地球物理论文范文1
【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。
引言
《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。
1 应用地球物理课程现状
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。
目前,我校应用地球物理课程主要面临如下的实际问题:
(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。
2 教学内容改革探讨
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。
3 结语
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。
参考文献:
[1] 赖旭龙,金振民,国外地质类专业课程体系研究[m].武汉:中国地质大学出版社,2002
[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
地球物理论文范文2
关键词:排球教学;游戏性比赛;还原论;复杂系统理论
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)04-0183-02
传统的排球教学是以还原论为指导的教学理念展开的教学,即把排球运动分解成垫球、传球、扣球、发球、拦网等单个技术,先学会单个技术,再学习比赛。也就是把整体分解为部分,认为解决了部分的问题,部分相加就等于整体。在排球教学中认为,学会了垫球、传球、扣球、发球、拦网等单个技术,单个技术一组和就学会了排球比赛。自从复杂系统理论的诞生,这种还原论的教学理念引起了人们的质疑。物理学家李政道讲:“到了21世纪,微观和宏观会结合成一体,不能用以前那种‘无限可分’的方法论,越来越小的研究路子,改变方略,从整体去研究。”“微观的元素与宏观的天体是分不开的,宇宙是一个不可分割的整体。”“一个认识了的基因,并不意味着解开了生命之谜。”从这几句话我们可以得知获得诺贝尔奖的物理学家李政道批判了还原论方法的缺陷,认为宇宙是一个不可分割的整体,应该从复杂整体上去研究,知道部分并不能解决整体的问题。在排球教学中,学会单个的技术不一定能比赛,单个技术的功能相加不等于整体比赛的功能。本文依据复杂系统理论(也叫自组织理论,包括一般系统理论,耗散结构理论,协同学,超循环理论、和谐理论),进化论、生态学、规则论及相关哲学理论,对现在排球教学中存在的不足进行反思的基础上,提出了基于复杂系统理论排球教学理论的构想,为排球教学提供一种新的教学理念和教学理论。
一、复杂系统理论视角下排球教学的理论基础
复杂系统理论视角下排球教学的理论基础是复杂系统理论,复杂系统理论是由很多理论构成的理论群。首先,人们认识到系统整体大于它的部分之和,即当一些元素组成一个系统时,它就会出现一些它的个体(要素)所没有的性质,对此还原论是认为系统等于组成部分之和。其次,人们发现系统具有层次结构和功能结构,研究系统的结构时要考虑层次结构和功能结构的重叠和它们之间的关系。再次,认识到系统处在不断发展变化之中,系统是动态的。第四,系统经常与它的外界环境进行物质、能量和信息的交换。第五,系统在远离平衡的状态下也可以稳定(耗散结构理论、自组织理论)。第六,随机的系统有其内在的确定性(突现),看似完全随机的系统有自组织功能,能突现出若干种特殊的结构来。这些新观念不断冲击经典科学的传统观念,从而使系统论、信息论、控制论、耗散结构论(主要研究非平衡相变与自组织)、突变论(主要研究连续过程引起的不连续结果)、协同论(主要研究系统演化与自组织)、混沌论(主要研究确定性系统的内在随机性)、超循环论(主要研究在生命系统演化行为基础上的自组织理论)等新科学理论也相继诞生。在这样的背景下也就产生了复杂系统和系统的复杂性两个范畴,也就是我们说的复杂系统理论。由于人的复杂性,仅仅依靠以上这些从自然科学得来的理论解决人的问题是不充分的,尤其是在人的精神存在方面,在科学实证科学领域还是一个迷。俗话说:科学终结的地方,就是哲学开始的地方。鉴与此,本研究在复杂系统理论的基础上,结合后现代教学观及相关的哲学思想,主要包括哈贝马斯的交往理论和伽达默尔的解释学,胡伊青家的游戏理论等对现有排球教学进行反思和构想。
二、复杂系统视野下排球教学理论的主要思路
复杂系统理论视野下排球教学的主要思路是按照复杂系统的五个基本特点展开的,即系统的整体性,系统的层次性,系统的动态性,系统的开放性和系统的交互性。
1.排球教学系统的整体性。所谓系统的整体性就是“1+1>2”。排球教学系统是一个整体系统。“在教育活动中,个体生命是一种完整性的存在。所谓“完整性存在”是指个体的生命是由自然与社会、生理与心理、物质与精神、理性与情感、科学与人文等多层次、多因素构成的综合体,缺少任何一个方面都是不健全的。”现在的排球教学在整体性方面可以说是做的非常不到位。首先,在教育形式了,现在的排球教学采用的是分解——整体的教学形式。在教学中先教排球的技术:垫球,传球,发球,扣球,拦网,最后用很少比例的课程将这些技术运用的比赛中。这和工业生产中先生产好零部件,然后再把零部件组装成整体是一样的。但是这种方法对人的教育来说是绝对不可以的。社会科学的创始人孔德提出:非有机体科学(天文、物理和化学)遵循从简单到复杂的研究顺序,有机体科学(生物学和社会学)遵循从复杂(整体)到简单的研究程序,只有把握了有机体整体的性质之后,在研究其部分才能正确理解其意义。所以我们不能仅仅从一个因素或某一角度来看问题,用“头痛医头脚痛医脚”的办法来解决排球教学中的问题,而要从一个整体有机系统的观点来看待排球的教学。
笔者的观点是从整体到分解,最后在回到整体的教学形式,即从游戏性的比赛开始(整体)—在比赛中发现本层次必须的技术或相关的规则—单个技术学习(分解)—再回到游戏性比赛。这里的单个技术教学也不同于传统的教学方式,笔者的观点是单个技术的教学也要结合整体环境,把单个技术看做是整体的部分。例如,垫球的教学,我的观点是让学生结合场地、球网进行练习,让同学从对方场地抛球过来,然后将球垫起,球要保持在本方场地,不能过网,这样才更符合排球技术在比赛中的运用情境。可能有人会提出:“没有技术你怎么打比赛?”难道没有技术真不能打比赛吗?这就要涉及的排球的起源了。排球在1895年诞生的时候,当时是没有技术,也没有规则的,而且比赛是用的篮球球胆,据说当时也开展的很好,否则也不会流传到今天了。人是进化的产物,教育也是一个进化的过程,绝对不是工业生产的过程。总之,排球教学系统是一个整体演化系统。
2.排球教学系统的层次性。教学是一个多层次的、进化性的自组织系统,一个进化的自组织性系统的每一个层次都会创造自己独特的运动方式,即有自己的物质—能量—信息的流动方式,又有自己的组织方式。排球教学也是一样的,假设根据我们国家的学制把排球教学分为小学排球教学、初中排球教学、高中排球教学、大学排球教学。每个层次的教学是不同的,即排球教学系统涉及的要素:学生的身体素质(包括身高、弹跳能力、耐力等)、排球场地的大小、球网的高度、排球的质地(我提出不同层次的学生用不同的球)是不同的。在同一个层次系统的各要素要相互协同。例如,按我的设想,中学的排球教学,要根据中学生的身体素质、认知能力设计符合他们的排球场地、排球、教学内容,各要素要与他们的身心发展相协调。
3.排球教学系统的动态性。用马克思的唯物辩证观点说:世界是物质的,物质是运动的,运动是永恒的,运动是物质的存在形式。同样教学也是运动的,即教学是具有动态性的。但是我们现在的排球教学很多方面却是静态的。排球的教学大纲、教学进度、教案都是固定的,也就是静态的。我们的教学完全是依照大纲、进度、教案来进行的,但是不同的学生的身体素质是不可预知的,学习的能力是不可预知的,在课堂上会发生什么也是不确定的,学生在课上的掌握程度更是不确定的等。既然实际的教学是复杂的、多因素的、不确定的,那么我们这些编写严密的、固定的大纲、进度、教案能适应实际的教学吗?我的观点是我们的教学不能做到绝对的精确,老师比大纲编写者应该更了解学生,更了解实际教学情况,老师应该根据实际的教学情况(包括学生的各方面情况,教学环境等),具体问题具体分析,老师根据前一次课对学生的了解或整个教学环境的了解,编写下一次课的教案,这样就不会脱离教学实际。
4.排球教学系统的开放性。任何系统都是开放的,系统要有不断的物质—能量—信息的输入,否则系统将会走向灭亡。中国清朝的闭关锁国政策已经很好的说明了这一点,邓小平的改革开放政策也证明了系统开放的重要性。普利戈津的耗散结构理论阐述了一种远离平衡态的开放系统,这种系统的一个基本特征是它一直处在与外界不断交换物质、能量的过程中,能够维持着系统的有序结构,或者可能使系统向更高层次的有序化跃进。耗散结构表明系统并不是总是趋向无序或熵增,如果系统是开放的,就能够不断从外界输入物质、能量、信息,就能够使系统保持原有的平衡甚至远离平衡态,系统就会维持原有的有序状态,直至走向更大的有序,即“非平衡是有序之源”。一个自组织系统必然是一个耗散结构。所以,系统创生自组织行为或进化的条件从存在方式上看就是保持开放状态,不断和环境进行物质、能量、信息的交换。因此,排球教学作为一个复杂系统,教学教学大纲、教学进度、教学内容等就不能绝对固定不动,不能具体到每节课,而是要根据教学的实际不断地从外界获得新的物质、能量、信息。如果排球教学中的教学大纲、教学进度、教学内容都预先规定到教学过程中的每一节课,甚至包括场地、器材整个过程都一成不变,那么排球教学就会陷入一种静态封闭状态。
5.排球教学系统的非线性。复杂系统研究对象是一个有机的整体,其内部诸要素是相互依赖相互联系、非线性相互作用。排球教学作为一个复杂系统其中的各要素是非线性相互作用的,教师与学生之间、学生与学生之间、教师与教材之间、学生与教材之间等是在一个非线性的环境中相互作用协同促进排球教学的发展。在排球教学中,根据教学的实际情况,教师与学生之间、学生与学生之间通过平等对话交流形成一个复杂交互的关系网络;教师、学生与教材相互作用,选择适合实际的教学内容;教师、学生与场地器材相互作用,选择适合学生水平能力的场地器材等。
总之,排球教学是一个复杂的系统,排球教学过程是一个由低层次向高层次,由低级向高级演化的系统。从教学的开始到结束排球教学始终是一个整体,在由低层次到高层次,由低级到高级的教学过程中始终包括学生的情感、场地、器材、技术、战术、环境等个子系统相互作用、协同演化发展。
参考文献:
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地球物理论文范文3
[关键字]地球物理学 地球物理勘探 综合应用
[中图分类号] P3 [文献码] C [文章编号] 1000-405X(2013)-4-151-1
地球是一个庞大而复杂的系统。这一系统在几十亿年不断发展演变的过程中记录下了大量的信息。而地球物理就是应用物理学的理论将这些蕴含于地球内部的宝贵信息发掘出来,以供人类使用的一门学科。
地球物理学通过研究目的的不同可分为理论地球物理学和应用地球物理学,前者目的在于研究地球内部结构及其发展演化,后者则是利用理论地球物理学发展过程中总结的方法来勘探有用矿床和石油,或应用于工程地质勘探、工程检测,环境探测和监测及环境保护等方面。
由于笔者所学专业偏重应用,故下文主要介绍勘探地球物理的有关信息。
地球物理学,顾名思义与物理学息息相关,正是基于物理学领域中取得系统规律性认识的力学、磁学、电学、波动学、热学和原子物理学等分支学科,相应的产生了重力、地磁、地电、地震、地热和放射性等分支学科及勘探方法。下面一一给出介绍。
重力勘探的物理基础是万有引力定律。它根据观测的地球重力的变化研究地球的构造,勘探与开发矿产资源,进行灾害的预测与防治,以及解决一些力所能及的地质问题。这种方法的基本原理简单地说就是通过重力仪测量出地表各处的重力异常(即实际重力值与正常重力值之差),然后根据地下不同密度的介质及不同的密度分界面在地表产生的万有引力(其竖直方向的分量即为重力分量部分)不同这一关键,推断地下构造的几何形态,岩石性质等。
磁法勘探则是基于磁学理论。它通过观测和分析由岩矿石或其他探测对象磁性差异所引起的磁异常,进而研究地质构造和矿产资源等探测对象分布规律的一种方法。所谓磁异常,即实际观测到的磁场值与正常磁场值(认为地磁场是一个处于地球中心,轴向南北的磁偶极子导致的均匀磁化球场)之差。实际工作中,利用磁力仪可观测出磁异常。在应用方面,它已成功应用于直接寻找磁铁矿及其共生矿床;广泛应用于固体矿产、石油天然气构造的普查和不同比例尺的地质填图及深部,区域,全球构造的研究;与其他勘探方法配合应用于煤田火烧区探测、地热远景预测、考古、探雷与探潜、核电及为大型水电建设提供基础稳定性评价资料;探索性地应用于水文工程地质学问题中的圈定裂隙与滑坡监测、油气藏标志的磁异常、磁性检测和金属矿成因的剩磁应用等。
由电学理论发展而来的勘探方法称为电法勘探。由于实际工作的自然条件多种多样,故这一类勘探方法变种、分支方法也较多。它的原理比较复杂,简单的说就是通过地表电极供电,在地下建立电场,这时由于地下构造及不同物性岩层的存在,电场分布将呈现出一定的规律,我们在地表通过对不同位置电场值的测量,便可推断出地下构造及岩性,从而达到勘探目的。电法勘探通常用以勘查石油与天然气和煤田地质构造,寻找金属与非金属矿产,进行水文工程地质、城市环境与建筑基础及地下管线铺设情况的勘察等。
地震勘探是基于波动学理论的勘探方法。它依据地震波在地球内部的传播规律来推断地下介质的结构和岩性,从而达到勘探目的。简单地说,地震勘探就是通过某种方式激发地震波,激发的方式有天然地震、火山爆发等自然现象,也可以是人工爆炸、冲击、可控震源或其他人工震动源。当地震波产生后经地球内部介质传播到地表,由我们事先布置好的检波器接收记录。而地震波在不同物性的介质中传播规律有所不同,所以根据所记录到的信号,便能推断出地下构造的几何形态及岩性。地震勘探在石油勘探开发中具有举足轻重的地位,几乎所有石油公司都依赖地震解释来布设钻井。此外,地震勘探还能确定其他沉积矿床储集带(如煤、盐岩)的位置;在寻找地下水资源、地热资源、工程勘测、研究地壳和上地幔深部结构,测定大型建筑物、水坝、高速公路和海港结构的基岩深度,确定建筑物地下是否存在潜在的危险,是否在隧道或矿床钻探中会遇到岩石中的充填水等方面,地震勘探都发挥了重要作用。
建立在原子物理及核物理基础上的勘探方法被称为放射性勘察。它的物质基础是地壳中存在的天然放射性元素,其衰变放出α、β、γ射线,穿过物质时,将产生游离、荧光等物理现象,我们根据放射性射线的物理性质利用专门仪器(如辐射仪、射气仪等)测量放射性元素的射线强度来寻找放射性矿床,及解决有关地质问题。多年来,放射性勘察在寻找地下裂隙水、油气田、多金属矿产及探查滑坡、地裂缝、塌陷、地震预报等多领域作出了贡献。
地球物理论文范文4
关键词:微课程;地球物理学;前景
一、引言
地球物理学专业的课程大都具有理论基础要求高、难度大、实践性强、知识面广等特点,学生普遍反映该专业课程的学习有一定困难。而微课程是一种新型的教学资源,具有短小精悍、情景真实、主题突出和目标明确等特征,正成为教学改革的重点和热点。2008年,美国圣湖安学院的David率先提出了微课程的概念并开展了研究实践。自2010年以来,微课程在我国中小学、高等院校和高职高专等教育领域也有广泛应用。但在地球物理学专业相关课程的教学过程中,对微课程的利用还较为有限。本文对微课程在地球物理学专业的应用前景进行探析,以期微课程在地球物理学专业的教学中能够发挥更好的作用,切实提高教学效果并激发学生学习本专业的兴趣。
二、地球物理学专业课程建设的现状
国内北京大学、同济大学、中国矿业大学、中国地质大学、中国石油大学、吉林大学、成都理工大学和长江大学等高校均开设有地球物理学专业。各高校在地球物理学专业课程建设方面均开展了大量工作。同济大学的环境与工程地球物理、中国地质大学的地球物理勘探概论、吉林大学的钻井地球物理勘探、成都理工大学的地球物理测井原理及应用和长江大学的地震勘探原理等课程均已建设成高水平的精品课程,为切实提高教学质量,激发学生学习兴趣,提供了丰富的学习资源。冯t等对勘探地震学中的形象化教学方法进行了探讨。董守华等对煤田地球物理测井原理教材建设与实践工作进行了总结。相关学者在地球物理学课程建设方面开展的教学改革工作,在实际教学中取得了较好的效果。地球物理学专业的微课主要有中国石油大学(北京)李景叶的地震勘探原理之导论,中国矿业大学岳蕾的平面电磁波的极化等。在微课程建设方面,国内地球物理学专业开展的相关工作还较为有限。
三、微课程的应用前景
微课程正在成为我国教育教学资源建设的重点和热点。鉴于微课程的显著特征,笔者认为在地球物理学专业中微课程有以下应用前景。
1.学生学习专业课程的新资源。微课程具有碎片化和微型化的显著特点,同时作为微课程核心教学资源的微视频具有生动形象的特征。这为学生在接受常规的课堂教学之外,提供了一种新的学习专业课程的新资源。地球物理学专业的学生普遍反映专业课程的学习有一定的困难。该专业微课程的建设和应用,使得学生可以根据自身对相关专业课程知识点的掌握情况,以及自己的时间安排,合理地学习专业课程知识点的微课程。微课程不仅是对课堂教学内容的合理补充,便于学生对教学内容进行巩固和复习,还让学生更充分地利用碎片时间学习专业知识,更有利于培养学生自主学习的能力。地球物理学专业微课程的建设和应用,能够为学生提供一个良好的学习专业课程的新资源。
2.教师提升教学能力的新平台。微课程不仅仅是一两个知识点,而是一门课程完整的知识点的呈现,这就需要有完整的教学设计、学习单元、反馈测评和拓展资源等教学环节。地球物理学专业课程的理论性强、知识面广,该专业微课程的建设对教师教学能力提出了更高的要求,要求教师在短时间内,一般为5~10分钟,通过通俗易懂甚至是幽默风趣的语言,将具体的知识点做详细讲解,同时还要配合以文字和动画等可视资源。这就需要教师不仅对所讲授课程有深刻的理解,同时还要仔细分析怎样才能更好地吸引学习者的眼球,怎么才能将复杂的地球物理勘探原理通过浅显易懂的语言进行描述。另外,对课件的制作也提出了更高的要求,微课程的课件需要做到动静结合、图文并茂。
四、认识和建议
微课程建设将会是今后地球物理学专业课程建设的主要任务之一,地球物理学微课程是该专业学生学习相关课程的新资源,同时有利于提升教师的教学能力。但在微课程建设过程中,需要注意课程系统的顶层设计,不能仅仅是一系列零散的微视频。
参考文献:
[1]章飞,刘丹丹. 微课程研究的现状与发展趋势[J].江苏第二师范学院学报,2015,31(3):47-51.
地球物理论文范文5
关键词:地球物理学;课程体系;教学改革
作者简介:李桂花(1977-),女,山东日照人,山东科技大学地质科学与工程学院,讲师;林年添(1962-),男,福建宁德人,山东科技大学地质科学与工程学院,教授。(山东青岛266590)
基金项目:本文系2009年度山东省高等学校教学改革研究项目“依托学科优势,培养创新性地质人才的教学体系改革研究”(2009226)的研究成果。
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)17-0039-02
一、山东科技大学设置地球物理学专业的历史背景
山东科技大学地球物理学专业源于山东煤炭工业专科学校煤田地质勘探与测量专业,1958年为了适应山东煤矿生产的需要,培养煤矿勘探和矿山测量人才,设置了三年制(专科)和五年制专科(预科)煤田地质勘探测量专业。1960年,山东煤炭工业专科学校升格为山东煤矿学院。1963年,淮南矿业学院成建制迁往济南并入山东煤矿学院。随后,江西煤矿学院、济南工学院矿山机电专业、山东省煤炭工业管理局干部学校和江苏煤矿专科学校相继并入,建立了新的山东煤矿学院。1971年,泰安煤矿学校并入后,山东煤矿学院更名为山东矿业学院。校部由济南迁至泰安,济南设分院。1971年全国教育形式发展很快,现场急需“综合找矿”专业的人才,于是考虑特设煤田地质勘探专业,1972年开始招收煤田地质勘探专业一个班,学制三年。1977年开始招收煤田地质勘探专业两个班,学制四年,1978年3月入学。1980年煤田地质专业和矿山测量专业合并成立煤田地质系,1984年山东矿业学院煤田地质与勘探专业获得硕士学位授予权。1993年煤田地质系更名为地球科学系。1980年,山东煤炭教育学院在泰安成立。1999年,经国家教育部和山东省人民政府批准,山东矿业学院与山东煤炭教育学院合并组建山东科技大学。2000年6月成立地球信息科学与工程学院。2001年,山东省财政学校并入山东科技大学。2004年,山东科技大学办学主体搬迁至青岛校区。同年招收了以应用地球物理学专业命名的第一批本科毕业生一个班。2005年成功获得地质资源与地质工程一级学科授权点和两个二级学科博士授权点,即地质工程和地球探测与信息技术博士点。2007年12月成立地质科学与工程学院。2007年申报成功地质资源与地质工程一级学科博士后流动站。至此已经形成完成的工科人才培养体系,即“本科—硕士—博士”人才培养体系。经过半个多世纪的发展壮大,地球物理学专业在学科建设等方面取得了优异的成绩,为本专业的建设和发展提供了坚固的学科平台和支撑条件。
二、专业建设的指导思想
从山东科技大学发展目标定位“国内知名的高水平多科性大学”的高度,贯彻“以学生为本”的教育理念,构建以全面提高学生素质和能力为目标,在保证专业培养基本规格要求的基础上尽可能拓宽学生的知识面,大力推进教学与科研的结合,努力提高学生的综合素质,加强学生创新精神和实践能力的培养。为了反映学校办学的指导思想,符合建设研究型高水平大学的办学理念和专业人才培养目标的具体要求,结合地球物理专业的现状,积极借鉴国内外高校的有益经验,制订地球物理学专业的培养目标为:培养具备坚实的数理基础和较系统的地球物理学基本理论、基本知识和基本技能,受到基础研究和应用基础研究的基本训练,具有较好的科学素养及初步的教学、研究能力,能在科研机构、高等学校或相关的技术和行政部门从事地球深部构造、地震预测、地球物理工程、能源及矿产资源勘查等方面的科研、教学、技术开发和管理工作的高级专门人才。从培养目标看,地球物理学专业更加重视加强学生基础理论和基本方法的培养,使学生更加牢固地掌握本专业领域的理论和技能,使其将来有能力不断拓展新的发展空间,面向未来需要解决理论难题和创新课题。
三、课程体系的设置
为适应21世纪社会发展对高等教育人才培养的要求,实现“德、智、体、美全面发展,具有较强实践能力和创新精神的高级专门人才”的培养目标,按照学校修改培养计划的基本原则,即坚持“强化基础、保证主干、精简必需、突出实践”的原则。“强化基础”是指根据专业培养目标的要求,在科学合理地处理好各教学环节之间关系的同时,强化公共基础和专业基础;“保证主干”是指保证影响专业知识结构形成的主干课程及其学时数;“精简必需”是指正确处理基础课与专业课、必修课与选修课的关系,尽量减少课程门数或学时数;“突出实践”是指突出学生实践能力、创新精神和创业意识的培养。
结合山东科技大学的具体特点及修改培养计划的基本原则,在充分调研和论证的基础上设置了新的培养计划。地球物理专业的课程体系由通识教育基础课程、学科(专业)基础课程、专业技术课程、实践教学及创新教育五部分组成。
(1)通识教育基础课程包括马克思主义基本原理、思想与中国特色社会主义理论体系概论、中国近现代史纲要、思想道德修养与法律基础、大学语文、大学英语、高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理及物理实验、计算机文化基础、计算机技术基础、计算机应用基础、地球物理学专业概论、体育、形势与政策。
(2)学科(专业)基础课包括普通地质学、矢量分析与场论、矿物岩石学、电工电子技术、地球物理数值计算方法、构造地质学、连续介质力学、数学物理方法、测量学、数字信号处理、专业英语、地球物理场论、地球物理反演理论与方法、岩石物性基础等。
(3)专业技术课程:地电学、重力学、地震学、地磁学、地球物理资料数字处理、钻井地球物理学等。
(4)实践教学。实践教学时间增加到37周。实践教学包括军训、公益劳动、社会实践主要课程的实验和实习、野外地质实习、测量教学实习、地球物理勘探综合实习、生产实习、毕业实习等。在实践教学过程中,让学生到生产单位参与生产的全过程,利用社会资源完成毕业实习。
(5)创新教育。举办院、校级各种比赛、学术与科技活动、社会实践、课外实验活动、素质拓展教育等。把科技活动作为其中的一个重要环节,开设了本科生科研立项申请,重点突出学生实践能力、创新精神和创业意识的培养。
地球物理学专业额定学分为178学分(包括理论课程学分、实践学分、创新学分),理论课程总学时数为2408学时,理论课程总学分数135分。必修课学时为1986学时,106学分,其中公共基础课16门,总学时数为1120学时,63学分,占总学分的35.4%;专业基础课13门,总学时数为580学时,2分,占总学分的16.3%;专业技术课6门,总学时数为270学时,15学分,占总学分的8.4%。选修课422学时,2分,占总学分的16.3% 。实践环节37周,38学分,占总学分的21.3% 。创新活动4学分,占总学分的2.3%。
四、教学改革初探
为了培养高素质的创造性人才,教学方法改革是极其重要的一环。[1-3]
(1)通识教育课程中增加“地球物理学专业概论”。该课程共18学时,由地球物理系的每位专业老师讲一次课,主讲一个方向,如地球物理学综述、重力学概述、磁法学概述、电法学概述、地震学概述、地震数据处理概述、测井地质学概述、遥感地质学概述、基础及海洋地球物理学概述等。在学生刚入大学,对地球物理专业比较茫然之际,地球物理专业概论课的开设架设了老师与新生间沟通互动的桥梁,激发了新生的学习热情,为后继的学习打下很好的基础。
(2)本科生导师制。在新生刚入学的大一新生配备了低年级本科生导师,多由本专业的具有博士学位的年轻教师担任,既解决了学生多管理学生的老师紧缺的现状又能帮助、指导学生对本专业有一定认识,以一个本专业过来人的经验指导学生的学习和生活,传授学生本专业各课程的学习方法,学生有了有效的学习方法,学习热情就被大大激发,学习效果自然可以得到保证。同时,还为大四即将毕业的学生配备了高年级导师,帮助并指导学生考研或就业及其他一些问题。
(3)邀请本专业的国内外院士、著名学者、专家、教授为学生作报告,用他们的科研新成就、研究新方向及需要应对的挑战实例丰富传统的教学内容,让学生了解本专业的学科前沿,从树立科研的使命感和责任感入手到重视基本理论和实践教学环节的学习。激发学生的学习热情,让学生们树立学习是为了科研创新和科技贡献社会发展的远大理想。
五、学科的支撑与师资队伍建设是专业建设的基础
该专业现有教师9名,其中教授2人、副教授3人、讲师4人。本专业教师队伍中,100%具有硕士以上学位,其中具有博士学位的教师占76.6%,一批中青年教师相继成为专业方向的学科带头人,已成为我国该领域人才培养与科技创新的一支重要力量,并具备强劲的拓展前景和发展后劲。
教师的学术水平主要通过科研能力来评价,以高水平、高层次的基础研究项目为龙头,通过积极引导自发组织科研团体形成学科优势。近五年来,承担省部级以上教改项目2项,承担了国家自然科学基金项目7项,“973计划”项目专题1项,中国石化海相前瞻性重大项目1项,国土部油气专项2项,教育部、国家计委等项目3项以及企业地方委托项目若干项;获山东省科技进步奖三等奖2项,煤炭科技二等奖1项,中国高校科学技术奖励委员会进步二等奖1项。
六、结论
通过近几年的改革和建设,山东科技大学目前毕业的四届地球物理学专业学生创新精神和实践能力普遍增强。学生专业基本功扎实,应届生中考研录取率近4年平均80%以上。毕业生以基础扎实、实践创新能力强、作风朴实而深受用人单位的好评。
参考文献:
[1]董守华,隋旺华,祁雪梅.地球物理学品牌专业建设实践[J].中国地质教育,2011,(2):55-58.
地球物理论文范文6
【关键词】 宇宙 力学 圆周运动
引 言
夜晚,人们抬头仰望群星灿烂的夜空,尽情地欣赏着这大自然的美景。欣赏之余,人们不免会问:天有多大?宇宙有没有边界?对于这些问题,在科学文化已基本普及的今天,想必人们已经有了明确的答案——天没有尽头,宇宙没有边界,但真正能知道其道理的人就不多了。本文将用动力学原理来解答有关宇宙的诸多奥秘。
宇宙奥秘
1.人类目前所认识的宇宙
首先,我们认识一下宇宙。宇宙是由大大小小的星球组成(地球和月球也是星球),这些星球有的是固体,有的是液体,有的是气体或等离子体态。这些大小不同的星球都在永不停息地相对运动着。至于这些星球都在如何运动,16世纪的开普勒和17世纪的牛顿已经作出了科学准确的论断。开普勒认为:所有星球都围绕着太阳作大小不同的椭圆运动,太阳在这些椭圆的一个焦点上。这个被称为“日心说”的理论了统治人们一千多年的“地心说”理论。而牛顿所发现的万有引力定律则更揭示了行星球绕太阳作椭圆运动的真正原因。牛顿认为:任何物体之间都存在着引力,(也称万有引力),引力的大小与两物体的质量成乘积成正比,与两物体之间的距离平方成反比,即:
根据这条定律,我们就自然知道了行星与太阳之间也存在着引力,这个引力恰好提供了行星绕太阳作椭圆运动的必要条件——向心力。这也就是说,正是因为太阳对行星有引力,所以行星才能绕太阳作圆周运动。
因牛顿和开普勒两人所得出来的结论是他们经过多年对天体的观察记录,然后再根据科学的分析计算而得出来的结论,并非是一种推论,可以说是实验结论,而且后来人们也用他们所取得的理论成功地解释了不少天文现象,所以我们说他们的结论是正确的,也可以认为是“真理”。本文的所有推论都是以他们的结论为依据,再根据动力学原理来分析的。
为了使问题简化,且行星绕太阳的转动轨道也比较接近圆,我们把行星绕太阳的椭圆运动可以看成是圆周运动。
牛顿万有引力定律的发现,笔者认为不仅揭示了行星绕太阳作圆周运动的真正原因,而且宣告了开普勒的日心说是有局限性的。开普勒日心说理论的局限性在于:认为太阳是宇宙的中心,是静止不动的,其他星球都是绕着太阳转。但是,牛顿的万有引力定律告诉我们,任何物体之间都存在着引力。据此,我们可以想象,在太阳系之外,可能存在着比太阳质量更大的星系,它对地球的引力微不足道,但它对太阳的引力就比较大了(因太阳的质量是地球质量的330000倍)。此引力将会造成太阳绕这个大星系作圆周运动。事实也正是如此,现代科学家已经观察到,太阳正是携带着自己的行星们在不知疲倦地绕银河系作圆周运动。这就宣告了太阳不是宇宙的中心,银河系被暂定为宇宙的中心。然而,我们根据上述思维路线:万有引力定律——向心力——圆周运动,很容易推想到,银河系也不能充当宇宙的中心,它将要绕着比自己质量更大的星系作圆周运动,而这个质量比银河系质量更大星系也会绕着比它质量还要巨大的星系作圆周运动…… 以此类推,宇宙根本就找不到中心。如果宇宙连中心都没有,那何谈边界之言呢?所以我们说宇宙没有边界,宇宙是无限大的。
2.基于以上的推论和阐述提出以下思考
思考1:宇宙中星球之间在引力作用下,就只有转动这一种情况吗?
分析:在地球上如果两物体之间有引力,总是要相吸在一起,比如苹果从树上脱落后,总是要向地上掉而和地球结合在一起。宇宙中也同样,在宇宙形成之初,宇宙中有大大小小的物体。要说这些物体都是静止不动的那不可能,因为物体之间有万有引力,宇宙中又没有阻力,所以这些物体在引力的作用下,必然要相互运动。如何运动呢?也许它们不像现在这样的转动,而是像苹果落地这样的相向靠近运动,结果许多小物体吸引在一起就形成了一个球体,这个球体就是一个基本星球。而质量大的星球在引力的作用下,要继续吞并质量小的星球。大星球在吞并小星球的过程中,大星球吸引小星球的引力要做功,如图1所示:
假设以大星球的中心为0点位置,大星球的径为a,小星球距大星球中心0点的距离为b,假设大、小星球的质量是:
则在小星球被吸引到大星球上时,引力所做的功是:
(负号表示引力做功时引力F与位移S的方向相反)
其中:如果a=6500000米, (因小星球很小,所以可将小星球当质点来看)
则大星球在吸引小星球的过程中,引力所做的功就是: