时间:2023-06-11 08:58:40
导语:在科研常用的研究方法的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
关键词:五年制学前教育;科研方法;教材编写;新理念;新设想
教材是教师教学、学生学习的蓝本。它以学生的经验为出发点,按照有关学科知识的内在逻辑顺序组织而成。虽然,当下比较强调对教材的超越,但是教材作为学生获取知识的主要载体,其地位依旧不可抹杀。尤其对于高职院校师生而言,教材的重要性不言而喻。它不仅决定了教与学的内容,更影响了教与学的方式。从近几年的实践教学经验来看,五年制学前教育专业学生对“学前教育科学研究方法”这门课程存在着一定程度的畏惧心理。此种心理的形成受多种因素影响,其中,教材就是一个不可忽视的因素。
一、“新教材”编写的意义
(一)“新教材”编写是幼儿园工作的现实需求
“新教材”是指根据提出的新思路新结构所编写的教材,其在结构和内容上均区别于当前所使用的学前教育科研方法教材。近几年,为数不少的优质幼儿园,将“具备一定的科研能力”作为新教师招聘的条件之一。这说明幼儿园已经意识到了科研在培植园本特色、提高教育质量、促进教师专业发展中的重要地位。幼儿教师具备了一定的科研能力,就具有了思考的自觉性,就能主动对教育教学实践中的问题进行较好的理性思索与反省,并能做出一些有益的研究和探索,形成一些新的策略和方法并在实践中加以落实,从而提高教育教学质量。在此过程中,幼儿教师也提升了自身的专业理念和素养,促进了自身的专业发展。而根据有关调查研究结果发现:目前,在幼儿教育一线的教师科研能力明显不足。对教育科研必要性的调查显示,“在湖南省10个地(市)30所幼儿园的270位幼儿教师中,有25.7%的幼儿教师认为根本没有必要,有31.9%的人觉得比较必要,有48.2%的人选择了考核、评职或完成工作。”[1]由此可见,提高幼儿教师的科研素养与能力刻不容缓。而职前培养是提升幼儿教师科研能力的重要途径,培养幼师的高职院校是重要场所。因此,作为培养幼儿教师的高职院校,必须重视和改革“学前教育科学研究方法”的课程教学。
(二)现有教材不适应五年制学生学情是新教材编写的缘起
笔者以“学前教育(科学)研究方法”为关键词,搜集到专门讲述“学前教育研究方法”的书籍,主要是自考、高职和大中专教材,获得有效样本8本(见表1)。翻阅表中的教材,除杨世诚、王向东主编的教材结构略有不同外,其余教材在内容选择上大体一致,主要以各种研究方法为主(见图1);内容组织上用章节形式将各部分内容讲述得非常完备,侧重理论知识。目前,五年制学前教育专业学生所选用的教材也基本属于此种类型。[2]笔者结合几年的教学实践,立足学生学情审视此类教材,认为现行教材与学生学习之间存在有两个比较突出的矛盾:(1)现行教材内容选择上比较传统,侧重各类研究方法的理论学习,与实际科研工作过程联系还不够紧密;(2)现行教材内容组织上侧重理论,注重理论知识的严密体系和完整呈现,实践环节内容还不够突出。学生在学习中普遍存在着“这门课程太难了,听不懂,学不会”的情况,课程学习难度明显高于五年制学前教育专业学生的学习基础。
二、教材编写的新理念
(一)内容体系上,以课题工作程序为主线
教材在选择各项目时,首先,依照课题科研工作开展的流程进行编排,以课题选择、开题论证、中期评估和结题鉴定为主线;其次,根据研究开展的过程安排科研方法的项目内容,在科研方法的选择上,不求囊括所有方法,只选取学前教育领域常用的主要方法,如文献法、观察法、调查法等。以课题工作程序为主线,以主要研究方法为补充,旨在让学生学完课程后能完整认识到课题研究的过程,工作后一旦接触到课题研究工作能比较容易上手,能较好掌握最常用和最主要的几种研究方法。
(二)内容选取与编排上,以“一减两增”为基调
所谓“一减两增”即减少理论难度,增加实践操作,增加幼儿园实际科研工作实例。首先,每个项目的内容都选取最精要的核心理论知识,不强求理论知识的全面和系统,这样,在降低学习难度的同时,也让学生掌握了最核心的知识内容。此外,为尽可能避免理论知识的减少所带来的知识结构缺陷,在内容编排上可适当增加“知识拓展、案例分析、即学即思、知识链接”等内容作为补充,以帮助学生丰富和深化对核心理论知识的理解。其次,在减少理论知识的同时,要增加实践操作和幼儿园科研工作实例。一个项目内容中,可以根据理论知识分解成3~4个任务,为强化对理论知识点的理解,必须增加实践训练。因此,要根据理论知识的内容,设置适宜的实训内容。比如,在课题选择与论证的项目内容中,可在每个任务内容后面设置1~2个实训环节(见表2)。与此同时,在理论知识部分,为增强与实际工作的紧密度,强化对理论知识的理解,根据内容选取一些贴近实际,易于理解的幼儿园科研工作实例,对理论知识起到一定的注解作用。
(三)学习方式上,以团队合作学习为原则
“学前教育科研方法”是一门集理论和实践于一体的课程。它要求学生不仅通过学习掌握理论知识,更要能运用理论知识开展科学研究活动。如在学习中学生仅仅是了解了一些理论知识,但不能学以致用,显然无法达成课程学习目标,也无法实现培养“具备初步科研能力”幼儿教师的目标。因此,在教与学中,要改变教学方式和学习方式,要突出学生的实训环节,让学生开展初步的科研实践。对五年制学前教育专业学生而言,本课程的学习难度无疑比较大。教学中既要达成学以致用的目标,又要能适应学生的学习基础,这就必须在教学方式和学习方式进行改革。因此,立足教学实践,我们提出采用团队合作学习的方式来化解学习难度,提高学习效益。建议教学中组建8~10人规模的学习团队,以团队为单位进行各教学内容的学习,引导学生在团队合作中协作完成各项目任务,提高科研意识和能力。本课程中的团队合作学习要注意如下五个问题:(1)合作团队组员应基本保持不变,使团队组员能配合默契,相得益彰;(2)合作时间应持续整个课程学习,便于任务分配的连续性和均衡性;(3)合作内容贯穿课题工作过程;(4)每一项任务的合作分工体现总—分—总的格局,既能确保团队成员对合作任务的整体把握,也能更好化解合作任务的难度,排除学生的畏难情绪;(5)合作中教师要进行有效指导,关注团队实践完成情况,确保合作任务的顺利推进。[3]比如:在文献综述撰写的实训环节中,团队的合作任务与要求包括团队商讨综述报告的写作提纲,分配任务;各组撰写分配的综述内容;汇总并集体商讨修改。
三、教材编写结构的新设想
(一)教材模块构成
教材模块构成可简单概括为“三步四法两补充”(见图2)。“三步”即课题研究工作过程中的开题论证、中期评估和结题鉴定,主要体现了课题研究的工作流程;“四法”即幼儿园科研中常用的文献法、观察法、调查法和作品分析法,选取幼儿园科研工作最常用的几种方法;“两补充”即选题论证和研究论文撰写,选题论证是课题研究很重要的起始环节,而论文撰写也是除课题研究外,幼儿教师经常要进行的一项研究工作。因此,补充两个内容,能使学生学到更加实用的知识。
(二)项目内部组成
基于课程的性质和教学目标,教材编写要充分体现理实一体化的理念。就其中某一项目而言,第一级构成主要包括学习目标、学习任务、任务分解和作品展示。其中学习目标、学习任务这两个部分均已较简要的语言提炼出具体目标和任务,使学生对本项目学习目标和要求有很明确的认识;任务分解栏目是主体,下分几个任务,每个任务的内容均有理论知识的认知和实训操练构成;作品展示是将学生的优秀作品进行展示,一是对学生优秀作品的认可,二是帮助学生深化理解本项目内容(见图3)。综上所述,教材编写应基于人才培养目标和工作岗位需求,综合考虑学生特点,遵循学科内在逻辑。唯此,教材才能更好服务教师的教和学生的学。
参考文献:
[1]张晓辉,张传燧.幼儿教师教育科研素养调查与思考[J].学前教育研究,2007(5):43-45.
[2]杨世诚.《学前教育科研方法》课程“教、学、做”一体化的研究与实践[J].职业技术教育,2010(2):29-32.
关键词 体育科学 体育科研方法 体育统计
中图分类号:G80 文献标识码:A
近20年体育统计在我国已经成为十分重要和最常用的体育科研方法。但是,与此同时也有不少体育学术研究,误用统计方法,乃至以挂上统计公式作为“科学性”的幌子,使体育统计界同仁和体育科研工作者感到不自在。体育统计专业委员会也认为应该作一些有关体育统计和体育科研方法的诠释,以减少体育统计方法的误用,提高体育科研水平。
1中国体育统计现状概要
在80年代以前,包括体育统计在内,我国应用统计学科处于萎缩状态。改革开放后,统计方法的应用与统计教育重新得到重视。80年代初,教育部在武汉与襄阳两地举办体育统计教师培训,培养了改革开放后新一代的体育统计的师资与各地体育统计学术骨干。此后,体育院校、师范院校的体育系逐步开设了体育统计课程。1981年在研讨师范院校体育统计教学大纲的时候,成立了全国体育统计研究会。在中国体育科学学会的积极支持下,1984年成立了中国体育科学学会体育统计专业委员会。近20年间,许多统计方法在体育领域得到应用,如抽样理论、实验设计、估计理论、假设检验、决策理论、非参数统计、序贯分析、多元分析、时间数列等都已有研究成果的发表或报道。
然而,我国从80年代开始重新普及体育统计,与20世纪初已经发表因子分析应用研究的美国,或70年表《行动科学的因子分析》专著的日本相比,难免显得基础薄弱。正如著名社会学家教授所说,“一个学科,可以挥之即去,却不可能招之即来”。于是就出现了评析体育统计应用情况的论文,如杨震的《体育统计中应注意的问题》,梁荣辉的《体育科学研究中应用统计方法需注意的问题》,刘炜的《线性模型在体育科研中应用的常见误区》等等。要解决这些问题,不仅是统计知识的问题,也有科研方法的问题。因此必须从科学的发展,俯视体育科学研究方法,从统计学的发展端详体育统计现状。
2统计学的发展
要了解体育统计的发展趋势,有必要简要了解统计学的发展。
人类的统计活动有悠久的历史,古代已有统计整理描述的应用;13世纪欧洲有国势调查;17世纪英国的配第发表了《政治算术》;1790年美国第一次人口普查,同时农业普查;1853年由比利时政府邀请,在布鲁塞尔召开有26个国家150人参加的第一次国际统计会议;1857年,恩格尔根据家庭收入越多,则饮食支出的比例越小这一法则,引申出恩格尔系数,以饮食支出的比例作为度量生活水平升降的标准,它一直延用至今;1903年德国柏林的第九次国际统计会议上,抽样调查得到世界上多数统计学家的认同; 1930年前后美国举行盖洛普民意测验。19世纪中期奠定了概率论的理论基础。19世纪中叶起,数理经济学、生物计量学和应用数学促进了数理统计的形成和发展。社会统计学、社会经济统计学和数理统计学构成了现代统计学的枝叶。现代数理统计学可以分为两个侧面:一是理论数理统计学,它研究抽样理论、实验设计、估计理论、假设检验、决策理论、非参数统计、序贯分析、多元分析、时间数列与博弈论等;二是应用数理统计学,高尔顿、K・皮尔逊用于生物学,埃奇沃思、鲍利用于经济学,R.A.费希尔用于遗传学、农学。在宏观层次上,科学系统的发展主要表现为整体化、高度数学化和科学技术一体化。数学的应用已突破传统的范围而向人类一切知识领域渗透。二次大战以来,统计学的巨大进展已使它成为数学科学的重要而独特的组成部分。
21世纪,统计学将面临更大的挑战。统计作为由观察样本获得尽可能多的总体信息的方法,关系到信息的本质和数据处理。计算机与信息化的时代,爆炸式积累的信息与数据必须借助于统计学才能得到充分有效的利用。大规模的信息处理所遇到的信息压缩、特征检测、可靠性分析,以及数字、符号、图形乃至语言的加工等一系列问题,都要依靠统计方法与计算技术来解决。现实中的许多统计难题需要引进新的统计概念与方法甚至理论体系。当然对于体育统计的这些问题,就目前的研究力量与人才资源,是难以承担如此重任的。
计算机与商品化大型统计软件的出现,为统计学的发展提供了技术上的可行性,使更多的人有可能进行大样本数据处理和多元分析。可以预见,体育院校统计教学研究都将使用专业化的大型统计软件。即将改版的体育统计教材,已将spss的使用列入教学内容。科学、统计学的发展给体育统计和体育科研奠定了宽厚的基础,那么体育统计和体育科研的关系又如何呢?
3体育统计与体育科研方法
3.1体育科研的复杂性
虽然体育对于健康和社会的作用已被社会各界接受。然而,体育学科的复杂性还未被教育界乃至社会所理解。体育外在粗犷,却蕴含了众多的自然学科和社会学科,而使投身体育的研究者感到力不从心。谁也无法夸口能解决体育科学的众多难题。体育与健康的研究,涉及医学、生理学、心理学、人类学、健康社会学、抗衰老的研究等等;体育的动作技术分析会涉及理论力学、材料力学、流体力学、空气动力学和解剖学等等;运动训练理论会涉及技能学习、体能的提高和战术,它与生理、生化、心理、认知科学、博弈论以及教育科学的许多理论直接相关。许多体育科研,出身于相关学科的研究人员,会因为没有从事体育的感性知识而产生困难,竞技体育的研究会因为没有体验训练而难以深入。显然,在体育科研中狂妄、自负只能反照自己的浅薄。
3.2体育科研中统计方法应用的几类问题
3.2.1实验设计的基本原理
虽然研究有专业设计,但是无论你研究自然现象还是社会现象,大多需要实验或调查。
无论是实验设计还是调查设计都离不开统计。最基本的我们应该了解实验设计的三个基本原理:重复,随机化以及区组化。由重复使我们得到实验误差估计值与效应值更精确的估计;由试验对象、试验次序等随机化使观察值或误差为独立分布的随机变量,就可以使用各种统计方法;由相似试验对象的区组化使我们可能提高实验的精确度。如果不注意基本原理,你的研究难免出现方法错误。
3.2.2实验方法
体育的影响因素,如运动强度等,常常是难以控制的,实验对象经常是人,常难以齐同对比,不便重复试验,还不能对实验对象造成伤害等,这使许多主要源于农业试验的试验设计,很少能应用于体育。因此,需根据具体研究目的、研究对象等制约因素,慎重选择合适的试验方法。
3.2.3取样
无论是试验还是抽样调查都需要样本。由于经费、工作量或对抽样方法了解不够等原因,在体育科研论文的研究方法里,包括不少学位论文,对于抽样方法没有明确的交代,抽样方法有较大的随意性。如果精度要求不高,仅作探索性研究,而不是由样本推测估计总体,有时也可用非概率抽样。社会科学中的大样本研究,有时也用非概率抽样。但是,离开了概率抽样,许多统计方法就失去了应用的前提。概率抽样有多种方法,适用不同的情况。因此从研究方法的严密性看,需要在体育科研方面增补这方面的内容。
3.2.4统计分析方法
现代统计学可以借鉴的方法应该有不少,在体育统计基础相对薄弱,原创方法几乎没有的情况下,对于体育统计分析方法,首要的是开阔视野,学习、应用前人或相关学科已有的统计方法。在此基础上,研究前人已有方法不能解决的、有待建立的体育统计方法。当然,方法的建立相当困难,必须重视人才的培养和引进。按照前20年的进程,期望建立新的体育统计方法,形成较为完整的体育统计学科,都是十分困难的。
目前,体育统计应用中存在不少问题,这些问题的根源还是在于对统计基本理论的理解。如:
(1)推测性数理统计是由样本研究总体,由于样本信息是不完整的信息,必然有抽样误差存在,必然有出错的可能性。而在统计分析中却有人得出完全肯定或完全否定的结论。
(2)统计方法仅仅对试验的可靠性和有效性提供准则,但是并不证明变量间的因果关系。如均数比较的假设检验,可以给出比较对象来自同一总体的概率,但统计分析不可能给出它的原因,比如并不说明训练方法好坏等。
(3)实际的差别显著与统计显著性的差别。虽然统计上的显著性与差别大小有关,但是它的直接含义是来自同一总体的概率大小,而不是你误指的差别大小或差别显著。
(4)当训练强度与成绩提高相关,P
(5)统计方法为研究目的服务,要选择合适的方法,而不是选择复杂的方法。
(6)统计模型对于数据的测度水平,变量是连续型还是离散型,是计数资料还是计量资料,相关变量是对称还是不对称等等有不同的要求,所以在研究设计的时候就要考虑统计分析的方法。
(7)体育问卷调查有大量的名义(定类)测度与序次测度。不能不问数据资料的测度水平,一概用均数表示集中趋势,用标准差代表离散程度,用它们作线性回归、因子分析等等。
(8)不注意模型要求乱套统计公式。如不知变量的分布,作小样本的t检验;在自变量间关系过于密切的情况下作回归分析,在变量间关系不密切的情况下作因子分析。
4用好体育统计方法,提高体育科研水平的建议
(1)科学数学化特征及科学发展趋势。可以预见,体育科学必然向数学化方向发展,体育统计无论对于体育自然学科或体育社会学科都将成为重要的研究方法。体育高等学校应重视体育统计学科对于体育科学发展的重要作用。体育科研人员应从方法论高度学习科研方法,吸收相关学科的研究方法。
(2)体育统计要注重抽样研究本质的研讨。重视与概率相联系的思想方法,研究相关学科的统计方法,加强方法的移植研究,明确统计方法建立的条件,避免统计方法误用。
(3)体育科研应加强实验设计、抽样研究及社会科学常用统计方法的普及。提高体育科研人员应用国际通用统计软件包的能力。
(4)体育统计学科的纵深发展必须有跨学科人才的引进与培养。
参考文献
[1] 侯灿.医学科学研究入门[M].上海:上海科学技术出版社,2010
[2] 王维.科学基础论[M].北京:中国社会科学出版社,2005.
【关键词】数据整理 描述性统计 推断统计
英语教学科研统计方法是指有关收集、整理、分析和解释统计数据,并对其所反映的问题作出一定结论的方法,主要包括统计设计、统计调查、统计整理和统计分析。由于原始数据错综庞杂,选择适当的统计方法就显得尤为重要。统计方法主要包括描述统计和推断统计。描述统计是通过图表或数学方法,对数据进行整理、分析,并对数据的分布状态、数字特征和随机变量之间关系进行估计和描述的方法。描述统计包括集中趋势分析、离散趋势分析和相关分析三大部分。这种方法称为描述统计。同时,科研统计主体依据数据的形态建立一个用以解释其随机性和不确定性的数学模型,以之来推断母体特征,这种方法即为推论统计。这两种用法都属于应用统计学方法。以下内容简单地介绍了一般统计步骤与统计方法。
一、数据整理
首先,英语教学组织和科研主体需要确定研究对象,这是定量分析的始端。然后,通过对研究对象进行调查或观测, 未加整理的原始数据被提取出来。最后, 英语科研主体对原始数据进行整理与表述。次数分布用以描述数据的集中趋势(central tendency)及其变异性(variability)。如果数据数量过于庞大, 科研主体需要对其进行归类划记,具体步骤包括求全距,定组数,求组距,定组限。
二、描述性统计
归类划记仅能粗略描述数据的集中程度。数据的描述性统计需要两个统计量,即集中量数与差异量数。其中,集中量数描述数据的集中趋势;差异量数描述数据的离散趋势。精确的数据定量描述需要集中量数,其包括平均数(mean)、中位数(media)和众数(mode)。 平均数又叫算术平均数,是使用最广泛的集中量数。但是,当一组数据中出现极端数据时,就不能用平均数来描述该组数据的集中趋势。这时,中位数可以用作数据的代表值。由于存在抽样误差,中位数不如平均数稳定。众数又称范数,是一种表述数据集中趋势的量,特别适用于不同质的数据或极端数据。综上所述,平均数是最常用的集中量数。离散量数(measures of dispersion)是用以描述数据的分散情况,即数据变异性(variability)。离散量数的统计指标包括全距(range),四分位区间距(interquartile),平均差(average deviation),方差(variance),标准差(standard variation)。全距是最简单的离散量数,其缺点是数据不稳定。四分位区间距指把第三个四分位的值减去第一个四分位的值所得到的数值,用以描述数据的离散程度。全距和四分位区间距并没有把全部数据考虑在内,因而不能充分地描述数据的离散程度。平均差指把每个数据与平均数的差值绝对值相加除以数据个数所得到的数值。然而,由于平均差的计算要求绝对值,不利于进一步统计分析,因此不常使用。方差指把每个数据与平均数的差值平方相加除以数据个数所得到的数值。由于方差的值相对比较大,人们常用标准差代替方差,即方差的平方根。在外语教学科研统计中,人们常常用方差、标准差与平均数描述数据。正态分布是指数据正常状态下的分布特征,其众数、中数和平均数是重叠的。如果比较两组不同数据,我们应把数据转换成标准分,即Z分数。标准分指用原始数据与平均数的差值除以标准差所得的数值。根据正态分布表,我们可以查到标准分的概率。
三、推断统计
推断统计是指通过样本数据推断它所代表的总体数据特征的方法。例如,要了解全国大学生的英语水平,研究者不可能对每位学生的英语水平进行测评,而是抽取样本个体进行测评,然后据此推断总体特征,这就是推断统计要解决的问题。在实际外语教学科研统计中,我们不需要对全部数据进行统计,而是从总体中按一定规则抽取具有代表性的样本进行研究,进而根据样本推断全体。推断统计方法主要包括统计检验、统计分析和非参数统计方法。显然,描述统计是推断统计的基础。描述统计是对数据的一般性分析归纳,而推断统计是对数据的深加工。以上内容是基本的外语教学科研统计方法。其它统计方法都是由它们推衍出的,包括抽样与参数估计、假设检验、平均数的显著性检验、方差分析和线性相关与线性回归等。由于内容庞杂,作者就不在文中赘述,外语教学科研工作者可以自行查阅相关条目。
总之,英语教学科研统计方法对英语教学科研工作者有着重要意义。掌握一些外语教学科研统计方法能够促进科研水平的提高,进而为英语教学提供积极的反拨作用。同时,伴随着计算机技术的不断发展,数据的搜集、处理、分析、存贮、传递、印制等过程日益现代化,提高了统计工作的效能。计算机科学已经成为统计科学不可分割的组成部分,英语教学科研工作者应紧跟科研统计的现代化进程。
参考文献:
[1]Butler, C.S. Statistics in Linguistics [M]. Basil Blackwell Ltd, 1995
[2]王孝玲. 教育统计学[M]. 上海:华东师范大学出版社,1998
[3]桂诗春. 标准化考试―理论、原则与方法[M]. 广东:广东高等教育出版社,1986
关键词:研究 促学 学习 练研
高职院校的学生科研一直是一个薄弱环节,对于科研的方法、技巧、环节及课题立项等均为学生科研的难点。通过参与到教师课题当中,采用立项分课题的方法,选择适合于我们学生自身能力、特点的立项是一个非常好的办法。
我们在“发动机低摩擦技术的研究与分析”这一母课题中,分离出一个子课题即“发动机低摩擦材料及表面处理技术应用与分析”。通过该课题的研究,我们和指导教师共同完成了核心内容的研究。同时,正确合理解决了学习、科研矛盾的统一。总结出了以科学研究督促课堂和课外学习,又通过课堂内外的学习丰富和锻炼了科学研究,行成了学、研互促,研学互推的一套科学理论体系。
一、研究中对理论知识的再学习与应用过程
在学习发动机理论知识时,教科书上关于低摩擦材料和表面处理内容只限于具体的结论、特性和原理。而忽视了新技术和过程本身的讲解,在该课题的研究中,我们通过查阅资料和实验学到了很多知识和方法。
1.新材料的应用意识
当前,发动机采用性材料和新工艺是提高其性能最为有效手段的一种,对于降低制造和开发成本也是最为合理的和客观途径。对此我们根据国内外研究方向,对于固体自行涂层进行了研究和分析。
研究表明,活塞组的摩擦损失在整个发动机总损失中所占比例为39%~40%以上。因此,降低活塞组零件之间的摩擦损失,可有效地提高发动机的效率。
所以,我们并没有根据教材的方法去研究降低摩擦损失。而是用新材料进行研究分析。教科书中往往强调摩擦副之间的摩擦状态,很少考虑其状态。如活塞裙部的作用使产生其与缸壁间的油膜压力,使得活塞有一个平滑的往复运动。从运动动力学上讲,活塞在上下往复运动中,会产生左右摆动,这种摆动对于发动机的振动和可靠性有很大影响。摆动造成摩擦损失会超过整个活塞组摩擦损失的39%~40%,常规的思路是为减小振动,应最大限度地减小配合间隙。但由于间隙过小在摩擦副之间就难以形成油膜。
对此,我们可以考虑采用在活塞裙部表面涂抹固体剂,用以改善摩擦表面的摩擦特性。实验证明,活塞表面涂抹层,可以保证良好的磨合性能。当不足或无状态下还可以减轻机械负荷,同时降低启动和运行时的功率消耗。
2.涂层材料的选择
根据活塞的不同磨损和失效形式,可采用不同的配方和表面涂层工艺及技术。通常涂层的构成为耐磨性材料和固体剂等,从工艺上讲可分为喷涂、滚涂、浸渍、印刷及刷涂等方式进行处理。目前,常用的固体剂包括二硫化钼、石墨及聚四氟乙烯。这些固体剂具有的摩擦系数都很低,分别为0.04、0.06和0.04 。工作温度也很高,聚四氟乙烯的工作极限温度为260℃,二硫化钼的工作极限温度为400℃,而石墨的工作极限温度高达550℃。
3.效果分析
现在,多数活塞都采用了表涂层或在活塞裙部涂覆自薄膜。实践证明,采用采用涂覆自的活塞,在保证良好的状态下,还可吸附更多的剂,非常有助于发动机在低速时迅速形成油膜。可以使得整机的摩擦损失降低5%左右,实现850转/分钟(低转速)情况下燃油消耗降低3.5%左右。
上述分析与与应用是在课题研究中,我们采用的解决问题的新思路和方法。摆脱了以教科书为主导的传统思路,在科学研究过程,找到了新方法新思路。同时又丰富了课堂学习内容,开拓了学习的新方法新思维。
二、新技术的应用与理解过程中对于课堂知识的再补充
近年发动机发展的一个明显的趋势,是新型先进的表面处理技术得到了广泛的应用。比如热化学表面技术,物理气相沉积技术,化学气相沉积技术,物理化学气相沉积技术,高能等离体表面涂层技术,金刚石薄膜涂层技术,多元多层复合涂层技术等。这些先进的工艺处理技术,在现行的教科书中都为涉及到。在科研的过程中,无疑对课堂知识起到了很好的补充和应用,对于技术的理解起到了很大的帮助作用。
上述这些技术,充分利用了物理、化学或物理化学综合等技术手段,对材料及制件表面成分和组织结构进行改变。在保证材料原有特性的同时,在零件表面又可达到各种性能要求。该项技术的最大优势是采用及少的材料和能源消耗,形成基体材料无法获得的优异性能,从而形成最大的经济效益。
在学习过程中,只是根据书中所引导的过程与结论加以理解。而没有主动的去搜集各种信息和资料,对所学知识进行拓展和应用研究。根据上述的研究,我们认为从以下几个方面可以具体应用该项技术。
1.活塞环的处理
提高活塞环的抗磨损性,除加强其耐磨性和强度外。通过我们的多方面研究还可以进行表面处理,以提高其各种机械性能。
目前,国内外普遍采用的方法有普通镀铬、喷钼、气相沉积、氮化处理及复合镀层等。电镀层的厚度一般在5~300μm,摩擦系数较小;复合镀层工艺一般用在柴油发动机上;氮化处理的耐磨性是镀铬处理的4倍左右,但应将白色层除掉,因其脆性大容易剥落,从而造成拉缸现象;喷钼是一种常用的处理工艺,硬度较高,可达1070HV左右。镀层厚度为0.15mm左右,经过喷钼处理的活塞环抗拉性能好且具有自润性,因此,摩擦系数低;超音火焰喷涂是近年形成的新型技术。其特点是有高强的涂层硬度,与基体有更高的结合力和内聚力。目前活塞常用的涂层材料包括镍、铬等为基的金属粘合剂,即MKJet502涂层。
在选择处理方式时,应根据耐磨性和抗拉性的不同要求,合理的确定活塞环与气缸套摩擦副的匹配度。这在科研过程中可以正确的处理,而在课堂中无法实现。
2.发动机配气机构相关部件的处理
从和摩擦角度分析,配气机构中的凸轮轴、挺杆、摇臂、气门等零件,工作过程中承受着很高的接触应力。其工作条件相当恶劣,为提高使用寿命,改善工作条件,有些汽车制造公司采用高硬度、耐磨性强、摩擦系数低。同时具有自性的非晶碳膜技术,对挺杆进行表面处理,可降低油耗0.5%左右。
三、提高新工艺应用的基本意识拓展科研新途径
科研过程中以所学知识为基础,是进行科研的基本思路。但当固有的传统思维和信息受到禁锢时,拓展新思路对科研成果的体现是十分重要的。新工艺的应用是拓展的基本方向。为提高发动机摩擦副表面的耐磨性,目前有很多新工艺可以快速实现。
发动机气缸表面加工工艺,目前常采用的是珩磨技术。包括普通珩磨、平台珩磨、珩研、激光珩磨、冲击加工微笑坑技术及自激振动加工等。
由于普通珩磨加工后表面的储油性能差,目前应用较少;平台珩磨可控制缸体表面支撑度,提高网纹储油性能,在提高抗磨性的前提下可保证其表面的性,因此,得到了广泛的应用;采用珩研工艺加工的缸筒,可以消除发动机的磨合期,减小摩擦力,提高其使用寿命和强度。该技术是德国的专利技术,目前一汽集团的柴油机已经引进了该项技术;激光珩磨是目前最为先进的加工技术,该项技术的理念是在气汽缸壁,按照发动机的性能要求,进行表面的几何结构造型,与磨损相,同时又具有特殊密度、深度及形状的储油槽或加工纹路,从而形成微压腔,最终产生有一定厚度的动态膜;冲击加工微坑和自激振动加工,可在缸筒表面形成具有一定分布规律和尺寸的微坑,可储存油降低摩擦损失。
关键词:统计分析 试验设计 教学改革 教学效果
试验设计与统计分析是面向林学、生物科学、生物技术、食品科学等专业的一门重要专业基础课程。该课程将概率论与数理统计的原理和方法运用于生产与科学试验,重点解决如何根据试验目的和要求科学设计试验,并对试验结果正确地进行统计分析,以获得有效试验信息等问题,具有很强的实用性。随着现代科学的不断发展,试验设计与统计分析已成为自然科学研究方法论领域一个比较成熟的学科,是相关专业科学领域研究和实际工作必不可少的工具。该课程的学习能够提高学生的知识运用水平及动手能力,培养学生解决实际问题的能力,为从事各类相关工作奠定基础。
试验设计与统计分析课程要求有一定的数理统计基础,教学中理论公式较多,采用传统的教学方法学生容易感觉枯燥;且重理论、轻实践的现象也影响了实际的教学效果。笔者结合多年课程教学的实践经历,变革课程内容,改进教学方法、教学手段及考核办法等,提高教学效果,促进学生动手能力和实践能力培养。
1 教学内容的优化与更新
试验设计与统计分析课程由理论教学和实践教学两部分组成,是一门应用性和实践性都很强的专业基础课。从减少学生学习负担出发,该课程已经压缩到32学时,这就更要求我们对教学内容精挑细选,提高教学的效果。
在理论教学中要顺应农林和生物科学高速发展和多学科交叉的趋势,根据农林与生物类专业的教学基本要求和学生毕业后要从事的主要工作,重点讲授试验设计和统计分析的基本原理和常用方法。
在教学内容上,结合目前试验设计方法的发展和应用现状,适当删减某些已不常用的设计方法,如对比法试验设计、间比法试验设计等。增加某些使用广泛、应用较多的设计方法授课内容和深度,如正交设计等。
从教学组织安排上,在试验设计基础知识、基本原理讲授完成后,按照具体试验设计方法讲授,分别引导学生掌握某种试验设计的设计方法、统计分析方法,了解该试验设计方法的优缺点和应用。在每1~2种试验设计和统计分析方法的课堂讲授完成之后,上一次讨论课,以生产科研中的实际问题为范例,引导学生积极分析、讨论,以深刻理解和体会某个具体试验设计方法的试验布置、应用及其优缺点。给出科研实践工作中得到的真实试验数据,让学生进行统计分析并对结果进行分析和讨论,从而深入理解某种试验设计方法的应用。
2 教学方法与手段的改革
在讲授基本原理时,为了突出本课程应用性强的特点,从科研工作中遇到的实际问题进行课堂讨论的方法入手,而不是从公式的数学推导开始,以提高学生参与的积极性。例如,在讲授试验设计原则时,举例:5个品种栽培试验,每个品种各12棵树,试将这些树种在一片试验田里。课堂上,请所有学生在纸上画出这60棵树的布置图,同时请4~6名学生到黑板上把自己的想法画出来。把学生的布置图分类总结后,通过一步步引导,得出试验设计的三大原则。进而结合公式推导,从理论上阐明三原则的作用。学生听得有趣、容易理解、记忆深刻。
在授课过程中,要充分利用多媒体教学手段。现代多媒体教学具有信息量大、形象直观等特点,不仅能减少教师在课堂上板书和复杂的画图工作,还能利用多媒体演示统计软件处理案例,有利于充分调动学生的求知欲和积极性[1,2],在本课程课时少的实际情况下,尤其要充分利用好这个工具。在现有课件的基础上,增加新的内容和实例,使课件更加丰富、生动,便于理解,同时注意和科研、生产实践紧密结合,使授课内容更贴近实际应用,有利于培养学生的实践能力。但是在实际应用中要特别注意,多媒体只是一种教学手段,引入多媒体教学并不意味着完全放弃传统的板书教学。该课程理论抽象且数学公式比较多,有很多公式需要推导。用PPT推导公式效果不好,学生难以跟上播放速度。教师利用板书在黑板上推导,推导公式的过程能够吸引学生跟着思考,加深印象和理解。只有将多媒体教学和传统教学方法结合,发挥各自优越性,才能达到更好的教学效果。
在课堂教学中,根据各章教学内容及要求,采取“启发式”和“讨论式”结合的教学模式,可以充分发挥学生的主体作用,以达到更好的教学效果[3]。在最常用的试验设计方法章节的教学过程中,我们专门安排了一定的课时用于讨论,充分发挥讨论环节的作用。收集科研工作中的典型案例,同时鼓励学生提出自己参与科研实践中遇到的相关问题,引导学生积极分析、讨论,以深刻理解和体会某个具体试验设计方法的试验布置、应用及其优缺点。给出科研实践工作中的具体试验数据,让学生进行统计分析并对结果进行分析和讨论。更好地达到提高学生知识运用水平及动手能力的目的,提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。采用提问、答疑等多种教学方法,加强教师与学生的互动,调动学生的学习积极性,也有利于教师掌握学生情况。对学生容易混淆的问题,如准确性和精确性、随机模型和固定模型的区别等进行提问,加深学生对这些重要概念的理解,达到巩固知识的目的。
理论联系实际教学模式的应用。教学中,依托教师科研项目,密切联系相关学科与课程,鼓励学生在所参与的科研实践中运用学习到的试验设计和统计分析方法;鼓励学生将学到的试验设计方法,应用到大学生科研立项和“大学生挑战杯实验”等实际项目中。同时,学生所接触的其他实验性课程本身就有需要进行试验设计的内容,例如他们将所学试验设计方法应用到遗传学实验课中的多倍体诱导实验的设计和育种学实验课中花粉萌发的实验等。为了拓宽学生的知识面,我们还推荐学生查阅相关期刊,如《遗传学报》《林业科学》《食品科学》等发表的最新研究文献,学习和分析这些试验过程中所使用的试验设计和统计分析方法。课题组还收集了相关的书籍、论文和网站等作为课外读物,提供给学生广泛阅读。在教学过程中,提供合适的科研实例,鼓励学生用不同的设计方法进行试验方案设计和试验数据处理并进行综合对比分析,直观地理解由于采用不同的设计方法,可能会得到不同的试验结论,从而深刻理解试验设计方法的重要性,起到了很好的效果。
3 实践教学改革
试验设计与统计分析课程属方法论课程,该课程将概率论与数理统计的原理和方法运用于科学试验,重点解决如何根据试验目的和要求科学设计试验,并对试验结果进行统计分析,以获得有效试验信息等问题,具有很强的实用性。传统的教学方法仅仅限于教师课堂讲授基本理论、基本原理和基本方法等内容,缺乏学生实践环节,因此学生对理论知识往往死记硬背,在今后的学习和工作中遇到相关问题不能灵活运用。因此在课程教学中,必须注重理论与实际相结合,通过对科研实践和其他相关课程学习中遇到的试验设计及统计分析案例进行深入分析和讨论,提高学生的知识运用水平及动手能力,提高发现问题、分析问题和解决问题的能力,真正体会到本课程在生产和科研实践中的应用。同时,实践问题的解决还可以引发学生学习的兴趣,增强他们的专业自信心。注重理论与实际相结合,从以下3个方面获得教学案例:(1)给出科研工作中典型的试验设计案例和试验数据;(2)学生所参与科研实践中遇到的试验设计问题;(3)学生在其他相关课程中遇到的试验设计问题和案例。
随着计算机的普及,涌现出大量统计软件,把人们从繁重的计算中解放出来。因此,对常用的试验设计方法和数据处理,通过Excel和SPSS等统计软件进行运算和分析,课程相关的各种统计分析软件得到了开发和应用。将以上案例分类整理后应用于讨论课,通过对案例的深入分析和讨论,能够提高学生的知识运用水平及动手能力,提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,让学生真正体会到本课程在生产和科研实践中的应用。通过生动的专业案例学习,可以避免课程学习中机械记忆冗长的数学公式,增加学生的学习兴趣,培养学生试验统计学思维。
4 教材建设
有关试验设计与统计分析的书籍非常多,但每本教材都有其应用的背景和专业,针对林业院校的教科书较少,现有的教材多偏重于理论知识和数理统计原理方面的介绍,缺乏试验设计应用性的阐述。1995年出版的《林业试验设计》是当时林业院校的第一本试验设计课程教材,该书也已经成为全国林业院校使用的主要教材。历经多年的教学实践,并且随着试验设计与统计分析学科的发展,需要我们对原有的教材进行补充和修正以适应现代课程教学的需要。我们在现有教材基础上编写了《林业试验设计》第二版,将第三章《简单试验设计》进行了缩减,去掉现代试验设计中不用的部分,同时删去了原来第九章《格子设计》的内容。补充和更新了“回归设计”的相关内容,并增加了一章《常用统计分析软件在试验设计中的应用》,目前已完成初稿,将在2013年出版。
5 转变考核方式
考试在教学过程中具有指挥棒的作用,考试方法是教学方法的重要组成部分,从考试切入可以有效撬动教学方法改革[4]。传统的考核方式多以闭卷考试为主,本课程采用开卷考试与平时成绩相结合的考核方式,其中期末考试占总成绩50%,实践成绩(包括研讨部分)占20%,平时作业和小测验占30%,实现从过分关注结果到更多地引入过程要素的转变,促使学生平时坚持参与学习,避免平时不学习期末考试前突击复习,死记硬背应付考试的现象。共设计实践(包括研讨)4次,课后作业6次,阶段性测验(考核)4次,记入平时成绩。对作业或考核成绩不理想的学生,允许提出重做或重新考核,有利于减少作业抄袭现象,同时使教师及时了解学生的学习情况。对于教师而言,这样的设计需要更多的投入,需要精心为所有重要内容设计考题,巩固学生对相关知识和方法的理解并测试他们的掌握程度,从而动态地调整教学进度。
6 结束语
试验设计与统计分析是重要的工具课,通过对试验设计与统计分析课程教学内容的调整和更新,加强了常用试验设计方法在整个课程中的比重,增加了软件分析范例;课程教学中注重案例的分析和讨论,加强实践环节的学习,极大地激发学生积极探索与主动学习的热情,取得了良好的教学效果。达到了培养学生的专业水平,提高分析问题和解决问题能力的目的。
参考文献
[1] 李玉阁.生物统计学课程教学初探[J].生物学杂志,2006,23(5):52-54,61.
[2] 王新国.高校多媒体教学准入制探究[J].中国现代教育装备,2012(13):23-25.
[关键词]网络用户 行为分析 信息行为 图书馆
1 研究背景及意义
网络行为学的诞生源于网络的普及和发展对社会、经济发展所造成的深刻影响。国内研究学者邓小昭[1]对网络用户信息行为给出了较为明确的定义,她认为网络用户信息行为是网络用户在认知思维支配下对外部条件作出的反应,是建立在信息需求和思想动机基础之上,利用网络提供的信息内容和信息服务,所从事的信息需求认识与表达,信息查寻、信息选择、信息存储、信息吸收与利用以及信息加工、信息交互等活动。不同职业类型用户的信息行为必然存在区别,比如上网时间、时段及地点,且用户对常用的搜索引擎或数据库类型的选择偏好也将不同。沙勇忠[2]等通过对网络环境下科研人员的信息行为分析,通过网络计量工具webtrends对特定科研机构网站的Web日志文件进行处理,揭示了网络环境下科研人员一些具有重要意义的信息行为特征。随着网络的普及,越来越多的信息通过网络传播,行为主体既网络信息用户,作为网络环境下信息活动的参与者,越来越多地依赖于网络获取信息,然而网络信息复杂多变,如何引导网络用户合理利用网络,成为日益重要的研究课题。本文通过对兰州大学图书馆网络用户的行为进行分析、统计以及对图书馆网站数据进行分析,进一步得到网站访问量特征(如流量的时段特征)、用户行为特征(如访问路径、进站页面、停留时间、退出页面)等信息。这些信息可以揭示网站内在本质,了解网站营运概貌,找出规律与问题,从而达到修正、优化网站,以更好地服务于用户,并引导用户合理利用图书馆资源,提升网站影响力。
2 研究方法及工具
传统的研究方法包括Web日志文件分析法[3]、问卷调查法等。实践证明,用问卷调查法来统计某个特定网站的流量情况,其精度根本无法满足要求。因此,国内外的网络流量目前大多采用日志分析模式进行。本研究利用cnzz统计软件,以2011年11月1日-30日这30天所有访问兰州大学图书馆网站(lib.lzu.省略)用户的行为为研究样本。利用spss统计软件对用户访问行为生成的数据进行统计分析,找出用户访问网站的行为规律。
3 数据统计与分析
网站数据流量分析的指标分为网站访问量指标、用户特征指标和用户的行为特征指标等[4],以下分别予以介绍:
3.1 网站访问量指标
网站访问量是用来描述和衡量访问一个网站的用户数量以及用户所浏览的网页数量的指标,常用的统计指标包括独立访问者数量、重复访问者数量、page view(pv)页面浏览量等。独立访问者数量是在一定统计时间周期内每个固定的访问者,无论他访问本站多少次。只代表唯一的用户。Pv统计的是一定统计时间周期内访问者浏览的页面数量。下面对图书馆30天内的访问量进行统计,日访问量分布图如图1所示:
从图1可以看出,2011年11月5日、11月12日、11月19日、11月27日,访问量降到最低点,这几天正好都是星期六或者星期日,其他时间访问量都比较稳定。Pv、独立访客、IP、新独立访客都是随着时间有规律地波动。兰州大学图书馆每天平均网页浏览量(Pv)为12 054,平均独立访问者数量为2 760,平均新独立访客为926,平均重复访问者数量为1 834,人均浏览次数为4.37。以上数据充分说明兰州大学图书馆的网站拥有较多的独立访问者,并且重复访问者每天在1 800左右。独立访问者越多,说明网站推广越有成效,因此这是最有说服力的评价指标之一,重复访问数量越多表示用户的忠诚度越高,用户对信息的利用率也就更大。人均浏览次数反映出用户对兰州大学图书馆网站的内容感兴趣程度较高,也即网站的粘性较高。 24小时访问量分布图如图2所示:
从图2可以看出,在0点到9:00之间,访问量最少,这段时间正好是用户休息的时间。在每天的9:00-11:00 、14:00-16:00 、20:00-22:00这3个时间段,访问量达到最高峰,因为这3个时间段是科研人员进行科研的黄金时段,即用到图书馆资源最多的时间段。
3.2 用户特征指标
3.2.1 用户所使用的搜索引擎和来路域名统计 从图3可以看出各搜索引擎搜索次数所占比例分别为:百度80.8881%、谷歌9.3009%、搜狗6.1106%、腾讯1.5402%。可以看出,超过80%的用户更倾向于用百度去搜索自己想要的资源、其次为谷歌。在使用搜索引擎搜索时,通常都会使用关键字来搜素用户想要的资源,表1为使用搜索引擎时搜索到兰州大学图书馆时所使用到的关键字统计,从表1可以看到,关键字兰州大学图书馆的搜索次数在所有关键词中所占比例为58%,超出一半,其次为兰州大学图书馆所占比例为14%,这充分证明用户在利用搜索引擎时,心中有较明确的目标,定位准确,主要目标是利用图书馆网站的资源和信息。因此,建立高网站排名的第一步,应选择用户搜索时常用到的关键字,也方便用户通过搜索引擎查找图书馆资源。图4为用户进入兰州大学图书馆的来路域名统计,其中来自lzu.省略的用户占80%,通过百度搜索进兰州大学图书馆网站的用户占10%,可以看出,用户大多是通过校内主页进入图书馆网站的,充分证明,访问兰州大学图书馆资源的用户多为本校师生。
关键词:研究式综合实验;有机合成;波谱分析;结构鉴定
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)38-0196-02
氧化与还原反应在有机化学反应中具有举足轻重的作用,不同类型的有机物选择不同的氧化剂或还原剂会得到不同的产物,是有机合成过程中常用的实验技术,而波谱分析是进行有机反应产物结构鉴定的重要实验手段。一般地有机波谱分析不涉及有机合成化学实验,这就使学生失去了知识关联和相长的机会。在实验教学环节开展科研实践性实验内容,是提高学生实践能力亟待解决的一个关键问题。因此,很有必要设计具有讨论型、探究型及科研与教学相关型的有机波谱分析教学实验。本文以龙脑―樟脑―异龙脑的相互转换及其波谱解析为研究目标,设计了具有启发性、探究性、科研与教学互动型的有机波谱解析研究式综合教学实验。
一、教学过程
(一)课题导入
有机化学(及实验)的两大支柱学科为有机合成与有机波谱分析,在有机合成过程中所合成的产物的结构鉴定离不开有机波谱分析。氧化反应与还原反应是有机合成过程中常用的化学合成方法,在有机化学中具有较为重要的地位。采用现代有机波谱分析法对所得中间体或产物进行结构鉴定,可以判断有机反应进行的程度。
问题1:龙脑氧化成异樟脑一般采用哪一种氧化剂?讨论:有机化学中常用的氧化剂一般可按照氧化反应所要求的介质分为以下3类:第一类为酸性介质氧化剂(过氧化氢、过氧乙酸、六价铬如重铬酸钠和铬酸、硝酸、高锰酸钾、过硫酸铵等);第二类为碱性介质氧化剂(高锰酸钾、次氯酸钠、弱氧化剂Tollens试剂及Fehling试剂等);第三类为中性氧化剂(氧气、溴、碘等)。六价铬是将仲醇氧化成相应的酮最常用的试剂。如Na2Cr2O7+H2SO4及Jones试剂。而实验中所用的龙脑属二级醇,因此可以采用Jones试剂。问题2:樟脑还原成异龙脑一般采用哪一种还原剂?讨论:酮还原成为仲醇一般可用催化氢化、异丙醇铝―异丙醇、硼氢化钠、硼氢化锂等。而实验室使用还原剂常用硼氢化钠。问题3:樟脑通过还原是否可以生成龙脑?讨论:樟脑用硼氢化钠还原时生成的产物有龙脑和异龙脑,这里的还原反应所涉及的主体化学问题可说明如下:NaBH4对羰基化合物的还原,其净结果是氢负离子(H-)对羰基的加成。由于樟脑分子的构象所致,氢负离子对羰基的加成方式以内式较为有利,外式加成则由于两个偕甲基之一引起的空间障碍受到阻碍。因此可以预料,最终产物以内式加成产物异龙脑为主要产物,但不是唯一的产物。副产物是少量的龙脑,产物中异龙脑和龙脑的比例可以通过1H-NMR光谱加以测定。问题4:如何鉴定产物是否生成?讨论:可以采用红外光谱及核磁共振氢谱进行结构的鉴定,如采用红外光谱进行测定时,由于龙脑、异龙脑分子中含有OH,在3350cm-1有一个强而宽的吸收峰,而樟脑中此峰消失,而在1740cm-1新出现一个强峰,显然此峰是υc=0吸收,与五元环酮的羰基吸收一致。若要区分还原产物是异龙脑还是龙脑,由于龙脑和异龙脑的红外图谱十分相似,仅凭IR来区别它们是困难的,因此需要采用核磁共振谱加以确定。问题5:如何用核磁共振氢谱来鉴定产物的结构?讨论:1H-NMR数据:
龙脑的1H-NMR谱,三个甲基化学位移基本相等,樟脑和异龙脑三个甲基三个峰,这是由于羰基的各向异性效应和OH构象的主体效应影响之故。由于龙脑和异龙脑OH所连碳上的氢化学位移有明显的差别,我们可以通过对还原产物1H-NMR测定来求得两者含量的比例。
(二)实验条件的优化
问题1:六价铬选用何种试剂作为氧化剂较为合适?讨论:文献报导较多的是重络酸钠作为氧化剂,但重络酸钠市场上较为少见,且价格较高(美国Aldrich公司产品目录为例),这与重铬酸钠较重铬酸钾难重结晶提纯有关。因此,可以改用重铬酸钾作为氧化剂进行试验。问题2:在测定产物的红外光谱时,采用何种制样技术?讨论:红外光谱的制样方法,对于固态有机物一般采用压片法、糊状法、衰减全反射法及漫反射光谱法等;对于液态有机物一般采用液膜法、溶液法等;对于气态有机物采用气池法。实验过程中所涉及的三种物质均为固体,因此选择压片法较为合适。问题2:三种样品均容易升华,对于红外光谱测定时的制样有何影响?讨论:考虑到龙脑、樟脑及异龙脑三者均易升华,因此在压片制样时应快速测定分析,否则在常温下样品容易挥发。问题3:测定红外光谱时如何避免地平线的出现?讨论:当样品浓度偏大及所压的片偏厚时,所测得的红外光谱图中的吸收峰会出现地平线,避免的方法是在加分散剂时稍多加点,压片时加混合试样稍少一点。问题4:测定核磁共振氢谱时需用何种溶剂?讨论:实验中常用的氘代溶剂有重水、氘代氯仿、氘代苯、氘代丙酮、氘代二甲亚砜等。考虑到氘代氯仿对于有机物的溶解性比较大,因此在核磁共振谱的测定时可以采用氘代氯仿作为溶剂。
二、结束语
通过该实验,使本科生的教学与现代科学研究紧密结合;让学生了解有机合成的中间体需要鉴定的必要性;使学生掌握了龙脑―樟脑―异龙脑的相互转换方法,掌握了相对应的一些实验技能,学会了用波谱分析法如傅里叶变换红外光谱法及核磁共振氢谱法鉴定相互转化过程中所得到的中间体及产物。而且在实践过程中,让学生学会如何分析一项实验技术的优劣,怎样去解决实验过程中出现的问题,从而提高学生分析问题、解决问题的实践能力。
调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。调查方法是科学研究中常用的基本研究方法,它综合运用历史法、观察法等方法以及谈话、问卷、个案研究、测验等科学方式,对教育现象进行有计划的、周密的和系统的了解,并对调查搜集到的大量资料进行分析、综合、比较、归纳,从而为人们提供规律性的知识。调查法中最常用的是问卷调查法,它是以书面提出问题的方式搜集资料的一种研究方法,即调查者就调查项目编制成表式,分发或邮寄给有关人员,请示填写答案,然后回收整理、统计和研究。
2、观察法
观察法是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表,用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象,从而获得资料的一种方法。科学的观察具有目的性和计划性、系统性和可重复性。在科学实验和调查研究中,观察法具有如下几个方面的作用:①扩大人们的感性认识。②启发人们的思维。③导致新的发现。
3、实验法
实验法是通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果联系的一种科研方法。其主要特点是:第一、主动变革性。观察与调查都是在不干预研究对象的前提下去认识研究对象,发现其中的问题。而实验却要求主动操纵实验条件,人为地改变对象的存在方式、变化过程,使它服从于科学认识的需要。第二、控制性。科学实验要求根据研究的需要,借助各种方法技术,减少或消除各种可能影响科学的无关因素的干扰,在简化、纯化的状态下认识研究对象。第三,因果性。实验以发现、确认事物之间的因果联系的有效工具和必要途径。
4、文献研究法
文献研究法是根据一定的研究目的或课题,通过调查文献来获得资料,从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。文献研究法被子广泛用于各种学科研究中。其作用有:①能了解有关问题的历史和现状,帮助确定研究课题。②能形成关于研究对象的一般印象,有助于观察和访问。③能得到现实资料的比较资料。④有助于了解事物的全貌。
5、实证研究法
实证研究法是科学实践研究的一种特殊形式。其依据现有的科学理论和实践的需要,提出设计,利用科学仪器和设备,在自然条件下,通过有目的有步骤地操纵,根据观察、记录、测定与此相伴随的现象的变化来确定条件与现象之间的因果关系的活动。主要目的在于说明各种自变量与某一个因变量的关系。
6、定量分析法
在科学研究中,通过定量分析法可以使人们对研究对象的认识进一步精确化,以便更加科学地揭示规律,把握本质,理清关系,预测事物的发展趋势。
7、定性分析法
定性分析法就是对研究对象进行“质”的方面的分析。具体地说是运用归纳和演绎、分析与综合以及抽象与概括等方法,对获得的各种材料进行思维加工,从而能去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里,达到认识事物本质、揭示内在规律。
8、跨学科研究法
运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行综合研究的方法,也称“交叉研究法”。科学发展运动的规律表明,科学在高度分化中又高度综合,形成一个统一的整体。据有关专家统计,现在世界上有
2000多种学科,而学科分化的趋势还在加剧,但同时各学科间的联系愈来愈紧密,在语言、方法和某些概念方面,有日益统一化的趋势。
9、个案研究法
个案研究法是认定研究对象中的某一特定对象,加以调查分析,弄清其特点及其形成过程的一种研究方法。
个案研究有三种基本类型:(1)个人调查,即对组织中的某一个人进行调查研究;(2)团体调查,即对某个组织或团体进行调查研究;(3)问题调查,即对某个现象或问题进行调查研究。
10、功能分析法
功能分析法是社会科学用来分析社会现象的一种方法,是社会调查常用的分析方法之
一。它通过说明社会现象怎样满足一个社会系统的需要(即具有怎样的功能)来解释社会现象。
11、数量研究法
数量研究法也称“统计分析法”和“定量分析法”,指通过对研究对象的规模、速度、范围、程度等数量关系的分析研究,认识和揭示事物间的相互关系、变化规律和发展趋势,借以达到对事物的正确解释和预测的一种研究方法。
12、模拟法(模型方法)
模拟法是先依照原型的主要特征,创设一个相似的模型,然后通过模型来间接研究原型的一种形容方法。根据模型和原型之间的相似关系,模拟法可分为物理模拟和数学模拟两种。
13、探索性研究法
探索性研究法是高层次的科学研究活动。它是用已知的信息,探索、创造新知识,产生出新颖而独特的成果或产品。
14、信息研究方法
信息研究方法是利用信息来研究系统功能的一种科学研究方法。美国数学、通讯工程师、生理学家维纳认为,客观世界有一种普遍的联系,即信息联系。当前,正处在“信息革命”的新时代,有大量的信息资源,可以开发利用。信息方法就是根据信息论、系统论、控制论的原理,通过对信息的收集、传递、加工和整理获得知识,并应用于实践,以实现新的
目标。信息方法是一种新的科研方法,它以信息来研究系统功能,揭示事物的更深一层次的规律,帮助人们提高和掌握运用规律的能力。
15、经验总结法
经验总结法是通过对实践活动中的具体情况,进行归纳与分析,使之系统化、理论化,上升为经验的一种方法。总结推广先进经验是人类历史上长期运用的较为行之有效的领导方法之一。
16、描述性研究法
描述性研究法是一种简单的研究方法,它将已有的现象、规律和理论通过自己的理解和验证,给予叙述并解释出来。它是对各种理论的一般叙述,更多的是解释别人的论证,但在科学研究中是必不可少的。它能定向地提出问题,揭示弊端,描述现象,介绍经验,它有利于普及工作,它的实例很多,有带揭示性的多种情况的调查;有对实际问题的说明;也有对某些现状的看法等。
17、数学方法
数学方法就是在撇开研究对象的其他一切特性的情况下,用数学工具对研究对象进行一系列量的处理,从而作出正确的说明和判断,得到以数字形式表述的成果。科学研究的对象是质和量的统一体,它们的质和量是紧密联系,质变和量变是互相制约的。要达到真正的科学认识,不仅要研究质的规定性,还必须重视对它们的量进行考察和分析,以便更准确地认识研究对象的本质特性。数学方法主要有统计处理和模糊数学分析方法。
18、思维方法
思维方法是人们正确进行思维和准确表达思想的重要工具,在科学研究中最常用的科学思维方法包括归纳演绎、类比推理、抽象概括、思辩想象、分析综合等,它对于一切科学研究都具有普遍的指导意义。
针对唐山师范学院体育教育专业2009级本科生选题结果进行统计,关于调查研究的选题占82.5%,与往年基本一样。特定的选题内容决定了后面的研究方法,绝大多数学生的论文中尽管有文献资料法、问卷调查法、访谈法、实验法、数理统计法等,实际上绝大多数人仅仅使用了文献法和问卷调查法,其余方法并未真正使用,流于形式。出现以上情况有学生的主观原因也有客观原因。主观方面的原因的学生研究方法能力掌握极少,平时学习中教师没有教给学生一些常见研究方法,仅有极个别学生参与到任课教师课题研究项目,经历一些研究学习,掌握一些科研方法和技巧,而绝大多数学生对研究方法仅仅从体育统计学等课程中零星掌握一点,且缺乏实践训练,因此自身论文设计中只能选择文献资料法及问卷调查法,而文献资料法是学术论文研究最基本的基础性研究方法,因而学生论文主要使用的是问卷调查法,研究论文也是对调查数据做一个简单归类,进行定性描述,缺乏精确的统计分析。研究方法能力的不足反过来也限制了毕业论文的选题,运动生理学、运动生物力学等内容很少涉及,实验法、测量法、统计法应用偏少。客观方面,地方院校体育师资力量相对薄弱,教师本身科研能力有限,在毕业论文的选题和研究方法上缺乏有效指导,另外学校毕业论文规范中对综述性文章比例有一定限制,因此学生更多选择调查性研究论文,但本科生具备的理论水平有限,难以在拟定选题中采用各种研究方法进行深层次挖掘与分析,单一的研究方法限制了毕业论文的质量。
2“体育科研方法”课程的局限性
直到1991年,国家教委出台的第三套体育教育专业《教学计划》中,才在限制选修的课程模块中,设置了“体育方法学”课程,并明确规定在第8学期安排“科学研究与毕业论文”这一环节,其目标是“培养学生的科学思维和文字表达能力”[4]。2003年教育部出台新课程方案中“体育科研方法”规定为一般必修课程,但不硬性规定学分、学时,明确其为研究方法的入门课程,其宗旨是让学生掌握基本科研方法,培养体育科研的能力[5]。“体育科研方法”课程的学习对学生科研能力的掌握,撰写毕业论文至关重要,但目前唐山师范学院相应课程教学存在一定问题。第一点,对课程的重视度不够,体育教育专业培养大纲虽然将“体育科研方法”列为必修课,但考核性质安排为一般考察课,平时和期末考核比较松散,学生简单完成一个考核作业即完成任务,大纲修订时学分、学时的调整比较频繁,效果不理想。第二点,课程安排和“体育统计学”重合较多“,体育科研方法”课程和“体育统计学”课程学时都安排为32学时,两门课程在研究方法的章节教学中重合较多,较多内容重复教学,而且两门课程都是以课堂理论面授为主,内容枯燥,课后实践较少。第三,教师执教能力有待完善,同其他院校类似“,体育科研方法”课程教学由本专业科研能力突出的教师担任,该课程需要教师有丰富的跨学科知识,不但要掌握一定扎实的统计学知识,对本学科科研特点及学术前沿要有深入理解,但近几年教学工作以青年教师为主,教师缺乏系统的科研方法学习,只是根据自身优势科研方向对“体育科研方法”进行一定角度的阐述,而且以理论性灌输为主,与体育科研实践结合较少。结果就是授课内容与学生毕业论文需要不相符合,如教师讲授很多调查性研究方法,一旦学生选择应用实验法相关题目,论文如何撰写就将极大困扰学生,不得不求教指导教师。
3体育教育专业毕业论文引入实验研究的可行性分析
3.1选题内容可行性分析
体育学属于交叉性学科,各专业均涉及大量文科及理科课程。根据黄汉升[3]对2004-2009届全国优秀本科毕业论文的调查,认为运动人体科学类论文是学士论文中总体质量较高的文章,选题能够反映该学科热点问题,实验设计较严谨,仪器比较先进,学生独立操作的能力较强,优秀论文多集中在运动生理、生化方向。体育教育专业和运动人体科学专业虽然培养方向不一样,但体育教育专业课程方案中依然保留大量自然科学类必修课程,可以从理科方向选题去探索体育实践问题,分析动作技术特点,可以从运动生物力学方向选题,涉及人体机能评定,研究评价方法可以从运动生理等角度选题。但体育教育专业选题一大问题就是大量重复,选题困难,无新意和亮点,实验方法应用太少,唐山师范学院体育专业近几年学生毕业论文选题也存在同样问题,学生选题追求简单、易写,以学校体育调查类选题为主,运动人体科学类选题极少。原因是多方面的,首先,学生理论基础极为薄弱,缺乏应用多种研究方法去深度挖掘运动人体科学类论文的内容,不敢有质疑,不了解通过何种渠道去获取文献资料,因此对此类选题不敢涉及,实践访谈中有学生对大学生减肥方法感兴趣,但考虑到要进行实验设计,使用体成分仪进行测试获取数据,还要进一步统计分析,感觉困难,选择放弃。此类情况不少见,实际上对于本科毕业论文的实验设计和要求对于体育教育专业学生并不复杂,需要相关课程教师,尤其是理论课教师教学中引导学生多思考,扎实掌握理论基础。其次,教师的实验教学工作不足,学生实验课学习不够扎实,不能利用现有条件去设计实验思路,还有一个常见原因,那就是学生有良好的实验基础,但不了解此类选题而遗漏,个别地方院校教学和毕业工作思路较为保守,墨守成规,学生毕业论文工作以稳为主,很多指导教师并未引导学生在自然科学方向去选题,一届照搬一届,选题内容上无新意,没有突破。唐山师范学院体育系针对以上情况,2010年开始引导学生选择运动人体科学类选题,并进行精心指导,帮助学生充分利用实验室,进行合理实验设计,个别学生毕业论文质量明显提高,同时也带动了其他学生学习,取得不错效果,证明利用实验室,进行实验设计完成运动人体科学类毕业论文是可行的。例如,有学生对运动性疲劳评价感兴趣,设计体育课后各类恢复手段对疲劳消除影响的实验,测定不同方式恢复方式后人体心率、血压和血乳酸的水平,实验采用重复测量设计,取得良好效果,观察到了积极性恢复手段的应用起到加速心率和血压恢复的过程,学生通过论文的完成也加深了对相关理论的学习。另有学生选择应用性研究,比较不同力量训练方式对跆拳道大学生运动员下肢肌肉爆发力的影响差异,取得预期效果,论文均入选本校优秀本科毕业论文。以上表明,体育教育专业学生采用实验性、测量性等方法,充分利用实验室条件,可扩大选题范围,提高毕业论文的研究价值和质量。
3.2研究方法可行性分析
毕业论文引入实验性工作,一个前提是必须具备相应的实验条件,教育部2005年颁布的《高等学校基础课教学实验室评估标准表》及大学实验室评估标准明确了高校实验室应具备的条件,目前我国体育类院校、师范类体育院系均不同程度建有实验室,唐山师范学院自2007年迎评以来,实验室经过扩建,添置先进设备和仪器,条件满足现有教学和师生的科研要求。实验室条件满足需要,但部分师生对实验重视不够,实验课程没有形成独立的教学体系,实验教学方法不够灵活,考核评价体系不健全,仪器利用率不高,实验教学师资队伍薄弱。这些问题影响了实验室的利用,这也是学生毕业论文利用实验室较少的原因。理论课教师和实验室相关人员要高度重视实验教学,首先思想上予以重视,不能把理论课实验边缘化,改进实验教学方法,增加综合性、设计性实验,让学生主动利用实验室发现问题,解决问题,大力鼓励学生参与到教师科研工作中,使其熟悉实验,喜欢实验,有能力完成运动人体科学选题论文。学院可以制定各种政策鼓励师生充分利用实验室现有的仪器设备,提高科研水平。以前学生毕业论文大部分是问卷调查类型,实验室先进仪器设备利用率不够,实质上与院系整体科研业务水平不高相关。不但实验教学人员科研业务水平要提高,其他理论教学人员也需要熟悉专业理论知识,对实验室加深了解,熟悉相关仪器的原理和用途,形成普遍能够指导学生在自然科学领域选题的能力,建议定期培训师生了解实验室具备的条件和功能定位,也可通过运动人体科学领域学术讲座给师生提供相关信息,要鼓励师生积极学习实验理论。
3.3加大“体育科研方法”课程的作用