科学研究论文范文

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第1篇

关键词：物态变化、科学探究。

科学的核心是探究，教育的重要目标是促进学生的发展，科学课程应当体现这两者的结合，突出科学探究的学习方式。美国1996年初了第一个国家科学课程标准，其核心是科学探究。英国、日本、新西兰等国，科学探究也都成为科学课程的核心。我国教育部制定的《科学（7-9年级）课程标准》（实验稿）的“总目标”中，提出了“增进对科学探究的理解，初步养成科学探究的习惯，培养创新意识和实践能力”，“分目标”中更是将“科学探究”列在首位。科学探究作为一种让学生理解科学知识的重要学习方式越来越受到重视。

在初中如何开展探究式学习？我认为，初中阶段可以从学科内较为简单的探究式学习入门，以教师组织学生开展有知道的探究式学习为主，为后续学科或高中高层次的探究式学习做好准备和衔接。教师应筛选出那些适宜开展探究式学习的内容。

初中刚开始学习物理，学生的理解能力、分析、思维能力还较浅薄时就接触到“物态变化”这一章，他们概念多，过程复杂，特别是吸热、放热过程难以区分，用于解决生活实际时较困难。如果这一章学不好，也许学生就对物理失去兴趣和信心。因此教师不能只应用常规方式教学，这样学生多是课上明白，课下死记硬背，又回到“雾里”，不能达到从“雾里----悟理----物理”的学习真谛。因而我教学中，在常规教学方式的基础上又应用了探究式教学，下面是探究的过程：

一、准备工作：

教师教学知识上的准备：为了让学生在课堂上探究物态变化的吸热、放热过程，教师应把什么是物态、什么是物态变化、物体存在都有什么状态等基本概念介绍给学生。

知识准备：学生预习什么是溶解、凝固、汽化、液化、升华、凝华、六个基本概念。

实验仪器准备：每两个学生为一组自备材料和工具，准备演示其中的一种物态变化，必要时学生可向教师借实验室的工具和仪器装置。此项工作教师必须进行统筹规划，以免实验的内容雷同太多。为了激发学生兴趣，还可以在活动中设立“最新奇、最能说明道理、最佳协作奖”等奖项。因为此项工作关系到整个教学的效果，所以教师要做好到位的指导。如做好安全教育，做好协作教育等。教育学生“倘若你有一个苹果,我也有一个苹果,而我们彼此交换这些苹果,那么，你和我仍然是各有一个苹果,但是，倘若你有一种思想，我也有一种思想，而我们彼此交换这些思想，那幺我们每个人将各有两种思想”,大文豪肖伯纳的这些话道出了协作的真谛.不论是从理论还是实践上看，协作学习都优于个别学习。协作学习不仅有利于学生个体的思维能力、学习业绩等的提高，还有利于学生以乐观态度对待学习内容，在与他人交往中相互尊重。

二、课上探究：

每两组之间相互演示，并分析是什么物态变化过程及是吸热、放热。我深刻的体会到，充分发挥学生的动手、思考能力，可以最大限度的调动学生的学习积极性，使他们在学习过程中不感到疲倦、厌倦。正如牛顿善于继承前人的成果,这是和他的奋发好学、勤于思考分不开的。有人问牛顿是怎样发现万有引力定律的，他回答说：“靠不停的思考”（3）（Bythinkingonitcontinually）。问题的解决，特别是有创意的问题要“靠不停地思考”不是单单靠课堂上45分钟就能完成的，“素质教育”并不排除勤奋刻苦，刻苦学习也不等同于大量做题，关键是要乐于思考，肯钻研、有创新。最后，评出较好、并可重复做的一组，给全班演示并讲解。

从实践的角度看，协作学习不仅指不同学生研究问题，还包括不同科目之间的互相支持和启发，特别是“3+x”的高考模式对学生的综合能力提出了较高的要求，那么在教学中除了夯实本学科的基础，还要培养学生解决实际问题的各种能力。包括思考创新、动手操作、论述总结等。

三、评奖：

为了这一节课，有很多学生都动了脑筋。为了使学生的付出得以承认，老师的许诺得以实现，全班进行了严肃的评奖。

本次课上学生共准备了各种实验二十个，其中有3组是重复的，有8个是书上的事例，如冰融化为水的溶解过程、把水加热汽化为水蒸汽的过程、水蒸气遇到较凉的玻璃片液化为水的过程、把水涂在身上水汽化为气体的过程、灯泡内钨丝的升华和凝华过程等，在实验的基础上学生很容易分析出物态变化到底是吸热还是放热。

有个学生的实验很有创意。他要探究凝固过程是吸热还是放热。看到书上水凝固成冰的实验，他认为虽然把一杯水放到冰箱内就可以了，但在课堂上不好实施。于是他就点燃蜡烛，然后让蜡油滴到放在手上的薄纸上，由于手感觉到有些热，所以他得出结论：手吸热所以觉得热，即在此同时，油滴在放热。结论就是：液体凝固成固体，需要放出热量。

有个学生的设想非常的合理，推理非常正确。不但用实验讲解了液体汽化要吸热，还想说明为什么100℃的水蒸汽比100的水对人的伤害性更强。他在化学老师那里借来沸点很低只有20几℃的化学药品，用酒精灯对其加热，我们能观察出汽化需要吸热。然后他让同学去试是同温度的液体和气体那个对人的伤害更大。然后他还进行了推理，得出100℃的水蒸汽比100℃的水对人的伤害性更强。（当然，在每个学生实验之前，教师都要进行审查，以保证学生的安全。）

四、成果的展示：

在我的指导下，学生对自己的实验进行了小小的改进，进而参加了学校组织的“动手动脑”大赛，并获得了很好的成绩。虽然只是校级的比赛，但学生获了奖也非常高兴。更令人兴奋的是由于这次课的成功，很多学生从此喜欢上了物理，而且产生了浓厚的兴趣。

五、教学感想：

物理学习需要一个相对宽松的教学环境，学生要积极主动地参与进来，动手（实验）动脑（解决问题），探究式学习就是一种理想的教学方法。实践证明，在实施“探究式学习”时，必须把握好以下三个原则：

以学科知识为主导、逐步推进的原则。探究式学习分为课内和课外两个方面，“探究式学习”教改实践还刚刚开始，所以要先从学科内的课堂知识为突破口，逐步向课外知识延伸、拓宽。

以学生为主题、师生互动的原则。教师还缺乏“探究式学习”的案例积累，学生也缺乏“探究式学习”的经验，教师必须以积极的姿态介入，教师要善于创设问题情景，提供探究途径，引导学生思维，但不要代替学生的自主探究。

全面关注的原则。教师既要关心学生学会了哪些课本知识，也要关心学生在探究过程中得到哪些课外知识和收获，既注意学生智力因素的提高，也注意其意志品质、社会责任、合作精神等非智力因素的培养；既重视知识达成的显形成果，也重视科学态度、问题意识、探究能力等隐性成果。

感受与问题：在探究性学习的教学中，还有一些其它问题和观点现陈述如下：

探究性学习需要教师为学生营造一个宽松、民主、和谐的课堂学习环境，学生的想法即使与标准答案不一致也应得到理解和尊重。没有一个有利于教学创新的课堂教学评价环境，在那种刻板僵化、追求形式、面面俱到的课堂教学评价模式的压力下，很难想象一个教师在课堂上会真正聚焦于学生实际的学习生活、教室里师生互动和生生互动的质与量。

我们要提倡“失败是成功之母”的学术观念，让学生树立自信心，使学生产生内动力，推动学生进步，体验成功。所以，探索研究性学习的方法，就要随时把学生主动参与到课堂教学中作为构建创新教学模式来探索、研究，并不断改进，不断完善。并始终为不同能力层次的学生提供宽松的多元化的自主发展机会，在课堂上不能有“你的回答不对”、“你的答案是错误的”之的语言。取而代之的是“你能不能再补充一下”、“你能再换个角度分析一下？”等等。因为表扬是人的高级需要，学生需要表扬，要根据他的分析找出那些是正确的，先给予肯定，以鼓励他积极参与和敢于回答问题的精神，再请同学们帮助他补充和完善。这一点对于那些学习差的学生更为重要，使他们也能感受到“胜利的快乐”，从而树立起了自信心。给学生创造出一个人人都积极探索、主动参与、独立创新的优化环境。

参考文献：

1、陈建。科学史上的探究对科学教育的启示。《物理教师》2002年9月。

2、夏彤。在探索中学会学习。《物理教师》2002年11月。

3、注:这句转引自郭奕玲、沈慧君主编《物理学史》清华大学出版社1993年7月版第37页

第2篇

第一，教学内容是开放的。学生可以研究天文也可以研究地理，只要研究的对象只要是学生感兴趣的，就一定能激发学生研究的积极性，使学生体会到成功的喜悦。第二，教学空间是开放的。研究性学习注重学生联系生活实践，因此，学习的地点不一定在教室，学生可以根据研究的对象选择合适的研究地点，可以是操场也可以是图书室，甚至学生可以走出校门，去收集信息、调查、研究。第三，学习方法、思维方式是开放的。学生可以根据不同的研究对象选择合适的学习方法，通过对课题的设计和研究以及调查，提高发现问题和解决问题的能力，发展思维能力，变被动学习变为主动学习。第四，信息的收集是开放的。学生不单单可以从教学课本和教学参考书上获得信息，而是也可以从知识讲座、互联网、多种媒体、交流互动等多种渠道获得信息。第五，教师和学生之间的关系是开放的。在研究性学习过程中，学生在教学中处于主体地位，是教学的主要因素，而教师改变传统的以教为主的主导身份，变成了教学的指导者和学生的服务者。研究性学习将教师和学生的地位和关系平等看待，鼓励学生和教师合作交流，互动学习。2.探究性在数学课的教学过程中，探究性是研究性学习的重要特点，其主要指学生学习的内容不是教师指定的，而是在教师的指导下让学生主动确定数学课题。学生学习的方式也一改传统的被动识记教师教的内容，而是通过教师的引导让学生主动提出问题，进而去分析问题的关键所在，找出解决问题的办法，达到探究自主学习的目的。所以，在研究性学习中，教师不会针对性地提出问题，只是引导学生帮助学生去归纳问题，并适当地鼓励学生自主学习，培养学生学习的有效方法。3.实践性数学课程不单纯是简单的数字课程，而是和其他学科有着紧密联系的实践课程。研究性学习非常重视数学课程和其他学科及生活实际的关系，不仅关注数学的专业问题，还关注数学课程和科技、文化、自然等学科的密切联系。所以，教师要让学生在平时就应关注生活，关注现实，积极参与一些社会实践活动，通过社会实践的实施去深入领会数学课程的内涵，反过来，研究性学习也会指导社会实践的开展。

二、如何实施研究性学习

（一）培养学生的合作探究的能力

研究性学习往往是通过一个课题的实际展开来引导和帮助学生自己提出问题、分析问题进而去解决问题的。学生在自己研究课题的过程中，通过各种调查研究、合作探究、分析交流等方法得出结论，既树立了研究问题的信心，又提高了自身的综合素质。

（二）通过收集、提炼信息培养学生的能力

研究性学习是一个开放的研究过程，学生不是闭门造车，而是在教师的引导下围绕着数学主题去主动收集、分析加工、重点提炼出问题的关键所在。在研究性学习中，教师应引导学生利用各种手段和方法通过种种渠道去获取有效信息，在此基础上去归纳和整理，提炼出问题的有效价值，进而培养能力。

（三）通过科学的态度和方法去研究问题

第3篇

青少年科学研究的第一步就是确定一个问题或目标。问题的内容可以涉及与人类日常生活息息相关的各个方面。在选择研究题目时，要顾及自己研究的结果，将如何“改善这个世界及其居住者的生活”，这也可以说是我们做研究的最基本的目标。如果目标定位正确，选题选得好，可以说研究工作已成功了一半。

科学研究的选题应遵循如下几条原则：

一、创新性

科学总是把目光投向新的问题、新的领域，总是追求新的发现、新的理论、新的创造。在一定意义上说，没有创新也就没有科学。创新是科学研究的灵魂。选题的创新首先体现在要有新的目标，我们在确定目标以前必须要了解：问题所涉及的相关领域中，现在已经有哪些成果，还有什么问题？这些问题中哪些已经解决了？哪些问题还没有解决？哪些问题还需要从哪些方面作进一步探讨？历史上科学的创新可以归纳为六个方面：①有重大的新现象和新规律的发现；②有重大影响的新工具的使用；③有重大影响的新方法的采用；④有关键性的新概念提出；⑤新理论的建立；③新领域的开拓。对于青少年的科学研究的创新，归结起来也可以在以下几个方面得到体现：

（一）、对有关领域中的旧观点提出新见解

爱因斯坦的狭义相对论提出了物质及其运动的时间、空间相关联的相对时空观，包括“运动相对性原理”、“光速不变原理”、“运动物体在运动方向上长度变短”等等。爱因斯坦的狭义相对论对牛顿力学的绝对权威提出了挑战。中学生的科学与工程研究虽然不能与那些世界级的科技英才相提并论，但是中学生中仍然有一些敢于对现有的思想和观点，经过自己的研究与探索，大胆提出自己新的见解的勇士。

上海复旦附中姚周率同学对“被戳穿”的正多面体的计数问题进行了研究。他的研究源于施坦因豪斯的《又一百个数学问题》中的题40：“用27个单位立方体组成一个3×3×3的大立方体，一条直线至多可以戳穿几个单位立方体？”得出的结论是7个单位立方体。

姚周率同学采用了新的计数方法：“直线戳穿的单位立方体与直线被分割面截成的线段—一对应。”不仅将其推广到一般情形，证明了：“有N三次方个单位立方体组成的N×N×N大立方体，一条直线最多可以戳穿3N－2个单位立方体”，并且推广到更一般的命题：“MNP个单位立方体组成的M×N×P长方体，一条直线最多可以戳穿M＋N＋P－2个单位长方体”。在此基础上他还进一步研究了一般正多面体的戳穿问题，得出如下结论：“一个N-分割后的正四面体，一条直线最多可以戳穿N个单位正四面体；一个

N-分割后的正八面体，一条直线最多可以戳穿2N－l个单位正八面体；正十二面体和正二十面体无法进行N-分割”。

上述研究是一项组合数学中有关几何计数问题的研究，这项研究的结果是对前人已有的结论有本质的突破，可以说这是一项有理论价值的研究。

（二）、把分散的材料系统化．用新的方法整理成新的观点、见解

在科学与技术飞速发展的时代中，中学生获取信息的渠道非常宽广，许多中学生在阅读浏览中，在各种媒体的信息中，找到能激起自己兴趣的研究题目，用自己创造设计的研究方法，进行调查、分析、归纳整理后，提出了自己新的观点和见解。

上海位育中学李艳艳和余蕾同学查阅了1873年至1999年有关太阳黑子的气象资料，通过对太阳黑子月平均值与降水、气温、气压的相关性进行分析计算，发现太阳黑子数与上海地区的气温、气压数据之间有明显的相关性，相关系数分别达到0．54和负0．44，而气温、气压变化都滞后于太阳黑子活动约11个月。太阳黑子与降水之间的关系不如气温和气压。他们分析认为：这可能反映影响降水的因素有更多，因而也更具复杂性。但是通过对降水资料作分析，发现有一个清晰的大约11个月零27天的周期变化，这说明太阳黑子活动对降水也同样有影响。

这项研究有独到的工作贡献，数据充足，过程完整，结论合理。但由于太阳黑子等太阳活动对地球的影响是“大尺度”的，如何将其影响应用于局部地区，还需要进一步探讨。（三）、经过自己的观察实践有新的发现和发明

所谓新的发现和发明（包括产品和方法），应该是在这之前别人还没有提出过的发现与发明，其鉴定的标准是：在书刊杂志中、市场产品中、专利公报上以及各种公开的场合中都没有出现过类似的发现和发明。

复旦大学附中沈渊、袁家辉、张诚同学针对教室内的照明状况，在分析了各种不足之处后，提出了一套优化照明的解决方案，并在理论上加以论证和考虑了实际可操作性。这套方案分为三个部分：

1、黑板照明优化：

根据教室黑板上的照明存在光利用不足，分布不均的缺点，即：离光源较近的地方有一条高光带强反射，使同学很难看清黑板上的内容；离光源较远处，光强又太弱。他们根据透镜发散与会聚原理，设计一个透射和反射装置。透射部分采用紧贴灯管的平凹透镜和凸透镜，发散中间光和会聚周边光，把原来向下损失的光充分利用起来，使光线柔和均匀；反射部分采用抛物面镜和双曲面镜的结合，使光线平行且强度均匀。

2、自然采光照明优化：

针对教室内靠窗口光线过于集中而太亮，而靠走廊的座位又不得不开灯，他们设想对玻璃窗作一些改进：将玻璃窗的上半部分的外表面做成锲形，以改变光线行进方向；在锲形玻璃之间做成阶梯状，可有效节约材料；锲形玻璃内表面略微磨砂，使光线柔和均匀。改进窗帘的材料和颜色，增加冷光以保护视力；改进窗帘的构造，改成窗帘由下往上拉。通过这些改进，教室能更合理地利用自然光。

3、灯具布局的优化：

灯具布局的设计上他们大胆地类比原子核内电子轨道的排布，将光源比作轨道中的电子，使它的间距以几何级数递减，并参照稳定的氖元素核外电子和甲烷电子的排布结构设计出一个灯具布局的优化方案，并通过模拟的对比实验加以论证。该方案的设计思想是把空间照明投影到平面，使光照分布均匀。

作者能利用学过的光学原理设计光源分布的优化组合，并有简单的模型进行实验验证，构思新颖，具有可操作性和一定的实用价值。但限于应用面，有一定的局限性，难以推广实践。在此基础上还可以继续探索更简易可行的方案。

创新包括观点的创新和实施手段的创新，也就是解决新问题，提出新观点和用新的方法去解决问题。

2000国际科学与工程大赛有一个项目《人的视觉导向》，这是一个行为与社会科学类的选题。它要研究的是“人在发现他所寻找的东西时的效率”。一般来说人眼在发现他所寻找的东西时，其效率是很难通过标准的视觉模型解释清楚的。这项研究的目的是：①认定进行视觉研究过程的切人点是要对物体的方位进行分类从而使这种分类能更有效地指导针对目标的注意力；②完善这一分类机制。为达到上述目的，作者创造了一套测试实验的方法：由一台电脑电视屏幕显示几个定向的物体在一个背景下重叠起来。问题是要被测试者寻找一个特定的目标，被测试者无论是发现了目标，还是认为目标不存在，按下两个键中的一个进行选择。通过对遮盖或妨碍目标发现的背景定向的变换进行测试。这项研究要测量的是在每一种背景方位下，能用多少时间找到目标。研究结果显示：当与目标在同一分类的方向下，有导向的背景影响更大，使得对方向进行分类作为有效发现目标的方位的使用得到了认可。这一研究成果充实了“预先指导”的理论，而且又为领先于“预先指导理论”的“早期视觉机械化”理论作了扩充。

怎样确定自己的选题有没有创新呢？通过对专利公报和情报资料的查询是一种最基本的方法，但是最重要的还是要学会从本质上加以分析，因为类似的甚至相同的题目仍然可以有不同的目标、不同的过程方法和不同的结果，也能体现自己的创新成分。

二、前瞻性和时代感

自然现象繁复庞杂，瞬息万变。人类对自然规律的认识，基于前人已经获得的知识的基础，由此才能从肤浅的、零散的，发展为比较深刻的、系统的；从片面的、局部的，发展成为比较全面的、普遍的。探索自然奥秘的过程非常艰巨、曲折而漫长。只有以前人已到达的地方为起点，继续前进，才能使短暂的一生为科学创造作出贡献。正如牛顿所说他是“站在巨人的肩膀上”，这个巨人指的就是科学的前辈。

20世纪是科学技术飞速发展的时期。20世纪世界重大的科学发现、科技创造和发明，涉及数学、生命科学、农业。医学、机械工程、交通运输、信息技术、军事技术、激光技术、纳米技术、航天科学技术和环境科学技术等各个专业领域，正在使人们的生产方式、生活方式和思维方式发生着巨大的变化。科学技术已经成为推动社会和经济持续进步的决定因素。青少年为科学与工程项目选题时，必须高瞻远瞩，了解科学发展的来龙去脉，才能在科学与工程研究中有所作为。

哪些问题具前瞻性和时代感的选题呢？从如下的一些事例中我们会得到某些启示。

（一）、与科学技术相关的社会热点问题

比如，有关城市垃圾的治理及对策问题，包括：生活垃圾无害化、减量化和资源化；人类对保健品的需求问题；青少年中间的肥胖问题等等。

上海向明中学柳思南等同学研究的是树叶应用于环保中的一种新用途，即：以树叶为原料来制造内包装材料，同时采用添加废纸作为辅助料的方法解决了树叶纤维物理性能差的问题。他们以“生活垃圾无害化、减量化和资源化”为目标，着重研究怎样最低限度使用防腐剂和防潮剂，以避免成品材料引起的污染。该产品经过实验验证，可以在短期内降解，并且可以回收利用。

随着生活水平的提高，对于“饮食与健康”日益成为人们生活中的热门话题。上海市政府在1995年曾经宣布，所有的食盐都须加碘。从生理学的角度而言，碘是合成甲状腺激素的主要原料。而甲状腺激素是维持人体正常生命活动的重要物质。人体缺少它时，对生长与健康都有严重影响，会造成地方性甲状腺肿大。但是，当摄人碘过多时，就会引起甲状腺功能亢进症。为此引起专家们对碘盐的各种不同的看法。

大同中学朱嘉英同学对上海人是否都需要使用加碘盐进行了分析。她研究设计了一个测定食物中碘含量的方法，发现上海人即使是在最普通的日常膳食中，也已经能提供足够量的碘。通过一系列的社会调查和实验研究，她认为：市政府在花大力气生产加碘盐的同时，还应当多向市民宣传食用海产品的好处，鼓励市民还是从食物中补碘，回归自然为好。

肥胖是当今文明世界的流行病，对于肥胖的原因的研究已经成为当前国际研究的热点。肥胖的发生受多种因素的影响，但主要的原因是与能量代谢失衡有关。

上海华东师大二附中王璐同学采用国际上的先进技术——间接测热术，检测体重正常者与超重者的葡萄糖、脂肪氧化和静息能量代谢情况，以分析这三个量在两组人群中的异同，探讨肥胖的发生机制。

（二）、已经发生、正在发生或将要发生的与科学技术相关的问题

人类已经进人了信息时代，信息的较量在国际竞争中起着至关重要的作用。青少年科学与工程项目的选题，在信息资源的开发和利用方面有着非常广阔的前景。

上海向明中学徐晨斐和上海南洋模范中学李愿达同学分析了目前我国关于网络购物发展的状况，发现目前网络购物的方式缺乏人性化设计，因此网络购物发展很艰难。他们设计的目标是怎样让网络购物来迎合人们的日常购物习惯。为此，他们访问了电子商务领域的技术人员，以及银行工作人员，具体了解目前基于网页的网络购物的一些不足之处，然后针对网络购物人性化设计不足的缺点，设计了一个虚拟的银行——总服务器——商店系统，制作了一个多功能的通用客户端网络购物软件——一MyShopping（我的购物），在中间添加了很多人们在日常购物中习以为常，而目前网络购物中却没有实现的功能，使网上购物更加方便。

在世界上每天都有许许多多事情发生，只要注意观察，会有很多问题值得我们去研究。

1999年上海东方航空公司一架飞机在降落时，起落架的轮子发生了故障，幸好最后安全降落，有惊无险，没有造成伤亡事故，但这足以引起了大家的警惕。有一位中学生看到有关的新闻报道后，立即想到：要是飞机场有一种用于抢险的活动跑道，它类似大型的没有发动机的平板卡车，如果出现这样的事故，可以将其拖到相应的位置，飞机可以降落在活动跑道上，由它带着飞机在跑道上滑行，然后停下。虽然这个想法离开现实还有很大的距离，可是这确实是一个值得研究的问题。

白色污染给人类所带来的严重恶果，已经成为大家的共识。但是从卫生健康的角度来看，一次性餐具确实也是人们在日常生活中所必须的东西。所以有许多人在研究“可分解的塑料”。

1999国际科学与工程大赛中有一项《制造可分解塑料——“BIOPLASⅡ”》的研究。“BIOPLASI”是指可以被分解的塑料，而“BIOPLASⅡ”就是作者要研究的那种由天然成分组成的，在耐用性和防水性方面类似于商品化的塑料。这项研究的目标是要创造出一种能在短时期内分解的塑料；这种能分解的塑料是由一些有机材料混合制成的，研究的目的就是要找出这种最佳的有机材料。

作者使用的主要原料是冻粉。冻粉是一种不定形的半透明的材料，加热十来分钟后即能熔解。将冻粉、用作为粘合剂的天然树脂和用作为填充料的Comsoreh以15：3：l的比例混合，可以使制成的“BIOPLASⅡ”达到最佳状态。作者对“BIOPLASⅡ”的抗水性、可分解性、抗张强度、密度、熔点和弹性等进行了测试，他们对所有的性能数据都经过了统计学方法的严格测试，并被逐个证明。他们确信“BIOPLAⅡ”的确是可以降解的，它比聚乙烯有更强的抗张强度，但是它的抗水性不如聚乙烯。

（三）、影响人类文明未来走势的与科学技术相关的问题

城市与自然共存，人类与自然的和谐相处，谋求城市与环境的共同发展已经成为城市发展的方向。

比如：城市绿地在改善城市生态环境方面具有重要的作用。目前国际上对园林绿地的量化研究主要是对其功能的量化研究。在不同的绿地条件下，采取不同的测试方法取得量化值，其中包括：人均绿地、面积、绿化覆盖率、叶面积指数、叶于重、叶面积、绿视率、垂直绿化覆盖面积、年游人量等指标。其中大多采用的是二维面积为绿地的评价指标。在技术上国内外还普遍将航空遥感技术、立体摄影测量技术和计算机辅助设计技术应用于绿地率和绿化覆盖率的测算研究。三维量绿色遥感调查是我国学者周坚华等提出的一种估算城市绿化环境效益的新方法，该方法中的绿量概念，进一步完善了城市绿化的量化指标体系，其测算方法的研究符合当前国际上精确地定量化研究城市绿化的新方向。其研究内容已经成为国家自然科学基金会项目“城市生存环境绿色量值群的研究”中的部分研究成果。

华东师大二附中周一凡等同学在前人研究的基础上研究并建立了一个关于“上海城市生态环境评价系统”。该系统是一个以绿量的理论与测算方法为基础，以城市绿化与生态环境的定量关系为基本内核的一个实用的计算机信息系统。他的创新点主要有：在信息获取方面实现了遥感、人工调查、绿化规划、环境监测等多元数据的输人和实现了遥感数字图象的直接屏幕量化，实现了绿量和绿化环境效益的自动测算，实现了动态化的环境预测和决策支持等全视窗化的模块和帮助子模块，实现了直观化、易交化、高效率的信息管理目标，为绿化和环境数据的管理，为预测绿化规划实现后的生态环境质量和决策绿地建设方案提供了一个理论基础可靠和易于操作的工具。

现代文明，使家用电脑，家用电器逐步进人每家每户。如果不会操纵这些现代化的设备，在未来的生活中，会有许多不便。在1999年和2000年青少年国际科学与工程大赛中，都出现有关于便于残障人群操作的控制电脑的方法的研究项目。如：“脚踩鼠标”和“给残疾人的耳朵”——用词语命令来开关连接到电脑主机上的家用电器等，为各种人群在现代文明的社会中的生活带来方便。

三、实用性

青少年科学与工程项目的选题，要考虑的最实际的问题就是：怎样通过它创造有关自己，或自己所生活的世界的知识；如何改善这个世界。科学与工程项目的价值和意义体现在应用和认知两个方面，一个研究项目价值的侧重点可以有所不同，但必须要体现它的价值。

比如姚周率同学的“被戳穿的正多面体”的计数问题的研究主要在认知方面体现了它的价值。上海第三女子中学金如君的“用人发合成L——胱氨酸锌的研究”，她了解到：锌是一种人的生命活动的必不可少的微量元素，胱氨酸具有很多药理功能，它们两者的配合物具有很好的保健作用。与传统的补锌剂相比，胱氨酸锌具有较高的吸收率，而且没有副作用。金如君研究了用人发合成胱氨酸锌的方法：将酸加入发进行水解，调节pH值至氨基酸分子所带正负电荷相等，使其析出沉淀，经过结晶与重结晶制得纯度较高的胱氨酸；然后在胱氨酸中加人氢氧化钙、硫酸锌，控制温度和pH值，在一系列化学反应之后，得到配位率很好的胱氨酸锌，究具有较好的实用价值。

上海复旦附中黄晸同学的“旋转圆盘可控梯度场微分结晶方法和装置的结晶均匀性研究——与搅拌结晶法的比较研究”包含了认知研究和应用研究两个方面。结晶是医药、生化、精细化工领域科学研究和生产过程中广泛采用的纯化和精制方法。晶体的晶型、尺寸、以及均匀程度对化合物或产品的纯度、性质和用途有着重要的影响。一般来说，晶体过于细小，会导致晶体表面积增加，容易造成吸附和包裹母液中的杂质，降低产品的纯度；晶体尺寸不均匀，也会影响使用。目前通常使用的是搅拌式结晶的方法，由于其设备结构的特点，母液在冷却器和搅拌器间反复冷却、搅拌、混合、结晶生长。部分母液过冷冷却以及搅拌产生的机械碰撞造成了两次成核，从而导致了结晶颗粒分布不均匀。过冷造成的共结晶，以及颗粒大小不均匀造成的母液和洗涤液抽滤可透性的不均匀使细小晶体表面积更容易吸附和包裹母液中的杂质。上述两条是结晶纯度下降的主要原因。如果要保证晶体的纯度，就必须通过提高母液放料温度和增加洗涤液量，使收率下降。目前所使用的一种较为合理的方法是用带W底导流筒式的搅拌结晶器，它虽然可以控制结晶冷却曲线，增加晶体颗粒尺寸，但仍然无法解决颗粒均匀性问题。黄晸同学研究的“可控梯度场微分结晶方法”将旋转圆盘上的流动、温度、浓度理论解析运用于溶液结晶。她设计和研制了旋转圆盘式结晶装置。在设计过程中，她解决了用实验室磁力搅拌器驱动圆盘旋转和调速，设计了一个能有效冷却旋转圆盘的冷却槽，用特殊的密封材料和结构，以及密度大于母液的乙二醇冷却液得到的稳定的液封解决了密封问题。她还在自己设计的试验装置上完成了原理性的基础实验，并与实验室搅拌结晶实验结果和带W底导流筒式的搅拌结晶器的实验结果进行了比较，旋转圆盘式结晶装置在提高结晶颗粒均匀性和操作稳定性（重复性）方面具有明显的优越性。她的研究得出了这样的结论：一次成核晶核数、转速、温度、降温速率是提高结晶颗粒的均匀性和得到大颗粒尺寸结晶的主要因素；而圆盘温度过冷、转速过快造成的流速过大是形成二次成核的主要原因。

按照的科学价值观，生产水平和科学进步是评价科学技术社会价值的客观标准。科技对社会的影响具有两重性。一方面它是推动社会进步的杠杆，这是本质的主流的一面；但另一方面，当它被滥用时又会对人类造成危害。科学对社会所产生的作用，就是社会的日益科学化。社会的科学化，使得人类的物质文明和精神文明都得到迅速提高。虽然由于生产的盲目发展也造成自然资源的破坏，环境污染，生态失调等严重威胁人类生存的现象，使一度以自然征服者自居的人类受到了自然的无情惩罚。但这不能归咎于科学，恰恰相反，这是由于科学知识的不足，由于人们对人类同自然环境的相互关系的规律的无知，一旦认识了这种规律，并采取有效的自我控制的措施，人和自然也就有可能逐渐和谐相处，协调发展。

由于人们的不良生活习惯，以及向海边大量倾倒垃圾所造成的污染的危害，并没有引起一般人的重视。1999年美国有一个中学生的研究项目叫“病原体的天堂”。他研究的目的是：测试由于在佛罗里达海湾的沿海居民因为对处理污水的不良习惯，而引起的海水污染。他用转录酶转换——聚合酶链反应测试海水中的对人体有致病作用的细菌。他研究的结果发现人类丢弃的废弃物的渗出，污染了海水，有100多种致病细菌从人类垃圾中释放，最终形成了对人类健康的严重威胁。为了引起人们的重视，防止反复污染，他研究出了一种快速而灵敏的方法去测定水中是否有这些病菌存在。

青少年在学习科学与技术研究的过程中，特别要学习怎样用正确的科学价值观来评价自己的选题，使自己的研究对人类、对社会有所贡献。

80年代以来，上海及江浙两省的临近城市发展非常快，人口急剧增加，一些河道污染特别严重。上海的母亲河——苏州河常年黑臭，严重影响上海国际大都市的形象，已经成为市政府和广大市民共同关注的问题。虽然，近年来在社会方方面面的共同努力下，苏州河及其周围的环境有很大的改观，但是为了防止产生反复，对苏州河的治理和保护仍然需要得到长期的重视。

四、分阶段目标

科学家从事科学实验活动，是为了在相对纯粹的条件下更好地揭示自然规律。科学家在科学研究的过程中贯穿着极为艰苦的创造性的精神劳动，其产品则为知识。只有在知识成果的基础上，科学才能进人生产过程，成为现实的生产力。现代科学的不断拓展和深化还告诉我们，科学事实也是发展变化的。由于自然界的事物是多侧面，多层次的，而且认识事物的手段、方法在日趋完善，科学揭示的事实无论是广度、深度，还是精度，也在不断地丰富和发展。

青少年科技创新活动崇尚不断探索不断进取的科学精神和实事求是的科学态度。要求研究项目每年都有一个明确的、在一个有限的范围内讨论的问题。

1999国家科学于工程大赛有一个选题，研究“转炉接触反应的新催化剂”以减少环境污染。课题的来源是：因为汽车发动机会产生含有CO、NO及碳氢化合物，排出的气体的不完全燃烧产物，如果不经过转炉接触反应会严重污染环境，美国有三分之一以上的空气污染是由此而产生的。目前应用于转炉接触反应的催化剂是一些贵重金属，价格非常昂贵。该课题要研究的是能取代现在所使用的贵重金属、低成本的新催化剂。

这项计划的第一阶段目标是：研究一种新的催化剂，它的表面积要比其他催化剂大好几倍，在氧化反应中的活性也是它们的好几倍，与贵重金属相仿。

第二阶段的计划是用一种新方法合成新的催化剂。这种新的催化剂有很高的氧吸附能力，在还原一氧化氮的反应过程中起到关键的作用。在这项化实验中发现新催化剂的还原能力要高于目前最常用的催化剂，而这些发现都可以证明新的催化剂在将来很可能取代现在所使用的贵重金属。

以后的目标还要研究新的催化剂对不同的硅酸盐与介质的混合物如氧化氮和碳氢化合物的混合反应，及在硫化反应中的催化活性的比较。

学生研究的项目，应该每年都有一个明确的目标，一项研究解决一个问题。我们有的同学选题过大：或者提出了问题以后，不知道从何着手去解决问颗。比如关于“电池的利用、回收与处理的问题”．大家都知道废电池是一种含铅的危险废弃物，如果随意丢弃的话．不但回造成铅资源的浪费，而日还会污染大气、水质和士壤环境，被污染的土壤需要几百年时间才能得到自然净化。我们许多中学生也都在关注这方面的问题，有的组成志愿者队伍，积极宣传和回收废电池。但是回收了以后该怎么处理？对随意丢弃有毒的废弃物的问题该怎么进行管理？对环境造成污染的还不仅仅是家用的干电池，还包括大量的随着汽车工业、电子通讯设备、电脑、电力助动车等产业的快速发展所生产的大量的被丢弃的铅酸蓄电池。这一切实际上是一个系统工程问题，这里既有科学技术方面的问题，也包含有社会的问题。

如果我们有志研究这方面的问题，那么应该先了解一下这个问题的有关信息。据有关资料显示：1996年8月，为了保护我国的有限铅资

源和避免对环境造成污染，改变我国再生铅回收技术的落后面貌，上海引进了国外先进的无污染再生铅生产技术和关键设备；引进了破碎和分选设备，经过对这些引进的工艺技术进行消化、吸收、调整、提高，使它更符合我国的实际情况，对废铅酸蓄电池中的板栅、铅膏、硫酸、PVC隔板、塑料外壳等进行分类回收和冶炼，形成了从废铅酸蓄电池的回收、再生熔炼、资源综合回收利用的“一条龙”生产线，建成了每年能回收铅3万吨、锑8000吨，硫酸1万吨、塑料5000吨；消除3万吨二氧化硫排人大气；再生铅品位达到99．99％的现代化生产企业。

但是，由于对含铅废弃物的回收、利用和管理不规范，没有统一的回收渠道，造成具有先进处理设备的企业因为缺乏原料，因而生产能力不能发挥；而不具备处理能力和技术的一些个体、私营企业和乡镇企业大量收购废铅酸蓄电池，将废旧电池随意拆卸、倒酸，并利用原始的土炉、土罐熔炼废铅。这样做的结果，不仅造成浪费，而且会加剧生态环境的恶化。