绪论:写作既是个人情感的抒发,也是对学术真理的探索,欢迎阅读由发表云整理的11篇化学怎么提高转化率范文,希望它们能为您的写作提供参考和启发。
使学生对概念、原理能正确表述、直接使用。如化学平衡的概念,不仅要引导学生准确地回答什么是“化学平衡”,把握“一定条件”、“正反应速率和逆反应速率相等”、“反应混合物中各组分的浓度保持不变”等关键词语,而且引导学生讨论正、逆反应速率相等是否就是数值一样?从而明确正、逆反应速率的表示方法,以及以不同物质来表示的反应速率之间的关系。
例1.在一定温度下,可逆反应X(g)+3Y(g)
2Z(g)达到平衡的标志是( )
A. Z生成的速率与Z分解的速率相等
B. 单位时间生成amolX,同时生成3amolY
C. X、Y、Z的浓度不再变化
D. X、Y、Z的分子数比为1:3:2
此题是直接运用概念。通过学生讨论(同桌同学、前后同学讨论,全班交流),不仅得到正确的答案A、C,而且还知道错误的原因。从而理解化学反应速率与化学平衡的关系,判断达到平衡的标志和方法(根据化学平衡的概念正、逆反应速率相等或平衡所具有的“定”的特征等),以及怎样分析正、逆反应速率(以不同的反应物或生成物表示)相等。
2问 掌握“为什么?”的知识
使学生深刻理解概念、原理的本质及使用条件,能够正确判断、解释和说明有关问题。如通过对化学反应速率及影响因素、化学平衡及平衡移动因素的全面分析,在正误判断的讨论中,在交流的争辩中,深刻透彻理解化学平衡的特点及平衡移动的原理,并能够用以解决问题。
例2、某温度下在密闭容器中发生如下反应:
若开始时只充入2molE(g),达平衡时,混合气体的压强比起始时增大了20%;若开始时只充入2molM和1molN的混合气体,达平衡时M的转化率为()
A.20%B.40% C.60%D.80%
该题就是让学生通过讨论,在深层次认识化学平衡状态本质的基础上,用理论去解决问题。为什么通过计算只充入E,反应达到平衡时的M的量,就可以计算出M的转化率?可逆反应不论从正反应还是逆反应开始,在相同的条件下达到平衡时的状态是一样的,即平衡混合物中各组成成分的含量不变。因此,由2molE反应计算达到平衡时M的物质的量,与由2molM 和1molN反应达到平衡时M的物质的量相等,从而计算得到M的转化率为60%,答案是C。
例3.在容积固定的密闭的容器中存在如下平衡
A(g)+3B(g) 2C(g) H
某研究小组研究了其它条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,并根据实验数据作出下列关系图:
下列判断一定错误的是( )
A.图I研究的是不同催化剂对反应的影响,且乙使用的催化剂效率较高
B.图II 研究的是压强对反应的影响,且甲的压强较高
C.图II研究的是温度对反应的影响,且甲的温度较高
D.图III研究的是不同催化剂对反应的影响,且甲使用的催化剂效率较高
此题要求学生不但从字面上了解化学反应速率及影响因素、化学平衡及影响因素,而且能结合图象和“特殊点”进行综合分析,为什么图I反映的是乙使用的催化剂效率高,图II反映的是甲的压强较高?全面深刻地认识上面的概念和原理。“欲速则不达”,要帮助同学仔细剖析三个图象的特点,横、竖坐标的含义,图形变化情况,再联系影响反应速率、化学平衡的因素,对照分析得出A、B答案。
3问 获取 “怎样想到的?”方法性知识
引导学生进行思路分析,强化“过程”和“方法”,自我内化,提高思维能力和应用能力,学会方法。如:
例4.在恒温时,一固定容积的容器内发生如下反应:
2NO2(g)N2O4(g)
达平衡时,再向容器内通入一定量的NO2(g),重新达到平衡后,与第一次平衡时相比,NO2的体积分数( )
A.不变 B、增大C.减小 D.无法判断
此题要组织学生讨论:“你是怎样分析和思考的?”,进行思路分析。每个同学会有自己的思维分析过程和方法,可能从反应物浓度的增加,化学平衡的移动去分析,也可能用“途径”分析的方法,将平衡后通入的NO2(g)先放到同温同压下去考虑,再压缩至原固定容积的容器内分析等等。尽量让小组内的每个同学都谈谈思考的过程,不满足得到C的答案,而在于认识的过程。教师还应鼓励思维交锋、思路独创。通过个人的思考、琢磨以及聆听他人的分析,使学生相互启发,悟道、悟理、悟方法,把化学平衡及平衡移动的原理真正内化到自己的知识结构中,并获得应用原理解决问题的科学方法。
例5.在一定温度下,一定体积的密闭容器中有如下平衡:
已知H2和I2起始浓度均为0.10mol/L,达平衡时HI的浓度为0.16mol/L。若H2和I2起始浓度均变为0.20mol/L时,则平衡时H2的浓度(mol/L)是()
A.0.16B.0.08C.0.04D.0.02
此题运用“起始浓度”、“转化浓度”、“平衡浓度”之间的量的关系,可以计算出第一种情况下平衡时H2的已转化的浓度是0.08mol/L,平衡时浓度为0.02mol/L。这是一般同学们的思维过程,但第二种情况下如何思考,由于起始浓度增大一倍,压强也增大一倍,一些同学感到束手无策。其实,仔细分析此反应的特点,不难发现,增大压强不会使平衡移动,因此,平衡时H2的浓度为0.04mol/L。
由于每个同学的知识结构、认知能力、思维品质不尽相同,鼓励学生“讲思路、谈过程”相互交流合作学习,促进发展。有的同学从建立“状态模型”角度思考,两种情况所建立的平衡状态是等效的,较快地得到答案。
以上都是应用平衡移动原理解决问题的思维过程,强调的是勒沙特列原理运用中必须明确是其它条件不变,改变一种条件而引起的平衡移动。若是几个条件同时改变,则需要科学分析。如:
例6.一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2mol SO2和1mol O2,发生下列反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
达平衡后改变下述条件,SO3气体平衡浓度不改变的是( )
A.保持温度和容器体积不变,充入1mol SO3(g)
B.保持温度和容器内压强不变,充入1mol SO3(g)
C.保持温度和容器内压强不变, 充入1mol O2(g)
D.保持温度和容器内压强不变,充入1mol Ar(g)
此题可以先讨论分析各种情况下平衡是否移动、向哪个方向移动,再回答SO3气体平衡浓度是否变化。A 增大了SO3的浓度,平衡向左移动;B充入SO3后达到新的平衡时,与原平衡是等效的,可以认为平衡不移动;C O2的浓度增大,平衡向右移动;D 体积增大,由于反应物浓度减小得多,平衡向左移动。B选项符合题意。这里要引导学生认真分析条件的变化,结合物理学中气体的性质进行讨论。
4问 学活 “能不能变?怎么变?” 的应用性知识
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引导学生开展变式讨论(变题型、变角度、变设问、变方法等等),激活思维、学活知识,提高学生的思维品质。如:
例7.右图曲线a表示放热反应:X(g)+Y(g)
Z(g)+M(s)+N(s)
进行过程中X的转化率随时间变化的关系如a。若要改变起始条件,使反应过程按b曲线进行,可采取的措施是( )
A.升高温度B.加大X的投入量
C.加催化剂D.增大体积
例8.在一定条件下二氧化硫和氧气发生如下反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)+Q(Q>0)
(1)600℃时, 在一密闭容器中,将二氧化硫和氧气混合,反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图,反应处于平衡状态的时间是____________。
(2)据图判断,反应进行至20min时,曲线发生变化的原因是_____________(用文字表达),
10min到15min的曲线变化的原因是______(填写
编号)。
A.加了催化剂B.缩小容器体积
C.降低温度 D.增加SO3的物质的量
以上两题虽然都是图象分析判断题,但设问的角度有所不同,均考查学生识图能力、分析能力。例7考查影响化学反应速率和化学平衡的因素,是从反应物的转化率变化来分析的。若是从各物质在反应过程中,随时间的变化物质的量的变化情况来综合分析化学平衡及影响平衡移动的因素就成了例8的题型。多变的设问将大大增强了学生思维的强度,提高了思维的变通性。(答案:例7 C;例8 (1)15min-20min、25min-30min;(2)增加了O2的量ab。)
例9.一定温度下,反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 达到平衡时,n(SO2) : n(O2) : n(SO3)=2:3:4。缩小体积, 反应再次达到平衡时,n(O2)=0.8mol, n(SO3)=1.4mol,此时SO2的物质的量应是( )
A.0.4molB.0.6mol C.0.8mol D.1.2mol
由于条件给出的是第一次平衡时的各物质的物质的量之比和缩小体积后第二次平衡时的某些物质的量,因此大多数同学可以经过数学计算,解出结果为0.4mol。此时,再深入追问“还有没有更简单的推断方法?”,有的同学从缩小体积压强增大,平衡向右移动的角度进行分析,找到第二次平衡时n(SO2):n(O2)小于2:3,(因为SO2与O2的转化量关系为2:1)SO2物质的量只能是0.4mol。
教师还可以引导学生自编“变式题”,进行一题多变、多解选优的讨论,培养学生思维的灵活性。
“一问”,是表层的认识,突出一个“准”字;“二问”是深层的认识,突出一个“透”字;“三问”是过程的认识,突出一个“悟”字;“四问”是变通批判的认识,突出一个“活”字。“四问”复习策略,改变了学习方式,学生主动参与获得知识、提高能力、学会科学思维方法,使学生由记忆水平学习向理解水平学习、融会贯通水平学习深化,不断提高学生的学习能力。
文章编号:1005-6629(2009)08-0056-03中图分类号:G633.8文献标识码:B
批判性思维是人们对所学知识的真实性、精确性、过程、理论、方法、背景、论据和评价等进行个人的判断,从而对做什么和相信什么做出合理决策的思维认知过程[1]。培养中学生的批判思维能力有利于培养学生独立思考意识,有利于培养学生坚持真理不迷信权威,有利于培养学生的问题意识、探究能力和创新思维能力。中学生因知识和能力所限,常常对所学的知识、看到的或书上的知识迷信或盲从,常常对教师、名人、伟人的言论、观点不敢怀疑,不能灵活地运用所学的知识解决实际的问题,导致他们的批判性思维能力发展不平衡,制约了学生思维品质的进一步提高。如何提高中学生的批判性思维能力呢?
1充分利用化学发展史进行教育,使学生树立批判的意识
从化学发展史上看人们对化学的认识的提高无不和人们的批判性思维有关,事实上就是因为人们敢于对以前的知识、结论的正确性产生怀疑和批判,对它们孜孜以求的探索求证,才能够去粗存精、去伪存真、由现象到本质认识化学的规律,才会推动人们认识的提高和科学的进步。人们对原子结构的认识就充分说明了这一点。在对“人类对原子结构的认识”(化学1・专题―苏教版必修)这一节内容教学时,我设计了下列问题进行批判性思维教育。
(1)阅读教材和查阅资料说说原子结构模型是怎样演变的?
(2)对原子结构模型的演变有突出贡献的科学家有哪几位?他们在历史上还有什么其他突出贡献?
(3)这几位科学家对原子结构模型的贡献是什么?不足的方面有哪些?你怎样看待这些贡献和不足?
(4)从原子结构模型的演变中,可以发现人们的认识规律吗?
(5)从原子结构模型的演变中,能说说科学家所具备的基本素养和科学品质吗?
从对原子结构模型的演变上不难看出:人们的正确认识就是在质疑批判提高,再质疑再批判再提高中螺旋式上升的。汤姆生、卢瑟福、玻尔等几位科学家都是诺贝尔科学奖获得者,他们勇于怀疑科学上的“定论”,不迷信权威,孜孜以求的探索求证,使人们获得了原子结构的科学认识。元素周期表的发明也说明了人们的认识就是在怀疑、批判和探究的过程中得以提高和发展。这类事例不枚胜举,科学发展史一次又一次的告诉我们,谁不迷信权威,敢于与传统观念决裂,敢于提出新问题、新思想、新方法、新见解,谁就能做出创造性的发现。化学学习需要发展批判性思维能力。
2破除迷信、挑战权威,树立批判的勇气和信心
2.1充分利用教材或高考试卷中的错例作为反面教学资源,进行批判性思维的教学,提高学生的批判勇气和信心
例如,在人教版化学(选修3)・化学反应原理[2]第62页[练习]中就有一个错误,原文是这样的:“试解释下列事实:NaHS溶液呈弱酸性,Na2S溶液呈较强碱性;酸式盐NaH2PO4溶液为酸性,Na2HPO4溶液却为碱性”。Na2S溶液水解程度较大碱性较强;NaH2PO4溶液中NaH2PO4的电离程度大于水解程度,溶液呈酸性;Na2HPO4溶液中Na2HPO4的水解程度大于电离程度使溶液呈碱性;教材对上述三种物质的溶液性质叙述正确,无可怀疑;但NaHS的水溶液呈弱酸性吗?换句话说在NaHS溶液中NaHS的电离程度大于水解程度吗?笔者做了NaHS溶液的酸碱性检测实验,发现NaHS溶液显碱性,另外笔者还查阅了H2S水溶液的电离平衡常数,求算出了NaHS溶液的水解常数,发现NaHS溶液的水解常数大于其电离常数,这就说明NaHS溶液应该显碱性,教材的观点是错误的。本人曾以“NaHS溶液呈弱酸性吗?”为题写出论文并发表在《中学化学参考》2008年第10期上。教学时怎样充分利用这一反面教例呢?笔者精心设计了下列问题让学生探究:
(1)NaHS溶液呈弱酸性的观点你认为正确吗?[学生分组活动,质疑、讨论]
(2)想一想你能从那些角度说明你的观点?[从实验探究和理论探究的角度加以引导,使学生的批判层次深化]
(3)请设计实验并验证你的观点。[学生设计实验并验证,教师提供指导]
(4)请查阅资料从理论上探究你的观点的正确性?[理论分析计算求证结论,批判要言之有理,注意批判的深刻性和精确性,提高批判的逻辑性]
(5)这一例子你受到什么启发?[注重科学方法和科学精神教育,树立批判的信心和勇气]
(6)怎样看待教材中的错误?[注重唯物辨证法和人生观教育,使学生的认识更趋理性和合理,有理有利有节提高批判的境界]
(7)你有什么合理化建议?[加强科学精神和人生观教育,升华批判的成果]
再如,2008年全国高等院校招生统一考试(江苏化学试卷)第二十题也犯了一个错误。原题为:
将一定量的SO2和含0.7 mol氧气的空气(忽略CO2)放入一定体积的密闭容器中,550 ℃时,在催化剂作用下发生反应:2SO2+O2 2SO3(正反应放热)。反应达到平衡后,将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液,气体体积减少了21.28 L;再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2,气体的体积又减少了5.6 L(以上气体体积均为标准状况下的体积)。(计算结果保留一位小数)
请回答下列问题:
(1)判断该反应达到平衡状态的标志是_____。(填字母)
a. SO2和SO3浓度相等
b. SO2百分含量保持不变
c. 容器中气体的压强不变
d. SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等
e. 容器中混合气体的密度保持不变
(2)欲提高SO2的转化率,下列措施中可行的是________。(填字母)
a. 向装置中再充入N2b. 向装置中再充入O2
c. 改变反应的催化剂d. 升高温度
(3)求该反应达到平衡时SO3的转化率(用百分数表示)
(4)若将平衡混合气体的5 %通入过量的BaCl2溶液,生成沉淀多少克?试题答案为:(1)bc (2)b
(3)消耗的O2物质的量:0.7 mol-■=0.45 mol
生成的SO3物质的量:0.45 mol×2=0.9 mol
SO2和SO3的物质的量和:■=0.95 mol
反应前的SO2物质的量:0.95 mol
SO2的转化率:■×100 %=94.7 %
(4)在给定的条件下,溶液呈强酸性,BaSO3不会沉淀。因此BaSO4的质量0.9 mol×0.05×233 g/mol≈10.5 %
分析: 第(3)、(4)两问是建立在试题所提供的背景材料分析的基础上的设问的,这就要求试题的背景材料应该准确无误无科学性问题。命题者将反应混合气通入氢氧化钠溶液,误认为氢氧化钠溶液只吸收SO2和SO3不吸收O2,其实溶液中因为生成了亚硫酸钠也可以吸收O2, 或者SO2和O2直接和氢氧化钠溶液反应生成硫酸钠。由此引出的教学设计如下:
(1)该题的答案合理吗?(创设情境,提供批判素材,质疑引起思考和争鸣)
(2)21.28 L气体的成分是什么?有哪些可能的假设?怎样排除和肯定?(提出问题,引导讨论深入,培养思维的严密性、科学性)
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(3)推测命题者是怎样思考这一问题的?他的假设能存在吗?为什么?能证明吗?(换位思考,培养逆向思维、求同和求异思维,培养学生挑战权威的勇气和信心)。
(4)命题者为什么会犯这样的错误?怎样才能避免?(将批判性思维引向深入,防微杜渐,进行科学素养和科学品质教育,升华批判成果)。
在人们的意识里人教版教材和高考试题应该是正确的、权威的、不容置疑的,就是金科玉律;教材和高考试卷上的知识、原理和结论甚至每个字每个词用到一个标点都是经过众多的专家学者反复推敲论证和检验审核的,应该说可信度是非常高的,但是就是这样,也不能保证万无一失。另外,教材和高考试卷的编写、矫正、勘误、审查和出版由许许多多环节组成,有很多人为的因素在里面。换句话说教材和高考试卷中出一点错误也属于人之常情,不能因此否定教材和高考试卷的作用和地位,但我们一定要提高责任意识尽最大可能的避免出错误,考虑问题尽可能周全,如有可能尽量用实验证实,千万不要想当然主观武断,不要误人子弟。对待这些错误不能人云亦云听之任之,这样既学不到真知,又错失一次矫正错误和探究实践的机会。也不能认为这是小事一件,不值一提。1892年,英国学者雷利发现从空气中除去氧气、二氧化碳和水蒸气后得到的氮气密度是1.2572 g/L;而从分解亚硝酸铵得到的氮气的密度为1.2508 g/L,他抓住这一微小差异,进行实验探讨、光谱分析,最后确定是从空气中分离得到的氮气中含有一种新元素――氩导致的这一误差,雷利不人云亦云,敢于怀疑,精于思考,善于批判总结,结果有了新的发现。事实证明幸运往往光顾那些勤于思考、敢于怀疑和善于批判的人。修正错误首先要认识错误,认识错误需要批判性思维,批判性思维需要科学的态度和正确的人生观作指导。
2.2鼓励和支持学生的各种新思想新观点新方法,精心的培育学生的批判意识
中学生要提高批判性思维能力首先要充满自信、敢于怀疑、敢于质疑、不搞迷信、不盲从,要具有好奇心和冒险精神,要具有求胜心和敢于挑战的精神。作为教师要积极的创造条件允许学生自主探究,允许学生表达和提出自己的思想、观点、方法,哪怕是一些幼稚的想法,容纳学生中各种不同意见,允许学生指出老师的失误或所犯的错误,打破“教师万能”观念,鼓励他们查阅资料甚至实验求证探究。切忌对于学生求全责备横加指责,切忌对学生发脾气、不屑一顾、冷嘲热讽甚至打击报复。要知道“弟子不必不如师,师不必贤于弟子”,学生针对老师讲述的内容或问题提出不同的观点、想法或见解,表明了学生是真正的用心思考了,说明学生存在迷惑进而质疑甚至进行了批判,这实质上是学生批判性思维提高的表现。要知道向老师表述观点、想法或见解,学生需要非常大的勇气和信心,这中间有激烈的思想斗争,有肯定有否定、有继承还有扬弃,这不正是我们教育孜孜以求的效果吗?
3教学中要充分运用多种方式和手段,提高学生的批判性思维能力
提高认识改正错误需要有个质疑批判的过程,在这一过程中可以利用各种方法技巧提高学生的批判思维能力。
3.1在日常生活和学习中要养成善于质疑的习惯
“行”成于“思”,“思”起于“疑”,教学时要培养学生的问题意识、独立意识,不人云亦云。要让学生经常自由讨论、争论,多从不同的角度去认识问题,培养学生的发散思维、求异思维和逆向思维能力。要让学生经常地问“为什么”、“怎么样或怎么办”而不是“是不是”。要引导学生学会反思,自己纠错,自我评价。要引导学生反思概念的形成过程和规律的建立条件和建立过程,加深对知识的理解,不断的修正以前的错误认识,从而不断地提高批判思维的能力和水平。
3.2在作业和练习中训练批判性思维
学生由于对新学习的知识、概念和原理不一定认识到位,运用时常常犯这样或那样的错误,有的思维不严密,有的思维逻辑性不强,有的思维广阔性不够。让学生相互批改作业,相互探讨,就能及时发现问题,暴露思维习惯和思维品质的不足,改正错误的认识,提高思辨能力和批判的自觉性。
3.3在实验中发展批判思维能力
在实验中可以这样设计问题:预设的实验现象是什么?你看到相同的预设现象了吗?如果现象和预设相同能得出什么结论?你的预设有什么条件?条件变化还有其他的预设吗?如果现象和预设不同可能的解释有哪些?能否从实验上或理论上证明你的这些解释?别人是怎样认识的?能证明谁的认识更好吗?研究证明实验能提高学生的批判思维能力。
3.4用科学的态度和正确的人生观作指导树立正确的批判方向
批判思维的培养需要学生正确的人生观作指导,对某一问题的批判,决不能只是为了哗众取宠和标新立异,应该为了说明问题,求真务实,为了更正错误避免误人子弟,为了创新和创造,为了科学的发展和技术的进步。同时,自己的观点也要经得起别人的批判,不能闻过则怒,只要是实事求是、客观公正,只要是理由充分,论据正确,我们就要虚心地接受,要闻过则喜,要有一种海纳百川的胸襟,更何况别人的批判有利于改正我们认识的不足,有利于我们的进步和提高。
参考文献:
文章编号:1008-0546(2013)09-0055-03 中图分类号:G632.41 文献标识码:B
一、问题的提出
1. 对比与思考
等效平衡不仅是化学平衡中的一个概念,更是比较转化率大小或平衡体系中物理量大小常用的一种思维分析方式。它对促进学生抽象建模能力和理解化学平衡体系涵义极其重要,但人教版新旧教材对该内容的处理各不相同。
从上表看出,新旧教材均无明确的等效平衡概念,但旧教材以信息形式给出了其“模型”,指出了其“核心”是“组成相同”,还用“实验证明”表明了此为经验规律。新教材对此无任何提及,是新教材暗指要舍弃掉该内容吗?如果不是,如何实施教学呢?
2. 问题与认识
课程标准在认识化学科学主题中指出:“认识模型、比较等科学方法对化学研究的作用”;在化学平衡主题中指出:“认识化学平衡的调控在STSE中的重要作用”。而等效平衡观念建立过程是将化学平衡移动原理建模、比较等科学方法相融合的过程,在此基础上形成的一种行之有效的定量比较的思维分析方法,是不应舍弃的。它依旧是当前各级测试的重要内容,事实上,一线教师一直也没有放弃等效平衡教学。
二、现行教法的缺陷
当前教学基本是沿用旧教材信息呈现的方式引出话题,然后告知等效平衡三种类型后进行演练巩固。此法看似短平快,但学生只会僵硬地依葫芦画瓢,缺乏理性认同,故对“效”的含义自我感知不足,容易受其他物理量的干扰,解决起问题来也缺少灵活性,很多构造等同模型解题的文章也是对此种教学效果的反馈。
事实上,新教材引入化学平衡常数后,等效平衡的教学完全可以借助化学平衡常数的意义,将逻辑思维和建模思维相结合,推动学生以自己的认知方式深入理解等效平衡的含义,在感悟基础上将问题解决的思维方式和建模手段灵活应用于实际问题解决中。
三、等效平衡教学主要环节
1. 用化学平衡常数确立数量关系
请问:(1)甲和乙达平衡时混合物中各物质的物质的量、浓度及其体积分数,达到平衡的时间,热量变化有何关系?导学辅助:温度不变,则化学平衡常数不变,可利用“三步法”寻求突破。
(3)丁和甲平衡时为等效平衡,则c为何值?学生可自行解答。
从上述教学设计可感受到,新教材其实将等效平衡的法则隐含在了化学平衡常数意义之中,而化学平衡常数作为平衡体系的重要性质的功能,可能是受旧教材体例的影响,在当前教学中重视还是不够,依旧沿袭旧教材体例设计等效平衡的教学,学生缺乏对数量关系的感悟,更缺少对构筑中间状态的体验,对概念和方法都自然颇感突兀和抽象。
也不可否认,为了计算方便,在上述计算中所用数据都比较特殊,如果完全把等效平衡问题转化为计算解决,显然是不明智的。
2. 借助平衡移动培养建模思维能力
上图侧重于展示过渡态的作用,即将甲和乙的平衡状态串联成连续变化过程,应用过渡态解题并非学生思维的困惑点,教学难点在于如何解决上图中两个“?”。
学生经过计算感受和思维建模,能够认可并自我建构问题解决的途径和方法,便促进了学生知识技能结构化过程。勒夏特列原理是定性的,其概括性比较强,综合应用起来比较抽象。用平衡常数定量手段进行过渡,通过数据感悟概念核心,借助数据分析从猜想到归纳概括,符合学生的认知心理。
四、结束语
概念原理的教学,本质在于促进学生认知发展,包括认知角度的丰富和认知水平的提高。上述教学过程通过计算促使学生体会等效平衡的这种数量关系特点,突出了如何运用新教材定量研究特点习得这种技能,较好地解决了学生“已知”、“能知”和“怎么知”的关系,相比直接告知成熟的方法来解决问题,多了点引导,便少了份困惑,更挖掘出了新教材变更的合理性。化学反应与原理是学生学习倍感困难的内容,如何破局,需要走进新教材站在学的立场实践实践再实践。
参考文献
[1] 宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书:化学(选修4)[M].北京:人民教育出版社,2011:28~30
一、活用网络整合资源,优化自主合作学习
选取“化学反应条件的优化———工业合成氨”一课进行网络背景下的自主合作学习的原因有:一是本节课内容是“化学反应的方向”“化学反应的限度”“化学反应的速率”等化学理论知识的延续拓展,也是学生综合利用化学理论知识解决实际问题的具体案例,而合成氨反应也是学生熟悉的、典型的平衡体系,是重要的化学工业之一;二是本节课教学内容难度不大,但内容相对分散,而且是学生自开设化学课以来第一次较多地接触到化工生产,适于安排网络教学形式;三是经过高中一年的训练,学生的思维水平正从感性思维、形象思维向理性思维、抽象思维转变,基本上具备积极主动获取知识的能力,参与意识、合作意识已有较明显的提高。同时学生已经完成信息技术课程的学习,掌握信息技术操作的基本技能,足以胜任网络背景下自主合作学习的要求。通过自我实践和探索完成知识的学习和建构是自主合作学习的核心,而网络背景下的自主合作学习的关键是如何运用网络平台整合教学资源。在实施本课程教学时,主要从两方面入手:一方面将学习资源进行筛选、整合,优化呈现方式。如将有关合成氨的学习资源整合成一份资料包,内含:导学案的Word文档,合成氨生产的温度、压强、催化剂数据分析模型、曲线图,合成氨工厂模型建造过程的视频,合成氨生产网络搜索关键词及网址等,这样做有助于学生利用纷繁复杂的知识进行有序的学习;另一方面将学生资源进行整合。如合理地将学生进行分组,本次授课班级有40位学生,通过精心巧妙地编排座位,分为12个小组,每个小组3~4名学生,一人负责上网查资料,一人负责查询提供的信息,一人负责引导讨论并完成电子导学案。分组时力求每个小组的学力水平保持相对均衡,每组都要有较为活跃、善于关心和鼓励他人的学生,以增强组员之间的合作意识。在自主合作学习过程中,要求小组成员明确分工并相互交换角色。整合教学资源的目的是为了运用,那么经过整合的教学资源在课堂上能呈现出预期的精彩吗?不一定,有时可能跟教师的预期相差很远,这就需要灵活运用网络平台,把握教学资源呈现的时机和呈现的形式。如在本节课的教学过程中,讲到合成氨工厂需要庞大而复杂的设备时,顺势引导学生观看资料包中的三维动画及课件中的图片,让学生直观感受实现合成氨工业化生产的困难,学生就会产生质疑:“既然实现合成氨工业化生产那么困难,不研究可以吗?”此时,借机引导学生查看课前印发的阅读材料和资料包中提供的网址上网浏览,了解合成氨的重要性,紧接着用教师机展示归纳好的合成氨的重要性,进而让学生明白学习这节课的必要性和重要性。利用网络平台采集资源、整合资源,并灵活地运用于课堂教学实践中,使课堂教学充满无穷的魅力;同时把课堂交给学生,让他们大胆尝试,学习效率自然就提高了,从而优化自主合作学习。
二、妙用网络克服弊端,提升自主合作学习效果
网络背景下的自主合作学习以学生为主,开放性很强,丰富的教学素材为学生提供了多样化学习的可能,但是,若没有方法指导进行盲目的学习,是很难抓住课程重难点的。另外,课堂有限的时间未必能保证学生学习所有的教学素材。因此,要发挥网络平台的优势,除了选取合适的教学内容,充分做好学情分析以外,还需要教师对学生可能的学习手段和方式做好充分的预设,保证在有限的教学时间内帮助学生达成教学目标。这就需要教师在教学过程设计和教学资源整合上做好文章,充分发挥教师的引导作用。如在实施本课教学时,从以下几个角度入手:一是课前进行理论分析,明确学生自主合作学习的任务,设计电子导学案,通过网络发送在班级QQ群中。在电子导学案中设置的问题有:利用平衡移动的知识分析如何提高氨的产量;利用化学反应速率的知识分析如何提高合成氨的反应速率;从化学平衡的角度和化学反应速率的角度分析温度、压强、催化剂、反应物浓度和生成物浓度对合成氨的影响。当学生在自主合作学习过程中可能会发现达到高转化率与高反应速率所需条件会产生相互矛盾时,再追问几个问题:压强怎么选择?温度怎么确定?N2和H2的体积比为何是1∶2.8?合成氨工业生产中,原料气为什么要循环利用?为什么要在适当的时候将氨气从混合气中分离出来?二是教师有目的地查寻信息,精选网络资源,对丰富的教学素材进行整合与归纳,整理成一份资料包发送到每台学生机上。学生可以通过阅读多媒体课件中提供的信息,并根据提供的相关网址上网浏览相关材料以及阅读教材P68-69中的“化学与技术”,解决电子导学案中的基本问题。三是在学生自主合作学习时,教师有目的地深入到各小组中,参与学生的交流和讨论,对学生的观点、看法做到心中有数,并随机提出问题,引导学生利用网络平台提供的学习素材解决问题。如讨论“合成氨适宜温度选择”这一问题时,学生认为反应速率与化学平衡的结论有矛盾,教师指导学生查询PPT课件中“铁触媒催化能力———温度图”解决温度问题。四是在师生交流环节中选择与课堂重难点有关的问题加以讨论。教师可以利用交互功能,在学生通过网络平台提交的反馈作业中,找出两份具有代表性的作业发送到学生机上进行分析讨论,如在解决生成物浓度对提高合成氨反应速率的影响时,一组学生认为应增大浓度,另一组学生则认为要降低浓度,教师顺势引导小组成员查看课件中合成氨的速率方程,引发小组之间讨论交流、发表看法,共同得出结论:应该是降低氨气的浓度以提高反应速率。网络教学有传统媒体不可比拟的优势,但也存在先天的局限。只有学习的指向性得到保证才能节省课堂时间,才能保证绝大多数学生通过课堂的学习,达成教学目标,学生才有时间在网络平台上学习自己感兴趣的内容,拓宽视野,提升自主合作学习效果。总之,基于网络背景下的自主合作学习,使教材内容与生动的网络信息有机整合,优化了课堂教学结构和学生的学习方式,提高了课堂教学效率;既发挥了教师的主导作用,又充分体现了学生的主体作用,培养了学生自主合作学习的能力和意识。
作者: 沈宝华 单位:福建宁德市民族中学
1 问题的提出
21世纪高新技术发展突飞猛进,高新技术产业已成为当代经济增长的核心,世界各国都在抢占高新技术的制高点。我国在“十一五”规划中更是把发展高新技术产业作为经济结构调整和产业升级的重要手段。我国高新技术产业的工业产值从1998年的7110.66亿元,增长到2007年的50461.17亿元,年均增长24.1%,成为我国经济中最有活力的一部分。2007年,我国高新技术产业保持较快发展,高新技术产品在国际市场的竞争力进一步提高。全年规模以上高新技术产业企业实现工业总产值51207亿元,比上年增长20.4%;完成增加值11551亿元,比上年增长17.8%。当年,我国高新技术产品出口贸易总额为3478亿美元,比上年增长23.6%;高新技术产品出口贸易占全部商品出口贸易总额的比重达到28.6%[1]。目前现代企业管理论文,我国高新技术产业规模迅速扩大,成为拉动国民经济增长和促进产业结构调整的重要力量。
然而,在我国高新技术产业中,一些核心领域缺乏原创性技术,导致企业自主创新能力较为薄弱,缺乏自主知识产权。近年来,中国政府将“提高自主创新能力,建立创新型国家”作为新时期国家发展战略的核心,试图通过技术创新、科技进步来提升产业结构。数据显示,近年来中国高新技术产业创新投入持续攀升,R&D经费从1998年的56.45亿 元,增长到2007年的545.32亿元,年均增长28.44%;R&D人员总量也有大量增长,从1998年的70879人年,增长到2007年的248228人年,年均增长14.94%。但与此同时,新产品销售收入从1998年的1207.254亿元,增长到2007年的10303.222亿元,年均增长只有26.68%,比R&D经费年均增长率还低[1]。由此可见,增加创新资源投入只是发展高新技术产业的必要条件而非充分条件。中国在原创性高新技术产业发展过程中,不仅要注重创新资源的总量投入,更要注重其效率问题,特别是在相对于发达国家,中国科技创新资源严重不足的情况下,效率问题就变得更为突出论文提纲怎么写。
如何设计一个高效的R&D测评系统现代企业管理论文,国外学者做过相关研究。Brown和Svenson(1998)提出了最著名的R&D系统框架模型——B-S模型,认为R&D系统方法由输入、处理系统、输出等八个主要的单元组成[2]。Kerssens-van Drogelen(1999)从影响R&D绩效的权变因素、测度方法和技术等构建了R&D绩效测评系统[3]。Bourne(2000)等认为,实施一个完整的绩效测度体系应包括绩效测度的指标设计、测度指标的选取等四个步骤[4]。Begemann(2000)提出一个动态的绩效测度体系框架[5]。近年来,国内不少学者运用参数或非参数方法从不同视角对高新技术产业效率进行了测度。余泳泽(2009)基于价值链的视角,将高技术产业的技术创新过程分为技术开发和技术成果转化两个阶段,并利用DEA模型分别对各阶段的效率及其影响因素进行了实证研究[6]。官建成、陈凯华(2009)综合运用数据包络分析的松驰测度和临界效率测度模型,对中国高技术产业技术创新效率进行了测度[7]。朱有为、徐康宁(2006)利用随机前沿生产函数测算了中国高技术产业的研发效率及影响因素[8]。
综上文献,国内学者从不同侧面探讨高新技术产业的绩效测评及影响因素,对完善高新技术产业创新理论与实践有不同程度的促进作用。遗憾的是,专门研究原创性高新技术产业创新效率的测评,并分析其效率高低的关键影响因素的文献很少。原创性高新技术产业如何界定?创新效率如何测评?其关键影响因素有哪些?找准并有效解决这些问题,对提高高新技术产业的原创性,并提高原创性高新技术产业创新效率,加快发展原创性高新技术产业起不可或缺的作用,为政府的产业结构优化决策提供科学依据。本文通过界定原创性高新技术产业的范围,基于创新链视角,运用DEA方法从两阶段测度原创性高新技术产业的创新效率,并分析影响效率的关键因素,在此基础上针对性提出有效提高原创性高新技术产业创新效率的政策建议,以期为政府和企业提升我国高新技术产业核心竞争力的决策提供参考。
2 原创性高新技术产业范围界定及创新效率的测度方法
1. 原创性高新技术产业范围界定
在创新的产出方面,专利是一个被经常采用的指标(Griliches,1990[9];池仁勇等,2004[10];官建成、何颖,2005[11];刘树、张玲,2006[12])。在发明、实用新型和外观设计三种专利中现代企业管理论文,发明专利技术含量高且申请量很少受到专利授权机构审查能力的约束,更能客观反映一个地区原始创新能力与科技综合实力(Liu & White,2001[13];Guan & Gao,2009[14];刘凤朝,2006[15] ,白俊红等,2009[16])。新产品销售收入是衡量创新产出的另一个指标,但其中的新产品,若源自于三种专利中的实用新型和外观设计,其技术含量没有发明专利高。鉴于此,本文放弃“新产品销售收入”而以“发明专利”相对近似衡量高新技术产业的原始性。
由于原创性产业的界定在国内尚无先例可循,到目前为此,学术界难以找到比发明专利更好的反映原创性替代指标。本文认为“高新技术产业的拥有发明专利数占三种专利申请总数的百分比”在一定程度上可以相对较好地反映中国高新技术产业的原创性水平。为研究问题的方便,考虑数据的可获得性和样本容量大小对实证结果的影响,以及中国目前高新技术产业原始创新能力较弱的现状。本文从1999-2008年高新技术产业里以“发明专利占专利总数百分比(临界值暂定为70%)”从高新技术产业的17个行业中筛选出反映相对原创性较高的中国原创性高新技术产业的12个行业。需要说明的是,原创性是个相对概念,如果是原创性相对发达的国家,临界值可适当放大。
2.创新效率的测度方法
DEA(Data Envelopment Analysis,数据包络分析)方法是测度同类型决策单元(Decision Making Unit, DMU)相对效率最为常用的方法之一,它由著名运筹学家Charnes、Cooper和Rhodes于1978年首先提出[10],现已广泛应用于银行、高校、医院、保险公司以及制造业、服务业等诸多领域的效率评价。现有文献中,有关区域创新效率的测度亦基本上是基于DEA方法展开的,本文利用DEA方法中的CCR模型,以我国原创性高新技术产业的每个行业为基本决策单元测度其创新效率。对于任一决策单元DMU0,其对偶形式的CCR模型可表示为
式中:为决策单元的个数,和分别为输入与输出变量的个数,为投入要素,为产出要素,为决策单元DMU0的有效值。若且,则决策单元DEA有效;若,且或时,则决策单元为弱DEA有效;若,则决策单元非DEA有效[17]论文提纲怎么写。
3 原创性高新技术产业创新效率的两阶段测度及其分析
完整的技术创新链包括:研究、开发、成果转化和生产四大环节。由于生产环节涉及的要素太多,由于篇幅所限,为简化起见,本文只研究原创性高新性高新技术产业创新链的两个阶段,即:技术开发和成果转化两个阶段(见图1),分别测度两阶段的创新效率。
3.1 两阶段的变量选取与数据说明
1.技术开发阶段
技术开发阶段的投入指标:R&D经费,R&D人员。产出指标:拥有发明专利数,属于一种中间产出现代企业管理论文,它是指将研发投入转化为知识产出的能力,从某个角度反映了原创性科技产出。
数据处理方面,主要考虑三个因素:数据的缺失导致采样不全面;技术投入和产出之间的时滞性;价格因素导致数据的虚增或虚减。(1)在技术开发阶段的投入产出指标数据处理方面,本文采用了移动平均法和线性插值法弥补了部分产业在某些年份数据缺失的问题。(2)科技从研发投入到新专利通常需要一定的周期,同时各种创新活动周期存在较大差异性,例如电子及通信设备制造业的几个月到医药制造业和航空航天器制造业的几年不等,且时有交叉,使得投入和产出数据不对应。本文选择滞后期1 年,投入数据选择1998-2007年,产出数据选择1999-2008年。(3)有关研发经费的平减方面,首先是要确定R&D价格指数来将当年价格核算的经费总值折算为可比价格,根据《中国统计年鉴》(2009)的有关数据,构造R&D价格指数如下:R&D价格指数=0.75*工业品出厂价格指数+0.25*居民消费价格指数。其中工业品出厂价格指数和居民消费价格指数的基年均定为1998年。然后计算出R&D经费1998-2007年的年平均增值率,即,关于R&D存量的折旧率,参考已有文献通常采用的折旧率,基年1998的R&D存量,这里用所有时期的R&D支出的年平均增长率代替1998年之前的R&D支出的平均增长率,则1998的R&D经费存量用公式表示为,以后各年的R&D经费存量通过永续盘存法的方法推导得:。
2.成果转化阶段
成果转化阶段的投入指标:技术投入为技术开发阶段产出,即拥有发明专利数(反映原创性科技产出),经费投入为技术改造经费,人员投入为科技从业人员。产出指标:考虑到要求能直观体现高新技术产业的创新成果在商业上使企业获利的能力,以及市场通过吸收技术创新而带来增强竞争力的能力,因此选用新产品销售收入和新产品出口销售收入作为成果转化阶段的产出指标。
数据处理方面现代企业管理论文,数据的缺失、时滞性的处理方法与技术开发阶段相同。价格指数方面,成果转化阶段的技术投入指标技术改造经费选用的平减指数采用R&D价格指数,而在产出指标新产品销售收入和新产品出口销售收入的平减指数的考虑上,将高新技术产业划分为两类,一类是医药制造业中的三个细分的产业;另一类属于机械电子行业即其余的四大产业。因而在这两个产业的指数选取上也是有所不同的,前者选用化学工业1998年为基年将当年价格核算的经费总值折算为可比价格,后者选用机械工业1998年为基年将当年价格核算的经费总值折算为可比价格。技术改造经费的数据处理在年平均增长率,折旧率以及基年和以后各年的存量处理方法都同研发经费的处理。
3.2 实证结果及分析
1 .我国原创性高新技术产业创新效率整体分析:基于技术创新链视角
根据原创性高新技术产业科技活动的投入产出数据,运用DEA测算两阶段创新效率值(如表1).
表1 技术开发阶段和成果转化阶段效率
行业
技术开发效率
成果转化效率
化学药品制造
0.324
0.209
中成药制造
1
0.055
生物、生化制品的制造
0.54
0.104
飞机制造及修理
0.099
0.501
航天器制造
0.042
0.282
雷达及配套设备制造
0.128
0.531
广播电视设备制造
0.53
0.266
电子器件制造
0.434
0.557
电子元件制造
0.288
0.516
电子计算机整机制造
0.554
1
医疗设备及器械制造
0.99
0.103
仪器仪表制造
0.659
0.157
平均值
0.466
0.357
由表1知,技术开发阶段效率(0.466)的平均值大于成果转化阶段(0.357),说明我国原创性高新技术产业的成果转化效率已落后于技术开发效率,科学技术向现实生产力转化的效率亟待增强。
综合表1的技术开发阶段和成果转化阶段效率(行业)的数据结果,得出各个产业技术创新效率中技术开发阶段和成果转化阶段的二维分布图,如图2所示。
图2 两阶段原创性高新技术产业技术创新效率矩阵图
从图中可以看出,12个行业中只有电子计算机整机制造1个行业处于高技术开发效率高成果转化效率的C区域;落在高技术开发效率低成果转化效率B区域的有5 个行业:中成药制造、医疗设备及器件制造、仪表仪器制造、广播电视设备制造和生物与生化制品制造;位于低技术开发效率高成果转化效率D区域的有4 个行业:电子器件制造、电子元件制造和雷达及配套设备制造、飞机制造及修理;其余的2个行业都落在低技术开发效率低成果转化效率的A区域。
由图2可进一步看出原创性高新技术产业效率的原因及其相应的调整方向,具体如下:
A类行业——低开发低转化
航天器、化学药品制造,这些行业的研发阶段投入了大量资金但收效却不显著,同时在成果转化阶段盲目投资,对投资的质量(消化吸收、技术引进等)重视不够。对于这类行业应该两阶段同时加强,既要提高技术开发效率又要提高成果转化效率。
B类行业——高开发低转化
仪器仪表、医药类、生物与生化制品制造行业等,属于国家相对比较传统行业,有一定的技术积累,并且近几年国家加大研发投入,技术开发效率高;但由于经济不可行,技术不确定现代企业管理论文,缺乏转化资金等,导致成果转化率低。这类行业应当在不降低技术开发阶段效率的前提下,重点加强成果转化阶段的效率。
C类行业——高开发高转化
这类行业属于发展比较成熟的行业,其技术开发阶段的效率和成果转化阶段的效率都比较高, 是其他类型行业发展的目标。这类行业的资金、人才和技术投入与产出发展比较配套,经济发展基础好,属于我国原创性高新技术产业发展的先锋论文提纲怎么写。
D类行业——低开发高转化
电子类、飞机与雷达类,说明此类行业的发展基础比较弱大多是引进后转化,缺乏技术开发,技术开发效率不高;在成果转化阶段,技术比较成熟,实现了较高的成果转化效率,总体上限制了技术创新能力的提升。这类行业应在不降低成果转化阶段效率的前提下,重点提高其技术开发阶段的效率。
图2 整体可看出,我国原创性高新技术行业除了电子类产品外,大部分行业都存在科技成果转化效率偏低的问题。可能的原因是:1、研发项目缺乏市场导向,导致技术转化比较困难。高校、科研院所许多研发成果技术含量高,但生产成本很高,缺乏市场竞争力,或者不具备行业生产能力,导致转化困难。二是许多技术不成熟、不稳定,不具备产业化的基础条件,在技术转移中存在很大的风险。2、技术转移对接程度不高。高校和科研院所的科技成果是为了“科研”而不是为了企业的需求,成果无法迅速转化,科研的重复和浪费现象比较严重现代企业管理论文,导致成果转化效率偏低。3、企业的技术吸收能力不强。我国相当一部分企业的技术属于落后技术、传统技术和限制技术,从而严重制约了企业的技术转移。3、企业技术转移的资金不足。技术成果转化需要大量的资金投入,通常是技术开发的10倍。目前我国企业普遍存在资金不足问题,高新技术产业由于高风险性,很难取得商业银行贷款支持。由于受条件限制,获得政府专项资金扶持的也很少。5、缺乏有效的技术转移机制。一是缺乏相关的法律法规。二是缺乏政策扶持。三是缺乏合理的评估机制。四是缺乏风险投资。五是双方信息不对称[18]。
针对以上四类不同的行业,可以采取不同的提升渠道:单边突破式提升:。即在技术创新过程中,针对各个行业不同的情况,保持住原先的效率高的阶段,以其效率低的阶段为突破口,加强投入和产出的配比,以提升B、D类行业的技术创新的整体效率。
渐进式提升:例如或者。对于A类行业的效率提升方式有多种渠道,就是先集中精力将某一项优势发挥至最大,同时再极力弥补劣势,通过B或D区的过渡,最终成功进入成为C类行业。
跨越式发展:,A类行业需要具备雄厚的经济基础,并且在发展过程中要注重技术开发效率和成果转化效率两手抓,在条件具备的情况下,实现的跳跃式发展渠道是有可能的。
2.技术开发阶段的效率分析及投入与产出分析
用DEA方法测度的技术开发阶段的创新效率及投入冗余与产出松弛情况如下 (见表2).
(1)效率分析
表2 1999-2008年我国原创性高新技术产业技术开发阶段的平均创新效率与差额值
效率
差额
行业
crste
vrste
scale
规模效应
拥有发明专利数
R&D人员
R&D经费
化学药品制造
0.324
0.324
1
-
100
0.0
中成药制造
1
1
1
-
0.0
生物与生化制品的制造
0.54
0.738
0.731
irs
6139.5
飞机制造及修理
0.099
0.099
0.991
irs
1131
0.0
航天器制造
0.042
0.307
0.136
irs
23
8883.5
雷达及配套设备制造
0.128
0.396
0.324
irs
14
52
0.0
广播电视设备制造
0.53
1
0.53
irs
0.0
电子器件制造
0.434
0.435
0.999
-
25944.0
电子元件制造
0.288
0.288
0.997
irs
241
0.0
电子计算机整机制造
0.554
0.563
0.985
irs
91780.1
医疗设备及器械制造
0.99
1
0.99
irs
0.0
仪器仪表制造
0.659
0.66
0.999
irs
2622
0.0
平均值
0.466
0.568
0.807
3
346
11062.3
从表2可看出原创性高新技术产业技术开发阶段的创新效率(crste):
中成药制造和医疗设备及器械制造的创新效率分别为1,0.99,创新效率较高;而飞机制造及修理、航天器制造、雷达及配套设备制造3 个行业的创新效率分别为0.099,0.042,0.128,创新效率较低论文提纲怎么写。生物与生化制品的制造、航天器制造、雷达及配套设备制造、广播电视设备制造、医疗设备及器械制造5 个行业的规模效率分别为:0.731,0.136,0.324,0.53,0.99,分别小于相应行业的纯创新效率现代企业管理论文,无效率主要来自规模无效率,可能的原因:这5个行业规模扩张过快,内部协调管理能力不足管理费用增加幅度大于规模扩张带来的成本降低的幅度。其它行业(除中成药制造外)的规模效率分别大于相应的纯创新效率,无效率主要是源于纯技术无效率。我国原创性高新技术行业技术开发阶段创新效率平均值仅为0.466,创新效率较低可能是因为这些行业过多追求技术开发的投资规模而忽视了技术开发效率。这为各行业技术开发阶段效率低找准症结所在,并提高其效率提供科学依据。
(2)投入冗余与产出松弛、规模效应分析
为了探讨1999-2008年间我国原创性高新技术产业技术开发效率的特点并且寻找未达到有效值的根源,用基于产出导向的DEA模型CCR度量了各个原创性高新技术产业的特点。
从投入角度看,生物与生化制品的制造、航天器制造、电子器件制造、电子计算机整机制造这4个行业都存在研发经费冗余,分别为6239.5万元, 8883.5万元, 25944万元,91780.1万元;相对而言,研发人员显得不足。化学药品制造、飞机制造及修理、雷达及配套设备制造、电子元件制造、仪器仪表制造这5个行业都存在研发人员冗余,分别为100人,1131人, 52人,241人,2622人,相对而言,研发经费显得不足。中成药制造和医疗设备及器械制造的创新效率分别为1,0.99,效率最佳,不存在投入冗余和产出松弛。从产出角度看,航天器制造和雷达及配套设备制造产出松弛分别为23个,14个,存在拥有发明专利总量不足。这些行业需要加大技术开发的原始创新力度。这为进一步调整科技投入产出方向和幅度,提高技术开发阶段效率提供准确的科学依据。
从规模效应来看,除了化学药品制造、中成药制造、电子器件制造这3个行业处于规模效应不变外,其它行业处于规模递增,这些行业可进一步增大研发资源的投入以提高技术开发阶段的效率。
2.成果转化阶段的效率分析及投入与产出分析
用DEA方法测度的成果转化阶段的创新效率及投入冗余与产出松弛情况见(表3)
(1)效率分析
表3 1999-2008年我国原创性高新技术产业成果转化阶段的平均创新效率与差额值
效率
差额
行业
crste
vrste
scale
规模效应
新产品销售收入
新产品出口销售收入
拥有发明专利数
技术改造经费
年平均就业人员
化学药品制造
0.209
0.222
0.904
irs
0.0
586274.6
221151.2
62714
中成药制造
0.055
0.17
0.322
irs
0.0
211811.9
39
0.0
生物与生化制品的制造
0.104
0.69
0.15
irs
0.0
18150.0
27
0.0
飞机制造及修理
0.501
0.534
0.938
irs
0.0
906360.1
390404.7
102711
航天器制造
0.282
1
0.282
irs
0.0
0.0
0.0
雷达及配套设备制造
0.531
1
0.531
irs
0.0
0.0
0.0
广播电视设备制造
0.266
1
0.266
irs
0.0
0.0
0.0
电子器件制造
0.557
0.565
0.985
irs
1415025.5
0.0
264215.0
114122
电子元件制造
0.516
0.533
0.968
irs
918319.9
0.0
235985.1
464750
电子计算机整机制造
1
1
1
-
0.0
0.0
0.0
医疗设备及器械制造
0.103
0.4
0.258
irs
0.0
54444.3
16
0.0
仪器仪表制造
0.157
0.184
0.855
irs
0.0
188935.1
0.0
10241
平均值
0.357
0.608
0.625
194445.4
163831.3
7
92646.3
62878
从表3可看出原创性高新技术产业成果转化的创新效率(crste):
电子计算机整机制造的成果转化效率(为1.000)达到最佳外,其它行业效率都较低;而中成药制造、生物与生化制品制造、化学药品制造、医疗设备及器件制造和仪器仪表制造4 个行业的成果转化效率较低,分别为0.055, 0.104, 0.103, 0.157。生物与生化制品制造、航天器制造、雷达及配套设备制造、广播电视设备制造、医疗设备及器械制造5 个行业的规模效率分别为:0.15, 0.282, 0.531, 0.266, 0.258,分别小于相应的纯创新效率,无效率主要来源于规模无效率;其他行业的无效率均主要来自纯技术无效率,纯技术无效率可能是因为这个行业既定的投入资源提供相应产出能力比较弱。我国原创性高新技术产业在成果转化阶段创新效率平均值仅为0.357现代企业管理论文,创新效率低,可能是因为这些行业过多的追求投资规模,不注重投资效率造成的。这为各行业成果转化阶段创新效率存在的问题找准症结所在,为有效提高其效率提供科学依据。
(2)投入冗余与产出松弛、规模效应分析
从产出角度看,电子器件制造、电子元件制造2 个行业的收益性产出不足,相应的新产品销售收入松弛分别为:1415025.5万元, 918319.9万元。化学药品制造、中成药制造、生物与生化制品的制造、飞机制造及修理、医疗设备及器械制造、医疗设备及器械制造6个行业的竞争性产出存在不足,新产品出口销售收入松弛分别为:586274.6万元,211811.9万元,18150.0万元,906360.1万元,54444.3万元,188935.1万元。这些行业要加大科技成果商业化,同时加大新产品出口的竞争性力度。从投入角度看,造成我国高新技术行业成果转化阶段效率低下的原因主要集中在投入冗余上。中成药制造、生物与生化制品的制造、医疗设备及器械制造,拥有专利发明数与技术改造经费的冗余分别为39个,27个,16个;相对而言,技术改造经费、年平均就业人员显得不足。仪器仪表制造中年平均就业人员的冗余分别为:10241人,相对而言,拥有专利发明数的技术性投入、技术改造经费显得不足。这为进一步调整其科技投入产出方向和幅度,提高成果转化阶段效率提供准确的科学依据。
4 结论与政策启示
4.1 结论
本文运用DEA方法测度了1999-2008年我国原创性高新技术产业各行业创新效率、规模效应、投入与产出的冗余与松弛状况。研究结论可概括为以下几点。第一,我国原创性高新技术产业的成果转化效率已落后于技术开发效率,科学技术向现实生产力转化的效率亟待增强论文提纲怎么写。第二,我国原创性高新技术产业除了电子类产品外,大部分行业都存在科技成果转化效率偏低的问题。第三现代企业管理论文,技术开发阶段,中成药制造和医疗设备及器械制造的创新效率较高,飞机制造及修理、航天器制造、雷达及配套设备制造业的创新效率较低。相对于研发人员和研发经费投入,技术开发阶段的原创性产出(拥有发明专利数)不足。第四,成果转化阶段,电子计算机整机制造创新效率最高外,其它行业效率较低。化学药品制造、中成药制造等行业的竞争性产出存在不足。第五,从投入产出角度看,两个阶段的不同行业创新效率低的原因各不相同,有的源于规模无效率,有的源于纯技术无效率。从规模效应看,两阶段的大部分行业都处于规模递增阶段。
4.2 政策启示
其一,各个行业应根据本行业创新活动是否达到生产前沿、两个阶段的实际投入产出的冗余与松弛、规模性等进行改善,有针对性调整各行业的两阶段的科技投入或产出的方向与幅度,使创新效率尽可能向生产前沿移动。
其二,不同行业根据本行业目前技术创新链的不同阶段创新效率状况,分别单边突破式、激进式、跨越式渠道提升各自创新链的不同阶段创新效率。
其三,为有效提高原创性高新技术行业的成果转化率。可从以下方面着手:提高研发项目缺乏市场导向、技术转移对接程度、企业的技术吸收能力。加大企业技术转移的资金,加大风险投资。完善缺乏有效的技术转移机制的法律法规、政策扶持、合理的评估机制、双方信息的对称化程度。
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1 问题的提出
21世纪高新技术发展突飞猛进,高新技术产业已成为当代经济增长的核心,世界各国都在抢占高新技术的制高点。我国在“十一五”规划中更是把发展高新技术产业作为经济结构调整和产业升级的重要手段。我国高新技术产业的工业产值从1998年的7110.66亿元,增长到2007年的50461.17亿元,年均增长24.1%,成为我国经济中最有活力的一部分。2007年,我国高新技术产业保持较快发展,高新技术产品在国际市场的竞争力进一步提高。全年规模以上高新技术产业企业实现工业总产值51207亿元,比上年增长20.4%;完成增加值11551亿元,比上年增长17.8%。当年,我国高新技术产品出口贸易总额为3478亿美元,比上年增长23.6%;高新技术产品出口贸易占全部商品出口贸易总额的比重达到28.6%[1]。目前现代企业管理论文,我国高新技术产业规模迅速扩大,成为拉动国民经济增长和促进产业结构调整的重要力量。
然而,在我国高新技术产业中,一些核心领域缺乏原创性技术,导致企业自主创新能力较为薄弱,缺乏自主知识产权。近年来,中国政府将“提高自主创新能力,建立创新型国家”作为新时期国家发展战略的核心,试图通过技术创新、科技进步来提升产业结构。数据显示,近年来中国高新技术产业创新投入持续攀升,R&D经费从1998年的56.45亿 元,增长到2007年的545.32亿元,年均增长28.44%;R&D人员总量也有大量增长,从1998年的70879人年,增长到2007年的248228人年,年均增长14.94%。但与此同时,新产品销售收入从1998年的1207.254亿元,增长到2007年的10303.222亿元,年均增长只有26.68%,比R&D经费年均增长率还低[1]。由此可见,增加创新资源投入只是发展高新技术产业的必要条件而非充分条件。中国在原创性高新技术产业发展过程中,不仅要注重创新资源的总量投入,更要注重其效率问题,特别是在相对于发达国家,中国科技创新资源严重不足的情况下,效率问题就变得更为突出论文提纲怎么写。
如何设计一个高效的R&D测评系统现代企业管理论文,国外学者做过相关研究。Brown和Svenson(1998)提出了最著名的R&D系统框架模型——B-S模型,认为R&D系统方法由输入、处理系统、输出等八个主要的单元组成[2]。Kerssens-van Drogelen(1999)从影响R&D绩效的权变因素、测度方法和技术等构建了R&D绩效测评系统[3]。Bourne(2000)等认为,实施一个完整的绩效测度体系应包括绩效测度的指标设计、测度指标的选取等四个步骤[4]。Begemann(2000)提出一个动态的绩效测度体系框架[5]。近年来,国内不少学者运用参数或非参数方法从不同视角对高新技术产业效率进行了测度。余泳泽(2009)基于价值链的视角,将高技术产业的技术创新过程分为技术开发和技术成果转化两个阶段,并利用DEA模型分别对各阶段的效率及其影响因素进行了实证研究[6]。官建成、陈凯华(2009)综合运用数据包络分析的松驰测度和临界效率测度模型,对中国高技术产业技术创新效率进行了测度[7]。朱有为、徐康宁(2006)利用随机前沿生产函数测算了中国高技术产业的研发效率及影响因素[8]。
综上文献,国内学者从不同侧面探讨高新技术产业的绩效测评及影响因素,对完善高新技术产业创新理论与实践有不同程度的促进作用。遗憾的是,专门研究原创性高新技术产业创新效率的测评,并分析其效率高低的关键影响因素的文献很少。原创性高新技术产业如何界定?创新效率如何测评?其关键影响因素有哪些?找准并有效解决这些问题,对提高高新技术产业的原创性,并提高原创性高新技术产业创新效率,加快发展原创性高新技术产业起不可或缺的作用,为政府的产业结构优化决策提供科学依据。本文通过界定原创性高新技术产业的范围,基于创新链视角,运用DEA方法从两阶段测度原创性高新技术产业的创新效率,并分析影响效率的关键因素,在此基础上针对性提出有效提高原创性高新技术产业创新效率的政策建议,以期为政府和企业提升我国高新技术产业核心竞争力的决策提供参考。
2 原创性高新技术产业范围界定及创新效率的测度方法
1. 原创性高新技术产业范围界定
在创新的产出方面,专利是一个被经常采用的指标(Griliches,1990[9];池仁勇等,2004[10];官建成、何颖,2005[11];刘树、张玲,2006[12])。在发明、实用新型和外观设计三种专利中现代企业管理论文,发明专利技术含量高且申请量很少受到专利授权机构审查能力的约束,更能客观反映一个地区原始创新能力与科技综合实力(Liu & White,2001[13];Guan & Gao,2009[14];刘凤朝,2006[15] ,白俊红等,2009[16])。新产品销售收入是衡量创新产出的另一个指标,但其中的新产品,若源自于三种专利中的实用新型和外观设计,其技术含量没有发明专利高。鉴于此,本文放弃“新产品销售收入”而以“发明专利”相对近似衡量高新技术产业的原始性。
由于原创性产业的界定在国内尚无先例可循,到目前为此,学术界难以找到比发明专利更好的反映原创性替代指标。本文认为“高新技术产业的拥有发明专利数占三种专利申请总数的百分比”在一定程度上可以相对较好地反映中国高新技术产业的原创性水平。为研究问题的方便,考虑数据的可获得性和样本容量大小对实证结果的影响,以及中国目前高新技术产业原始创新能力较弱的现状。本文从1999-2008年高新技术产业里以“发明专利占专利总数百分比(临界值暂定为70%)”从高新技术产业的17个行业中筛选出反映相对原创性较高的中国原创性高新技术产业的12个行业。需要说明的是,原创性是个相对概念,如果是原创性相对发达的国家,临界值可适当放大。
2.创新效率的测度方法
DEA(Data Envelopment Analysis,数据包络分析)方法是测度同类型决策单元(Decision Making Unit, DMU)相对效率最为常用的方法之一,它由著名运筹学家Charnes、Cooper和Rhodes于1978年首先提出[10],现已广泛应用于银行、高校、医院、保险公司以及制造业、服务业等诸多领域的效率评价。现有文献中,有关区域创新效率的测度亦基本上是基于DEA方法展开的,本文利用DEA方法中的CCR模型,以我国原创性高新技术产业的每个行业为基本决策单元测度其创新效率。对于任一决策单元DMU0,其对偶形式的CCR模型可表示为
式中:为决策单元的个数,和分别为输入与输出变量的个数,为投入要素,为产出要素,为决策单元DMU0的有效值。若且,则决策单元DEA有效;若,且或时,则决策单元为弱DEA有效;若,则决策单元非DEA有效[17]论文提纲怎么写。
3 原创性高新技术产业创新效率的两阶段测度及其分析
完整的技术创新链包括:研究、开发、成果转化和生产四大环节。由于生产环节涉及的要素太多,由于篇幅所限,为简化起见,本文只研究原创性高新性高新技术产业创新链的两个阶段,即:技术开发和成果转化两个阶段(见图1),分别测度两阶段的创新效率。
3.1 两阶段的变量选取与数据说明
1.技术开发阶段
技术开发阶段的投入指标:R&D经费,R&D人员。产出指标:拥有发明专利数,属于一种中间产出现代企业管理论文,它是指将研发投入转化为知识产出的能力,从某个角度反映了原创性科技产出。
数据处理方面,主要考虑三个因素:数据的缺失导致采样不全面;技术投入和产出之间的时滞性;价格因素导致数据的虚增或虚减。(1)在技术开发阶段的投入产出指标数据处理方面,本文采用了移动平均法和线性插值法弥补了部分产业在某些年份数据缺失的问题。(2)科技从研发投入到新专利通常需要一定的周期,同时各种创新活动周期存在较大差异性,例如电子及通信设备制造业的几个月到医药制造业和航空航天器制造业的几年不等,且时有交叉,使得投入和产出数据不对应。本文选择滞后期1 年,投入数据选择1998-2007年,产出数据选择1999-2008年。(3)有关研发经费的平减方面,首先是要确定R&D价格指数来将当年价格核算的经费总值折算为可比价格,根据《中国统计年鉴》(2009)的有关数据,构造R&D价格指数如下:R&D价格指数=0.75*工业品出厂价格指数+0.25*居民消费价格指数。其中工业品出厂价格指数和居民消费价格指数的基年均定为1998年。然后计算出R&D经费1998-2007年的年平均增值率,即,关于R&D存量的折旧率,参考已有文献通常采用的折旧率,基年1998的R&D存量,这里用所有时期的R&D支出的年平均增长率代替1998年之前的R&D支出的平均增长率,则1998的R&D经费存量用公式表示为,以后各年的R&D经费存量通过永续盘存法的方法推导得:。
2.成果转化阶段
成果转化阶段的投入指标:技术投入为技术开发阶段产出,即拥有发明专利数(反映原创性科技产出),经费投入为技术改造经费,人员投入为科技从业人员。产出指标:考虑到要求能直观体现高新技术产业的创新成果在商业上使企业获利的能力,以及市场通过吸收技术创新而带来增强竞争力的能力,因此选用新产品销售收入和新产品出口销售收入作为成果转化阶段的产出指标。
数据处理方面现代企业管理论文,数据的缺失、时滞性的处理方法与技术开发阶段相同。价格指数方面,成果转化阶段的技术投入指标技术改造经费选用的平减指数采用R&D价格指数,而在产出指标新产品销售收入和新产品出口销售收入的平减指数的考虑上,将高新技术产业划分为两类,一类是医药制造业中的三个细分的产业;另一类属于机械电子行业即其余的四大产业。因而在这两个产业的指数选取上也是有所不同的,前者选用化学工业1998年为基年将当年价格核算的经费总值折算为可比价格,后者选用机械工业1998年为基年将当年价格核算的经费总值折算为可比价格。技术改造经费的数据处理在年平均增长率,折旧率以及基年和以后各年的存量处理方法都同研发经费的处理。
3.2 实证结果及分析
1 .我国原创性高新技术产业创新效率整体分析:基于技术创新链视角
根据原创性高新技术产业科技活动的投入产出数据,运用DEA测算两阶段创新效率值(如表1).
表1 技术开发阶段和成果转化阶段效率
行业
技术开发效率
成果转化效率
化学药品制造
0.324
0.209
中成药制造
1
0.055
生物、生化制品的制造
0.54
0.104
飞机制造及修理
0.099
0.501
航天器制造
0.042
0.282
雷达及配套设备制造
0.128
0.531
广播电视设备制造
0.53
0.266
电子器件制造
0.434
0.557
电子元件制造
0.288
0.516
电子计算机整机制造
0.554
1
医疗设备及器械制造
0.99
0.103
仪器仪表制造
0.659
0.157
平均值
0.466
0.357
由表1知,技术开发阶段效率(0.466)的平均值大于成果转化阶段(0.357),说明我国原创性高新技术产业的成果转化效率已落后于技术开发效率,科学技术向现实生产力转化的效率亟待增强。
综合表1的技术开发阶段和成果转化阶段效率(行业)的数据结果,得出各个产业技术创新效率中技术开发阶段和成果转化阶段的二维分布图,如图2所示。
图2 两阶段原创性高新技术产业技术创新效率矩阵图
从图中可以看出,12个行业中只有电子计算机整机制造1个行业处于高技术开发效率高成果转化效率的C区域;落在高技术开发效率低成果转化效率B区域的有5 个行业:中成药制造、医疗设备及器件制造、仪表仪器制造、广播电视设备制造和生物与生化制品制造;位于低技术开发效率高成果转化效率D区域的有4 个行业:电子器件制造、电子元件制造和雷达及配套设备制造、飞机制造及修理;其余的2个行业都落在低技术开发效率低成果转化效率的A区域。
由图2可进一步看出原创性高新技术产业效率的原因及其相应的调整方向,具体如下:
A类行业——低开发低转化
航天器、化学药品制造,这些行业的研发阶段投入了大量资金但收效却不显著,同时在成果转化阶段盲目投资,对投资的质量(消化吸收、技术引进等)重视不够。对于这类行业应该两阶段同时加强,既要提高技术开发效率又要提高成果转化效率。
B类行业——高开发低转化
仪器仪表、医药类、生物与生化制品制造行业等,属于国家相对比较传统行业,有一定的技术积累,并且近几年国家加大研发投入,技术开发效率高;但由于经济不可行,技术不确定现代企业管理论文,缺乏转化资金等,导致成果转化率低。这类行业应当在不降低技术开发阶段效率的前提下,重点加强成果转化阶段的效率。
C类行业——高开发高转化
这类行业属于发展比较成熟的行业,其技术开发阶段的效率和成果转化阶段的效率都比较高, 是其他类型行业发展的目标。这类行业的资金、人才和技术投入与产出发展比较配套,经济发展基础好,属于我国原创性高新技术产业发展的先锋论文提纲怎么写。
D类行业——低开发高转化
电子类、飞机与雷达类,说明此类行业的发展基础比较弱大多是引进后转化,缺乏技术开发,技术开发效率不高;在成果转化阶段,技术比较成熟,实现了较高的成果转化效率,总体上限制了技术创新能力的提升。这类行业应在不降低成果转化阶段效率的前提下,重点提高其技术开发阶段的效率。
图2 整体可看出,我国原创性高新技术行业除了电子类产品外,大部分行业都存在科技成果转化效率偏低的问题。可能的原因是:1、研发项目缺乏市场导向,导致技术转化比较困难。高校、科研院所许多研发成果技术含量高,但生产成本很高,缺乏市场竞争力,或者不具备行业生产能力,导致转化困难。二是许多技术不成熟、不稳定,不具备产业化的基础条件,在技术转移中存在很大的风险。2、技术转移对接程度不高。高校和科研院所的科技成果是为了“科研”而不是为了企业的需求,成果无法迅速转化,科研的重复和浪费现象比较严重现代企业管理论文,导致成果转化效率偏低。3、企业的技术吸收能力不强。我国相当一部分企业的技术属于落后技术、传统技术和限制技术,从而严重制约了企业的技术转移。3、企业技术转移的资金不足。技术成果转化需要大量的资金投入,通常是技术开发的10倍。目前我国企业普遍存在资金不足问题,高新技术产业由于高风险性,很难取得商业银行贷款支持。由于受条件限制,获得政府专项资金扶持的也很少。5、缺乏有效的技术转移机制。一是缺乏相关的法律法规。二是缺乏政策扶持。三是缺乏合理的评估机制。四是缺乏风险投资。五是双方信息不对称[18]。
针对以上四类不同的行业,可以采取不同的提升渠道:单边突破式提升:。即在技术创新过程中,针对各个行业不同的情况,保持住原先的效率高的阶段,以其效率低的阶段为突破口,加强投入和产出的配比,以提升B、D类行业的技术创新的整体效率。
渐进式提升:例如或者。对于A类行业的效率提升方式有多种渠道,就是先集中精力将某一项优势发挥至最大,同时再极力弥补劣势,通过B或D区的过渡,最终成功进入成为C类行业。
跨越式发展:,A类行业需要具备雄厚的经济基础,并且在发展过程中要注重技术开发效率和成果转化效率两手抓,在条件具备的情况下,实现的跳跃式发展渠道是有可能的。
2.技术开发阶段的效率分析及投入与产出分析
用DEA方法测度的技术开发阶段的创新效率及投入冗余与产出松弛情况如下 (见表2).
(1)效率分析
表2 1999-2008年我国原创性高新技术产业技术开发阶段的平均创新效率与差额值
效率
差额
行业
crste
vrste
scale
规模效应
拥有发明专利数
R&D人员
R&D经费
化学药品制造
0.324
0.324
1
-
100
0.0
中成药制造
1
1
1
-
0.0
生物与生化制品的制造
0.54
0.738
0.731
irs
6139.5
飞机制造及修理
0.099
0.099
0.991
irs
1131
0.0
航天器制造
0.042
0.307
0.136
irs
23
8883.5
雷达及配套设备制造
0.128
0.396
0.324
irs
14
52
0.0
广播电视设备制造
0.53
1
0.53
irs
0.0
电子器件制造
0.434
0.435
0.999
-
25944.0
电子元件制造
0.288
0.288
0.997
irs
241
0.0
电子计算机整机制造
0.554
0.563
0.985
irs
91780.1
医疗设备及器械制造
0.99
1
0.99
irs
0.0
仪器仪表制造
0.659
0.66
0.999
irs
2622
0.0
平均值
0.466
0.568
0.807
3
346
11062.3
从表2可看出原创性高新技术产业技术开发阶段的创新效率(crste):
中成药制造和医疗设备及器械制造的创新效率分别为1,0.99,创新效率较高;而飞机制造及修理、航天器制造、雷达及配套设备制造3 个行业的创新效率分别为0.099,0.042,0.128,创新效率较低论文提纲怎么写。生物与生化制品的制造、航天器制造、雷达及配套设备制造、广播电视设备制造、医疗设备及器械制造5 个行业的规模效率分别为:0.731,0.136,0.324,0.53,0.99,分别小于相应行业的纯创新效率现代企业管理论文,无效率主要来自规模无效率,可能的原因:这5个行业规模扩张过快,内部协调管理能力不足管理费用增加幅度大于规模扩张带来的成本降低的幅度。其它行业(除中成药制造外)的规模效率分别大于相应的纯创新效率,无效率主要是源于纯技术无效率。我国原创性高新技术行业技术开发阶段创新效率平均值仅为0.466,创新效率较低可能是因为这些行业过多追求技术开发的投资规模而忽视了技术开发效率。这为各行业技术开发阶段效率低找准症结所在,并提高其效率提供科学依据。
(2)投入冗余与产出松弛、规模效应分析
为了探讨1999-2008年间我国原创性高新技术产业技术开发效率的特点并且寻找未达到有效值的根源,用基于产出导向的DEA模型CCR度量了各个原创性高新技术产业的特点。
从投入角度看,生物与生化制品的制造、航天器制造、电子器件制造、电子计算机整机制造这4个行业都存在研发经费冗余,分别为6239.5万元, 8883.5万元, 25944万元,91780.1万元;相对而言,研发人员显得不足。化学药品制造、飞机制造及修理、雷达及配套设备制造、电子元件制造、仪器仪表制造这5个行业都存在研发人员冗余,分别为100人,1131人, 52人,241人,2622人,相对而言,研发经费显得不足。中成药制造和医疗设备及器械制造的创新效率分别为1,0.99,效率最佳,不存在投入冗余和产出松弛。从产出角度看,航天器制造和雷达及配套设备制造产出松弛分别为23个,14个,存在拥有发明专利总量不足。这些行业需要加大技术开发的原始创新力度。这为进一步调整科技投入产出方向和幅度,提高技术开发阶段效率提供准确的科学依据。
从规模效应来看,除了化学药品制造、中成药制造、电子器件制造这3个行业处于规模效应不变外,其它行业处于规模递增,这些行业可进一步增大研发资源的投入以提高技术开发阶段的效率。
2.成果转化阶段的效率分析及投入与产出分析
用DEA方法测度的成果转化阶段的创新效率及投入冗余与产出松弛情况见(表3)
(1)效率分析
表3 1999-2008年我国原创性高新技术产业成果转化阶段的平均创新效率与差额值
效率
差额
行业
crste
vrste
scale
规模效应
新产品销售收入
新产品出口销售收入
拥有发明专利数
技术改造经费
年平均就业人员
化学药品制造
0.209
0.222
0.904
irs
0.0
586274.6
221151.2
62714
中成药制造
0.055
0.17
0.322
irs
0.0
211811.9
39
0.0
生物与生化制品的制造
0.104
0.69
0.15
irs
0.0
18150.0
27
0.0
飞机制造及修理
0.501
0.534
0.938
irs
0.0
906360.1
390404.7
102711
航天器制造
0.282
1
0.282
irs
0.0
0.0
0.0
雷达及配套设备制造
0.531
1
0.531
irs
0.0
0.0
0.0
广播电视设备制造
0.266
1
0.266
irs
0.0
0.0
0.0
电子器件制造
0.557
0.565
0.985
irs
1415025.5
0.0
264215.0
114122
电子元件制造
0.516
0.533
0.968
irs
918319.9
0.0
235985.1
464750
电子计算机整机制造
1
1
1
-
0.0
0.0
0.0
医疗设备及器械制造
0.103
0.4
0.258
irs
0.0
54444.3
16
0.0
仪器仪表制造
0.157
0.184
0.855
irs
0.0
188935.1
0.0
10241
平均值
0.357
0.608
0.625
194445.4
163831.3
7
92646.3
62878
从表3可看出原创性高新技术产业成果转化的创新效率(crste):
电子计算机整机制造的成果转化效率(为1.000)达到最佳外,其它行业效率都较低;而中成药制造、生物与生化制品制造、化学药品制造、医疗设备及器件制造和仪器仪表制造4 个行业的成果转化效率较低,分别为0.055, 0.104, 0.103, 0.157。生物与生化制品制造、航天器制造、雷达及配套设备制造、广播电视设备制造、医疗设备及器械制造5 个行业的规模效率分别为:0.15, 0.282, 0.531, 0.266, 0.258,分别小于相应的纯创新效率,无效率主要来源于规模无效率;其他行业的无效率均主要来自纯技术无效率,纯技术无效率可能是因为这个行业既定的投入资源提供相应产出能力比较弱。我国原创性高新技术产业在成果转化阶段创新效率平均值仅为0.357现代企业管理论文,创新效率低,可能是因为这些行业过多的追求投资规模,不注重投资效率造成的。这为各行业成果转化阶段创新效率存在的问题找准症结所在,为有效提高其效率提供科学依据。
(2)投入冗余与产出松弛、规模效应分析
从产出角度看,电子器件制造、电子元件制造2 个行业的收益性产出不足,相应的新产品销售收入松弛分别为:1415025.5万元, 918319.9万元。化学药品制造、中成药制造、生物与生化制品的制造、飞机制造及修理、医疗设备及器械制造、医疗设备及器械制造6个行业的竞争性产出存在不足,新产品出口销售收入松弛分别为:586274.6万元,211811.9万元,18150.0万元,906360.1万元,54444.3万元,188935.1万元。这些行业要加大科技成果商业化,同时加大新产品出口的竞争性力度。从投入角度看,造成我国高新技术行业成果转化阶段效率低下的原因主要集中在投入冗余上。中成药制造、生物与生化制品的制造、医疗设备及器械制造,拥有专利发明数与技术改造经费的冗余分别为39个,27个,16个;相对而言,技术改造经费、年平均就业人员显得不足。仪器仪表制造中年平均就业人员的冗余分别为:10241人,相对而言,拥有专利发明数的技术性投入、技术改造经费显得不足。这为进一步调整其科技投入产出方向和幅度,提高成果转化阶段效率提供准确的科学依据。
4 结论与政策启示
4.1 结论
本文运用DEA方法测度了1999-2008年我国原创性高新技术产业各行业创新效率、规模效应、投入与产出的冗余与松弛状况。研究结论可概括为以下几点。第一,我国原创性高新技术产业的成果转化效率已落后于技术开发效率,科学技术向现实生产力转化的效率亟待增强论文提纲怎么写。第二,我国原创性高新技术产业除了电子类产品外,大部分行业都存在科技成果转化效率偏低的问题。第三现代企业管理论文,技术开发阶段,中成药制造和医疗设备及器械制造的创新效率较高,飞机制造及修理、航天器制造、雷达及配套设备制造业的创新效率较低。相对于研发人员和研发经费投入,技术开发阶段的原创性产出(拥有发明专利数)不足。第四,成果转化阶段,电子计算机整机制造创新效率最高外,其它行业效率较低。化学药品制造、中成药制造等行业的竞争性产出存在不足。第五,从投入产出角度看,两个阶段的不同行业创新效率低的原因各不相同,有的源于规模无效率,有的源于纯技术无效率。从规模效应看,两阶段的大部分行业都处于规模递增阶段。
4.2 政策启示
其一,各个行业应根据本行业创新活动是否达到生产前沿、两个阶段的实际投入产出的冗余与松弛、规模性等进行改善,有针对性调整各行业的两阶段的科技投入或产出的方向与幅度,使创新效率尽可能向生产前沿移动。
其二,不同行业根据本行业目前技术创新链的不同阶段创新效率状况,分别单边突破式、激进式、跨越式渠道提升各自创新链的不同阶段创新效率。
其三,为有效提高原创性高新技术行业的成果转化率。可从以下方面着手:提高研发项目缺乏市场导向、技术转移对接程度、企业的技术吸收能力。加大企业技术转移的资金,加大风险投资。完善缺乏有效的技术转移机制的法律法规、政策扶持、合理的评估机制、双方信息的对称化程度。
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[文章编号]1004-0463(2012)06-0052-02
《化学反应原理》模块作为高中化学新课程选修课程中重要的组成部分,是化学学科理论基础之一,也是高考必选模块。由于研究对象的复杂性和关联性、研究层次的多样性和交错性、研究方法的综合性和实用性,成为学生学习、教师教学的难点。如何理解除模块的教学功能、把握教学内容的深度和广度,运用多元化的设计策略来提高教学的有效性呢?本文就此问题谈谈自己在这方面的教学实践体会。
一、从课程标准的研读中领悟《化学反应原理》模块的教学功能价值
高中化学课程标准指出:《化学反应原理》模块的内容主要从化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡以及溶液中的离子平衡等三个方面来探索化学反应的规律及其应用。通过本模块的学习让学生在以下四个方面得到发展:一是认识化学变化中能量转化所遵循的基本原理,初步形成关于物质变化的正确观念。二是了解化学反应中能量变化所遵循的规律,知道化学反应原理在生活、生产和科学研究领域中如何应用。三是赞赏运用化学反应原理合成新物质对科学技术和人类社会文明所起的重要作用,能列生产、生活和自然界中的有关化学变化现象进行合理的解释。四是激发学生学习化学的兴趣。化学反应原理揭示了化学反应的本质规律,它能帮助学生深入理解元素化合物知识,促进学生的化学反应知识系统化、结构化,帮助学生发展逻辑推理能力,促进学生的化学素养。通过该模块的学习要让学生学会怎样看待物质和物质变化、学会研究化学和化学变化的方法、学会怎么看待化学,学化学可以干什么,即化学研究可以促进人类社会的和谐发展。为有志于从事化学及其相关专业的学生提供较为完整和系统的化学反应原理的相关知识,为他们将来进一步学习化学打好基础。
二、研究教材的知识体系。把握教学的深度和广度
化学反应原理是人类总结得到的化学反应的一般规律,涉及化学反应的能量转化、方向、限度、速率以及机理等方面的问题。与原教材有相似之处,与《化学必修2》也有相似之处,但同中有变。内容变化了,增加了熵与熵变、化学反应的方向性、电离常数、沉淀溶解平衡等知识;要求变化了,某些知识的教学要求有所提高,例如,盖斯定律从“阅读”提高到“能用盖斯定律进行计算”,化学平衡常数从“了解”提高到“知道化学平衡常数的涵义,能利用化学平衡常数计算反应的转化率”等;内容组织也发生了很大变化,增设了很多栏目引导学生探究、分析、比较、归纳,更加关注化学与社会的联系,突出化学的应用价值。该模块教学内容的深度和广度主要抓住两条线:一个是模块线,同样的教学内容在不同模块的功能定位、教育价值、教学的深度和广度是不一样的;第二条线就是要纵向地看到必修、选修和高考这三个层级在处理相关内容时的学习水平差异性。不可盲目拓宽原理内容的深度和广度,找准内容的定位。注意与必修内容的衔接(原电池、电解池、化学反应速率和限度),注意教材内部内容的衔接(反应焓变一反应方向的判断一化学平衡移动一溶液中的离子平衡,如电离平衡、水解平衡、溶解平衡等),注意与大学内容的衔接(焓变、熵变、化学反应的方向、沉淀溶解平衡)。例如,原电池这部分内容在必修阶段就是为了建立“化学反应能够把化学能转换成电能”这样一个观念,以原电池作为模型来帮助学生建立能量转换的观点,所以它的重点不在于对原电池的构成条件的认识,也不在定量的计算。在《化学反应原理》模块中的要求是理性的认识水平,要讨论电极反应、电池反应、原电池的本质,包括原电池的各种变式金属腐蚀的问题也会涉及到。不能因为看到高考题出这样的题就认为必修教学讲原电池也要讲到这个水平,这就违反了学生的认识规律,违背新课程“分阶段学习、螺旋式上升”的特点,是不符合新课程的课程结构设置的。
三、运用多元化的教学设计策略,提高教学的有效性
1 明确知识脉络,抓住认知脉络,设置问题线索,提供事实和证据。建构主义理论认为:对学习内容较为深刻的理解和掌握是通过学生主动建构来达到的,而不是通过教师向学生传播信息获得的。学习者在一定的情境下学习,或利用自己原有认知结构的有关经验同化新知识,或通过“顺应”、改造、重组原有的认知结构来同化新知识,理解、掌握学习内容。教学设计强调以学生为中心,强调教学环境的设计,强调利用各种信息资源来支持学生的自主学习和协作学习,强调学习过程的最终目的是完成知识的意义建构。基于以上要求,教师在进行教学设计时可以先分别进行以下线索的设计知识脉络一已知脉络一问题线索一解决问题的证据,然后再形成一个完整的教学设计。
2 重视运用逻辑推理,凸现原理形成过程。化学反应原理是人们通过对大量化学反应的观察、比较、分析、综合、抽象、概括等思维过程形成的,它的形成是由特殊到一般、由具体到抽象、由现象到本质的认识过程。因此,在教学中要抓住这部分内容的基本特征――定性分析与定量计算相结合、感性认识与理性分析相结合,采用归纳法、运用逻辑推理得到一般规律性结论,达到深化对过程本质认识的目的。在教学设计过程中应注意通过实验、图像、表格、多媒体课件、录像等常见的直观教学手段,将化学原理具体化、形象化、直观化,有利于启发学生的思维,完成由感性认识向理性认识的飞跃。例如,在进行化学平衡状态的教学中,可以采用正、逆反应速率与时间关系图进行直观教学;在电化学基础的教学中可以采用多媒体课件模拟微观过程来直观演示原电池、电解池原理等。
某县利用远教播放日开展了“两学一做”专题讲座。起初,学员们学得还很认真,但随着课程深入,有些学员就开始“犯困”了,屏幕上的讲师怎么看怎么像是私塾里教八股的先生。其实,老师讲得不错,深入浅出,论据生动。可为什么听着听着就昏昏欲睡呢?笔者以为,归根结底,还是我们的学习方式太呆板、太生硬。
能否将远教受众集中起来,能否提升远教的学用转化率,是检验远教工作实效的两个硬指标,而这两个硬指标又恰恰是远教工作的难点。为什么难?很大程度上是因为形式和内容存在问题。集中培训这种形式本身是好的,问题是我们没有运用好。我们总是主动要求受众参加培训,不顾受众是不是在被动接受。时间一长,我们就把自己搞得越来越被动。此外,远教的学习内容也存在着更新慢、适应性差等问题。现在的信息技术这么发达,信息来源渠道也越来越开放,人家凭什么大老远跑到你这里来看一些在家动动手指就能看到的节目?所以,我们再不创新,难免会走进“死胡同”。一些基层单位已经意识到了这个问题的严重性,也进行了有益的创新尝试,比如开展个性化服务、对受众人群开展分类培训等。虽然远教服务变得更精细了,可受众面却因此萎缩了。有没有更好的办法呢?笔者认为,还是要在学习方法的创新上找出路。
首先是要把复杂的形式和内容变简单。科学测试表明,人在精神高度集中时,其持续的时间只能维持约三分钟。如果培训内容与受训者的钱袋子息息相关,那还好说,如果是一些理论、政策方面的内容,恐怕连这三分钟注意力都吝于给予,其学习质量也就可想而知。解决的办法就是要简化学习内容,这也是提高学习效率和质量最有效的途径。吉林省某县远程办开展了“一分钟党课”活动,效果就很不错。他们把原本两个多小时的课程简化成了十个一分钟的短视频,这就好比把一头牛分成了几小块儿。以往我们总是希望受训人员一口就能吞下整头牛,殊不知结果往往与我们的愿望相反。分成小块儿后,学习者不仅能够吃得下,也更容易消化理解。当然,要想把复杂的内容变简单也不是一件容易的事,需要我们对培训内容进行高度凝练,还需要我们熟练掌握一些更符合时代要求的信息传播技巧,比如把一个复杂的问题图解化、视频化,等等。
其次是要把枯燥的形式和内容变有趣。党员理论学习是党员教育的重要组成部分,但对于绝大多数党员来说,其过程却是枯燥的。以文章开头说到的“两学一做”为例,就那么逐条地讲,长篇大论是很难调动起学习兴趣的。那是不是可以换一个思路呢?既然“两学一做”的教学目的是要让党员明确什么应该做、什么不应该做,那么可否用倒逼的方式来促学呢?我们不妨出一些有趣的应用试题,采用答题闯关或知识竞赛的模式,然后让学员们到《准则》和《条例》里自己去寻找答案,这么做一定会比干巴巴地讲效果要好。不只是理论学习,实用技术培训也一样能创新出很多更有趣的促学方式,进而从根本上提高培训的实效性。
最后是要把严肃的形式和内容变轻松。这里说的轻松,指的是要为学员营造一个轻松的学习氛围。比方说,我们要通过远程教育向农民推广一项新技术,通常的做法是把种植户集中到一起,然后让专家宣讲这项技术的诸多好处。然而,农民是个现实的群体,看不到实际利益,任你说得头头是道,他也不会跟着你走。假如我们变换一种培训形式,采用新技术向传统技术挑战的方式,种植户就很可能对新技术产生浓厚的兴趣。有时,我们在学习方法上做一点点的改变,就可以破解远教工作遇到的诸多瓶颈问题。其实,创新本来没有我们想象的那么复杂,只要多开动脑筋,因地制宜,就一定能找到适合自身远教工作开展的好办法。
首先要仔细审读提炼出有效信息,分清每一个环节(包括反应和操作)的目的和结果,这样才能判断出最终所要达到的目的。
1.1关注箭头号
有的同学根本看不懂或不注意箭头号方向。也就不可能推测哪些物质在混合、在反应。
例1,将粗硅和HCl一起加入同一个容器,发生反应①,产物SiCl4和H2发生反应②,生成纯硅,其中反应①的产物H2和反应②产物HCl均能循环利用。
1.2注意框内所指
弄清每个方框内的物质成分或操作名称,向方框内加入某种试剂后在一定操作指引下在隐含的仪器或设备中,会发生哪些反应?生成物是什么?
例2,解读下图流程:“粉碎富集”的含义:磷灰石粉碎富集有利于增大固体反应时的接触面积,加快反应速率。“酸溶”含义:粉碎过的磷灰石与加入的硫酸反应,能与硫酸反应的固体被溶解掉, “操作a”的含义:将反应后的混合液分离成固体A和溶液H3P04的操作,只能是过滤。“成盐”的含义:根据产物为磷铵化肥。该步是NH3和HPO反应。“操作b”和“操作a”的含义:因为要得到磷铵固体化肥,必须先蒸发浓缩、冷却结晶,再过滤……
1.3提练信息
从题中所给陌生的文字材料中提炼出物质的性质、用途等信息。有些信息可能在问题中根本没涉及,有些信息则可借以结合问题帮助理解或者直接答题。对不懂的信息或问题要大胆跳过。
在例2中,固体A的成分一定有CaSO4,因为该题题干是“我国利用生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸并联产水泥的技术研究获得成功。具体生产流程如下……”,我们知道石膏成分是硫酸钙晶体,第2步加入硫酸,后面经“一系列工艺”又生成了S02,故有的同学便错误地认为固体A是CaS03。如果真是这样的话,方框内信息“一系列工艺”的含义如何理解呢,前面哪一步有S042一被还原呢,CaS03能稳定存在吗……
2明确各步的反应原理和操作目的。解决“怎么做”
工业生产流程的设计和实验室方案设计原理相似,只是对经济性、环保性等许多细节方面有着更高的要求,解题时应在实验原理的基础上结合实际因素,充分读懂工业生产流程每一步的意义。
2.1读懂化工生产流程主线的含义
原料一核心化学反应一所需产品,必须要掌握物质间的反应、产物分离提纯、除杂试剂的选择以及反应条件的控制等。了解流程图以外的文字描述、表格信息、后续设问中的提示性信息,并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用:解析流程图并思考:从原料到产品依次进行了什么反应?利用了什么原理(氧化还原?溶解度?溶液中的平衡?)。每一步操作进行到什么程度最佳?每一步除目标物质外还产生了什么杂质或副产物?这些物质又是怎样分离、提纯和循环利用的?如何体现“绿色化学”的思想。
2.2注重与实际相联系
工业生产中流程比较复杂,一般的选择原则是:工艺简单、生产效率高、污染小、能耗低。有的同学不太明确这些。导致回答不完整甚至完全错误。因此在备考复习时,要注意联系生产实际中的各类反应原理,多选择与生活生产实际相联系(如海水中提溴、海带中提碘、金属的冶炼、物质成分的测定等)涉及面广的习题,以提升学生分析问题、解决问题的能力。培养他们灵活应用知识的能力。
3必备知识
3.1熟练掌握元素化合物的性质
首先抓住物质类别的通性和具体物质的特性,其次分析物质所含元素化合价的可变性(即物质的氧化性和还原性),判断哪些物质之间能发生反应,生成物是什么。
3.2控制反应条件的方法
蒸发、反应时的气体氛围;控制溶液的酸碱度使某些金属离子形成氢氧化物沉淀(大部分利用水解原理)。如Fe3+、Al、Mg2+的混合物分离,通常采用调节溶液的pH除去杂质达到提纯目的。在这过程中要选择合适的试剂,不要引入新杂质。
3.3明确结晶的几种方法
工业生产中,往往是从多种溶质或一种溶质的溶液中提取目标固体产物。需要用到结晶工艺。当溶液是单一溶质时:最后所得晶体不带结晶水(如NaCl、KN03);蒸发浓缩(至有晶膜出现)、冷却结晶、过滤,最后所得晶体带结晶水(女HCuS04・5H20、摩尔盐)。当溶液中有两种或以上溶质时,经浓缩蒸发。其中溶解度最小、受温度影响最大的溶质,被趁热过滤成滤渣。而滤液中溶解度最小的溶质是饱和溶液。然后冷却结晶,过滤,得另一溶质(溶解度最大、受温度影响最大的溶质)。
3.4熟悉化工生产中的一些常用名词
浸出:固体加入水或酸溶解得到离子。
浸出率:加酸使矿石溶解后。离子在溶液中的含量多少。
酸浸:是指在酸溶液中反应使可溶金属离子进入溶液,不溶物通过过滤除去。
水浸:与水接触反应或溶解,也可能离子发生了水解反应。
水洗:通常是为了除去水溶性的杂质。
酸洗:通常指清洁金属表面的一种方法。是电镀、搪瓷、轧制等工艺的前处理或中间处理步骤。即将制件浸入硫酸等酸的水溶液,以除去金属表面的氧化物等薄膜。
3.5了解化工生产中渗透绿色化学的观点
①节省资源,提高原料转化率。例如。在合成氨工业、硝酸工业、接触法制硫酸、联合制碱法等工艺流程中采取的循环操作,体现了绿色化学中资源最大利用率的基本原理。
②介绍尾气回收方法和处理装置以防止或减少环境污染。例如,氨氧化法制硝酸、接触法制硫酸、炼钢、炼铁等均介绍了尾气处理或吸收的装置。
③设计新的化学反应途径及条件,降低对人类健康和环境的危害,减少废弃物的产生和排放。例如教材中介绍了元氰电镀,使用非汞催化剂等由乙炔制乙醛。
3.6熟悉化工生产中的一些常用工艺流程
高中教材中涉及到的化学工业:①候氏制碱法;②氯碱工业;③硅酸盐工业;④工业制硫酸;⑤合成氨工业;⑥工业制硝酸;⑦金属Na、Mg、Al、Fe、cu等的冶炼;⑧海水中提取物质;⑨其他
教师可带领学生,分析如下23个常见化工流程的原理,回答问题,积累经验。
4三点启示
先别着急,让我来详细为您解读这两件事的真正含义。先说吃肉致癌这件事,WHO的那份简短的报告里包含好几层意思,光从纸面上是读不出来的。
首先,科学界早就知道加工肉制品会致癌,而且其致癌机理也早已明确,甚至相关法律法规也已经出台很久了,根本就不算是什么新闻。简单来说,人类为了保鲜或者增强口感而对肉类进行的腌渍、烟熏、发酵和其他防腐处理过程会产生亚硝胺和苯并芘等化学物质,它们会和DNA发生化学反应,导致基因突变,诱发癌症。为了减少这类情况的发生,很多国家的政府都制定了相应的法律法规,比如禁止熟食店为了让肉制品带有好看的粉红色而用亚硝酸盐进行处理。事实上,国内很多大城市的正规副食店出售的酱牛肉已经恢复了本来的褐色,消费者对此也都早已习惯了。
其次,加工肉制品致癌的原因是人工添加的外来物质,一个真正的吃货完全可以想办法避开此类风险,所以这份报告的第二条便很关键了。如果新鲜的红肉无论怎么做都有可能致癌,那对吃贷来说打击就太大了。但是,红肉的致癌性虽然有很多统计上的疑似证据,却并没有被科学界完全确认,尤其是关于红肉致癌的机理尚存很多争议,有人认为红肉里所含的血红素会在肠道内被分解,形成一系列N-亚硝基化合物,诱发癌症,还有人认为并不是所有红肉都致癌,能致癌的只是牛肉,因为牛肉含有某种能致癌的病毒。到底哪个结论是正确的?等科学家们的研究结果吧。
第三,同样两种致癌物质,其危害可以有很大的差别。WHO的这份榜单并不是按照致癌能力的大小来划分的,而是基于科学证据的强弱。比如,肉制品之所以和烟草同级,只是因为两者都已确信能致癌,但两者的危险性天差地别。已知人类肺癌当中的86%都和烟草有关,吸烟导致的癌症占所有癌症比例的19%,而肉制品和红肉(如果确定的话)所导致的消化系统癌症只占所有消化道癌的21%,在总的癌症病例当中所占的比例更是只有5%。
换个通俗的说法:目前全世界每年有100万人死于烟草导致的癌症,而死于肉制品导致的癌症的人数只有3.4万。
第四,癌症只是所有人类疾病当中的一种,远不是事情的全部。比如砒霜虽然和肉制品同级,但砒霜有强烈的生理毒性,根本不用靠癌症来杀人。再比如,烟草不但能致癌,同时还能导致心血管疾病,更不用说因为吸烟导致的火灾了。所以说,烟草虽然在致癌性方面和肉制品同级,但吸烟的危害要远大于吃肉,把两者等同起来是非常不负责任的做法。
第五,衡量一样东西的好坏,不但要看它的危害,还要考虑它的优点,两相比较才能得出最终结论。红肉是绝佳的营养物质,牛肉是非常优质的蛋白质来源。一个成年人每天需要吃进至少50克蛋白质,如果依靠牛肉的话他只要吃200克就可以了,相当于407卡路里的热量。如果改用鸡蛋的话,他需要吃掉9个鸡蛋,相当于566卡路里的热量。素食当中蛋白质含量最高的是豆类,如果他改吃芸豆的话就需要吃掉600克豆子,相当于762卡路里的热量才能满足一天的蛋白质需要。
除了蛋白质含量高之外,牛肉中含有的蛋白质的质量也是最高的,所有人体必需的氨基酸全有,而且比例也最合适。不但如此,牛肉中还含有大量的铁和锌等人体必需微量元素,以及维生素B6和B12这两种重要的维生素,后者在几乎所有的植物类食物当中都相当缺乏。如果一个人因为害怕得癌症而不去吃红肉,则很可能会营养不良,导致各种健康问题。更可能发生的情况是,如果强制一个人减少吃肉,他很可能会补偿性地吃进大量甜食,结果反而会更糟。
再来看看环境。联合国联农组织的调查报告显示,目前全球大约有三分之一的可耕地被用于生产畜牧业所需的饲料,畜牧业的温室气体总排放量占到人类活动排放总量的15%。其中最主要的来源是牛胃里释放出来的甲烷,其温室效应是二氧化碳的25倍。
畜牧业不光是产生了大量温室气体,其对水资源的消耗量也是十分可观的。据统计,每生产1公斤牛肉需要消耗10公斤饲料,如果再把牛本身需要消耗的水算进来,每生产1公斤牛肉需要消耗1.55万升水,几乎相当于一个小的私人游泳池的水量了。猪肉的转化率稍好,每生产1公斤猪肉需要的饲料量只是牛肉的一半,鸡肉的转化效率最高,平均下来只是猪肉的一半左右。所以,如果仅从温室气体的角度来看,禽类好于猪肉,猪肉好于牛肉。
笔者尝试在高三化学备考中积极实践程式化的训练策略,经过多年研究理解了其中的一些做法,也得到了一些感悟,现在详述如下,其实我们在高三备考中无非要求学生做到以下四点: 第一,构建知识体系;第二,总结解题规律;第三,培养思维能力;第四,反思规范细节.
第一、构建知识体系
在日常的课堂教学中,学生往往不是听不懂一节课堂所讲的内容,而是对这节课堂内容所引用的其它章节的内容或术语感到陌生,或者不会把所学知识联系起来.这时教师就不得不重新花时间来做知识铺垫和引入,实际上这完全是一种教学课时的浪费和知识的无谓反复.因此,教师不应该只考虑自己的课怎么讲,而应该引导启发学生以自已的知识结构为中心加以贯穿联系其它章节内容.
系统构建,分块串联,点点突破,是第一轮复习的基本特点.系统复习不是对学过知识的简单重复,要抓住知识的内在联系,敢于打破教材体系,重新组织复习体系.在教学中,可将整个学科知识分解为若干模块进行分块复习.高中化学知识的传授都是以单元为基础,要正确的引导学生构建高中化学的知识体系.首先要使学生学会归纳整理化学课本本身已经存在着的单元知识体系,使学生领悟到归纳这些知识对他们的学习带来的方便,从而养成把所学的知识进行归纳的习惯.这就需要教师有目的地在众多的知识内容中去粗取精,比较知识的相同点和不同点,引导启发学生去发现、发展知识的内在联系,学会构建单元知识体系.分块复习便于学生在对比、统一的基础上,掌握学习的规律,提高学生学科能力.
学科能力实际上是一种应用能力,是对知识点的具体应用,关键是如何分析、解决问题,实质在于对学科知识点的选择和应用,因而构建学科知识体系是基础.不要过早地使用学科间和学科内综合的训练材料,因为这很容易误导学生忽视科内的知识积累,总的原则是高三第一阶段复习守好学科基础的大门,适当注意在复习中联系相关的知识.高考题不一定考得多深,但考查学生的思维面很宽.因此,平时复习要把教材和复习材料中大量的案例、典型事例根据学科知识内在联系的一般规律加以处理,简化成知识线索,便于选择知识点和方法,便于学生形成程式化的思维惯性,只有这样,才有利于培养学生分析问题和解决问题能力.例如,学完了物质的量等有关内容,笔者要求学生把以物质的量为核心的一些概念:物质的质量、微粒数目、物质的量浓度、气体摩尔体积、阿伏加德罗常数等概念以网络的形式画出联系图.
(1)物质的量有关概念示意图如下:
(2)学完氧化还原反应后,可以画出如下关系图:
有关概念的相互联系
至于元素化合物的体系就更容易构建了,以钠、铝、铁、铜、碳、硅、氮、磷、氧、硫、氯等为核心构建它们的性质网络图.
通过这样训练,使学生形成“精读课本、系统构建、精讲精练.”的程式化复习思路.
第二、总结解题规律
(一)解题规律可以按照特定知识的体系规律小结,比如:
(1)配制一定物质的量浓度的溶液的步骤可以浓缩为十六个字:①计算;②称量;③溶解;④转移;⑤洗涤;⑥定容;⑦摇匀;⑧装瓶
(2)配平氧化还原反应方程式可以小结为六个字:一标二列三求四配五观六查.
(3)书写化学方程式注意三查:配平、条件、符号;
(4) 焰色反应:洗、烧、蘸、烧、洗;
(5)实验探究题的答题思路:目的、原理、仪器、试剂、操作、现象、结论;
(6)实验探究题的答题注意事项:
①叙述仪器时做到准确性;
②叙述试剂时做到定量性;
③叙述操作时做到条理性;
④叙述现象时做到科学性;
⑤叙述结论时做到严谨性;
(7)等效平衡三句话:
①定T、V,分子数不变,极值等比即等效.
②定T、V,分子数改变,极值等量即等效.
③定T、p,分子数随意,极值等比即等效.
(8)元素周期律:同周期递变性;同主族相似性递变性;位构性三角关系.
(9)原电池:负极氧化、正极还原、阳离子正、阴离子负、电子负正,电流正负.
(10)电解池:阳极氧化、阴极还原、阳离子阴、阴离子阳、电子阳正、电子负阴、电流正负.
(二)解题规律可以按照命题人的设错方式小结
(1)阿伏加德罗常数:状态、条件、结构、水解、电离、(转移)或电子数目、共价键数目;
(2)离子方程式正误判断:合事实、三守恒、巧拆分;
(3)热化学反应方程式:条件、状态、反应热的正负、单位、数值的大小以及与计量数的关系;
(4)离子共存问题:一色、二性、三特殊、四反应;
(三)解题规律可以按照解题方法来小结,如:
(1)化学平衡图像解题方法:
①一看面、二看线、三看点、四看量、五做辅助线;
②定一议二,先拐先平数值大;斜率大,条件高;
③位移上行,条件升高;位移下移,条件降低;速率大在上,为平衡移动方向.
(2)化工流程题解题思路:主线主产品、分支副产品、回头为循环.
(3)化工流程题的常用操作:研磨、粉碎、溶解、浸取、灼烧、煅烧、调节pH、过滤、蒸发浓缩(蒸发结晶)、冷却结晶、重结晶、洗涤、烘干等.
(4)化学反应原理解题方法:
①公式法:如直接运用公式计算化学反应速率、化学平衡常数、反应物的转化率、平衡体系中各物质的含量等;pH的计算;
②原理(定律)法:如直接运用化学反应速率和化学平衡移动原理判断可逆反应达到化学平衡的标志,判断平衡移动方向、以及绘制图像等有关问题.直接运用盖斯定律、酸碱中和滴定原理、沉淀溶解平衡原理等;
③守恒法:陌生化学方程式的书写、陌生离子方程式的书写、盐类水解反应方程式的书写、氧化还原方程式的书写、陌生电极反应式的书写;粒子浓度大小比较的三大守恒规律等.
(5)有机物的推断与合成解题方法:
①确定官能团的种类、个数、位置以及连接方式;
②有机物分子式确定看不饱和度;
③耗氧量看关系式:C~O2、4H~O2;
④陌生有机物写结构简式:注意碳四键、氮三键、氧两键原则;
⑤陌生有机化学反应方程式一定要用结构简式书写.
以上是列举了化学骨干考点和常考点的程式化的解题规律,下面举例详细分析其中含义.比如实验探究题,学生是最头痛的,如果学生按照以下程式化训练,思路就很容易展开了.
实验探究题的答题思路:目的、原理、仪器、试剂、操作、现象、结论;
对于实验探究题,提醒学生通读试题后,思路可以按这样的程式展开:该试题考查的目的是什么?化学反应原理(或化学方程式)是什么?需要哪些实验仪器?需要哪些实验试剂?应该如何进行操作?会出现什么现象?能够得到什么结论? 而且命题人的设问无非也是这七个方面,当然学生也按照这个思路答题了.
再比如上述所说到的原电池和电解池,这是学生最容易混淆的.
原电池:负极氧化、正极还原、阳离子正、阴离子负、电子负正、电流正负.这句话可以让学生程式化的记住原电池的基本内容,即:原电池中负极发生氧化反应,正极发生还原反应,电解质溶液中的阳离子向正极迁移,电解质溶液中的阴离子向负极迁移,电子经导线由负极流向正极,电流经导线由正极流向负极.
电解池:阳极氧化、阴极还原、阳离子阴、阴离子阳、电子阳正、电子负阴、电流正负.
这句话可以让学生程式化的记住电解池的基本内容,即:电解池中阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应,电解质溶液中的阳离子向阴极迁移,电解质溶液中的阴离子向阳极迁移,电子经导线由阳极流向正极,电子经导线由负极流向阴极,电流经导线由正极流向负极.
在构建知识体系,总结解题规律的过程中,就培养了学生的思维能力,还有上述提及的反思规范细节,这是属于元认知监控和反思训练问题了,可以进行程式化的自我提问训练,提高学生解题的准确性,比如,在解决化学问题时,可以设计如下的自我提问单:
(1)我找到试题中的关键词(句)了吗?
(2)对于试题关键词(句)的寻找,我有多少把握?我为什么有(没有)把握?
(3)我是怎么理解关键词(句)的?我对关键词(句)的理解有多少把握?
(4)我有没有对答案进行检验?我是如何(打算如何)检验答案的?