科學論文（通用6篇）
在學習、工作中，大家都不可避免地要接觸到論文吧，通過論文寫作可以培養我們的科學研究能力。相信許多人會覺得論文很難寫吧，下面是小編精心整理的科學論文（通用6篇），僅供參考，大家一起來看看吧。
科學論文 篇1
摘要：生成性教學在科學課堂中的應用是一種突破，它能促進學生的探究能力從滋生到成熟的發展進程。在生成性教學中，關鍵在“活動—體驗”的基礎上發揮動態生成的作用，即教師在教學過程中，引導學生自主發揮、自主思考、自主獲取教師與學生之間交流的經驗、科學知識，使課堂在對話中生成，在生成中引導，在引導中感悟，最終促進學生實現認知水平的提升、探究能力的提高和科學素養的完善發展。
關鍵詞：科學 課堂教學 生成 動態 探索
葉瀾教授曾經指出：“課堂應是向未知方向挺進的旅程，隨時都有可能發現意外的通道和美麗的圖景，而不是一切都必須遵循固定線路而沒有激情的行程”。新課程標準所倡導的學生學習方式是自主的、合作的、探究的，以學生的自主學習為基礎，以合作學習為途徑，以探究學習為目的新型教學模式，成為課堂動態生成的沃土，這些“生成”演繹著課堂的精彩，更充分體現了學生學習的主體性，從而激發了學習的積極性。課堂教學不再是教師按照預設的教學方案機械、僵化地傳授知識的線性的過程，而應是根據學生學習的實際需要，不斷調整，動態發展的過程。課堂因生成而出彩，課堂因生成而充滿生機。
關注課堂教學的生成性，決不意味著“預設”已不再重要。恰恰相反，課堂教學生成機制的高效發揮，正有賴于科學預設的充分和周到。充分的“預設”不僅與“生成”不相矛盾，而且高度統一，相輔相成。“預設”不為別的，正是為了更有效的生成。科學的“預設”應當也包含了對課堂生成前景的估計。
[案例]：
這是我自己在今年執教的一堂課，內容是小學科學四年級（上冊）《空氣的性質》。我按照預設好的教學設計流程進行教學。在做“噴氣氣球充氣量的多少與它跑的距離是否有關？”的實驗時，第一個氣球是按照預設向前前進的，然而第二個氣球在實驗時卻出現了狀況，它在原地動了動，最后是往長氣球中間縮了，沒有按照原計劃向前進，而且連續幾次都是這種狀況。這種情況與我設計的相差很大，但是我并沒有放棄讓學生時刻養成留意各種現象的習慣，我接著就提問學生為什么會出現這種情況，你們能找出其中的原因嗎？學生們是大眼瞪小眼，東張西望后沒有人舉手。我就說：“請同學們再看一遍，發現這次與第一次的情況有什么區別，然后思考為什么會出現往中間縮的情況？”通過再次實驗，有些同學找到了它們之間的區別，就是第一次氣球打氣時，氣球前后粗細是差不多的，而后來幾次氣球都是中間特別大，前后不一樣粗細，但是還是不能回答為什么會往中間縮。這時候我就給學生講這其中的原因了：是因為氣球本身的材料有彈性，當中間特別大時，中間部分的收縮力就小，而兩端的收縮力較大，導致了氣球往中間縮了，而不向前去。最后，我又找了好幾個氣球，直到充氣后前后差不多大小才進行實驗。結果當然按照預設的那樣：充氣多的氣球跑得遠，充氣少的氣球跑得近。課堂在經歷了一些插曲后終于回到了正途。
[反思]：
傳統的課堂教學成功的一個重要因素是教師有充分的預設，然后通過自己豐富的教學經驗和教學機智來引導學生進入自己的預設，從而達到順利完成教學任務的目的。同樣我們現在的科學教師包括我自己，為完成一堂成功的課堂教學，同樣是在課前進行精心的醞釀，每一個環節都考慮的十分周到，無非也是在做更為精細的預設。我能夠深刻理解課堂教學預設的重要性，但課堂教學是千變萬化的，再好的預設也不可能預見課堂上可能出現的所有情況，更多的時候我們都會突然遭遇。并且是和預設相距甚遠的生成。在這種情況下就要我們教師依靠自身的機智和文化科學底蘊來把這個課堂生成處理成錦上添花，取得意想不到的效果。在今后的.課堂教學中，生成還是會不斷地涌現，那么我們要怎樣地來處理這些生成呢？我想從下面幾點來嘗試：
新課程背景下的課堂教學是一個動態生成的過程，也是教師生成新的實踐智慧的立足點。
１、捕捉亮點，讓“花絮”在課堂中綻放。新課程提倡的課堂是一個綠色的生態環境，在課堂中，學生要有思考的自由，更要有說話的權利。在學生的小腦袋中，總有著大人覺得不可思議的“奇思妙想”，在課堂中，他們也會浮想翩翩，令教師措手不及。課堂中，教師要鼓勵學生的“奇思妙想”，善待學生的“奇談怪論”，面對學生突如其來的、個性化的理解，應巧妙地將“生成”與“預設”融合起來，現場捕捉，啟迪智慧，使學生在與學生、學生與教師的思維碰撞中領悟科學真諦，形成一定的創新能力。
2、聆聽稚音，讓“意外”在課堂中爭鳴。課堂是教師與學生生命體驗的交流場，傾聽是師生之間內心世界的呼應。教師要學會傾聽，因為傾聽意味著理解、尊重，一味著接納、期待，意味著分擔痛苦、分享快樂。它的意義遠不是給孩子一個表達的機會，它或許帶來的是早已失落的人格尊嚴，點燃的或許是即將熄滅的思維火花，揚起的或許是塵封已久的信念追求。學會耐心傾聽，就能獲取來自孩子的一切信息，學會耐心傾聽，就會發現學生在制造一個個的“意外”，它或許會打亂教學的節奏，而正是這一個個的“意外”，許多不曾預約的精彩不期而至，課堂也呈現出“百家爭鳴”的精彩。這樣的課堂，教師與學生都能夠彼此享受到尊重的幸福，交流的幸福，思索的幸福，成長的幸福。
一堂普通的科學課，讓我體驗到了理想與現實的差距，也深深感受到了預設與生成的重要。“映階碧草自春色”--臺階上的小草雖然不起眼，但詩人用心靈發現了它的生命價值，發現了每一個生命獨特的春情、春意。如果，我們每一位教師都能像這位詩人一樣，用自己的慧眼去捕捉課堂中的每一朵浪花，每一抹亮色，讓他們自由暢談個人真實的想法，使課堂在對話中生成，在生成中引導，在引導中感悟，那么我們的課堂也將在生成中綻放生命的旋律，課堂也會萌發個性化的氣息，聽到學生靈動的表達。這樣的課堂，一定會時時精彩的！我們也會在課堂中找到作為一名教師的幸福。
科學論文 篇2
生態環境與科學技術的變遷
摘要：人類與自然相互聯系、相互作用，共同構成了一個生生不息的有機整體。自然生態系統和科學技術作為人類生存及發展的兩大主題，對人類世界的存續起著至關重要的作用。自然先于人類而存在，但人類的活動在某些方面改變了自然發展的過程。工業革命后，科學技術的迅猛發展，人類加快了發展的腳步。一、生態文明和科學技術的沖突
(一)生態文明與科學技術的關系
從馬克思主義生態觀念的理論研究出發，隨著科學技術的日益發展，人類社會的生態問題越來越呈現多樣化的姿態。科學技術的異化造成了人們心態的變化，人們只能看到眼前的發展利益，而忽視了對于資源消耗、環境破壞造成的惡劣影響。科學技術并不是生態問題產生的唯一原因，但是科學技術所帶來的消極影響卻是我們不容忽視的。生態危機是人與自然、人與人之間矛盾作用下的產物，相對與資本主義社會，人類文明雖然達到了更高的層次，但是環境問題始終是困擾著人類社會發展的重要原因。
(二)生態文明對科學技術發展的現實要求
科學技術的發展是一把雙刃劍，我們在享受科學技術成果的時候，也在承受著科學技術異化的產物。2015年，柴靜的一部《穹頂之下》以真實的數據呈現了霧霾對于人類社會造成的惡劣影響，究其根源是科學技術發展下人類社會對于環境的肆意破壞。生態環境建設刻不容緩，以生態辯證法的角度來看，從單一現代性走向多元現代性是現代性自我否定的`結果，也是構建生態文明的必然要求。在全球化發展的今天，不同的生態參與主體產生了不同的環境問題，由環境問題衍生的道德問題、健康衛生問題等呈現了多種的問題形態。環境的保護已經成為了關系到我們生存發展的主要問題。尊重自然資源的保護，以科學的理念和健康的生活模式作為指導，在生態文明建設的模式下，保留我們最為傳統的民族文化，為子孫后代留下一片可以生存的空間。
二、科學技術與生態文明建設的協調發展途徑
(一)創新驅動與生態文明建設的統一
科學技術與生態文明建設都是社會主義建設的必然選擇，科學技術的創新驅動是促進生態文明建設的重要動力。通過科學技術的有效指導實現對社會生產力水平的有效提升，咱滿足生產生活的基礎上，通過創新實踐帶來更多的生產力發展的可能。在激烈的國際競爭環境下，將科學技術作為提升我國社會生產力和綜合競爭力的和總要因素，在保障生態文明建設的總體發展方向的基礎上，實現對我國利益的維護。科學技術創新是在繼承和發展的基礎上實現的，對于傳統的生產經驗和技術特色我們更應該繼承和發揚，不斷的挖掘技術創新點，在總體規劃和部署的基礎上，推動科學技術創新的穩步發展。同時科學技術創新應該善于學習和借鑒，通過對國外先進的技術人才進行有力的吸收，在不斷的摸索發現的過程中實現科學技術的創新發展，為生態文明建設創造更多的科技成果。
(二)生態文明理念與理論建設的統一
在技術上實現創新，在生態文明的建設理念上也要實現科學的發展。科學技術的發展讓人們看到了巨大的經濟利益，經濟的快節奏發展讓人們迷失在利益和欲望的追逐之中。最根本的還是需要從生態文明建設的意識上提升人們的思維模式，通過形成生態文明的建設理念，促進人類社會思維方式、生產和生活方式的科學發展。注重對馬克思主義生態觀念的理性把握，確立科學的科學技術和生態文明建設的思維模式，樹立大眾普遍的生態文明建設的觀念，倡導多元化、健康化的生態文明建設模式，構建合理的生態文明建設途徑。以馬克思主義生態辯證法為生態文明與多元現代性的實現提供了哲學基礎，實現技術成果和理論成果的豐富統一，促進人類社會文明不斷的發展。
三、結論
綜上所述，現代化生產實踐下，科學技術的發展必須同生態文明建設保持一致性。生態文敏建設作為重要的時代話題將會伴隨著人類社會的發展呈現更加具體化、多樣化的表現形式。而科學技術和生態文明之間的存在的矛盾也并非不可調和的，從技術上、理念上實現不斷的更新，滿足現代社會發展的現實需求，以生態文明這一建設理念作為總體的發展方向，實現對現代化建設的保駕護航，促進現代化建設向著更長遠的方向發展。在享受現代化帶來的科技成果的同時，實現積極有效的生態文明的建設。(作者單位：渤海大學)
科學論文 篇3
摘要：科學課程標準明確指出：“探究是科學學習的核心”,“親身經歷以探究為主的學習活動是學生學習科學的主要途徑”.在教學中，教師應努力營造寬松、和諧、民主的課堂氣氛，使學生主動地參與研究過程，給學生一個自由探索科學的空間，幫助學生接受和理解科學知識，讓學生在學習的過程中得到“課課有收獲”的情緒體驗。
關鍵詞：科學教學；實效性；探究能力
一、巧激趣，促高效
創設問題情境，目的是激發學生的.好奇心，從而對所學知識充滿探究興趣，發現并提出問題，積極參與學習過程，通過自主合作探究來獲得知識。可以說，教師與其“給”學生十個問題，不如創設情境，讓學生自己去“發現”、去“產生”一個問題。好的情境引入可以產生問題，使學生產生好奇心，興趣盎然，積極探索，為課堂教學做好鋪墊。
二、注重和加強實驗，培養學生的科學探究能力
在科學課教學中，應當重視學生的實驗操作過程，盡可能多地讓每一個學生親歷實驗過程，從而獲取科學知識，運用觀察和實驗手段獲得科學知識的技能，培養學生的自主探究能力。通過提出問題、猜想與假設、驗證問題、解決問題這樣一次次實實在在的科學探究過程，逐步培養學生的科學探究能力，并為培養學生的創新能力提供廣闊的空間，學生的創新火花往往就在不知不覺的實踐研究中點燃了。動手實驗可以激發學生愛科學的興趣，有效地幫助學生發展智力，提高學生科學的素養。但是，任何一個實驗不是讓學生隨便動手做一做、看一看、說一說就行了，還需從中培養學生嚴謹科學的態度。
三、師生互動合作，打造親和課堂
教師在教學中應與學生積極互動，注重培養學生的獨立性和自主性，充分引導學生質疑、調查、探究，在學生的探究性學習中，教師應該成為學生的親密合作者，由“指導者”向“促進者”轉變，變“給學生壓力”為“給學生動力”.在教學中，注重運用多種形式的合作學習，如個別學習、同桌交流、小組合作、組織交流、全班交流等，這些組織形式就是為學生創設了合作交流的時間，教師要設計出活生生的、豐富多彩的課堂。將課堂變成展示、交流的舞臺，讓學生把課下研究的成果在課上充分地展示、交流，使課堂充滿親和力，讓課堂更為精彩。
科學論文 篇4
摘要:在小學科學教學中培養學生的數據意識是科學新課程標準的要求，是科學教學的重要目標與任務。學生具備了數據意識，才能形成良好的觀察與思考習慣，提高科學思維能力，促進自身科學素養的提高。
關鍵詞:小學;科學探究;數據意識;培養策略
在科學探究活動中通常會遇到相關數據的觀察與測算問題，教師要注重培養學生的數據意識，使學生形成認真觀察的習慣和嚴謹的科學態度。數據意識是學生搜集數據、整理與分析數據及運用數據分析問題、解決問題的心理傾向。新課程標準十分重視學生數據意識的培養，在提出的教學目標中，有多項教學目標直接指向數據意識的培養，要求學生能夠觀察統計數據信息，能夠用不同的方式分析與解讀相關數據，通過數據對現象進行合理解釋。因此，小學科學活動中應把培養學生數據意識擺在極其重要的位置，提高學生運用數據分析問題的能力，促進學生科學綜合素養的提高。
一、科學探究活動中數據意識培養方面存在的問題
小學生活潑好動，探究活動給他們帶來了樂趣，但是學生探究活動完成，需要在實驗表格中填寫相關實驗數據時，才發現自己并沒有關注數據，為了應付教師的檢查，便應付了事。出現這種現象的根本原因是學生不了解實驗數據的重要性，不會通過數據來深入思考問題。另外，由于一些探究性活動屬于驗證性實驗，數據已經明確，學生在實驗過程中通常朝著“已經明確了的數據”去搜集，在實驗結束回報成果時，學生往往表不自己的實驗所得出的數據與驗證的數據相同或相近，這些問題都影響了學生數據意識的培養。在探究活動中由于缺乏教師的正確引導，通常會出現這樣那樣的問題。學生在獲取實證的過程中，主觀心理因素往往會成為左右他們行為的誘因，這會導致學生不能很好地結合實驗現象進行實驗數據的取舍與分析，導致數據的失實，這些問題制約著探究活動的有效性。
二、科學探究活動中培養學生數據意識的策略
(一)設置問題，激發學生用數據說明問題的欲望
在科學探究活動中，教師要根據探究內容提出問題，引發學生思考，激發學生用數據說明問題的欲望，從而促使學生養成良好的觀察與分析數據的習慣。例如，在教學“抵抗彎曲”這一內容時，我給學生帶來了學具:支架與紙條，讓學生親自動手搭建一座“橋”。我又出不了多個墊圈，并告訴學生，老師想把這些墊圈放在紙橋的中間，并讓學生猜測紙橋能夠承受幾個墊圈而不至于塌下來。學生匕嘴八舌，有的說能承受1個，還有的能承受2個、3個等。接下來，我讓學生仔細觀察，通過實驗看紙橋到底能夠承受多少個墊圈。我放一個墊圈，學生發現紙橋彎曲了，放兩個墊圈紙橋更加彎曲了，當放上第三個墊圈時，紙橋被壓塌了。我問學生，這座“橋”能承受多少個墊圈?有的學生說能夠承受三個墊圈，我進一步征求其他學生的意見，有的學生說橋能夠承受兩個墊圈，因為放三個墊圈，紙橋就塌了。以上教學片段中，我給學生創設了一個用數據說明問題的`機會，我首先讓學生預測，但是預測往往是不夠準確的，讓學生認識到通過具體的數據來說明問題，才是科學的。
(二)動手操作，學會采集有效數據
在探究活動中，我要有意識培養學生的數據意識，讓學生學會采集有效數據，在對數據的比較與分析中，增強學生對數據的敏感性，培養學生的科學思維能力。例如，在“擺的研究”這一探究活動中，我讓學生動手做擺，并讓擺擺動起來，明確擺動的方法。學生分組進行實驗，每小組記錄擺每分鐘擺動的次數，并如實做好數據記錄。學生探究活動之后，我讓學生匯報各小組測得的數據。如有的小組三次測得的數據是59,60,59，有的小組是47,47,47，有的小組是51,50,48等等。我然后問學生數據是否準確，在實驗過程中是否有不當的地方，致使數據出現較大誤差，并分析一下原因。有的小組說在實驗時，擺撞到鐵架臺了，有的說自己小組的擺好像越來越慢。我提醒學生盡量避免這些問題，再進行實驗，收集有效數據，再讓學生匯報小組的數據。在這個環節中，我引導學生對擺一分鐘擺動的次數進行了多次測量，以期得到真實有效的數據。對于數據不可靠的情況，就要找出原因，反復進行實驗，才能取得比較有效的數據信息。我還要求學生將數據記錄在實驗記錄本或者實驗報告本上，并且進行分析、比較與整合，排除十擾因素，切忌拼湊虛假數據。
(三)實驗觀察，學會分析數據
對數據進行分析是培養學生數據意識的重要途徑。教師可以引導學生通過仔細觀察實驗過程，采集數據，嚴格地做好記錄。如課前資料的收集、對物體進行觀察中提出的問題、學生個人或者小組提出的探究計劃等內容，都可以采取文字記錄的方式，特別要注重相關數據的詳實記錄。用文字表述不清和不能用文字描述的觀察內容，可以引導學生通過繪制圖表來進行記錄與呈現。例如，在探究“植物的生長變化”這一內容時，對于鳳仙花的生活習性、種植時應該注意的問題、植株各部分的作用的資料信息，學生都可以用文字做簡單的記錄或摘記，然后以小組為單位設計相應表格對鳳仙花的植株高度、數量、花、果實、葉的形狀、種子的形狀用圖問和文字做持續的記錄，用曲線對莖的生長狀況進行記錄。同時，對相關數據進行綜合分析，如對鳳仙花生長過程中植株高度的變化，結合氣溫等因素進行分析，可以進一步了解鳳仙花生長的特點，提高了學生數據分析能力。總之，培養學生的數據意識是小學科學教學的重要目標，也是科學探究活動的重要仟務之一。在科學探究活動中，教師要根據學生的特點及探究內容，通過提出問題，激發學生用數據說明問題的欲望;通過動手操作實踐，讓學生學會采集有效數據，樹立嚴謹的科學態度;通過實驗觀察，引導學生學會數據分析，提高分析問題的能力;通過交流分享，讓學生學會用數據來證明自己的觀點與猜測的正確性，牢固樹立數據意識，促進科學思維的發展，提高科學綜合素養。
科學論文 篇5
摘 要： 本文選用雞蛋內膜作為半透膜進行滲透實驗，在滲透實驗過程中發現學生對膜的選擇透過性這一概念的錯誤認知，進而設計實驗驗證膜對離子和大分子的選擇透過性，層層遞進使學生在理解滲透作用的基礎上從深層次理解膜的選擇透過性。
關鍵詞： 滲透作用 雞蛋內膜 選擇透過性 高中生物教學
高中生物“滲透實驗教學”中，教材采用在一個長頸漏斗的漏斗口處密封一層玻璃紙，往漏斗內注入蔗糖溶液，然后將漏斗浸入到盛有清水的燒杯中，使漏斗管內外的液面高度相等，經過一段時間后觀察到漏斗內的液面上升了。在教學實踐中我發現裝置較復雜，可操作性差，現象也不明顯，學生對玻璃紙不熟悉用做半透膜模型與原型的相似性低。
本著生活化和簡單化原則，我用雞蛋的內膜作為半透膜，以蛋殼作為容器進行滲透實驗，實踐證明這一改進不僅能引起學生的興趣而且現象明顯。學生對滲透作用的理解程度較以往有了很大的改善。
半透膜是滲透作用發生的條件之一，這一概念的處理一般采用講授式，學生對于膜的選擇透過性不能深入地理解，甚至有學生認為只要分子量足夠小，就能通過半透膜。而《高中生物課程標準》活動建議中也包括“通過模擬實驗探究膜的透性”。鑒于此我在教學中加入了用雞蛋作為裝置，利用特定化學物質可發生顏色和沉淀反應原理設計了驗證膜的選擇透過性實驗。通過這兩個實驗學生可以更好地理解滲透作用和膜的選擇透過性。以下是兩個實驗：
1.滲透作用演示實驗
1.1實驗原理
雞蛋的膜為雙層結構，蛋膜中含有蛋白質90%左右，脂質體3%左右，糖類2%左右。它的蛋白質主要有膠原蛋白(大部分為I、V、X型)。雞蛋膜的特定組成和結構決定了它是一種很好的半透膜。雞蛋大端兩層膜分開形成氣室。把氣室部分的雞蛋殼連同外膜剪去，留下內膜就為實驗用的半透膜。用雞蛋來模擬細胞，把雞蛋內膜浸入水中來演示滲透實驗。
1.2實驗材料
雞蛋、50mL小燒杯、蒸餾水
1.3實驗步驟
①取一個大的雞蛋(鈍端直徑略大于小燒杯口)，輕輕將鈍端的殼敲碎，剝掉蛋殼，露出一個直徑0.5～1cm的小孔，注意不要破壞內膜。
②將雞蛋鈍端放入盛有清水的燒杯中，使水面沒過小孔，靜置，并觀察。
1.4實驗結果與討論
三十分鐘后，膜被撐破并有蛋清流出。
通過這一實驗現象學生會得出是水進入雞蛋內部導致膜被撐破，這是為什么呢?引導學生思考是因為膜外部是純水，即水的濃度是100%，而雞蛋內部水的濃度低于100%，這就在雞蛋膜的兩側形成了水的濃度梯度，膜外純水中的水分子透過半透膜擴散雞蛋內的數量，比雞蛋內部水分子擴散到膜外的數量多，因而雞蛋內的液量增加，直至漲破。
設問：如果雞蛋膜上有破損的小縫，那么還會看到實驗現象嗎?引導學生思考半透膜的存在是發生滲透作用的關鍵，從而引導學生總結發生滲透作用的條件是半透膜和半透膜兩側溶液存在濃度差。
以上是滲透作用實驗演示，得出的結論是：水可以自由通過雞蛋內膜，通過的條件是膜內外有濃度差。為了讓學生真正理解半透膜的概念，設計了探究離子能否透過半透膜的實驗。
2.膜的'選擇透過性實驗
2.1實驗原理
大分子物質不能透過半透膜，小分子的物質如離子可以選擇性地透過半透膜。
2.2實驗材料
雞蛋兩個、50mL小燒杯兩個、試管兩個、膠頭滴管若干、質量分數為0.1g/mL的AgNO溶液、質量分數為0.1g/mL的NaCl溶液、I-KI溶液、新鮮的淀粉溶液。
2.3實驗步驟
①取一個直徑大于燒杯口的雞蛋，把雞蛋的尖端輕輕敲破，剪出一個直徑1cm的小孔，然后將蛋黃和蛋清倒出并用清水將內部沖洗干凈，再將大頭端的蛋殼敲碎，輕輕將蛋殼和內膜剝離，露出直徑為1cm的小孔，注意不要破壞內膜。
②將兩枚蛋殼編號1、2，分別注入質量分數為0.1g/mL的NaCl溶液和新鮮淀粉溶液各5mL，注意不要把溶液撒在蛋殼外。
③取兩個燒杯分別編號A、B，在A燒杯中加入30mL質量分數為0.1g/mL的AgNO溶液;在B燒杯中加入30mLI-KI溶液。將1、2兩枚蛋殼分別放入A、B兩個燒杯中(液面要沒過小孔)，放置10分鐘。
④觀察并分析實驗結果。
2.4實驗結果與討論
A燒杯中有白色沉淀生成，1號蛋殼內溶液無明顯變化。B燒杯中溶液無變化，2號蛋殼內的溶液呈現藍色。
膜的選擇透過性知識有進一步的理解，同時可以反思對滲透作用的理解是否準確。
3.反思
通過滲透作用演示實驗學生歸納出了滲透作用發生的條件：半透膜及半透膜兩側存在濃度差。其他物質的選擇透過性實驗是在滲透作用演示中遺留下來的問題，這一問題解決之后學生才能真正地理解滲透作用。
本實驗也存在一些不足之處和需要注意的地方：一是學生容易把雞蛋內膜作為雞蛋的細胞膜，事實上只是細胞膜的模擬材料，因此要向學生說明這點，并強調膜的選擇透過性與膜上的蛋白質載體有關;二是利用蛋的鈍端內殼膜與外殼膜二者分離去除蛋殼和外殼膜露出內膜，這種處理難度較大容易造成內膜損傷，因此在選擇雞蛋時要選放置了一段時間的不新鮮的雞蛋，這樣雞蛋內水分蒸發使內外膜分離大一些，便于操作。通過以上兩個實驗學生對膜的選擇透過性和滲透作用有一個全面直觀的認識，在實驗結束時還可以進一步引導學生進行探究實驗，設計并驗證其他物質能否通過膜，并分析原因，達到拓展學生思維的目的。
參考文獻：
[1]吳慶余.基礎生物命科學.北京：高等教育出版社，2010：47-48.
[1]潘建勛.滲透作用演示實驗的改進及拓展.生物學教學，2009(24)：39.
科學論文 篇6
摘要：為了實現對雞蛋殼裂紋的檢測，提出了一種基于機器視覺技術的雞蛋裂紋檢測系統設計方案，該系統的硬件部分采用紅色LED作為光源，選用背景光照射方式，在封閉的環境中通過CCD攝像機來獲取單個靜止雞蛋的圖像。軟件部分采用灰度轉換，中值濾波，線性銳化，閾值分割，邊緣輪廓特征提取等手段實現圖像的裂紋檢測，最后基于圖像的數學特征去除干擾因素，準確定位裂紋。實驗結果表明系統對破損雞蛋檢測的準確率達到了93%。
關鍵詞：裂紋;機器視覺;雞蛋;MATLAB;檢測
中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044(2013)07-1633-03
蛋類食品具有很高的營養價值，是人們日常生活中的主要食品，其品質的優劣直接決定蛋類產品的質量，甚至于影響食用者的健康。我國蛋類產品的市場資源深厚，需求量大，但是在雞蛋生產體系結構中，蛋殼破損檢測方法還很落后，還沒有產品化的自動檢測系統，受鴨蛋表面污點的影響，傳統的檢測設備不能夠正確識別裂紋和污點，除一些大規模的生產基地分別從荷蘭Hot-Cheers及日本NABEL公司引進檢測生產線，我國絕大部分禽蛋生產企業仍然沿用人工檢測方法。目前，人工檢測是國內外雞蛋破損檢測的主要方法[1]，由于人工檢測生產效率低，勞動強度大，對檢測人員的技術要求高，檢測穩定性較差，這些嚴重制約著中國蛋品加工技術的規模化發展。據資料顯示，美國每年因照蛋環節造成的雞蛋破損率為5%～8%，經濟損失巨大[2]。因此，研究適合我國國情的雞蛋破損檢測設備，提高分揀效率，已經成為我國蛋產品制造業目前及未來亟待解決的問題。機器視覺檢測作為一種主要利用光的透射、折射、反射的原理與蛋殼結構建立一種關系，通過數學模型建立檢測蛋殼裂紋的方法[3-5]，無疑將極大的推動我國雞蛋檢測事業的發展。
1 試驗材料和機器視覺系統硬件設計
本試驗所研究的雞蛋來自于長沙春華皮蛋廠的同一批雞蛋。機器視覺系統硬件部分可概括分為圖像獲取、圖像分析處理以及圖像結果顯示與控制三個部分，主要由LED光源、照蛋器、可散熱暗室、CCD攝像機、圖像采集卡和計算機等環節組成。采用紅色LED作為光源，選用背景光照射方式。雞蛋距離光源15cm。在暗室中，光線通過照蛋器上的小孔透射到雞蛋上，CCD攝像機可以采集到雞蛋的正面圖像。裝置圖如圖1所示。
2 圖像分析與處理
試驗獲得的圖像格式為JPG，720×350大小的彩色圖片，圖像分析與處理的流程是灰度轉化，中值濾波，線性銳化，閾值分割，邊緣輪廓特征提取，最終得到試驗結果。
2.1 灰度轉化
在暗室的背景光照射下，裂紋部分與非裂紋部分的亮度有很大的差異，裂紋部分的亮度更強，采集的原圖像的裂紋部分是一條明亮的線條或網狀的明亮區域。在灰度圖中裂紋部分和雞蛋其他區域也容易分辨，因此將彩色圖像轉化為灰度圖像，既有易于區分裂紋，又可以提高圖像的處理速度，并且在后期的圖像處理過程中，期間使用的多個函數要求文件格式為二維的.灰度圖像，而imread函數讀出的是三維圖像，因此為了前后函數的兼容，有必要進行灰度轉換。將彩色圖片進行灰度轉化是把彩色圖像中的RGB值轉化為灰度值，RGB圖像是以R、G、B為軸來建立空間直角坐標系，RGB圖像的每個像素的顏色都是用該三維空間的一個點來表示的。灰度圖像每個像素的顏色可以用直線R=G=B上的一個點來表示。因此RGB圖像轉灰度圖像的本質就是尋求一個三維空間到一維空間的映射。在MATLAB仿真軟件中是由公式(1)來實現的，函數表達式為I=rgb2gray(RGB)。如圖2a所示。
2.2 圖像增強
為了使雞蛋的裂紋尤其是微小裂紋能夠準確快速地識別出來，圖像增強處理是一切工作的基礎，圖像增強能夠顯示那些被模糊了的細節或簡單突出一幅圖像中我們最感興趣的特征，同時削弱或去除某些不需要的信息。該文采用中值濾波和線性銳化的方法對雞蛋圖像進行增強處理。
2.2.1 中值濾波
蛋殼的結構特點和物理環境決定了通過CCD攝像機采集到的圖像主區域上會不可避免的出現與裂紋形狀和結構相類似的部分，這一部分噪聲信號會影響系統對裂紋區域的識別與判定。中值濾波是一種去除噪聲的非線性處理方法，其基本原理是把數字圖像中一點的值用該鄰域中各點值的中值代替[6]，利用中值濾波可以消除各種噪聲源和一些干擾引起的虛假的樣品邊緣或輪廓。在MATLAB仿真軟件中，采用I2=medfilt2(I1)函數，通過3×3的模板返回中值濾波后的圖像矩陣I2[7]。如圖2b所示。
2.2.2 線性銳化
為了更進一步突出裂紋的特征信息，采用圖像銳化處理來突出圖像的邊緣輪廓信息，加強圖像的輪廓特征，以便于機器視覺系統的識別，提高準確率。線性高通濾波器是最常用的線性銳化濾波器，這種濾波器的中心系數都是正的，而周圍的系數都是負的。對3×3的模板來說，典型的系數取值是
在MATLAB仿真軟件中，可采用I2=imfilter(I，h1)函數實現線性銳化。如圖2c所示。
2.3 閾值分割
閾值分割法是一種基于圖像的分割技術，通過設定不同的特征閾值，把圖像像素點分為若干類。當不同類的物體灰度值或其他特征值相差很大時，它能很有效地對圖像進行分割。在前人的研究基礎上，采用最大類間方差法可以自動計算出最優閾值，較灰度直方圖確定閾值的方法其準確率大大提高[8]。在MATLAB仿真軟件中，可以采用thresh=graythresh(I)函數實現動態閾值分割。如圖2d所示。
2.4 雞蛋邊緣輪廓特征提取
通過對雞蛋圖像處理，可以得到圖像中裂紋部分和噪聲部分的幾何特征參數。通過實驗分析可知在帶有污點的雞蛋圖像中，裂紋部分一般呈現線條狀或網狀，污點部分的長寬比較小，裂紋處的數學特征如數學期望和方差等與污點有較大差別;污點處的期望值一般小于整幅圖像的平均閾值，而裂紋大于平均閾值，并且污點處的數值波動比裂紋處的小。 在邊緣檢測中，邊緣定位能力和噪聲抵制能力是一對矛盾體，有的算法邊緣定位能力比較強，有的抗噪能力比較好。邊緣檢測算子參數的選擇也直接影響到邊緣定位能力和噪聲抵制能力，常用的算子有水平垂直差分算子、Roberts算子、Sobel算子、Prewitt算子[9]、Laplacian算子、LOG算子和Canny算子。Sobel算子對灰度漸變和噪聲較多的圖像處理效果好，且對邊緣定位比較準確，因此選取Sobel算子進行邊緣輪廓特征處理。在MATLAB圖像處理工具箱中提供了edge函數用于實現Sobel邊緣算子檢測。其調用格式為I2=edge(I2，'sobel')。如圖2e所示。
3 試驗結果
本試驗選取150個大小不同，品種相同，有標號的雞蛋作圖像采樣檢測，其中經過仔細成熟的人工檢測得知無破損的雞蛋80個，有破損的雞蛋70個 。將機器視覺系統的檢測結果與人工檢測結果進行對比。結果表明，系統的準確率達到了93%。如表1所示。
4 結論
本文建立了一種基于機器視覺技術的雞蛋裂紋檢測系統。通過圖像采集系統收集雞蛋圖像，經圖像轉化、圖像增強和特征提取，使用MATLAB編程環境，能夠較為準確地對雞蛋圖像進行檢測，系統的準確率達到了93%。對干凈的雞蛋能夠準確的檢測，但對于有污點的蛋檢測精度需進一步提高，算法還有待改進。并且本系統現在是停留在實驗室條件下，對靜止對象進行拍攝和檢測，下一步要實現整個檢測系統的整體設計，力爭在工業現場實現傳動系統和檢測系統的同步。
參考文獻：
[1] 姜瑞涉，陸秋君，王俊. 雞蛋品質檢測的研究現狀及其展望[J].糧油加工與食品機械，2002(11)：33-35.
[2] Bain M M.Eggshell structure and mechanical strength[C].In Proc 8th Australian Poultry and Feed Convention，Gold Coast：Australia，1990.
[3] 趙鵬.機器視覺理論及應用[M].電子工業出版社，2011：1-2.
[4] 潘磊慶，屠康，蘇子鵬，等.基于計算機視覺和神經網絡檢測雞蛋裂紋的研究[J].農業工程學報，2007，23(5)：154-158.
[5] 潘磊慶，屠康，詹歌，等.基于計算機視覺和聲學響應信息融合的雞蛋裂紋檢測[J].農業工程學報，2010，26(11)：332-337.
[6] 周品，李曉東. MATLAB數字圖像處理[M].清華大學出版社，2012：232-236.
[7] 張錚，王艷平，薛桂香.數字圖像處理與機器視覺――Visual C++與Matlab實現[M].人民郵電出版社，2010，4：156-158.
[8] 王樹文，張長利，房俊龍.基于計算機視覺的番茄損傷自動檢測與分類研究[J].農業工程學報，2005，21(5)：98-101.
[9] 彭輝，姚雅娟，文友先，等.基于圖像投影變換的雞蛋破損檢測[J].農業工程學報，2010，49(3)：694-697.
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