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海洋科学研究范文1
关键词:物理海洋学;学科课程;教学方法
一、 物理海洋学的含义
从广义上讲,物理海洋学指的是海洋科学领域的一个学科方向,它主要是通过数学和物理的方法来研究海洋,尤其关注海洋中的物理过程,以及伴随各种动力过程的海水的运动形式。无论是在研究方法还是在研究内容上,它都有别于海洋化学、海洋生物学以及海洋地质学等其他海洋分支学科。众所周知,海洋是一个复杂的综合体,一方面,海洋中的各种过程都不可能孤立存在,比如沉积物的冲淤、海洋生物的迁徙、营养盐的分布等,这些发生在海洋中的生物地球化学过程都会受到海流、波浪、潮汐等海洋物理过程的显著影响。另一方面,地质生物过程也可能改变局地的水动力过程,比如海底地震引发的海啸,鱼群迁移引发水体结构的改变等。但是从时空的总体效果看,海洋物理过程对地球生物化学过程的影响还是最主要的。因此,物理海洋学科也被认为是海洋学领域最基础的学科。
从狭义上讲,物理海洋学又是一门课程。根据现有的教学大纲和课程安排,该课程的教学内容已经基本涵盖了和物理海洋过程相关的所有知识点,如海水的性质、热力学性质、海流理论、潮汐现象、海浪特征以及内波理论等,从而构成了物理海洋学这个学科的重要知识基础。但是受限于学时安排,讲师不可能把所涉及的知识点都一一讲到,因此在教学安排时,有必要根据授课班级的专业特点对教学内容进行有针对性的取舍,以保证学生学有所得,学能所用。
二、课程的特点
物理海洋学课程一般是在大学三年级开设,在此之前学生已经系统地学习了高等数学、数值分析以及海洋科学导论等先导课程。通过先导课程的学习,学生已经熟悉了微积分公式的基本求解和推导技巧,并对伴随物理海洋过程的各种现象和特征有了一定的认识。如果说先导课程是帮助学生掌握学习专业知识的方法和手段,那么后续专业课程的学习就是运用这些工具深入领会专业知识的内涵,即运用数学物理的方法了解海水是如何运动的,以及为什么如此运动。本门课程的设计安排就是教会学生如何建立并求解海水运动方程。但是由于原始海水运动方程自身具有非线性的特点,要想求得其解析解是比较困难的。因此学生还要掌握尺度分析的方法,这样可以简化原始海水运动方程,使得获取方程的解析解成为可能。更为重要的是,尽管海水运动方程简化了,但是获取的解析解所揭示海水运动的基本规律已经被广泛地观测所证实。因此,“构建不同形式下的海水运动方程――求解方程――用方程的解来阐明海水的运动规律”就成为本课程最为核心的知识脉络。
海洋约占地球表面积的70%,不同海域的陆海分布、地形地貌、动力条件都不相同,这就决定了物理海洋过程具有显著的地域性特征。因此讲师在授课时要把可能影响海区动力过程的环境要素进行充分细致的介绍,这可以帮助学生领会如何抓住关键因素建立简化、便于求解的海水运动方程。海水运动方程的求解和分析是高年级大学生数学物理能力的应用。海水运动方程实际上是海水真实运动的定量化描述,因此建立和求解方程不是单纯的数学问题,需要学生对方程中的数学符号所代表的物理意义能够有比较清晰的认识。本课程的这些特点都决定了学好先导课程对于本门课程学习的重要性。
三、课堂教学可能遇到的问题和解决措施
如前所述,物理海洋学是一门专业性非常强的课程,而且对学生之前的数学物理及海洋学科的知识积累要求也比较高。即便如此,教师在介绍各种物理海洋过程之前还需要花费一定的学时对引起海水运动的各种力进行充分分析,并建立相关数学表达式,帮助学生认清各种力的性质以及由此引起的各种海水运动的形式和特征。
海水运动方程的建立和求解本身是抽象而枯燥的,往往不能唤起学生的学习兴趣,因此教师在教学过程中要重视教学方法和形式上的改变,充分利用多媒体教学手段,借助MODIS卫星图片和其他可视化手段,把特定海域现场调查或模型计算的温度、盐度和流场展现出来,通过直观的图片和视频信息,帮助学生学习消化理论知识。课堂提问和答疑是督促学生课堂听讲以及课后复习的有效手段。同时,安排一定学时的讨论课,让学生针对某一专题进行讨论,也可提高学生的学习热情和主动性。多年的教学实践表明,这些措施对于提高教学质量都是切实有效的。
四、结论
本文主要介绍了物理海洋学的学科含义和课程教学特点, 着重阐述了物理海洋学课程的重要知识点以及在教和学过程中应注意的事项,对该课程在教学中所出现的问题提出有针对性的解决措施,切实提高课程教学质量。
参考文献:
[1] 叶安乐,李凤岐.物理海洋学[M].青岛:青岛海洋大学出版社,1992.
[2] 冯士i,李凤岐,李少菁.海洋科学导论[M].北京:高等教育出版社,1999.
[3] Stewart R.H. Introduction to Physical Oceanography[J].American Journal of Physics,2008, 65(10).
海洋科学研究范文2
关键词:教学研究、教学与科研、海洋特色、机电控制技术
【中图分类号】TH-39
引言
《机电控制技术》是机械专业的一门必修课程,是非电专业普及电控知识的必要课程,,是机械、电工电子等专业知识有机结合的综合性应用技术,主要通过远程控制、自动控制、信息处理三个方面的应用技术来体现[ ],虽然在教学内容、教学形式上,不同学校有着不同的做法,但其教学目的是培养学生在机电控制方面的基本知识的同时,具备相关学科的专业知识,因此不同类型、不同专业门类的学校的教学重点有所侧重,高职及应用类院校的教学内容及教学形式主要体现在加强学生的对于机电控制的实际操作能力上,李金热[ ]论述了机电控制技术的教授内容,为适应高职院校培养实际操作技术人才的要求,增加了
了典型过程控制的案例及变频调速的内容,许焰[ ]等提出了机电控制技术实训分级式教学方法,针对学生专业知识的掌握程度,通过分级教学的方法,使学生能一定程度上加深对所学机、电、液方面专业课程的理解,增强综合运用机、电、液控制专业知识的能力,培养和提高学生的动手能力、分析能力、解决实际机电设备故障问题的能力。济南大学的王娜在《机电传动与控制》课堂讲授理论的基础上,加强实践教学,提高了实验的比例,增加了综合性、创新性实验项目;突出工程应用,增加后续实践环节――机电工程实践,使教学内容跟实际应用贴合得更紧密、更实用。研究型大学在教学内容和教学形式上则注重机电控制技术理论在设计和开发中的应用,在培养目标上主要是培养具有一定专业知识的设计和开发人员,随着教育部卓越工程师计划的实施,在教学形式上则注重实践和理论的相互作用,为克服以往重理论轻实践的现象,各高校纷纷加强了实践课程的教学任务,上海交通大学由王显正教授主持编写了《机电控制技术》校编教材,其中实验的学时数占总学时数的20%,东南大学以《机床电气》课程为基础,结合课程内在联系和机械工程专业发展的特点,形成了完整的《机电控制技术》课程新体系,理清了课程教学思路,培养学生机电系统实践能力和创新意识。在教学形式上,发挥研究型大学的优势,将教学与科研的结合,使得《机电控制技术》具有一定的领域性,张洋[ ]等将PLC技术的应用到矿山机械中,周瑛男[ ]论述了机电控制系统在液压系统中的应用,体现了先进的机、电、液一体化技术。
21世纪是海洋的世纪,人类对海洋资源的开发需要大量的仪器、装备,这些仪器、装备的开发离不开机电控制技术,中国海洋大学作为研究和利用海洋资源的高校,肩负着海洋资源开发和利用人才的培养重任,为保质保量的完成使命,我们一直在吸收和借鉴兄弟院校的经验,进行着《机电控制技术》的课程改革,通过教学内容、和教学方式改革使得这一课程基本具备了海洋特色,培养出了一定实践基础,具有创新设计能力的涉及海洋机电装备方面的高级人才。由于教学中采用的事例来自科研,使得我校的《机电控制技术》授课内容,在满足普遍的教学内容的基础上,还具有一定的海洋特色,下面我们重点介绍一下教学与科研结合的具体过程。
教学结合科研,实践验证理论
作为一所985高校,中国海大的科研项目主要涉及海洋专业,从海洋勘探到海洋资源的利用技术,形成了海洋装备与仪器、海洋平台、水下机器人及探测等各个方向的研究团队,这些项目的研究都涉及到机电控制技术,将这些项目中的机电控制技术作为教学案例应用于本科教学中,使得教师的授课变得接地气,避免了夸夸其谈式得授课方式,学生对理论知识的学习不再那么费劲,同时激发了学生学习的兴趣,逃课睡觉的明显减少,保证了教学秩序和教学质量。例如在讲授PLC顺序功能图的内容时,老师讲授之前通过视频播放海带夹苗机工作过程,提出顺序控制所要完成的工作,把顺序功能图演示给学生,给学生留下了一种悬念,然后再讲授实现顺序控制的理论基础,把学生的各种悬念都解开后,这一课的内容就基本讲完,趁着学生高涨的兴趣还没有落下来,马上安排实践课程,让学生在实验室亲自动手编写程序、输入PLC进行调试。通过这种教学使得教学变得容易,老师和同学之间形成了互动,这一互动不仅在课堂上,而且课堂下大家的话题也都顺序控制的实现上。
将科研项目作为事例引入到本科教学中,老师讲的轻松,学生学得轻松。克服了老师满堂灌,学生左耳听、右耳出,缺课、睡课的现象。同时学生在实验中了解老师的科研内容,及做科研的方法,学生在掌握所学课程的知识的同时,也学会了做事的方法,对培养卓越工程师有着重要的意义。
教学服务科研,培育卓越人才
本专业的培养目标明确提出培养具有综合知识的涉海高级人才,同时为地方经济服务的要求,随着卓越工程师计划的实施,对于人才的培养又提出了更高的要求,仅仅讲授传统机电控制技术是不够的,还要增加学生创新设计的培养,在完成基本的教学计划之后,对参与卓越工程师计划的学生,要求他们参加到老师的科研项目中去,完成一些涉及机电控制技术方面课题,通过这些课题的设计,一方面学生将所学理论知识应用到设计中,另一方面,学生在设计中学会了创新的方法,这对于培养卓越工程师人才意义重大。同时学生参与到研究课题中丰富了研究方案,优化了研究内容,分担了老师的部分劳动,达到了双赢的效果。
海洋环境观测用绞车的设计和制作过程中,在分解了各部分的任务后,有5名同学参与到机电控制系统的设计和制作,从单纯的继电器、接触器等纯硬件的控制系统到基于PLC的控制系统,他们提出了几种方案,在老师的指导下,考虑系统的使用的海洋环境,最终确定了最的方案,对于最优方案又设计了几种实现方式,基于实现形式的简单化和清晰化最终确定了这一方案的实现形式;学生积极参与到制作工程中,将系统的制作、方案的确定和实行形式的设计相比较,加深了学生对这一知识点的运用和掌握的程度,对创新型人才的培养意义重大。
针对海洋特色,改革教学内容
在教学中采用科研事例,使得我校的机电控制技术的课程具有一定的海洋特色,这一特色不仅引用科研事例,还要增加机电控制技术在海洋环境中的应用要求的内容,而这些内容的讲授又服务与科研,体现了本课程的海洋特色。
海洋的环境的特殊要求,使得机电控制技术的应用和其他领域有所不同,主要体现在防腐蚀、密封、冷却上,因此在该课程的内容上增加了关于防腐蚀方法的内容,密封舱的结构设计方面的注意事项等类容,冷却方式的介绍等内容。可以内容放在绪论后,机电控制技术的基本知识讲解前。
教学内容的改革伴随着教学内容实现形式的改革,改革后,机电控制技术的教学形式主要是课堂教学、实验、教学实践相结合的方式,同时参与到科研中,加强实践创新的培养力度。
结论
将科研事例应用到教学中,用自己的实践去教授学生,老师感觉底气十足,激发了老师上课的激情。学生感觉学有所用,培育了他们学习的兴趣,逃课睡课的现象大为减少。从学习及应用情况看,几年本科毕业设计有20%的学生涉及机电控制技术方面的内容,通过率100%,而之前几乎没有学生敢做这方面的课题。这说明本次教学改革取得了很大的成绩。
致谢
本课题的研究得到了中国海洋大学专业综合改革2013ZD03项目及中国海洋大学专业综合改革项目的资助。
参考文献
1 、李定华 机电控制技术应用问题分析 科技与企业 .2012.19.095 319
2 、 、张洋房亮 矿山机电控制技术中PLC技术的应用分析 应用科技20l4年第8期 283
3 、周瑛男 机电控制在液压冲击器中的应用 机械工业标准化与质量2013.6 46-50
海洋科学研究范文3
【关键词】 海洋科学 科学解释 哲学问题
海洋科学哲学是从哲学视域揭示和阐发海洋科学发展普遍规律的理论体系。海洋科学哲学有其存在的合理性依据:海洋环境危机和人类视野转向是其产生的现实动因,海洋科学实践、海洋科学、海洋技术与哲学的藕合是其诞生的基础条件,研究范式的明朗化是其产生的基本标志。随着海洋科学技术的发展,海洋科学更表现为一种显性的社会哲学形态。
1 海洋科学的科学解释
海洋科学哲学连接海洋科学和哲学的两端,是架设在海洋科学和哲学之间的桥梁。“大多数人以为,哲学家们思考那些非常普遍、非常深刻的问题,其中的核心问题是人与宇宙的关系问题。”基于这一视角,海洋科学哲学应该是对整个海洋科学事业在整个生活模式中地位的一种讨论。即深入思考从事海洋科学的意义问题,可以从两个角度探讨,一是对海洋科学的整体性进行理论反思,从而形成海洋科学哲学的基础理论;二是对各类的海洋科学进行反思,形成海洋生物哲学、海洋化学哲学、海洋地质哲学等等。海洋科学解释始于具体的海洋科学问题,而问题的提出和解答无法脱离特定的海洋科学理论和知识背景,随着海洋科学解释过程的展开,问题、背景要素与主体及其意向性要素相结合,使得原初的语境结构不断在新内容的补充下得以扩张、整合和更新,海洋科学解释的意义及其价值就是在由这四种主要元素决定的特殊解释标准与其语境结构相结合的基础上产生和实现的;在这一过程中,科学解释呈现出鲜明的语境开放性、系统性和横断性特征。正是从语境结构和要素的综合作用中才产生出解释规则、过程、标准及其模型的多样性、多重性和多元化。语境论思想能够进一步增进科学解释理论的包容性和开放性,导向一种更广义的科学理论与方法论的多元观念,从而包容各种不同科学解释思想内在的统一性和共同的价值。
海洋科学研究的目的就是解释海洋相关问题,如“海洋为什么是蓝色的?”、“海底生物为什么会存在?”、“海洋盆地是如何产生的?”、“阳光穿透海洋的能力怎样?”、“海洋颜色变化是由什么引起的?”等海洋问题。然而解释经验现象也并不只是海洋科学理论的目的,许多通常被当作非科学的知识,如神话、巫术、宗教等也能提供解释。在较远古的年代,人类常常采用这样的解释来解释自然现象,甚至到目前也未完全消失。与其它非海洋科学解释相比,海洋科学解释有不同,这种不同首先是由海洋科学理论与非科学知识之间的不同而带来的。在一个解释中,如果解释的前提不是科学的,它包含如“神”、“活力”、“道”等一些没有经验内容或难以为经验所检验的概念所组成的知识,那它显然就不会是海洋科学解释。通常把存在于各种海洋科学解释中的一般特性称为解释形式,海洋科学解释形式可能有多种,最典型的海洋科学解释形式是演演绎解释,亨普尔曾认为只有符合这种形式的解释才是科学解释。
演绎解释过程的陈述可分为两部分:一部分是解释陈述;另一部分是被解释陈述。如“海水是咸的”、“木块浮于水”等就是被解释陈述。而解释陈述又可分为两部分,一部分由一个或多个普遍性的规律或科学理论组成,它们通常由一些全称陈述表达,如“浮力定律”、“如果固体不溶于液体,那么固体会浮于比它密度大的液体之上”等就是如此。在演绎解释形式中,起核心作用的是那些具有普遍性的解释陈述。在科学解释中,这些普遍性的解释陈述通常就是科学理论。根据这种解释形式,如果不涉及一个普遍性的理论,就不能做出一个科学解释,反过来,如果要科学地解释经验现象,那么最重要的就是要获得一个或一些普遍性的科学理论。一般来说,在科学探索过程中,获得科学理论是最关键的,科学的演绎解释形式再一次表明了这一点,它反过来也说明这种解释形式适应通常的科学观念。总体来看,演绎解释是一种典型的解释形式,它反映了科学或科学研究的某些一般特性。
2 海洋科学哲学主要问题
海洋科学哲学主要问题有两方面来规范:一是海洋科学哲学作为一门哲学学科,受到哲学基本问题域的限定;同时海洋科学哲学是对海洋科学这一特定领域、特定学科的哲学反思,它的主要问题大多是各个科学哲学家研究最多、激烈争论的问题,也是来源海洋科学理论和海洋科学实践中最普遍的问题。简括之,主要是:海洋科学发现的模式、海洋科学发展模式、海洋科学理论的评价、海洋科学与非海洋科学分界等等。
(1)海洋科学发现的模式。海洋科学发现发端于海洋问题,海洋问题是海洋科学家对新的观察或实验与旧海洋理论之间矛盾的觉察。假说是海洋科学家从经验资料逆推出来以尽可能解释其拥有的全部资料,通过类比和本体论,某些想法表达出来。如发展为似然的、结构完整的假说。假说通过演绎接受检验,然后被修改,精练、改进和完善,然后再接受检验,在获得更多的阳性证据的归纳支持后,它发展为海洋科学的定律或海洋理论,这就成为海洋科学家完成了一项海洋科学的发现。
海洋科学发现是海洋科学的心搏,没有海洋科学发现,就没有海洋科学的生命。把海洋科学作为自己的研究对象并且是海洋科学的反思和自我意识的海洋科学哲学,理应更加重视海洋科学发现的方法论和认识论的研究。海洋科学之星对海洋科学发现的探索,就是寻求海洋科学发现活动规律。这一规律性即为海洋科学发现模式。
(2)海洋科学发展模式。海洋科学发展模式是海洋科学哲学研究的一个核心问题,在西方科学哲学史上先后出现了众多的科学发展模式理论,如逻辑实证主义的“线性累积模式”,波普尔的“不断革命说”,库恩的“范式变革模式”,拉卡托斯的“科学研究纲领”,劳丹的“合理性的网状模式”以及费耶阿本德的“怎么都行”的“无政府主义模式”理论,等等。随着时空背景条件的变化,以上科学发展模式理论对科学发展规律的解释就越来越显得力不从心。什么是21世纪海洋科学发展模式?海洋科学发展模式是关于海洋科学发展的主要特征及其内在机理的完整描述。一个好的海洋科学发展模式不仅能够对海洋科学发展规律作出深刻说明,而且能够合理解释海洋科学发展的历史事实。夏佩尔:“科学的发展不仅在于改变对自然的基本观点,而且在于改变对科学的描述语言;改变有关被这样的描述和分类的自然的问题本身;改变衡量这些问题的真实性和重要性的标准;改变探讨这些问题的方法;改变衡量这些问题的合适的解答(解释)的标准以及衡量什么是这些问题的可以接受的解答、包括什么是证明或否定所提出答案的证据的标准;甚至改变对科学目标的看法。”2可见夏佩尔坚持了客观主义、理性主义和进步主义,既避免了相对主义,同时坚定地反对了绝对主义。
海洋“科学---价值”模式,从根本上说是指衡量海洋科学是否进步的标准,在于海洋科学是否朝着对人类的终极关怀的方向发展。具体地说,就是海洋科学的发展是否有利于其全部价值的相互协调和全面增值,且不产生负面影响。3这种海洋“科学---价值”模式主张从海洋科学进步的真理原则与价值原则相统一的角度阐明海洋科学及其价值的创造,关注海洋科学知识创新与人文价值的关系方面,有一定的合理性;但另一方面,这一模式提供的评价海洋科学进步的标准显得过于苛刻,因为人们很难将人类的价值目标从各种现实的具体的实践目标中抽取出来作为海洋科学进步与海洋发展的标准。时至今日,海洋科学发展问题仍然是海洋科学哲学的哲学议题。
(3)海洋科学理论的评价。在海洋科学史上,对于同一个海洋科学问题往往会有多种不同的解答,从而形成各种各样的海洋理论。对于这些不同的海洋理论,我们必须作出评判,判定哪一种是我们可以接受的,而评判就得有标准。由此可见,海洋科学理论的评价是因为需要在众多海洋理论中作出合理的选择,从而促进海洋知识的成长及海洋科学的进步。通常海洋科学定义为真的海洋知识,从而在评价海洋科学理论时,把真理标准看成是终极的评价标准。但是海洋科学理论除了真的属性外,还有其他的属性例如价值属性、美学属性。允许我们从不同的角度来评价海洋科学理论。真理标准虽是评价海洋科学理论的非常重要的标准,但不是唯一的标准,评价海洋科学理论还有价值标准、美学标准。
(4)海洋科学与非海洋科学分界。海洋科学与非海洋科学的分界问题是海洋科学哲学的焦点问题(基本问题)。关于科学与非科学分界问题,亚里士多德最早提出了“确实可靠性”标准:“科学通过其原理的确实可靠性而与意见、迷信区分开来。”这一标准是当时时代的要求,是人类早期历史阶段的真理观,时至今日仍然为人们广泛接受。在科学哲学史上科学分界标准经历了从确定到模糊、从绝对到相对、从单一到多元、从简单到复杂的历史媲变过程;随着海洋科学实践的不断深入及人类海洋科学观的变革而变化。非科学不一定是伪科学,哲学、逻辑、宗教等学科不是科学,但也不是伪科学,海洋科学必须具备可检验性,亦即可从命题中演绎出至少一个可以和观察、实验结果相比较的推断,可检验性一定具有可重复性,不同的划分标准反映了人类对海洋科学现象认识的不同角度,由于海洋科学的不断发展,人类对海洋的认识也在深入,海洋科学的划界也许是一个恒远的议题。
3 海洋科学哲学的海洋文化取向
海洋科学哲学的研究对象是海洋科学,因而海洋科学文化也是它的研究领域,是人类对海洋科学的一种哲学反思,其反思过程亦即海洋科学文化的产生过程,海洋科学哲学的研究过程:从‘实证原则’‘证伪主义’‘约定主义’‘语言学转向’‘历史主义’‘科学无政府主义’等等,体现了海洋科学哲学文化取向,注重研究方法论的多元化,认为实证主义不是唯一的评价标准,倾向于反科学实在论。20世纪西方科学哲学在进行了社会---历史的转向后,又进行了文化转向,海洋文化转向是海洋科学史,海洋科学知识社会学及海洋科学哲学研究的共同取向。从海洋知识论到海洋文化论,是海洋科学哲学文化取向的转变。传统角度上的海洋科学哲学在本质上是一种海洋知识论哲学,它将海洋科学看作是一种海洋知识体系,井将所有的海洋学术研究归结为“海洋科学知识’,海洋文化论哲学将海洋科学看作为一种海洋文化,注重的是创造海洋科学文化的人,将海洋人才看作是海洋科学文化之根。为此,从海洋知识论转向海洋文化论将成为海洋科学哲学范式的重要转型,进而生成一种新的海洋科学哲学范式,即海洋科学文化哲学。海洋科学文化哲学的着眼点不再从逻辑出发,为海洋科学去构造一个又一个的逻辑体系,相反,它试图真正把握海洋科学历史和现实的实际过程,探究在历史上究竟有什么样的海洋文化因素通过什么样的方式和途径,在促使或推进海洋科学的产生和发展;在现实中又有什么样的海洋文化因素,通过什么样的方式和途径,在推动着海洋科学的变化和变革。另一方面,海洋科学文化哲学不再仅仅锁定在海洋科学认识论和方法论的逻辑范畴,相反,它更关注整个海洋科学发现和创造过程的人的因素和海洋文化因素,在它那里,整个海洋科学发现和创造的海洋文化过程,不仅涉及认识论和方法论,更重要的还涉及本体论,即洞察力和创造力的人。只有透彻地理解人(创造者)及其所蕴含和展现的全部的人性和文化,才能深刻地把握海洋科学认识论和方法论的精髓才能真正起到海洋科学认识论和方法论的作用。海洋科学文化哲学也是一种新型的海洋文化哲学,肩负着海洋文化哲学的使命。这种使命就是,更加全面而深刻地理解海洋文化,为新时代树立一种新的海洋文化观,从而真正引领海洋文化的进步。事实上,海洋科学文化哲学在很大程度上也是为了肩负起这种使命而开辟的。
对海洋科学哲学的意识形态与思维方式反思的结果是海洋文化哲学的转向,在21世纪海洋文化哲学作为思维方式将成为一种主导的哲学意识形态。从海洋科学哲学到海洋文化哲学实际上就是人类对自身本质认识的发展。对人的本质的全面认识使海洋文化哲学作为新的意识形态与思维方式超越海洋科学哲学而成为当代海洋哲学观的现实。“对人的精神的理解,必须植根于对人的需要的分析之上”显然,海洋科学哲学的意识形态与思维方式对情感与意志等精神性因素是无能为力的,而海洋文化哲学对人类精神、情感和意志的特别关注及对海洋科学哲学的批判自然就成为满足人类需要新发展的意识形态,如果把思维方式看成是哲学的本质,那么19世纪、20世纪就是作为意识形态与思维方式的海洋科学哲学的世纪,而从海洋科学哲学到海洋文化哲学的转向则使得21世纪必然是作为意识形态与思维方式的海洋文化哲学的世纪。海洋科学哲学取向海洋文化要取得迅速发展,关键是不可限制于海洋科学哲学划定的实证方法,同时也不可局限于科学哲学所采取的思辨方法;海洋科学哲学取向海洋文化哲学作为一种拓展海洋科学哲学的研究取向,应该发展出独特的方法与方法论;这是海洋科学哲学取向海洋文化哲学发展的关键所在。
参考文献:
海洋科学研究范文4
【关键词】海洋实验;数据处理;教学内容
0 引言
近年来,国内外都非常重视海洋观测,通过遥感卫星、走航、浮标和潜标等监测手段,得到了大量的数据。这些数据需要研究人员进行详细整理和深入分析,才能得出科学的结论,体现观测数据的价值。因此,海洋数据处理对于海洋科学研究来说是至关重要的。然而,目前大多数海洋类院校并没有开设这门课程,或者只开设了海洋数据处理的理论课程,这样不利于提高学生的动手能力,也不利于学生在海洋科学研究方面的进一步发展。
根据海洋监测和科研中的需求,本人认为《海洋数据处理实验》课程的开设是非常有必要的,并设计了《海洋数据处理实验》课程的教学内容。这门课程根据网上开放下载的海洋资料和数据,指导学生采用Excel、Matlab和Ocean Data View软件进行分析处理,绘制成规范的图片。下面分别介绍Excel、Matlab和Ocean Data View这3种软件的教学内容。
1 Excel软件的教学内容
微软公司出品的Excel办公软件是功能强大、技术先进、使用方便且灵活的电子表格软件。Excel的主要功能包括制作电子表格、数据运算、数据分析与筛选、制作图表和打印数据等。在海洋科学方面,运用Excel软件能够进行科学计算、分析海洋数据、绘制海洋图表,相关的教学内容如下。
1.1 常用海洋单位的换算
实验目的:掌握海洋单位的换算;了解海洋物理量的计算。
实验内容:1)将128 dbar、45 dbar、9 dbar分别换算成巴、帕斯卡和百帕;2)将经纬度113.211°E、34.5123°N、83.134°S分别换算成度分秒格式;3)将14海里、370海里分别换算成千米和里;4)将10.8节、18节分别换算成千米每小时和米每秒;5)海水的密度为1024kg/m3,计算比容和密度超量;6)计算结果均保留完整的小数。
1.2 渤海各类水质的面积
实验目的:掌握饼状图的画法;了解我国渤海水质状况。
实验内容:1)记录《2015年中国海洋环境状况公报》中的秋季渤海海水水质数据;2)画出各类水质的面积饼状图;3)饼状图内显示水质等级和百分比;4)添加绘图区边框,边框颜色为“黑色”,宽度为“2磅”;5)字体均设置为“黑体”,“加粗”。
1.3 黄海绿潮面积的变化
实验目的:掌握柱状图的画法;了解黄海绿潮最大分布面积的变化。
实验内容:1)根据2008到2015年的《中国海洋环境状况公报》,记录每年黄海绿潮的最大分布面积;2)画出绿潮随时间变化的柱状图;3)纵坐标从0到60000,间隔为10000,横坐标间隔为1;4)柱形结构的填充颜色为浅绿色,添加数据标签;5)标题为“黄海绿潮分布面积(km2)”;6)字体均设置为“黑体”,“加粗”。
1.4 我国沿海省份海平面高度变化
实验目的:掌握直线图的画法;了解沿海省份海平面变化的特点。
实验内容:1)根据2007到2015年的《中国海平面公报》,画出辽宁、山东、浙江和海南的海平面高度变化直线图;2)横坐标为年份(2007到2015),纵坐标为高度(0到160);3)横坐标间隔为1,纵坐标间隔为40;4)分别画出辽宁(黑)、浙江(蓝)、山东(橙)和海南(红)四条线,线条宽度设置为“2.5磅”;5)图片标题为“海平面高度变化(mm)”,显示图例,添加绘图区边框;6)字体均设置为“宋体”,“加粗”。
2 Matlab软件的教学内容
Matlab是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。Matlab的应用范围非常广,包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。Matlab开发了海洋资料分析处理的应用程序,较容易地实现了海洋要素的计算、异常值处理、矢量图及其它图形的绘制和显示等功能,解决了其他应用难以解决的问题[1],相关的教学内容如下。
2.1 潮汐曲线图
实验目的:掌握Matlab曲线图的绘制方法;了解潮汐高度的变化。
实验内容:1)根据北海市潮汐表,画出2016年5月13日的北海市潮汐曲线图;2)横坐标为小时,从0到24,纵坐标为高度,从0到500;3)添加横坐标和纵坐标的网格线;4)潮汐曲线的线条颜色为紫色,宽度设置为3.0;5)所有字体均设置为“宋体”,“加粗”。
2.2 海洋参数计算
实验目的:掌握Matlab统计函数;了解SeaWater函数工具包。
实验内容:1)根据海洋的温盐深仪(Conductivity-Temperature-Depth,CTD)数据,计算温度的平均值、中位数、最大值、最小值和标准差;2)利用Matlab中的hist和bar函数,画出温度的统计直方图;3)导入SeaWater函数工具包;4)根据SeaWater工具包中的函数,计算位温、密度和位密。
2.3 温盐散点图
实验目的:掌握散点图的绘制方法;了解海洋温度和盐度的特点。
实验内容:1)根据海洋的CTD数据,画出温盐散点图;2)横坐标为盐度,纵坐标为温度;3)横坐标标签为“盐度 /psu”,纵坐标标签为“温度 /°C”,标签字体大小为20;4)数据点的颜色为蓝色,大小15;5)图片标题为“温盐散点图”,字体大小设置为20;6)图片中的字体均设置为“Times New Roman”。
3 Ocean Data View软件的教学内容
海洋数据视图(Ocean Data View,ODV)应用软件,是德国阿尔弗雷德・韦格纳极地与海洋研究所研制开发的海洋学应用软件包。ODV能够绘制出高质量的站位图、时间序列图、垂直断面图、散点图和空间分布图等,具有设计灵活、功能齐全、操作简单等特点,得到了海洋科研人员广泛的认可和应用[2]。掌握ODV软件,可以在海洋科学研究中,绘制出美观、规范的图片,相关的教学内容如下。
3.1 画出中国地图并标出岛屿位置
实验目的:掌握ODV地图的画法;了解我国岛屿的位置。
实验内容:1)查询下列岛屿的经纬度:永暑岛、永兴岛、、曾母暗沙;2)画出完整的中国地图,并标出上述岛屿;3)地图的经纬度范围设置为纬度(0°到60°N),经度(70°E到140°E);4)添加地形和国界线;5)调色板颜色设置为“GEBCO”;6)岛屿标记的大小设置为50,颜色为粉色;7)写上岛屿名字,字体为“幼圆”,大小为“10 pt”,取消斜体。
3.2 全球海表面温度
实验目的:掌握海表面温度散点图的绘制方法,了解全球海表面温度的特点。
实验内容:1)根据美国环境预报中心的海表面温度数据,画出全球海表温度图;2)经纬度范围设置为纬度(90°S到90°N),经度(180°W到180°E);3)取消坐标轴题目,调色板颜色为“BlueGreenRed”;4)散点的大小设置为20;5)取消地形,颜色条范围设置为0到30,以10为间隔。
3.3 北冰洋海冰变化
实验目的:掌握海冰插值图的绘制方法;了解2006和2007年的海冰状况。
实验内容:1)根据遥感卫星的海冰密集度数据,分别画出2006和2007年北冰洋的海冰状况图;2)选择北极投影,纬度范围从65°N到90°N;3)插值方式采用DIVA,X轴和Y轴的平滑尺度均设置为30;4)调色板颜色设置为“Blueonly”,白色代表海冰,蓝色代表海水;5)取消地形,隐藏数据点;6)添加海冰密集度为50的等值线。
4 总结
在实际教学中,《海洋数据处理实验》这门课程充分调动了学生的积极性和主动性,教学效果非常好。学生在上机学习过程中,熟悉了海洋数据,掌握了分析数据的方法,了解了海洋科学的前言问题,为进一步的海洋研究打下了坚实的基础。
【参考文献】
海洋科学研究范文5
关键词:海洋;地质;课程;教材;实践;教师队伍
中图分类号:G423.07 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)04-0235-03
海洋科学是一个多系统、多学科交叉的综合性学科体系。一个多世纪以来,对海洋资源的开发利用带动了海洋科学的发展。随着对海洋重要性认识的逐步提高,人类对海洋科学的发展产生了重大而深远的影响。勿庸置疑的是,海洋将成为21世纪科学发展和技术开发研究的重要领域之一,21世纪将是“海洋的世纪”。《全国海洋经济发展规划纲要》也指出,我国是海洋大国,管辖海域广阔,海洋资源可开发利用的潜力很大。然而,由于海洋长期以来在我国不受重视,我国海洋科学发展一直比较缓慢,设立海洋学科的学校比较少。当然,由于海洋事业发展缓慢的限制,人才需求增长也比较缓慢。随着政府对海洋学科(例如海洋地质)的投入加大,我国的海洋科学研究和教育与国家、社会、经济和科学技术的发展紧密地联系在一起,海洋科学高等教育成为了我国高等教育的一个重要组成部分。然而,我国与国外还有着很大差距。幸运的是,海洋热潮的出现,对海洋科学类专业的发展提供了广阔的社会背景,给高等教育带来了难得的历史机遇。与此同时,中国石油大学(华东)海洋学科的建设也正在起步。我校东营校区面向渤海,黄岛校区面向黄海,海洋学科的发展应该具有独特的优势,然而目前来讲,基础却较为薄弱。目前,学校和学院进行了大量工作以推动海洋学科建设。
一、整合资源、寻求支持,推进海洋学科建设
实验室建设方面。2008年11月,中国石油大学(华东)与国家海洋局第一海洋研究所共建了海洋信息技术实验室,为海洋石油与海域管理的和谐发展提供了科技支撑。
1.联合培养、科研合作方面。2009年9月至2010年1月,地学院院长、书记等领导一行连续走访了国家海洋局第一海洋研究所、中国科学院海洋研究所、国土资源部青岛海洋地质研究所、中国海洋大学海洋地球科学学院等单位,与几家驻青高校和科研院所建立了合作关系,以期借助各涉海单位的力量发展我院海洋地质、第四纪地质学两个二级学科和地质灾害与环境保护方向等。2010年4月,中科院海洋所副所长李铁刚研究员等一行赴中国石油大学(华东)探讨了交流合作事宜。
2.学术交流方面。2009年6月,中国科学院院士、中国科学院海洋研究所研究员秦蕴珊应中国石油大学(华东)研究生院邀请来校,为师生作了题为《海洋地质科学的进展与国家需求》的学术报告。2010年3月至11月,来自国土资源部青岛海洋地质研究所和中国科学院海洋研究所的几位研究员,专程来校做了相关学术报告。
可以看出,学校和学院进行了大量工作以推动海洋学科建设。然而,不得不承认的是最基本的课程建设明显不足。下面以《海洋地质学》课程建设为例进行浅显的探讨。
二、依托特色、加快《海洋地质学》课程建设
1.《海洋地质学》课程联合授课。2011年6月份,笔者承担了学院安排的研究生课程《海洋地质学》,明显感觉力所不及。经过长时间思索与联系,联系了涉及到中国科学院海洋研究所、中国科学院南海海洋研究所、国土资源部青岛海洋地质研究所、国家海洋局第一海洋研究所以及中国石油大学(华东)的部分青年研究人员,专程来校授课、报告。实际上,这些研究人员除了以上提及的单位,其学术思想和经历还涉及到中国海洋大学、同济大学、南京大学、吉林大学、美国和德国等的高校与研究单位。研究海域从极地到日本海―渤海―黄海―东海―南海,从浅水中国陆架―陆坡―西太平洋―东南太平洋;研究方向从海水―海气―海陆作用,涉及沉积学、古生物学、地球化学、构造地质学、古地磁学、大洋铁锰结核、可燃冰、洋中脊岩浆作用及与地幔柱相互作用等;涉及的尺度从秒―天―季―年一直到亿年,从地质尺度到实时观测,从海面以上数十千米到海底以下数千米。研究生课程的此番进行,使得课程内容更加丰富,课程质量得到了提升。实际上,课程仍然存在问题,其最大的问题就是没有适合我校特色的《海洋地质学》教材。
2.教材编写。《海洋地质学》是地质学专业海洋地质方向的必修课程。针对目前国际海洋科学发展态势和我国国家海洋发展战略需求,考虑到我校东营校区面向渤海,黄岛校区面向黄海的独特优势,我们应该将海洋地质学课程定位为地质学专业的必修专业基础课程。目前我们已经开设了《地球科学概论》、《普通地质学》两门相关的课程,另外还应增加一门《海洋科学导论》课程,这些课程都是学习《海洋地质学》课程的基础预备课程。
不可否认的是,随着国际地球科学的迅速发展,海洋地质学科的发展也面临着新的挑战和机遇。面对国际海洋科学的发展特点和我国海洋战略需求,我们(以及未来的)的教学队伍应当吸取国内主要教材的一些特色内容,吸收国际海洋地质发展的最新动态,尽快结合我校特色制定出适合我们的《海洋地质学》课程教学框架,完成《海洋地质学》教材的建设,为同学们将来从事海洋地质及相关研究工作打下坚实基础。
3.教师队伍建设。因为海洋地质学科包容性非常强,目前关于海洋方向教师队伍的严重不足。能够参与到教学中来的教师人员严重不足,在学术研究背景方面势单力薄,在课程教学中无法完成分工合作、优势互补,甚至连基本的教学任务的完成也难以保证,教学质量更是不可保障。值得高兴的是,海洋地质方向的人才引进工作得到了学院、系领导的关注。
4.实践教学。地球科学本身就是一门实践性非常强的科学。海洋地质学虽然是一门以基础理论教学为主要特点的专业课程,但是实践教学也是非常重要的组成部分。然而,由于客观条件的限制难以组织学生进行实际得海上地质调查工作和实习。我们可以将海洋地质学的部分教学内容与普通地质认识实习和综合地质认识实习相结合,利用陆上的河北秦皇岛、安徽巢湖、鲁东等实践教学基地,针对一些海相地层的发育特征,现场进行海洋地质学的基础内容教学。另外,可以组织学生到学校周边如金沙滩、银沙滩、唐岛湾、灵山岛等地开展海洋地质考察和现场教学,这样的教学方式应该会得到学生的欢迎。2011年9月,地学院地质系在灵山岛开展了一堂生动的野外地质现场教学公开课,吕洪波教授担任主讲,授课对象主要是来自地球科学与技术学院的100余名本科生、硕士研究生和博士研究生。这种现场教学不但开拓了视野,激发了灵感,还提高了专业素养,取得了课堂教学不可替代的良好效果。当然,海洋地质研究终究离不开海上的科学考察,虽然该课程不可能安排学生到船上出海实习,但是青岛港口内断断续续停靠着非常多的科考船,比如科学三号、向阳红09号,“东方红”号等科学考察船,可以考虑组织学生到这些海洋调查船上进行参观考察,和船上的科学家直接进行交流学习。通过与涉海单位的加强沟通,这或许可行。
三、海洋学科发展的主要设想
2011年10月,山东省委、省政府召开蓝黄两大发展战略实施情况督促检查工作总结会议,提出“振奋精神,再接再厉,努力开创蓝黄两区建设新局面”。中国石油大学的中期发展目标是,到2020年,建成国内著名、石油学科国际一流的高水平研究型大学。为了与学校的中期发展目标一致,海洋学科的发展以及海洋类专业的设置应该体现我校的办学特色,海洋类专业与传统石油类专业的结合是必然的选择。
综上所述,要加强与涉海单位的合作交流,需要组织力量,编写一本适合我校特色专业的海洋地质教材,加强海洋方向人才的引进力度。实践教学方面,必须将海洋地质学的相关教学内容与普通地质认识实习和综合地质认识实习相结合,组织学生到学校周边地区进行现场教学,组织学生到相关单位的海洋调查船上进行直接的参观考察,我校的海洋(地质)学科建设将会不断完善。
参考文献:
[1]冯士,王修林,高艳.适应新形势加快海洋科学教育的发展[J].中国大学教学,2002,(3):23-25.
[2]中华人民共和国国务院.全国海洋经济发展规划纲要[Z].北京,2003.
[3]全国高等学校教学研究中心.海洋科学学科专业发展战略研究报告[R].2007.
海洋科学研究范文6
海洋生物盛行吞食塑料的原因是海洋充满大量塑料物质,对于浮游生物,它们生活的海洋环境微塑料颗粒浓度很高,因为它的进食附体适合处理一定尺寸的颗粒物质,加拿大海洋科学研究所浮游生物生态学家莫伊拉·加尔布雷斯说如果这些颗粒符合该大小范围,它们就会误认是食物。
统计数据显示,至少180种海洋动物曾吞食过塑料,从微型浮游生物至巨大的鲸鱼,英国捕捞的三分之一鱼类的内脏中发现塑料,其中包括我们经常食用的鱼类,人们喜爱吃的贻贝和龙虾等,简而言之,各种外形和大小的海洋生物都在吃着塑料垃圾,大约每年有1270万吨塑料物质进入海洋,大量的塑料垃圾遍布全球海洋。
(来源:文章屋网 )