密-码-学-基-础教学课件

密码学基础服从真理，就能征服一切事物密码学基础密码学基础服从真理，就能征服一切事物码学寓础计算机与科学系邹瑞源学习内容密码学的发展历史密码学概述传统密码学分组密码公钥密码密码管理化学趣味实验可以让学生在入门之初通过观察生动、有趣的化学现象，体验到化学学科的奥秘，从而培养学生学习化学的兴趣。通过趣味实验还可使学生的科学素养得以提升，从而形成实事求是的科学态度和严谨认真的学习习惯。因此在初中化学教学中，趣味实验显得尤为重要。下面笔者结合自己的教学实践，例举并介绍一些趣味实验教学案例，作为抛砖引玉之文。1突出实验趣味性，让学生在玩中学化学与发达国家的教材相比，我国初中化学教学中的趣味性实验的教学内容明显偏少。我国教材中的实验选题通常强调突出知识目标，很少考虑学生的学习兴趣[1]。这一现状给教育工作者提供了拓展和研究趣味实验的空间，比如我国现行教材大多提及“二氧化碳”、“酸碱指示剂”、“食品中的有机化合物”（如碘和淀粉的显色反应）等等[2]。为此，笔者设计了如下一些趣味性十足的实验。实验1使红色的酚酞水溶液褪成无色并冒白雾（1）实验过程及现象①杯中盛放约150mL清水，放入一小片石碱（或绿豆大小一撮普通洗衣粉），再滴入1～2滴酚酞指示剂。滴入指示剂后无色透明水溶液变成红色。②再在杯中加一勺干冰（哈根达斯蛋糕店有售）。加干冰后红色褪去，杯口产生大量白雾（见图1）。（2）实验说明①还可将上述实验中的酚酞指示剂换成紫甘蓝的菜汁或广泛pH试纸的浸泡液（一叠黄色pH试纸浸于约40mL水中，加热近沸点再冷却，取其浸泡液）。用广泛pH试纸的浸泡液做该实验，实验现象为：滴入数滴指示剂后，无色透明的水溶液变成深的蓝紫色，加干冰后蓝紫色变蓝色，再渐渐变成青色、绿色、黄色，杯口产生大量白雾，如最后再加些白醋，该水溶液还会变成红色。②取用干冰要用勺子或镊子，切勿用手直接拿，以免冻伤。实验2有趣的七变色实验（1）实验过程、现象及原理在一个杯中放入约150mL清水，首先加入2滴碘酒，杯中清水变碘水而成浅黄色溶液（像茶水，见图2中第2个杯）；第二步加入约0.5mL米汤（或淀粉指示剂），杯内溶液立即变蓝色（碘与淀粉在水中反应呈蓝色，见图2中第3个杯）；第三步加入几滴维C果汁，蓝色褪去（维生素C具有还原性，碘被还原成碘离子，见图2中第4个杯）；第四步加入一小勺加碘食盐，蓝色又复出（加碘食盐中含有作为氧化剂的碘酸钾，碘离子又被氧化成碘，见图2中第5个杯）；第五步加入一小片纯碱（或一小撮普通洗衣粉等），蓝色又褪尽（碘遇碱液发生歧化反应，见图2中第6个杯）；最后在杯中加一勺干冰，加干冰后蓝色又复出，而且杯口产生大量白雾（干冰溶于水和碱液中和，引发反歧化反应而又生成碘，干冰温度极低，使四周温度下降，空气中水蒸气凝聚成小水珠而呈白雾状，见图2中第7个杯）。（2）实验说明①上述实验所加试剂量要小，否则既浪费试剂又使后几步反应变迟钝。②碘酒可用市售碘酒，也可自配：取75%的乙醇100mL加入3g碘粒、3gKI即可；维C果汁可用药片自配1%的维生素C溶液，一片维生素C药片含维生素C约100mg；加碘食盐中的碘化物为碘酸钾，有氧化性，和碘离子反应生成单质碘。③常压下干冰的冰点为：-78.5℃，故取用干冰要用勺子或镊子，切勿用手直接拿，以免冻伤。实验3学生自做简易焰色反应实验（1）实验过程及现象①取一个小杯，放入约2mL水，再加入黄豆大小一撮食盐，搅拌溶解，得到食盐水。另取一束细铁丝（如只有一根铁丝，则可将其一端绕成螺旋状）。再取一个酒精灯，点燃酒精灯并观察火焰（见图3左侧照片），火焰较淡。将铁丝一端插入酒精灯火焰中灼烧至无异常颜色。冷却后用铁丝这一端蘸取食盐水，将湿的一端再插入酒精灯火焰中灼烧，观察现象（见图3右侧照片），火焰呈现清晰的黄色。②准备一根一端附有铜锈的铜丝（铜锈呈绿色）。如果身边只有不生锈的铜丝，那就另备一个小杯，杯里放入约2mL稀盐酸待用。点燃酒精灯，将生有铜锈的铜丝的一端插入酒精灯火焰中灼烧，观察现象（见图3中间照片），火焰呈现清晰的绿色。如果是新的铜丝，则先将铜丝的一端插入稀盐酸中，再将蘸湿的一端置于酒精灯火焰中灼烧，也可使火焰呈现绿色。（2）实验说明蘸取稀盐酸的铜丝或铜锈在灼烧时，会有较多微小颗粒扩散出来，故焰色就明显变绿了。上述这些趣味化学实验具有视觉冲击力，易使学生产生认知冲突。学生通过做这类趣味化学实验，会深刻体验到学习过程中的快乐，进一步增强学习化学实验的兴趣和探究化学知识的积极性。2贴近生活发掘有趣的科学探究小课题结合社会和生活，初三实际上有许多趣味小课题值得探究。例如：何为蓝瓶子实验？何为大象的牙膏实验？茶水为何会变色？鸡蛋加水再加食用油为何能调制出色拉酱、蛋黄酱或蛋奶酥？84消毒液为什么会使杯中红茶褪色？怎样简易地鉴别真假黑米、红酒、香醋？从橙子皮中获得的橙子油碰到乳胶气球为什么会使气球一碰就破等等[3，4]，这些都可以设计成可自行操作和探究的有趣的实践活动。通过观察和分析实验现象，可使学生加深对客观世界的认识，同时体验科学探究的一般过程。实验4有关催化剂的趣味探究实验课题有一个较著名的“香烟灰烬催化蔗糖燃烧”的趣味实验[5]：将一块方糖放在酒精灯火焰上灼烧，先是熔化，然后碳化，蔗糖始终不会燃烧，但如果将该块方糖沾少量的香烟灰再放在酒精灯火焰上灼烧，它却能够燃烧起来（如图4）。此实验国外有不少文献报导过，其中日本的《化学の教育》是这样分析的：烟灰中含有碳酸盐，碳酸盐是该反应的催化剂。另外，美国的化学期刊曾有文献报导烟灰中含有稀土金属离子，稀土金属离子对蔗糖的燃烧具有催化作用。那么香烟灰中到底是什么化学物质在起作用呢？笔者把这个有趣的问题作为探究课题，和学生一同探讨。探究过程如下：步骤一：用各种灰烬做促使蔗糖燃烧的实验。结果显示：稻草灰、木灰、茶叶灰、棉花灰、纸灰、鸭绒灰、羊毛灰、鸡毛灰等十余种灰烬对蔗糖的燃烧有催化作用。而涤纶布料灰、塑料薄膜灰对蔗糖的燃烧没有催化作用。经归类分析后（如涤纶布料等灰不含金属元素）再探讨：这种催化作用是否与金属元素的化合物有关呢？步骤二：用各种纯化学试剂做促使蔗糖燃烧的实验。结果显示：碳酸钠、碳酸钾等不能促使蔗糖燃烧。而氧化铜、氧化钙、二氧化锰、氧化镁、氧化铁、四氧化三铁、氧化铅等金属氧化物能促使蔗糖燃烧。学生最终认为香烟灰中是一些金属氧化物在起催化剂作用。这一结论应该比上述国外的那些推测更具科学性和可能性。实验5有趣的“点纸成金”实验课题“点纸成金”实验在国内是较著名的趣味实验，较早是用硫酸铜来做。2010年有人改用FeCl3来做[6]，并获奖。该获奖实验的具体做法为：用氯化铁溶液将几张相同的滤纸润湿，干燥后点燃滤纸。实验结果表明该滤纸与普通滤纸不同，不能燃烧完全，而是很快变黑，滤纸边缘出现红热现象，反应产物为黑褐色固体，且该产物能被磁铁所吸引。用导电仪测试该黑褐色产物，发现它能导电，故可推论该黑褐色产物中主要是含单质铁。学生在做该实验时，进一步设计了一些验证该黑褐色产物是单质铁的检测方法；一是铁和盐酸反应会产生氢气，二是铁在氧气中能燃烧并有火星四射的特殊现象。验证实验1：把上述黑褐色产物研碎后放入一试管，加入少量水（盖住黑褐色产物），不断搅拌以赶走气泡。静置片刻后沿试管内壁缓慢注入浓盐酸，使溶液的酸度不断增强，实验结果表明黑褐色固体只有部分溶解，溶液呈黄绿色，但整个实验过程中均未发现有气泡冒出。验证实验2：把含有氯化铁黄色滤纸折叠后将其一端在灯焰上灼烧至黑色，冷却后再将其灼烧至发红，迅速插入氧气瓶中（见图5），发现黑色的这端会在氧气中燃烧，但没有火星四射的现象，重复多次现象仍如此。查找资料又发现Fe3O4也有磁性及导电性，于是学生质疑“点纸成金”实验的产物推断为铁的结论可能有误，但一时也无法去争辩。巧的是《化学教学》期刊2013年12期发表了由高校专家撰写的题为《在滤纸上还原Fe3+离子实验的再探究》的文章[7]，作者通过X射线粉末衍射仪对该实验的产物进行了图谱比对分析，结论是即使加热的程度不同，如在酒精喷灯下灼烧，仍然不能还原得到单质铁。这篇文章的结论证明学生的探究是成功的。这是一个很好的实验探究课题，它通过对“点纸成金”这一趣味实验的探究将多个实验有机地融合在一起，有利于启迪学生的创造性思维，充分发挥化学探究实验的学科价值和教学功能。3小结综合上述，趣味实验的设计要求教育工作者有创新意识，要善于思考，勤于动手，努力寻找创新趣味实验设计的切入点，为更好地设计新颖的趣味实验打开思路，提供方向。还要多多了解、学会趣味实验教学的过程与方法，比如通过比较实验原理、装置，找出异同点，获得分类、对比等研究方法以及物质性质决定研究方案制定等思想方法，使趣味实验教学活动更好地为当今的教学改革服务。“分层教学”在国内的应用已许多年了，但是在体育学科，尤其是在农村，特别是职业学校还是未广泛应用。笔者试图通过新旧两种不同教学方法的教学实验，寻找、检验分层教学在农村职高体育教学中的可行性、实用性以及实效性。一、教学程序设计试验检测主要包括教学效果监测、课堂管理与评价实施效果监测，具体通过问卷反馈调查法、课堂观察记录法、分组练习情况记录表、学生反馈调查问卷等加以监测。分别以04级幼师、04级电子技术、04级电子商务学生为实验对象。二、教学内容的选择与课时分配（见表1）三、试验过程1．教学对象层次的划定1）过程对教学对象的层次划分主要是依据他（她）们的技术、技能水平以及接受知识的能力进行分层，同时也考虑心理发展需要。主要采用教师指令分层法（根据学生的体质状况和个性特征，把学生分成相应的练习小组，分别在不同的地点进行不同难度要求的练习，达到目标者上升一个层次，未达目标者下降一个层次。）和学生选择分层法（学生根据自己的体质能力和技术水平自己选择练习项目和难度，升降同上）。在教学前通过问卷调查、查看有关学生体育档案资料以及咨询相关班主任的途径进行学生学习态度、兴趣爱好、学习习惯了解，目的使分层更加合理和提高学生的积极性。同时对层次的称呼上采用隐性法，即：名号暗层。例如：在铅球的教学前可根据学生的技术动作掌握熟练情况分为徒手练习（巩固动作、保持受型）层和持球练习（增加难度、激发兴趣）层；根据心理需要分为挑战（尝试练习、感受体验）和拓展（提高难度、培养信心）两个层次。2）问题与措施我们发现对学生进行分层有“一个从简到繁，从粗化到细化的过程”。对学生进行分层时经常会遇到对学生不够了解，受到其他外在因素的影响（身高、体态、主动性），有时分好的层次表现出并不适用或不合理。为此，我们采取了对学生的思想上进行宣传，端正他们的态度，大量收集有关学生的情况，以保证分层的合理性和适用性。2．教学内容与教学目标的层次划定1）过程教学目标层次划分也是采用“名号暗层”的隐性方法，这样做既可以避免学生一些潜在心理因素的作用，又保证了学生的自尊心不受伤害。同时又根据学生的层次不是静止的，可变的观念对学生技能和掌握知识的水平定期的检测，对各层次学生进行小规模的调整，以激励学生向更高层次递进。例如：在篮球运球教学中针对教学对象的不同可以将能够原地运球的学生分为一组（基本层次）；能够走一步运一次或走、停结合的学生分为一组（掌握层次）；把能够跑动中运球或运球中可以变向的学生分为一组（熟练应用层次）。这三个层次不是固定的而是动态的，如果你达到了更高的水平就可以升级到下一层次。同时做好正确引导学生对教学目标的选择工作。影响学生对目标选择的因素有两个：第一个是学生对自己能力水平的估计；第二个是学生的成就动机。这两个因素的影响表现在学生对目标层次选择过高或过低两种外在行为上。2）问题与解决措施对教学目标和教学内容的层次划定上也存在着“一个从简到繁，从粗化到细化的过程”。每个教学内容对每个学生的教学目标都是不同的且同一教学内容不同的课次、时间对同一学生的目标要求也是不同的，往往在课前制定好的分层教学目标会因学生的情绪和场地、气候环境的影响而发生变化。为此我们采取了以下几个措施：通过问卷调查、找学生交流、其他学科教师的反馈、班主任的介绍、培养班内体育骨干（信息的采集、协助教学）等途径加强对学生的了解，在此基础上在制定时留有余地可根据课堂上学生、环境等条件的变化而变化。为了使每个学生都能得到适合自己的学习目标，我们在引导学生如何正确地选择目标上进行了课前有步骤的指导和宣传工作，做到让学生在充分了解自己的前提下选择目标。3．课堂教学过程1）过程主要是通过分组练习（同质分组、异质分组、自由组合分组）、分类指导的途径加以实现教学目标。(表2)教师不是先讲解、示范而是把要学的内容告诉学生，分组进行讨论和尝试体验，这样既培养了学生的探究能力又通过挫折教育情景增加对新内容的好奇心从而提高教学效果。分组讨论后教师集中学生进行成果汇报，教师记录汇报结果后进行讲解、示范、提供纠正意见和建议后再分组练习，这样做是提高练习的针对性，同时便于教师的分类指导。2）问题与解决措施在过程中涉及两个问题。首先，由于学生对分组练习不是很了解，所以起初的几次感觉课堂秩序较乱、学生分组后不知做什么、如何做，这主要还是受传统的教学模式（教师统一指挥）的影响，但学生的积极性较高。为此我们分组练习时在每组中指定一名同学作为小组长，通过几次培训和锻炼使他们迅速地成长起来。其次，由于班级自然情况的原因（男、女混班）会给分组带来困难，这时需要我们教师要有足够的分析和判断能力，利用学生们的心理（异性心理）巧妙地加以分组。再次，对于教师的分类指导上经常会遇到教师忙不过来，一节课下来很累会影响到下节课的教学。为此，我们的做法是在进行分组练习时首先对可能遇到的问题进行集体的分析和解决，在练习中遇到问题不一定要马上解决，留给学生课下思考，下节课再给予解决。这样做既可以省下教师的指导时间又可以锻炼学生的思考和探究能力，有利于学生对学习产生兴趣。4．课堂组织管理与学生评价1）过程课堂组织是实现教学目标的保障，学生评价是促进学生课堂参与的有利方法，两者存在着密切的关系。评价的内容指标包括体育理论知识（10%）、运动技能掌握（20%）、特长优势（10%）、平时成绩（20%），以及综合素质（40%）等几个方面；评价的方式过程采用自评、组评、师评三种评价途径。同时，为了能对学生进行准确、合理地课堂管理，我们采用“原始成绩”和“提高幅度比例”的发展理念下的实施手段，同时在课堂练习管理上采用“分组练习情况记录表”的手段，以加强平时成绩公平性。（表3）2）问题与解决措施学生自评和组评中由于学生受到“利益”的影响，往往会使评价出的结果失真。所以如处理不好就会影响到整个评价效果，不能真实反映出学生的学习过程和进步的幅度。为此，我们做了以下几个尝试。对学生的原始情况做一个记录建立档案（成长记录袋）；加强课堂学生行为的记录（学生和教师）；加强学生的心理教学和引导；在考核评价的过程中采用公开、公示的形式；在组内评价形式上采用无记名方式。四、结论与建议1．分层教学是一种有效的教学方法通过各项监测指标中我们可以看到实验班级学生教学效果显著变化，说明分层教学能够提高课堂教学效率、满足学生发展需要，能够提高学生的上课积极性、激发他（她）们的上课兴趣、最大限度地挖掘他（她）们自身的潜力。2．引导学生选择“学习目标”影响目标选择的因素有两个：一个是学生对自己能力水平的估计；一个是学生的成就动机。两个因素表现在学生对目标层次选择过高或过低两种外在行为上。对于目标选择偏低的学生，教师要鼓励他们选择更高的目标层次；对于目标选择偏高的学生，教师要采取默默观察的做法，不强行阻止学生的选择，在他们尝试到学习的失败后，通过谈话以及询问等潜移默化地引导他们认识到失败的原因，从而正确看待自己。3．教学对象分层要把握动态性，兼顾层次与整体通过研究我们认识到分层教学法在不同层次课堂教学是一个动态的过程，具体体现在组织分层、目标分层、练习分层、评价过程分层等方面上。学生的个性差异和发展的不平衡性既要求对不同层次的学生提出不同的目标与要求，又要挖掘同一学生个体不同层面的潜质，因此我们要做到既面向学生全体，尊重学生的学习体验，关注全体学生的发展，对每名学生全方位培养，切忌顾此失彼。码学寓础计算机与科学系邹瑞源学习内容密码学的发展历史密码学概述传统密码学分组密码公钥密码密码管理密码学的发展历史古代