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随着经济建设的发展,城市工程建设已成为地球物理探测技术应用最为活跃的领域之一,特别是在近年来,随着城市化进程加快,促进了城市工程地球物理探测技术的应用与快速发展。多种地球物理探测技术方法取得显著应用成效,一批新技术、新方法得以推广,一批先进的探测仪器设备对探测技术的应用起到明显的推动作用。一些成功应用案例说明,充分认识探测条件,结合城市实际选择使用有效的探测技术方法,为工程设计、勘察、施工以及工程特性评价、环境评价和评估提供了大量可靠而丰富的信息、数据,证明了地球物理探测技术方法的技术优势和特点。鉴于目前城市工程地球物理探测技术的现状和应用领域面临的问题及特点,探测技术方法的进步和数据处理方法的改进提高,特别是特定环境条件下探测技术的研究与应用将会成为发展趋势,其应用领域也会进一步得到延伸和拓展。作为研究内容,研究城市环境下的地球物理场特点和发挥技术优势全方位地解决实际问题将会进一步促进技术本身的发展,同时也会进一步促进城市工程地球物理探测技术为城市规划、城市建设与管理服务能力和水平的提高。
地球物理探测是利用目的物与周边介质的物理性质差异,运用适当的地球物理原理和相应的仪器设备,通过分析研究观测到的物理场,探查地质界限、地质构造及其他目的物或目标的勘探方法,或者是测定地质体或地下人工埋设物的物理性质或工程特性的测试方法。基于地质条件变化、城市活动引起的电场、地震波场、磁场、重力场、地热场、放射性等物理场的变化,电法、地震法、磁法、重力、测温、放射性勘探等各种方法可在实际中应用,在陆地、水域、地下(井中及坑道)等不同条件下取得效果,不仅解决了很多岩土工程问题,也在环境地质问题研究中发挥了作用,其中包括地下水、地质构造、滑坡、埋藏物、物理特性的探测等。
城市工程地球物理探测技术主要是为城市规划、城市建设与管理服务并得以应用发展,因为它具有与其他方法相比高效经济、施工灵活、信息丰富和无损探测等优点,但是要取得较好的探测效果,应该正确认识城市工程地球物理探测在城市工程建设中应用所具有的特点或面临的问题,除探测深度小、精度要求高和干扰因素多之外,有时还具有任务急、不能影响正常的城市交通和城市日常生活等特点。
第一是探测深度小。城市建设工程设计的地下地质问题多为浅层。目前,城市工程地球物理探测的深度多为几米到几十米,最深在百米左右。第二是探测精度要求高。对于城市工程地球物理探测来讲,工程建设单位希望有较高的物探精度,深度与平面位置误差最好达到厘米级。如何努力保证如此高的精度要求成为城市工程地球物理探测工作的重要难点之一。第三是探测干扰因素多。在繁忙的城市环境条件下,人、车流量大,各种电、磁和震动干扰多,且具有随机性,并且周围建筑物较为密集,为消除和避免这些干扰和影响因素,给现场工作和探测资料的处理与解释提出更高要求。第四是施工场地狭小。由于受周围建筑物、基础设施的影响,很多城市工程地区物理探测工作的场地比较狭小,给探测工作布置造成一定影响。
目前我国的城市工程越来越多,高层建筑的建设以及桥梁、隧道的开通使得城市工程中运用地球物理探测技术成为核心。地球物理探测是应用一定的物理设备及仪器利用目标语周围介质的物理差异测量出不同的物理场,同时分析这些物理场从而探测出地质界限以及地质构造。这样的方式方法即地球物理探测法,通过对于地质构造的探测确定该地点对于城市工程施工的合理性。地球物理探测法不仅可以根据不同的电场、磁场、重力场以及地震波场等测出相应的结果,也可以在陆地甚至水域中进行。这样的广泛应用解决了工程环境复杂的状况,也为城市规划以及城市建设奠定了基础。在城市工程的探测中存在以上优势,也存在相对于野外工程的劣势:探测障碍多、高层建筑、车流量多以及磁场、震动的干扰对于探测极为不利;探测精度要求高,城市建设错综复杂关系到人身安全,对于城市工程的准确度更是要求极高。这也要求地球物理探测技术的高精度,探测深度小,城市工程建设多为地下浅层,一般在几米与几十米之间,这就要求物探控制在极浅的范围内。
城市工程的物探中,探测技术主要设计到地面探测、水域探测及井中探测。由于水域探测与井中探测应用相对较少,本文只对地面探测技术的使用加以阐述。地面探测的技术主要有浅层地震法、电流法、磁力法、重力法、放射性测量法与地面温度测量法,这些基本方法各有不同的应用范围。
浅层地震法是城市工程中应用较多也是精确度最高的探测方法。在探测中横波反射法的分辨力及探测精度最高,应用中效果最好。同时瑞雷波法也是浅层探测的基本方法,此种方法相对于横波探测设备轻便较为灵活,效果更好。以上两种浅层探测法均是利用地震波等的反射原理但此类方法成本较高,受施工现场影响较大.在一些嘈杂的施工中不便使用。
电流法是通过电流的流通使得电阻发生一定的变动,在地下水的探测中最为常见。在地质构造的探测中则不尽如人意.有效率低、准确率差的特点。主要运用法为自然电场法。在此基础上衍生的电磁法日益成为地质探测的主要方式,如音频大地电磁法、可控源音频大地电磁法、探地雷达法等等。这些方法对于地下水的探测来说必不可缺.效果显著。
放射性测量与地面温度测量法。这类测量方法主要针对地下热源的测量,放射性测量法通过伽马射线、氧气测量等方法寻找地下热源及地下岩层裂隙水。地面温度测量法产生的数据更是地下热源的主要依据。
磁力与重力测量法多针对于地下爆炸物及考古勘探研究家。这些设备仪器高精度但受天气等限制较大。
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[2] 潘国富. 中美光缆网络系统海洋路由调查中的工程地球物理方法及其应用[A]. 寸丹集-庆贺刘光鼎院士工作50周年学术论文集[C]. 2008
基因工程是二十世纪八十年代在分子生物学和分子遗传学的基础上发展起来的一门新兴学科。它的主要研究内容是体外将核酸分子插入质粒或其他载体分子,构成新的遗传物质组合,并将其转化到原先没有这类遗传因子的寄主细胞内,且能持续稳定地表达和遗传。因此,应用基因工程技术,人们可以按照自己的主观愿望,创造出自然界原本不存在的新生物类型。科研人员正是利用这一特征,已在提高农作物产量,改善品质,增强抗逆性和抗病虫害的能力等方面取得令人瞩目的成就。园艺作物主要包含果树、蔬菜、观赏植物三大类经济作物,基因工程在园艺作物品种改良,关键基因的发掘,种质鉴定等方面有着重要的作用,如今很多农业院校园艺系相继开设了研究生的园艺植物基因工程原理与技术课程。
为了适应现代生物技术的飞速发展和达到培养高素质科研人才的要求,基因工程原理与技术课程已被设置为包括生物技术、生命科学、生物工程在内的生物相关专业、医学专业及农林专业本科生和研究生的必修课。由于基因工程技术在生物科学研究中的地位举足轻重,在众多综合院校和农业院校都开设了基因工程类课程,对基因工程类课程改革做了许多研究工作。阮小蕾等探讨了本课程在传统的理论和实验教学中存在的不足,结合笔者的教学经验,在教材建设、教学内容的改革与建设、实验配套的硬件与软件建设、实验教学安排等方面进行了探索,总结出了一套行之有效的理论和实验教学方法。姜大刚等对研究生基因工程实验教学改革进行了探讨。提出了以教学大纲为指导开展教学,做好课程规划;构建“和谐课堂”,重视教学效果;教学内容的与时俱进和不断充实完善;重视师资队伍建设,发挥骨干教师的模范作用;科研内容的渗入和应用等观点。马婧等针对园艺专业研究生的特点和人才培养要求,提出了根据课程性质,合理安排课程时间,针对专业特点,选择理论教学内容。并探讨了实验教学实践的方法,提出了采用小班教学,“高带低”的辅助教学模式。
园艺植物基因工程原理与技术是针对园艺专业低年级硕士、博士研究生的一门专业选修课程,包括基因工程原理讲授和实验技术操作两个部分。以笔者所在的华南农业大学园艺学院为例,该课程是针对园艺相关专业(包括果树学、蔬菜学、花卉学、园艺产品采后科学、茶学)低年级硕士和博士研究生开设的一门专业选修课程,该专业生源大部分为园艺专业本科毕业生,同时存在一些跨专业考研的与生物不相关专业的学生,他们在本科阶段没有学习过基因工程、分子生物学、植物生物技术等相关知识,相对来说,存在学生基础知识薄弱、专业背景复杂、研究方向多样等因素,这为园艺植物基因工程原理与技术课程在园艺专业研究生中的教学带来了一定的困难。除此之外,开设时间短,课时少,一些学校的实验条件有限等现实情况也成为了该课程开展的制约条件,另外由于很多同学以前没有做过分子生物学方面的实验,对基因工程实验的操作非常生疏,因此也必要对他们进行特别的指导与教学。针对以上问题,该课程应结合专业特色和教师个人科研工作,让研究生掌握一定的基因工程技术,为今后的研究和生产工作奠定基础,本文从课程的理论体系教学和实验设置等方面提出了课程改革的措施。
园艺植物基因工程原理与技术虽然以实验操作为主,但离不开基本原理知识的讲述,传统的基因工程理论知识体系庞大而复杂,在有限的课时里(设计为30个学时),讲授者很难将所有相关知识一并传授给学生。因此挑选合适的讲授内容就显得尤为重要了。园艺专业研究生的研究对象主要为果树、蔬菜和花卉,运用植物基因工程技术的主要目的是对植物某一性状进行改良。所以在课程内容选择上应该以植物基因工程所要解决的主要问题为导向,带着问题和目标选择授课内容。讲授侧重于植物基因工程的相关内容,重点讲解核酸提取,目的基因的克隆,植物表达载体的构建,重组子筛选,农杆菌介导的转基因方法等内容。通过这些内容的教授,学生就可以掌握在植物基因工程研究中所需要的基本理论知识,为将来从事相关的科学研究打下基础。随着现代基因工程技术的快速发展,基因工程的技术更新很快,除了基本的基因工程原理知识,也需要及时获得最新的用于植物基因工程,尤其是适用于园艺类植物基因工程的新方法和新技术,并整合到教学内容中,如最近出现的可用于园艺植物基因沉默的新技术TALEN和CRISPR/Cas系统等,与时俱进地更新教学内容,将新知识、新理论、新方法传授给学生。
研究生教育应以科研为目标,园艺植物基因工程原理与技术课程的学习就是为研究生将来进行植物基因工程相关的科研活动打基础的,我们的课程教学与设计也要以园艺植物研究为导向,巧妙进行实验设计,合理安排实验内容。植物基因工程相关的实验方法和技术非常多,应选择适合园艺专业研究生的实验内容。选择内容的标准主要有三个方面:第一,实用性原则,现在我们园艺学院科研项目所需的基因工程操作主要有基因克隆、载体构建、表达分析、基因遗传转化等,所以我们着重从这些方面入手,设计实验,让学生对将要从事的基因工程方面的实验有一个整体的认识;第二,创新性原则,基因工程技术发展了这么多年,出现了很多新的技术,然而在我们的实验教学过程中,一直沿用最基本的实验操作模式,因此在现有实验的基础上加上一些近年来新发展的技术可培养研究生科研上与时俱进的思维,如我们可在实验的内容加上生物信息学的内容,或者学生采用电子克隆技术得到的基因序列,设计扩增引物,用PCR的方法扩增,并送往公司测序,然后分析序列,以培养学生独立思考与探索的意识,而且现在用的实验指导书,实验技巧与知识已经陈旧,有必要增加新的基因工程操作技术到本课程的实验指导书中;第三,合理性和可操作性原则,园艺研究生有别于其他生物专业的研究生,他们的生物技术,生物化学以及分子生物学方面相关知识比较薄弱,所以在实验过程中的实验内容及时间安排应循序渐进,合理有序,首先从学生们易于接受的DNA提取、PCR以及凝胶电泳入手,再进一步到载体构建及基因表达,实验操作过程中分组进行,每组4~5人,每一组由一个实验经验丰富的高年级研究生任指导组长。
3.3 理论联系实际,开展科研训练,探索原理讲授与实验技术操作最佳结合方式
园艺植物基因工程原理与技术不但注重理论知识的讲授和掌握,相关实验技术更是本门课程的精髓所在,本门课程的最终产出还是看学生是否能够完成基因工程相应的实验操作,并将实验手段和方法用于生产实践。然而基因工程的基本原理是理解实验技术的基础,是解释实验技术和开发新的实验技术的必要支撑。如何将实验原理的讲授与实验操作的实施有序有效结合是开好该门课程的关键,可从以下四个方面考虑:第一,理论课与实验课时间顺序的安排,例如是先讲理论还是先做实验,是穿行,还是依次完成;第二,理论课与实验操作课的衔接性探索;第三,理论课与实验课讲授内容的分配,如在实验课中,相关实验注意事项及实验技巧需要强调,除此之外还会涉及一些实验原理,因此要探索实验课中应该重点讲授哪方面的实验原理;第四,在实验过程中让学生对实验结果逐步运用相关理论进行分析并制定下一步实验计划,让学生主动地参与到实验的设计与实施中,在实验中将各章节知识相融合,理论与实践相贯通。
近年来,基因工程与技术发展迅速,短时间内产生了很多基因操作的新技术和方法,这些技术和方法在园艺植物中的应用必将促进园艺产业的快速发展。而在人才培养方法,我们则需要有针对性地培养研究生掌握和应用这些新技术的能力。由于不同学校学科专业的学生来源,学院所能提供的仪器设备,以及园艺作物研究方向的侧重点均有不同,各个学院采取的教学方法也有所不同。对于特定院校的园艺研究生来说,良好的教学与实践方案应根据本学院的学生来源,在他们的现有的知识结构以及将要开展的研究方向的基础上,设计定制化的园艺植物基因工程原理与技术理论教学与实验课程内容,有针对性地培养园艺研究生掌握实用的基因工程基本原理和基本技术,增强学生对课程内容的理解掌握,以提高园艺研究生的培养质量。随着基因工程技术在园艺植物的开发和研究中发挥的作用越来越大,将来会有越来越多农业院校开始开设研究生的园艺植物基因工程原理与技术这一门课,有效的园艺研究生的基因工程教学改革模式可以为其他农业院校的园艺专业提供参考。
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摘要:结合医学院校特点,探讨了以医学院校为背景的生物医学工程领域工程硕士培养模式的创新与优化,从培养目标、课程设置、教学内容、学位论文等方面进行了探索和优化,以不断完善和规范生物医学工程专业工程硕士的培养过程。
工程硕士教育已成为我国涉及面最广、规模最大的一种专业学位。工程硕士专业学位是我国学位与研究生教育中的一个新类型,注重在教育实践中的不断创新[1-2]。生物医学工程是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的新兴边缘学科。针对生物医学工程领域特殊行业特点,按照工程硕士培养的目标,探讨面向医学院校的生物医学工程领域工程硕士培养新模式十分必要。
以医学院校为背景的生物医学工程领域工程硕士培养应注重以下三个方面:一是课程设置和教学内容,如何使学生在不脱产的情况下保证学习质量;二是按照研究生学位条例,在这种培养模式下如何确定论文的要求;三是如何体现以医学院校为背景的工程硕士特色培养模式。工程硕士教育要抓住这三个环节,进行教育思想和培养模式上的创新。
课程教学是工程硕士培养的重要环节,是知识再积累和知识更新的基础环节,在整个研究生培养过程中,是学校可控时间最长,影响最大的环节[3]。因此在课程设置和教学内容上,考虑工程硕士的特殊性,才能培养出高质量、特色鲜明的工程硕士。在进行生物医学工程硕士培养模式探索期间,我们通过对生物医学工程专业的工程硕士进行了问卷调查及现场调研,并对调查及调研结果进行总结分析,对课程设置和教学内容进行了优化。
在课程设置上增设了实用设备类课程的讲解,针对工程硕士要求动手能力强等特点,加设了与医疗相关的设备维修理论及实践课程和相关实用性较强的应用类课程。同时,在教学内容上也进行了优化调整,主要表现为:1.在讲解基本理论的基础上,增加如电子病历等热门话题的开放式教学模式探讨;2.攻读工程硕士学位的学生已经具有一定的工作经验及在某一领域已经有一些独到见解,在教学内容上可以安排一些学生讲座,让学生针对自己所熟悉的领域与班级学生进行讲解与互动,从而扩大工程硕士在教学内容上的局限性;3.在时间充裕的前提下可以尝试邀请相关医院及厂家的专家进行专题讲座,可以增加解决某一专业问题的针对性。
工程硕士学位论文是工程硕士培养的主要环节,也是最终环节。与工学硕士不同,生物医学工程领域工程硕士的选题应来源于医院及相关部门的实际需要或具有明确的生物医学工程背景,研究成果要有应用价值。因此,在学位论文指导方面可以实施由学校具有工程实践经验的教师与医院相关部门的技术人员联合指导,医、校双方导师发挥各自优势,共同指导。
为制定更具实用性的论文指导与评价体系,我们调研了省内10余家附属医院和部分相关企事业单位的相关科室,了解附属医院及相关科室对人才的需求情况,根据相关部门及临床医生提出的意见进一步完善生物医学工程领域工程硕士的毕业论文制订及相关评价体系。在充分调研的基础上,制订了工程硕士论文学位论文质量参考标准,并在多家培养单位中应用,取得了较好的效果。
生物医学工程的研究是电子技术、现代通讯技术、计算机技术、生物技术以及材料科学、数学、化学、物理学等新技术的飞速发展和研究的深入,由多学科的渗透与综合作用于传统医学领域而形成的一门新型的交叉的边缘学科。生物医学工程专业具有跨学科、交叉的学科特殊性,在培养模式方面会出现偏重于工科或医科的现象,没有真正体现出医学工程的多学科交叉的特点。那么如何更好地将理、工、医三者有机的结合在一起,使得培养出来的学生的知识结构和基本素质更加完善,这已成为我们在人才培养方面的一个突出问题。
为了更好地构建适于医学院校生物医学工程领域工程硕士培养模式,应重视以下几个方面[4]:
专业设置及培养目标都以社会需求为导向,紧密结合生产和科技发展变化的需要,及时调整课程设置,不断更新课程内容和教学方法,kaiyun开云网站使学生能够尽快地接受新技术与信息。
在教学过程中可以开展课程讨论会,重视学生实际操作能力,培养创造精神与创新意识。
课程目标由侧重传授知识转向培养探究能力,由片面增加学生认知成长转向兼顾学生情感发展,课程内容由静态的稳定划一走向动态的开放灵活,课程不再仅仅作为面向过去知识的载体,而更多地呈现为面向未来发展的过程;课程设计趋向更大的弹性,在必修课的基础上,增加了选修课的数量,多方位地开拓学生的知识面,激发学生的想象力和创造力。鼓励学生积极参与课程设置与发展,通过学生在学习过程中的感受与需要,由学生和老师共同参与课程的设置与修改,而不仅仅是由学校单独制定,课程的组织不再限于学科界限而是面向跨学科和综合化的方向发展。
1.由学校教师和医院临床医生共同承担教学任务,真正实现理、工、医的有机结合。
2.以培养复合型人才为目标,真正做到与实际相结合。针对医生在诊疗过程中对现有仪器设备的看法和改进意见以及病人的需要建立起一个良好的沟通环境。
生物医学工程领域是一个典型的交叉科学技术领域。生物医学工程领域是生物医学信息、医学电子、医学影像技术、基因芯片、纳米技术、新材料等技术的学术研究和创新的基础。生物医学工程专业工程硕士的培养目标就是为医院及相关企事业单位培养复合型的高级技术人才。本文通过对生物医学工程领域工程硕士培养模式的探讨,包括从课程体系的建设、论文评价标体系优化等,不断完善培养模式。以医学院校为背景的生物医学工程专业工程硕士的培养工作既有优势也有局限性,具有创新性和实用性的培养模式还需要不断探索研究,希望能够不断探索出培养该工程领域高素质、创新型工程硕士人才的新实用模式。
【论文摘要】应用地球物理是矿业类高校的一门重要必修课程。随着煤炭系统对物探技术的需求与日俱增,对应用地球物理课程内容的讲授提出了更高的要求。为了使学生的培养更加适应现代化技术快速发展的需要,本文通过分析目前应用地球物理课程中存在的问题,提出了一些课程教学内容改进的方法和建议,对于矿业类高校的应用地球物理课程内容具有一定的参考价值。
《应用地球物理》课程是河南理工大学资源环境学院地质科学与工程系和地球信息科学与技术系以及水文与水资源工程系的必修课。该课程是一门以地球为研究对象的应用物理学,它利用物理学的力学、电学、磁学、热学等方面的原理与方法,通过观测和研究地球内部各部分的物理条件、物理性质和物理状态,从时间和空间两方面找出它们之间的联系和规律,从而达到认识地球,借以实现地质勘查和找矿目标,减少地质灾害[1]。
对于河南理工大学等以煤炭资源为主要主导的矿业类高校来说,本科毕业的学生大部分进入到煤炭系统工作,如何合理地设置应用地球物理课程内容对于学生以后所从事工作具有重要的指导意义。
应用地球物理课程主要讲授内容包括以下三个部分:一是应用地球物理方法的物质基础及地球物理场的基本概念;二是应用地球物理分析的正演方法;三是应用地球物理的各类勘探方法和应用,包括重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、地球物理测井和放射性勘探等。其中,第一、二部分是应用地球物理学的基础,第三部分是课程讲授的重点。
由于应用地球物理课程内容庞杂、知识面广、理论公式繁琐、内容抽象,学生在学习过程中普遍反映难度偏大,抓不住重点,难以理解地球物理概念。这已经不适应当前高速发展的矿产资源开发对人才的要求。一个完整、合理的应用地球物理课程,应该同时具有理论性和实践性。既能传授学生相应的学科科学理论体系,又要顾及生产单位对人才的要求,要具有一定的实用性,使得学生工作后能尽快融入到工作环境中,并能把课本上的理论知识应用到实际中去,能够解决生产单位面临的实际问题。
(1) 课程内容相对陈旧。21世纪以来,应用地球物理学科发展迅猛,各种新技术、新方法层出不穷。例如物探数据处理技术早已融合了现代信号处理的思想、概念和方法。而课堂上讲授的仍是传统数据处理内容,且部分技术方法已经被生产单位所抛弃,学生在学校所接受的知识过于陈旧,不能满足快速发展社会的需要。
(2) 基础课程开设偏少,导致应用地球物理概念理解困难。应用地球物理具有广泛的理论体系,涉及到数学、物理、电子、信号等领域。如果学生之前没有学过这些基础课程,在听课时,对应用地球物理课本中出现的理论公式难以段时间内消化,造成学习的困难。
(3) 计算机技术对于应用地球物理来说具有举足轻重的地位,尤其是现代地球物理处理技术,更是离不开计算机。例如目前绝大多数地球物理处理软件都是基于unix或linux平台,而学生普遍缺乏该系统的理论学习,与生产单位发展需求脱节。
(4) 实验课对于学生提高应用地球物理的感性认识作用明显,尤其是对实践性很强的应用地球物理课来说,需要大量的实际操作才能深入理解。而目前实验教学大多属于观察、验证性类型,缺少实际地区的实际数据采集、处理和解释的训练,导致学生动手能力差。
针对以上教学过程中出现的问题,结合多年应用地球物理教学经验,提出以下几个课程教学内容改革的想法。
(1) 作为以煤炭为主导的矿业类高校,本科毕业的学生大多进入到煤炭系统工作。因此,在教学过程中,因充分考虑煤矿企业对物探技术的需求。如增强地震勘探在解决煤田构造方面的内容,以及电法勘探对煤矿富水区和采空区的探测内容,使得学生在学校所学到的知识能够跟上现代社会发展的步伐。
(2) 由于课时有限,而应用地球物理覆盖的物探专业知识领域广泛,因此在授课过程中,应有所取舍对。对于应用面较窄的放射性勘探、地热勘探等可作为课余了解内容,而探测效果明显的地震勘探、电法勘探和重力勘探等需要详细讲解。
(3) 课程内容应该与时俱进,保持行业先进性。在保留传统基本理论的基础上,增加应用地球物理新技术、新方法的讲解。将现代信号处理、计算机处理的信息传授给学生,扩大学生的知识面,增强学生就业竞争力。
(4) 重视应用地球物理数值正演模拟。地球物理正演模拟是反演的基础,通过正演模拟可以使得学生更好的理解地球物理场的变化特征,避免空洞的公式推导,提高学生学习的兴趣,使学生更容易掌握地球物理的概念。同时,还能增强学生计算机编程能力,让学生自己上机进行运算模拟,提高对正演模型的理解。
(5) 重视实验课的作用。地球物理实践性很强,应通过实验课程加强学生的动手能力和创新能力,能够使学生把书本上的理论知识和实际应用相结合。通过野外数据实际采集,提高学生对地球物理的理解,提高物探行业的感性认识。为了让学生更好地了解物探仪器设备,河南省生物遗迹与成矿过程重点实验室(河南理工大学)购置了国际先进的aries三维地震仪、v8电法勘探仪,为学生认识物探仪器提供了有利的条件。实践证明,充分利用好实验课培养学生的动手能力,对于提高学生对地球物理概念的理解作用明显。
应用地球物理课程对于资源勘查、地质等本科专业是一门非常重要的基础课程,是煤矿企业的一项重要的技术手段。作为培养人才的矿业类高等院校,应注重学科发展的动向,保持与实际生产密切结合,避免理论与实践脱节,为培养新世纪人才不断努力。
应用地球物理是实践性很强的一门课,在课程学习过程中,实践教学对学生认知地球物理是一个不可缺少的重要环节。通过实践教学,使得学生把课本上说学到的理论知识和实践应用相结合,培养学生的实际操作能力。
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[2] 张平松,刘盛东.地球物理勘探课程设计性综合性实验实施与思考[j].中国地质教育,2005(4):97-99
随着经济全球化,我国经济与科技发展与国际联系越来越密切,需要一批具有国际视野和国际竞争力的人才,以应对经济全球化和科技革命的挑战。由此,培养适应经济全球化的人才成为高校教育的重要议题。教育部明确要求本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学。尤其是对高新技术领域的生物技术、信息技术等专业更需要使用外语教学[1]。
基因工程是生物技术专业一门重要的专业课程。它涉及面广,应用性强,发展迅速,既是生物技术理论研究的核心,又是一门应用性极强的学科,对生命科学的发展起着巨大的推动作用。因此,对生物技术专业的学生来说,该学科知识的掌握程度直接影响其专业素质。为使学生更好的理解基因工程相关知识,了解该学科的新动态,我们开展了基因工程双语教学,并对教学内容、教学方法、教材选用等进行了探讨。
基因工程是现代生物技术的核心内容。它的快速发展大大推动了科学理论研究的发展,而且其应用几乎可涉及人类生存所必需的各个行业[2]。目前,英语是当今国际交流的通用语言。基因工程相关的权威论文和著作主要以英文发表。学术交流会上,专家主要采用英文作学术报告,相互交流也以英文为主。
双语教学不仅要使学生扎实的掌握本专业相关的基础知识,还要提高学生的外语水平,引导学生用外语思维思考问题、解决问题,培养学生用外语学习专业知识的能力。这对任课老师提出了更高的要求。不仅要求教师具有精深的专业知识,而且必须具备较深厚的外语基础,有较强的读、写、听、说能力,能用英语进行日常交流,用外语表述专业知识、解析专业词汇。因此,作为双语教学的主要实践者,教师的英语水平、学科知识等直接影响教学质量。
教材是体现教学内容和教学要求的知识载体,是进行教学的基本工具,是提高教学质量的重要保证。双语教学的教材更是一个非常关键的教学资源,教材的选择直接关系教学的质量和效果。目前国内出版的《基因工程》教材版本很多,但均为中文教材,无国内自编的《基因工程》双语教材。我们认为基因工程双语教学教材以英文原版教材为好。为实现基因工程双语教学的目的,我们采用了由Sandy Primrose等主编的《Principles of Gene Manipulation》国外优秀生命科学教材。该书的英文影印版和中文版均由高等教育出版社出版,特点是内容丰富先进,图文并茂,在国际上使用广泛,具有权威性和时代感。但国外教材内容广泛,知识的的系统性和逻辑性不强,对理论论述也不够详细。一些基础不好的学生学习起来会很吃力。因此在教学过程中,我们配套选用一本中文教材,还将一些国内教材列为教学参考书。
目前,高校双语教学一般采用三种方式:①全外语教学,即使用外语原版教材,外语讲解、板书、答疑,也常要求学生用外语提问、外语作业、外语考试;②使用外语原版教材,教师用汉语和外语讲课;③使用外语原版教材,中文授课模式[4]。
基因工程双语教学的首要目的是学生应该掌握基因工程专业知识,其次才是对专业英语词汇听、说、读、写及专业英语表达内容的理解能力。基因工程双语教学对象为生物技术专业三年级的学生。由于该专业学生的英语水平参差不齐,阅读英语教材和听英语授课的能力相对有限,掌握的专业词汇较少,很难理解英语专业书籍,若采用全英文授课,很多学生很难理解课程内容。因此,在教学内容上,我们采用英文教学和中文教学相结合的方式。教学内容在用英语讲述后,再用中文加以补充说明。对于一些较难理解的内容,常采用中文教学,再用英语进行相应表达。我们在基因工程双语教学过程中,遵循由浅入深、由少到多、由慢到速度适中的用英语解释专业知识。先充实学生的专业词汇,逐步提高学生阅读能力,再采取中英文讲授相结合的方法,加强学生对英文教学内容的理解能力。
基因工程是分子水平上对基因进行操作的复杂技术。其内容涉及分子遗传学、生物化学、细胞生物学、微生物学及分子生物学等学科相关理论基础及其实验技术手段。课程内容繁多、概念抽象、理论性和技术性强。对一些基础不好的学生来说,其教学内容比较难理解。在双语教学过程中,有些英文基础不好的学生,看不懂英文原版教材,也听不懂教师的英文讲课,学习的积极性和主动性不高,这些将严重影响教学效果。因此在基因工程双语教学中,教师应尽量使用常见的词汇将复杂的句子简化,使教学内容简单易懂。在每一章节授课之前,要求学生课前预习教学内容。多媒体课件应图文并茂、形象生动。课件中多采用示意图、照片、动画和短片,使教学内容更直观、形象,便于学生理解所学内容。针对某些教学内容,老师可以设计一些讨论题,由学生查阅相关文献资料,进行归纳总结后,在课堂上用英文进行讨论。这样既可调动学生学习的积极性和自主性,又可让学生熟悉相关的专业英语词汇和表达,学会用外语去理解和掌握专业知识,用外语去思考问题、解决问题,从而提高学生的外语应用能力。一定时间后,要求学习小组上交全英文的学结报告。通过这种方式,让学生互相帮助,互相学习,共同提高。每一章节教学内容完成后,要求学生对教学内容进行总结和归纳。利用课外时间,我们会组织学生听取一些英文专题报告会,以提高学生对本学科前沿知识的了解。
每章教学内容结束后,我们都会设计一些讨论题或设计题提供给学生,他们查阅相关文献资料后,以作业的形式递交或是集中讨论。设计报告和讨论稿以及学生在讨论中的表现及其平时在课堂上的发言次数、质量和水平都计入成绩,以此来鼓励学生的学习积极性,提高他们的语言表达能力和应用知识的能力,锻炼英文写作能力。
总之,双语教学是培养具有国际视野的高素质创新人才的重要途径,同时也是一项长期、循序渐进的工作[5]。随着我国生物技术研究及其产业的迅速发展,需要更多能够适应国际需求的人才。基因工程是现代生物技术的核心。与此相关的技术和研究结果常以英文展示。探索基因工程双语教学的模式,对教学质量的提高以及生物技术专业本科生综合素质的提高都具有重要的意义。
[1]张同利.加强高校双语教学的探讨[J].中国高教研究,2007,(5):90-91.
[2]许崇波,迟彦.《基因工程》精品课程的建设与实践[J].大连大学学报,2008,29(3):148-150.
[3]计道宏.双语教学中外文原版教材的选用原则探讨[J].安康学院学报,2009,21(1):108-109.
近些年来,我国的地球物理勘探技术随着科技水平的不断提高,也在逐渐的进步,我们通常所说的地球物理勘探是根据地壳石存在的物理性的差异来对比地质构造进行研究,以及对地下的矿产进行探测的一门技术科学。主要用到的测试仪器就是物探仪器,它的作用就是对于地壳中岩石的物理参数进行测试,它结合了计算机技术、系统科学、材料科学、电子学、物理学等多种学科的技术、方法及相应理论来对地球的各种物理信息进行探测的工具和主要手段。物理探测的仪器应用是非常广泛的,主要适用于建筑工程、水电、交通、煤炭、石油、地质等许多领域,在资源与能源的发掘和探测、预测地质灾害、监测地球的环境污染等的很多方面都发挥了非常重要的作用。另外,随着经济以及科技的不断发展,让物探技术,在满足我国工程资源以及环境保护的领域的需求上发挥其重要的作用,让其影响力越来越大。尤其是最近几年来,它的工作围绕着工程、环境、资源三个方面不断展开,所以其在技术方法、仪器装备等很多方面都取得了重要的发展和进步,为社会经济发展做出巨大贡献。下面就在这项技术应用的各项技术指标以及取得的成果进行简单介绍。
对于地球进行物理探测主要分为超浅层、浅层、中深层、深层四种类型,这四种类型分别用到的探测方法主要是:一,在超浅层上的主要分为,地质雷达技术和浅层地震技术两个方面。在浅层上的,主要分为,高密度的电阻率和高频的电磁成像两种方法。在中深层上的,主要分为,可控源的电磁测探和高精度的重力测量两种方法。在深层上的,主要分为高精度的磁力测量和天然大地电磁测探以及深层的地震三种方法。
1、进行几何分形的理论,分形理论是对自然界中现象和物体之间存在的不同尺度的相似性进行揭示,也揭示出了整体和局部的相似性,所以在面上和空间上的信息可以通过点上的信息进行预测。这种方法主要是针对于自然界中不规则的、不稳定的、比较常见的现象所进行的研究。分形维数又可以被称作分数维,主要是描述复杂程度。
2、小波的理论体系,小波理论的分析主要根据傅立叶理论分析,从而逐渐发展起来的一个新的理论分支,这种理论分支主要适和处理信号中差分方程数值解、数据压缩、成像、子波算法,以及一些把分辨率和信噪比提高的数据处理方法。
3、混沌的理论体系,这种理论的应用主要是在非线性系统的描述上,它与分形的理论联系很密切,他们之间也存在着分层次的基干尺度,在不同尺度之间也存在着标度律和相似性,同时,非均匀性以及差异性假设也存在。
4、神经网络计算理论,这种计算方式是对人脑思维的模拟,可以通过样本资料的分析研究和学习,判断未经处理的资料,根据样本资料来处理和计算,从而得出重要参量。
5、地理的信息系统理论这是一种计算机系统,主要的应用方式就是通过计算机硬件和软件的支持,对空间的数据进行输出、查询、管理、存储和采集,在地球物理勘探技术中应用地理信息系统的原理,能够将数据快速地输出、查询、分析,也是未来重要的发展方向。
1、对能源进行物理勘探。主要是对于困难的地区的天然气和石油的勘探,对于整块盆地进行综合的勘探,对于能源进行替补地震勘探以及前期的普查。在对上述的石油勘探工作的具体实施时,运用到了大地电磁和高精度重力等一些测探技术,对各个油气区进行区块评价和构造详查,将油气的储藏地点直接找出来,从而使石油的疑难问题得到解决。
2、对工程进行物理探测。这类方法在现代经济飞速发展以及工程建设逐渐兴盛中,需求量也是越来越大的,所用到的领域也越宽。主要运用到的工程项目就是水利工程、管道、铁路等一些建筑的检测。主要运用的探测方法一般有浅层地震、电法、探地雷达等。
随着计算机技术以及电子技术的不断发展,物理探测技术也日趋成熟,其发展趋势主要表现在以下几个方面。首先,由于计算机的技术不断发展,物理的探测技术也在逐步向多功能化的、轻便化的和自动化的以及数字化的方向发展,当前的数模的变换技术,数据的采集技术。当前,很多的发达国家也面临着能源枯竭的现状,浅层的资源已经勘探殆尽。一些地址勘探人员现在已经向海洋,沼泽以及沙漠的方向前进。而且,在一些重大的工程建设上,例如矿山,核、水电站等,需要进一步地查明危害比较大的,规模比较小的裂隙、洞穴分布以及其他一些比较关键的地质构造的分布。这些任务的完成就需要运用到新的仪器、新的方法和新的技术,让一些沙漠和沼泽地区勘探的工作也可以顺利进行。第二,总线的技术得到进一步地发展,逐步成为了一些插卡式的、模块化的物探仪器关键技术,这些技术在运用上可以使多参数、多功能自动测量工作得以顺利实现,使模块式的物理探测仪器系统的组成结构更加紧凑。指出了新一代的物理探测技术的发展方向。第三,一些功能比较强的应用型软件以及计算机的辅助测试集成化技术的运用,使测试技术以及测量仪器都得到更高层次的发展。这种测量系统可以使用户的各种需要都能方便实现,而且功能也很强,这就反映出了软件和硬件发展同步的趋势。第四,将误差修复、信号处理、数据处理的功能增强,高速度单片数字的信号处理器可以使信号处理能力得到进一步增强,让一些高档仪器功能的扩展以及更新换代不单依靠增强硬件的功能和制造工艺的精细。第五,运用新技术显著增强了物理探测仪器的功能,例如,超导重力仪,超导磁力仪等都是运用了超导新技术,这样就使设备的稳定性、精确度、灵敏度都得到提高。另外,3s技术的应用就使数据处理和人工测量定位变得更加简便;层析成像技术的运用,就使地震勘探的解释精度和分辨率得到了进一步提高;运用探地雷达,就使机场和公路的跑道质量,隧道的衬砌质量以及混凝土构件质量,桥墩、桥基的质量以及钢筋的分布的检测手段更加可靠。