量子力学应用举例
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量子力学应用举例范文第1篇
关键词：Gaussian程序；教学实践；应用教学
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）27-0162-02
Gaussian程序起源于上世纪七八十年代，当时计算机硬件条件很差，只能计算比较简单的分子，且计算级别较低，所以几乎不能应用于解决化学问题。随着计算机硬件技术的发展和计算方法的不断优化改良，到上世纪八九十年代，人们已经逐渐可以借助量子化学计算程序去对实验中的化学体系进行模拟和研究。值得一提的是，1998年诺贝尔化学奖授予科恩和波普尔，以表彰他们在理论化学领域做出的重大贡献。他们的工作使实验和理论能够共同协力探讨分子体系的性质，引起整个化学领域经历一场革命的变化，使化学不再是一门纯粹的实验科学。其中，波普尔正是Gaussian程序的原创者之一，此次得奖也是为Gaussian程序在世界范围内被接受和认可奠定了基础。Gaussian的版本从上世纪开始有Gaussian 70、Gaussian 80、Gaussian 90、Gaussian 98等一系列程序。进入21世纪，随着Gaussian 98、Gaussian 03、Gaussian 09[1]等版本的持续更新和改进，Gaussian程序的功能也越来越强大，应用范围也越来越广。目前，Gaussian的主要功能包括：过渡态能量和结构、反应路径、热力学性质、分子轨道、键和反应能量、原子电荷和电势、核磁性质、红外和拉曼光谱、振动频率、极化率和超极化率等，计算不仅可以对具体体系的基态进行计算，还可以对其激发态的结构和性质进行研究。另外，它还可以用来预测周期体系的能量、结构和分子轨道。因此，Gaussian可以作为功能强大的工具，用于研究许多化学领域的课题，例如取代基的影响，化学反应机理，势能曲面和激发能等。该程序近年来的高速发展和广泛应用使其成为化学学科的科研教学人员必须掌握的工具之一。目前国内很多知名高校和科研院所都已经开展了Gaussian程序应用这门课程，并且作为相关专业本科生和研究生的必修课程。鉴于此，我院于2014年也开展了Gaussian程序应用作为研究生选修课程，这对于提高我院研究生专业素养和科研水平具有重要的意义。
一、Gaussian程序应用的参考教材选取
有很多关于Gaussian程序应用方面的书籍，包括中文的和英文的。针对这门课来说，我选择的参考教材主要是Foresman和Frisch编著的《Exploring chemistry with electronic structure methods》[2]以及可在Gaussian官网下载的与其配套的例子。该书分为三个部分，分别是基本概念和技术（包括第一章计算模型、第二章单点能计算、第三章几何优化、第四章 频率分析）、计算化学方法（包括第五章基族的影响、第六章理论方法的选择、第七章高精度计算）和应用部分（包括第八章研究反应和反应性、第九章激发态、第十章溶液中的反应）。我选择此书的出发点是：它的内容从基础到应用、从浅至深地介绍了Gaussian程序的主要功能和应用。书中的例子涉及分子能量和结构研究、过渡态的能量和结构研究、化学键以及反应的能量、振动频率、分子轨道、偶极矩和多极矩、原子电荷和电势、红外和拉曼光谱、核磁、极化率和超极化率、热力学性质、IRC反应途径等计算，另外还举例模拟了在气相和溶液中的体系、模拟基态和激发态分子的结构及性质。这些具体例子能够帮助从事化学及其相关领域的科研工作人员、教师和研究生等从不同的视角把握分子模型设计和计算模拟的策略、原则和方法，从而能够让研究人员全面了解Gaussian程序计算的模拟方法和应用实例。
二、Gaussian教学内容的选取
Gaussian程序主要是以分子力学和量子力学等为理论依据，借助计算机模拟进行化学问题研究的一门交叉学科。该课程教学涉及内容多、范围广，这就要求学生具有良好的数学、计算化学、结构化学、物理化学、有机化学、无机化学和计算机科学等众多专业知识的积累。学习这门课有助于拓宽学生的知识面，培养学生综合多种学科知识，解决实际复杂的化学问题的能力。然而这门课理论概念抽象，学生理解起来非常困难，教学难度也较大。选修这门课的学生主要来自物理化学专业和有机化学专业。对于物理化学专业的学生来说，他们的结构化学、计算化学和物理化学知识基础较好，这门课的学习不是非常困难。然而对于有机化学专业的学生来说，这门课学起来就比较困难了，因为他们的计算化学、结构化学和计算机科学知识比较薄弱。如何将抽象的化学知识简单化，形象化，帮助学生理解复杂的有机反应机理，提高学习积极性，这对老师的教学方法和方式有很高的要求。
针对不同化学专业学生的特点和他们将来要从事的职业，我更加注重实践教学而不是抽象概念的讲解和公式的推导。对于量子化学计算中涉及的一些算法学生只需了解，如果有学生对于基础知识非常感兴趣，我建议他们去听量子力学和结构化学课程。在课堂上，我重点讲解Gaussian程序的常用计算方法、思路和一些典型案例，以及如何运用这些方法解决科研中碰到的实际问题。比如讲解什么是半经验计算、什么是Hartree-Fock近似、什么是密度泛函理论、什么是分子力学算法等，讲解他们的区别以及在不同情况下如何选择不同的算法。此外，我还重点讲解基于量化计算的分子结构（包括稳定态和过渡态）的优化，分子光谱的计算和反应机理研究。这些内容对于化学专业的学生来说都是非常有意义的，可以帮助他们后续的科研工作。为了激发学生的学习兴趣，调动学生的自主性，让学生积极参与到课堂的专题实验交流活动，提高课堂教学的效果，我会教学生使用一些软件图形界面如Gaussview等，直接生动地展示和分析一些分子的三维结构，将抽象的化学分子通过色彩鲜艳的三维立体形象界面予以展示，并教会他们如何使用Gaussview建立分子模型和分析计算结果。在用Gaussview软件建立模型的过程中，我首先对主工具栏里边的元素工具和环工具等建模工具做了讲解，然后再对编辑工具即键长、键角和二面角工具做了使用演示，另外还讲了加H工具和原子消除工具的使用。事实上，上述的这几个工具如果能掌握好，学生们基本上就能根据所学化学知识来建立相应的分子的三维结构模型。随后，在课堂上我再演示如何用鼠标操作来旋转、移动、缩放和叠加结构，如何用鼠标操作来改变分子的显示形式和颜色，如何查看结果如能量数据，以及如何显示分子的原子电荷和分子轨道性质等。等学生基本掌握了Gaussview的模型建立和结果分析工具，我会给他们讲解如何将分子模型通过设置不同的关键词来提交相应任务给Gaussian程序去执行，如结构优化的关键词是OPT，频率计算的关键词是FREQ等。由于Gaussian的功能强大，授课时间有限，我们只介绍一些基本操作和简单例子给学生。例如让学生对邻位、间位和对位的二取代苯进行在不同计算级别（如HF/6-31G（d，p）水平下）进行结构优化模拟，然后对其能量比较分析哪个异构体在气相和液相下最稳定。对于反应机理，我会让学生通过寻找一些简单的常见化学反应如Diels-Alder反应、SN2亲核取代反应的过渡态的构型来加深对反应通道的理解，通过IRC计算直观的看出化学反应中分子结构的变化。此外，我还会讲一些实例介绍光谱的预测，比如首先我们会在基态下用DFT方法优化发光分子的结构，然后对其进行TDDFT计算来预测其紫外吸收光谱和荧光光谱等发光性质，从而为功能分子的设计提供便利。最后，根据本院实际科研需要，我们会适当进行一些应用教学来满足不同专业学生的需求。
三、开展Gaussian程序应用课程的前景展望
自然科学发展的历史和规律表明，多学科的优势交叉促进了最基本的微观过程和最复杂的宏观过程的统一认识。在这个信息大爆炸的时代，Gaussian这一量子化学计算程序应运而生并被广泛认可和应用。它既要求使用者有一定的量子力学等数理基础来理解计算流程，而且要求他们对于化学问题有深刻认识和独特见解，属于一门高度交叉的新兴方法和工具，涉及应用化学、理论化学和计算机科学等众多领域。目前，Gaussian程序已经成为理论化学计算中的常规方法之一，开展此门课程可以使科学研究人将其用于未来的反应机理研究、反应的立体和化学选择性的解释、化合物结构及其光谱等性质预测，并可指导设计小分子催化剂甚至新型催化反应，减少实验上的盲目性和偶然性，从而达到节省人力、物力和财力的最终目的。
理论计算化学在近几十年来取得了实质性进展，已从根本上改变了人们对于化学只是一门实验科学的认知，它已经成为化学学科的一个重要组成部分。我国的理论计算研究发展迅速，化学学科正处于从单纯实验到以实验和理论计算相辅相成转变的关键时期，从专业发展的角度而言，开展理论计算化学相关课程如Gaussian程序应用具有非常广阔的应用前景和发展空间。
参考文献：
量子力学应用举例范文第2篇
关键词：理论力学;公式推导;工程案例教学
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）20-0169-02
一、引言
理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学。这门课程研究的内容是速度远小于光速的宏观物体的机械运动，它以伽利略和牛顿总结的基本定律为基础，属于古典力学范畴。经过长期的实践证明，一般工程中所遇到的大量动力学问题，用古典力学来解决，既方便又能够保证足够的精确性。力学是从物理学中分离出来的，与“数、理、化、天、地、生”并列为七大基础学科。物理学是研究一切自然现象的科学，而研究物质运动是力学的定义。因此，力学从物理学中分离出来已是很长一个时期了。理论力学与电动力学、统计力学、量子力学在力学界称为四大力学。理论力学是牛顿力学，即所谓经典力学，现代力学包括经典力学、量子力学和相对论力学。力学是一门应用性极强的基础学科，又是一门理论性很强的技术基础课。[1]
国际理论与应用力学学会把力学分成基础力学和应用力学。上世纪30年代苏联建立了突出基础力学教育的教育体系。同时期，欧美建立了强调应用力学教育的教育体系。我国力学教育在解放后的十年间，受苏联力学教育体系的影响比较大，多数高等学校使用的理论力学教材都是从俄文翻译过来的。70年代末，欧美的理论力学教材进入我国高等教育界。直到80年代，理论力学还以120学时作为四年制机械类等专业课程的设置原则。
1980年5月，在南京召开高等学校工科力学教材编审委员扩大会，通过了教育部委托西北工业大学等高校提出的120学时机械类专业试用的“理论力学教学大纲”。二十多年来，随着高等教育教学体制改革的深化，理论力学课程在教学内容、教学方法、教学手段、教学思想和观念上都发生了很大变化。现在我院为机械类设置的理论力学课程只有70学时，而教学基本要求与20年前的差别不大。由于学时急剧减少，迫使教师采用多媒体现代化教学手段，增大信息量，强化知识点，通过精讲多练，使学生能够比较牢固地掌握理论力学的基本知识。建设理论力学精品课程的要求正是在这样的教学改革背景下应运而生的。
理论力学是理工科院校的一门重要技术基础课。但对许多理工科学校的学生来讲，学习理论力学并不是一个轻松的过程。普遍反映“课堂能听懂，一做作业就无从下手”，甚至有人将之称为“头疼力学、烦人力学”。究其原因，主要还是由于很多学生对于理论力学的基本概念、基本理论和分析方法等总是处于一种似懂非懂的状态，没有对所学内容进行深刻理解。理论力学的学习具有很强的逻辑性，前后章节的关系环环相扣。前面章节没学好，后面章节自然就学不好，越到后面越是紧密联系前面章节的知识点。再者，理论力学的定理、公式往往是“非构造性”的，不能用简单代公式的方法来计算，而是必须要有分析的过程，没有清晰的概念就无从下手[2]。可以说，对理论力学问题的求解非常锻炼人的宏观把握能力。因此，迫切需要对现行的理论力学教学方法及内容进行改革。基于此，工程案例教学方法应用而生。
二、工程案例教学
伴随着扩招，生源质量也有所下降，显得参差不齐。上同一门课，有些学生学习能力比较强，课堂不能满足需求，显得“吃不饱”;另外有些学生又不能跟上课堂教学的进度，学习比较吃力。因此，理论力学课堂改革就显得很有必要。学生学习新知识，第一印象――感性认识是很重要的。只有通过感性认识抓住学生的好奇心，才能有兴趣把相关的内容学习好，甚至于通过自学来满足自身对知识的渴望。而通过工程案例教学不但可以激发学习基础较差的学生的积极性，还可以通过大量工程案例的引入满足学有余力的学生对课堂外知识的渴求。工程案例的教学主要通过以下几个方面来实现。
1.工程案例的整理及提炼。和力学相关的案例可以说是随处可见，小到日常生活，大到航空航天。怎样选择合适的工程案例就显得比较关键。好的工程案例既能引导学生快速理解工程背景，又能提炼工程当中的力学原理，达到实践和理论有机结合的效果。因此，工程案例的收集整理就很有必要了。比如理论力学当中的力矩问题，就可以用常见的吊车起吊重物来举例说明：某事故现场，吊车起吊出事的卡车，结果卡车没吊上来，吊车反而由于起吊位置选择的不合适而翻倒了。这个实例可以很好的说明力矩，通过这个实例学生也能快速的将力矩理论与工程实际结合起来。又比如裂纹和断裂，这两个概念相对而言比较抽象。只有比较专业的课程才会谈到与裂纹有关的断裂问题。裂纹和断裂也可以通过生活当中的实例来说明：乘坐公交车应该是很多人都有过的生活经历，而公交车的安全锤就可以很好的说明裂纹和断裂。公交车上的红色安全锤是为了在紧急情况下让乘客逃生用的。当公交车出现紧急情况时，乘客只需要用安全锤敲击钢化玻璃的四个角。由于安全锤锤头很尖，接触面积小，手握安全锤大约用两千克的力就可以砸开玻璃的边角。对钢化玻璃而言，一点点的开裂就意味着玻璃内部的应力分布受到了破坏，从而在瞬间产生无数蜘蛛网状裂纹，此时只需用锤子轻轻的再砸几下就能将整面玻璃砸开。用这个实例不但可以讲清楚裂纹和断裂，还可以阐明应力和应力集中，可以将学生的理论学习与实践紧密相连。
2.工程案例的讲授。有了好的工程案例，还需要有好的教师在合适的章节恰如其分的引入。这就对教师的综合素质提出了较高的要求[3]。毋庸讳言，力学尤其是基础力学，上课教师的数量偏少，质量也略显不足。针对很多二本院校，基础力学的上课学生比较多，教师的教学任务相对较重，这也使得很多教师没法精心研究工程案例在教学当中的运用。另外，有些高校的基础力学教师并非“科班”出身，这也使得教师自身对有些课程的理解还不是特别深刻，当然也就不能更好的促进课堂教学的完善和发展。
三、工程案例教学的实践
从工程实践以及日常生活当中整理提炼了大量典型的工程案例，通过教学经验丰富的教师进行课堂教学，能否达到预期的效果，这也是一个很现实的问题。为了验证工程案例教学的实际教学效果，本文选择机电一体化及车辆工程两个专业进行对比。机电一体化4个班进行工程案例教学，而车辆工程3个班采用常规教学。经过一个学期的学习，从平时的课堂问答到期末考试都反映出，工程案例教学要优于常规教学。采用工程案例教学的机电一体化班最高分比车辆班高出10分，最低分高出15分，平均分高出12分。
四、结语
基础力学特别是理论力学课程的工程案例教学是一项长期、艰巨的任务，需要投入大量的人力、物力和时间。学生通过案例教学的学习可以快速地掌握理论知识在实际工程中的运用，从而更好的将理论与实践结合起来。案例教学还可以培养、训练学生从工程实践中抽象力学模型继而求解优化工程问题的能力，因此从该意义上来说，工程案例教学的作用可以说丝毫不亚于数学建模的功效[4]。再者，工程案例教学还可以培养学生动手和动脑的能力。比如讲到桁架部分，通过桁架桥梁的案例讲解，激发学生的学习兴趣。人们常说“兴趣是最好的老师”，一旦学生对桁架充满兴趣，就会在课堂外富有兴趣的动手制木制桁架，还会通过传感器等来测量桁架中的杆件是否为二力杆等。这样一来，学生对桁架的理解就会相当深刻。另外，工程案例教学还可以促进计算机软件如MATLAB、ANSYS等在教学中的应用。通过工程案例教学还可以培养学生的社会责任感，从学习阶段开始就以严谨的态度对待工程实际。最后，工程案例教学也可以提高教师的综合素质，丰富教师的课堂教学素材，使原本相对枯燥的课堂教学一下变得丰富有趣起来[5]。
工程案例教学使得师生都能很好的将理论与实践结合起来，实现课堂教学的最初目的：从实践中来，到实践中去。
参考文献：
[1]闵磊.《理论力学》课程教学的探讨[J].现代企业教育，2014，（10）：119.
[2]杨卫.案例式教学：固体力学的前沿应用[J].力学课程报告论坛，2007：3-5.
[3]陈红明.理论力学教学过程中的问题及对策分析[J].中国科教创新导刊，2014，（4）：66.
量子力学应用举例范文第3篇
【关键词】ASON光网络 管理系统安全性 安全对策
一、ASON光网络管理系统概述
（一）ASON网管系统结构
ASON的网管系统结构由控制平面，传送平面和管理平面组成。（1）控制平面：ASON的核心层面，它负责完成网络连接的动态建立和网络资源的动态分配。（2）传送平面：目前传送平面都是基于SDH技术的，能够提供大容量且无阻塞的交叉连接的硬件平台。（3）管理平面：不仅要支持传统的管理功能，还要支持具有ASON特色的新功能。
（二）ASON网管系统接口说明
ASON节点中实现的主要接口包括用户网络接口（UNI）、网络节点接口（NNI）、连接控制接口（CCI）、网管接口（NMI）等。UNI指ASON节点和客户设备之间的接口；NNI是指ASON节点之间的接口，又分为域内接口（I-NNI）和域间接口（E-NNI）；CCI是控制平面和传送平面之间的接口；NMI是管理平面接口，分为管理平面与控制平面间的接口（NMI-A），管理平面和传送平面间的接口（NMI-T）。
（三）ASON网管通信协议
控制平面有资源和服务发现，路由选择，LSP建立/删除等多项功能及UNI，NNI等多种接口，因此无法用单一协议规范。现在普遍采用MPLS在光域扩展后的GMPLS（通用多协议标记交换）协议集作为控制平面协议。
光网络中经常需要双向传输业务，在传统MPLS中，要建立双向LSP就必须分别建立两个单向LSP，这种方式存在LSP建立时延过长、开销过多、可靠性差、管理复杂等缺点。GMPLS定义了建立双向LSP的方法。双向LSP规定两个方向的LSP具有相同的流量工程参数，包括LSP资源要求，保护和恢复方式等。
GMPLS协议在ASON控制平面中的应用有以下几种：
（1）GMPLS协议在ASON中的应用主要集中在ASON控制平面。ASON控制平面的三种最基本的功能是：・资源发现功能：提供一种能自动发现网络中可使用资源的能力；・路由控制功能：提供路由能力、拓扑发现能力和流量工程能力；
（2）GMPLS协议族中包括多种协议，有信令协议、路由协议和链路资源管理协议，这些协议经过修改或者扩展后都可以运用于ASON之中，它们分别为：・链路资源管理协议：LMP（GMPLS协议首次提出）；
二、ASON网络管理系统脆弱性分析
（一）网络管理系统的安全漏洞
截至到现在，ASON网络管理系统的三层结构模式在各个厂商的产品中都是相同的，但由于各个厂商在建立网管信息模型中，设计的接口，通信协议的差异性，各个厂商所设计的产品设备并不能参与到管理中来。
1.ASON网管系统在开放性上存在的脆弱性分析。所谓网管系统的开放性，其实质即为能够在各厂商，各网管系统之间可以灵活进行自适应的兼容性。目前市场上在各业务和各厂商设备间存在的不兼容性，最主要的壁垒，便是各厂商在自由竞争、研发保密等条件下人为造成的。
2.ASON网管系统在安全可信性上存在的脆弱性分析。为确保ASON网络健康运转，光网络的子网层都把相应的网管系统和网管网元配置在一起。所以，一旦有外界环境（如自然灾害）和黑客的攻击，或网络管理系统中的数据库和网元节点同时损坏时，网络配置的恢复非常复杂。
3.ASON网管系统在可控可管性上存在的脆弱性分析。当下，在市场上应用的ASON光网络基本是由多个设备供应商的设备拼凑成的，但由于网络管理的不开放性，不同厂商的设备只能使用自己的管理系统。所以不同厂家设备间产生的冲突不可避免，这就造成了ASON网络管理系统在可控可管性方面存在一定的隐患。
（二）ASON光网络攻击分析
对ASON光网络管理系统的攻击，将从光层和电层两个层面来进行分析。
1.光纤微弯注入攻击。若使光纤微弯，其中的高阶导模就可转换为泄漏模，进而让光纤中的光辐射出来，由此，便可用于对ASON光网络管理系统中的信息进行分析和窃听。
2.电信号层中间人攻击。电信号层中间人攻击是一种网络中出现的传统的攻击方式，在这种未授权的情况下，侵入者可以非法进入控制平面，能够对业务平面和管理平面中的网络结构进行破坏。
三、ASON网络的安全措施
（一）电信号保护
维护ASON网络管理信息的安全，需要从电信号与光信号的层面上进行考虑。在电信号层，本文极力建议在ASON网络管理系统中，能够设立统一的认证中心。用此方法，可以在合理给予管理者合法权限的同时，完成对网络的集中管理。
在这里，我们举例，当控制层面A或业务层面B需要向管理层面C发送管理命令时，首先要产生若干认证码。通过这些认证码的排列组合，生成认证向量。认证向量由一个随机数，一个期望应答，加密密钥，完整性密钥以及认证令牌组成，将认证向量发送给认证中心，通过加密，解密的运算，将结果与恢复序列号进行比较，若计算结果在恢复序列号的正确范围内，且该序列号在二元列表中，则验证成功，便将验证成功的消息原路返回，开始两端点之间的通信。
认证中心的出现，在电信号保护上为网络的统一管理提供了解决方案。
（二）光信号保护
鉴于光信号较高的传播速度，其加密技术则一定要应用于高速的光逻辑器件之上。所以能够采用量子技术实现上述光逻辑器件的功能，对光信号加密。量子编码技术是基于量子力学之上的，在ASON中量子编码技术能够参考光子的相关定律进行推演及实现。
量子力学应用举例范文第4篇
关键词：生物教学；素质教育；学科渗透
长期以来，人们把自然科学分成物理学、化学、生物学等几个领域。认为物理学是研究物质最简单的运动，例如物体的位移、变形、振动、光与电磁现象等；化学是研究原子和分子之间的化合与分解，形成性质上完全不同的新物质这类运动；生物学则是研究发生在活体中的最高级的运动形式，例如代谢、发育、病变等。这种划分强调了各门学科的特殊性。但是，在科学技术日益发展的条件下，这些学科的界限逐渐变得模糊，呈现出学科之间相互渗透的现象。下面谈谈生物学与其他学科之间的渗透现象。
一、生物学与物理学之间的相互渗透
众所周知，人们双腿并非因为支持自身而经常感到吃力。为什么呢？此时，我们必须借助于物理学知识来加以解释。其实，人体脚部就是一个杠杆系统，其支点就是脚尖，动力为脚后跟的肌肉收缩提供的作用力，体重为阻力。很明显，阻力作用点位于支点与动力作用点之间，动力臂大于阻力臂。因此，用较小的力就足以支持体重而不觉得费力。由此可见，若脚板越长，则用力越小，跑起来也会越快。另外，物理学中的相对论、量子力学以及控制论等理论，为从宏观与微观两种不同的角度探讨生命体系奠定了基础，X射线衍射、各种光谱和波谱技术等为深入分析生命活动中的各种生理过程提供了强有力的手段。
同样，生物中的一些有趣现象经物理学知识解释清楚后也被应用到实际生产、训练中。例如，猫从高处下落时，有一个有趣的现象，即无论它的四只脚在开始下落时处于什么位置，而落地时总是四脚朝下先着地面，从而保证了它的安全。这是一个很早就被人注意的生物学问题，然而，直到20世纪70年代初，研究者用物理学知识才弄清楚其中奥妙。试想，猫要在空中把四只脚从上或左、右转向下，一定要转身，而想在空中转身必须给它一个外力才行，或者在下落时先给它一个初始转动量也可。但这二者在猫下落时都不具备，而猫却依然能在空中转身，这是何故呢？经研究认为：猫在下落过程中的转身动作是由它的脊椎按照先前再左接着向右，最后向下的顺序运动，从而产生了移动动量而使自身转动。猫的这个转身秘密被揭示后，给宇航员带来了好处，宇航员在失重时很难转身，因此，如果在训练时学习了猫的这种转身动作后，失重时转身就自如了。另外，蜜蜂在一夜间能造出几千间六角形的蜂窝来，这种蜂窝省料又轻（依力的结构分析），这种结构被建筑材料师门采用后制成了轻质省料的蜂窝建筑材料已在建筑上应用。
以上可知，物理学、生物学之间虽然各有其特殊性，但又相互渗透、互相结合，而最终形成一门边缘学科：生物物理学。
二、生物学与化学之间的相互渗透
生物学与化学之间更是密不可分、相互渗透。可以说，化学是基础，生物学使化学理论得以升华（即从研究一般的化学变化升华到研究微生物、植物、动物及人体的化学组成及生命过程中的化学变化）。例如，我们不从化学中学习糖类、脂肪、蛋白质等营养物质的元素组成及各自的结构通式，我们就很难理解这三类营养物质在生物体内的来源和去路及三者之间的相互转变问题。再如，有了对化学中极性分子、非极性分子的概念及性质的了解，我们学习细胞膜“三明治”式的结构及其选择透过性时，就很好理解了……凡此种种，不胜枚举。总之，可用一句话形象概括为：生、化不分家。因此，便产生了另一门边缘科学：生物化学。
三、生物学与数学之间的相互渗透
生物学与数学这两学科之间同样存在渗透现象。特别是数学知识在生物学中的应用。例如，组成mRNA的碱基有4种（A G C U），其中每三个相邻碱基排列顺序可决定一个氨基酸。书上直接写出这四种碱基的组合是43=64种，很多学生不明白。这时，我们可以把数学中的排列组合知识加以应用：4种碱基中任取三个排列（允许重复）方式有：P+4C+4=64种。这样，问题便可以迎刃而解。另外，自由组合知识在解遗传题时应用更广泛，在此不多举例。
以上可知，生物学与数理化三种学科之间确实相互渗透。那么，是否可以说生物学与语文、英语等就没有联系？非也。近几年的高考命题看，英语试卷中阅读理解题至少有一至两篇属科技说明文。现代文阅读主要还是考查学生语言文学功底，但是，为了适应科技社会的迅猛发展，命题者已经有意识地注入了现代科学知识信息，尤其是文科的学生，如果不掌握一定的理、化、生知识，在阅读现代科技说明文时，将会无所适从，将来也很难适应高科技社会发展的需要。
综上所述，我们应该意识到，现在大力提倡在中小学实施“素质教育”是完全符合社会发展的教育结构的，它有利于整个国民素质的提高。然而，由于社会上传统观念的影响以及选拔任用人才的弊端，高考指挥棒仍然有着不可抗拒的威力，把“应试教育”和“素质教育”对立起来。其实，是不是推行“素质教育”就影响高考成绩呢？我想，“素质教育”与“应试教育”并不矛盾，素质提高了，应试竞争水平必然提高。因此，笔者认为，无论校长、教师或者学生都没有理由轻视某些学科，特别是非高考科目。每个中学生只有全面发展，将来才有可能成为适应现代化建设的优秀人才！
参考文献：
量子力学应用举例范文第5篇
[关键词] 天然化合物波谱解析；天然化合物；教学方法
[中图分类号] Q94 [文献标识码] B [文章编号] 1674-4721（2014）02（b）-0123-03
《天然化合物波谱解析》是研究天然化合物结构的一门课程，适合于中药学、中药制药、制药工程、药物制剂等专业的本科生，是中药学、药学类专业的选修课程之一。通过本课程的学习，使学生掌握如何根据天然化合物的波谱，尤其是四大光谱即磁共振波谱（NMR）、质谱（MS）、红外光谱（IR）、紫外光谱（UV）鉴定其化学结构，并掌握各种结构类型天然化合物的主要波谱特征。
天然药物化学成分研究的重要途径就是利用各种先进的色谱分离技术将中药中所含的化学成分分离出来并鉴定结构，由于各种先进色谱技术的发展，化学成分的提取分离已经变得越来越容易，而化学成分的结构研究主要依靠波谱方法，而波谱解析相对来说比较困难，因此天然化合物的结构解析是天然药物化学成分研究的核心问题与关键步骤。笔者在多年的《中药化学》《天然药物化学》本科及硕士研究生《天然化合物波谱解析》的教学工作，积累了一些经验，于2008年编写出版了《中药化学成分波谱解析》[1]。2012年担任主编组织编写出版了全国高等院校中医药类专业卫生部“十二五”规划教材、全国高等医药教材建设研究会规划教材《波谱解析》[2]。在多年的教学科研工作和编写论著的过程中，对于本科生的波谱解析课程教学方法，积累了一些经验，现总结如下。
1 与《仪器分析》课程的联系与区别
《仪器分析》[3-5]是一门介绍各种现代仪器分析方法的物理和化学原理，仪器的结构原理、测试原理和定性定量分析方法的课程，是药学专业的必修专业课程。《天然化合物波谱解析》是在学习过《仪器分析》中的波谱理论后，对波谱理论的实践应用，会加深对波谱理论的理解。然而，波谱技术的基本原理涉及量子力学、电学、磁学和光学等广泛领域，一般的化学工作者并不精通这些领域，会觉得比较难于理解。《仪器分析》在介绍波谱解析方法时均以小分子有机化合物为研究实例，而中药化学成分的结构比较复杂，结构研究比小分子有机化合物要复杂得多，学生普遍感到比较困难。因此，《波谱解析》在介绍波谱学基础知识时，应避开量子化学等波谱基本原理，以具体天然化合物为例，侧重于介绍波谱的解析方法和应用，以及结构解析的规律和过程，四大光谱中应重点讲授结构解析最有力的方法——磁共振谱。例如，在磁共振理论中要重点讲授化学位移值、耦合常数、峰型等与分子结构的关系，在质谱理论中讲授各种质谱裂解技术的特点、使用范围和选择依据，以及常见天然化合物的质谱裂解特征。掌握这些内容即可解析中药化学成分的结构，这是本课程与《仪器分析》的不同之处。
2 与《中药化学》及《天然药物化学》课程的联系与区别
《中药化学》[6-7]和《天然药物化学》[8-9]是一门运用有机化学、分析化学等现代科学理论和技术等研究中药或天然药物中化学成分的课程，研究内容包括化学成分的物理化学性质、提取分离、结构鉴定、生物合成途径等。这两门课程中虽然举例介绍常见天然化合物的波谱特征，但是没有讲授如何从图谱入手解析结构。
结构鉴定是中药化学研究领域中难度较大的一个环节。《天然化合物波谱解析》课程是本科生在学习《中药化学》或《天然药物化学》课程后，在掌握了天然化合物的结构类型、结构特征和理化性质的基础上，在结构研究方面的进一步深化、提高。因此，本课程在教学内容上应与《中药化学》或《天然药物化学》中介绍的化学成分的类型基本一致，主要包括糖苷类、小分子酚酸类、香豆素、木脂素类、黄酮类、醌类、萜类、甾体类、含氮有机化合物类、脂肪酸类、鞣质类等。对于二苯乙烯类、苯乙醇苷和色原酮类化合物，虽然《中药化学》或《天然药物化学》中没有涉及，但是这些类型的化学成分在天然药物中分布相对比较广泛，而且结构骨架比较有规律，所以也可以适当介绍。而多糖和蛋白质类成分，虽然分布很广泛，但是结构研究非常复杂，需要借助于化学方法和NMR、2D-NMR、3D-NMR、MS-MS等先进的波谱技术。
笔者在本科生、研究生教学中，发现学生虽然学习过波谱理论和常见中药化学成分的波谱特征，但对于解析中药化学成分图谱的学习仍感到比较困难，这是因为四大光谱的解析要比波谱数据分析困难的多，从图谱得到波谱数据需要波谱理论和分析图谱的实践经验。因此，本课程应介绍各类中药化学成分如何从图谱入手解析结构，例如在介绍NMR图谱解析方法时，应教会学生如何分析排除图谱中的溶剂信号、杂质信号、水峰等干扰信号，确定1H-NMR峰面积积分值与氢质子数目的对应关系，多重峰峰型和耦合常数的分析方法等。
3 注意教学内容的代表性
本课程介绍的化合物应为在天然药物中分布较广泛，结构特征具有代表性，在《中药化学》或《天然药物化学》课程教学重点介绍的化合物。例如，在小分子酚酸类化合物中介绍咖啡酸、阿魏酸、苯甲酸等结构解析方法，在黄酮一章中介绍芹菜素、山萘酚、木犀草素、槲皮素、葛根素、芦丁等化合物，在单萜中介绍梓醇、栀子苷等化合物，在三萜中介绍齐墩果酸、熊果酸、羽扇豆醇等化合物，学生对这些化合物的结构比较熟悉，而且结构具有代表性，在中药中分布较广泛，通过解析这些化合物的结构并掌握其波谱特征，就能够熟练解析该类化合物的结构。
4 与研究生课程的区别
本课程是药学类本科生、研究生两个层面均设课的一门必修课程，在教学中应针对不同阶段学生讲授的侧重点不同。对于本科生来说，本课程是一门难度较大的专业课程，因此，应重点介绍在天然药物中分部广泛且结构简单、结构规律明显的化合物，例如黄酮一章中应介绍黄酮类、黄酮醇类、二氢黄酮类、异黄酮类、查尔酮、黄酮碳苷类、二氢黄酮醇、二氢异黄酮、二氢查尔酮、黄烷醇、高异黄酮等其他黄酮就不再介绍；在单萜类化合物中应重点介绍环烯醚萜类，在化合物中讲授紫罗兰酮类，在三萜类化合物中讲授齐墩果酸类化合物，对于结构复杂的倍半萜、二萜、四环三萜可不用讲授；在二苯乙烯类和间苯三酚类化合物中应介绍单聚体，对于二聚体、三聚体等多聚体不再讲授；在含氮化合物中讲授结构简单的麻黄碱类生物碱以及结构规律性强的小檗碱类生物碱；鞣质类化合物中讲授可水解鞣质单聚体，对于可水解鞣质二聚体以上以及缩合鞣质、复合鞣质均不介绍。
5 授课方式
本课程授课过程中给出大量图谱，故需要采用多媒体教学。建议授课时以讨论式教学方式，带领学生分析讨论每个化合物的图谱，详细介绍如何从图谱入手解析各类天然化合物的结构，并且对每类化合物的波谱特征和规律进行归纳总结。
5.1 注重对各类化合物波谱规律、特征的总结
中药化学成分是存在于自然界的天然化学成分，每类成分均有其独特的结构特征，这种结构上的特征会相应地反映在波谱中。因此，解析完每一类化合物后，结构解析中在介绍每类化合物的结构解析方法以后，重点总结各类化合物的波谱特征和规律，这对于学生掌握天然化合物的结构研究方法具有非常重要的意义。
5.2 注重图谱的真实性
本课程授课过程中讲授的各种图谱均应为真实图谱，有些图谱中甚至有杂质信号，这都反映了实验室常规测试的实际情况。教师不能刻意将图谱优化，例如去掉1H-NMR图谱中的溶剂峰、水峰、杂质峰、旋转边峰等干扰信号，图谱解析应具有实战性，否则学生不能很好地掌握图谱解析方法。
综上所述，《天然化合物波谱解析》是本科药学专业本科生的一门难度较大、专业性较强的课程，教学中应根据本科生的特点，选择天然化合物中分布广泛、结构简单、结构规律性强、具有一定代表性的化合物，化合物结构由简到难、从小到大，从真实图谱分析入手，分析讨论图谱，得出波谱数据并推断结构，在此基础上总结每类化合物的波谱特征和规律，使学生较快掌握天然化合物的结构解析方法。
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量子力学应用举例范文第6篇
关键词：课时教学目标；教学目标设计；设计误区；策略
文章编号：1005--6629(2010)04--0025--05
中图分类号：G633.8
文献标识码：B
有效的教学设计是实现优质教学的根本保证和前提条件，而课时教学目标的设计又是课堂教学设计的核心，是教学活动的出发点和归宿，决定着整个课堂教学的进程，直接关系到课堂教学效果的优劣和对学生发展的影响。在对课堂教学的评价中，人们通常也把“教学目标符合课程标准和学生实际的程度，教学目标的达成度。”作为衡量课堂教学最基本的评价要点。然而，在实际教学中对教学目标的认识和设计却存在一些误区，在一定程度上也制约了课堂教学效率的提高。
1、课时教学目标设计的几个误区
目前教学目标的设计上存在诸多的问题和误区。概括起来，包括以下几个方面。
1.1认识上的误区――忽视或误读教学目标
首先是，忽视教学目标的设计环节。少数教师错误地认为“以学生为主体”就是一味强调“学生自主”，讲什么学什么一切由学生来定。教师完全跟着学生走。这种做法导致教学的随意性。
其次是，照搬教学参考用书或其他教学设计案例。调查显示有l，3的教师的目标设计几乎照抄教学参考书。
再次是，把课程目标误读为教学目标。课程目标与教学目标确实存在着相似性和联系，但二者也有着十分明显的差异(见表1)。实际教学中普遍存在的：不顾教学内容特点和学生实际水平，把原本属于课程目标的“三个维度”教条地直接挪作课时教学目标；把课程目标中“树立辩证唯物主义世界观等”当作课时教学目标等，这些都是混淆课程目标与教学目标的具体表现。
案例1：鲁科版必修1第3章第3节第二课时“实验室里研究不同价态硫元素间的转化”
[知识与技能目标]
1.掌握二氧化硫的主要性质；
2，掌握硫酸的主要性质。
[过程和方法]
3，学会不同价态的硫元素间的转化方法，提高自主学习能力。
[情感态度价值观]
4，增强环境保护意识和健康意识；
5，培养辩证认识事物两面性的哲学观点。
[评析]上述案例中采用了从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面的“分项目设计模式”，从形式上看体现了新课程“提高学生科学素养”的基本理念，但实际上是把课程目标的“三个维度”照搬到课堂教学目标中，这种人为将三个维度的目标进行割裂的做法，是对课时教学目标错误、片面的理解。新课程目标的三个维度不是三种目标，三个目标维度只是目标维度的要素，不一定是显性的目标维度，也不等同于每节课的目标维度。又如目标5“培养辩证认识事物两面性的哲学观点”，显然，这样的描述缺少了与知识载体的融合，也不适宜作为化学课堂教学的一个独立目标。
1.2设计上的误区――片面理解教学目标
首先是，过分关注知识体系，忽视学生认知水平。受传统教学观念的影响，在教学目标的设计中还存在着过分注重教学内容的知识体系，而忽视学生的实际认知水平的现象，甚至直接把《考试大纲》中的认知水平作为教学目标的设计依据，这样的设计势必会导致目标f通常主要是知识1设计过高，不符合学生的“最近发展区”，失去教学目标的激励功能。
其次是。过分关注预设性目标，忽视生成性目标。预设性目标是课堂教学的基本要求，确定了教学的主要方向，构成教学活动的“下限”；而生成性目标是教学活动中通过师生交流而激发出来的，它不仅有利于培养学生的创新精神，而且反映了教师高水平的教学素养，体现了教学活动的意义和价值。从这个角度而言，教学目标不是静止的蓝图、僵死的教条。只关注预设性目标的做法是缺乏教学机智的反映，也是对教学目标的片面理解。
其三是，过分关注显性目标，忽视隐性目标。教学目标是教师通过教学活动对学生身心发展变化的期待，学生的发展变化既包括易于观察和测量的行为变化，即基础知识、基本技能这些显性成分；也包涵与学生行为变化相统一的心理变化，即过程、方法、情感、态度和价值观这些隐性成分。
案例2：人教版必修2第三章第一节“最简单的有机化合物――甲烷”
1.掌握甲烷的电子式、结构式的写法。初步认识甲烷分子的空间结构。
2.掌握甲烷的重要化学性质。
3.了解烷烃的组成、结构和通式，了解烷烃性质的递变规律。
4.了解同系物、同分异构现象和同分异构体(碳原子数在5以内)。
[评析]上述案例中的四个子目标虽然很具体，几乎涵盖了该节所有的知识内容，但显然只是对教材中显现出来的，能用语言、文字和符号表达的目标进行了设计，而对过程、方法、情感等隐性目标未予以关注，没有充分挖掘教学内容中所蕴含的教育价值，也就未能很好地体现新课程的理念。不妨在“甲烷”教学目标中加入“在学习甲烷结构与性质的过程中，体会学习有机物的一般方法。”在“烷烃”的教学目标中加入“通过烷烃碳原子的成键特点感受有机物的多样性和化学世界的丰富多彩”。这样教学目标不仅体现了预设性目标，还渗透了生成性目标：不仅指向明确而直接的教学结果(包括考试成绩)，还指向比考试分数更重要的东西，包括主动学习的兴趣、习惯、愿望、态度、方法、经历、体验等能长远影响学生发展的基础。
1.3表述上――错误陈述教学目标
首先是行为主体混乱。很多老师在表述教学目标时仍未能摆脱旧教学目标的束缚，教学目标中出现“培养学生……”、“使学生掌握……”、“帮助学生……”等以教师为教学目标行为主体的现象还较普遍。
案例3：鲁科版必修2第3章第3节第二课时“乙酸”
1.掌握乙酸的酸性和酯化反应，锻炼学生设计实验和动手操作的能力。
2.通过小组合作、自主设计实验探究乙酸的酸性。
3.通过实验培养学生观察、捕述、解释实验现象的能力以及对知识的分析归纳、概括总结能力与语言表达能力。
4.通过质疑和亲历科学实验的探究过程，体验科学探究中的困惑、顿悟、喜悦。在质疑、反思中提升内在素养。
[评析]上述案例，虽然较全面地表达了对学生通过乙酸学习所期望达到的知识、技能、方法、过程、情感等方面的目标，甚至为生成性目标留有一定的空间(自主设计实验探究乙酸的酸性)，但从目标表述的方式看行为主体较混乱，有的目标主体是学生，有的是教师。如其中目标1“掌握乙酸的酸性和酯化反应”、目标2和4的行为主体是学生，陈述的是学生行为(会不会，如何经历、体验)而目标1中“锻炼学生设计实验和动手操作的能力”
和目标3的主体又变成教师，陈述的是教师行为(做没做，怎么做)。显然用教师的行为表述教学目标是不合理的。
其次是该描述过于笼统。一些教师仍采用20世纪90年代以前的表述方式，所制定的教学目标含糊、笼统，不便于检测学生的学习结果，因而课堂教学中对教学目标是否达成，教师心中无数。
案例4：人教版化学第二册(理科)“化学平衡”
1.使学生建立化学平衡的观点。
2.使学生理解化学平衡的特征。
3.常识性介绍化学平衡常数。
4.通过平衡的建立及平衡特征的教学，培养学生分析、综合、抽象、概括等思维能力。
[评析]该案例不仅在教学目标的行为主体上使用错误(只表明了教师的教学意图)，而且阐述目标时所使用的语言也较笼统，如“理解化学平衡的特性”是指“能说明化学平衡的特点”、还是“能根据平衡特点判断化学反应达到平衡的标志”?又如，对“常识性化学平衡常数”的要求是定位在“知道平衡常数的表示方法”，还是定位在“能举例说明平衡常数”，或者“认识平衡常数的意义”等?如何知道学生是否“理解”?还有象“培养学生分析、综合、抽象、概括等思维能力”，这些表述都模糊不清、难以测量。
2、制定合理的教学目标的几个策略
在教学目标的设计中，首先应了解教育目的和课程目标的总体要求，研究教材和教学内容，建立具体的教学目标；再对目标进行分类整合，并按一定的标准(先后左右顺序或重要程度等)进行排列；最后根据学生和实际教学环境确定目标存在的价值并进行调整。其中，建立目标和再次提炼目标是教学目标设计的关键环节，应注意从以下几个方面准备。
2.1依据课标和教材，充分考虑学生的学情
优化的教学目标设计必须首先确定哪些是学生终身学习所必需的知识和学科的核心知识，依据课程标准重新界定基础知识和基本技能，要把握好课程所处位置及其与前后内容的关系，重视学习者的已有知识经验、起点能力、认知心理特点和学习状态。
首先是，要认真研究课标和教材。化学教师在制定课堂教学目标时，要认真研究课程标准和教材，把课程标准和教材信息转化为自己的信息，挖掘课程和教材各种能体现三维目标的因素。并准确把握教学内容的深广度。如在必修2的“乙醇”一节教学目标中出现“从化学键的断裂和形成的角度理解乙醇与钠的反应、取代、催化氧化、消去等方面的化学性质”，这样的设计就不符合课程标准的要求，也不符合教材的编写意图，因为课程标准在必修部分对乙醇的学习只要求“知道其组成和主要性质，认识在日常生活中的应用”，而上述设计若放在《有机化学基础》选修模块中有关“醇”的教学目标中就较为合理了。
其次是，进行学情调查。根据学生的认知心理和学习水平，控制难易程度。只有难易适度的目标，才能在教学过程中激发学生的学习兴趣，进行积极主动的思考。有人把“学情”全面概括为以下十个方面的内容：现有水平、学习需要、学习环境、学习态度、学习方式、学习习惯、思维特点、生活经验、个性差异和认知规律。在充分了解学情的基础上，针对学生原有认知的缺陷，并结合教师的实践经验和智慧，是形成科学的目标体系的重要条件。
案例5：选修3《物质结构模块》“原子核外电子运动状态”教学目标设计
[学情调查]经过必修模块化学2的学习，对于“怎样认识氢原子核外的一个电子的运动状态?”大多数学生认为：氢原子核外有一条明确的轨道，电子在轨道上高速运动：也有少数学生能用电子云来描述氢原子核外电子运动的特点。对于“有多个电子的原子的核外电子如何运动?若以碳原子为例，怎样认识?”大多数学生认为：碳原子核外的电子在明确的轨道上分层运动，第一电子层上有两个电子，第二电子层上有四个电子高速运动。可见，学生对原子轨道的认识基本停留在卢瑟福模型和玻尔轨道模型之间。少部分学生能用电子云来描述氢原子的运动特点，但不能解释多个电子的原子核外电子的运动特点。这与学生以往的经验是建立在氢原子的电子云上有关，处于仅是记忆而非理解的水平。由以上对学情的了解可设计以下具体目标：
[教学目标]
1.知道原子结构模型的发展历程。
2.从氢原子光谱出发。认识卢瑟福原子结构模型的缺陷，学习玻尔原子结构模型的要点，了解电子所处的轨道的能量是量子化的，原子光谱源自核外电子在能量不同的轨道之间的跃迁。
3.从更为复杂的光谱事实出发，认识玻尔原子结构模型的不足，从能级的视角较为本质地认识原子核外电子的运动状态和原子轨道。
4.通过以上学习。认识到核外电子的运动不同于宏观物体。不能同时准确测定它的位置和速度，知道“电子云”是对电子在空间内出现概率大小的形象描述。
5.通过了解原子结构、量子力学模型建立的历史，感受科学家在科学创造中的丰功伟绩。
2.2以知识为载体，充分挖掘方法和情感等方面的教育价值
现行高中化学课程中明确规定的学习内容是以化学事实、概念、原理、规律、实验等“知识和技能”为主线，渗透过程和方法、情感态度价值观的教育：且知识类结果性目标更具体、易于测量，而过程和情意类体验性学习目标绝大多数是体验性、过程性的，只有借助于知识的载体才有实践意义。因此，在进行教学目标设计时，不能仅仅是对三维目标简单的分类罗列，而应首先确立知识的主线，充分挖掘在知识学习过程中方法目标和可能引起的情感体验，将知识、技能、情感、态度及价值观等领域的目标有机地融合在一起，真正实现促进学生全面发展的教学理念。
案例6：人教版选修4《化学反应原理》第四章第一节“原电池”
[教学目标]
1.能判断原电池的正负极，认识盐桥的作用。
2.能借助对Cu-Zn原电池原理的认识，书写简单原电池的电极方程式和总反应方程式，激发学习动机。
3.运用氧化还原反应知识解释原电池的工作原理，在应用中感悟知识的价值。
4.大多数学生能通过探究和推理归纳原电池形成的一般条件，并根据课堂实验条件进行简单原电池实验设计并完成实验，感受探究过程的艰辛与喜悦。
[设计思路]首先根据课标、教材和学生在必修2学习过有关原电池的已有认知水平，确立各知识点及目标要求，再挖掘在过程与方法、情感态度与价值观方面可以生成的目标，并确定适宜的要求层次。如“原电池电极反应”知识点的目标设计，可要求在教材提供的Cu-Zn原电池模型的基础上，通过对其原理的理解，能书写陌生情境中简单原电池的电极方程式和总反应方程式(如已知电池总反应书写电极反应)，达到应用层次的较高要求：同时，在分析和书写过程中形成一般的方法(如根据总反应和氧化还原反应知识确定电极反应的反应物微粒、产物微粒和电子转移关系)，从中体验成功的乐趣(也能解决陌生情境的问题)，激发学习动机，实现方法目标和情意方面的目标。
2.3规范叙写方式，准确表述目标内容
实际教学中，因受教师主观认识的影响，教学目标的叙写不规范、表述不准确现象常见于教学设计中，甚至在一些优秀教学设计案例中也不乏行为主体不明确或行为动词不具体等问题。如何使教学目标的设计能准确体现在教案中?一是应注意目标结构，即采用“整合模式”，而不是“分项模式”，融合式陈述方式更能表达三维目标的整体特性。因为三维目标不是并列的关系，而是融为一体的整体。三者是在同一过程中同时实现的，正所谓知识、认知和态度相伴相生、相辅相成：知识是认知的目的，认知是知识学习的手段，态度是认知的动力。二是对于结果性目标应关注行为主体(学生)、行为动词(具体)、行为条件和表现程度，即通常所说的ABCD模式，特别是行为动词的选择，既要符合课程标准要求，也要符合学生认知水平，而且是可观察、可测量的(如说出……，判断……，设计……等)。而对于体验性目标(如情感态度与价值观)多数时候是以隐性状态出现，难以直接观察、无形的、不易测量，一般用一些“过程性”动词来表述结果(如体验……，学会欣赏……等)，不提出可测量的学习结果，且主要用于陈述长期才能实现的情感、能力方面的目标或无须结果化的目标。
案例7：“脱酸素剂成分的检验”的教学目标设计
1.所有学生能应用铁的还原性、原电池原理等知识解释“脱酸素剂”的作用原理；掌握铁等常见物质的检验方法并能设计方案解决“脱酸素剂”的成分检验问题。
2.正确完成“脱酸素剂”中各成分检验的操作并得出结论，总结检验方案设计的一般原理和方法。
3.体验问题解决的过程，认识食品保鲜的意义；通过对“脱氧素剂”名称的认知形成科学消费观，
参考文献：
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