1. 生物學和化學分別有哪些尖端科技是需要大量計算機技術的支持的
「系統生物學」是現在「生物學」最熱門的研究領域之一。(此網業連接不到,不好意思)可看看下列回答
從生物學的研究方向來看,無論是宏觀,還是微觀,僅僅掌握單一的生物學知識是無法勝任的。從生物學發展趨勢來看,今日的尖端科技,明日就可能成為生物科技發展的基礎。這就需要我們的學生不斷掌握新知識,了解新成就。只有這樣,才有可能站在前人...相關資料請看http://www.hqzx.e.sh.cn/mainweb/sw/kctz/smfz.htm
其次是基因工程范疇的系列問題要用到關於計算機類的問題(如:基因識別器, 生物特徵 身份鑒別 模式識別)。要用到生物計算機。
生物計算機
生物計算機是以生物界處理問題的方式為模型的計算機。目前主要有:生物分子或超分子晶元、自動機模型、仿生演算法、生物化學反應演算法等幾種類型。
計算機工業在近幾十年內飛速發展,其速度令人瞠目。然而目前晶體管的密度已近當前所用技術的理論極限,晶體管計算機能否繼續發展下去?所以,人們在不斷尋找新的計算機結構。另一方面,人們在研究人工智慧的同時,借鑒生物界的各種處理問題的方式,即所謂生物演算法,提出了一些生物計算機的模型,部分模型已經解決了一些經典計算機難以解決的問題。
生物計算機目前主要有以下幾類:
1. 生物分子或超分子晶元:立足於傳統計算機模式,從尋找高效、體微的電子信息載體及信息傳遞體入手,目前已對生物體內的小分子、大分子、超分子生物晶元的結構與功能做了大量的研究與開發。「生物化學電路」 即屬於此。
2. 自動機模型:以自動理論為基礎,致力與尋找新的計算機模式,特別是特殊用途的非數值計算機模式。目前研究的熱點集中在基本生物現象的類比,如神經網路、免疫網路、細胞自動機等。不同自動機的區別主要是網路內部連接的差異,其基本特徵是集體計算,又稱集體主義,在非數值計算、模擬、識別方面有極大的潛力。
3. 仿生演算法:以生物智能為基礎,用仿生的觀念致力於尋找新的演算法模式,雖然類似於自動機思想,但立足點在演算法上,不追求硬體上的變化。 4. 生物化學反應演算法:立足於可控的生物化學反應或反應系統,利用小容積內同類分子高拷貝數的優勢,追求運算的高度並行化,從而提供運算的效率。DNA計算機 屬於此類。以下將著重介紹自動機模型中的計算神經網路和生物化學反應演算法中的DNA計算機的模型。
計算神經網路
早在1943年心理學家W. McCulloch和數學家W. Pitts合作提出神經元的二值邏輯模型。1949年D. Hebb提出了改變神經元連接強度的學習規則,這一規則至今在各種網路模型中起著重要作用。1962年F. Rosenblatt提出感知機模型。1982年美國物理學家J.Hopfield提出一種全新的神經網路模型 ,它體現了D. Marr的計算神經理論、耗散結構和混沌理論的基本精神,用S型曲線替代二值邏輯,引入「能量」函數,使網路的穩定性有了嚴格的判斷依據,模型具有理想記憶、分類與誤差自動校正等智能。Hopfield模型的動力學特徵的分析提供了有力的研究方法。
神經網路系統模擬大腦的工作方式,由大量簡單的神經元廣泛相互連接而成,形成一種拓撲結構。大腦具有相當高級的處理信息的能力,與傳統計算機模型相比,大腦具有如下特徵:首先是大規模並行處理能力,其次是大腦具有很強的「容錯性」和聯想功能,第三是大腦具有很強的自適應能性和自組織性。在這些方面,目前的傳統計算機模型是難於實現的。
具體的神經元模型主要是如何更好地反應神經元在刺激下發放電位的本質。大多數模型把神經元之間的連接考慮成線性連接,輸入層與輸出層直接相連,沒有中間所謂隱單元層。每個神經元只能是興奮態或抑制態,任一神經元的輸入是其他神經元的輸出通過突觸作用的總和。如果考慮興奮態和抑制態之間的過渡情況,可以採用S型曲線來表徵神經元的非線性輸入和輸出特性,如J. Hopfield模型;也可以按照統計物理學的概念和方法,神經元的輸入由神經元狀態更新的概率來決定,如波爾茲曼機模型;還可以在神經元的輸入與輸出層之增加中間變換層,如感知機模型;增加反向誤差校正通道的反傳播模型等等。通過對神經元的形態與功能的不同表達,可以產生不同的模型。
DNA計算機
1994年,美國加州大學的L. Adleman博士在《Science》上公布了DNA計算機的理論,並成功地在DNA溶液的試管中進行了運算實驗。L. Adleman博士的DNA計算機完全是一種新的觀念。其基本設想是:以DNA鹼基序列作為信息編碼的載體,利用現代分子生物學技術,在試管內控制酶作用下的DNA序列反應,作為實現運算的過程;即以反應前的DNA序列作為輸入的數據,反應後的DNA序列作為運算的結果。DNA計算機是一種化學反應計算機。到目前為止,已有人通過DNA計算機模型進行實驗解決了一些基本的NP問題。如L. Adleman博士做的對貨郎擔問題(哈密頓圖問題,HPP)的計算,和普林斯頓大學查科普頓作的可滿足性問題(SAT問題) 。所謂NP問題 ,是指人們根據問題類的演算法復雜程度的劃分而言,與P問題相對。P問題是指演算法復雜性隨著問題規模的增長而呈多項式增長的演算法,是可以計算的。NP問題是指指演算法復雜性隨著問題規模的增長而呈指數增長的演算法,是實際上不可計算的。DNA計算機的構想是一種創新,具有巨大的潛力。DNA計算機運算速度快,其幾天的運算量就相當於計算機問世以來世界上所有計算機的運算總量。它的存儲容量非常巨大,而耗能卻只有一台普通計算機的十億分子一。當然,DNA計算機畢竟只是一種理論設想,在很多方面還相當不完善。主要表現在:
1. 構造的現實性及計算潛力。DNA計算機以編碼後的DNA序列作為輸入,在試管內反應完成計算,反應產物及溶液給出了全部解空間,但是最優解如何與其他解分離,怎樣輸出,是一個技術性極強的問題。目前還沒有令人滿意的輸出手段。隨著求解問題規模的擴大,輸出將成為DNA計算機的瓶頸。
2. 運算過程中的錯誤問題。在擴增DNA的過程中,有較高的錯配率,而且大量的DNA在幾百步的反應中也會產生一些支路反應。錯誤會產生偽解,並增加最優解輸出的難度。
3. 人機界面。怎樣使得DNA計算機的輸入和輸出變成一般人可以接受的,否則就無法進行廣泛的應用。
不論如何,DNA計算機的提出拓寬了人們的視野,啟發人們用演算法的觀念研究生命,並向眾多領域提出了挑戰。(http://..com/question/7358400.html為原文出處) 相關「生物 計算機問題可以到http://www..com/s?ie=gb2312&bs=%CE%B4%BD%E2%BE%F6%B5%C4%C9%FA%CE%EF%CE%CA%CC%E2&sr=&z=&cl=3&f=8&wd=%C9%FA%CE%EF+%BC%C6%CB%E3%BB%FA&ct=0觀看(希望你能找到自己想要的)
再說說化學與計算,應該是把對未直元素和試驗等數據用C++編程,編輯的軟體利用是十分有必要的。在程序中模擬試驗,既不要試驗空間,也不會用到很多器具,節省了很多不必要的資源。而且還可以與世界各地專家在網上交流和共同試驗等等,這都是化學,生物計算軟體可開發利用成分...
化學 計算機
想像一下,未來的計算機會成為什麼樣子?假如有人說,讓像果凍一樣的物質去思考,去表達同情心,你覺得可能嗎?對於早已習慣和熟悉了稜角分明的顯示屏、主機和滑鼠的現代一族而言,把計算機想像成為一團軟軟的、滑滑的、沒有固定形狀的果凍,確實有點異想天開。然而,英國布里斯多大學計算機專家安德魯正在做著這樣的夢,他的夢想是,用離子替代電子,用果凍一樣的物質替代硅晶元和電路板。大多數人累了的時候,一般是喝杯咖啡,或者是到戶外去散步,呼吸一下新鮮空氣。安德魯卻與眾不同,當他覺得腦子有些不大靈光,需要點額外刺激時,就讓他的機器人用金屬手指劃拉一下一個盛滿化學液體的盤子。這一盤子的化學液體,就是安德魯所設計的液體計算機的」大腦」原型。離子波的形成和擴散,就是化學計算機的「思考」過程。當運行速度變慢時,「大腦」就會對機械手發出指令,將金屬手指浸到盤子中去,搖晃一下那些神奇的化學液體。
安德魯現在所設計的化學計算機,還只是簡單地模仿人類的手臂和大腦之間的反饋過程,他的志向是,要設計化學處理器,把計算機硬體裝到瓶子里去。經過10多年的研究,安德魯現在已開發出液體邏輯門,並認為他所設計的陣列具有無限的自我重組和修復能力。計算機巨人IBM也認為,利用這種陣列技術,有可能設計出功能強大的新型計算機晶元。此外,安德魯還有另外一個雄心勃勃的目標,即進一步加強「鼓波」的能力,使之無愧於液體腦的稱號。為了證明液體腦的概念潛力無限,前途光明。安德魯特別設計了液體腦的載體———果凍機器人。它有人造的眼睛,合成的荷爾蒙。也許有一天,果凍機器人可以感受到周圍的環境,甚至有可能感受到人類的情感。化學計算機有個十分復雜而又特別迷人之處,稱之為貝洛索夫-恰鮑廷斯基反應(BZ反應),它是由3個不同的反應組成的化學振盪反應。每個反應都有不同的分子和離子,當加入特定的化學成分後,首先觸發第一個反應,所產生的生成物可以觸發第二個反應,隨後第二個反應的生成物又可以觸發第三個反應,第三反應的生成物再觸發第一個反應,由此循環往復。更為迷人的是,各個不同的反應會產生不同的顏色,因此可以形成紅藍交替的波。BZ反應之所以重要,在於利用它可以解決一些數學難題,尤其是一些現在的計算機難以解決的問題。比如,迷宮最短路徑問題。用傳統的計算機解這一問題必須要窮盡所有的路徑,然後再進行比較,這需要耗費大量的時間。而利用BZ反應則不同。由於波在傳播和擴散時,總是走最短的路徑。只要利用照相機,記錄下波的運動軌跡,就可以解決這一難題。
上個世紀90年代中安德魯意識到,BZ反應有更重要的應用,那就是可以用於化學處理器。為此,他組織起一個專門的班子,並開發了兩個化學處理器的概念模型。一個模型可以模仿人類的手臂與大腦的反饋活動。另一個由兩個BZ反應組成,可以在一個布滿傢具的房間內自動移動到目的地。雖然這兩個概念模型表現還不錯,安德魯卻意識到,如果要讓化學處理器處理更為復雜的運算過程,必須要有邏輯門。美國波士頓大學的一項理論研究引起了安德魯的注意。該研究認為,可以模仿斯諾克撞球,製造一種形式簡單的處理器。也就是說,每個球可以代表1或0,球的碰撞過程就是計算過程,球如何相撞,相撞後彈出的方向,可以精確地表現為邏輯過程。換句話說,碰撞結果可以成為邏輯門的等價物。這樣,安德魯的任務就變成如何讓BZ波進行碰撞。去年,安德魯的研究取得重大突破。他把BZ混合物放到鹵化銀薄膠層上,由於鹵化物可以起到化學阻滯劑的作用,膠層可以延緩波的傳播速度。這樣,BZ反應就不會形成完整的圓形波,只是形成了小段的圓弧,並且沿直線進行傳播,安德魯將之稱為BZ彈。BZ彈更多地表現出准粒子的特性,而不是波的特性,其表現與撞球相似。實驗中,安德魯發現,兩個BZ彈在特定的角度相撞時,只在特定的方向產生唯一的輸出。如果僅有一個輸入,則在該方向沒有輸出。這樣安德魯就研究出了邏輯與。此後,他又相繼研究出邏輯或、邏輯非以及邏輯互斥,這就為安德魯的化學處理器奠定了堅實的基礎。安德魯的化學處理器雖然還處於初級階段,但他已把目光轉向了並行化學處理器。對於化學處理器能否成功,人們還處於未知階段,但科學家相信,如果人類能夠具備控制納米級水平製造波的能力,化學處理器就很可能實現。正如一些專家所言,不管安德魯的志向能否實現,他的研究工作無論對揭示人類大腦的奧秘,還是製造更好的處理器,均具有十分重要的意義。畢竟,化學處理器是生物組織器官和電子設備之間的一座橋梁(http://..com/question/16587357.html原文出處)相關的可到
(http://www..com/s?ie=gb2312&bs=%C9%FA%CE%EF+%BC%C6%CB%E3%BB%FA&sr=&z=&cl=3&f=8&wd=%BB%AF%D1%A7+%BC%C6%CB%E3%BB%FA&ct=0)去看。
我可說的就這么多了希望對你有所幫助
2. 如何利用信息技術進行高中化學課
一、充分利用多媒體構建有效率的課堂教學
在化學課堂上,因為微觀粒子及其結合、運動和排列的不可感知性,由此導致部分學生對物質微觀結構的相關知識都感到比較抽象、難於理解。如果教師僅僅憑借教材照本宣科,或者簡單地利用模型和照片進行教學,也往往達不到實際效果,甚至會讓學生進入誤區。在教學中,這樣的例子並不少見。化學是一門基礎自然科學,它研究物質的組成、結構、性質以及變化規律,每一節課,涉及化學現象、化學概念、化學反應、化學規律,都要求學生的第一印象非常正確,避免在以後的學習中造成理解上的模糊或者意義上的混淆錯誤。在課堂教學中,為了增強學生的學習興趣和加深對知識的理解,提高課堂教學效率,我們需要運用多媒體手段,來構建有效率的課堂教學。多媒體信息技術可以運用聲音、文字、圖像、動畫等生動鮮明的特徵來調動學生的感官,刺激學生的求知慾望,尤其是當今網路時代信息技術發達,很多的新鮮資訊和知識給了我們更多的選擇機會。經過教師對選材的加工,可以更加生動地展示在學生面前,既有豐富的信息量,也保證了課堂的質量,實現課堂的優化組合。尤其是生動具體的化學現象可以讓學生看得清楚,變客觀為主動,變枯燥為生動,激發學生對化學的興趣。例如我准備的小課件里播放了氧氣和氮氣在雷電的作用下,小部分發生反應生成一氧化氮,一氧化氮遇空氣中的氧氣轉化為二氧化氮,二氧化氮遇雨水轉化為硝酸,硝酸遇土壤轉化為能被莊稼吸收的硝酸根離子,一場雷雨過後,莊稼變得更加茁壯了,是因為大自然給莊稼施了一次氮肥,可見科技的魅力和大自然的奇妙。這樣既生動,又有科技含量,還條理清楚脈絡順暢的小短片,最受學生的歡迎,也讓學生發出了:「原來是這么回事」的驚嘆,在無形中調動了學生的興趣,提高教學質量。
二、信息技術在高中化學課堂的優勢
我們都知道,有一些化學實驗在過程中會產生有毒物質,嚴重威脅師生的安全和生態環境,不利於動手實驗。可是如果不動手的話,僅憑文字介紹或者教師口說,不能讓學生在腦子里形成意識,也影響學生對化學原理的學習和分析,這個時候多媒體的優勢就顯現出來了。多媒體課堂讓化學過程詳細、具體、直觀地演示出來,一步一步都非常完善、清晰,可以從各個角度、各個時間段觀察其不同的變化。這樣不僅讓學生觀察的清楚,也符合我們對於環境保護的理念倡導。對於一些復雜的,時間花費比較長的實驗,也可以利用多媒體將時間縮短,將過程縮短,只展示其最重要的幾個環節。例如,為了讓學生對氨氣有更加詳細的認知,我准備了氨氣溶於水的噴泉實驗視頻、氨氣分子結構動畫模擬演示和氨氣與酸反應的PPT,從多種角度讓學生對氨氣有所了解,在演示的時候,時而配有背景音樂的調節,時而有視頻講師的講解,時而有教師進行重點穿插解說,充分發揮了資源的優勢,優化了課堂效率,也讓學生有了一種被知識所包圍的感覺,無形中就提高了教學質量。
三、學生對於課堂教學的反應及收獲
正確利用多媒體來進行輔助教學,會讓課堂變得更加形象生動,通過一些實踐也證明,學生對於傳統教學已經在接受方面稍感麻木,而新穎的、不拘於形式的教學方式,更受到他們的青睞。多媒體所傳遞的信息更加新鮮,內容更加生動,形式更加多樣,這些都調動了學生的積極性,讓他們覺得是在一種輕松的氛圍中在學習,因此興趣濃厚,這樣帶來的直接好處就是他們願意接受知識,而且接受的速度很快,所產生的效果非常好。而且還有一點是很多教師都忽略的,就是一些動手實驗的課程,有時候不能全體學生親自試驗,往往是在前排的學生看得清楚,後排的學生就不甚了了,很難看清楚試管中的景象,無法觀察仔細就不能吸引注意,時間長了就會沒有興趣。多媒體照顧到了全體學生的感知,在觀察方面做到一視同仁,全方位,多角度,多層面展示,很大程度上提高了實驗演示的可視度,讓教學更加透徹、明了。
四、優化思路,拓展思維,動腦筋製作精良的課件內容
我們知道,課堂教學的效果如何,離不開教師的精心准備,只有在課前准備充分,才能為學生帶來一堂高質量的化學課。可是在准備多媒體課件的時候,有很多教師也覺得疲於應付,要選材,要找資料,要製作動畫圖片等等,往往好幾天才能准備好一節課,好在有不少資源可以在網路上進行共享,結合實際選擇有用的內容,對師生都非常有幫助。這就要求教師平時要多關注相關的網路內容,也可以到貼吧、微博等互動媒體與同行進行交流,大家一起分享經驗。有的教師還會利用微信等工具,與其他教師進行探討,或者解答學生提出的疑難問題。當收集到的訊息達到一定程度後,做詳細的總結,知道學生需要了解什麼,哪些問題不明白,具有普遍性,然後尋找解決方案,製作出具有代表性、廣泛性的課件內容,同時也輕松地突破了教學中的重點和難點。在遵循學生的心理特點、認知規律和記憶規律的基礎上,運用信息技術,恰當地使用多媒體,有助於突破教材中的重難點。這樣做的好處是教師真正做到了「傳道、授業、解惑」,既豐富了自己的學識,又幫助學生有所提高。在化學課堂上,信息技術所帶來的好處和效應還有很多,包括情境的模擬和創設,對教材的補充,對學生興趣的激發等等。在實際教學中,我們要處理好這些輔助工具的運用,讓學生在一個有著濃郁興趣的氛圍中學習,就一定會構建一個高效率、高水平的課堂。
3. 如何通過信息技術來改變初中化學
一、信息技術為中職化學教學添翅助飛
21世紀是信息世界,國際互聯網的發展,信息技術在教學中的逐步應用,國內外對於信息技術的應用都在積極地推廣,信息技術在影響著人們生活的方方面面,特別是影響著教育教學.為適應未來社會對高素質人才的要求,必須加快教育改革的步伐,所以在中職化學教學中積極應用信息技術,優化化學教學過程,推進素質教育,是當務之急.
運用信息技術,憑借其呈現方式多樣化,化抽象為具體、生動、直觀、形象、動畫播放,聲情並茂等特點來突破教學中的難點,師生互動,生生互動,促進教學方式的變革,提高課堂教學的積極性、主動性與創造性,從而提高學校的教育教學質量.而計算機技術、網路技術和數值通訊技術的綜合應用從單一媒體到多媒體,從封閉資源到開放資源,從給定的教學資源到自主建立建設資源,把課堂進一步開放,可以藉助校內外,國內外一切可以利用的教學資源給學生提供最豐富的、學生最需要的課程資源,從而體現以學生為本的教學理念.使化學教學基於學科,跨越學科,面向真實世界.始於課堂,走出課堂,融入復雜社會.信息技術為挖掘教育的潛力,提升信息素養,促進基礎教育課程改革和教學創新提供了保障.
二、信息技術應用於化學課堂教學的理論支持
(一)建構主義理論
建構主義理論主張以學生為中心,強調學生是信息加工的主體,是知識意義的主動建構者;認為知識不是由教師灌輸的,而是由學習者在一定的情境下通過協作、討論、交流、互相幫助(包括教師提供的指導與幫助),並藉助必要的信息資源主動建構的.
(二)戴爾的「經驗之塔」理論
該理論認為人的認知能力首先是從直接經驗得來,即是通過人的多種感官,經過思考到實踐而獲得的,這種經驗較為具體,是從實踐中學習的.第二種經驗比較間接,有「真實感」,但這種經驗不一定要親身體驗,可通過視聽手段而獲得有「親切感」的「代替經驗」.第三類經驗是間接和抽象的,是需要通過思維能力去理解而得到的經驗.以上三類經驗,從直接經驗、代替經驗到抽象經驗依次由底到頂地排列成一個「經驗之塔」.由「經驗之塔」得到啟示,在教學過程中,越是直接具體的經驗,就是易於學習,所以,教育應從具體經驗人手,逐步進到抽象.教學中,許多難點是專門與塔尖上的抽象概念打交道的,由於學習抽象經驗有難度,加上課堂上時空的限制,因此,可藉助寶塔中層的視聽媒體,配合比較具體、生動的「代替經驗」,使難以接受的內容易於理解和接受.這同樣符合了人們認識事物由具體到抽象、由個別到一般的規律.化學學科抽象的微觀特點,正好可以與信息技術進行很好的融合,解決教學中的無形化,並實現教學效果的實效性.
三、信息技術應用於中職化學課堂教學遵守的適用性原則
(一)主體性原則
1、突出學生學的主體地位.學生自主學習,充分發揮學生的主觀能動性與創造能力,千方百計鼓勵他們,從主動獲取達到知識重組與再建構、培養其創新思維的原則;
2、發揮教師教的主體性.師資培訓中充分發揮教師這個群體的主體性,發展其信息素養,使其在教學活動中發揮主導作用更好成為學生的引導、組織、協助、合作者,實現師生良性互動共同提高.
(二)減負增效的原則
化學實驗要到達的目的就是將教師從沉重的負擔下解放出來,教得輕松;讓學生從繁重的學習不負擔下解放出來,學得主動、學得輕松、學得扎實,共同提高教學質量,提高學習效益.
四、信息技術在中職化學創新教學中的實踐應用研究
(一)信息技術的應用,優化了中職化學的教與學
1、利用多媒體輔助化學教學,改變了教學模式和教學手段,提高了化學課堂教學效率
教師是教學的主體,主體對知識的呈現形式直接影響著學生學習化學的效果.一節生動活潑的化學課,不僅讓學生學有所得,掌握了專業基礎知識,同時,對知識的延伸會讓學習的學習能力得到一定提高.授之以漁,正是把好的方法教給學生.通過信息化教學手段的應用,讓學生感知化學微觀世界在奇妙,增強學生參與學習的主動性.
2、增強了學生學習化學的興趣,培養了學生的創新能力和探究能力.
學生學習能力體現在多方面,但都是以學習興趣的自覺性為依據的.學習效果的評價是要立足於學生學習的成效.在學習中教會學生充分利用日益普及的信息技術,從專業角度進行引導,幫助學生進一步明確學習任務,能夠主動參與到學習環節,從深層次激發學生動因,信息技術在其中起著推波助瀾的作用,優化中職化學的教與學.
(二)應用信息技術輔助教學,激發了學生學習興趣
「注意是知識的門戶」,「興趣是最好的老師」,可見學生學習的注意和興趣是影響教學質量的重要因素,學習興趣往往是他們學習的直接動因.而「信息技術」的合理運用能使這些因素(興趣、注意)得到優化,更好地激發學生學習興趣.學生對信息技術輔助教學的全新教學方式產生濃厚的學習興趣.近年的信息技術應用的教學實踐,對所任教的班級的調查結果表明95%的同學喜歡教師採用計算機輔助教學,其中一個重要的原因就是:信息技術輔助教學使他們更喜歡學習化學,激發了他們的學習興趣.
4. 化學教學中運用信息技術解決了哪些問題
(1) 聯系實際課堂化
化學是一門密切聯系實際的學科,學習化學離不了化工生產過程,利用多媒體教學可以模擬化工生產過程,編寫出化工生產的流程圖,如工業生產硫酸、工業生產硝酸、合成氨、煉鐵煉鋼、煤加工等,也可以根據工業生產實際,模擬實物及反應器中的反應現象。還可以播放實際生產過程的影片,使學生感受到貼近生活,猶如身臨其境,從而激發學生的學習興趣
(2) 動態過程「可視化」、空間想像「直觀化
在有機化學教學中,經常牽涉到一些化學反應歷程,而化學反應歷程又難以在教室里形象展示。學生缺少感性認識,想像力又受年齡和知識結構水平限制,難於理解。利用多媒體教學可以模擬化學反應歷程使學生看到化學健的拆分及重新組合的過程,加深學生對化學概念的理解。
(3) 微觀現象「宏觀化」
化學教學中涉及到一些微觀問題難於在教學中具體體現,藉助多媒體技術能將微觀現象放大處理。如物質結構中的分子結構、晶體結構等內容是難於用語言描述清楚的,傳統的教學藉助於模型可以降低講解難度,但模型的製作、保存和使用都有一定的限制,而利用多媒體的三維動畫功能則可以輕易解決化學模型問題.
(4) 課堂容量「巨大化」
運用電腦多媒體網路輔助化學教學,可充分發揮其信息容量大、省時省力的優勢,這也是傳統教學所無法比擬的。例如:在復習階段,即化學知識分塊復習階段,教師要在課堂上進行全面的知識總結與大劑量的鞏固訓練活動。若教師在教學中使用事先製作好的多媒體課件來輔助復習教學,則不但能增大化學教學容量,加大訓練密度,還能減輕教師的負擔,開拓學生視野,極大地提高了化學課的復習效率。另外利用多媒體的人機對話、不僅界面友善,其超文本、人工智慧、可編著工具、虛擬現實等功能,可以使學習者沿著自己的思路,適應自己的需要去發展學習的過程,及時反饋教學信息,突出重點,解決難點,必能極大地提高教與學的效率。
5. 化學工程與工藝專業需要掌握哪些應用軟體
培養目標:培養掌握化學工程學與化學工藝學等方面的基本理論和基本知識,具備工程實踐、計算機應用、工程設計的基本技能,能在化工及其相關領域從事設計、管理、生產和研究開發的高級工程技術人才。
主要課程:物理化學、化工原理、化工熱力學、化工儀表與自動化、化學反應工程、化工工藝學、化工傳遞過程、化工分離工程、化工安全工程、化工設計。
就業方向:可到化工、煉油、輕工、食品、生物、醫葯、環保、能源等部門從事工程設計、技術開發、軟體開發、生產技術管理和科學研究等工作。
要學的軟體主要是:
編程的軟體VB 和 VC;
繪制化學分子chem-draw ;
數據處理的軟體origin matlab excel
流體模擬軟體fluent
過程流程軟體aspen pro ii
其他的有所涉及,但也要看你的主攻方向了
;
6. 如何做好信息化背景下的化學教育
信息化是現階段最主要的發展方向,它為化學學科的教學和發展提供了很多的新方法和新技術。化學是一門以實驗性為主的學科,在化學的學習中,可以有效地利用信息化技術來促進化學的學習。
一、信息化促進化學學科的發展的意義
信息技術作為硬體設施,為化學教學提供了一個施展才華的平台,它還需要教師教學與學生學習與諸多軟體的有機結合,以達到信息化化學教學的整體最優化。因此,有效利用信息化可以提高化學學科教學效果。
1.信息化化學學習是信息化化學教學目標得以實現的重要途徑。信息化化學學習的學習目標比以往的化學學習目標更強調化學學科知識結構,以達到利於學習者進行知識的遷移與補充的目的。信息技術方便的信息組織、管理功能,為知識的結構化提供了技術支持,但如何甄別原始數據、獲取有用信息,如何處理信息使之成為有用的知識,如何將知識結構化,如何將外顯的知識結構內化為學習者頭腦中的認知結構,這無不需要發揮學習者的主觀能動性,合理使用信息化化學學習策略來完成。
2、信息化化學學習策略是享用超媒體的前提條件。集圖形、文字、聲音、動畫、圖像於一體的多種媒體刺激,是整合課程中信息技術最顯著的優點之一,也是信息化化學學習過程用以激發學習者興趣的重要因素之一。但學習者如果仍以傳統單一的文本接收的方式接收信息,不能很好地利用自己的多個感覺通道,大量不適應的多媒體信息反而會造成學習負擔,學習者只有掌握信息化化學學習策略才能極好地在頭腦中完成信息輸入過程。以化學學習中的學科特色,化學實驗的學習為例,在強調「動手做」實驗的同時,學習者可以選擇使用電子技術對部分危險、污染、高科技、微觀實驗進行模擬,但這一切活動的完美實現均要以良好的信息化化學學習策略作為前提條件;否則,技術雖然是好的技術,卻無法促進你對化學實驗的學習。
二、信息化背景下的化學教育的措施
1.將信息化應用到老師的備課中
利用信息化的技術可以大大的提高了老師查閱資料的速度。通過信息技術,老師可以在網路上進行查找到相當豐富的教學材料和生動的案例。比如說,在學習「二氧化碳的性質和用途「氧氣的性質和用途」的時候,就可以利用網路查找到很多生動的案例,比如說,溫室大棚的蔬菜種植,南極的冰山融化,登上運動員的氧氣瓶,急救病人的氧氣使用等,這樣的教學案例的引用個,可以大大的豐富了化學課堂的教學內容,讓邏輯性思維也比較強的學科瞬間變得貼近學生們的生活,激發起學生們想要學習的積極性。利用信息化製作圖文並茂的多媒體課件。多媒體課件的使用,可以大大的提高了課堂教學效果,省去了不必要的環節。多媒體技術可以提供圖文並茂的知識內容,讓學生們在視覺、聽覺的完美結合之中完成了知識的吸收,這樣更加的激發了學生們的學習積極性。
2.將信息化應用到課堂教學中
利用信息化的技術進行有效的課堂導入,激發學生們的學習興趣。課堂導入是學好一節課的必要的環節和部分,一個好的導入,會瞬間激發和吸音學生們的注意力。比如說,在學習「磷的自燃」這一節課的時候,老師就可以利用多媒體技術播放一段關於傳說中的「鬼火」的視頻,學生們的學習熱情和懸念一下子就被激發出來了。老師就可以自然而然的引入新課:為什麼在過去的墳墓中會有火光出現?這樣的新課導入,會僅僅的吸音學生的注意力,吸引學生迫切的想要了解課文中的知識。在教學過程中,學生會遇到很抽象的知識點。利用信息技術可以非常生動、形象的將微觀的知識呈現在學生們的面前。比如說,在進行分子變成原子,原子組合成分子的過程中,學生們單憑自己的想像是無法真正的體會到化學反應的內涵的。那麼利用信息技術,就可以在大屏幕上生動、形象的展現給學生,分子是怎麼裂變成原子的,原子是怎麼通過重新的組合形成新的分子的過程。通過這樣的教學方法和教學手段,可以大大的提高學生對知識的理解和掌握,最終順利的完成化學教學的目標。在教學過程中遇到的一些突發事件和突發問題,老師也可以及時的利用信息技術去解決。
3.將信息化應用到化學實驗中
在實驗的過程中,學生可以通過自己動手操作來進行知識的探究和學習,從而在實際動手操作的過程中培養了自己的創新精神的科學素養。但是,由於受到時間、空間等各種因素的影響,有很多的實驗無法在課堂教學中演示給學生觀看,比如說:有害性氣體的實驗、危險性的實驗、有毒的實驗、浪費時間比較長的實驗、佔用空間比較大的實驗、對儀器要求較高的實驗等,這些都無法演示給學生觀看。這時候,可以將信息技術運用到實驗中去,網路上保存了大量的實驗教學和實驗過程。真實的實驗模擬不僅調動了學生們學習的積極性,而且還幫助學生們理解和掌握抽象的化學反應的全過程,從而達到了對知識的全面了解。比如說,利用氧化法降解來處理生活中的污水的實驗設備、方法和原理,這就可以讓學生們在網路上找到相關的視屏進行學習和了解。因為,「利用氧化法降解來處理生活中的污水」這不是課堂教學的重點內容,是屬於化學教學的延伸,不適合佔用許多的時間在化學課堂上講解。但是,「污水的處理」又是學生們非常關心的生活問題。所以說,利用信息化的教學方法,可以有效的達到實驗的延伸,而且可以在「潛移默化」之中培養學生們有效利用信息化「資源」的能力和水平。另外,對於「非重點」的化學實驗,老師完全可以放手讓學生們進行自己學習、自己探究。可以讓學生們利用網路資源進行相關實驗的下載和學習。
結語
信息化技術有利於課堂教學的改革和進步。教師從備課、講授、作業等多個環節都能有效利用信息化技術,使得教學內容更加接近化學學科發展前沿、更加貼近生活,提高教學的知識性、形象性和趣味性。在未來的教學實踐中,提高教師的信息化技術水平,建立多樣化的信息化資料庫將成為化學教育信息化的重要發展方向。
7. 怎樣實現信息技術與化學學科課程有效整合
一、究竟什麼是「信息技術與學科課程整合」
所謂信息技術與學科課程整合是指通過學科課程把信息技術與學科教學有機地結合起來,將信息技術與學科課程的教與學融為一體,提高教與學的效率,改善教與學的效果,實現傳統教學模式的創新。當然,信息技術與學科課程的整合,不是簡單的結合,不是被動的融入,而是高層次的主動適應,它將帶來課程內容、課程實施、課程評價和課程資源的變革,傳統教學中教師的作用和師生之間關系的變革。不僅僅表現為策略或內容上的交叉、滲透、組合、綜合,更重要的是它們所表達的是一種新的教育思想和教育理念。
二、如何實現信息技術與化學學科課程整合呢?
經過一段時間的探索和學習,我個人認為應該從以下幾方面進行:
1、用先進的教育思想、教學理論武裝教師的頭腦,提高教師的思想認識。
在開始的時候,對於信息技術與學科課程整合的認識出現了偏差,錯誤的認為信息技術與化學學科的課程整合就是利用微機引導學生在互連網上學習。
大家知道,化學學科是一門以實驗為基礎的科學,化學的發明、創造一般是從化學實驗中獲得的,化學理論的建立也必須依靠實驗作佐證,化學實驗內容具有非常豐富的教育價值,不僅能激發學生的興趣,而且有助於學生理解化學原理、概念,鞏固化學知識,培養學生分析問題、解決問題的能力。
如果在微機上進行化學學科的學習,勢必在學習過程中不能進行化學實驗,只能進行實驗模擬,在很大程度上,實驗模擬的可視性很好,但可信度卻很差。
基於以上的認識,在一段時間內,本人對於信息技術與化學學科的課程整合存在抵觸情緒。後來,經過一段時間的理論學習,才認識到,信息技術與化學學科的課程整合不僅僅是利用微機引導學生在互連網上學習,它囊括的內容相當廣泛,例如:早些時候常說的微機輔助課堂的教學等,既包括狹義上的網路學習,又包括廣義上的網路學習。
隨著社會的進步,科技的發展、教育改革的深入,信息技術與學科教育越來越密不可分,要摒棄傳統教育教學的弊端,作為教育工作者必須掌握先進的教育教學思想,用嶄新的教育理念看待課程、教學,才能把握課程整合的實質與關鍵。課程整合是一個系統工程,需要一個認識,實踐到推廣、普及的過程。
2、要重視化學學科教學資源庫的建設。
化學是一門信息量很大的科學,學科教學資源是學科課程整合的基礎,沒有資源,整合就無從談起。作為一線的教育工作者,本人深受資源匱乏的困擾。
剛開始的時候,為了上化學平衡的課,四處網羅有關動態平衡微觀模擬課件,但都不能很好的與我的教學設計兼容,不得不花很大的精力自己製作課件。
為了上一節鹼金屬的公開課,為了讓學生在感性上對銣和銫與水反應有多麼的劇烈有認識,而四處搜羅銣和銫與水反應的錄象,甚至聯系購買銣和銫。
諸如此類的困擾,大家也會有體會。
在課堂教學過程中、在化學的探究學習過程中,都需要大量的資源支撐,僅有教材、參考書是遠遠不夠的。還需要大量圍繞化學課程,基於信息技術的數字化資源。
可能有人會說,網路資源瀚如煙海,還用你來開發?其實不然,正是如此,才更要教師將相關資源進行搜集、整理和加工。在網路上搜集過資料的人對此都深有體會,我們總不能讓學生花費大量的時間去大海撈針吧。
資源庫的建設和開發,需要大量的人力和物力,這需要大家的通力合作,需要平時一點一滴的積累。當然,我們提倡學生親身經歷對自然或社會的探究,收集第一手的資料,與在圖書館、網路或資源庫的第二收資料相結合,因為,這兩種資料及其收集過程中所培養出來的能力,都有不可替代的價值和重要意義。
3、要重視教學設計的「學教並重」
教學設計是教師教和學生學的規劃藍圖,教學設計的好壞直接影響到教學效果的好壞。教學設計一般要包含以下幾個方面。
⑴ 創設學習情境。根據課程內容和教學目標不同,創設不同學習情境。如:社會、文化、自然情境;問題情境;虛擬實驗環境等。在學習情境中學生進行觀察、思考、操作,在這里,可利用多媒體課件、網上教學資源創設情境。
⑵ 教師指導學生探索學習。教師指導學生觀察事物的特徵、相互關系、規律等並進行思考,利用NetMeeting或BBS等進行協商或發表意見。
⑶ 學生實踐、驗證階段。學生通過觀察、思考、交流,對所獲取的信息經過初步整理,加工後會得到一定的結論或提出某些假說,需要對這些結論或假說加以驗證。在這里,可利用信息技術的播放演示功能,重新展示學習情境。
⑷ 教師指導學生進行知識重構和歸納總結。
⑸ 教師指導學生進行自測評價,以了解學習效果。
教學設計應針對教學模式的各個環節進行教詳盡的設計和規劃。遵循由易到難的原則,逐步加大探究力度。整個高中應形成一個系統的學科探究目標。探究教學活動的數量應由少到多,使教師和學生都有一個逐步適應的過程,切忌「一刀切」。
從每一節的教學來看,在探究問題的設計上,也應該從學生的實際出發,設計不同層次的探究情境。
4、要重視課程整合的教學方式和方法的改進
信息技術是教師教學的輔助工具和學生學習的認知工具,在實施課程整合過程中應充分利用信息技術的優勢,結合傳統的教學方式和方法的優點,使學生自己主動去完成學習的各個環節,達到學習的目標。
在這個過程中,粉筆和黑板的作用要逐漸淡化,代之而起的將是多媒體和網路;教師和學生的角色都要被重新定位,單純教師講學生聽,教師問學生答的教學局面將被改變;學生主動學習、協作學習的能力和創新精神將不斷提高。
總之,信息技術與課程整合是當前教學改革的新亮點,它的發展無疑將為新的教學理念的實現開辟出美好的前景。
三、在實現信息技術與化學學科課程整合中應注意幾個問題
1、信息技術與學科課程整合需要一個過程,不能急於求成。
數字化學習方式與傳統的學習方式有者本質的不同,這個轉變需要過程,從教育者的思想轉變到數字化資源的建設、從學習者傳統的接受式學習到主動探究式的學習以及數字化學習環境的建設都需要一個過程。因此且不能急於求成。
2、進行信息技術與學科課程整合,要處理好的幾種關系。
⑴ 傳統教育教學手段與信息技術手段之間的關系
化學學科是以實驗為基礎的科學,實驗的直觀性、真實性是任何先進的技術手段都代替不了的,絕對不能以動畫等媒體流替代所有的實驗。
目前,在進行信息技術與學科課程整合的過程中,出現過兩種很不好的傾向。
一是教學應用上的極端化傾向
這種傾向的最大特點是將信息技術應用到了「極致」,無論什麼課型,無論是否有必要,甚至板書都要應用信息技術,似乎沒有信息技術就不是一節課。以至於學生變得害怕上課。
對於信息技術與課程整合的理解應該深入而全面,不能局限在「媒體論」的階段,現代教育技術的應用應該是多樣化的,學無定法,教也無定法,我們不應追求一個統一的模式,更不能流於形式,否則會走得太偏,不是不用,回到老路上,就是流於形式的處處都用。在這一點上,化學學科顯得更加明顯些:如實驗操作絕對不能完全由信息技術代替。傳統的教學手段也有它的優勢!不能用信息技術手段完全取代傳統的教育教學手段。
另一種是軟體製作上的極端化傾向
這種傾向的最大的特點就是認為,教師的教學課件必須由教師本人編制,並追求製作課件的平台的先進性。不是有一段時間就追求課件製作要用Authorware、3D Max、網頁等等嗎。
這種傾向只能無窮盡的增加教師的負擔,對教學質量的提高、素質教育的深入、教育教學方法和技術的發展和改進帶來極大的負面影響。
在課程整合的過程中,信息技術是用的,不是作的。當然,作為一線的教師,能夠自己製作教學軟體更好,但如果有高水平的、符合自己教學思想的教學軟體就沒有必要再費神費力的重新自己編制軟體。
我認為,只要能將信息技術恰倒好處應用到日常教學中,充分發揮信息技術的優點,彌補傳統教育教學手段的不足,就是好的信息技術與學科課程整合課例。因此必須注重信息技術與學科課程整合的實效性。
⑵ 關於教學進度和教學時間的關系
傳統的課堂教學是40或45分鍾為一個時間段,而基於互聯網的探究式教學是不可能使所有的學生在一節或兩節課內就將傳統的課堂教學中一節或兩節課的內容完成,即使完成了,也只是蜻蜓點水,一帶而過,無法達到教學的目的。
正是這種明顯的沖突,引來了在眾多的反對聲。
其實,產生這種反對聲正是由於對信息技術與學科課程的整合認識錯誤而造成的。現行的教材是以知識傳授為核心,能力培養為立意的體系,並不是所有的教學內容都適合基於互聯網的探究式教學,如果所有的課都要這樣去上,那隻能是作秀。
信息技術與學科課程的整合除了基於互聯網的探究式教學之外,目前主要的還是網路下的課堂教學。如果將來有一天,教材和教學進度的安排都轉變為以培養能力為核心的化,都採用基於互聯網的探究式教學也未嘗不可。
⑶ 學生低探究能力與實施互聯網的探究式教學對學生高探究能力要求之間的關系
在基於互聯網的探究式教學實驗研究的過程中,普遍感覺到學生的探究能力十分欠缺,而且個體間的差異極大。眾所周知,能力的形成需要一個過程,探究能力的形成更是需要一個長期的培養過程。這種能力的培養,最好從幼兒園、小學就開始。可惜的是,現在大多數地區的幼兒園、小學甚至初中根本就不重視,因此進入高中的學生非常缺乏探究的經驗與能力。
探究能力的好壞直接影響到網路型課程整合的教學時間和教學進度的安排。因此教師在設計教學過程前必須了解學生的探究能力達到了什麼水平、知識基礎能夠達到什麼水平、不同基礎的學生可能存在的主要差異是什麼等問題。最好是在基礎年紀(如剛入學時)調查研究整個年級學生探究能力的基本水平,並制定本學期期望達到的能力目標。這需要學校建立一個能力發展系列目標,各學科通力合作,幫助學生形成以自主學習、探究學習為核心的能力基礎。
一旦基礎探究能力形成之後,各學科就可以進一步強化學科探究能力,一旦學科探究能力形成,學習效率自然提高,教學進度和教學時間的問題自然就好解決了。
以上是我個人對信息技術與化學學科課程整合的一點粗淺看法,不到指出請各位專家斧正。謝謝。
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