浅谈数学知识在化学中的应用
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科技致富向导2009.6
目前中学教学仍以分科教学为主。
学生获取的知识绝大部分是孤立的,怎样帮助他们综合多学科思维方法,解决疑难问题,跨过这些看似不可逾越的鸿沟呢?那就要寻找跨学科知识的结合点。
在长期的化学教学中我发现,学生在解决化学学科的一些问题时没有找到好的方法,使问题解决复杂化。
对于这些问题,如果用相关的数学知识来解决,既达到事半功倍的目的,又能使教学中的难点深入浅出,使学生受益匪浅。
下面举例说明:将化学问题抽象成为数学问题,利用数学工具,通过计算和推理(结合化学知识),解决化学问题的能力,是高考考查考生思维能力的重要方面,《考试说明》对此也做了明确的说明。
将化学问题所给信息进行抽象归纳、逻辑地统摄成规律转化成为数学问题进行教学,能有效提高学生逻辑思维能力,学科之间的综合能力。
化学计算是从定量的角度研究化学反应规律,在化学计算过程中应用许多数学知识和数学思想。
数学思想和数学方法在高考化学试题中的应用主要有:分类讨论的思想,转化与化归的思想,数形结合的思想,函数与方程的思想.除了上述四种数学思想的应用外,还有数学方法技巧的应用,如:极值法,十字交叉法,平均值法,方程法,数形结合解化学题。
一、等比数列在化学中的应用
例1.一定条件下,将等体积NO和O2的混合气体置于试管中,并将试管倒立在水槽中,充分反应后剩余气体的体积约为原总体积的() A,1/4B,3/4C,1/8D,3/8
解析:由于该题的化学方程式中的量出现循环的现象,所以学生觉得解题有困难,于是在这里运用数学中的等比数列,就显得比较容易,设NO和O2的体积均为V,则由2NO+O2=2NO2和3NO2+H2O=2HNO3+NO 可知,V体积NO与V/2体积O2反应生成V体积NO2,V体积NO2与水反应后得V/3体积NO;V/3体积NO与V/6体积O2反应生成V/3体积NO2,V/3体积NO2与水反应后得V/9体积NO;继续反应下去,总耗氧量为下列等比数列各项之和:V/2,V/6,V/18…V/2×3K-1,该等比数列的求和公式S=V/2(1-1/3)=3V/4,剩余O2体积为(V-3V/4)=V/4;则剩余O2为原总体积的1/8(V/4×2V)=1/8.所以正确答案为(C).
二、极端假设在化学中的应用
例2.38.4mg铜跟适量的浓硝酸反应,铜全部作用后,共收集到气体22.4ml(标准状况),反应消耗的HNO3的物质的量可能为()
A,1.0×10-3mol B,1.6×10-3mol C,2.2×10-3mol D,2.4×10-3mol
解析:假设铜全部与浓硝酸反应,则根据反应Cu+4HNO3(浓)=Cu (NO3)2+2NO2↑+2H2O,可求得消耗的HNO3为2.4×10-3mol3Cu+8HNO3 (稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,可求得消耗的HNO3的物质的量为1.6×10-3mol;而实际上铜既与浓硝酸反应,又与稀硝酸反应(随着反应的进行浓硝酸变为稀硝酸),则反应消耗的HNO3的物质的量介于1.6×10-3mol与2.4×10-3mol之间,故正确答案为(C).
(下转第110页)
浅谈数学知识在化学中的应用
史爱平
(河北省唐山市滦县第一中学河北滦县063700)
Plant替代复杂的模型,然后靠贴图来表现复杂的结构。
如植物、装饰物及模型上的浮雕效果、结构造型复杂的铁艺物体等。
⑥树木花草的表现方法
在制作室外VR场景时,难免会遇到大量的绿化问题,如果每颗树和花都用模型来表现的话,最终的VR场景里的模型面数将居高不下,以至于造成编辑及运行都很困难。
解决以上问题的方法是:用十字面片物体,贴镂空贴图来表现。
⑦复杂对象的运动变化的表现方法
对于复杂对象的运动或原理演示,我们可以预先将对象的运动和说明做成动画存为avi文件,然后等待VR系统合适的触发事件,播放该avi文件即可。
3.3材质的表现
自然界中的物体都具有自己的材质特点,比如金属会有比较好的反射效果和尖锐的高光,而玻璃则有折射效果和透光性,反射效果较差。
为每个物体创建合理的材质是加强虚拟现实系统真实感的重要手段。
3ds Max支持多种材质类型和材质通道,理论上将各种材质结点可以无限制的互相嵌套以制作逼真的材质效果。
但是考虑到虚拟现实系统的实时性,我们不能将3ds Max中的所有材质简单地搬到虚拟现实系统中,需要进行优化和简化。
场景烘焙可以将场景中所有的真实信息包括灯光、反射、折射、凹凸、高光、漫反射等都烘焙在一张漫反射贴图里面,这样的话无论模型有多复杂,都可以用一张贴图来表示,所以我们使用烘焙的方法实现材质信息的优化和简化。
3.3.1烘焙的操作步骤
(1)设置材质效果
我们为创建的模型添加3ds Max材质,这时候可以按照传统的创建方式为物体创建材质,可以设置包括漫反射颜色、透明、反射、折射、高光、自发光、凹凸等在内的所有通道信息。
材质设置完成后,根据需要在场景中添加灯光、摄影机,这和效果图制作的步骤完全相同。
(2)设置烘焙参数
单击Rendering→Render To Texture菜单,在弹出的Render To Tex-ture面板中设置烘焙参数,选择CompleteMap作为烘焙类型;烘焙贴图大小为1024(可以根据场景复杂度设置);Threshold Angle为60,Spacing 为0.01。
(3)开始烘焙
按下Render To Texture渲染纹理面板中“Render”按钮执行烘焙操作。
在烘焙后每个物体都会生成一张图片,记录这物体的材质和灯光信息。
(4)后期处理
所有模型烘焙完成后,要对烘焙生成的图片进行处理,去掉烘焙时产生的各种边线,另外还要对每个面的色调和对比度加以调整,使物体的光影感觉更加强烈,这样可以提高物体在系统中显示时的美观程度。
我们使用Photoshop软件对所有烘焙后的贴图进行处理。
众所周知,纹理图越大渲染的效果就越好。
烘焙纹理也是一样。
烘焙纹理的大小直接影响最终效果。
但纹理过大,对计算机的系统资源的消耗也就越大,渲染速度也会相对变得很慢。
因此,对于一个复杂的场景,需要有计划地进行烘焙设置即表面积比较大的、多边形面复杂的应优先考虑使用较大的纹理尺寸,次要的物体可以适当地降低烘焙时的纹理尺寸。
这样便可节约有限的系统资源,从而获得高质高效的烘焙结果。
3.3.2UV信息的保留
烘焙物体时,3ds Max会自动为物体增加一个Automatic Flatten U-Vs修改器并自动对物体进行展UV。
烘焙生成的图片就是使用自动展开的UV信息贴回到物体表面的。
但是这个自动生成的UV坐标不能被虚拟显示软件识别,所以我们必须想办法将物体的自动UV信息保存起来,操作步骤如下:
(1)在修改面板中选择Automatic Flatten UVs修改器,在下方的参数卷站栏中点击“Save...”按钮,在弹出的对话框中保存UV信息。
(2)将Automatic Flatten UVs修改器删除,为物体添加Unwarp UVW 修改器,在下方的参数卷站栏中点击“Load...”按钮,查找刚才保存的UV 信息,将其加载到Unwarp UVW修改器中,这样物体的UV坐标信息就保存下来了。
3.3.3重新设置物体材质
打开材质编辑器,将物体原有的材质删除,为其添加一个standard 标准材质,在Diffuse Color漫反射颜色通道中添加一个位图,将位图指定为前面步骤中烘焙出的图片。
这样就可以把包含物体材质信息的烘焙图片重新赋予物体表面。
由于此时的物体仅利用了漫反射通道,所以在虚拟现实系统中的显示速度非常快,而且烘焙操作将物体灯光、反射、折射、凹凸、高光、漫反射信息都反映在贴图上了,所以场景的真实感会非常好。
3.4模型调用
3ds Max提供了多种信息交换格式,但是最常用的还是3ds文件格式和obj文件格式,尤其以3ds格式最为常用。
在3ds文件格式中,可以保存模型的顶点信息,还可以保存模型的材质贴图信息。
所以我们将3.3中制作的模型直接导出为3ds格式的文件就可以在虚拟现实系统中使用了。
4.结束语
虚拟现实是近几年发展起来的技术,在实现的过程中还有很多问题有待解决。
本文只是从模型创建的角度出发,根据自己的工作经验总结一下利用3ds Max软件创建模型的方法和技巧,仅供大家参考。
实现虚拟现实系统的方法有很多中,常见的有基于VRML、基于OpenGL、基于DirectX的技术,但是不论哪种技术,本文论述的方法都可以使用。
科教论坛·109·
科技致富向导2009.6
(上接第109页)
三、合分比定理在化学中的应用
差量法的理论依据就是合分比定理。
在化学变化前后确定理论差量再根据题目提供的“实际差量”,列出比例式,求出答案。
它可以是质量、气体物质的体积、压强、物质的量、反应过程中热量的变化等。
例3.将氯化钠和碘化钠的混合物20.85g 溶于水后,通入足量的氯气,然后将其蒸干灼烧至质量不再变化为止,剩余的固体冷却后称量,质量为11.70g 。
求原混合物中氯化钠和碘化钠的质量各是多少克。
解析Cl 2+2NaI =2NaCl +I 2荪m
300g 117300g-117g=183g
m (NaI )
(20.85-11.7)g=9.15g =
m(NaI)=15g
m(NaCl)=m(总)-m(NaI)
=20.85g-15g=5.85g
答:原混合物中氯化钠为5.85g ,碘化钠的质量为15g 。
例4将20mL Cl 2和NH 3的混合气体在一定条件下充分反应,3Cl 2+8NH 3=6NH 4Cl +N 2,已知参加反应的氯气比氨气少5mL (气体体积都在相同状况下测定),则混合气体中Cl 2和NH 3的物质的量之比为()
A 、3:2
B 、2:3
C 、3:8
D 、3:17
解析.设参加反应的Cl 2为x mL ,NH 3为y mL 。
3Cl 2+8NH 3=6NH 4Cl +N 2荪V
385x y 5解得:x=3(mL )y=8(mL )当混合气20mL 中Cl 2过量时,
V (NH 3)=8mL ;V (Cl 2)=20mL-8mL=12mL 当混合气20mL 中NH 3过量时,
V (Cl 2)=3mL ;V (NH 3)=20mL-3Ml=17mL
因为相同条件下,各气体的体积比等于其物质的量之比,所以Cl 2和NH 3的物质的量比为:3:2或3:17
长期以来,传统的会计教学都是以教师为主体,教师讲,学生听。
而且会计专业的大部分教材多以术语、文字描述、计算公式等呆板地将知识呈现给学生,不生动。
每当学生理解不了,听不懂时,就死记硬背,不仅学生觉得枯燥无味,就连老师也觉得课讲的没有激情。
在实际的教学过程中,我面对的是职业中专的学生,他们本身又存在着基础薄弱,学习能力和信心不足等状况,若教学中没有吸引学生注意力的特色和亮点,学生的厌学情绪将会更加严重。
课堂上学生听的昏昏欲睡,老师的付出得不到回应,课堂效率低。
那么,如何让课堂“活”起来呢?总结几年的工作经验,浅谈一下我的尝试:
一、创造轻松的课堂气氛,点燃学生的学习热情
学生上课最怕老师提问问题,而传统的教学中教师总是以提问作为检验学生是否听懂课的方法。
这样一来,学生本来可能听懂的知识,也因为一直保持高度紧张情绪不能放松听不懂了。
因此我在课堂上,不给学生施加一点压力,努力营造一种宽松和谐的教学气氛。
首先,教师上课教态和蔼可亲,面带微笑。
其次,通过课前让学生做小游戏缓解紧张情绪。
例如某节《基础会计》课需要学生编制资产负债表。
根据以往的教学经验,总有些同学编制的帐表不平,并且自己找不到原因。
于是课前我发给每个同学一双木筷子,让他们折一下,几乎每个同学都折断了;然后我又拿了一把筷子让他们折,都没有成功。
问学生为什么,学生说“团结力量大”。
于是我不失时机的引出本节课的任务,以及需要同学之间互相帮助。
学生们纷纷摩拳擦掌,跃跃欲试。
再者,在讲课的过程中可以随时穿插一些小故事、谜语等。
例如某节《基础会计》课讲到住房支出,我就问学生有没有听过“美国老太太和中国老太太的故事”。
一说听故事,学生兴趣立马提起来了,紧皱的眉头也逐渐松开了。
听完故事我再引入知识,学生心满意足的点头,表示听懂了。
再如《基础会计》中讲到印花税税票,我出了个谜语“模样像邮票,寄信却无效”;讲到发票的存根联,我比喻为“野火烧不尽,春风吹又生”。
通过形象的比喻,学生学到了知识,也改变了意识:原来会计可以这么学!会计处处充满乐趣!
由于采取上述的种种措施,学生会很快地丢掉心理包袱,激发他们的主动探索欲望和求知欲望,课堂气氛也会活跃起来。
采用这种方法,需要教师平时多积累些类似笑话、故事、谜语、游戏之类的素材,在备课时多揣摩教材,将这些调动学生情绪的花絮与知识有效融合。
学生情绪放松了,学习的热情被点燃了,课堂效率自然就会提高。
二、采用创新式教学促进知识的深化,树立学生的主体地位
1.讨论式教学———
自己摘的果实最甜讨论式教学可以用于考察学生的认知能力和分析能力。
在运用这种教学方法时,教师可以根据学生的实际状况,布置一些简单的、与日常生活联系密切的知识点供学生分析讨论。
例如在《基础会计》的一堂课中,我把学生分为三组,每组发一种相同的产品,让学生讨论产品的定价并说明理由。
实际上讨论的目的在于让学生学会“影响产品定价的
因素”这个知识点。
学生通过小组内相互争论,相互激发,取长补短,最终自己总结出知识点,成就感很高,记忆也深刻。
学生由被动地灌输知识转变为主动地求知探索,主体地位得到确立。
2.开放式教学———
今天我来当老师老师提前挑选几名学生,让学生针对教材的某个简单的知识课下备课。
课堂上等学生讲解之后,老师对学生授课的优缺点进行点评;并针对学生的理解情况,老师有的放矢的给予纠正和补充。
通过试讲,充分调动了学生学习的积极性,发挥了学生在学习中的主体作用,使学生变被动为主动。
由于在这过程中,学生和老师的角色发生了变化,学生成了主体,学生自然准备的十分认真、仔细,收到了很好的效果。
同时这种教学模式也有利于学生体会到老师上一堂课所付出的心血,更加的理解老师,体谅老师,在以后的学习过程中积极的配合老师教学,提高课堂效率。
3.启发式教学———
授之以鱼,不如授之以渔在新的教育体制下,教师要改变传统的知识传授者的角色,做学习方法的给予者。
因为对于学生来说,学习方法对于学生终身学习至关重要,在帮助学生形成知识的基本框架之后,让学生掌握学习方法,运用学习方法自主学习。
因此,在教学中,启发式教学显的尤为重要。
《基础会计》中,讲到“经济业务对会计恒等式的影响”。
我先举了一个经济业务说明对会计恒等式可以产生怎样的影响,然后让学生仿照我的分析方法,思考其余的经济业务对等式有何影响。
学生在教师的引导下,归纳总结出较完善的知识,能做到举一反三,提高了学生的逻辑思维能力,树立了学生学习的主体地位。
三、利用实物教学,增加知识的生动性,培养学生的操作能力
前面已经提到,现有的会计教材搭配的实物图片很少,学生在学习的过程中没有直观的印象,理解起来就浅一些。
例如《基础会计》中的票据,课本中一张票据的样本也没有,全都是文字叙述。
这就需要老师平时搜集各种票据,讲课时向学生展示。
同时给学生发一些空白票据的影印版,模拟企业经济业务发生的环境和情景,让学生练习票据的填制。
这样学生就能很好地做到理论与实践相结合。
再如《基础会计》凭证的填制和账簿的登记,如果仅用课本上的几张凭证做例子讲课,学生总是感觉不形象直观。
我讲到这部分时,提前从小企业里借了几本凭证和总账(当然让学生浏览时告诉学生这是违背会计档案保管制度的),也准备了几本空白的凭证发给学生。
上课时先让学生浏览企业的凭证,激发他们的动手意识,然后带领学生从填凭证到登账簿,手眼脑并用,达到事半功倍的效果,学生也对会计工作有了更清楚更直观的认识。
会计教学就是通过学生学习,达到学以致用的目的。
而面对目前会计教学改革的现状,我们应该认识到,要走的路还很长,肩负的任务还很重。
因此教师应在教学中,不断地改进教学方法,尝试新的教学思路,争取在师生共同学习的过程中,相互促进,共同进步,创建有效课堂,使学生享受学习会计的乐趣。
如何创建会计教学中的有效课堂
史晓红
(河北省滦县职教中心河北滦县063700)
摘要:随着中国与国际接轨的步伐加快,市场竞争日益激烈,传统枯燥的填鸭式教学已不能适应时代对教育发展的需求。
如何激活课堂,点燃学生的学习热情,创建有效课堂,成为会计教学中的一个重要问题。
本文就如何提高学生学习的积极性,让学生成为学习的主体,提出了营造轻松课堂氛围、开放式教学、实物教学等解决方法。
关键词:创建有效课堂;主体地位
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