時間：2023-01-18 09:40:54
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇航空航天技術論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：物理；航空航天；問題；探討
中國航天事業的蓬勃發展也給我們的高考命題提供了很好的素材。2008年發射"神舟七號"，航天員出艙在太空行走；2011年8月，"嫦娥二號"成功進入了繞"拉格朗日點"的軌道，我國成為世界上第三個造訪該點的國家；"神州八號"飛船與"天宮一號"目標飛行器成功實施了首次交會對接等，都給了我們非常生動的情境。下面我就從航天技術的發展歷程、載人航天工程七大系統等方面來研究航空航天中的物理問題，具體如下：
一、航空航天技術的發展
人類很早就有了航天的思想，我國古代流傳的"嫦娥奔月"、"吳剛砍桂"等傳說故事，就是對人類航天理想的生動描繪之一。當然，人類真正實現這種理想是到19世紀末才開始起步的.從那時起，相繼涌現出俄國的齊奧爾科夫斯基，美國的戈達德和德國的奧伯特等富于探索精神的航天先驅者。俄國的奧爾科夫斯基最早從理論上證明用多級火箭可克服地球的引力而進入太空，建立了表征多級火箭理想速度的著名的齊奧爾科夫斯基公式。而且他肯定了液體發動機是航天飛行器最適宜的動力裝置。美國的戈達德是液體火箭的創始人。他曾指出，要克服地球引力，火箭必須具有每秒79公里的速度。他在1921年開始研制液體火箭發動機，1926年3月16日，他研制的液體火箭飛行成功。德國的奧伯特也是最早的火箭和航天的理論家和實踐者。1923年奧伯特論述了火箭飛行的數學理論，并對火箭結構和星際飛行提出了許多新觀念。到了1942年10月3日，德國太空協會的青年專家布勞恩領導的航天研究小組，經過艱苦的探索，在總結歷次失敗教訓的基礎上，終于發明了再生冷卻式燃燒室和燃氣舵等新技術。采用這些新技術，終于獲得彈道導彈（V-2）的發射成功[1]。從而在工程上實現了航天先驅者的技術思想，取得向地球引力挑戰的勝利，并對后來大型火箭的發展起到了繼往開來的重大作用。堪稱是人類航天發展史上的一個里程碑。
第二次世界大戰后，前蘇聯和美、法、日、加拿大、澳大利亞等國家，都先后發射了探空火箭，創造出發射393公里高度的紀錄，獲得了許多高層空間的寶貴資料，為發展航天奠定了科學基礎。經過10多年的艱苦探索之后，于1957年10月4日，前蘇聯把世界上第一顆人造地球衛星送入大氣層外的運行軌道，開創了人類航天史的新紀元。以后，美、英、法、日和中國、印度等國均成功地發射了人造衛星。自60年代中期開始，衛星的發展便從探索試驗轉入實用階段。如今，人類發射的偵察、預警、通信導航、天文氣象、海洋監視、測地探礦等應用衛星巳超過2500顆，它們在經濟、軍事和科研中發揮了非常大的作用。
隨著航天技術的發展，人類不斷刷新航天紀錄.創造出一個個驚人的奇跡。諸如：1961年4月12日開辟了載人航天的成功之路；從1959年開始又開創了對月球的探測和人類登月考察的新篇章；自70年代起，人類對太陽系中的行星先后進行了探測，前蘇聯和美國并相繼在空間建立了航天站；80年代初又發明了能重復使用的航天飛機等等。這些令人鼓舞的成就，對航天技術及其它科學領域的發展都具有深遠的歷史意義。
二、物理在航空航天中的應用
（一）火箭推進原理
所有航天器的發射都依靠火箭技術，而火箭的飛行是遵循著質點系動量定理和動量守恒的。豎立在發射架上的火箭本身帶有燃料和氧化劑，火箭在發射前總動量為零，當點火燃燒后，高溫高壓的氣體不斷從火箭尾部的噴管往后噴出，從而使火箭獲得向上的巨大推力，克服自身的重力，向太空沖去。下面我們看一下火箭所受的推力大小和火箭的運動速度。
（二）火箭的速度
火箭是依靠連續不斷的噴出大量質量m極小的燃料氣體才得到連續平穩的加速上行。為了進一步說明火箭在這一過程中獲得的速度，先不考慮地球的重力作用，將質量為M的火箭中的燃料燃燒后噴出的燃料氣體看成質量為m（遠小于M）、相對火箭速度為u的細小彈丸，由于火箭不受任何外力，因此火箭系統總動量守恒，當彈丸以速度u向后噴出，火箭就獲得與彈丸等量而方向向前的動量，由于燃料不斷燃燒，火箭體的質量就不斷減小，因而火箭是一個變質量體系，我們用動量守恒來計算火箭最后得到的速度。
（三）多級火箭
從以上的分析可知，要想航天器上天，至少要獲得7.9km/s 的速度，而要到達其他行星或是其他星系，則需要更大的速度。要想火箭得到大的速度，就必須增大燃料氣體的噴射速度u和增大質量比M/Me。我們先看燃料氣體的噴射速度，它受到諸多因素的影響，一種液態的常規燃料是偏二甲肼（ H-N-N-CH3）加四氧化二氮（N2O4），燃料后氣體的速度u接近2km/s，另一種非常規的燃料（如液氫加液氧）做推進劑，其噴射速度可達4km/s。同時由于火箭上所裝載的儀器設備等的影響質量比M/Me 也有所限制，大約在10到20之間[2]。在這樣的條件下，我們可以對一級火箭所能達到的末速度做一估計，其速度必須達到10.8（km/s）這并不是火箭真正能達到的速度，必須考慮地球引力和空氣阻力的影響等，所以最終的單級火箭的速度只可能達到7km/s左右，小于第一宇宙速度7.9km/s，無法將航天器送上天。
實際的火箭通常為多級火箭，是用多個單級火箭經串聯、并聯或串并聯（即捆綁式）組合而成的一個飛行整體。
三、載人航天工程七大系統
（一）航天員系統
載人航天首先要有航天員及其上天飛行的保障設施。這是一個航天員為中心的醫學和工程相結合的復雜系統。它涉及航天生命科學和航天醫學等領域，包括航天員的選拔訓練、航天員的醫學監督保障、 航天員的一樣食品、航天員飛行訓練模擬等分系統。
（二）載人飛船系統
飛船是載人航天的核心部分，它為航天員和有效載荷提供必要的生活和工作條件，保證航天員進行有效空間實驗和出艙活動，并安全返還地面。
（三）運載火箭系統
運載火箭是把載人飛船安全可靠送入預定軌道的運載工具。包括箭體結構、動力裝置等10個分系統，特別是增加了載人所需的故障監測分系統和逃逸救生分系統。
（四）飛船應用系統
載人航天工程最終是為了應用，創造效益，因此飛船應用系統是備受關注的部分。它利用載人飛船的空間試驗支持能力，開展對地觀測、環境監測、生命科學、材料科學、流體科學等試驗，安裝有多項任務上百種有效載荷應用設備。
（五）測控通訊系統
當運載火箭發射和載人飛船上天飛行以及返回時，需要靠測控系統通信系統保持天地之間的經常聯系，完成飛船遙測參數和電視圖像的接受處理，對飛船運行和軌道艙留軌工作的測控管理，這個測控通信系統由北京航天指揮控制中心、陸上地面測控站和海上遠望號遠洋航天測量船隊組成、執行飛船軌道測量、遙控、遙測、火箭安全控制，航天員逃逸控制等任務[3]。
（六）發射場系統
神舟號飛船的發射場選在酒泉衛星發射中心，發射場系統由技術區、發射區、試驗指揮區、首區測量和航天員區組成，形成火箭、飛船、航天員從測試到發射以及上升段、返回段測量的一套完整體系。
（七）著陸場系統
載人航天這路著陸場系統包括主、副著陸場，陸上應急援救、海上應急援救、通信測量、航天員醫保等部分。
四、結束語
中學物理考察的內容一直與當前航空航天緊密聯系在一起，充分體現了其注重能力與科學素養、理論與實際相結合的特點和要求。物理學的研究，與其它學科之間有者顯著的不同，其無論是概念的建立還是規律的發現、概括，都需要思維的加工，與一般的思維過程相比較，在共性之中，物理學科的思維又有其個性。所以需要我們靜下心來，準確把握各個知識點之間的聯系與區別，舉一反三，最終做到融會貫通、靈活多變。
一、校本研修的三重內涵
一是校本研修是“基于學校和教師的發展”。校本研修是學校、教師在教育教學的實際工作中發現、思考和迫切需要解決的問題，也是教師在教育教學中遇到的最有意義的問題。當多媒體技術全面挑戰傳統課堂的時候，學校積極應對新形勢的發展，開展“信息技術與學科整合”的校本研修；學校以《教育法》《教師法》《教師職業道德規范》等為主要內容，結合實際工作，要求教師對照自己的言行，開展“提高自身修養和責任意識”的校本研修；隨著“終身學習”的觀念深入人心，學校開展了“創建閱讀型校園”的校本研修，旨在以此帶動學生終身學習習慣的養成。同時，在新課程改革的大背景下，學校以教研組為單位，積極開展學科知識研修，以順應課程改革的趨勢。
二是校本研修是通過學校自行策劃與實施的，即“通過學校和教師的發展”而有效推進的。學校大力支持校本研修活動，通過自行設計與策劃安排，做到成系列、分階段、有層次。例如，在“信息技術與學科整合”的研修活動中，信息技術教師利用課余時間對其他教師進行統一培訓，已卓見成效；在“提高自身修養和責任意識”的研修活動中，以黨總支和團委為核心，通過集中學習、觀看視頻材料、小組研討等方式具體實施，并且積極通過心理課堂等渠道教育學生；學校政教處正與語文組、歷史組聯合開展國學教育活動，通過示范課、觀摩課等方式喚起師生心中對圣賢哲思的溫情與敬意。有諸如雙語教學等學科問題，也在各教研組開展得如火如荼；加大硬件建設力度，為閱讀型校園等活動提供保障。
三是校本研修的主要目的是“為了學校和教師的發展”。經過“信息技術與學科整合”的校本研修，教師們已經掌握了基本的軟件操作技術，并與學科教學有效整合，充分發揮多媒體的優勢，調動了學生的積極性、主動性，大大提高了課堂效率。“提高自身修養和責任意識”及各學科的研修活動，提高了教師的政治理論水平，增強了其事業心和責任感，使學校形成了一種忠于、勤于、樂于教育事業的優良師風。近兩年來，學校涌現出了一大批優秀教師代表，如國家、省、市、區骨干教師55人，各級優秀班主任21人等。學科知識研修是一線教師教育教學能力提升的“加油站”，讓教師們自覺地走向了學科教學的最前沿，使學校開設的校本課程上了一個新的臺階。
二、校本研修的實踐探索
1.“航天勵志”特色，課題引領發展
神舟飛船總設計師戚發軔院士在學校60周年校慶上的講話燃起了師生心中的激情，開啟了校本研修新的思路。學校物理組開展了“探索宇宙空間，繼承航天夢想”的研修活動，并以校本課為載體讓航天知識走進了課堂。在此活動的影響、推動下，學校先后有百余名學生考入北京航空航天大學、南京航空航天大學以及其他名校的航空航天專業。2016年5月，戚發軔院士在學校建校70周年校慶之際第四次重返母校，為全校師生及老校友做了長達三個小時的題為“航天技術與中國航天”的主題報告，以“熱愛祖國、無私奉獻、自力更生、艱苦奮斗、大力協同、勇于登攀”的“兩彈一星”精神和“特別能吃苦、特別能戰斗、特別能攻關、特別能奉獻”的“載人航天”精神再次勉勵師生。
學校分別聘請資深航天科普作家、中國宇航學會《太空探索》雜志社原社長兼主編田如森教授，國家青少年航天科普教育專家、全國青少年科技教育終身成就獎獲得者金聲老師，蒞臨學校參觀指導，為全校師生作專場報告，展示人類航天成果與航天人的科技素養，開闊了學生的視野，點燃了學生們投身科技事業的熱情。田教授還向學校饋贈了珍貴的航天種子，讓航天育種項目走進了“金高生態園”，為學校的航天特色發展助力引航。學校抓住這樣的機遇，申報了省級課題“航天勵志在高中教育教學中的實踐研究”，以課題促研修，以研修謀發展。
2.以課堂改革促校本研修
課堂教學改革是一切改革的基礎，也是一切改革成敗的關鍵。在全國大力開展教育教學改革的浪潮中，“請進來”“走出去”等各種培訓方式被各個學校廣泛應用，但此時的校本研修便具有其他形式無可比擬的優勢。
現在，翻轉課堂教學模式受到學校和教育工作者的高度關注。所謂“翻轉課堂”，是指學生提前完成課堂知識的學習，而課堂變成了教師與學生之間和學生與學生之間互動的場所，包括答疑解惑、知識的運用等，從而達到更好的教育效果。學校教師們通過不斷地踐行翻轉課堂，取得了良好的教學效果。
學校派教師到廈門等地學習關于翻轉課堂、微課、慕課等相關教學模式，并投資修建了標準化錄播教室等。有的教師在欣賞了很多微課后，雖然自我感覺良好，但實際操作起來完全可以用“抓狂”來形容。所以，在接下來的“翻轉”路上可能會遇到很多困難，故應做好保障工作，加大對教師相關方面的培訓力度，進一步調動學校校本研修及發展的動力。
三、校本研修的主要依托
校本研修的順利開展必須以大批的骨干教師為依托，帶動全校教師共同研修。
在以研帶訓的大形勢下，學校選擇了“校本科研骨干的培養和作用發揮”這一課題進行研究，旨在進一步提高學校教師的專業水平和科研水平。該課題的22名參研人員中，有區名師7人，首席教師4人，區級骨干教師8人，市級骨干教師5人，省級骨干教師3人，他們是學校校本科研工作的中流砥柱。另外，有6名年輕教師參與，他們是教育教學新秀力量，均在優質課、教育教學論文、課題等方面表現出不凡的實力，是校本科研工作的后備力量。
論文關鍵詞：集成電路，特點，問題，趨勢，建議
引言
集成電路是工業化國家的重要基礎工業之一，是當代信息技術產業的核心部件，它是工業現代化裝備水平和航空航天技術的重要制約因素，由于它的價格高低直接影響了電子工業產成品的價格，是電子工業是否具有競爭力關鍵因素之一。高端核心器件是國家安全和科學研究水平的基礎，日美歐等國均把集成電路業定義為戰略產業。據臺灣的“科學委員會”稱未來十年是芯片技術發展的關鍵時期。韓國政府也表示擬投資600億韓元于2015年時打造韓國的集成電路產業。
集成電路主要應用在計算機、通信、汽車電子、消費電子等與國民日常消費相關領域因此集成電路與全球GDP增長聯系緊密，全球集成電路消費在2009年受金融危機的影響下跌9%的情況下2010由于經濟形勢樂觀后根據半導體行業協會預計今年集成電路銷售額將同比增長33%。
一、我國集成電路業發展情況和特點
有數據統計2009年中國集成電路市場規模為5676億元占全球市場44%，集成電路消費除2008、2009年受金融危機影響外逐年遞增，中國已成為世界上第一大集成電路消費國，但國內集成電路產量僅1040億元，絕大部分為產業鏈低端的消費類芯片，技術落后發達國家2到3代左右，大量高端芯片和技術被美日韓以及歐洲國家壟斷。
我國集成電路產業占GDP的比例逐年加大從2004年的0.59%到2008年的0.74%.年均增長遠遠超過國際上任何一個其他國家，是全球集成電路業的推動者，屬于一個快速發展的行業。從2000年到2007年我國集成電路產業銷售收入年均增長超過18%畢業論文提綱，增長率隨著經濟形勢有波動，由于金融危機的影響2008年同比2007年下降了0.4%，2009年又同比下降11%，其中集成電路設計業增速放緩實現銷售收入269.92億元同比上升14.8%，由于受金融危機影響，芯片制造業實現銷售收入341.05億元同比下降13.2%、封裝測試業實現銷售收入498.16億元同比下降19.5%。我國集成電路總體上企業總體規模小，有人統計過，所有設計企業總產值不如美國高通公司的1/2、所有待工企業產值不如臺積電、所有封測企業產值不如日月光。
在芯片設計方面，我國主流芯片設計采用130nm和180nm技術，65nm技術在我國逐漸開展起來，雖然國際上一些廠商已經開始應用40nm技術設計產品了，但由于65nm技術成熟，優良率高，將是未來幾年贏利的主流技術.設計公司數量不斷增長但規模都較小，屬于初始發展時期。芯片制造方面，2010國外許多廠商開始制造32nm的CPU但大規模采用的是65nm技術，而中國國產芯片中的龍芯還在采用130nm技術，中芯國際的65nm技術才開始量產，國產的自主知識產權還沒達到250技術。在封裝測試技術方面，這是我國集成電路企業的主要業務，也是我國的主要出口品，有數據顯示我國集成電路產業的50%以上的產值都由封裝產業創造，隨著技術的成熟，部分高端技術在國內逐步開始開展，但有已經開始下降的趨勢雜志網。在電子信息材料業方面，下一代晶圓標準是450mm，有資料顯示將于2012年試制，現在國際主流晶圓尺寸是300mm，而我國正在由200mm到300mm過渡。在GaAs單晶、InP單晶、光電子材料、磁性材料，壓電晶體材料、電子陶瓷材料等領域無論是在研發還是在生產均較大落后于國外，總體來說我國新型元件材料基本靠進口。在半導體設備制造業方面畢業論文提綱，有數據統計我國95%的設備是外國設備，而且二手設備占較大比例，重要的半導體設備幾乎都是國外設備，從全球范圍來講美日一直壟斷其生產和研發，臺灣最近也有有了較大發展，而我國半導體設備制造業發展較為緩慢。
我國規劃和建成了7個集成電路產業基地，產業集聚效應初步顯現出來，其中長江三角洲、京津的上海、杭州、無錫和北京等地區,是我國集成電路的主要積聚地，這些地區集中了我國近半數的集成電路企業和銷售額，其次是中南地區約占整個產業企業數和銷售額的三分之一，其中深圳基地的IC設計業居全國首位，制造企業也在近一部壯大，由于勞動力價格相對廉價，我國集成電路產業正向成都、西安的產業帶轉移。
二、我國集成電路業發展存在的問題剖析
首先，我國集成電路產業鏈還很薄弱，科研與生產還沒有很好的結合起來，應用十分有限，雖然新聞上時常宣傳中科院以及大專院校有一些成果，但尚未經過市場的運作和考驗。另外集成電路產品的缺乏應用途徑這就使得研究成果的產業化難以推廣和積累成長。
其次，我國集成電路產業尚處于幼年期，企業規模小，集中度低，資金缺乏，人才缺乏，市場占有率低，不能實現規模經濟效應，相比國外同類企業在各項資源的占有上差距較大。由于集成電路行業的風險大，換代快，這就造成了企業的融資困難，使得我國企業發展緩慢，有數據顯示我國集成電路產業有80%的投資都來自海外畢業論文提綱，企業的主要負責人大都是從臺灣引進的。
再次，我國集成電路產業相關配套工業落后，產業基礎薄弱。集成電路產業的上游集成電路設備制造的高端設備只有美日等幾家公司有能力制造，這就大大制約了我國集成電路工藝的發展速度，使我國的發展受制于人。
還有，我國集成電路產成品處于產品價值鏈的中、低端，難以提出自己的標準和架構，研發能力不足，缺少核心技術，處于低附加值、廉價產品的向國外技術模仿學習階段。有數據顯示我國集成電路使用中有80%都是從國外進口或設計的，國產20%僅為一些低端芯片，而由于產品相對廉價這當中的百分之七八十又用于出口。
三、我國集成電路發展趨勢
有數據顯示PC機市場是我國集成電路應用最大的市場，汽車電子、通信類設備、網絡多媒體終端將是我國集成電路未來增長最快應用領域. Memory、CPU、ASIC和計算機外圍器件將是最主要的幾大產品。國際集成電路產業的發展逐步走向成熟階段，集成電路制造正在向我國大規模轉移，造成我國集成電路產量上升，如Intel在2004年和2005年在成都投資4.5億元后，2007年又投資25億美元在大連投資建廠預計2010年投產。
另外我國代工產業增速逐漸放緩，增速從當初的20%降低到現在的6%-8%，低附加值產業逐漸減小。集成電路設計業占集成點設計業的比重不斷加大，2008、2009兩年在受到金融危機的影響下在其他專業大幅下降的情況下任然保持一個較高的增長率，而且最近幾年集成電路設計業都是增長最快的領域，說明我國的集成電路產業鏈日趨完善和合理，設計、制造、封裝測試三行業開始向“3：4：4”的國際通行比例不斷靠近。從發達國家的經驗來看都是以集成電路設計公司比重不斷加大，制造公司向不發達地區轉移作為集成電路產業走向成熟的標志。
我國集成電路產業逐漸向優勢企業集中,產業鏈不斷聯合重組，集中資源和擴大規模，增強競爭優勢和抗風險能力，主要核心企業銷售額所占全行業比重從2004年得32%到2008年的49%，體現我國集成電路企業不斷向優勢企業集中，行業越來越成熟，從美國集成電路廠商來看當行業走向成熟時只有較大的核心企業和專注某一領域的企業能最后存活下來。
我國集成電路進口量增速逐年下降從2004年的52.6%下降為2008年的1.2%,出口量增速下降幅度小于進口量增速。預計2010年以后我國集成電路進口增速將小于出口增速，我國正在由集成電路消費大國向制造大國邁進。
四、關于我國集成電路發展的幾點建議
第一、不斷探索和完善有利于集成電路業發展的產業模式和運作機制。中國高校和中科院研究所中有相對寬松的環境使得其適合醞釀研發畢業論文提綱，但中國的高端集成電路研究還局限在高校和中科院的實驗室里，沒有一個循序漸進的產業運作和可持續發展機制，這就使得國產高端芯片在社會上認可度很低，得不到應用和升級。在產業化成果推廣的解決方面。可以借鑒美國的國家采購計劃，以政府出資在武器和航空航天領域進行國家采購以保證研發產品的產業化應用得以實現雜志網。只有依靠公共研發機構的環境、人才和技術優勢結合企業的市場運作優勢，走基于公共研發機構的產業化道路才是問題的正確路徑。
第二、集成電路的研發是個高投入高風險的行業是技術和資本密集型產業，有數據顯示集成電路研發費用要占銷售額的15%，固定資產投資占銷售額的20%，銷售額如果達不到100億美元將無力承擔新一代產品的研發，在這種情況下由于民族集成電路產業在資金上積累有限，幾乎沒有抗風險能力，技術上缺乏積累，經不起和國際集成電路巨頭的競爭，再加上我國是一個勞動力密集型產業國，根據國際貿易規律，資本密集型的研發產業傾向于向發達國家集中，要想是我國在未來的高技術的集成電路研發有一席之地只有國家給予一定的積極的產業政策，使其形成規模經濟的優勢地位，才能使集成電路業進入良性發展的軌道.對整個產業鏈，特別是產業鏈的低端更要予以一定的政策支持。由政府出資風險投資，通過風險投資公司作為企業與政府的隔離，在成功投資后政府收回投資回報退出公司經營，不失為一種良策。資料顯示美國半導體業融資的主要渠道就是靠風險基金。臺灣地區之所以成為全球第四大半導體基地臺就與其6年建設計劃對集成電路產業的重點扶植有密切關系，最近灣當局的“科學委員會”就在最近提出了擬扶植集成電路產業使其達到世界第二的目標。
第三、產業的發展可以走先官辦和引進外資再民營化道路，在產業初期由于資金技術壁壘大人才也較為匱乏民營資本難于介入，這樣只有利用政府力量和外資力量，但到一定時期后只有民營資本的介入才能使集成電路產業走向良性化發展的軌道。技術競爭有利于技術的創新和發展，集成電路業的技術快速更新的性質使得民營企業的競爭性的優勢得以體現，集成電路每個子領域技術的專用化特別高分工特別細，每個子領域有相當的技術難度，不適合求小而且全的模式。集成電路產業各個子模塊經營將朝著分散化畢業論文提綱，專業化的方向發展，每個企業專注于各自領域，在以形成的設計、封裝、測試、新材料、設備制、造自動化平臺設計、IP設計等幾大領域內分化出有各自擅長的專業領域深入發展并相互補充，這正好適應民營經濟的經營使其能更加專注，以有限的資本規模經營能力能夠達到自主研發高投入，適應市場高度分工的要求，所以民間資本的投入會使市場更加有效率。
第四、技術引進吸收再創新將是我國集成電路技術創新發展的可以采用的重要方式。美國國家工程院院士馬佐平曾今說過：中國半導體產業有著良好的基礎，如果要趕超世界先進水平，必須要找準方向、加強合作。只有站在別人的基礎上，吸取國外研發的經驗教訓，并充分合作才是我國集成電路業發展快速發展有限途徑，我國資金有限，技術底子薄，要想快速發展只有借鑒別人的技術在此基礎上朝正確方向發展，而不是從頭再來另立門戶。國際集成電路產業鏈分工與國家集成電路工業發展階段有很大關系，隨著產業的不斷成熟和不斷向我國轉移使得我國可以走先生產，在有一定的技術和資金積累后再研發的途徑。技術引進再創新的一條有效路徑就是吸引海外人才到我國集成電路企業，美國等發達國家的經濟不景氣正好加速了人才向我國企業的流動，對我國是十分有利的。
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【關鍵詞】物理課堂 拓展教學 途徑
根據新課程理念要求一要注重全體學生的發展，改變學科本位；二要注重從生活走向物理，從物理走向生活；三要注重科學探究，提倡學習方式的多樣化；四要注意學科滲透，關心科技發展，具有可持續發展意識。而目前的初中物理教學存在著重視書本忽視其他學習資源、重視課內忽視課外學生活動的問題。反思多年的教學實踐，認識到教師的任務不僅僅是教給學生物理概念、規律（定律）以及解的方法，而應該和學生一起開發盡可能多的物理學習資源，以拓展知識，彌補教材的不足。可以引導學生探究以下一些問題。
1.有些問題教材未作深入闡述或未闡述，但在學生探索能力范圍之內，可以引導學生進行研究探討。
2.與個人或家庭生活密切相關的問題。如改造家庭爐灶以提高燃料的效率、設計特殊電路、制作自動控制電器等。從一些裝置產生的問題。如傻瓜相機為什么不用調焦？為什么人能通過門鏡（“貓眼”）看到門外的人，而門外的人卻看不到室內的人？
3.與工農業生產密切相關的問題。如慣性在汽車制動和導航中的應用、太陽能的綜合利用、靜電利用和危害防范、農業生產中的物理學知識、高科技在抗洪救災中的應用等。
4.與科技發展有關的問題。如新型電池、超導體、激光、航空航天技術、現代信息技術、納米技術、記憶合金等。
5.一些重大社會問題。如環境保護、物理污染、能源危機、新能源開發、電腦病毒以及犯罪克隆與倫理等。
一、結合物理游藝表演進行拓展
在學習了八年級物理《第一章物質的狀態及其變化》和《第二章物質性質的初步認識》后，讓學生觀看“油鍋取物”的游藝表演。表演者從沸騰的油鍋中伸手取出物體后若無其事。在學生驚嘆的同時，讓其明白其中的物理知識：原來油鍋中的液體是油和白醋的混合物，由于油的密度小，所以漂浮在白醋的上面，并且白醋的沸點比油的沸點低，在40～50℃之間即可沸騰，看起來像是油鍋中的油沸騰了，而實際上是白醋在沸騰。表演者伸手到50℃左右的液體中拿物體時，雖然感到熱但不會燙傷皮膚，加之動作快，是不會有危險的。這種趣味性、娛樂性與知識性相結合的活動，創造出一個和諧高效的課堂氣氛，極大地吸引了學生的注意力，充分調動了學生的眼、腦、口、手等對教學信息進行反應。
二、結合活動進行拓展
我們應該根據不同的物理學內容，將對這些問題的探究結合到各種活動中。活動的設計要盡可能貼近日常生活、生產的實際，使學生有積極參與各類活動的興趣和主動性。
比如，我們學習了八年級物理《第一章物質的狀態及其變化》，就可開展“物理就在我們身邊”的主題活動。鑒于學生的知識有限，可將主題范圍縮小為“廚房里的熱學知識”，引導學生去對平時“視而不見”的廚房用具、設備、現象進行仔細觀察、思考：這些用具、設備為什么要這樣造？廚房中的現象為什么會這樣？并要求學生用物理知識進行解釋。
三、補充課外小實驗，撰寫科技小論文
在以往的學生實驗中，實驗材料、試劑都是書本上指定的，課前由教師準備好，實驗時，學生完全按規定的步驟進行。在這過程中，學生完全成了不用思考的機械操作者。這種教學沒有給學生思維空間和余地，抑制了學生的主動性和思考的獨立性。而現代教育就是要引導學生自主學習，因此，教師可以結合具體的實驗，教會學生一些基本的實驗研究方法，然后讓學生自己查資料，弄清實驗的原理，選擇合適的實驗材料和實驗方法。還可以補充一些課外的小實驗。比如：學習八年級物理《第一章物質的狀態及其變化》時，可以讓學生做幾個小實驗，如“紙鍋燒水”、“魚在沸水中生存”、“用冰水煮開水”等，并解釋其物理現象和規律。
學習了《水的循環》一節內容后，讓學生以“日常生活中的水的再利用”為題，撰寫小論文或設計一個學校、家庭的節水方案，并在班上交流，以增強學生對水資源的保護意識。
還可以讓學生開展對校園生活垃圾的處理和合理利用的研究，討論制定“怎樣處理和合理利用校園生活垃圾”的科學方案。
四、結合網絡及課外讀物進行拓展
在應用物理知識解釋物理現象時，對一些似是而非不易正確理解的問題，要積極引導學生去查閱資料。一般查閱資料的途徑有：
關鍵字：3S技術 森林火災 預警方法 應急管理
1. 引言
森林火災是危害森林資源的主要災害。如何利用現代化科技手段和設備做好 “以防為主”的森林火災預防工作以及制定有效的應急措施，并進行統一協調的組織指揮，就成為林業防火工作中的重要問題也是林業建設管理中的重中之重。隨著社會的發展，遙感科學、地理信息系統、電子計算機、航空航天技術等科學技術的進步，加上現代科學管理的應用，為森林防火提供了先進的手段和技術條件。如森林火險監測系統、紅外線監測林火、雷達監測林火、衛星遙感監測林火以及計算機地理信息管理系統等新技術的應用，為有效地預防控制森林火災的發生，為把森林火災造成的損失降低到最低限度提供了保證。
2. 研究的背景和意義
2.1研究的背景
我國森林資源十分匾乏。然而，我國又是發生森林火災較嚴重的國家之一。我國的森林防火工作比國外發達國家起步較晚。幾十年來，在不斷總結經驗教訓的基礎上，通過不斷地探索和研究森林火災的特點，有針對性的加強管理和技術防范措施，不斷提高對森林火災的綜合控制能力，使森林火災發生次數、受災森林面積和傷亡人數有了明顯的下降。隨著國家對森林防火工作的重視和科學的進步，我國于1992年和1994年分別通過有關科研單位結合我國森林防火工作的實踐制定了《全國森林火險區劃等級》和《全國森林火險天氣等級》行業標準，并由林業局頒布實施，全國各地均做了實施的準備工作，這將使我國森林火險監測工作開始走向系統化、科學化的道路。
2.2研究的意義
森林火災位居破壞森林的三大自然災害（病害、蟲害、火災）之首。它不僅給人類的經濟建設造成巨大損失，破壞生態環境，而且還會威脅到人民生命財產安全。因此森林防火有著重要的意義：
1．森林防火是保護自然資源的需要。
2．森林防火是保護生態環境的需要。
3．森林防火是保護森林發展林業的需要。
4．森林防火是維護林區社會安定的需要。
3. 現代森林防火新技術
3.1地理信息系統
地理信息系統（GIS）是計算機科學、信息科學、空間科學、環境科學和管理科學等為一體的新興科學，是未來信息高速公路的重要組成部分。加拿大利用GIS進行森林景觀生態分析，開展自然環境規劃。泰國利用GIS進行小流域治理規劃和泰國早計劃。GIS在森林火災預警中的功能有：利用GIS強大的數據庫功能管理有關的環境信息數據庫，有效得到預警區域的環境數據，進行屬性數據和空間數據的查詢、更新和提取；利用GIS強大的空間分析功能對森林火災預警網絡進行科學設計，從而有效地表征設計項目所在地的環境信息的收集、存儲和顯示；直觀的圖形界面可以根據用戶的要求而輸出各種分析和評價結果；GIS能迅速提供快速反映決策能力，可以模擬和監測林火風險。
3.2遙感技術
遙感（RS）是指從遠距離高空以及外層空間的各種平臺上利用可見光、紅外、微波等電磁波探測儀器，通過攝影和掃描、信息遙感、傳輸和處理，從而研究地面物體的形狀、大小、位置及其環境的相互關系與變化的技術。用遙感技術研究森林火災，始于50年代的航空紅外探測，自80年代初開始，隨著地理信息系統的發展，美國、加拿大等國家也先后開展了利用衛星監測研究森林資源。到80年代末期，GPS以其精準的導航定位功能為林業工作者所使用。中國曾成功監測了1987年大興安嶺特大森林火災，并對火燒地森林植被恢復進行了動態預測。
3.3虛擬仿真技術
近年來，在信息技術發展的帶動下，用于植物形態結構研究的數據采集方法和三維數字化技術、計算機硬件水平已能夠滿足需求，構建模型所需的可視化技術、面向對象的程序設計方法等已經成熟，這為森林防火的虛擬仿真提供了條件。林火虛擬仿真包含的關鍵技術主要有三維數字化技術、可視化技術、林火蔓延的經驗模型等。
4. 森林火災預測預報方法
火險預測是指在“和平時期”對森林火災危險程度由計算模型所做出的理論預報。森林火險預測是森林防火“四網兩化”建設的一個重要內容，是實現“預防為主，積極消滅”的森林防火方針的關鍵環節。
森林火險預測過程主要有如下所示的三個環節：
4.1直接預報法
直接預報法是利用林區內可燃物濕度與氣象要素綜合分析后進行預報的方法。具體如下：
(一) 利用可燃物濕度變化與氣象要素的相關性進行林火預報的原理。
(二) 預報因子的測定。
(三) 常規觀測方法。
(四) 逐步組建成預測預報網絡。
4.2預測模型
由于自然因素和社會因素瞬息萬變，所以不可能準確預測未來森林火災的發生時間。因此，我們認為森林火災預測只能是一種趨勢預測。隨著各國學者對林火預警模型、林火蔓延模型等的進一步深入研究，以及信息技術的不斷發展，未來的基于信息技術的森林火災預防體系一定可以更有效的減輕森林火災給我們帶來的損失。
常用的林火蔓延預測模型有：
（一）澳大利亞的McArthur模型
R=0.13F （4.2）
式中，R為較平坦地面上的火蔓延速度（km/h）。對于草地，F為火險指數，有特定公式可以計算F。此模型不僅能預報火險天氣，還能定量預報一些重要的火行為參數，是撲火、用火不可缺少的工具，但它可適用的可燃物類型比較單一。對我國南方森林防火具有一定的參考價值。
（二）加拿大林火蔓延模型
加拿大林火蔓延模型是加拿大火險等級統計采用的方法。16個代表林型，通過290次觀察總結出多數可燃物蔓延速度方程（ROS）。不同類別可燃物有不同蔓延速度方程，但所有方程都是以最初蔓延指標（ISI）為獨立變數，它與細小可燃物含水量和風速有關。
以針葉林為例，ROS=a[1―c―bxISI] （4.3）
a,b,c為不同可燃物類型的參數。
此模型屬于統計模型，其優點是能方便而形象的認識火災的各個分過程和整個火災的過程，能成功預測出在參數相似情況下的火行為；缺點是這種模型不考慮任何熱傳機制，當實際火情與試驗條件不符時，它的精度就會低。
（三）王正非的林火蔓延模型
R = RαKεKω/ cosφ （4.4）
后經修正為： R = RαKεKφ Kω （4.5）
式中，Rα是初始蔓延速度；Kε是可燃物配置格局更正系數；Kω風力更正系數；Kφ是地形坡度更正系數。Kε 是訂正系數，它隨地點和時間而變。對于某時、某地來說，整個燃燒范圍和燃燒過程中，Kε 可以假定是常數。該模型適用于坡度在60℃以下的地形。
5.森林火災應急管理
5.1森林滅火救災應急響應分級與標準
參照自然災害總體分級標準，依據森林火災可能造成的危害程度、緊急程度和發展態勢，我們把森林火災預警分為四級，特別重大的是I級，重大的是Ⅱ級，嚴重的是Ⅲ級，一般的是Ⅳ級，依次用紅色、橙色、黃色和藍色表示。與之相對應，森林滅火救災應急響應分為四級。
5.2 森林滅火救災應急處置階段劃分與指揮決策
5.2.1階段劃分
森林火災應急處置是各級政府和相關部門應急管理的組成部分，屬于自然災害應急管理范疇。森林火災應急處置一般按事前、事中和事后進行分期，可分為預防與應急準備、監測與預警、應急響應與救援處置、善后與評估等階段。其中預防與應急準備、監測與應急預警屬于事前管理，應急響應與救援處置屬于事中管理，災后善后與評估屬于事后管理。
5.2.2應急指揮
應急指揮是森林火災應急處置的關鍵，不同應急響應需要啟動不同的應急指揮層次。應急指揮一般分為戰略指揮、戰役指揮和戰斗指揮。其中國家、省級指揮為戰略指揮，省、地市級指揮為戰役指揮，縣級以下特別是滅火救災一線指揮為戰斗指揮。（具體看圖5.1）
5.2.3 應急決策
決策是管理的核心。應急決策是應急響應與應急指揮的核心。森林滅火救災應急決策可分為事前決策、事中決策和事后決策，其具有可利用資源的嚴重短缺性、決策環境的高度不確定性和極其復雜性、決策目標的動態權變性、決策結果的難預測性、決策單元的核心目標直接受決策過程的影響性、決策對象發生發展的多變性等特殊特點，這要求決策者當機立斷、科學判斷和多謀善斷，也就決定了，應急決策在應急管理中的核心地位。應急決策包括決策主體、決策對象、決策目標、決策環境、決策過程和決策方案。森林滅火救災作為人與森林火災這種自然災害抗爭，必須把尊重科學、遵循規律和滅火救災人員安全放在首位。
6. 結論與建議
森林火災，是危害森林的大敵，一場火災在旦夕之間就能把大片蒼翠茂密的森林化為灰燼，給國家和集體造成嚴重損失，同時林地失去了森林的覆蓋，容易造成水土流失，容易發生水旱風沙災害，影響農業穩產高產。本文總結了火災等級劃分的標準，通過全面的分析研究提出了適合我國國情的森林火災預警方法和模型。最后研究了我國如何做到處置重、特大森林火災時反應及時、準備充分、決策科學、措施有力，把森林火災造成的損失降到最低程度。為了使森林防火工作確實做到“預防為主，防治結合”，把森林火災發生率降到最低限度，筆者提出以下五點建議：
（一） 加強組織領導。
（二） 以火源管理為中心，控制野外火源。
（三） 加大森林防火經費投入。
（四） 加強森林防火隊伍培訓。
（五） 加大森林防火執法力度。
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（1.江南大學物聯網工程學院，江蘇無錫214122；2. 江陰蘇陽電子股份有限公司，江蘇江陰214421）
摘要：為了滿足功率器件不同封裝形式可靠性和穩定性的需求，對功率器件封裝的塑封系統進行研究。設計塑封壓機集成接口和PLC溫度控制電路，實現功率器件塑封壓機溫度控制；研發光電傳感器、接近傳感器以及螺旋測試頭集合形成的塑封模具定位傳感結構，結合PLC定位電路設計，實現了功率器件塑封模具定位。對關鍵的PLC和觸摸屏組合控制系統進行了探索，系統已投入實際應用，效果良好。
關鍵詞 ：功率器件；封裝；溫度控制；定位
中圖分類號：TN305.94?34 文獻標識碼：A 文章編號：1004?373X（2015）14?0116?04
收稿日期：2015?01?25
隨著以計算機、網絡通信、消費類電子產品和汽車電子為代表的4C 市場和電源驅動領域朝著小外型、大功率的方向發展，作為關鍵的核心電子元器件，現代功率器件也朝著大功率、小型化、高頻化的趨勢快速發展[1?2] ，這對功率器件的封裝提出了更高的要求。
目前主流功率器件封裝形式有：TO，SOP，DIP，PDFN，QFN[3]，為了確保這些器件的穩定性和可靠性，封裝過程中的控溫和定位顯得尤為重要。通過塑封系統自動控溫定位結構的設計，實現不同封裝形式功率器件可靠性和穩定性的提升[4] 。本文成果已應用于江陰蘇陽電子股份有限公司多類產品實際封裝。
1 系統組成
本系統采用的PLC 控制系統由CP1H?XA40DT?DPLC和TPC1062KS觸摸屏組成，配合塑封壓機集成接口設計、PLC 控溫設計、PLC 定位設計、光電傳感系統嵌入，在觸摸屏上實時顯示塑封壓機溫度并實現溫差預警反饋和定位不準預警反饋[5?6]。原理框圖如圖1所示。
2 半導體塑料封裝壓機自動溫度切換系統
2.1 塑封壓機集成接口系統設計
作為功率器件封裝關鍵的塑封工序，塑封系統的穩定性和精度直接影響了功率器件的性能。半導體塑料封裝壓機需要安裝精密塑封模具以進行手動塑料封裝，一副模具一般需要16~20個加熱棒，壓機有32個加熱通道，可以方便更換。傳統塑封壓機中模具加熱棒與壓機加熱棒接口一一對接，壓機加熱棒通道與熱電偶通道一一對應，該對接方式直接造成壓機內部連線過多，引起安全隱患。
為了解決上述問題，設計了一種包括上模、下模、壓機加熱棒集成接口以及壓機熱電偶集成接口的塑封壓機系統。上模及下模的單獨加熱棒接口集合成一個整體加熱棒接口，上模及下模的單獨熱電偶接口集合成一個整體熱電偶接口，整體加熱棒接口與加熱棒接口通過加熱棒連接線連接，整體熱電偶接口與熱電偶接口通過熱電偶連接線連接。由于系統將傳統的多條單線連接改成整體接口連接，使得半導體塑料封裝壓系統連線簡單、不容易造成連線接頭脫落，更換塑封模具便捷。
2.2 PLC溫度控制設計
設計的塑封壓機系統除了將壓機的多個單通道結合在一起，還在PLC智能反饋系統中增加自動變換通道程序，若某個通道低于設定溫度一定時間，PLC 自動切換下一個閑置通道。通過觸摸屏輸入、PLC 反饋、模塊集成的方法實現溫度的切換控制。
PLC溫度控制系統通過觸摸屏設定加熱溫度、加熱脈沖、高低溫度報警值和計時時間等相關參數，實現對壓機的溫度控制。在實際應用中，塑封壓機加熱開啟2 h后切換通道系統開啟，若某個通道出現異常（≠175 ℃，溫差＞3 ℃），PLC立即開始200 s計時，在計時期內該通道溫度如仍未達設定值，該通道將被關閉，同時開啟下一個閑置通道，重新加溫。最終塑封壓機溫度維持在報警值3 ℃以內，從而保證塑封過程中的恒定高溫。該系統可應用于不同封裝形式，圖2為本系統PLC溫度控制原理圖，圖3為實際塑封壓機觸摸屏溫度及PID顯示界面圖。
3 半導體塑料封裝壓機智能定位系統
本系統設有光電傳感器、接近傳感器以及螺旋測試頭，可利用螺旋測試頭高精度的測量尺寸來調節接近傳感器與工作臺的配合。上、下工作平臺之間連接有4根導柱，將電子光纜感應尺設置于導柱的外側，接近傳感器設置在導柱內側，螺旋測試頭位于接近傳感器的底部。當下工作臺上升時，4個導柱上的接近傳感器可感應下工作臺是否到達設定位置，電子光纜感應尺讀取下模到導柱的距離，如未達設定值，光電傳感器將輸出電平信號，經電路轉換后，一路信號直接觸發PLC安全控制點，有效阻止模具的開合；另一路信號輸出至LED指示燈，提示此時工作臺未能到達設定位置，圖4為塑封模具定位原理圖。該系統具有智能定位的功能，觸摸屏可實時顯示4個導柱是否在設定位置，如有報警，可迅速反映定位異常的傳感器方位，便于及時處理，可以有效避免模具損壞或者報廢。圖5為本系統觸摸屏定位顯示界面。
4 軟PLC 系統研究
為了實現塑封系統控溫定位的智能反饋，需要設計一種實時監控的現場控制系統，可編程邏輯控制器（Programmable Logical Controller，PLC）以微處理器為基礎，采用可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程[7?8]；所以在功率器件塑封系統設計中，采用PLC與觸摸屏組成的控制系統實現自動控溫和定位功能。
4.1 控制現場結構
本文采用CP1H?XA40DT?D PLC 和TPC1062KS 觸摸屏組成系統控制現場的電動閥、電磁閥、電動機、溫度控制器和定位控制器等執行機構。以溫度控制為例，CP1H?XA40DT?D通過模擬量輸入模塊和溫度傳感器采集現場的溫度信號，信號通過PLC 上的A/D 轉換、數值變換傳送到觸摸屏上，觸摸屏顯示實時的溫度值和PID值；且PID 參數可以通過觸摸屏進行設置，觸摸屏給PLC 發送指令，以控制現場的執行機構[9]。控制現場溫控結構如圖6所示。
4.2 控制系統電路設計
為了實現PLC對塑封壓機溫度和模具定位的控制，必須設計相應的控制電路。PLC 控制系統的控制電路主要由輸入電路、PLC、輸出電路3個部分組成。輸入電路主要有按鈕、開關、模擬量、人機界面等；輸出電路主要有電磁閥、指示燈、接觸器等。PLC 控制系統根據輸入電路得到的信號，執行PLC程序，從而控制輸出電路的電器元件驅動設備的機械結構，最終滿足控制塑封壓機溫度和模具定位的要求，完成系統控制。以溫度控制為例，通過觸摸屏設定標準塑封壓機溫度（175 ℃），通過PLC程序判斷壓機溫度是否在容差范圍內（3 ℃），若超出容差，則發出信號反饋至觸摸屏，同時調整加熱通道，令塑封壓機溫差小于設定容差。圖7為功率器件塑封系統PLC溫度控制電路圖。
4.3 控制系統軟件設計
常見的PLC控制系統軟件設計方法有圖解法編程（包括梯形圖法、邏輯流程圖法、時序流程圖法和步進順控法）、經驗法編程、計算機輔助設計編程等[10]。設計的自動控溫定位塑封系統選用的是梯形圖法，這種最方便的編程方法是一種用梯形圖語言，模仿繼電器控制系統的編程方式。其圖形及元件名稱均與繼電器控制電路十分相近。這種方法的優點在于可以把原繼電器控制電路轉化成PLC梯形圖語言。
為了提高系統可靠性，在軟件設計上采用了數字濾波和軟件容錯。在采樣周期內，用采樣值計算加權平均值作為濾波值，濾波現場的模擬量信號經A/D轉換后變為數字量信號，存入PLC中，根據濾波值濾去噪聲信號獲得所需的有用信號，進行系統控制。在程序執行過程中，一旦發現現場故障或錯誤，系統即通過程序判斷造成錯誤的原因是主要故障還是次要故障，并分別做出停機和相應子程序處理。系統還可對重要的開關量輸入信號或易形成抖動的檢測或控制回路采用軟件延時，對同一信號多次讀取，結果一致，才確認有效，消除偶發干擾的影響。
5 結語
目前市場中功率器件應用極為廣泛，為了適應現代便攜式電子產品等應用領域不斷小型化的發展趨勢，現代功率器件封裝技術不斷改進，新型封裝形式不斷涌現。為了提高各種封裝形式的可靠性和穩定性，設計了一種可應用于各種封裝形式的功率器件自動控溫定位塑封系統，該系統可實現關鍵塑封工藝設備溫度的均勻和穩定，提高塑封模具壓合精度，從而提高良品率，降低設備損耗，具有極其重要的應用價值。基于PLC控制系統的自動控溫定位塑封系統的研究和實現對提升功率器件封裝的效率有著重要意義。
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作者簡介：余駿華（1990—），男，碩士。研究方向為軟件理論及其應用。實用新型專利：半導體塑料封裝壓機智能溫度切換系統（ZL 201320226664.0）發明人。
孫力（1966—），男，教授，博士，碩士生導師。研究方向為計算機技術。
全慶霄（1963—），男，高級工程師，碩士。研究方向為半導體封裝技術。
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刊載內容：主要刊載較高學術、技術水平和實用價值的研究課題、學術報告、科研成果和綜合評述等優秀學術性論文，主要欄目有：軍事通信、無線通信、無線與互聯網、信號處理、通信設備、信息安全、測控技術、數控技術、自動化技術、電子技術應用、工控技術、電子技術、智能交通與導航、新型顯示技術、圖像檢測與處理、汽車電子、節能減排技術；嵌入式技術，科學計算及信息處理、計算機控制與仿真、計算機軟/硬件與數據總線、模式識別與人工智能、航空航天技術、新型電子材料、電子與信息器件、傳感器技術、虛擬儀器與應用、新型智能器件、電源技術、激光與紅外技術等。
本刊影響及收錄情況：本刊主要刊載學術、技術類文章和有實用價值的研究課題、學術報告、科研成果等優秀技術性論文。在中國科技核心期刊擴展版中所屬學科為TN類（無線電電子學、電信技術）。
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關鍵詞 （ 4~8 個）、中國圖書資料分類號（簡稱中圖分類號）、文獻標識碼、英文信息（題名、作者姓名、單位、摘要和
關鍵詞 ）、正文、
關鍵詞：教育改革：中學物理教學；STS教育
中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2013）8（S）-0005-5
STS教育在20世紀60年代萌芽于歐美地區，經過70年代的發展，到80年代成為科學教育改革的主流之一。中學物理教學中實施STS教育。它要求學生懂得科學知識的應用，知道科學技術與社會之間的相互影響和作用。培養學生關注社會的意識，并能以正確的價值觀和方法去解決科技發展所帶來的社會問題。這些都是現代公民必不可少的基本素質。在物理教學中實施STS教育，是物理教學適應社會發展的需要，是當前推行素質教育的需要。根據中學物理學科的特點，結合STS教育中科學教育、技術教育和社會教育三者的關系，在中學物理教學中實施STS教育有著得天獨厚的條件，反過來，實施STS教育對中學物理教學有很大的促進作用。它既能豐富中學物理教學的內容。又能活躍教學氣氛。更能進一步激發學生學習物理的興趣，并能提高師生的能力。
1 STS教育滲透于中學物理教育的意義
1.1 STS教育為素質教育實施提供了一個新途徑
當前，教育面臨著由應試教育向素質教育的轉軌，實施素質教育是教育改革的大方向。但是素質教育到底是怎樣的模式，大家正在積極探索。中學物理教學中應用性知識拓展的研究把科學教育與當今的社會發展、社會生產和社會生活緊密地結合起來，培養了解社會、懂得科學技術，又關注技術應用產生的社會影響。致力于社會進步的高素質人才。中學物理教學中應用性知識拓展的研究改變物理教學僅限于教材內容的封閉狀況，注重拓寬學生的知識視野：改變封閉的課堂教學單一形式，促進物理教學逐步構成一個由課內外、校內外、學校與社會和家庭所組成的開放的教學空間，為學生參與社會實踐活動創造條件；改變學生學物理只是為了解題的片面認識。使學生不僅學習系統的物理知識，而且懂得這些知識在其它科學、技術和社會生產中的應用；教會學生用綜合的觀點去分析問題，增強學生了解社會、關心社會、服務社會的自覺性，從而全面提高學生的思想品德素質、科學素質、心理素質和身體素質。因此，中學物理教學中實施STS教育將有助于探索出一條符合我國國情的實施素質教育的途徑。
1.2 激發學生學習科學技術的內在動機，提高物理認知水平
在中學物理教學中實施STS教育。開辟第二課堂。讓學生學習物理知識的活動更加豐富多彩，既避免了教師枯燥無味的說教，又避免了學生學習物理知識的單調性，豐富了學習內容，使學生獲得了成功的喜悅和體驗，因而激發了學生學習物理知識的興趣。這樣，使學生在學習活動中高度集中注意力，對事物積極思考，并能以頑強的意志克服學習中的困難，保持旺盛的學習熱情，更加深入、牢固地掌握知識，從而進一步提高學生的知識水平。
1.3 開闊學生視野，提高學生分析問題和解決實際問題的能力
中學物理教學中實施STS教育。要求教師在認真搞好常規教育的基礎上。開辟好第二課堂。讓學生到廣闊的天地獲得新知識，提高能力。
例如，在講授完“照相機”這一節后，組織學生到野外進行實地拍攝景物。學習一些簡單而實用的攝影知識。如根據天氣情況選取光圈數和曝光時間，光圈大小與景深的關系等。這樣做，同樣可以開闊學生視野，獲得新知識，對學生今后步入社會從事攝影活動做了一個鋪墊、同時，對提高學生分析問題、解決實際問題以及觀察能力都是十分有利的。
1.4 促進教師的再學習，提升教師的專業素養
教學是一個雙邊活動。教師是教學中的設計者和指導者，學生多數的學習活動都是在教師的指導下進行的。因此，在實施STS教育過程中，教師個人的知識水平和業務能力就至關重要，只有教師有較高的知識水平和較強的業務能力，才能實施好STS教育。才能開展好豐富多彩的第二課堂教學。
2 中學物理教育中實施STS教育的方法
任何一種教育目標都要通過實際有效的方法，使其得以具體化、明確化，才可能有效達成。該課題的研究試圖通過以下四種途徑開展。
2.1 注重課內滲透
課堂教學作為學校教學活動的主體。面向全體學生，教育對象廣泛，便于我們從普及的角度大面積地開展STS教育。同時，中學物理的教學內容包括了力、熱、光、聲、電及原子物理等知識，內容覆蓋面廣。為我們多渠道、多層次地開展STS教育創造了有利條件。在實踐中，我們充分挖掘教材中STS教育的因素，更新教學內容。體現STS教育的精神，使之和中學物理教學有機地結合起來。在此基礎上，我們編寫了浙師大附中高中物理STS教育的計劃，包括拓展知識點、拓展內容、拓展方式、拓展成果等，使課堂教學實施STS教育的操作具體落到實處。在課內滲透的教學中，要求教師本著源于課本而又不囿于課本的精神。捕捉進行STS教育的時機。既要注意聯系日常生活、生產實際，又要注意適當滲透現代科技方面的內容。
2.1.1 深挖教材，在教材中尋找實施STS教育的結合點
中學物理教材中編寫了大量的實驗、插圖、想想議議、小實驗、閱讀材料等內容，編入了大量與科學、技術和社會緊密相聯的物理知識。為中學物理教學中實施STS教育提供了豐富的素材。我們在進行傳統的物理知識教學的同時。注重了挖掘教材中實施STS教育的素材。從以下幾個方面選定了中學物理教學中實施STS教育的內容：一是介紹物理科學技術新發展、新成果、新成就。例如新型電池、超導體、激光、現代航空航天技術等。結合課本上這部分內容，向學生簡單介紹衛星發射、超大規模集成電路、磁卡、激光通訊等，來擴大學生的知識面，激發學生的求知欲。二是介紹與工農業生產密切相關的知識和技能。例如太陽能綜合利用、船閘、浮力打撈沉船、低溫的獲得及其在醫學上的應用等。結合這部分內容，可以組織學生實地參觀考察，通過觀察。不僅開闊了學生的眼界，更重要的是加深學生對知識的理解。認識了物理知識在工農業生產中的重要作用。三是介紹與個人、家庭生活密切相關的知識和技能，例如電冰箱、致冷設備、照明電路、安全用電知識等。結合這部分內容，可以培養學生的實際操作技能、技術改造技能和創造能力。四是與人們生活息息相關的社會問題。了解技術發展的負面影響和克服途徑。例如水污染、噪聲污染、大氣污染、固體廢物的污染等，結合這部分內容，可以增強學生社會責任感，提高對社會問題的預測、決策能力。
在物理教學中結合教材實施STS教育可采用以下形式：
（1）采用小組討論方式。鼓勵學生發表個人意見，增強他們處理問題的自信心。
（2）開展辯論。以此培養學生批判性思考能力、幫助他們探討爭議性的問題。
（3）利用傳媒（電視、網絡、報刊、雜志）幫助學生獲取最新資料。
（4）角色扮演。將學生置于規定的情境中，使他們對這些問題的出現產生興趣，對問題的某一方面有更深的思索。
（5）開展專題研討。讓學生遵循自己的興趣，對某一問題依照自己的方法進行研討。
總之。我們在教學中應結合教材，合理選擇實施STS教育的內容，并靈活運用豐富多彩的教學方式和手段，這對提高學生素質和教學質量都有很大作用。
2.1.2 加強實驗教學。在實驗教學中實施STS教育
實驗教學既能使學生深刻理解物理概念，又能使學生掌握操作技能，這些技能是他們進一步學習現代科學技術，在工農業生產中進行科學實驗和技術革新的重要基礎。通過實驗教學可以培養學生以下幾個方面的能力：①目測能力；②畫圖識圖能力：③使用測量儀器的能力；④實驗操作能力；⑤觀察和分析能力。因而在教學過程中，除了要求學生認真觀察每一個演示實驗并做好每一個分組實驗外，還應想方設法創造機會讓學生從實驗室走向社會。例如在做“測量平均速度”實驗的基礎上，帶領學生到操場上測人的正常步行的速度。騎自行車的速度。并根據所測速度估算出學生每天上學時所需要的時間：在實驗室組裝了串、并聯電路后。讓學生觀察教室內照明電路的線路。觀察家庭電路的組裝。看懂簡單家用電器的原理圖。訓練學生根據需要設計簡單電路等等。這不僅為學生提供了豐富的真實的感性認識。也為理論認識打下了基礎，同時訓練了學生進行科技實驗的技能，培養了勤于動手、勇于實踐、團結協作的精神。總之，這對提高學生的科技素質是非常有益的。
2.1.3 加強中學物理STS試題研究。提高整體素質
隨著中學物理教學中實施STS教育的深入進行，對中學物理STS試題的研究就顯得非常重要。近年來，有關中學物理STS試題在各級物理考試中占據了重要的地位。其分值呈逐年上升的趨勢，我們就中學物理中的STS試題的題型做了淺析。其中有：①知識介紹型；②自然現象型；③日常生活型；④實際應用型；⑤實例評析型；⑥數據計算型；⑦信息遷移型等等。
結合自然、生活、科研等實際設計物理應用性試題，其題型的分類是相對的，它們互相包容，共同構建成物理應用性試題的大廈。而且隨著科學、技術、社會的發展物理應用性試題的形式也要發展。應用性物理試題的共同特點是：立意新、物理條件隱蔽。要求考生對試題所展示的實際情景，進行分析判斷，弄清物理圖象，建立物理模型。然后運用相應的物理知識和物理規律進行解答。這不僅考查學生分析問題、解決問題的能力，更能檢驗出學生抽象思維的能力和理論聯系實際的能力。
實踐證明。我們把高中物理教學與STS教育相結合。不但沒有降低教學質量，而且使教學質量明顯提高，我校物理高考成績、物理競賽成績均有較大提高，學生各方面能力有顯著提高。
2.2 開展活動課教學
物理課外活動是綜合運用所學知識。開展以學生為主體，以實踐性、自主性、創造性、趣味性為主要特征的多種活動內容的課程。它是中學課程體系的重要組織部分。由于課外活動具有時間上比較充裕、形式上靈活多樣、能照顧到學生的興趣愛好等特點，從而為我們開展靈活多樣的物理應用性知識拓展創造了條件。為了使物理課外活動內容系列化，并取得良好的實效。我們分別對活動課的內容、設計的基本思路以及實施的原則進行了探討。首先我們結合教材和學生本地、本校的實際，確定活動課的內容；其次，對每次活動課進行設計，其基本思路是采取活動方案式。一個具體的活動方案包括：活動標題、活動目標、活動內容、器材準備、活動過程和活動小結等。在實踐中。我們主要進行了以下幾種課外活動：
2.2.1 開設物理活動課
將活動課與物理教學有機結合起來，從而讓學生在愉快的氣氛中獲取更多實用知識。我校在這方面取得許多成功的經驗。比如：在新設《勞技》課程的安排中要與物理教師協調，從而在大量涉及物理知識的課程中與物理教學同步實施。如在《配電板的安裝》、《自動報警的安裝》等課中，學生通過實際操作，既培養了實用技能、又鞏固了物理知識，真是一舉兩得。
2.2.2 開展“五小”活動
在課外組織學生進行小實驗、小制作、小設計、撰寫小論文、創辦小板報，也是進行物理應用性知識拓展實施STS教育的方式之一。比如，在“內能的利用”一節。通過對學校和家庭中取暖方式的回顧與展望，引導學生決策、改進，并寫出小論文；再如，由于“電冰箱”可聯系的知識點較多：物態變化、壓強、熱傳遞、電功、電功率等，由工作原理到電能測定、由環境保護到節能措施。素材廣泛。指導學生以板報的形式進行探討和研究。從而將書本知識與社會話題結合起來。
開展小實驗、小制作活動。將學生課堂實驗和課外小實驗、小制作、小發明有機地結合起來，培養學生的動手能力和創造能力。例如：引導學生利用廢舊材料制作針孔照相機、潛望鏡、小天平、杠桿、潛水艇、太陽能熱水器等實驗器材或模型；對原有的器材或裝置進行改造等。
2.2.3 舉辦科普知識講座
通過舉辦科普知識講座，既可讓學生了解物理發展的前沿和前景，又可拓寬他們的視野、展望物理知識在現代科學技術中廣泛的應用。同時提高學生的科學素養、創新精神與積極的科學情感、態度與價值觀。
2.2.4 用多種媒體傳播信息
講授法是過去應試教育的一件“法寶”。但隨著社會對實用人才的需求。迫使教育向素質教育轉變，這就要求我們不僅從思想上進行更新。更應從方法和手段上加以改進。利用多媒體是我們進行物理教學中應用性知識拓展的研究必要的手段。我們的做法是：隨時采用現代教育技術，適時觀看教學錄像，定時走進微機室。比如：電視臺的《不可能的任務》和《趣味小實驗》等節目，在教師的安排和引導下成為學生們非常感興趣的“課外讀物”。
2.3 開展社會實踐活動——參觀與學習，調查與研究，實踐操作
物理教學中實施STS教育的最終目的之一就是培養學生正確運用知識解決實際問題的能力和社會決策能力。為了使學生能學以致用，充分顯示他們的才華。我們在開展課外活動課的基礎上，有目的、有計劃地開展了社會實踐活動。新大綱中關于教學目的的規定中，知識與知識應用列為同等重要的地位。這就要求我們在教學過程中注重理論聯系實際，注重知識的實用性教育。為此。我們采取了以下做法：
2.3.1 收集與整理
要求學生按章節用物理知識和規律考察身邊相應的物理現象和事物，并由專題小組收集整理，與知識過關同步進行。比如，有位學生回家看到母親把孵化一段時間的雞蛋放到盛水的盆中觀察和檢驗，他起初大惑不解。便寫了篇觀察記錄。并經小組討論弄懂了其中的奧妙，事后他在日記中風趣地寫道：“原來我母親也懂得運用物理知識呢！”
2.3.2 參觀與學習
結合各地實際。將學生帶出校門，進行實地考察，也是改進教學行之有效的一種方法。例如學習了能源的開發和利用以后。組織學生參觀太陽能和運用紅外線綜合加熱瀝青裝置等：學習了發電機以后。組織學生參觀新安江電廠。使學生了解各種能源的開發和利用，懂得開發新能源。在學習了環境污染與保護后，組織學生到油漆廠、水泥廠、造紙廠、木材加工廠等進行訪問，使學生切身體會到大氣污染、水污染、噪聲污染給人們帶來的危害，增強社會責任感。
2.3.3 調查與研究
有些知識規律，在課堂上反復講、多次練，其效果不如學生在實踐中認識的效果好。比如電學中關于“路燈、小彩燈”的知識。學生在實際調查研究后。對它們的連接方式和工作情況有了較為深刻的印象。例如：學生學習了安全用電后，要求學生調查家庭附近違反安全用電的事例以及造成的嚴重后果，并提出解決的辦法。再如《內能》一章中。關于“灌水育秧”的問題，學生在經過社會調查后，不但加深了對其中道理的理解。而且加深了對物理知識的有用性的認識。
2.3.4 實踐操作
例如：安裝家庭照明電路，修理各種電器，改造家庭爐灶，以達到節能的目的等。為了使學生的社會實踐活動落到實處。取得實效，必須堅持鄉土化原則。因為社會實踐活動的實施，要受到物質條件的制約，如設施、場地、圖書資料、實驗器材等。參觀、訪問、實踐操作等都要有相應的接收單位。要解決這些問題，最有效的途徑是因地制宜，從實際出發，根據本校的條件、本地區的特點開展活動，充分調動和利用社會力量。加強學校與工廠、農村、部隊、社會服務部門的聯系，發揮社區優勢。爭取家長的支持。建立校外活動基地。由于我們樹立了事在人為的思想觀念，充分發揮主觀能動性。破除了物質條件的限制，使社會實踐活動取得了明顯實效。
2.4 編寫STS教材——基于學生不同層次需要，選擇STS內容編寫校本教材
物理教材雖然為我們提供了廣泛的進行中學物理教學中實施STS教育的內容，但由于教學內容、時間等因素的制約及教材的相對穩定性與科技高速發展之間的矛盾，決定了教材中不可能反映很多的進行中學物理教學中實施STS教育內容。所以我們在搞好課堂滲透的基礎上，結合教材內容和本地實際情況。組織教師編寫專門實施STS教育教材供學生選修。STS教材與以廣泛性見長的物理教材相比，其STS教育在具有較大選擇性的同時更具層次性。這種層次性主要表現在以下兩個方面：
（1）可以根據學生的科技素質、興趣、愛好等。安排適合不同層次學生需要的STS教育內容。
（2）由于STS教材在時間安排、內容選擇及實驗場地等方面所具有的靈活性，可以彌補課堂教學中零星滲透的不足。能夠集中精力和時間就有關問題進行一些較深層次的討論研究。例如：我們編寫了《超聲波及其應用》、《納米技術及其應用》、《關于地磁場》、《原子彈》、《超導體、超導技術及其應用》等資料。這樣就將學生的視野從書本延伸到書外，從學校延伸到社會，從基礎物理延伸到現代科技前沿。
在編寫STS教材時。要注意層次恰當，既要有別于課堂滲透中的“毛毛雨”。又要防止不顧學生接受水平一味追求高、精、尖的傾向，把握“廣、新、淺”的原則，努力通過深入淺出、生動具體的討論，促進層次性與實效性的和諧統一。
高中物理課程標準明確規定，要落實課題研究。這是全面培養學生綜合運用所學知識的能力、收集和處理信息的能力、分析和解決問題的能力、語言文字表達能力以及團結協作能力的重要環節。實踐的過程中，我們必須加強研究性學習，因為它是培養學生創新精神和創造能力的最好途徑。長期以來，我們學生的主要學習模式是“聽講、看書、做練習、考試”，幾乎與生動的實踐隔絕，在這樣情況下。培養出來的人的知識能力結構十分不完善。科學素養比較差。這對學生的發展十分不利，將使他們難以面對未來社會的挑戰。因此，改變被動的學習模式，已成為亟待解決的問題。加強研究性學習，正是改革這種狀況的途徑，在研究的過程中，從學生生活和社會生活中選擇研究專題，把物理知識與現代生活、社會生產、科學技術廣泛的聯系起來進行探索，通過親身實踐獲取直接經驗，使他們受到科學作風的熏陶，掌握科學研究方法，提高科學研究能力，養成科學的態度和精神。從而最終達到全面提高學生科學素養的目標。
綜合以上四種教學形式開展中學物理教育中實施STS教育。我們構建STS教育教學模式，以便使物理教學與STS教育有機結合。
（1）同步實施兩個計劃。即以中學物理教學大綱和教學計劃為主線。結合教材及我校實際以及高中生心理、智力特征，制定與物理教學同行的STS教育計劃為補充，全面安排物理教學。
（2）恰當運用三種課型。根據兩個教學計劃、教材內容特點和學校實際，將課堂教學、科技活動和社會實踐活動優化組合，形成廣闊的、多功能的物理教學空間。
（3）做好四個結合，做到物理知識教學與科學技術、社會實踐相結合，物理學科教學與其它學科相結合。教學活動與社會實踐活動相結合。學校與家庭社會相結合。
3 開展STS教學實踐調查結果分析
針對國內一百多所中學的理科學生，開展STS教學實踐前后學生的三個調查情況看，針對STS教育活動的興趣，有近81%的學生表示喜歡。特別是針對高一學生就物理學習能力水平量表與物理學習焦慮程度水平量表的前后測調查統計分析結果看。呈現了學生在物理學習興趣上前后測差異顯著，學生普遍對物理學習的興趣提高，其自覺主動學習占了主要成分。其次，學生在學習能力上，前后測呈現顯著差異。即通過STS教學活動的開展。學生的自主學習能力得以提高，學生學習物理的焦慮水平也由42.65降低為34.59，呈顯著差異。
在對學生的個案訪談中，我們也可以看到學生在物理學習興趣與學習能力方面的提高、學習焦慮的降低等。
