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[關(guān)鍵詞]教育模式;教學(xué)目標(biāo);引導(dǎo)型教學(xué);技校化學(xué)教學(xué)
目前,我國已經(jīng)步入了一個知識經(jīng)濟(jì)的時代,教育顯得尤其重要,通過對知識的學(xué)習(xí)可以培養(yǎng)自身的素養(yǎng),還能夠更好的適應(yīng)社會的發(fā)展?;瘜W(xué)教學(xué)相比數(shù)學(xué)來說,本身就存在一定的趣味性,化學(xué)的實驗以及探究可以引起學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,并且可以更深的對科學(xué)進(jìn)行強(qiáng)化。引導(dǎo)型教學(xué)的實施可以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的目標(biāo),還可以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。為了更好的激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神以及實踐能力,就需要教師對學(xué)生進(jìn)行正確的引導(dǎo)。
一、引導(dǎo)型教學(xué)在技?;瘜W(xué)教學(xué)中的特點
1、引導(dǎo)型教學(xué)內(nèi)容的特點。對于引導(dǎo)型教學(xué)來說,教學(xué)內(nèi)容不再是傳統(tǒng)的課程教材,則是教師將課本上的知識以及相關(guān)的知識對學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)進(jìn)行綜合的教育,使教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目的進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。引導(dǎo)型教學(xué)內(nèi)容的目標(biāo)主要是以培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)為主要內(nèi)容,主要包括專業(yè)知識以及實踐能力兩方面的內(nèi)容。
2、引導(dǎo)型教學(xué)過程的特點。在化學(xué)教學(xué)過程中,要以學(xué)生為主體進(jìn)行教育,要使學(xué)生參與到教學(xué)過程中。對于化學(xué)的課程來說,就需要根據(jù)課程進(jìn)行安排以及資料的搜集。另外,還要對課程的教學(xué)過程的講解方式以及問題的解決尋找有效的措施,在整個教學(xué)過程中都必須要讓學(xué)生參與進(jìn)來。對于學(xué)生的學(xué)習(xí)而言,教師則具有引導(dǎo)的作用,也是學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的檢驗者。在教學(xué)過程中,教師作為引導(dǎo)活動的進(jìn)行者,對學(xué)生具有極其的重要性,這樣以來不僅可以使學(xué)生可以更好的掌握化學(xué)課程的內(nèi)容,還可以提高學(xué)生對各個知識的了解,為學(xué)生構(gòu)建自身的學(xué)習(xí)知識具有積極的作用。
就技校的化學(xué)教學(xué)過程而言,使用引導(dǎo)型教學(xué)可以使學(xué)生及時的發(fā)現(xiàn)問題的存在,并且具有解決問題的能力,為提高學(xué)生的思考能力以及實踐能力提供了強(qiáng)有力的保障。當(dāng)面臨問題使,學(xué)生就可以進(jìn)行討論,進(jìn)行自主的思考。與此同時,學(xué)生不僅能夠掌握知識學(xué)習(xí)的技能,還可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)力。
3、引導(dǎo)型教學(xué)方法的特點。對于引導(dǎo)型教學(xué)來說,其教學(xué)方法具有很多種,比如:實例分析法、聯(lián)想實踐法以及等卡片模擬法。其教學(xué)方法不僅可以進(jìn)行單獨的使用還可以綜合的運(yùn)用起來,使學(xué)生積極的參與到教學(xué)中來,為實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)提供依據(jù),能夠更好的培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力。
4、引導(dǎo)型教學(xué)本質(zhì)的特點。技?;瘜W(xué)教學(xué)所培養(yǎng)的目標(biāo)就是技術(shù)型人才。所以,對學(xué)生的動手能力更加的重視,體現(xiàn)了教學(xué)理論的實質(zhì)。與其相比,普通學(xué)校所采用的教學(xué)方式是平鋪直敘以及開門見山,這樣就可以直接的使教師與學(xué)生之間進(jìn)行知識交流。技校教學(xué)更看重的是事物之間的各種聯(lián)系,將所有的功能以及邏輯關(guān)系進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合,加上教師的引導(dǎo),就可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。
5、引導(dǎo)型教學(xué)成果的特點。一般來說,普通教學(xué)就是將課本上的知識傳授給學(xué)生,更加注重的是知識的傳授。但是,引導(dǎo)型教學(xué)更加注重的是對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng),致使學(xué)生自身進(jìn)行自主積極的學(xué)習(xí),并且能夠取得更多的學(xué)習(xí)能力。另外,引導(dǎo)型教學(xué)不僅可以培養(yǎng)學(xué)生對化學(xué)具有探究的能力,還可以對化學(xué)中存在的問題進(jìn)行有效的分析,培養(yǎng)更多的動手能力。
二、引導(dǎo)型教學(xué)在技?;瘜W(xué)教學(xué)中的實施
目前,技校學(xué)生在學(xué)習(xí)方面還具有很多的問題,就需要在課前主動的進(jìn)行預(yù)習(xí),主動的去解決遇到的問題,這樣以來,技?;瘜W(xué)教學(xué)就能夠順利的進(jìn)行。根據(jù)調(diào)查顯示,對于化學(xué)實驗學(xué)生的興趣要高于課程的講解方式,這樣就為引導(dǎo)型教學(xué)提供了基礎(chǔ)。下面將引導(dǎo)型教學(xué)的實施過程分為了三個方面:
1、給學(xué)生下達(dá)學(xué)習(xí)任務(wù)。對于引導(dǎo)型教學(xué)來說,可以將化學(xué)所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容下達(dá)給學(xué)生,學(xué)生不僅可以通過小組合作的形式進(jìn)行學(xué)習(xí),還可以采取獨自的進(jìn)行完成。其任務(wù)包含有對相關(guān)資料的搜集、整理構(gòu)思以及系統(tǒng)化學(xué)習(xí)的整理等。另外,要對學(xué)生完成任務(wù)的時間進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)定,到時間就對學(xué)生學(xué)習(xí)的成果進(jìn)行驗收。比如說,化學(xué)教學(xué)中需要進(jìn)行實驗的內(nèi)容,等到對教學(xué)任務(wù)布置好之后,就要求學(xué)生準(zhǔn)備實驗所需要的資料、實驗所需要的材料以及要選擇哪種實驗方法等。
2、進(jìn)行引導(dǎo)型教學(xué)。在化學(xué)的教學(xué)過程中,就要求學(xué)生個人以及各小組依據(jù)自身所存在的實際情況,采用科學(xué)合理的方法將自己準(zhǔn)備的內(nèi)容精彩的展示出來。可以通過視頻或者更加具有創(chuàng)意的方式,將所要學(xué)習(xí)的知識內(nèi)容靈活的體現(xiàn)出來。
3、成果評價。等到各個小組進(jìn)行活動展示完成之后,教師就應(yīng)該按照小組的實際情況提出一些看法及建議,對各小組的實驗結(jié)果發(fā)放成果評價表,則主要內(nèi)容有:實驗的設(shè)計內(nèi)容、講解的內(nèi)容以及答辯的效果等。另外,學(xué)生還可以按照自己的看法對其他小組進(jìn)行評價,然后對存在的不足進(jìn)行解決。最后,就是對這些評價表進(jìn)行整理,各個小組要對有關(guān)本小組的意見進(jìn)行思考,這樣以來就可以彌補(bǔ)自身存在的不足之處,及時發(fā)現(xiàn)自己的問題找出解決的方法。
三、引導(dǎo)型教學(xué)在技?;瘜W(xué)教學(xué)中的實踐
1、對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精心設(shè)計、創(chuàng)建情境,并且激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
2、誘導(dǎo)學(xué)生對存在的問題進(jìn)行探索,培養(yǎng)學(xué)生的動手能力
3、對知識進(jìn)行歸納總結(jié)
對于引導(dǎo)型教學(xué)來說,教師要引導(dǎo)學(xué)生化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行知識的總結(jié),就是使學(xué)生充分的展示自己的學(xué)習(xí)成果,并且能夠總結(jié)學(xué)習(xí)的方法。對學(xué)生歸納、綜合知識的指導(dǎo),可以提高學(xué)生的思維能力,能夠看透問題存在的本質(zhì)。另外,教師還要對學(xué)生進(jìn)行表揚(yáng),這樣在很大的程度上可以使學(xué)生喜歡上化學(xué)這門課程,學(xué)生取得一定的成就感,更加具有學(xué)習(xí)的興趣。
結(jié)束語
在技?;瘜W(xué)的教學(xué)過程中,采取引導(dǎo)型教學(xué)不僅激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,還提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。教師引導(dǎo)學(xué)生知識內(nèi)容的學(xué)識,還改變了傳統(tǒng)教師授課的模式,使學(xué)生成為了學(xué)習(xí)的主題,更好的讓學(xué)生參與到教學(xué)的過程中,讓更多的學(xué)生更加的喜歡化學(xué)這門學(xué)科。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】導(dǎo)數(shù);偏導(dǎo)數(shù);邊際分析;最優(yōu)化;數(shù)學(xué)模型
應(yīng)用定量分析方法解決經(jīng)濟(jì)問題已成為經(jīng)濟(jì)學(xué)理論體系中的重要組成部分,很多經(jīng)濟(jì)學(xué)理論如納什均衡和期權(quán)定價公式等都是用數(shù)學(xué)語言來描述的.數(shù)學(xué)使經(jīng)濟(jì)學(xué)理論步入了定量化、精密化和準(zhǔn)確化的發(fā)展軌道,使經(jīng)濟(jì)學(xué)變成一門越來越嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科.
一、導(dǎo)數(shù)和邊際分析
(一)導(dǎo)數(shù)的概念
設(shè)一元函數(shù)y=f(x)在點x0的某一鄰域內(nèi)有定義,當(dāng)自變量x在點x0處取得改變量Δx時,相應(yīng)的函數(shù)改變量為Δy=f(x0+Δx)-f(x0),如果極限limx0
(二)偏導(dǎo)數(shù)的概念
設(shè)二元函數(shù)z=f(x,y)在點P0(x0,y0)的某個鄰域內(nèi)有定義,當(dāng)y固定在y0不變,而x在點x0處取得改變量Δx時,相應(yīng)的函數(shù)改變量Δxz=f(x0+Δx,y0)-f(x
(三)邊際分析
在現(xiàn)實經(jīng)濟(jì)活動中,若設(shè)某經(jīng)濟(jì)指標(biāo)y與影響指標(biāo)值的因素x1,x2,……,xn之間成立函數(shù)關(guān)系y=f(x1,x2,…,xn),我們把函數(shù)y=f(x1,x2,…,xn)的一階偏導(dǎo)函數(shù)f′xi(x1,x2,…,xn)(i=1,2,…,n)稱為函數(shù)y=f(x1,x2,…,xn)的邊際函數(shù),記作My,偏導(dǎo)函數(shù)My=f′xi(x1,x2,…,xn)在點P0處的函數(shù)值稱為函數(shù)y=f(x1,x2,…,xn)在點P0處的邊際值,而使f′xi(x1,x2,…,xn)=0的邊際點的函數(shù)值可能就是極大值或極小值,這種邊際點在經(jīng)濟(jì)分析和決策中往往是最佳點,找到最合理的邊際點,就能做出最有利的經(jīng)濟(jì)政策.微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)把研究這種變化規(guī)律的方法叫作邊際分析法.
1.邊際成本
在經(jīng)濟(jì)學(xué)中,常常需要研究產(chǎn)量增加一個單位時所增加的成本.設(shè)生產(chǎn)某種產(chǎn)品q單位時的總成本函數(shù)C=C(q)可導(dǎo),則稱MC=C′(q)為邊際成本函數(shù),簡稱邊際成本,C′(q0)為產(chǎn)量為q0單位時的邊際成本.
邊際成本是總成本函數(shù)C(q)關(guān)于產(chǎn)量q的導(dǎo)數(shù),其經(jīng)濟(jì)含義是:當(dāng)產(chǎn)量為q時,再多生產(chǎn)一個單位(即Δq=1)的產(chǎn)品所增加的成本量C(q+1)-C(q),近似地記為:C(q+1)-C(q)=Δ邊際成本是極限意義下的平均,是當(dāng)增量Δq0時,總成本C(q)的瞬時變化率,只與產(chǎn)量q有關(guān).
2.邊際收入
設(shè)銷售某種產(chǎn)品q單位時的總收入函數(shù)R=R(q)MR=R′(q)可導(dǎo),則稱為邊際收入函數(shù),簡稱邊際收入,R′(q0)是銷售量為q0單位時的邊際收入.
其經(jīng)濟(jì)含義是:當(dāng)銷售量為q時,再多銷售一個單位(即Δq=1)的商品總收入的改變量R(q+1)-R(q),近似地記為:
3.邊際利潤
與邊際成本和邊際收入類似,邊際利潤函數(shù)為總利潤函數(shù)L(q)關(guān)于銷售量q的導(dǎo)數(shù).設(shè)某產(chǎn)品的銷售量為q時的利潤函數(shù)L=L(q)可導(dǎo),則稱ML=L′(q)為邊際利潤函數(shù),簡稱邊際利潤,L′(q
即ML=L′(q)=limΔq0ΔLΔq=limΔq0L(q+Δq)-L(q)Δq.
其經(jīng)濟(jì)含義是:當(dāng)銷售量為q時,再銷售一個單位(即Δq=1)產(chǎn)品所增加(或減少)的利潤L(q+1)-L(q),近似地記為:
L(q+1)-L(q)=ΔL(q)≈dL(q)=L′(q)Δq=L′(q).
邊際利潤L′(q)
如果在某一經(jīng)濟(jì)問題中,總成本函數(shù)、總收入函數(shù)或總利潤函數(shù)是多元函數(shù),則分別稱他們的偏導(dǎo)數(shù)為邊際成本、邊際收入或邊際利潤.
二、最優(yōu)化的數(shù)學(xué)表達(dá)
在經(jīng)濟(jì)生活中,每個經(jīng)濟(jì)人在符合市場條件的前提下,都力求尋找對自己最有利的方案,如:最低成本、最大利潤、最優(yōu)效益、企業(yè)的最佳規(guī)模以及企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)資料同勞動數(shù)量之間最合理的比例等等.這些問題從數(shù)學(xué)的角度來看都是同一類問題,即求函數(shù)最大值和最小值的問題.
(一)一元函數(shù)的最值問題
若函數(shù)y=f(x)在點x0處有極值,且在點x0處的導(dǎo)數(shù)存在,則函數(shù)y=f(x)在點x0處的導(dǎo)數(shù)必為零,即f′(x0)=0.凡是滿足方程f′(x0)=0的點稱為函數(shù)y=f(x)的駐點.設(shè)函數(shù)y=f(x)在其駐點x0處具有二階導(dǎo)數(shù)f″(x0),若f″(x0)0,則f(x0)是函數(shù)f(x)的極小值.
一般而言,如果函數(shù)y=f(x)在閉區(qū)間I上連續(xù),則函數(shù)y=f(x)在I上必定能取得它的最大值和最小值.在實際問題中,如果函數(shù)y=f(x)在區(qū)間I內(nèi)最大值(或最小值)一定存在,而f(x)在I內(nèi)只有唯一駐點,那么該駐點處的函數(shù)值就是函數(shù)y=f(x)在區(qū)間I上的最大值(或最小值).
(二)多元函數(shù)的最值問題
與經(jīng)濟(jì)問題有關(guān)的函數(shù)很少是單一變量函數(shù).例如,廠商的生產(chǎn)量取決于投入生產(chǎn)過程的勞動、資本以及土地的數(shù)量等等.下面我們以二元函數(shù)為例.
若函數(shù)z=f(x,y)在點P0(x0,y0)處有極值,且在點P0(x0,y0)處的偏導(dǎo)數(shù)存在,則函數(shù)z=f(x,y)在點P0(x0,y0)處的兩個偏導(dǎo)數(shù)必為零,即f′x(x0,y0)=0,且f′y(x0,y0)=0.凡是滿足方程組f′x(x0,y0)=0,f′y(x0,y0)=0的點P0(x0,y0)稱為函數(shù)z=f(x,y)的駐點.
設(shè)函數(shù)z=f(x,y)在其駐點P0(x0,y0)處具有連續(xù)的二階偏導(dǎo)數(shù),令f″xx(x0,y0)=A,f″xy(x0,y0)=B,f″yy(x0,y0)=C,Δ=B2-AC,則當(dāng)Δ0,f(x0,y0)是函數(shù)z=f(x,y)的極小值;若A
一般而言,如果函數(shù)z=f(x,y)在閉區(qū)域D上連續(xù),則函數(shù)z=f(x,y)在D上必定能取得最大值和最小值.在實際問題中,如果函數(shù)z=f(x,y)在區(qū)域D內(nèi)一定能取得最大值(或最小值),而f(x,y)在D內(nèi)只有唯一駐點,那么該駐點處的函數(shù)值就是函數(shù)z=f(x,y)在區(qū)域D上的最大值(或最小值).
三、最優(yōu)化經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型分析
經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化問題是經(jīng)濟(jì)管理的核心,也是企業(yè)的最終目標(biāo).對于決策者來說,要求從“客觀的理性”出發(fā),尋求在一定條件下目標(biāo)函數(shù)唯一的“最優(yōu)解”.
(一)最低成本問題模型
微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)理論認(rèn)為,邊際成本和平均成本都是隨產(chǎn)量的增加而由遞減轉(zhuǎn)為遞增,只是平均成本轉(zhuǎn)為遞增比邊際成本要遲一些.當(dāng)平均成本與邊際成本相等時,平均成本最低.如圖1所示,F(xiàn)點是平均成本曲線AC由遞減轉(zhuǎn)為遞增的轉(zhuǎn)折點,在F點處,MC=AC.在邊際成本曲線上升到F點之前,邊際成本小于平均成本,平均成本曲線AC是下降的,當(dāng)MC越過F點后再上升,邊際成本就大于平均成本,平均成本曲線AC也就轉(zhuǎn)為上升了,因此,MC與AC必定在AC的最低點F處相交.平均成本的最低點F就是通常所說的“經(jīng)濟(jì)能量點”或“經(jīng)濟(jì)有效點”.企業(yè)應(yīng)該把生產(chǎn)規(guī)模調(diào)整到平均成本的最低點,才能使生產(chǎn)資源得到最有效的利用.
圖 1
設(shè)產(chǎn)量為q,總成本函數(shù)為C(q),平均成本函數(shù)為AC(q),邊際成本函數(shù)為MC(q),則AC(q)=C(q)q,MC=C′(q)=dC(q)dq.
以q為自變量,對平均成本函數(shù)AC(q)求導(dǎo),則有
AC′(q)=dACdq=d(C(q)q)dq=C′(q)q-C(q)q2=1q(C′(q)-C(q)q)=1q[MC(q)-AC(q)].
因此,當(dāng)MC(q)AC(q)時,曲線AC的切線斜率為正,曲線AC呈上升趨勢;當(dāng)MC(q)=AC(q)時,曲線AC的切線斜率為0,曲線到達(dá)極小值點F,函數(shù)AC(q)的二階導(dǎo)數(shù)大于0.又因為它是唯一的駐點,所以平均成本函數(shù)AC(q)在MC(q)=AC(q)處取得最小值.
因此,最低成本的數(shù)學(xué)模型為:
MC(q)=AC(q),dACdq=0(函數(shù)AC(q)的二階導(dǎo)數(shù)大于0).
例1 已知某廠生產(chǎn)q件產(chǎn)品的總成本為C(q)=2500+200q+14q2(元),問該廠生產(chǎn)多少件產(chǎn)品時,平均成本最?。?/p>
解 (1)設(shè)平均成本函數(shù)為AC(q),邊際成本函數(shù)為MC(q),則
AC(q)=C(q)q=2500q+200+q4,
MC(q)=C′(q)=200+q2.
由AC(q)=MC(q)得2500q+200+q4=200+q2,
解得q1=100,q2=-100(舍去).
此時d(AC)dq=2500q+200+q4′=14-2500q2=14-14=0.
所以,q1=100時,平均成本函數(shù)AC(q)取得唯一的極小值,也就是最小值.因此,要使平均成本最小,應(yīng)生產(chǎn)100件產(chǎn)品.
(二)最大利潤問題模型
微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)理論認(rèn)為,當(dāng)商品產(chǎn)量無限增大時,價格極低,得不到最大利潤;當(dāng)商品價格無限增大時,銷售量極少,也得不到最大利潤.只有當(dāng)產(chǎn)量增至邊際成本等于邊際收入,即邊際利潤為0時,企業(yè)才能獲得最大利潤.如圖2所示,只有當(dāng)總收入和總成本兩個函數(shù)的導(dǎo)數(shù)相等,即兩條切線平行時,總收入和總成本兩條曲線上切點間的距離最大,此時,總成本與總收入的差值最大,也即企業(yè)獲得最大利潤.此外,為了使利潤函數(shù)的極大值存在,利潤函數(shù)的二階導(dǎo)數(shù)還必須小于零.
圖 2
設(shè)產(chǎn)量為q,總成本函數(shù)為C(q),總收入函數(shù)為R(q),總利潤函數(shù)為L(q),邊際利潤函數(shù)為ML(q),則L(q)=R(q)-C(q),ML(q)=L′(q).
令ML(q)=L′(q)=R′(q)-C′(q)=0,則可得到R′(q)=C′(q).這就是獲得最大利潤的必要條件.
邊際利潤函數(shù)ML(q)=L′(q)=0,總利潤函數(shù)為L(q)取得極值,為了使函數(shù)L(q)取得極大值,必須L″(q)=ML′(q)=[R′(q)-C′(q)]′=R″(q)-C″(q)
即R″(q)
因此,利潤最優(yōu)化數(shù)學(xué)模型為:
R′(q)=C′(q)(即L′(q)=0),R″(q)
若利潤函數(shù)為二元函數(shù)z=L(q1,q2),則利潤最優(yōu)化數(shù)學(xué)模型為:L′q1(q1,q2)=0,L′q2(q1,q2)=0, (1)
且[L″q1q2(q1,q2)]2-L″q1q1(q1,q2)?L″q2q2(q1,q2)
在實際問題中,若由(1)式解出利潤函數(shù)z=L(q1,q2)的極值點只有一個,則可驗證此點滿足充分條件(2),就是利潤最大的點.
例2 設(shè)某企業(yè)生產(chǎn)某種商品q單位的費(fèi)用為C(q)=5q+200(元),獲得的收益為R(q)=10q-0.01q2(元),問生產(chǎn)這種商品多R(q)=10q-0.01q2少單位時利潤最大?最大利潤是多少?
解 由產(chǎn)品的費(fèi)用函數(shù)C(q)=5q+200,收益函數(shù),可得利潤函數(shù)L(q)=R(q)-C(q)=-0.01q2+5q-200.
因為L′(q)=-0.02q+5,令L′(q)=0得q=250.
此時L″(q)=-0.02
所以生產(chǎn)250個單位產(chǎn)品時利潤最大,最大利潤為425元.
(三)最優(yōu)批量問題模型
在一定原材料年需求量的前提下,如果每次定貨量增加,訂貨次數(shù)就減少,這樣,雖然采購成本減少,但倉儲保管成本卻會增加;反之,如每次定貨量減少,訂貨次數(shù)就會增加,因而采購成本增加,倉儲保管成本減少.最優(yōu)訂貨批量問題就是通過確定最佳的訂貨數(shù)量來平衡采購成本和倉儲保管成本,從而保持存貨的最優(yōu)水平,減少儲備資金的占用量,使總成本最低.
設(shè)TC為總庫存成本,PC為采購進(jìn)貨成本(包括購置價格),HC為倉儲保管成本,D為材料的年需求量,h為材料的單價,q為每次訂貨的數(shù)量,k為每次訂貨的成本,m為單位貨物的倉儲保管成本,n為年訂貨次數(shù),F(xiàn)1為采購成本中的固定成本,F(xiàn)2為保管成本中的固定成本,那么
TC=PC+HC=F1+Dh+Dqk+F2+q2m=(hD+F1+F2)+kDq+mq2.
其中,hD+F1+F2為固定成本,設(shè)TC(q)為每次訂貨量為q時的變動成本,則TC(q)=kDq+mq2,以q為自變量求TC(q)的一階導(dǎo)數(shù)TC′(q)=-kDq2+m2.
令TC′(q)=-kDq2+m2=0,解得q2=2kDm,即q=2kDm.
又因為TC(q)的二階導(dǎo)數(shù)TC″(q)=2kDq3>0.
所以,當(dāng)q=2kDm時,TC(q)取得最小值,即如果按照這個定貨量訂貨,可以使采購成本和保管成本中的變動成本的總和最低.
因此,最優(yōu)批量問題的數(shù)學(xué)模型為:
最優(yōu)定貨量q=2kDm,
最優(yōu)批量成本TC*(q)=kD2kDm+m22kDm=2kDm.
最后需要說明的是,經(jīng)濟(jì)學(xué)是一個復(fù)雜的科學(xué)體系,經(jīng)濟(jì)研究中必須綜合應(yīng)用各種方法,才能使經(jīng)濟(jì)理論科學(xué)有效,數(shù)學(xué)只是經(jīng)濟(jì)研究的方法之一.在經(jīng)濟(jì)研究中應(yīng)用數(shù)學(xué)方法時,要力求數(shù)學(xué)條件的設(shè)定與真實的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)實最大限度地接近,不可設(shè)定脫離現(xiàn)實的經(jīng)濟(jì)模型.另一方面,隨著經(jīng)濟(jì)學(xué)和數(shù)學(xué)的共同發(fā)展,在經(jīng)濟(jì)研究中將會更進(jìn)一步地運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)的理論知識和思想方法,建立更多、更科學(xué)實用的經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型.數(shù)學(xué)作為輔助工具將會在經(jīng)濟(jì)研究中得到更成功、更廣泛地運(yùn)用.
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論文摘要:本文在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下,將信息化教育的教學(xué)模式與傳統(tǒng)的外語教學(xué)模式進(jìn)行比較分析,并以英美文學(xué)課程的教學(xué)為例,探索信息教育在外語教學(xué)中的應(yīng)用模式,認(rèn)為信息化教育的教學(xué)模式和教學(xué)手段與方法的研究與實踐,有助于外語教學(xué)改革進(jìn)一步向縱深發(fā)展。
信息化教育的概念是上世紀(jì)90年代伴隨著信息高速公路的出現(xiàn)而提出來的。它指全面深入地運(yùn)用現(xiàn)代化信息技術(shù)來促進(jìn)教育改革和教育發(fā)展的一種全新的教育形態(tài),是建構(gòu)主義理論與先進(jìn)的技術(shù)(如多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù))相結(jié)合的產(chǎn)物。運(yùn)用建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論形成全新的教學(xué)模式,促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容與方法的變革和實現(xiàn)教育信息化,迎接正在到來的信息社會對教育的挑戰(zhàn),已經(jīng)成為當(dāng)今教育的必然選擇。
一、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論及其指導(dǎo)下的“以學(xué)生學(xué)為中心”的教學(xué)模式
建構(gòu)主義(constructivism)是由瑞士學(xué)者讓·皮亞杰江Piaget)最早提出來的。建構(gòu)主義者認(rèn)為每個人都是在自身認(rèn)知結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上建構(gòu)知識的,學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)新的知識單元時,不是通過教師的傳授而獲得知識,而是在自己的經(jīng)驗基礎(chǔ)之上將知識轉(zhuǎn)變成自己的內(nèi)部表述(李其維,1999)。學(xué)習(xí)過程并非是一種機(jī)械的接受過程。在知識的傳遞過程中,學(xué)習(xí)者是一個極活躍的因素。知識的傳遞者不僅肩負(fù)著“傳”的使命,還肩負(fù)著調(diào)動學(xué)習(xí)者積極性的使命。由于每一個學(xué)習(xí)者都有自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu),對現(xiàn)實世界有著自己的經(jīng)驗解釋,因而不同的學(xué)習(xí)者對知識的理解會不完全一樣。因此,教學(xué)評價應(yīng)該側(cè)重于學(xué)生的認(rèn)知過程,而不是學(xué)習(xí)結(jié)果。學(xué)習(xí)是一種真實情境(context)的體驗,只有在真實世界的情境中,才能使學(xué)習(xí)變得更為有效。學(xué)習(xí)者如何運(yùn)用自身的知識結(jié)構(gòu)解決實際問題,是衡量學(xué)習(xí)是否成功的關(guān)鍵。
在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)下,現(xiàn)代教育學(xué)家們以學(xué)生主動建構(gòu)為指導(dǎo)思想,形成了“以學(xué)生學(xué)為中心”的教學(xué)模式。教師通過適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)設(shè)計,使學(xué)習(xí)者可以按照自己的認(rèn)知水平任意選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方式以及各種工具。學(xué)習(xí)是學(xué)生主動參與完成的,真正實現(xiàn)了個別化的教學(xué)。如果學(xué)習(xí)中遇到了問題,可以通過協(xié)作學(xué)習(xí),通過學(xué)生與教師或?qū)W生與學(xué)生,甚至與認(rèn)知工具之間的交互得到解決(何克抗,1998)。
二、信息化教育的教學(xué)模式及其與傳統(tǒng)的外語教學(xué)模式的比較分析
教學(xué)模式是指在一定的教育觀念、教學(xué)理論和學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的教學(xué)過程的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)形式。在一般的教學(xué)過程中包含教師、學(xué)生、教科書(教學(xué)信息)和媒體(教學(xué)環(huán)境)等四個因素,這四個要素相互關(guān)聯(lián)、相互作用所形成的穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)形式便稱為教學(xué)模式。
傳統(tǒng)的外語教學(xué)模式是以教師為中心,教師利用教科書、板書及其它教學(xué)媒體作為教學(xué)手段與方法,向?qū)W生傳授知識;學(xué)生則像海綿吸水般被動地接受教師傳遞的知識。在這種模式中,教師是教學(xué)活動的中心,是知識的傳播者和灌輸者;學(xué)生處于被支配的地位,是外界刺激被動的接受者和輸出對象;教科書是學(xué)習(xí)內(nèi)容的載體;教學(xué)媒體則是教師向?qū)W生灌輸?shù)姆椒ㄅc手段。值得注意的是,隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的介人,盡管許多外語教學(xué)課堂采取了多媒體教學(xué)方法,但新的媒體僅僅成為教師向?qū)W生灌輸?shù)姆椒ㄅc手段。新的媒體的介人使“書灌”變成了“電灌”,新瓶裝老酒,并沒有引起教學(xué)模式的重大變革。
那么,在建構(gòu)主義指導(dǎo)下的信息化教育的教學(xué)模式又是怎樣的呢?我們把學(xué)生、教師、教學(xué)信息、學(xué)習(xí)環(huán)境作為信息化教育教學(xué)模式的四個要素,這四個因素相互作用、相互聯(lián)系成為穩(wěn)定的信息化教育的教學(xué)模式結(jié)構(gòu)(Dr.Micheal D.Williams,2000),如下圖所示:
信息化教育的教學(xué)模式可描述為:以學(xué)生為中心,學(xué)習(xí)者在教師創(chuàng)設(shè)的情境、協(xié)作與會話等學(xué)習(xí)環(huán)境中,充分發(fā)揮自身的主動性和積極J性,對當(dāng)前所學(xué)的知識進(jìn)行意義建構(gòu)并用其所學(xué)解決實際問題(祝智庭,2000)。在這種模式中,學(xué)生是知識的主動建構(gòu)者和運(yùn)用者;教師是教學(xué)過程的指導(dǎo)者與組織者、意義建構(gòu)的促進(jìn)者和幫助者;信息所攜帶的知識不再是教師傳授的內(nèi)容,而是學(xué)生主動建構(gòu)意義的對象(客體);學(xué)習(xí)環(huán)境包括“情境”、“協(xié)作”、“會話”等要素。情境必須有利于學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的意義建構(gòu),協(xié)作發(fā)生在學(xué)習(xí)過程的始終,學(xué)習(xí)小組的成員之間必須通過會話協(xié)商共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)。在這種模式中,信息技術(shù)不僅用來幫助教師進(jìn)行眾體教學(xué)(如呈現(xiàn)教學(xué)信息),而且用來幫助學(xué)生查詢資料、搜索信息、進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)和會話交流,即作為學(xué)生主動學(xué)習(xí)、協(xié)作式探索、意義建構(gòu)、解決實際問題的認(rèn)知工具(張屹,1999)教師和學(xué)生之間是一種互動的關(guān)系,教師給予學(xué)生引導(dǎo)和幫助;同時,教師在教學(xué)過程中吸收到許多新的信息,正所謂“教學(xué)相長”。
三、信息化教育對英美文學(xué)教學(xué)改革的重要啟示
“英美文學(xué)史”是英語專業(yè)學(xué)生的專業(yè)必選課程,旨在使學(xué)生對英美兩國文學(xué)形成與發(fā)展的全貌有一個概括的了解,并通過指導(dǎo)閱讀具有代表性的英美文學(xué)作品,幫助學(xué)生提高語言水平,增強(qiáng)對作品中表現(xiàn)出來的社會生活和人物思想感情的理解,逐步培養(yǎng)學(xué)生閱讀英美文學(xué)作品的能力和鑒賞水平。
傳統(tǒng)的英美文學(xué)教學(xué)方法基于認(rèn)知主義學(xué)習(xí)論,教學(xué)主要是靠教師事先的安排、控制來達(dá)到教學(xué)目的。所有的教學(xué)活動都是教師發(fā)起、運(yùn)行、評價的,學(xué)生只是教師的控制對象。教師在課堂上講授英美文學(xué)發(fā)展史,評析作品主題思想、內(nèi)容梗概、主人公形象、語言特色和在文學(xué)史上的地位與影響,介紹作品的欣賞方法等等,教師在教學(xué)中占據(jù)著絕對的統(tǒng)治地位。教學(xué)材料基本是以教材為主,很少涉及其他教學(xué)資源。這種傳統(tǒng)的英美文學(xué)教學(xué)方法的弊端是顯而易見的:學(xué)生往往處于被動的地位,被動地接受教師所灌輸?shù)闹R。而英美文學(xué)的學(xué)科性質(zhì)決定了其知識點的繁雜,從中世紀(jì)到現(xiàn)代幾百年的浩瀚歷史長河中,涌現(xiàn)了繁星般燦爛的文學(xué)巨匠及無數(shù)的優(yōu)秀作品,這些巨匠與作品受其所處年代歷史、文化、宗教等影響,分屬不同的文學(xué)流派,呈現(xiàn)出精彩紛呈的復(fù)雜的思想性,在短短一個學(xué)期的時間內(nèi),很難得其精髓。在學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生們盡管被文學(xué)史生動有趣的內(nèi)容及作品所具有的不同尋常的魅力所深深吸引,陶醉于教師的講授,但在課后,往往被那些復(fù)雜的外國人名、作品名、人物搞得暈頭轉(zhuǎn)向。有些學(xué)生則將學(xué)習(xí)重點放在識記大量的知識點上,對于作品的理解、分析、欣賞如霧里看花,似懂非懂,“撿了芝麻丟了西瓜”,這些都是傳統(tǒng)英美文學(xué)教學(xué)中出現(xiàn)的問題。
近年來,許多教師針對出現(xiàn)的問題,對英美文學(xué)的教學(xué)改革進(jìn)行了大量有益的探討。然而,長期困惑英美文學(xué)教學(xué)改革的兩個問題是:一是課程內(nèi)容的改革限于在文學(xué)史范圍內(nèi)進(jìn)行修改;二是認(rèn)為文學(xué)史課程的教學(xué)手段不象其他實踐性強(qiáng)的課程,難以做到圖文并茂的多媒體化,在思想上人為地限制了課程教學(xué)改革的方向。
其實,建構(gòu)主義者所倡導(dǎo)的“教師不應(yīng)該以傳播知識與控制學(xué)生為主要任務(wù),要求教師以‘導(dǎo)’代‘教’、提倡對話性教學(xué)”,這一教學(xué)原則同樣適應(yīng)于英美文學(xué)教學(xué),為英美文學(xué)的教學(xué)改革奠定了理論基礎(chǔ);而現(xiàn)代信息化技術(shù)在教學(xué)中的蓬勃發(fā)展為本課程的改革提供了基本的物質(zhì)保障。英美文學(xué)的課程內(nèi)容和教學(xué)手段與先進(jìn)性、現(xiàn)代化、多媒體化相聯(lián)系是完全可能并可行的。
四、信息化教育在英美文學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用模式
(一)教學(xué)目標(biāo)。引人信息教育技術(shù),打破傳統(tǒng)教學(xué)單一講授英美文學(xué)史知識的模式,在跨學(xué)科的平臺上整合課程內(nèi)容,把電影改編、美術(shù)、音樂歌劇、西方文化、中國文化等各種學(xué)科知識整合在一起。按照文學(xué)發(fā)展規(guī)律重新建構(gòu)英美文學(xué)史教學(xué)的體系結(jié)構(gòu),突出學(xué)科整合知識點,主要內(nèi)容可分為:文學(xué)史、文學(xué)思潮、文體分類、重要作家、作品分析等。
(二)教學(xué)方法。在教學(xué)過程中注意發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用與注重學(xué)生的主體地位相結(jié)合,采用混合式教學(xué)方法,將傳統(tǒng)課堂教學(xué)與信息化教學(xué)方式有機(jī)地結(jié)合起來,在課程的講授上,充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用,超越課本內(nèi)容,開拓學(xué)生視野。另一方面,通過布置學(xué)習(xí)任務(wù),讓學(xué)生以小組協(xié)作學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行自主探索學(xué)習(xí),通過教師提供的多媒體課件、互聯(lián)網(wǎng)上的資料和自己從其他資源收集的資料,進(jìn)行深人的學(xué)習(xí),并以撰寫論文和制作多媒體作品的形式來呈現(xiàn)其學(xué)習(xí)成果,促使學(xué)生開拓視野,培養(yǎng)創(chuàng)新思維,提高分析能力和動手能力。
(三)教學(xué)手段。利用信息技術(shù)和多媒體技術(shù),把抽象的文學(xué)知識變?yōu)榫唧w的圖像,使隱含的思想變?yōu)橹庇^把握;把枯燥呆板的文學(xué)史資料變?yōu)樯鷦踊顫姷囊曈X、聽覺藝術(shù);將“視、聽、讀、寫、做”融為一體,為學(xué)生提供精彩紛呈的視覺和聽覺享受。視:充分利用根據(jù)英美文學(xué)作品搬上銀幕的電影改編視覺資源、西方美術(shù)視覺資源、西方歷史文化視覺資源,以及中國文化視覺資源,將傳統(tǒng)文字的英美文學(xué)史教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橐曈X英美文學(xué)史教學(xué)。聽:充分利用音樂、詩歌朗誦、歌劇改編、戲劇等視聽資源,改變傳統(tǒng)英美文學(xué)史教學(xué)的無聲世界,營造外國文學(xué)藝術(shù)殿堂的氛圍。讀:按照英美文學(xué)史的演化規(guī)律,閱讀經(jīng)典名著,把握英美文學(xué)精髓,掌握其思想精華和藝術(shù)奧妙。寫:從視、聽、讀中發(fā)現(xiàn)問題,探索問題,撰寫英美文學(xué)論文,為深人研究打下學(xué)術(shù)基礎(chǔ),為寫作畢業(yè)論準(zhǔn)備。做:學(xué)以致用,人人動手,制作多媒體作品,課堂展示,協(xié)作學(xué)習(xí),增強(qiáng)實際動手能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作素養(yǎng)。
五、結(jié)論
(一)在建構(gòu)主義教學(xué)理念下,我們強(qiáng)調(diào)的是“既要發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用,又要充分體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用”。因此,應(yīng)該很好地將這二者有機(jī)地融合起來,勇于嘗試,互相取長補(bǔ)短,形成優(yōu)勢互補(bǔ)的“學(xué)教并重”。而信息化教育的教學(xué)模式和教學(xué)手段與方法的研究與實踐,必然會對教育、教學(xué)過程產(chǎn)生深刻的影響,也必將推動外語教學(xué)改革進(jìn)一步向縱深發(fā)展。
論文摘 要:根據(jù)材料化學(xué)本科專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和材料化學(xué)學(xué)科專業(yè)特點,通過改革原有的課程體系,優(yōu)化課程結(jié)構(gòu),修訂完善了材料化學(xué)本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案。新的培養(yǎng)方案更好地體現(xiàn)了材料化學(xué)專業(yè)的特色,體現(xiàn)了“厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、重實踐”的人才培養(yǎng)要求。
材料化學(xué)作為化學(xué)和材料科學(xué)的一個交叉學(xué)科,受到了各國政府的重視,許多高校紛紛設(shè)立材料化學(xué)專業(yè)。為適應(yīng)21世紀(jì)社會對材料化學(xué)專業(yè)人才的需求,經(jīng)安徽省教育廳批準(zhǔn),我校于2003年增設(shè)了材料化學(xué)本科專業(yè),并在當(dāng)年正式招生,目前已經(jīng)有5屆畢業(yè)生,學(xué)生就業(yè)情況良好。材料化學(xué)作為材料科學(xué)與工程學(xué)科的二級學(xué)科專業(yè),培養(yǎng)的是應(yīng)用型理科人才,所以材料化學(xué)專業(yè)學(xué)生不但要加強(qiáng)數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)及材料學(xué)科等基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí),還必須接受更多的應(yīng)用性、實踐性的知識教育。如何完成這一培養(yǎng)目標(biāo),使材料化學(xué)專業(yè)人才的培養(yǎng)能夠滿足現(xiàn)代化社會發(fā)展對本專業(yè)人才的需求,是高校材料化學(xué)專業(yè)教育工作者必須面對的現(xiàn)實問題。只有進(jìn)一步轉(zhuǎn)變教育思想和觀念,深化教育改革,革新教學(xué)體系,優(yōu)化課程體系中實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),才能培養(yǎng)出掌握基本理論知識,動手能力強(qiáng),富有創(chuàng)造精神的材料化學(xué)專業(yè)人才,才能辦出高水平的材料化學(xué)專業(yè),以滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展的需求。
1 材料化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方案基本框架
從“厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、重實踐”的人才培養(yǎng)總體要求出發(fā),設(shè)計培養(yǎng)方案、課程體系,優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。我校材料化學(xué)專業(yè)教育內(nèi)容和知識體系由公共基礎(chǔ)課程、通識教育課程、專業(yè)課程、專業(yè)選修課程和實踐性課程五大部分內(nèi)容構(gòu)成。
公共基礎(chǔ)課程包括:思想教育,體育活動,大學(xué)英語和計算機(jī)基礎(chǔ)等。
通識教育課程包括:人文社會類,自然科學(xué)和藝術(shù)類等知識體系。
專業(yè)課程包括:大類平臺專業(yè)基礎(chǔ)課程和材料化學(xué)專業(yè)課程。
專業(yè)選修課程包括:材料化學(xué)專業(yè)方向性選修課程。
實踐性課程包括:課程設(shè)計、畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)論文、社會實踐、科技活動等材料化學(xué)專業(yè)實踐訓(xùn)練知識體系。
2 材料化學(xué)專業(yè)課程體系設(shè)計
材料化學(xué)作為化學(xué)和材料科學(xué)的交叉學(xué)科,其課程要求學(xué)生掌握材料化學(xué)的基礎(chǔ)知識和基礎(chǔ)理論,培養(yǎng)學(xué)生具有材料的制備、表征、技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)的基本能力。在構(gòu)建材料化學(xué)專業(yè)課程體系時,我們一直強(qiáng)化教學(xué)環(huán)節(jié)的科學(xué)性、系統(tǒng)性和綜合性,將所有教育環(huán)節(jié)分為公共基礎(chǔ)課程、通識教育課程、專業(yè)課程、專業(yè)選修課程和實踐性課程五個知識體系。其專業(yè)課程體系以無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)的理論課程和實驗課程基礎(chǔ),把材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料化學(xué)、材料物理等作為本專業(yè)的入門專業(yè)課程。在經(jīng)過這些課程的學(xué)習(xí)之后,陸續(xù)學(xué)習(xí)高分子化學(xué)、高分子物理、材料性能學(xué)、材料現(xiàn)代分析技術(shù)、機(jī)械制圖等專業(yè)課程,在此基礎(chǔ)上通過專業(yè)選修課程的學(xué)習(xí)形成專業(yè)特色方向。并通過開設(shè)材料科學(xué)導(dǎo)論、納米材料導(dǎo)論等任選課程拓寬學(xué)生的知識面。為了淡化專業(yè)界限,我校材料化學(xué)專業(yè)和化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實施按大類培養(yǎng),統(tǒng)一設(shè)置通識教育和基礎(chǔ)教育平臺。在2011年修訂的材料化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中,課程教學(xué)計劃課內(nèi)總學(xué)時為2633學(xué)時,學(xué)生畢業(yè)應(yīng)取得總學(xué)分為154學(xué)分,其中,通識教育和基礎(chǔ)教育與我?;瘜W(xué)專業(yè)和應(yīng)用化學(xué)專業(yè)一致;專業(yè)教育、實踐教學(xué)和綜合教育的課程體系與化學(xué)專業(yè)和應(yīng)用化學(xué)專業(yè)有區(qū)別的開設(shè),更加突顯材料化學(xué)的特色。
3 構(gòu)建相對完善的實踐教學(xué)體系
3.1 構(gòu)建新的實踐教學(xué)體系
材料化學(xué)作為一門實踐性很強(qiáng)的交叉學(xué)科,在教學(xué)計劃中強(qiáng)化實踐教學(xué)環(huán)節(jié),確保實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的實施。按照本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位,我們優(yōu)化完善了實踐教學(xué)體系。將實踐教學(xué)體系分為三個層次:一是基礎(chǔ)實驗層次,注重基礎(chǔ)技能訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)現(xiàn)象的觀察和分析能力;二是測量實驗層次,注重專業(yè)技能訓(xùn)練,設(shè)置了課程設(shè)計、綜合性和設(shè)計性實驗等內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)實踐能力;三是綜合實踐層次,注重綜合素質(zhì)訓(xùn)練,設(shè)置了畢業(yè)設(shè)計(論文)、社會實踐、科技競賽和創(chuàng)新性實踐活動等內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)知識的綜合運(yùn)用能力。
3.2 更新重組實踐教學(xué)內(nèi)容
在2011年修訂的人才培養(yǎng)方案中實踐教學(xué)環(huán)節(jié)為35學(xué)分,占總學(xué)分的22.7%。實踐教學(xué)內(nèi)容重點強(qiáng)調(diào)以能力培養(yǎng)為核心,優(yōu)化和重組了原四大化學(xué)(無機(jī)、有機(jī)、分析和物理化學(xué))實驗教學(xué)的內(nèi)容與結(jié)構(gòu),將實踐教學(xué)內(nèi)容分層次進(jìn)行教學(xué),確立了基礎(chǔ)實驗、測量實驗和專業(yè)實驗三層次的實驗教學(xué)體系,涵蓋了驗證性實驗、綜合設(shè)計性實驗和研究性實驗等教學(xué)內(nèi)容。同時,積極推進(jìn)實踐教學(xué)內(nèi)容的更新和方法手段的改革,減少驗證性實驗,積極創(chuàng)造條件增開綜合性、設(shè)計性實驗、研究性實驗,強(qiáng)化畢業(yè)論文實踐環(huán)節(jié)的檢查和指導(dǎo);加強(qiáng)校企合作,積極安排生產(chǎn)實習(xí)和社會實踐活動,進(jìn)一步加強(qiáng)對學(xué)生實驗技能、實踐能力的培養(yǎng),培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。
4 結(jié)語
材料化學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)方案、課程體系的探索和完善將是在科學(xué)發(fā)展觀的指導(dǎo)下我們今后多年的一大工作任務(wù)。要堅持以就業(yè)為導(dǎo)向定位人才培養(yǎng)目標(biāo),結(jié)合社會需求和學(xué)科發(fā)展實際,研究建立專業(yè)人才培養(yǎng)模式,提高材料化學(xué)專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)能力;以能力培養(yǎng)為本位構(gòu)建專業(yè)課程體系,提高學(xué)生的理論知識水平,課程體系遵循“厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、重實踐”的人才培養(yǎng)模式制定教學(xué)計劃,在四年教學(xué)計劃的基礎(chǔ)上,分析理論教學(xué)相關(guān)課程,優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,合理分配理論課程學(xué)時數(shù),使課程體系逐漸趨于科學(xué)、規(guī)范,達(dá)到構(gòu)建合理的專業(yè)課程體系、優(yōu)化學(xué)生知識結(jié)構(gòu)和促進(jìn)專業(yè)人才培養(yǎng)的目的。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:研究生;創(chuàng)新;學(xué)術(shù)氛圍
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)37-0226-02
21世紀(jì)是一個機(jī)遇與挑戰(zhàn)共存的時代,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對于經(jīng)濟(jì)發(fā)展,社會進(jìn)步起到了至關(guān)重要的作用。研究生教育作為我國高等教育的重要組成主體,肩負(fù)著培養(yǎng)高素質(zhì)人才的重任,其培養(yǎng)機(jī)制改革一直以來是學(xué)者研究的焦點問題之一。目前,國家在逐年增加對研究生培養(yǎng)的經(jīng)費(fèi)投入,希望培養(yǎng)出專業(yè)知識扎實、綜合素質(zhì)高、科研能力強(qiáng)的綜合型高水平人才。在研究生培養(yǎng)過程中,如何培養(yǎng)提高研究生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神日漸顯示出其必要性和迫切性[1]。國內(nèi)學(xué)者普遍認(rèn)為,研究生課程設(shè)置、教學(xué)方法使用、學(xué)術(shù)氛圍的營造等因素均對研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。筆者作為農(nóng)科院校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的碩士生導(dǎo)師,試圖從本專業(yè)角度探討如何在培養(yǎng)過程中培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。
一、加深理論教育,培養(yǎng)研究生創(chuàng)新意識
研究生培養(yǎng)過程主要包含理論學(xué)習(xí)和學(xué)術(shù)研究兩個部分。理論學(xué)習(xí)部分重點強(qiáng)調(diào)學(xué)科基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí),教師通過在課堂上講授知識引導(dǎo)研究生接受相關(guān)內(nèi)容。在這個部分中,教師要注意在基本理論知識的基礎(chǔ)上緊密聯(lián)系本學(xué)科的研究前沿和學(xué)術(shù)研究動態(tài)。例如,在農(nóng)藥化學(xué)課程中,教師講到新型農(nóng)藥化合物分子設(shè)計理論時,首先給研究生介紹新藥創(chuàng)制研發(fā)的“中間體衍生法”新思路,并介紹使用該思路設(shè)計新型化合物分子的相關(guān)英文文章,要求他們精讀其中的分子設(shè)計部分內(nèi)容[2,3]。通過這種方式介紹新型化合物設(shè)計方法的成功案例和研究成果,研究生不僅能掌握分子設(shè)計的基本理論,了解其實際應(yīng)用,還能夠提高閱讀高水平英文文獻(xiàn)的能力。另外,為了鼓勵研究生自主學(xué)習(xí),激發(fā)他們的積極性,我們嘗試在課堂教學(xué)過程中改變以試卷考核定成績的考核方式,將一部分成績用于考核研究生對于相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容的拓展能力和水平。研究生通過課后對課程的特定知識點進(jìn)行分析研究并在網(wǎng)絡(luò)上并查找相關(guān)文獻(xiàn),獲取更豐富的學(xué)科前沿知識,再回到課堂上展示其檢索結(jié)果。該方法不僅鍛煉了研究生檢索文獻(xiàn)的能力,激發(fā)了他們的積極性,對課程中的難點主動出擊,更重要的是幫助他們養(yǎng)成了發(fā)現(xiàn)問題――尋找方法――解決問題的研究模式。
另一方面,通過建設(shè)研究生精品課程,提高授課教師理論水平,使教師充分認(rèn)識培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力對于提高高等教育教學(xué)水平的重要性。根據(jù)應(yīng)用化學(xué)學(xué)科的特點將理論知識與專業(yè)知識相融合,豐富教學(xué)內(nèi)容,以確保學(xué)科知識的基礎(chǔ)性、技能的廣泛適用性、課程內(nèi)容的時代性、教授方法的先進(jìn)性,不斷提高教學(xué)水平。將原有的講授式教學(xué)擴(kuò)展為多種教學(xué)方式,如專題講座式教學(xué)、討論式教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)等,不僅調(diào)動了研究生學(xué)習(xí)積極性,還培養(yǎng)了研究生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力[4]。
二、營造濃郁的學(xué)術(shù)氛圍
在具備扎實的學(xué)科理論知識基礎(chǔ)上,研究生培養(yǎng)還要注重為其營造濃郁的學(xué)術(shù)氛圍。通過多種方式,讓研究生積極參與到學(xué)術(shù)研究的大環(huán)境中來[5]。
(一)參與研究生科研創(chuàng)新課題
培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力,應(yīng)該充分發(fā)揮研究生的主體作用,鼓勵他們參與到各層次的研究生科研創(chuàng)新中來。目前我校有各級研究生創(chuàng)新課題可供研究生申報,導(dǎo)師應(yīng)鼓勵研究生以研究主體的方式參與到研究工作中來,在撰寫申請書、設(shè)計實驗研究內(nèi)容、完成研究目標(biāo)、發(fā)表研究成果的過程中得到鍛煉和成長。同時研究生院和各學(xué)院也分別建立了激勵機(jī)制,對于科研項目成果突出的研究生進(jìn)行表彰,鼓勵其發(fā)表高水平研究論文,并申報研究生國家獎學(xué)金。
(二)多參與學(xué)術(shù)交流,拓寬視野
為了使研究生更好的了解學(xué)科的前沿動態(tài),并與自身所學(xué)相結(jié)合,激發(fā)創(chuàng)新性思維,要從多方面開展學(xué)術(shù)交流活動,給研究生創(chuàng)造接觸最新研究成果的機(jī)會。我校近年來建立了“院長論壇”,通過邀請知名教授做客,給廣大研究生帶來論文選題,學(xué)術(shù)研究等相關(guān)方面的指引。各學(xué)院也結(jié)合自身學(xué)科特色,舉辦了相關(guān)的學(xué)術(shù)報告。如我院近期邀請了創(chuàng)騰科技生命科學(xué)技術(shù)部總監(jiān)張春生博士介紹了分子模擬技術(shù)在農(nóng)藥研究領(lǐng)域的應(yīng)用,報告中關(guān)于分子模擬技術(shù)在農(nóng)藥研究領(lǐng)域的應(yīng)用和Discovery Studio在農(nóng)藥分子設(shè)計中的應(yīng)用吸引了研究研究生的注意力。通過參加各種專題式講座,研究生不僅可以更快更順利的進(jìn)入選題階段,還為他們逐步進(jìn)入各級別研究生課題申請?zhí)峁┝酥匾男畔⒎e累。
除了聽報告,還要給研究生講報告、表達(dá)自己的機(jī)會,我校目前每年舉辦的“博士論壇”,鼓勵在校研究生對論壇進(jìn)行投稿并發(fā)表演講。參加論壇的研究生從論文選題、立題依據(jù)開始,到研究方案、具體實施方法、研究創(chuàng)新點、可行性分析,再到搜集研究信息、分析研究實驗結(jié)果,向其他研究生展示了自己的寶貴經(jīng)驗。此舉大大增強(qiáng)了我校研究生的創(chuàng)新意識和協(xié)作意識,也提高了他們的學(xué)術(shù)水平和科研能力,促進(jìn)他們的科研、學(xué)術(shù)和文化交流,為高水平大學(xué)建設(shè)提供智力支持和人才保障。
三、實踐出真知,在實踐中培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力
科學(xué)研究是為了達(dá)到某一特定目的而搜集信息,并分析這些有效信息的一個系統(tǒng)化的研究過程[6]。在積累足夠的基礎(chǔ)知識之后,研究生的下一任務(wù)目標(biāo)是綜合應(yīng)用各種知識和實驗手段,創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)問題、提出解決方法、并最終實現(xiàn)。進(jìn)行這種研究性的學(xué)習(xí),是社會發(fā)展和人類進(jìn)步的驅(qū)動力,也是培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力的必經(jīng)之路。作為剛開始接受系統(tǒng)研究方法訓(xùn)練的研究生,導(dǎo)師應(yīng)該教會他們建立起“提出問題―分析問題―設(shè)計研究路線―確定研究方法―搜集研究結(jié)果―得到結(jié)論”的完整研究工作模式,養(yǎng)成主動尋找并解決問題的習(xí)慣。同時,在逐步接受該研究工作模式的基礎(chǔ)上,教會研究生使用不同的研究方法、研究視角,以及通過不同手段對研究結(jié)果進(jìn)行分析和證實的科研方法,采用科學(xué)的方法把復(fù)雜的問題簡單化并整理出結(jié)論。例如,在一年級的研究生開始研究工作之前,導(dǎo)師應(yīng)該教會他們熟練使用文獻(xiàn)研究法、比較研究法等基礎(chǔ)的科研方法。在高年級研究生開展研究過程中,導(dǎo)師要積極營造質(zhì)疑、辯論的研究氛圍,激發(fā)研究生的研究興趣,鼓勵研究生獨立思考,準(zhǔn)確判斷并得到合理的研究結(jié)果,在科研室中建立起良性的互動機(jī)制。
綜上所述,培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力不能一蹴而就,研究生導(dǎo)師要從多方面著手,幫助研究生建立良好的創(chuàng)新性學(xué)習(xí)研究模式,為以后從事研究工作打下良好的基礎(chǔ)。
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歷
層
次
星期五(7月8日)
星期六(7月9日)
星期日(7月10日)
上午
(8:30—11:00)
下午
(2:00—4:30)
上午
(8:30—11:00)
下午
(2:00—4:30)
上午
(8:30—11:00)
下午
(2:00—4:30)
本
科
計算機(jī)及其應(yīng)用
080702
02324 離散數(shù)學(xué)
02326操作系統(tǒng)
02325 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
00023高等數(shù)學(xué)(工本)
03709基本原理概論 04741 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理
00015 英語(二)
03708中國近現(xiàn)代史綱要
建筑工程
080806 02439結(jié)構(gòu)力學(xué)(二) 00420物理(工) 03709基本原理概論 02442鋼結(jié)構(gòu)
03708中國近現(xiàn)代史綱要
00015 英語(二)
漢語言文學(xué)
050105 00037 美學(xué)
00819訓(xùn)詁學(xué) 00538 中國古代文學(xué)史(一)
03709基本原理概論 00537 中國現(xiàn)代文學(xué)史
00015 英語(二)
03708中國近現(xiàn)代史綱要
英語語言文學(xué)
050201 00087英語翻譯 00840日語 00832 英語詞匯學(xué)
03709基本原理概論 00604 英美文學(xué)選讀
03708中國近現(xiàn)代史綱要
會計
020204 00058 市場營銷學(xué)
00051管理系統(tǒng)中計算機(jī)應(yīng)用
00139西方經(jīng)濟(jì)學(xué)
00150 金融理論與實務(wù)
00054管理學(xué)原理
04184線性代數(shù)(經(jīng)管類) 03709基本原理概論 00158 資產(chǎn)評估
03708中國近現(xiàn)代史綱要
04183概率論與數(shù)理統(tǒng)計(經(jīng)管類)00015 英語(二)
工商企業(yè)管理
020202 00151企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略
00139西方經(jīng)濟(jì)學(xué)
00051管理系統(tǒng)中計算機(jī)應(yīng)用 00150金融理論與實務(wù)
04184線性代數(shù)(經(jīng)管類)
00054管理學(xué)原理 00153質(zhì)量管理(一)
03709基本原理概論
00152組織行為學(xué)
00015英語(二)
03708中國近現(xiàn)代史綱要
04183概率論與數(shù)理統(tǒng)計(經(jīng)管類)
金融
020106 00139西方經(jīng)濟(jì)學(xué)
0051管理系統(tǒng)中計算機(jī)應(yīng)用 00150金融理論與實務(wù)
04184線性代數(shù)(經(jīng)管類)
00054管理學(xué)原理 00078銀行會計學(xué)
03709基本原理概論 00079保險學(xué)原理
00015英語(二)
04183概率論與數(shù)理統(tǒng)計(經(jīng)管類)03708中國近現(xiàn)代史綱要
市場營銷
020208 00139西方經(jīng)濟(jì)學(xué)
00185商品流通概論
00051管理系統(tǒng)中計算機(jī)應(yīng)用 00150金融理論與實務(wù)
04184線性代數(shù)(經(jīng)管類)
03709基本原理概論
00015英語(二)
00183消費(fèi)經(jīng)濟(jì)學(xué)
03708中國近現(xiàn)代史綱要
04183概率論與數(shù)理統(tǒng)計(經(jīng)管類)
國際貿(mào)易
020110 00097外貿(mào)英語寫作
00051管理系統(tǒng)中計算機(jī)應(yīng)用 04184線性代數(shù)(經(jīng)管類)
00045企業(yè)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計學(xué) 00096外刊經(jīng)貿(mào)知識選讀
03709基本原理概論 00099涉外經(jīng)濟(jì)法
04183概率論與數(shù)理統(tǒng)計(經(jīng)管類)03708中國近現(xiàn)代史綱要
物流管理
020229 04184線性代數(shù)(經(jīng)管類)
03709基本原理概論 00015英語(二)
03708中國近現(xiàn)代史綱要
04183概率論與數(shù)理統(tǒng)計(經(jīng)管類)
法律
030106 00249國際私法
00264中國法律思想史 00246國際經(jīng)濟(jì)法概論
00265西方法律思想史 00167勞動法
03709基本原理概論
00258保險法 00226知識產(chǎn)權(quán)法
00233稅法
03708中國近現(xiàn)代史綱要
公安管理
030401 00369警察倫理學(xué) 00370刑事證據(jù)學(xué) 03709基本原理概論
00015英語(二)
04729大學(xué)語文
03708中國近現(xiàn)代史綱要
00371公安決策學(xué)
00859警察組織行為學(xué)
行政管理
030302 00318公共政策 00315當(dāng)代中國政治制度 01848公務(wù)員制度
00034社會學(xué)概論
00923行政法與行政訴訟法(一)
03708中國近現(xiàn)代史綱要
護(hù)理學(xué)
100702 03202內(nèi)科護(hù)理學(xué)(二)
03200預(yù)防醫(yī)學(xué)(二)
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機(jī)電一體化
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02245機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計 00420物理(工)
02243計算機(jī)軟件基礎(chǔ)(一) 02200現(xiàn)代設(shè)計方法
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應(yīng)用化學(xué)
081209 08291環(huán)境影響評價 08306環(huán)境分析與檢測 03709基本原理概論
基礎(chǔ)教育
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04578中國小說史
軟件工程
080720 07028軟件測試技術(shù) 07169軟件開發(fā)工具與環(huán)境 03709基本原理概論
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[關(guān)鍵詞] 殼聚糖;重金屬離子;吸附;Zn2+
[中圖分類號] R-33 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-4721(2013)01(b)-0012-02
殼聚糖(Chitosan)是甲殼素N-脫乙?;漠a(chǎn)物,又稱脫乙酰甲殼素,是一種聚氨基葡萄糖線形高分子物質(zhì),其學(xué)名是β-(1-4)-2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖,其結(jié)構(gòu)式見圖1,一般而言,N-乙酰基脫去55%以上的就可稱之為殼聚糖[1-4]。殼聚糖作為絮凝劑,具有天然、無毒、可降解的性質(zhì)。殼聚糖的大分子鏈上分布著許多羥基、氨基及一些N-乙酰氨基,可在酸性溶液中形成高電荷密度的陽離子聚電解質(zhì)[5-8],也可借助氫鍵或離子鍵來形成類似網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的籠形分子,其分子中的氨基和氨基相鄰的羥基與許多金屬離子能形成穩(wěn)定的螯合物,從而絡(luò)合去除許多有毒有害的重金屬離子[9-11]。因此,殼聚糖被認(rèn)為是很有潛力的有機(jī)絮凝劑之一。
1 儀器與試劑
1.1 儀器
電子天平,循環(huán)水真空泵SHZ-DⅢ,電熱恒溫水箱HHW21-420。
1.2 試劑
殼聚糖(AR),ZnSO4(AR),EDTA(AR),NaOH(AR),EBT(AR),二甲酚橙(AR)。
2 實驗方法與結(jié)果
2.1 溶液的配制
精密稱定EDTA 0.010 0 g,溶于100 mL容量瓶中,配成0.01%的EDTA溶液;精密稱定ZnSO4 0.100 0 g,溶于1 000 mL容量瓶中,配成0.01%的ZnSO4溶液。
2.2 實驗方法
2.2.1 不同pH下的吸附過程 分別量取50 mL ZnSO4溶液于5只錐形瓶中,每份各加入0.2 g殼聚糖粉末,調(diào)節(jié)溶液的pH為3、6、7.5、9、10.5攪拌吸附30 min,抽濾,其中pH為6的溶液以二甲酚橙為指示劑,滴定溶液由紫紅色變?yōu)榱咙S色,記錄消耗的EDTA體積[12];其他幾份溶液以EBT為指示劑,滴定溶液由紫紅色變?yōu)榧兯{(lán)色,記錄消耗的EDTA體積。見表1。
可看出殼聚糖對Zn2+的吸附量受溶液的pH值影響較大,隨著溶液pH值的升高殼聚糖對Zn2+的吸附量也增大,當(dāng)pH=6時,達(dá)到最大值;然后,pH值再升高時,吸附量反而下降,這是因為Zn2+和溶液中H+對殼聚糖的吸附是相互競爭的。當(dāng)溶液pH值低時,H+濃度較高,在與Zn2+的競爭吸附中占優(yōu)勢,H+先與殼聚糖中-NH2形成-NH3+,使Zn2+喪失了與-NH2絡(luò)合的機(jī)會,當(dāng)溶液pH值升高時,H+濃度降低,這時Zn2+在吸附過程中占優(yōu)勢,優(yōu)先被殼聚糖吸附,從而吸附量增加,但溶液pH值>7.6時,Zn2+主要以Zn(OH)2形式存在,Zn2+濃度大幅減少,吸附量也隨之減少。
2.2.2 不同量殼聚糖的吸附過程 分別量取50 mL ZnSO4溶液于4只錐形瓶中,依次加入0.2、0.4、0.8、1.6 g殼聚糖粉末,攪拌吸附30 min,抽濾,以二甲酚橙為指示劑,滴定溶液由紫紅色變?yōu)榱咙S色,記錄消耗的EDTA體積。見表2。
可以看出殼聚糖量較少時,隨著量的增加,殼聚糖對Zn2+的吸附量增大,殼聚糖質(zhì)量為0.4 g時是最大吸附量。當(dāng)殼聚糖量過大時,由于大量殼聚糖分子結(jié)合在一起,使其結(jié)構(gòu)變得致密有序,金屬離子難以進(jìn)入殼聚糖分子中被吸附,因此吸附量降低。
2.2.3 不同時間的吸附過程 分別量取50 mL ZnSO4溶液于6只錐形瓶中,每份各加入0.2 g殼聚糖粉末,分別攪拌吸附10、20、30、60、90、120 min,抽濾,以二甲酚橙為指示劑,滴定溶液由紫紅色變?yōu)榱咙S色,記錄消耗的EDTA體積。見表3。
從表3中可以看出,攪拌時間為 30 min時有最大吸附量,但隨著時間的變化,吸附量的變化并不明顯,可能是因為在30 min是吸附已趨近飽和,再延長時間,金屬離子與殼聚糖的絡(luò)合速度已小于解離速度,吸附量開始變小,但總體趨勢變化不大。
2.2.4 不同反應(yīng)溫度的吸附過程 分別量取50 mL ZnSO4溶液于5只錐形瓶中,每份各加入0.2 g殼聚糖粉末,在恒溫水浴振蕩器溫度為25℃、30℃、35℃、40℃、45℃下振蕩60 min,抽濾,以二甲酚橙為指示劑,滴定溶液由紫紅色變?yōu)榱咙S色,記錄消耗的EDTA體積。見表4。
溫度對吸附量的影響并不大。在溫度較低時,吸附量較低,隨著溫度的升高,吸附量有所增加,但并不明顯。35℃時有最大吸附量。
3 討論
(1)在進(jìn)行吸附率計算前,數(shù)據(jù)應(yīng)做扣除空白值處理。本實驗條件下,當(dāng)溶液pH=6時殼聚糖對Zn2+的吸附量最大。
(2)當(dāng)殼聚糖的用量較少時,其吸附量較大,用量為0.4 g時,吸附量趨于飽和,再增加用量,其吸附量降低。
(3)反應(yīng)時間和溫度對殼聚糖吸附鋅離子的影響不是很大,本實驗中溫度為35℃,時間為30 min時,吸附量達(dá)到最大值。
[參考文獻(xiàn)]
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00454教育預(yù)測與規(guī)劃 00458中小學(xué)教育管理
00451教育經(jīng)濟(jì)學(xué)
00457學(xué)前教育原理 03708中國近現(xiàn)代史綱要
00449教育管理原理 00456教育科學(xué)研究方法(二)
00015英語(二)
03709基本原理概論
人力資源管理
020218 06093人力資源開發(fā)與管理
06089勞動關(guān)系與勞動法
06091薪酬管理 00182公共關(guān)系學(xué)
00321中國文化概論
03708中國近現(xiàn)代史綱要 00071社會保障概論
00015英語(二)
03709基本原理概
學(xué)前教育
040102 00401學(xué)前比較教育 00883學(xué)前特殊兒童教育
00403學(xué)前兒童家庭教育 03708中國近現(xiàn)代史綱要
00399學(xué)前游戲論
00015英語(二)
03709基本原理概論
漢語言文學(xué)教育
050113 00037美學(xué)
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00539中國古代文學(xué)史(二)
00466發(fā)展與教育心理學(xué) 00541語言學(xué)概論
00024普通邏輯
英語教育
050206 00087英語翻譯 00831英語語法 00604英美文學(xué)選讀
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00466發(fā)展與教育心理學(xué) 00603英語寫作
地理教育
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03709基本原理概論
思想政治教育
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00034社會學(xué)概論 05629思想政治課教學(xué)法
00413現(xiàn)代教育技術(shù) 00480中國傳統(tǒng)道德
03708中國近現(xiàn)代史綱要
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00015英語(二)
00312政治學(xué)概論
歷史教育
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05632中學(xué)歷史專題選講 00413現(xiàn)代教育技術(shù) 05631中學(xué)歷史課堂教學(xué)技能訓(xùn)練 03708中國近現(xiàn)代史綱要 00775歷史教育學(xué)
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物理教育
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本
科 化學(xué)教育學(xué)
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音樂教育
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04184線性代數(shù)(經(jīng)管類) 03709基本原理概論00015英語(二)
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關(guān) 鍵 詞:蒽衍生物;有機(jī)電致發(fā)光;材料研究進(jìn)展
中圖分類號: O625.1; TN383.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
Progress in Anthracene-based Electroluminescent Materials
XUE Yun-na, CHAI Sheng-yong, BIE Guo-jun, LIU Bo, GAN Ning
(Department of Optoelectronic Materials, Xi'an Modern Chemistry Research Institute,
710065, Xi'an, China)
Abstract: Organic Light-emitting Diode(OLED), possessing many kind of advantages, and market competitive potentials over LCD and PDP et al, is called the third generation display technology. In the OLED research filed, the light-emitting materials are always being focused on. Since anthracene derivatives have rigid structure, wide energy gaps and high fluorescent quantum efficiency, a great deal of anthracene-based electroluminescent mate-rials have been developed till now. The progress of anthracene-based electroluminescent materials is reviewed according to the molecular structures and light-emitting properties. The research ideas on new anthracene-based electroluminescent materials are also suggested.
Keywords: anthracene derivatives; organic electroluminescence; materials developing progress
引言
有機(jī)電致發(fā)光(OEL)是指有機(jī)材料在電場作用下,受到電流和電場的激發(fā)而發(fā)光的現(xiàn)象。有機(jī)電致發(fā)光二極管(OLED)是利用這種現(xiàn)象實現(xiàn)顯示的新一代顯示技術(shù)。自1987年美國Kodak公司的Tang C W 和Vanslyke S A 制作了第一個性能優(yōu)良的有機(jī)電致發(fā)光器件以來,有機(jī)電致發(fā)光顯示由于其具有的優(yōu)點引起了人們的極大興趣[1]。有機(jī)電致發(fā)光顯示技術(shù)與現(xiàn)有的液晶、等離子平板顯示技術(shù)相比,具有結(jié)構(gòu)簡單、主動發(fā)光、高亮度、高效率、視角大、響應(yīng)速度快、低壓直流驅(qū)動等諸多優(yōu)點。隨著研究工作的深入,OLED作為新一代平板顯示技術(shù)具有極大的市場潛力和競爭力。在OLED的研究中,材料起著決定性的作用。OLED中用到的材料主要有空穴注入材料、空穴傳輸材料、發(fā)光材料、電子傳輸材料及電子注入材料等。而發(fā)光材料是其中的主要材料[2]。國內(nèi)外很多研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)為不斷提高發(fā)光材料的綜合性能進(jìn)行了大量的研究工作,取得了豐富的研究成果。但目前的材料性能仍不能滿足OLED對使用壽命和穩(wěn)定性的要求,開發(fā)綜合發(fā)光性能優(yōu)異的發(fā)光材料一直是該材料研究的重點。
發(fā)光材料根據(jù)分子量大小分為小分子和高分子材料;根據(jù)發(fā)光類型分為熒光和磷光材料。在各種有機(jī)電致發(fā)光材料中,蒽單晶于1963年首次用作有機(jī)電致發(fā)光材料[3]。蒽具有較高的熒光量子效率,在其9、10位或其它位碳原子進(jìn)行取代修飾,可以得到多種發(fā)光材料。蒽類發(fā)光材料已成為有機(jī)電致發(fā)光材料中重要的一類。本文對蒽類電致發(fā)光材料按小分子和高分子發(fā)光材料進(jìn)行分類綜述。通過探討現(xiàn)有的蒽衍生物結(jié)構(gòu)對其綜合發(fā)光性能的影響,以期找到新材料的開發(fā)思路。
1蒽類小分子電致發(fā)光材料
小分子材料具有化學(xué)修飾性強(qiáng)、取代基選擇范圍廣、易于提純及熒光量子效率高等優(yōu)點,因此關(guān)于蒽類小分子發(fā)光材料的研究工作較多。蒽類小分子電致發(fā)光材料按骨架分主要有芳基取代蒽、芳胺基取代蒽、乙烯基取代蒽、苯乙炔基取代蒽、金屬配合物及其它蒽衍生物發(fā)光材料。
1.1芳基取代蒽
1.1.19,10-二苯基蒽(DPA)及其衍生物
9,10-二苯基蒽(DPA)(圖1(a))有高的熒光量子效率(0.95),但成膜性較差,當(dāng)單獨用作發(fā)光層時,在器件中容易再結(jié)晶[4]。Kang等[5]以DPA為發(fā)光材料與BCP摻雜制作OLED器件[ITO/a-NPD/ BCP:DPA/AlQ3/LiF/Mg:Ag],取得了較好的效果。
研究者們通過在DPA的苯基上引入不同的取代基團(tuán)制備了多種DPA衍生物發(fā)光材料。Kodak公司研究組基于芳基對DPA的取代,設(shè)計了一系列專利[6]藍(lán)光材料。典型化合物如9,10-雙(3',5'-二苯基)苯基蒽(JBEM)(圖1(b))。蔣雪茵等[7]用JBEM作主體材料,用作摻雜劑制備了性能相對穩(wěn)定的電致發(fā)光器件。苯乙烯基修飾的典型化合物有BDSA(圖1(f))[8]和DPVPA(圖1(e)),后者在專利[9]中被保護(hù),但沒有具體性能報道。National Chiao Tung大學(xué)的OLED實驗室[10]報道了以DPVPA為發(fā)光材料制備了性能較好的OLED。此外,還有人利用芳胺[11]及咔唑[12-15]較好的空穴傳輸能力來合成出空穴傳輸性能好的發(fā)光材料(圖1(e)、(f))。硅基作為近幾年研究較多的取代基也被引入DPA骨架[8,16](圖1(g)、(h))。其中BTSA(圖1(h))由于硅基上的苯環(huán)位阻效應(yīng),使取代基團(tuán)扭轉(zhuǎn),降低了分子內(nèi)共軛程度,得到高純度的藍(lán)光。
1.1.29,10-二(2-萘基)蒽(ADN)及其衍生物
9,10-二(2-萘基)蒽(ADN)(圖2(a))是研究較多的一種藍(lán)光材料。Shi J 和Tang C W 1999年報道用ADN單獨作為發(fā)光層制備電致發(fā)光器件,但因其空穴傳輸能力過強(qiáng),使激子在電子傳輸層中復(fù)合,導(dǎo)致器件色純度不好[17]。他們在2002年[18]將ADN與TBPe摻雜做成有機(jī)電致發(fā)光器件,發(fā)射藍(lán)光CIE(0.15,0.23),發(fā)光效率為3.5 cd/A,壽命達(dá)到4,000 h。
此外,為了改善ADN的顏色偏綠問題,許多研究者將ADN的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整[19-22]。主要的化合物如圖2(b)-(g)。邱勇研究組[22]改變了ADN的結(jié)構(gòu),合成了α-TMADN(14)和β-TMADN(圖2(g))。與ADN相比,這類化合物利用甲基的空間位阻阻止了分子在空間的靠近而改善成膜性。兩種化合物的熔點均超過320 ℃,具有優(yōu)異的耐熱性。α-TMADN和β-TMADN二元混合物作為發(fā)光層可顯著提高發(fā)光效率5.2 cd/A(2.72 lm/W)。
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1.1.3 芴及其它芳基取代蒽
有人將芴或芴的衍生物與蒽基團(tuán)結(jié)合起來,不但改善了蒽的熱穩(wěn)定性及成膜性,而且仍能保持較好的藍(lán)光發(fā)射。如圖3中的DPFA(圖3(a))[23]和Spiro-FPA1(圖3(b))[24]。Spiro-FPA1的非平面結(jié)構(gòu)降低了結(jié)晶趨勢并提高了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,而且增強(qiáng)了溶解性。以它作為發(fā)光材料制備的器件得到了深藍(lán)色的光CIE(0.14,0.14)。發(fā)光效率最高達(dá)到4.5 cd/A。Tao等[25]用菲、芘分別取代蒽的9,10位也得到性能較好的藍(lán)色主體發(fā)光材料TBDHA(圖3(c)),TBDPA(圖3(d))。
1.2芳胺基取代蒽
Yu等[26]合成了一系列蒽的胺基衍生物,典型化合物有b-NPA(圖4)。用它作為發(fā)光層分別制備的器件電致發(fā)光為綠光,器件外量子效率達(dá)到3.68%,發(fā)光效率為14.79 cd/A(7.76 lm/W)。這是由于芳胺類基團(tuán)具有較高的電子云密度,與蒽結(jié)合增加了分子的共軛程度,可以提高分子的熒光量子效率,但同時也使發(fā)射波長紅移。
1.3乙烯基取代蒽
乙烯基取代蒽由于增加了分子內(nèi)共軛程度,使它的發(fā)光紅移,具有較高的發(fā)光效率和空穴傳輸能力。1996年,Matsuura在專利[27]中保護(hù)的乙烯基取代芳烴,通式如圖5(a)。9,10-二[(9-乙基-3-咔唑)-乙烯基]蒽(圖5(b))是American Dye Source[28]一種性能較好的乙烯基蒽類發(fā)光材料。由于芳基乙烯基取代蒽有較強(qiáng)的空穴傳輸能力,它們還可以作為空穴傳輸材料。1999年Kodak公司在專利[29]中保護(hù)了一系列芳基乙烯基蒽空穴傳輸材料。典型的化合物結(jié)構(gòu)如圖5(c)中的DPVAn。芳乙烯基蒽類材料也可以作為電子傳輸材料[30]和紅光器件的主體材料[9]。
1.4苯乙炔基取代蒽
芳乙炔基蒽作為有機(jī)電致發(fā)光材料在專利[9]中被保護(hù)。代表化合物有9,10-雙(2-苯基)乙炔基蒽(BPEA)(圖6(a))。但專利中沒有報道它的性能數(shù)據(jù)。為了研究苯環(huán)對位取代基對中心基團(tuán)二苯乙炔基蒽類材料熒光性能的影響,Raquel合成了一系列苯基對位取代衍生物如(圖6(b))中1a-3b[31],研究發(fā)現(xiàn)這些二苯乙炔基蒽衍生物溶液態(tài)時同BPEA的光致發(fā)光性能相似,并無明顯改善。DMAPEAC(圖6(c))是一種苯乙炔蒽的不對稱蒽衍生物紅光摻雜劑[32]。DMAPEAC摻雜在AlQ3濃度為1%的器件在16 V時,電致發(fā)光達(dá)到最大發(fā)光亮度為19400 cd/m2。
1.6蒽衍生物為配體的金屬配合物
金屬配合物既有有機(jī)物高熒光量子效率的優(yōu)點,又有無機(jī)物穩(wěn)定性好的優(yōu)點,因此近幾年來也出現(xiàn)了較多的以蒽為配體的金屬配合物發(fā)光材料。圖7中化合物(a)、(b)、(c)是以9,10-二(環(huán)戊二烯基甲基)蒽為配體的銠的配合物[33]。它們的熒光發(fā)射均屬于有機(jī)配體基團(tuán)的發(fā)射412 nm。圖7中化合物(d)作為有機(jī)電致發(fā)光材料[34],溶液態(tài)既有熒光發(fā)射也有磷光發(fā)射。
1.7其它蒽類小分子發(fā)光材料
在小分子發(fā)光材料的研究中除前面主要的幾種骨架外,還有其它類型的蒽衍生物發(fā)光化合物。圖8中化合物(a)和(b)是在蒽基團(tuán)的1位和6位分別引入易接受電荷的活性基團(tuán)(對三氟甲基苯基)或易給予電荷的活性基團(tuán)(噻吩基)[35]得到的n型和p型的有機(jī)半導(dǎo)體,它們均為藍(lán)光材料。近年來醌式蒽類衍生物圖8(c)也由于其剛性結(jié)構(gòu),引起研究者注意。據(jù)專利[36稱該系列材料具有穩(wěn)定的熱性能和好的發(fā)光效率。
2含蒽基團(tuán)的高分子類發(fā)光材料
高分子發(fā)光材料由于具有玻璃化溫度高,熱穩(wěn)定性好,器件制備工藝簡單等優(yōu)點,將蒽類基團(tuán)引入高分子可以獲得性能良好的高分子發(fā)光材料。圖9中就是將蒽的衍生物引入高分子主鏈或側(cè)鏈的到的發(fā)光材料,主要有含蒽基團(tuán)的高分子P4(圖9(a))[37]、含9,10-二苯基蒽單元的高分子PPAPV(圖9(b)),PAHPV(圖9(c))[38]、含9,10-二萘基蒽單元的高分子(圖9(d))[39]、含9,10-二苯乙烯基蒽單元的高分子(圖9(e))[40]和含9,10-二苯乙炔基蒽單元的高分子(圖9(f))[41]發(fā)光材料等。在化合物PPAPV(圖9(b))中,由于蒽基團(tuán)與主鏈產(chǎn)生能量傳遞,使得與主鏈PPV的發(fā)射相似。而PAHPV(c)中DPA基團(tuán)與主鏈空間距離較遠(yuǎn),使得DPA基團(tuán)及主鏈都可以被分別激發(fā)發(fā)光。因此在設(shè)計高分子發(fā)光材料時就要考慮到高分子空間結(jié)構(gòu)對不同發(fā)色團(tuán)相互作用的影響。材料(圖9(f))是將二唑的電子傳輸性能與共軛體系9,10-二苯乙烯基蒽的發(fā)光性能組合起來,分子內(nèi)能量有效的從紫外光發(fā)色團(tuán)二唑傳遞到綠光發(fā)色團(tuán)9,10-二苯乙烯基蒽單元上發(fā)射出綠光(512 nm)。
3小結(jié)和展望
目前,蒽類發(fā)光材料的研究工作主要是通過對蒽進(jìn)行取代修飾,或是將蒽衍生物單元引入高分子材料等途徑以提高發(fā)光性能。蒽類小分子發(fā)光材料具有較高的熒光量子效率,化學(xué)修飾性強(qiáng),易于提純,顏色范圍寬等優(yōu)點。但是目前的小分子發(fā)光材料仍不能滿足OLED的使用穩(wěn)定性與壽命的要求。所以蒽類小分子發(fā)光材料仍然有很多的工作要做。而雙芳乙烯基蒽具有剛性對稱結(jié)構(gòu),使它有潛力成為高熒光量子效率發(fā)光材料。通過烯鍵取代基的改變可改善這類材料的成膜性、熱穩(wěn)定性、溶解性及載流子傳輸性能等。目前這類材料主要是芳基或取代芳基與乙烯基蒽連接的結(jié)構(gòu)。由于五元雜環(huán)也具有芳香性,屬于富電子云體系,將五元雜環(huán)或取代的五元雜環(huán)引入雙乙烯基蒽應(yīng)該也是一類有希望的有機(jī)電致發(fā)光材料。
蒽類高分子發(fā)光材料雖然熒光量子效率較低,但由于高分子發(fā)光材料自身具有的優(yōu)點如熱穩(wěn)定性好、易加工,還可通過分子設(shè)計將特定性能的基團(tuán)進(jìn)行組合,得到具有特定功能的發(fā)光材料。因而蒽類共軛高分子發(fā)光材料也成為研究的重點。一方面,引入大體積基團(tuán)或形成非共平面的扭曲結(jié)構(gòu)以減少鏈間聚集,減少熒光淬滅,提高高分子發(fā)光材料的熒光量子效率。另一方面引入特定性能的基團(tuán)可對材料的性能進(jìn)行調(diào)控。例如將不同發(fā)光顏色單體進(jìn)行共聚可調(diào)節(jié)高分子材料的發(fā)射波長,或是在主鏈上同時引入不同發(fā)色團(tuán)得到白光等。也可以將空穴傳輸基團(tuán)和電子傳輸基團(tuán)引入高分子鏈可以平衡載流子傳輸能力。
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