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關(guān)鍵詞:指數(shù)函數(shù);教學設計;教學案例;多媒體;有效教學
指數(shù)函數(shù)是高中數(shù)學的重點內(nèi)容之一,從教學要求看,一是理解指數(shù)函數(shù)的定義;二是掌握指數(shù)函數(shù)的圖像與性質(zhì)。下面是筆者在公開教學中對指數(shù)函數(shù)教學設計的三處改進。
案例一:新課引入的改進
(一)原始設計
1.復習舊知:
②函數(shù)y=x的定義域是
2.引入新課:師問:函數(shù)y=()與函數(shù)y=x,從形式上看有什么不同?生答:從形式上看,前者指數(shù)是自變量,后者底數(shù)是自變量。(引入課題)
(二)改進設計
1.創(chuàng)設情境:有人說,將一張白紙對折50次以后,其厚度超過地球到月球的距離,你認為可能嗎?設白紙每張厚度為0.01mm,已知地球到月球的距離約為380000千米。
對折的層數(shù)y與對折次數(shù)x的函數(shù)關(guān)系式是什么?設紙的原面積為1,對折后紙的面積z與對折次數(shù)x又有什么關(guān)系?(y=2x,z=()x)
2.提出問題:師問:能發(fā)現(xiàn)y=2x,z=()x的共同點嗎?
學生思考片刻,教師提示:從形式上,有什么共同點?并用紅粉筆標出指數(shù)x。
生答:指數(shù)x是自變量,底數(shù)是大于0且不等于1的常數(shù)。(引入課題)
(三)教學反思
凱洛夫的“五環(huán)節(jié)”教學理論:“復習舊課—導入新課—講授新課—鞏固—作業(yè)”目前還深深地影響著我們的教學。但如果總是這樣一成不變,就顯得呆板與程式化。我們現(xiàn)在上課總喜歡說:“今天我們學習……”。教師不說,學生不問,教師怎么講,學生就怎么學。我們知道,數(shù)學來源于生活,又應用于實踐。在原始設計中,先復習與新授知識相關(guān)的內(nèi)容,然后再從實際引入新課,與教材編排相一致,這樣就數(shù)學講數(shù)學,顯得枯燥無味,很難調(diào)動學生的學習興趣。為此,從學生感興趣的一個生活實例出發(fā),引起學生注意與爭議,教師再創(chuàng)設實際問題情境,就激發(fā)了學生的學習興趣,牢牢地吸引了學生的注意力,增強了學生的求知欲望,強化了學生內(nèi)在的學習需求,巧妙地導入了新課。
案例二:多媒體使用的改進
(一)原始設計
1.電腦作圖:教師用多媒體演示y=2x、y=()x的作圖過程。
2.觀察猜想:教師引導學生觀察y=2x、y=()x的圖像,猜想y=3x的圖像形狀。
3.電腦驗證:教師用幾何畫板做出y=3x的圖像,驗證猜想。
4.歸納猜想:由特殊到一般,給出指數(shù)函數(shù)的圖像分為01兩類,并用多媒體演示它們的圖像特征和性質(zhì)。
(二)改進設計
1.學生作圖:在教師的指導下學生分組后用幾何畫板作y=2x、y=()x的圖像。然后,讓學生在電腦上作y=3x,y=5xy=10x,y=0.2x,y=0.7x等函數(shù)的圖像,并對圖像形狀的變化加以觀察與討論。
2.猜想形狀:讓學生猜想函數(shù)y=8x,y=0.3x的圖像形狀,師生討論,并列出有關(guān)觀察結(jié)論。
3.分組探究1:一般地指數(shù)函數(shù)的圖像大致有幾類(幾種走勢)?
4.分組探究2:分別滿足什么條件的指數(shù)函數(shù)圖像大致是圖1、圖2?
5.電腦驗證:用幾何畫板作y=ax(a>0且a≠1)圖像,任意改變a的值,展示底變化對圖像的影響。
(三)教學反思
原始設計,多媒體演示放在猜想之后,僅僅起了一個驗證的作用,體現(xiàn)不了計算機輔助教學的目的,有點畫蛇添足,成了一種花架子。
改進之后,按照“動手操作—創(chuàng)設情境—觀察猜想—驗證證明”的思路設計,首先電腦作圖,為學生觀察、交流創(chuàng)設情境;然后,引導學生深入細致地觀察圖像,學生在相互爭論、研討的過程中進行民主交流,傾聽他人意見,分享研究成果,猜想出圖像分兩種情形;最后,再用多媒體驗證猜想。這樣設計符合學生的認知規(guī)律和思維習慣,激發(fā)了學生的求知欲,增強了學習的自信心,張揚了學生的個性,順利地解決了這一教學難點。
我們在使用計算機輔助教學時,千萬不要忘記“輔助”二字,輔助在不用多媒體教學時的難點處,輔助在點子上,而不能為了用多媒體而用多媒體。案例三:指數(shù)函數(shù)的性質(zhì)發(fā)現(xiàn)過程的改進
(一)原始設計
1.師生作圖:教師作y=2x的圖像,以作示范。然后學生模仿作y=()x的圖像,以鞏固作圖方法。
2.電腦演示:教師用多媒體演示y=2x、y=()x的作圖過程。
3.觀察特征:教師引導學生觀察上述兩個圖像的特征,并推廣到一般情形。
4.歸納性質(zhì):根據(jù)圖像特征,寫出它們的性質(zhì)。
(二)改進設計
在前面學生分組用多媒體做出y=2x,y=()x,y=3x,y=5x,y=10x,y=0.2x,y=0.7x等函數(shù)圖像的基礎(chǔ)上,教師引導學生觀察、討論、歸納得出性質(zhì)。
1.自主觀察:對一般的指數(shù)函數(shù),圖像有哪些特征?
2.分組討論:學生分組討論后,展示討論的結(jié)果。除得到圖像的一般特征,更值得一提的是,有的學生還說出了函數(shù)y=2x與y=()x的圖像關(guān)于y軸對稱等特征。
3.歸納性質(zhì):根據(jù)圖像特征,寫出它們的性質(zhì)。
4.作示意圖:根據(jù)指數(shù)函數(shù)的性質(zhì),教師讓學生作出y=8x,y=0.6x等函數(shù)圖像的示意圖。
師:觀察與猜想是一種感性認識,并不表示結(jié)論一定正確,還需要進行理性證明……
(三)教學反思
新課程標準指出:要改變課程實施過于強調(diào)接受學習、死記硬背、機械訓練的現(xiàn)象,倡導主動學習、樂于探究,勤于動手,培養(yǎng)學生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析解決問題的能力及交流合作的能力。因此,教師要把學習過程中的發(fā)現(xiàn)、探究、研究等認知活動突顯出來,使學習過程更多地成為學生發(fā)現(xiàn)問題、研究問題及解決問題的過程。
上述兩種設計都注重讓學生從事有意義的數(shù)學活動,都涉及了學生的探索活動和經(jīng)常使用的研究方法,如從特殊到一般,再由一般到特殊,類比、聯(lián)想、猜想等。
原始設計在實際教學中,活動缺乏內(nèi)在聯(lián)系,加上教師的束縛,活動單一,學生得出圖像分兩類顯得較為生硬,接著研究的一般情形又似乎來得“突然”,從特例到一般情形并未起到搭橋引渡的作用,形成了一個認知難點。這樣的設計沒有真正發(fā)揮學生的主體作用,實際上還是教師主導著課堂,牽著學生走,還是在教知識、教教材,是一種主導性教學模式。
改進后,改變了教學方法,教師放棄了全程主導,把學習的主動權(quán)交給了學生,由他們自己去觀察、去發(fā)現(xiàn),在學生交流、研討、互動的過程中,學生觀察深入,思維活躍,富有創(chuàng)造性。教師則以學生伙伴的角色參與學生的認知學習,在與學生的互動交流中指導學生,并積極地關(guān)注、傾聽學生的交流。這樣設計符合學生的認知規(guī)律和思維習慣,為學生營造了安全的心理環(huán)境,學生非常順利地學習了指數(shù)函數(shù)的性質(zhì),而且學生覺得這些思想方法是非常自然的,可以學到手且以后能用得上,為今后的學習作了必要的鋪墊,這是一種典型的指導性教學模式。
學生是學習的主人,自主學習是他們的天然權(quán)利,任何硬性灌輸和強制訓練都是侵犯學生學習的行為。
參考文獻:
[1]羅文杰.指數(shù)函數(shù)的教學設計[J].廣東教育,2007,(7):205-207.
1.打破了對外漢語教學的地域性和時差限制
對外漢語是一門特殊的學科,以母語為非漢語的學習者為教學對象,因此其教學不僅面向外國來華的留學生,還包括廣大海外的漢語學習者。截至2013年年底,全球已建立440所孔子學院和646個孔子課堂,分布在120個國家(地區(qū))。但是在有些地區(qū),有很大一部分人居住在內(nèi)陸或偏遠地區(qū),這些地區(qū)的學生不可能像沿海地區(qū)的學生那樣集中在中小學校學習。即便是解決了地域性問題,時差的問題也亟待解決。而信息技術(shù)能夠很好地突破空間和時間的限制。
2.提高學習的趣味性和有效性
興趣是最好的老師。信息技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)各種教學資源的共享,使優(yōu)秀的教學資源得到合理配置,使教師能夠更好地整合各種材料,并直觀地展現(xiàn)給學習者,從而提高他們的學習有效性。
3.提高知識的更新速度
一本書從創(chuàng)作到出版,有一個相對較長的周期,而網(wǎng)絡資源的更新卻十分迅速。即使同為一本書,“MOOK”(雜志書)的更新、更正速度也更為迅捷。
二、信息技術(shù)與對外漢語教學整合的實踐
1.與聽力教學的整合
對外漢語教學中,實況聽力對于留學生的聽力有明顯的促進作用。普通話廣泛存在地域差別,因此有學者提出,對外漢語教學的中高級聽力教材中不應排斥非標準普通話。信息技術(shù)恰好可以幫助教師收集語音素材,真實再現(xiàn)各種交際場景,為聽力課堂提供有效的語音教學素材[4]。在實際測試中,遼寧大學的劉亞杰和華東師范大學的吳佩烔分別通過電視聽力和視覺媒體教學提高了學生的聽力水平,改善了學生對待聽力課的態(tài)度。
2.與口語教學的整合
口語教學分為初級階段和中高級階段:(1)在初級階段,語音教學是對外漢語教學中的重難點。教師在向留學生講解發(fā)音要領(lǐng)時,一般情況下學生很難看到軟硬腭、舌位等,教師不得不采用夸張的口形讓學生看清楚發(fā)音的部位。而運用多媒體課件演示口腔內(nèi)各部分發(fā)音時的活動動畫和發(fā)音,就可以輕易地完成語音教學了[4]。(2)在中高級階段,口語教學與多媒體結(jié)合,大大增加了語言信息,使學習者能更加準確地理解語言的意思和語法點;多媒體呈現(xiàn)出多種多樣的語言材料,不僅能實現(xiàn)信息的有效傳遞,而且可以激發(fā)學習者的興趣,使學習者更高效地學習;多媒體可以提供模擬交際場合,使學習者切身投入到交際中去,激發(fā)他們使用漢語交際的欲望,并幫助他們解決交際中遇到的問題[5]。
3.與閱讀教學的整合
現(xiàn)代社會是一個信息膨脹的社會,信息技術(shù)在對外漢語閱讀教學中的應用,可以豐富閱讀教學的方式,多層次、多維度地展現(xiàn)課堂教學的內(nèi)容,有效地激發(fā)學習者的學習興趣,突破時間和空間的約束,為學生創(chuàng)建個性化學習的優(yōu)越環(huán)境,提供豐富的學習資源,增加學習的機會和選擇,解決傳統(tǒng)教學中長期存在的一些難題,特別是已知信息量匱乏的問題,提高了對外漢語閱讀教學的效率和質(zhì)量[6]。
4.與漢字教學的整合
筆者在泰國進行漢語教學的時候曾經(jīng)做過調(diào)查,結(jié)果表明,外國學生判斷漢字書寫難度是依據(jù)筆畫的多少和線條的曲直。也就是說,漢字本身的形態(tài)才是學生“漢字恐慌”的原因。在漢字教學中,教師可以通過圖片、視頻、音頻讓學生直觀地將漢字與實物建立起聯(lián)系。但是實物教具費時費力,如果利用多媒體,則可以實現(xiàn)跨時空分工合作,提高漢語教師的工作效率。北京語言大學漢語國際教育技術(shù)研發(fā)中心提供的“漢語書寫筆順”(Flash)[7],包括3400多個楷體漢字筆順信息及動畫演示,可以幫助漢語教師有效地避免在教學中板書不規(guī)范、字形難以辨認等現(xiàn)象,基本上滿足了漢語常用字的教學需求。
5.相關(guān)學習類游戲軟件
目前除了《漢字連連看》《漢字地圖》等比較常見的游戲性學習軟件之外,網(wǎng)頁游戲有《漢字房》《魔法千字文OL》等?!稘h字房》是一款2D橫版MMORPG和通過教材與漢字學習結(jié)合在一起的線上線下聯(lián)動的教育娛樂軟件。游戲過程中玩家可以反復聽到和看到漢字,自然而然地達到學習效果。在《魔法千字文OL》中,學習者成為故事的主人公,以原漫畫作品《魔法千字文》的故事為中心,學習者通過任務學漢字、使用漢字魔法戰(zhàn)斗等內(nèi)容獲得獎勵,不斷成長。這款軟件不僅有游戲功能,而且讓學習者在輕松愉快的環(huán)境中掌握了漢字。華中師范大學的4名學生在“對外實用漢語游戲性學習系統(tǒng)研究”中通過對照實驗發(fā)現(xiàn):游戲教學可以吸引學習者的興趣,讓學習者更晚甚至不出現(xiàn)厭倦情緒,從而達到持續(xù)學習的效果,促成學習者自主學習方式的形成[8]。
6.資源平臺的共享
從理論上來說,一個終端把教學內(nèi)容放到了網(wǎng)站上,另外一個學習者通過終端下載并且進行學習,就是完成了一次遠程教學。在這方面有很多成功的典范,例如國家開放大學的漢語遠程教育系統(tǒng)等,從一定程度上促進了漢語的傳播,讓學習者有了更多空間和時間上的自主性。目前,各大手機軟件超市均提供漢語學習應用供漢語學習者下載,其中美國蘋果公司的下載平臺達到了50個以上(經(jīng)過iTunesStore搜索統(tǒng)計所得)。巴西人開發(fā)的一款名為“漢語之旅”的IOS游戲,類似于角色扮演類型(RPG)游戲,整個游戲的敘事過程中穿插著不同的課程教學,這些課程的選擇取決于你在游戲過程中做出的決定。開發(fā)者解釋道:“比如你第一次要是用中文的地方是在一家商店里,如果你選擇中文說‘你好’而不用葡語說,對方會感覺更加高興?!?/p>
7.與教學評價測試的整合
在日常教學中,教師可以通過漢語題庫對學生進行漢語水平測試,也可以通過信息技術(shù)為學生建立學習檔案,監(jiān)督學生的學習過程,分析學生的考試成績,提高考試的信度和效度。目前,漢語考試服務網(wǎng)[10]等各大網(wǎng)站均提供信度和效度較高的漢語評價系統(tǒng),學生可以根據(jù)自己的水平和不同學習階段的需要,對自己的學習過程和學習結(jié)果進行檢驗,同時這些網(wǎng)站還提供了不同模塊的練習方式,為學生進行針對性練習提供了極大的便利。
8.與漢語師資培訓的整合
要給學生一杯水,首先教師自己要有一桶水,師資培訓是提高對外漢語教學不可或缺的一環(huán)。目前對外漢語教師可以說已經(jīng)遍布了世界的各個角落。因此,跨時區(qū)、跨地域的教師在崗培訓將成為一個亟待解決的問題。國家漢辦針對漢語國際推廣工作中基礎(chǔ)研究薄弱、師資隊伍量少質(zhì)差、“漢語難學”等問題,在全國設立了19個漢語國際推廣基地,集成政府、教學機構(gòu)、企業(yè)(市場)等各類資源,集中本領(lǐng)域的人才和技術(shù),為漢語國際推廣提供經(jīng)驗、模式和資源。因此,漢語國際推廣基地的課程都富有特色且具有很高的價值,如果能夠通過信息技術(shù)實現(xiàn)資源的共享,將為漢語教師提高自身教學水平提供一個寬廣的平臺。
三、信息技術(shù)與對外漢語學科整合需要注意的問題
關(guān)鍵字:信息技術(shù) 初中數(shù)學
一、現(xiàn)代信息技術(shù)在初中數(shù)學教學中的應用定位
第一,以促進學生的自主學習為目標。將現(xiàn)代信息技術(shù)應用于初中數(shù)學教學中,必須要充分結(jié)合初中生的特點來促進學生的原上草教學論文自主學習。因為學生是整個教學過程的真正主體,而且教學成果的評價也是以學生的學習效果為基準的,所以,一切教學模式的改進和優(yōu)化都應該將培養(yǎng)學生的自主學習能力作為重要目標。
教師需要認識到,現(xiàn)代化的信息技術(shù)不僅是教師講解初中數(shù)學知識的重要工具,同樣是激勵學生進行自主學習的嶄新方法,所以,初中數(shù)學教師可以應用現(xiàn)代信息技術(shù),通過科學建構(gòu)教學情境、提供學習資源等方式讓學生在教師的積極引導之下實現(xiàn)自主學習。
第二,以彰顯數(shù)學思維特點為標準。將現(xiàn)代信息技術(shù)應用于初中數(shù)學教學中,必須原上草教學論文要充分考慮數(shù)學課程的思維特點。數(shù)學學科的思維模式不同于其他學科,它更加強調(diào)理論的概括性、知識的抽象性以及邏輯展開的縝密性,并且數(shù)學知識當中大量使用各種符號化、形式化的語言,讓習慣于形象思維模式的初中學生很難適應。
所以,在常規(guī)教學模式下學習數(shù)學知識比較艱難,而以多媒體技術(shù)為代表的現(xiàn)代信息技術(shù)可以利用非常生動的視覺形象來向?qū)W生展現(xiàn)比較原上草教學論文抽象的數(shù)學公式,揭示思維過程、描述求解流程等,化抽象為形象,讓學生覺得具體可感,從而提升學生的數(shù)學領(lǐng)悟能力。
二、利用多媒體呈現(xiàn)形式的活潑新穎,激發(fā)學生自主探索的欲望,讓學生經(jīng)歷數(shù)學知識的形成與應用過程
建構(gòu)主義提倡在教師指導下的以學習者為中心的學習,就是強調(diào)學習者在學習過程中的認知主體地位。同時新《標準》中明確指出:“學生的數(shù)學學習內(nèi)容應當是現(xiàn)實的、有意義的、富有挑戰(zhàn)性的,學生的數(shù)學學習活動應當是一個生動活潑的、主動的和富有個性的過程。有效的數(shù)學學習活動不能單純地依賴模仿與記憶,動手實踐、自主探索與合作學習是學生學習數(shù)學的重要方式?!睋Q言之,數(shù)學新課程倡導自主學習、合作學習與探索學習。應用“幾何畫板”、“POWERPOINT演示文稿”、“FLASH”等多媒體工具,可以創(chuàng)設情境,讓學生主動參與到數(shù)學活動中進行自主探索,親自去體驗,更強烈地激發(fā)學生的學習興趣,可以更全面、更方便地揭示新舊知識之間的聯(lián)系,為學生實現(xiàn)“意義建構(gòu)”創(chuàng)造了良好的條件。
如在教學“圓與圓的位置關(guān)系”時,我們可以借助于多媒體工具,演示兩圓相離、外切、相交、內(nèi)切、內(nèi)含的運動變化規(guī)律,然后讓學生自己動手來表現(xiàn)幾何關(guān)系,那么通過學生自主探索,觀察就發(fā)現(xiàn)了原來兩個圓運動會產(chǎn)生這么多的可能情況,他也就更容易的理解和接受,最后可根據(jù)圓心距和半徑的關(guān)系對兩圓的位置關(guān)系進行驗證,從而實現(xiàn)了對知識意義的構(gòu)建。
三、巧借信息技術(shù)的豐富資源,培養(yǎng)學生的發(fā)現(xiàn)式學習。
信息技術(shù)很大程度來源于網(wǎng)絡教學,網(wǎng)絡中有很多初中數(shù)學教學中所需要的資源,因此信息技術(shù)的豐富資源,能為數(shù)學教學提供并展示各種所需的資料,包括文字,聲音,圖片,視頻等,能創(chuàng)設、模擬各種與教學內(nèi)容相適應的情境,為所有學生提供探索復雜問題、多角度理解數(shù)學思想的機會,開闊學生數(shù)學探索的視野。例如,為了讓學生較深刻地理解兩個直角三角形全等的條件,可以讓學生利用幾何畫板做一次這樣的數(shù)學實驗;在該實驗中,學生可通過任意改變線段的長短和通過鼠標拖動端點來觀察兩個三角形的形態(tài)變化,從中學生可以直觀而自然地概括出直角三角形全等的判定公理,并不需要由教師象傳統(tǒng)教學中那樣作滔滔不絕的講解,而學生對該定理的理解與掌握反而比傳統(tǒng)教學要系統(tǒng)得多,全面得多,深刻得多。再如“探究性活動:鑲嵌”,可分三個階段進行。第一階段為進入問題情景階段,教師投影“美麗的鑲嵌世界”,把學生引進一個五彩繽紛的圖案王國之中,并提出探究的各種問題。第二階段為實踐體驗階段,學生利用校園網(wǎng)資料,搜集一些平面鑲嵌圖案,在教師的啟引下,由簡單到復雜,逐步探究各種問題,并總結(jié)規(guī)律和歸納結(jié)論。第三階段為表達交流階段,每組學生把探究成果貼在“我的成果”目錄中,互相交流,對比,歸納。特別一提的是,教師提供了邊長相等的3—24邊正多邊形,配上不同顏色,鼓勵學生設計一、二個地板的平面鑲嵌圖,課堂氣氛頓時高漲起來,學生經(jīng)過設計,復制、粘貼、組合,排列出的圖案千姿百態(tài),有些圖案大出教師意外,很有創(chuàng)意。由此可見豐富的信息資源,開拓了視野,激活了思維,增強了想象,從而培養(yǎng)了學生發(fā)現(xiàn)式學習能力,改變學生學習方式,讓學生樂意并有更多的精力投入到現(xiàn)實的探索性的數(shù)學活動中去。
四、利用網(wǎng)絡無法比擬的優(yōu)勢,讓學生自我調(diào)控、自我發(fā)展
基于網(wǎng)絡技術(shù)的課件更具有優(yōu)勢,它除了具有多媒體課件的優(yōu)點外,還具有對學生全員的可控性優(yōu)點。學生在教師的指導下,可自主選擇學習的策略和方法,自己控制和調(diào)節(jié)學習的進程,在師生、生生、人機、個體與集體之間多緯度的交流,憑借網(wǎng)絡資源的優(yōu)勢,在開放的環(huán)境中完成知識的意義建構(gòu)過程。
在大力推進素質(zhì)教育的今天,教學質(zhì)量是學校辦學的生命線.實踐證明,深入開展科研工作是提高教學質(zhì)量的重要基礎(chǔ),是深化教學理論的基礎(chǔ),是教學理論聯(lián)系教學實踐的基礎(chǔ),是培養(yǎng)學生能力的基礎(chǔ),它的目的是尋找教學的科學規(guī)律.對教師來說,教學科研是提高教師素質(zhì)的熔爐,是使教師從“教書匠”走向名師、專家和學者的必經(jīng)之路.科研興校已成為人們的共識,教學和科研更是教師的兩只翅膀,缺少任何一方都是不完善的.因此,作為新時期的一名教師,應自覺開展教學研究,努力做到教學與科研的和諧發(fā)展,提高自身的綜合素質(zhì).
二、開展教學科研活動的一些具體做法
1.開展對教材和試題的研究
課本是數(shù)學知識的載體,是教學大綱的體現(xiàn),中學數(shù)學的基礎(chǔ)知識、基本技能、基本思想和方法,以及學生的各種能力的培養(yǎng)都是通過課本來體現(xiàn)的.但是,由于中學數(shù)學教材是以知識體系來編排的,而基本的數(shù)學思想和方法不成體系,散落在教材的各章節(jié)中,因此在組織和實施課堂教學時,教師不能照本宣科,而應該以一種研究的精神去實施.同時無論是中考或者高考,都會有一批高質(zhì)量的試題產(chǎn)生,其中凝聚了各地數(shù)學專家與數(shù)學教育專家的智慧,不少試題體現(xiàn)了初等數(shù)學的研究成果,展現(xiàn)了新的數(shù)學理念和對研究性學習的倡導.我認為對試題的學習與研究,可以作為教師進入初等研究的一個現(xiàn)實可行的切入點.因為研究試題與教材的聯(lián)系,既能揭示數(shù)學體系的內(nèi)在聯(lián)系,又為研究性學習提供了素材,有利于改進課堂教學,提高教師的業(yè)務水平和教學質(zhì)量.
本題以函數(shù)為背景,考查學生直線方程、遞推數(shù)列、不等式證明等基本技能,同時考查學生分析、歸納、探究和推理論證問題的能力,在解題過程中也滲透了對函數(shù)與方程思想、化歸與轉(zhuǎn)化思想的考查.
2.深入開展對課堂教學的研究
課堂教學是教師開展科研的基礎(chǔ)陣地,它通常由四個環(huán)節(jié)組成:一引導、二啟發(fā)、三講解、四練習.
所謂引導,這是指在學生完成教師所示或提問的問題后,引入新的內(nèi)容;啟發(fā)則指學生在教師的組織指導下,對所要學的新的內(nèi)容提出的問題進行思考;第三步是講解,是指教師在學生完成課前所展示或者提問的問題并進行思考之后,有代表性、針對性地講解新內(nèi)容;最后一個環(huán)節(jié)是練,是指課堂上學生在教師的指導下完成課堂練習題,并及時檢查和修正.事實上每一個環(huán)節(jié)都應該成為我們進行教學研究的絕佳素材.
一、數(shù)學概念的引入——概念性教學的基礎(chǔ),形成概念認知體系
概念的引入是數(shù)學概念性教學的第一步,就如第一印象在人際交往中重要性一樣,數(shù)學概念的引入對于整個數(shù)學知識框架的學習而言至關(guān)重要。在進行初中數(shù)學概念性教學之前,必須先明確數(shù)學概念的兩種基本形式:直觀性概念和抽象性概念。
(一)實物法——直觀性數(shù)學概念引入的常用策略
直觀性概念的特點在于:直觀明了、通俗易懂,然而此種概念的引入需要注意的是概念的混淆,因而采用實物法進行概念引入有助于幫助學生辨別相似概念、區(qū)別概念本質(zhì)。
例如,在進行三角形的概念性教學時,等腰三角形和直角三角形的概念引入的關(guān)鍵在于這兩者概念的區(qū)別,對此,教師可以利用三角形的模型進行概念引入,比如七巧板拼出等腰三角形和直角三角形,兩邊相等的三角形是等腰三角形,有一個內(nèi)角為90°的三角形為直角三角形。等腰三角形和直角三角形的概念引入教學中,需要注意的一點是這兩組概念具有交叉集,有一種三角形兼具兩種三角形的特質(zhì),那就是等腰直角三角形,因此直觀性概念教學中應該特別注重概念的共性和個性,既保證學生能夠清楚區(qū)分相似概念,又能幫助學生依托相似概念擴展數(shù)學概念體系。
(二)媒介法——抽象性數(shù)學概念引入的常用策略
抽象性概念的特點在于:文字和數(shù)學符號、公式有機結(jié)合,導致概念理解難度高,此種概念的引入需要注意的是化解概念的抽象性,而媒介法就是糅合現(xiàn)代先進的多媒體教學手段,具象地呈現(xiàn)概念的分化和遞進的過程,能夠讓學生直觀地了解抽象性概念的形成過程。
例如,在進行一次函數(shù)的概念性教學時,就可以運用多媒體教學手段,以應用實例為依托,比如出現(xiàn)在教材中的例題:某彈簧的自然長度為3厘米,在彈性限度之內(nèi),所掛物件的質(zhì)量x每增加1千克,彈簧長度y就增加0.5厘米,彈簧長度y與所掛物件的質(zhì)量x之間所存在的關(guān)系就是一次函數(shù)關(guān)系,利用flash動畫手段可以將y與x的方程曲線具象呈現(xiàn),再對照曲線圖深入講解“一次函數(shù)”的概念,將有利于幫助學生領(lǐng)悟和消化這一抽象性概念。
二、數(shù)學概念的延伸——概念性教學的拓展,擴展概念認識體系
數(shù)學概念的延伸,就是學生進行概念深層涵義的挖掘和探索,對數(shù)學概念進行多方位、多角度思考,從而幫助學生拓展數(shù)學概念性思維的深度和廣度,為學生之后的數(shù)學原理和數(shù)學思想的學習夯實基礎(chǔ)。從本質(zhì)而言,數(shù)學概念的延伸其實包含概念的強化、拓展和遷移,同時向?qū)W生傳遞一種數(shù)學思想:數(shù)學概念并不局限,概念的定義和解釋取決于觀察問題的角度、方位和層面,學生在概念認識和分析中要學會靈活運用、全面深入思考。
例如,在進行線段的垂直平分線的概念性教學時,在學生理解并掌握垂直平分線概念的基本含義(一條線段與一條直線相交形成的四個角中有一個角是直角,且一條線段被另一條直線分成相等的兩段)的基礎(chǔ)上,就可以對這個數(shù)學概念加以延伸、拓展和強化,比如線段的垂直平分線意味著一條線段與一條直線相交,所成的角均為90°,再將這個概念放到圖形中去理解,比方等腰三角形底邊上的高垂直平分底邊,這是普通三角形不具備的性質(zhì)之一,通過這樣的概念性教學的拓展,學生有機會換一種方位去進行概念理解,從而認識這個概念應用的不同形式和情況,深化學生的數(shù)學概念認知,擴展概念認識體系。
三、數(shù)學概念的應用——概念性教學的鞏固,夯實概念認識體系
要學生真正實現(xiàn)對數(shù)學概念的掌握,除了概念認識、拓展、延伸之外,更需要在實際問題中去應用概念,這是檢驗和鞏固概念的必然要求。而數(shù)學概念的應用最直接的方法便是通過對數(shù)學題目進行不同方法的解題,從而 [本文轉(zhuǎn)自DylW.Net專業(yè)提供寫作本科畢業(yè)論文和中學教學論文的服務,歡迎光臨Www. dylW.nEt點擊進入DyLw.NeT 第一 論 文網(wǎng)]比較和分析出最簡便的求解方法。因此,只有學生能夠融會貫通地在數(shù)學題中運用相關(guān)概念,才能快速地完成數(shù)學題目的解答。而在實際問題中檢驗和鞏固對數(shù)學概念的認識和理解,是概念性教學的最高境界,以期達到預期的教學效果。
【關(guān)鍵詞】課堂教學 教后記 總結(jié)
【中圖分類號】G40-01 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2013)08-0144-01
數(shù)學老師長期從事著同一學科的教學,通常會失去新鮮感,如何改變這一狀況呢?最好的方法就是要持之以恒地寫好數(shù)學教學后記,這一方法常常會被較多老師所漠視,反映出了他們對寫好教學后記重要性的認識不足。下面筆者就寫好教學后記的重要性進行了淺談。
一 寫好教學后記能有效改進數(shù)學教學方法
相同的教學內(nèi)容,面對的是不同的學生,老師對知識的接受能力和掌握程度就會有一定的差異。每一節(jié)課,不論教師如何充分備課,每個教學環(huán)節(jié)設計得如何精致,但上課的時候常常遇到一些意想不到的情況,有的地方教起來得心應手,有的地方卻不那么理想。如有些概念講得不夠精練,有的例題講解時分析得不夠清楚,有的習題學生難以理解等。這就要求我們教后能及時地進行總結(jié),找出教學中的優(yōu)缺點,修改教學方案,以便在往后的教學中能“擇其善者而取之,擇其不善而改之”,少走彎路,從而有效地提高教學質(zhì)量。
二 寫好教學后記能有效地捕捉教學“靈感”
我們在課堂教學時,常常會有靈感閃現(xiàn),如,在講高中數(shù)學“等比數(shù)列的前n項和”:購買一件售價為50000元的分期付款商品,每一期的付款數(shù)目相同,購買時付款一次,過一個月再付款一次,如此下去,到第15次付款滿一月后全部付清。如果月利息為0.6%,每月利息按復利計算(上月利息要計入下月本金),那么每期應付款多少元(精確到1元)?當然,這里的分期付款規(guī)定,各期所付的款連同到最后一次付款后所生的利息之和,等于商品售價及其購買時到最后一次付款后的利息之和。
作為一道數(shù)列應用題,該問題的背景明顯遠離了學生的生活經(jīng)歷,如何讓學生理解兩種款項本息和的概念及計算是本例的關(guān)鍵。為此筆者設計一種向銀行貸款和存款的方法來跟學生講解:“某人從銀行貸款50000元,一年后還清。為了還貸款,他每月一日存入一定的錢(每月存款相同),如果月利率都為0.6%,每月利息也都按復利計算。那么貸款數(shù)及其一年后產(chǎn)生的利息之和,應等于各月所存的款及其產(chǎn)生的利息之和。商品售價就相當于這50000元的貸款,每期付的款就相當于每月存的款?!边@樣一解釋,學生很快就明白了題意,找到了解題方法。因此,在課堂教學中,巧妙的類比法富有啟發(fā)性、趣味性,能充分展示教學情境、解題設計等,課后要及時記錄下來,日積月累,不斷完善,使自己的教學方法更加優(yōu)化。
三 寫好教學后記能有效地提高教改效果
在數(shù)學教學中,不少教師總是習慣于一個人從頭講到尾的填鴨式教學,長期在這種教學方法下培養(yǎng)出來的學生大多缺乏動手操作能力、獨立思考能力和開拓創(chuàng)新能力。其實很多教學內(nèi)容我們可以改為由學生自己動手動腦去完成。例如,我在講高一數(shù)學第二冊“對數(shù)函數(shù)”中對數(shù)函數(shù)的圖像和性質(zhì)時,先讓學生復習對數(shù)函數(shù)的定義,再復習互為反函
數(shù)的圖像間的關(guān)系,接著我在黑板上畫出y=2x、y=( )x
的圖像,然后要求學生自己動手畫出y=log2x、y=log x的
圖像;再啟發(fā)引導學生觀察圖像,總結(jié)性質(zhì):(1)看位置(定義域、值域);(2)找特殊點;(3)看趨勢(單調(diào)性);(4)考察對稱性;最后和學生一起歸納出對數(shù)函數(shù)的一般性質(zhì)。這一節(jié)的教學,既培養(yǎng)了學生動手操作技能和觀察歸納能力,又激發(fā)了學生學習的主動性與積極性,教學效果很好。當然也有的教改效果不盡完美,但不管效果好壞與否,課后都應及時小結(jié)并做好記錄,以備以后教學參考。
四 寫好教學后記能有效地獲取教學反饋信息
在課堂教學過程中,可以通過提問和學生課堂練習等及時了解學生接受知識的情況,再從對學生的測試和作業(yè)中更進一步地了解學生掌握知識的程度。對于學生中普遍存在的問題一一記錄下來并考慮應對策略,找出教學突破口,有利于在今后的教學中遇到類似的問題能及時有效地予以解決。
再者,每位老師都要爭取在校內(nèi)或校外開展教學示范課,因為在這些示范課上,會聘請有經(jīng)驗的同行和專家來聽課與評議。他們的評議是中肯和極其寶貴的,如果把每次大家所提出的意見和自己的心得體會都記錄下來,不斷地加以總結(jié)、消化和吸收,將會有效地提高教師自身的業(yè)務素質(zhì)和教學水平。
值得注意的是,每一節(jié)課的教學后記是零碎的,因此我們除了要及時記錄外,還應把這些后記整理出來,認真地加以概括和總結(jié),將這些點滴的心得體會升華到理論高度,使之成為撰寫數(shù)學教學論文的好素材。總之,認真并持續(xù)地寫好教學后記,對我們豐富教學經(jīng)驗,改進教學方法,提高教學水平是行之有效的。
參考文獻
[1]馬忠林等.數(shù)學教育史簡編[M].南寧:廣西教育出版社,1991
關(guān)鍵詞 職業(yè)院校 團隊建設 內(nèi)容 形式
中圖分類號:G717 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdks.2016.03.006
Abstract Given many teachers in vocational and technical schools are not familiar with the contents and form of team building, thinking there must be discipline-level leader, led the team in order to effectively carry out the construction work. This paper explores the content and form of vocational and technical colleges in the ordinary team building.
Key words vocational college; team-building; content; form
現(xiàn)代科技日新月異,單打獨斗已經(jīng)不能適應職業(yè)教育發(fā)展的要求,團隊建設就顯得更加重要和迫切。①很多職業(yè)技術(shù)院校的教師對團隊建設很向往,但對團隊建設的內(nèi)容和形式不清楚,以為只有由著名的學科級領(lǐng)軍人物或教育專家牽頭才能搞好團隊建設,導致團隊建設停留在口頭上而沒有實質(zhì)進展。下面介紹我們在團隊建設的內(nèi)容和形式方面的一些探索。
1 團隊建設的內(nèi)容
1.1 學習現(xiàn)代職業(yè)教育理論
職業(yè)技術(shù)院校的教師必須不斷學習現(xiàn)代職業(yè)教育的理論,結(jié)合自己的教學實踐,豐富和發(fā)展職教理論并指導具體的教學實踐。但很多教師被繁重的教育教學任務所束縛,沒有學習現(xiàn)代職業(yè)教育理論,以至于教育理念、教學方法、教學手段嚴重滯后。所以團隊建設的首要內(nèi)容就是組織團隊成員學習現(xiàn)代職業(yè)教育理論。
1.2 研討教學內(nèi)容的深廣度
職業(yè)教育的教學內(nèi)容通常要求“以夠用為度”,但是對“夠用”有不同的理解,同時“夠用”有時空的差異,今天夠用不能保證明天夠用,像電子、計算機、信息技術(shù)、機械等領(lǐng)域,發(fā)展速度非常迅猛,因此,要實現(xiàn)“夠用”是值得我們深入探討的問題。
一些教師上課時,置所選的教材于不顧,自己想講什么就講什么,完全偏離教材,另外還有一些教師完全按照教材走,照本宣科,沒有自己的加工和處理,這些問題不就是我們在教研活動應該研討的問題嗎?
因此,團隊建設的內(nèi)容之一就是組織團隊成員研討教學的深廣度,突出重點,突破難點。
1.3 交流與合作
在現(xiàn)代社會,科學技術(shù)發(fā)展突飛猛進,個人單打獨斗很難有較大作為,必須集中團隊成員的集體智慧才能有效適應科技的發(fā)展。
1.3.1 總結(jié)、交流、提煉與升華
第一,與同事間的交流。通過這種交流,可以學習對某個問題的處理方法,了解對某個方向的研究動態(tài),移植其思想方法,使我們在教學和科研工作中少走彎路。
第二,與其他專業(yè)教師間的交流。通過這種交流,可以了解不同專業(yè)對教學的需求,拓展應用范圍,找到解決實際問題的案例及突破口,還可以借用其他學科的思想方法來解決本學科的問題,畢竟跨學科容易出成果。
第三,與學生間的交流。通過這種交流,可以發(fā)現(xiàn)教師在教學中存在的問題,根據(jù)學生的學習情況改進我們的教學方法,有時學生的想法剛好是我們教師沒有考慮到的,會產(chǎn)生不一樣的效果,真正實現(xiàn)教學相長。
與學生間的交流經(jīng)常被曲解,以為與學生間的交流就是課堂提問,這種觀點太片面了。眼神間的交換、行為上的反應、課間交換意見、課后通過微信、QQ的交流等,都可以成為與學生交流的有效途徑。
我們有些老師對教學內(nèi)容相當熟練,幾乎能達到把教案背下來的程度,板書十分工整,嘴里在表述,手不停板書,邏輯嚴謹,但不受學生歡迎。因為教學過程中與學生沒有交流,沒有觀察學生的反應,這種老師如果在職業(yè)院校,就是經(jīng)常被投訴的對象,其實本科院校教學過程中也要注意師生互動,調(diào)動學生參與教學活動的積極性。
第四,總結(jié)教學經(jīng)驗。很多老師都有非常豐富的教學經(jīng)驗,對某些問題的處理有著獨到的見解,但在教學之余沒有進行總結(jié)的習慣,導致很多好的經(jīng)驗沒能得到推廣和傳承,在下次處理同樣的問題時,自己都忘記了處理方法。
第五,總結(jié)學術(shù)經(jīng)驗。可以從網(wǎng)上下載一些自己感興趣的教學、學術(shù)論文,讀懂學術(shù)論文并查找可否改進或推廣,條件可否減弱、結(jié)論是否可以加強,如果在某個方面獲得成功,文章也就出來了。對教學論文,看看別人注意了哪些方面,是否還需加以補充。
第六,提煉。一是提煉我們在教學總結(jié)中的一些比較獨特的技巧和思想方法,形成自己獨有的、具有一定推廣價值的東西。二是提煉我們在學術(shù)研究中所發(fā)現(xiàn)的結(jié)果、思想方法。將這種方法移植到其他學科可能會收到意想不到的效果,要加強我們與專業(yè)教師的交流,查閱相關(guān)專業(yè)文獻,這樣可以出精品。
第七,升華。即通過團隊合作促使教學科研得到升華。成立教學、科研團隊,利用周四政治學習的空擋進行教研活動匯報,尤其對我們寫好的文章、項目等提出意見與建議,使作品得到升華、成果得以優(yōu)化、文字更加優(yōu)美。
1.3.2 學會使用數(shù)學軟件及EXCEL
對于物資調(diào)運、運輸、生產(chǎn)計劃等問題,可以轉(zhuǎn)化為線性規(guī)劃問題求最優(yōu)解,如果用單純形方法求解,非常麻煩,利用LINGO軟件求解非常方便,教師可以把教學的重點放在線性規(guī)劃模型的建立上,理清目標函數(shù)和約束條件,對模型的求解交給計算機完成。對于庫存問題,本質(zhì)上就是一個優(yōu)化問題,可以通過建立非線性規(guī)劃模型,然后利用LINGO軟件求最優(yōu)解。而對于LINGO軟件的使用,只要看其他老師操作一次就可以學會。
統(tǒng)計學中的回歸分析、數(shù)值計算方法中的曲線擬合,都需要通過最小二乘法解一個超定方程組求出回歸直線或擬合曲線的系數(shù),計算量比較大。
對于回歸分析,還需要計算相關(guān)系數(shù)R等,并且有不同的等價公式,適合不同條件的計算,顯得很繁瑣,很容易出錯。但是利用EXCEL來解決這種問題就非常簡單,沒有必要知道一大堆公式,也可以免去繁瑣的計算。
1.3.3 樹立服務專業(yè)的意識
教師在教學過程中要注意專業(yè)的需求問題,同時上課教師盡可能固定,不要頻繁變動,這樣有利于了解專業(yè)需求。可以通過網(wǎng)絡、書刊等媒介,與專業(yè)教師和學生交流,了解相應專業(yè)的需求,及時補充和更新教學內(nèi)容。
1.4 論文的寫作
寫作論文時,首先要構(gòu)建理論基礎(chǔ),也就是要閱讀教學論及學術(shù)方面的經(jīng)典名著,從中汲取必要的營養(yǎng),在教學與學術(shù)研究方面打好基礎(chǔ)。其次要尋找研究課題,結(jié)合自己的研究方向下載一些教學、科研論文,仔細閱讀,斟酌別人的論點、論據(jù)和論證,思考自己寫這方面的問題將怎樣入手,有沒有新的想法,有沒有新的觀點,可否減弱條件、拓展結(jié)論、改進方法等,如果在某些方面獲得突破,就可以嘗試寫作。再次是撰寫并修改,結(jié)合教學、科研實踐,撰寫文章初稿,反復修改。最后尋求幫助,將文章交給對結(jié)果比較熟悉的同事、朋友,請他提出修改意見和建議。
2 團隊建設的形式
2.1 開展聽課與評課活動
聽課與評課是團隊建設的最基本的形式之一,也最容易被人們忽視,而且職業(yè)技術(shù)院校的聽課與評課往往注重形式,沒有進行深入的研討。對聽課中遇到的問題,關(guān)鍵是要引起共鳴,深入交換意見,要從不同角度進行思考,要提出改進的建議,經(jīng)過廣泛的研討,從中感悟教學研究的成果,內(nèi)化為教學科研的動力。
2.2 鉆研教材②
對于教材的處理問題,容易走兩個極端:其一是照本宣科,即把教材內(nèi)容原封不動地復制到課堂上,不管學生是否能夠接受,缺乏必要的交流。其二是脫離教材,即完全不管教材內(nèi)容,教師按照自己的講稿上課,學生壓根不知教師講的是什么,課后沒有可讀的內(nèi)容。所以對教材的處理進行研究和探討是必要的。教材的處理包含教學內(nèi)容的組織與安排,教學方法的選擇、教學要求的探討、教學課件集體制作、課后習題的協(xié)商、課程考試要求等,這些內(nèi)容對于青年教師更重要,他們既可以感受到團隊合作的良好氛圍,也可以學到處理教材的一般方法,還可以學習老教師的教學經(jīng)驗,快速提高教學水平。
2.3 分析學情
分析學情,就是要針對學生實際情況,結(jié)合教學內(nèi)容,研討適合學生發(fā)展的教學方法,要明確告知學生學習方法:學習過程中需要認真思考,尋找主要問題和解決問題的方法;要學會總結(jié)歸類,同類問題不宜太多,要經(jīng)常反思,尤其是要和其他同學對照,相互借鑒,取長補短,但不是照抄;要注意實踐貫通,掌握規(guī)律。最好是幾個同學合作,既可以通過實踐理解專業(yè)知識,也可以學會與他人合作,培養(yǎng)團隊精神,如果有機會在老師的指導下做一些實際項目,或走出校門去與他人合作,也是值得提倡的。正如所言:“讀書是學習,使用也是學習,而且是更重要的學習?!币⒁鈱W思結(jié)合,積極主動。著名科學家愛因斯坦說:“學習知識要善于思考,思考,再思,我就是靠這個方法成為科學家的?!币晃兜刈x書,而不思考,只能被書本牽著鼻子走,就會被書本所拖累,從而就會被書本表象所迷惑而不得其解,即所謂“盡信書則不如無書”。而只是一味地埋頭苦思而不進行必要的書本知識的積累,進而對知識進行研究推敲,也只能是流于空想,問題仍然不會得到解決,也就會產(chǎn)生更多的疑惑。
2.4 成果匯報
(1)課件制作。首先結(jié)合實際情況和教學要求,經(jīng)過集體討論,完成教學設計,確定教學內(nèi)容和重點難點,然后分配任務,每個成員完成部分課件的初步制作,然后進行演示匯報,其他成員提出意見與建議,返回修改,多次反復后再到教研室進行展示,直到大家都比較滿意為止。(2)教研成果匯報。教師對某個問題的處理、教學心得與體會、教學科研論文初稿、項目申報書等向團隊成員進行匯報,尋求團隊成員的幫助,收集意見和建議后反復修改與提煉,可以使相應成果更完善,考慮的問題更周全,解決問題的方法更有針對性。
注釋
【關(guān)鍵詞】 傳統(tǒng)能源 新能源 發(fā)展 創(chuàng)新
近年來我國保持較高的經(jīng)濟增長速度,較大幅度地提高人民的生活水平,每年8%的GDP增長速度,傳統(tǒng)能源的貢獻占了很大比例。趙麗霞等人[1]將能源作為新的變量引入柯布-道格拉斯生產(chǎn)函數(shù),通過建立向量自回歸模型,研究了中國經(jīng)濟增長與能源消費之間的關(guān)系,并得出能源是我國經(jīng)濟增長的一個重要要素。王旭暉、劉勇[2]運用協(xié)整分析和Granger檢驗對1978—2005年的數(shù)據(jù)進行分析,得出盡管短期內(nèi)我國的能源消費和經(jīng)濟增長存在波動關(guān)系,但是長期內(nèi)它們之間存在長期穩(wěn)定的關(guān)系,且存在能源消費到經(jīng)濟增長的單向Granger因果關(guān)系。鄭永琴等、王保忠等[3.4]應用協(xié)整理論、誤差修正模型和Granger因果關(guān)系檢驗等方法,分別對貴州省、山西省能源消費與經(jīng)濟增長之間的相互關(guān)系進行實證研究,得出能源消費與經(jīng)濟增長之間存在著長期均衡關(guān)系,能源消費與經(jīng)濟增長之間只存在單向的Granger因果關(guān)系。
因此,伴隨經(jīng)濟增長對能源不斷提高的需求,為滿足能源需求,儲量充足或清潔可再生、對環(huán)境傷害較弱的能源項目成為能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的焦點。所謂新能源是指相對傳統(tǒng)能源而言,通過新技術(shù)和新材料開發(fā)利用的能源。傳統(tǒng)能源包括化石能源,如煤、石油、天然氣等,以及水電和低效率直接燃燒的秸稈、薪材等能源,而風能、太陽能、核能、氫能、潮汐能和地熱能等等可再生能源都是新能源,還有一部份新能源是指利用新技術(shù)對常規(guī)能源的新利用,如生物質(zhì)能、潔凈煤技術(shù)、智能電網(wǎng)、車載新型燃料等。同時,新能源也是一個動態(tài)的、歷史性概念,隨著科技的發(fā)展,當今的新能源在若干年以后也會變成“傳統(tǒng)”能源。新能源有兩大最突出的特征:一是可再生性和生態(tài)友好性,人類可以源源不斷的獲得新能源,同時新能源來自于大自然,最終會回歸到大自然,具有極高的生態(tài)友好性,這是傳統(tǒng)能源所不能比擬的。二是可供開發(fā)的能源儲量非常大,如太陽能、氫能等,和常規(guī)能源的儲量相比完全不是同一個數(shù)量級。這兩大特征為新能源的開發(fā)帶來一個非常美好的前景。 [本文轉(zhuǎn)自DylW.Net專業(yè)提供寫作教學論文和職稱論文的服務,歡迎光臨Www. DylW.NEt點擊進入DyLw.NeT 第一 論 文網(wǎng)]
傳統(tǒng)能源使用的初始階段,其成本主要是經(jīng)濟成本,生態(tài)成本和社會成本很??;而隨著時間的推移,傳統(tǒng)能源的消耗量越來越多,也越來越稀缺,此時生態(tài)成本和社會成本將急劇升高,呈加速上升趨勢。目前全球傳統(tǒng)能源顯然已經(jīng)是處于后期使用階段。但與人們生產(chǎn)生活直接相關(guān)的,仍然還只是經(jīng)濟成本。而對于新能源產(chǎn)業(yè)而言,基本上只有經(jīng)濟成本,其生態(tài)成本和社會成本幾乎是不存在的,這是由新能源的特性所決定的。但新能源在使用初期其經(jīng)濟成本是十分高昂的,原因是新能源產(chǎn)業(yè)除了是屬于生態(tài)友好的綠色產(chǎn)業(yè)外,它目前還屬于高技術(shù)產(chǎn)業(yè),因此技術(shù)研發(fā)成本非常大,這也是為什么目前新能源所轉(zhuǎn)化的電能成本要遠大于傳統(tǒng)能源所轉(zhuǎn)化的電能的原因所在。
但是,藍瀾等[5]基于LCOE方法對中國風電與火電的成本進行了比較發(fā)現(xiàn)在新能源鼓勵性政策補貼與傳統(tǒng)能源環(huán)境外部性不計的前提下,風電項目比火電項目具有明顯的成本優(yōu)勢的結(jié)果。即使考慮風電廠的棄風率,從長期看風電項目在成本上仍然優(yōu)于燃煤發(fā)電。如果考慮燃煤電廠的外部環(huán)境成本,風電廠的發(fā)電成本優(yōu)勢更加明顯。但是,阻礙我國可再生能源如風電發(fā)展的根本因素其實不是發(fā)電成本,而是來自電網(wǎng)。由于目前我國風能資源豐富地區(qū)大部分用電負荷較小,大規(guī)模風力發(fā)電面臨當?shù)仉娋W(wǎng)難以消納的問題。從用電量來看,目前西北、東北、內(nèi)蒙等風能資源豐富的地區(qū)用電量相對較少,用電負荷主要集中在東部經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)。2010年,酒泉千萬千瓦級風電基地完成裝機總量516萬千瓦,其中并網(wǎng)裝機僅130萬千瓦。為解決風電外輸問題,甘肅省電力公司計劃投資建設750千伏輸變電工程,但也只能夠滿足94% 概率條件下的516萬千瓦風電送出需要,仍然有6%的時間需限制風電出力。而酒泉市計劃到2015年底風電裝機總?cè)萘窟_到1271萬千瓦,2020年增加到2000萬千瓦以上,即使是西北電網(wǎng)也難以消納。因此新能源的發(fā)展需要重點解決新能源發(fā)電效率不高和并網(wǎng)傳輸難度較大的問題,發(fā)展分布式能源和智能電網(wǎng)技術(shù)。
由此可見,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,新能源的研發(fā)、生產(chǎn)成本將會越來越低。就短期而言,傳統(tǒng)能源的成本僅就經(jīng)濟成本而言比新能源成本要低,但從長期來看,新能源的成本要遠低于傳統(tǒng)能源成本。因此,為了人類的未來和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)勢在必行。
《新能源產(chǎn)業(yè)振興和發(fā)展規(guī)劃》提出,到2020年,可再生能源占中國一次能源消費比重有望從目前的10%升至15%以上,除水電外,可再生能源占中國一次能源消費比重有望從目前的1.5%升至6% 以上。由此看來,新能源雖然前景廣闊,但在未來數(shù)十年的能源消費結(jié)構(gòu)中所占的比例仍較輕。這也同時說明,傳統(tǒng)能源在中國未來的消費結(jié)構(gòu)中,將長期占主導地位。從這個意義來說,傳統(tǒng)能源生產(chǎn)企業(yè)在未來很長一段時間內(nèi)仍有長足的發(fā)展?jié)摿Γ踩孕桧槕履茉磿r代的潮流,按照科學發(fā)展觀的思路作出正確的發(fā)展戰(zhàn)略選擇。
新能源和節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)是促進消費、增加投資、穩(wěn)定出口的一個重要結(jié)合點,也是調(diào)整結(jié)構(gòu)、提高國際競爭力的一個現(xiàn)實切入點。這方面發(fā)展的潛力很大,應當重點給予支持 ,力求取得更大的突破,實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模化。但是,新能源的良好應用前景并不意味傳統(tǒng)能源的大規(guī)模被替代,尤其是在未來的數(shù)十年里,一次性能源的消費比例依然維持在較高水平。實際上,傳統(tǒng)能源與新能源,看上去似乎是兩個相對立的概念,但兩者之間并不是矛盾和競爭的關(guān)系,而是可以相互協(xié)同、優(yōu)勢互補的。中國政府積極推進生態(tài)文明建設的國家戰(zhàn)略,積極在風電、太陽能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等各個新能源板塊均衡發(fā)展,這種發(fā)展的多元性,不但滿足了社會、經(jīng)濟發(fā)展對能源持續(xù)增長的需求,同時也優(yōu)化調(diào)整了能源結(jié)構(gòu)。而且,發(fā)展傳統(tǒng)能源所積累的經(jīng)驗、資金和技術(shù),可以幫助新能源變得更加有效和實用;反過來,新能源的發(fā)展,也會催生各種清潔技術(shù),促進化石能源更加清潔地加以利用。兩者相結(jié)合,將使我們的能源更加清潔、更加高效、更加安全,推動現(xiàn)代文明和生態(tài)環(huán)境共同向前發(fā)展。因此,傳統(tǒng)能源行業(yè)應該抓住這一戰(zhàn)略時機,制定適合自身發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,在國家的能源發(fā)展戰(zhàn)略中找到自己的重要位置。
參考文獻 [本文轉(zhuǎn)自DylW.Net專業(yè)提供寫作教學論文和職稱論文的服務,歡迎光臨Www. DylW.NEt點擊進入DyLw.NeT 第一 論 文網(wǎng)]
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關(guān)鍵詞:改進粒子群算法;風電場;無功優(yōu)化
中圖分類號:TM614 文獻標識碼:A 文章編號:1006-8937(2015)36-0048-02
由于異步風機自身故有的無功特性(吸收或不發(fā)出無功功率),而且風電場又多建設在電網(wǎng)薄弱點,使得風電接入對電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的影響顯得尤為突出,因此研究含有風電場的電力系統(tǒng)潮流和對含有風電場的電力系統(tǒng)進行無功優(yōu)化是十分必要的。本文對粒子群算法做出兩種改進,采用動態(tài)的慣性因子和加入分群與合群的操作,從而解決收斂速度慢和陷入局部最優(yōu)的問題。
1 無功優(yōu)化的數(shù)學模型
1.1 目標函數(shù)
本文從驗證算法的有效性出發(fā),采用有功網(wǎng)損最小為目標函數(shù),對于約束條件的處理,引入罰函數(shù)加以約束,數(shù)學模型如下:
F=min(P+λV()+λQ() )(1)
1.2 約束條件
1.2.1 潮流約束方程
潮流約束包括有功平衡和無功平衡的約束,各個控制變量的確定都必須滿足潮流方程:
(2)
1.2.2 變量約束條件
無功優(yōu)化問題的變量又分為控制變量和狀態(tài)變量,其中發(fā)電機機端電壓VG、可調(diào)節(jié)變壓器變比T、可投切電容器容量為控制變量C,節(jié)點電壓V和發(fā)電機無功出力QG為狀態(tài)變量。
其中控制變量的不等式約束為:
VGimin≤VGi≤VGimax i=1,2,...,NGTjmin≤Tj≤Tjmax j=1,2,...,NT Ckmin≤Ck≤Ckmax k=1,2,...,Nc(3)
狀態(tài)變量的不等式約束為:
V≤V≤Vimax i=1,2,...,NQGjmin≤QGj≤Qgjmax j=1,2,...,NG(4)
式(3)、(4)中:NG為系統(tǒng)的發(fā)電機節(jié)點數(shù);NT為系統(tǒng)的可調(diào)節(jié)變壓器數(shù);NC為系統(tǒng)的可投切電容器數(shù);VGi為第i臺發(fā)電機機端電壓;Tj為第j臺可調(diào)節(jié)變壓器的變比;Ck為第k個可投切電容器的無功補償容量Vi為節(jié)點i的電壓幅值;QGj為第j臺發(fā)電機的無功出力。
1.3 含風電場的電力系統(tǒng)潮流計算
目前風力發(fā)電機主要為異步發(fā)電機,需要從電網(wǎng)吸收無功或采用機端并聯(lián)電容器組或動態(tài)無功補償裝置提供無功。
異步電機的穩(wěn)態(tài)簡化等值電路,如圖1所示。
其中xm為激磁電抗,x1為定子漏抗,x2為轉(zhuǎn)子漏抗,r2為轉(zhuǎn)子電阻,s為轉(zhuǎn)差,該電路忽略了定子電阻r1和勵磁電阻rm。
可以得到異步風力發(fā)電機吸收的無功功率為:
Q0=■-■(5)
由式(5)可看出,當異步發(fā)電機輸出有功功率一定時,其吸收的無功功率與所處節(jié)點電壓的水平有緊密聯(lián)系。故在潮流計算中,風電場不能簡單地處理為PQ節(jié)點或PV節(jié)點,而是在牛頓法進行潮流計算時,修改雅克比矩陣中的對應元素Vi?鄣Qi/?鄣Vi,其它元素的表達式及計算步驟與傳統(tǒng)的不含風電場的潮流計算無差別。
1.4 改進的粒子群算法
1.4.1 粒子群算法簡介
粒子群優(yōu)化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)是一種基于群體(population)的優(yōu)化工具。系統(tǒng)初始化為一組隨機解,通過迭代搜尋最優(yōu)值。PSO算法通過以下公式來尋求最優(yōu)解:
Vidt+1=wtVtid+c1r1(pbesttid-Xidt)+c2r2(gbesttid-Xidt)(6)
Xidt+1=Xtid+Vidt+1(7)
式中:Vtid為第t次迭代時粒子i飛行速度矢量的第d維分量; Xtid為第t次迭代時粒子i位置矢量的第d維分量;pbesttid為第t次迭代時粒子i位置矢量的第d維分量的個體最優(yōu)位置;gbesttid為表示第t次迭代時粒子群在解空間中的全局最優(yōu)位置;r1,r2為均勻分布在(0,1)區(qū)間的隨機數(shù);c1,c2稱為學習因子,wt為慣性權(quán)重。
1.4.2 分群與合群
運用隨機法進行分群。設群體中有N個粒子,N個粒子按所對應的目標函數(shù)值由小到大排列。將其分成M個子群,必須滿足N是M的倍數(shù),則每個子群中的粒子個數(shù)為N/M。例如將100個粒子分成5個子群,則前五個粒子隨機地分配在5個子群中且保證每個子群都會獲得新的粒子,后面的粒子也按照此規(guī)則分配。這樣就能保證每個子群中的粒子優(yōu)劣平衡并且保證其多樣性。
在尋優(yōu)過程的后半段進行合群操作。將子群合并,以分群得到的最優(yōu)解作為合群尋優(yōu)的初始值,不僅保證了粒子的全局尋優(yōu)能力,也會加快合群尋優(yōu)的速度。
1.4.3 動態(tài)慣性因子
本文采用隨迭代次數(shù)逐步減小的慣性因子,能靈活地調(diào)整粒子在全局和局部搜索能力之間的平衡,從而既可在初期有較高的收斂速度,又可在后期有較高的收斂精度。本文中的慣性因子參數(shù)W的計算公式為:
W(t)=Wmax-■×t(8)
式中,Wmax為慣性因子初始值,也是最大值;Wmin為迭代結(jié)束時的慣性因子,也是最小值;t為當前迭代次數(shù),tmax為最大迭代次數(shù)?!? 求解流程
本模型無功優(yōu)化問題粒子群算法的步驟如下:
步驟1:讀取數(shù)據(jù)。首先從指定文本里讀取系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和控制參數(shù)。
步驟2: 初始化粒子群。 初始位置作為每個個體的歷史最優(yōu)。
步驟3:潮流計算。分別對群體中的每個粒子進行解碼,并根據(jù)解碼后的數(shù)據(jù)進行潮流計算,得到每組控制變量取值下的有功損耗,節(jié)點電壓等電力系統(tǒng)運行參數(shù)。
步驟4:計算目標函數(shù)值。根據(jù)潮流計算返回的參數(shù)計算無功優(yōu)化的目標函數(shù),得到每個粒子的適應度值。
步驟5:記錄每一個粒子的個體最優(yōu)解以及粒子群的全局最優(yōu)解。
步驟6:修正各個粒子的位置和速度。利用公式(6)計算各個粒子的當前飛行速度,利用公式(7)修正各個粒子的位置。
步驟7:判斷是否滿足終止條件。若此時的迭代次數(shù)t小于最大迭代次數(shù),則 ,轉(zhuǎn)向步驟(3),否則結(jié)束迭代,進入步驟(8)。
步驟8:輸出最優(yōu)解。
3 算例驗證
在電力系統(tǒng)無功優(yōu)化問題中,各個粒子的控制變量為有載可調(diào)變壓器的檔位NT、并聯(lián)電容器組數(shù)NC和發(fā)電機節(jié)點端電壓VG,即
x=[VGTC]=[VG1,...,VGNPVNT1,...,NTNNC1,...,NCN](9)
式中,NT與NC為離散變量,VG為連續(xù)變量。本文對有載可調(diào)變壓器的檔位和并聯(lián)電容器組數(shù)采用取整的辦法,然后通過映射解碼的方式進行處理,從而得到補償?shù)臒o功容量。具體的解碼形式如下:
TαPk=1+Tk×tapQcj=Cj×q(10)
式中:tap為有載可調(diào)變壓器每檔變化量,q為并聯(lián)電容器每組投切量。
本文采用WSCC9節(jié)點系統(tǒng)。各變壓器的變比上限和下限均為1.1和0.9,發(fā)電機節(jié)點的電壓范圍為1.0~1.05。群體大小為50,分為5個子群,c1=c2=2,罰因子λ1=10,λ2=5,最大迭代次數(shù)為100,在第50次時進行合群。在MATLAB軟件編程環(huán)境中實現(xiàn)。
將2號節(jié)點換成由95臺2 MW的異步風機組成的風電場。取節(jié)點2、7為無功補償點,每個節(jié)點有16組電容器,每組容量為0.025 p.u.。用粒子群算法進行無功優(yōu)化,結(jié)果見表1、表2。
從表1中的數(shù)據(jù)我們可以看出,進行無功優(yōu)化之后系統(tǒng)網(wǎng)損明顯降低,這正是進行無功優(yōu)化后的結(jié)果。
從表2中的數(shù)據(jù)可以看出,接入風機后除了電壓恒定節(jié)點,其它節(jié)點電壓均有所下降,特別是風場接入點下降特別明顯。而在用粒子群算法進行無功優(yōu)化后,系統(tǒng)平均電壓有所提高,各節(jié)點電壓均在正常范圍內(nèi)。證明進行無功優(yōu)化后系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性增強。
4 結(jié) 語
本文采用了修改雅克比矩陣的方法解決了異步風機在潮流計算中不能作為PQ或者PV節(jié)點的問題,計算結(jié)果表明異步風機的接入會導致接入點的無功不足,造成系統(tǒng)電壓下降。本文采用改進的粒子群算法對接入風機后的WSCC9節(jié)點系統(tǒng)進行無功優(yōu)化,結(jié)果表明用該算法進行無功優(yōu)化后系統(tǒng)的網(wǎng)損降低,節(jié)點電壓升高,系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性增強。 本文由wWw.DyLw.NeT提供,第一論 文 網(wǎng)專業(yè)教育教學論文和以及服務,歡迎光臨dYlw.nET
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