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物理化学课程论文

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物理化学课程论文

《物理化学》课程72学时教学模式的实践与思考,徐承天; 杨平; 戴立益; 朱传征著,临沂师范学院学报 , Journal of Linyi Teachers' College, 编辑部邮箱 2004年 06期 期刊荣誉:ASPT来源刊 CJFD收录刊摘要:为能与前期课程《现代化学基础》良好衔接,有利于培养学生自主学习的能力,提出了物理化学课程72学时的教学模式.通过3年的教学实践,在选用教材、确定适宜的授课时段、解决时间紧的矛盾、激发学生的学习兴趣、运用多媒体教学手段以及修订教学大纲等方面作了有益的尝试和总结,对此新教学模式的进一步实践提出了建设性的意见.在物理化学教学中加强素质教育的改革尝试,李伟; 童义平; 林曼斌著,韶关学院学报 , Journal of Shaoguan University(Social Science), 编辑部邮箱 2001年 06期 期刊荣誉:ASPT来源刊 CJFD收录刊 摘要:结合在物理化学教学过程中的改革实践 ,探讨了如何在物理化学教学中加强素质教育 ,培养学生的可持续发展能力 ,提高学生的综合素质的方法你想要的话留个邮箱吧

不断教学改革 创建精品课程 安庆师范学院化学系 张德生摘要:安庆师院物理化学课程教学中创造了“四个第一”,研制出版了物理化学试题库(安庆办),被评为安徽省精品课程。比较详细地介绍了教学改革、课程建设的做法与体会。 关键词:物理化学 教学改革 课程建设物理化学是物理学与化学交叉的边缘学科,是化学学科的一个重要分支,是化学学科的理论基础。印永嘉先生说:“无机化学是化学的四肢,有机化学是化学的驱体,分析化学是化学的眼睛,而物理化学是化学的灵魂” ;“没有物理化学知识的人,不能说懂化学”。物理化学课程是化学专业本科生必修的一门重要的主干基础课,物理化学课程在化学人才培养中有负有极其重要的作用,对学生科学世界观和综合素质的培养、动手能力和创造思维能力的培养起着至关重要的作用。因此必须加强物理化学课程建设,不断深化教学改革,提高教学质量,创建精品课程,才能完成时代赋予我们的使命。一、 教学改革情况与课程建设成果。1980年国家教委批准建立安庆师范学院,成立了化学系, 建立了物理化学课程组,陈德宾老师(北京师大毕业)、叶松培老师(吉林大学毕业)、陈自诚老师(安徽大学毕业)等为物理化学课程早期建设做了大量工作,使物理化学教学达到本科的基本要求。1988年我们参加了全国高师物理化学教学改革协助组,开始进行教学改革,重视课程建设。十七年来,在院领导关心下,在系领导的大力支持下,在兄弟院校专家的帮助下,教学改革取得了丰硕成果。在安庆师范学院的教学改革与课程建设方面,创造了“四个第一”:(1)第一个实行教考分离。“标准化考试是提高教学质1988年开始,物理化学期末考试,采用全国高师物理化学中心组提供的统一标准化试卷,实行标准化考试,考试成绩送到中心组统计分析,与兄弟院校相比较,检查我们的教学水平。开始时,我们的学生成绩很差,平均只有分,安师大是66分多。与兄弟院校比,存在胶大的差距。经过检查分析,发现我们存在不少问题,教学内容达不到大纲要求,有的老师随意取舍内容,放低教学要求;教学中存在重视计算、轻视概念现象。针对这些问题进行教学改革,并且加强习题课教学,编写习题课教材。1990年我们的学生成绩达到分,在全国44所院校中排在第18名。自己与自己比,进步很大。并发表“努力提高客观题命题质量”、“上好习题课是提高教学质量的重要环量的好方法”等相关教学研究论文。(2)第一个建立微机管理的试题库。了许多试题1990年前,我们建立卡片,1991年从陕西师得到题库计算机管理软件,1991年开始用中山大学汉字系统,把卡片上试题输入到计算机中,建立了我院第一个微机管理的试题库,该题库有3000多个试题,主要用于本科班期中考试和专科班期末考试。(3)第一个开展计算机辅助教学。物理化学实验1993年开始把计算机运用到中,处理实验数据。用basic语言编写了8个实验数据程序,使实验数据处理标准化,提高了实验效果。1997年在北师大老师帮助下,得到多媒体工具软件,边学边做,研制出“化学热力学基本原理”和“化学热力学基本原理练习获得“优题”两个计算机辅助教学软件(又称CAI课件),是我院自己制作的第一个教学课件,该课件在第十一届高师物理化学教学研讨会上秀教学软件”奖。并发表“建立试题库,实行标准教考分离”、“用微机绘画物理化学实验中的图象”等教学研究论文。(4)第一个建立教学辅导网站-物理化学教学辅导网我们教学改革成果得到国内同行专家的认可,安庆师范学院物理化学教学研究在全国高师中占有一席之地,被选为高师物理化学中心组成员(安徽唯一的)。1991年中心组牵头建成的《高师物理化学标准化考试题库》(简称高师物化题库),是国内40多个所院校老师共同参与研制的,国家教委高教司、师范司鉴定为国内先进水平,1993年由高教出版社正式出版。大多数院校都购买使用过,当时,高师题库对推动各院校的教学改革,作出了很大的贡献。当时的计算机大都是PC/XT或PC/AT,高师题库使用CCDOS 中文操作系统,用dBASEⅢ数据库管理系统,图形用BASIC语言绘制。我们也在其中做了不少工作,并作为安徽省的唯一代表参加了在石家庄的鉴定会。后来随着计算机技术飞快发展,操作系统不断更新,使用奔腾微机,操作系统改为Windows95/98以上。在先进的微机上,高师题库基本上无法使用,丢弃十分可惜。要使几十所院校老师的心血不付之东流,就要对其进行改版、升级。然而改版、升级是一件十分艰难的、工作量巨大的事情,中心组以及很多重点大学都不愿承担这项任务。我们安庆师范学院在多年标准化考试研讨中,得到许多兄弟院校老师们的关心4站”。2001年,我院校园网开通,为教学改革提供了先进的环境,为了把先进的计算机网络技术运用到教学上,开展网上教学、网上辅导,推动教学改革,培养创新人才,我们边学边干,克服许多困难,建成了“安庆师范学院物理化学教学辅导网站”,占空间500MB之多。我院校是第一个,在安徽省以至全国也是第一个课程辅导网站,该网站得到国内许多院校老师好评,他与帮助,在安庆召开过两次全国高师物理化学教学研讨会,我们以感激回报之心,1996年提出承担这项任务。1997年向省教委申报了教学立项“通用题库管理程序研制”,获得批准,取得经费资助。1998年第十一届全国高师物理化学教学研讨会上,中心组正式委托,授权给我们,进行高师题库改版、升级、提高。经过三年多的艰苦努力,到2001年我们基本完成了这项艰巨任务。命名为《物理化学试题库(安庆版)》,目前试题数达到12000多个,是目前国内试题数最多、水平最高的物理化学试题库。2001年在中国科大出版社正式出版发行,得到国内同行的欢迎,目前全国已有30多所各类高校使用。该题库还在2001年获得安徽省教学成果一等奖。我们编写的习题课教材《物理化学分章练习题》,2002年,在安徽大学出版社正式出版发行,是一本较好的习题课教材与考研参考书。1999年后,为迎接教育部的评估,物理化学课程建设又上了一个新台阶,引进、培养了高学历的教师,购买了十几部电脑和大量的物理化学实验新型仪器,并把计算机应用实验中,控制实验、采集数据、处理数据。物理化学课程1997年列为院级重点课程,1999年被安徽省教育厅批准,确立为安徽省首批重点建设课程,在省首批重点课程中,物理化学课程只有中国科学技术大学与安庆师院两家。2000年4月,我们物理化学课程被评为院级优秀课程。2004年,我们物理化学课程被评为安徽省精品课程,目前安徽省精品课程中,物理化学课程只有合肥工业大学和安庆师院两个。我们物理化学课程建设,与省内重点大学齐名,在全国一般院校中处于先进地位。二、 教学改革的做法与体会。另外,在教学内容组织安排上,我们还主动与先行的普通物理学、无机化学课程老师协商,与后续国家实行改革开放,教育也要改革开放,物理化学教学也必然要改革开放,不改革就跟不上形势,就不能培养出符合时代要求的人才。每个教师都应该认识到这一点,把教学改革变成自己的自觉行动。化学教学改革包括教学内容(即教材)改革、教学过程改革、教学方法手段改革、教学管理(包括教学时间、教学安排、考试内容、考试方法、评分标准等等)改革。1. 教学内容改革,即教材改革。我们先后使用过南京大学傅献彩等编的《物理化学》、印永嘉编的《物理化学》、上海师大等五校编的《物理化学》,又叫高师物化,使用过第一版、第二版、第三版,2000年使用朱传征、许海涵编的《物理化学》,2002年后使用万洪文编的《物理化学》。不断选用新教材,对老师来说要加重负担,要不断写新的备课笔记,但我们体会到,写备课笔记可以加深对内容理解,提高教学效果。近些年来由于量子力学、微电子技术、波谱技术的发展,新材料、新催化剂、纳米材料的出现,促进了物理化学的发展。因此在教学内容上就不能局限于教材,要把物理化学的新知识、新成果介绍给学生。为了学得新知识,我们利用出差、探亲,委托同事、学生,通过各种渠道购买各类新出版的物理化学教材、教学参考书、考研参考书、学习指导书、习题集、解题指导、解题技巧、选择题、思考题、问答题等等书籍,并且搞到上海师大、华南师大、安徽师大、陕西师大自编油印的教学参考资料,还通过学生搞到河南洛阳师专编印的美国《Physical Chemistry》的习题解答中文版。的物质结构、化工基础老师联系,向他们提要求,请求帮助,一些教学内容分工把关。2.教学过程改革中,采用“六个相结合”。① 宏观与微观相结合。对难于理解的概念,从微观上解释,说明其物理化学意义。如讲熵定律时,补充熵流与熵产生,熵的本质与熵统计意义。这个方法是华东师大潘道凯先生首先提出的,效果很好。② 理论与实际相结合。例如讲孤立体系熵增加,而开放体系因为可以有负熵流,可使开放体系熵减少。教学中联系生物体成长、壮大、死亡过程与熵的变化情况;还联系我国的改革开放政策,孤立体系――“一个封闭的山村”,熵值会越来越大,发展的动力就越来越小,经济落后,人民受穷,而要改变面貌,必须改革开放,把山村变成开放体系,“要想富先修路,少生孩子多种树”,引进外资、引进先进科学技术,就是引进负熵流,使体系熵值减少,才能快速发展。这样既加深了对熵定律理论的理解,又能从自然科学角度说明党的改革开放政策是正确性。③ 内容与方法论相结合。对物理化学中一些原理、定律的建立,除了要讲清原理的内容外,还要说明该原理是采用何种研究方法得来的。例如讲理想气体、理想溶液、理想吸附时,向学生说明这是采用理想模型法得来的;讲可逆过程时,说明这是采用科学抽象法得来的;讲标准燃烧热、标准生成热、标准电极电位等时,说明这是采用相对数值法得来的。还结合教学内容向学生说明逆向思维、发散思维、类比思维方法的运用,教学中注意培养学生创造思维能力。④ 基础知识与前沿知识相结合。在教材的每一章末尾,或习题课上,介绍与本章内容相关物理化学前沿新知识、新理论、新成果、新技术。⑤ 课堂教学与教学研究相结合。在课堂教学中,要把自己的教学研究成果结合进去。例如在讲熵判据时,结合教研论文“总熵是过程方向的判据吗?”,在讲化学平衡移动时,结合教研论文“增加反应的浓度平衡一定向产物方向移动吗?”等等。 ⑥ 与中学化学相结合。我们是师范院校,培养的学生大多数将来要当中学化学教师,在教学中要联系中学化学中的问题,培养学生中学化学教师的素质。例如中学化学中,用NaCl与浓硫酸制备HCl气体,提出问题,为什么要用浓硫酸?浓是模糊观念,浓到什么程度才行?100毫升乙醇与100毫升水混合后是多少毫升?金属元素活动顺序表是如何确定的?为什么在空气中烧石灰,反应可以进行到底而达不到平衡状态?晴朗的天空为什么是兰色?为什么只有在早上、晚上才能看到彩霞?要说清楚这些问题,只有靠物理化学化学,引发学生学习兴趣。另外,在教学中也要注意教书育人,注意培养学生科学的自然观和辩证唯物论,注意培养学生严格的科学态度,奋发向上的精神。我们不断鼓励学生报考研究生,奋发向上。 3.习题课是提高教学质量的重要环节。 物理化学课程是一门十分强调概念、定律和逻辑推理的理论课程,要学好它很不容易的,物理化学被认为是化学专业中最难学的课程。难学的原因在于它有许多基本概念、基本定律,非常抽象不好理解,不好掌握,习题难解。我们在教学实践中体会到,要化难为易,提高学生学习积极性,除了上好理论课外,习题课是—个重要的、必有可少的环节。学过物理化学的人都知道,必需多做习题,在解题过程中,加深对理论的熟悉与理解,培养分析问题、解决问题能力,解题过程是理论联系实际的过程。上习题课要象上理论课一样,认真备课、写好教案。我们习题课的内容一般包括下列几个部分:(1)扩大知识面的新理论、新知识介绍。(2)归纳总结一章中所学的知识。学生每节课所学的知识往往是"零碎"的感觉、片段的知识,只有把它们联系在一起,形成相互关联的知识系统,才能更深刻理解,更好掌握。为此,每一章学习后,我们帮助学生把一章中所学的知识点以“联络图”形式进行归纳总结。(3)总结学生作业中问题。对学生作业中的错误,特别是典型的有代表性的错误要及时指出,对有特色的解题技巧要介绍推广。(4)组织讨论思考题。一般教材的每章后面,都有一些思考题。我们先布置给学生先思考、解答,习题课时进行讨论讲解。(5)做一定数量的练习题。每章学习后,我门都印发给学生一些数量的练习题,其中选择题30个左右,计算题、证明题5至8个。这些练习题都是历年教学中静练出来的,有代表性,有一定的难度,其中不少是选自考研究生试题。我们一般提前发给学生,要学生先做一遍,上习题课时,老师选择其中典型试题讲解。目前《物理化学分章练习题》已正式出版,每个学生都有一本。4.把现代化教学手段应用到物理化学教学中。 20世纪90年代以来,计算机技术与网络技术飞快发展,多媒体计算机集文字、声音、图形、图像、动画、影视等为一体,突破了时空限制,虚拟现实。多媒体计算机与网络成为重要的教学手段、教学工具,把多媒体计算机应用到教学上,实现教学现代化。多媒体计算机在教学上应用,使教学的思想、教学的理论发生了变化,教学手段、教学方法、教学观点与形式发生了变化,课堂教学的结构与内容、课外辅导的内容与形式、考试内容与方式、学生成绩评定的标准与手段等发生了变化。国内外的大量实践表明,进行计算机辅助教学,提高了教学质量,提高了学生的素质。把多媒体计算机和网络技术应用到教学中,是教学改革的一个重要方向。我们开展计算机辅助教学主要做法是: (1)编制课堂教学的电子教案与教学课件。不同的教材要有不同的电子教案,自己编制和交换,我们拥有多套物理化学电子教案,也《电迁移》等教学课件。 (2)对教材的思考题、练习题、习题进行详细解答,并且输入到计算机中,形成word文档。 (3)编制计算机辅助教学课件(CAI)。我们编制了《化学热力学基本原理》的CAI课件,与兄弟院校交流来《化学动力学》、《溶液》、《电化学》、《相平衡》、《表面胶体》等CAI课件,另外还有多个物理化学教学辅导网页。 (4)建立《物理化学教学辅导网站》,开展网上自学、网上练习、网上讨论等。 (5)建立计算机管理的《物理化学试题库》。期中、期末考试用计算机出试卷,各届学生的试卷保持相对稳定的常模(难度、题型、题数、考试操作等),实行标准化考试,考试的结果用计算机按标准化考试要求进行统计分析,计算出各班级的平均分、难度、区分度、信度、成绩分布直方图。 (6)编制与交流得到很多物理化学实验课件。实验课件中,有实验模拟课件、实验演示课件、实验教学课件、实验数据处理课件等。我们正计划编制《物理化学实验试题库》。用于实验考试、考核。三、课程建设经验体会。 1.积极申请教学研究课题,夯实课程建设基础 要建设好课程,必须要有一定的经费。我们的经费,主要是靠申请教学研究课题。1997年为了改版高师物化题库,向省教委申请“通用题库管理程序研制”,我们报8千元,结果批准是1万元,这个项目也安庆师院第一个省级教学研究课题。1998年,向省教委申请“微机控制物理化学实验”,是实验室改造课题,本来经费是20万元,分3年投入的,学校配套一半。但后来省里只给7万,学校配3万。这10万元使我们实验室面貌大为改观,买了一些新仪器和7台计算机,实验室里装上空调,课程组老师人人有一台电脑。1998年申报批准为安徽省重点课程,每年省里给万元,学校配套万元,共万元,连续3年。1999年与计算机系江效尧主任一起申报省重点教学课题“复习、练习型CAI通用课件制作工具研制”,得到万元资助。2004年申报批准为安徽省精品课程,省里给5万元,学校配套5万元。同时我们也申报院级教学课题,得到数千元资助。从1997年以来,我们先后共得到近30万元的资助,为课程建设打下厚实的经济基础。 2.承办教学研讨会,请专家做报告,提高学校知名度。 我们在1990年承办全国高师物理化学中心组与部分协作组老师教学研讨会,会上请河北师大金世勋先生、华东师大朱传征先生、上海师大许海涵先生、湖南师大刘世荣先生等作学术报告。1994年承办了安徽省高师物理化学教学研讨会,与省内物理化学老师建立联系与交流。1998年,在校庆100周年期间,承办了全国高师物理化学第十一次教学研讨会,会上请了中国科学院院士南京大学江元生先生、武汉大学物理化学专家曲松生先生作专题报告。还聘请了江元生院士作为我们的客座教授。在承办研讨会期间,我们得到了许多兄弟院校专家学者的指导、帮助,促进了我们教学改革,使我们教学改革紧跟国内改革步伐。同时也提高了我们学校的知名度。 3.领导重视支持,积极参加国内教学研讨会。 除了请专家来作报告外,我们系历届的领导,陈自诚主任、汪呈理主任、陈友存主任非常支持我们教学改革,早期在经费很紧张的情况下,支持我们参加全国高师物理化学教学研讨会。我们前后参加十多次,其中有8次在大会上发言,“丑媳妇不怕见公婆”,大胆与兄弟院校交流,交流教学改革经验成果,把兄弟院校的先进经验用于我们课程建设中。参加每次研讨会都有较大收获,例如,1989年,认识了南京大学的傅献彩先生,以后多次得到他与沈文霞老师的帮助;1990年,学得了用计算机管理试题库,还知道了要建设重点课程,当时,陕西师大物理化学是陕西省重点课程,而当时安徽还没有建设重点课程想法。再如1994年,知道了用计算机控制做物理化学实验,计算机采集、处理数据;1996年学得了如何做计算机辅助教学软件(CAI),以及用计算机模拟实验;1998年,学得了做教学辅导网页;2000年知道了什么是绿色化学,得到了好几个物理化学网页。同时在研讨会上认识了许多同行专家学者,交了朋友,建立了友谊,经常互通情况,收益匪浅。另外我们还走出去,到华东师大、华中师大、华南师大、南京师大、淮阴师院、临沂师院、曲阜师大、山东师大、济南大学、聊城大学、河北师大、湖州师院、浙江工业大学等院校参观学习、学习他们教学改革与课程建设的好经验。 现在许多院校都在创建精品课程,网上资料很丰富,我们经常上南京大学物理化学网页、河南大学物理化学网页、华中师大物理化学网页、中山大学物理化学网页等等,下载资料,学习他们教学成果。 4.不断建设课程档案。 我们的课程档案建设从1982年开始,现在保存了各届的学生考试卷、学生成绩;保存我们课程的各个过程的文档资料,例如早期的试题卡片;第一次用全国统一试卷考试的试卷、成绩;分章练习题的大字报版、CCDOS版、油印版、自印版、公开出版发行版;早期的题库的试题;研制CAI的脚本等等,有20多盒文字档案。后来用计算机保存了各类电子档案。这些档案真实记录了我们课程建设艰难的历史过程。 5.只有艰苦耕耘,才有好的收成。 建立试题库、编制电子教案、研制计算机辅助教学课件,创建精品课程,不是太难的事情,只要肯投入、肯学习,不怕苦、不怕累,每个课程组都可以做到。我们课程组5个人,编写出那么多文档、电子教案、习题解答、教学课件,编制输入1万2千多个试题,真正投入大量精力也就1-2个人。我们对教学改革热爱、执着,有兴趣,愿意为课程建设奉献,不怕艰难、不畏辛苦、不畏烦琐,早上早来点,晚上迟走点,计算机上少玩点,星期六星期天没有事就到计算机房来。向计算机输入试题,每天输几个,日积月累,积少成多,发扬蚂蚁啃骨头精神。我们对计算机技术,不耻下问,虚心求教,多操作多练习,不断更新知识,例如以前处理实验数据,用Basic语言,现在用Excel软件,方便多了,好看多了。我们体会到课程建设,要不怕艰难,敢于投入,一分耕耘,一分收获,投入少,回报小。我们的课程建设得到省内外专家好评,2002年教育部评估时,评估专家对物理化学课程建设给予很高评价。 从学生考研情况也可反映教学质量,不少学生考研的物理化学成绩在90分以上(按总分100分计算)。近年来,在报考研究生学生中,有三分之一人报考物理化学专业或与物理化学有关的专业。连续五届学生都考上华东师大物理化学专业研究生。2003年,化学系考研达线率占全部毕业生40%,化学系512寝室7名女生全部考上研究生,出现了闻名大江南北的“七朵金花”。当然,我们的物理化学课程建设,虽然取得了一些成绩,但也存在许多不足之处,欢迎大家批评指正,我们将进一步努力。参考文献[1] 傅献彩,沈文霞,姚天扬. 物理化学[M]. 北京:高等教育出版社,1990,第四版。[2] 印永嘉,奚正楷,李大珍. 物理化学简明教程[M]. 北京:高等教育出版社,1992,第三版。[3] 万洪文,詹正坤. 物理化学[M]. 北京:高等教育出版社,2002,第一版。[4] 张德生,建立试题库 实行标准教考分离 《中国当代教育》,2002年9期[5] 张德生,物理化学试题库(安庆版)的特色分析 安庆师范学院学报,2002年4期[6] 张德生,用微机绘画物理化学实验中的图形 安庆师范学院学报,1998年4期[7] 张德生,逆向思维在物理化学研究中的应用 安庆师范学院学报,2001年1期[8] 张德生,总熵能否判断过程的方向 安庆师范学院学报,1987年1期 [9] 张德生,增加反应物的浓度化学平衡不一定向着生成产物的方向移动 安庆师范学院学报1987年2期 [10] 张德生,努力提高客观题命题质量 安庆师范学院学报,1990年2期 [11] 张德生,标准化考试是提高教学质量的好方法 安庆师范学院学报,1995年3期 [12] 张德生,吉布斯自由能判据的应用条件 安庆师范学院学报,1995年4期 [13] 张德生,上好习题课是提高教学质量的重要环节 安庆师范学院学报,1996年1期 [14] 张德生,浅谈物理化学中的特有研究方法 安庆师范学院学报, 1997年1期 [15] 张德生,浅谈ΔrGm�=-RTLnK�公式的重要意义 安庆师范学院学报,1997年3期 [16] 张德生,熵定律对不同体系的应用 安庆师范学院学报 , 1998年1期 [17] 张德生,物理化学教学中培养学生创造性思维能力 安庆师范学院学报1998年增刊

一、周密思考,慎重落笔论文提纲论文是一项“系统工程”,在正式动笔之前,要对文章进行通盘思考,检查一下各项准备工作是否已完全就绪。首先,要明确主题。主题是文章的统帅,动笔之前必须想得到十分清楚。清人刘熙载说:“凡作一篇文,其用意俱可以一言蔽之。扩之则为千万言,约之则为一言,所谓主脑者是也。”(《艺概》)作者要想一想,自己文章的主题能否用一句话来概括。主题不明,是绝对不能动手写文的。其次,是理清思路。思路是人订]思想前进的脉络、轨道,是结构的内在依据。动笔之前,对怎样提出问题,怎样分析问题,怎样解决问题,以及使用哪些材料等,都要想清楚。第三,立定格局。所谓“格局”,就是全文的间架、大纲、轮廓。在动笔之前先把它想好“立定”,如全文分几部分,各有哪些层次,先说什么,后说什么,哪里该详,哪里该略,从头至尾都应有个大致的设想。第四,把需要的材料准备好,将各种事实、数据、引文等找来放在手头,以免到用时再去寻找,打断思路。第五,安排好写作时间、地点。写作要有相对集中的时间,比较安静的环境,才能集中精力专心致志地完成毕业论文写作任务。古人说:“袖手于前,方能疾书于后。”鲁迅也曾说,静观默察,烂熟于心;凝神结想,一挥而就。做好了充分的准备,写起来就会很快。有的人不重视写作前的准备,对所写的对象只有一点粗浅的认识就急于动笔,在写作过程中“边施工边设计”,弄得次序颠倒,手忙脚乱,或做或掇,时断时续,结果反而进展缓慢。所以,在起草之前要周密思考,慎重落笔。二、一气呵成,不重“小节”在动笔之前要做好充分的准备,一旦下笔之后,则要坚持不懈地一口气写下去,务必在最短时间内拿出初稿。这是许多文章家的写作诀窍。有的人写文章喜欢咬文嚼字,边写边琢磨词句,遇到想不起的字也要停下来查半天字典。这样写法,很容易把思路打断。其实,初稿不妨粗一些,材料或文字方面存在某些缺陷,只要无关大局。暂时不必去改动它,等到全部初稿写成后,再来加工不迟。鲁迅就是这样做的,他在《致叶紫》的信中说:先前那样十步九回头的作文法,是很不对的,这就是在不断的不相信自己——结果一定做不成。以后应该立定格局之后,一直写下去,不管修辞,也不要回头看。等到成后,搁它几天,然后再来复看,删去若干,改换几字。在创作的途中,一面炼字,真要把感兴打断的。我翻译时,倘想不到适当的字,就把这些字空起来,仍旧译下去,这字待稍暇时再想。否则,能因为一个字,停到大半天。这是鲁迅的经验之谈,对我们写毕业论文也极有启发。三、行于所当行,止于所当止北宋大文学家苏拭在谈到他的散文写作时说:“吾文如万斜泉涌,不择地而出。在乎地,滔滔汩汩,虽一日干里无难;及其与山石曲折,随地赋形而不可知也。所可知者,常行于所当行,常止于不可不止,如是而已矣。”(《文说》)苏拭是唐宋八大散文家之一,作文如行云流水,有神出鬼没之妙,旁人不可企及。但他总结的“行于所当行,止于所不可不止”,则带有一定的普遍性。“行于所当行”,要求作者在写作时,该说的一定要说清楚,不惜笔墨。如一篇文章的有关背景,一段事情的来龙去脉,一种事物的性质特征等,如果是读者所不熟悉的,就应该在文章中讲清楚,交代明白,不能任意苟简,而使文意受到损害,以致出现不周密、不翔实的缺陷。“止于所不能不止”,就是说,不该写的,一字也不可多写,要“惜墨如金”。如果情之所至,任意挥洒,不加节制,也不肯割爱,势必造成枝蔓横生,冗长拖杏,甚至出现“下笔千言,离题万里”的毛病。

不知道怎么写就去参考物理化学进展这本期刊上已经出刊的文献哦,上面的文献都是经过专家审稿的,可以直接参考学习

物理化学课程论文主题

生物方面论文的具体题目很难给你满意答案。只能谈谈物理化学在生物领域的运用的意义。1、物理化学在生物研究中的重要地位。生化已从阐明生物分子的结构性质进入到,探讨生物分子间的相互作用和功能,生物分子间为何能在温和的条件下,以惊人的速度在生物体内进行一系列严格有序和特定方向的化学反应,反应前后能量如何变化,有哪些因素影响着这些生物分子间的反应,酶促反应的机理和生物分子的结构功能关系等等。这就使得物理化学越来越显示出它在生物研究中的重要地位。2、物理化学是生物研究的主要理论基础之一。物理化学主要从理论上探讨物质结构与其性能间的关系,化学反应的一可能性、反应速度和反应限度,反应机理,以及反应过程中的能量变化关系等。它是整个化学学科的理论基础。目前的研究表明,:生物分子间的相互作用也是遵循各钟物理化学规律的,也即这一套基本化学定律也支配着各种类型的生物分子的性质、机能和相互作用。3、生物分子的反应服从于非生命界的化学定律,物化与生化间联系密切,可以预期,物物理化学中的各种理论、研究方法在生物研究中将日益受到广泛应用,而随着研究的发展必将进一步丰富物化的内容。

物理的设备可用在生物领域使用,生物体内有许多的化学反应。

1、论文题目:要求准确、简练、醒目、新颖2、目录:目录论文主要段落简表(短篇论文必列目录)3、提要:文章主要内容摘录要求短、精、完整字数少几十字超三百字宜4、关键词或主题词:关键词论文题名、提要文选取表述论文内容实质意义词汇关键词用作机系统标引论文内容特征词语便于信息系统汇集供读者检索每篇论文般选取3-8词汇作关键词另起行排提要左主题词经规范化词确定主题词要论文进行主题依照标引组配规则转换主题词表规范词语5、论文文:(1)引言:引言称前言、序言导言用论文引言般要概括写作者意图说明选题目意义,并指论文写作范围引言要短精悍、紧扣主题〈2)论文文:文论文主体文应包括论点、论据、论证程结论主体部包括内容:a.提-论点;b.析问题-论据论证;c.解决问题-论证与步骤;d.结论6、篇论文参考文献论文写作参考或引证主要文献资料列于论文末尾参考文献应另起页标注式按《GB7714-87文参考文献著录规则》进行文:标题--作者--版物信息(版、版者、版期):作者--标题--版物信息所列参考文献要求:(1)所列参考文献应式版物便读者考证(2)所列举参考文献要标明序号、著作或文章标题、作者、版物信息

物理与文化课程论文题目

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首先,题目不能太大。其实,题目太大以后,往往会因力不从心,容易失败。这里的"太大"是指:研究的问题"外延"太大,几乎是无所不在其中--不是概论、就是原理、不是数学、就是物理!这种文章表面上看起来很大气,可往往给人言之无物、华而不实之感。同样地,如果选择的题目太小了,则显得轻而易举,不费力气,也不利提高。当然 ,题目的大小,当然也不是绝对的,大题可以小作,小题可以大作。关键还在于如何确定具体的论证角度。一般来说,大题目写起来容易空泛,这往往是由于学力不足,无法深入,写少了象蜻蜒点水,如浮光掠影;写多了则显得又臭又长。相反,如果抓住一个重要的小题,能够深入本质,切中要害,从各个方面把它说深说透,有独到的新见解,那论文就一定有份量。在选题时一般要注意:它的实用性、互异性、准确性、突破性等等三、 材料要充分选材是否合理是文章成败的关键。写论文从整体构思,到题目确定,到论证过程等等,都不能离开选材--客观的资料。选材的目的,是采众家之长,成一已之见。因而,必须注意以下几个方面问题:如何确立论点 即通过资料的收集、汇总、整理,把与自己的想法吻合的论点、论据、论证方法等挑选出来,并且从新的视角,予以新的观察。如何独树一帜同类资料中,不同作者自有其不同的阐述与见解,我们可以把其中富有个性的典型论据、体现各自特点的合理论证,摘录出来,从而为自己独树一帜提供保证。如何表现自我不少文章大同小异,因而,有关资料内容的交叉争议之点,往往也是文章的价值所在,关键之处。如果我们注意把这方面的资料整理出来,对于形成自己的主见,确定文章的论证角度和发展方向,则大有裨益。如何精耕细作不少文章由于种种原因,原作者只是提出了问题。并未作详细而中肯回答。如将文中略写部分归拢在一起,加以扩充分析,我们会从中受到启发,从而修正原有的选题方向,对问题作出定向、定度的思考和研究。总而言之,选材时,一定要注意不去作大而无当的联系和比较。必须有选择、有重点地找一些与我们的论点有关的东西来作对比研究,以便从中提炼出自己的见解。四、 思路要清晰在写论文之前,我们不妨先拟好一个写作提纲,如有可能最好是来一个初稿,然后再动手。提纲可以帮助我们树立全局观,从整体出发,去检验每一个细节所占的地位,所起的作用,展现相互间的逻辑联系是否得当,各个部分之间的比例是否和谐,每一个部分、每一环节是否都是为全局所需要,是否丝丝入扣,配合默契,是否都能为主题服务……初稿提纲只是论文的大致轮廓,不可能对每一细节都考虑周密完善,因而可以先写一个初稿。有了它,很可能发现原来提纲中某些设想有不恰当之处,这时就应加以调整或修改;对于有错误的论点、论据,或发现新的论点、论据,还应及时抽掉与增补,使之逐步完善。初稿的写作通常有两种写法:(一)、按提纲的顺序分段进行,它可以便文章的格调、风格前后保持一致,前后衔接紧凑、自然,避免旁逸斜出,防止语言、文字上的重复;(二)、按内容的熟悉程度分段进行,这种写法有利于作者积极思考,便于捕捉创作的灵感。五、 表达要准确修改--论文的后期制作。反复推敲出佳句,精心修改得华章。只有反复推敲和字斟句酌,文章才会显得具体、准确、生动,才能恰如其分地表述自己的教育、教研成果。修改的范围可大可小,既可以来一个"亡羊补牢"--是发现什么问题,修改什么问题,通过材料的增删,使文章血肉丰满,使观点立之牢固,并与材料达到和统一;又可以"彻头彻尾"--发现问题,该舍就舍、该去则去,决不估息。在内容上包括修改观点,修改材料,在形式上包括修改结构,修改语言等。修改观点在初稿形成后,要再看一看全文的基本观点是否正确,说明它的若干个从属论点,是否有失偏颇、带有片面性或表述得欠准确;同时还要关注一下自己的观点是否与别人类似或雷同,有无创意与新意等等。修改结构从结构上来看,不仅要求论点、论据、论证三者关系处置得当、层次分明、脉络清楚,能使主题内容得到顺畅合理的表达,还要求文章的开头、结尾、段落、层次、过渡、照应、主次、详细等各个环节合理紧凑。修改语言 要在语言的准确性、学术性、可读性等方面下功夫,文字力求准确、精炼、简洁、专业,努力做到字字珠玑、句句充实。文章的最后衷心祝愿:每一位读者都成为锦绣文章的主人! ——发表吧

高中物理一共分为5个模块,力学与运动学,电磁学,光学,热学,近代物理与前沿科学。电学和热学一样,这些题目要求你理解他们讲了什么,一般高中做不到深入,即使竞赛也一样,但是要对要求的概念理解精确,不仅仅是准确,并且要求点与点的知识联系,形成网状知识结构,举一反三,才能面对题目不慌不忙,在高考时,这些题是不能错的,且要反应快!电学中,包括静电学中点电荷,电场,电势,以及他们的性质,计算(电势标量计算,电场矢量计算),电路分析,等等。对于光学和近代物理,都是概念题,而且概念深度大,所以很多东西就不用细究了,几种典型题会做,到时候出来的题不会难的。跟力学扯上关系,就麻烦了,难题也是从这里出的。所以单单电学概念好,但做不好题,并且经常是计算题错,那就是你的力学部分没学好了。不行回去练习受力分析,运动分析,结合电学、热学的概念。这种题记住电学热学概念只是形式,实质都是力学运动学分析。推荐学电学的方法:首先,你要做好预习,了解基本的概念,如电流的意义,特别是电路图要多看几遍。上课的时候要认真听课,特别是老师做实验的时候,你要认真地学习,你平时下课也可以叫老师借实验仪器给你做一下实验,增强你的实践能力。多做习题,虽然不提倡题海战术,但是理科就得多练,这样才能更加灵活。记住,预习和总结很重要,预习之后自己做题,然后总结一些方法。只要你时时做好预习,经常总结就没有那么难了,你最好能领先老师一两个课程。

参考题目:1. 惯性质量与引力质量相等的实验验证。2. 谈谈伽利略的相对性原理。3. 惯性系与非惯性系中物理学规律之间联系的讨论。4. 生活中的惯性力,科里奥利力,举例说明自然界中的科里奥利效应。5. 谈谈角动量守恒及其应用。6. 质心参照系的利用。7. 论述“嫦娥一号”奔月的主要过程及其其中的物理学原理。8. 谈谈刚体中的打击中心问题。9. 谈谈冰箱的工作原理及如何实现冰箱节能。10. 论述汽车发动机与热力学的关系。11. 论述燃煤电厂效率提高的发展趋势。12. 热力学第一定律及其思考。13. 热力学第二定律及其思考。14. 举例说明永动机是不可能制成的。15. 从热力学第二定律的角度论述生命活动的本质。16. 谈谈日常生活中的混沌现象。17. 举例说明乐器中的物理学。18. 谈谈共振的应用及其危害。19. 谈谈阻尼振动的应用及其危害。20. 举例说明多普勒效应及其应用。21. 杨氏双缝干涉实验的结果及其思考。22. 谈谈等厚干涉及其应用。23. 谈谈偏振光的产生及其应用。24. 全息照相在光学工程中的应用。 25. 物理与新技术(与自己的专业相结合,比如:“物理与航天技术”、“物理与光学技术”、“物理与发动机” 、“物理与生命活动”等)。

大学物理课程论文2500

液晶材料的分类、应用及其发展状况摘要介绍了液晶材料的种类及其分类性能,论述了液晶材料的应用和发展情况。关键词液晶材料;介晶相;应用1.液晶的简介和分类液晶是一些化合物所具有的介于固态晶体的三维有序和无规液态之间的一种中间相态,又称作介晶相,是一种取向有序流体,既具有液体的易流动性,又有晶体的双折射等各向异性的特征。1888年奥地利植物学家Reinitzer首次发现液晶,但直到1941年Kargin提出液晶态是聚合物体系的一种普遍存在状态,人们才开始了对高分子液晶的研究。近二十多年来液晶材料获得迅速的发展,这是因为液晶材料的光电效应被发现,因此被广泛地应用在需低电压和轻薄短小的显示组件上,因此它一跃成为一热门的科学研究及应用的主题,目前已被广泛使用于电子表、电子计算器和计算机显示屏幕上,液晶逐渐成为显示工业上不可或缺的重要材料,液晶高分子的大规模研究工作起步更晚,但目前已发展为液晶领域中举足轻重的部分。如果说小分子液晶是有机化学和电子学之间的边缘科学,那么液晶高分子则牵涉到高分子科学、材料科学、生物工程等多门科学,而且在高分子材料、生命科学等方面都得到了大量应用。溶致型液晶有些材料在溶剂中,处于一定的浓度区间内会产生液晶,这类液晶我们叫它溶致液晶。如可以利用溶致型液晶聚合物的液晶相的高浓度低黏度特性进行液晶纺丝制备强度高模量的纤维。溶致型液晶材料广泛存在于自然界、生物体中,与生命息息相关,但在显示中尚无应用。热致型液晶热致型液晶分子会随温度上升而伴随一连串相转移,即由固体变成液晶状态,最后变成等向性液体,在这些相变化的过程中液晶分子的物理性质都会随之变化,如折射率、介电异向性、弹性系数和粘度等。在热致型液晶中,又根据液晶分子排列结构分为三大类:近晶相、向列相和胆甾相。近晶型液晶近晶相除有沿分子长轴的取向有序外,有一个沿某一方向的平移有序,近晶型液晶在所有液晶聚合态结构中最接近固体晶体,通常含有C=N或者N=N键及苯环结构,分子是厂棒状。目前各近晶相中的手性近晶C相,即铁电相引起人们广泛兴趣。铁电液晶具备向列相液晶所不具备的高速度(微秒级)和记忆性的优异特征,它们在最近几年得到大量研究。向列型液晶向列相仅有沿分子长轴的取向有序,液晶分子呈棒状形刚性部分平行排列,该种液晶分子运动自由度大,是流动性最好的液晶,此类型液晶的粘度小,应答速度快,是最早被应用的液晶,普遍地使用于液晶电视、笔记本电脑以及各类型显示元件上。胆甾型液晶这类液晶大都是胆甾醇的衍生物,胆甾醇本身无液晶性质,而它的衍生物均具有液晶特性,次类型液晶是由多层相列型液晶堆积所形成,为向列相液晶的一种,也可以称为旋光性的向列相液晶,因分子具有非对称碳中心,所以分子的排列呈螺旋平面状的排列,面和面之间为相互平行,而分子在各平面上为向列相。2.液晶的应用及发展状况液晶材料在显示器的应用回顾液晶的发展史可以发现,尽管液晶早在19世纪60年代已经被发现,然而在相当长一段时间里,虽然液晶的许多有价值的现象早被揭露,但液晶始终只是实验室中的珍品而已。只有当液晶被用于显示器开始,它的研究才有了前所未有的动力。在这最近的几十年时间里液晶显示器有了长足的进步,目前液晶显示器已是整个领域中的佼佼者,只要稍加留意,不难发现市场上用液晶显示器的仪器仪表、计算器、计算机、彩色电视机等不仅品种越来越多,而且显示品质亦越来越高,价格越来越便宜。目前,各种形态的液晶材料基本上都用于开发液晶显示器,现在已开发出的各种向列相液晶、聚合物分散液晶、双(多)稳态液晶、铁电液晶和反铁电液晶显示器等。而在液晶显示中,开发最成功、市场占有量最大、发展最快的是向列相液晶显示器。按照液晶显示模式,常见向列相显示就有T N(扭曲向列相)模式,H T N(高扭曲向列相)模式、S T N(超扭曲向列相)模式、T F T(薄膜晶体管)模式等。其中TFT模式是近10年发展最快的显示模式。

我对今日力学的认识从过去100年来力学发展的情况看,力学是一门处理宏观问题的学问.它包括相对论,但它不包括量子理论.它是用理论,通过具体数字计算解答一个个实际问题.这些问题在过去都来自工程技术,但今后也会来自自然科学的研究,如对星系的运动发展.力学是要对实际问题做出数字解答,当然要用电子计算机.这就是两方面的间题:一是对计算机的要求,看来是不会有上限的;今天已有每秒数十亿次FLoP的计算机,力学也欢迎将来每秒万亿次FLOP的巨型计算机.二是计算方法的间题;这也需要不断研究改进.力学工作也会遇到一时对解决实际间题的理论方法尚不能认为有十分把握,怎么办?这时就要设计一个实验,用实验来验证理论的关键部分,如现在要设计超声速燃烧的冲压发动机(scramjet),就要作爆燃风洞的试验,它的实验时间还不到(1/10)s,但已足够验证理论的正确性了.有了对理论的把握就可以心中有数地去解决实际课题了.总起来一句话:今日力学是一门用计算机计算去回答一切宏观的实际科学技术问题,计算方法非常重要;另一个辅助手段是巧妙设计的实验.

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21世纪是知识爆炸的时代,大学物理也不例外。这是我为大家整理的大学物理学术论文,仅供参考!

中学物理中的物理模型

摘要:本文阐述了物理模型的概念、功能,中学物理教材中常见的六种物理模型,物理模型在中学物理教学中地位和作用,以及中学阶段在物理模型的教学过程中应该注意的若干问题。

关键词:中学物理;教学;物理模型

一、物理模型的概念及功能

物理学所分析、研究的实际问题往往很复杂,有众多的因素,为了便于着手分析与研究,物理学往往采用一种“简化”的方法,对实际问题进行科学抽象化处理,保留主要因素,略去次要因素,得出一种能反映原物本质特性的理想物质(过程)或假想结构,此种理想物质(过程)或假想结构就称之为物理模型。

物理模型按其设计思想可分为理想化物理模型和探索性物理模型。前者的特点是突出研究客体的主要矛盾,忽略次要因素,将物体抽象成只具有原物体主要因素但并不客观存在的物质(过程),从而使问题简化。如质点模型、点电荷模型、理想气体模型、匀速直线运动模型等等。后者的特点是依据观察或实验的结果,假想出物质的存在形式,但其本质属性还在进一步探索之中。如原子模型、光的波粒二象性模型等等。

人们建立和研究物理模型的功能主要在于:

一是可以使问题的处理大为简化而又不会发生大的偏差,从中较为方便地得出物体运动的基本规律;

二是可以对模型讨论的结果稍加修正,即可用于对实际事物的分析和研究;

三是有助于对客观物理世界的真实认识,达到认识世界,改造世界,为人类服务之目的。

二、中学物理教材中经常碰到的几种物理模型

物理模型就它在实际问题中所扮演角色或所起作用的不同,可分为:

1.物理对象模型 即把物理问题的研究对象模型化。

例如质点,舍去和忽略形状、大小、转动等性能,突出它具有所处位置和质量的特性,用一个有质量的点来描述,又如点电荷、弹簧振子、单摆、理想变压器、理想电表等等,都是属于将物体本身的理想化。

另外诸如点光源、电场线、磁感线等,则属于人们根据它们的物理性质,用理想化的图形来模拟的概念。

2.物理过程模型 即把研究对象的实际运动过程进行近似处理。排除其在实际运动过程中的一些次要因素的干扰,使之成为理想的典型过程。

如研究一个铁球从高空中由静止落下的过程。首先应考虑吸引力,由公式F=GMm�r2可知,铁球越接近地面,F就越大,其次还要考虑空气阻力、风速、地球自转等影响。这样考查铁球下落运动过程就显得十分复杂,研究起来十分不便。为此,我们在研究过程上突出铁球下落的主要因素,即受重力作用,而忽略其它次要影响,并把重力视为恒力,通过如此简化,使研究问题简化,其研究结果也不致影响到基本规律的正确性。从而成为物理学中一个典型的运动过程,即自由落体运动。这种物理模型称之为过程模型。

教材中的匀速直线运动、简谐振动、弹性碰撞;理想气体的等温、等容、等压、绝热变化等等都是将物理过程模型化。

3.物理条件模型 如自由落体运动规律就是在建立了“忽略空气阻力,认为重力恒定”的条件模型之后才得出来的。力学中的光滑斜面;热学中的绝热容器;电学中的匀强电场、匀强磁场等等,也都是把物体所处的条件理想化了。

4.物理等效模型 即通过充分挖掘原有物理模型的特征去等效具有相似性质或特点的现象和相似运动形态的物质和运动。如将理想气体分子等效为弹性小球,并用弹性小球对器壁的碰撞去解释和推导气体压强公式,用单摆振动模型去等效类比电磁振荡过程等等。

5.物理实验模型 在实验的基础上,抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,然后根据逻辑推理法则,对过程作进一步的分析,推理,找出其规律,得出实验结论。

如伽利略就是从斜槽上滚下的小球滚上另一斜槽,后者坡度越小,小球滚得越远的实验基础上提出了他的理想实验――在无摩擦力情况下,从斜槽滚下的小球将以恒定的速度在无限长的水平面上永远不停地运动下去,从而推翻了延续两千多年的“力是维持物体运动的不可缺少”的结论,为惯性定律(牛顿第一定律)的产生奠定了基础。

再如在研究电场强度时,设想在电场中放置一个不会引起电场变化的点电荷,去考查它在各点的F�q值等等。

6.物理数学模型 即建立以物理模型为描述对象的数学模型,进行对客观实体近似的定量计算,从而使问题由繁到简。如单摆的摆线与竖直方向的夹角不得大于50,使弧线计算转化为三角计算等等。

三、物理模型在中学物理教学中的地位和作用

1.建立正确鲜明的物理模型是物理学研究的重要方法和有力手段之一

物理学所研究的各种问题,在实际上都涉及许多因素,而模型则是在抓住主要因素,忽略次要因素的基础上建立起来的。它具有具体形象、生动、深刻地反映了事物的本质和主流这一重要属性。

如“质点”模型,在物体的宏观平动运动中,描述运动的物理量位移、速度、加速度等对同一物体来说其上各点都相同,在这些问题的研究中,运动物体的大小和形状是可不考虑的,故可将运动物体质点化,即用质点模型来取代真实运动的物体。

2.正确鲜明的物理模型本身就是重要的物理内容之一,它与相应的物理概念、现象、规律相依托

人们认识原子结构的进程中,从汤姆逊模型到卢瑟福模型的飞跃就是生动的反映。

爱因斯坦光电效应方程的建立成功地解释了光电效应,而它是建立在反映光粒子性的“光子”模型之上的。

诸多的事实都在说明大凡物理现象、过程、规律都直接与之相应的物理模型关联着;一定的物理模型又是最生动最集中地反映着相应的物理概念、现象、过程和规律,二者密不可分。

3.正确鲜明的物理模型的建立,使许多抽象的物理问题变得直观化、具体化、形象化

例如,电场线对电场的描述,磁感线对磁场的描述。分子模型对理解分子动理论的基本观点,原子核式结构对a粒子散射实验现象的解释;光子模型对光的粒子性的理解等等,凡是学物理的人都会感受到物理模型所给予的无可争辩的重要作用。

四、物理模型的教学要着眼于学生掌握建立正确鲜明的物理模型这一根本方法

物理模型是物理基础知识的一部分,属物理概念的范畴。学习前人为我们创造的各种物理模型是完成教学内容的重要组成部分,培养学生掌握这一方法,即对一个具体的物理内容、现象或过程能反映出一幅鲜明的“物理图景”,是培养学生科学思维能力的一个重要方面。为此,我们在教学中应注意如下几点:

1.讲清各物理模型设计的依据。物理模型看上去是独立的,但设计物理模型的思想是相通的。

2.讲授物理模型要前后呼应,触类旁通。运动学中建立的“质点”模型,发展到质点动力学中,万有引力定律中,以至物体转动问题中,还可引伸到单摆中的摆球,弹簧振子中的振子,甚至帮助我们建立电学中的点电荷模型,光学中的点光源模型。

3.物理模型思维贯穿在物理教学的过程中,随着人们对某个物理问题认识的不断深刻和提高,物理模型也必将随之完善和准确。例如对于光本性的问题,人们从牛顿的微粒说,惠更斯的波动说、电磁说、粒子说到波粒二象性,在此发展过程中光的模型也随之一次次地得到深化。

4.在平时的例题教学中也是处处体现了物理模型的重要地位和作用。解答各类物理习题,学生能否依据题意建立起相应的物理模型,是解题成败的重要环节。如果解题者所理解的题意中的物理模型与命题者的设计模型一致,题意就必然变得清晰鲜明,习题的难点便会随之而突破,这种例子是垂手可得的。

总之,物理模型的教学确实需要我们予以足够的重视,这个问题对提高我们的物理教学水平关系甚大。

物理猜想与中学物理教学

【摘 要】阐述物理猜想在中学物理教学中的意义及教师在物理课堂教学中引导学生进行物理猜想的方法。

【关键词】中学 物理猜想 物理教学

【中图分类号】 G 【文献标识码】 A

【文章编号】0450-9889(2014)11B-0076-02

随着基础教育课程改革的逐步深入,在新课程标准中,对高中生在学习物理过程中的学习能力提出了更高的要求,由此教会学生运用物理猜想方法可以让学生更有效地学好物理。为了促进中学生学会运用物理猜想方法,新课程的物理教材刻意设计了许多研究物理现象的活动。以此增进学生对物理知识的理解,提高学生学习物理知识的能力,例如提出问题、猜想与假设、合作与交流等能力。这些基本能力是确保科学研究各种物理现象得以顺利进行的前提和基础。只有通过猜想、假设,并经过许多的研究活动,才能使研究物理现象过程顺利完成。根据笔者这十多年的教学经验,总结出物理猜想对高中物理教学的作用以及如何通过物理猜想提高物理教学的经验,现浅谈自己的看法。

一、物理猜想对中学物理教学有着重要的意义

新课标义务教育阶段的物理课程中,提出要鼓励学生积极大胆地进行科学研究,使学生从基本的科学研究过程中学到科学研究的方法,最终达到提高他们的科学研究能力的目的。使学生养成尊重事实、大胆想象的科学习惯,发扬研究真理的科学精神;培养学生敢于质疑、勇于创新、战胜困难的信心和决心。在中学物理教学中教师的作用是引导学生进行科学猜想,引导学生进行科学探索活动,提升他们的科学探索创新能力。鼓励他们在研究活动过程中,根据已经了解的物理知识和物理现象,进行猜想与假设,然后设计实验,通过亲自动手做实验来验证自己的猜想与假设。因此,要达到新课标中的要求,笔者认为猜想在新课程标准的教学过程中的运用起到了关键的作用。物理猜想的运用是教育教学发展的要求,也是促进物理教育教学改革和发展的需要。笔者认为运用物理猜想法在中学物理教学中有以下几个重要的意义。

1.提高学生学习兴趣和增进学生学习主动性

学生往往对新生事物比较好奇,都希望能够尽快了解其中的知识、规律和奥秘。如果在中学物理教学过程中多鼓励学生对所要学习的物理现象猜想出其可能出现的某些现象或规律,那么不但能增强学生的新奇心,而且还能激发学生的探究意识和能力,使他们更能积极地深入到学习新知识当中。锻炼和培养中学生的物理猜想能力,能提高学生对研究物理问题的兴趣和欲望。兴趣和欲望正是学生学习物理知识的动力。因此,物理猜想是提高学生学习兴趣和增进学生主动学习的好方法。

2.提高学生的思维能力

在中学物理教学过程中,教师要经常通过提出问题并引导学生根据他们现有知识和理解问题的能力进行猜想,经过观察、实验、归纳、总结等进行严格推理和验证,使学生在学习物理知识的过程中逐渐提高他们的发散思维能力,也使他们思想更加灵活。因此通过猜想法不仅使学生容易理解和掌握物理知识,而且有利于提高学生的思维能力。

3.有利于学生巩固所学的物理知识

物理猜想是学生根据自己的思维意识进行推测,是开放性的思维方式。经过对事物仔细观察和辩别认识,提高了学生对事物整体性的研究,促进学生的思维进程,使学生迅速地理解和掌握新知识。如果这些新知识是由学生自己主动猜想后经过验证推理得来的,那么学生就比较容易接受。因此,这些物理现象及规律就会深深刻印在学生的心里,巩固这些新的物理知识。

4.培养学生创新能力

在新课程标准中,特别着重对中学生创新能力培养。科学的物理猜想是培养中学生创新能力的主要方法之一。科学的物理猜想对中学生创新能力的培养起着积极的作用,它能提高学生的反应能力和灵活解题能力。因此,科学的物理猜想能够非常有效地提高中学生的创新能力。

二、教师在物理课堂教学中引导学生进行物理猜想的方法

教师在教学过程中为了尽可能地发挥学生的想象能力,要根据学生现已掌握的物理知识、兴趣爱好和想象能力等引导学生提出猜想。教师如何更好地引导学生运用已掌握的物理知识和技能来构建出新的物理猜想呢?笔者认为,教师在实际教学过程中需要讲究提出猜想一些方法。

1.启发学生根据自己各种经历、各种经验和已学的知识提出猜想

科学发展的经验告诉我们,科学的猜想并非胡乱猜测,它需要有科学依据,要根据学生的经历、经验、生活常识等提出猜想。爱因斯坦创立的“相对论”起初就是根据前人的经验、自己的经历以及自己掌握的科学知识提出的猜想,然后通过观察、推理、推导、证明,才提出了理论依据,最后才建立了举世闻名的“相对论”。例如,在学习“自由落体运动”时,先让学生观察羽毛和铁片在有空气的玻璃管中同时下落的情况,再启发他们猜想如果将玻璃管中的空气抽出后,再让羽毛和铁片同时下落会出现什么情况。让学生猜想并记下这些猜想,然后通过演示实验让学生观察,最后得出结论。这种通过启发学生猜想和实验演示相结合的教学方法,更能加深学生理解所学的物理知识。

2.激励学生讨论,诱发物理猜想

在教学过程中学生引导学生进行猜想时,应该将学生分成几个组,让各组提出各自不同的猜想,并由他们各自陈述自己猜想的理由和依据。激励他们讨论、争辩,经过讨论和争辩提高他们对物理猜想的兴趣和对物理猜想的积极性。例如,在学习“牛顿第二定律”时,将同学们分成两个小组,一组猜想物体的加速度与力的关系,另一组猜想物体的加速度与质量的关系,然后让他们分别做实验,得出结论。教师在课堂中认真听取各组学生的观点后,引导诱发他们讨论并猜想加速度与力及质量的关系,最后总结出牛顿第二定律。这样能更好地完成教学任务,取得更好的教学效果。

3.鼓励学生大胆猜想

在教学过程中许多学生由于害怕自己提出的猜想被其他同学取笑或者自己提出的猜想不正确被老师责怪而羞以启齿,这时教师应该鼓励、引导学生大胆猜想,消除他们的顾虑。例如,研究玻璃的折射率时,可以猜想单色光通过平行玻璃砖后传播方向是否发生改变。先鼓励学生大胆进行猜想其出射的方向,并记下来。不管他们的猜测是否合理、准确,教师都要持平和的态度,让实验验证结果。只有这样才能提高学生的学习积极性,增强学生科学猜想的意识。

4.创造良好的猜想条件

在教学过程中,当教学到有利于培养学生猜想能力的内容时,教师应该积极引导鼓励学生进行猜想。例如,在“楞次定律”教学中,教师在课堂演示让磁体的N极靠近闭合的铝环的实验之前,先启发学生猜想让磁体的N极靠近闭合的铝环时会看到什么现象,让磁体的N极去靠近有缺口的铝环时又会看到什么现象。然后通过实验引导学生注意观察实验现象。同样,让磁体的S极去靠近闭合的铝环时又会出现什么情况。总之,教师要尽最大可能为学生进行猜想创造条件。

物理猜想既是一种自由尝试,也是一种严谨的创造,因此,在教学过锃中,教师要善于抓住每一个有利于提高学生猜想能力的机会,鼓励学生大胆猜想,从而提高他们的思维能力,增加他们学习物理的兴趣,进而提高物理教学的效率。

【参考文献】

[1]王较过,孟蓓.物理探究教学中培养“猜想与假设”能力的策略[J].当代教师教育,2008(6)

[2]付红周.新课程下全方位认识猜想及其在物理教学中的培养・高中物理[M].北京:人民教育出版社,2012

[3]林东槟.物理探究教学中培养猜想与假设能力的策略[J].实验教学与仪器.2013(4)

[4]蔡严娟.新课改物理探究教学中猜想与假设能力的培养[J].现代教育科研论坛.2011(5)

大学物理学术课程论文

物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科,是当今最精密的一门自然科学学科。下文是我为大家整理的关于物理学方面的论文的 范文 ,欢迎大家阅读参考!

试谈物理学专业电动力学课程教学

动力学电磁现象的经典的动力学理论。通常也称为经典电动力学,电动力学是它的简称。它研究电磁场的基本属性、运动规律以及电磁场和带电物质的相互作用。

一、课程教学根本理念

第一,在教学中要尊重先生学习的主体性、教员教学的主导性,片面发扬先生的盲目性、自动性、发明性。第二,“电动力学”课程属于专业根底课程,教学内容布置上除了让先生学习本门课程的根本知识、根本实际、根本思绪,与其他物理学分支也具有个性和特性的关系。针对这一特点,教师在教学中要留意引导先生类似性抽象思想。第三,教学应突出探求式教学办法,改动传统的教学形式,把信息技术与电动力学课程最大限制地整合,运用多种古代 教育 手腕优化教学进程,推行启示式、探求式、讨论式、小制造等授课方式,培育先生的创新思想和创新理念。

二、在本课程教学中该当做到以下几点

1.讲授内容应实际联络实践

“电动力学”作为一门专业学科课程,是师范院校物理专业的根底实际课。教学中要求先生掌握课程的根本知识、根本实际和根本原理,使先生加深对所授知识的了解,更可深入看法电动力学的实践使用价值,到达学致使用的目的,同时提升先生剖析成绩、处理成绩的才能。

2.注重先生学习的主体性和集体性培育

从课程的设计到评价各个环节,在留意发扬教员在教学中主导作用的同134教改课改2016年3月时,应特别留意表现先生的学习主体位置,以充沛发扬先生的积极性和发掘学习潜能。要求先生能初步剖析消费、生活中的电动力学成绩,以提升先生的剖析成绩和处理成绩的才能。在电动力学实际的学习中运用数学工具处置成绩,使先生看法数学和物理的亲密关系,培育先生运用数学工具处理物理成绩的才能。培育先生自学才能,重要的不是教内容,而是教给先生学习办法。要充沛留意先生的兴味、专长和根底等方面的集体差别,因材施教,依据这种差别性来确定学习目的和评价办法,并提出相应的教学建议。课程规范在课程设计、教学方案、方案制定、内容选取和教学评价等环节上,为教学、学习提供了选择余地和开展的空间。

3.运用多种古代教育手腕优化教学环节

充沛应用古代化教学手腕,发扬信息化教学的劣势,加强先生的学习兴味,进一步强化需求掌握的知识点,拓宽知识面,加强先生的理论操作技艺,培育迷信的思想方式,这样先生能更好地掌握“电动力学”课程知识所触及的相关迷信办法,无效提升其发现成绩、剖析成绩、处理成绩的才能。

4.具有良好的实验条件,充沛保证明验和理论训练质量

鼓舞先生展开科研理论训练,参与各类科技竞赛。实验课及理论训练要留意培育先生的逻辑思想、发明性思想,充沛应用好物理、电子竞赛等创新平台,促进电动力学课程的教学。

三、课程学习战略探求

第一,针对“电动力学”是实际根底课的特点,先生必需坚持 课前预习 ,预习进程中无意识地提出成绩。课堂教学次要采用探求式课堂教学法,即每节课突出一个主题,讲清论透相关原理知识,每个主题经过师生多种方式的互动,教员及时理解、处理先生的疑问成绩,以加强先生的学习兴味。第二,将传统板书、电子课件、网络和视频多种教学手腕相结合。如课内讲授与课外讨论和制造相结合、根底实际教学与学科前沿讲座结合、根本实际与科研理论训练相结合。第三,鼓舞先生参与科研理论训练和各类科技竞赛。培育多样化使用型人才,以培育使用型、复合型、技艺型人才,加强 毕业 生失业才能,完本钱课的预期目的。第四,电动力学也是一门理论性很强的课程,其研讨对象是区别于实物的物质形状,具有笼统的特征。为防止课程教学的数学化,我们将充沛使用当代信息技术的劣势,比方说以视频教学材料加强先生的理性看法和入手才能。再次,实验课及理论训练要留意培育先生的逻辑思想、发明性思想才能和素质,充沛发扬先生的物理思想和物理探求才能。

四、课程教学办法探求

本课程教学中应留意电动力学实际与理论的结合,尊重先生学习的主体性,适当布置指点性自习,培育先生的自学才能。增强对先生课前、课后的答疑辅导,注重先生才能的培育,使先生经过对电动力学中根本实际的了解,看法和掌握电动力学原理的研讨规律,开辟思绪,初步培育先生的科研思想。

1.“双边反应式”教学法

这种教学法由“自学”和“反应”两局部构成,其着眼点是先生在教员指点下的自学和教员由反应来的信息而停止的有重点的解说,使先生的才能在重复训练中失掉锤炼。“自学”和“反应”表现了先生和教员的互相联络、互相配合、互相作用的训练进程。

2.以成绩为中心,展开课堂讨论

式教学法建议课堂教学中遵照迷信性、主体性、开展性准绳,采用以先生为主体的小组讨论式的办法,从提出成绩动手,激起先生学习的兴味,让先生有针对性地去探究并运用实际知识处理实践成绩;也可以针对教研室科研任务中遇到的成绩设计讨论或考虑题,以启示先生剖析、讨论有关电动力学成绩,学习并稳固电动力学知识,开辟思绪,培育科研思想。

3.倡导学导式的教学方式

在教员指点下,先生停止自学、自练,教员把先生在教学进程中的认知活动视为教学活动的主体,让先生自动地去获取知识,开展各自才能,从而到达在充沛发扬先生自动性的根底上,渗入教员的正确引导,使教学单方各尽其能,各得其所。

4.多展开课外理论活动

课外理论训练中,要留意培育先生的逻辑思想、发明性思想才能和素质。鼓舞和指点有才能的先生进入科研理论训练,参与各类科技竞赛。将先生撰写的课程小论文融入教学全进程,从中选出有质量的项目进入科研理论训练。充沛应用好物理、电子竞赛等创新平台,促进电动力学课程的教学,培育使用型、复合型、技艺型人才,加强毕业生失业才能。“电动力学”作为一门探求性课程,在课堂教学中,要突出先生的参与性,使他们自动获取而不是主动承受迷信结论,互动思想使先生觉得电动力学发人沉思,不难入门。“电动力学”与其他物理学分支具有“个性”和“特性”的关系。为了激起先生学习兴味,可以常常采用课堂讨论方式,由先生发问,在教员引导下大家讨论, 总结 得出正确结论。由于剖析“电动力学”需求运用笼统思想,所以课堂教学应充沛运用多媒体,尽量运用图像和颜色搭配,使先生树立正确的物理图像。留意“信息技术”与“电动力学”课程的无效整合,这关于全体优化教学进程,进步先生的专业知识学习效果、进步先生的信息技术才能、培育先生的协作认识和创新肉体均具有严重的理想意义。同时,可将教学实际使用到创新理论才能训练中,使用到物理、电子等各类竞赛中。

参考文献:

[1]冯云光.物理专业电动力学教学变革的探究[J].才智,2014,(19).

[2]郑伟,吕嫣.电动力学网络教学平台建立的研讨[J].沈阳师范大学学报(自然迷信版),2013,31(4):531-534.

[3]刘佳.《电磁学》与《电动力学》课程体系创新研讨[J].科技信息,2013,(11):44.

[4]熊万杰,陆建隆.对“电动力学”课程变革的探究[J].初等文科教育,2003,(6):72-75.

[5]付长宝,徐国慧,王希英.基于电动力学教学变革的学习办法讨论[J].通化师范学院学报,2009,30

试谈电力信息物理融合系统

【摘 要】嵌入式系统、计算机技术、网络通信技术的快速发展使构建未来智能电网成为了可能,基于信息物理系统(CPS)技术构建电力信息物理融合系统(CPPS)为实现未来智能电网提供了新的思路。本文对CPPS平台进行了初步研究分析,介绍了应用于CPPS中的同步PMU技术、开放式通信网络、分布式控制。

【关键词】CPPS;同步PMU;开放式通信;分布式控制

引言

受能源危机、环保压力的推动,以及用户对电能质量(QoS)要求的不断提高,当代电力系统不再符合社会的发展需求,智能电网(Smart Grid)成为未来电力系统的发展方向。智能电网的发展原因主要有以下几个方面:

1)分布式电源(Distributed Generation,DG)大量接入电网导致的系统稳定性问题。由于DG的大量接入使电网变成一个故障电流和运行功率双向流动的有源网络,增加了系统的复杂度和脆弱度,因此亟需发展智能电网以解决DG大量接入电网导致的系统稳定性问题。

2)电力用户对电能质量(QoS)要求的不断提高。现代社会短时间的停电也会给高科技产业带来巨额的经济损失,近年来发生的大停电事故更是给社会带来了难以估量的经济损失。因此,亟需建立坚强自愈的智能电网以提供优质的电力服务。

论文主体结构如下:第1部分介绍了近年来信息物理系统(Cyber Physical System ,CPS)技术的发展以及CPS与智能电网的相互关系;第2部分介绍了电力信息物理融合系统(Cyber-Physical Power System,CPPS)的硬件平台模型;第3部分介绍了同步相量测量装置(Phasor Measurement Units,PMU)技术;第4部分对CPPS中的开放式通信网络进行了初步分析;第5部分对CPPS的分布式控制技术进行了简单介绍;最后第6部分做出全文总结。

1 CPS与智能电网的相互关系

CPS技术的发展得益于近年来嵌入式系统技术、计算机技术以及网络通信技术等的高速发展,其最终目标是实现对物理世界随时随地的控制。CPS通过嵌入数量巨大、种类繁多的无线传感器而实现对物理世界的环境感知,通过高性能、开放式的通信网络实现系统内部安全、及时、可靠地通信,通过高精度、可靠的数据处理系统实现自主协调、远程精确控制的目标[1]。

CPS技术已经在仓储物流、自主导航汽车、无人飞机、智能交通管理、智能楼宇以及智能电网等领域得以初步研究应用[2]。

将CPS技术引入到智能电网中,可以得到电力信息物理融合系统(Cyber-Physical Power System,CPPS)的概念。为了分析CPPS与智能电网的相互关系,首先简单回顾一下智能电网的概念。目前关于智能电网的概念较多,并且未达成一致结论。IBM中国公司高级电力专家Martin Hauske认为智能电网有3个层面的含义:首先利用传感器对发电、输电、配电、供电等环节的关键设备的运行状况进行实时监控;然后把获得的数据通过网络系统进行传输、收集、整合;最后通过对实时数据的分析、挖掘,达到对整个电力系统运行进行优化管理的目的[3-4]。

从上文关于CPS和智能电网的介绍中可以看出,CPS与智能电网在概念上有相通之处,它们均强调利用前沿通信技术和高端控制技术增强对系统的环境感知和控制能力。因此,在CPS基础上建立的CPPS为促进电力一次系统与电力信息系统的深度融合,最终实现构建完整的智能电网提供了新的思路和实现途径。

2 CPPS的硬件平台架构

基于分布式能源广泛接入电网所引起的系统稳定性问题以及建立坚强自愈智能电网的总体目标,建立安全、稳定、可靠的智能电网成为未来电力系统研究的重要方向,同时也是CPPS研究的主要内容。

传统的电力系统监测手段主要有基于电力系统稳态监测的SCADA/EMS系统和侧重于电磁暂态过程监测的各种故障录波仪,保护控制方式主要有基于SCADA主站的集中控制方式和基于保护控制装置安装处的就地控制方式[5]。就地控制方式易于实现,并且响应速度快,但是由于利用的信息有限,控制性能不够完善,不能预测和解决系统未知故障,对于电力系统多重反应故障更不能准确动作。集中控制方式利用系统全局信息,能够优化系统控制性能,但是计算数据庞大、通信环节多,系统响应速度慢,并且现有SCADA系统主要对电力系统进行稳态分析,不能对电力系统的动态运行进行有效地控制。

针对目前电力系统监测、控制手段的不足,要建立坚强自愈的未来智能电网,必须建立相应的广域保护的实时动态监控系统,CPPS的硬件平台就是在此基础上建立起来的。

CPPS的硬件平台6层体系架构如图1所示,主要包括:物理层(电力一次设备)、传感驱动层(同步PMU)、分布式控制层(智能终端单元STU、智能电子装置IED等)、过程控制层(控制子站PLC)、高级优化控制层(SCADA主站控制中心)和信息层(开放式通信网络)。

其中,底层的物理层是指电力系统的一次设备,如发电厂、输配电网等。传感驱动层主要用于对电力系统的动态运行参数进行实时监控,测量参数包括电流、电压、相角等,在CPPS中广泛使用的测量装置是同步PMU。分布式控制层主要包括各STU/IED,为广域保护的分布式就地控制提供反馈控制回路。过程控制层主要指枢纽发电厂和变电站的控制子站,是CPPS的重要组成部分,通过收集多个测量节点的数据信息,建立系统层面的控制回路,并做出相应的控制决策。高级优化控制层是指调度中心控制主站,主要为电力系统的动态运行提供人工辅助优化控制。顶层的信息层即智能电网的开放式通信网络,注意信息层并不是单独的一层,而是重叠搭接CPPS的各个分层,为CPPS内部各组件提供安全、及时、可靠的通信。

上文给出了CPPS的硬件平台模型,但要在电力系统中具体实现CPPS,涉及诸多方面的技术难题,下面对CPPS中的同步PMU、开放式通信网络以及分布式控制等分别加以简单介绍。

3 同步PMU测量技术

同步PMU是构建CPPS的基础,它为CPPS中广域保护的动态监测提供了丰富的测量数据。同步PMU装置主要对电力系统内部的同步相量进行测量和输出,装设点包括大型发电厂、联络线落点、重要负荷连接点以及HVDC、SVC等控制系统,测量数据包括线路的三相电压、三相电流、开关量以及发电机端的三相电压、三相电流、开关量、励磁电流、励磁电压、励磁信号、气门开度信号、AGC、AVC、PSS等控制信号[6]。利用测得的数据可以进行系统的稳定裕度分析,为电力系统的动态控制提供依据。

同步PMU的硬件结构框图如图2所示。

其中,GPS接收模块将精度在±1微秒之内的秒脉冲对时脉冲与标准时间信号送入A/D转换器和CPU单元,作为数据采集和向量计算的标准时间源。由电压、电流互感器测得的三相电流、电压经过滤波整形和A/D转换后,送到CPU单元进行离散傅里叶计算,求出同步相量后再进行输出。注意,发电机PMU除了测量机端电压、电流和励磁电压、电流以外,还需接入键相脉冲信号用以测量发电机功角[7]。

4 CPPS的开放式通信网络

建立CPPS的开放式通信网络,应该在保证安全、及时、可靠的通信的基础上,使系统具有高度的开放性,支持自动化设备与应用软件的即插即用,支持分布式控制与集中控制的结合。对于建立的开放式通信网络,需要进行通信实时性分析、网络安全性和可靠性分析。

IEC 61850标准的应用

IEC 61850标准作为新一代的网络通信标准而运用于智能变电站中,支持设备的即插即用和互操作,使智能变电站具有高度的开放性。IEC 61850标准是智能变电站的网络通信标准,同时正在进一步发展成为智能电网的通信标准[8],因此,使用IEC 61850作为CPPS通信网路的通信标准是最佳选择。

IEC 61850的核心技术[9]包括面向对象建模技术、XML(可扩展标记语言)技术、软件复用技术、嵌入式 操作系统 技术以及高速以太网技术等。

通信网络配置与分析

对于CPPS开放式通信网络的网络配置,可参考智能变电站的三层二网式网络结构配置,构建CPPS的3层式通信网络,如图3所示。

其中,底层为位于发电厂、变电站和重要负荷处的大量PMU、STU/IED,分别负责采集实时信息和执行保护控制功能。中间层为控制子站(过程控制单元PLC),每个控制子站与多个PMU、STU/IED相连,以完成该分区系统层面的保护控制,并根据需要将数据上传到SCADA主站控制中心。SCADA主站控制中心接收各控制子站的上传数据,处理以后将控制信息下发到各控制子站,以实现CPPS的广域保护控制功能。注意,各层设备均嵌入GPS实现精确对时,保证全系统的同步数据采样。

5 CPPS的分布式控制机理

要建立坚强自愈的智能电网,必须利用新型控制机理建立可靠的电力控制系统。根据电力故障扩大的路径和范围以及故障的时间演变过程,文献[10-11]中提出建立时空协调的大停电防御框架,建立了电力系统的3道防线,为实现智能电网的广域动态保护控制奠定了良好的基础。

电力系统的分布式控制(Distributed Control,DC)是相对于传统的SCADA主站集中控制方式而言的,指的是多机系统,即用多台计算机(指嵌入式系统,包括PLC控制子站和STU/IED等)分别控制不同的设备和对象(如发电机、负荷、保护装置等),各自构成独立的子系统,各子系统之间通过通信网络互联,通过对任务的相互协调和分配而完成系统的整体控制目标[12]。分布式控制的核心特征就是“分散控制,集中管理”。在电力系统的3道防线的基础上,结合分布式控制技术,建立CPPS的3层控制架构,如图4所示。

其中,分布式控制层主要是在故障发生的起始阶段(缓慢开断阶段)采取的控制 措施 ,其控制目标应该是保证系统在不严重故障下的稳定性,防止故障的蔓延。过程控制层是在系统已经发生严重故障时(级联崩溃开始阶段)所采取的广域紧急控制措施,需要付出较大的代价。通常针对可能会使系统失稳的特定故障,往往需要投切非故障设备以保证系统的稳定性。广域的紧急控制措施应该在故障被识别出的第一时间立即实施,控制措施实施越晚,控制效果越差。优化控制层是在前两层控制均拒动或欠控制而没有取得控制效果,同时在检测到各种不稳定现象后所采取的控制措施,通常需要进行多轮次的切负荷和振荡解列。在电力恢复阶段,要有自适应的黑启动和自痊愈的控制方案。

6 结语

将CPS 方法 引入到电力系统中,建立CPPS的模型平台,为建立坚强自愈的智能电网提供新的思路。文中对CPPS中的同步PMU测量技术、开放式通信 网络技术 、分布式控制技术分别进行了简单介绍。

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