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欧洲生物塑料协会主席弗朗索瓦・比耶指出:“大力发展生物基纤维,未来纺织化纤工业的相关技术、工艺、设备、人才、经营模式等方面都要随之发生深刻变化。生物基纤维产业将带给纺织行业欣欣向荣的前景与潜力无穷的提升空间。”。
依据欧洲生物塑料协会的研究报告,生物基纤维是指原料来源于可再生物质的一类纤维,包括天然动植物纤维、再生纤维及来源于生物质的合成纤维,被视为工业时代下天然纤维的延续。生物基纤维具有绿色、环境友好、原料可再生以及生物降解等优良特性,有助于解决当前全球经济社会发展所面临的严重的资源和能源短缺以及环境污染等问题。因为生物基纤维采用农、林、海洋废弃物、副产物加工而成,是来源于可再生生物质的一类纤维,体现了资源的综合利用与现代纤维加工技术完美融合,其纤维纺织品及其他产品亲和人体,环境友好,并有特有的多方面功能,引领全球纺织品及其他产品新一轮的消费趋势。而各国丰富的生物质原料资源储量, 也为生物基纤维的开发开了绿灯。其中,再生生物基纤维以针叶树、木材下脚料、毛竹、麻类、藻类、虾、蟹等水产品和昆虫等节肢动物的外壳为原料,原料广且环保自然。合成生物基纤维采用农林副产物为原材料,经发酵制得生物基原料,制得生物基聚酯类、生物基聚酰胺类等,它们都是极具发展前景的纺织材料。
生物基纤维的发展历程
自古以来,人类的生活就与纤维密切相关。公元前就已在世界范围内得到了应用的麻、棉、丝、毛等,实际上均是生物基纤维。所谓生物基纤维(Bio based fiber),是指利用生物体或生物提取物制成的纤维,即来源于利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的可再生生物基的一类纤维。生物基纤维的品种很多,为了研究和使用上的方便,可以从不同角度对它们进行分类。根据原料来源和生产过程,生物基纤维可分为三大类:生物基原生纤维,即用自然界的天然动植物纤维经物理方法处理加工成的纤维;生物基再生纤维,即以天然动植物为原料制备的化学纤维;生物基合成纤维,即来源于生物基的合成纤维。
与生物基原生纤维悠久的历史相比,生物基再生纤维的历史还较短。最早问世的生物基再生纤维是硝酸纤维素纤维,1883年由J.W.Swan和Chardonnet分别获得专利,1891年规模化生产。随后,各种形式的生物基再生纤维(包括铜氨纤维、粘胶纤维和醋酯纤维)相继问世。从20世纪初期起,还出现了各种再生蛋白基纤维,其中日本东洋纺公司的酪素蛋白基纤维“Chinon”1968年成为世界化学纤维的十大发明之一。可以说,从19世纪末至20世纪30年代是生物基化学纤维的创新与起步阶段。但随着20世纪40年代至50年代,一些以煤化工和石油工业为基础的矿物源合成纤维品种的陆续问世,生物基化学纤维的产量虽然仍在增加,但从60年代中期起增加的速率趋于平稳。由于石油化工为合成纤维提供了大量廉价的原料,从而促进了合成纤维的大发展,其产量于1968年首次超过生物基化学纤维。
由于合成纤维以不可再生的石油资源为基础,其大部分废弃物不可降解,因此不符合可持续发展的要求。于是,从上世纪60年代开始,欧美发达国家开始重新开始重视对生物基化学纤维的研究。1962年,美国Cyanamid公司用聚乳酸制成了性能优异的可吸收缝合线。1969年,美国Eastmann Kodak取得了纤维素新溶剂甲基吗啉氧化物(NM-IVIO)的专利。20世纪90年代以来,已经有一批新型生物基化学纤维实现了工业化。其中最有代表性的是莱赛尔(Lyocell)纤维和聚乳酸纤维。此外甲壳素和壳聚糖纤维、胶原纤维、海藻酸纤维等虽然在服装领域的用量不大,但在医疗领域已经取得重要地位。而曾经在三四十年代昙花一现的大豆蛋白基纤维等再生蛋白基纤维,也因为具有生态纤维的特征而重新受到重视。
本世纪以来,以植物/农作物为原料,运用生物技术制备成纤聚合物的单体,是生物基纤维的主要研究方向之一。而传统合成纤维的成纤聚合物单体一般采用化学方法合成。近年来,纤维科学研究者十分重视运用生物技术合成成纤聚合物的单体的研究。例如日本富士通与本田公司从蓖麻秸秆中研发出新的生物基纤维聚合体用于汽车内饰用织物。法国罗地亚公司采用蓖麻秸秆原料制成了聚酰胺610纤维。其中最重要的生物基化学纤维聚乳酸,其成纤聚合物的单体L-乳酸则是以玉米、山芋等为原料,采用发酵法生产的。美国杜邦公司已在用玉米淀粉制备聚对苯二甲酸丙二醇酯的单体丙二醇(PDO)的技术上取得了重大突破。美国农业集团卡吉尔(CargiⅡ)公司组建了一家新公司,利用生物柴油生产过程中的副产品甘油来生产丙二醇。杜邦公司还开展了用生物技术合成己二腈,再转化为尼龙6和尼龙66的单体己内酰胺和己二酸的研究。
政策导向战略发展
据美国儒士咨询公司最近报告指出,20世纪形成了石油经济和技术体系,2l世纪将会出现生物基经济产业。以生物基工程技术为核心的新型生物基纤维的快速发展,将成为引领化纤工业发展的新潮流。该报告认为,在生物基产业发展初期,社会、环境和战略价值要大于经济价值,国家目标、政府的引导和联盟组织等的支持是取得成功的必要条件,发达国家政府在政策和资金方面的支持强度越来越大。现在世界各国特别是发达国家在恢复经济的长远规划中,均把发展生物产业作为走出困境、争夺高新技术制高点、重新走向繁荣的国家战略。另一方面,重新定义生物基纤维材料不仅是服装、家纺、产业用纺织品的原料,而且是重要的基础材料和工程材料。他们不断进行产业结构调整,逐步把纤维产业转向利润更高、受资源或环境影响更小的高性能生物基纤维的研发和生产。
另据欧洲生物塑料协会的调查资料显示,生物基纤维作为有助于解决当前全球经济社会发展所面临的严重的资源和能源短缺以及环境污染等问题,目前在欧美等发达国家和地区纷纷鼓励开发与使用生物基纤维。如美国能源部和美国农业部赞助的“2020年植物/农作物可再生性资源技术发展计划”,提出了2020年从可再生的植物衍生物中获得10%的基本化学原材料。为支持生物基纤维材料的研发应用,美国能源署(DOE)最近向两个大型研究项目拨款1130万美元。据悉,这两个项目旨在以农业废弃物或木质生物质为原料,研制出造价低廉、性能优异的再生碳纤维材料。据悉,该种材料一旦成功问世,将会有效降低生产成本。此前,为鼓励生产企业用生物基TPU代替传统的聚丙烯腈为原料生产生物基纤维,DOE还向陶氏化学公司、美国橡树岭国家实验室长期提供研究经费援助。
一向以功能性纤维见长的日本化纤制造商正全力聚焦于个人健康、卫生与舒适性的生物基纤维与纺织品方面的发展。2002年6月,日本政府统合了“纤维制品新机能评价协议(JAFET)”。JAFET针对经过生物基技术生产、加工、纺织的化学纤维及成纤聚合物制品的表示用语、评价方法、评定基准等进行了统一,并确立了标志的认证制度,以通过“新机能生物基纤维产品”改善国民生活为最终目的。统合后的新组织具备评定标准部门、试验检查部门、标志推进部门、制品认证部门4个主要部门进行工作推进,以满足生物基市场新需求的高性能、新功能,并且兼顾与环境相协调的新型生物基纤维及其制品日益受到工业企业和消费者的青睐。
在欧洲,意大利政府颁布的《环境保护和减排规划》规定:到2025年服装鞋帽产业与纺织业必须全面使用天然纤维与生物基纤维。而德国、比利时、荷兰等国家也纷纷效仿并制定税收上的优惠政策鼓励生物基纤维的应用,大大促进了生物基纤维行业的快速发展,市场前景一片大好。2011年欧洲共同体就生物聚合物及其纤维的潜在市场制定了有针对性的生物纺织(Biotext)研究计划。组织了德国的ITA、ITCF和Dechema,比利时的Centxbel以及西班牙的Aitex等5家知名的公司与研究所,选择生物聚合物PLA、PHB和淀粉基聚合物为研究对象,开展单丝、扁丝、复丝(BCF、FDY和POY)以及生物增强复合材料的应用研究,将开展共混聚合物的性能界定,实验室规模的验证,探索与确定生物聚合物的改进目标以及确定产品的最适宜使用领域等。Biotext研究计划的目的是为生物高分子材料在高端纺织品上的使用提供技术支持。
另外,雀巢、可口可乐、达能集团、福特、亨氏食品公司、耐克、P&G和 联合利华等跨国公司已携手联合创立“生物基纤维开发产业联盟”。联盟成立的目标是引导负责任地挑选和收割农作物材料,如甘蔗、玉米、芦苇和柳枝等用于制造生物基纤维,并将呼吁行业、学术界和社会各界的专家共同帮助推进工作的实施。旨在鉴定生物基纤维行业的潜在影响及促进这些影响的可能性措施,使生物基纤维行业新兴供应链朝着积极向上的方向发展。
生物基纤维开发应用动向
据德国创恒斯泰技术咨询公司的调研报告,当前在国际利用生物基技术的开发中,最热门也最有市场应用潜力的生物基纤维材料包括纤维素聚合物、生物基聚酯类(PLA、PHB、PTT、PBT、PET等)、生物基聚酰胺类(PAll、PA6、PA66、PA69、PA610)、生物基聚乙烯类、生物基聚丙烯类、生物基PVC类、生物基TPU类以及淀粉基聚合物等。该报告还阐述了这些生物基纤维在环保、节能、康健、亲肤与安全应用领域的无限效益与功能。
例如Regenerated biological basis纤维(RBB-再生生物基),具有优良的人体亲和性,可广泛应用于贴身内衣、家纺、衬衫、袜类、服装、休闲等领域。在RBB纤维开发的纺织品中,以Chitosan纤维(壳聚糖纤维)为例,目前海斯摩尔纯壳聚糖纤维等生物基纤维已突破关键技术并具备工业化产能基础,总体技术水平达到国际领先。Chitosan纤维除了用于医用纺织品与劳动防护用品外,在纺织服装领域,Chitosan纤维吸湿排汗、抗静电、抑菌防霉等功能性,使其特别适合做床上用品、内衣、袜子、毛巾等直接接触皮肤的产品。
又如Elastic biological basis纤维(EBB-弹性生物基),特殊的花生壳截面使EBB纤维具有优良的吸湿排汗功能,具有抗氯性能,能经受一般弹力牛仔布所不能采用的漂白和洗涤环境。EBB纤维用来生产四面弹力织物,高档针织面料,高弹牛仔面料,在牛仔服装、运动服装、衬衣、休闲装、女性套装、裤子等方面得到了广泛应用。
Poly lactic acid纤维(PLA-聚乳酸),这是一种可生物降解的热塑性脂肪族聚酯,它来源于可再生资源如玉米淀粉、甘蔗等。它最大的优点还在于它的环保性,兼有天然纤维和合成纤维的特点, 吸湿排汗均匀、快干、阻燃性低、烟尘小、热散发小、无毒性、熔点低、回弹性好、折射指数低、色彩鲜艳、不滋长细菌和气味保留指数低等。德国亚琛大学纺织研 究所选择生物聚酯为原料进行了系统的纺丝成型试验。在共混纺丝试验中,使用PLA(80%)和PHB(20%)两种组分,制得的长丝纱单丝直径达20?m,其纺织品展现了十分好的使用性能,如优良的渗透性,高吸湿性和良好的水汽穿透性能。
生物基聚酯PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)作为一种新型生物基聚酯产品,具有其他材料无法比拟的综合性能:它有尼龙(PA)的柔软性,且有更好的色泽度;也有腈纶(PAN)的蓬松性,且避免了磨损倾向;还有涤纶(PET)的抗污性,更有很好的手感;加上本身固有的回弹性和抗静电性,它不仅可以广泛应用于服装和其他纺织品,在医疗非织造领域也有较大的市场发展潜力。据了解,目前,杜邦公司是PDO产品的最大生产商,其PDO产品主要用于生产PTT纤维材料。杜邦已经掌握了PTT纤维产业链的顶端技术――PTT聚酯切片的生产技术。中国盛虹控股集团与清华大学合作,用粗淀粉或生物柴油的副产品――甘油,分别采用两步法和一步法来发酵生产PDO和BDO(1.4丁二醇),开发的新工艺已经提高了克雷伯氏菌的生物量和乙二醇的总产量,并通过添加适量的反丁烯二酸,可增加PDO的生产力度。
在动物基成纤聚合物的生物技术制备方面,蜘蛛丝是力学性能十分优异的天然纤维。近年来,美国杜邦公司运用计算机模拟技术,首先建立蜘蛛丝蛋白基各种成分的分子模型,然后运用遗传学基因合成技术,把遗传基因植入Escherichia coli细菌和P.pastoris酵母菌,可分泌出高分子量的蜘蛛丝蛋白,从而仿制出长度可达1000个氨基酸的蜘蛛拉索丝。
加拿大Nexia公司则使用生物反应器技术,在蜘蛛体外获得了蛛丝蛋白。方法是将能复制蜘蛛丝蛋白的合成基因移植到山羊,山羊生产的羊奶中就含有类似于蜘蛛丝蛋白的蛋白质,这种羊奶中含有经基因重组的蛋白质2g/L~15g/L,用这种蛋白质生产的纤维取名生物钢(Biosteel),其强度比芳纶大3.5倍。该公司正研究如何将羊奶中的蛋白质进行纺丝的问题。他们已和加拿大国防部签署了用这种纤维生产防弹材料的协议,还和美国军队及美国航天局(NASA)达成了有关合作。
为了蜘蛛丝的生产量,一些科研项目已经利用植物来生产蜘蛛丝蛋白。这种方法是将能生产蜘蛛丝蛋白的合成基因移植给植物,如花生、烟草和土豆等作物,使这些植物能大量生产类似于蜘蛛丝蛋白的蛋白质,然后将蛋白质提取出来作为生产仿蜘蛛丝的原料。如德国植物遗传与栽培研究所将能复制Nephila clavipes蜘蛛拉索丝的蜘蛛丝蛋白的合成基因移植给土豆,所培植出的转基因土豆含有可观数量的蜘蛛丝蛋白质,90%以上的蛋白质含有420~3600个碱基对,其基因编码与蜘蛛丝蛋白相似。由于这种经基因重组的蛋白质有极好的耐热性,使其提纯与精制手续简单而有效。
通过仿生纺丝技术开发高性能纤维和智能纤维,也是令人瞩目的开发应用方向。日本科学家研究了蚕吐蜘蛛丝的机理。东华大学胡学超等进行了以蚕丝为原料,模仿蜘 蛛的吐丝,通过干法丝制备人造蜘蛛丝的研究。日本科学家还研究模仿酶、神经、肌肉等生物体分子纤维的功能,开发功能更高纤维的技术。例如,通过人工酶加工技术开发消臭+杀菌、止痒+消炎+抗过敏纤维;通过模仿神经开发合成高分子或天然高分子人工肌肉,并应用在调节器等功能设备中。将天然高分子与其他材料复合制备新型复合纤维,例如,丝纤朊/纤维素复合纤维、明胶/纤维素复合纤维、壳聚糖/究兰等天然离子复合纤维等的开发和应用,在日本也是开发的热点。
在纺丝技术的革新应用方面,以植物纤维素为原料的粘胶纤维采用湿法纺丝工艺,不但生产流程长、能源消耗大,而且污染环境。如果采用新型溶剂如NMMO得到的Lyocell纤维,该纤维具有较高的干强、湿强和湿模量,优良的尺寸稳定性,被誉为“21世纪的绿色纤维”。日本东丽公司和京都大学共同研究开发的纤维素纤维“熔融纺丝法”,在维持纤维素特性的条件下能够自由控制分子间氢的结合强度。由于是通过熔融丝进行纤维化,可得到异形截面纤维,并可与异种聚合物生成复合纤维,应用复合纺丝技术,可生产出比天然纤维中最细的海岛棉纤维(1.3dtex)更细的纤维,最细可达0.1dtex。 该公司还通过在纤维素中加入第三成分,缓解氢键结合强度并赋予其热塑性,纺丝后,再除去第三成分,从而维持纤维素所具有的吸湿性、放湿性、显色性及柔软的手感。他们还成功生产出由天然高分子组成的纤维素类纤维丝,利用该技术不仅能够轻松地得到异形剖面等任意剖面形状的纤维丝,而且还能简单地生产出与异种聚合物复合而成的混纺纤维丝等材料。因此,将纤维素改性后所得到的纤维素衍生物在一定条件下进行熔融纺丝,可最大程度地降低环境负荷,提高纺丝效率,省去溶剂使用和回收利用的步骤,缩短流程。因此,再生纤维素熔融纺丝法是最具长远竞争力的技术创新加工方法。
生物基纤维市场发展趋势
随着全球经济快速发展,能源危机与环境污染越来越受到人们的关注。如何保持经济的可持续发展是目前需要迫切解决的问题,而生物技术的持续发展以及生物基纤维材料在常规和高性能产品的日益拓展,将会不断进入更多新的应用领域。
据欧洲生物塑料协会的调研报告显示,2013年全球生物基塑料产能约160万吨,而今后生物塑料将在此基础上逐年攀升,尤其是未来4年,全球生物塑料产能将实现剧增,生物基塑料2018年的年产量将达到670万吨,是2013年产量的4倍左右。该调研报告指出,目前生物基聚合物占世界塑料市场的份额不足2%,但生物技术吸引了全球众多企业的浓厚兴趣,它们争相投入了巨大的人力和财力,并取得了长足的进步。目前在数十种已商业化使用的PA材料中,取之于可再生资源的生物基纤维系列产品,包括PA6、PA66、PA69、PA11、PA610、PA1010及其制品的研究与开发均已相继展开。从美国Rennovia公司基于全球葡萄糖类原料的供给现状以及通过化学催化技术制备生物基己二胺及己二酸技术的商业化现实判断,2022年全球生物基PA66纤维产量将突破100万吨大关。
另据世界著名IHS咨询公司的最新研究报告称,日益增加的消费者压力和日趋严格的法规,将刺激北美、欧洲和亚洲市场对再生纤维素纤维的需求,而再生纤维素纤维资源十分丰富。据统计,目前世界上每年木材的循环量达到1.5 亿吨,可用于再生纤维素加工的材料达到1500万吨以上;竹材循环量达到4000万吨,可用于再生纤维素纤维加工的约500万吨;棉纤维产量达到2400 万吨左右,可用于再生纤维素加工的棉短绒等100万吨左右;麻类纤维材料产量达到300万吨以上,难以直接纺织利用的麻类以及麻秆等都可用作再生纤维资源。
又据美国儒士咨询公司的最新预测报告指出,生物基纤维材料研究的发展与社会、经济和资源、环境的发展紧密相关,所以新的生长点和交叉点不断涌现,并不断向其他相关学科延伸和渗透,这既促进了生物基纤维的发展又丰富了新材料科学的内涵。其发展趋势有:
一是研发对象不断发展。从传统的木材扩展到竹藤、秸秆、草本植物和藻类植物;从天然纤维材料扩展到蛋白基材料以及生物矿物材料;从可再生材料的利用扩展到可 再生能源的利用;从宏观材料的简单初级利用到微观化学成分的提纯、分离的再加工利用:从低价值利用到高附加值的利用。所以近年来生物基产业在主要原料定位上的发展趋势是:由以玉米淀粉、大豆油脂等农产品为主要原料来源向着非食物性木基纤维素等植物残体(Residues)和农林废弃有机物基为主要原料来源的方向发展,以减少对农田的压力和降低原料成本。
二是研发范围不断扩大。未来生物基纤维材料研究与相关学科不断交叉、渗透,新的学科增长点不断出现,从传统的生物学科及其相关的物理、化学学科渗透到材料学科、能源学科、复合材料学等领域。
三是更加注重材料的环保性能。自然界生物在长期进化过程中,利用最简单的成分、最普通的条件获得了最稳定的材料结构,人们可以从这种分级结构中得到启发,通 过生物拟态或者仿生设计制备出性能优越的复合材料,充分发挥生物基材料可再生、可降解利用的优势,特别是节约、降耗、降能是未来材料发展的必然趋势。
四是更加重视材料基本性基的设计要求。未来的生物基材料研究不但注重其基本性基的改进,还注重赋予其新的功能,注重复合化、高性能化、功能化。
五是构筑生物基经济产业。未来将会出现生物基经济产业,生物基产业必将有非常广阔的发展前景。必须指出的是,在生物基产业发展初期,社会、环境和战略价值要 大于经济价值,国家目标、政府的引导和支持是取得成功的必要条件,适时制定符合生物基纤维发展的战略,保证生物基产业的发展从量增长到基的提高。
最近欧洲生物塑料协会指出,亚洲作为生物塑料主要生产中心的地位更受重视,因为当前规划的项目大多将在泰国、印度和中国实施。尽管从中国或全世界看,天然生 物材料的开发利用都处于刚起步阶段,生物基纤维在整个材料结构中所占的比重还很小,但是,生物基材料产业的发展潜力不可估量。中国拥有全球最大的化纤产量和纤维消费市场,目前中国的化纤总产量已占世界55%,是美国和日本等发达国家的5~10倍。因此,从国民经济发展与产业安全、可持续发展的角度考虑,中国化学纤维的品种结构调整迫在眉睫。
Keywords: pressure container, clean design, stainless steel
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
在生物技术与医药工程中,由于某些压力容器与原料药直接接触,因此在设计时要充分考虑到卫生及洁净的要求。对于此行业中的压力容器在选材、结构设计、制造、检验和验收方面都有一定特殊性,无论是国内还是国外的压力容器法规都有一些特别的要求。
现以一台搅拌罐为例,阐述此类压力容器的设计特点。该设备的主要设计参数如下表所示:
其设备简图如下图(图1)所示:
图1
设计标准选择
此设备为出口印尼产品,根据业主要求选用国际性标准.
ASME锅炉及压力容器规范:2010版,第Ⅷ卷,第一册及2011补遗。
要求洁净设计
ASMEBPE-2009 生物制药工艺设备(Bioprocessing equipment)
材料选择
主材
医药用设备大多采用不锈钢材料,且不锈钢钼的含量应该不小于2.0%,碳含量应该不大于0.03%。根据本项目业主和ASME标准要求,不锈钢均采用进口材料,所以材质选为A-240-316.
非金属材料
含有石棉、带漆、剂等材料的垫片禁止使用。所有垫片和与工艺介质接触的非金属材料应符合美国FAD(食品及药物管理局)要求。
结构设计特点
卫生型设备法兰结构,设备垫片采用O型圈结构,不留死角且易于清洗。
见下图(图2)所示:
图2
设备内设清洗装置-喷淋球
医药用容器要求定期在线清洗,多采用专业喷淋装置,如360度旋转式喷淋球。特定压力及流量的清洗液通过喷淋球,在规定的时间内彻底清洗容器内壁及内件,达到卫生要求,最终出具喷淋球试验合格报告。见下图(图3)所示:
图3
接管接口型式及特点-卫生型设计
接管应采用卡箍接口、O型圈垫片、接管长度最短化,易于喷淋球清洗的设计。见下图(图4)所示:
图4
抛光-容器内壁表面粗糙度要求
根据美国FAD(食品及药物管理局)及GMP的要求,和产品接触的薄板和平板的表面粗糙度不大于0.8 µm,因此设备内表面采用机械抛光或电解抛光。抛光完毕后,利用粗糙度仪表检测并出具报告。
酸洗钝化处理
设备制造完毕后,设备内表面应做酸洗钝化处理,所形成的钝化膜用蓝点法检测,无蓝点为合格。设备外表面要求做钝化处理。
设备内件要求-以搅拌器为例
搅拌器和密封的设计将考虑到在线清洗的要求。
最好采用无折流板设计
轮毂和叶轮将采用焊接的结构。轮毂将为斜面结构防止积液,不允许平面或水平面。见下图(图4)所示:
图4
连轴器的螺栓连接采用盖型螺母,禁止螺纹外漏。见下图(图5)所示:
图5
所有轴承座将绝对密封防止污垢渗透,确保没有油和油脂泄露。
所有油满足FAD的要求。
文件要求
除常规压力容器应具备的文件,还应具备以下检测报告:
内表面粗糙度检测报告;
喷淋球试验报告;
排净试验报告;
与物料接触非金属材料证书;
酸洗钝化报告;
医药用压力容器的所有文件应具有可追溯性。
文件符合FAD验证要求。
结束语
本文通过对医药行业用压力容器特点的介绍,阐明了生物医药行业中压力容器的不同之处和特殊要求。希望我们的设计人员注意此行业容器的不同之处,并且通过我们的设计,能够使得直接与此类容器接触的医药产品更加符合卫生要求,更加安全。
参考文献:
ASME ASME锅炉及压力容器规范:2010版,第Ⅷ卷,第一册及2011补遗
ASME BPE Bioprocessing Equipment
生物制药工艺设备
JB/T4730 压力容器无损检测
JB/T4709 压力容器焊接规程
HG20596 机械搅拌设备
关键词:脉动真空压力蒸汽灭菌器;生物监测;不合格
我院2010年10月正式使用新的脉动真空灭菌器,常规采用化学、物理和生物监测三种方法对灭菌效果进行监测。灭菌物品时每锅均进行物理、化学监测,每周进行生物监测,有植入物时每锅进行生物监测。2012年8月19日接到检验科的电话通知8月16日每周生物监测不合格,我科立即启动了灭菌物品追溯召回程序,随即报告院感科陈波、护理部主任陈志丹。并进行了原因排查分析,现报告如下。
1.材料
1.1材料 采用艾斯牌压力蒸汽灭菌生物指示剂,自制的生物监测包
1.2方法 将生物指示剂放在自制的生物监测包中央,置于灭菌器最难灭菌的位置,执行正常的装载过程,灭菌完后,将包一起送到检验科,由检验科人员做生物培养。
2.结果
2.1 生物监测合格率,我院从2010年10月—2012年8月16日每周生物监测做82次,植入物生物监测60次,共做142次,不合格1次,合格合格率99.29%。
2.2 应急处理措施 (1)立即电话报告医院感染科和护理部;(2)在院感科、护理部的协助下组织供应室、手术室人员召回上次生物监测合格以来的灭菌物品,重新包装重新灭菌,包内指示卡变色好;(3)对各手术科室已使用上次生物监测合格以后无菌物品的病人进行追踪,了解术后发热和切口感染的情况,结果未出现感染;(4)检查当天B—D试验、物理、化学监测的情况均合格;(5)请后勤科对灭菌器进行检测,未发现漏水、漏气现象,各接头连接处螺丝紧固;(6)将本锅次灭菌包一个送检验科作生物培养,48小时后结果合格;(7)采用从三甲医院带来的3M压力蒸汽灭菌生物指示剂(快速)对灭菌器再次做监测,灭菌完好送往三甲医院阅读,3个小时结果合格;(8)再用我院同样的生物指示剂作灭菌监测,灭菌完后送人民医院作培养48小时后结果合格。
【关键词】初中生物;生命教育;对策方法
1 生命教育概述
1.1 生命教育的内涵
生命教育是近几年来生物教育领域新兴起的课题,很多研究者对这方面的内容进行探讨和思考。生命教育按照教育的内容、方法、目的不同,基本概念也有区别。在初中生物教学的环境中,生命教育指的是在初中阶段学校对学生进行的以认识生命的孕育和发展过程为教学内容,通过教育使学生形成对生命及其价值的正确理解,进而形成对自己、对他人、对自然的尊重态度,是在教学过程中,教育学生树立正确的生命观、价值观、世界观的过程。
1.2 生命教育对初中生物教学的意义
《初中生物新课程标准》中明确指出,初中生物教学对学生的情感价值教育的目的在于通过教育发展学生热爱生命的情感、使学生理解生命的价值和意义,从而形成对世界的整体认识。比照生命教育的含义,在初中生物教学中进行生命教育,是生物教学目标达成的有效手段,是使教学有效性提高的途径之一。
1.3 生命教育在初中生物教学中的缺失
尽管推行生命教育已经在我国初中教学中进行了很长时间,但教育的效果甚微。学生面对学习压力选择自残或自杀的方式以求摆脱的例子屡见不鲜;青少年伤害他人的犯罪事件并没有减少;中小学生以虐待动物为乐趣的行为比比皆是。即使“进行生命教育”被写入初中生物教学大纲,但是在生物课堂上,大多数教师受到学校条件和课时安排的限制,将教材书本知识讲清楚已经很不容易,生命教育的开展显得困难重重。
通过以上分析不难看出,加强初中生物教学中的生命教育已经是迫在眉睫的事情,如何在学校教育能够提供的有限的课堂时间里开展生命教育,我通过教学实践,总结出以下三种方法,供同仁们参考。
2 灵活设计教学内容以突出生命教育主题
人民教育出版社出版的初中生物教材内容新颖、教材体现形式多样化、结构也十分清晰,十分适合在生物教学中开展生命教育。只要对教学内容进行加工,就能够建构一个以“生命教育”为主题的课堂。
以“生物圈中的绿色植物”这一单元的学习为例,这一章的内容是以植物的基本类型、植物的生长、植物的作用为主线,在每一章的内容里都穿插了人文科学和自然科学中与植物有关的知识。一般教师对教学内容的设计以教科书为主,而我在教学中为了突出“生命教育”,将教学内容做了调整,在进行“生物圈中有哪些绿色植物”教学时,将“在文学中寄予植物的情怀”这部分内容提前,准备了一些学生们耳熟能详的文学作品,如“大雪压青松,青松挺且直。要知松高洁,待到雪化时”、“墙角一枝梅,凌寒独自开”、“莲者,中通而外直、不蔓不枝……”、“远看是一片绿色,近看却又没有了”等,让学生们讲出这些文学作品中涉及到的植物,然后根据文学作品给植物赋予的“情怀”来对植物进行“定性”,再将这些被定性的植物进行分类,接着学习植物的种类和基本形态。这样的教学内容安排,使学生对各种植物的形态有了更深刻的印象,并且,对植物的生命意义有更深刻的认识。
3 改变教学方法潜移默化进行生命教育
教学方法的改变对教学效果提高的积极作用,已经在很多教学研究中均有提及,在初中生物教学中,探讨教学方法的改变对生命教育的促进作用,仍是值得我们尝试的。在实际教学中,我采用了问题探索式教学的方法,对学生进行生命教育,具体的教学安排如下。
在进行“动物的运动和行为”这个单元的教学时候,在学生掌握各种环境中的动物和生活栖息特点之后,我在“动物的运动和行为”这一章的教学中,将“动物的行为”设计成三个问题,在课堂上组织学生进行探讨。每个问题的提出都有一定的资料作为背景,实际上,是以不同资料为背景,分别回答三个问题,通过解决问题,进行生命意义学习的过程。第一个资料是教材给出的“科学家故事——珍妮.古多尔和黑猩猩交朋友”,第二个材料是“狼孩再进入人类社会”,第三个材料是“风雪中的帝企鹅——帝企鹅的繁衍”。将全班同学分成六个小组,通过抽签获得材料,每两个小组的材料是一样的。请学生们通过研究材料,回答三个问题:①材料中哪些内容描述了动物的先天?②材料中哪些内容描述了动物的社会行为?③动物的先天和社会行为是怎样产生的,分别对动物的生存产生怎样的影响?带着问题,学生们开始仔细阅读教材,并且结合材料,进行小组内的讨论和组织答案。通过探究问题,学生们不仅学习了动物的各种行为的定义和表现形式,而且对动物行为和生存的意义有了自己的理解——在进行第三个问题的回答时,同学们纷纷报告:先天是动物生存的基本保证,动物通过在群体中活动和交流学习而来的社会行为是生活的必备技能。只有在自己的种群里生活,生命的意义才是完整的。
4 巧妙安排课后作业渗透生命教育
初中生物并非初中教育中的“重点科目”,面对中考和升学的压力,很多学校对生物这门课程更加忽视,学生家长也认为“和中考关系不大”而不重视对孩子进行生命教育。然而,生命教育是可以在生活的各个角落以渗透的方式进行的,即使学生由于课业繁忙无法使用大片时间去完成和生物学习有关的课外探索,生物教师也可以通过“期末考察”的形式,促使学生在日常生活中体会生命的意义。
在初中八年级下册生物课即将结束的时候,我给学生们安排了生物教学中唯一一次“实践作业”,给学生们一个“生物研究报告”的简略模板,请学生们自由选择任何一个题材,进行一次生物实验实践。模板中包括实验的题目、实验的内容、实验的方法,最后得到的结论。只要是和生物知识有关的内容,都可以进行生物实验,而在“生物研究报告”模板的背面,我拟了一个特殊的题目“我的生物实验中的有趣现象”。学生们花了一周时间完成了各自的“生物实验”。有的学生在报告里写出“我给我家的狗,吃了很多肉,之后它就拉肚子了”;还有的学生在报告里写“奶奶家的母鸡,没有见过公鸡,也在孵蛋,是因为它想要生小鸡”;也有的学生写到“我种的豆子,有一棵发芽比较晚,还长歪了,检查之后发现是因为种子上面压了一块小石头”。这些看似平淡又简单的报告,对学生们的启示实际上要比大人能想出来的大得多,“美食不可多得”、“母性的力量”、“不屈不挠的精神”也许就通过这些实验,在学生们的心中永远种下种子,相信通过成长,这些种子最终会结出丰硕的“生命之果”。
5 结语
综上所述,在初中生物教学中加强生命教育,是延展初中生物教学的意义、实现生物教学有效性的途径之一。面对我国中学生物教学模式下对生命教育的缺失状态,建议各学校和初中生物教师,采用灵活设计教学内容、改变教学方法等手段,重视课后作业的布置对生命教育的渗透性,以提高初中生物教学中生命教育的效果。
参考文献:
[1]路桥.试论初中生物教学中的生命教育[J].新课程导学,2013(10):18-20.
一、激发学生的学习兴趣
激发学生对学习的兴趣是引起学生进行思维的前提,著名教育家苏霍姆林斯基说过:让学生体验到一种自己在亲身参与掌握知识的情感,乃是唤起学生特有的对知识感兴趣的重要条件。例如:讲解奥地利遗传学家孟德尔进行了多种植物的杂交试验。再如例举英国人哈维用结扎和剖切血管放血的实验方法,研究血液流动方向。通过这些实例,以激发学生对生物实验的兴趣,使学生产生强烈的想动手做实验的欲望,这样就给上好实验课打下一个良好的思想基础。
二、注重教学方法,培养学生的创新意识
教育心理学家曾经说过:“学生的思维过程往往从问题开始。”古人也说过:“学起于思,思源于疑。”也就是说疑问是思维的起源,也是创造的源泉,问题是创新意识的基石。教师在讲解实验时应改变传统的教学方法,采用启发式教学方法,对实验中应注意的重点问题,启发学生自己主动去发现问题,解决问题,鼓励学生勤动脑筋,打破传统思维方式,敢于走创新之路,把生物知识学透、学活。例如“观察植物细胞质壁分离和复原”这一实验,课本上要求用30%的蔗糖溶液,教师可启发能不能改成其他溶液,引导学生去动脑分析问题,可能会有学生提出可不可以改用不同浓度的蔗糖溶液或同浓度的其他溶液(如KCl30%)来替代?如果有了这样的疑问,就要鼓励他们通过实验来解答,通过这一探索过程,一方面满足了学生的好奇心和求知欲,另一方面也培养了学生的主体意识和创新思维的能力。
三、培养学生的积极参与意识
在以往的学生实验中,实验材料、试剂都是书本上指定的,课前由教师准备好的。实验时,学生完全按规定的步骤进行。而现代教育就是要引导学生积极参与。因此,教师可结合具体实验,教会学生一些基本的实验研究方法,然后让他们自己去主动查找资料,弄清实验原理,选择合适的实验材料和实验方法。这样,就可使学生加深对实验全过程的认识,提高实验课的效率,也可培养他们的兴趣和特长。例如在做“渗透作用”这一实验前,“半透膜”的材料可由学生自己寻找。课本上用的是动物膀胱膜,要大量获得膀胱膜并不十分容易。那么,能否采用其他材料做半透膜呢?这时,有人可能会想到用鸡蛋膜、玻璃纸或鱼鳔等,那么不妨把这些材料都找出来,逐个试验,结果会发现鸡蛋膜和鱼鳔是较为理想的实验材料。这样不仅可使学生获得某种程度上的成就感,大大地提高了学习兴趣,同时也培养了学生的积极参与意识及动手能力。
四、培养学生的自学能力
在实验课上教师要充分利用学生对生物实验的兴趣,引导学生自学。在第一次实验课上教师要求学生在实验前必须自学预习实验中有关的实验内容和基础操作知识,并写出预习笔记,设计好实验报告格式,还要结合实验内容回答有关的思考题。教师每次课都要检查学生的预习报告,并根据预习报告的认真、完整程度分别计分,作为学生实验成绩的一部分。发现有未预习者,必须严格批评,并令其课上先预习,直至达到要求方可准许开始实验,这样学生容易养成课前自觉预习的习惯。通过预习,使学生充分了解了实验的目的、原理、实验方法和步骤。保证了实验的顺利进行,同时让学生带着问题进入实验室,通过实验过程主动观察,思考问题,将实验现象与理论知识结合起来,提高实验课的效率和学习效果,同时进一步提高了学生学习生物的兴趣,培养了自学能力。
五、培养学生设计简单实验方案的能力
在教学中,教师要精心设置情境,鼓励学生设计简单的实验方案,这有助于培养学生的探究能力和思维能力。在学生掌握了一定的生物学知识后,可让他们亲自设计实验。例如在了解酶的特性后,可设计实验验证酶的活性受哪些因素影响。在学习了“生长素的生理作用”后,可设计能使植物弯向一侧生长的实验方案。在掌握了甲状腺激素的知识后,可设计甲状腺激素对动物生长发育影响的实验。利用书本知识结合实际,可设计实验检测附近的河水污染及空气污染情况等,在实验条件许可的情况下,都可让他们去试一试。学生自己设计实验和按书做的感觉和效果是不太一样的,通过这些过程,既能培养他们独立且科学地思考问题的能力,又能培养他们观察、实验、思维、自学等能力,从而提高学生的科学素质。
六、培养学生实事求是的科学态度
第二条本细则适用于江苏省范围内的高新技术产品认定。
第三条高新技术产品是指在一定时间内,运用新发现、新发明、新创造的科学技术手段生产出来的具有较高技术含量的新产品。
第四条根据国家和省高新技术产业发展现状,我省高新技术产品的认定主要支持符合高新技术研究开发领域和优先发展的高新技术产品参考目录的产品。
第五条“高新技术研究开发领域,’和“优先发展的高新技术产品参考目录“将根据国内外高新技术的不断发展定期进行补充和修订,由省科技厅。
第六条申报江苏省高新技术产品必须具备下列基本条件:
(1)产品类别必须符合本细则第四条所规定的要求;
(2)申报产品应该是采用新技术原理、新设计构思,研制生产的全新型产品,或为省内首次生产的换代型产品,或为国内首次生产的改进型产品;
(3)符合国家产业政策、技术政策和相关的行业政策;
(4)产品应具有良好的经济效益和广阔的市场前景,申报的产品利税率不低于20%;
(5)产品应具有较高的技术含量,用于该产品的研究开发经费占产品的销售收入不低于10%;
(6)从事申报产品研制开发的大专以上科技人员(包括同等学历以上的专业技术人员)占产品研制开发总人数不低于20%;
(7)没有与申报产品相关的知识产权纠纷。
第七条优先支持下列范围内的高新技术产品:
1、利用国家计划及省部级科技计划成果转化的新产品,特别是对国民经济基础产业、支柱产业能起重大促进作用的新产品;
2、具有自主知识产权的新产品;
3、采用国际标准或国外先进标准的新产品;
4、我省重点培育的高新技术产品群内的产品。
第八条高新技术产品认定所需材料
(一)江苏省高新技术产品认定申请表;
(二)申请单位必须提交的证明材料:
1、特殊行业许可证。对医药、医疗器械、农药、计量器具、压力容器、邮电通信等有特殊行业管理要求的新产品,申报时必须附行业规定许可生产、销售的必备文件。
2、说明知识产权状况的相关证明材料。凡属于联合申报或多个单位共同享有知识产权的,必须提交与产品技术归属及权限有关的技术转让、技术许可、授权、合作生产、合作开发的合同或协议。
3、经会计师事务所审核过的企业上年财务报表。
4、产品采标证明。
(三)辅助材料(对申请表和必备材料未充分说明的情况作进一步说明,有利于了解情况,申报单位可根据产品的具体情况选择提交),一般包括:
(1)鉴定证书或其他相当的技术证明材料;
(2)未鉴定产品必须提交的相关材料:a、由省(部)级以上(含)查新单位出具的查新报告;6、省级以上法定检测单位提供的产品质量性能测试报告;c、若有环境污染的项目,需提交产品投产后实测的环保达标证明;d、若属中外合资,应附加中方控股证明;e、用户使用意见相关材化;f、属专利技术的产品需附专利证书,获奖产品需附获奖证明。
(3)产品进入市场的证明材料;
(4)出口产品须提交出口证明。
辅助材料时效性:科技成果鉴定和新产品鉴定,原则掌握在2年之内;查新报告、检测报告、用户意见等资料一般要求1年之内。
第九条申报和认定程序。凡申请认定江苏省高新技术产品的单位,可在产品中试鉴定试产或批量生产之后,按要求向当地科技主管部门提出申请,填写《江苏省高新技术产品认定申请表》并附所需材料;省辖市、计划单列市(县)科技主管部门按本实施细则第六条规定的条件对申报产品及其材料进行审核后上报省科技厅,省科技厅常年受理各市上报的材料;省科技厅定期组织专家咨询,对符合条件的产品给予认定,并颁发“江苏省高新技术产品认定证书“。
第十条对申请享受出口退税的高新技术产品的认定,按省国税局、省科技厅《关于印发江苏省高新技术产品出口退税管理办法(试行)的通知》(苏国税函[20021326号、苏科高【2002】314号文]办理。
第十一条经认定的高新技术产品的有效期一般为3年,技术周期较长的高新技术产品可延长至5年。
第十二条凡持有经省科技厅认定的江苏省高新技术产品证书的生产企业,若有下列情况之一者可向省科技厅申请变更江苏省高新技术产品承担单位或补发江苏省高新技术产品认定证书。
1、企业改制、兼并、组建合资企业、成立新企业;
2、认定证书遗失。
第十三条申请变更高新技术产品承担单位的申报程序:
1、由企业提出申请变更或补认定证书报告;
2、企业所在地科技主管部门提出意见,经省辖市科技主管部门审核后,统一上报省科技厅;
3、省辖市科技主管部门在每季度的第一个月内将符合变更或补认定证书条件的企业材料一式二份上报省科技厅;
4、省科技厅受理省辖市申报材料后,组织相关专家对申报材料进行审核或论证,对符合变更或补办条件的产品在每季度未的最后一个星期内统一打印新证书,并由省辖市科技主管部门统一领取。
第十四条申请变更高新技术产品承担单位的申报材料要求:
1、凡属企业改制,需要提交以下材料:
(1)企业工商注册登记、认定证书原件、改制批文;
(2)企业提交申请变更承担单位的报告,若企业仅部分改制,原认定的高新技术产品生产单位需在申请变更承担单位企业提交的报告上签署意见;
(3)省辖市科技主管部门签署的意见。
2、凡属企业兼并的,需要提交以下材料:
(1)企业工商注册登记、认定证书原件;
(2)工商部门出具的被兼并企业的注销证明;
(3)企业提交申请变更承担单位的报告;
(4)企业兼并协议,包括对认定产品的知识产权归属的说明
(5)省辖市科技主管部门签署的意见。
3、凡属组建合资企业,需要提交以下材料:
(1)企业工商注册登记、认定证书原件;
(2)合资企业章程;
(3)企业提交申请变更承担单位的报告,同时,原认定产品的生产单位需在申请变更承担单位企业提交的报告上签署意见;
(4)省辖市科技主管部门签署的意见。
4、凡属新成立公司,需要提交以下材料:
(1)企业工商注册登记、认定证书原件;
(2)企业提交申请变更承担单位的报告,同时,原认定产品的生产单位需在申请变更承担单位企业提交的报告上签署意见;
(3)省辖市科技主管部门签署的意见。
5、凡认定证书遗失,需要提交以下材料:
(1)企业在省级以上报纸刊登的证书遗失声明(包括:认定名称、承担单位、证书编号);
(2)企业工商注册登记;
(3)省辖市科技主管部门签署的意见。
第十五条对于弄虚作假,骗取高新技术产品认定者,省科技厅将撤消认定,其生产单位在两年内不得再向省申请认定高新技术产品。
第十六条本实施细则由江苏省科学技术厅负责解释。
附件一:江苏省高新技术研究开发领域
附件二:江苏省优先发展的高新技术产品参考目录
江苏省高新技术研究开发领域
一、电子与信息技术领域:
指以微电子为基础,电子计算机和通信技术为核心的信息存储、输入/输出、处理及传输的设备硬件)、软件和元器件开发的技术领域。包括九大类产品:
1、电子计算机
2、计算机外部设备
3、信息处理设备
4、计算机网络产品
5、计算机软件产品
6、微电子、电子元器件
7、光电子元器件及其产品
8、广播电视设备
9、通信设备。
二、生物技术领域
指利用生物体(动物、植物、微生物等)或其组分、细胞和组织,通过人工方法和新技术加以改造,使之具有所要求的更优越的特性,或产生新的组分,以应用于医疗保健、工农业生产、社会福利等事业的技术领域。包括四大类产品:
1、农林牧渔
2、医药卫生
3、轻工食品
4、其它生物技术产品。
三、新型材料技术领域
指根据物质的结构和特性,经过人工改造而开发出具有优良物理、化学特征的新材料的技术领域。包括六大类产品:
1、金属材料
2、无机非金属材料
3、有机高分子材料
4、复合材料
5、纳米材料
6、其他材料。
四、新自:源及高效节能技术领域
指以太阳能、水能、风能、地热能和生物能等为主要代表的可再生能源开发的技术领域,以及技术上可行、经济上合理、环境允许、社会接受的可提高能源的有效利用率和能源产出率的节能技术领域。包括二大类产品:
1、新能源
2、高效节能。
五、光机电一体化技术领域
指以激光、计算机等现代技术集成开发的自动化、智能化机械设备、仪器仪表和元器件的技术领域。包括五大类产品:
1、先进制造技术设备
2、机电一体化机械设备
3、机电基础件
4、仪器仪表
5、监控设备及控制系统
六、医药与医学工程技术领域
指以利用基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质等生化工程开发生产的药物、诊断试剂,利用化学合成、半合成和从天然动植物资源提取有效成分开发生产的药物,以及利用以现代生物技术为代表的高技术手段改造与开发生产的医疗器械和人工器官等的技术领域。包括二大类产品:
1、医药
2、医学工程。
七、环境保护技术领域
指以节约资源和环境保护为主要目的的设备、仪器、装置开发的技术领域。包括二大类产品:
1、环境污染防治及资源利用设备
2、环境监测仪器。
八、航空航天技术领域
指以空际、星际运输、旅行和开发利用空间和宇宙资源为目的,开发的设备、装置和仪器的技术领域。包括六大类:
1、航空器
1.以酸雨为例,说明人类的破坏性活动造成的环境污染对生物的危害。
2.设计并完成酸雨对生物的影响的探究实验。
3.培养学生的科学探究、创新实践、发散思维、合作交流等多种能力。
4.提高环保意识,增强关心爱护生物圈的情感。
[教学重点、难点]
1.设计并完成酸雨对生物的影响的探究实验。
2.培养学生的多种能力,增强环保意识,加深关心爱护生物圈的情感。
[课前准备]
1.学生准备
(1)搜集人类活动造成的环境污染对生物影响的图片、资料,有关酸雨的成因、危害的图片、资料,有关废电池的危害的图片资料。
(2)预习探究实验,小组成员合作,初步拟定本组探究方案。
2.教师准备
(1)搜集由人类活动造成的环境污染对生物的影响的图片、资料,有关酸雨的知识、成因、危害的图片、视频资料,有关废电池的资料。
(2)设计并制作课件(图片、资料、酸雨形成动画、废电池造成危害的动画、探究提示、问题设置、诗句欣赏)。
(3)录像片段(国外有关酸雨的情况报道及治理方法)。
(4)为探究实验提供的材料用具(不同pH(pH=3.4.5)的模拟酸雨,清水,培养皿,标签,活小鱼。
[教学方法]探究解决式教学法。
[课时安排]
一课时
[教学过程]
(一)两分钟课前“热身”
利用两分钟课前准备时间,多媒体以新闻纪实方式展现一组对比强烈的图片或视频(美丽的地球家园和人为破坏情况),然后呈现“只有一个地球”的警示语,并伴有音响效果。通过视、听的感官刺激,一方面使学生认识到人类改变地球面貌已经成为毋庸置疑的事实,激发起学生的探究愿望,尽快进入学习状态,另一方面为本节课的探究主题创造意境。
(二)创设情境、激发探究兴趣
1)通过学生交流展示课前搜集的有关人类活动造成的环境污染对生物的影响的图片、资料,提高了学生主动搜集信息、表达交流的能力,培养了学生关心爱护生物圈、关注社会的情感。教师予以评价、鼓励。
学生通过观察、辨析,达成共识:环境污染有多种类型(大气污染、水污染、土壤污染等),它们已经对生物造成了不同程度的伤害。
2)利用被腐蚀的佛像放大与原型的比较及佛像拟人化的问题“伤害我的元凶是谁”,创设了质疑情境,激发了学生探究酸雨对生物影响的浓厚兴趣。
(三)确定探究主题、制定探究方案
各小组成员根据探究主题,并从教师提供的多种供选用的材料用具中,自主选择本组所需的材料用具,同时对本小组感兴趣的探究主题初步制定探究计划,通过教师的探究提示,各组将探究计划补充和完善。探究提示内容如下:
1.你选用的材料用具有哪些?你为什么要这样选取?
2.是否需要设计对照实验?如果需要,你将怎样设计?对照组和实验组在材料和条件(如环境、管理、观察记录等)上有什么要求?
3.本实验是否需要数量统计?如果需要,尝试设计一种你认为简单明了的统计格式,以便记录观察实验的结果。
4.只做一组对照实验,实验结果可靠吗?你认为怎样做,实验结果才可靠,为什么?
(四)初步实施探究方案
各小组成员分工合作,初步实施探究方案。教师以多媒体提示实验的管理、记录等工作,以保证探究过程的连续性和完整性。
(五)分析结果、表达交流、教师评价
各小组组长代表全组同学在全班汇报交流探究报告,包括提出问题、做出假设、制定计划、实施计划、分析结果、得出结论,同时展示实验前、后材料的变化情况以及各组的原始实验记录表。如果实验结果不支持假设,分析导致该结果的原因。其他同学可对各组的探究报告提出质疑,提问或发表自己的观点,使每个学生都拥有平等的发表自己见解的机会。在每组发言之后,教师及时对该组的探究情况予以客观评价,既要赏识鼓励,又要指出存在的问题。各组发言完毕,教师进行总结评价:肯定学生的科学探究、分析解决问题、自评互评、合作交流等能力的提高及实事求是的科学态度;总结实验中出现的在以后的探究实验中应引起足够重视的问题,如设置对照实验、设置重复组等,指出探究道路的坎坷,鼓励学生在漫长的科学探究的道路上知难而进,培养自己坚韧不拔的科学探究精神。
(六)进一步认识危害性,环保从我做起
酸雨危害的视频资料加深了学生对酸雨的成因及酸雨给生物造成的危害的了解;通过一组关于“环境的报复”的图片,使学生对环境污染给生物造成的危害有了更加深刻的了解,增强了学生环保的紧迫感和使命感;通过教师提示的问题“回想你和你周围的人有哪些行为习惯曾经或正在对环境造成污染”“作为生物圈中的一员,你打算为环保做些什么”,使学生在思考的同时,明确自己的环保责任和义务,加深关心爱护生物圈的情感。
(七)环境保护,从现在做起
提示学生慎重处理实验中用过的材料用具,环保从日常的身边事情做起。并播放一组经过人类的环保护卫活动而使环境得到改善的图片及废电池的污染数据(一节纽扣电池能污染60万升水,一节一号电池烂在地里能使一平方米的土地失去利用价值)鼓励学生保护环境从小事做起。
小学科学实验报告(
1
)
实验内容
1使用工具
实验目的
使学生了解常用工具的使用方法和作用。
实验器材
剪刀、螺丝刀、开瓶器、羊角锤、小刀、镊子、老虎钳、钉有三个图钉、2个铁钉、两个木螺丝钉的木板一块
实验步骤
用克丝钳将一根铁丝夹断。
2、用开瓶器打开一个啤酒瓶,用剪刀把一张纸剪碎。3、将一颗铁钉从木头里起出来。
实验现象
不同的工具有不同的使用方法
实验结论
不同的工具有不同的使用方法
备注
实验人
实验时间
2016年9月7日
小学科学实验报告(
2
)
实验内容
2杠杆的科学
实验目的
了解杠杆的工作原理。
实验器材
杠杆尺、钩码、杠杆类和非杠杆类工具3~5种
实验步骤
将杠杆尺调节到平衡状态,在杠杆尺左边的第二个孔上挂两个钩码,分别在杠杆尺右边的第一、第二、第二、第四个孔上挂上两个钩码。
分别改变杠杆尺左右两边挂钩码的位置和数量。
实验现象
改变杠杆尺左右两边挂钩码的位置和数量杠杆尺的状态会随之改变。
实验结论
改变杠杆尺左右两边挂钩码的位置和数量杠杆尺的状态会随之改变。
备注
实验人
实验时间
2016年9月12日
小学科学实验报告(3)
实验内容
3杠杆类工具的研究
实验目的
杠杆是否省力
实验器材
长竹筷、螺丝帽、棉线、塑料盘、杆秤、螺丝刀、开瓶器、镊子、剪刀、小刀
实验步骤
1、杠杆的比较和分析。
2、小杆秤的研究。
实验现象
杠杆是否省力是由它的三个点的位置决定的。
实验结论
杠杆是否省力是由它的三个点的位置决定的。
备注
实验人
实验时间
2016年9月14日
小学科学实验报告(4)
实验内容
4轮轴的秘密
实验目的
使学生知道合理使用轮轴可以省力。
实验器材
轮轴实验装置1个,钩码、线、铁架台。
实验步骤
1、将一个轮轴实验装置安装在铁架台上,并在轮和轴上分别挂上钩码,直到平衡。
2、将另一个轮轴实验装置也安装在铁架台上,再在它的轮和轴上分别挂上钩码,直到平衡。
实验现象
1、在平衡时,轮上挂的钩码少而轴上挂的钩码多,即在轮上省力,轴上费力。
2、轴相同时,轮越大越省力。
实验结论
1、在平衡时,轮上挂的钩码少而轴上挂的钩码多,即在轮上省力,轴上费力。
2、轴相同时,轮越大越省力。
备注
实验人
实验时间
2016年9月19日
小学科学实验报告(5)
实验内容
5滑轮的研究
实验目的
使学生分别认识定滑轮和动滑轮的工作特性。
实验器材
定滑轮和动滑轮、铁架台、线、钩码、测力计。
实验步骤
1、定滑轮能否改变力的方向。
2、定滑轮能否省力。
3、动滑轮能否省力、改变方向。
实验现象
1、定滑轮可以改变力的方向。
2、定滑轮不能省力。
3、动滑轮可以省力,但不能改变方向。
实验结论
1、定滑轮可以改变力的方向。
2、定滑轮不能省力。
3、动滑轮可以省力,但不能改变方向。
备注
实验人
实验时间
2016年9月26日
小学科学实验报告(6)
实验内容
6滑轮组
实验目的
了解滑轮组的作用
实验器材
光滑的木棒、长绳子、简单机械实验盒、测力计、棉线、钩码
实验步骤
1、组装一个最简单的滑轮组。
2、分别用这个滑轮组吊起不同重量的重物,并和直接吊起该重物的力比较。
实验现象
定滑轮和动滑轮组合在一起构成滑轮组,滑轮组能够改变力的方向,而且可以成倍地省力。
实验结论
定滑轮和动滑轮组合在一起构成滑轮组,滑轮组能够改变力的方向,而且可以成倍地省力。
备注
实验人
实验时间
2016年9月21日
小学科学实验报告(7)
实验内容
7斜面的作用
实验目的
认识斜面的省力原理。
实验器材
木板(长度不同)、木块、重物、测力计。
实验步骤
1、将一块木板成为一个斜面。把不同的重物分别放在斜面下端,通过测力计拉着它沿斜面向上提升。
2、沿着这些长度不同的斜面把重物拉上去。
实验现象
1、从斜面拉上去用的力都小于直接把物体垂直提上去用的力。
2、发现木板越长即坡度越小越省力,坡度越大越不省力,直接垂直向上提重物相当于坡度为90度,一点都不省力。
实验结论
1、从斜面拉上去用的力都小于直接把物体垂直提上去用的力。
2、发现木板越长即坡度越小越省力,坡度越大越不省力,直接垂直向上提重物相当于坡度为90度,一点都不省力。
备注
实验人
实验时间
2016年9月28日
小学科学实验报告(8)
实验内容
8自行车上的简单机械
实验目的
研究自行车上的机械原理
实验器材
自行车
实验步骤
对链条和齿轮的研究
寻找自行车上的简单机械
实验现象
自行车运用了轮轴、斜面、杠杆等简单机械的原理,是应用广泛的交通工具。
实验结论
自行车运用了轮轴、斜面、杠杆等简单机械的原理,是应用广泛的交通工具。
备注
实验人
实验时间
2016年10月10日
小学科学实验报告(
9
)
实验内容
1抵抗弯曲
实验目的
研究纸的厚度与抗弯曲能力的大小
实验器材
长度、宽度相同厚度不同;长度、厚度相同宽度不同的纸条、垫圈、竹片、尺子
实验步骤
纸的厚度与抗弯曲能力的大小。
平放还是立放。
实验现象
增加厚度可以明显地加强其承受重量的能力。
实验结论
增加厚度可以明显地加强其承受重量的能力。
备注
实验人
实验时间
2016年10月12日
小学科学实验报告(
10
)
实验内容
形状和抗弯曲能力
实验目的
了解把“一字形”材料弯折成其它形状后,可以增强其抗弯曲能力。
实验器材
硬纸条、砝码、瓦楞纸等
实验步骤
学生预备两个文具盒,中间放一张硬纸条,看看能承受得起几个砝码?
2、把这张硬纸条弯折成“V”、“L”、“U”、“T”或“工”字形后,再看看能承受得起几个砝码?
实验现象
把“一字形”材料弯折成其它形状后可以增强它的抗弯曲能力。
实验结论
把“一字形”材料弯折成其它形状后可以增强它的抗弯曲能力。
备注
实验人
实验时间
2016年10月17日
小学科学实验报告(
11)
实验内容
拱形的力量
实验目的
根据观察到的拱形产生的形变来推想它受力的状况。
实验器材
做拱形的纸、铁垫圈若干、厚书几本、搭瓜皮拱的瓜皮、小刀
实验步骤
拱形承受压测试。
2、
让拱形承受更大的压力。
实验现象
拱形可以向下和向外传递承受的压力,所以能够承受很大的压力。
实验结论
拱形可以向下和向外传递承受的压力,所以能够承受很大的压力。
备注
实验人
实验时间
2016年10月19日
小学科学实验报告(12)
实验内容
找拱形
实验目的
了解圆顶形、球形等有和拱形相似的特点,可以承受很大的压力。
实验器材
完整的和对半剖开的乒乓球、完整的和剪开的塑料饮料瓶等
实验步骤
⒈认识圆顶形、球形,研究它们承受压力的特点。
⒉塑料瓶形状的分析。
⒊认识生物体结构中的拱形结构。
实验现象
圆顶形、球形等有和拱形相似的特点,可以承受很大的压力。
实验结论
圆顶形、球形等有和拱形相似的特点,可以承受很大的压力。
备注
实验人
实验时间
2016年10月24日
小学科学实验报告(13)
实验内容
做框架
实验目的
了解三角形框架具有稳定性
实验器材
筷子或塑料吸管、橡皮筋或棉线、剪子、小刀、胶水等
实验步骤
1、 利用筷子捆一
角形框架和长方形框架
2、 做一个坚固的正方体框架
实验现象
三角形框架具有稳定性
实验结论
三角形框架具有稳定性
备注
实验人
实验时间
2016年10月26日
小学科学实验报告(14)
实验内容
建高塔
实验目的
了解上小下大、上轻下重的物体稳定性好。
实验器材
几个大小不同的塑料瓶、沙、吸管、胶带、水等
实验步骤
1、制作不容易倒的高塔
2、铁塔形状和结构的思考:塔为什么不容易倒?
实验现象
底部越大越不易倒,底部越重越不易倒,空体比实体抗风能力更强,地基陷于地下越多越不易倒。
实验结论
了解上小下大、上轻下重的物体稳定性好。
备注
实验人
实验时间
2016年10月31日
小学科学实验报告(
15)
实验内容
桥的形状和结构
实验目的
桥的形状和结构与它的功能是相适应的。
实验器材
吸管或竹片、粗线、木板或瓦楞纸板、绳子等
实验步骤
1、用木棍做一个拱
2、:模拟做一个拉索桥
实验现象
拱桥拱的高度不同,拱的两边推力不同。
实验结论
拱桥拱的高度不同,拱的两边推力不同。
备注
实验人
实验时间
2016年11月7日
小学科学实验报告(16)
实验内容
用纸造一座桥
实验目的
了解设计和建造桥需要综合考虑许多因素。
实验器材
旧报纸、胶带、剪子、尺子等
实验步骤
1、各种桥模型在讲台前参展。
2、评委评价。
3、介绍自己的桥。
实验现象
设计和建造桥需要综合考虑许多因素。
实验结论
设计和建造桥需要综合考虑许多因素。
备注
实验人
实验时间
2016年11月9日
小学科学实验报告(
17)
实验内容
电和磁
实验目的
了解电流可以产生磁性。
实验器材
电池、电池盒、小灯泡、灯座、导线(其中一根较长)、指南针
实验步骤
1、通电导线和指南针
2、通电线圈和指南针
实验现象
电可以产生磁。
实验结论
电可以产生磁。
备注
实验人
实验时间
2016年11月14日
小学科学实验报告(18)
实验内容
电磁铁
实验目的
电磁铁具有接通电流产生磁性、断开电流磁性消失的基本性质。
改变通过电磁铁中的电流方向(电池的正负极连接和线圈绕线方向)会改变电磁铁的南北极。
实验器材
大头针、透明胶、绝缘导线、大铁钉、砂纸、指南
实验步骤
1、制作铁钉电磁铁
2、铁钉电磁铁的南北极
实验现象
电磁铁具有接通电流产生磁性、断开电流磁性消失的基本性质。
改变通过电磁铁中的电流方向(电池的正负极连接和线圈绕线方向)会改变电磁铁的南北极。
实验结论
电磁铁具有接通电流产生磁性、断开电流磁性消失的基本性质。
改变通过电磁铁中的电流方向(电池的正负极连接和线圈绕线方向)会改变电磁铁的南北极。
备注
实验人
实验时间
2016年11月16日
小学科学实验报告(19)
实验内容
电磁铁的磁力(一)
实验目的
了解电磁铁的磁力是可以改变的。
实验器材
一号电池、大头针、电池盒、大铁钉、长绝缘导线
实验步骤
1、假设:.
如果要使电磁体的磁性得到加强,我们大胆的假设一下应该怎么做?
2、设计实验,检验假设。
实验现象
电磁铁的磁力大小与线圈的圈数有关:圈数少磁力小,圈数多磁力大。
实验结论
电磁铁的磁力大小与线圈的圈数有关:圈数少磁力小,圈数多磁力大。
备注
实验人
实验时间
2016年11月21日
小学科学实验报告(20)
实验内容
电磁铁的磁力(二)
实验目的
了解影响电磁铁磁力大小的因素。
实验器材
电池盒、大铁钉、绝缘导线、长短、粗细不同的铁螺栓各3个、直径不同的线圈3个
实验步骤
1、电磁铁的磁力大小与使用的电池数量有关。
2、电磁铁的磁力大小与线圈与铁芯的距离、铁芯粗细长短等因素有关系。
实验现象
电磁铁的磁力大小与使用的电池数量有关:电池少则磁力小,电池多则磁力大。
电磁铁的磁力大小与线圈与铁芯的距离、铁芯粗细长短等因素有关系。
实验结论
电磁铁的磁力大小与使用的电池数量有关:电池少则磁力小,电池多则磁力大。
电磁铁的磁力大小与线圈与铁芯的距离、铁芯粗细长短等因素有关系。
备注
实验人
实验时间
2016年11月23日
小学科学实验报告(21)
实验内容
神奇的小电动机
实验目的
了解玩具小电动机的功能是把电变成了动力。
实验器材
玩具小电机、橡皮筋、一次性塑料杯、一号电池、透明胶、导线、磁铁、电池盒、开关、铜质粗导线、大头针
实验步骤
1、小电动机里有什么。
2、小电动机转动的秘密。
实验现象
玩具小电动机的功能是把电变成了动力。
实验结论
玩具小电动机的功能是把电变成了动力。
备注
实验人
实验时间
2016年11月28日
小学科学实验报告(22)
实验内容
电能和能量
实验目的
了解电能可以转化成其他的形式的能量,其他不同形式的能量间也能转化。
实验器材
铁丝、电扇、电灯
实验步骤
1、电能和其他能量
2、电能的转化
实验现象
能量有电、热、声、光等多种形式,能量还储存在食物、燃料中。
电能可以转化成其他的形式的能量,其他不同形式的能量间也能转化。
实验结论
能量有电、热、声、光等多种形式,能量还储存在食物、燃料中。
电能可以转化成其他的形式的能量,其他不同形式的能量间也能转化。
备注
实验人
实验时间
2016年11月30日
小学科学实验报告(23)
实验内容
电能从哪里来
实验目的
了解电池是把化学能或者光能转化成了电能、电能是由其他能量转化来的。
实验器材
电池、玩具小电机、溜溜球上的绳子、胶带、小电珠、导线、指南针,手摇发电机
实验步骤
1、各种各样的电池
2、我们来发电
实验现象
电池是把化学能或者光能转化成了电能。
电能是由其他能量转化来的。
实验结论
电池是把化学能或者光能转化成了电能。
电能是由其他能量转化来的。
备注
实验人
实验时间
2016年12月5日
小学科学实验报告(24)
实验内容
校园生物大搜索
实验目的
了解我们周围生活的生物是多种多样的。
实验器材
放大镜、小铲子等考察工具
实验步骤
1、设计调查方案
2、开展校园动植物调查活动
实验现象
我们周围生活的生物是多种多样的。
实验结论
我们周围生活的生物是多种多样的。
备注
实验人
实验时间
2016年12月12日
小学科学实验报告(
25)
实验内容
原来是相互关联的
实验目的
了解不同的环境中生活着不同的生物。
实验器材
A4纸
实验步骤
交流:各小组调查的结果怎样?
整理分析调查信息。
3、制作校园生物分布图
实验现象
不同的环境中生活着不同的生物。
实验结论
不同的环境中生活着不同的生物。
备注
实验人
实验时间
年
月
日
小学科学实验报告(26)
实验内容
4、种类繁多的动物
实验目的
了解动物分为脊椎动物和无脊椎动物。
鸟类、鱼类、昆虫、哺乳动物都具有各自的身体特征。
实验器材
鱼、鸟、兔的骨骼标本(或图片)。不同的鸟类、鱼类、哺乳动物、昆虫等动物的图片。
实验步骤
1、给常见的动物分类:
2、比较动物的骨骼
3、给各类动物增添成员
实验现象
动物分为脊椎动物和无脊椎动物。
鸟类、鱼类、昆虫、哺乳动物都具有各自的身体特征。
实验结论
动物分为脊椎动物和无脊椎动物。
鸟类、鱼类、昆虫、哺乳动物都具有各自的身体特征。
备注
实验人
实验时间
2016年12月21日
小学科学实验报告(27)
实验内容
相貌各异的我们
实验目的
知道同一种生物不同个体之间也存在着差异.
实验器材
白纸、记号笔。
实验步骤
1、观察我们的不同
2、做一次班级相貌普查
实验现象
同一种生物不同个体之间也存在着差异.
实验结论
同一种生物不同个体之间也存在着差异.
备注
实验人
实验时间
2016年12月26日
小学科学实验报告(28)
实验内容
6原来是相互关联的
实验目的
知道生物的形态结构是与它们所生活的环境相适应的。
实验器材
具有特殊形态结构的动植物图片(或多媒体课件),不同形状的纸鱼、水盆、水。
实验步骤
1、不同环境中的植物
2、不同环境中的动物
实验现象
生物的形态结构是与它们所生活的环境相适应的。
实验结论
生物的形态结构是与它们所生活的环境相适应的。
备注
实验人
实验时间
2016年12月28日
小学科学实验报告(29)
实验内容
7、谁选择了它们
实验目的
知道环境发生变化,生物的形态结构也会发生变化
实验器材
图片,幻灯片
实验步骤
1、青蛙的去与留
2、大自然选择了它们
3、选择改变着生物
实验现象
同一种生物生活在不同的地方,身体的形态结构也会有所不同。
实验结论
环境发生变化,生物的形态结构也会发生变化。
备注
实验人
实验时间
2017年1月2日
小学科学实验报告(30)
实验内容
生物多样性的意义
实验目的
知道生物多样性对于人类生存的意义。
知道生物多样性对于其它生物生存的意义。
实验器材
不同主题内容的生物多样性的意义及保护的打印资料、几张A4纸。
实验步骤
1、生物多样性与我们的关系
2、生物多样性与其它生物的关系
实验现象
生物多样性对于人类和其它生物生存有意义。
实验结论
生物多样性对于人类和其它生物生存有意义。
备注
实验人