Multi-channel effect of condensation flow in a micro triple-channel condenser

Multi-channel e?ect of condensation ?ow in a micro

triple-channel condenser

Wei Zhang a,b ,Jinliang Xu a,*,Guohua Liu a,b

a

Micro Energy System Laboratory,Key Laboratory of Renewable Energy and Gas Hydrate,Guangzhou Institute of Energy Conversion,

Chinese Academy of Sciences,Wushan,Nengyuan Road,Guangzhou,Guangdong 510640,PR China

b

Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100039,PR China

Received 10April 2008;received in revised form 27May 2008

Available online 12June 2008

Abstract

Multi-channel e?ect is important to understand transport phenomenon in phase change systems with parallel channels.In this paper,visualization studies were performed to study the multi-channel e?ect in a silicon triple-channel condenser with an aspect ratio of 0.04.Saturated water vapor was pumped into the microcondenser,which was horizontally positioned.The condenser was cooled by the air natural convention heat transfer in the air environment.Flow patterns are either the annular ?ow at high inlet vapor pressures,or a quasi-stable elongated bubble at the microchannel upstream followed by a detaching or detached miniature bubble at smaller inlet vapor pressures.The downstream miniature bubble was detached from the elongated bubble tip induced by the maximum Weber number there.It is observed that either a single vapor thread or dual vapor threads are at the front of the elongated bubble.A miniature bubble is fully formed by breaking up the vapor thread or threads.The transient vapor thread formation and breakup process is exactly symmetry against the centerline of the center channel.In side channels,the Marangoni e?ect induced by the small temperature variation over the channel width direction causes the vapor thread formation and breakup process deviating from the side channel centerline and approach-ing the center channel.The Marangoni e?ect further forces the detached bubble to rotate and approach the center channel,because the center channel always has higher temperatures,indicating the multi-channel e?ect.ó2008Elsevier Ltd.All rights reserved.

Keywords:Condensation;Multi-channel e?ect;Flow pattern;Microchannel;Marangoni e?ect

1.Introduction

Condensation in macrochannels has been studied for nearly one century and is well understood,involving many engineering applications.Recently,miniaturization of sys-tems brings new challenges and opportunities on the con-densation ?ow and heat transfer.Principles of condensation in macrochannels may not be directly applied in microsystems,due to the possible size e?ect.In contrast to the widely studied microscale boiling heat transfer,con-densation in microchannels is not well understood and needs further investigation.

Baird et al.(2003)developed a novel experimental apparatus allowing for a quantitative control of local heat transfer to ?ne passages through thermoelectric cooler.Local heat transfer coe?cients were obtained for conden-sation ?ow of HCFC-123and R11in tubes with inner diameters of 0.92and 1.95mm.It is concluded that the tube diameter had little e?ect on the local heat transfer

coe?cients.Me

′de ′ric et al.(2005)visualized the condensa-tion ?ow pattern in a capillary tube with the inner diam-eter of 0.56mm and a length of 100mm.Tests were performed using n -pentane as the working ?uid at con-stant mass ?uxes in the range of 0–18kg/m 2s.The tran-sient and time-averaged void fractions along the axial position were obtained by analyzing the digital photo-graphs.Shin and Kim (2004)measured local condensation heat transfer coe?cients in sub-millimeter https://www.wendangku.net/doc/5215825123.html,ing

0301-9322/$-see front matter ó2008Elsevier Ltd.All rights reserved.doi:10.1016/j.ijmultiphase?ow.2008.05.004

*

Corresponding author.Tel./fax:+862087057656.E-mail address:xujl@https://www.wendangku.net/doc/5215825123.html, (J.Xu).

https://www.wendangku.net/doc/5215825123.html,/locate/ijmul?ow

Available online at https://www.wendangku.net/doc/5215825123.html,

International Journal of Multiphase Flow 34(2008)

1175–1184

R134a as the working?uid,the pressure drop and heat transfer coe?cient were investigated.Me′de′ric et al. (2004)studied?ow patterns in tubes with three diameters of10.0,1.1and0.56mm.Flow patterns are divided into three types:the annular?ow,the Taylor-bubble?ow and the isolated spherical collapsing bubble?ow.Wang et al. (2004)proposed a theoretical model to compute the?lm condensation heat transfer coe?cient in square cross-sec-tion horizontal minichannels.E?ects of surface tension, vapor shear stress and gravity were taken into account to perform simulations with R134a as the working?uid in a 1.0mm diameter channel.In a separate paper by Wang and Rose(2006),the theoretical model was further veri?ed for the?lm condensation heat transfer in micro-channels.Garimella et al.(2002,2005)proposed a semi-empirical model for pressure drops with intermittent con-densation?ow of refrigerant R134a in horizontal mini-channels.The hydraulic diameters considered are in the ranging of0.5–4.91mm.Bandhauer et al.(2006)devel-oped a model to evaluate the condensation heat transfer in circular microchannels and compared their results with measured values.Coleman and Garimella(2002)experi-mentally studied the condensation?ow mechanism in cap-illaries with di?erent cross-sectional geometries.Four?ow patterns including intermittent?ow,wavy?ow,annular ?ow and dispersed?ow were identi?ed.It is observed that the geometry and aspect ratio of the capillaries have less e?ect on the?ow pattern transitions.Kalman(2003, 2006)visualized the shrinking bubble by condensation in miscible and immiscible liquids.The boundary layer model and the envelop model were developed.Louahlia-Gualous and Mecheri(2007)experimentally studied steam condensation in a single miniature tube.By varying the inlet pressures and cooling rates,the annular,slug bubble ?ow,spherical bubbly?ow and wavy?ow were observed.

The above cited references concern the condensation ?ow in glass or metallic channels.Microcondensers fabri-cated with MEMS technology ensure good comparability with electronic systems.Thus silicon based condenser is attracting many scientists and engineers.Wu and Cheng (2005)studied?ow patterns in microchannels with trape-zoid cross-section.The microchannels were fabricated in a silicon wafer bonded with a Pyrex glass cover,allowing for?ow visualizations.Pure water steam was used as the working?uid.The silicon wafer was cooled by attaching a heat sink inside which the8°C cold water was?owing through.Various?ow patterns,such as fully droplet?ow, droplet/annular/injection/slug-bubbly?ow,annular/injec-tion/slug-droplet?ow and fully slug-bubbly?ow,were observed in their study.Hu and Chao(2007)visualized ?ow patterns during condensation of water steam in silicon microchannels with the trapezoid cross-section.The etched microchannels had a hydraulic diameter in the range of 73–237l m.Five di?erent?ow patterns were observed and the slug-bubbly?ow was found to be the dominant ?ow pattern,determining the heat transfer and pressure drop in the microcondenser.

In a previous paper by Zhang et al.(2008),we found the periodic bubble emission and appearance of an ordered bubble train during condensation of saturated water steam in a single silicon microchannel.E?ects of cooling rates and mass?uxes on the bubble emission fre-quency were studied.It is found that the size and bubble emission frequency could be controlled precisely by vary-ing the cooling rates and inlet steam pressures.Such a study provides a new method for miniature bubble gener-ation for micro?uidic applications.The present work is the extension of such a study,focusing on the multi-chan-nel e?ect of condensation?ow in triple microchannels.To the authors’knowledge,no studies examined the detailed multi-channel e?ect for the phase change heat transfer in micron scale.

2.Experiment

2.1.Design of the microcondenser

Usually deep microchannels have su?ciently large sur-face to volume ratio,which is recommended to be used in microscale heat transfer devices.However,deep micro-channels induce di?culties for the?ow visualization stud-ies.Thus in the present study,we rotate the deep microchannels by90°,forming the shallow but wider microchannels.In terms of this,the bubble shape,size,gen-eration frequency can be easily visualized and recorded by a high speed camera.

Fig.1a shows the three-dimensional microcondenser, fabricated by the Microelectromechanical systems (MEMS)technology.The chip is a silicon wafer with a thickness of400l m bonded with a7740Pyrex glass cover, allowing for?ow visualizations of the micro?ow.Along the?ow direction,three successive zones were etched: the inlet vapor plenum,the three parallel microchannels, and the outlet?uid plenum.Fig.1b and c show the top view of the silicon wafer and the cross-section of the microchannels in the central part,respectively.Both the inlet and outlet?uid plenums have the rectangular cross-section with the depth of120l m and width of3000l m. Each microchannel has a length of5000l m with the cross-section of30l m depth and800l m width.The?n width between two neighboring microchannels is50l m, forming the whole width of the microchannel area of 2500l m.The chip has an entire width of5000l m.A three-dimensional coordinate system was attached on the wafer at the entrance of the three microchannels.The ori-ginal point is arranged at the center of the three micro-channels,as seen in Fig.1a and b.The axial coordinate refers to the?ow direction while the y-coordinate is the channel width direction.The z-coordinate is perpendicular to the wafer plane and its original point starts from the bottom of the microchannels.Channel2is the center microchannel,while channels1and3are the two side channels,which are symmetrically arranged against the center channel2.

1176W.Zhang et al./International Journal of Multiphase Flow34(2008)1175–1184

2.2.Experimental facility

Fig.2shows the experimental test loop,consisting of four subsystems:the pressure and temperature controlled steam generator,the micro condenser test section,the microscope and high speed camera,and the electronic bal-ance for the ?ow rate measurement of the condensed liquid ?ow rate.

A soft capillary tube connects the steam generator and the micro condenser.Along the ?ow path of the test loop,a 2l m ?lter,a pressure transducer and a miniature ther-mocouple were installed successively.The vapor tempera-ture at the microchannel inlet was measured by a K-type thermocouple located as close to the micro condenser as possible.A carefully designed miniature adapter connects the capillary tube and the micro condenser.To prevent the vapor condensation before entering the silicon chip,a small diameter metallic wire was wrapped at the outer sur-face of the capillary tube and used as a heater,driven by an adjustable AC power supply.The capillary tube was fur-ther wrapped with a thermally insulating material.

To operate the system,initially degassed and deionized water was stored in the steam generator which had an elec-tric heater at its bottom.Power was supplied to the heater to boil the water.Fluid pressure and temperature in the steam generator was well controlled.A high precision pres-sure transducer and a safety valve were installed at the top of the steam generator.The safety valve was set at the desired pressure value for operation.When the desired pressure was reached in the steam generator,the safety valve automatically discharged vapor through an auxiliary capillary tube to a cold liquid pool (not shown in Fig.2).Initially the discharged vapor contains the air content.The discharged vapor is rapidly condensed by the sub-cooled liquid while the air is released to the environment.The discharge process is stopped until no any air bubbles

Outlet

y

x

o

A

A 800

50800505000

30

800A A

Inlet

123

400

Glass

Microchannels

o

x

y

z

Silicon

W.Zhang et al./International Journal of Multiphase Flow 34(2008)1175–11841177

come out of the liquid pool.Thus the water in the steam generator is completely degassed,veri?ed also by the fact that the vapor pressure and temperature in the steam gen-erator correspond with each other at the saturation state. For this,the liquid temperature was monitored by a K-type jacketed thermocouple which is installed on the side wall of the steam generator tank(see Fig.2).In this way,only pure saturated water vapor without any non-condensable gas enters the inlet plenum of the micro condenser.

The micro condenser chip was directly exposed in the air environment.The laboratory temperature was well con-trolled by an air-conditioning system at20°C with the uncertainty of1°C.In order to stabilize the natural con-vection heat transfer between the silicon chip and the air environment,the bottom part of the silicon chip is con-tained in a larger glass beaker,preventing the air?ow disturbance.

Because the mass?ow rate of the micro condenser is small,typically on the order of nanoliters per second,the water vapor mixture is completely condensed in the capil-lary tube downstream of the micro condenser,which is exposed in the air environment.The fully condensed water is collected in a small beaker and the mass is weighed with an electronic balance of high precision to determine the ?ow rate.

2.3.Instrumentation,measurements and uncertainties

K-type jacketed thermocouples measured the inlet and outlet?uid temperatures,T in and T out,having accuracies of0.3°C.The inlet pressure is measured by a Senex pres-sure transducer with an accuracy of0.1%FS.The liquid mass measurement has the uncertainty of0.02g.The outlet pressure of the micro condenser equals to the atmospheric pressure,due to the fact that the cross-sectional area of the connected capillary tube downstream of the micro con-denser is two orders larger than that of the micro con-denser.The pressure drop downstream of the micro condenser can be neglected.The response time is either 0.01s for the pressure transducer or0.1s for the0.2mm diameter thermocouples.The pressure and temperature sig-nals were recorded by a high speed data acquisition system (DL750,Yokogawa,Inc.,Japan)with16channels.The data sampling rates can reach10million samples per sec-ond with this system.In the present study the recording rate is selected as100samples per second,which is fast enough to catch the response time of the pressure and tem-perature signals.

A high speed camera incorporating a stereo microscope allows for the?ow visualization of the micro?ow.The microscope is a Leica M stereo microscope(Germany). The high speed camera is an X-stream Vision Xs-4(IDT Inc.,USA)which has a recording rate up to5130frames per second with the maximum resolution of512?512pix-els.In this study,recording rates of4000–5000frames per second and a resolution of512?512pixels were used, which was su?cient for the transient?ow pattern observa-tions.The?eld of view for condensation in the microchan-nel had an area of5000l m?3000l m corresponding to a resolution of433?250pixels,leading to an uncertainty of 11l m for the bubble dynamics measurement.

2.4.Test conditions

Experimental parameters covered the following data ranges:inlet pressures from123.12to215.36kPa,inlet temperatures from105.6to122.6°C and mass?uxes from 109.14to228.58kg/m2s.Mass?uxes were computed by the mass?ow rate divided by the three cross-section area of3?800l m?30l m.

In the present study,the?uid pressure and temperature were stable over time,which is not always the case for phase change heat transfer in microchannels.There are two reasons to achieve the high stability of these values: (1)transient?ow patterns in the millisecond timescale do not a?ect the?uid states at the inlet and outlet and(2)?ow visualization with the high speed camera permits much higher time resolution compared to the pressure and tem-perature signals.In other words,the?uid pressure and temperature signals do not identify high frequency oscilla-tions on the order of1000Hz.This behavior is similar to that of Xu et al.(2006)for the microscale boiling heat transfer on the millisecond timescale.

3.Results and discussion

3.1.General?ow patterns

Usually,there are two types of?ow patterns in the triple microchannels shown in Fig.3.The main?ow pattern is a quasi-stable elongated bubble followed by a detaching or detached bubble(Fig.3a and b).A previous study by Zhang et al.(2008)shows that higher cooling rates make the miniature bubbles densely populated,forming a bubble train followed by the elongated bubble.Another?ow pat-tern observed is the annular?ow when the inlet pressure of the saturated vapor is su?ciently high(Fig.3d).Fig.3c shows the transition from the elongated bubble plus the miniature bubble pattern to the annular?ow pattern.As noted by Zhang et al.(2008)for the condensation?ow in a single microchannel,cooling rate of the micro condenser strongly a?ects the bubble shape and size.The air natural convection heat transfer at the outer surface of the silicon chip yields larger elliptical bubbles followed by the elon-gated bubble.

It is known that the present microchannel geometry plays an important role for the formation of the upstream elongated bubble.The inlet plenum(see Fig.1)is wider and deeper than the three central microchannels.The mass?ux in the inlet plenum is much smaller than those in the three central microchannels with each cross-section of 800l m?30l m.Due to this fact,a quasi-stable elongated bubble can be generated by the surface tension force when the vapor?ows across the junction interface from the inlet

1178W.Zhang et al./International Journal of Multiphase Flow34(2008)1175–1184

plenum to each of the three central microchannels.The inlet pressure is mainly overcome by the surface tension force due to the curvature interface of the elongated bubble.

The present study identi?es multi-channel e?ects of con-densation ?ow in parallel microchannels.These e?ects are due to the miniature temperate variations over the channel width direction,which will be described as follows.3.2.Condensation ?ow in the center microchannel 2The three central microchannels are exactly symmetri-cally arranged in the chip width direction,thus ?ow pat-

terns in the center channel 2(see Fig.1)are symmetry against the centerline of the channel 2.This is veri?ed in Figs.4and 5,indicating two di?erent miniature bubble separation modes from the elongated bubble.

The single vapor thread separation mode from the elon-gated bubble is shown in Fig.4for a full cycle.A new cycle begins when a miniature bubble is fully released from the elongated bubble at t =1.00ms in Fig.4.After that the front interface of the elongated bubble becomes protrud-ing,and the vapor is gradually released to form a circular bubble (see images for t >19.00ms in Fig.4).A vapor thread connects the elongated bubble and the miniature bubble at t =86.00ms,and is broken up thus a new mini-ature bubble is completely formed at t =87.00ms,ending the present miniature bubble generation cycle.

At the front interface of the elongated bubble,there exist an inertia force and a surface tension force.The Weber number is de?ned as We =q v u 2D /r ,where q v is the vapor density,u is the local vapor velocity towards the vapor–liquid interface inside the elongated bubble,D is the hydraulic diameter,and r is the surface tension force.The Weber number indicates the inertia force relative to the surface tension force,governing the bubble or droplet breakup process (Stone et al.,2004).The interface can be broken up once the Weber number is su?ciently

large.

protruding interface begins to appear

Flow direction

elongated bubble

miniature bubbles detaching from the elongated bubble

Fig.3.Flow patterns identi?ed in the present study at di?erent inlet saturated pressures.(a)Upstream elongated bubbles followed by minia-ture detaching bubbles;(b)the longer elongated bubbles with higher inlet pressures;(c)the water vapor interface out?owing the microchannels;(d)annular ?ow at su?ciently high inlet pressures.

0ms

1ms

19ms

33ms

59ms

86ms

87ms

single vapor thread locates at the centerline of channel 2

vapor thread breaks up

vapor neck forms.vapor neck becomes slimmer

W.Zhang et al./International Journal of Multiphase Flow 34(2008)1175–1184

1179

The Weber number is varied along the front interface of the elongated bubble and it gets the maximum value at the elongated bubble tip,in the center channel 2.This is because the bottom channel surface has the maximum tem-perature at that location,yielding a smallest surface tension force there.

For a pressure-driven fully-developed laminar?ow in the rectangular microchannel,the velocity pro?le is com-puted as(Purday,1949)

u?u max1à

y b n

h i

1à

z

a m

h i

e1T

where u max is the maximum velocity at the centerline and at the half height of the center channel2,a and b are the height and width of the rectangular channel,m,n are con-stant numbers depending on the channel geometry param-eters of a and b.

m?1:7t0:5e2b=2aTà1:4;n?

2;b

a

61

3

2t0:3bà1

àá

;b P1

(

e2T

u max is calculated as u max?Uemt1

m

Tent1

n

T,where U is the

average vapor velocity at the microchannel entrance.

Fig.5a shows the vapor velocity pro?le at x=500l m

and z=20l m for the channel2.The velocity has a large

gradient near the side wall surface and is almost uniform

for the major part of the microchannel.

In order to estimate the temperature distribution over the

whole etched channel surface,numerical simulation was

performed using the commercial software FLUENT6.0

package.The calculations were performed at the inlet mean

vapor velocity of0.12m/s(mass?ux of120kg/m2s).The

outlet boundary condition is set as the out?ow.Both the

Pyrex glass cover and the etched silicon substrate were con-

sidered.The?uid?ow in the etched structures is conjugated

with the thermal conduction in the solid silicon.The outer

surface of the whole silicon chip has the air natural convec-

tion heat transfer coe?cient of10.0W/mK.Fig.5b shows

the temperature distribution at x=500l m below the

etched bottom channel surface of2.0l m.It is seen that

the center channel2has the symmetry temperature distribu-

tion with a slight higher temperature at the centerline of

y=0.However,the side channels1and3have higher tem-

peratures at the locations close to the center channel2.This

temperature distribution a?ects the miniature bubble gener-

ation at the front of the elongated bubble,and the move-

ment of the miniature bubble after its departure from the

elongated bubble,which will be described in Section3.3.

The above estimation explains why the interface

breakup point takes place at the centerline of the center

channel2.Once the vapor phase is released to form a bub-

ble,the shear stress coming from the surrounding liquid

?ow across the bubble will breakup the vapor thread,thus

a new miniature bubble is completely generated down-

stream of the elongated bubble.

For the same run case shown in Fig.4,another dual

vapor thread breakup mode was identi?ed.Fig.6shows

the transient evolution of the miniature bubble generation

process.Similarly a new cycle for the new bubble genera-

tion is de?ned at t=1.00ms.After that the elongated bub-

ble interface becomes protruding.In contrast to the bubble

detachment mode shown in Fig.4,the vapor phase is

releasing through two points at the elongated bubble inter-

face,forming an O-ring structure inside which liquid is

contained.In front of the O-ring is a moon shape meniscus.

In other words,the double curved vapor threads,which are

exactly symmetry against the centerline of the center chan-

nel2,enclose liquid.The dual vapor threads become slim-

mer and slimmer,?nally break up and a new bubble is

completely formed at t=31.00ms in Fig.6.

In summary,?ow patterns in the center channel for

the multi-microchannel system is similar to those in a sin-

gle microchannel,which is reported in Zhang et al.

(2008).Flow images are exactly symmetry against the

centerline of the microchannel.Two miniature bubble

formation modes are identi?ed.One is the single vapor

thread breakup mode,the other is the dual vapor threads

breakup mode.

1180W.Zhang et al./International Journal of Multiphase Flow34(2008)1175–1184

3.3.Condensation ?ow in the side microchannels 1and 3It is found that the miniature temperature variation over the channel width direction a?ects the bubble formation process in the side channels 1and 3.An example of the miniature bubble formation is shown in Fig.7.Examining the etched channel surface temperature in the y -direction in Fig.5b ?nds that the temperature is higher at the locations close to the center channel 2.Such distribution ?rst leads to the non-symmetry elongated bubble interface.The elon-gated bubble interface tip deviates from the centerline of the side channel 3and approaches the center channel 2.Besides,the elongated bubble interface tip has the larger Weber number caused by the smaller surface tension force induced by larger etched channel surface temperature there.This mechanism causes the vapor phase releasing through the interface tip to form a new miniature bubble at the front of the elongated bubble.The single vapor thread connecting the elongated bubble and the miniature bubble deviates from the centerline of the side channel 3and approaches the center channel 2.During the miniature bubble formation process and after its complete formation,the miniature bubble is nearly contacts the side wall of the channel 3,due to a net pressure force towards the center

channel 2applied on the miniature bubble caused by the Marangoni e?ect.A driving force applied on a bubble toward the higher temperature region due to the Marang-oni e?ect can be computed as 2R p 0@r eT f T@T f @T f

R @~h

sin ~h áR d ~h ,where T f is the liquid temperature enclosing the bubble interface,~h is the angle coordinate along the bubble inter-face,in terms of Takahashi et al.(1999).

Similar to the two miniature bubble detaching modes in the center channel 2,the dual vapor threads breakup mode for the miniature bubble formation also occurs in the side channels.An example of the dual vapor threads breakup mode is shown in Fig.8for the side channel 1.Again,due to the non-symmetry temperature distribution of the etched channel surface in the y -direction,the two vapor threads are not symmetry against the centerline of the channel.As shown in Fig.8,a previous cycle is the typical single vapor thread breakup mode,which is described in Fig.7.However,a new cycle for the dual vapor threads breakup for a new miniature bubble formation starts from t =0.50ms in Fig.8.An O-ring structure is observed to deviate from the centerline of the channel 1and approach the center channel 2.The vapor thread that is close to the center channel 2breaks up ?rst at t =28.75ms in Fig.8,leaving another vapor thread connecting the elongated bubble and the miniature bubble.The remaining vapor thread then migrates towards the center channel 2,as marked by the arrows for t >30.00ms in Fig.8.It is thor-oughly broken up at t =67.00ms and a new bubble is com-pletely generated.Fig.9shows the remaining vapor thread migrating from the lower temperature side to the higher temperature side,across the channel centerline of y =850l m at t =33.75ms.

Fig.10compares the miniature bubble trajectories after their fully separation from the elongated bubble in the side channel 1and the center channel 2.It is seen that the quasi-stable elongated bubble and the detached miniature bubble are symmetrically populated in the center channel at any time.However,the non-symmetry structure was observed in the side channel 1.After the separation of the miniature bubble,two forces are applied on the mini-ature elliptical bubble.One is the shear force induced by the ?ow velocity di?erence between the bubble and its sur-rounding liquid.This force is along the ?ow direction.The other is the force induced by the Marangoni e?ect caused by the non-uniform temperature of the etched channel surface.This force always guides the bubble towards the higher temperature zone,i.e.,the center channel 2.The Marangoni e?ect directs the miniature bubble contacting the side wall of the channel 1.The combined e?ect of the two forces rotates the bubble,i.e.,the bubble is switched from the inclined position when it is just sepa-rated from the elongated bubble to the ‘‘standing up ”state at the microchannel exit.

We compare the cycle periods of the miniature bubble generation from the elongated bubble in the center chan-nel and the two side channels in Fig.11,for the two selected run cases.Cycle periods for the miniature bubble

0 1 13 25 26 29 30 31 dual vapor threads are formed at the centerline of the channel 2

dual vapor threads break up synchronously

Fig. 6.Formation of miniature bubble bubble in the central channel 2,double W.Zhang et al./International Journal of Multiphase Flow 34(2008)1175–11841181

formation are plotted versus a set of consecutive cycles.In each sub?gure of Fig.11,it is found that cycle periods are larger in the center channel than those in the two side channels,indicating that miniature bubbles are more eas-ily to be separated from the elongated bubble in side channels.In other words,the non-uniform temperature at the etched channel surface leads to the easy miniature bubble formation in side channels.It is interesting to note that the two side channels have nearly the same cycle peri-ods for any cycles.

0.00ms 1.00ms 2.00ms

4.00ms

10.00 ms 16.00 ms

bubble formation at the front of elongated bubble in the side channel 3,single vapor thread 0.00ms

0.25ms

0.50ms

15.00ms

25.75ms

26.00ms

66.7528.50ms 67.00breakup point deviates from the centerline

single vapor thread is breaking up

vapor neck begins to form

dual vapor threads are formed

one of the dual vapor threads breakup other remains

bubble formation at the front of elongated bubble in the side channel 1,double vapor thread 1182W.Zhang et al./International Journal of Multiphase Flow 34(2008)1175–1184

4.Conclusions

We examine the multi-channel e?ect of the condensation ?ow in triple microchannels under the air natural convec-tion heat transfer condition.The silicon chip consists of

wider and deeper inlet and outlet ?uid plenums,and three central parallel rectangular microchannels with the depth down to 30l m.General ?ow patterns are either the elon-gated bubble followed by a detaching or detached minia-ture bubble at low inlet vapor pressures,or the annular ?ow at higher inlet vapor pressures.This paper gives a method for generation of miniature bubbles in microchan-nels for micro?uidics applications.It is observed that ?ow images in the center channel are symmetry against the channel centerline at any time.The miniature bubbles are either separated from the elongated bubble with the single vapor thread breakup mode,or the dual vapor threads breakup mode.

It is found that small temperature variation over the channel width direction a?ects miniature bubble formation patterns in side channels.The elongate bubble interface is no longer symmetry against the channel centerline.The deviation of the elongated bubble interface tip from the channel centerline is caused by the larger Weber number at that location.The vapor thread and the generating bub-ble also deviate from the side channel centerline and approach the center channel,due to the Marangoni e?ect caused by the non-uniform temperature in the width direc-tion of the side channel.The Marangoni e?ect further makes the miniature bubble contacted with the side wall of the side channels.A shear force coming from the sur-rounding liquid is applied on the separated miniature bub-ble along the ?ow direction.The other force is caused by the Marangoni e?ect.The combined e?ect of the two forces switches an inclined bubble position when it is just sepa-rated from the elongated bubble to a ‘‘standing up ”position when it approaches the channel exit.Similar to the bubble generation in the center channel,there are also two minia-ture bubble generation modes:the single vapor thread breakup mode and the dual vapor threads breakup mode.The side channels have faster miniature bubble generation rates than the center channel,but the two side channels have almost the same miniature bubble generation rates.

Fig.10.Bubble trajectory after its departure from the elongated bubble.(a)Side channel 1;(b)center channel 2.

W.Zhang et al./International Journal of Multiphase Flow 34(2008)1175–1184

1183

Acknowledgments

The authors are thankful for the?nancial support by the Natural Science Foundation of China(50776089)and the National Basic Research Program(2006CB601203).

References

Baird,J.R.,Fletcher,D.F.,Haynes,B.S.,2003.Local condensation heat transfer rates in?ne passages.Int.J.Heat Mass Transf.46,4453–4466. Me′de′ric,B.,Lavieille,P.,Miscevic,M.,2005.Void fraction invariance properties of condensation?ow inside a capillary glass tube.Int.J.

Multiphase Flow31,1049–1058.

Shin,J.S.,Kim,M.H.,2004.An experimental study of condensation heat transfer inside a mini-channels with a new measurement technique.Int.

J.Multiphase Flow30,311–325.

Me′de′ric, B.,Miscevic,M.,Platel,V.,Lavieille,P.,Joly,J.L.,2004.

Experimental study of?ow characteristics during condensation in narrow channels:the in?uence of the diameter channel on structure patterns.Superlattices Microstruct.35,573–586.

Wang,H.S.,Rose,J.W.,Honda,H.,2004.A theoretical model of?lm condensation in square section horizontal microchannels.Chem.Eng.

Res.Des.82,430–434.

Wang,H.S.,Rose,J.W.,2006.Film condensation in horizontal micro-channels:e?ect of channel shape.Int.J.Therm.Sci.45,1205–1212. Garimella,S.,Killion,J.D.,Coleman,J.W.,2002.An experimentally validated model for two-phase pressure drop in the intermittent?ow regime for circular microchannels.J.Fluids Eng.Trans.ASME124, 205–214.

Garimella,S.,Agarwal,A.,Killion,J.D.,2005.Condensation pressure drop in circular microchannels.Heat Transf.Eng.26,28–35.Bandhauer,T.M.,Agarwal,A.,Garimella,S.,2006.Measurement and modeling of condensation heat transfer coe?cients in circular micro-channels.J.Heat Transf.Trans.ASME128,1050–1059. Coleman,J.W.,Garimella,S.,2002.Two-phase?ow regimes in round, square,rectangular tubes during condensation of refrigerant R14a.Int.

J.Refrig.26,117–128.

Kalman,H.,2003.Condensation of bubbles in miscible liquids.Int.J.

Heat Mass Transf.46,2451–2463.

Kalman,H.,2006.Condensation of a bubble train in immiscible liquids.

Int.J.Heat Mass Transf.49,2391–2395.

Louahlia-Gualous,H.,Mecheri, B.,2007.Unsteady steam condensa-tion?ow pattern inside a miniature tube.Appl.Therm.Eng.27, 1225–1235.

Wu,H.Y.,Cheng,P.,2005.Condensation?ow patterns in silicon microchannels.Int.J.Heat Mass Transf.48,2186–2197.

Hu,S.J.,Chao,C.H.Y.,2007.A experimental study of the?uid?ow and heat transfer characteristics in micro-condensers with slug-bubbly ?ow.Int.J.Refrig.30,1309–1318.

Zhang,W.,Xu,J.L.,Thome,J.R.,2008.Periodic bubble emission and appearance of an ordered bubble sequence(train)during condensation in a single microchannel.Int.J.Heat Mass Transf.

51,3420–3433.

Stone,H.A.,Stroock,A.D.,Ajdari,A.,2004.Engineering?ows in small devices:micro?uidics toward a lab-on-a-chip.Ann.Rev.Fluid Mech.

36,381–411.

Xu,J.L.,Zhang,W.,Wang,Q.W.,Su,Q.C.,2006.Flow instability and transient?ow patterns inside intercrossed microchannel array in a micro time-scale.Int.J.Multiphase Flow32,568–592.

Purday,H.F.P.,1949.An Introduction to the Mechanics of Viscous Flow.

(Streamline Flow).Dover Publications Inc.,New York. Takahashi,K.,Weng,J.G.,Tien, C.L.,1999.Marangoni e?ect in microbubble systems.Microscale Thermophys.Eng.3,169–182.

1184W.Zhang et al./International Journal of Multiphase Flow34(2008)1175–1184

2017山香教育理论基础整理笔记(教育学、心理学、教育心理学)

第一章教育与教育学 1、《学记》——“教也者，长善而救其失者也” 2、战国时荀子——“以善人者谓之教” 3、许慎在《说文解字》中认为“教，上所施，下所效也。”“育，养子使作善也。” 4、最早将“教育”一词连用的则是战国时期的孟子：“得天下英才而教育之，三乐也。” 5、分析教育哲学的代表人物谢弗勒在《教育的语言》中把教育定义区分为三种： 规定性定义：作者自己认为的定义，即不管他人使用的“教育”的定义是什么，我认为“教育”就是这个意思。运用规定性定义虽然有一定的自由度，但是，要求作业在后面的论述和讨论中，前后一贯地遵守自己的规定。 描述性定义：回答“教育实际上是什么”的定义。尽量不夹杂自己的主观看法，适当地对术语或者使用该术语的方法进行界定。 纲领性定义：回答“教育应该是什么”的定义。即通过明确或隐含的方式告诉人们教育应该是什么或者教育应该怎么样。 6、教育是一种活动。“教育”是以一种“事”的状态存在，而不是以一种“物”的状态出现。因而。我们就把“活动”作为界定教育的起点。 7、教育活动是人类社会独有的活动。 8、“生物起源论”代表人物： 利托尔诺在《各人种的教育演变》中指出教育是超出人类社会以外的，在动物界中就存在的。 沛西·能在《教育原理》中也认为教育是一个生物学过程，扎根于本能的不可避免的行为。 9、“终身教育”概念的提出，指明人在生理成熟后仍继续接受教育。 10、社会性是人的教育活动与动物所谓“教育”活动的本质区别。 11、教育的本质：教育活动是培养人的社会实践活动。 12、教育是人类通过有意识地影响人的身心发展从而影响自身发展的社会实践活动。 13、学校教育是一种专门的培养人的社会实践活动。 14、学校教育自出现以来就一直处于教育活动的核心。 15、学校教育是由专业人员承担的，在专门机构——学校中进行的目的明确、组织严密、系统完善、计划性强的以影响学生身心发展为直接目标的社会实践活动。 16、学校教育的特征：①可控性②专门性③稳定性 17、教育概念的扩展——大教育观的形成 18、1965年，法国教育家保罗·朗格朗在《终身教育引论》中指出，教科文组织应赞同“终身教育”的原则。 19、1972年，埃德加·富尔在《学会生存》中对“终身教育”加以确定，并提出未来社会是“学习化社会”。 20、“终身教育”概念以“生活、终身、教育”三个基本术语为基础。 从时间上看，终身教育要求保证每个人“从摇篮到坟墓”的一生连续性的教育过程； 从空间上看，终身教育要求利用学校、家庭、社会机构等一切可用于教育和学习的场所； 从方式上看，终身教育要求灵活运用集体教育、个别教育、面授或远距离教育； 从教育性质上看，终身教育即要求有正规的教育与训练，也要求有非正规的学习和提高，既要求人人当先生，也要求人人当学生。 21、教育的形态，是指教育的存在特征或组织形式。 22、在教育发展史上，教育的形态经历了从非形式化到形式化，再到制度化教育的演变。

教育学教育心理学理论及代表人物

教育学有关理论、代表人物 1、神话起源说—— 2、生物起源说——利托尔诺（法国） 3、心理起源说——孟禄（美国） 4、劳动起源说——马克思（前苏联） 5、中国史上第一部教育文献——《学记》——乐正克 6、西方较早讨论教育问题的着作——《论演说家的培养》（《雄辩术原理》）——昆体良（古罗马） 7、非制度化教育思潮——库姆斯、伊里奇 8、雄辩与问答法——苏格拉底（古希腊） 9、《理想国》——柏拉图（古希腊） 10、《政治学》——亚里士多德（古希腊） 11、教育学作为一门独立学科的萌芽——《大教学论》——夸美纽斯（捷克） 班级授课制，泛智教育。 12、首次提出把教育学作为一门独立的学科——培根（英国） 13、自然主义教育——《爱弥儿》——卢梭（法国） 14、教育学进入大学讲坛——康德（德国）、《林哈德与葛笃德》——裴斯泰洛齐（瑞士）

15、科学教育思潮的兴起，课程体系——《教育论》——斯宾塞（英国） 16、实验教育学——梅伊曼、拉伊（德国） 17、发展性教学理论——《教育与发展》——赞科夫（前苏联） 高难度进行教学的原则、高速度进行教学的原则、理论知识主导作用原则（重理性原则）、理解学习过程原则、对差等生要下功夫的原则 18、范例教学——瓦.根舍因（德国） 19、和谐教育思想——苏霍姆林斯基（前苏联） 20、《教育漫话》——洛克（英国） “白板说”、绅士教育、国民教育思想与民主教育思想。 22、规范教育学的建立——《普通教育学》——赫尔巴特（德国） 传统教育学代表、教师中心，教材中心，课堂中心、四段教学法、统觉观念。 23、实用主义教育学——《民本主义与教育》——杜威（美国） 现代教育学代表、教育即生长，教育即生活，教育即经验的改造或重组、在做中学、儿童中心主义。 24、第一部马克思主义的教育学着作——《教育学》——凯洛夫（前苏联） 25、我国第一部马克思主义的教育学着作——《新教育大纲》——杨贤江 26、设计教学法——克伯屈（美国）

教育心理学理论

教育心理学理论 一、学习分类理论 1、加涅 （1）学习八水平分类 按学习水平简繁程度分为：①信号学习；②刺激—反应学习；③连锁反应；④言语联想学习；⑤辨别学习；⑥概念学习；⑦规则学习；⑧解决问题学习 （2）学习六水平分类 ①连锁学习；②辨别学习；③具体概念学习；④定义概念学习；⑤规则学习；⑥解决问题学校 （3）学习结果分类 ①言语信息的学习；②智慧技能的学习；③认知策略的学习；④态度的学习；⑤运动技能的学习 2、奥苏贝尔学习性质分类（两个维度互不依赖、相互独立） （1）根据学习的方式：接受学习、发现学习 （2）根据学习材料与学习者原有知识结构的关系：有意义学习、机械学习 3、我国学习结果的分类 ①知识学习；②技能学习；③道德品质或行为习惯的学习 二、学习理论 1、联结理论 （1）经典条件反应论 ①巴甫洛夫：学习就是形成刺激与反应之间的联系 一级条件反射、二级条件反射 动力定型：大脑皮层对刺激的定型系统所形成的反应定型系统 外抑制、超限抑制、消退、泛化、分化 正诱导：一个部位发生抑制引起周围发生兴奋地过程。 负诱导：一个部位发生兴奋引起周围发生抑制的过程。 同时诱导、继时诱导 第一信号系统：能够引起条件反应的物理性的条件刺激。 第二信号系统：能够引起条件反应的以语言符号为中介的条件刺激。 ②华生：通过建立条件作用，形成刺激与反应间的联结的过程。遵循频因律、 近因律。（学习的实质在于形成习惯） （2）操作性条件说 ①桑代克（联结试误说）：在一定的情景和一定的反应之间建立联结，这种联结 通过尝试错误的过程而自动形成。三条学习规律：效果率、练习律、准备率②斯金纳 正强化、负强化、消退 惩罚：惩罚Ⅰ呈现厌恶刺激；惩罚Ⅱ消除愉快刺激 普雷马克原理：用学生喜爱的活动去强化学生参与不喜爱的活动。 强化程式：连续强化程式（灯一开就亮）； 间接强化程式：a 定时强化（按时发工资） b 定比强化（计件工作） c 变时强化（随堂测验）d 变比强化（买彩票） （3）社会学习理论（班杜拉） 学习分为参与性学习和替代性学习（通过观察别人而进行的学习。） 观察学习：注意——保持——复制——动机

教育心理学的各种理论

1.桑代克的尝试——错误说 刺激——反应联结 基本规律：效果律练习律准备律 2.巴普洛夫——经典性条件作用论俄国 没有食物，只有铃声产生的唾液是条件刺激 看到食物就产生唾液是无条件反应 基本规律：获得与消退刺激泛化（对事物相似性的反应）与分化（对事物差异性的反应） 3.斯金纳——操作性条件作用论 基本规律：强化（+-）逃避条件作用和回避条件作用（负强化）消退惩罚 4.加涅——信息加工学习理论 模式——信息流控制结构（期望执行控制） 5.1-4属于联结学习理论 6.7-10属于认知学习理论 7.苛勒——完形、顿悟说 德国基本内容：学习是通过顿悟过程实现的学习的实质是在主体内部构成完形 8.布鲁纳——认知、结构学习理论 美国学习的目的在于以发现学习的方式，使学科的基本结构转变为学生头脑中的认知结构。 学习观——实质是主动地形成认知结构过程包括获得转化评价教学观——目的在于理解学科的基本结构 教学原则——动机原则结构原则程序原则强化原则 9.奥苏泊尔——有意义的接受学习美国 学习方式分类：接受学习发现学习 学习材料与原有知识结构分类：机械学习意义学习 先行组织者：是先于学习任务本身呈现的一种引导性材料，他的抽象，概括和综合水平高于学习任务，并且与认知结构中原有的观念和新的学习任务相关联。 10.建构主义学习理论

学习动机 1.学习动机的两个基本成分：学习需要学习期待 2.奥苏泊尔学校情境中的成就动机： 认知内驱力（要求理解掌握事物内部动机） 自我提高内驱力（个人学业的成就“三好学生”） 附属内驱力（获得教师、家长的赞扬） 在儿童早期，附属内驱力最为突出 在青年期，认知内驱力和自我提高内驱力成为学习的主要动机 学习期待就其作用来说就是学习诱因 3.学习动机的种类： 社会意义：低级动机（个人、利己主义） 高尚动机（利他主义） 与学习活动的关系：近景的直接性动机（兴趣、爱好、求知欲） 远景的间接性动机（个人前途，父母期望）动力来源：内部动机（个体需要引起） 外部动机（由外部诱因引起） 4.学习动机理论 强化理论：外部强化自我强化 需要层次理论：美国马斯洛五需要（从低级到高级排列） 生理的需要安全的需要归属和爱的需要 尊重的需要自我实现的需要自我实现的需要包括：认知审美创造的需要（最高级的需要）成就动机理论：代表人：阿特金森 力求成功的动机避免失败的动机 成败归因理论：美国维纳三维度六因素 6因素：能力高低努力程度任务难度运气好坏身心状态外界环境3维度：稳定性可控性内在性 自我效能感理论：美国班杜拉 人的行为受行为的结构因素与先行因素的影响。 行为的结果因素就是通常所说的强化： A.直接强化：外部因素（惩罚奖励） B.替代性强化：通过一定的榜样 C.自我强化：自我评价自我监督 5.学习动机的激发：

3中学教育心理学考试测试题第三章 学习的基本理论

中学教育心理学考试测试题第三章学习的基本理论 一、单项选择题(下列各题所给选项中只有一个符合题意的正确答案，答错、不答或多答均不得分) 1．根据学习的定义，下列属于学习的现象是( D )。 A．吃了酸的食物流唾液 B．望梅止渴 C．蜘蛛织网 D．儿童模仿电影中人物的行为 2．对黑猩猩做“顿悟实验”的是( A )。 A．苛勒 B．托尔曼 C．桑代克 D．巴甫洛夫 3．加涅提出了( A )模式。 A．积累学习 B．发现学习 C．观察学习 D．接受学习 4．操作性条件反射学说的代表人物是( A )。 A．斯金纳 B．巴甫洛夫 C．桑代克 D．班杜拉 5．美国心理学家布鲁纳认为学习的实质在于( B )。 A．构造一种完形 B．主动地形成认知结构 C．形成刺激与反应间的联结 D．对环境条件的认知 6．( B )强调学习的主动性和认知结构的重要性，主张教学的最终目标是促进学生对学科结构的一般理解。A．斯金纳 B．布鲁纳 C．苛勒 D．加涅 D A D 10．下列不属于意义学习的条件的一项是( D ) A．材料本身必须具有逻辑意义 B．学习者认知结构必须具有能够同化新知识的适当的认知结构 C．学习者必须具有积极主动地将新知识与认知结构中的适当知识加以联系的倾向性，并使两者相互作用D．学习材料要高于学习者的能力范围 11．( A )学习理论认为学习是学生建构自己的知识的过程，学生是信息意义的主动建构者。 A．建构主义 B．认知一结构 C．信息加工 D．尝试一错误 12．“一朝被蛇咬，十年怕井绳”，这种现象指( C )。 A．消退 B．刺激比较 C．刺激泛化 D．刺激分化 13．根据经典条件反射作用理论，食物可以诱发狗的唾液分泌反应，则唾液是( C )。 A．中性刺激 B．无条件刺激 C．条件反应 D．无条件反应 14．看见路上的垃圾后绕道走开，这种行为是( C )。 A．强化 B．惩罚 C．逃避条件作用 D．消退 15．先行组织者教学技术的提出者是美国著名心理学家( C )。 A．斯金纳 B．布鲁纳 C．奥苏伯尔 D．桑代克 二、多项选择题(下列各题所给选项中有两个或两个以上符合题意的正确答案，不答、少答或多答均不得分) 1．学习的定义说明( ABD )。 A．学习是行为或行为潜能的变化 B．学习引起的变化是持久的 C．学习引起的变化是短暂的 D．学习是由反复经验引起的

教育心理学家的基本理论

教育心理学家的基本理论 1、行为学派（刺激——反应联结学习理论） 2、认知学派（认知结构学习理论） 3、掌握学习和指导学习理论 4、人本主义的学习理论 5、精神分析学派 一、行为学派（刺激——反应联结学习理论 1、桑代克 A：学习理论（三条基本学习规律）（P136） ①准备律 ②练习律——应用律、失用律 ③效果律 B：迁移 ①迁移一词的提出（P209） ②共同要素论（P215） C：1903年著《教育心理学》是教育学心理学成为独立学科的开始 D：1913年，将《教育心理学》扩展《教学心理学大纲》，共分为人的本性、学习心理、个别差异及原因。（P8） 2、巴甫洛夫——经典条件反射学习理论 A：消退（P140） B：恢复 C：类化（P140）——一朝被蛇咬，十年怕井绳 D：分化（P140） E：高级条件反射——刺激强化（P141） 3、斯金纳——操作条件反射学习理论 A：有机体行为分类（P142） ①应答性行为——经典条件反射 ②操作性行为——操作条件反射 B：操作条件反射主要规律（P142） ①假如一个操作发生后，接着给予强化刺激，那么这一类反应今后发生的概率就会增加。 ②由于行为效果的强化是使行为频率增加的根本原因，所以通过对有机体的有选择的强化，就可以使行为朝着所需要的方向发展。 C：程序教学（P157） ①小步子逻辑序列 ②要求学生作出积极反应 ③及时反馈 ④学生自定步调 ⑤低的错误率 4、班杜拉——社会学习理论（P143） A：观察式学习（模仿）（P143） “上行下效”、“耳濡目染”（P144）B：替代性强化（P143、149） “杀鸡儆猴”（P149）C：自我强化（P149）D：符号强化（P144） 二、认知学派（认知结构学习理论） 1、布鲁纳——发现学习理论（P158）1）、主动认知——认为学习是一个主动认知的过程。 2）、语言学习——语言学习是儿童心理发展的关键。 3）、学习过程——重视学习的过程。4）、学习结构——强调形成学习结构。5）、直觉思维——强调直觉思维的重要性。6）、内部激励——强调内部动机的重要性。7）、早期教育——强调基础学科的早期学习。 8）、信息提取——强调信息提取(记忆问题不是贮存，而是提取) 9）、发现学习——提倡发现学习。 ——以早期教育为起点，以开发智力为核心，以学科知识结构为基础，以发现学习为手段，以直觉思维为必备要素，以内部激励为动力的旨在培养科学精英的教学思想。

教育心理学章节习题 学习的基本理论

一、选择题：在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，把所选选项前的字母填在题后的括号内。 1．首先打出行为主义心理学旗帜的是（）。 A．巴甫洛夫 B．斯金纳 C．桑代克 D．华生 2．以下心理学家不属于认知心理学派的是（）。 A．苛勒 B．斯金纳 C．布鲁纳 D．奥苏伯尔 3．布鲁纳认为，学生掌握学科的基本结构的最好方法是（）。 A．建构法 B．发现法 C．顿悟法 D．接受法 4．程序性教学实际上是（）理论在实践中的运用。 A．学习的操作性条件作用 B．观察学习

C．认知学习 D．认知同化 5．加涅的信息加工系统中的第二级是（）。 A．感受器 B．感受登记 C．短时记忆 D．长时记忆 6．苛勒在研究黑猩猩的学习时采用的实验是（）。 A．迷箱实验 B．迷津实验 C．叠箱实验 D．“三座山”实验 7．建构主义的理论流派中，在皮亚杰的思想之上发展起来的是（）。A．社会建构主义 B．激进建构主义 C．信息加工建构主义 D．社会主义建构主义 8．建构主义强调，知识的特点具有（）。 A．主观性 B．客观性 C．普遍适应性

D．永恒性 9．将符号所代表的新知识与学习者认知结构中已有的适当观念建立起非人为的和实质性的联系属于（）。 A．机械学习 B．意义学习 C．接受学习 D．发现学习 10．在发现教学中，教师的角色是学生学习的（）。 A．促进者和引导者 B．领导者和参谋 C．管理者 D．示范者 11．孩子哭闹着要买玩具，母亲对其不予理睬，这是（）。 A．正强化 B．负强化 C．惩罚 D．消退 12．以下心理学家及其理论匹配不正确的一项是（）。 A．奥苏伯尔——认知发现说 B．苛勒——完形一顿悟说 C．托尔曼——认知目的说 D．加涅——信息加工理论

山香2016年教育心理学第三章 学习的基本理论

第三章学习的基本理论 第一节学习概述 一、学习的含义 (一)广义的学习 1、广义学习的含义：人和动物在生活过程中，凭借经验而产生的行为/行为潜能的相对持久的变化。 2、产生广义学习的三个特征： （1）学习必须使个体产生行为或行为潜能的变化。 （2）这种变化是相对持久的。有些主体的变化，如疲劳，创伤等引起的变化是暂时的，经过一段时间或一旦条件改变就会自行消失，这种变化不能称作学习。 （3）这种变化是由反复经验而引起的。 （二）狭义的学习 1、狭义学习的含义：指人类的学习，指个体在社会生活实践中，以语言为中介，自觉地、积极主动地掌握社会、个体的经验的过程。 2、人类学习与动物学习的本质区别： （1）人的学习是掌握人类社会历史经验、科学文化知识，获得个体行为经验的过程。 （2）人的学习是在社会生活实践中，与他人的交往时，以语言的中介进行的。 （3 3 （1）学生学习的含义：在教师的指导下，有目的、有计划、有组织、有系统地进行的，是在较短的时间内接受前人所积累和科学文化知识，并以此来充实自己的过程。 （2）学生学习内容：①知识、技能和学习策略的掌握，②问题解决能力、创造性的发展，③道德品质和健康心理的培养。 （3）学生学习的特点：①以系统地掌握人类的间接经验为主；②在教师的指导下进行，有较强的计划性、目的性、组织性；③具有一定程度的被动性；④要促进学生全面发展：学生不但要学习知识技能，还要发展智能，培养行为习惯、道德品质和健康的心理。 二、学习的分类 （一）从学习的主体来说，学习可以分为：动物学习、人类学习和机器学习。 （二）按学习的意识水平，[美]心理学家阿瑟.雷伯将学习分为：内隐学习和外显学习。 （三）加涅的学习结果分类：认为学习结果就是各种习得的才能、本领。获得以下五种才能：言语信息、智慧技能、认知策略、态度、动作技能。 1、言语信息的学习：帮助学生解决“是什么”的问题。掌握以言语信息传递的内容，学习结果是以言语信息表现出来的。 2、智慧技能的学习：解决“怎么做”的问题，用以对外界的符号、信息进行处理加工。辨别技能是最基本的智慧技能，按不同的学习水平及其所包含的心理运算的复杂程度，依次为：辨别、概念、规则、高级规则 3、认知策略的学习：学习者用以支配自己的注意、学习、记忆和思维的有内在组织的才能，这种才能使得学习过程的执行控制成为可能。智慧技能指向外部环境，而认知策略指向学习者内部。 4、态度的学习：态度是通过学习获得的内部状态，这种状态影响着个人对某种事物、人物及事件所采取的行动。加涅提出三类态度：（1）儿童对家庭和其他社会关系的认识；（2）对某种活动所伴随的积极的喜爱情感；（3）有关个人品德的某些方面，如热爱国家等。 5、运动技能的学习：运动技能又称为动作技能，也是能力的一个组成部分。

教育心理学专题练习第三章学习的基本理论

第三章学习的基本理论 一、单选题 1.被誉为现代教育心理学奠基人的是（）。 A桑代克 B.巴甫洛夫 C.斯金纳 D.布鲁纳 2．下列不属于学习引起的变化的是（）。 A. 幼儿会喊爸爸、妈妈 B.青春期嗓音变化 C.骑车 D.会使用电脑 3学习对某种信号作出一般性和弥散性的反应是（）学习。 A.刺激——反应 B.连锁 C.辨别 D.信号 4．属于巴甫洛夫的经典性条件反射的学习类型是( )学习。 A.刺激——反应 B.信号 C.概念 D.连锁 5．属于操作性条件反射的学习类型是( )学习。 A.信号 B.规则 C.解决问题 D.刺激——反应 6联合两个或两个以上的刺激——反应动作，以形成一系列动作联结的学习类型是（）学习。 A. 连锁 B.概念 C.辨别 D. 刺激——反应 7．各类动作技能的形成都离不开（）学习。 A.信号 B.规则 C.连锁 D.刺激——反应 8．对一系列类似的刺激分别作出适当的反应的学习是（）学习。 A.连锁 B.概念 C.辨别 D.规则 9．（）学习是指认识一类事物的共同属性，并对其抽象特征作出反应。 A.解决问题 B.概念 C.辨别 D.规则 10．把鲸鱼、象、狗等概括为“哺乳动物”，这属于（）学习。 A.解决问题 B.概念 C.辨别 D.规则 11．理解“功=力×距离”这一公式，这是（）学习。 A.信号 B.概念 C.辨别 D.原理 12．掌握教育学基本原理后，用之于解决教育中的实际问题，这是（）学习。 A.解决问题 B.规则 C.概念 D.刺激——反应 13．（）是调节和控制自己的注意、学习、记忆、思维和问题解决过程的内部组织起来的能力。 A.智慧技能 B.认知策略 C.动作技能 D.态度 14．（）是使用符合与环境相互作用的能力。 A.智慧技能 B.认知策略 C.言语信息 D.态度 15．（）表现为学会陈述观点的能力。 A.智慧技能 B.认知策略 C.言语信息 D.态度 16．（）是对外的平稳而精确的操作能力。 A.智慧技能 B.认知策略 C.言语信息 D.动作技能 17．（）表现为个体对人、对物或某些事件的意向。 A.智慧技能 B.认知策略 C.言语信息 D.态度 18.在试误学习的过程中，学习者对环境刺激作出反应后能获得满意的结果时，其联结就会增强，这是（）。 A.效果律 B.练习律 C.准备律 D.强化律 19．在试误学习的过程中，刺激与反应的联结，如果练习运用，联结的力量逐渐增大，如果不运用，则逐渐减小，这是( ).。

教育心理学-第三章 学习的基本理论 - 副本

《教育心理学》学习的基本理论 一、不定项选择题 1．下列属于学习的现象是（）。 A．吃了酸的食物流唾液B．了解低碳生活并付诸行动C．蜘蛛织网D．儿童模仿电影中人物的行为2．一名学生能够运用三角形的面积公式解决一个他从来没有见到过的三角形的面积，这表明他已经具备了（）。 A．言语信息B．动作技能C．智慧技能D．认知策略E．态度 3．某位学生近一段及时完成作业，老师告诉他放学后不必再留在教室里完成作业了，此后该生继续按时完成作业，这时该生受到了（）。 A．正强化B．负强化c．正惩罚D．负惩罚 4．奥苏贝尔提倡的一种学习类型是（）。 A．有意义-发现学习B．有意义-接受学习C．机械-接收学习D．机械-发现学习 5．引导学生分辨勇敢和鲁莽、谦让和退缩属于刺激（）。 A．获得B．消退C．分化D．泛化 6．“孟母三迁”终使孟子成才，能够有效解释该现象的理论是（）。 A．认知学习理论B．社会学习理论C．人本主义理论D．建构主义理论 7．学生学习“功=力×距离”，这种学习属于（）。 A．辨别学习B．符号学习C．概念学习D．规则或原理学习 8．（）指教材被分成若干小步子，学生可自定学习步调，让学生对所学内容进行积极反应，并给予及时强化和反馈使错误率最低。 A．程序教学B．组织教学C．个别化教学D．指导教学 9．（）强调学习的主动性和认知结构的重要性，主张教学的最终目标是促进学生对学科结构的一般理解。 A．布鲁纳B．班杜拉C．桑代克D．巴甫洛夫 10．布鲁纳认为任何知识结构都可以用适合形式呈现，以下不属于他提出的呈现方式的一项是（）。A．动作表象B．图像表象C．符号表象D．情感表象 11．最初主张S-R联结存在意识中介的心理学家或心理学流派是（）。 A．格式塔学派B．布鲁纳C．斯金纳D．托尔曼 12．人和动物一旦学会对某一特定的条件刺激作出条件反应以后，其他与该条件刺激相类似的刺激也能诱发其条件反应，称为（）。 A．刺激分化B．消退C．刺激泛化D．获得 13．操作性条件作用论的提出者是（）。 A．桑代克B．苛勒C．斯金纳D．巴甫洛夫 14．布鲁纳的学习论是（）。 A．完形顿悟说B．有意义接受学习论C．认知结构学习论D．建构主义 15．观察者看到榜样受到强化而如同自己也受到强化一样，这称为（）。 A．外部强化B．自我强化C．直接强化D．替代强化 16．“一朝被蛇咬，十年怕井绳”，这种现象是指（）。

教育心理学考试重点第三章学习的基本理论+实战演练

教育心理学考试重点提示:第三章学习的基本理论 重点提示 统观近几年全国各省的教师资格认证教育心理学考试，本章的考查重点是： (1)学习的定义。 (2)学习的主要理论： 尝试一错误学习的基本规律。 经典性条件反射的基本规律。 布鲁纳的认识一结构学习论。 当今建构主义学习理论的基本观点。 考纲链接 1．学习的实质与特征： (1)学习的概念。广义的学习指人和动物在生活过程中，凭借经验而产生的行为或行为潜能的变化。狭义的学习指人类的学习，是在社会生活实践中，以语言为中介，自觉地、积极主动地掌握社会的和个体的经验的过程。 (2)人类学习与动物学习的区别。首先，人的学习除了要获得个体的行为经验外，还要掌握人类世世代代积累起来的社会历史经验和科学文化知识；其次，人的学习是在改造客观世界的生活实践中，在与其他人的交往过程中，通过语言的中介作用而进行的；此外，人的学习是一种有目的的、自觉的、积极主动的过程。 2．学生的学习：是在教师的指导下，有目的、有计划、有组织、有系统地进行，在较短时间内接受前人所积累的科学文化知识，并以此来充实自己的过程。 3．学习内容：一是知识、技能和学习策略的掌握；二是问题解决能力和创造性的发展；三是道德品质和健康心理的培养。 4．加涅关于学习层次和学习结果的分类： (1)加涅关于学习层次分类：信号学习、刺激－反应学习、连锁学习、语言联结学习、辨别学习、概念学习、规则或原理学习、解决问题学习。 8．认知学习理论： (1)完形－顿悟说：由苛勒提出，主要观点：学习是通过顿悟实现的；学习的实质在于构造完形。 (2)认知－结构学习论：由布鲁纳提出。他主张学习的目的在于以发现学习的方式，使学科的基本结构转变为学生头脑中的认知结构。 10．建构主义学习理论。基本观点： (1)知识观。知识并不是问题的最终答案；知识并不能精确地概括世界的法则；知识不可能以实体的形式存在于具

《教育心理学》分章强化题三：第三章学习的基本理论

《教育心理学》分章强化题三：第三章学习的基本理论 一、选择题 1.下列现象可以归入到学习中的现象有（）。 A.事故后体会到交通法规的重要性 B.疲劳时记忆力下降 C.乳儿抓住碰到的东西 D.青春期少年的嗓音变化 2.新生渐渐知道铃声代表上课，这属于（）。 A.信号学习 B.辨别学习 C.概念学习 D.言语联结学习 3.各种动作技能的学习，都离不开（）。 A.连锁学习 B.言语联结学习 C.解决问题的学习 D.信号学习 4.使用符号与环境相互作用的能力属于（）。 A.认知策略 B.言语信息 C.动作技能 D.智慧技能 5.在试误学习过程中，当刺激与反应之间的联结不准备实现时，实现则感到烦恼，这符合（）。

A.练习律 B.准备律 C.效果律 D.联结律 6.家长对考试成绩好的孩子给予物质奖励是（）。 A.正强化 B.负强化 C.消退 D.惩罚 7.一个学生上课讲话,老师要他写“我上课讲话，真丑”1000遍，这属于（）。 A.正强化 B.负强化 C.惩罚 D.替代强化 8.认为学习是个体利用本身的智慧与理解力对情境及情境与自身关系的顿悟的学说为（）。 A.认知-结构学习论 B.有意义接受学习论 C.完形-顿悟说 D.建构主义学习论 9.有意义接受学习论的提出者是（）。 A.苛勒 B.布鲁纳 C.斯金纳 D.奥苏伯尔 10.将符号所代表的新知识与学习者认知结构中已有的适当观念建立起非人为和实质性的联系的学习是（）。 A.接受学习 B.发现学习 C.机械学习 D.意义学习 11.认为知识并不是对现实的准确表征，它只是一种解释、一种假设的理论为（或认为学生的学习不仅是对新知识的理解，而且是对新知识的分析、检验和批判的力量是）（）。

教育心理学第三章 学习的基本理论

第三章学习的基本理论 1）什么是学习？人类学习和动物学习有什么本质的区别？ 广义的学习指人和动物在生活过程中，凭借经验而产生的行为或行为潜能的相对持久的变化。 定义说明：1、学习表现为行为或行为潜能的变化。2、学习所引起的行为或行为潜能的变化是相对持久的。3、学习是由反复经验而引起的。 狭义的学习指人类的学习，指个体在社会生活实践中，以语言为中介，自觉地、积极主动地掌握社会的和个体的经验的过程。 人类学习vs. 动物学习有本质的区别： 1. 人的学习除了要获得个体的行为经验外，还要掌握人类世世代代积累起来的社会历史经验和科学文化知识。 2. 人的学习是在改造客观世界的生活实践中，在与其他人的交往过程中，通过语言的中介作用而进行的。 3. 人类的学习是一种有目的、自觉的、积极主动的过程。 2）学生的学习的内容和特点什么？（人类学习和学生学习有什么区别） 含义：学生的学习是人类学习中的一种特殊形式，它是在老师的指导下，有目的、有计划、有组织、有系统的进行的，是在较短的时间内接受前人所积累的文化科学知识，并以此来充实自己的过程。 学习内容：一是知识、技能和学习策略的掌握；二是问题解决能力和创造性的发展；三是道德品质和健康心理的培养。 人类学习和学生学习之间是一般与特殊的关系，学生的学习既与人类的学习有共同之处，但又有其特点：①以间接经验的掌握为主线；②具有较强的计划性、目的性和组织性；③具有一定程度的被动性。 3）加涅按照学习结果的不同把学习分成那些类型？ 1、言语信息， 2、智慧技能， 3、认知策略， 4、态度， 5、运动技能。 4）简述奥苏贝尔对学习的分类 根据两个维度对认知领域的学习分类：一个是学习进行的方式，分为接受学习和发现学习；另一个维度是学习材料与学习者原有知识的关系，可分为机械学习和有意义学习。这两个维度互不依赖，彼此独立。并且每一个维度都存在许多过渡形式。 5）我国心理学家对学习是怎样分类的？ 分为知识的学习、技能的学习和行为规范的学习三类。 6）联结学习理论的基本观点有哪些？（行为主义） 联结学习理论认为：一切学习都是通过条件作用，在刺激（S）和反应（R）之间建立直接联结的过程。强化在刺激—反应之间的建立过程中起着重要作用。在刺激—反应联结之中，个体学到的是习惯，而习惯是反复练习和强化的结果。习惯一旦形成，只要原来的或类似的刺激情境出现，习得的习惯性反应就会自动出现。 7 桑代克是美国著名心理学家，他采用实证主义的取向，使教育心理学研究走向了科学化的道路，是科学教育心理学的开创者，是第一个系统论述教育心理学的心理学家，被称为“现代教育心理学之父”。是最早用动物实验来研究学习规律的心理学家。 （一）经典实验：猫开笼取食的实验。 （二）学习的联结说（又叫试误说）：通过这类实验，桑代克提出学习不是建立观念之间的联结，而是建立刺激—反应（S—R）联结，即在一定的刺激情境与某种正确反应之间形成联结，其中不需要观念或思维的参与。这种刺激—反应联结主要是通过尝试错误、

教育学心理学主要理论及代表人物

昆体良古罗 马 1.《雄辩术原理》世上第一部研究系统的教学方法论著，被公认为是西方教育史上的伟大 教育家，是第一位教学理论家和教学法专家。 2. 最早提出分班教学的思想 杜威美国1.提出实用主义教育学，杜威出版《民主主义与教育》《经验与教育》，克伯屈出版《设计教学法》，提倡活动课。 思想：强调儿童的主体地位：①教育即生活，教育即生长②教育社会化③做中学④教育即经验的不断改造。以儿童为中心，反对教师中心论 2.现代教育代言人现代教育的主要特点是民主 3.教育无目的论“教育是一个社会过程。” 4.问题的解决杜威的五步模式①困惑②诊断③假设④推断⑤验证 5.问题解决步骤的五步模式⑴疑难⑵分析⑶假设⑷检验和评价⑸结论 桑代克 美 国 1.1903年出版西方第一本《教育心理学》，是教育心理学体系的创始，标志着教育心理学 称为一门独立的学科。 2.学习理论之联结派的学习理论——联结学习：尝试－错误说（小猫“迷箱”试验） 试误成功条件：练习律、准备律、效果律 3.教育心理学体系（现代教育心理学）和联结主义学习心理学创始人，被誉为教育心理学 之父 4. 学习迁移理论之联结主义的相同要素说（代表人物：桑代克、伍德沃斯） 桑代克：相同要素说，即学习上的迁移是相同联结的转移。 伍德沃斯：共同成分说，即两种学习活动含有共同成分，则发生迁移，学习也就更容易。 以刺激——反应联结理论为基础。只有当学习情景和迁移情景存在共同成分时，才能产生迁移。即材料相似性是决定迁移的条件 5.现代教育测验之父 6.智力水平越高，迁移越大。 7.问题解决理论之试误说，又称联结说——（猫“迷箱”实验） 问题的解决过程是刺激情境与适当反应之间的联结完成的，联结的建立是通过尝试错误完成的。 贾德美国1.学习迁移理论之机能心理学的经验泛化说—“水下击靶”实验 他认为一个人对他的经验进行了概括，就可以完成从一个情境到另一个情境的迁移。概括就等于迁移，原理、法则等概括化的理论知识对迁移作用很大。 沃尔夫德国 1.学习迁移理论之官能心理学的形式训练说 他把迁移的实质理解为新的官能经训练而发展，认为促进迁移的条件与学习内容无大关系而偏重于形式。 魏特海默 苛勒德国 1.学习理论之认知派学习理论——格式塔的顿悟学习理论（黑猩猩取香蕉实验）：学习是 一个顿悟的过程，是突然察觉到解决问题的办法。主要代表人物：魏特海墨、科夫卡和克勒 2.学习迁移理论之格式塔学派的关系转换说（代表人物：苛勒）—“小鸡啄米实验” 强调“顿悟”是迁移的一个决定因素。强调个体的作用，愈能加以概括化，愈易产生迁移。 3.问题解决理论之顿悟说（苛勒）——黑猩猩取香蕉实验 4.格式塔心理学（完形心理学）创始人魏特海墨、科夫卡和克勒研究内容是意识体验， 论点“整体大于部分之和” 解决问题时从整体把握全部问题情境和认知结构的豁然改组，而不是一次次经验的积累。 反对元素分析认为每一个心理现象都是一个整体是一个格式塔是一个完形 学习的实质在于构造完型，刺激与反应之间的联系而需要意识作为中介 布鲁美国1.结构化教材和发现学习模式（明确结构，掌握课题，提供资料→建立假说，推测答案→验证→做出结论） 2.领导美国20C60y的结构主义课程改革，主张突出学科基本结构，让学生通过发现法学习，重视智力发展（动机原则、结构原则、程序原则、反馈原则） 3.学习理论之现代认知学习理论——认知发现理论 强调认知学习和认知发展，提倡发现学习。学习的核心内容是各门学科的基本知识结构。3教学方法：发现学习，新课标中也叫“探究学习”。即教师提出课题和一定的材料，引导学生自己进行分析、综合、抽象、概括等一系列活动，最后得到学习结果。 4.提出假设考验说，研究人工概念的形成（人需要利用已有的知识主动提出一些可能的假设，即猜想这个概念是什么）——人工概念是认为的、在程序上模拟的概念，这种方法最早是赫尔于1920年首创的。 5.强调非特殊成分的迁移，也叫普遍迁移。即学习了基本的普遍的概念或原理，可作为学

教育心理学主要理论知识

第一章做合格教师 第一部分主要理论知识 1．合格教师心理素质 教师心理素质是教师在专业发展过程中，在心理过程和个性心理特征两方面所表现出来的本质特征。 教师的心理素质包括如下方面，即教师的智力素质、教师的情感素质、教师意志素质、教师的教育教学素质、教师的人格素质、教师的信念。 2、教师的智力素质 教师的智力是从事教育工作应具备的基本心理素质，是教师从事教育教学工作的心理基础。教师的智力素质表现在以下方面： (1)敏锐的观察力(2)良好的记忆力(3)丰富的想象力⑷多方位的立体思维能力 ⑸注意分配的能力 3、教师的情感素质特点 教育过程是师生情感交流的过程，教育工作最大的特点就是以情感人。 (1)成熟而稳定的情感(2)爱的情感：对教育事业的热爱、对学生的热爱、对所教学科的热爱 4、教师的意志特点 (1)实现教育目的的自觉性(2)克服困难的坚韧性(3)选择教育决策的果断性(4)解决矛盾的沉着自制性 4．教师的教育能力素质 因材施教的教育能力、获取信息的能力、独创能力、教育科研能力、心理教育能力、教育机智 5．教师的教学素质：包括教师的知识结构与教学能力。 6．教师的知识结构 教师的知识水平是其从事教学工作的前提条件。根据有关专家的研究，教师的知识结构可由三方面组成，分别为本体性知识、实践性知识和条件性知识。 7．本体性知识。 教师职业的本体性知识是教师所具有的特定的学科知识，如语文知识、数学

知识等，也即人们所熟知的科目知识。 林崇德等人的研究表明，教师的本体性知识与学生成绩之间几乎不存在统计上的关系。 由于学科不同，本体性知识的具体内容是不同的。仅仅从一般意义上说，教师的本体性知识应包括四个方面：教师应对学科的基础知识有广泛而准确的理解，熟练掌握相关的技能、技巧；教师要基本了解与所教学科相关的知识点、相关性质以及逻辑关系；教师需要了解该学科的发展历史和趋势，对于社会、人类发展的价值以及在人类生活实践中的多种表现形态；教师需要掌握每一门学科所提供的独特的认识世界的视角、域界、层次及思维的工具与方法等。 8．实践性知识 教师的实践性知识是教师在开展有目的的教育教学活动过程中解决具体问题的知识，是教师教育教学经验的积累和提炼，它主要来源于课堂教育教学情景之中和课堂内外的师生互动行为，带有明显的情景性、个体性，体现出教师个人的教育智慧和教学风格。研究表明，教龄对教师的实践性知识存在着显著影响，教师的实践性知识水平随着教龄的增加而逐步上升。 9．条件性知识 教师的条件性知识是指教师所具有的教育学与心理学知识。条件性知识是：个教师成功教学的重要保障，而这种知识是目前广大的一般教师所普遍缺乏的。教师的条件性知识分为三个方面，即学生身心发展的知识、教与学的知识和学生成绩评价的知识。 正如杜威指出的那样，科学家的学科知识与教师的学科知识是不一样的，教师必须把学科知识“心理学化”，以便学生能理解。 10．教师的教学能力 教师的教学能力是教师从事教学活动，完成教学任务的能力，是教师专业能力的重要方面。 ⑴教学认知能力⑵教学设计的能力 ⑶教学操作能力：①表达能力②课堂组织管理能力③运用现代教育技术的能力