1. 生物学和化学分别有哪些尖端科技是需要大量计算机技术的支持的
“系统生物学”是现在“生物学”最热门的研究领域之一。(此网业连接不到,不好意思)可看看下列回答
从生物学的研究方向来看,无论是宏观,还是微观,仅仅掌握单一的生物学知识是无法胜任的。从生物学发展趋势来看,今日的尖端科技,明日就可能成为生物科技发展的基础。这就需要我们的学生不断掌握新知识,了解新成就。只有这样,才有可能站在前人...相关资料请看http://www.hqzx.e.sh.cn/mainweb/sw/kctz/smfz.htm
其次是基因工程范畴的系列问题要用到关于计算机类的问题(如:基因识别器, 生物特征 身份鉴别 模式识别)。要用到生物计算机。
生物计算机
生物计算机是以生物界处理问题的方式为模型的计算机。目前主要有:生物分子或超分子芯片、自动机模型、仿生算法、生物化学反应算法等几种类型。
计算机工业在近几十年内飞速发展,其速度令人瞠目。然而目前晶体管的密度已近当前所用技术的理论极限,晶体管计算机能否继续发展下去?所以,人们在不断寻找新的计算机结构。另一方面,人们在研究人工智能的同时,借鉴生物界的各种处理问题的方式,即所谓生物算法,提出了一些生物计算机的模型,部分模型已经解决了一些经典计算机难以解决的问题。
生物计算机目前主要有以下几类:
1. 生物分子或超分子芯片:立足于传统计算机模式,从寻找高效、体微的电子信息载体及信息传递体入手,目前已对生物体内的小分子、大分子、超分子生物芯片的结构与功能做了大量的研究与开发。“生物化学电路” 即属于此。
2. 自动机模型:以自动理论为基础,致力与寻找新的计算机模式,特别是特殊用途的非数值计算机模式。目前研究的热点集中在基本生物现象的类比,如神经网络、免疫网络、细胞自动机等。不同自动机的区别主要是网络内部连接的差异,其基本特征是集体计算,又称集体主义,在非数值计算、模拟、识别方面有极大的潜力。
3. 仿生算法:以生物智能为基础,用仿生的观念致力于寻找新的算法模式,虽然类似于自动机思想,但立足点在算法上,不追求硬件上的变化。 4. 生物化学反应算法:立足于可控的生物化学反应或反应系统,利用小容积内同类分子高拷贝数的优势,追求运算的高度并行化,从而提供运算的效率。DNA计算机 属于此类。以下将着重介绍自动机模型中的计算神经网络和生物化学反应算法中的DNA计算机的模型。
计算神经网络
早在1943年心理学家W. McCulloch和数学家W. Pitts合作提出神经元的二值逻辑模型。1949年D. Hebb提出了改变神经元连接强度的学习规则,这一规则至今在各种网络模型中起着重要作用。1962年F. Rosenblatt提出感知机模型。1982年美国物理学家J.Hopfield提出一种全新的神经网络模型 ,它体现了D. Marr的计算神经理论、耗散结构和混沌理论的基本精神,用S型曲线替代二值逻辑,引入“能量”函数,使网络的稳定性有了严格的判断依据,模型具有理想记忆、分类与误差自动校正等智能。Hopfield模型的动力学特征的分析提供了有力的研究方法。
神经网络系统模拟大脑的工作方式,由大量简单的神经元广泛相互连接而成,形成一种拓扑结构。大脑具有相当高级的处理信息的能力,与传统计算机模型相比,大脑具有如下特征:首先是大规模并行处理能力,其次是大脑具有很强的“容错性”和联想功能,第三是大脑具有很强的自适应能性和自组织性。在这些方面,目前的传统计算机模型是难于实现的。
具体的神经元模型主要是如何更好地反应神经元在刺激下发放电位的本质。大多数模型把神经元之间的连接考虑成线性连接,输入层与输出层直接相连,没有中间所谓隐单元层。每个神经元只能是兴奋态或抑制态,任一神经元的输入是其他神经元的输出通过突触作用的总和。如果考虑兴奋态和抑制态之间的过渡情况,可以采用S型曲线来表征神经元的非线性输入和输出特性,如J. Hopfield模型;也可以按照统计物理学的概念和方法,神经元的输入由神经元状态更新的概率来决定,如波尔兹曼机模型;还可以在神经元的输入与输出层之增加中间变换层,如感知机模型;增加反向误差校正通道的反传播模型等等。通过对神经元的形态与功能的不同表达,可以产生不同的模型。
DNA计算机
1994年,美国加州大学的L. Adleman博士在《Science》上公布了DNA计算机的理论,并成功地在DNA溶液的试管中进行了运算实验。L. Adleman博士的DNA计算机完全是一种新的观念。其基本设想是:以DNA碱基序列作为信息编码的载体,利用现代分子生物学技术,在试管内控制酶作用下的DNA序列反应,作为实现运算的过程;即以反应前的DNA序列作为输入的数据,反应后的DNA序列作为运算的结果。DNA计算机是一种化学反应计算机。到目前为止,已有人通过DNA计算机模型进行实验解决了一些基本的NP问题。如L. Adleman博士做的对货郎担问题(哈密顿图问题,HPP)的计算,和普林斯顿大学查科普顿作的可满足性问题(SAT问题) 。所谓NP问题 ,是指人们根据问题类的算法复杂程度的划分而言,与P问题相对。P问题是指算法复杂性随着问题规模的增长而呈多项式增长的算法,是可以计算的。NP问题是指指算法复杂性随着问题规模的增长而呈指数增长的算法,是实际上不可计算的。DNA计算机的构想是一种创新,具有巨大的潜力。DNA计算机运算速度快,其几天的运算量就相当于计算机问世以来世界上所有计算机的运算总量。它的存储容量非常巨大,而耗能却只有一台普通计算机的十亿分子一。当然,DNA计算机毕竟只是一种理论设想,在很多方面还相当不完善。主要表现在:
1. 构造的现实性及计算潜力。DNA计算机以编码后的DNA序列作为输入,在试管内反应完成计算,反应产物及溶液给出了全部解空间,但是最优解如何与其他解分离,怎样输出,是一个技术性极强的问题。目前还没有令人满意的输出手段。随着求解问题规模的扩大,输出将成为DNA计算机的瓶颈。
2. 运算过程中的错误问题。在扩增DNA的过程中,有较高的错配率,而且大量的DNA在几百步的反应中也会产生一些支路反应。错误会产生伪解,并增加最优解输出的难度。
3. 人机界面。怎样使得DNA计算机的输入和输出变成一般人可以接受的,否则就无法进行广泛的应用。
不论如何,DNA计算机的提出拓宽了人们的视野,启发人们用算法的观念研究生命,并向众多领域提出了挑战。(http://..com/question/7358400.html为原文出处) 相关“生物 计算机问题可以到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观看(希望你能找到自己想要的)
再说说化学与计算,应该是把对未直元素和试验等数据用C++编程,编辑的软件利用是十分有必要的。在程序中模拟试验,既不要试验空间,也不会用到很多器具,节省了很多不必要的资源。而且还可以与世界各地专家在网上交流和共同试验等等,这都是化学,生物计算软件可开发利用成分...
化学 计算机
想象一下,未来的计算机会成为什么样子?假如有人说,让像果冻一样的物质去思考,去表达同情心,你觉得可能吗?对于早已习惯和熟悉了棱角分明的显示屏、主机和鼠标的现代一族而言,把计算机想象成为一团软软的、滑滑的、没有固定形状的果冻,确实有点异想天开。然而,英国布里斯多大学计算机专家安德鲁正在做着这样的梦,他的梦想是,用离子替代电子,用果冻一样的物质替代硅芯片和电路板。大多数人累了的时候,一般是喝杯咖啡,或者是到户外去散步,呼吸一下新鲜空气。安德鲁却与众不同,当他觉得脑子有些不大灵光,需要点额外刺激时,就让他的机器人用金属手指划拉一下一个盛满化学液体的盘子。这一盘子的化学液体,就是安德鲁所设计的液体计算机的”大脑”原型。离子波的形成和扩散,就是化学计算机的“思考”过程。当运行速度变慢时,“大脑”就会对机械手发出指令,将金属手指浸到盘子中去,摇晃一下那些神奇的化学液体。
安德鲁现在所设计的化学计算机,还只是简单地模仿人类的手臂和大脑之间的反馈过程,他的志向是,要设计化学处理器,把计算机硬件装到瓶子里去。经过10多年的研究,安德鲁现在已开发出液体逻辑门,并认为他所设计的阵列具有无限的自我重组和修复能力。计算机巨人IBM也认为,利用这种阵列技术,有可能设计出功能强大的新型计算机芯片。此外,安德鲁还有另外一个雄心勃勃的目标,即进一步加强“鼓波”的能力,使之无愧于液体脑的称号。为了证明液体脑的概念潜力无限,前途光明。安德鲁特别设计了液体脑的载体———果冻机器人。它有人造的眼睛,合成的荷尔蒙。也许有一天,果冻机器人可以感受到周围的环境,甚至有可能感受到人类的情感。化学计算机有个十分复杂而又特别迷人之处,称之为贝洛索夫-恰鲍廷斯基反应(BZ反应),它是由3个不同的反应组成的化学振荡反应。每个反应都有不同的分子和离子,当加入特定的化学成分后,首先触发第一个反应,所产生的生成物可以触发第二个反应,随后第二个反应的生成物又可以触发第三个反应,第三反应的生成物再触发第一个反应,由此循环往复。更为迷人的是,各个不同的反应会产生不同的颜色,因此可以形成红蓝交替的波。BZ反应之所以重要,在于利用它可以解决一些数学难题,尤其是一些现在的计算机难以解决的问题。比如,迷宫最短路径问题。用传统的计算机解这一问题必须要穷尽所有的路径,然后再进行比较,这需要耗费大量的时间。而利用BZ反应则不同。由于波在传播和扩散时,总是走最短的路径。只要利用照相机,记录下波的运动轨迹,就可以解决这一难题。
上个世纪90年代中安德鲁意识到,BZ反应有更重要的应用,那就是可以用于化学处理器。为此,他组织起一个专门的班子,并开发了两个化学处理器的概念模型。一个模型可以模仿人类的手臂与大脑的反馈活动。另一个由两个BZ反应组成,可以在一个布满家具的房间内自动移动到目的地。虽然这两个概念模型表现还不错,安德鲁却意识到,如果要让化学处理器处理更为复杂的运算过程,必须要有逻辑门。美国波士顿大学的一项理论研究引起了安德鲁的注意。该研究认为,可以模仿斯诺克台球,制造一种形式简单的处理器。也就是说,每个球可以代表1或0,球的碰撞过程就是计算过程,球如何相撞,相撞后弹出的方向,可以精确地表现为逻辑过程。换句话说,碰撞结果可以成为逻辑门的等价物。这样,安德鲁的任务就变成如何让BZ波进行碰撞。去年,安德鲁的研究取得重大突破。他把BZ混合物放到卤化银薄胶层上,由于卤化物可以起到化学阻滞剂的作用,胶层可以延缓波的传播速度。这样,BZ反应就不会形成完整的圆形波,只是形成了小段的圆弧,并且沿直线进行传播,安德鲁将之称为BZ弹。BZ弹更多地表现出准粒子的特性,而不是波的特性,其表现与台球相似。实验中,安德鲁发现,两个BZ弹在特定的角度相撞时,只在特定的方向产生唯一的输出。如果仅有一个输入,则在该方向没有输出。这样安德鲁就研究出了逻辑与。此后,他又相继研究出逻辑或、逻辑非以及逻辑互斥,这就为安德鲁的化学处理器奠定了坚实的基础。安德鲁的化学处理器虽然还处于初级阶段,但他已把目光转向了并行化学处理器。对于化学处理器能否成功,人们还处于未知阶段,但科学家相信,如果人类能够具备控制纳米级水平制造波的能力,化学处理器就很可能实现。正如一些专家所言,不管安德鲁的志向能否实现,他的研究工作无论对揭示人类大脑的奥秘,还是制造更好的处理器,均具有十分重要的意义。毕竟,化学处理器是生物组织器官和电子设备之间的一座桥梁(http://..com/question/16587357.html原文出处)相关的可到
(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。
我可说的就这么多了希望对你有所帮助
2. 如何利用信息技术进行高中化学课
一、充分利用多媒体构建有效率的课堂教学
在化学课堂上,因为微观粒子及其结合、运动和排列的不可感知性,由此导致部分学生对物质微观结构的相关知识都感到比较抽象、难于理解。如果教师仅仅凭借教材照本宣科,或者简单地利用模型和照片进行教学,也往往达不到实际效果,甚至会让学生进入误区。在教学中,这样的例子并不少见。化学是一门基础自然科学,它研究物质的组成、结构、性质以及变化规律,每一节课,涉及化学现象、化学概念、化学反应、化学规律,都要求学生的第一印象非常正确,避免在以后的学习中造成理解上的模糊或者意义上的混淆错误。在课堂教学中,为了增强学生的学习兴趣和加深对知识的理解,提高课堂教学效率,我们需要运用多媒体手段,来构建有效率的课堂教学。多媒体信息技术可以运用声音、文字、图像、动画等生动鲜明的特征来调动学生的感官,刺激学生的求知欲望,尤其是当今网络时代信息技术发达,很多的新鲜资讯和知识给了我们更多的选择机会。经过教师对选材的加工,可以更加生动地展示在学生面前,既有丰富的信息量,也保证了课堂的质量,实现课堂的优化组合。尤其是生动具体的化学现象可以让学生看得清楚,变客观为主动,变枯燥为生动,激发学生对化学的兴趣。例如我准备的小课件里播放了氧气和氮气在雷电的作用下,小部分发生反应生成一氧化氮,一氧化氮遇空气中的氧气转化为二氧化氮,二氧化氮遇雨水转化为硝酸,硝酸遇土壤转化为能被庄稼吸收的硝酸根离子,一场雷雨过后,庄稼变得更加茁壮了,是因为大自然给庄稼施了一次氮肥,可见科技的魅力和大自然的奇妙。这样既生动,又有科技含量,还条理清楚脉络顺畅的小短片,最受学生的欢迎,也让学生发出了:“原来是这么回事”的惊叹,在无形中调动了学生的兴趣,提高教学质量。
二、信息技术在高中化学课堂的优势
我们都知道,有一些化学实验在过程中会产生有毒物质,严重威胁师生的安全和生态环境,不利于动手实验。可是如果不动手的话,仅凭文字介绍或者教师口说,不能让学生在脑子里形成意识,也影响学生对化学原理的学习和分析,这个时候多媒体的优势就显现出来了。多媒体课堂让化学过程详细、具体、直观地演示出来,一步一步都非常完善、清晰,可以从各个角度、各个时间段观察其不同的变化。这样不仅让学生观察的清楚,也符合我们对于环境保护的理念倡导。对于一些复杂的,时间花费比较长的实验,也可以利用多媒体将时间缩短,将过程缩短,只展示其最重要的几个环节。例如,为了让学生对氨气有更加详细的认知,我准备了氨气溶于水的喷泉实验视频、氨气分子结构动画模拟演示和氨气与酸反应的PPT,从多种角度让学生对氨气有所了解,在演示的时候,时而配有背景音乐的调节,时而有视频讲师的讲解,时而有教师进行重点穿插解说,充分发挥了资源的优势,优化了课堂效率,也让学生有了一种被知识所包围的感觉,无形中就提高了教学质量。
三、学生对于课堂教学的反应及收获
正确利用多媒体来进行辅助教学,会让课堂变得更加形象生动,通过一些实践也证明,学生对于传统教学已经在接受方面稍感麻木,而新颖的、不拘于形式的教学方式,更受到他们的青睐。多媒体所传递的信息更加新鲜,内容更加生动,形式更加多样,这些都调动了学生的积极性,让他们觉得是在一种轻松的氛围中在学习,因此兴趣浓厚,这样带来的直接好处就是他们愿意接受知识,而且接受的速度很快,所产生的效果非常好。而且还有一点是很多教师都忽略的,就是一些动手实验的课程,有时候不能全体学生亲自试验,往往是在前排的学生看得清楚,后排的学生就不甚了了,很难看清楚试管中的景象,无法观察仔细就不能吸引注意,时间长了就会没有兴趣。多媒体照顾到了全体学生的感知,在观察方面做到一视同仁,全方位,多角度,多层面展示,很大程度上提高了实验演示的可视度,让教学更加透彻、明了。
四、优化思路,拓展思维,动脑筋制作精良的课件内容
我们知道,课堂教学的效果如何,离不开教师的精心准备,只有在课前准备充分,才能为学生带来一堂高质量的化学课。可是在准备多媒体课件的时候,有很多教师也觉得疲于应付,要选材,要找资料,要制作动画图片等等,往往好几天才能准备好一节课,好在有不少资源可以在网络上进行共享,结合实际选择有用的内容,对师生都非常有帮助。这就要求教师平时要多关注相关的网络内容,也可以到贴吧、微博等互动媒体与同行进行交流,大家一起分享经验。有的教师还会利用微信等工具,与其他教师进行探讨,或者解答学生提出的疑难问题。当收集到的讯息达到一定程度后,做详细的总结,知道学生需要了解什么,哪些问题不明白,具有普遍性,然后寻找解决方案,制作出具有代表性、广泛性的课件内容,同时也轻松地突破了教学中的重点和难点。在遵循学生的心理特点、认知规律和记忆规律的基础上,运用信息技术,恰当地使用多媒体,有助于突破教材中的重难点。这样做的好处是教师真正做到了“传道、授业、解惑”,既丰富了自己的学识,又帮助学生有所提高。在化学课堂上,信息技术所带来的好处和效应还有很多,包括情境的模拟和创设,对教材的补充,对学生兴趣的激发等等。在实际教学中,我们要处理好这些辅助工具的运用,让学生在一个有着浓郁兴趣的氛围中学习,就一定会构建一个高效率、高水平的课堂。
3. 如何通过信息技术来改变初中化学
一、信息技术为中职化学教学添翅助飞
21世纪是信息世界,国际互联网的发展,信息技术在教学中的逐步应用,国内外对于信息技术的应用都在积极地推广,信息技术在影响着人们生活的方方面面,特别是影响着教育教学.为适应未来社会对高素质人才的要求,必须加快教育改革的步伐,所以在中职化学教学中积极应用信息技术,优化化学教学过程,推进素质教育,是当务之急.
运用信息技术,凭借其呈现方式多样化,化抽象为具体、生动、直观、形象、动画播放,声情并茂等特点来突破教学中的难点,师生互动,生生互动,促进教学方式的变革,提高课堂教学的积极性、主动性与创造性,从而提高学校的教育教学质量.而计算机技术、网络技术和数值通讯技术的综合应用从单一媒体到多媒体,从封闭资源到开放资源,从给定的教学资源到自主建立建设资源,把课堂进一步开放,可以借助校内外,国内外一切可以利用的教学资源给学生提供最丰富的、学生最需要的课程资源,从而体现以学生为本的教学理念.使化学教学基于学科,跨越学科,面向真实世界.始于课堂,走出课堂,融入复杂社会.信息技术为挖掘教育的潜力,提升信息素养,促进基础教育课程改革和教学创新提供了保障.
二、信息技术应用于化学课堂教学的理论支持
(一)建构主义理论
建构主义理论主张以学生为中心,强调学生是信息加工的主体,是知识意义的主动建构者;认为知识不是由教师灌输的,而是由学习者在一定的情境下通过协作、讨论、交流、互相帮助(包括教师提供的指导与帮助),并借助必要的信息资源主动建构的.
(二)戴尔的“经验之塔”理论
该理论认为人的认知能力首先是从直接经验得来,即是通过人的多种感官,经过思考到实践而获得的,这种经验较为具体,是从实践中学习的.第二种经验比较间接,有“真实感”,但这种经验不一定要亲身体验,可通过视听手段而获得有“亲切感”的“代替经验”.第三类经验是间接和抽象的,是需要通过思维能力去理解而得到的经验.以上三类经验,从直接经验、代替经验到抽象经验依次由底到顶地排列成一个“经验之塔”.由“经验之塔”得到启示,在教学过程中,越是直接具体的经验,就是易于学习,所以,教育应从具体经验人手,逐步进到抽象.教学中,许多难点是专门与塔尖上的抽象概念打交道的,由于学习抽象经验有难度,加上课堂上时空的限制,因此,可借助宝塔中层的视听媒体,配合比较具体、生动的“代替经验”,使难以接受的内容易于理解和接受.这同样符合了人们认识事物由具体到抽象、由个别到一般的规律.化学学科抽象的微观特点,正好可以与信息技术进行很好的融合,解决教学中的无形化,并实现教学效果的实效性.
三、信息技术应用于中职化学课堂教学遵守的适用性原则
(一)主体性原则
1、突出学生学的主体地位.学生自主学习,充分发挥学生的主观能动性与创造能力,千方百计鼓励他们,从主动获取达到知识重组与再建构、培养其创新思维的原则;
2、发挥教师教的主体性.师资培训中充分发挥教师这个群体的主体性,发展其信息素养,使其在教学活动中发挥主导作用更好成为学生的引导、组织、协助、合作者,实现师生良性互动共同提高.
(二)减负增效的原则
化学实验要到达的目的就是将教师从沉重的负担下解放出来,教得轻松;让学生从繁重的学习不负担下解放出来,学得主动、学得轻松、学得扎实,共同提高教学质量,提高学习效益.
四、信息技术在中职化学创新教学中的实践应用研究
(一)信息技术的应用,优化了中职化学的教与学
1、利用多媒体辅助化学教学,改变了教学模式和教学手段,提高了化学课堂教学效率
教师是教学的主体,主体对知识的呈现形式直接影响着学生学习化学的效果.一节生动活泼的化学课,不仅让学生学有所得,掌握了专业基础知识,同时,对知识的延伸会让学习的学习能力得到一定提高.授之以渔,正是把好的方法教给学生.通过信息化教学手段的应用,让学生感知化学微观世界在奇妙,增强学生参与学习的主动性.
2、增强了学生学习化学的兴趣,培养了学生的创新能力和探究能力.
学生学习能力体现在多方面,但都是以学习兴趣的自觉性为依据的.学习效果的评价是要立足于学生学习的成效.在学习中教会学生充分利用日益普及的信息技术,从专业角度进行引导,帮助学生进一步明确学习任务,能够主动参与到学习环节,从深层次激发学生动因,信息技术在其中起着推波助澜的作用,优化中职化学的教与学.
(二)应用信息技术辅助教学,激发了学生学习兴趣
“注意是知识的门户”,“兴趣是最好的老师”,可见学生学习的注意和兴趣是影响教学质量的重要因素,学习兴趣往往是他们学习的直接动因.而“信息技术”的合理运用能使这些因素(兴趣、注意)得到优化,更好地激发学生学习兴趣.学生对信息技术辅助教学的全新教学方式产生浓厚的学习兴趣.近年的信息技术应用的教学实践,对所任教的班级的调查结果表明95%的同学喜欢教师采用计算机辅助教学,其中一个重要的原因就是:信息技术辅助教学使他们更喜欢学习化学,激发了他们的学习兴趣.
4. 化学教学中运用信息技术解决了哪些问题
(1) 联系实际课堂化
化学是一门密切联系实际的学科,学习化学离不了化工生产过程,利用多媒体教学可以模拟化工生产过程,编写出化工生产的流程图,如工业生产硫酸、工业生产硝酸、合成氨、炼铁炼钢、煤加工等,也可以根据工业生产实际,模拟实物及反应器中的反应现象。还可以播放实际生产过程的影片,使学生感受到贴近生活,犹如身临其境,从而激发学生的学习兴趣
(2) 动态过程“可视化”、空间想象“直观化
在有机化学教学中,经常牵涉到一些化学反应历程,而化学反应历程又难以在教室里形象展示。学生缺少感性认识,想象力又受年龄和知识结构水平限制,难于理解。利用多媒体教学可以模拟化学反应历程使学生看到化学健的拆分及重新组合的过程,加深学生对化学概念的理解。
(3) 微观现象“宏观化”
化学教学中涉及到一些微观问题难于在教学中具体体现,借助多媒体技术能将微观现象放大处理。如物质结构中的分子结构、晶体结构等内容是难于用语言描述清楚的,传统的教学借助于模型可以降低讲解难度,但模型的制作、保存和使用都有一定的限制,而利用多媒体的三维动画功能则可以轻易解决化学模型问题.
(4) 课堂容量“巨大化”
运用电脑多媒体网络辅助化学教学,可充分发挥其信息容量大、省时省力的优势,这也是传统教学所无法比拟的。例如:在复习阶段,即化学知识分块复习阶段,教师要在课堂上进行全面的知识总结与大剂量的巩固训练活动。若教师在教学中使用事先制作好的多媒体课件来辅助复习教学,则不但能增大化学教学容量,加大训练密度,还能减轻教师的负担,开拓学生视野,极大地提高了化学课的复习效率。另外利用多媒体的人机对话、不仅界面友善,其超文本、人工智能、可编着工具、虚拟现实等功能,可以使学习者沿着自己的思路,适应自己的需要去发展学习的过程,及时反馈教学信息,突出重点,解决难点,必能极大地提高教与学的效率。
5. 化学工程与工艺专业需要掌握哪些应用软件
培养目标:培养掌握化学工程学与化学工艺学等方面的基本理论和基本知识,具备工程实践、计算机应用、工程设计的基本技能,能在化工及其相关领域从事设计、管理、生产和研究开发的高级工程技术人才。
主要课程:物理化学、化工原理、化工热力学、化工仪表与自动化、化学反应工程、化工工艺学、化工传递过程、化工分离工程、化工安全工程、化工设计。
就业方向:可到化工、炼油、轻工、食品、生物、医药、环保、能源等部门从事工程设计、技术开发、软件开发、生产技术管理和科学研究等工作。
要学的软件主要是:
编程的软件VB 和 VC;
绘制化学分子chem-draw ;
数据处理的软件origin matlab excel
流体模拟软件fluent
过程流程软件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学教育
信息化是现阶段最主要的发展方向,它为化学学科的教学和发展提供了很多的新方法和新技术。化学是一门以实验性为主的学科,在化学的学习中,可以有效地利用信息化技术来促进化学的学习。
一、信息化促进化学学科的发展的意义
信息技术作为硬件设施,为化学教学提供了一个施展才华的平台,它还需要教师教学与学生学习与诸多软件的有机结合,以达到信息化化学教学的整体最优化。因此,有效利用信息化可以提高化学学科教学效果。
1.信息化化学学习是信息化化学教学目标得以实现的重要途径。信息化化学学习的学习目标比以往的化学学习目标更强调化学学科知识结构,以达到利于学习者进行知识的迁移与补充的目的。信息技术方便的信息组织、管理功能,为知识的结构化提供了技术支持,但如何甄别原始数据、获取有用信息,如何处理信息使之成为有用的知识,如何将知识结构化,如何将外显的知识结构内化为学习者头脑中的认知结构,这无不需要发挥学习者的主观能动性,合理使用信息化化学学习策略来完成。
2、信息化化学学习策略是享用超媒体的前提条件。集图形、文字、声音、动画、图像于一体的多种媒体刺激,是整合课程中信息技术最显着的优点之一,也是信息化化学学习过程用以激发学习者兴趣的重要因素之一。但学习者如果仍以传统单一的文本接收的方式接收信息,不能很好地利用自己的多个感觉通道,大量不适应的多媒体信息反而会造成学习负担,学习者只有掌握信息化化学学习策略才能极好地在头脑中完成信息输入过程。以化学学习中的学科特色,化学实验的学习为例,在强调“动手做”实验的同时,学习者可以选择使用电子技术对部分危险、污染、高科技、微观实验进行模拟,但这一切活动的完美实现均要以良好的信息化化学学习策略作为前提条件;否则,技术虽然是好的技术,却无法促进你对化学实验的学习。
二、信息化背景下的化学教育的措施
1.将信息化应用到老师的备课中
利用信息化的技术可以大大的提高了老师查阅资料的速度。通过信息技术,老师可以在网络上进行查找到相当丰富的教学材料和生动的案例。比如说,在学习“二氧化碳的性质和用途“氧气的性质和用途”的时候,就可以利用网络查找到很多生动的案例,比如说,温室大棚的蔬菜种植,南极的冰山融化,登上运动员的氧气瓶,急救病人的氧气使用等,这样的教学案例的引用个,可以大大的丰富了化学课堂的教学内容,让逻辑性思维也比较强的学科瞬间变得贴近学生们的生活,激发起学生们想要学习的积极性。利用信息化制作图文并茂的多媒体课件。多媒体课件的使用,可以大大的提高了课堂教学效果,省去了不必要的环节。多媒体技术可以提供图文并茂的知识内容,让学生们在视觉、听觉的完美结合之中完成了知识的吸收,这样更加的激发了学生们的学习积极性。
2.将信息化应用到课堂教学中
利用信息化的技术进行有效的课堂导入,激发学生们的学习兴趣。课堂导入是学好一节课的必要的环节和部分,一个好的导入,会瞬间激发和吸音学生们的注意力。比如说,在学习“磷的自燃”这一节课的时候,老师就可以利用多媒体技术播放一段关于传说中的“鬼火”的视频,学生们的学习热情和悬念一下子就被激发出来了。老师就可以自然而然的引入新课:为什么在过去的坟墓中会有火光出现?这样的新课导入,会仅仅的吸音学生的注意力,吸引学生迫切的想要了解课文中的知识。在教学过程中,学生会遇到很抽象的知识点。利用信息技术可以非常生动、形象的将微观的知识呈现在学生们的面前。比如说,在进行分子变成原子,原子组合成分子的过程中,学生们单凭自己的想象是无法真正的体会到化学反应的内涵的。那么利用信息技术,就可以在大屏幕上生动、形象的展现给学生,分子是怎么裂变成原子的,原子是怎么通过重新的组合形成新的分子的过程。通过这样的教学方法和教学手段,可以大大的提高学生对知识的理解和掌握,最终顺利的完成化学教学的目标。在教学过程中遇到的一些突发事件和突发问题,老师也可以及时的利用信息技术去解决。
3.将信息化应用到化学实验中
在实验的过程中,学生可以通过自己动手操作来进行知识的探究和学习,从而在实际动手操作的过程中培养了自己的创新精神的科学素养。但是,由于受到时间、空间等各种因素的影响,有很多的实验无法在课堂教学中演示给学生观看,比如说:有害性气体的实验、危险性的实验、有毒的实验、浪费时间比较长的实验、占用空间比较大的实验、对仪器要求较高的实验等,这些都无法演示给学生观看。这时候,可以将信息技术运用到实验中去,网络上保存了大量的实验教学和实验过程。真实的实验模拟不仅调动了学生们学习的积极性,而且还帮助学生们理解和掌握抽象的化学反应的全过程,从而达到了对知识的全面了解。比如说,利用氧化法降解来处理生活中的污水的实验设备、方法和原理,这就可以让学生们在网络上找到相关的视屏进行学习和了解。因为,“利用氧化法降解来处理生活中的污水”这不是课堂教学的重点内容,是属于化学教学的延伸,不适合占用许多的时间在化学课堂上讲解。但是,“污水的处理”又是学生们非常关心的生活问题。所以说,利用信息化的教学方法,可以有效的达到实验的延伸,而且可以在“潜移默化”之中培养学生们有效利用信息化“资源”的能力和水平。另外,对于“非重点”的化学实验,老师完全可以放手让学生们进行自己学习、自己探究。可以让学生们利用网络资源进行相关实验的下载和学习。
结语
信息化技术有利于课堂教学的改革和进步。教师从备课、讲授、作业等多个环节都能有效利用信息化技术,使得教学内容更加接近化学学科发展前沿、更加贴近生活,提高教学的知识性、形象性和趣味性。在未来的教学实践中,提高教师的信息化技术水平,建立多样化的信息化资料库将成为化学教育信息化的重要发展方向。
7. 怎样实现信息技术与化学学科课程有效整合
一、究竟什么是“信息技术与学科课程整合”
所谓信息技术与学科课程整合是指通过学科课程把信息技术与学科教学有机地结合起来,将信息技术与学科课程的教与学融为一体,提高教与学的效率,改善教与学的效果,实现传统教学模式的创新。当然,信息技术与学科课程的整合,不是简单的结合,不是被动的融入,而是高层次的主动适应,它将带来课程内容、课程实施、课程评价和课程资源的变革,传统教学中教师的作用和师生之间关系的变革。不仅仅表现为策略或内容上的交叉、渗透、组合、综合,更重要的是它们所表达的是一种新的教育思想和教育理念。
二、如何实现信息技术与化学学科课程整合呢?
经过一段时间的探索和学习,我个人认为应该从以下几方面进行:
1、用先进的教育思想、教学理论武装教师的头脑,提高教师的思想认识。
在开始的时候,对于信息技术与学科课程整合的认识出现了偏差,错误的认为信息技术与化学学科的课程整合就是利用微机引导学生在互连网上学习。
大家知道,化学学科是一门以实验为基础的科学,化学的发明、创造一般是从化学实验中获得的,化学理论的建立也必须依靠实验作佐证,化学实验内容具有非常丰富的教育价值,不仅能激发学生的兴趣,而且有助于学生理解化学原理、概念,巩固化学知识,培养学生分析问题、解决问题的能力。
如果在微机上进行化学学科的学习,势必在学习过程中不能进行化学实验,只能进行实验模拟,在很大程度上,实验模拟的可视性很好,但可信度却很差。
基于以上的认识,在一段时间内,本人对于信息技术与化学学科的课程整合存在抵触情绪。后来,经过一段时间的理论学习,才认识到,信息技术与化学学科的课程整合不仅仅是利用微机引导学生在互连网上学习,它囊括的内容相当广泛,例如:早些时候常说的微机辅助课堂的教学等,既包括狭义上的网络学习,又包括广义上的网络学习。
随着社会的进步,科技的发展、教育改革的深入,信息技术与学科教育越来越密不可分,要摒弃传统教育教学的弊端,作为教育工作者必须掌握先进的教育教学思想,用崭新的教育理念看待课程、教学,才能把握课程整合的实质与关键。课程整合是一个系统工程,需要一个认识,实践到推广、普及的过程。
2、要重视化学学科教学资源库的建设。
化学是一门信息量很大的科学,学科教学资源是学科课程整合的基础,没有资源,整合就无从谈起。作为一线的教育工作者,本人深受资源匮乏的困扰。
刚开始的时候,为了上化学平衡的课,四处网罗有关动态平衡微观模拟课件,但都不能很好的与我的教学设计兼容,不得不花很大的精力自己制作课件。
为了上一节碱金属的公开课,为了让学生在感性上对铷和铯与水反应有多么的剧烈有认识,而四处搜罗铷和铯与水反应的录象,甚至联系购买铷和铯。
诸如此类的困扰,大家也会有体会。
在课堂教学过程中、在化学的探究学习过程中,都需要大量的资源支撑,仅有教材、参考书是远远不够的。还需要大量围绕化学课程,基于信息技术的数字化资源。
可能有人会说,网络资源瀚如烟海,还用你来开发?其实不然,正是如此,才更要教师将相关资源进行搜集、整理和加工。在网络上搜集过资料的人对此都深有体会,我们总不能让学生花费大量的时间去大海捞针吧。
资源库的建设和开发,需要大量的人力和物力,这需要大家的通力合作,需要平时一点一滴的积累。当然,我们提倡学生亲身经历对自然或社会的探究,收集第一手的资料,与在图书馆、网络或资源库的第二收资料相结合,因为,这两种资料及其收集过程中所培养出来的能力,都有不可替代的价值和重要意义。
3、要重视教学设计的“学教并重”
教学设计是教师教和学生学的规划蓝图,教学设计的好坏直接影响到教学效果的好坏。教学设计一般要包含以下几个方面。
⑴ 创设学习情境。根据课程内容和教学目标不同,创设不同学习情境。如:社会、文化、自然情境;问题情境;虚拟实验环境等。在学习情境中学生进行观察、思考、操作,在这里,可利用多媒体课件、网上教学资源创设情境。
⑵ 教师指导学生探索学习。教师指导学生观察事物的特征、相互关系、规律等并进行思考,利用NetMeeting或BBS等进行协商或发表意见。
⑶ 学生实践、验证阶段。学生通过观察、思考、交流,对所获取的信息经过初步整理,加工后会得到一定的结论或提出某些假说,需要对这些结论或假说加以验证。在这里,可利用信息技术的播放演示功能,重新展示学习情境。
⑷ 教师指导学生进行知识重构和归纳总结。
⑸ 教师指导学生进行自测评价,以了解学习效果。
教学设计应针对教学模式的各个环节进行教详尽的设计和规划。遵循由易到难的原则,逐步加大探究力度。整个高中应形成一个系统的学科探究目标。探究教学活动的数量应由少到多,使教师和学生都有一个逐步适应的过程,切忌“一刀切”。
从每一节的教学来看,在探究问题的设计上,也应该从学生的实际出发,设计不同层次的探究情境。
4、要重视课程整合的教学方式和方法的改进
信息技术是教师教学的辅助工具和学生学习的认知工具,在实施课程整合过程中应充分利用信息技术的优势,结合传统的教学方式和方法的优点,使学生自己主动去完成学习的各个环节,达到学习的目标。
在这个过程中,粉笔和黑板的作用要逐渐淡化,代之而起的将是多媒体和网络;教师和学生的角色都要被重新定位,单纯教师讲学生听,教师问学生答的教学局面将被改变;学生主动学习、协作学习的能力和创新精神将不断提高。
总之,信息技术与课程整合是当前教学改革的新亮点,它的发展无疑将为新的教学理念的实现开辟出美好的前景。
三、在实现信息技术与化学学科课程整合中应注意几个问题
1、信息技术与学科课程整合需要一个过程,不能急于求成。
数字化学习方式与传统的学习方式有者本质的不同,这个转变需要过程,从教育者的思想转变到数字化资源的建设、从学习者传统的接受式学习到主动探究式的学习以及数字化学习环境的建设都需要一个过程。因此且不能急于求成。
2、进行信息技术与学科课程整合,要处理好的几种关系。
⑴ 传统教育教学手段与信息技术手段之间的关系
化学学科是以实验为基础的科学,实验的直观性、真实性是任何先进的技术手段都代替不了的,绝对不能以动画等媒体流替代所有的实验。
目前,在进行信息技术与学科课程整合的过程中,出现过两种很不好的倾向。
一是教学应用上的极端化倾向
这种倾向的最大特点是将信息技术应用到了“极致”,无论什么课型,无论是否有必要,甚至板书都要应用信息技术,似乎没有信息技术就不是一节课。以至于学生变得害怕上课。
对于信息技术与课程整合的理解应该深入而全面,不能局限在“媒体论”的阶段,现代教育技术的应用应该是多样化的,学无定法,教也无定法,我们不应追求一个统一的模式,更不能流于形式,否则会走得太偏,不是不用,回到老路上,就是流于形式的处处都用。在这一点上,化学学科显得更加明显些:如实验操作绝对不能完全由信息技术代替。传统的教学手段也有它的优势!不能用信息技术手段完全取代传统的教育教学手段。
另一种是软件制作上的极端化倾向
这种倾向的最大的特点就是认为,教师的教学课件必须由教师本人编制,并追求制作课件的平台的先进性。不是有一段时间就追求课件制作要用Authorware、3D Max、网页等等吗。
这种倾向只能无穷尽的增加教师的负担,对教学质量的提高、素质教育的深入、教育教学方法和技术的发展和改进带来极大的负面影响。
在课程整合的过程中,信息技术是用的,不是作的。当然,作为一线的教师,能够自己制作教学软件更好,但如果有高水平的、符合自己教学思想的教学软件就没有必要再费神费力的重新自己编制软件。
我认为,只要能将信息技术恰倒好处应用到日常教学中,充分发挥信息技术的优点,弥补传统教育教学手段的不足,就是好的信息技术与学科课程整合课例。因此必须注重信息技术与学科课程整合的实效性。
⑵ 关于教学进度和教学时间的关系
传统的课堂教学是40或45分钟为一个时间段,而基于互联网的探究式教学是不可能使所有的学生在一节或两节课内就将传统的课堂教学中一节或两节课的内容完成,即使完成了,也只是蜻蜓点水,一带而过,无法达到教学的目的。
正是这种明显的冲突,引来了在众多的反对声。
其实,产生这种反对声正是由于对信息技术与学科课程的整合认识错误而造成的。现行的教材是以知识传授为核心,能力培养为立意的体系,并不是所有的教学内容都适合基于互联网的探究式教学,如果所有的课都要这样去上,那只能是作秀。
信息技术与学科课程的整合除了基于互联网的探究式教学之外,目前主要的还是网络下的课堂教学。如果将来有一天,教材和教学进度的安排都转变为以培养能力为核心的化,都采用基于互联网的探究式教学也未尝不可。
⑶ 学生低探究能力与实施互联网的探究式教学对学生高探究能力要求之间的关系
在基于互联网的探究式教学实验研究的过程中,普遍感觉到学生的探究能力十分欠缺,而且个体间的差异极大。众所周知,能力的形成需要一个过程,探究能力的形成更是需要一个长期的培养过程。这种能力的培养,最好从幼儿园、小学就开始。可惜的是,现在大多数地区的幼儿园、小学甚至初中根本就不重视,因此进入高中的学生非常缺乏探究的经验与能力。
探究能力的好坏直接影响到网络型课程整合的教学时间和教学进度的安排。因此教师在设计教学过程前必须了解学生的探究能力达到了什么水平、知识基础能够达到什么水平、不同基础的学生可能存在的主要差异是什么等问题。最好是在基础年纪(如刚入学时)调查研究整个年级学生探究能力的基本水平,并制定本学期期望达到的能力目标。这需要学校建立一个能力发展系列目标,各学科通力合作,帮助学生形成以自主学习、探究学习为核心的能力基础。
一旦基础探究能力形成之后,各学科就可以进一步强化学科探究能力,一旦学科探究能力形成,学习效率自然提高,教学进度和教学时间的问题自然就好解决了。
以上是我个人对信息技术与化学学科课程整合的一点粗浅看法,不到指出请各位专家斧正。谢谢。
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