
“探究性、研究性”學習是基礎課程改革過程中所倡導的一種全新的學習方式。按照這種學習方式,生物教學的過程是師生交往,共同發展的互動過程。教師必須向學生提供更多的機會讓學生親自參與和實踐。這種有目的、有步驟的學生自主學習活動主要包括對生物及其相關事物進行觀察描述,提出問題,從各種信息渠道查找信息,提出假說,驗證假說,思維判斷,做出解釋,并能與他人合作和交流等。因此,教師在引導和組織學生進行探究性學習時要注意以下幾點:
1.需要為探究性學習創設情境
例如,提供相關的圖文信息資料、數據,或呈現生物標本、模型、生活環境,或從學生的生活經驗、經歷中提出探究性的問題,或從社會關注的與生物學有關的熱點問題切入。如當前全球氣候變暖,氣溫升高,這種現象被稱為溫室效應,原因是由于二氧化碳的濃度升高,請學生探究減緩溫室效應的措施等。
2.應該鼓勵學生自己觀察、思考、提問,并在提出假設的基礎上進行探究性活動方案的設計和實施
例如,現有一段小長骨及相關器材,請設計實驗方案鑒定該骨是老年、成人,還是少年兒童的骨?鼓勵學生自己設計生物實驗,探討該骨的化學成分,激發科學探究的興趣,培養學生動手能力。
3.注意課內外活動相結合
教師應打破課堂內外的約束,有計劃地安排好需要較長時間才能完成的活動,包括必要的調查、訪問、參觀等,充分利用多種教學資源,保證活動時間的落實。
4.重視探究性學習報告的撰寫和交流
教師應培養學生通過文字描述、數學表格、示意圖、曲線圖等方式完成報告,并組織交流探究的過程和結果。
三、生物實驗教學的創新
根據《中學生物課程標準》編寫出的各種版本的生物教材,在實驗教學方面增加了許多實驗課題,如人教版高中生物教材(新)所安排的演示實驗、學生實驗、課外小實驗比以前的教材增加了很多。在實驗的設計,材料的選取,活動的組織等方面提出了許多新的要求。但由于目前學校條件的限制(特別是農村中學),完成生物課的實驗教學任務困難重重。由于學校條件的限制或老師對實驗教學認識不足,大部分生物實驗課程是老師在黑板上講講畫畫完成的。因此,如何加強和完善中學生物實驗課的教學工作,這是關系到學生動手能力的培養和生物科學素質形成的關鍵環節。教師要根據生物課實驗周期長,且試驗結果受季節影響較大等特點,充分利用現有的教學資源,創造性地改革生物實驗課的教法學法。
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教學是教師指導學生主動掌握知識、技能,發展智力與體力,并形成一定思想品德的過程,它具有復雜的結構體系。在這一結構體系中,教學方法則是其關鍵環節之一。教師正確地選擇和不斷地改革教學方法,不論是對個別學生的指導還是對班級授課來說,都是教學過程中至關重要的事情。隨著高中新課程改革的深入,學校教育要改變傳統應試教育的教育觀,以素質教育為目標,改革課堂教學模式,培養學生的綜合素質能力。在教學中如何運用恰當的教學方法提高學生的學習興趣呢?筆者在總結多年教學經驗的基礎上,根據學生特點,對高中化學的教學方法進行了大膽改革,以激發學生學習動機,培養學生學習興趣為目的,注重整體把握,理論聯系實際,多種教學手段結合,取得了良好的教學效果。
一、教與學主置互換,培養學生自主學習能力
教育家克萊·p·貝德福特說:“如果你用激發好奇心方式教他學習,他終生都會不斷地學習。”提問題是開啟思維和發展思維的源泉。傳統的課堂教學中,教師一般都采“取填鴨”式教學,不管學生的接受能力,一味地給學生強調所謂的考點、重點,讓他們死記硬背,不給學生自由發揮的時間和空間。教師過分強調自身的主導作用,造成學生主體作用的缺失,間接地扼殺了學生的自主學習能力。新課程強調的是教學過程是師生交往、積極主動、共同發展的過程。教學即交流,交流即對話,交流即參與,它是一種教學活動,也是一種教育精神。對學生而言,教與學主置的互換凸顯了學生的個性;對教師而言,上課不再是無謂的犧牲和浪費時間,而是傳授知識、自我實現的過本文由收集整理程。所以,在教學中教師要善于抓住時機,引導學生多質疑、多發問,變學生的“被動接受”為“主動探究”。轉變以前教師為中心,滿堂灌,大量題海戰術的教學方式為以學生為主體,指導學生開展自主探究式的學習方式。
二、創設問題教學情境,激發學生的學習積極性
創設問題情境是指在新奇未知事物的刺激下,學生在認知中提出問題或接受教師提問并產生解決問題的強烈愿望,作為自己學習活動目的的一種情境。研究表明:當感性輸入的信息與現有認知結構之間具有中等程度的不符合時,人的興趣最大。因此,教師必須精心創設問題教學情境,有效地調動學生主動參與教學活動,使其學習的內部動機從好奇逐步升華為興趣、志趣、理想以及自我價值的實現。教師就教學內容設計出富有趣味性、探索性、適應性和開放性的情境性問題,并為學生提供適當的指導。通過精心設置支架,巧妙地將學習目標任務置于學生的認知范圍,讓學生產生認知困惑,引起反思,形成必要的認知沖突,從而促成對新知識意義的建構。如在講溫度和催化劑對化學反應速率影響的時候,每個實驗都先提出問題,讓同學們預測結果,帶著問題進行實驗,等到實驗完成了,結果也就一目了然了。這樣預測結果無論正確與否,學生都能記憶深刻。
在多年的教學過程中,我認為,問題教學情境的創設,要注意這幾個問題:1.教學過程中不要把所有問題都講出來,要讓學生有問題可提。2.發現和提出問題時,要給學生留出思考的時間。3.因勢利導,逐步克服為提問題而提問題的錯誤傾向,使學生提的問題有價值。
三、結合實際生活和科技前沿,提高學生學習化學的興趣
我們知道,哪里有物質,哪里就有化學,可以說化學無處不在,生活中處處存在化學。課堂教學中,結合實際提出問題,引起爭論,教師可以順勢用化學知識來做解釋。如結合圖片,讓學生討論平谷縣的溶洞是在怎么形成的?這時教師可在學生回答完之后,加以解釋,這是難溶的碳酸鈣與可溶的碳酸氫鈣之間互相轉化形成的。另外,結合生活中水壺里邊的水垢,講解泉水、井水等常是硬水,在水壺和鍋爐里能形成水垢,這是由于生成了碳酸鈣等沉淀的緣故。并且提出水的硬度高對生活和生產都有危害。通過這一番講解,學生的學習興趣大增,對碳酸鈣與碳酸氫鈣間轉化這一知識印象更深刻。還有利用目前很熱門的環境問題引發學生學習化學的興趣:如酸雨是怎么形成的、溫室效應的原理、臭氧層空洞、汽車尾氣、土壤改良等問題,學生聽說過,卻很少認真思考過。舉出這
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些實例可以激發學生學習化學的興趣。
四、運用多媒體教學,強化認知效果