青少年科学研究方法研究论文
时间:2022-05-25 04:45:00
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“提出问题比解决问题更重要,因为提出新的问题、新的可能性、从新的角度去看旧问题,都需要有创造性的想象力,而且标志着科学的真正进步。”爱因斯坦是这么说的。选题是青少年科学研究的最重要的部分。
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。
按照马克思主义的科学价值观,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。
在了解了有关的信息以后,我们可以根据自己的条件,把研究的问题定位在一个有限的范围内:可以是回收的措施和管理的问题,也可以是处理过程中的技术问题等。
我们在确定科学与工程研究目标的时可在不同的层次上定位:一个主目标可以分解成若干个子目标,可以在合理的范围内把一个问题分成若干个小问题逐个加以解决,这样做就能更具体、更有效地解决问题;如果在主目标的上面找到更大的目标,就可以使我们看问题的视野更开阔,目标更明确,解决问题的思路就会更周全、更合理。
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