电子技术与通信工程的应用研究:有关电子技术与通信工程的探讨 [摘要]电子技术与通信工程为在科技研发领域的合作与联系,为社会的发展和进步奠定了坚实的基础。并广泛应用于通信系统与通信网及其设备,广播电视系统与设备,电子仪器仪表,集成电路与微电子系统,家用电器,汽车工业,电力,航天、航空,电子材料与纳米材料等方面,在中国信息产业和经济发展中发挥了巨大的不可替代的作用。 [关键词]电子;通信;技术;工程;发展;应 电子技术与通信工程密切联系,相互促建,互相依赖。电子技术与通信工程领域取得的重大成果在现代社会发展中起到了举足轻重的作用,全面的加快了各行业的产业自动化脚步。 电子技术与通信工程为社会在科技领域的进步,奠定了坚实的基础。是电子技术与信息技术相结合,构建现代信息社会的工程领域,电子技术是利用物理电子与光电子学、微电子学与固体电子学的基础理论解决电子元器件、集成电路、仪器仪表及计算机设计和制造等工程技术问题;信息技术研究信息传输、信息交换、信息处理、信号检测等理论与技术。 电子技术的迅猛发展给新技术革命带来根本性和普遍性的影响,电子技术水平的不断提高,既出现了超大规模集成电路和计算机,又促成了现代通信的实现。电子技术正在向光子技术演进,微电子集成正在引伸至光子集成。光子技术和电子技术的结合与发展,正在推动通信向全光化方向通信的快速发展,而通信与计算机越来越紧密的结合与发展,正在构建崭新的网络社会和数字时代。电子技术是根据电子学的原理,运用电子器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学,包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。信息电子技术包括Analog(模拟)电子技术和Digital(数字)电子技术。电子技术是对电子信号进行处理的技术,处理的方式主要有:信号的发生、放大、滤波、转换。 信息电子技术的应用和发展,在信息电子技术与汽车工业的结合中促成了电子汽车概念的诞生和实现,概括地来说当前的汽车电子技术主要包括:智能化集成传感器:提供用于模拟和处理的信号,而且还能对信号作坊大处理。同时,还能自动进行时漂、温漂和非线性的自动校正,具有较强的抵抗外部电磁干扰的能力,保证传感器信号的质量不受影响;嵌入式微处理机已广泛地应用于安全、环保、发动机、传动系、速度控制和故障诊断中。软件技术:随着汽车电子技术应用的增加,对有关控制软件的需求也相应增加,并可能要求进一步联网。必须开发出更多通用的高水平软件,以满足多种硬件的要求。汽车车载电子网络:汽车电子设备发展的一个重要趋势是大量使用微处理机来改善汽车的性能。随着电控器件在汽车上越来越多的应用,车载电子设备问的数据变得越来越重要。为了进一步提高行使的性能,温度及车速等信息必须在不同控制单元间交换。由此,以分布式控制系统为基础构造汽车车载电子网络系统是很有必要的。所以信息电子技术在汽车领域的应用是无处不在的。电力电子技术的不断进步和发展,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于20世纪50年代末60年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。20世纪80年代末期和90年代初期发展起来的,集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。电力电子技术在节能、减小环境污染、改善工作条件等方面有着重要的作用,现在不仅应用于传统工业(例如:电力、机械、交通、化工、冶金、轻纺等)方面,并且对高新技术产业(例如:航天、现代化通信等)的发展也尤为重要。 通信工程是信息科学技术发展迅速并极具活力的一个领域,尤其是数字移动通信、光纤通信、Intemet网络通信使人们在传递信息和获得信息方面达到了前所未有的便捷程度。通信工程具有极广阔的发展前景。 信息产业,包括信息交流所用的媒介(如通信、广播电视、报刊图书以及信息服务)、信息采集、传输和处理所需用的器件设备和原材料的制造和销售,以至计算机、光纤、卫星、激光、自动控制等由于其技术新、产值高、范围广而已成为或正在成为今社会经济发展的支柱产业。通信技术是以现代的声、光、电技术为硬件基础,辅以相应软件来达到信息交流目的。上个世纪末,多媒体的广泛推广、互联网的应用极大地推动了通信工程专业的发展,展望这个世纪初期,宽带技术、光通信也已经崭露头角。通信工程所研究的内容涵盖了当今最流行、发展最迅猛的领域。 通信工程是信息科学技术发展迅速并极具活力的一个领域,尤其是数字移动通信、光纤通信、Intemet网络通信使人们在传递信息和获得信息方面达到了前所未有的便捷程度。通信工程具有极广阔的发展前景。由于通信产业在全球的高速及持续发展,作为真正的“朝阳产业”、“知识经济”,到了20世纪80年代,从美、日、英等发达国家吹过来的信息革命这股飓风,为我国通信工程专业的发展增添了强劲的动力,也是从这时起,通信工程迅速兴起,通信技术在国家经济发展中的地位越来越重要,国家也加大了这方面的投资。 从工程技术角度来看电子技术与通信工程相结合在社会生活的各种应用迅速的发展,它包括:移动通信与个人通信,卫星通信、光通信,宽带通信与宽带通信网,多媒体通信,语音处理及人机交互,图像处理与图像通信,信号处理及其应用技术,集成电路设计与制造,电子设计自动化(EDA)技术及其应用,通信与测量系统的电路技术,微波技术及其应用,微波传输、辐射及散射,微波电路,微波元器件,微波工程,光电子学与光纤通信工程,信息光电子工程,电子束、离子束及显示工程,真空电子工程,电子与光电子器件,微电子系统设计与制备,纳米材料与技术等。 综上所述,电子技术与通信工程在通信系统、高科技开发公司、科研院所、设计单位、金融系统、民航、铁路等方面的广泛应用。使得国家高度的重视,并且已经培养了大量具有扎实的理论基础和开拓创新精神,能够在电子信息技术、通信与通信技术、通信与系统和通信网络等领域中,从事研究、设计、运营、开发的高级专门人才。面向新的世纪,电子技术与通信工程将会迎来其发展的广阔天地。随着它们应用发展的日趋广泛,上至太空,下至海底,科技的发展无所不在。因此会给中国信息产业的发展带来更大的发展空间。 电子技术与通信工程的应用研究:关于电子技术与通信工程的探讨 【摘要】随着电子技术水平的大幅提升,计算机和超大规模集成电路的出现,开启了现代通信的全新时代,电子技术发展至今,在社会各个行业领域中都得到了十分广泛的应用,特别是在通信工程领域中的应有尤为突出。本文将对电子技术、通信工程的发展现状、前景和二者间的关系进行简要的探析。 【关键词】电子技术通信工程发展前景技术应用 在社会经济、科学技术的不断发展下,社会各行业领域都逐步完成了高新技术改革,特别是电子技术的应用,基本已渗透到了人们生产、生活的各个角落。通信工程是科技应用领域中的主要行业,它在历经多年发展,现已在信息传输、信息交流等领域得到了长足的发展。通信工程的研究内容是在信息交流、信息传递过程中,涉及到的各种技术(即检验、传输、交换技术)。电子技术,是一项综合物理技术研究成果、各种物理学知识而发展起来的工程技术,它也是基于电子学原理,实现电子设备应用的一门技术。 一、电子技术的发展现状 电子信号处理是电子技术的一个重要内容,主要的处理方式有:信号的转换、滤波、转换。信号放大是指强化接收到的电子信号的等级和强度,从而方便信号的再次接收或传输;信号转换是指转换信号表达形式,以满足接收方设备的型号要求。以应用方向为依据,电子技术主要分为电力电子技术、信息电子技术两大类。以应用方式为依据,又可将信息电子技术细分为数字(Digital)电子技术和模拟(Analog)电子技术两种。(1)电力电子技术。随着电力电子技术的发展,实现了传统电力电子技术向现代电力电子技术的完美转变。传统电力电子技术主要为低频技术,低频技术是指其信号传输、波段强度均较低;现代电力电子技术主要为高频技术,高频技术的信号传输频率、强度都相对较高,也更能满足现代信息传输的高要求。就电力电子技术的应用规模、应用范围而言,它已覆盖了传统工业和高新技术产业。高新技术行业中的电力电子技术应用,在与其他科学技术下的协同作用下,为现代化建设做出了巨大的贡献。(2)信息电子技术。信息电子技术在汽车工业中的应用,产生了“电子汽车”概念,并使之变为现实。智能化传感器,主要提供用于处理、模拟的信号,并能对信号进行放大;软件技术,是指在各种新型技术的不断应用下,原有软件需要进一步加以完善,或需要接入互联网;嵌入式微处理机目前已广泛应用于汽车的故障诊断、速度控制、传动系、发动机、环保、安全等方面。目前,通过应用微处理机来对汽车性能加以改善,将是汽车电子设备的一大发展趋势。 二、通信工程发展现状 在信息科技中,通信工程是一个极具活力而发展迅速的领域,特别是互联网络通信、光纤通信、数字移动通信的发展,让人们在信息的传递、获取方面的便捷程度大为提高。随着人们对于信息传递、交流需求的不断提高,各种信息沟通极大地改变了人们的工作和生活,其中以现代网络技术尤为典型,目前,在人们生活的各个方面都能看到网络技术的影子,网络技术的应用极大地满足了人们的信息交流、信息的需求,鉴于此,通信工程的发展前景将蔚为可观。对于信息产业来说,其覆盖面非常广泛,既包括了媒介信息获取与处理所需的器件设备,还包括计算机、卫星、光纤、自动控制、激光等,信息产业以其范围广、产值高、技术新等特点,已逐步成为了我国国民经济建设的重要组成产业。通信工程的硬件基础是现代声、电、光技术,并在相关软件的配合下,实现信息交流。20世纪末以来,互联网、多媒体得到了极大的推广应用,对于通信工程的发展也起到了很好的推动作用,在21世纪初,光通信、宽带技术就逐渐开始发展。 三、电子技术与通信工程的结合 在工程技术方面,电子技术、通信工程二者的结合主要表现在:个人和移动通信、宽带通信、宽带通信网、光通信、卫星通信、多媒体通信、人机交互、语音处理、图像通信与处理、信号处理及应用、EDA技术、集成电路制造、微波技术、微波工程、微波元器件、微波辐射和散射、微波传输、微波电路、光电子学工程、光纤通信工程、真空电子工程、纳米材料、纳米技术、微电子系统制备,等等。电子技术、通信工程在各行业中的广泛应用,也受到了国家教育部门的重视,通过各大高校的专业学习,培养了一批批具有扎实理论基础、创新精神,能从事通信技术、通信系统、电子信息技术等领域的设计、研究、开发、运营工作的高级技术人才。纵观社会经济和科学技术的发展,电子技术、通信工程的发展前景必将十分广阔。 电子技术与通信工程的应用研究:浅谈电子技术及通信工程的协同发展 摘要:分别就电子技术、通信工程作出分析,并从两者间的相互作用着手,就电子技术与通信工程的协同发展进行探讨。 关键词:电子技术 通信工程 协同发展 引言 人类历经农业社会、工业社会,直至今日的信息社会,通信技术取得了巨大的进步与发展,通信工具从古时的狼烟、信鸽发展到如今的网络通信,人类社会的通信革命可谓不可思议。而在谈及通信工程时,就必须提到电子技术,两者关系密切、协同进步、共同发展。因此,对电子技术与通信工程进行分析,对其相关内容加以明确十分必要,对于开拓我国信息产业更大的发展空间具有积极的现实意义。 1 电子技术分析 (1)电子技术概述。电子技术指的是以电子学原理为依据,运用特定功能电路和电子器件设计来解决实际问题的一门科学,包括电力电子技术和信息电子技术两个大类。对于电子信息技术的界定,主要体现在其对电子信号的处理方面,其处理主要包括信息发生、滤波等方式。电子技术的迅速发展对于新技术革命来说具有普遍性、根本性的作用,不断提高的电子技术水平不但促成了超大规模计算机和集成电路的出现,也使得现代通信成为现实。当前,电子技术正朝着光子技术的方向迈进,光子集成已经成为微电子集成的引伸方向。电子技术与光子技术的结合使得通信全光化成为趋势,加之计算机与通信间的密切联系,为崭新的数字时代和网络社会的构建积蓄了力量。 (2)电子技术在汽车行业中的应用 1. 电子技术在发动机电控系统中的应用。电喷系统能对发动机实现空燃比控制,在点火的时候对排气进行相应的控制等,已广泛应用于汽车行业。目前,电子技术的应用已经延伸到直喷技术以及配气相位控制领域,并将在这些方面进一步发挥作用;汽车动力传动控制系统的进一步优化也离不开电子技术的发展,传动控制系统性能的进一步改进,可以提高汽车的相关性能。 2. 电子技术在底盘电控系统中的应用。评价制动系统的两个标准是安全性和稳定性,而ABS 在汽车配置中的应用,能够提高上述两方面的性能。汽车在进行加速行驶时的,其稳定性和安全性依靠驱动防滑控制系统及牵引力控制系统得到保证;对于汽车行驶中的舒适程度,电控悬架可以满足车主的相关需求。 (3)电力电子技术的领域应用与发展。电力电子技术的应用亦十分广泛,但不论是基础产业还是高端技术,节能、高质量的电能供应均是需亟待解决的问题,这也为电力电子技术的进一步发展带来了机遇。电力电子技术以其省材、节能、高效等特点及其强大、全方位的应用态势在高科技产业、传统产业及日常生活相关领域的应用日益显著。电力电子技术的进步与发展是一个由低频技术向以高频技术为主的转变过程。20 世纪50年代末60 年代初,硅整流器件的应用标志了电力电子技术发展的开端,其先后经历了整流器、逆变器、变频器3 个时代,并逐渐融入到许多新的领域当中。功率半导体复合器件于80 年代末90 年代初发展起来,集大电流、高压、高频等特性于一身,这表明电力电子技术已经由传统时代正式步入现代电力电子时代。 2 通信工程分析 通信工程是信息科学技术发展迅速并极具活力的一个领域,尤其是数字移动通信、光纤通信、Internet 网络通信使人们在传递信息和获得信息方面达到了前所未有的便捷程度。通信工程具有极广阔的发展前景。由于通信产业在全球的高速及持续发展,作为真正的“朝阳产业”、“知识经济”,到了20 世纪80 年代,从美、日、英等发达国家吹过来的信息革命这股飓风,为我国通信工程专业的发展增添了强劲的动力,也是从这时起,通信工程迅速兴起,通信技术在国家经济发展中的地位越来越重要,国家也加大了这方面的投资。 从工程技术角度来看电子技术与通信工程相结合在社会生活的各种应用迅速的发展,它包括: 移动通信与个人通信,卫星通信、光通信,宽带通信与宽带通信网,多媒体通信,语音处理及人机交互,图像处理与图像通信,信号处理及其应用技术,集成电路设计与制造,电子设计自动化( EDA) 技术及其应用,通信与测量系统的电路技术,微波技术及其应用,微波传输、辐射及散射,微波电路,微波元器件,微波工程,光电子学与光纤通信工程,信息光电子工程,电子束、离子束及显示工程,真空电子工程,电子与光电子器件,微电系统设计与制备,纳米材料与技术等。 3 电子技术与通信工程的协同发展 (1)电子技术对通信工程的推进作用。纵观通信技术发展历史,电子技术始终扮演着不可替代的关键角色,通信技术的每一次进步与飞跃,都离不开电子技术的有力支撑。交换设备是通信基础设施的重要组成,也是通信工程的技术瓶颈,正是在电子技术的推动下,才使其达到相对完备的水平。通信技术的发展广泛存在于电子技术应用领域之中,因此电子技术的迅速发展无疑成为了通信技术快速进步的强劲推动力。 (2)通信工程对电子技术的推进作用。通信工程对电子技术的发展也起着一定的推进作用。首先,通信技术的发展进一步简化了信息交换的过程,使更大范围内信息的广泛传播成为可能,强化了知识的交流与沟通。这无疑为更大范围内电子技术知识的传播创造了条件,进而推进电子技术的进步与发展。其次,通信技术的不断进步对于电子技术有着更高的要求,这就使得人们不得不创造出新的电子技术来同新的通信技术要求相适应。可以说,正是在通信技术不断发展的影响下,电子技术才得以进一步发展。 4 结语 科研领域中电子技术与通信工程的彼此促进、协同发展,为社会进步与信息产业发展奠定了坚实基础。新世纪的今天,电子技术与通信工程有着新的发展机遇和更广阔的发展空间,随着电子技术与通信工程应用与发展的进一步深入,我们有理由相信,我国的信息产业会有更为美好的明天。 电子技术与通信工程的应用研究:探讨电子技术与通信工程 摘 要:电子技术及微电子技术的迅猛发展给新技术革命带来根本性和普遍性的影响,电子技术水平的不断提高,既出现了超大规模集成电路和计算机,又促成了现代通信的实现。光子技术和电子技术的结合与发展,正在推动通信向全光化方向通信的快速发展,而通信与计算机越来越紧密的结合与发展,正在构建崭新的网络社会和数字时代。 关键词:电子通信;工程;技术应用 随着电子通信工程为社会在科技领域的进步,奠定了坚实的基础。是电子技术与信息技术相结合,构建现代信息社会的工程领域,电子技术是利用物理电子与光电子学、微电子学与固体电子学的基础理论解决电子元器件、集成电路、仪器仪表及计算机设计和制造等工程技术问题;信息技术研究信息传输、信息交换、信息处理、信号检测等理论与技术。电子技术是根据电子学的原理,运用电子器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学,包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。信息电子技术包括Analog(模拟)电子技术和Digital(数字)电子技术。电子技术是对电子信号进行处理的技术,处理的方式主要有:信号的发生、放大、滤波、转换。 信息电子技术的应用和发展,在信息电子技术与汽车工业的结合中促成了电子汽车概念的诞生和实现,概括地来说当前的汽车电子技术主要包括:智能化集成传感器:提供用于模拟和处理的信号,而且还能对信号作坊大处理。同时,还能自动进行时漂、温漂和非线性的自动校正,具有较强的抵抗外部电磁干扰的能力,保证传感器信号的质量不受影响;嵌入式微处理机已广泛地应用于安全、环保、发动机、传动系、速度控制和故障诊断中。软件技术:随着汽车电子技术应用的增加,对有关控制软件的需求也相应增加,并可能要求进一步联网。必须开发出更多通用的高水平软件,以满足多种硬件的要求。汽车车载电子网络:汽车电子设备发展的一个重要趋势是大量使用微处理机来改善汽车的性能。 电力电子技术的不断进步和发展,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于20世纪50年代末60年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。20世纪80年代末期和90年代初期发展起来的,集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。电力电子技术在节能、减小环境污染、改善工作条件等方面有着重要的作用,现在不仅应用于传统工业(例如:电力、机械、交通、化工、冶金、轻纺等)方面,并且对高新技术产业(例如:航天、现代化通信等)的发展也尤为重要。 通信工程是信息科学技术发展迅速并极具活力的一个领域,尤其是数字移动通信、光纤通信、Internet网络通信使人们在传递信息和获得信息方面达到了前所未有的便捷程度。通信工程具有极广阔的发展前景。 信息产业,包括信息交流所用的媒介(如通信、广播电视、报刊图书以及信息服务)、信息采集、传输和处理所需用的器件设备和原材料的制造和销售,以至计算机、光纤、卫星、激光、自动控制等由于其技术新、产值高、范围广而已成为或正在成为今社会经济发展的支柱产业。通信技术是以现代的声、光、电技术为硬件基础,辅以相应软件来达到信息交流目的。上个世纪末,多媒体的广泛推广、互联网的应用极大地推动了通信工程专业的发展,展望这个世纪初期,宽带技术、光通信也已经崭露头角。 通信工程是信息科学技术发展迅速并极具活力的一个领域,尤其是数字移动通信、光纤通信、Internet网络通信使人们在传递信息和获得信息方面达到了前所未有的便捷程度。通信工程具有极广阔的发展前景。由于通信产业在全球的高速及持续发展,作为真正的“朝阳产业”、“知识经济”,到了20世纪80年代,从美、日、英等发达国家吹过来的信息革命这股飓风,为我国通信工程专业的发展增添了强劲的动力,也是从这时起,通信工程迅速兴起,通信技术在国家经济发展中的地位越来越重要。 从工程技术角度来看电子技术与通信工程相结合在社会生活的各种应用迅速的发展,它包括:移动通信与个人通信,卫星通信、光通信,宽带通信与宽带通信网,多媒体通信,语音处理及人机交互,图像处理与图像通信,信号处理及其应用技术,集成电路设计与制造,电子设计自动化(EDA)技术及其应用,通信与测量系统的电路技术,微波技术及其应用,微波传输、辐射及散射,微波电路,微波元器件,微波工程,光电子学与光纤通信工程,信息光电子工程,电子束、离子束及显示工程,真空电子工程,电子与光电子器件,微电子系统设计与制备,纳米材料与技术等。 综上所述,电子技术与通信工程在通信系统、高科技开发公司、科研院所、设计单位、金融系统、民航、铁路等方面的广泛应用。使得国家高度的重视,并且已经培养了大量具有扎实的理论基础和开拓创新精神,能够在电子信息技术、通信与通信技术、通信与系统和通信网络等领域中,从事研究、设计、运营、开发的高级专门人才。面向新的世纪,电子技术与通信工程将会迎来其发展的广阔天地。 作者单位:淮阴师范学院物理与电子电气工程学院 电子技术与通信工程的应用研究:电子技术与通信工程的发展探讨 摘 要 随着我国国民经济的持续发展,社会主义市场经济的逐步完善,带动了计算机、互联网、电子等技术的飞速发展。计算机自产生以来给人们的生活带来了很大的改变,尤其是发展至现代社会,各种电子技术和通讯技术更是改变了人们生活的各个方面,给人们的交流通讯带来了很大的便利。文章就电子技术与通讯工程的发展现状和未来前景进行探讨。 关键词 探讨;电子技术;通信;工程 随着世界经济的快速发展,科学技术的突飞猛进,现代社会已经逐步向全方位信息经济时展,在这样发展的大背景下,电子技术已经逐步渗入到广大人民群众的生产、生活中去,如电力工程方面,工业制造方面,通信工程方面,但是,我们相互比较之后,电子技术的快速发展对通信工程的影响最为深远,我们知道,在通信工程领域中对技术的要求含量非常高,所以,电子技术的发展正好满足了通信工程这一对技术的特殊要求,因此电子技术、电子产品、微电子技术等被广泛应用到通信工程建设工作中去,所以,二者发展到现在,相互结合、相互联系,对我们人类的发展与进步作出了重要的贡献。今天,本文就是通过对电子技术以及通信工程的研究,总结了二者之间的关系。下面,我们就来详细探讨下。 1 电子技术的含义 电子技术严格上来讲,是物理学科研究的范畴,简单的来说电子技术就是通过对物理学科中一些电子知识通过先进的科学技术进行转化形成一种系统性、综合性的工程。该技术的研究与发展主要涵盖两大方面的内容,即电力电子技术与信息电子技术。而电力电子技术主要研究的就是信息处理技术方面的问题,即信号的接收、发出、信号的方法、信号的转换等问题。电力电子技术在节能、减小环境污染、改善工作条件等方面有着重要的作用,顺应了现代社会中人们追求绿色生产和低碳环保理念的生活方式。而信息电子技术和电力电子技术相比,其涵盖的内容要广泛的多,所以,它可以被细化分为两大内容,一是数字电子技术,二是模拟电子技术。随着世界经济的发展,科学技术的进步,新技术以及新材料的发明和使用,如集成电路的推广使用等,为电子技术的快速发展带来了良好的机遇,所以电子技术发明、使用成为20世纪成为人类科学史上的重要里程碑之一。 2 新时展下电子技术的特点 1)电子技术条件极端的复杂化。该特点主要指的就是电子产品在生产、运输、使用的过程中,很容易受到外部环境的影响,其中就包括电子产品使用时的温度、空气湿度、大气压力、太阳辐射、雨水、冰雪、沙尘、昆虫、地质活动等,这些外部环境都或多或少的影响着电子产品的工作效率、使用寿命等,所以,新时展下电子产品的生产、电子技术的发展都必须达到极端条件的要求,这也是微机电系统产生和快速发展的重要原因之一。 2)电子产品的微型化发展。随着经济的发展,电子技术发展下的电子产品已经渗透到生产生活的方方面面,并且逐步适应各生产生活领域对电子产品的要求,如技术精良、功能齐全、造型优美、使用快捷方便等要求,并且逐步向微型化、智能化方向发展。 3)朝着高精度、多功能、智能化方向发展,这也是新时展下对电子产品赋予的最具鲜明的特点之一。现代经济发展下,对电子技术的要求逐步提高,所以电子产品朝着高精度、多功能、智能化方向发展是其发展的必然趋势,尤其是电子计算机系统的融入,使电子技术的控制系统更加复杂。如在电子产品的生产车间,对尘埃颗粒的直径、数量、电子芯片制作材料中的有害杂质等都有了严格、准确的要求,有的元件的生产精度都已经达到了纳米级的要求。 3 通信工程的含义以及与电子技术之间的发展关系 1)通信工程的含义。通信工程作为新时展下信息工程的重要组成部分之一,包含了众多领域的内容,如网络通信技术、光纤传输技术、移动通信技术等,这些领域都与我们人类的生产、生活有着不解的关系,如光纤通信技术已经在逐步取代快带通讯技术,移动通信技术更是人类所离不开的。所以,通信工程的快速发展,实现了世界人类资源共享的需求,促使了世界经济社会的发展进步,提升了世界各国之间的交流速度,改善了世界各国的交流方式,同时也为通信经营商带来了前所未有的发展机遇。 2)通信工程与电子技术发展之间的关系。随着经济的发展,电子技术与通信工程逐步形成了相互促进发展、相辅相成的关系。如果从二者发展的原理上来看,二者之间就存在着非常密切的关系,并且是相互依赖的,如果二者从在人类生产生活的应用领域来看,二者时间成相互促建的关系。其具体体现在以下几个方面,如新时展下,电子技术与通信工程的紧密结合,带动了物理电子、光电子学以及微电子技术等领域的拓展及快速发展,并且逐步构建了现代社会的信息工程。其次,为现代科学技术的突飞猛进奠定了扎实的基础。我们知道,电子技术的发明和应用,解决了电子元器件、集成电路、计算机相关设计等信息工程领域的问题,而信息技术发展过程中所要处理的问题都是与人类信息的传输、接收、交换、信号检测有着直接的关系,所以,在新时展下实现电子技术与信息工程的有效结合,才能更好的推动我国社会各方面事业更好的发展。其次,我们如果从信息工程技术的领域来看,其所涉及的范围更是与我们人类的生产、生活息息相关,如移动通信技术、宽带通信技术等,都是我们每一个人所能直接接触到的,而这些工程中所应用的器材、元件都与电子技术的发展密不可分,所以,在新时展下实现电子技术与信息工程的有效结合,才能更好的推动我国社会各方面事业更好的发展。 4 结束语 随着经济的发展,社会的进步,科学技术的不断发展,人们对信息的交流和传递的需要将会越来越高,所以,在未来发展过程中,各种形式的信息交流和沟通都会给人们的生活带来很大的改变,因此,我们要牢牢把握住电子技术与通信工程之间的关系,使其更好的发展,这样才能满足未来各种信息的和交流的需求。
物流工程论文:物流业建筑工业工程发展趋势 一、引言 建筑工业工程是一门应用型和综合交叉型科学。建筑工业工程在进入我国后,逐渐被高校、企业认识和接受,并开始应用于实践,创造了一定的经济效益。但笔者在实践和研究过程中发现,建筑工业工程在我国还局限于制造业,在第三产业中的研究和应用刚刚起步,范围非常有限。而物流行业作为服务行业中非常重要的一环,已经通过供应链思想越来越深入地影响制造业乃至整个国民经济的发展。建筑工业工程起步时,是以现场为中心,作业者为对象,采用科学管理的方法进行时间及动作研究、工作简化、质量控制、物料搬运等工作,以提高单项作业的效率和降低作业成本。随着研究工作的深入,逐步转向以工厂为中心、管理者为对象,采用综合的管理以及运筹学的思想,进行生产过程的分析、规划、改进、完善等工作,并提供系统最优化的技术支持。在此基础上,向以企业整体为中心,经营者为对象,用系统战略进行管理的阶段转变,这一阶段的主要特点是系统性和综合性,强调企业的整体效益最佳。 二、建筑工业工程技术在我国物流行业中的应用设想 1.建筑工业工程技术在我国的应用现状 建筑工业工程技术在我国其实也有相当长时间的应用。先后以“工业管理法”、“实业工程”、“建筑工业工程”的名字向国内的教育和管理界做了深入的介绍,并已经开始局部应用于上海等当时工业发达的地区。改革开放以后,随着国民经济由计划经济向市场机制的过渡,提高生产率和经济效益成为社会与企业的客观要求。在这种情况下,管理工程学科开始逐渐受到重视,建筑工业工程的一些技术也被有意识地应用到工业项目的规划、设计、咨询、评估和改进方面。 2.建筑工业工程技术在我国物流行业的应用还过分狭隘 物流这一概念最早形成于美国,原指货物配送。20世纪90年代末,物流的概念被进一步发展,与生产过程结合更加紧密,成为“供应链”中的一部分。这一特点与建筑工业工程提高效率、追求效益的目标有着天然的一致。国内也有相当多的学者应用与建筑工业工程相同的原理和方法研究物流系统和物流动作,例如线性规划、动态规划、存储论、运筹学、系统分析等。但是,从笔者的实践中发现,目前国内物流的研究和分析还存在较大的局限性。首先,对物流的研究集中于宏观层面,过于关注物流园选址、配送节点和道路设置等企业战略层面问题,较少关注微观的操作环节,例如配载、仓储管理、搬运效率、流程优化等。其次,物流研究大多集中于硬件设计,例如选址、道路、运输工具、仓储和搬运设备,较少研究如何建立有效的信息管理系统,对于岗位设置、人员配置、动作合理化、岗位分工、排班等的研究就更加匮乏。再次,许多物流研究与实际动作情况脱节,有许多数学方法和数学模型被大量学者研究和发展,但甚少应用于企业的实际操作,大部分企业还是凭经验和个人意愿行事,通过作业人员的个人行为改进操作,而不是遵从和应用科学方法。总体来说,无论是建筑工业工程还是物流系统的研究,我国都已经逐步向世界先进水平靠近。但在实践中,物流行业应用建筑工业工程技术的水平还明显不足。 3.应加强经典建筑工业工程在物流行业的应用 回顾国外建筑工业工程的发展历程,我们可以清晰地看到一条“局部优化—整体优化—全局优化”的发展道路,这对于我国在物流行业应用建筑工业工程有着非常重要的启示。 (1)设立专业的建筑工业工程职位 将流程规划和改进的职能从管理者职能中剥离出来,聘用专业的人员进行建筑工业工程研究。这是因为应用建筑工业工程需要一定深度的专业知识,而这部分专业知识不需要管理者掌握,也难以被管理者掌握。同时,建筑工业工程的实际应用往往伴随着大量的观察、记录、分析动作,需要大量的时间,而管理者往往没有如此充分的时间跟踪整个作业流程,分析每个作业动作。 (2)应用标准化的动作研究、时间研究、规范人员配置和班组设置 物流行业往往需要24小时保持运作,同时又会在运输工具到达或者离开时出现作业高峰。因此,通过动作研究和时间研究,确保企业运用最合理的人员安排,达到作业效率的最大化是建筑工业工程在物流企业应用的最起码、最简单也是最有效的方式。 上述对于建筑工业工程在物流企业应用的建议,其实都是属于20世纪初建筑工业工程时期的典型方式,虽然看起来似乎和西方发达国家和国际先进水平有很大差距,但是我们不应该忽略我国现有在物流行业的建筑工业工程还处于起步和发展阶段,管理水平不高的现状。如果没有一套好的、稳定的、经得起考验的基础标准,将会使现代建筑工业工程技术方法和先进的物流技术如同建立在沙滩上的空中楼阁,既浪费了资金、花费了时间,还达不到预期的效果。 三、结束语 建筑工业工程主要是通过优化和重新组织企业系统的各种资源,达到提高效率的目的,是一种投资少甚至不需投资就能提高收效的方法,是符合节约型和效益型社会的重要工业技术。虽然我国目前与欧美发达国家和日本还有很大的差距,但笔者希望通过写出个人实践的体会,抛砖引玉,和广大学者和企业管理人员共同探讨适用于我国实际情况的建筑工业工程应用方式。 物流工程论文:物流业在建筑工程中的作用 一、建筑工业工程 建筑工业工程是一门应用型和综合交叉型科学。建筑工业工程在进入我国后,逐渐被高校、企业认识和接受,并开始应用于实践,创造了一定的经济效益。但笔者在实践和研究过程中发现,建筑工业工程在我国还局限于制造业,在第三产业中的研究和应用刚刚起步,范围非常有限。而物流行业作为服务行业中非常重要的一环,已经通过供应链思想越来越深入地影响制造业乃至整个国民经济的发展。建筑工业工程起步时,是以现场为中心,作业者为对象,采用科学管理的方法进行时间及动作研究、工作简化、质量控制、物料搬运等工作,以提高单项作业的效率和降低作业成本。随着研究工作的深入,逐步转向以工厂为中心、管理者为对象,采用综合的管理以及运筹学的思想,进行生产过程的分析、规划、改进、完善等工作,并提供系统最优化的技术支持。在此基础上,向以企业整体为中心,经营者为对象,用系统战略进行管理的阶段转变,这一阶段的主要特点是系统性和综合性,强调企业的整体效益最佳。 二、建筑工业工程技术在我国物流行业中的应用设想 1.建筑工业工程技术在我国的应用现状 建筑工业工程技术在我国其实也有相当长时间的应用。先后以“工业管理法”、“实业工程”、“建筑工业工程”的名字向国内的教育和管理界做了深入的介绍,并已经开始局部应用于上海等当时工业发达的地区。改革开放以后,随着国民经济由计划经济向市场机制的过渡,提高生产率和经济效益成为社会与企业的客观要求。在这种情况下,管理工程学科开始逐渐受到重视,建筑工业工程的一些技术也被有意识地应用到工业项目的规划、设计、咨询、评估和改进方面。 2.建筑工业工程技术在我国物流行业的应用还过分狭隘 物流这一概念最早形成于美国,原指货物配送。20世纪90年代末,物流的概念被进一步发展,与生产过程结合更加紧密,成为“供应链”中的一部分。这一特点与建筑工业工程提高效率、追求效益的目标有着天然的一致。国内也有相当多的学者应用与建筑工业工程相同的原理和方法研究物流系统和物流动作,例如线性规划、动态规划、存储论、运筹学、系统分析等。但是,从笔者的实践中发现,目前国内物流的研究和分析还存在较大的局限性。首先,对物流的研究集中于宏观层面,过于关注物流园选址、配送节点和道路设置等企业战略层面问题,较少关注微观的操作环节,例如配载、仓储管理、搬运效率、流程优化等。其次,物流研究大多集中于硬件设计,例如选址、道路、运输工具、仓储和搬运设备,较少研究如何建立有效的信息管理系统,对于岗位设置、人员配置、动作合理化、岗位分工、排班等的研究就更加匮乏。再次,许多物流研究与实际动作情况脱节,有许多数学方法和数学模型被大量学者研究和发展,但甚少应用于企业的实际操作,大部分企业还是凭经验和个人意愿行事,通过作业人员的个人行为改进操作,而不是遵从和应用科学方法。总体来说,无论是建筑工业工程还是物流系统的研究,我国都已经逐步向世界先进水平靠近。但在实践中,物流行业应用建筑工业工程技术的水平还明显不足。 3.应加强经典建筑工业工程在物流行业的应用 回顾国外建筑工业工程的发展历程,我们可以清晰地看到一条“局部优化—整体优化—全局优化”的发展道路,这对于我国在物流行业应用建筑工业工程有着非常重要的启示。 (1)设立专业的建筑工业工程职位 将流程规划和改进的职能从管理者职能中剥离出来,聘用专业的人员进行建筑工业工程研究。这是因为应用建筑工业工程需要一定深度的专业知识,而这部分专业知识不需要管理者掌握,也难以被管理者掌握。同时,建筑工业工程的实际应用往往伴随着大量的观察、记录、分析动作,需要大量的时间,而管理者往往没有如此充分的时间跟踪整个作业流程,分析每个作业动作。 (2)应用标准化的动作研究、时间研究、规范人员配置和班组设置 物流行业往往需要24小时保持运作,同时又会在运输工具到达或者离开时出现作业高峰。因此,通过动作研究和时间研究,确保企业运用最合理的人员安排,达到作业效率的最大化是建筑工业工程在物流企业应用的最起码、最简单也是最有效的方式。上述对于建筑工业工程在物流企业应用的建议,其实都是属于20世纪初建筑工业工程时期的典型方式,虽然看起来似乎和西方发达国家和国际先进水平有很大差距,但是我们不应该忽略我国现有在物流行业的建筑工业工程还处于起步和发展阶段,管理水平不高的现状。如果没有一套好的、稳定的、经得起考验的基础标准,将会使现代建筑工业工程技术方法和先进的物流技术如同建立在沙滩上的空中楼阁,既浪费了资金、花费了时间,还达不到预期的效果。 三、结束语 建筑工业工程主要是通过优化和重新组织企业系统的各种资源,达到提高效率的目的,是一种投资少甚至不需投资就能提高收效的方法,是符合节约型和效益型社会的重要工业技术。虽然我国目前与欧美发达国家和日本还有很大的差距,但笔者希望通过写出个人实践的体会,抛砖引玉,和广大学者和企业管理人员共同探讨适用于我国实际情况的建筑工业工程应用方式。 物流工程论文:工业工程在物流领域的应用 摘要:工业工程是一门具有较强应用性的学科,在我国当中,得到了十分钟快速的发展。从实际出发,对西方发达国家工业工程理论的发展阶段进行了回顾,并对工业工程技术在物流领域当中的应用进行了分析。 关键词:工业工程;物流领域;应用 工业工程是一门应用型和综合交叉性学科,在西方国家当中,工业工程经过了上百年的发展,建立了十分完善的学科门类,除此之外,工业工程还形成了十分完整的体系,深入到了各个行业当中。现如今,工业工程已经进入了我国十多年,在很多的企业、高校当中都得到了接受,在很多企业当中,工业工程也都得到了有效的实践,工业工程的使用,帮助这些企业获得了一定的经济效益。但是在实际的研究当中本文发现,现如今,我国的工业工程应用较为局限,主要应用在了制造业当中,对第三产业当中工业工程应用的研究还十分有限。作为服务行业当中十分重要的组成部分,物流作业对我国国民经济的发展正在发挥着越来越重要的作用。因此,本文希望对这一问题的研究,对适合我国物流行业应用工业工程的理论进行寻找。 一、工业工程的定义以及发展 1.工业工程的定义。现如今,工业工程的定义大多数采用工业工程学会在1955年进行修改之后的定义:“IndustrialEngineeringisconcernedwiththedesign,improvement,andinstallationofintegratedsystemofpeople,material,information,equipment,andenergy.Itdrawsuponspecializedknowledgeandskillsinthemathematical,physical,andsocialsciencestogetherwiththeprinciplesandmethodsofengineeringanalysisanddesigntospecify,predict,andevaluatetheresultstobeobtainedfromsuchsystem.”从该定义当中我们能够看到,工业工程是对各种知识以及方法进行综合运用,对一个由人力、信息等组成的系统进行规划、预测等活动。2.工业工程的发展。对于工业工程的起源,现如今众说纷纭,有人认为,工业工程是在工业革命时期起源的,而有的研究人员则认为,泰罗的科学管理以及吉尔布雷斯夫妇的多座研究才是工业工程的开端。此后,甘特、李嘉图、穆勒等科学家也都对工业工程的发展产生了十分重要的影响。根据其原理、作用的区别,能够将其发展划分为三个阶段:2.1经典工业工程时期。在是个世纪初期,一福特生产线为代表,工业革命一直延续的小规模企业成长成为了大规模生产的企业。生产规模的不断扩大,要求管理人员能够采用全新的技术对生产过程进行改进,从而使得生产效率能够得到有效的提高,从客观的角度上来讲,这就要求工业工程能够产生。在这一阶段当中,工业工程的研究对象几种在企业生产过程的局部环节,采用作业标准化、动作研究等方法。与此同时,在这一时期也开始对了对工业工程的教学,并对专业的组织进行了成立。可以说,这一时期就是对工业工程进行奠基的时期。2.2现代工业工程时期。经过两次世界大战之后,运筹学得到了十分长足的发展,而在两次世界大战之后由于需要对经济进行建设,同时也需要对工业生产进行发展,使得运筹学逐渐与工业工程结合起来,而在其中还不断的加入了优化理论等各种理论以及方法,这些理论都为工业工程提供了更好的基础,这样十分有效的丰富了工业工程的研究内容。在这一阶段当中,提高生产线的生产效率已经不再是工业工程的唯一目的,而是要对整个工厂进行优化。与此同时,在该阶段当中,关于工业工程的专业组织以及相关教学也都得到了十分重要的发展。1948年,在美国成立了工业工程师学会,并在1955年对工业工程进行了正式定义,而在上个世纪八十年代,工业工程不断的完善,形成了完成的许可,此时,美国很多大学也成立了先关的专业,到上个世纪七十年代,美国开设工业工程系的大学已经达到了150所。在该阶段当中,亚洲的很多新兴国家也对工业工程进行了引入,而日本更是对工业工程引入最为成功的国家。现如今,我们学习的丰田生产方式、准时射你国产方式等都是在这一阶段当中亚洲国家对工业工程进行引进的成果。2.3创新工业工程时期。波特在1958年提出了价值链概念,与此同时,很多咨询公司也提出了这一概念。而随着科技的不断发展,工业工程已经不再是单一为工厂服务,在战略层面也得到了十分重要的应用,并发展处了计算机集成制造系统等全新的管理技术。除此之外,工业工程开始全面的服务到各种行业当中,甚至于有相关的学者将工业工程称之为差你也功臣,还出现了专门的咨询公司,为企业提供服务。在企业当中,工业工程师在所有的工程师当中占据了8%-15%,而工业工程也成为了工程学院当中最为重要的学科之一。因此我们可以看到,在刚刚起步时,工业工程主要是将现场作为中心,利用科学管理的方法来进行质量控制等工作,从而使得作业的效率能够得到有效的提高。而随着不断的研究,工业工程的的中心逐步的转变成为工厂,利用综合管理思想,进行分析、改进等工作。而在基础上,以企业为中心,用系统战略进行管理,在该阶段当中,工业工程呈现出了系统性、综合性的特点,对企业的整体效益进行了不断的强调。 二、工业工程在国外物流领域当中的应用 在国外,工业工程发展的较早,也正是因为这种原因,工业工程较早的进入到了服务行业当中,同时取得了十分优秀的成绩。在美国的快递行业当中,工业工程发挥了十分重要的作用。联邦快递的业务就是比较高端的环节,在联邦快递当中,有着众多的客户数量,因此有着很高的时效性要求。为了能够更加准确的对货物进行配送,联邦快递采用了工业工程的方法,对客服、工人进行了合理的规划,力求能够更加快速、准确的对货物进行配送。 三、工业工程在我国物流领域当中的应用 对国外的应用情况进行借鉴,我国也对工业工程的的应用进行了研究。物流的概念期初是对货物进行派送,在第二次世界大战之后,物流吸收了后勤学的概念,从而形成了现代的物流概念。现如今,在国外的物流行业当中,工业工程正发挥着十分重要的作用,但在我国,物流领域对于工业工程的应用还受到了很强的约束。第一,从我国物流的角度来看,国内的研究主要集中在宏观理论的层面,在企业的选址、配送节点的选择方面虽然已经进行了很多的研究,但对仓储管理等方面却并没有较多的进行研究。宏观方面的研究,对知识有着很好的要求,但微观操作环节却有着较高的需求,这也使得物流领域当中工业工程技术的应用受到了很大的制约。第二,物流企业的建设盲目侧重硬件配置。现如今,在我国的很多物流企业当中,对于硬件的购置都十分的重视,虽然具有较强的硬件条件,但是很多物流企业对于信息系统的建设却比较落后,相关软件的迟钝使得工业工程在我国物流领域当中的应用受到了限制。第三,理论与实际无法结合。在很多的企业当中,管理人员都会根据自己的个人经验来进行实际的决策,并没有对工业工程理论进行应用。 四、改善工业工程在我国物流领域应用的策略 第一,要对工业工程技术的应用进行重视,在企业当中设立专门的职位。利用这样的方法,能够减少管理者的工作量。工业工程有着十分丰富的内容,因此要对其进行应用就必须要求企业具备一定的储备人员。第二,要注重微观操作环节,进行优化设计。在物流领域的宏观管理当中,工业工程的作用是很难得到有效发挥的,这就要求企业能够重视微观操作的环节,利用多种理论对微观操作环节进行规划,使得工作效率得到有效的提升。第三,要运用标准化动作研究,对物流企业内部人员进行规划设计。与其他企业不同,物流企业需要不间断的进行工作。与此同时,在货物运送的高峰期,还需要大量的人力物力,但这会使得企业的成本不断上升。因此,要利用工业工程理论对标准动作以及时间进行研究,在保证经济条件的情况下不断提高工作效率。 作者:杨斌 单位:丽水职业技术学院 物流工程论文:工程供应链物流管理论文 1工程供应链物流管理的概念 物资采购合同可能由物资供应商与施工分包商签订,也可能是物资供应商与施工总包商签订,或者物资供应商与业主签订。即施工分包商是物料的最终使用者,但却不一定是物资的直接采购者。例如我国工程建设中采用较多的“业主招标施工方承包供材物流模式”,供应商与物料价格由业主通过招投标的方式确定,物资采购与运输等活动则由施工方承担,在这种模式下,工程供应链中的原材料由业主监控,施工分包商采购。综上所述,工程建设的自身特点决定了工程供应链物流管理具有相关利益主体众多、物资管理类型多样、物流运作场地较为分散、需要对物流需求进行快速响应以及物流运作管理的不连续性等特点。这些特点在一定程度上为工程供应链物流管理提出了挑战。 2工程供应链物流管理中的关键问题 2.1物资管理类型多样导致物流合同关系复杂 随着我国经济的不断发展,业主和施工单位可以通过协商谈判的方式达成多种物资采购与供应模式。目前,工程建设过程中主要有甲供、乙供、甲控乙供等多种物资设备管理类型,不同物资设备管理类型下的原材料采购、交付、进场流程均有较大差异,因而相应采购模式下的物流合同关系与库第4期李真,等:工程供应链中物流管理的关键问题与对策研究,.033.存管理也有所不同。工程实践中的物资采购与物流合同关系复杂多样,即使是“甲控乙供”这一种采购类型,在不同的工程实践中其物流合同关系也是不同的。如图2所示,工程物流可以由第三方物流服务商承担,也可以由供应商承担,也可以由施工单位承担。不仅如此,“甲供”、“甲控乙供”、“乙供”三种物资供应类型往往同时存在于同一个大型工程中,比如水泥、钢筋、大型钢材、粉煤灰、沥青等对工程质量、安全、造价有直接影响的大宗通用物资等,往往采用“甲控乙供”的物资设备管理模式;而部分通讯设备、信号设备、信息管理软件等物资则往往采用“甲供”的管理模式。合同管理是工程管理的核心内容,物流合同关系的复杂性将直接导致工程管理的复杂性。一方面物流合同数量较多,难以实现物流供应系统的统一规划,另一方面任何一个合同关系发生风险,都会影响整个工程的系统绩效。 2.2相关利益主体之间沟通困难 导致物流供应柔性降低在工程物流管理过程中,业主、施工承包商、物资供应商、第三方物流都可能成为工程物流的主要管理者。由于工程中存在不只一条供应链,每条供应链中关于物流管理的合同条款不同,处于核心地位的主体也相应不同。例如,某工程项目中某些供材与物流管理由业主全权负责,业主成为工程物流的主要管理者,业主通过计划、采购、检验、仓储、配送和运输过程的监控等方式将工程建设物资供应给施工承包商。业主同时提供了物流相关的设施,如仓库、运输车辆、加工设备等,并成立相应的物资供应管理部门作为物流运作的实施机构等。而某些材料与机械却需要由施工承包商负主要责任,甚至承担主要的物流工作,此时施工承包商根据业主确定的供应厂家和价格组织进货并承担物流作业,施工方是材料消耗量与物流费用的风险承担者。此外,工程物流的承担者还可能是原材料供应商或第三方物流供应商等。当工程进度、施工工艺与流程进行调整时,工程物流的配送也往往需要调整,但由于工程物流服务的核心单位复杂多样,在较短时间内难以在物流管理者之间协调一致,以致货物积压导致库存成本增长,不能及时供货导致工程进度拖后等。 2.3施工场地分散导致物流运作统一协调 困难大型复杂工程的施工场地往往较为分散,例如港珠澳大桥工程建设过程中,工程被分为4个建设部分,各部分施工场地间距离较远;此外如青藏铁路东起青海西宁,西至拉萨,同样被分为多个施工场地并行施工。由于施工场地的分散性,不同施工场地的物流服务商可能不同,因而导致物流运作的分散性。JtL~'t-,当工程建设被分为多个并行施工的标段时,建设过程中必然存在多个施工分包商同时作业、多个物料供应商同时供应的情况,物流服务可能由多个不同类型的主体提供,同样导致物流服务与运作过程的分散性。例如桥梁施工过程中的拌合站建设与混凝土配送过程,由于施工标段的划分,不同施工标段承包商往往建立自己的混凝土拌合站,不与其他施工标段共享拌合站的运输与建设资源,导致施工成本增加、运输能力浪费等。 2.4物料交付计划运作弹性小导致物流快速响应能力差 订单的响应速度是判断物流运作成功与否的关键因素,对于工程供应链而言更是如此。由于工程物料需求计划的定制特性以及施工场地的存储区域和存储能力极其有限,施工现场对物料的快速响应需求增加了工程供应链物流的复杂性和物流管理的难度。工程建设的施工工序在施工过程中基本保持不变,在一定程度上提高了工程物资需求的确定性,而原材料供应商则往往采用以周为单位的交付计划,这种物料交付计划的运作弹性小,严重影响了工程供应链物流的快速响应能力,使得物料供应商或物流运营商的物流运作能力直接影响施工方的施工进度、施工质量。例如在工程供应链的快速响应能力方面,当施工工序中存在对工期、质量而言较为重要的关键资源或稀缺资源时,有可能需要采用运输成本较高的汽车运输和空运的方式,还可能发生部分资源到货后长期不能领用,传统的物料管理方式容易造成物流的运输、管理费用等资源浪费。如何保证工程供应链物流的快速响应能力,同时降低物流的运作成本是工程供应链物流管理研究的重要问题和内容之一。 2.5工程短期性与独特性导致物流运作管理不连续 工程物流活动的展开伴随着工程的实施过程,工程完成后工程物流也随之结束,具有短期性特征。此外,工程的独特性也影响到工程物流的独特性,任何工程建设的目标、条件、环境、组织关系与管理过程等诸多方面都有其独特性,因此工程物流方案的制定也是独一无二的,例如工程物流的合同关系、物流的起止时间和地点、物流的运输路线、运输工具等都具有自身的独特性。因此,在一次性与独特性工程实践基础上,物流运作的规划与管理难以形成连续性,原材料供应商、物流服务商、制造商之间难以建立长期的合作关系。 3工程供应链物流管理的对策 工程供应链与制造业供应链相似,均是通过成员间协同合作达到价值增值的价值链。在工程物流运作过程中,应遵循工程供应链物流管理的协调优化思想,针对上述关键问题提出如下对策。 3.1构建集成、协调与共享的物流运作机制 在工程供应链物流管理过程中存在横向与纵向的集成、协调与共享,横向层面主要是指施工单位之间、物流服务商之间、物资供应商之间、原材料供应商之间,通过信息、资源共享,以由横向主体所构成的联合体的总成本、订单响应时间等为优化目标,统一规划物资的采购、运输与再加工等物流运作过程。纵向层面主要是指业主、施工承包商、物流供应商、物资供应商与原材料供应商之间形成较为有效的供应链联盟,及时共享物资需求信息与施工进度计划等,一方面使工程建设过程中的物流运作达到快速响应,另一方面使物流服务商、物资供应商、原材料供应商的运输与仓储成本得到有效控制和优化,实现工程供应链物流管理相关主体的“多赢”。 3.2统一规划物流运作系统,构建可靠的物流运作网络 我国工程物流管理过程中的运输、仓储系统极其分散、管理手段较为落后,工程组织架构中没有独立的物流运作单位,多个物流单位以及多个工程组织单位间各自为政,导致项目成本增加、信息传递滞缓、效率低下、资源浪费,不能发挥工程物资采购的整体规模效应。此外,大部分工程物流任务承担主体多,没有形成第三方物流运营体系,因而物流活动的管理环节协调成本较高,不利于物流成本、运输配送效率、信息传递速度等多方面的改善。而且对于整个工程系统而言,缺少对物流管理的全过程监控体系和物流风险应急体系等。因此,构建可靠的物流运作网络,对工程施工成本、工期控制等均具有十分重要的意义。(1)统一规划物流运作系统,将仓储、运输、装卸搬运、采购、包装、配送等物流活动纳入统一的物流运作部门,将工程物流上升到工程供应链管理的战略层高度。(2)推广“第三方物流”的专业化物流管理,不仅有利于提高我国工程建设水平,同时提高我国物流企业的市场竞争力,使工程物流真正成为“第三方利润的源泉”。(3)充分利用现代信息技术、物联网技术等,实现物流管理的电子化,全面、准确、动态地把握物流运作的整个过程,为JIT物流提供必要的技术支持。 3、3与供应商构建战略伙伴关系,整合物流运营商的运输能力 物资供应往往面临多渠道选择的问题,物资供应渠道选择是供应链管理的核心。供应渠道选择的目标是使物资从采购、租赁到材料入库的总成本达到最小,质量、交货期、服务水平达到顶期水平,尤其是物资供应商、租赁公司的选择。对于工程建设的大宗物资采购、大型设备采购而言,供应渠道的选择尤为重要,这也是工程供应链物流管理的重点内容之一。工程施工承包商是工程供应链的运作核心,可以在长期、多项目、连续施工与物流供应商、物资供应商之间形成长期有效合作,同他们形成信息共享、风险共担、收益共享的战略联盟,提高工程供应链运营团队在工程招投标中的核心竞争力和竞争优势。而且战略联盟有利于统一目标,有利于合作团队之间的沟通协调,可以有效降低工程物流的运作成本,同时降低物资供应商、物资中转站、施工现场的库存成本。此外,由于工程本身的复杂性与特殊性,工程物流运输设备的购买、租赁成本较高,加之工程物资需求的变化和波动较大,在物流运营商之间的运输能力不能进行整合时,运输车辆和运输能力难以实现有效优化。如在业主招标施工方承包供材物流模式下,多个施工承包商所对应的物流运营商之间缺乏有效整合,容易造成运输设备的闲置、运输能力的浪费。因此,当工程中存在多个物流运营商时,统筹安排物料需求与供应计划,合理选择运输方式和运输工具,整合多家物流运营商的运输能力,减少二次运输,保证及时供应的同时降低物流运输成本。 3.4构建承包商与供应商之间的信息共享机制 信息共享不论对制造业供应链管理还是工程供应链管理都至关重要,是提高供应链运作效率的有利条件。在工程施工过程中,物料供应商接收施工承包商的物料需求计划,根据物料需求计划为施丁承包商供应资源。由于施工承包商在施工场地的库存只能充当一个材料存储的临时缓冲器,在施工承包商与供应商信息共享程度不高的情况下,施工承包商为了避免物料短缺常常采用安全库存的仓储策略,这大大增加了现场库存的管理成本。施工方库存成本的增加可能会使其他施工环节出现资金短缺现象,对工程质量造成影响。施工承包商与原材料供应商之间共享物料信息,可以有效降低施工场地库存,降低施工现场物料管理的难度。对于原材料供应商而言,他们所面临的工程物资需求往往波动幅度较大,对于某种特殊的材料,常常集中在特定的时间内需求量大增。此外,当工程复杂性较高时,常常出现具有创新特色的施工工艺与施工材料。这些情况加剧了工程物资供应商的库存管理难度,在相关信息缺乏的情况下往往难以优化库存。因此,针对施工承包商的需求计划和市场原材料供应状况,物料供应商如想在保证工程建设过程中不发生缺货风险的同时保持最优库存,需要施工承包商共享其资源需求信息。 4结语 根据工程供应链物流管理的实际运作情况,构建了物流管理的概念模型;在此基础上,提出了工程供应链物流管理过程中所面对的关键问题,遵循工程供应链物流管理的协调优化思想,相应给出构建集成、协调与共享的物流运作机制;统一规划物流运作系统,构建可靠的物流运作网络;与供应商构建战略伙伴关系,整合物流运营商的运输能力;构建施工承包商与物资供应商的信息共享机制的管理对策,旨在为提高工程供应链中物流管理的绩效提供理论依据。 作者:李真 杜建国 孟庆峰 单位:江苏科技大学经济管理学院 物流工程论文:物流类工业工程论文 1生产与物流类课程群教学中存在的主要问题 目前本专业生产与物流类课程群的教学内容存在如下主要问题:(1)课程群包含的各门课程的主流教材内容之间有重复之处。比如生产计划与控制和ERP原理与应用这两门课程都重点介绍生产计划的体系、层次与方法,只是讲解的侧重点有所差异;物流与设施规划和供应链管理这两门课程都有一部分内容介绍物流与供应链的基本知识与概念;精益生产的概念在多门课程都有所提及,然而在这些课程里都只是泛泛而谈,并没有哪一门课程能详细介绍其精髓。不同课程的教材之间的重复性使得教学工作的部分重点模糊化,导致学生难以把握这些重复的内容在工业工程学科体系里的定位。(2)各门课程的内容在本质上有很强的内在联系,但是在目前的课程体系里并没有充分体现不同课程内容之间的逻辑关系,没有形成一个完整的体系结构把各课程内容捏合成一个有机整体,因此没有很好体现基础课程、先修课程的作用,不利于学生对工业工程各领域知识的整体把握和融会贯通。(3)重理论,轻实践。过于注重理论的传授,设置的题目和列举的例子过于理想化,缺乏和产业应用实践的结合分析,案例的说服力和实验环节的合理性仍有很大的提高空间。工业工程是结合管理与工程性质的学科,强调实践性和应用性,目前的教学与高标准的要求相比还有差距。(4)各门课程的许多典型问题都采用启发式方法或试验法来求解,并没有运用运筹优化的技能来求解,因此难以求得全局最优的解决方案。启发式方法是一类基于经验或直觉的方法,它一般由一系列步骤或规则组成,依照这些步骤或规则可以求得解决方案。试验法是一种尝试性、摸索性的方法,它提供一套定性描述的流程,学生根据这套流程通过不断的试验以求生成较优的方案。无论是启发式方法还是试验法都是短视的,不能在全局范围内寻找最优解决方案。综上所述,传统教学内容与方法已成为进一步提升学生学习兴趣、提高学习效率、改善教学效果的瓶颈。有鉴于此,本专业对生产与物流类课程群的各门课程进行系统的调整与改革,重新梳理该课程群的体系结构与教学内容,加强各课程教学内容之间的联系;基于运筹优化技术对生产过程管理相关课程的教学方式进行改良,获得一种在解决问题初期就综合考虑实际限制条件和预设约束的方法。 2生产与物流类课程群教学的改革内容与目标 生产与物流管理各领域都存在大量优化问题,求解优化问题最有效方法是建立运筹优化模型来求解,而目前相关的课程与教材很少使用这种方法,即使采用这种方法也只是泛泛而谈,只给出一个粗略的模型,并没有写出详细的建模思路、布置以及编程求解的方法。因此,本研究把这一点作为主要抓手,主要工作是基于运筹优化技术(主要在运筹学课程里面讲述)对生产与物流管理各领域关键问题的教学环节进行改革,具体改革内容主要包括:(1)分析生产与物流类课程群内各门课程的重要内容模块,在课程群的宏观层面理清各重要内容模块之间的内在联系,精简各门课程的冗余内容,调整侧重点的分布,并从各门课程中提炼出生产过程管理各领域的一系列有一定关联性的典型问题。(2)筛选生产过程管理的若干典型问题,根据学生的接受能力对其进行合理化的抽象,根据实际情况确定复杂程度适中的考虑因素和限制条件,并选择合适的运筹学模型(整数规划、0-1规划、目标规划、动态规划或二次规划等数学规划模型)对典型问题进行建模。(3)基于以上运筹优化模型,根据学生的实际情况构造情景引导式的教学案例和上机实验指导书,循序渐进地引导学生学习运筹优化模型的设计理论及其建模过程,引导学生透过这些模型理解生产过程管理问题的本质,并通过采用运筹优化软件求解模型来获得生产过程管理问题的最优解决方案。(4)通过行业应用案例加深学生对问题与方法的理解,设计开放式的综合作业,鼓励学生选择生产过程管理的实际问题,综合运用本研究提出的方法进行建模并编程求解,巩固教学改革的效果。生产与物流类课程群教学的改革目标是:(1)研究生产与物流类课程群内各课程之间的融合方法与机制,促进课程之间的交叉渗透,以生产过程管理系列典型问题的定量最优化模型为范例进一步完善运筹优化技能的培养体系。(2)通过生产过程管理系列典型问题的教学方法改革来培养学生运用运筹优化技术求解最优方案的能力,包括运筹优化模型的选择能力、建模技巧与建模能力、求解能力和分析能力。(3)调整生产与物流类课程群理论环节和实践环节的层次结构与比例关系,培养学生运用主流商用运筹优化软件(比如ILOGOPL或Xpress)求解生产过程管理典型问题的运筹优化模型的能力,通过上机实验培养集合化思维方式和编程求解实际专业问题的能力。(4)使学生全面掌握生产与物流类课程知识点之间的逻辑关系,增强理论联系实际的能力,为达到培养复合应用型人才的目标探索新途径。 3实施方案 本研究主要依托生产与物流类课程群的核心教学环节,结合毕业设计等教学环节,沿用理论分析、模型提炼与编程实验相结合的方法展开研究。实施方案主要分为以下几个阶段: 3.1理清生产与物流类课程群各课程的重点问题之间的层次结构和逻辑关系。 生产与物流类课程群各课程以运筹学为基础,其他课程都有部分内容与运筹学相关,而这些课程相互之间又有或多或少的联系。因此,有必要分析生产与物流类课程群各课程之间的具体联系,找出课程之间重复部分的内容,理清各课程的各部分重要内容之间的层次结构和紧密关系,对各课程的教学重点重新进行系统的规划、调整。 3.2提炼生产与物流管理各领域的典型问题并建立运筹优化模型。 总结生产与物流管理相关专业课程中所涉及的重要生产过程管理问题(如图2所示),把它们分门别类,划分其知识层次、学习阶段,并提炼其本质的运筹优化问题,再根据运筹优化问题的特点选择最合适的运筹优化模型进行建模。以物流与设施规划教学为例,选择物流流程优化、基于作业单位相互关系的生产设施布局这两类核心问题进行抽象建模,改革教学方法。物流流程优化采用线图、多产品工艺过程图、从至表等图表化工具进行描述,优化的本质目标都是对不同工序、设备的顺序进行安排,其实质是运筹学的排序问题;因此借助定量的运筹学数学规划模型对这类问题进行抽象并建模描述。基于作业单位相互关系的生产设施布局包括基于物流量的生产设施布局、基于非物流关系的生产设施布局以及基于综合关系的生产设施布局等典型问题,其本质是对多个作业单位在给定范围内进行布局,安排它们的位置,使整个系统的物流成本最小化或者密切关系程度高的作业单位之间的距离尽量缩小。这类问题的实质是运筹学的二次分配问题,因此借助运筹学的二次规划模型对其进行抽象并建模描述。把生产与物流管理相关问题转化为定量模型,这是一个从文字语义描述到数学公式的转化过程,此环节是教学的重点,也是解决问题的基础。在教学设计中注重针对问题的具体形式选择合适的规划模型表示形式进行建模(包括定义变量、构造约束和目标函数等环节),避免选择太难太复杂的规划模型导致学生有心理负担,丧失学习兴趣。 3.3运用运筹优化软件求解典型问题所对应的模型,积累教学案例与实验素材。 由于建立的模型通常规模不小,因此需要使用专业软件求解。选择OPL专业运筹优化软件来求解模型。运筹优化软件编程是从数学模型到专业的计算机程序代码的转化过程。商用运筹优化软件的建模语言是解释性、描述性语言,虽然它们的语法没有C++等高级语言复杂,但是其编程逻辑比较独特,采用集合化编程思维,因此在设计教案时要突出这一点,刻意培养学生“集合化”的编程思维方式和使用习惯。结合生产与物流管理典型问题的图文描述、运筹优化模型、程序及运行结果综合编制理论教学与实验教学案例。与常用高级语言编程相比,运筹优化软件编程的一个显著特点是采用集合化运算。集合化运算对学生而言是一种全新的编程方式,因此应充分利用软件使用手册的例子并有针对性地设计例子引导学生循序渐进地适应集合化运算的思维方式和编程方式。集合化运算是商用优化软件解决大规模优化问题的技术手段,因此学习时要习惯用集合的思想来定义数据、变量和约束。统筹考虑整个模型的所有组成部分,定义若干个底层的基本集合,其他集合均由这些基本集合运算、衍生得到,再利用这些集合来编写业务逻辑模型。 3.4与传统解决方法进行详细对比分析,改善模型。 对基于运筹优化模型的方法与传统的生产与物流管理问题解决方法从求解步骤、求解效果、运算时间效率、适用范围等多个角度进行对比。通过对比结果进一步优化模型,减少变量和约束的数量,缩短求解时间,降低模型的时间复杂度和空间复杂度。通过大量案例与传统解决方法作对比,充分突出基于运筹优化模型方法的优势。 3.5教学实践与持续改进。 在教学中尝试结合基于运筹优化模型的方法设置理论介绍、案例讨论和实验环节。在教学实践中注重培养学生把实际问题抽象为数学问题的能力,增强学生的建模与分析能力,力图使学生在掌握生产过程管理问题求解技能的同时巩固“运用运筹优化技能”的观念,鼓励学生自主提出并解决由生产过程管理基本问题所衍生的相关问题,促进学生从理论到实践的全面学习。在采用新的教学方式教学的过程中,遵循工业工程学科提倡的P.D.C.A.方法和基本步骤,即Plan(计划)、Do(实施)、Check(检查)、Action(改善),根据新发现的问题进行持续的调整、改进、完善。 4实施结果 在课程群教学改革过程中设计生产与物流管理应用问题与运筹优化技术的结合方法,由浅入深地设置多层次教学体系,引导学生接受、适应这种融合运筹优化技能的教学方式,掌握生产计划与调度、物流流程优化、生产设施布局等典型问题的建模、求解及分析方法,并主动采用这种思维方式去解决生产过程管理领域的其他优化问题。教学的关键是针对大部分学生的实际情况因材施教,控制好建模的难度和复杂度,在培养解决问题能力的同时注重培养思维方式和思维品质;同时面向学习能力强的学生有针对性地设计开放性的行业实际案例,发掘他们的潜力,给予他们自由发挥、创新的空间。教学改革方案通过长期的实施,获得一定的成果:(1)为生产与物流类课程的核心环节教学提供创新性的支撑材料,为改进物流与设施规划、运筹学等课程的实践教学环节提供重要案例,为学生学习运筹优化技术提供合适的学习资料,并为工业工程专业调整运筹优化技能的教学内容提供参考依据。(2)由于运筹优化应用技能是工业工程教学中日益重要的一类新兴技能,因此本研究为工业工程乃至管理科学工程学科其他专业课程和毕业设计等实践环节与运筹优化技能的融合提供范例,使学生培养模式更适合产业发展和地方经济向集约化转型的实际需求。(3)项目研究成果可在地方性院校的工业工程教学中交流、推广,也可供各类普通工科院校借鉴,具有一定的实践推广价值和示范作用。 5结束语 本研究加强运筹学这一专业基础课程与工业工程基础、生产计划与控制、物流与设施规划、供应链管理、ERP原理与应用等工业工程核心课程之间的联系,培养学生运用运筹优化技术解决工业工程实际问题的能力,培养学生牢牢树立解决工业工程问题追求最优化的精益思想观念。本研究提出融合运筹优化技术于生产过程管理全过程的全新理念,把运筹优化技术的应用贯穿于整个课程群的教学,采用产业实际需求迫切的新型运筹优化技能来革新传统的生产过程管理教学,打破一些典型问题采用传统的以启发式方法、试验法为主的教学方式,改善问题求解效果;突出运筹优化技能的应用性及其与工业工程专业课程的深度结合,力图从全局优化的视角运用运筹优化技能解决工业工程的典型问题,弥补传统教学中部分工业工程经典问题解决方案优化程度低的不足;强调多学科知识融合、学科知识与产业实际的融合,借助运筹优化技术应用性很强的特点来强化实践环节,有助于复合应用型人才的培养,从而满足快速增长的运筹优化技能人才的市场需求,突出应用型工业工程工程师培养的特色。 作者:张智聪 胡开顺 李帅 黄辉宇 赵少勇 单位:东莞理工学院 机械工程学院 物流工程论文:从软件工程看物流应用启示 1打车软件的使用体验 目前的几款打车软件,在使用上具有极大的相似性,经过我们安装使用后可以发现,大多打车软件都无一例外定位于有打车需求的智能手机用户和出租车司机,集中解决了乘客打车难和司机空跑率高的问题,在使用中都无需人工答录,而直接采用快捷准确的手机定位,部分打车应用提供了手机支付甚至信用支付的功能。以一次典型的使用打车软件的经历更具代表性:打开手机应用直接选择“现在用车”,然后输入目的地,接着可以选择加价金额并发出订单,完成后,手机就会提示等待,大多应用都会显示发出订单时间并逐步累加,有的应用还会同步显示已经将订单传送给多少位附近的司机,如果无人应答接单,等待时间过长则会进一步提示是否重新呼叫活着是再次加价重新呼叫。通过GPRS定位,司机到达上车地点后,应用会根据GPRS系统的提示确认乘客已经上车,通常司机会口头与乘客确认是否是发出订单预约车辆的乘客,随后上车后,不同软件应用会提供不同的手机支付服务。经初步调研可以发现,使用打车软件可以极大节约打车人的时间成本,尤其是在交通偏僻的地方或者特殊的时段效果更加明显,同时有效降低了出租车的空驶现象,在打车软件使用密集的情况下,提高搭载率造成的出租车司机的收入增加值超过司机日均收入的五分之一。加之手机应用以及互联网金融与支付的日益普及,打车软件形成的效率提升相信将更加明显。 2打车软件工程需求思路分析 需求分析是指理解用户需求,就软件功能与需求达成一致,估计软件风险与评估项目的代价,最终形成开发计划的一个复杂过程。在这个过程中,用户的需求始终处于主导地位。从重复购买率和产品标准化程度考量,确实比其他交易都要更有优势,但同时也存在劣势,比如其交易单价低,可替代性高都是打车软件所不得不面对的风险和困难。各款软件因其开发者、使用偏好和技术实力的差别,在使用上还是有一些特点可供开发同类软件时借鉴;另有软件会在订单需求推送时特别显示已经推送至周围出租车司机的数量,且按照自然数递增,这一设计亦非常符合消费者心理的细微变化,甚至会吸引消费者在发出订单后持续关注软件界面,随时查看订单状态。但综其特征进行分析,可以发现当前的软件的每一个功能的实现背后都严谨的使用者体验分析,其实让使用者有良好的体验,主要取决于以下三点:①软件核心功能准确地满足需求;②软件易用性强,甚至使使用变得有趣;③软件的使用价格合理,甚至能帮助客户省钱、赚钱。首先是满足客户的需求,要做到这一点非常的不容易,这首先基于对客户需求的准确了解和分析,所以说每一个产品经理首先得是一个人,一个能真正挖掘到人们内心深处需求的高手,才有可能针对那些细微的需求,准确地满足。其次是使用起来非常方便,而这绝不仅仅是美工负责的事情,其设计需要考虑得包括界面的统一规划,就是将前面发掘的需求满足功能模块化,再将各个功能模块有机地进行排列组合,考虑各个模块之间的关系和层次,这才是用户体验的核心,也是实现易用性的核心,随后才是视觉风格包括色调、图片、按钮、文字等方面的统一规范和美化。最后,互联网世界的规则中,免费几乎成为一个通例,打车软件不仅仅是免费下载免费使用,甚至在消费者使用时会赠送给消费者很高额度的现金鼓励,这也是打车软件能够迅速在消费市场上打开局面的一个非常重要的因素,这在软件的推广中也非常值得我们引起注意和重视。 3城市物流软件开发的思考 需求分析工作,一般可以分为问题识别、分析与综合、制定规格说明并最后进行评审四个方面。在这里,因为城市物流软件与打车软件在多个因素上具有较高的相似性,都是以实现运力与运输需求之间平衡,所以我们可以就这两类软件应用的对比中得到一些启发,利用目前已经非常成熟的城市地图和GPS定位系统,在设定货运物品的起始地点;捆绑已经日渐成熟的互联网金融和互联网支付系统,完成虚拟交易,这些都是城市物流软件从打车软件的成功中学习到的,但也应注意到,物流不同于客流,其多样性和不确定性使得城市物流应用存在着诸多的特殊性:城市的出租车管理相对集中,即众多的出租车是由有限的若干家出租车公司的管理,软件对接的供应链管理相对容易,其需求也相对单一,便于统一,但城市物流运输的供应方的主体众多,其需求样度就可能非常广泛,这对于城市物流运输应用的需求整理就提出了更高的要求。在时效性方面,客流的时效性要远远高于物流运输的时效性,这也为城市范围内的物流运力匹配提供了较大的操作空间和效率提升的空间。综上所述,对比打车软件应用的种种特点,城市物流运输应用类软件若想实现软件设计、开发的成熟并迎来市场的爆发式增长,还需要依照软件工程开发的系统性方法对客户需求进行细致深入的分析才能有效满足消费者的心智。 作者:王明章 单位:河北省民政管理中心 物流工程论文:IE物流工程课程教学创新论述 1兼顾课程的前瞻性 随着我国工业水平的发展,IE专业必将迎来较大发展。同时作为一门应用学科,IE在世界上的最新发展,往往要结合最新的技术和管理方法在企业中的应用,因此授课过程中要开拓学生的眼界,强调学生创新思维的形成。具体到物流工程课程中就是要及时补充物流业的最新发展情况,及加入一些较新的科技发展情况及应用展望情况,比如物联网、云计算等新概念的提出,并且启发学生进行思考这些未来的发展对物流的影响。 2明确学生学习主体的地位 工科专业课程的主要教学目标不在于继续传授知识,而在于培养学生综合运用知识分析和解决专业问题的能力,1学生是学习的主体,教学的目标是为了培养学生的能力[4]。因此物流工程课程在授课理念上强调学生正确思维习惯及创造性思维的养成,同时能力的培养不能脱离学生已有知识结构的实际,需要考虑学生的已有知识储备、实际学习能力情况进行教学过程设计。因此同一门课,面对二本和三本学生,授课的过程、内容都会有所区别。 3教学内容 对于作为工业工程专业主干课之一的物流工程,授课时需要考虑学生未来的工作内容和应用需求。中国计量学院工业工程专业主要面向机械制造类企业,学生毕业后大多数进去机械行业,少数同学进行研究生学习或者是其他行业。根据调查,多数学生在毕业后刚开始工作内容都是较为简单的操作类型工作或者一些简单的控制层工作。因此在确定教学内容时,物流工程就根据学生进入企业后可能的工作内容及工作岗位对相关能力素质的要求确定教学重点。企业内从事物流工作所需要的能力主要有系统分析能力、规划设计能力和控制管理能力,结合这三方面内容,对物流课程主要授课内容进行设计,见表1。 4教学方法 4.1采用启发式教学方法 启发式教学在课堂上强调基本概念,基本原理,强调调动学生的学习积极性,对于基本内容要求学生能够吃透,在学生在企业中碰到类似问题时,他们应该用什么样的思路去解决问题。因此应多通过课堂提问、课堂讨论、案例教学、情境教学或者课下小组作业的形式进行学习,由学生在学习过程中自己整理思路进行思考,这样的教学方法有利于学生对基本概念的理解,同时有利于学生对相应方法技术产生的背景、应用范围有明确的认识,特别适用于以应用性工程性为特点的课程。但是这种方法要求老师对授课内容相当熟悉,对课本理解比较深入,通过对课程的设计才能达到比较好的效果。 4.2精心进行教学设计 采用启发式教学方法,要求老师在备课时下比较大的功夫,要在明确教学目标的基础上进行教学设计工作。设计时要考虑学生现有知识,及怎样让他们根据现有知识迅速理解所要讲解的内容。不同层次的学生理解能力、接收能力不同,三本学生的学习内容就要适当浅显,否则效果不好。以物流工程第一堂课为例,目标是让学生掌握物流、物流系统的概念,物流系统完成的七大功能及物流的发展阶段、现状。面对第一次接触到物流概念的学生,为了加深他们对基本概念的理解,讲课时可以遵循人类认识事物的普遍规律,从感性-理性的认识来设计教学内容。授课的流程设计则采用社会话题-重点词汇-发散式讨论的方法。为了引起学生对要探讨的内容的兴趣,课堂开始以网络购物的话题引入,讨论网络购物发展的必须条件,则学生很自然的就会提到快递公司,这时集体讨论快递爆仓这个在物流不能完全满足社会需求情况下的特有名词,学生就会对我国的社会物流现状有比较直观的认识。再放一些先进国家的物流录像,学生自然会比较不同国家和地区物流发展水平的差异。有了这些感性认识做基础,再接着讲解物流、物流系统概念、物流功能构成和物流的发展阶段,则学生就很容易理解。 4.3掌握课堂节奏,主动调节课堂气氛 学生注意力集中时间有限,教师需要主动把握课堂节奏。一般一节课讲一个到两个重点,围绕这个重点发散式讲解,并可以进行课堂讨论、练习。重点名词一定要讲深讲透。例如当量物流量的概念,对于没有实际经验的学生来说,理解这个概念比较费解,不知道其具体用途。在讲解时,可以举一些简单易懂的实例。对于一些比较抽象的概念,就可以结合学生实际的情况进行讲解,例如讲企业物流的纵向结构的时候,可以结合学生的工作问题来讲。 4.4及时更新授课内容,开拓学生思路 物流是一门应用技术,所以要时刻关注新的科学技术、新思维方法在物流系统中的应用,比如,讲到仓库中的配送,语音拣货系统是一种新的应用;另外新型的可包装异形物品材料的发明设计既可以引起学生的兴趣,又能拓宽学生的思路。 4.5合理安排自学内容、课后练习与课外实践 物流工程课程内容较易理解,部分内容可以交给学生自学。但是在授课过程中应该根据课程内容特点布置各类课后习题。例如在讲到设施布置评价原则这一部分内容时,单纯对评价原则进行讲解就不如让学生分组对某一类设施的布置情况进行调研,并进行评价效果好。这样学生自然就能理解这些评价原则的用途。 5结语 物流工程课程在上述方法指导下经过几轮的教学实践,获得较好的教学效果,学生评价较好,目前已经被评为中国计量学院校级精品课程。实践证明,作为应用性、实践性比较强的物流工程课程,在教学过程中应该抛弃灌输型的教学方法,以教会学生灵活应用为前提,系统讲授相关专业知识,强调学生对所学知识的灵活运用能力,并且采用多种方法和手段,不仅教会学生怎么做,更要教会学生为什么这么做,并能创造更好的方法。因此,物流工程课程的教学工作是一个需要不断探索的过程。 作者:杜敏 黄铁群 刘曦泽 单位:中国计量学院 质量与安全工程学院 物流工程论文:工业工程物流系列教学创新及实践 工业工程人才是既要了解产业技术,又要熟悉生产管理,并经过工业工程专业训练的复合型专门人才。而这种人才又要是贴近当地社会,紧跟时代前进的步伐,能够解决工业界和社会生活中的实际问题的应用型人才[1]。学生除具备系统分析、规划设计和改善的能力和机械制造工艺设计和优化等发面的能力外,其制造工程管理(包括生产管理、质量管理、物流管理、设备管理等)能力的培养为工业工程人才专业能力培养的重点[2]。工业工程“懂技术,会管理”的专业特性,如何设置物流系列课程的教学内容形成具有工程背景专业的物流知识教学体系,如何在教学方法的改革与创新方面培养应用型的工业工程人才具有切合实际的物流知识体系,真正做到人才适应社会,是工业工程专业物流系列课程教学改革面临的问题。 1物流系列课程的教学体系建设及教学内容改革 通过对工业工程专业课程教学的目的、内容以及达到的要求深入的研究,分析物流知识体系在工业工程人才培养中的作用,形成合理的课程体系建设,结合培养应用型人才及体现专业特色的要求,对其教学内容的安排进行改革。 1.1物流系列课程的教学目标 物流课程体系的构成不仅培养学生掌握物流管理中的一些基本理论和基本方法,运用所学理论分析和解决当前物流企业管理中存在的一些实际问题,同时工业工程专业有别于传统的管理专业其具有较强的工程背景,培养其研究企业设施布置和物流系统主要包括生产系统及服务系统的物流分析、设施的位置选择、设施的内部布置与搬运系统的设计等内容。同时应注重应用性人才的培养,理论内容在实际的应用。并能运用所学理论分析和解决当前企业物流系统和物理管理方面的实际问题,为学生将来的后续学习和工作奠定牢固的基础。“物流系列课程”作为工业工程专业课程,在培养方案上设置《设施规划与物流分析》《物流管理》两门理论课程及《物流工程仿真实习》一门实践课程。 1.2物流系列课程教学内容体系建设 物流系列课程,形成不同方面的企业物流管理方法和技术的知识框架,其中《物流管理》的教学内容包括两方面:第一,物流基本功能的管理,包括仓储及库存控制,运输管理及配送管理。第二,制造型企业物流管理,包括企业供应采购,生产销售及供应链的物流管理。《设施规划与物流分析》教学的重点在于掌握企业物流分析方法,企业布局设计,搬运和仓储系统设计及企业选址。工业工程专业的物流系列课程虽然从学时数到教学内容少于物流专业对物流知识体系的学习,但工业工程专业的物流课程更注重培养企业物流方面的知识体系,更注重物流方法及技术的应用,能够做到紧密结合企业运营管理先进方法的学习。 1.3物流系列课程的实践教学体系建设 物流系列课程的实践教学环节,是对学生进行生产实践训练、操作技能、技巧培养、分析解决实际问题能力锻炼的重要环节。《设施规划与物流分析》和《物流管理》实验主要通过“物流仿真软件”和“物流管理”等实验教学软件,模拟企业物流分析规划及物流管理过程。工业工程实践中心的小型装配线实验设备,可实现物流相关研究型实验,例如生产过程中的物料追溯追踪。同时开展大学生科技活动,继续完善工业工程实践中心的开放和研究型学习。本专业同时设有物流工程与仿真课程设计(实习),实现物流知识体系的理论学习与实际应用相结合,最后通过开展到企业中的实习,实现企业运作管理知识的综合应用。 1.4专业特色增色物流系列课程的教学内容 课程的教学内容同时要体现专业特色,结合本校海洋特色,物流管理课程除了讲授基本物流管理知识体系,同时针对渔业工程的专业特色,教学内容上增加了关于冷链物流的讲授,同时介绍了渔业物流在仓储,包装,运输管理的特点,并以国家冰岛渔业物流为案例,介绍其水产品冷链物流的优势管理。在设施规划与物流分析中,教学内容增加以船舶企业为案例进行船舶企业的布局设计及物料控制分析,结合本校学生面向就业为船舶或渔业相关企业的就业形势,在教学内容切合专业知识的实际应用,能够在教学内容中以就业为导向。 2教学方法改革与实践 物流系列课程的教学内容的改革,为工业工程人才的物流知识体系培养起到了关键作用,但如果单一的教学方法,其教学效果与该课程应达到的教学目的和专业人才培养目标会有一定的差距,为了提高学生的学习兴趣及对知识整体的掌握,应采用多种具有创新性的教学方法。 2.1多媒体与板书结合教学 在教学过程中,多媒体已经普遍应用到实际的教学中。为了加强本科专业以掌握知识为主,同时提高学习兴趣与对知识综合运用能力,一定要做好在课堂教学中多媒体与板书的结合,提高教学效果。多媒体图片、录像、动画的应用达到增加课堂教学内容的信息量并提高学习兴趣,对于理解方面的内容采用PowerPoint进行讲授比较合适。但对于一些重要的概念和计算的过程,宜采用板书教学,提高学生对知识的重点掌握。 2.2录像教学 可以在课堂上结合教学讲课内容来进行,提高学生的学习兴趣,增强对物流知识的感性认识,节省到企业参观的时间与经费开支,也可以让学生了解国内外的先进物流管理方法。教师在教学内容准备上要注重对恰当的教学相关录像的收集。例如在本专业的教学过程中,教师通过播放物流设施设备、企业搬运与仓储和冰岛渔业物流状况等录像,让学生对课程内容有了更好的理解。 2.3案例教学讨论 在教学过程中选择具有针对具体授课内容的案例,进行讨论与教学,增强学生对知识的实际应用能力。案例选择要注重案例的功能与目的,由于学时限制不可能在教学过程中增加过多案例,每章节可以选择小案例补充学生对理论内容的理解及实际应用,大案例进行知识体系的综合应用,例如在企业选址这部分的教学中就可以增加小案例举例企业选址的影响因素,同时案例要针对教学的重点内容。 2.4开展网络教学 通过多媒体教学课件、作业及习题、案例学习资料、课程录像等内容,建立物流系列课程的课程网站,开展网络教学,使得教学活动除了传统的课堂,可以通过网络展开,丰富教学方法。 3结束语 物流系列课程的教学内容及教学方法的改革,是应用型工业工程人才的培养关键。通过确定课程教学目标,分别从课程教学内容和实践教学体系的创新与实践,开展课程教学内容的改革。通过多媒体教学、案例教学、录像教学及综合的网络教学方法的研究与实践,进行教学方法的创新研究与实践,完善教学方法,形成物流系列课程的教学改革。 物流工程论文:工业工程及物流监管实验平台建立 随着工业工程的不断发展,其所涵盖的领域和适用范围越来越广泛,兼收并蓄了许多的学科知识和高新技术,这就要求当今的工业工程学科建设要顺应时展要求。经过近20年的努力探索,我国工业工程学科有了突飞猛进的发展,开设IE专业(即工业工程专业,以下简称IE)的院校基本上建立了以工作研究和人因工程为研究重点的基础IE实验室。而如何突破传统、设计一个符合现代工业工程发展的实验体系?如何构建一个培养学生工程研究和实践创新能力的工业工程物流综合实验平台,这是一个亟待探讨和解决的问题,直接关系到我国工业工程领域的人才培养和未来发展。 1实验室的建设思路 实验室的建设思路是将“工业工程专业”同“物流工程与管理专业”进行有效融合,又不失各自特色,更好地体现工业工程的系统性和现代工业信息化的发展。实验室模拟生产制造企业布局,以工厂物流设施及装配流水线为平台模拟典型的生产运行流程,结合先进的物流理念,进行“模拟、综合、设计”多层次的实验研究工作。 1.1以“基础IE理论为依托,IE理论体系为架构”的工业工程实验设置思路 “基础工业工程”、“生产计划与控制”、“质量管理”、“精益生产”等各门专业课根据工业工程专业总体培养目标,结合该课程本身知识点,围绕统一的实验对象开发实验,体现课程间的联系,从而突出IE的系统性,建立有效贯穿理论课程的实验教学体系[1]。系统规划和实验设置要充分考虑IE的系统工程的特点,不仅对学生的基本技能进行训练,更要注重训练学生采用系统论的方法,综合所掌握的工程理论知识来解决工业现场的实际问题;能够合理调度工业现场的各种资源,使效益实现最大化。这就要求实验系统不但能够使学生对相应专业课程得到认知和训练;更要求实验系统能够综合贯穿IE理论体系,通过一个共同的实验载体,将各项实验联系起来,形成有机整体,让学生以面向现代工业制造、体现供应链流程的实验系统为平台,进行综合性、系统性的工程实践与管理作业。 实验设置可划分为以下三个层面: (1)工程基础认知层面 以工程实际为背景,提供工业化设备,并且保证设备中基本涵盖工业领域正在得到广泛应用的各种先进控制技术和正处于物流前沿领域的物流装备,得以让学生接触实际的工业设备,且营造一个模拟离散型生产制造企业的实验室环境[2],增加学生对工程实际的感性认识。 (2)基础工业工程理论层面 让学生选择感兴趣的模型亲自进行生产并分析,延续经典工业工程实验如工作研究、时间测定、动作分析等,旨在掌握基础IE的知识和技能,树立工业工程意识,为日后应用IE技术和方法解决生产实际问题奠定基础。 (3)工程实际研究层面 使实验体系能够模拟企业的生产制造、供应,物流、质量管理、信息交换等包括物流、信息流、资金流的大部分综合IE活动,让学生通过实际操作和接触IE活动来增强“应用IE手段提高生产率和保证质量”的各项技能,从而使学生加深对IE课程体系和研究方向的理解,培养学生的工程分析、规划、设计和方案优化的能力以及创新意识。 1.2以“供应链管理”为核心理念的宏观企业及第三方物流实验设置思路 供应链管理的核心为反应敏捷(Agile)和能让各方利益协调一致(Aligned)、适应性强(Adapta-ble)。对供应链进行综合分析,应用供应链的策略、基本方法,可以帮助企业降低库存、降低成本、提升反应速度、提升企业竞争力和创造可持续的竞争优势。因此,物流实验室的建设要以供应链管理为核心,以物流业务流程为基础,以先进的物流设备如立体库、条码、射频、电子标签为实现手段,搭建一个兼具前瞻性、实用性、开放性的现代物流综合模拟实验室[3]。实验设置通过物流流程让学生体验现代物流的核心活动:订单、仓储配送、运输、库存控制、客户服务等,达到让学生体验真实物流场景的效果,培养学生对复杂的物流系统进行设施规划、设计、过程优化以及流程管理的实际能力[4]。 实验设置可划分为以下两个层面: (1)了解体验供应链的流程 学生可以通过系统模拟:从货代/报关/检验/检疫等进出口货物的管理,以及货物到达物流中心、通过入库线进行货物入库操作、到原材料出库送至装配流水线加工、到成品入库等一系列的供应链流程;还可进行成品出库、终端配送等第三方物流流程,及超市仓储物流的管理和配送实验,从而提高学生对物流综合知识的理解,扩充感性认识,综合培养学生库存管理、生产物流方面的意识和理念。 (2)物流系统规划与研究 结合理论知识和经典案例,鼓励学生进行实际问题解决的实验实践活动,运用运筹学的知识进行库存管理、资源优化配置和决策分析等,利用系统仿真软件进行生产物流设施规划方案的设计优化等,以加深对现代物流工程的理解,培养自身的物流规划执行能力[5]。 1.3建立适应“教学+科研+培训”三层需求的综合实验室平台 (1)工业工程及物流工程专业本科生基础性教学实验平台 以“工业工程和物流专业”本科教学大纲和实验教材为指导,进行基础IE的“动作研究”、“标准工时”、“操作分析”、“流程程序分析”等实验;更可作为“现代物流设施与规划”、“自动化物流系统的设计与研究”、“物流装备”等课程的配套实验平台,将典型的物流流程设计为实验,深化学生对理论知识的理解。 (2)供应链管理研究方向的科研平台 实验室的硬件设备灵活性强,且软件的源代码公开,可作为研究生进行相应课题的研究平台[6]。如:可以通过修改“自动化物流系统终端任务执行软件”的流程来重新规划物流过程,以用来模拟宏观物流系统的各个环节,包括供应商供货、立体仓库补货、立体仓库出货、给超市终端配货等一系列的供应链运作和管理流程。 (3)可作为“物流工程与管理”方向的培训开放平台 利用实验室空闲时间,广泛开展校外及社会物流人才的专业物流培训,以达到最佳实验室利用效率,更可以对实验室维护资金形成有效的补充来源。 2实验室的主要建设内容 实验室的平面布局如图1所示,全部硬件设备通过工业现场总线和计算机网络互相连通。实验系统具有良好的可重组性,基于ProfiBus-DP工业现场总线的I/O模块的研发,使得流水线设备的任意组合得以实现,而基于开放式编程平台的程序架构及ProfiBus-DP的专用通讯协议的定制,使得软件修改相对容易,更易于满足实验系统要根据教学任务进行调整的需求。整体上可划分为物流仓储系统和生产工程系统。 2.1物流仓储系统 硬件以自动化立体库为中心,配置多种周边输送设备,包括辊筒式输送线、倍速链输送线、皮带线及平移机等,还配备有AGV小车,电子标签货架,终端手持,自动标签机等设备,并且模拟实际企业物流中心的布局特点和作业流程。软件包括仓库信息管理系统(WMS)和输送设备控制系统(WCS)。WMS用于实现管理自动化仓库中心的库存物料,管理出库、入库、盘点、拣选、补货等任务的生成、执行和结束,管理有关的查询及报表等。WCS用于处理来自WMS和自动化设备的信息,调度并控制自动化设备的动作,并提供设备运行的监控界面给操作人员。 2.2生产工程系统 硬件以装配流水线为中心,各工位配置一体机,摄像头,RFID(射频识别)读卡器,光传感器,电子卡尺,电子千分尺等,模拟小型企业的组装车间;此外还配有小型数控机加单元和信息处理单元(配有12台PC),分别模拟企业的制造车间和信息中心。软件包括MES(制造执行系统),达宝易工业工程软件,Witness生产与服务运作仿真系统,flexsim仿真系统等。基于现场总线技术的MES系统通过电子看板,RFID卡,传感器,测量仪等设备采集实验过程中的生产数据(如合格数,加工总数等),学生可根据采集数据进行在线质量监控,生产计划调整等实验。 3工业工程实验平台的建设 3.1工业工程综合实验平台的构建 集成生产物流设备、柔性制造系统、生产信息管理软件、实验信息采集与分析工具等[7],考虑面向现代大制造、全过程[8],构建一个融合工业工程与物流工程、兼顾基础IE与现代IE、为学生提供体验供应链流程的综合实验平台。实验平台结构图如图2,该平台配置有三个模块。 (1)基础知识技能模块 该模块是整个实验平台的基础模块,为工业工程及分支提供普遍适用的分析问题、解决问题的技术与方法。学生自主选择实验对象(提供两类工艺不同的产品),延续经典的工艺程序分析、动作研究、工时评价、秒表测时、环境照明、环境噪声、劳动强度等实验,培养其基本的IE知识和技能,为下一实验模块奠定基础。 (2)生产运行模块 该模块是实验平台的核心模块,既巩固第一模块的知识技能,又为下一模块做必要的准备。搭建接近生产制造企业的物理环境,模拟企业从订单、采购、生产计划、现场加工、检验、直到成品入库整个生产运行过程,尽量再现生产中各个子系统之间的相互关系,让学生通过体验供应链流程来联系和应用所学的专业知识,增强对工业工程综合知识的理解。该模块开设了ERP软件熟悉、物料需求计划、生产线平衡、生产线混流装配、MES应用、在线质量追踪、仓储与分拣、牛鞭效应等综合性实验。 (3)数据分析研究模块 经过前两个实验模块的锻炼,学生增强了对生产系统实际运行的理解,也应具有一定的应用IE手段解决问题的能力。此时,学生采用上一模块的实验数据进行生产物流追溯、过程能力分析、流水线仿真实验,同时配以案例实践活动,进行精益改善降低成本沙盘模拟,优化库存、仿真建模优化设计生产物流设施和决策分析等综合实践活动。 3.2实验平台的特色 (1)创新性 实验平台以培养学生应用系统论的方法综合所学专业知识解决工程实践问题的IE素质为目标,有效融合工业工程与物流工程,兼顾基础IE与现代IE,涉及多学科的专业技术,不过分强调学科化而割裂工程本身[9],具有一定的创新性。 (2)开放性 实验平台选用的基于PC和DSP运动器的开放性硬件平台,硬件可拓展,软件提供完善接口;且软件采用模块化及面向对象的设计方法,源代码开放,学生可根据实际需要进行重新设计开发控制软件。 (3)先进性 实验平台使用了主流的运动控制技术、交流伺服技术、现场总线等技术,与同类设备相比具有一定的先进性。 (4)实践性 单元设备具有较好的拆装方便性,允许学生对某些设备进行拆装、更改,且实验平台强调学生参与的主动性,打破以往被动学习的局面[10],实验过程为学生与平台系统的信息交换过程,突出学生的主体性与实践性。 4结束语 自实验室投入使用以来,实验课和生产实习受到学生们的普遍欢迎,激发了学生们的学习热情和求知欲,通过以实验室为平台的工业生产与物流的综合性实验实践活动,加深了学生们对IE基础理论和工程知识的理解,提高了综合运用多种IE手段解决实际问题的能力。当然,今后我们要不断完善和提高实验技术水平,关注教学效果,加强与兄弟院校的交流合作,共同推动IE学科的发展,为培养出高层次应用型、复合型人才做出不懈努力。 物流工程论文:物流工程及技术创新思考 摘要:21世纪最明显的特征就是经济全球一体化,因为互联网的普及以及计算机技术的广泛应用,使得全球的经济不再受地域的限制,即使不同的大洲之间也可以进行贸易上的往来,这样的经济体系使得物流行业迅速发展起来,已然成为当今世界上发展前景最好的新兴服务行业,在人们对其不断提出新的要求的同时,解决当下人们的问题,并且有针对性的提出创新我国物流工程以及技术的措施是当下物流行业的主要问题。 关键词:物流工程;技术创新;措施 随着信息化时代互联网的普及,人们利用网络进行购物、订餐,使得网络消费得到了大范围的普及,而网络消费也相对应的带动了物流行业,物流行业作为一种服务行业,其工程的建设水平以及带给人们的便利能够直接决定物流行业的发展水平,本文将针对物流行业现在的技术水平进行讨论,并且提出一定的创新性建议。 1物流工程的定义 物流工程是新兴的一种综合性边缘科学,主要以物流为研究对象,包含物流中的所有环节,即物流系统的规划设计、资源合理分配、物流的实际运作过程、以及对物流的控制管理。在物流的管理中,可以将物流与信息流进行统一的研究,物流的整个过程就是一个信息不断流动的过程,商品经过生产、流通以及消费的过程最后到达消费者的手里,就是物流的整个工程。物流工程也需要通过系统的管理来实现物流行业的稳定发展。物流工程的提出是具有较深远的意义,但是经过时间的推移科技技术的发展,物流工程以及技术也需要进行提升,在现阶段物流工程发展速度较快的同时,创新出更多不同的形式为人们提供更加优质的服务,也就相对应的促进了我国物流行业的发展。 2我国物流工程的发展现状 2.1欠缺概念以及物流设备 我国现阶段的物流行业,只能说是一项工作,人们对其的认识还只是停留在帮忙送货的概念上,固然物流的实际作用就是传递货物,但是物流实质上是一项工程,需要人们纠正这样的错误思想,通过系统的措施来体现物流是一项工程,需要有专门的规章制度对物流行为做出约束,也需要进行工程细化的人员分配等,总而言之我国现在的物流行业对其工程性的概念意识还是相对欠缺的,使得物流工程的实际作用没有发挥出来;其次就是现阶段物流工程中涉及到的基本设施还不够全面,使得各个环节之间的连接不够默契,在一定程度上降低了物流工程的工作效率,也会使得物流工程缺乏凝聚力,一旦出现问题没有明确的负责人,相互推脱影响物流工程的稳定发展。 2.2物流信息化的应用不健全 因为我国的物流工程是处于快速发展的状态,人们对其的研究还相对薄弱,就已经投入到实际的使用中,再加上信息化的技术开展起来具有一定的难度,使得现阶段我国物流工程的信息化网络是不够健全的,存在很多影响物流工程顺利进行的问题,首先就是信息不畅通,信息畅通对物流工程发展的前提,因为物流工程的各个环节之间都需要大量的沟通,包括商品的信息、消费者的信息以及商家的信息,本身网络消费就存在着一定的隐私特点,如果相关的信息无法及时的确定,就可能会导致出现商品丢失、无法联系买家等问题,对物流行业的信誉度以及稳定发展都会产生一定的影响,因此加强物流工程的信息网络建设,就能够促进先进设备的实际使用,进而提高物流信息的畅通、快速传递。 2.3先进技术的使用不全面 因为物流信息网络的建设还不够全面,导致很多先进的技术虽然引进了,但是缺乏使用的平台,不仅造成了严重的资源浪费,还导致物流工程的发展始终跟不上现代化的进步。先进的设备以及先进的技术都是现代化物流的基础,先进设别是物流工程的硬件,而先进的技术则是物流工程的软件,就目前来看,我国的物流工程中保鲜技术就是相对落后的,很多的商品在需要保鲜的条件下进行物流运输,大多没有办法保证其绝对性的保鲜,需要物流工程引进先进的技术来解决当下物流运输过程中遇到的问题,另外商品物流的查询总是存在一定的滞后性,通过创新其查询方式,能够提高商品物流的查询时间,提高物流工程的工作效率。 3物流工程以及技术的创新性发展方向 物流工程的创新主要就是针对工程结构的有效控制、设备以及技术的创新,通过对应的创新措施,可以有效的加快物流的运输速度,缩短物流的单次运输时间,并且能够在一定程度上降低运营成本。 3.1物流工程的工程技术创新 工程技术主要就是针对现阶段不够完善的物流信息网络化以及先进技术使用不够的问题,因为现在是信息化的时代,完善信息网络不仅能够提高物流工程的工作效率,也是为了紧跟时代的步伐,为人们提供更加便利高效的服务。首先就是提高网络技术的使用,在物流行业,信息是相对零散的,并且数量相对较大,技术人员应该利用网络技术将所有零散的信息整理出来进行系统的管理,并且通过一定的网络平台,实现信息共享,这样能够有效的提高物流查询速度,也方便管理人员进行全方位的管理,对于每一个物流项目都能够实现跟踪管理,避免了丢件现象的发生;其次就是应该扩展创新科学技术,目前除了用网络确定物流的相关信息外,GPS定位技术也可以应用到物流工程中,可以通过GPS对大批量的物件进行准确的定位,并且了解其运输的实际情况;还有二维码技术,通过二维码可以实现快速的物流查询,还有利于管理人员通过扫描二维码的方式进行物流销售,也是时下比较受人们欢迎的销售方式,具有便利快捷等优点,人们还应该积极的探索更多的科学技术,将其运用到物流工程中;最后就是创新物流的相关设备以及包装技术。我国现在有一些大型的物流企业确实已经在包装技术上进行了一定的创新,比如用小型的机器人取代人力,不仅系统性更强,效率也会有很大的提升,像这样的高端技术是需要大范围的推广的,对于我国物流行业有一定的促进作用,当然物流企业也应该建立起与相关的高端技术相适应的物流平台,全面的提升物流工程的工作效率。 3.2物流工程的管理技术创新 在提高了物流技术之后,其物流工程的管理技术也需要一定的创新,通过提高物流的管理程序,使其能够标准化,增加物流各个环节之间的默契配合,从而使物流管理工程能够实现自动化、信息化以及高效化。首先实现物流管理的自动化,自动化管理主要依靠于信息化技术,通过对各个部门进行系统管理,从而减小部门之间的管理差距,提高了整体的工作效率,并且通过及时的更新管理信息,进而实现信息库数据的自动更新,并且能够通过计算机软件对其实施自动检测,能够准确的进行错误报告;其次就是将物流工程中的所有部门之间进行紧密的联系,使所有的物流部门都是为同一个目标进行工作,使其具有较强的凝聚力。 4结语 物流工程的出现以及兴起都是时代的必然需求,但是我们应该利用好物流工程,在现阶段已经呈现出的问题上,进行系统化、针对性的修改,全面化的提高物流工程的工作质量,通过创新管理技术以及工程技术使物流工程能够稳定的发展,为我国的经济发展做出一定的贡献,推动我国物流行业的可持续发展。 作者:杜鹏飞 单位:东北林业大学 物流工程论文:现代化管理在物流工程中的应用 【摘要】 随着我国改革开放以来社会经济的飞速发展,现代物流管理模式也在不断发生变革。从古至今,变革都是任何时代的主要话题,如今,随着社会的进步以及经济发展的需要,传统的物流管理模式已经不再适应当前社会发展的需要,因此,物流管理模式的变革是必然要进行的。在新形势下,为实现我国物流行业的现代化管理,文中作者根据多年的工作经验,在总结国外先进的现代化物流管理模式中,总结了主要制约我国物流发展的因素,提出了意见及建议。 【关键词】 物流管理;现代化管理;物流工程;重要性;发展战略 随着我国改革开放进程以来,物流不仅仅只是联系生产企业与消费者之间的一层纽带,也不仅仅只是生产过程中的一个环节,其作为企业降低生产成本,提高核心竞争力的重要因素不仅仅被企业所重视,国家政府也越来越重视物流行业在国民经济中的地位和作用。因此,现代物流管理模式的改革是必然的,传统的物流管理模式已经难以适应社会的发展,难以适应企业发展的需要,高度重视和尽快实现现代化物流管理模式是当前企业参与市场竞争的有力保障。那么,随着电子商务的兴起,科学技术的进步以及计算机水平的提高,现在物流管理模式必须要依靠先进的科学技术水平,同时,科学的物流管理制度也是实现现代化物流管理的重要手段。 1物流管理现代化的内涵 物流管理现代化是国民经济现代化的重要组成部分。据有关资料调查,世界各国的生产企业中,原材料、零部件、半成品以及投入到消费前的产成品库存价值量一般占生产企业总产值的三分之一。日本的一家大企业,年产值达5干亿日元,而其中运输费用和保管费用就占3千多亿日元,占总产值的60%。因此,对物流进行科学、合理管理,是充分利用各种资源,提高企业经营效果的重要渠道之一。物流管理本身是一个系统性很强,各环节密切联系、相互协调,而且秩序井然的连续活动。就是说,物流管理既是流通领域中的独立运转系统的管理,又是与国民经济其他部门相互衔接、相互制约的大系统管理。按物流过程的顺序,从原材料的供应计划开始,包括货物需要量的预测、采购、供应、库存管理、内部搬运、分发运输等业务。按物流现代化管理的主要对象,是对物流机具设备、材料、仪器、能源等管理以及对从事物流管理的生产人员,生产效益动态和对千变万化的物流信息的掌握和处理等的管理。 2现代化管理在物流工程发展中重要性与意义 随着科学技术的进步,计算机技术在生产生活中的应用越来越广泛,而现代企业对于物流的要求越来越高,现代物流不仅仅是从收货、仓储以及配送等方面进行现代化管理,更从事人才,货单等各方面进行全面的综合管理。其目的主要是减少物流配送成本,缩短配送时间,提高企业的核心竞争力,因此我们可以看出现代化管理在物流工程中的重要性。首先现代化物流管理模式有效的缩短了物流配送时间,现代企业希望更快的实现货物的传送,以增加该货物流通和资金流通实现企业的发展。尤其是制造型企业,为了掌握货物的实时信息,企业需要知道货物销售情况及利润,由此逐渐向下一级传达信息。企业希望有现代化物流管理模式实现企业与消费者之间的直接沟通,取消商在中间的差价,以缩短货物流通时间提高利润。其次是由于我国长期实行计划经济体制,企业生产的主要目的是完成国家下达的计划指标,从而形成了重生产、轻流通的观念。评价一个企业,往往只注重产量,而忽视各环节的综合效益。因而,物流的管理一直未得到应有的重视,长期滞后于生产的发展。为了增强企业核心竞争力,提高物流的现代化管理水平,实现连锁经营管理是当前企业的重要战略目标,这样扩大了销售队伍也降低了销售成本。实现物流管理现代化的意义是非常巨大的,首先有利于企业提高核心竞争力,其次有利于降低货物流通时间,降低物流成本,提高物流服务质量,最终实现社会经济整体效益的提高。 3当前我国物流管理现代化存在的问题 3.1物流基础信息建设不完善目前我国物流行业发展的主要问题是物流基础信息的建设不完善,还是传统的物流信息管理模式,这样不仅造成工作效率低下,对于供货信息、收货信息、货物的流动信息等收集不全面,基础信息整理归纳不科学。 3.2物流管理分散虽然我国随着物流行业的发展,我国已经出现了一批成熟的物流企业,但由于我国物流行业的发展历程较短,目前还只是处于发展阶段,国家对于物流行业的制度也不完善。我国的物流企业虽然多,但国家没有统一制定对于物流行业的管理规范,大多数物流公司都是各自为政,使得物流市场比较混乱。同时我国的物流行业没有统一达成行业共识,大家各自为政。 3.3科学技术引进率低当前科学技术水平已经很高了,尤其是计算机技术,现代通信技术以及现代管理技术,将这些技术引进到物流管理中来都能够极大的提高现代化物流管理水平。但又因我国物流发展时间不长,高校培养的物流管理人才不多,目前物流业的高层管理对于先进的科学技术认识不足,因此严重的影响了我国现代化物流的发展进程。 4新时期我国物流管理现代化发展对策 4.1实现物流管理现代化的根本途径是信息化、系统化在现代化的物流管理过程中,最为重要的是信息的收集与整理,在进行物流现代化改革或者实现现代化物流工作过程中,市场价格的波动、仓储成本、税务成本、供应价格、供应数量、需求价格、需求数量、以及货物的数量、货物的价格、货物的规格等都直接或间接影响着物流管理现代化的水平,任何信息的遗漏或错误都将导致企业经济效益的损失。因此,我们要从根本上实现物流管理现代化就要解决信息的收集与整理,实现信息系统化。 4.2构建知识库体系知识库体系相同与我国的大数据理念,它是实现现代化物流所必须要走的道路和必须要解决的问题。构建知识库体系需要国家以及物流企业的协同合作,不是一家企业就能建立起来的,然而知识库体系包含物流行业的各种数据,同时又惠及所有的物流企业,可以说是实现现代化物流管理的重要一步。 4.3局域网是实现物流管理现代化的有效途径实现现代化物流管理就必须要实现信息的系统化,然而实现信息系统化就必须要借助互联网的作用,互联网技术可以实现信息的共享,信息的实时传递,外部信息的收集和整理,并且可以极大地减免人力的消耗,可以说如果要实现物流现代化管理,引入互联网技术是必须要走的一步。 4.4努力营造现代物流发展的宏观环境我国物流发展时间较短,政府在物流行业政策上的建设还不完善,同时随着我国物流企业越来越多,大家都各自为政,没有形成统一的物流行业规范,因此,物流行业的问题越来越多。当前为了实现现代化的物流管理,就必须要努力营造现代物流发展的宏观环境,从运输、包装、配送、仓储等各方面进行统一规划,协调合作。首先就是要建立政府各部门之间的协调,统一出台物流行业整体规划,加强对于不正规物流行业的监管和整理,提高物流行业整体素质和服务。 5结语 自从我国改革开放以来,随着社会主义市场经济的建立和完善,物流行业从无到有的发展了起来。随着时代的发展,传统的物流管理模式已经不再适应社会发展需要,企业更希望有现代化的物流管理模式,但就目前现状来说,要实现我国物流管理现代化还有很长的一段路要走,因此,笔者分析了国外先进的现代化物流管理模式,希望我们可以正确把握产业发展方向,希望政府能够制定更加完善的物流行业发展规划和管理制度,对此笔者也提出了自己的部分建议,希望为我国的现代化物流管理贡献自己的一点力量。 作者:郑颖 单位:贵州交通职业技术学院 物流工程系 物流工程论文:应用型物流工程本科人才培养 一、黑龙江工程学院物流工程专业发展沿革 黑龙江工程学院是一所以工科为主,涵盖工、管、文、理、法、经、艺等学科门类,多学科协调发展的全日制普通本科院校。2001年,黑龙江工程学院在广泛调研、充分论证的基础上,依托学校首批重点建设的主干专业—交通运输专业增设物流方面的课程,2005年开始开设物流工程方向模块,2008年被黑龙江省教育厅批准为《交通与物流》紧缺人才培养基地指导委员会牵头单位,同年被中国交通企业管理协会物流委员会授予《中国物流人才培养基地》,并于2010年经教育部批准设置物流工程本科专业,正式成为培养应用型物流工程本科人才的高校之一,同年被批准成为中国物流学会会员单位,目前分为物流设施设备使用与维护和物流信息技术与管理两个专业方向,2014年,首届24位毕业生已经全部走上了工作岗位。物流工程专业依托交通运输与物流工程系,经过4年的发展,现有物流工程教研室1个,物流系统模拟仿真实验室1个,RFID技术与应用实验室1个,交通运输实务模拟实验室1个,物流仓储与分拣实验室1个,物流管理商场实验室1个,实验室总面积约为300m2,具有自动化立体仓库、堆垛机、输送分拣系统、AGV小车、搬运机器人、电动及手动叉车、电子标签拣货系统、流利式货架、补货货架、高频RFID系统、条码打印机、计算机等硬件设备,商场收银模拟系统、运输管理系统、仓储管理系统、eM-Plant、Flexsim等专业物流仿真软件,设备总值400余万元,设备功能先进,基本能够满足本学科教学任务需要及未来10年的设备发展趋势。本专业培养的学生主要就业方向与岗位:物流企业或设备研发企业,从事物流设施设备的设计制造、使用维护、选型与管理,物流自动化系统与控制系统的开发、使用维护等工作;各类企业物流部门和第三方物流部门,从事企业物流信息系统、控制系统的开发设计及使用维护,物流设施设备检测维修,物流系统设计与优化,采购与供应链设计,库存管理等工作;政府和行业管理、咨询部门,从事现代物流产业发展规划、城市或地区的物流基础设施规划(公共物流节点、货运通道规划)、城市或地区物流信息平台设计、物流产业发展政策制定、物流方案设计咨询等工作。 二、应用型物流工程专业人才培养目标 物流工程专业是一门新设置的专业,黑龙江工程学院秉承应用型本科人才培养的办学思想,根据物流工程专业的专业特点、专业发展前景、市场对人才的需求和定位以及黑龙江工程学院的办学条件,黑龙江省经济发展建设的需求和方向,培养物流工程专业应用型本科人才,必须从我院实际出发,以服务于黑龙江省经济社会发展需要为背景,实现培养高级应用型人才的目标。为此,本专业的人才培养目标定格为:物流工程专业培养德、智、体、美全面发展,基础扎实,专业知识面宽及专业实践能力强,具有较高的综合素质和一定创新精神,毕业后适合在第三方物流企业、企业物流部门、物流行业管理部门以及科研院所和高等院校工作,从事物流工程领域内的管理、规划、指挥、决策和相应的技术管理与物流设备维护,以及科研和教学等方面工作的物流工程领域中工程应用型高级专门人才。 三、应用型物流工程专业人才培养标准 物流工程专业旨在培养应用型高级专门人才,培养面向物流行业基层和生产一线,主要从事第三方物流企业的规划、运营管理以及物流设备的检测、维修及售后服务和管理,满足知识、能力、素质要求的应用型工程师。本标准培养的物流工程专业学生,当达到了后备工程师技术能力要求后,可以获得后备工程师技术资格。专业培养标准为:(1)具有良好的人文社会科学素养,社会责任感和工程职业道德;(2)具有能够用于解决物流工程领域复杂问题所需的自然科学、外语、计算机、经济及管理等知识;(3)了解国内外先进的物流系统规划设计、物流企业运作的基本模式,掌握物流工程领域的发展现状和趋势,并能在生产实践中应用;(4)掌握基本的物流系统组织、决策、管理及运营的基本方法与技术,能够综合解决工程实际中的复杂问题,具有追求创新的态度和精神;(5)具有综合运用专业理论和技术手段进行物流系统规划与设计、物流信息技术应用与物流管理、物流装备运用管理与维护的基本能力;(6)具有系统的物流工程实践学习经历,具有应用物流工程基础知识和专业基本理论解决工程实践问题的能力;(7)具有一定的合作精神、表达能力、组织管理能力和人际交往能力,在团队中发挥作用的能力;(8)掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法;(9)对终身学习有正确认识,具有不断学习和适应发展的能力;(10)具有一定的专业发展前瞻性,在解决物流工程领域实际问题时,能够综合考虑所涉及的工程、技术、经济、管理等方面的标准、政策、法津及法规。 四、应用型物流工程专业人才培养方案构建 按照顶层设计的方法,在分析物流工程专业培养目标和专业培养标准的基础上,结合本专业具体情况,遵循高等教育规律,将各种能力要求转化成通识教育内容、专业教育内容和综合教育内容三大部分,进而构建知识体系。通识教育内容包括:1)人文社会科学;2)自然科学;3)经济管理;4)工具;5)体育;6)通识教育实践训练等知识体系。专业教育内容包括:1)物流工程专业基础;2)物流工程专业方向;3)专业教育实践训练等知识体系。综合教育内容包括:1)素质拓展;2)科技创新教育等知识体系。知识体系包括知识领域、知识单元及知识点三个层次。在每个知识体系中包含一个或多个知识领域,每个知识领域有核心(必修)知识单元和一般(选修)知识单元,知识单元又包含若干个知识点。核心知识单元是物流工程专业在本科教学中最基本的知识单元,一般知识单元是指未包含在核心知识单元内的那些知识单元。根据黑龙江工程学院应用型本科人才培养的目标定位,结合区域社会经济人才需求,构建了“基于能力本位”的应用型物流工程专业本科课程体系,专业知识结构及相关能力课程关系如图1所示。本专业定位培养应用型人才,主要面向物流等行业,立足黑龙江及东北区域、辐射全国。物流工程专业教学计划按照国家教育部本科教学计划的原则规定,依据学校所处地理及办学传统优势,积极探索人才培养模式,不断完善人才培养方案、专业理论教学体系和实践教学体系,优化专业结构,加强专业特色建设,本专业总学分190学分(综合教育学分至少10学分),其中理论课学分为129.5,实践课学分为50.5,综合教育学分为10。理论课设置为2136学时,其中通识教育必修课设置为6门,共872学时,通识教育选修课8门,共192学时,专业基础课(必修10门,两个方向模块,每个模块选修各3门),共672学时,专业必须课(两个方向模块,每个模块各6门),共208学时,专业选修课6门,共192学时。实践课设置为52教学周+80学时,其中通识教育实践为10周,专业教育实践为42周,大学物理实验、大学数学实验及电工与电子技术实验共计80学时。本专业开设的主干课程有:运筹学、物流工程、物流系统工程、物流系统规划与设计、液压传动、自动化立体仓库设计、物流机械结构与维修、物流机械设备的运用与管理、电子商务与物流信息化、物流系统建模与仿真、物流自动化系统设计及应用、物流运输与配送管理、集装箱与多式联运、国际物流与货运、物流企业管理等。 五、结束语 物流业是21世纪的朝阳产业,也是一个发展十分迅速的行业,培养物流工程人才是整个物流行业发展的需要,作为应用性、专业性很强的物流工程专业是一个新兴专业,如何更好地发展该专业还需要各院校结合行业的发展和本校自身条件不断进行教学上的研究与改革。开设物流工程专业的各高校在制定人才培养方案时须依据学校自身现有学科的特点,结合学校所在区域经济的发展状况以及学校大环境下的人才培养定位,制订以市场为导向、各具特色的物流工程人才培养模式。 作者:王强 齐晓杰 吴彪 李雯 李荣 单位:黑龙江工程学院 汽车与交通工程学院 物流工程论文:物流工程及技术创新思路 1物流工程的结构 1.1物流管理工程物流工程的管理工程主要是物流工程管理理论体系和理理论工作落实两大部分。前者主要由用户需求带动的从下到上的管理体制,后者是这些体制在工作当中如何落实。物流管理的具体项目包括物流信息管理、人员管理、设施设备管理、技术管理、财务管理等。通过对这些项目严格有效管理为企业获取经济效益。 1.2物流技术工程物流的技术工程主要体现在物流设备技术工程和物流信息采集管理工程这两个方面。物流设备技术工程包括相关设施、物流规划设计的基础引进和创新,物流信息的采集管理技术工程主要对相关物流信息的采集、分析、检索技术引进和创新。 1.3物流营运工程物流的营运工程主要是企业公司的物流需求。物流营运主要是为广大用户提供物流运输和信息捕捉服务。同时,物流营运工程也有高低之分:低端的物流营运主要就是一般的快递公司和小型物流经营部,它旨在为广泛的个人物流需求提供物流运输,适应大批量的接收运输任务,主要与人们的生活相关,一般都是采用铁路运输和公路运输,部分地区采用航空运输,基本不采用水路和管道运输。他的服务水平是大众化的,普遍化的。高端的物流运营主要是为公司企业提供物流运输服务,都是成批量的物品运输或者是高端机密的文件技术运输,一般采用航空运输、水路和管道运输,比如汽车生产的企业的运输,主要都是采用的水路运输,国外的进口汽车或者汽车配件都是漂洋过海来到中国,到港口以后在采取公路或者铁路运输,这样的营运服务是高水平的,必须要保证运输物品在一定的损坏率以内。高端物流营运是物品价值相对比较贵重,物品运输要求比较严格,物流的特殊性需要特殊器材或有特殊限制或特殊服务要求以及特种技术服务或采用高科技手段等因素的物流活动。 2物流工程的技术创新策略 物流行业要想更好的面对经济发展的挑战,必须要进行技术创新,改革落后的物流工程结构和设施设备,加快运输速度,缩短单次运输时间,节约运营成本。 2.1物流工程的管理技术创新策略物流工程的管理创新主要是物流工程流程创新,管理体制创新、信息集散创新等等,物流工程的流程包括储存保管、卸载、装载、运输、配送等环节,为了提高物流管理水平,增加物流营运手段,协调各部门合作开展工作,物流工程的管理技术创新是很有必要的,新时代的物流工程管理技术要求自动化、一体化、信息化、高效化。①自动化管理模式。自动化管理要求物流工程部门实现集成化协作,创新各部门管理手段,采用信息技术,时时更新管理信息,自动更新信息库数据,自检信息报误。②信息化管理模式。信息化管理模式是提高企业竞争力的管理,不管在企业营运的哪一个环节都以数据说明真相,建立系统的信息采集、交流体系,将项目管理、计策管理、财务管理有效地联系在一起,借助网络技术来管理,实现财务管理、人员管理、部分管理的信息化。③一体化管理模式。物流营运是一个庞大的系统工程,它需要把所有的工作形成一个整体,共同向着一个目标前进,这就是一体化管理模式。一体化管理模式相求各个部门、各个环节都紧密相连又各有不同,做到专业的物流营运,物流统一搬运、配用,信息统一采集、分析、收录。④高效化管理模式。高效化管理模式需要在保障物流安全的基础上,缩减物流运输环节,缩减每一个环节所需要的时间,加快运输、信息收集过程,增进物流决策的正确性和实际运用,加强物流发展前瞻技能,改进信息分析运用技术。做到以上“四化”管理技术的创新,整个物流工程的技术创新就实现了一半了。 2.2物流工程的工程技术创新要加快物流工程的发展步伐,就要重视起其物流技术的创新改进。目前,我们的物流技术还不能达到国际一流水平,在未来的物流发展道路上,也许已经不能够适应客户的要求了,而我国科学技术的发展却为物流的技术创新改进带来了新的发展机遇,很多的高精尖技术都可以在物流行业得以运用和开拓。①采取高度集中的网络技术。物流行业的行业特性要求物流行业所运用的网络技术一定要高度集中,它把分散的资源融为有机整体,实现资源的全面共享和有机协作,使管理员能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信息;提高运用网络技术的技术含量,用科技武装管理。②广泛运用、创新科学技术。例如现代的GPS定位技术完全可以投入到物流营运中,通过对大批物资的实时定位快速了解物流运输情况,还有二维码技术,二维码技术不仅仅可以运用到物流运输中,也适用于企业的销售管理,建立二维码扫描请求运输服务是一种比较时尚的物流销售方式,可以节约人力成本,缩短服务时间。总之,我们可以根据物流工程的不同特征创新和运用科学技术。③创新物流设备、包装技术。实际上很多高端的物流服务都可以采取网络运输,例如高端技术的物流服务,物流企业大可以建立与之适应的高端技术网络运输平台,通过安全的物流软件包装,实现高端技术的网络安全实施传输。 2.3结语物流行业的出现和发展是现代经济发展的需要,我们要根据不同的市场需求,不断的完善物流科学技术,推动物流行业的发展,完善物流工程,从多个方面规范物流行业发展,包括物流工程教育、物流技术创新、物流行业制度等等,为国家的经济发展作贡献,改革物流工程的各个环节,实现物流行业的可持续发展。 作者:曹志伟 单位:武汉商学院 商贸物流学院 物流工程论文:物流工程卓越人才培养 1面向“双师双能”的物流工程课程体系及其实施方法 教育部分别于2007年和2011年开始实施全国工程教育专业认证和卓越计划。2013年6月,中国正式成为《华盛顿协议》的第21个成员。在以上背景下,武汉理工大学物流工程专业面临国家教育工程专业认证和教育部卓越计划的双重认证要求。因此,我校物流工程专业人才培养及其课程体系设计需要综合考虑美国ABET标准[1]、国家教育工程专业认证标准、教育部卓越计划标准和物流管理与工程类教指委标准。目前,一些教师结合中国高等工程教育专业认证现状[2-3],通过调研和分析,认识到课程体系是高校实施人才培养的载体,是培养什么样的人和怎样培养人等问题的具体解答[4]。所以,课程体系合理设计是关系人才培养的根本,也是“双师双能”物流工程卓越人才有效培养的基础条件,涉及课程体系和教学模式的合理设计与有效实施。 1.1物流工程国家专业认证下的“双师双能”课程体系设计(图2)以“国家专业教育认证”和“卓越计划”为抓手,分析物流工程专业培养目标、课程体系、达成能力之间的关联,构建能力达成矩阵;在此基础上,从专业发展和专业能力两个方面,按照时间维度和养成维度,设计“双师双能”教学体系模式,为物流工程专业的理论和实践教学提供课程体系支撑。此外,还要分析高校、企业合作的协同创新动机,以“资源共享、协同培养”为导向,通过项目实践导引,从社会用人需求角度,形成企业、高校联合制定培养计划、课程目标的机制,动态修订课程体系,实现项目资源共享,构建和谐双师环境,为专业的理论和实践教学提供制度保障。 1.2基于主体性和反思型的“阶梯渐进、同步实践”教学模式(图3)以“团队合作、思维创新”为目标,设计物流工程专业课程的主体性教学模式,结合“阶梯渐进、同步实践”教学理论,制定主体性教学目标,设计主体性教学内容及其策略,构建主体性教学评估考核程序,增加了现场模拟和团队协作机会,突出了教学重点,让学生学会如何去创新思考。此处,主体性教学注重的是学习、思考、过程、联想等要素,让学生“学会如何去学习”,而不是“学会如何去记忆”,培养的是创新和团队协作能力。以“情景演绎、工程实践”为目标,设计物流工程专业课程的反思型教学模式,在主体性教学下的课堂讲授、案例研究与练习基础上,结合“阶梯渐进、同步实践”教学理论,设计实践案例及其情景演绎,凝练课本显性知识,反思实践隐性知识,通过行动,解决工程实践问题。此处,反思型教学注重开放式、启发式教学等要素,通过与传统教学要素的结合,实现双师教学下的显性课本知识与隐性实践知识的联系,培养的是工程实践能力。目前,我院对物流工程专业的多门核心课程(物流工程、运筹学、计算机控制技术、物流系统建模与仿真、物流自动化系统设计及应用)进行了课改,十二五期间将建设5~10门省级或校级精品资源共享课,培养5名校精品名师;此外,学院近3年已聘用了30多位企业兼职教师和10多位国外兼职教授,涉及物流装备、物流自动化、港口物流、物联网等多个领域,他们全程参与到了本科培养计划的修订,负责或参与了企业实训、毕业实习、生产实习、认知实习、课程设计、毕业答辩等实践教学环节,部分理论教学工作也由经验丰富的教授和企业兼职教师共同完成。以上部分成果《面向行业的物流工程专业综合教学改革研究与实验》也获得了湖北省教学成果一等奖和国家教学成果二等奖。 2校企资源共享、协同合作的双赢培养模式与实验室建设 随着卓越计划和国家工程认证的开展,对高等学校卓越工程专业毕业生的达成能力提出了一系列指标要求,例如:卓越计划要求毕业生达成“具有分析、提出方案并解决工程实际问题的能力;能够参与生产及运作系统的设计,并具有运行和维护能力;具有较强的创新意识和进行产品开发和设计、技术改造与创新的初步能力”;国家工程专业认证要求毕业生达成“具有系统的工程实践学习经历,具备设计和实施工程实验的能力,具有综合运用理论和技术手段设计系统和过程的能力”;物流管理与工程类专业教指委要求毕业生达成“具备从事物流系统分析与规划设计、企业物流业务运作管理、物流企业经营管理、物流信息管理、采购与供应链系统运作管理等基本工作与实践能力”。显然,这些能力的培养与达成,需要为学生提供校企联合培养的教学模式和条件,这离不开校企协作办学。当前,校企合作的最大障碍在于双方出发点不同,无法达成利益共享,即双赢。部分原因如下:企业重视盈利,不愿意花费太多精力培养人才,而是所得即所用;高校忽视企业盈利的需求,片面强调人才的实践,对企业生产造成干扰;双方缺乏合作办学的基础和平台,尤其是科研引导,无法将双方利益和人才需求有机融合;双方缺乏有效的奖励机制,导致企业基层技术人员抵触或应付;双方单位缺乏明确的协议,无法有效规范双方的权责,校企无法可持续合作发展。 鉴于以上条件的约束,武汉理工大学物流工程学院探索了一条校企资源共享、协同合作的人才培养模式,具体步骤如下:①大力推进科研项目的开展,密切联系科研项目较多的企业,通过项目开展和人才输送,扩大校企的合作,增强双方认知;②在前期项目合作基础上,为企业在职人员进行人才培养,通过工程硕士研究生的指导,摸清企业发展中迫切需要解决的问题及其技术,梳理适合本科实践的内容和方向,为后续本科联合培养进行前期探索和调研;③双方洽谈,联合申报国家工程实践中心或共建产学研基地,签署具有权责分明的协议,保障双方权益,联合购置设备,满足双方研发与工程实践的需求,并共享资源;④以技术攻关、产品研发等为抓手,双方人员联合攻关与协同合作,并引入本科生参与,能力优异的,优先保障就业与签约;⑤定期互访,通过交流和座谈,了解存在的问题,例如:课程设置、课程实施手段、人员配置、考核机制等,促进校企的可持续良性发展。在以上过程中,双方成立专门的组织体系,例如我院与河南卫华、中铁科工联合成立的两个国家工程教育中心,就由企业与学校联合组成,设主任一名,由企业主要负责人担任;设副主任两名,由企业与学校各派一人担任;其他管理成员由企业人员与学校老师担任。培养阶段采用“3+1”的模式,即在校内课程学习阶段为3年,在企业学习和实践1年。为了使培养的学生具有鲜明的工程技术特色,我院以物流工程技术的装卸设备和自动化为关键主线,制定了物流自动化方向和物流装备方向培养计划,即“1+1”工程模式。高校和企业共同设计培养目标,制定培养方案,共同实施培养过程,互相聘用双方人员,形成双师队伍,丰富教学内容。 目前,我校每年均向河南卫华、中铁科工输送毕业生,满足了企业用人需求;也联合攻关了一批物流装备、物流自动化等方面的难题,研发了克令吊、抓斗挖泥船、新型减速器、轻量化起重机等一批产品,提升了企业的研发能力和核心竞争力,真正达到了双方的共赢。此外,双方近2年累计投入近600万,购置了相关设备,并建设了校内和校外实验室,通过设备共享,来满足研发、工程实验的需求。以上极大丰富了我校实验室建设。在以上基础条件下,2013~2015年我校物流工程卓越专业班级分别在河南卫华、中铁科工进行了企业实训,开展了嵌入式系统开发训练、工业控制总线实验、远程监控系统实验、电气安装实作训练、大吨位设备电子系统集成训练、无线网络组网实验、工控组态软件训练、电气工艺设计训练、主流厂家控制器和传感器调试训练、直流电机伺服系统训练。 3结语 在工程专业国家认证和教育部卓越计划背景下,武汉理工大学物流工程学院结合“国家工程实践教育中心”建设,探索了物流工程卓越人才培养模式,研究了该培养模式下的课程体系和教学方法,在物流学院和国家工程实践中心进行了试点,利用课堂教学、企业实践、毕业设计等环节,提升了学生“创新能力、工程实践能力”,为物流工程卓越人才的可持续培养,提供了理论与实践支持。研究的理论成果适用于物流管理与工程大类的专业人才培养和教学模式创新,亦可推广到卓越工程师及创新型人才的培养中。后续研究将引入课程体系阻抗辨识方法,探究课程体系中课程设置的短板,满足培养模式持续改进和发展的需求。 作者:张煜 田维 李文锋 吴青 陈志方 单位:武汉理工大学 物流工程学院
通过调查问卷和访谈等方式探索现有计算机辅助语言学习软件和系统的不足,并提出解决策略,如关于对理论的进一步理解,提升学习者的信心以激发其学习兴趣等。这项研究的结果有助于改进网上智能型人机系统在英语教学的应用,并为提升高校英语教学的质量与和人才培养提供动力支持。 1研究背景 高校英语教学的根本目的是培养学生的英语综合应用能力,但是目前学生实际掌握的英语水平并不能达到预期的理想效果。随着中国社会的快速发展以及国际交流的不断增强,熟练掌握英语语言变得尤为重要,这给高校英语教学带来了很大的挑战。在如今的英语教学中,传统的教学方式已经无法满足当代社会对综合人才培养的需求。近年来,人工智能技术的快速发展为英语教学现代化带来了新的机遇,这为智能化的英语教学环境的创设提供了新的机遇。目前,人工智能技术应用于教学系统的重要性已经被达成共识,以信息技术与课程整合为导向,对人工智能技术在高校英语教学中的应用进行研究具有重要的现实意义。基于以上的背景,本文需要解决以下三个问题; (1)目前高校英语教学中存在哪些问题? (2)人工智能与英语教学的互动关系; (3)人工智能在高校英语教学方面中的具体实践。 2文献综述 对于以上三个问题,已经有一些学者和教育专家进行了研究,针对第一个问题,景艳娥初步研究了各类高校英语教学模式的优缺点;刘晓民等人探讨了我国高校英语翻译教学中存在的问题;王红研究了大学口语教学中存在的问题。针对第二个问题,陈颖研究了人工智能与中学英语教学之间的关系;封宝存提到了人工智能与英语教学的四点关系;针对第三个问题,何高大等人研究了人工智能在英语写作领域的应用;徐陶冶等人研究了基于专家系统的人工智能在教育领域的应用。本文主要通过探讨目前高校英语教学中的问题,研究人工智呢与英语教学之间的关系,完善人工智能在英语教学应用中的问题。栾培慧在大学英语翻译教学中的问题与对策分析中指出外语教学中翻译教学并没有被足够重视,听、说、读、写占据了英语课堂的主要时间,长期以来,这些错误的观点始终存在于学生和一些教师的意识中。舒春玲对大学英语听力存在的问题及有效对策指出我国现在大学听力的三个问题,一是英语发音不标准,词汇量不够;二是英语口语的参与不够,口语和听力是密不可分的;三是听力训练方法不当。还有很多学者都提出了英语教学方面存在的问题。随着人工智能的发展,学者们开始研究如何运用人工智能来解决英语教学中遇到的问题。陈颖指出人工智能在中学英语教学的应用符合中学英语教学实际要求,反映新课标改革对中学英语教学提出的新要求。贾萍在写作自动评价系统引发的大学英语写作课程教与学的角色转变中,提出了人工智能为中国大学生写作教学带来多方面理性的变革。封宝存在人工智能技术在英语教学中的应用中以人工智能及其拟解决的问题为出发点,围绕人工智能与英语教学的相互关系,对人工智能技术在英语教学中的应用进行了探索。但是现在人工智能在大学英语教学中也存在很多问题,黄雪莲在批改网在高中英语作文反馈中的现状和对策中,指出批改网提供的反馈虽对学生的词汇和语法等语言知识起到了一定的帮助和改善作用,但对学生作文的思想内容、篇章结构、创新性和逻辑性影响不大。基于以上的学者的研究,笔者认为人工智能是可以有效解决英语教学中存在的问题的,但同时人工智能在英语教学应用中也存在一些问题。本文主要针对英语教学的人工智能的缺陷,提出解决策略,提升学习者信心以激发其学习信心等进一步完善人工智能在英语方面的应用。 3人工智能在大学英语教学中的问题和应用分析 大学英语教学长期以来存在很多问题如:教材内容陈旧不变,很多教材已经使用多年,缺乏新意,不能与新时代接轨。教学方法没有创新,没有与时俱进,更没有采用新的信息科学技术应用于教学。教学方式依旧采取填鸭式教学,没有实现学生为主体,教师辅助教学的新型模式。在信息化的新时代,这些都需要改变来提高教学质量并促进人才培养。人工智能技术可以利用其智能性的优势,与任何一种教学模式相结合,拓展其优势,弥补其缺点。传统的教学模式很大程度上依赖于教师的专业素养和教学水平,而人工智能能够保证所有受教育者接受同等水平的教育,并且能随时随地接受智能教师一对一辅导。可以说,利用人工智能技术形成了一种新的教学模式。通过对人工智能在英语教学中应用方案分析,笔者发现,各类系统或专注于教学辅导,或专注于习题练习,或专注于口语会话,均缺少一种综合性的解决方案来应对英语教学中的各类问题。本文将尝试利用自然语言理解、机器学习等人工智能技术,重新设计基于人工智能的英语教学系统。本系统可分为三个模块,分别是知识讲解模块、题目练习模块和环境模拟模块。各部分的功能如下: (1)知识讲解模块:在高校教学改革下,英语教学的重点已经有了转移。该模块中,教师可以运用文本或视频方式讲解基础知识。此外,利用自然语言处理和专家系统技术,学生可以直接提问,该模块将利用庞大的知识库予以解答。 (2)题目练习模块:练习题包括英语的听力、口语、阅读、写作四个方面,旨在全面考察学生的听说读写能力。与传统的习题模块不同,基于人工智能的习题模块可以利用数据挖掘技术,分析学生学习中的薄弱点,智能调整习题类别难度数量。同时,利用文本对话视频对话以及角色扮演等功能模拟日常生活的实际情景,营造良好的语言学习氛围,还可以利用语言识别技术纠正学生的发音。此外,为了激发学生的兴趣,该模块内置了数个口语小游戏,实现寓教于乐。 4总结和展望 本文研究了人工智能在大学英语教学中的应用。我们的教育模式已经形成一个定式,就是老师一个人在讲台上讲课,学生们做听众,只是把老师所说的话记下,并没有做课程的主人。在英语课中,这种教学模式被证明是失败的。很多高校都是大班授课,以“教师为中心”的教学模式方便教师控制课堂,教师在课堂上支配一切,学生主动学习的热情逐渐消失。传统的教学方法非常注重语法因此老师经常花大部分时间来解释语法点,而学生往往忙着记笔记。教师没有各种各样的任务来吸引学生的学习,导致少数学生对学习没有兴趣,在课堂上保持沉默。所以为了要改变这种现象,教学应采用新的教学方法。基于任务方法的教学过程是任务设计、预热、任务前、任务、报告和评估。这些任务往往是通过学生之间的互动来完成的。这样做学生可将他们所学的知识付诸实践。结合人工智能的定义和基本特点,运用教学方法,把人工智能与英语课堂教学相结合,探讨英语教学与人工智能的良性关系,促进教学和人才培养。随着信息技术与英语课程整合的进程不断加快,人工智能为英语教学带来了新的机遇。想让学生学好英语,需要创造一个自由的环境,我们英语课堂不能局限于普通的上课模式来完成学习。必须营造一个轻松、活跃的氛围。将人工智能这样信息技术根植与英语教学实践中,发挥其技术优势和前沿特征,可以促进教学质量和提高人才培养水平的同时实现人工智能技术的更好发展。 参考文献 [2]陈颖.人工智能在中学英语教学中的应用探索[D].南昌大学,2013. [3]贾积有.希赛可——一个智能型网上英语陪练系统[J].外语电化教学,2006. [4]刘绵涛.大学生英语听力学习中存在的问题及对策[J].河北师范大学学报(教育科学版),2008. [5]卢丹丹.基于人工智能的大学英语辅助教学专家系统[D].北京化工大学,2006. [6]栾培慧.大学英语翻译教学中的问题与对策分析[J].中国培训,2017. [7]徐锦芬.我国大学英语教学的问题与对策[J].当代外语研究,2011.81 作者:刘洋 单位:东北大学外语学院
物联网在石油中应用篇1 现阶段,物联网并没有一个精确统一的定义,物联网最早主要是基于RFID技术的物流网络。物联网主要是建立在互联网基础之上的,它把用户端扩展和延伸到了物与物之间的信息通讯和交换,从而可以达到互联网信息与其他物之间的联系,从而实现管理、监控、定位、智能化识别以及跟踪。石油工业主要是对天然气、石油等采取地质勘查、开采、钻井、炼制等方式从而提供化工原料、润滑油以及燃料油等。它的产业链非常的长,所以在对其各环节进行管理的时候应该采用先进的技术方法和管理理念。有效利用物联网技术是完成石油工业管理目标的最佳途径。 一、物联网技术概述 (一)物联网概念 产品的电子代码是物联网的核心,物联网主要是通过运用无线数据通信技术和射频识别技术等,构造一个能够将世界万物都覆盖的互联网实物。随着物联网概念的提出,传统的思维也逐渐被打破,传统的思维往往是将IT基础设施和物理基础设施区分开,但是在物联网条件下,有效的将IT基础设施和物理基础设施整合到一起。诸如汽油管道、供水系统、电网、机场、隧道、桥梁、公路、铁路、建筑物、汽车、手表以及钥匙等世界万物,只要将微型感应芯片嵌入其中,设置相应的信息标签,然后再通过无线网络、全球定位、激光扫描、红外感应以及射频识别等装置和技术将其与互联网连接,最后再通过运用计算机群对其进行智能化管理。 (二)物联网关键技术 我们可以将物联网的关键环节总结为信息的感知环节、传输环节、处理环节,而其关键的技术主要包括通信和网络技术、射频识别技术、嵌入式智能技术、纳米技术以及传感技术等,这些技术是物联网广泛应用和发展的基础。首先,对于传感器与传感节点技术而言,传感器节点的主要构成是数据的采集、处理、传输以及电源构成,而且节点具有通信能力、计算能力和感知能力。近年来,传感器逐渐向着智能化的趋势发展,而嵌入式智能技术又是其中非常重要的手段之一,它将软件和硬件有效的结合起来,充分的利用了其处理器的高集成度、体积小、低功耗等优势,从而促进物联网技术向着智能化趋势发展。其次,对于射频识别技术而言,它属于自动识别技术,射频的信号可以将目标对象自动的识别,从而获得对应的数据信息。最后,对于通信和网络技术而言,传感网络主要是凭借通信和网络技术实现对相关信息的协同和传递,它主要包括广域网络通信技术和近距离通信技术。 二、物联网技术在石油领域中的应用 (一)在石油石化物流领域的应用 在我国石油石化行业的物流领域中,物联网技术电子提单得到了很好的社会效益和经济效益。在03年的时候中国石化深圳公司选择用射频卡电子提单来代替成品油的纸质提单,在07年的时候全国各省的石油公司在自动付油系统中将其推广。还有很多其他石化企业也随之做了同样的选择,选择在化工产品和成品油等产品的物流管理中使用射频卡电子提单。将其和ERP系统进行集成,从而在一定程度上加强ERP的销售分销功能和物料管理,实现信息流、资金流以及物流这三方面的融合,同时这也是深化该系统应用和优化资源配置的有效手段。因为电子提单具有操作简便、交易安全的特征而使得物流成本也得以有效的降低,而且人们对其的评价也非常的好。在石油石化物流领域应用电子提单具有革命性的进步。 (二)在资产跟踪和石油产品管理中的应用 在传感网中地理位置是可测要素,传感网具有对数据长时间连续监测的优势,它可以将空间和实践联系起来,在资产跟踪管理和石油产品中有广泛的应用,对企业采集关键数据有很好帮助作用。RFID系统所使用的是读取器和RFID对部件的生产运送等各环节进行实时监控。RFID读取器能够对产品动向进行有效识别,同时还可以采集这些数据。通过把RFID系统部署到生产的各环节来对产品进行记录,可以使人们及时掌握产品的所有信息。 (三)在海上和抽油井采油监控系统里的应用 采油厂的主要采油设施包括计量站、多口油井、转油站、管汇阀组、原油外输系统、联合站、油田及油罐等,采油厂中所用各类设施运行的状态和诸如流量、压力、温度等所采油品数据都与原油质量及油田生产有着直接的关系。现阶段,大部分都是通过人工的方式对设备的工作情况每天都进行定时检查,对采油数据进行统计和测量。因为油井的分布广而且数量多,这种方式加大了工作人员的劳动强度,同时对采油数据和设备监控的准确性和实时性造成了一定的影响,而且还可能出现作假和笔误等方面的问题。从而使得上层无法对采油现场真实的情况进行准确的了解,也未能按照各项数据制定出灵活有效的处理方案。所以,采油厂运用信息化、自动化的数据采集系统是非常重要的。 三、物联网技术在石油领域中的前景展望 建设和研究石油化工领域内物联网技术的目的就是在整个行业中通过运用物联网技术来建立有效应用平台,该平台主要支持经营、生产、环保、安全、物流等领域。建立物联网系统可以使市场机制得到充分的发挥,结合生产企业、科研机构和技术厂商从而进一步实现功能拓展、资源整合以及服务升级。物联网技术的应用是石油领域与装备制造业、物流运输业以及电子信息业等多种产业共同合作的具有典型代表的案例,在物联网系统中各种产业都进行了高度融合,从而可以最大限度的实现石油石化价值链的经济效益和社会效益。石油行业中的油罐车监控、输油管、以及钻进等都是物联网时代的全新产物,它是集合了GPRS/CMDA通信技术、地理信息系统以及全球卫星定位系统等方面的综合性平台,实现对输油管线、油罐运输以及野外钻探等方面运输车辆的实时监控以及对监控仪表的状态参数进行无线采集。这样可以对石油行业中各种资源进行统一、高校、集中的管理。物联网技术在石油行业的主要应用包括对石油设备进行智能测控、售卖管理和追踪石油产品、对石油排污进行实时监控以及石油安全生产方面的管理。在石油运输、开采、以及勘探等环节应用物联网技术,建立远程职能测控系统,从而可以智能管理和测控石油生产设备,对我国石油的科学管理和安全生产起到促进作用。对石油产品实现数字化物流,使各厂商协作使用先进的物流管理技术,从而使石油供应链能够协调发展。在石油这种污染比较高的行业中,应该积极建立和完善智能排污监控系统,从而使水质参数检测仪、水质数据监控装置、智能排污监控设备等集成到一起进行应用。 四、结语 综上所述,物联网已经是我国各产业进行发展和升级的核心驱动力,同时它还是信息技术竞争的制高点。及时掌握最先进的物联网技术、抓住物联网发展的机遇、使物联网技术可以实现产业化发展,这样就可以占据科技竞争制高点的位置,从而在物联网领域中掌握绝对的国际话语权。在石油行业中,现阶段正是物联网进行改革创新的最佳时机,将物联网技术应用于该行业中,能够运用比较低的成本来获取重要的监测参数,在此基础上可以进行优化控制,从而实现节能降耗和提高石油产品质量的目的。 作者:张楠 单位:中国石油集团海洋工程有限公司工程设计院 物联网在石油中应用篇2 1概述 物联网(IOT,Internetofthings)是在互联网基础上,将用户端延伸和扩展到了任何物与物之间,进行信息交换和通讯,实现任何物与互联网信息的相互联系,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。石油工业是以石油、天然气等为对象,进行地质勘探、钻井、开采、炼制等以提供燃料油、润滑油、化工原料等的重要工业部门,石油行业是一个产业链很长的行业,因此,需要采用先进的管理理念、技术手段和方法,对产业链各环节有效管理,形成闭环的生产过程和设备资产生命周期管理,而物联网技术的有效利用和充分发展,正是实现石油工业上述战略和管理目标最好的途径。 2物联网在石油工业中的应用现状 石油行业是较早利用物联网的行业,在物联网概念提出之前,石油行业就广泛应用DCS、SCADA、PLC等控制系统,实现信息的感知、传输和处理,目前我国各大石油公司均加强了与地方政府、相关行业以及大专院校的战略合作,开展了物联网应用研究工作。物联网在石油行业主要应用于石油石化行业物流、产品及资产跟踪管理、石油钻井监控、抽油井及海上采油平台监控、油田仪表无线抄表、石油管道输送监测及应急管理等方面。 2.1石油开发与生产领域 2.1.1钻井设备制造、运输及仓储 将RFID标签嵌入到钻杆制造的整个流程中,对整个生产过程进行监控,包括合格品的储存、销售、流通及使用,不合格品的后期返工处理等。 2.1.2油井内射孔枪的扳机触发 RFID技术在原油生产中被应用于油井内射孔枪的扳机触发,淘汰了冗长、笨重的枪伽玛射线定位工具,这项技术为石油公司节省大量的资金。 2.1.3海洋石油工程 海洋石油勘探开发环境及设备应用环境十分恶劣,管理方法采用传统人工记录的方法,十分不便,在海洋石油勘探生产中利用物联网技术,可以实时监控所有设备,保证生产连续稳定。 2.1.4石油集输 利用物联网和全球卫星定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)以及CMDA/GPRS通信技术,建立石油行业钻井、输油管、油罐车信息监控平台,对石油行业野外钻探、油罐运输、输油管线实时监控,各监控仪表状态参数无线采集,从而实现对资源的集中、高效、统一管理。 2.2炼油化工领域 2.2.1炼油装置阀门、管道及设备的监控 炼厂使用RFID标签来捕获主要容器中的压力安全泄压阀,管道和工艺设备的相关信息,以保持记录相关的关键参数和工艺信息。 2.2.2炼油厂使用RFID作为疏散系统 英国石油公司的某炼油厂,启用使用射频识别技术(RFID)的人员疏散系统。这种定位安全系统将用于追踪该区域2000多人的职员、承包商和游客的行踪,将能够更好地提高职业健康安全局的安全管理方面的危险化学品管理标准。 2.3油品存储与销售 2.3.1产品配送:运送活动及油轮跟踪为了削减船队(车队)运营的成本,石油和天然气公司必须能够实时管理自己的卡车和船运,最大限度地减少成本较高的车辆和司机的等候时间,并优化资产绩效,应用RFID技术的车队管理解决方案,可以跟踪油品交付以及原油/汽油油轮的活动。 2.3.2油库实时监测石油的储存条件要求非常严格,需要对油库周围的环境进行实时监控,充分利用无线传感器网,并将采集到的数据传送至监控中心,中心处理分析后加以显示,同时也把处理结果发送给移动监测器,它能实时收到油库的各种参数信息。 3存在的问题 3.1安全问题 目前物联网的安全研究处于起步阶段,缺乏技术标准和方法,未形成综合全面的物联网安全体系。保护个人隐私问题不仅仅在于生产制造领域,而是在整个应用环节中,RFID的应用不能涉及消费者的隐私信息。另一个问题是,射频识别标签发送的企业/个人物品信息可能被截获和篡改,因此企业在考虑物联网建设时,首先应考虑不涉及物联网安全的领域进行实践。互联网本身的安全问题产生在物联网上后果将更加严重,因此,要确保物联网获取数据的合法用途。 3.2成本问题 对于大多数公司而言,标签的成本和支撑的RFID设备的成本仍然是普及应用的障碍。目前,标签远比条码昂贵,随着标签成本的下降,石油公司可能会选择采用新的RFID标签技术以降低成本。 3.3技术问题 围绕着RFID市场的若干技术问题,也带来诸多挑战,RFID技术市场仍不一致和不成熟。虽然已经在硬件取得了很大进展,但市场仍然处于发展的初期阶段,许多中间件系统能够处理标签数据,但与旧系统进行连通和协作的能力仍然未能得到证实。此外,RFID的使用中围绕电子产品代码的标准需要统一。物联网的实施可能会很复杂,会触及整个企业的多个方面以及整个供应链系统。 3.4标准不统一 ISO、EPCglobal、IEEE分别制定不同的RFID标准,而且RFID硬件供应商比如Hitachi,不顾既定标准而完全按自己的方式制作。ISO标准涵盖了RFID应用的全部领域,从零售店中的电子防盗装置到非接触式智能卡,EPCglobal由UCC、EAN两大标准化组织联合成立,它关注的领域较窄,主要针对应用于供应链管理中携带有限数据的标签,在生产制造领域,缺少统一的标准也许将推迟RFID应用。 4物联网在石油工业中的发展前景 石油化工行业物联网的研究和建设,目标是利用物联网技术,在全行业建立起一个高效的应用大平台,支持生产、经营、物流、安全、环保等业务领域。物联网系统的建立可以充分发挥市场机制的作用,将技术厂商、科研机构与生产企业结合起来,实现资源的整合、功能的拓展和服务的升级。物联网的应用,是石油工业与电子信息业、物流运输业、装备制造业等多产业协作的典型案例,多方产业在该系统中得到高度融合,以信息化提升石油石化产业链协作水平,实现整个价值链的效益最大化。针对当前物联网技术的不成熟和存在的诸多问题以及石油工业的复杂、特殊性,我们在技术上大力发展、攻关的同时,更重要的是在应用规划和评价机制上进行突破,并建立统一的标准,形成具有行业特色的物联网管理平台。 4.1石油行业物联网应用规划研究 石油行业钻井、输油管、油罐车监控是“物联网”新时代的产物,是集全球卫星定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)以及CMDA/GPRS通信技术于一体的综合平台,主要针对石油行业野外钻探、油罐运输、输油管线等业务需求,实现对运输车辆实时监控,各监控仪表状态参数无线采集,从而实现对石油行业各资源的集中、高效、统一管理。未来主要应用方面包括: 4.1.1石油设备智能测控 将物联网技术推广应用到石油勘探、开采、运输等环节,建立油井生产智能远程测控系统,实现对石油生产设备的智能测控和管理,促进中国石油的安全生产和科学管理。 4.1.2石油产品追踪和售卖管理 实现对石油产品的数字化物流,推动上下游协作厂商共同应用先进物流管理技术,建设一个相互支持的石油现代物流群,提高石油供应链的协调性。 4.1.3石油工业排污实时监控 在石油化工高污染行业,支持其智能排污监控系统的建立与完善,实现智能排污自动监控装置、水质数据监控装置、水质参数检测仪等设备的集成应用,对重点排污监控企业实行实时监测、自动报警,远程关闭排污口,防止突发性环境污染事故的发生。 4.1.4石油安全生产管理 重点应用传感器、无线射频识别、移动通信等技术实现石油行业重大危险源的识别与监测,建设和完善安全监测网络系统,提升石油安全生产过程的监控和应急响应水平。 4.2评价机制研究 物联网的应用更重要的是要建立物联网技术及应用的评价模型,用来评价物联网在石油及相关行业中是否得到成功应用,其结果通过宏观路线图来体现,包括进行石油勘探、钻井、生产、炼油和产品制造等技术领域的使用和评价。通过评价模型及时的发现物联网在应用过程中的问题,通过不断的更新、升级,使得物联网真正起到产业发展推手的作用。4.3物联网标准研究对物联网标准的研究,不只是研究其数据标准,还应研究软件架构、数据交换格式、空中协议,安全要求和最佳实践框架等所有相关技术层面的标准化,统一标准不仅可以加强整个相关产业链之间的合作,而且可以推进物联网技术的发展。为与物联网标准相适应,石油公司以及它们的供应商将被要求重新设计他们的信息共享和数据管理的程序和策略,并且要求进一步整合现有的企业应用程序,以方便数据交换。 5结束语 目前,物联网已成为信息技术领域未来竞争的制高点和产业升级的核心驱动力,谁抓住了物联网的发展机遇,掌握了领先的物联网技术、实现了物联网产业化发展,谁就将掌握物联网领域的国际话语权,从而在世界新一轮科技革命竞争中占据制高点。对于石油工业而言,当前正是借助物联网大力革新的最佳契机,利用物联网技术,可以以较低的投资和使用成本实现对工业全流程的“泛在感知”,获取传统由于成本原因无法在线监测的重要工业过程参数,并以此为基础实施优化控制,来达到提高产品质量和节能降耗的目标。当然,这一过程需要全社会各行各业的支持,尤其是相关政策的大力扶植和推进作用,随着物联网技术在石油行业中的逐渐发展,必然会对整个石油行业以及与之相关的产业带来利好的影响,并且也为物联网本身的完善和持续发展带来契机。 作者:武佳贺 周浩 宫俊峰 贾丽娟 单位:吉化集团信息网络技术有限公司 物联网在石油中应用篇3 0引言 物联网技术作为近年来的新兴技术,它的概念是在1995年被比尔盖茨提出的,只是当时各种硬件设施和软件设施以及周边设备都还没能够去支撑物联网技术的发展,所以在当时并没有得到重视。但现如今,物联网技术作为综合发展能力较强的一项新技术,已经涉及到了很多领域,涵盖了我们生活的各个方面,为企业降低成本和提高效率提供了很大的帮助。石油行业包括油田地质勘探、油田开发、石油开采、钻井、炼制加工、输送等多个环节,因此想要提升自动化和智能化水平,就需要重视物联网技术的应用发展。 1物联网概述 物联网是建立在互联网基础上的,把用户端拓展和延伸到物与物之间的信息通讯交换,从而实现管理、监控、定位、智能化识别以及跟踪[1]。物联网产业架构主要分为三层:分别是感知层、传输层以及应用层。其中感知层用来识别、采集数据;传输层进行数据传输;应用层主要功能是将数据进行处理和分析,然后应用于各个领域。 2物联网在石油行业的应用 石油物联网是利用各种在线的、实时测量的感知设备,诸如安装在油气水井、管道、油气处理、加工、储运设备上的各种仪表、射频识别标签(RFID)和油气田勘探开发生产现场的视频摄像机、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,将采集到的数据连接到企业网或互联网,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理[2]。 2.1在石油钻井中的应用 石油钻井开发过程中,存在许多不确定性因素,如地质环境、地层参数等,为提高钻井效益,利用物联网技术对钻井数据进行监测和采集,并实时传输到数据处理中心,对工程参数分析后,反馈和指导钻井现场,从而实现对钻井过程的预警和控制,实现钻井过程的科学化指导及闭环管理,提高钻井效率。在物联网时代,应用传感器技术能够实现对钻井设备的状态监控,如对柴油机、顶驱进行监控,可以达到减少油耗、及时发现设备故障的目的;应用传感器技术能够实现对有害气体的检测、钻井液的检测,减少事故发生的隐患;应用无线传输技术能够实现对钻井参数的实时采集,及时调整和控制井眼轨迹;通过定位技术、射频技术,可以实现复杂作业环境下的人员、机器、设备、工具、物料及基础设施的协调管理和有效控制。尤其对于海上钻井平台来说,其工作环境非常恶劣,大部分地区常规网络覆盖不到,只能通过卫星通讯或自建网络来监控井压力、流速、温度和其他重要参数,成本较高。采用物联网可以以较低的成本在关键设备上装上传感器,实现低成本、实时而又精准的监控。物联网技术在石油钻井中的应用,对于挖掘石油钻井数据潜在价值,优化钻井生产决策,完善石油钻井系统,降低生产成本,增加生产能效具有重要意义[3]。 2.2在采油系统的应用 现阶段,绝大多数油田企业在测量采油数据时还是利用人工定时定点检测设备的方式来进行统一测量,但基于我国油田油井的地理位置分散比较广且油井数量多,石油的作业量也随着这两个因素而增加,导致工作人员的劳动强度也随之增加,这样大大降低了采油监控设备的时效性和精确性,甚至可能还会出现数据出错或者人为造假的现象发生。因此,针对这种情况,我们需要将采油现场的实际情况和采油监控系统中记录的各个数据信息结合在一起,确保我们最终选择的处理方法是有迹可循的,并且这个方法是具备科学性、合理性、灵活性以及多样性的。油罐油田、外部运输监测系统、石油能源中转基站等都属于石油采油行业的工作设备,这些采油设备运行的温度、运行流量状态等都对油田生产出来的原油能源质量有着直接的影响。物联网技术应用在油田的生产过程中,通过监控数据技术和传感技术来远程收集所有我们需要的数据和信息,不仅能够从根本上避免生产过程的安全问题,同时,还能够有效提高石油工程的的整体效率,从而达到降低生产成本、增加生产能效的最终目标。 2.3在资产跟踪中的应用 在物联网技术的应用进程中,传感网系统是重要的组成部分,能够长时间并且不间断的监测地理位置,同时把空间和时间联动的结合起来,让石油企业更加方便快速的收取关键数据信息。而且,通过物联网技术的实时监测系统,我们可以有效识别石油能源从生产到产出然后到运输的各个流程环节中的实时动态,且监测的同时把资产运行流程的各个数据都在系统里记录下来,数据被整合到一个单元中,实现数字化运营,这样物联网技术在资产跟踪的应用中呈现了极大的效果。 2.4融入了电子提单的应用 目前,我国物联网技术在石油行业物流中的应用已经有了明显的成效,经济效率有了显著的提高。其实,我们国家部分石油公司最早在2003年的时候已经开始使用物联网技术,开启了自动付油和电子提单这片新天地,让石油企业往方便便捷的发展更进一步。并且,把电子提单和智能系统结合在一起,不仅可以把石油企业的物流管理、资金管理和信息管理实现捆绑管理,还能够利用物联网技术的拓展延伸功能来优化整合现有的石油资源,更深层次的去分析和研究这个系统的应用发展,把这个系统的优势发展到最大化。与此同时,电子提单的应用,能够大大降低石油企业在物流管理中的成本和投入,因为它在功能上有着操作简单容易且安全方便的优势,同时它的使用范围也很广泛。 3物联网技术在石油行业中的未来发展蓝图 受全球经济形势影响,近年来石油产业格局发生了显著变化,能源趋向多元化和低碳化,信息技术的快速发展及推广应用,给石油行业带来了新的发展机遇,油气市场的全球物联网正在逐年增长,2019年起每年的复合年增长率为21.86%,物联网的部署已经改变了传统的经营方式,因为它具有跨远程位置提供实时信息的优势,使运营对员工来说既高效又安全。物联网在石油行业中的快速渗透,最大限度的减少了劳动力,提高了运营生产力。 3.1系统层面 当今时代,物联网技术的应用发展在石油领域中发挥着重大的作用,物联网技术的应用给予了积极构建相对应的技术网络平台的新思路,这个信息平台,囊括了石油能源从零到一的整个流程,从开始生产到生产出来再到运输,这些流程的每个细节都体现在信息平台中。由此可见,这项应用不仅最大化发挥出了网络技术平台的功能特点,还能够让相关的生产厂家和科研机构的联系拓展到系统上,从而实现系统功能的延伸,让石油行业这个传统行业得以实现升级和转型。物联网技术最大程度的把石油领域和电子信息领域以及物流领域甚至更多的领域紧密的关联了起来,利用电子信息技术将石油行业的利用价值和利用效果发挥到最大上限,给我国的社会收益和经济收益带来了最大化的保障。 3.2技术层面 (1)设备预测性维护。大多数设备运行过程中会出现老化或各种故障,需要定期进行维护,预测性维护是根据设备当前状态进行的,利用传感器技术对设备进行远程监控,技术人员根据监测情况及时对是否需要关闭、修复或更换设备做出决定。利用物联网技术能够跟踪零件和设备的劣化,评估设备磨损情况,制定维护方案。传感器将收集到的数据信息反馈到云平台,为技术人员提供实时数据,建立预测模型,在设备需要维护时发出警报信息,大大减少了计划外停机的需要,同时降低了运营和维护成本。同时通过数据分析,对昂贵的设备进行预测性维护,可避免设备故障导致的巨大经济损失。 (2)石油运输及管道监测。原油开采后运输到炼油厂,再到加油站,整个传输流程特别庞大复杂,包括管道、火车、卡车等。在石油行业的未来发展蓝图中,我们需要更加重视并且实现数字化物流,将它列为重要的技术目标,并且着重分析和研究现代先进的物流管理技术,以便给石油行业以及相关周边物流厂家提供更多的便利,让他们的运转更加方便快捷。石油管道具有种类多、管道长的特点,管道分布纵横交错,尤其是地下管道,管理维护非常复杂。管道泄漏的主要原因是管道老化及腐蚀,管道泄漏不但会造成巨大经济损失,还会对环境造成污染,因此管道监测极为重要。现阶段对石油管道泄漏的检验停留在人工开车巡逻的层面,不但巡检时间长,且对于部分存在隐患的管道不能进行及时检查。物联网利用传感器技术监测压力、气体流量、压缩机环境、浓度、温度和其他变量来预测泄漏。通过建立实时监控网络,对管道进行长时间、高频率的检测,检测结果通过前端检测装置传输到总数据库,并将多个采集节点进行数据整合,实现管道检测效率的大幅提升。 (3)工业安全生产管理。石油行业是资产密集型行业,具有设备价值高、工艺复杂、产业链长、危险性高的行业特征,一些站点通常位于危险和偏远山区,应用物联网技术,把传感器嵌入和装配到设备、油气管道中,或者作为智能穿戴设备集成到工作服中,可以实时感知人员和设备机器的安全状态信息,员工无需在危险环境下工作,通过远程监控实现准确识别和快速响应,有效缩短控制时间。 (4)环保检测与能源管理。石油行业在生产过程和运行中都存在着很高的污染系数,物联网与环保设备的融合,实现了对工业生产过程中产生的各种污染源及污染治理各个环节关键指标的实时监控,无需任何现场人员,根据数据去调整完善优化排污系统,提高应用监控设备和水质监控设备的利用率,让它们为物联网技术在石油行业中的应用提供更多的发展空间。 (5)库存管理。通过物联网传感器收集的信息,炼油厂可以得到已交付石油类型的通知,并根据这些信息做出制造、库存和运营决策,提供实时库存管理。除了射频ID芯片、全球定位系统和智能设备等其他设备外,物联网设备还可以通过精确的位置监控和更高效的存储和分发来促进库存跟踪。通过传感器可以采集每个加油站燃料泵上的消费数据,通过网络发送到云平台,石油公司基于这些数据对燃料的使用效率、库存量进行分析,以此选择加油站的地点设置、确定库存量及其他设备的配置等,达到更为高效合理的分配资源的目的。(6)数据整合与智能分析。石油行业的利润取决于及时准确的生产数据。由于物联网由数以万计的采集设备组成,每天会收集大量的数据,如何对这些数据进行整合,并分析出其中的关键数据至关重要。通过对复杂数据进行统一标准化的分类及数据挖掘,可以提高生产决策的科学性和准确性。例如,石油企业可以通过将实时井下钻井数据与附近井的生产数据进行比较,来调整他们的钻井策略。在油田工业大数据智能化方面,我国统一的数据共享应用标准尚未形成,优化决策的大数据系列模型也未完整搭建,这些都是促进石油行业数字化发展的决定因素。 4结语 综上所述,石油资源作为我们国家发展建设中重要的战略能源,它的发展对我们国家的整体发展至关重要,对我国的企业经济效益和社会建设效益有着重要的意义。物联网已经给石油行业带来了经证实的好处,如对生产流程的控制、高水平的安全性、基于大数据的业务优化等。石油行业具有地域跨度广、协调难度大的特点,因此对物联网系统的互用性与安全性提出了更高的要求,我们要更加完善和优化物联网技术在石油行业中的应用,提高传感技术和通信技术以及物流管理技术的整体水平,给石油行业的建设发展开拓出更大的空间,为我国石油行业的发展做出贡献。 参考文献: [1]武佳贺,周浩,宫俊峰,等.物联网在石油行业中的应用及展望.[J]中国信息界,2011(07):16-18. [2]乔彦友,李广文,常原飞,等.基于GIS和物联网技术的基础设施管理信息系统.[J]地理信息世界,2010,8(05):17-21. [3]李维校.物联网技术在石油钻井中的应用研究[J].信息记录材料,2018,19(05):45-46. 作者:李梅英 陈士金 李玮燕 单位:航天科工惯性技术有限公司
地质矿产论文:地理信息系统在地质矿产勘查中的运用 摘要:随着信息技术的发展,信息技术已经被广泛的应用到了各个领域,在信息技术的广泛应用下滋生出许多衍生系统,地理信息系统就是基于信息技术的基础上衍生出来的。本文针对地理信息系统在地质矿产勘查中的应用进行研究与分析,首先对地理信息系统和地质矿产勘查做了简单的说明,然后对地理信息系统在地质矿产勘查方面的应用进行了分析,最后对地理信息系统的发展做了阐述。 关键词:地理信息系统;地质矿产勘查;应用分析;实际应用情况 随着科学技术的不断发展,地质矿产勘查也运用许多新的技术和设备,进而提高了地质矿产勘查的工作效率和精确度。目前地质矿产勘查中已经运用了许多先进的的通讯传感技术、计算机技术以及通过多媒体网络建立了多媒体地质矿产勘查系统。这样综合了信息技术的勘察手段已经在很广泛的范围进行了推广使用。地质矿产勘查必须保证在严格的科学的地质理论基础之上,这样才能确保地质矿产勘查结果的准确性和精确度,才能有效地提高矿产勘查的工作效率。此外,在地质矿产勘查工作中使用新的科学技术,还必须遵循相应的原则。在使用新的技术时要考虑到工程项目的成本和科学性,这也是对地质矿产勘查质量影响的重要因素。地质矿产勘查中,勘查的相关数据必须保证其准确性,因为地质矿产勘查所消耗的成本和动用的人力都是巨大的,保证数据的准确性可以大大降低成本并且保证了地质矿产勘查质量。 1地理信息系统 在进行地质地貌空间位置的勘察过程中,需要把人员、技术设备、数据理论等整合成一个可执行的系统,只有整合成相应的执行信息系统,才能保证地质勘察工作的高效性与精准性。在整合的系统中测量手段和设备先进程度起到至关重要的作用。并且是保证测量和勘探质量的有效手段。在地理信息系统中,每一个环节都可能对测量的数据产生影响,因此,组成地理信息系统的每一个环节都必须有效发挥其自身职能和使命,只有这样才能够保证测量的地理数据的工作顺利的完成,才能够确保测量质量的有效性和精准性。地理信息系统结合了许多技术和系统优势,地理信息系统不仅能够进行对测量参数的快速储存、整理运算、数据管理,还能够自主进行采集信息的处理、命令的优先执行等,凭借以上的优势地理信息系统在地质矿产勘查中被广泛的使用。 2地质矿产勘查 在地下蕴藏着无数的矿产资源,对矿产资源的开发和利用一直是人类不停探讨的话题。对于地质矿产勘查工作,很早就已经出现在,随着科技的发展和技术的不断能提高,对地质矿产勘查技术也起到了很大的出尽作用。由于地质矿产勘查受到人员、地形地貌、技术设备、成本要求等因数的限制,地质矿产勘查一直是学术界研究的重点话题。目前地质矿产勘查已经融合多种技术和系统,地质矿产勘查已经具有一定的先进性,其中地址测量、物探手段等已经实现了自动化,地质矿产勘查技术的提高对矿产勘探领域发展具有重要作用。 3地理信息系统在地质矿产勘查方面的应用分析 地理信息系统主要所能执行的功能有空间数据采集、建立参数数据库、模拟数据模型、估算矿产储量等。其中空间数据采集功能是地理信息系统与常规信息测量系统相比,较最具有优势的功能。目前地质矿产勘查手段主要是在已有的地质信息资料和地形版图或者是地质区域的三维坐标系的基础上,用适当的信息处理手段综合测量设备进行的。而利用地理信息系统进行地质矿产勘查,不仅能够在已知地质信息和地形版图或者地质区域的三维坐标系的基础上,进行合理的矿产资源的勘探和推测,还可以完成对空间数据进行采集、分析运算、传输以及储存。地理信息系统在地质矿产勘查中提供一个快捷有效的技术平台。地理信息系统在地质矿产勘查的实践应用中,可以利用地理信息系统中特有的空间数据采集功能,根据所选地区进行地质矿产勘查和对矿产资源蚀变程度进行评估预测,在通过数据的模式比对或者工业设计的指标来进行矿产质量的评定。每一个矿场都有固定的矿期,对矿期的测量需要综合的数据采集,利用地理信息系统进行地质矿产勘查来测量矿期参数非常直接有效。 地理信息系统数据库主要功能包括测量数据信息和计算存储参数以及三维坐标系建立等。地理信息系统数据库主要为地质矿产勘查中三维坐标系的建立做数据准备。地理信息系统数据库还具有图形处理功能,图形处理功能主要是对地形地貌相关图片进行编辑、识别、整理输出、归类存储、分级查询等,而图片数据的采集功能是通过远程传输、高清地质扫描、数据实时转换等方式实现的。在进行地质矿产勘查过程中,需要利用地理信息系统中地质信息模型对勘察数据进行运算和处理以及高速传输。在地理信息系统中所有的地理相关的数据都是由地质矿产勘查中获取的。地理信息系统以自身的优势在地质矿产勘查中得到应用,地质矿产勘查又为地理信息系统提供数据保障。 4结语 地理信息系统是地质矿产勘查的数据平台也是地质矿产勘查的技术保障,地质矿产勘查的数据反过来能够丰富地理信息系统的数据库,为下一次的地质矿产勘查做更好的数据支持。 作者:甘宇 单位:中铁大桥勘测设计院集团有限公司 地质矿产论文:地质矿产勘查的困难与建议 摘要: 矿产资源是人类发展的重要物质基础,在我国工业化、现代化和城镇化发展过程中起到不可替代的作用。当前,我国处于建设社会主义新农村的重要阶段,资源消耗的扩大和对资源的进一步需求使得社会发展面临着严峻的资源考验。针对我国地质矿产勘查存在的困难进行分析,并且,提出具体的操作建议,目的是有效推动我国地质矿产勘查的良性发展。 关键词: 矿产;勘查;困难;建议 随着我国科学技术的进步,我国探明了大量矿产资源,矿产资源的勘查取得了辉煌成就,为国家经济的迅速发展奠定了坚实的基础。目前,随着经济的不断发展,城市化建设和社会主义新农村的推进,对自然资源,尤其是地质矿产资源的需求越来越日益增大。所以,为了适应经济发展的需要,需要加大地质矿产资源的开采力度。目前,我国地质矿产勘查虽然取得一定的成绩,但是仍然存在许多发展的困难,有待于逐步解决和不断完善。文章结合实际,一一分析目前我国地质矿产勘查存在的问题及其原因,并且提出切实可行的改进措施和具体方法。 1我国地质矿产勘查面临的困境 建国后,我国矿产资源勘查取得了一定的成就,探明了大量矿产资源储备,为国家经济的发展提供了坚实的基础和有力的保证。然而,随着经济的发展,城市化建设和社会主义新农村的进一步推进,我国矿产资源和经济的发展已经成为一对矛盾,地质勘查存在的困境逐步显现出来。 1.1地质勘查体制有待完善 我国目前的地质勘查体制与实际不协调,缺乏市场竞争机制。由于我国原有的地质勘查体制,绝大部分都是在计划经济时期建立的,在市场经济时代到来之后,没有相应的改变,地质勘查出资人和受益人仍然是国家,缺乏相应的竞争机制引入,与现行的市场经济体制格格不入,投资融资的能力和抗风险的能力远远达不到市场的要求。 1.2缺乏地质勘查方面的人才 我国地质勘查从开始的兴盛时期逐渐走向一个逐步萎缩时期,这种状况持续了十数年,造成了大批人员的流失。其中有些年份,地质勘查专业甚至一度停止招生,造成直至勘查后续人才的不足。当前,我国直至勘查已经开始注重人才的问题,但是由于经济的快速发展和城镇化进程的加快,对资源的需求日益增加,地质勘察人员的怎家速度远远赶不上地质勘查工作的需求,造成一线技术人员缺乏。为了实现人才的发展和技术的发展相适应的目的,我国应该加强人才的培养力度,尤其是具有较强的实践能力的人才。 1.3地质勘查处于一个阶段性提升期 第一,这一时期原有的矿山老化和资源枯竭,并且技术设备不够先进。建国之初,我国地质勘探重点放在浅部矿体,"漏天矿"开发的较多。资料显示,我国各种金属矿大多建于二十世纪五十年代到二十世纪七十年代之间,经过多年开采挖掘,许多矿山已经老化,许多矿山资源开采过度,甚至有的存在坍塌的风险,企业的生产也陷入前所未有的困境。随着经济的发展,我国对资源的需求力度进一步加大,这给我国直至勘查工作提出了新的课题,我国地质矿产勘查面临着技术的转型阶段。第二,这一阶段,地质勘查投入的经费不足。地质勘查经费是影响工作进程的主要问题之一。由于我国地质勘查方面没有建立和健全完善的机制,导致投入经费的阶段缓慢,中央和地方政府在工作上的责任划分不明确,地方缺乏一个完善的政策指导,以及对外部市场的融资没有充分利用,从而导致经费投入不足。第三,这一阶段,地质勘查技术的应用不够充分。地质勘查已经进入了信息技术有效利用的时代。但是,目前我国一些勘查点位仍然在用旧有的勘查设备和技术,严重阻碍了地质勘查工作的迅速发展。 2我国地质矿产勘查的建议 2.1建立和健全我国地质矿产勘查体制 建立健全一个适应社会主义市场经济的矿产资源勘查体制,推进体制的转变。建立有中国特色的地质矿产勘查市场,让机制融入到社会主义经济市场中去,在加大政策监管的同时,充分发挥市场的调节作用。制定优惠政策,政策导向,引导市场中各个勘查单位参与到市场竞争中来,从而激发地质勘查公司的潜能,从而逐步实现良性的发展。鼓励创新,对于采用遥感技术等新兴技术的企业,给予适当的财政补贴。鼓励多元化发展,吸引市场上的资金参与到新技术的应用当中。为地质矿产勘查的良性发展提供政策的保障,规范勘查市场,建立健全法律体系。捋顺开采权和探矿权之间存在的关系,明确各个部门的职责。及时发现地质勘查中存在的不足,提前预设解决问题的方案,以保证问题发生时再去做滞后的处理。在国家的政策引导和市场的调节中,地质矿产勘查会逐渐的走上良性健康可持续发展的道路上来。 2.2重视我国地质勘查方向人才的培养 二十一世纪,竞争主要是人才的竞争。任何一个行业,都需要优秀的人才,甚至,整体人员的知识水平和技能都需要达到一定的高度。我国地质矿产勘查,在日益激烈的市场竞争中和面对社会对矿产资源巨大的需求缺口的同时,需要大力培养人才。首先,与知名大学合作,把先进的理念和先进的技术理念引进到课堂上,从而保证人才的后续力量和战略补给。其次,招聘优秀毕业生到地质矿产勘查单位实习,培养人才的实践能力,既保证质量又保证数量,通过能力培养,不惜重金留住人才。再次,对已有员工进行定期的知识培训和技能培训,以期他们跟上先进的技术应用的变化。抽调国内知名技术人员进行人才培训,培养更多优秀人才。优秀人才可以择优选拔,到国外先进的学校或者单位进行学习深造。最后,提高地质勘查人员福利待遇,地质工作人员由于长期的工作环境比较恶劣,有些人员承受了其他工作无法想象的压力和风险,地质勘查属于艰苦的行业,加强加强勘查人员的思想教育,培养地质勘察人员正确的人生观和价值观,提高人文关怀,同时,提高福利待遇显得非常重要。 2.3正确认识和对待地质矿产勘查这一时期 目前,我国地质勘查处于一个过渡期和转型期。首先,在正确认识这一时期的同时,正确引导和规范矿产勘查市场,使之平稳过渡,实现经济的软着陆,显得尤为重要。保护现有矿质资源,开发深部资源。对现有的露天矿采取相应的保护手段,即使不去开采也不能进一步破坏。对于过时的机器设备,开采效率较低的设备,为了防止资源浪费,应该果断阻止使用。对于一些低品位矿、深部矿和隐伏矿,一定要建立健全一个完备科学的开采体系,避免资源、人力和物力的浪费,避免人员的安全隐患。其次,加大直至勘查经费投入,建立健全完善的长效机制,中央和地方政府进行有效沟通,明确权责,提高中央对地方的政策支持力度和扶植力度。第三,引进先进的技术和设备,充分利用现代科技,让现代科技有效服务于地质矿产勘查。在引进先进技术的同时,逐步的淘汰落后的技术和技术设备,重新武装,让地质矿产勘查的装备焕然一新。最后,在政策正确引导的同时,引入市场竞争机制,让市场这个“看不见的手”起到有效调节的作用。通过有效措施的采用,有效解决地质矿产勘查存在的困难,突破困境,实现平稳过渡,实现地质矿产勘查的健康、协调和可持续发展。 地质矿产论文:新形势下地质矿产勘查技术解析 摘要: 新形势下,随着我国经济的迅猛发展,工业项目的逐渐增多,对于矿产资源的需求量也越来越大。众所周知,矿产资源是我国不可或缺的能源之一,而且是不可再生能源。因此,只有不断加大对矿产的勘查力度,运用先进的设备提高找矿技术水平,才能满足国家对于矿产资源的需求。本文首先介绍了地质矿产勘查及找矿技术的原则,其次对地质矿产勘查及找矿技术方法做了具体分析,最后简单阐述了地质矿产勘查的步骤。希望通过对地质勘查及找矿技术的深入研究,弥补我国地质矿产勘查及找矿技术中存在的不足,不断提高其技术水平,从而拓展开采矿产资源的空间。 关键词: 地质;矿产;勘查;找矿;技术 0引言 随着我国经济的不断快速发展,我国对能源的需求不断增加,尤其是对矿物质的需求,并且综合中国国情来看,资源短缺成为了国民首先要解决的问题,为了促进我国经济健康可持续发展,进行矿产资源的勘查和开发就显得尤为重要了,因此我国需要加大对地质矿产勘查工作的研究,在进行矿产的勘查和开发时要采用科学的方法,实现矿产资源的勘查、开发、保护同步进行,同时还需要确保采矿工程团队的工作效率。 1地质矿产勘查及找矿技术原则 1.1坚持以人为本,统筹规划 地质勘查及找矿工作是一项危险系数较高的工作,并且在勘查及找矿过程中可能会遇到人为因素而影响工作进度的问题,因此,在实际工作中必须坚持以人为本的原则,保证工作人员的人身安全以及人民的个人利益。勘查及找矿工作一定要保证在不影响生态环境的前提下开展工作,并提高企业的经济效益。 1.2遵循规律,合理分配 在进行地质勘查工作过程中,首先要明确所要勘查的区域的地质条件,工作时间久的人员可以参考之前的工作经验,依据一些质地条件的规律来进行准确地判断。其次,在了解了勘查地区的地质条件后,才能准确、具体地确定勘查范围,并且合理选择主要勘查地点以及次要勘查地点。 1.3明确重点,拓宽范围 一切商品都具有价值高低之分,矿产也不例外,对于矿产的开发也有价值高低的区别。所以我们在进行勘查及找矿工作中,要对矿区的价值做出准确评判,对于价值高的矿区应该重点勘查,对于相对而言价值较低的矿区减少工作量,这样不仅可以更加准确快速地开发有价值的矿产,而且大大提高了工作效率。 1.4用科学技术提升实力 改革开放以来,我国的经济实力和科学技术水平都有了大幅度的提升。1988年邓小平根据当代科学技术的发展趋势和现状提出了“科学技术是第一生产力”,这一伟大的论断。在那之后我们经过多年的实践充分检验了这句话的真理。只有先进的科学技术才是推动经济、社会快速发展的前提和保障,在地质勘查及找矿工作中必然需要相关的设备来辅助,先进的设备有助于提高勘查的精确性,所以,只有引进先进的设备仪器,不断创新科学技术,才能有效促进地质勘查及找矿事业的可持续发展。 1.5建立完善的地质勘查管理体制 一个企业的管理体制直接影响企业的发展状况,合理、良好的管理体制有助于提高员工工作积极性,进而提高工作效率,提升企业经济效益。因此,在地质勘查及找矿企业中,也要建立完善的管理体制,合理分配工作任务,奖惩分明,责任明确,培养员工的团队意识,这些都会在企业的发展中有积极的影响,促进企业更快更好地发展。 1.6合理规划工作内容 地质勘查工作是一项户外工作量大的工作,因此,要考虑到天气、地理位置以及人员身体素质等客观因素的原因,而且对于某区域矿产的勘查一般范围会比较大,如果盲目地进行勘查和找矿,会消耗大量的人力、物力、财力和时间。所以,我们在勘查及找矿之前一定要做好对工作内容的合理规划,明确勘查地点,勘查范围,尽量缩小范围,减少工作量,针对勘查区域选择的勘查方法以及需要使用的设备也要提前准备好,将工作的流程,重点勘查范围,工作过程中可能会遇到的问题等一系列事情,都做好事前规划,这样真正开始工作才不至于没有头绪,反而会有条不紊地开展工作,提高工作效率,按期完成任务。 2新形势下地质矿产勘查找矿技术 2.1重砂找矿技术 重砂找矿技术,顾名思义研究对象就是重砂。该技术具体的操作方法就是:通过研究重砂聚集区域的水文地质特点,进而推测出该区域矿产大致分布范围。想要重砂分布就要利用地表水流的推动作用,或者重砂自身的重力作用,再或者重砂的堆积作用,这样就会形成重砂分布多的区域,之后再通过研究改区域水文地质特点,进一步推测出矿产分布的范围。需要注意的是,在应用重砂找矿技术时,一定要明确采样位置,同时在有可能分布矿产的位置设置充足的采样点,防止遗漏矿产分布地,并且在实际的工作中,要对重砂的分析检测做相应的调整,因为在实际工作中会受到其他客观因素的影响,所以对重砂的测量和评价指标不是一成不变的,依据具体情况具体分析的原则。在我国,目前重砂采样技术应用较多就是砂钻技术和刻槽技术。 2.2砾石找矿技术 我们通常所说的矿产不一定都是隐藏在地表的内部,有些矿产在许多年之前是暴露在地表外部的,但是由于几百年甚至更长的时间受到风化的作用,就会自然的形成砾石,而当砾石受到冰川、水流或者是自重的影响后,会因为撞击而分散,分散之后的砾石又会分布于地表的各个角落,这样循环砾石的分布范围就会越来越大,所以我们要想研究矿产,就可以通过寻找砾石来实现,沿着山坡高、水流急或者有冰川的地域,追踪砾石分布的具体地方,就可以推测出矿产分布的位置。 2.3遥感地质勘查技术 遥感技术主要指的是利用飞机、卫星等遥感器技术对目标物进行光谱或电磁的扫描和识别,对于地质勘查来说,遥感地质勘查技术指的是利用现代遥感设备对地质情况进行卫星扫描或光谱识别,从而获得更准确的地质信息,为相关地质研究和地质开采提供科学依据。相较于传统的地质勘查技术而言,遥感地质勘查技术有着检测结果准确、技术先进、使用方便等优势,这也是遥感地质勘查技术被广泛应用于地质勘查研究的重要原因。 3地质勘查及找矿步骤 3.1研究矿产地质特点 对于从事地质勘查及找矿工作的人员,在多年的工作中对于已经产生矿产的地区应该有基本的了解,对于研究人员来说,应该对已经产矿的地区进行系统、全面的分析和研究,归纳总结该地区的地质特点、水文特点、地壳运动、自然气候等相关因素,这些都是该地区产矿的特殊条件,凭借这些研究结果我们可以推测未知的产矿地区,进而更加准确、高效地发现矿产所在地,给我们今后的找矿工作带来极大的方便,也为未来勘查工作奠定了坚实的技术基础。 3.2预测可能出现的矿区 通过第一步对矿产地质特点的研究,工作人员对已发现的矿产地区的水文、地质等条件都有了一点的了解,积累了一定的矿产地质知识,对于未知的矿产地区可以通过收集当地相关资料信息,之后进行研究、分析、对比等方式,判断该区域是否有矿产。所以说,对于可能出现矿区的预测最重要的就是收集可能有矿产地区的地质信息,确保资料信息的准确、可靠,这样才能有利于分析矿产资源的存在与否。 4结束语 面对当前新的发展形势,中国社会经济对能源资源的需求不断上升,但是综合中国国情来看,中国矿产地质的发展相对落后。通过对新形势下的矿产资源的勘查和找矿技术的分析,将会指导研究以便工作人员更好地进行工作,进而为我国的矿产事业做出较大的贡献。 作者:张丽娜 单位:中石化石家庄炼化分公司 地质矿产论文:地质矿产勘查中地球化学的作用 摘要: 随着矿产资源需求的不断增多,地质矿产勘探工作的需求也越来越多,作为矿产资源丰富的大国,在进行地质矿产勘探的时候不是可以在一个区域所完成的,主要对于中国的每一片土地进行勘察工作。地球化学的存在,在很大程度上缓解了矿产勘探的压力。在地质矿产勘探中起到了重要的作用。 关键词: 地球化学;地质;矿产勘探;作用 我国在目前情况下,由于对于矿产资源的开采严重,浮于表面,容易进行开采的矿产资源已经基本上被开采完毕了,所以如果想利用其它的矿产资源,就需要在全国范围内进行勘探工作,以保证矿产资源寻找的准确性。地球化学的出现,为地质矿石勘探工作提供了更多的可能性,并且在进行勘探的过程中,也可以确保勘探的准确性,确保矿石勘探的效果。 1地球化学勘探方法 地球化学在现阶段的应用,已经不仅仅是在积累原始的经验,已经形成了其特有的勘探体系,形成了一个属于其自己的科学理论专业,并且目前所出现的地球化学勘探方法也多种多样,应用于许多行业。 1.1构造叠加晕法。在进行原生晕找矿石的过程中,构造叠加晕法是一种很有效的方法,并且也是现阶段最为广泛应用的方法,对于中寻找隐伏的矿产资源效果最好。在实际的应用过程中主要是对于不同成分的矿产资源进行分析,从而确保对于矿产资源成分的确认,并且由于不同成矿阶段,矿产资源的种类以及含量并不相同,所以在应用构造叠加晕法的时候,要尽可能的依照矿产资源纵向分带以及空间叠加性,建造合理的模型,从而分析整个矿产资源矿石含量以及开采价值。在实际的使用中,要注意对于未知矿的叠加分析,从而确保对于隐床的确定效果,并且在进行使用的时候,虽然应用了统计学形成了模型,但是其分析还是具有一定的局限性,影响着其勘探作用的发挥。这种方法在热液金属矿床中应用效果最好。 1.2热释泵化学方法。这种地球化学勘探方式最在起源于加拿大,在二十世纪七十年代就有所应用,将其应用于卡岩型的矿场资源勘探中,发现了其对于土壤泵气异常的检测效果,所以逐渐将热释泵化学法应用于对于矿石的勘探中,而且取得了不错的勘探效果。但是其劣势是,容易受到季节的影响,在不同季节,对于矿石勘探的效果并不同,是一种主要的辅助寻找矿石的方法,为矿石的寻找提供了依据,在水文工程的地质矿石勘探工作中应用效果良好。 1.3电地球化学方法。电地球化学方法是由苏联的科学家最先提出的地质矿石勘探方法,对于寻找隐藏的矿石具有重要作用。在进行工作的过程中,主要是应用电化学溶解的方式进行,依照电解后形成的离子晕,分析矿产资源中的矿石组成成分,主要是依照在电解作用下,不同矿石的迁移不同来进行的。在电地球化学方法中,主要应用了物理、化学以及电化学三个学科的知识,这三种放大结合在一起,可以更好的发展勘探区域的异常,并且可以实现对于勘探区域的分析工作,确保地域隐伏矿床的勘探工作顺利进行。我国现阶段的大部分矿产资源依旧都被发现并且开采完毕,所以对于隐伏矿床的勘探需求也越来越高,也就促进了电地球化学方法应用的广泛性,对于电地球化学方法的发展及其有力,相信随着技术的进步与发展,电地球化学方法在地质矿石勘探中的应用范围会越来越广,其应用效果也会得到很大的提升。 1.4酶提取法。酶提取技术由美国提出,非晶质二氧化锰具有较大的表面,在其表面上,正负电荷是随机分布的,可以吸附从深部矿体向上迁移的阳离子及阴离子。经过一系列化学反应,再测定反应所得溶液的金属离子浓度,就能够发现隐伏矿了。这个方法拥有很大的可靠性。元素的迁移被认为主要靠地下水的循环。因为这种方法只会提取非晶质锰的氧化物,所以被用于冰积物覆盖区。根据报导,已经有550多个钻孔发现了矿。 1.5地气法。地气法在20世纪80年代末传到我国,我国科学家针对这个方法做了很多的研究,随着技术的发展,这种方法在实际应用中得到了不小的突破。虽然直接找矿信息非常微弱,但它更加可靠。所以,这方面专家越加重视这种方法。而且该方法需要的样品来自近地表大气或者土壤中气体,所以观测结果受到覆盖层、岩石类型等自然条件的影响比较较小,甚至可以在传统地学方法不能发挥作用的戈壁、草原和森林等地区使用。 2地球化学方法面临的一些问题 2.1如何区分异常类型。找矿难度的日益增加和其他各方面因素的干扰,在勘查过程中经常会有性质不明的化探异常,工作人员很难正确判断出异常的性质。所以,怎样才能快速找出最有前景的靶区,并同时做好定位预测,是目前化探勘查中所遇到的问题之一。 2.2变动因素影响。勘查地球化学新方法在分析活动性元素时,面临着许多变动的因素影响。因为元素向地表迁移时是很难直接观测的,并且在过程中一般还伴随着其他新的地质现象,可能没有被工作人员发现,所以这些基础性的问题一直没有得到统一。问题的存在不仅影响到了金属矿产的勘查,还影响到了勘查地球化学方法自身的发展。 2.3难识别的矿种。目前,人类对世界的探索还是有限的,因此,在勘查中也会遇到一些很难识别的矿种。在过去的一段时间里,勘查地球化学运用高精度、高灵敏度的分析技术,在勘查难识别矿种或难识别类型矿床上取得了重要成果,尤其是贵金属矿和有色金属矿。但是,现在仍然还有一些矿种是难识别的,有些类型矿床是目前没有见过的,需要我们进一步去探索。 3学会综合运用各种找矿技术意义 各种不通的勘查地球化学新方法,通过适当地应用会造成不同的地质效果。从目前的应用情况中,可以发现化探方法应用于矿产勘查具有经济、快速、受覆盖层限制较小的特点,而且比物探的方法更直接性、更有效果。但是我们也要考虑到,上面提到的任何一种化探方法都不是万能的,必须根据他们各自的适用特点,综合考虑矿种的不同,什么样的勘查阶段,来选择具体的操作方法。有时候,在同意各矿区还会有不同的矿物,又或者是不同的景观条件,这就要综合选择合理的化学新方法。矿产勘查工作是一项非常复杂的工程,如果单纯地想靠一种化探方法去解决问题,将很难把工作进行下去。因此在实际的工作中,我们必须要充分了解并重视化探方法,发挥化探方法的优势,更好地解决勘察中出现的问题。 4结论 随着科技的发展,社会的进步,地球化学勘探技术也在不断的与时俱进,为地质矿石勘探工作做出了重要的贡献,相信随着地球化学技术的发展,其在地质矿石勘探中起到的作用会越来越大,对于矿石勘探的效果也会越来越好。并且其在其他行业的应用也将会取得很好地效果,发挥其自我价值,为国家发展做出贡献。 作者:刘巍 单位:黑龙江省地球物理勘察院 地质矿产论文:环境地质矿产资源论文 一、矿产资源开发中常见的主要环境地质问题 矿产资源开发过程中常见的一种地质灾害主要是地面沉降和地面塌陷,同时地面滑坡、泥石流和地裂缝以及瓦斯爆炸等也是其主要的地质灾害,进而对当地居民带来了巨大的财产损失和生命威胁。比如说云南省矿山地质灾害多人死亡和失踪,并造成经济损失高达10亿元。总而言之,矿产资源开发中常见的主要环境地质问题并不仅仅局限于以上几点,在实际的矿产资源开采过程中还存在更多潜在形式上的环境地质问题亟待发现和解决,需要更多相关人士的共同参与。 二、矿产资源开发中环境地质问题的防治对策 做好矿产资源开发中的环境地质问题的防治,就要立足于当前,对矿产资源开发和环境保护之间的问题正确的处理好,并将矿产资源开发利用中的可持续发展全面实现,进而国民经济的可持续健康发展。首先就要对有关矿产资源开发和环境保护的相关政策法规加以制定和健全,并将环境保护的宣传教育和学习加强,对环境监督管理机制进行强化,相关领导更要清醒的认识矿业开发中环境保护和我国资源可胡兴旺中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队吉林长春130033持续发展的重要性,进而主动的形成一种对资源和环境保护的主动意识,做好开发中环境保护的相关工作。其次就要始终坚持预防为主和防治相结合的基本原则,保证各级领导和相关的矿管部门始终坚持依法办事,禁止对国家矿产资源的滥挖和滥采,尽可能的对已经开采的矿区进行植树种草,做好植被的绿化保护,及时的清理堆放的尾矿,加强泥石流、滑坡和崩塌灾害地区的治理,对谁开矿谁保护的基本制度加以建立。最后就要对矿产资源开采中引起的环境地质问题进行全面的调查分析,及时的检测环境资源的保护情况和水资源的污染情况,加强环保部门、有关分析测试研究部门和地质部门的联合工作,进而将其工作开展出来,对相关的防治措施和建议加以提出。并在调查的基础上,借助于现代化先进的技术,做好矿山环境地质动态监控以及相关预报系统的安装,对矿山环境地质问题进行随时的掌握,并对其未来的发展趋势进行预测,进而为现代化矿山环境的恢复做好相关的预防保护措施。总而言之,矿产资源开发中环境地质问题的防治过程中,更要始终坚持环境保护的基本原则,对资源进行节约,对地质环境进行全面的检测和保护,总体上做好矿产资源开开采过程中环境地质保护的基础工作。 三、结语 随着时代经济的飞速发展,矿产资源开发中产生的环境地质问题逐渐受到人们的高度关注,其环境地质问题不仅仅对我国环境有着污染作用,同时对于人们的生存质量也有着直接性的影响,因此更应该做好矿产资源开发中环境地质问题的相关防治,健全矿产资源开发中环境保护的相关法律法规,并及时的检测矿产资源开采中环境地质情况,进而避免环境地质不利现象的发生,从根本上最大程度上实现现代化矿产资源的可持续健康开采。 作者:胡兴旺单位:中国建筑材料工业地质勘查中心吉林总队 地质矿产论文:地质矿产预测中GIS技术的运用 1目前我国矿产资源信实现信息化存在的问题 自从人们认识到过度的开采所带来的严重后果后开展了一系列的补救措施,退耕还林的政策得到响应,很多近山地区都取消耕种农作物改为种植树木。同时矿产资源开采单位也在寻求良好的科学的合理的方式进行勘测开采。坚决执行可持续发展战略,同时保护生态环境节能减排。目前已经提出很对环保的理念如绿色开采和低碳开采。这些举动为我国的矿产资源的可持续发展打下了良好的基础,也为实行可持续发展战略打下了夯实的基础。但是在矿产开采的技术仍然需要提高,尽量减少开采污染和不正确开采导致开采量下降影响开采质量,同时还有注意开采安全问题。与此同时,对于我国矿产资源的预测环节还要加强改进,力求达到精准的预测以保障不过度开采。 1.1矿山资源进行信息化的范围较为狭窄。在我国九百六十万平方千米土地上的矿产资源是十分丰富的,如果不考虑人口只比较资源来讲,我国也属于能源大国。由于地域辽阔矿产资源分布广泛,而无论是从开发还是探测的角度说对这些矿产资源都需要人工劳动。所以统计矿山资料的数据库并不全面,也不能够将所有的矿山资源进行信息化记录在案。针对发现矿产资源的设备需要不断更新,采矿设备也需要不断的更新,只有加强机械设备的操控才能减少人力的投资,同时操作设备的技术还需要大量的工作人员,这些问题都需要及时注意,给出解决办法。 1.2采矿单位缺乏健全的认识和工作理念。很多采矿单位并没有专业的开采知识,由于采矿方法不够先进影响采矿的速度和质量。这些采矿单位更多的只注重利益,为了争取到最大的利益,为了能够开采出更多的矿产资源而添加了许多大型的开采设备,这种只重视硬件的投资导致了忽视了软件技术的开发,就相当于一个人要打开一个瓶子不知道需要旋转瓶盖而只是蛮力的生拉硬拽,最后导致的结果就是即使瓶盖打开也不能够在此把瓶盖拧上那样反复循环了使用,而是一次性将其破坏,至于瓶子里的水也会因瓶盖破裂的一瞬间而损失,矿产资源也是一样,在大型机器的使用中不注意技术也会使矿产受损失。 1.3缺乏健全的信息资源管理系统。截止到目前,国内一些发展规模较大的采矿企业对矿山信息化的重视度很高,并且已经采取实际行动在企业内部建立了一套最基本的矿业信息资源管理系统,甚至利用互联网通信网络技术在计算机网络平台上开通了企业自己的内部通信网络。但是,在这些所开通的企业通信网络中,其仅仅只是一种存在形式,并没有利用现有的网络资源对企业内部通信网络进行扩充,或者进行深层次的信息资源开发工作。这使得采矿企业所构建的内部通信网络与信息资源管理体系形同虚设,并不能在采矿作业中发挥真正的作用,影响了矿山信息化建设的步伐。 2利用GIS技术进行勘测矿产资源 根据研究工作的程度不同,将进行矿产资源评价的方法分为经验型与理论型。理论型是在没有已知矿床或已知矿床很少的情况下,信息通过遥感和地球物理数据推断而来只能在对遥感等基础数据的分析下,采用简单的分级和以知识为基础的方法。对于经验模型法,我们主要采取以下步骤完成矿产资源评价:搜集研究区内与成矿有关的地质、矿产、构造、地球化学、航磁、重力及遥感资料等。对数据进行预处理,建立多元信息数据库,为下面的工作做好数据准备。对搜集的资料进行详细的分析,将区内的实际环境与已知的矿床类型的有关资料进行对比,确定区域可能的矿床类型。根据区域地质背景,结合数据处理结果,研究区域成矿规律,确定矿床类型的概念模型和描述性模型,建立多元信息找矿模型,列出各信息中的找矿标志。 对模型进行定量化与转换后,根据量化后的模型,对专题数据的处理,根据所选的空间分析方法,应用GIS进行综合分析得出最终结果确定找矿有利地区或靶区。根据确定的特征信息与成矿模型、预测模型计算资源量。同时,将结果编制成果图件。 3结束语 通过科学技术人员的不断努力,我国矿产资源的开采变得更为有效,不仅提高了开采质量同时还降低了开采风险,而且还更好的将可持续发展战略更好的实施。对于GIS技术还需要更好的进一步完善,还可以被人们更充分的开发利用,创造更多的价值。随着时代的进步,人口不断增加,资源的不断使用和耗能,资源枯竭是人类最为担忧的问题,只有通过研发更好的科学技术解决问题才是根本途径。无论是不可再生资源还是可再生资源都需要人们节约使用,矿产资源同样如此都需要人们充分的开发利用和保护。GIS技术的诞生实现了人们的意愿,但这远远不是终点,这只是一个开始,人类需要不断的开拓进取,找到越来越好的矿产资源勘探预测方式,保护资源不受过度开采。 作者:徐显武单位:黑龙江省地质矿产测试应用研究所 地质矿产论文:地质矿产勘查及找矿技术 1针对地质矿产资源勘查注意问题 1.1当地质勘测对象同为成矿时注意的问题对于时代不同以及类型不同的矿中均有可能存在一种相对稳定的同为成矿作用,此种现象在一些规模比较大并且稳定性比较强的大规模矿床形成中表现尤为明显。对于矿产地区,可以对工作区域的地壳活动特点进行分析,结合地质环境以及地质事件来初步判断矿产资源形成的地质环境、分别等信息。 1.2在实地考察中要遵循矿产分布规律进行勘测遵循矿产分布规律,是地质矿产勘查的重要前提。沿着有利成矿区域勘查,要对区域内大的断裂以及其地质构造进行更为深入的研究,准确掌握区域成矿与地质构造之间的关系,进而可以更有效的分析出管制矿田矿床分布的次级断裂结构特征。例如横向矿带规律,矿床、矿田等断裂结构多与控制区域或者矿带的深大断裂呈大角度相交产出,并且可以以一定的间距近乎平行的排列方式出现。 2地质矿产资源勘查中采用的探测勘测方法 2.1在矿产资源勘测时采用物化探测勘查方法了解成矿区的成矿规律是进行地质勘查的关键,通过对深部矿区成矿环境、成矿演化以及成矿系统等多方面的研究分析,可以确定矿床的深度空间和制约因素,进而可以发现深部矿床。想要寻找深度矿,必须要加强对成矿系统的研究,对矿床的类型形成一定认识,掌握矿床空间分布的特征。一方面,可以应用物探技术来完成深度找矿。物探技术的应用可以有效寻找矿产能源、非金属矿床以及有色金属矿产等,其主要研究的内容包括重力、电、磁效应、地热、放射以及地震。在进行地质勘查时确定是否应用此种勘查技术,首先必须要对勘查区域地层、矿石以及岩体等进行测量,准确掌握各种参数以及性能,对测量数据进行分析,并根据分析结果来确定是否应用。另一方面,应用化探技术深度找矿。化探技术主要应用于金属矿产的查找,以土壤测量法、水系沉积物测量和矿床原生晕法等为代表的一种勘查方式。现在露头矿和近地表矿的开采逐渐趋于殆尽,想要满足社会发展对能源矿产的需求,必须要加强寻找勘查深度矿的研究力度。随着科学技术的发展,通过使用灵敏度高、精确度高的化学仪器可以更好的发挥化探技术勘查效果,需要专家对此方面进一步研究。 2.2在矿产资源勘测中采用地磁测量勘查方法地磁测量主要是以不通知时间不同空间地球磁场变化数据为基础,对其进行研究并判断矿产资源位置的一种勘查方法。此种方法主要由四部分组成,即陆地磁测、航空磁测、海洋磁测以及卫星磁测,而根据测量的目的不同又可以分为区域性测量、地方性测量以及全球性测量。海洋磁测主要是利用呆在一起的船只对海洋进行地磁测量的一种方式,对获取海洋地底信息、研究海洋地质以及编制地磁图等提供了重要的数据基础。陆地磁测主要是通过应用质子旋转磁力仪来测量地磁强度,为地质矿产的勘查提供数据支持。区域航空磁测主要是利用航空磁测资料对地球进行大范围的物理测量,以此来判断断裂、磁性地层等。此种测量方式对于地面磁测效果并不理想,但是对于勘查石油矿、金属矿等具有良好效果。 3结束语 人类社会中经济与科学技术是在逐渐进步的,这两者的进步会带动整个人类社会方方面面的进步。地质资源勘测也同样在进步,因为有了更先进的地质资源勘测技术,可以更全面的帮助人类了解自己生活的环境,让人类知道资源还存在多少。地质资源的勘测就像是一个家庭对积蓄的整理一样,只有了解人类还有多少可用的资源,才能够更好的安排今天的生活方式,人们必须为了长远的生存发展做打算。国家的地质资源就类似于每个家庭的资产,当资产金额不足时就要想尽办法提升资产,节约使用资产,同理国家也在进行能源再生的研究也在进行合理运用地质资源。人类不会再像个不懂事的娃娃肆意的挥霍自己的财富,因为人类社会经历了风雨在不断的进步成长。 作者:徐显武单位:黑龙江省地质矿产测试应用研究所 地质矿产论文:谈论地质矿产勘探找矿方法 1前言 近年来,我国加大投资力度倾斜地质找矿勘查,就目前的区域地质矿产调查工作,笔者认为很有代表性,即以先进的地质成矿理论为指导,采用地、物、化、遥等综合有效的找矿方法和手段,开展全面找矿工作,充分发挥出地勘资金应有的价值。不可否认,地质找矿本身具有很大的风险,但是我们如果能够合理地利用某些勘查手段,那么一定会获得很好的收益。 2地质勘查工作的案例引证 其主要工作内容包括区域地质矿产调查、地球化学勘查(包括水系沉积物与土壤地球化学测量)、地球物理勘查、遥感解译验证、矿产检查和综合研究等。 2.1地质路线填图 1:5万区域地质填图是以先进地质理论为指导,以地质研究为基础的地质填图方法技术。地质填图调查的路线布设以解决地质找矿问题为原则,总体上路线布设以穿越法为主,辅以追索法,横穿地质体、构造线、异常区、成矿远景区则相应布设了主干路线。线距在500~800m,点距在300~500m。 2.2实测地质剖面 对各地质体及重要异常区均布设了1~2条剖面,控制了含矿地质体的分布和重要构造带的展布。火山机构、侵入岩体、矿(化)点均有剖面控制,重要的火山机构相应布设了“十”字或“丁”字形路线精测剖面。测制目的以解决重要地质问题、矿产问题和控制化探异常为原则,尽可能选择地层和其它地质体、矿(化)体、异常等出露相对齐全区段,通过槽探工程揭露进行测制。 2.3物探工作 1:2万高精度磁法测量工作:本次工作共完成200X20m网度高磁测量面积20km:,磁测物理点5579个,达到了预定的200x20m网度高精度磁法测量任务工作量的要求。野外生产使用捷克生产的PMG一1型质子磁力仪3台,其中2台用于测量工作,1台作日变观测。按照面高精度磁测技术规程》(DZ/T0071—93)的要求,在开工生产前和工作结束后,对3台仪器的一致性、噪声均进行了校验测试。1:2万檄电中梯工作:目的是利用激电中间梯度法在化探异常区寻找激电异常,并确定其走向,以期发现矿(化)体。仪器选择:选用仪器为重庆地质仪器厂生产的5kW大功率激电仪,接收机型号DJS一8。激电中间梯度装置进行野外测量,取得的参数是视极化率("s)和视电阻率(ps)。供电极距AB为1200m,测量极距MN为40m,点距为20m。采用一台发送机供电,三台接收机测量。工作前,对三台接收机进行了一致性对比试验,结果三台仪器的一致性良好。 2.4化探工作 样点主要布设于l、2级水系中,3级以上水系不布样。长度大于300m的水系有样点控制;采样点分布均匀,无重复控制现象,采样密度为4.14点/km。在个别或局部小格水系不发育地段,为避免出现连续采样空格,每小格采集2~4个土壤样。选择在有利于砂砾质沉积和各种粒级混杂堆积的活动流水线上、河床底部,要在水系沉积物分选性差的部位取样。避免在早期河漫滩及岸边泥炭堆积与有机质淤积部位采样。对于汇入沼泽的水系,尽量在其上游山口处采样。分析数据后,对数据进行100%的校对,确保准确无误后,将全部样品分析数据与对应的样品编号、横坐标、纵坐标、所属地质单元连接起来,然后运用相关软件进行数据处理。图件编制:地球化学图件主要采用MAPGIS软件编制。 2.5遥感工作 本区l:5万矿调中遥感地质解译工作重点是:区域构造格架解译,辅助地质填图解译,已知成、控矿地质体、地质构造追索圈定,与成、控矿相关的遥感线、环形特征影像提取以及隐伏岩体圈定等,通过ETM影像可以清晰的辨别出各类解译标志,大致解译出地质界线,再通过野外验证能够更加有效快速的进行和指导地质填图,大大的提高了工作效率和精度。矿产地质方面,通过ETM影像可以大致查明与矿(化)体有关的线性或环状构造,能够有效的指导槽探的布置和找矿的准确性。 2.6探矿工程 区内探矿工程以探槽为唯一手段,探槽开口宽1.5x2.Om,为防止槽壁坍塌,落石伤人,槽口两侧各清出0.5m宽以上的安全通道。施工后槽底宽在0.6—1.0m,掘进基岩厚度一般为0.3—0.5m,最大为1.0m。探槽完工验收后,首先进行了槽底清理,完成编录后布设取样位置,然后逐一采集刻槽样及相关样品,主要依靠基岩样品来取得直接找矿信息,所以探槽施工质量尤为重要。探槽施工基本达到地质目的,探槽中采集的样品质量可靠,可完全用于找矿及科研。 2.7综合研究工作 1:5万矿调的综合研究工作要求对实测的地、物、化、遥等找矿信息进行综合分析和资料的综合整理(包括已有资料整理),分析区域成矿地质背景,开展矿产预测,编制综合成果图及成矿预测图,科学划分成矿远景区带,并圈定成矿远景区,总结区域成矿地质条件和成矿规律,确定找矿标志,优选找矿靶区,对区域矿产潜力做出综合评价。 2.8取得的矿产成果 ①在重点找矿靶区中共圈出土壤单元素异常360个,经地表工程验证HtI一1、HtI一2组合异常中圈定金矿化体2处;HtllI一1组合异常中发现金钼矿化体l处、钼矿化体1处;HtV一1组合异常中发现金矿化体1处。②电法测量控制了一个视极化率异常,异常长大于1800m,平均宽在300m左右,极化率最高值在6。88,2。激电异常与土壤HtlI一1组合异常完全套合,地表工程验证有铅锌矿化蚀变。 3结束语 利用单一找矿方法存在许多问题,有时甚至会给某个有望地区判处死刑,致使其他地质部门不再对其进行继续查证工作,这对有限的矿产资源无疑是一个巨大损失,因此希望能够引起相关部门的高度重视和密切关注,建议在今后的找矿工作中,综合多种勘查方法加以查证,以期取得更好的经济效益。近年来随着科学技术的发展,还出现了不少勘查方面的新理论,因此我们应重视新理论、新技术、新方法的利用,同时结合以往多种勘查手段,以期提高矿床发现潜力,取得显著的经济效益。 地质矿产论文:地质矿产勘探遥感找矿技术 1遥感技术的找矿应用 1.1直接应用——遥感蚀变信息的提取 岩浆热液或汽水热液使围岩的结构、构造和成分发生改变的地质作用称为围岩蚀变。围岩蚀变是成矿作用的产物,围岩蚀变的种类(组合)与围岩成分、矿床类型有一定的内在联系,围岩蚀变的范围往往大于矿化的范围,而且不同的蚀变类型与金属矿化在空间分布上常具规律可循,因此,围岩蚀变可作为有效的找矿标志。 1.1.1蚀变遥感异常找矿标志 围岩蚀变是热液与原岩相互作用的产物。常见的蚀变有硅化、绢云母化、绿泥石化、云英岩化、夕卡岩化等。 1.1.2信息提取的实现 与地物发生反射、透射等作用的电磁波是地物信息的载体,地物的光谱特性与其内在的物理化学特性紧密相关,物质成分和结构的差异造成物质内部对不同波长光子的选择性吸收和反射。具有稳定化学组分和物理结构的岩石矿物具有稳定的本征光谱吸收特征,光谱特征的产生主要是由组成物质的内部离子、基团的晶体场效应或基团的振动效果引起的。各种矿物都有自己独特的电磁辐射,利用波谱仪对野外采样进行光谱曲线测量,根据实测光谱与参考资料库中的参考光谱进行对比,可以确定出样品的吸收谷,识别出矿物组合。根据曲线的吸收特征,选择合适的图像波段进行信息提取。根据量子力学分子群理论,物质的光谱特征为各组成分子光谱特征的简单叠加。传感器在空中接收地表物质的光谱特性,根据量子力学分子群理论,物质的光谱特征为各组成分子光谱特征的简单叠加。传感器在空中接收地表物质的光谱特性,因为探测范围内有干扰介质存在(白云、大气、水体、阴影、植被、土壤等),因此,在进行蚀变矿物信息提取时,根据干扰物质的光谱曲线出发,进行预处理消除干扰。主要造岩矿物成分(0,si,A1,Mg)的振动基频在可见——近红外区不产生诊断性吸收谷的谱带。不同类型的矿物蚀变会引起Fe,Fe,OH一,中某一类的变化,Fe2+,Fe3+,OH一,CO:在可见一近红外区可产生岩石谱带中的不同吸收谷组合,例如,在0.4~1.3um范围内的光谱特性是因为矿物晶格结构中的Fe,cu等过渡性金属元素的电子跃迁引起的;1.3~2.5的光谱特性是由矿物组成中的CO:,OH口HO引起的。根据吸收谷所处的波长位置、深度、宽度、对称性等特征进行处理,提取相应的蚀变遥感异常(遥感异常)。现在应用的数据有多光谱TM,ETM+,ASTER数据以及少量的高光谱与微波遥感数据等。蚀变遥感信息在整景图像上信息占有份额低,但局部地区的信息并不微弱,因此即使是微弱的蚀变异常也可以被检测出,试验证明,遥感信息检测的蚀变检出下限优于1/20000。目前遥感找矿蚀变异常信息的提取有多种方法,例如波段比值法、主成分分析法、光谱角识别法和MPH技术(MaskPCAandHIS)、混合象元分解等。“ETM+图像数据的综合遥感找矿蚀变异常信息的提取”、“ETM+(TM)蚀变遥感异常提取方法技术”都取得了一定的成果。在蚀变遥感信息提取和应用研究中,形成了~套独特的技术,即“去干扰异常主分量门限化技术”,包括:①预处理:校正及去干扰,校正包括系统辐射校正、几何校正、大气粗略校正;干扰包括云、植被、阴影、水、雪等的去除。②信息提取:以整景的TM(ETM+)图像遥感异常信息的提取为主,其方法以PCA主分量分析为主,比值法为辅,同时用光谱角分析法对所获得的主分量异常进行筛选,然后进行门限化分级处理,以获得分级异常图。由于涉及到的矿床类型、规模、控矿要素、蚀变类型以及矿产勘查程度不同,仅靠单一的处理方法不利于异常信息的提取,因此需要多种方法的有效组合,一种方法为主其他方法为辅这些遥感信息提取技术在资源勘探过程中发挥了很大的作用,目前,利用围岩蚀变找矿已经取得了很好的效果。 1.2遥感技术间接找矿的应用 1.2.1地质构造信.息的提取 内生矿产在空间上常产于各类地质构造的边缘部位及变异部位,重要的矿产主要分布于扳块构造不同块体的结合部或者近边界地带,在时间上一般与地质构造事件相伴而生,矿床多成带分布,成矿带的规模和地质构造变异大致相同。遥感找矿的地质标志主要反映在空间信息上。从与区域成矿相关的线状影像中提取信息(主要包括断裂、芍理、推覆体等类型),从中酸性岩体、火山盆地、火山机构及深亨岩浆、热液活动相关的环状影像提取信息(包括与火山有关的盆地、构造),从矿源层、赋矿岩层相关的带状影像提取信启、(主要表现为岩层信息),从与控矿断裂交切形成的块状影像及与感矿有关的色异常中提取信息(如与蚀变、接触带有关的色环、色带、色块等)。当断裂是主要控矿构造时,对断裂构造遥感信息进行重点提取会取得一定的成效。遥感系统在成像过程中可能产生“模糊作用”,常使用户感兴趣的线性形迹、纹理等信息显示得不清晰、不易识别。人们通过目视解译和人机交互式方法,对遥感影像进行处理,如边缘增强、灰度拉伸、方向滤波、比值分析、卷积运算等,可以将这些构造信息明显地突现出来。除此之外,遥感还可通过地表岩性、构造、地貌、水系分布、植被分布等特征来提取隐伏的构造信息,如褶皱、断裂等。提取线性信息的主要技术是边缘增强。 1.2.2植被波谱特征的找矿意义 在微生物以及地下水的参与下,矿区的某些金属元素或矿物引起上方地层的结构变化,进而使土壤层的成分产生变化,地表的植物对金属具有不同程度的吸收和聚集作用,影响植叶体内叶绿素、含水量等的变化,导致植被的反射光谱特征有不同程度的差异。矿区的生物地球化学特征为在植被地区的遥感找矿提供了可能,可以通过提取遥感资料中由生物地球化学效应引起的植被光谱异常信息来指导植被密集覆盖区的矿产勘查,较为成功的是某金矿的遥感找矿、东南地区金矿遥感信息提取。不同植被以及同种植被的不同器官问金属含量的变化很大,因此需要在已知矿区采集不同植被样品进行光谱特征测试,统计对金属最具吸收聚集作用的植被,把这种植被作为矿产勘探的特征植被,其他的植被作为辅助植被。遥感图像处理通常采用一些特殊的光谱特征增强处理技术,采用主成分分析、穗帽变换、监督分类(非监督分类)等方法。植被的反射光谱异常信息在遥感图像上呈现特殊的异常色调,通过图像处理,这些微弱的异常可以有效地被分离和提取出来,在遥感图像上可用直观的色调表现出来,以这种色调的异同为依据来推测未知的找矿靶区。植被内某种金属成分的含量微小,因此金属含量变化的检测受到谱测试技术灵敏度的限制,当金属含量变化微弱时,现有的技术条件难以检测出,检测下限的定量化还需进一步试验。理论上讲,高光谱提取植被波谱的性能要优于多光谱很多倍,例如对某一农业区进行管理,根据每一块地的波谱空间信息可以做出灌溉、施肥、喷洒农药等决策,当某农作物干枯时,多光谱只能知道农作物受到损害,而高光谱可以推断出造成损害的原因,是因为土地干旱还是遭受病虫害。因此利用高光谱数据更有希望提取出对找矿有指示意义的植被波谱特征。 1.2.3矿床改造信息标志 矿床形成以后,由于所在环境、空间位置的变化会引起矿床某些性状的改变。利用不同时相遥感图像的宏观对比,可以研究矿床的剥蚀改造作用;结合矿床成矿深度的研究,可以对类矿床的产出部位进行判断。通过研究区域夷平面与矿床位置的关系,可以找寻不同矿床在不同夷平面的产出关系及分布规律,建立夷平面的找矿标志。另外,遥感图像还可进行岩性类型的区分应用于地质填图,是区域地质填图的理想技术之一,有利于在区域范围内迅速圈定找矿靶区。 2遥感找矿的发展前景 2.1高光谱数据及微波遥感的应用 高光谱是集探测器技术、精密光学机械、微弱信号检测、计算机技术、信息处理技术于一体的综合性技术。它利用成像光谱仪以纳米级的光谱分辨率,成像的同时记录下成百条的光谱通道数据,从每个像元上均可以提取一条连续的光谱曲线,实现了地物空间信息、辐射信息、光谱信息的同步获取,因而具有巨大的应用价值和广阔的发展前景。成像光谱仪获得的数据具有波段多,光谱分辨率高、波段相关性高、数据冗余大、空问分辨率高等特点。高光谱图像的光谱信息层次丰富,不同的波段具有不同的信息变化量,通过建立岩石光谱的信息模型,可反演某些指示矿物的丰度。充分利用高光谱的窄波段、高光谱分辨率的优势,结合遥感专题图件以及利用丰富的纹理信息,加强高光谱数据的处理应用能力。微波遥感的成像原理不同于光学遥感,是利用红外光束投射到物体表面,由天线接收端接收目标返回的微弱回波并产生可监测的电压信号,由此可以判定物体表面的物理结构等特征。微波遥感具有全天时、全天候、穿透性强、波段范围大等特点,因此对提取构造信息有一定的优越性,同时也可以区分物理结构不同的地表物体,因为穿透性强,对覆盖地区的信息提取也有效。微波遥感技术因其自身的特点而具有很大的应用潜力,但微波遥感在天线、极化方式、斑噪消除、几何校正及辐射校正等关键技术都有待于深入研究,否则势必影响微波遥感的发展。 2.2数据的融合 随着遥感技术的微波、多光谱、高光谱等大量功能各异的传感器不断问世,它们以不同的空间尺度、时间周期、光谱范围等多方面反映地物目标的各种特性,构成同一地区的多源数据,相对于单源数据而言,多源数据既存在互补性,又存在冗余性。任何单源信息只能反映地物目标的某一方面或几个方面的特征,为了更准确地识别目标,必须从多源数据中提取比单源数据更丰富、有用的信息。多源数据的综合分析、互相补充促使数据融合技术的不断发展。通过数据融合,一方面可以去除无用信息,减少数据处理量,另一方面将有用的信息集中起来,便于各种信息特征的优势互补。数据的融合包括遥感数据间的融合、遥感数捱与非遥感数据的融合。融合技术的实现方法有多种,简单易行的是对几何配准后的像元逐点进行四则运算或HIS变换,还有一些方法是对多源数据先进行预处理(特征提取、判别分析)后再进行信息融合,主要的方法有代数运算融合、小波变换融合等。蚀变矿物特征光谱曲线的吸收谷位于多光谱数据的波段位置,因此可以识别蚀变矿物,但是波段较宽,只对蚀变矿物的种属进行分类。与可见一红外波段的电磁波相比,雷达波对地面的某些物体具有强的穿透能力,能够很好地反映线性、环性沟造。雷达图像成像系统向多波段、多极化、多模式发展,获取地表信息的能力越来越强。总的来说,多光谱、高光谱数据的光谱由线特征具有区分识别岩石矿物的效果,所以对光学图像与雷达图像进行融合处理,既能提高图像的分辨率、增强纹理的识别能力,又能有效地识别矿物类型。尽管融合技术的研究取得了一些可喜的进展,但未形成成熟的理论、模型及算法,缺乏对融合结果的有效评价手段。在以后的研究中,应该深入分析各种图像的成像机理及数据间的相关性、互补性、冗余性等,解决多源数据的辐射精校正问题,发展空间配准技术。 2.33S的结合 3s是遥感(RS)、地理信息系统(GIS)及全球定位系统(GPS)的简称。利用GPS能迅速定位,确定点的位置坐标并科学地管理空间点坐标。海量的遥感数据需庞大的空间,因此要有强大的管理系统,随着当今人力资源价格的升高,在区域范围内找矿时,遥感表现出最小投入获得最大回报的优势,那么RS与GIS的结合也势在必行,因为GIS更有利于区域范围的影像管理及浏览。随着3S技术发展,遥感数据的可解译程度与解译速度得到进一步提高,目前,地质工作者尝试将3S与VS(可视化系统)、CS(卫星通讯系统)等技术综合应用,取得了较好的效果。 2.4图像接收、处理及信息提取技术的发展完善 由传感器接收的地物光谱信息传到地面接收站,在计算机操作平台上进行图像的处理以及遥感信息提取。随着传感器的发展、数据量的增大,从海量的遥感数据中提取有用的、相对微量的找矿信息不是一件容易的事,传感器的发展是信息提取的前提,图像处理技术的开发是信息提取的关键。为了提取更客观有效的找矿信息,需要进行以下几方面的工作: (1)进一步发展高分辨率传感器,以便接收更微弱、细小的地质信息; (2)加强信息提取方法的研究解决计算机处理的技术问题,例如补偿信号在传感器的误差、校正辐射、地形起伏等引起的图像失真等; (3)在选择参与信息提取的波段时,深入波段选取依据的理论研究,例如进行岩石样品的光谱测试,矿物识别与分析是遥感地质信息提取的核心,所以需要确定不同类型的矿物在各波段的吸收性。同样在利用植物地化找矿时需配套精密的物质成分分析仪器及技术等; (4)遥感图像处理海量数据,经处理后的一景图数据量很大,为保障数据处理速度,需要强大的计算机技术(硬件与软件)支撑,:图像处理中要将算法转化为计算机的可识别语句,需要计算机语言的发展。发展有利于提高遥感图像的信噪比、优化信息提叉的软件平台,实现不同格式图像问的兼容性。 3结束语 综上所述,遥感技术作为矿产勘查的一种手段应用于找矿,取得了一定成就。遥感技术的直接应用是蚀变遥感信息的提取,遥感技术的间接应用包括地质构造信息、植被的光谱特征及矿床改造信息等方面。遥感找矿具有很大的发展前景的领域主要有:高光谱数据、数据融合技术、3s的紧密结合、计算机技术的发展。遥感技术在地质找矿中的应用包括直接应用和间接应用:直接应用是指遥感蚀变信息的提取,间接应用则包括地质构造信息、植被的光谱特征及矿床改造信息等方面。 地质矿产论文:试论新形势下地质矿产勘查及找矿技术 摘要:矿产资源在我国能源中占据较为重要的地位,由于矿产资源的不可再生性,不断地寻找新的矿产资源成为较为急切的问题。文章对于新形势下地质矿产勘查及找矿技术的讨论,对此将会有指导性的意义。 关键词:新形势;地质矿产;矿产勘查;找矿技术;矿产资源 1 矿产以及勘查现状 矿产作为我国较为重要的能源,在我国人民的生活中有着很大的作用,了解其现状,能在一定程度上指导我们对于矿产的勘查。面对当前新的发展形势,中国社会经济对能源资源的需求不断上升,但是综合中国国情来看,中国地质矿产的发展相对落后。为了与中国快速发展的社会经济相适应,必须深入对中国矿产资源的合理开采和高效利用加以研究。 1.1 资金的保障不强 我国矿产也有过“黄金十年”的经历,在这近十年时间内,一直保持着增长的趋势,因此对于矿产地质的勘查也有着需要上的不同,到了2013年,这种状态发生了一些改变,呈逐渐下降的趋势。虽然下降了,但是基于较大的基础,下降的趋势不是很大的情况下,整体还是较为高的。随着我国能源与矿产资源需求结构发生重大变化,国家新型工业化、城镇化和绿色化发展战略,“中国制造2025”、“一带一路”等战略的实施,也对矿产的勘查等方面有着积极的推动作用。矿产作为我国较为重要的能源,在我国人民的生活中有着大的作用。但是最近几年来矿产的储备增长得较慢,进入危机的矿产资源也逐渐变多,随着难度的加大和缺乏技术的创新,勘查也变得越来越难。我国对于矿产勘查的投入不能很好地支持技术等方面的提升,阻碍了矿产资源的勘查等。 1.2 科技没有较好的创新 随着较易发现和开发的矿产资源的不断减少,寻找矿产的难度越来越大,更多的情况下会出现较为危险的现象,在科技不断进步的今天,本该通过更加高效的方法和技术对于矿产的勘查等提供帮助,但是就现状而言,当前我国矿产勘查作业过程中,最为常见的还是按照人工勘查的传统方法,这使得整个勘察工作过程变得效率极其低下,特别是在一些地形较为复杂、区域存在一定危险的情况下,人工矿产勘查的工作范围非常有限。除此以外,当前地质勘查部门的相关矿产勘查设备还是比较老套,使用的矿产勘查技术手段缺乏创新,对整个矿产勘查工作流程缺乏整体的合理性规划,进而造成矿产勘查过程效率低下,出现人员伤亡事故的概率居高不下,所以为了保证我国矿产勘查工作的高效率、少伤亡,我国相关地质勘察部门有待在技术人员的培养和技术的创新方面进行加强。 2 矿产勘查原则 有较好的勘查原则,会让技术人员和研究人员有据可循,能够为经验较少的人员积累较为可靠的实际的经验,也能够依据原则选取最佳的技术方法,最终实现经济最大化和利益最大化的同时,兼顾各个方面使其达到最优的方面。在实际矿产勘测中,要综合地质勘测的商业性和经济性,把握矿产勘查与环境地质勘测的统一,协调中央与地方的地质矿产勘测的侧重点,统筹不同区域之间的工作,发挥地质勘测的基础性的作用,更好地为找矿工作的开展与实施奠定基础。 2.1 因地制宜 由于矿产的形成需要很长的时间,在地壳运动等方面也是较为复杂的,会涉及到底层的断裂等现象,所以在不同的地区可能产生的原因不同,在勘查的过程中要对不同的地方进行不同的勘查。在进行这些勘测等类的工作时,我们必须深入地了解,并且把握好中国的地质条件,与此同时,掌握相关的资源分布规律。这些要与中国国民经济发展布局以及社会经济发展需求的原则相一致,遵循社会发展的布局的一定规律。结合人口分布、土地利用以及基础设施建设等各方各面的内容,合理地制定出地质矿产资源勘测的区域布局,更好地推动中国地质矿产资源勘探工作的开展。大量勘查实践证明,只有从矿床实际情况出发,按照实际需要决定勘查的各项工作,才能取得比较符合矿床实际的勘查效果。如果不计实际,随便想象,将会带来很多不必要的麻烦。因此必须加强矿床各方面特征的观察研究,同时又要加强地质、设计和建设单位的方面结合,使勘查工作既符合矿床地质实际,又能满足矿山建设的实际需要。 2.2 循序渐进 所有的技术都是很庞杂的,在较短的时间以及跨度上不能较为透彻地理解和掌握核心。关键的是对于计划地层的信息状况的获取,重视产生矿的地质的特点,寻找当地的相关的或相似的地质信息,从而更好地指导对于矿产资源的寻找。地质勘查是一项具有一定难度的工作项目,在地质勘查过程中需要考虑多方面的因素,涉及到许多复杂精细的环节,而不同的环节需要一定的地质勘查相关知识的支持,此外,还需要结合当地地形条件,听从相关专业人士的经验总结,最终才有可能发现矿产资源。因此,矿产勘查过程不能急于求成,需要相关人员静下心来循序渐进。在勘查的过程中要对所需要的知识不断的进行补充式的学习,从现象到本质,从表面深内里,从已知的知识延伸到未知的知识,对所需的资料进行不断的收集和积累,对于经验也要不断进行反思和总结。 2.3 全面 由于在一些工作和研究中,要对各个方面同时的进行要求,这样的结果才会较为具有全面性。但是不管做什么事,都要有所侧重,把握好重心。对于重点矿区以及矿种,其勘测工作要进行有效的突出和侧重,提高中国地质矿产资源勘测的精确度和有效度,根据实际发展的需要,对地质矿产资源勘探工作的领域进行拓宽。由于矿产的形成需要很长的时间,在地壳运动等方面也是较为复杂的,会涉及到底层的断裂等现象,所以在不同的地区可能产生的原因不同,在勘查的过程中要对不同的地方进行不同的勘查。在具体的实践过程中,要不断从各个方面进行探查,争取较为全面地搜集到所需要的信息和资源。如对地质环境、矿体的形状和量的大小进行勘察,对于所用的技术根据具体的条件等进行合理的选择和研究。 2.4 综合评价 大部分黑色及有色金属矿床和部分非金属矿床都含有多种有益组分,其中包括极为重要的稀有及分散元素。另外,某些元素由于地球化学性质相似及成矿的多期性,常共生或伴生。因此,在勘查工作中,对矿床的主要矿产进行研究和评价的同时,必须对伴生有益组分和共生或伴生矿产进行综合研究、综合评价。具体的实践的过程中,要不断从各个方面进行探查,争取较为全面地搜集到所需要的信息和资源。如对地质环境进行勘察,对于所用的技术根据条件进行合理的选择和研究。实行综合评价,既可以提高矿产勘查成效,避免重复工作,又可以提高矿床的工业价值,甚至会使原来认为无工业价值的贫矿变为可供综合开发利用的工业矿床。矿石的形成经历过较为漫长的时间,而导致的结果是有较为复杂的成分,所以对于所找到的矿产进行评估的时候要从多个方面、各个角度进行考虑,考虑其优点和缺点、有益成分和有害成分,较为全面地分析才会使得出结果更加可靠。 2.5 经济合理 矿产作为有重要地位的能源,涉及到很多的技术人员等的分配和应用,所得的收益也是需要合理把控的。对于支出也要很好的规划,提高经济效益,为国家的经济做出应有的贡献。由于矿产的形成需要很长的时间,在地壳运动等方面也是较为复杂的,会涉及到底层的断裂等现象,所以在不同的地区可能产生的原因不同,在勘查的过程中要对不同的地方进行不同的勘查。所有的原则是对立统一的,既要单独满足各方面的要求的前提下,又要相互进行兼顾项的实现,实现全局的最大化。 3 新形势下地质矿产勘查及找矿技术 3.1 研究产矿的地质特点 为了配合对于未知矿地的寻找,要对于已知的已经产矿的地区进行研究。研究已经存在矿产的区域的地质环境、地理特点等静态的信息。除此之外,动态的地壳的运动也是生成矿的一大原因,要研究当地的地壳运动与地层之间的断裂现象。对于已知的信息进行合理的储备有助于对于研究人员经验方面的提升和技术熟练度的增强,也为以后多方便的勘查奠定了可靠的基础。 3.2 预测可能出现矿的地区 基于以上对于已知的出现矿的地区的知识的储备,研究人员对于矿产进行勘察时可以以此为经验知识,然后对于相关地区的现象以及特征的收集,最后与已知的信息相对比,将会较大可能地确定该地域是否有矿,大大提升了判断的准确率。因此,最关键的是对于计划地层的信息状况的获取,重视产生矿的地质的特点,寻找当地的相关的或相似的地质信息,从而更好地指导对于矿产资源的寻找。 4 结语 面对当前新的发展形势,中国社会经济对能源资源的需求不断上升,但是综合中国国情来看,中国矿产地质的发展相对落后。为了与中国快速发展的社会经济相适应,必须深入对中国矿产资源的合理开采和高效利用加以研究。通过对新形势下的矿产资源的勘查和找矿技术的分析,将会指导研究以及工作人员更好地进行工作,能够为我国的矿产事业做出较大的贡献。所有的原则是对立统一的,既要单独满足各方面的要求的前提下,又要相互地进行兼顾项的实现,实现全局的最大化。我国对于矿产勘查的投入不能很好地支持技术等方面的提升,阻碍了矿产资源的勘查等。 地质矿产论文:谈如何提高地质矿产勘查及找矿技术 [摘 要]随着科学技术的发展,我国地质矿产勘查技术有了很大提高,但还存在着许多不完善之处,有待我们解决。究其原因,主要是受到传统勘查技术的影响,新技术、新设备还没有完全得到推广,新理念还没有完全接受。因此,现阶段我们需要加强地质矿产勘查技术的研究与创新,使人们充分认识到新技术的重要性,促进地质矿产勘查工作的顺利开展,为找矿提供更好的服务。 [关键词]地质矿产 勘查 找矿技术 现阶段,人们对于矿产资源的需求日益提高,需求量也不断增加,同时对矿产资源质量方面的要求也不断提高。为了适应当前经济发展的现状,地质矿产勘查技术也需要得到快速推广与应用,并且在实践中不断改进创新,充分运用现代高新科技,提高找矿技术,满足社会发展对于矿产资源的需求。 1 地质矿产勘查技术的改进和创新 1.1 我国地质勘查现状的不足 目前的形势下,我国的地质勘查事业主要的问题:(1)设备和资金投入相对不足,缺乏更好的硬件系统;(2)体制转换的特殊时期,面临着勘查队伍的调整和改进,使得工作力量减弱;(3)勘查技术相对较低,探测风险较大,严重阻碍了矿产勘查工作的进行;(4)勘查方案没有很好的部署和落实,勘查工作失去头绪。 1.2 整体部署的创新 很多工作的顺利的进行都是在一个良好部署的前提下,因此设计一个完善的计划,做一个整体的部署对于地质矿产勘查工作来说一个至关重要的环节。勘查时要将多个门类的专业技术积聚起来,发挥特长,重点研究。做好整个勘查计划的部署必须要做到几点:(1)目的性明确,根据市场上对资源的需求进行着重研究和探测。(2)引进国外先进的勘查技术,进行统一的部署和管理,制定相关的政策来约束该事业的发展。(3)中国目前的勘查状况为范围广、分散、项目小的特点,需要根据实际情况,将商业性的勘查和公益性的勘查相协调,统一部署和研究,将二者结合,突出重点。(4)重点关注矿产的优劣等级,对于重点勘查项目要做好优化配置。对于潜力股的资源需要加大设备的投入。(5)严格管理资源勘查与开发的单位或企业,对于不合格的单位或企业应取缔其勘查权利,不予颁发勘查证书。完善勘查行业的规范,制定相关的法律和政策,来保护和约束矿产勘查行业。 1.3 矿化信息的创新 在地质矿产的开发中了解矿化信息是必须要做的,矿化信息决定了矿产开发和勘查的关键问题。因为在探测矿产时,化探找矿和遥感探测具有很大的作用,能够很好的反映矿产资源的情况。例如在矿产评价时,只有正确掌握了矿产资源的位置和数目才能有效的进行开发和利用。如果只看到表面矿产信息好,忽视了地下矿产的情况,收益甚微。因为地下的剥蚀状况和地表的信息可能有很大差距,故要充分利用好矿化信息。 2 新形势下地质矿产勘查及找矿技术的研究 2.1 对可能形成矿的地质环境的研究 为了能够更有目的性地去找矿,首先,要对可能形成矿的地质环境进行研究。根据各个区域地质的改变,地理环境的特点,地质构造、地壳运动等地质变化,进行成矿的可能性分析和研究。由于地壳运动是矿物质生成的一个重要环节,我们可以通过对一片区域内的地壳运动的特点进行分析,进而研究和了解矿物质的形成。找到大的断裂带,就很容易找到区域矿带之间的特点,可以继续推测矿产资源的存在性及量的大小。 2.2 可能成矿区域的信息的采集及重视 丰富的找矿信息是地质勘查人员进行矿产作业部署的关键,这同时也是地质找矿工作中需要掌握的基本策略。对可能成矿区的所有的信息的重视,是一个地质矿产勘查工作者的习惯,只有依靠这些信息,才能更加有效地进行勘测,更快捷地寻找矿址。当勘测进行到地层深处时,勘察难度比地表要增加不少,这时候就需要借鉴先辈们、国际上带头人的勘测成果,结合实际已经得到的信息,运用先进的科技产品,运用先进的测量方法(比如地磁测量),进一步对地层深处进行勘察。另外,还要重视找矿信息中反应的剥蚀程度,不同的剥蚀程度,反应出来的信息也不同。一般不能只根据地表剥蚀程度来断言找矿前景的好与坏。有的时候,地表的信息反应良好,但是剥蚀程度较深,直接判断找矿前景不大,但是剥蚀程度较深,可能是因为在其深处隐藏着不同类型的矿产资源,甚至有可能隐藏着产能巨大的矿床。所以,我们在找矿的时候,一定要依据矿区的成矿规律,汇总所有的信息,认真研究分析对比,提高找矿信息的精准度,更好地指导找矿工作的开展。 2.3 注重总结矿产分布规律 矿产分布具有特定的规律,如果勘查人员能够总结出该规律,即可以使用矿区带找矿作业的方法,以此来提高找矿的效率。矿产分布规律的总结是使用上述方法的关键,尤其是大矿产分布规律,勘查人员需要更加认真仔细的总结,以此来为后期的矿产勘查提供依据。矿产分布规律的总结是建立在大量的地质构造研究的基础上,特别是对断裂相交情况的分析,尤其重要,这是找矿作业的基础。虽然不同类型的矿区其矿产分布规律略有不同,但是地质构造有很多相似的地方,完全可以互相作为参考借鉴,以此来提高我国整体的矿产勘查效率。 3 地形及工程测量方面 一般情况下,我们会采用大范围的坐标系统配合国家的基准点进行测量,来完成对地理位置的测定和勘探工作的测量工作。但是,有一些特殊的矿地,由于种种原因,没有在国家系统中设定基准点。这样的情况下,就需要全球定位系统的帮忙,借助GPS等先进技术探知确切的坐标数据,从而建立当地的坐标记录。 3.1 地质填图 我们一般在当地地址进行实际观察,严格按照同比例尺地址测量的要求标准,建立地质的填图。为了方便矿产勘查工作的开展,以及矿山建设的设计工作,我们一般采用大比例尺填图,而且,比例尺的选择侧重于矿床的规模、形态、勘察阶段的依据材料。在有特殊意义的区域要摆设地质点,而且要借助仪器绘制到图中进行标注。如果遇到薄矿层、标志层等有特殊意义的地质现象,也可以适当扩大标示。 3.2 传统地质方法 传统地质方法包括地质测量、砾石找矿、重砂找矿。地质测量法主要原理是利用地质理论,对工作区域内的地层构造、岩石特征进行全面的调研,掌握该区域的矿化信息,利用地质填图法将该区地质现象客观的反映到相应的地形图上。对矿化类型,控矿因素,矿床形成环境进行研究。此方法具有基础扎实、综合全面、可靠实用的优点。砾石找矿法是指以风化或矿化后的砾石为线索,沿某些特殊地质构造寻找矿产。多用于地形条件困难不易进入的地区,是发现固体矿产资源最原始的方法。其中河流碎屑法跟冰川漂砾法应用较为广泛。重砂找矿法是指以重砂为搜索线索,主要借助自身重力及地表水流运移堆积,形成重砂含量较高的区域,根据该区域与当地地质水文气象条件反推富矿地区位置。这种方法要求地质采样点要足够多,对重砂的测量与评价要具有对比性。其中重砂的采样方法又可以分为浅坑法、刻槽法、浅井法、砂钻法,这些方法主要应用在物性稳定的金属及非金属矿产资源勘查上。 3.3 地球化学法 地球化学法与重砂找矿法的原理相似,重砂找矿法是以重砂为线索,地球化学法是以地层中的有关元素为线索。根据地层元素找矿相对来说搜索区域较大,对于元素的运移、分散、堆积等会有更好的规律性。因此,用地球化学法可以找到更隐蔽,埋藏更深的矿藏。地球化学法针对的采样对象更宽泛,有岩石、土壤、水系沉积物、微生物、气体等。 4 结语 只有在实践中积累经验,科学地掌握矿产勘测的技术和找矿资源的新技术才能更好地完善地质矿产资源的勘察工作,为人类资源的永续性利用做出应有的贡献。 地质矿产论文:浅谈地质矿产勘查与找矿技术 摘 要:近年来,人们的生产生活对矿产资源的需求量日益增大,对矿产资源的开采力度也随之加大,矿产资源作为不可再生资源越来越紧缺。找矿工作的意义凸显起来。为此,在探讨矿产勘查及找矿应遵循的两大原则的基础上,分析了矿产勘查及找矿工作的主要内容和关键技术。 关键词:地质矿产勘查;找矿;原则;主要内容;技术 根据相关部门统计的数据,相比于之前,我国在2015年的固体矿产勘查中,在储量上出现了明显的增长趋势。比如铝土矿的储量增加了2.6亿吨,煤炭的储量增加了520亿吨,铁矿储量增加了47亿吨。这离不开我国地质勘探和找矿技术的发展和进步。回顾我国几十年的地质勘探发展史不难发现,在长期的地质勘探实践中,我们已经积累了丰富的找矿经验,形成了先进的找矿技术和找矿方法。与发达国家相比,从整体上看我们仍然一些问题,发展依然相对滞后,但是,在某些地区、某些技术上,我们也达到了世界先进水平。经过长期的地质勘探和找矿实践的发展,我国的固体找矿技术越来越具备了中国的特色。这些特色是基于我国多样化的地理条件及不同地区不同的地质地貌特点而形成的。下面就我国矿产勘查及找矿应遵循的原则和矿产勘查及找矿工作的主要内容和关键技术进行简要探讨。 1 矿产勘查及找矿应遵循的两大原则 1.1 科学规划,统筹实施 我国幅员辽阔,地大物博,各类矿产资源都非常丰富。地质勘探部门应该以我国社会发展的实际情况为依据,按照国民经济统筹发展的整体要求,进行地质勘查的规划工作。同时,要严格遵循我国矿产资源的地区分布规律,科学地组织和引导各类地质勘查和找矿工作的有序进行。在开展地质勘查工作的整个过程中,都要贯彻和落实科学发展观的要求,尤其是贯彻和落实以人为本的要求,统筹规划和处理好中央与下属各地区地质勘查工作的关系、国内地质勘查事业发展与地质勘查事业对外合作的关系、商业性地质勘查工作与公益性地质勘查工作的关系等,使各类地质勘查工作都能够按照既定规划,统筹开展。只有这样才能充分地发挥地质勘查的基础性作用。此外,在统筹规划地质勘查工作时,要关照后续发展,比如勘查对环境的影响等。做好远景的部署与规划是开展好地质勘查的前提和基础。 1.2 遵循规律,合理布局 在地质勘探工作中,既要考虑我国地质地形的实际情况,又要考虑我国区域经济发展的实际情况。把二者结合起来,才能够实现地质勘探的最优化。首先,在实际的地质勘探中,要求勘探部门及工作人员对我国的地质地形情况做到谙熟于胸,能够非常准确的把握住我国矿产资源的分布情况、特点及开采价值等基础性问题。这是地质勘探工作能够顺利进行,和取得实效性的前提条件,也是合理布局的前提条件。其次,在实际的地质勘查和找矿工作中,不仅要求勘查部门及工作人员深刻明晰我国的地质地形情况和矿产资源分布情况、特点及开采价值等问题,还要求勘查部门及工作人员了解我国矿产资源分布区域的经济发展情况,风俗习惯情况,基础设施建设情况,人口数量、密度等情况,城镇化格局等等问题。只有把地质勘探和找矿工作与这些因素紧密结合,才能合理布局地质勘查工作,引导商业化地质勘探工作朝着有序、合理和科学的方向发展。 2 矿产勘查及找矿工作的主要内容 2.1 对生产矿山的勘查 在勘查生产矿山的时候,对于矿山服务年限,既要做到科学合理的利用和开发,也要做到科学合理的规划与设计。为此,要加强矿产勘查工作,增加生产矿山的储存量。要增加生产矿山的储存量,一是必须要扩大矿产勘探的范围。在原有勘探范围内,勘探部门已经做了许多勘探工作,要增加生产矿山的储存量是比较难得。扩大矿产勘探的范围,在新的地区进一步开展勘探工作,可以有效增加生产矿山的储存量。二是要提高勘探效率。以往的勘探工作之所以效果不明显,其中一个重要原因就是勘探效率不高,集中表现在新技术、新科技的运用不到位。因此,提高勘探效率,发展和运用新的勘探技术,对于增加生产矿山的储存量意义重大。此外,国土行政管理部门,要根据矿山企业矿产开采情况,对生产性矿山的开采情况进行及时而系统的监测和记录,并把相关档案资料保存好。 2.2 对闭坑矿山和尾矿的勘查 闭坑矿山的勘查也是地质勘查的重要方面。矿山企业必须要按照国家的相关规定,严格对矿山进行复垦和关闭。在复垦和关闭之前,都要对矿山的地质环境进行仔细的检查,并加强对矿山及周边环境的生态保护。在选择闭坑地址时,矿山企业必须要遵照相应的程序,在对矿山的矿产资源开采结束之前进行。矿山企业确定闭坑地址后,应该及时以书面形式向上级部门上报。遇到闭坑或废弃的矿山,在相关职能部门对其地质环境进行调研和分析的基础上,对当前矿山的整体地质环境进行综合评价。值得注意的是,强化矿区环境的整治和优化工作也显得十分重要。此外,对于尾矿进行勘察和评价,可以使尾矿得到有效的开发和利用。在矿产资源的开发商,要按照相关的政策和标准,深入调查和综合利用尾矿,使矿产资源的利用率得到不断的提升。 2.3 对危机矿山接替资源的勘查 矿山接替资源是矿山所在矿区的内部、外围及相邻地区可以经济开发的范围内存在的还没有被相关部门纳入到开采计划中的矿产。矿山接替资源可以被矿山所利用,并保证矿山企业资源的接替性。对危机矿山进行接替资源勘查有利于延长矿山的服务年限,使矿山能够得以持续发展。因此,对大中型矿山地区,地质勘查单位应该通过大规模的勘探工作,加强对其危机矿山的接替资源勘查力度。不仅要重点勘查铜、锌、铅等在国内具有重要使用价值的矿种,也要勘查在国际上具有市场竞争力的矿种。对危机矿山的接替资源潜力进行评价,可以帮助相关地区、相关矿山良性的发展。勘查评价工作中,要对地质条件较好、市场需求量较大、使用价值较高的危机矿山进行优先安排。 3 矿产勘查及找矿的关键技术分析 我国矿产资源分布不均,受地质地形条件的影响,开采深度有深有浅。受到技术和设备条件的限制,我国的深部矿产资源开采速度较慢。我国的矿产开发和找矿技术以地表浅层找矿为主。这里主要谈谈我国的矿产勘查及找矿的关键技术。一是航空物探技术,即利用航空科技对地表各个区域进行测量,为矿产勘查及找矿工作人员提供精密数据。航空物探技术的优势是突破了一般的找矿局限性,提高了找矿的准确率。二是电勘查找矿技术,即通过电磁、激光等技术,对勘查区域进行多参数、多功能的同步频域的数据收集,为矿产勘查及找矿工作人员提供数据支持。电勘查找矿技术所得数据受地形影响而存在一定差异。三是地震勘查技术,即针对地形结构较为复杂的地区,进行震波分析和勘查,提高找矿的精确度。地震勘查技术适用于地形结构较为复杂的矿区。四是“直接”探测矿产。直接找矿与前几种技术相比更具直接性,是对原来的谱激电等技术的改造和升级,有利于提升固体矿产资源的发现率。此外,随着我国计算机科技的发展,我国找矿工作也逐渐实现了智能化,极大的推动了矿产勘查及找矿工作的开展。 地质矿产论文:RTK技术在地质矿产勘查测量中的应用 摘 要:由于我国的国土面积非常广泛,这就在很大的程度上促使了我国土地勘测的发展。土地勘测由于勘测的范围比较大,这就需要对勘测的技术手段进行合理的创新。目前我国在土地勘查上使用的勘查测量技术大多数是GPSRTK技术,这项技术在原有的基础上使用GPS全球定位系统,对整个勘测过程的准确便捷起到非常重要的作用。而且这项技术手段在土地勘测过程中还有直观和不受地形限制的特点,正是因为这项技术有诸多优点,才导致这项技术手段在土地勘测的过程中得到非常长广泛的应用。 关键词:地质矿产勘查测量;GPS-RTK技术;精度 在对我国进行地质研究过程中发现我国土地范围也非常广阔,而且其中还含有非常丰富的矿产资源,这就从很大的程度上导致我国现在社会上,对地质矿产勘查测量的重视程度有很大的提升。在对我国地质矿产勘查测量的过程中使用的技术手段在社会的发展过程中也出现了一定的创新。在目前在地质矿产勘查测量中使用的技术手段主要是GPS-RTK技术,这项技术的应用不仅可以对勘测地点进行准确的定位,而且还不受地形的限制。以下主要针对现在社会上使用的GPS-RTK技术进行深入的分析,并对其在低着矿产勘查测量过程中的应用进行详细的论述。 1 GPS-RTK技术的工作原理及其误差 1.1 工作原理 GPS-RTK技术在工作中能够进行有效的动态定位,而且对特定的地点也能进行准确的勘测。在使用这项技术手段的过程中,不仅仅可以对土地矿产进行准确的勘查,还能够将勘查的数据准确的通过相应的链接进行传输。在接受数据的过程中还需要对GPS采集的数据进行全面的分析,并在规定的时间内进行有效的处理。在研究过程中发现,在这项技术手段中涉及的流动站不管是动态还是静态都能发挥非常重要的作用。需要说明的是RTK技术的主要作用在于对进行收集的数据进行有效的处理和传输,促使整个土地矿产勘查和测量能够更加顺利的进行。 1.2 测量误差 在物理学上来说,误差是不可以完全消除的,这也就说明在进行土地矿产勘查测量的过程中也会产生一些误差,但是在研究过程中发现有一部分步骤对误差是可以进行避免的,主要包括在测量过程中使用的软件发生故障而出现的误差、卫星的状态和观测的条件也会导致误差的出现,这就需要对误差的发生进行详细的研究,并从根本的角度上对上述发生的误差进行有效的避免。 1.3 初始化的数据链 在进行测量的过程中,不仅需要对整个土地矿产进行准确的测量,还需要在测量之前对RTK进行合理的初始化操作。在实践过程中发现测量结果的准确性与初始化的时间和可靠性之间有一定的关系。因此在测量之前进行合理的出事化是非常有必要的。在对初始化的研究中初始化主要可以采用两种方式进行,包括静态方法和OTF这两种方法,而且初始化的时间与距基准站之间的距离存在正比的关系,也就是说在距基准站越近,初始化的进行就越快。 GPS-RTK技术在测量的过程中是通过全球定位系统进行地点确定的,但是在这个过程中还需要对接收天线的高度和地球的曲率进行全面的考虑,只有这样才能保证使用GPS-RTK技术进行测量的结果更加准确可靠。 1.4 坐标的转换 运用GPS-RTK技术进行土地矿产勘测,在勘测之后还需要将矿产的地点和坐标进行全面的转换,主要转换成相应的数据,这样在对土地矿产进行研究的过程中能够做到更加准确有效的进行。而且在进行转换的过程中还需要选用合理有效的参数,只有这样才能在很大的程度上保证GPS-RTK技术中出现的误差有一定的降低。 2 RTK在地质矿产勘查中的应用 2.1 RTK的设置 2.1.1 静态的设置。(1)基准站上仪器架设要严格对中、整平。(2)GPS天线、信号发射天线、主机、电源等应连结正确无误。(3)严格量取参考站接收机天线高,量取二次以上,符合限差要求后,记录均值。(4)基准站的定向指北线应指向正北,偏离不得超过10°。对无标志线的天线,可预先设置标志位置,在同一测区内作业期间,应每次标志指向做到基本一致。 2.1.2 动态的设置。(1)由于流动站一般采用缺省2m流动杆作业,当高度不同时,应修正此值。(2)在信号受影响的点位,为提高效率,可将仪器移到开阔处或升高天线,待数据链锁定后,再小心无倾斜地移回待定点或放低天线,一般可以初始化成功。(3)在穿越树林、灌木林时,应注意天线和电缆勿挂破、拉断,保证仪器安全。 2.2 图根控制测量 为满足测图及地质工程测量要求,在E级GNSS控制点基础上采用GNSS-RTK技术布设了至少与1点通视的RTK点作为图根控制点,其中T01、T03、T04、T05、T06和T07埋设了混凝土标石,其他13个点为木桩,平均每平方公里10个控制点,每平方公里埋石点4个,均满足了《规范》、《设计》的要求。本测区采用GNSS-RTK技术施测图根控制点。具体方法为:在测区最高处架设基站,流动站测定两个E级GNSS点求转换参数,然后测定其他E级GNSS点检查,当坐标和高程差值均小于5cm时进行图根点测量。各图根点测量均停留10s以上,取平均值记录坐标和高程,得到图根点的成果。所有图根点均在不同时段观测两次,两次观测成果较差小于5cm时,取中数作为最后成果。由检测已知点成果计算出的点位中误差为±2.4cm,高程中误差为±2.0cm。由两个时段观测成果的差值计算出的点位中误差为±1.8cm,高程中误差为±1.6cm。均满足《规范》要求。 2.3 地形测绘 地形点采用GNSS-RTK技术进行全野外采集数据,具体方法为:在测区最高处架设基站,流动站测定两个控制点求转换参数,然后测定其他控制点检查,当坐标和高程差值均小于5cm时就进行碎部点测量。各碎部点测量均应停留5s以上,取平均值记录坐标和高程,即可得到该点的成果,然后进行下一个点的观测。 2.4 进度分析由于矿区数字地形结束后,进行了工程定位测量,其间用莱瓶TS06全站仪对10个图根点,20个工程点进行了测量,对其结果进行了分析:图根点最大误差是3.2cm,最小是2.5cm,中误差4.6cm,高程最大为5cm,最小为2.4cm,中误差为7。5cm。工程点最大误差2.6cm,最小1.9cm,中误差4.43cm,高程最大为5.5cm,最小为3.6cm,中误差为8.1cm。满足规范要求。 结束语 在我国现在地质矿产勘测不断发展的过程中,采用合理有效的技术手段对地质矿产的勘察和测量起到非常重要的作用。在研究过程中发现现在社会中使用的GPS-RTK技术不仅准确度比较高,而且还不受地理位置的限制,对地质矿产的勘查和测量能够准确的进行。正是因为GPS-RTK技术有诸多好处,才使得这项技术手段在地质矿产勘查和测量的过程中得到非常广泛的应用。 地质矿产论文:遥感找矿技术在地质矿产勘探中的应用 摘 要:遥感技术是当前矿产资源勘查工作常用技术之一,该技术因其独有技术优势而被广泛应用。鉴于此,笔者将在下文中对当前遥感技术在矿产资源勘查工作中的应用进行探究,分析该技术应用原理。 关键词:遥感技术;矿产资源;遥感 传统的矿产勘察与现代化勘察工作的区别在于技术的成熟与否、机械设备的先进与否以及经验的积累与否,在现代化的矿产勘察技术中,遥感技术以其独有的技术优势得到工程、矿产行业的广泛应用和肯定。当然,任何技术都有其短板和缺陷,遥感技术也不例外,此技术在矿产资源勘察应用中也具有其应用局限性和短板处,但是,这并不能掩饰此技术对矿产勘察的重要贡献。由此可知,对遥感技术进行探究分析,无论是从对遥感技术的推广使用方面来看,还是从对遥感技术的发展角度来看,对遥感技术都是具有极大的益处的。 1 遥感技术概念 在当前诸多工程测量技术中,遥感技术是使用最为广泛、应用效果最佳的技术之一。遥感技术主要划分为两大类:其一是航天遥感技术,主要是指技术人员利用卫星收集数据;其二是航空遥感技术,主要是指利用飞机等平台测量地形地貌,采集需要的数据。这一技术目前在测绘成型图方面得到了普遍的应用。遥感技术的应用原理:物体在相同的光谱内所呈现出的颜色不同,相同物体在不同位置、时间内受到的光照角度是不同的,在这种不同光照下,物体所吸收的热量是不同的,这种不同在光谱上能够得到放大,通过反映颜色的不同来判断物体的位置、形状、性质等特性。该技术在矿产资源勘查中被经常应用,主要应用方式是将遥感技术与与数字虚拟技术相结合,该方式主要应用于探测深埋地下的矿产资源。在遥感技术的应用之下,能够实现地质矿产资源的有效勘查,不仅是在矿产资源的勘查工作,其他观测、测量和勘查工作也都有应用到遥感技术,例如污水污染面积勘测、耕地资源勘查等,其优点是经济性强、时效性强,受到人们的青睐与欢迎。 2 不同岩区矿床的遥感技术应用 我国国土面积较大,各种地质和岩层都有存在,这种现象在给我过带来巨大丰富资源的同时,也给我国矿产资源的开发工作带来了巨大的难题。因为我国的地质岩层较为复杂,传统的矿产资源勘查工作根本无法满足多种多样的矿区岩层勘查任务,而且我国矿产资源分布较为分散,勘查工作的进行往往需要较多的人手和资金,而且根本无法保证勘查结果的科学合理性。在引用遥感技术后,该问题和难题得到了有效解决,通过遥感技术对不同的岩层、矿区进行光谱分析,再将分析结果以图标的方式进行绘制变现,通过图标能够有效的了解各种矿产资源的分布情况。 2.1变质岩区矿床 变质岩往往分布在地质较为复杂的地区,因此寻找难度较大,传统的矿产资源勘查方式很难准确寻找到变质岩的分布,而遥感技术的应用则很好的解决了这一难题。通过遥感技术来对整个地区进行勘查,在对该地区的地质基础完全掌握和了解后,在对遥感技术呈现的色谱图进行分析,便可从色谱图中色调差异中寻找出变异岩的分布状况。此外,遥感技术还能对该段位置的地质进行叠加分析,这种叠加分析极大的节省了矿产位置寻找的工作,帮助矿产勘查和分析人员对复杂地质结构和活动进行全面有效的分析,从而找出该段位置的矿产资源分布规律。 2.2岩浆岩区矿床 岩浆岩一般能在火山附近尤其是内生金属矿区寻找到。此类矿产是在火山喷发和高温影响下产生的,一般储存于较深的地下,在地下的地质断层处较易寻找,具体位置必然位于火山周边或者地质活动较为频繁的地区,该类矿产的分布较为复杂,传统勘查手段很难勘查,即便是利用遥感技术,该矿产在遥感光谱上的显示也是较为复杂和零散,可通过地形结构图分析地区成矿条件,根据其周围的火山岩石结构特点来分析地矿地点和分布及寻矿工作的可行性,利用遥感图上地质断层的特点来确定地矿具体方位。 2.3表壳矿床 表壳矿床形成受当地地貌影响较大,根据表壳矿床特点可以分为近代风化壳矿床和砂矿,其矿物质大多为化学性质较稳定的锰、铝、金等矿元素。砂矿和近代风化壳矿床分别存在不同的地点,通过遥感图像对地质地貌进行正确分析可发现这两类矿床,其中砂矿主要存在于低山丘陵的河谷区,近代风化壳矿床一般存在地形地质相对平缓稳定的高平台地区,不过一些岩溶洼地、破碎带或凹地也存在这类矿床。 2.4沉积岩区矿床 沉积岩区矿床的形成受某些岩性地层影响偏大,必须利用航空遥感技术才能获取到有价值的研究资料,得以了解矿床区域构造及成矿条件。这是一般遥感图片难以完成的。 3 遥感找矿技术在地质勘查中的应用 3.l遥感影像线性结构与成矿的关系 遥感影像线性结构对矿产地质分布能够有效而直观的显示,通过对该结构的分析能够得出该位置地质矿产资源的分布规律并最终找到可开采矿产的具体分布位置。地质地貌的巨大变化能够影响矿产资源的分布位置和成矿的概率,在地质地貌变化较大的区域往往容易找到具备开采价值的矿产资源,不过,万事没有绝对,部分开采价值较高的矿产资源也普遍分布在主干断裂斜交或平行的次级断裂和节理带中。遥感技术所显示的光谱图能够有效显示出矿产资源的分布状况,对该遥感光谱图进行分析能够有效的了解该段地区地址构造特点和矿产资源分布状况,当然这种了解还不能断定该矿产资源具备开采价值,更多的信息需要对该光谱图进行数字化技术处理,将该光谱分析图立体化,在对该图进行分析就能够将矿产资源的分布位置大概规划出,这样的矿产资源勘查寻找方法极大的节省了勘查工作时间、人手并提高勘查的效率和质量。 3.2利用遥感多波段技术分析矿产分布及成矿关系 遥感光谱上所显示出的颜色差异就是矿床上出现了蚀变或者矿化后物理和化学性质发生变异,这种变异在遥感光谱上的显示便是色调的差异,变现在光谱上就是各种比例尺的多波段影像,通过对这些影响进行分析可以准确找出发生矿化和蚀变的矿床位置。通过红外航空遥感图像等多波段遥感图像对成矿相关的岩石、地层、构造及围岩蚀变带等地质体进行解译,可运用目译解译和遥感图像处理技术提取矿产信息。同时,还可利用机译将矿产解译成果与地球物理勘探、地球化学勘查资料进行综合处理,圈定出成矿远景区,提出预测区和勘探靶区。 4 结语 根据上述可知,遥感技术在矿产资源勘查工作中的重要作用,而遥感技术也通过在矿产资源勘查工作的应用也得到了发展,现今遥感技术已发展延伸出多种方法,各种遥感技术的应用范围、应用难度、成本高低都各有不同,所以,对于矿产勘查工作而言,如何根据矿产资源选择一种合适的遥感技术已成为当前矿产勘查工作需要首先解决的问题。在选择遥感技术时,必须要根据实际掌握的数据资料进行选择,要有明确的目的,在保证矿产资源勘查工作质量的前提下,争取选择一种最实用、最适合、最经济化的物遥感技术。 地质矿产论文:新形势下当前地质矿产勘查及找矿技术的分析 摘 要:当前,我国社会和经济的发展速度不断加快,发展水平也不断提高,对矿产资源的需求也在不断地变化。在新形势下,我国的地质行业要从矿产勘查和找矿等方面出发,不断提高矿产资源开采的效率和开采的质量,才能满足我国社会和经济发展对矿产资源的需求。本文将对新形势下我国地质矿产勘查和找矿技术进行分析。 关键词:新形势;地质矿产;勘查技术;找矿技术 0 引言 我国矿产资源的储备量有限,但是我国社会和经济对矿产资源的需求量却不断增长,导致我国矿产储备量和需求之间存在着矛盾。为了解决这方面的矛盾,我们就要遵循科学发展观发展我国的地质行业。目前,我国地质行业的发展水平还不够高,经过多年的开采,我国裸露在地表的矿产不断减少,这就给我国的地质矿产勘查和找矿带来了新的难度。在新形势下,为了促进地质行业的发展,我们就要不断对地质矿产勘查和找矿技术进行优化。 1 地质矿产勘查的原则 1.1 统筹规划 根据我国《找矿突破战略行动纲要(2011-2020 年)》理念,我们在进行地质勘查找矿工作的时候,要按照统筹规划的原则。具体来说,在勘查找矿的时候我们应该对公益和商业、地质勘查和环境等方面的关系进行科学处理。同时在地质勘查找矿的过程中还应该使地质勘查在对外开放中的先导作用发挥出来,处理好中央与地方、国内和国外的关系。 1.2 拓宽领域 拓宽领域主要是指扩展地质勘查的对外开放程度。在这个原则的指导下,我国的地质勘查应该把国内的矿产资源开发作为立足点,同时还要做好与国外企业的合作工作,这样就能够使我国的矿产资源供给能力得到全面提高。此外,在拓宽地质勘查领域的时候,我们还要注意最新的科学技术和找矿技术的应用,使我国地质勘查的精度、广度等方面得到提高。 1.3 合理布局 地质矿产勘查主要是针对土地开展工作。我国幅员辽阔,矿产资源的分布不平衡。为了使地质矿产的勘查能够适应我国的土地国情,我们就要根据我国资源分布的特点、地质条件等方面的情况对我国的地质矿产勘查工作进行科学布局。 1.4 完善体制 在新形势下,中央和地方各级政府要充分发挥自身的积极性,加快我国地质矿产勘查工作体制现代化的建设。在建设现代化的地质矿产勘查工作体制的时候,应该结合我国地质矿产勘查工作的实际和相关的科学研究对体制进行完善建设。同时,为了推动我国的矿产优势向着科技创新优势转型,我们还应该推动找矿理论、勘查技术等方面的发展。 2 新形势下地质勘查技术 2.1 水文地质工作 为了保证地质勘查工作的顺利进行,应该保证矿区的水文地质、工程地质等方面的工作要符合相关的水文工作的要求。为了做到这点,就要在地质矿产勘查的过程中按照有关的规范对岩石的物理学性质进行测定。 2.2 地质填图 在进行地质填图的时候要把地质观察当作参考,同时还要根据地质测量的相关要求对比例尺的精度进行控制。这样才能使地质填图更加科学,才能使地质填图为地质矿产勘查工作提供更好的服务。此外,在地质填图的时候,如果有特殊的地质现象,就要在填图的时候进行扩大的表示。 2.3 地形和工程测量 地形对地质矿产勘查工作有着直接的影响,在不同的地形上,甚至在同一地形上不同时期上的高层基准都存在着一定的差距。为了使工程测量不受地形的影响,或者是把影响降到最低,在工程测量的过程中,对高层基准点和坐标点的选择应该选用最新的国家标准。如果地质矿产勘查的地点比较偏远,没有国家系统的基准点可以参考,还可以在工程测量中通过GPS获取当地的数据,然后建立独立的坐标系统测图。 2.4 探矿工程 在探矿工程中,应该根据钻探规程的相关要求对钻探工程的质量进行控制,在坑探工程中,其工作的开展也要按照坑探工程的相关要求。比如,在坑探工程中,如果矿体比较浅,就应该使用浅坑和探槽,如果矿体比较深,就应该采取浅井。 2.5 采样 在采样的时候,要根据设计的规定对采样的地点进行选择,同时还要根据相关的要求进行采样,采样的要求主要是采样能够对具体范围内的实际情况进行反应。同时,在采样的时候切忌进行选择性采样、混样、错号。在采样中需要注意的是,采样工作不能破坏地质结构。对于难以通过采样识别的矿石应该交给国家进行验证。 3 新形势下地质矿产勘查找矿技术 3.1 物化探测 物化探测技术在找矿中具有很大的优势,它能够帮助有关人员对成矿地区的环境、成矿的系统、成矿的演化过程等因素进行深入的研究分析,通过对这些因素的分析,工作人员能够对矿产演化形成深入的认识,从而能够找到深层次的矿产资源形成的原因,并且能够找到制约矿产资源形成的因素。此外,物化探测技术能够寻找深层的矿产,对于生产矿产资源的开发具有积极的意义。在对区域矿产系统进行探索的时候要先用物化探测技术对深层的矿产进行探索。物化探测技术对矿产资源的定位主要是通过重力、磁性、电、放射性、地热等角度进行的。使用这种计划对矿产资源进行探索能够更好地寻找出金属矿产和非金属矿床资源。在使用物化探测技术进行找矿的时候,工作人员要对地层、岩体、矿石等方面有深刻的了解,否则就不能在探测的时候对矿产的参数特征和性能进行科学地掌握。 3.2 化探技术 化探技术主要用于深度矿产资源寻找,其工作的原理主要是利用化学知识进行矿产资源进行寻找,其在寻找金属矿产上具有一定的优势。在用化探技术进行矿产资源寻找的时候,应该先通过水系沉淀物、土壤、矿床原生物等确定矿产资源的测量参数,之后在具有代表性的区域运用化探技术进行矿产资源寻找。通过化探技术我们能够快速地发现深层的矿产资源。在新形势下,化探技术已经被科学界认可,对化探技术的研究也在不断深入。目前,一些高精度的机械被逐渐应用到化探技术当中,使化探技术的工作效率得到很大程度的提高。 3.3 时空定位 在寻找矿产资源的时候时空定位的方法主要是利用与矿产资源有关的地质信息,对地质运动和矿产资源的整体情况进行了解,然后再通过科学的方式预测矿产资源的位置,最后结合相关的地质理论,能够把矿体的位置推测出来。此外,通过时空定位,我们还能够对矿区的矿产储存量进行把握,并且还能够对矿区的资源分布情况进行分析。 4 结语 在新形势下,传统的地质矿产勘查和找矿技术已经不能满足我国经济和社会发展对矿产资源的需求,我们必须加强对地质矿产勘查和找矿技术的研究,才能够促进我国地质行业的发展,为我国社会和经济的发展提供足够的矿产资源支持。 地质矿产论文:地理信息系统在地质矿产勘查中的应用探究 摘 要:地理信息系统技术能够实现对空间数据进行分析和处理,并且这种技术被广泛应用于各个领域,又被称为GIS。在地质矿产勘查过程中应用该项技术,能够有效提高矿产勘查效率,有利于勘查工作的顺利进行。所以本文对地理信息系统在地质矿产勘查中的应用进行了分析和研究,希望对于该项技术的推广具有重要作用。 关键词:地理信息系统;地质矿产勘查;应用 0 引言 随着信息技术的不断发展,地质矿产勘查方面对勘查技术也进行了相应的革新,从而保证矿产勘查工作的高效性。现阶段我国应用一些先进的通讯技术、计算机技术以及多媒体技术建立了相应的地理信息系统,并且该种系统被广泛应用于地质矿产勘查工作中。地质矿产勘查必须建立在地质科学理论的基础上,只有这样才能具有先进的理论基础,才能保证地质矿产勘查工作顺利进行。此外,在地质矿产勘查工作中,勘查工作还必须遵循相应的原则,从而保证工程项目的经济性、科学性等,这也是保证勘查工作质量的重要因素。同时在勘查过程中,勘查工作必须保证地理信息的准确性,因为该项工作需要消耗大量的人力、物力和财力,准确的地理信息数据也能够起到有效的参考作用。 1 地理信息系统和地质矿产勘查概述 1.1 地理信息系统 在对地球地理空间位置进行勘查的过程中,需要利用人员、设备、数据等组成的空间信息系统,只有具备了相应的信息系统,才能保证对地质矿产勘查工作的高效性。其中人员在地理信息系统中起到至关重要的作用,并且各自具有各自的工作内容。在地理信息系统中,各项元素都能够对勘查结果产生影响,所以组成地理信息系统的各个元素必须有效发挥其自身作用,只有这样才能够保证地质矿产勘查数据的准确性,才能够保证接下来各项工作能够顺利完成。地理信息系统具有强大的功能,它不仅能够实现对信息数据的储存、运算、管理,还能够实现实现信息数据的描述、识别等功能,所以能够被广泛应用于地理环境、地质资源等领域。 1.2 地质矿产勘查 地球拥有丰富的资源,这种资源被称为矿产。对于地质矿产资源的勘查工作,早在我国古代就已经存在,只是对于矿产资源的勘查技术还不成熟,只是停留在推测层面。目前,我国在地质矿产勘查方面具有丰富的资料,并且还具有先进的地址测量、物探手段等,对于促进我国地质矿产勘查技术的发展具有重要作用。 2 地理信息系统在矿产勘查中的应用 2.1 地质图像制作 在地质矿产勘查过程中,地质图像能够发挥重要的作用,所以在勘查过程中,必须保证地质图像的准确性,这是现象接下来所有工作的基础,为了保证地质图像的准确性, 必须做好测绘领域、采矿领域数据等工作的质量。所以在实际的勘查工作中,工作人员可以应用专业的分析模型和地理信息系统,这样就能够保证地质图像的准确性。 2.2 对矿产地质勘探资料进行管理 在矿产勘查工作过程中,工作人员必定会引用前人留下的信息资料,为了能够保证勘查工作的质量,必须保证矿产地质勘探资料的应用,所以必须保证矿产地质勘探资料管理工作的质量。地理信息系统能够实现对地质勘探资料的录入,对于保证信息资料的安全性起到了重要作用,并且能够实现信息资料的分层管理。利用该种技术还能够实现图形与信息资料建立联系,并能够为用户提供可靠的依据。所以为了保证地理信息系统的高效性,在实际的工作中必须矿产地质勘探资料管理的高效性。 2.3 进行地质定量分析 为了能够进一步提高地质勘查工作的高效性,必须保证地质定量分析工作的质量,该项工作对于提高工作的效率具有重要作用。在地质定量分析工作中,地理信息系统能够实现对信息数据的充分利用,同时还能够建立相应的模型,从而提高对信息数据的处理效果。该项技术对于促进矿产勘查工作的顺利进行具有重要作用,所以在工作中应当提高该项技术的应用,但是该项技术在应用过程中也存在应用权限,只有不断提高其智能化技术水平,才能有效发挥地理信息系统的应用。 3 地理信息系统在地质矿产勘查方面的应用展望 3.1 集成化方向 地理信息系统是一项综合性较强的学科,它包含了地理信息学、市场学、计算机学等,所以该项学科必定具有强大的作用,所以在地质矿产勘查过程中应当促进该项新兴学科的应用,从而提高地质矿产勘查工作的高效性。地理信息系统是各种技术的集成,所以随着相关技术的不断发展,地理信息系统也有了相应的发展,只有该系统不断发展进步,才能有效促进矿产行业的不断发展。 3.2 智能化方向 随着信息技术的不断发展,地理信息系统的功能也在不断完善,对于促进地质矿产勘查工作的顺利进行具有重要作用。但是这种技术也存在着相应的缺陷,就是不能够对知识层面进行处理,且其推理能力较差,限制了其功能的发挥。所以为了满足地质矿产勘查工作的需求,必须促进该项技术的智能化,只有这样才能完成对知识层面的处理工作,才能根据勘查专业所积累的经验、资料信息建立相应的思维模型,完善该系统的推理能力,对于促进矿山环境治理方案的优化、矿山环境的保护等工作具有重要作用。只有不断完善地理信息系统,才能够有效解决矿山环境问题,才能够有效促进我国矿山行业的不断发展。 4 结语 综上所述,随着我国经济的不断发展,矿产采矿行业也有了较为明显的进步,地理信息系统的应用对于促进地质矿产勘查工作的顺利进行具有重要作用,同时也能够在一定程度上提高矿产勘查的效率和水平。所以我国的矿产行业必须认识到地理信息系统的重要性,只有在地质矿产勘查工作中充分发挥其作用,才能够有效促进地质矿产勘查工作的顺利进行,此外,为了保证地理信息系统能够持续发挥作用,必须对其进行不断创新,把握其发展方向。
虚拟现实技术在医学专业实验教学的应用:虚拟现实技术在医学职业教育实验教学中的应用分析 摘 要:随着科学技术的快速发展,虚拟现实技术作为一种全新的技术也逐渐发展起来。在医学教育领域中,虚拟现实技术在实验教学中的应用范围在不断扩大,为医学教育的教学提供了良好的前提条件。本文对虚拟现实技术在人体解剖实验教学、麻醉实验教学以及针灸实验教学三个方面的应用进行分析研究,以提高虚拟现实技术在医学职业教学中的应用,并且充分发挥出其在医学教育中的作用。 关键词:虚拟现实技术;医学职业教育;实验教学 虚拟现实技术是在近几年中开始发展起来的一项全新的技术,在社会各个领域中均有较广阔的应用,尤其是在医学教学中,应用范围在不断扩大。虚拟现实技术主要是将多媒体技术和仿真技术相结合,从而形成逼真的虚拟环境,可以让使用者以一种自然的方式和虚拟环境的事物进行互动,产生身临其境的感觉,更好地理解所学知识,提高教学效率。 一、虚拟现实技术在人体解剖实验教学中的应用 教学人体解剖实验的时候,可以使用虚拟现实技术进行教学。针对人体解剖实验教学中遇到的难点以及凝点问题,可以通过虚拟现实技术将其直观展示出来,方便学生更好地理解相关知识点。例如:教师在讲授人体解剖学中的消化系统的时候,可以借助虚拟现实技术构建三维立体的假人,并对假人的消化系统进行虚拟构建,从而让学生直观地了解人体消化系统的构造和位置,并且对其功能和作用进行了解,进而有效提高对消化系统的进一步认识,更好地掌握消化系统知识。另外,利用虚拟现实技术将神经冲动的传导过程以三维动画的形式体现出来,也可以将人体肌肉、关节、骨骼的运动变化规律等通过虚拟现实技术直观、形象地展现出来,从而让学生更加直观地了解人体结构,对人体各个系统的运行进行详细的了解,以便提高教学效率。 二、虚拟现实技术在麻醉实验教学中的应用 使用虚拟现实技术,可以将难以进行实际操作的知识和实验通过虚拟现实技术体现出来。尤其是在麻醉实验教学的过程中,通过虚拟现实技术,研究出虚拟麻醉机,并对其进行参数的设定,设计相关的操作练习功能,可以有效地帮助学生进行麻醉实验学习。这样不仅可以有效提高学生学习的积极性,还可以提高学生实践操作能力,确保学生能够积极主动地参与到实验教学中。与传统的实验教学方法相比,虚拟现实技术具有无与伦比的特点和优势。使用虚拟现实技术进行麻醉实验教学,可以有效地打破空间的局限性。 在传统的实验教学中,由于难以观察到分子、原子等微观物质的运动情况,学生无法建立系统的物理表象。运用虚拟现实技术,将微观物质可视化,可以有效地为学生提供感性认识。例如:通过虚拟现实技术,将氧分子进入肺部的过程,以及进入到血液中的过程通过模拟实验体现出来,让学生直观感受到其运行情况,这样在麻醉实验教学的时候,他们就会更加清晰地感受到麻醉的流程。另外,使用虚拟现实技术进行教学,可以有效地解决实验麻醉机使用不足的问题。模拟实验不需要耗费相关的麻醉材料和设备,实验成本比较低,可以有效解决实验中麻醉机设备不足的问题。 三、虚拟现实技术在针灸实验教学中的应用 针灸经络学是中医历代医学家对人体结构研究的结晶。在实验教学中,采用传统的教学方法,存在较多的不足之处,学生无法深入感到人体经络的分布和运行情况。在针灸实验教学过程中,采用虚拟现实技术进行教学,可以建立虚拟针灸系统。相关研究者通过应用虚拟现实技术,采集针灸数据,使用虚拟现实技术在仿真系统上进行人体模型的三维重建,并标记好人体穴位和经络。使用人员只需要带上特制的立体眼镜就可以看见虚拟现实的立体假人,还可以利用仿真系统的特殊设置在三维人体模型上进行针灸实验教学。此外,佩戴特殊配套的立体感官手套,可以体会到针刺入肌体的感觉,并且能够从多角度观察针刺的要点和相邻的结构。例如,在学习十二经脉的时候,运用虚拟现实技术,可以对针灸经络的实验学习提供数字化平台,让学生直观了解人体十二经脉的内涵、特点、分布情况等,为学生实际操作能力的锻炼提供了较好的平台。 四、总结 在医学职业实验教学中,充分利用虚拟现实技术的教学,可以有效解决医学职业实验教学中遇到的难点问题,以及教学资源和设备不足的问题,并且能够将教材中的知识点直观地呈现在学生的眼前,从而使之更加深入地了解知识内容,提高动手操作能力。 虚拟现实技术在医学专业实验教学的应用:虚拟现实技术在心脏医学教学中的应用与实现 摘要:虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统, 人们可在此进行操作或控制,实现特殊的目的。虚拟现实技术在医学领域的应用备受关注。该文主要探讨虚拟现实技术在心脏医学教学中的应用与实现。 关键词:虚拟现实;医学教学;交互性;心脏 1 概述 虚拟现实是指用计算机生成的一种逼真的三维环境,在电脑模拟产生的一个虚拟世界中,用户可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物,它是计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术等许多相关学科领域交叉、集成的产物。虚拟现实系统具有三个基本特征:浸没感(Immersion)――用户在模拟环境中的真实性,交互性(Interactivity)――用户对模拟环境内物体的实时可操控性),构想性(Imagination)――虚拟现实技术具有广阔的可想像空间及环境。虚拟现实强调了在虚拟系统中的人的主导作用,实时交互性是虚拟现实技术最本质的特征和要求之一,也是虚拟现实技术的精髓。 虚拟现实技术开始于军事领域的需求,现在已开始从高端领域全面走向专业应用领域,在娱乐、教育、艺术方面的应用占主流,发挥的作用也越来越大。 2 虚拟现实技术在医学教育中的应用 虚拟现实技术正在广泛地应用于各个领域,在医学领域的应用备受关注。 国外的起步较早,美国作为虚拟现实的发源地,早在上世纪80年代就进行了人体解剖图像数字化资料研究,90年代末,开展了虚拟解剖学、虚拟放射学、虚拟内窥学等学科的计算机辅助教学。目前,已研制出了人体虚拟解剖,一套完整的人体虚拟解剖系统,学生利用在虚拟的组织和器官问的模拟操作感受触觉反馈,使学生更快地掌握手术要领和技术。从而提高诊断和治疗水平。 我国与国际相比,虽有一定的差距,但目前已引起政府、科技界的高度重视,九五规划、国家自然科学基金委、国家高技术研究发展计划等都把虚拟现实列入了研究项目。目前,已成为当今最有影响力的高新产业技术之一。国内一些重点院校,已积极投入到了这一领域的研究工作。从2004年首届虚拟现实峰会举办以来,中国虚拟现实峰会已成为业内具有重要影响力的业内活动。绿色医疗研究院也在2012年的峰会中正式宣告成立,伴随着我国医疗事业和IT技术的不断发展壮大,虚拟现实在医学课堂教学、实验教学、临床培训等领域得到了广泛应用 。采用虚拟现实系统来辅助医学教学,可以使教师与医学学生以三维的形式看到人体结构的形状、位置及器官间的相互空间关系等,从不同角度,真实模拟及分析,从而获得前所未有的直观感受,不仅降低了成本,而且是传统的文字、二维图像、生物标本所不能达到的学习效果。 3 虚拟现实技术在心脏医学教学中的应用与实现 心脏是人体重要器官之一,是一个结构复杂、快速活动的立体器官,一直都是临床医学研究的重点。心脏病很可怕,它限制人的活动、降低生活质量,甚至威胁人的生命。然而更可怕的是人民缺乏对心脏病的认知。虚拟现实技术的发展使得三维虚拟心脏的教学应用成为可能。不仅可以应用于医学学生的教学中,也可以应用在心脏的科普教育中。 虚拟现实在医学教育的应用与实现需要以下几个步骤:三维虚拟心脏的建模、三维心脏模型的表面纹理贴图处理、虚拟心脏动画及交互功能的仿真。 适当动画可以让画面更生动有趣,便于表述心脏的工作及病变情况。用FFD修改编辑器和动画的设计,可以充分体现心脏的跳动过程。完成了对心脏结构及血管系统的可视化处理后,最后将在3DMAX中完成的模型及刚体、柔体动画导入虚拟现实引擎平台,在后期引擎中调整贴图色彩、优化作品,编写交互脚本及交互界面设计,程序调试正常、作品。 用计算机系统可以帮助医学生试验不同的选择,分析病理问题,操作虚拟的心脏模型,不会危害到患者,对心脏的医学教学、病理分析、科普教育起到了一定的辅助作用。 4 小结 本次设计虽然仅仅涉及了心脏结构及心血管方面的虚拟现实应用,取得了较好的效果。下一步,我们将继续研究技术,并结合硬件,融合较完整的心脏病理知识,向临床实践靠拢。在医疗诊断、手术模拟方面进行实践与应用。随着我国医疗事业和IT事业的不断发展壮大,虚拟现实在医学中的应用将更广泛、深入。 虚拟现实技术在医学专业实验教学的应用:虚拟现实技术在医学生物化学实验教学中的应用策略研究 摘 要 新兴的虚拟现实技术应用于生物化学与分子生物学实验教学,将发挥其优势,解决实验教学过程中存在的不足,完善生化实验教学模式,为更好地教与学提供便利。 关键词 虚拟现实;生物化学与分子生物学;实验教学 虚拟现实(Virtual Reality),简称VR技术,也称灵境技术或人工环境,是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界,提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟,使其如同身临其境,无限制地观察并感受三度空间内的事物。该技术集成了计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术[1]的最新发展成果,是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。虚拟现实技术具有的沉浸、交互、构想三大特征[2],使得虚拟现实技术在教育领域应用有其独特而明显的优势。 虚拟现实作为一种先进的电子信息技术已经深入各行各业中,如在医学领域,虚拟现实方面的研究正在逐步形成,目前相关的研究主要有医学可视化、医学增强现实、医用机器人、手术模拟、图象引导手术、计算机辅助手术等。虽然国内研究者在虚拟现实应用于医学领域中取得大量的成果,但是现有医学虚拟现实方面的研究重点主要在临床诊断、手术等临床应用方面,而在医学教育方面的应用研究尚属少见,已有的研究也多是基于理论方面的探讨或者是只限于针对视觉教学方面的应用。 近年来,生命科学的发展突飞猛进,而生物化学与分子生物学(简称生化)是生命科学的重要基础学科,是医学教育的主干课程,其理论和技术已渗透至基础医学和临床医学的各个领域,是现代生命科学的共同语言[3]。为了使医学生更好地掌握生化内容,本研究主要针对生物化学与分子生物学实验教学理论与实践,在不断摸索过程中探讨利用虚拟技术解决传统实验教学过程中无法解决的难题,进而完善生化分子实验教学模式,为更好的教与学提供参考。 1 虚拟现实技术应用于生化实验教学的原因 1.1 实验教学场地受限的要求 实验教学需要用到的培养室、无菌工作台等因成本问题无法满足教学需求而影响教学质量,这种高成本的实验场地往往少数的学生才能够进入,比如研究生等;本科生的使用几乎少有,除非是特殊情况。如此使我国的本科生实验教学内容限制在只有普通实验可操作的几项内容,而大大影响了本科教育的发展水平。 1.2 实验教学试剂材料的要求 由于某些实验用品,比如氯仿、异丙醇等易挥发且具有毒性,普通的本科教学实验室设备简陋,通风设施不完善,且使用量巨大,如果每一位学生在做实验的时候都用到这些试剂,将会使实验室形成一个有毒气体存在的半封闭环境。这样的环境不利于身体健康,如果教学人员长期接触这种环境,更是对身体有极大伤害。或者是有些实验用品有辐射致癌等,也不利于实验教学使用等。若开发出虚拟现实教学软件,将能够解决这一问题。 1.3 实验教学仪器受限的要求 部分实验内容需使用的仪器非常昂贵,少数的仪器无法满足多数实验学生都会操作的需求,传统的实验教学也因教学经费的限制而对涉及昂贵实验仪器的内容感到无奈,很多教研室的做法是选择忽略不授,严重影响生化教学的质量。这就使学生的知识面得不到扩大,对新技术新知识无法实践和掌握而只停留在了解的层面,从而严重制约我国学生对生化新知识的掌握。 2 虚拟现实技术应用于生化实验教学的优势 沉浸和实时交互要比文字、模型或效果图更形象、完整和生动,它营造了特殊的自主学习环境,由传统的“以教促学”的学习方式代之为学习者通过与信息环境的交互以获取知识、技能的学习方式,学习知识的过程变化多端,亲身的体验使学生印象深刻,主动地交互增加了学生的兴趣,使学生能动性提高,容易投入到学习环境中去,并且培养了学生自主探索问题的能力和创新能力。 基于虚拟现实技术的生化实验教学不仅解决了传统实验教学无法满足的场地、实验试剂材料以及仪器等对条件要求高而在现实中做不了的,或是危险性高的难题,发展了课堂教学,弥补了教学中的不足;也为学习主体带来了心理上的愉悦和自我满足,增加了学生学习的信心和动力,与虚拟环境零距离的接触使得学习者能以第一人称方式参与知识的建构。 此外,虚拟现实实验教学拥有传统教学难以比拟的优势――节省成本[4]。 3 虚拟现实技术在生化教学中存在的问题 3.1 专业合作以及技术上的问题 生化实验教学和虚拟现实技术软件开发是两个几乎完全不同的研究方向,如何促进两个不同学科研究与教学人员之间的合作和交流是目前亟需解决的问题。此外,虚拟现实实验教学软件的开发环境和语言没有统一的标准,三维建模软件使用十分复杂,并且它们对运行的计算机性能要求很高等问题也是要解决的。 3.2 生化实验教学虚拟现实系统设计和应用问题 软件设计必须考虑到如何让使用者用起来不迷失方向,让使用者知道如何到达一个特定的位置或角度。同时还要考虑到使用者应用教育软件的能力问题。一方面,从教师的角度看,教师角色已发生转变,教师已不再是传统课堂上的传授知识者,他还必须能够会使用并指导学生去使用实验教学虚拟现实软件;另一方面,从学生的角度看,处在虚拟环境中,他们必须改变学习方式,改变思考问题方式,但是很多学生没找到适合这种环境的学习方式和思维方式,造成学生跟不上教师讲解等问题。 3.3 学生对教学软件的认知问题 当学习主体沉浸在一个高分辨率,全景式的虚拟空间中时,其与虚拟环境的距离感觉就会消失,没有了距离,在虚拟“存在”范围内,人的认知机制受到影响,并导致不可低估的认知问题的出现。因为当一个人长期沉浸在一个虚拟的环境中时,再回到现实中,必然会导致他有种“落差”感觉。 4 虚拟现实生化实验教学应用的对策 4.1 加强学科合作和技术研究 创造多渠道多方式,促进生化与软件开发两个学科之间的合作交流;加强更快更高质量的三维建模语言的研究,同时应该加强价格较低、用户界面良好、对编程依赖少的三维建模软件的研发。综合考虑两个学科的内在联系,建立起一套完整的理论,支持虚拟现实技术教育应用达到理想的效果。 4.2 设计和应用要体现以人为本并加强能力培训 使用者在使用虚拟现实技术开发的生化实验教学软件时要做到适用为先,乐用为上,同时要充分考虑到教师和学生的兴趣。此外,应该加强对使用者的能力培训,以便他们能正确地操作这些软件。 4.3 对学习者进行必要的心理辅导 应该积极引导学生把握虚拟和现实的界限,让他们明白使用这些软件的目的是为了习得知识和建构对知识的理解。 5 结语 生物化学是一门以分子水平和化学变化的深度研究生命的科学,内容比较深奥抽象,是一门比较难学的医学基础课。生物化学这门学科的特点是系统性、抽象性、联系性比较强,难度比较大,发展比较快。基于虚拟现实技术在生化教学领域中的应用必将为学习者提供很多独特的机会,使学习者和授业者都享受到其带来的便利。虚拟现实技术作为新型的教育教学媒体和手段,必将以其强大的优势和潜力受到青睐而发挥其更加重要的作用。
煤矿机电一体化篇1 信息时代的到来,使得社会各行各业相继步入了技术化、智能化、集成化的发展时代。传统的煤炭行业自然也不例外,要想实现新时期的转型突破,必须借助机电一体化技术的力量。利用机电一体化技术实现煤炭资源的高效开采、采矿流程的集成控制和规范管理,可促进整个煤炭行业的可持续发展。本文探讨机电一体化技术在煤矿生产中的应用,详细总结其应用优势与影响,以期引起煤矿实践工作者的进一步重视,进而加快机电一体化技术的应用,使其更快地造福于行业、社会发展。 1机电一体化技术概念及特点 1.1机电一体化技术概念 目前,行业内对机电一体化技术的概念认识较为统一,该技术是大规模集成电路、微电子技术及互联网相结合应用于传统机械工业领域的一门技术[1]。其不仅实现了对多种技术例如信息技术、接口技术、传感测试技术等的融合利用,也需要协同利用系统论、控制论、信息论等理论基础。基于机电一体化技术可研制出相应的机电一体化产品。机电一体化产品所具备的精密控制、精准传输、信息处理、集成管理等功能使得采矿产量和效率稳步提高,解决了生产流程不规范、人员安全隐患、采矿作业智能化程度低等问题。 1.2机电一体化技术特点 1.2.1整体运行最优化 借助机电一体化技术可改变传统采矿流程单一、效果不佳的问题,能整合技术优势、硬件软件等因素实现整体运行的最优化。最明显的一个例子是,机电一体化设备能代替笨重的机械设备,只需要安装轻便的变频调速电子装置即可达到控制的作用。这样可使让生产过程更加高效、节能、可靠、灵活,也能实现机械技术和电子技术的有机结合,达到了系统整体运行的最优化。 1.2.2系统控制智能化 机电一体化技术与传统工业技术一个很大的区别是将更多的科学研究和技术手段与生产过程相结合。借助自动控制、自动检测、自动信息处理、自动诊断、自动显示等功能安排各部门的相关工作。其应用在很大程度上解决了人工在煤矿生产过程中复杂、烦琐的无序操作问题。而且将机电一体化技术应用于煤矿生产过程中还可做到在出现危急情况时及时预警、有效解决。这也体现了机电一体化系统控制的智能化。 1.2.3操作过程简单化机电一体化技术 应用于煤矿生产过程后,可根据系统储存于磁盘中的预设操作进行调控,已有的预设信息会发出指令操作,只需要简单地按下按钮就可以持续运转,对于企业管理者和使用者来讲掌握较为简单,不需要花费太多时间即可提高工作的便利程度[2]。 2煤矿生产中机电一体化技术的具体应用 2.1机电一体化技术在煤矿采煤机中的应用 采煤机在综掘过程中发挥着关键的生产作用,其不但可以提高生产效率,提高经济效益,规范采矿流程管理,而且是综采机械化、智能化程度发展的重要体现。一般来讲,采煤机的组成部分包括截割部、装载部、行走部、电动机、操作控制系统和辅助装置,部件之间的协调运行较为复杂,需要调动机械、电气和液压等多个系统。机电一体化技术在采煤机中的应用使采煤机可在不同煤矿地质条件下发挥其最大的效用。这里详细解释一下原因,应用机电一体化技术的采煤机中与普通的采煤机最大的区别在于是否安装电牵引系统(见图1)。普通的液压牵引系统遇到倾斜角较大的煤层地质条件时,会出现牵引力不足、不能匀速前行的状况。应用机电一体化技术的采煤机则可以解决这类问题,所具有的电牵引系统可实现对电能的自动调控,有效解决行驶速度不均的问题,同时也借助数据分析防止牵引机的倒滑、自动启动制动装置、简化作业流程、保障开采人员的安全等。 2.2机电一体化技术在煤矿运输设备中的应用 煤矿的运输极为关键,要求相应的煤矿运输设备具备高效性、安全性、长距离、连续性、自动化及大容量等特点。常见的煤矿运输设备一般由液压进行驱动,但存在牵引力不足的缺点,严重制约煤矿运输。例如,带式运输机在综采智能化进程中体现出的启动延迟、动态调控不足、运输质量受限制等劣势日益明显。应用机电一体化技术的煤矿运输设备可设置多个驱动点位,更好地适应运载负荷,有效改善煤矿运输设备的灵敏性、安全性等各方面性能。不过就目前来说,中国机电一体化技术在煤矿运输设备中的应用并不成熟,仍需对其进行更加深入的研究和探索。 2.3机电一体化技术在煤矿提升设备中的应用 煤矿开采完成后,需借助煤矿提升设备将煤炭从井下提取出来。目前中国煤矿主要应用的煤矿提升设备有两种,分别为交流提升机和交直流提升机,这两种设备有着具体的适用范围和运载容量的限制。随着机电一体化技术在煤矿提升设备中的应用,出现了内装式全数字化交直流提升机,其借助可编程逻辑控制器(ProgrammableLgicCntrolooer,PLC)技术进行控制电路结构的设计(见图2),更好地实现了煤矿提升过程中滚筒和驱动装置的有效结合,煤矿提升设备系统中信息化技术、电子机械技术的应用性更强,实现了大数据与机械装置的结合。通过数据设定更好地远程操控煤矿提升机在煤矿运输过程中的工作。基于机电一体化技术的特点,中国已成功研发了S7和SIMADYND交流变频提升机并投入煤矿使用,均表现出不俗的提升性能。 2.4机电一体化技术在煤矿安全设备中的应用 生产安全是煤矿生产作业中一直强调的重点。要想提高生产安全性,就需要在煤矿安全监控设备的应用上多下功夫。传统的传感系统存在反应速度慢、监测不到位、传输出现阻碍等一系列问题,运用机电一体化技术的煤矿传感系统(见图3)可通过互联网和数据信息做出及时判断,并通过特定的传输系统将指令反馈到控制台计算机,进而做出下一步的应急处理。在监测到突发紧急情况时,应用机电一体化技术的传感系统会自动报警,煤矿工作者可第一时间做出安全防范,掌握最佳的救援和处理时间,避免不必要的人身伤害[3-4]。液压支架电液控制系统在井下支护中的应用体现了煤矿安全设备中机电一体化技术的成功应用。电液控制系统是计算机技术、通信技术、控制技术、传感技术和液压技术综合一体化的系统(见图4),是实现综合机械化采煤的关键。3影响机电一体化技术应用于开采作业中的因素结合机电一体化技术的应用实践,总结实际应用经验,可得出影响其发挥作用的几个因素。a)需要结合采矿机械作业的地质环境、机器装置特点构建机电一体化技术控制系统。b)相关技术人员的操作规范水平与技能娴熟程度影响着机电一体化技术的应用。c)机电一体化、自动化设备对技术的应用和开采的持续进行起着关键作用。电气设备零件受损、自然电磁波、振动、离心力等都可能会对机电一体化设备产生负面影响。4机电一体化技术在煤矿生产中应用的影响机电一体化技术自从应用于煤矿生产领域,便取得了不俗的成果,主要体现在以下几方面。a)机电一体化技术的应用增强了控制能力,提高了安全生产系数。煤矿开采环境复杂恶劣,地下环境的不确定性和危险性较高,经常出现塌方、瓦斯爆炸等,亟需技术的支撑作为保障工人安全的坚固屏障。通过机电一体化技术的具体应用,可有效减少危险矿井中人力的参与,转变煤矿生产方式,规范开采流程。b)机电一体化技术的应用提高了煤矿开采效率,降低了成本,实现了高效生产。煤矿机电一体化技术的应用使得开采信息更为科学准确,延长了机器设备的使用寿命,优化了资源配置,降低了相关的人力和物力成本消耗,提高了企业的经济效益。而且机电设备一改往日的大体积、大面积,更为精巧,操作更加简单与明朗化,只需要连接外部端口,启动相应的线路程序,即可实现高水平机电布控,为采矿工作的高效率开展奠定基础。将机电一体化技术应用于在煤矿生产中益处颇多,但目前机电一体化技术在中国煤矿生产中并没有实现全面覆盖,技术的成熟度和应用深度都需要进一步提升,其原因体现在以下两方面。a)大规模应用机电一体化技术需要人力、物力等多方面资源的辅助支持,单独的企业无法实现此类目标。b)机电一体化技术在煤矿生产中的应用还不够成熟,需要相关专家和研究人员进行探索,从而指导实践的应用[5]。 3结语 为了更好地迎接技术化、智能化时代,煤矿生产流程中应用机电一体化技术已成为转型发展的必然。许多企业目前已有的探索是将机电一体化技术应用在采煤设备、运输设备、提升设备及安全管理设备中,通过综合利用多种技术优势,构建一体化控制系统,从而实现采煤产量的增加、采煤流程的集中控制、各类设备的规范运行及煤矿职工的安全保障等。机电一体化技术的应用虽然较为广泛,也取得了一些成果,但是仍暴露出许多问题,只有将这些问题逐一击破才有可能完成煤矿生产机电一体化技术的建设。鉴于此,相关研究者应结合煤矿生产实际展开探索,找出制约机电一体化技术应用的各种因素,进而指导实践工作者做出改革与调整。 作者:任永才 单位:山西介休义棠倡源煤业有限公司 煤矿机电一体化篇2 在我国的可利用能源中,煤炭资源的利用非常重要。煤炭资源属于不可再生的一种资源,因此,在利用煤炭资源时,要格外注意资源的浪费问题。就当下的情况来看,煤炭资源的浪费主要出现在煤矿企业对煤炭的开采和运输这两大过程中。随着我国科技的不断进步,有关煤炭资源浪费的问题也得到了一定程度上的解决。本文介绍的在煤矿生产中用到的机电一体化技术就是最好的代表。本文主要是从机电一体化的特点、优势出发,对机电一体化在煤矿生产中的实践应用进行分析介绍。 1机电一体化技术概述 机电一体化技术是一门包含自动控制技术、计算机技术、机械技术等多种技术的综合性技术。机电一体化是当下新型的技术之一,能够利用新兴的信息技术和计算机技术融入机械设备中。机电一体化技术可以优化原本的机械设备,使机械设备更加智能化。随着最近几年我国对煤炭开采设备的要求不断提高,机电一体化技术应用于煤矿开采的机械设备中似乎已经成为一大必然的趋势。 2机电一体化技术在实践应用中的特点以及优势 2.1通过机电一体化技术保证施工的安全 煤矿的开采以及勘察一直是一个危险系数较高的工作,很容易会发生一些安全事故,甚至会造成人员伤亡。在我国本身煤矿资源的分布就是不均匀的,有些煤炭资源分布在一些便于开采的地方,有些煤矿资源分布在一些环境恶劣的地方。我们当然是先从一些便于开采的煤矿入手,以减少开采过程的危险指数,但是,就目前的开采情况来看,我国一些便于开采的煤炭资源已经不多,剩下的更多的是一些处于不便于开采地区的资源,这就更加大了开采过程的难度以及开采过程中工人的安全问题。因此,在当下,有关煤矿开采勘察的安全问题得到了更多的关注,而安全问题的解决离不开新型技术的应用。而机电一体化技术在煤矿开采中的应用,则很好地解决了这一问题。机电一体化技术的出现可以减少人力的使用,对于一些危险系数高、难度较大的操作有更好的帮助,因此,在很大程度上能够有效提高煤矿开采勘探过程的安全性。机电一体化技术的应用在安全性方面有着显著的成果。 2.2利用机电一体化技术能够提高工作效率 根据目前的煤矿开采情况我们可以发现,虽然煤矿的开采量在不断地增大,但是,煤矿的开采质量却越来越低。而机电一体化技术应用在煤矿的开采中可以很好地提高煤矿生产质量的问题。机电一体化技术可以利用现代化的机械设备,并且还能够按照不同煤矿的不同情况作出调整。根据机电一体化技术在煤矿应用的实际情况可以看出,应用了机电一体化技术后,煤矿企业的开采工作效率有了很大的提升。 2.3利用机电一体化技术提高经济效益 传统的煤矿开采离不开人工,甚至有很大一部分是通过人工进行挖掘的。再加上开采环境过于恶劣,导致煤矿的开采过程中安全系数比较低,经常性地会出现一些安全事故。根据调查可以发现,造成煤矿开采过程的安全事故的主要原因之一就是支护技术性差。而机电一体化技术应用其中后,大大减少了人力的应用。工人不再需要直接进行人工挖掘,只需要操控机械设备即可进行煤矿的开采。通过这一手段,煤矿开采过程中的安全性能大大提升,安全事故的出现频率也在减少。这样就能够有效避免大量资金投入的员工的赔偿与医疗费中,从而减少了一些不必要的开支,使得整体的经济效益得到了提高。 3机电一体化技术在煤炭企业生产的实际应用 3.1机电一体化技术在煤炭采掘过程中的应用 机电一体化技术在煤炭采掘过程中的应用主要可以表现在两方面,即掘进机和采煤机。首先,掘进机是出现在煤矿开采的掘进和回采环节中,这是煤矿开采的一个重要的生产环节,目前多采用“采掘并重,掘进先行”的方针。在这个过程中,应用机电一体化技术主要表现在以下三个方面,即负载反馈调速技术、掘进机行走调速技术、离机遥控技术和工况监测及故障诊断技术。所以,目前可以把机电一体化技术在以上三个方面的应用更加深入研究,这样能够使得整个煤矿开采的工作效率更高。其次,机电一体化技术还出现在采煤机中。电牵引采煤机是采煤机应用机电一体化技术的最佳代表。相比普通的采煤机,电牵引采煤机有以下特点:牵引力好,在采煤过程中提供牵引力,当遇到阻力时也能够继续前几。而且当电力出现问题的时候,还能够及时地通过电信号进行反馈。电牵引采煤机的工作性能的可靠性很强,使用的寿命也很长。由此可见,机电一体化技术在采煤机的应用对煤炭开采的作用很大。 3.2机电一体化技术在煤炭运输过程中的应用 在运输过程中,具有代表性的机电一体化技术的应用有带式输送机、煤矿运输提升机、斜井乘人装置这三方面。其中,带式输送机主要应用在井下是输送过程中。主要是利用电液一体化、采用机这两种方式进行优化,这样可以大幅地提高输送机的灵敏度和可靠性。如果想进一步地优化机电一体化技术的应用,可以从在矿井主运煤皮带顺煤流启动的应用研究工作入手。实践已经证明,带式输送机与机电一体化技术结合能够更加有效地提高煤炭输送过程中的效率。煤矿运输提升机是在煤矿运输系统中最令人头疼的系统,因为在整个煤矿运输的过程中,其消耗的电量最大,而且传统模式下的煤矿运输提升机的稳定性也较差,常常因此影响工作的进度。但随着机电一体化技术应用其中,这些问题已经得到了很好的解决,现在的煤矿运输提升机已经广泛应用了数字化技术,并且改良了煤矿运输提升机的稳定性。斜井乘人装置以前最大的问题就是有关动力消耗方面的问题,现如今,应用机电一体化技术不仅降低了动力的消耗量,而且还提高了运行的稳定性以及安全性。 3.3机电一体化技术在其他配套装置方面的应用 本文主要从矿井安全监测控制和支护设备这两个方面进行简单介绍。其中,矿井安全监测控制包括检测和传感技术两个方面,这也是机电一体化技术在矿井安全监测控制的体现。通过这两个技术的配合,能够实现煤矿机械设备运行的无人操作。无人操作能够减少人力的使用,而且对于出现的问题还能够及时地进行反馈,每日都能够实现机械设备的自动故障检查工作。而支护设备在整个煤矿开采中属于一种基础性的工作。在我国,一般采用液压支架设备进行煤矿的开采工作。但随着机电一体化技术的应用,这种技术已经被取代,现如今,多用电液控制装置来替代液压装置。这正是机电一体化技术在支护设备上的典型应用。这种电液控制装置能够更好地保障煤矿开采过程的安全问题。 4结语 煤矿开采过程中,应用机电一体化技术在如今已经不是什么新奇的事情,我们能够从当前的应用情况看到机电一体化技术在煤矿开采过程的优势,这也是当下煤矿开采技术发展的必然趋势。但现在,机电一体化技术在实际的煤矿开采应用中仍然需要继续推进。除此之外,机电一体化技术在煤矿开采的未应用过程仍需要我们做出努力,继续去探索更多的可能性,以实现安全提高煤矿开采的生产率。 作者:李雄伟 单位:延安职业技术学院 煤矿机电一体化篇3 近年来,为了满足煤炭工业发展的需要,生产过程采用了各种先进技术。机电技术是其中最重要的技术之一,该技术的应用有效地降低了能源成本消耗,提高了煤炭生产的效率和工厂的经济效益。目前,该技术的应用价值已得到证明,但该技术的发展前景仍需进一步研究。 1煤矿机电生产设备中机电一体化技术的意义 机电一体化在煤矿机械和电气设备的技术可以有效提高生产率,对于煤炭行业来说是一个重大创新。煤矿工业中采用有效的机械和电气设备,可以大大降低煤矿工人的人数,对提高煤矿工人的待遇水平和促进整个社会的经济发展具有重要作用;煤矿机械和电气设备能够适应潮湿的煤矿环境,可以更有效地增加安全系数,在减轻劳动强度的同时,也可以避免一些安全事故,保障工人的安全。 2机电一体化技术在煤矿生产中的实际应用 2.1矿井上升系统中的技术应用 新时代下煤炭资源开采有更高的质量要求,同时对地表地下装货也有了更高的效率要求。因此,在当前煤炭开采加工、机电一体化、合理应用的全机械和电气线路和交流或直流电源线后,煤矿中的起重设备已不需要单独配备绞车司机,可以借助数字技术和轧辊的结构、使用电脑、自动监控设备,实时监测等技术,在同时运行多个电脑专用特殊条件的前提下,保证设备的高兼容性,使绕组系统的生产率和安全性得到了全面提高。 2.2有关采煤机方面的应用 随着煤炭工业的快速发展,目前生产工作基本以机械化的方式进行。采煤机是最常见的设备,以前主要靠液压牵引。随着机电一体化的出现后,转化为电力牵引,有效地提高了采煤机的效率和工作的便利性,同时进一步优化了传统的结构,使采煤机得到更广泛的应用。例如,在煤矿工作中,内部环境条件随着深度的变化而变化,除了煤层的陡度外,对采煤机性能的各个方面都有着非常严格的要求。在此基础上,矿山企业可以安装防滑制动装置和电气锁等装置,这是解决采煤机滑移问题的唯一途径[1]。 2.3机电一体化技术在煤炭运输过程中的应用 在运输方面,机电一体化技术有三种典型的应用:输送带、煤矿运输升降机和斜井客运设施。其中,带式输送机主要用于地下运输。这基本上是两种机床使用模式下优化的集成,大大提高了输送机的灵敏度和可靠性。为了进一步优化机电一体化技术的应用,可以从煤矿主区煤流的启动开始着手。研究表明,将带式输送机与机械化相结合,可以更有效地提高煤炭运输效率。煤矿运输绞车系统是最笨重的运输系统的煤矿,因为其消耗的功率较高,且煤矿运输绞车往往也表现不佳,从而影响了工作流程,同时在过去斜井客运设施最重要的问题是电力消耗。但随着机电一体化技术的应用,上述问题得到了很好的解决,煤矿运输罩的数字化得到了广泛的应用,提高了煤矿运输的稳定性。今天,机电一体化的应用不仅减少了电力消耗,而且提高了运行的稳定性和安全性。 3现代煤矿机电一体化技术应用效果 3.1可靠性与智能化 机电技术的特点有两个主要方面:高可靠性和高智能性。上述技术的应用可以为煤炭工业的长期发展奠定基础,为提高煤炭工业的竞争力作出贡献。就目前的情况来看,我国煤炭资源的开发是比较重要的。这是因为所有部门的发展都需要电力资源,而热电联产仍然是最可靠的初级生产方式。虽然风能、水能和太阳能的生产方法已经出现并得到应用,但它们的不确定性尚未消除。与上述方法相比,热生产最明显的优点是其可靠性。在上述因素的影响下,煤炭资源应持续合理开发,以确保产业的持续运行,避免资源枯竭。因此,机电技术的应用具有很大的应用价值,其能提高资源的利用率,减少资源的浪费。除上述优点外,机电技术在煤炭工业本身的开发和应用还有两个主要优点:高可靠性和高智能水平。由于上述技术的应用,煤炭工业的发展成本也将降低,效率也将提高[2]。 3.2一体化技术运用达成无人开采目标 为使矿业公司能够在当今激烈的市场竞争前蓬勃发展,提高效率,必须通过技术创新和发展,在生产过程中引进机电一体化技术,取代陈旧的生产技术。在矿山开采和完井期间,通过机电一体化技术使用,人工井在此阶段投入使用。直接使用机械和机电设备,可以在无人的情况开采底部、开采煤。机电一体化下的计算机,可根据矿井底部不同类型的机械设备进行装置的调整或参数的处理,使设备可以投入使用,直到其在固定地点的运营结束,并且无人采矿工作具有很好的针对性。 3.3确保救援工作的顺利进行 安全事故在煤矿行业,无论什么工种都是常见的。对于矿山生产来说,大部分企业都会选择救援机器人的形式,利用机电一体化和人工智能技术分析,根据事故的严重程度和区域范围进行救援。与发达国家相比,我国机器人生产技术还存在较大的不足,机电一体化技术的整体应用相对薄弱,难以大规模推广。当施工环境发生安全事故时,机器人通过自身判断获取重大事故信息,并传递给技术人员。矿业企业在机器人领域的研发方面进行更多改进和创新,顺应当前社会演进的大趋势,有效融合互联网和网络技术、机电一体化,让所有救援行动都能使用智能技术进行,救援行动可以安全地进行。 3.4有关钢丝绳损伤定量检测方面的内容 日常工作将集中在煤矿生产的电缆,例如:井下作业特别需要的工具,电缆质量对工作安全的影响,以及质量是否不理想,可能引起裂纹等问题,这不仅会影响生产力,还会引发安全问题。过去技术人员常根据他们的工作经验通过手动测试来评估电缆的质量,但这种方法的准确性远远不够。要从根本上解决这个问题,就需要对电缆进行定量分析,消除人工控制方式的弊端,提高电缆质量。机电一体化技术的合理应用,可以定期检查电缆,准确判断磨损的位置和程度,确定电缆的使用寿命,及时更换不合格的电缆。 3.5有关矿井提升设备应用方面的问题 煤矿要提高生产效率,必须加紧引进新设备,其中提升设备就是最有效的证明之一。起重设备的发展离不开科学技术的支持,它促进了运输和转运环节的工作效率,提高了工作的效率和精度。随着社会的发展,社会各界加大了对煤炭生产企业的关注,并要求矿工与企业之间进行密切沟通,因此原有的工作模式会受到影响,有必要逐步改善起重设备带来的问题。大多数煤炭公司为其运营选择直流通风柜和集成通风柜。这两种装置的总体结构比较简单,操作方便,可以自动控制,极大地提高劳动生产率[3]。 3.6机电设备的完善与提升 先进的机电设备不但能够提升煤矿安全运营的精确性,还能够提高设备运作的安全系数。对机电设备持续进行完善与提升,提升运作水准与工作效能,预防安全风险,对煤矿的可持续发展而言拥有重大意义。具体做法应当确立以下几个方面:第一,提高对设备资产的资金投入,达到设备提升的要求,以保证全新升级机电设备的资金投入与应用。对不科学的机电设备能够适度的进行更新升级,以提升主设备的运作安全性。要及时对脆化、陈旧机电设备升级,以保证生产的安全性;第二,要掌握《煤矿安全规程》中的重要规定及指标值,对机电设备要进行合理的管理,在达到有关规定规范的状况下,要及时对设备按时的监督与检修,确保设备运作的正常运行;第三,在煤矿购入设备时,还应重视对假冒伪劣产品设备的查验,防止欠佳设备的应用,在根本原因上确保机电设备的高效运作。 3.7加强机电设备在运作中安全系数的管理方法 加强机电设备在运作中安全系数的管理方法,对煤矿发展而言具备重要的作用。企业应当重视对煤矿设备应用的必要性,用正确的观念与意识去管理方法,重视机电专业先进人才,塑造工作人员的专业能力,能够对机电设备进行合理的控制,还能够及时发现问题并处理。除此之外,煤矿在具体管理过程中,还应创建对设备管理方法的技术专业小团队,对设备安全系数问题进行具体管控,进而使机电设备中存在的不足得到处理,提升工作效能,推动煤矿的可持续发展。 4结语 机电一体化在煤矿开采过程中的优势可以通过目前的应用得到体现,这也是煤矿开采技术发展的必然趋势,但实际应用中机电一体化在煤炭行业还有待推广,尚未广泛应用于硬煤开采。因此仍需要不断努力,不断探索实现煤矿安全运行和提高生产效率的可能性。 参考文献: [1]王震.煤矿综合机械化的应用探讨[J].内蒙古煤炭经济,2020(14):157-158. [2]王润平.煤矿综合机械化的应用探讨[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(18):43-44. [3]王洪波.机电一体化技术及其应用研究[J].中国集体经济,2007(12):174. 作者:李军 单位:内蒙古伊泰京粤酸刺沟有限公司
教育技术研究论文:浅谈教育技术研究 摘 要:随着社会科学技术不断发展,我们对人才的要求越来越高,对教学的要求也越高,现代教育不仅需要高学问的人才,同时还要求具备高素质,高的品质。在教育深化改革的影响下,不断提高素质教育,我们对职业高中教师教学进行了一个全面的研究。现代教育理论要求,教师在教学过程中,教师扮演了多样化的角色,他们不仅是作为一个知识,科学,技术的传播者,还是学生们学习和模仿的榜样,社交人际关系的艺术家,同样也是为学生集体的领导者,是学生们知心的朋友,培养一代代国家的栋梁之才。 关键词:职业高中;高中;数学教师 随着社会科学技术不断发展,我们对人才的要求越来越高,对教学的要求也越高,现代教育不仅需要高学问的人才,同时还要求具备高素质,高的品质。在教育深化改革的影响下,不断提高素质教育,我们对职业高中教师教学进行了一个全面的研究。 1 新课标下对教师角色的要求 1.1 教师应该具备新的教育理念 在教育全面深化改革下,要求教师也应该用新的教育理念来教学,尊重学生,指导学生。传统的教学方式忽略了学生的心理发展,只是要求学生要具备高学历,掌握知识,能过应对考试的应试教育。现代教育要求教师要求教师不仅能够“传道受业”,还能“解惑”,了解学生内心对学习的想法和态度,引导学生从心里能接受学习,培养学生的创新素质,树立学生正确的人生观和价值观,提高学生的道德素养,以人为本的教育理念,建立平等互信的师生关系。 1.2 教学过程,教师应具备创新精神 社会的不断发展,对学生能力的要求也更多样化,而创新精神的养成要求老师在传授知识的时候对学生进行引导,在学习过程中,潜移默化的让学生养成对问题的探究和钻研的精神。据调查显示,目前很多职中学生在数学学习方面有所欠缺,成绩不是很理想。而这个问题的起因有很大的原因是因为学生在初中学习数学的时候,老师只是单纯的教授他们数学知识,而不注重培养学生对学习数学的兴趣和能力,让学生在学习中感受不到快乐,从而让他们对学习产生了厌倦的心理,放弃了对数学的学习。 从上面可以看出,培养学生学习能力,让他们能够主动的学习是教学中更加重要的任务。怎样让学生培养学生的学习能力和创新能力,老师可以在教授知识的时候对他们进行引导。比如,教授数学的时候,可以让他们知道这个只是是怎样被发现,被创造,中间都经历了一个怎样的过程,这个知识可以运用在生活中的那些方面,让学生体会在创造过程中的尝试,失败,在失败,成功,体会到成功的成就感和喜悦,通过他们自已对数学的切身探究更加深刻的了解知识的内涵美。[1] 1.3 新课程的多样化要求数学教师具备良好的综合素质 职业高中的教学,具有多样化的特性,这就要求教师也具备全面的综合素质。要求数学教师不仅能够教授数学的基础公共知识,同时对整个高中的笛体系也有全面的掌握,能过让学生根据自身的特点和发展方向来选择不同的课程,让教授的课程致力于学生的兴趣和志向,为他们今后的学习提供更加坚实可靠的基础,同时满足他们今后职业发展的需求。 2 职业高中数学教师应具备的素质 2.1 高中数学教师教学理念的转变 职业高中数学教师首要的是要清楚明白教育、课程的改革是必要的,也是极其重要的,老师要做的就是甩开老旧的教育理念,挣脱古板教学模式的束缚。教育的改革,树立正确的教学理念,给学生树立正确的教育素质榜样。[2]另外,高中数学老师要意识到教师这一角色在教育改革中所扮演的重要角色,正确认识到在这场课程改革中教师的作用,可以用自己满腔的热情投入到课程改革创新中去。最后一点,目前教育都提倡素质教育,而数学素质教育的提出,更加要求数学教师在正常授课的同时,培养学生的创新精神,提升学生的实践能力和动手动脑能力,也要关注学生身心健康的发展,促进学生个性的发展。新世纪的数学基本理念就是“人人学习有价值的数学,人人都可以获得必要的数学,不同的人在数学上得到不同的发展。” 2.2 数学教师知识结构的更新 教育的改革必定促进着课程的改革,而教师的知识结构也必然要随着课程改革而随之得到更新,以往教师的知识结构简单的由本性知识、条件知识、实践文化与文化知识所构成,课程的改革导致课程知识有的是教师掌握的,但有的却是没有掌握的,这就需要教师及时的更新自己的知识结构,教师为了适应新的教学,只有不断提高自己的文化水平,适时的通过自学或者培训提升自己的专业理论知识,也可以通过实时的新闻报道、报刊等媒体手段来拓展自己的能力与知识域,充实自己的时间知识。当然,数学文化课的新增不仅需要数学教师了解自己专业的历史之外,同时也要深刻的理解数学这门课程的教育价值,随着社会的进步,也许数学教师未来会面对更加复杂的学生,这也正意味着数学教师不断加强自己的心理素质和拓展自己的知识面,可以用全新的面貌和最新的教育理念进行自己的教学事业。 2.3 数学教师心理观念的更新 社会在不断进步,教师这一职业也就没有从前那般神化,从前的文学时代,教师是学生的知识来源,学生要通过老师的授课教学,获得知识,才可以自己看书阅读;如今是信息的时代,学生们可以借助更多的工具获得自己想要得到的知识,毕竟互联网的渠道是很多元化的,这样一来学生从媒体、网络上获得的知识与信息要比从教师那里来得快速与丰富,所以现在教师在学生那里的权威要大打折扣,教师要适应这样的心理落差。 教师并不是神圣不可高攀的,在授课的课程中,只有老师与学生有交流,教师的授课效果才会好,学生获得知识的质量才会高,老师与学生是相互的,老师要成为学生的朋友,才可以激发学生的创新能力、学习能力、以及上课的积极性,一般情况而言,老师与学生有着平等的人格,这也是教师心理观念需要接受的事情。 教育技术研究论文:“互联网+”与大数据技术环境下的现代教育技术研究 摘 要:针对“互联网+”、大数据技术对知识载体和传播环境的颠覆性,现代教育面临的巨大挑战,研究如何将“互联网+”和大数据技术与现代教育技术融合具有重要的意义。本文全面深入研究“互联网+”、大数据技术和现代教育技术,阐述了大数据时代“互联网+”环境下的教育现状及未来发展趋势,分析了现代教育技术应用需求,探索了现代教育技术的创新之路和创新性评价,为现代教育技术的革新和未来教育发展提供新的方法和思路。 关键词:互联网+;大数据技术;现代教育技术 一、引言 随着互联网的快速普及和广泛使用,全球数据呈爆炸式增长,人类对客观世界认识的数字化程度不断提高,每天都会产生大量的数据,而且产生的速度也越来越快。 数据来源于社会的方方面面,可谓是特别广泛,其中最主要的有科学研究(天文学、生物学、高能物理等)、社交网络、电子商务、物联网、移动通信等。[1]IDC 公司的研究显示:2009年到2020 年,全球数字信息的总量将增长44 倍,达到大约35.2 ZB。[2] 对于如此迅猛增长的数据, 世界上各个国家以及各个领域的人们都逐渐意识到了其中所蕴涵的巨大价值。 在2015年5月23日《新闻联播》中提出:“当今世界科技进步,日新月异,互联网、云计算、大数据等现代化信息技术,深刻地改变着人类思维,生产、生活和学习的方式,深刻展示世界发展的前景。”在“互联网+”环境下的大数据时代,研究如何将“互联网+”、大数据技术与现代教育技术融合对教育的发展具有重要意义,“互联网+大数据技术”环境下的现代教育技术是未来教育技术发展的方向和趋势。 二、“互联网+”技术研究 1.“互联网+”定义 人类社会的发展是建立在社会生产进步的基础上,社会生产包括生产力和生产关系两个方面,生产力是最终推动人类社会向前发展的决定性力量,互联网便拥有这种决定性的力量。互联网能够实现查资料和聊天,提供市场交易平台,大大缩短了时空距离,提高了工作效率,因此它不仅仅是一种生产关系的表现,还是一种生产力。 “互联网+”既是互联网创新发展的演进形态,又是一种新经济形态。“互联网+”是基于网络技术和计算机技术,通过对各个领域的大数据信息、科学知识资源优化配置和深度融合,进一步促进生产力的革新,从而促进生产关系改变,使社会生产方式发生广泛而深刻变革。[3]“互联网+”将改变现有的经济结构、企业的运作方式、人们的生活方式和教育方式。如果说工业时代进一步推动了人类的社会分工,那么互联网信息时代则推动着人类的逐步融合,互联网改变着人们的交流、交往、追求、表达和交易的方式,调整着人们的注意力,“互联网+”是综合所有这些形成生产力与生产关系的新组合。 2.互联网为什么要“+” 自美国雅虎成立开启人类互联网时代的20年以来,互联网深刻影响着人类社会。据不完全统计,中国拥有6.3亿互联网用户,早已居世界第一。互联网时代催生的阿里巴巴、腾讯、百度、奇虎360、搜狐、网易、金山等巨头,不仅对人们的生活产生了深远的影响,而且还改变了人们的思维方式。如果不能革新生产力,互联网浪潮必然会遭到致命性的挫折。 “互联网+”中的“+”代表了多。互联网除了能上网,还能购物;除了能购物,还能看电影;除了看电影,还能打游戏;除了打游戏,还能炒股票;除了炒股票,还能找对象;除了找对象,还能……互联网+传统集市,有了淘宝;互联网+传统百货卖场,有了京东;互联网+传统银行,有了支付宝;互联网+传统红娘,有了世纪佳缘;互联网+传统交通,有了快的、滴滴;互联网+传统新闻,有了柴静《穹顶之下》病毒式的传播。“互联网+”是在信息通信技术和互联网平台基础上深度融合了传统行业和互联网的一种创新的发展生态。 3.互联网+教育 那么“互联网+传统教育”应该是个什么样子呢?2014年我国有1916.5万人没有接受大学高等教育,中国受高等教育的人口比例仍远远低于发达国家,通过“互联网+传统教育”产生创新型的现代教育技术,进而深刻变革高等教育,使高等教育大众化教育体系的建设成为可能。[4]真正让那些未能考入大学的学生足不出户在家便可以学习并取得相应的文凭和技能证书,大大提高我国受高等教育的人口比例和整体国民的素质,从而极大地推动生产力的发展。 三、大数据技术研究 1.大数据定义 什么是大数据?大数据是巨量数据的集合,麦肯锡全球研究所给出的大数据定义是:一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数据集合,具有海量的数据规模、快速的数据流转、多样的数据类型和价值密度低四大特征。 2.大数据技术 大数据技术是在数据库技术的基础上发展起来,同时又大大超出了传统数据库的范围,“大数据”技术不能简单地认为是大的“数据”和大的“数据库技术”。严格意义上讲,本质上大数据技术和数据库技术是两个完全不同的技术体系。大数据技术概念关系分析如图1所示。大数据技术重在对含有意义的数据进行专业化处理,而不在于掌握庞大的数据信息。 创新是在现有技术体系上的拔高,而不是摈弃原有的技术体系。大数据的出现并不否定数据库技术的历史贡献。在结构化和非结构化并存的环境下,大数据和数据库技术,兄弟同心,其利断金。 3.大数据+教育 随着“互联网+技术”和大数据技术的发展,知识载体和传播环境发生了翻天覆地的变化。工具的更新与高效,便可以更好地实现知识的传播和接收。教育的内涵与外延也随时代的进步而发生着巨大的变迁。教育的内涵是利用数字化技术实现知识更新与传播的高效与便捷;外延是受众与教师在知识接受与传播环节的数字化工具及网络虚拟化课堂。 教育技术研究论文:基于大数据的教育技术研究新范式的创新与发展 摘要:随着互联网信息技术的快速发展,网络数据也在迅速的膨胀,所以大数据成为当前信息技术发展的重要特点。近年来,大数据技术受到了社会的高度重视,并且广泛的应用到我国的教育领域中去,对我国教育事业发展水平的提高有着非常重要的作用。基于这样的认识,本文通过对大数据的特点进行分析探究,并对大数据的教育技术研究新范式创新发展情况进行具体的阐述。 关键词:大数据 教育技术研究 新范式 创新与发展 随着我国对互联网信息技术的广泛应用,逐渐出现了移动互联网、物联网、社交网络等多种网络形式,极大的拓展了互联网信息技术的应用领域。近年来,互联网数据在不断快速的积累和增长,逐渐迎来了大数据时代。大数据的出现被我国思想政治、市场经济、文化生活、教育等各个领域广泛的应用,对我国的整体发展产生了深远的影响。目前,我国的教育事业也广泛的应用大数据技术,并且将其渗透到教育发展的整个过程,包括教育管理、教学方式、学习行为、教学评价等方面,对我国教育事业的发展有着重要的意义。 一、大数据技术的特点 (一)规模大。随着互联网信息技术的快速发展,大数据的规模也在显著的提升,逐渐呈现海量化的数据。我国个人计算硬盘一般为TB的容量级,而大部分企业的数据量已经达到了EB的容量级。根据麦肯锡全球研究院的研究结果分析,2016年全球企业计算机硬盘上的储存数据已经大大的超过了8EB的容量级。预计到2018年全球互联网移动终端所产生的数据量将会达到7300PB。目前,大数据规模还在不断的积累和增加,并且个体数据的规模会从TB的容量级到PB容量级不等。另外,现实生活中各种方面的来源都能产生数据,提高大数据的规模。 (二)内容形式多样。大数据的来源渠道和内容形式呈现多样性的特点。例如,网络空间日志、各种社交软件、网络搜索引擎、手机的通话记录等等都是大数据的来源渠道。同时,以上这些来源渠道的内容表现形式也多种多样,例如,文字、图片、动画、视频、声音、HTML、文件、报表等都是大数据的呈现形式。这些数据有科学性较强的新闻数据,同时还有个人情感色彩较强的数据,没有明确的大数据结构和范畴。 二、大数据的教育技术研究新范式创新发展情况 (一)大数据技术革新了教育理念和教育思维。大数据技术在教育领域的广泛应用,改变了传统的教育理念和教育思维。教育事业发展过程中无时无刻的不在产生大数据,例如,学生在用计算机进行学习过程中,所做的作业、笔记、实验以及发表的微博等都能成为大数据的一部分。甚至是考试过程中的一个结果都能成为大数据,同时还有课堂上老师与学生的交流与互动的内容也涉及到了大数据。此外,大数据使得教育思维发生了巨大的改变,老师可以运用大数据对教育数据进行分析,深入挖掘大数据中与学生教学情况相符合的数据内容,从而对教学计划进行科学合理的制定和执行,提出满足教学需求的教学策略,进而有效提高学校教育教学的质量。 (二)大数据技术实现了个性化教育。大数据时代的到来,为学校实行个性化教育提供了便利的条件,推动我国教学方式从群体教育朝着个性化教育方向发展。利用大数据技术方便老师对每一个学生的具体表现进行细微的观察,例如,学生翻书的时间、听课的状态、对每道题的停留时间、课堂上的发言情况等等,都可以清晰的了解到。同时,这些数据的产生具有一定的过程性,例如,课堂上的学习过程、做题过程、学生的交流与互动过程等等,是对学生每个具体行为和现象的清晰记录。老师可以通过所记录的数据深入了解每一位学生的学习状态、学习水平以及表现能力等,而且这些数据都是在学生不知情的时候记录下来的,所以这些数据更加真实的反映学生的实际情况,为老师提供了最为个性化的学生信息。最后,老师通过对每一为学生的具体分析,从而根据学生的学习特点和习惯,制定出个性化的教学策略,对每一位学生进行针对性的因材施教,提升学生的学习成绩,进而有效的提升学校的教学质量。 (三)大数据技术加强了学校的管理。大数据技术在学校管理过程中发挥着重要的作用,有利于推动学校管理朝着科学化、精确化的方向发展。学校的管理工作离不开信息数据,学校是教育人才、教授知识的重要场所,拥有着非常多的专业学科,其中每天的教学活动和管理活动中都会产生大量的信息资源。同时,学校在进行管理工作过程中,各种的决策活动、教学目标、教学计划、教学评价活动、老师和学生的管理活动等等,都离不开大数据的支持,并在此基础上还可以不断的产生新的数据,所以大数据的掌握和产生对学校管理工作具有非常重要的意义。另外,可以充分的利用大数据技术对学校网络信息进行安全管理,例如,大数据可以帮助学校对日常的网络运行数据进行分析,为学校的信息安全管理人员提供良好的条件,及时发现学校网络信息运行存在的问题,生成应对策略报告,为计算机升级或者是进行杀毒等措施,提高学校网络信息的安全性。 三、结语 总之,大数据技术受到了社会的广泛关注和高度重视,并且被广泛的应用到教育领域中去,对我国教育事业发展水平的提升有着重要的推动作用。因此,我国要高度重视大数据教育技术的应用,利用大数据技术改变传统的教育模式,实现对学生的个性化教育,加强学校的信息安全管理工作,不断推进我国教育事业的创新发展。 (作者单位:福州大学至诚学院) 教育技术研究论文:教育技术研究:教育教学问题解决的视角 摘 要:文章提出把教育技术作为解决教育教学问题的一种技术手段来定位,并引用教育技术专家学者的相关观点和国内外教育技术的典型案例予论证,同时对教育技术问题进行尝试性分类,提出了以教育技术问题为导向的教育技术活动原理。 关键词:教育技术定位;教育技术目的;教育技术问题分类;教育技术活动原理 一、引言 教育技术学及其学科的定位问题是教育技术学基本理论问题的基石,而其他基本理论问题就是建立在这一基石上的大厦,如果地基不牢,大厦随时有坍塌的危险。[1]自从电化教育在国内开展以来,我国教育技术事业的发展经历了一个艰辛的历程,其根本原因是没有形成自己独立的系统理论体系去指导教育技术实践的开展,不明确自身在信息化教育实践中的定位。[2]定位是否准确,关系到学术的方位、工作的效应乃至系统的正常运转,如果定位错误,就不能司其本职,造成整体的紊乱,[3]甚至陷入一种“被寄予对教育进行革命的巨大期望―在学校中大规模实施尖端技术―数十年后被证明期望落空”的怪圈之中。[4] 因此教育技术的定位是一个值得认真研究的重要问题。 在对已有的定位观进行分析的基础上,刘美凤指出教育技术定位于技术(这里的技术不仅包括信息技术,还包括观念形态的技术,如各类教学策略、设计模式、开发流程等)。 [5]张祖忻进一步指出,教育技术不同于教育领域其他研究与实践的独特之处是其解决教育问题的方法,把教育技术作为一项解决教育问题的系统技术来定位。[6]梅家驹同样认为“教育技术是教育科学的一门分支,而它的定位却在于技术,它涉及到解决教育问题的方法、研究和实践‘如何做’的问题,并不是一种纯科学的概念”。[7] 但关于这个问题也存在不同的声音。李龙指出教育技术不应该仅仅定位于“技术”,还因为它逻辑起点的双重性,既是教育学学科的分支学科,又是技术学学科的分支学科。[8]本文论述了以问题为导向的科学哲学方法论,提出教育技术是解决教育、教学问题的一种技术手段的观点,尝试着对教育技术问题进行分类,提出了以教育技术问题为导向的教育技术活动原理,并引用教育技术专家学者的相关观点和国内外教育技术的典型案例对笔者的观点给予论证。 二、问题的科学哲学观点 当代许多有见地的科学家和哲学家都认为科学研究是从“问题”开始的,“问题”推动研究、指导研究,问题的深入就是研究的深入。[9] 爱因斯坦在与英菲尔德合著的《物理学的进化》一书中,将“问题”看作是科学发展的契机,把物理学进化的历史看作是问题不断展开和深化的历史。希尔伯特作为19世纪和20世纪最伟大的数学家,也同样把“问题”看作科学和数学发展的灵魂。杜威在他的《我们怎样思维》一书中,将生活看作是解决问题的过程,十分强调研究要从考察问题境况入手,人的思维、实践活动是从疑难情境(困难、问题、疑惑)开始的。陶行知曾说,创造始于问题,有了问题才会思考,有了思考才会有解决问题的方法,才有找到独立思路的可能,有问题虽然不一定有创造,但没有问题一定没有创造。[10]武法提认为,教育技术应坚持学科的应用属性,其使命是从教育技术的视角、用教育技术的方法解决教育中的问题,教育技术应该放在解决教育问题的大背景下去思考。[11]同样有学者认为学术发展史就是问题发展史,并引用日本学者的观点,认为“教育学是以‘教育问题’为研究对象的科学”。笔者认为这一观点同样可以引申为“教育技术是以教育教学问题为研究对象的科学”。 三、 问题及教育技术问题的分类 1. 问题的一般分类 问题的分类方法和标准有多种,笔者列出了一些主要分类: (1)按心理学可以将问题分为良构问题和非良构问题。良构问题是非真实情境的、解法同一且具有唯一解的问题,非良构问题是基于真实情境的,有多种解决方法且没有唯一解的问题。但在实际过程中,人们遇到的问题是良构和非良构问题的综合元问题(mete-problem)。[12] (2)按系统科学方法可以将问题分为硬系统问题(以霍尔系统工程方法为代表)和软系统问题(以切克兰德软系统方法为代表)。[13] (3)按学科内容可以将问题分为物理问题、化学问题、生物问题、数学问题、经济问题、教育问题等。 (4)问题主要由4个要素组成:目标、个体的现状、从现状到目标的障碍和解决问题的方法。按障碍要素分类,可以分为3类: “内插障碍”的问题、“合成障碍”的问题和“辩证障碍”的问题。[14] “内插障碍”的问题是指问题的初始状态Sa与问题的期望状态Sw是已知的,问题解决只需要对已知操作进行正确组合和排序。 “合成障碍”的问题是指问题的初始状态Sa与问题的期望状态Sw是已知的,但是有效操作的具体组合是未知的,并且有几个操作本身也是未知的,因此问题解决是找到有效操作并将它们通过正确的方式组合起来。 “辩证障碍”的问题是指问题的初始状态Sa是已知的,但问题的期望状态Sw只有一个整体性的标准,而且其标准和程度是模糊不清的,因此问题解决需要考虑主观层面上最令人满意的方法。 障碍的类型决定于问题解决者所需要的知识与技能的不同。一个问题一般不会只有一种类型的障碍,教育技术问题一般是多种障碍混合的复杂问题。 (5)按问题解决的方法分类,可以把问题分为简单问题(用简单方法可以完美解决)和复杂性问题(用复杂性的方法论可以改善)。 2.教育技术问题的分类 教育技术问题是教育技术研究的对象。以下是一些常见的教育技术问题:网络课程开发问题、知识管理和知识工程问题、绩效技术问题、网络教学问题、信息技术与学科教学整合问题、教学设计问题、学校教室中信息技术教学应用问题、利用教育技术提升学生学习水平问题、多元教学评价问题、教学评价自动化问题、远程教育问题、移动学习问题等等。 根据何克抗的观点,也可以将教育技术问题分为提高教育教学的效果、提高教育教学的效益、提高教育教学的效率问题。[15]效果即改进教学质量和提高教学水平,如乔纳森的技术支持下的问题解决、技术支持下的思维建模、基于问题的学习(PBL)、基于设计的学习、基于案例的推理、技术支持下的知识建构、虚拟创客空间与创造性学习;效益体现在用较少的资金投入获取较大的产出,即培养出更多优秀的人才,如网络学院和开放大学利用信息技术突破时空扩大招生规模;效率则体现在按质按量地完成规定的教学任务只需较少的时间,如利用网络查阅教学资料,可省时便捷;网络环境中的协作问题解决可跨越时空,节省了大量时间。 按学科内容,依据AECT94定义,笔者把教育技术问题分为教育技术的基本问题和混合问题两个大类。基本问题又分为两个小类,即有适合技术支持的教学资源建设问题(如网络课程开发、移动学习、农村中小学现代远程教育等)和教学过程优化问题(如信息技术与学科教学整合、情境教学的设计、网络环境中的自主学习设计等)。而混合的教育技术问题(如绩效技术、网络教学设计与开发、学习环境的设计与开发问题、远程教育环境建设等)一般是上述两类基本问题交织、混合而成。 教学技术问题的解决进而可推动教育的改革,促进教育公平,提高教学水平和效率,使终生学习的理念变为现实。 3.问题导向的教育技术 张掌然在《问题的哲学研究》一书中将问题的功能分为以下四种[16]: (1)导向功能:问题的导向功能是指问题大致规定了认识的方向,规划了探索的大致范围,指出了思维的基本视角。 (2)组织功能:认识活动以问题解决为中心,经验事实、理论观点、研究对象、研究途径与方法等诸多因素以问题解决为核心被组织起来。 (3)激发功能:问题具有挑战性、刺激性,能激发我们探索的积极性。 (4)评价功能:问题能够作为评价认识、思维和理论以及人的行为和境界的尺度和标准,以至于波普尔和劳丹都把问题看作科学进步的评价标准。 在教育技术领域中,教育技术问题具有导向功能,即教育技术问题管控着教育技术活动,教育技术活动应该围绕教育技术问题的解决而展开。教育技术活动是否有效应该进行评价方可知晓。而教育技术的评价应该依据教育技术问题解决设定的目标。三个要素之间的关系如图2所示: 四、从学者的观点看教育技术是解决教育教学问题的一种手段 从问题的科学哲学方法论视角,笔者认为教育技术是解决教育教学问题的一种技术手段。这种看法,与以下学者观点一致: 埃林顿认为,作为教育技术就是解决问题的系统、 科学的方法;海涅克也提出教学技术最基本的前提是策略,是解决问题的途径和方法,这里的教学技术也可以理解为教育技术;罗米斯佐斯基在关于教育技术及其学科的认识上强调教育技术是科学的方法,是问题的解决方案,这就指出了教育技术定位在“ 技术”、“ 策略”、“ 问题的解决方案”方面;杰恩瑞也提出教育技术的实质是理性地运用人类对教与学的研究成果解决实际的教学问题。[17]同样,焦建利教授也认为教育技术问题是教育技术学研究的起点。[18]张祖忻教授提出,国外教育技术文献上常认为教育技术工作者是“问题解决者(problem solver)”。[19]任友群也认为,“所谓教育技术,是指为解决教育问题而采用的教学的、学习的、开发的和管理的技术的集合。”[20]杨开城在《教育技术学――“开发取向”的教育理论探究》一文中提到,教育技术学研究的“开发取向” ,使教育技术学必然成为一门通过解决教育教学问题的理论研究和实践体验达到对教育教学系统运行规律的自为性理解的学科,这里的“开发取向”就可以理解为一种形态的技术。甚至,杨开诚也明确提出,“教育技术自始至终是为了解决教育教学问题而存在的, 是解决教育教学问题的技术、方法和技巧”。[21]这些说法都证明了教育技术是解决教育教学问题的手段的观点。 不仅如此,刘美凤还认为,多媒体课件开发也是解决相应教学实际问题的手段。[22]高文认为教学设计是一种教学“问题―解决”的工具。[23]除此之外,张祖忻也提出,教育技术领域使用最广泛的九四定义强调的五个范畴:设计、开发、利用、管理、评价,其实就是一种系统技术。[24]这些专家学者的观点从侧面论证了教育技术是解决教育教学问题的手段。 另外,从宏观层面看,现今发展迅猛的网络教育也可以借助技术整合优秀的师资力量,平衡教育资源,为解决教育问题提供契机。北京师范大学教授孙波认为,通过网络实现的廉价和便捷的教育资源可以为教育公平问题带来实际上的改善。网络教育的发展也为学习的个性化、终身教育体系的构建提供了可能。这些观点都为“教育技术是解决教育教学问题的一种技术手段”这种观点提供了证据。 五、从中外的一些典型案例看教育技术是解决教育教学问题的技术手段 斯坦福大学创新学习中心主要负责人之一、学习科学与技术设计项目主管罗伊・庇(Roy.D.Pea)从1981年开始研究信息技术如何支持与提高学与教(教学过程优化问题),目前的项目WILD从1996年开始促进学生学习数学、科学以及其他学科中的重点难点; 温特贝尔特大学的认知与技术小组(CTGV)从1984年开始研发有技术成分的教材(有适合技术支持的教学资源建设问题),该中心开发的贾斯珀系列有利于创造培养学生解决数学问题的能力学习环境;[26] 美国学习技术中心(CTL)所做的EETI项目致力于提高技术在促进教与学上的有效性(教学过程优化问题);CLNet项目致力于帮助学生在科学、技术、工程、数学等学科中进行高质量的基于一定标准的学习(教学过程优化问题);[27] 《E-learning:在数字时代传递知识的策略》(罗森伯格著)是E-learning领域里第一本描述如何发展一种全面的组织型学习策略的书(教学过程优化问题);[28] 《学习环境的理论基础》(戴维.H.乔纳森著)一书中,笔者提出用活动理论创设以学生为中心的学习环境以促进学习(混合问题);[29] 《教学设计原理》(R.M.加涅,W.W.韦杰等著)阐述了如何根据不同的学习结果类型创设学习的外部条件,从而引发学习者学习的内部条件以促进学习(教学过程优化问题);[30] 《教学系统化设计》一书中提出了著名的Dick Carey教学设计模型(教学过程优化问题),这些成果都致力于解决特定的教育教学问题,也从侧面证明了教育技术是解决教育教学问题的手段;[31] MOOC提高教学效益和教学水平,促进教育公平,推进终生教育的实施;翻转课堂以建构主义学习理论为基础,促进了学生的知识建构。 任友群根据一些国内教育技术学专业的硕、博士学位论文以及发表在相关教育类核心期刊上的论文归纳总结了目前国内教育技术界研究的热点[32]: (1)学习技术系统(基于语义网络Semantic Web、虚拟现实技术等)的创建,研究如何用技术激发学习动机的问题(教学过程优化问题),支持自主学习,支持探究学习、协作学习、反思学习、体验学习(如怎样利用虚拟现实技术促进学习,知识管理技术在促进学习中的作用)。 (2)研究网络教学的问题,如网络教学资源的共建与分享(开放式教学资源网络管理平台的研究与实现),基于网络的建构主义学习环境的创设(WIKI在教学中的应用),基于网络的研究性学习,网络课程设计(基于多元智能理论的网络课程设计以及有适合技术支持的教学资源建设问题)。 (3)研究信息技术与学科教学整合的问题(教学过程优化问题)。 (4)研究情境学习的教学设计问题(教学过程优化问题,如目标导向情境学习的教学设计应用研究)。 (5)学校教室中信息技术教学应用问题(有适合技术支持的教学资源建设问题,如交互白板、多媒体教室解决方案、数字化语言实验室)。 (6)教学互动分析技术问题(混合问题,如借助课教光盘直录系统)。 (7)利用教育技术培养学生有关思维能力的问题(混合问题,如应用培养创造性思维元素的教学策略与方法等技术的《创造性思维能力教学设计的过程模式》)。 (8)多元教学评价与教学评价自动化问题(适合技术支持的教学资源建设问题,如计算机辅助评价中的技能性非客观题的自动测评和主观题的自动化测评问题)。 (9)教师教育研究问题(教学过程优化问题,如研究教学中的提问)。 (10)计算机的网络技术新进展在促进学习中的应用问题(混合问题,如网络技术在远程教育中的应用、数据挖掘技术在网络课程评价中的应用研究)。 (11)视频技术在远程教育中的应用(有适合技术支持的教学资源建设问题,如交互式流媒体课件的开发、任务驱动与流媒体在远程教育中的应用)。 从以上案例可以看出,教育技术研究的重点都放在解决教育技术领域内具体问题的基础上,因此笔者认为,教育技术是一种解决教育教学问题的技术手段。 六、小结 本文简明扼要地论述了以问题为导向的科学哲学方法论,尝试性地将教育技术问题分为基本问题(包括适合技术支持的教学资源建设问题和教学过程优化问题)与混合问题两大类,提出了以教育技术问题为导向的教育技术活动原理。同时,引用教育技术专家学者的相关观点和国内外教育技术的典型案例对教育技术是解决教育教学问题的一种技术手段的观点给予了论证。 教育技术研究论文:新时期背景下教育技术研究 【摘 要】伴随新课程改革的逐渐深入,教育部门对班主任的班级管理提出了新的要求和标准,要求班主任应当转变以往的班级管理理念,并且建立全面、系统的班级管理策略,以使班级管理朝向规范化、制度化方向发展。长期以来,在制定班级管理策略方面,班主任也在不断完善改进的对策,虽然取得一些成效,但是仍旧存在诸多问题,阻碍班级管理的顺利开展。本文主要阐述了在新课程改革的背景下,班主任如何构建班级管理策略,进而使班级管理达到新课程改革的需要。 【关键词】新时期 班主任 班级管理 策略 构建 最近几年,随着新课程改革进程的不断加快,班级管理问题一直是教育部门关注的焦点,但是,由于受到多方面因素的影响,在班级管理策略制定的过程中,经常出现一系列的缺陷。因此,现阶段,教师面临的主要任务是制定科学、合理的班级管理策略,以使班级管理朝向健康的方向发展。 1班主任班级管理存在的主要问题 1.1缺少对学生价值观念的教育 新课程改革的快速发展,主要强调教育的根本任务是教书育人,促进学生身心的全面发展。在开展学生教育的过程中,班主任发挥重要的角色。然而,现阶段,班主任进行班级管理的过程中,只注重学生的学科成绩,却忽视培养学生树立正确的价值观念,这不利于学生形成正确的人生观、世界观和价值观,导致学生的思想观念产生偏差[1]。 1.2管理理念和方式落后 随着素质教育的逐渐深入,越来越强调教育应面向全体学生,促进学生的全面发展。目前,虽然大部分班主任能够认识到素质教育理念对学生发展的重要性,但是,在实际班级管理的过程中,应试教育理念仍旧占据主导地位,班主任衡量学生的主要标准依然是考试成绩,这与素质教育理念是不一致的。 1.3忽视对学生进行心理健康教育 现阶段,由于学生的学习压力较大,大部分学生都存在心理疾病,例如,自卑、不自信、消极等等。然而,班主任在班级管理的过程中,并不能够随时关注学生的心理发展变化,使学生无法树立正确的学习态度,对学习失去信心。因此,基于此种状况,教师应积极引导学生走出自卑困境,使学生能够积极的面对学习和生活。 2构建班主任班级管理策略的对策 2.1发挥学生的主体地位 现阶段,为了提高班级管理的效率,班主任应充分发挥学生的主体地位,转变自身的管理角色,使每一位学生都能够积极主动的参与到班级管理之中,进而加快班级管理的进程。即采取学生自主管理班级的模式,在班级管理的过程中,让学生积极主动的参与到实践学习活动之中,转变学生以往的观念,使学生能够充分认识到班级管理与自身存在密切的联系,班主任应使学生自主进行班级管理[2]。 例如,在设定班级发展目标、制定班级规章制度、协调学生的人际关系等等,学生可以自主进行管理,对于学生做出的管理模式,如果存在问题,班主任应引导学生改进,以确保管理机制的科学性、合理性。 2.2注重学生的个性发展 伴随信息化时代的到来,以及素质教育的快速发展,社会对人才的需求已经发生了很大的变化,更加注重学生的能力。素质教育强调培养学生的创新精神,促进学生的可持续发展。因此,这就要求班主任应转变以往的教育理念,注重学生的个性发展,依据学生存在的实际特点,与外部社会环境的发展变化,制定与之相适应的班级管理策略,即因材施教原则,进而使学生能够在激烈的市场竞争中占据有利地位。 2.3班主任应注重自身的道德修养 现阶段,在班级管理的过程中,由于班主任自身角色的特殊性,使其对学生具有示范作用,因此,班主任的言行举止都会深深的影响学生的行为。这就要求班主任应加强自身的道德修养,并且应当有自身的兴趣爱好,进而为学生传递生活、学习的正能量。 2.4班主任应经常与家长交流、沟通 在管理学生的过程中,家长发挥重要作用,因此,这就要求班主任应经常与家长进行交流与沟通,使家长能够认识到自身应承担的责任,认识到教育对孩子发展的重要性,转变家长传统的教育观念。此外,家长教育孩子的过程中,在学习方面,要求不要过于严格要求,这会使学生产生逆反心理,但是家长必须让孩子树立积极进取的正确思想。在生活方面,家长应经常关心孩子的心理发展变化,但是不要过分的溺爱孩子,这不利于孩子身心朝向健康的方向发展[3]。 2.5重视学生的心理健康教育 现阶段,大部分学生都处在心理叛逆阶段,不能够正确认识到学习对自身发展的重要性,因此,这就要求班主任应重视学生的心理健康教育,随时关注学生的心理发展变化,部分学生对网络游戏非常痴迷,教师应积极引导学生走出网络游戏,使学生树立正确的学习态度。部分学生能够按照班主任的要求,班主任应给予鼓励和支持,以使学生获取成就感。 3结语 综上所述,通过分析班主任班级管理存在的主要问题,以及完善的对策,我们可以看出,在班级管理过程中,班主任发挥重要角色,对学生的身心发展至关重要,但是,由于受到多种因素的影响,在班级管理的过程中,班主任的管理方式仍旧存在诸多的缺陷。因此,基于以上存在的问题,要求班主任应转变传统的班级管理观念,注重学生的身心全面发展,经常关注学生的心理发展变化,并且与家长共同努力、合作,提高班级管理效率。 教育技术研究论文:计算机教育技术研究 【摘 要】随着社会经济发展及科学技术水平的不断提升,对职业技术人才与劳动者素质要求也越来越高,这就要求计算机应用专业课程设置、专业教学及教师队伍建设必须与教学目标、社会发展相适应,只有这样才能确保计算机教育教学的质量,才能推动职业技术教育事业的可持续发展。本文主要对计算机基础教学的特点、存在的问题进行了分析,并提出了相应的对策。 【关键词】职业技术院校 计算机教学 问题 对策 特点 职业技术教育的目标就是培养具有综合职业能力与素质的高质量人才,为社会经济发展提供强有力的人才支撑。但现阶段,大多数职业技术院校在计算机教育教学中还存在诸多弊端。如教学模式与结构无法适应社会市场的需求,为此,教师在计算机教学中必须提升计算机教学的应用性、实践性,在加大计算机教学力度的同时,提升学生学习积极性,为学生就业提供技术支持。 1计算机基础教学的特点 作为我国计算机教育体系的主要内容,计算机基础教育在培养学生计算机知识及能力中具有至关重要的作用,并影响着我国信息技术的应用与发展。随着课程改革的不断深入,计算机基础教学在职业技术院校教育教学中占据的位置也越来越重要,为有效提升学生计算机操作能力,教师应在分析计算机基础教学特点的基础上,选用科学有效的教学方法进行教学,才能达到良好的教学效率。 1.1覆盖面广 在内容上计算机基础课完全覆盖了计算机科学中最重要的基本知识及基本理论,包括:操作系统计算机软硬件、计算机网络技术、信息系统安全、多媒体基本知识与原理等,同时还还涵盖了Windows操作系统、office办公软件等操作方面的实用技能。由此可见,必须从理论与实践方面,对学生进行全面的计算机教学,这样不仅可以提高学生自主学习的能力,还可以满足社会需求。 1.2实践操作量大 理论学习与实践操作是计算机教学的重要组成部分,两者之间必须紧密连接、有机结合,实现学生由理论知识向动手能力转化。大量实验实践活动是这一过程实现及转化的重要依据,通过不断应用与操作练习,可以对计算机基本操作技能进行有效提升。 2职业技术院校计算机教育教学中存在的问题 2.1教材内容滞后 作为高新技术,计算机专业实用性较强,在实际工作中得到了快速的发展。教材作为计算机教学的重要组成部分,在其教学中对学生学习能力的提升具有关键性的作用。随着科学技术水平的不断提升,教材无法跟上时代的脚步迅速更换,这种情况的长期存在,导致教材无法适应社会经济发展的需求,最终无法提升学生的学习能力,为此,教师在教材选用过程中,必须充分考虑计算机技术发展应用的现状,将新知识点融入到教学内,为教学质量的提升提供可靠的保障。 2.2基础设施落后 计算机作为计算机教学的重要载体,只有及时更新其程序、软硬件,才能保证学生操作技能水平的提升。作为一个以应用为主的专业,计算机教学必须完善其基础设施,如不断更新其校园网络等。但具体教学过程中,往往存在诸多问题,如学校资金不足,导致无法更新计算机基础设备,这种情况下,无法确保基础设备符合新的系统软件与使用的图形操作界面。同时,如果安装、调试及维护计算机的能力不足时,将对计算机教学造成极大的影响。 2.3教学方式老旧 为达到良好的教学效果,目前大部分教师在教学中都选用配图、动画等方式来达到良好的效果,但这种方式只是传统教学模式的延伸,并没有将计算机教学的特色及教学理念体现出来。也就是说在现阶段计算机教学中仅对教师的“教”加以强调,严重忽视了学生的“学”,在教学设计中,学生如何“学”的问题很少涉及。这种情况下,学生很少参与教学活动,处于被动接受的状态,其学习积极性与能动性就很难发挥出来,严重制约了创新型人才的培养。 2.4师资力量及水平受限 在各行各业发展中计算机技术得到了广泛地应用,目前计算机专业已经成为各大院校的热门专业,在职业技术院校教育教学中计算机课程地位也越来越高,在此基础上,计算机专业招生规模也得到扩大。这种情况下,学校师资力量已经存在严重不足的现状,师生比例严重失调情况的出现致使办学特色无法体现,更无法保证学生知识水平的提升。 3应对职业技术院校计算机教育教学对策的分析 在职业技术院校教学活动中计算机教育占有关键性的位置。在学生素质提高及创新能力提升等方面具有至关重要的作用。学校是人才培养的基础,其计算机教学目标为大众教育与素质教育。对学生积极探索、独立思考能力的提升提供了可靠地保障。在计算机教学中如何培养学生的实际操作能力已经成为摆在计算机教师面前的重要问题,为此,必须对计算机教学加以重视,在提升教学质量的同时,实现学生实训技能的提高。 (1)作为职工技术院校教学基础建设的重要内容,计算机课程建设是专业建设的基础,是教学质量提升的重要手段,计算机课程改革可以对学校教学水平进行直接反映,并对培养人才起到关键性作用。为进一步推进计算机课程改革力度,必须完善课程管理方式,明确课程指导思想,并进行相应激励机制的建设。在计算机课程改革中必须遵循技术特点及学生所学专业,教师调整教学内容,以此提升教学质量。 在教学质量提升的同时,应选用合理的教学方式,在计算机教学中教师可以进行小班化教学与项目教学法。首先,小班化教学。将班级人数在25到30人之间进行控制,计算机课程应确保每个学生人手一台电脑,以此提升计算机操作水平。 其次,项目教学法。项目教学法应用的目的就是激发学生的积极性。在计算机专业课程教学中,应用到项目教学法的内容主要包括:OFFICE办公软件、网页设计、网站建设等课程。通过项目教学法的实施,才能提升学生的操作能力、问题分析能力。 (2)进行计算机课外兴趣额培训活动的开展,进而对学生健康上网加以指导。遵循学生专业学习特点,进行计算机课外兴趣小组的组建,这对学生计算机兴趣提升具有重要作用。目前根据活动类别,常用的兴趣培训如表1所示。 (3)加强实训教学管理。实训是计算机专业教学的主要环节,为提升实训教学效果,就必须提高实训教学管理水平。为此,在计算机实训教学中学校必须对其资金投入力度不断提升,这样才能满足社会经济发展的需求,才能确保实训设备满足教学内容的要求。在实训设备投入中,学校不能只对计算机数量、机房大小加以重视,更要建设真正意义上的功能齐全的组装维修实训教室及网络实训教室。同时进行多媒体教学及监控管理软件的合理配置。只有确保设备完善,才能为计算机教学提供可靠的保障。作为计算机教学的重要组成部分,在教师在具体教学中利用合理的教学的方式,可以为学生进行良好教学氛围的创建。在计算机教学中让学生增加动手能力,对学生计算机操作能力的提升十分有利。利用计算机课程能对学生的学习兴趣及积极性进行充分调动,并能将学生的主体作用充分发挥出来,引导学生主动参与到计算机教学活动中,并对其实际操作能力及自主学习能力进行培养,有效提升学生的创新能力。 (4)加强师资培训。计算机专业的改革应加强专业教师队伍的培养,建设一支思想素质好、专业水平高、实践能力强、结构合理,具有“双师型”素质的师资队伍。避免计算机教师在教室中进行单纯理论化的讲解,引导教师利用各种渠道,了解IT最新动态,告诉学生和引导学生,指导教师多花点时间做更有实际意义的备课活动和自我学习。鼓励中青年教师参加技师、高级技师等职业资格考试和思科、微软、CEAC等IT行业考证,并在政策上对获取证书的教师给予支持。 4结语 综上所述,长期以来,教师在计算机教学中普遍将学生当作知识的承载体,为了将更多的知识在有限的教学时间内向学生传递,往往无限制地增大知识容量,要求学生长时间进行枯燥的技能训练及理论知识记忆。这种教学模式已经无法适应时代的发展需求,为此,职业技能院校计算机教学中必须转变传统教学模式,在提高学生实际操作技能的同时,更要注重学生创新能力的培养,只有这样才能为学生的长远发展提供可靠地保障。 教育技术研究论文:关于教育技术研究中几个基本问题的探讨 [摘 要] 目前,教育技术研究存在的主要问题,可概括为以下六个方面:炒概念的多,深入研究概念的少;有学科情结的多,追问研究本意的少;关注媒体技术的多,关注人本身价值的少;注重“形而下”的多,注重“形而上”的少;讴歌与评论的多,批评与解决问题的少;学术成果多,起到实质性作用的少。为此,应对概念作深入挖掘,追问研究本意,增强关注使用媒体技术的人,大力关注理论研究,加强对研究问题的反思与批判,促进学术研究应用转化。 [关键词] 教育技术; 学科发展; 问题 一、引 言 基本问题是学科研究的总出发点,是揭示学科本质的核心问题。一门学科的基本问题,是形成该学科整个理论架构的柱石。[1]一个学科的发展不可能不存在问题,换言之,没有问题的学科肯定不是一门好的学科,正因为有了这些问题的存在,才使这门学科有了向前发展的动力。确切地说教育技术学是一门新兴的学科,也是一门多学科交叉的综合性学科,并且尚属年轻的学科,它的发展必然要得益于其他学科已经取得的进步,并从其他的学科中得到启迪,这种利用现成经验的办法是必不可少的。也正是因为这些,教育技术在发展过程中或多或少已经显露出一些问题,理性地看待和研究这些问题,可能会对未来教育技术学的发展提供一种指南。通过对这些问题的深入研究,能促进教育技术学学科研究的深入,对这些问题的拓宽,能促进教育技术学学科研究领域的拓宽,对这些问题的转换,能促进教育技术学学科研究方向的转向。然而,教育技术研究问题零散,游击习气严重,对问题的“浅尝辄止”[2]都严重影响了教育技术学的学术品质。 二、炒概念的多,深入研究概念的少 社会学家涂尔干认为,在科学研究中,无论是在确定自己的研究对象时,还是在进行论证的过程中,都必须绝对禁止使用科学之外的和不是为科学所需要而制造的概念。在涂尔干看来,概念是科学研究的一种指示器,根据概念我们可以清楚不同的研究问题以同样的名称结合在一起,因为概念始终与一些现象联系在一起,所以很多时候通过概念可以知道到何处去寻找这群现象。 概念,既是思想的工具,又是思想的材料,还是思想的结果。说它是思想的工具,是因为人类的思想离不开概念。不单是抽象的思维离不开概念,就是具体的、形象的思维抑或是直觉的思维,离开了概念恐怕也会成为一种漫无边际的意识之流,根本辨不清主题、分不清方向。说它是思想的材料,是因为概念是命题的意义单元,命题是理论的组成部分。在任何一种研究领域中,概念本身经常成为理解、思考和拷问的对象,是理论研究、实验研究、行动研究、叙事研究等不同研究范式都要着力定义、分析和讨论的对象。[3] 教育技术学作为教育学大学科群中最具有“时代感”的专业,存在着很多“时髦”的概念,但是真正去专心做概念的人却很少。没有多少人曾经做过或者现在正在做着有关教育技术中基本概念的研究。大部分人都认为概念这种简单的问题只需在写文章或者做项目时简单地论证一下,而无需专门进行拷问与研究,这种想法是极为错误的,也正因为有了这种想法才导致我国教育技术领域存在着很严重的概念的混乱和界定不清楚的问题,对教育技术学的“正身”研究产生了一定的阻碍。 概念混乱和不成熟是教育技术学学科中面临的首要问题,在自身的概念和独立思想匮乏的情况下却又不断地引入“新概念”、“洋词汇”,使这种“离根离土”的“舶来品”的学科“胎记”更为明显。我们一直呼吁建设有中国特色的教育技术基本理论体系,可我们似乎永远也摆脱不了美国教育技术对我们的束缚,似乎我们一直在走美国人走过的路。其根本原因可能就是作为构建理论体系的基本概念都来自于美国,这从我国学者研究AECT关于教育技术定义的狂热追求可以略知一二。可想而知,我们用着美国人的概念怎么能建造起真正具有中国特色的教育技术学科体系?所以研究教育技术必须应该始于教育技术基本概念的研究。正如李芒教授所言,在教育技术学科里很多研究者都把“全新的”说法挂在嘴边,这个全新的说法追究起来就是在炒概念。例如“耗散结构理论”、“移动学习”、“云计算”、“电子教材”、“电子书包”等这样比较“火”的概念,当然并不是说这些概念本身存在问题,而是当一些新的概念被提及时,会有很大一部分研究者的追赶,结果是我们会看到一些很“奇怪”的文章里面阐述着很“奇怪”的内容。归根结底是这些人只是为了自己的“利益”而打算“抢先一步”而已,也许这些人根本不是真正地了解这些概念。这显然是把学术研究当作了一种职业而不是事业。我们应该靠思想而活,而不是把思想当做“工具”。 这种炒概念与大部分认为的教育技术这种新生事物是一个“变”的学科有很大关系。但任何事物不仅仅具有“变”还有“常”,而我们为了追赶“时髦”往往忽视了教育技术学科中的“常”。这个“常”就是我们教育技术研究者要一直关注教育技术领域里面的一些核心“概念”,研究它、论证它、辨析它,即“做”概念。我们不能轻视概念,一个学科的概念体系的形成关系到这个学科是否真的走向成熟,教育技术学科中的基本概念体系是铸造未来教育技术学科的基石。我们设想如果一个学科中的概念都“含混不清”,这个学科的研究者之间能达到真正有效的对话与交流吗?没有基本的概念作为基础我们能进行信度高、效度高的研究吗?而如今我们真的需要认认真真地去“做”概念,而不是去“炒”概念。科学的概念是从事科学思维的工具,如果我们的工具尚存在问题或者争议,那我们的研究成果就真的成了一家之言,没有了大众性与普及性,而教育技术这种实践性很强的学科,如果研究成果没有大众性和普及性,那也就没有多少价值和意义,因为教育技术研究者要服务的不是教育技术研究者自己,而是广大的教师与学生。 欲使教育技术在未来的发展中有坚实的根基,我们教育技术学人应该从“做”概念开始,深深地体悟与研究教育技术领域里面的基本概念。教育技术基本概念是理解教育技术理论与实践的突破口,更是构造教育技术基本理论体系的“基石”。在扎扎实实地“做”教育技术概念的同时,我们也应该多提一些新概念,而不是原封不动地把西方国家的一些概念翻译过来作为我们的新概念。引进固然重要,但必须有所创新,否则教育技术学科就失去了应有的生命活力。我们自己提一些有价值、有意义、有创新性的概念并详细地去论证它,是搭建具有中国特色的教育技术学科体系的前提,只有当一个学科的原始性的概念具有中国特色时,才能真正在这个“大树根”下生长出茂盛的教育技术学“参天大树”。我们教育技术研究者,必须好好修炼“做”概念这项基本功,这也许是目前我国教育技术研究者尚且缺少的“内力”。 三、有学科情结的多,追问研究本意的少 对于“学科”的解释,有两种含义:其一为学术领域的分类、知识系统的分支,通常指一定科学领域或一门科学的分支,如自然科学中的物理学、化学、生物学等,哲学社会科学中的法学、历史学、教育学等;其二指高等院校人才培养、科学研究等功能的组合单位,是对高校教师教学、科研业务隶属以及学生研习知识、技能范围的相对界定。[4]就后一种含义而言,1993年普通高等学校本科专业目录中,就将教育技术学确定为教育学的二级学科,并发展至今,已经形成了完整的硕士、博士等的招生与培养体系,并且在北京师范大学和华南师范大学两所部属师范院校建立了教育技术学国家级重点学科。似乎关于学科争论的问题早已解决,并无异议了,但是为什么至今教育技术学人还仍然对这个问题久久不能释怀。究其原因是纠结在“学科”的第一种含义上,即:教育技术学是不是一个有自己独特的、完整的理论体系的学科?有没有自己的研究方法?有没有得到学术界的认可和其他相关学科的尊重?其实人们所真正追求的是教育技术学学科的合法性与科学性。 很早以前我们困惑的是教育技术学是学科还是一个特定的研究领域。南京大学龚放教授在提及“学科”与“领域”的关系时认为,“学科还是领域”的提法是值得商榷的,因为这将“学科”与“领域”割裂甚至对立起来。其实,两者是密切关联的。因为“学科”就是科学研究的某一领域,就是知识系统的某一领域;科学研究一定是在某一领域或者某些领域中进行,研究深入到了一定程度,拓宽到一定的广度,成果积累到一定的阶段,形成比较完备的知识体系和理论体系时,就会被人们称为“学科”了。[5]而往往我们教育技术学界不愿意把教育技术称作是一个领域的原因是,总觉得领域的层次比学科的层次要低很多,无形中说话就没了底气,不像把教育技术称作学科那样“振振有词”。对“学科”与“领域”的争论尚且如此,近几年来又有关于教育技术学到底能不能升格为“一级学科”这样新的学科情结产生,可谓是一波未平一波又起。这种“学科导向”的教育技术学研究无外乎是在追求真正的严格意义上的独立学科,好比从“游击队”转变为“正规军”。 其实回答“学科情结”这个问题,我们应该回到问题的“原点”。著名教育学专家裴娣娜教授曾这样阐述“原点”:“原点”具有“起点”和“终点”的双重性。作为起点,是一事物发展的内在逻辑起点,是具有生命力的核心基本要素。作为终点,是原点发展的文化积累的结果,是起点所追求的终极目标。因此,“原点”是一个历史与逻辑相统一的范畴。抓住了原点,就抓住了问题的根本。而教育技术研究的原点是什么,是教育技术自身研究的需要?是源于研究者的兴趣?是为了获得社会中的某种资质?是想要发表研究成果?等等。今天我们在探讨教育技术学的“学科”情结时,我们最好回到问题的出发点,追问一下研究的本意是什么?是出于什么样的目的?是一般的研究兴趣还是真正的“学术关怀”?抑或者是为了获得某种资质与地位?追问研究本意和真正目的有助于我们厘清思路、凝聚焦点。我们教育技术专家是用教育技术来谋生还是真正想解决学与教的基本问题,当然即使是通过解决学与教的基本问题来获得谋生的手段这种可以说得过去的行为,也是少得可怜。 出生于德国的美国生理学和动物学家Jacques Loeb在世时,有人曾经问过他究竟是生理学家还是动物学家,然而Jacques Loeb的回答却出乎提问者的意料:即“我是问题的研究者”。[6]诚然,我们教育技术研究者的的确确不能再有过多的具有中国特色的“学科情结”,更应该关注研究问题的本身,思考用教育技术能解决什么样的问题以及教育技术的问题如何解决,这才是关键、核心。我们教育技术研究者,研究的是促进教师的教与学生的学,但我们却与教师和学生保持一定的距离。可笑的是我们是教学设计的研究者,但大部分人都很少对自己的教授课程进行设计,即使是经过精心设计的,最后也不会受到学生的欢迎,试问,我们自己不会教学,又有什么权利去对别人指手画脚。这与中小学教师为什么不信任那些声称“知道”教学的人有很大关系。 当然,这并不是否定或者否认教育技术学的“学科导向”研究,因为学科的建构与成熟是水到渠成、瓜熟蒂落的,是建立在具有丰富特性的教育技术的大量成功的实验成果之上的,而不是靠我们呼吁与“高歌”就能会被人们所认可的,故我们应该追问教育技术的研究本意,纾解教育技术的“学科情结”。教育技术学是一门学科已经是不可否认的事实,我们现在要做的不是“自证”,而是拿出可靠的证据去让别人信服。 四、关注媒体技术的多,关注人本身价值的少 剑桥大学动物病理学教授贝弗里奇(William Ian Beardmore Beveridge)曾在《科学研究的艺术》一书序言中写到:“精密仪器在现代科学中有重要的作用。但我有时怀疑,人们是否容易忘记科学研究中最重要的工具始终是人的头脑。”[7]我们是技术的操纵者而不是技术的奴隶,是人的思想在推动技术的发展,是人的思想在促使技术目的的达成,不能忽视技术背后人的存在,技术是把双刃剑,哪一刃起作用取决于人的思想。 教育技术学长期被人们认为是一个以应用为主的学科,这个以应用为主的明显特征就是把“媒体技术”作为一种工具来使用,关注的是“工具理性”,忽视“价值理性”,即忽视工具背后人的存在。李芒教授曾说过,如果教育技术长期接受“工具理性”的统治,后果是灾难性的。因为“工具理性”带给人们的是肤浅与盲从,我们只知道能干些什么而却茫然不知为什么能这样干?最后我们就成了“傻子”一样的机器。我们应该彰显教育技术的“目的理性”,但我们更应该清楚教育技术不仅仅是作为工具的存在,而是作为一种意识形态的存在,技术的问题不可能只依靠技术手段来解决。[8]教育技术更应该关注人的存在和价值,学习是人的活动而不能过分地依赖实体的技术。人的思想、经验、意志、道德等是决定教学效果的主要因素。例如计算机是一种工具,如果我们只研究这种工具能上网、能打字、能播放视频等,关注这种工具的本身,而不关注使用这种工具的人,那么很显然这并不能给教育带来任何变化,所以我们必须认识到工具背后人的观念、意识和经验等是起主导作用的。 教育技术研究的是人而不是物,我们应该关注信息社会环境下人的行为变化,归根结底技术改变的是人的行为方式。大部分人都会认为教育技术是能改变传统的教育模式以此优化教学的效果、效益与效率。从原则和理论上接受信息技术能变革教育这一命题是很容易的,但在教学中坚持不懈地运用它就不容易了。这就迫使教育技术研究者不能停留在“工具”上,而应该关注使用工具的人。很多教育技术学人认为是教育技术中的“技术”变革了教育,当然这里面的“技术”大部分是被界定为媒体技术的。很显然,如果仔细地推敲一下,这种观点是极为不合理甚至可以说是错误的,原因是技术只是实现教育理论转换成教育实践的桥梁或中介,而起到变革作用的是人的思想,没有人的存在,技术也仅仅是技术而已,都谈不上工具,没有人的思想,工具不可能将伟大的教育愿景变为现实的存在。正如杨开城教授所言,工具并不是我们想象的那么简单,当我们的注意力在工具上时,工具并不是工具。仅当我们关注工具所指向的目的时,工具才是真正的工具。例如拿拐杖这种工具来说,我们一开始拿着拐杖的时候会感觉拐杖的存在,一旦我们使用起拐杖来,我们就会自然地忘掉拐杖的存在,而关注拐杖能帮助我们做些什么,也就是说我们的注意力不在拐杖这种工具本身的时候,拐杖才能真正地成为工具,因为这时候拐杖有了目的,而这种目的是通过人的意识传递给拐杖这种工具的。工具本身并没有目的,目的是有意识的行为,只能存在于人的身上,所以我们不能忘乎所以地只去关注媒体技术,而更应该关注使用媒体技术的人,不能被技术所束缚,不能成为技术的奴隶,要正确处理好人与技术的关系,才能使教育技术中的“技术”发挥到极致。 教育技术不应该成为新技术和新媒体簇拥成的“教育技术大观园”,现如今技术已经渗透到教育领域,不可能存在没有技术的教育,或者说教育与技术之间有没有关系是假命题,而我们应该去探讨教育与技术之间存在什么样的关系以及如何运用技术促进教育的发展,这才是真命题。但技术在教育的“表演”需要人做“导演”,教育不能依赖技术,但教育也离不开技术,懂教育的人应该做到有形的技术和无形的技术有机结合,为教育的发展提供有力的保障。技术作为“演员”在教育这个大舞台上进行“表演”,是完全按照“导演”(人)的意图与思想进行“演戏”,所以人的思想、观念和价值才是最为关键的,不能忽略人的存在,让“演员”(技术)随意地表演。 五、注重“形而下”的多,注重“形而上”的少 《周易・系辞上》中说:“形而上者谓之道,形而下者谓之器。”“器”是指现象界、经验界的个别事物,它通常有一定的形状、质地,容易观测。而形而上是无形的、抽象的、不易言表的隐藏在事物表面背后的规律,是此事物之所以成为此事物的性质。[9] 教育技术领域里,大部分研究者都比较青睐于“形而下”的研究,即注重应用性的研究,这与大部分人认为教育技术是一门以应用为主的学科有很大关系,会干活儿就行,无需关心原理这种形而上的深层次的让人苦恼的哲学问题。人们热衷于追求工具的价值而忽视基本的理论研究,造成了现今教育技术学的基本理论大部分都是从教育学、传播学和心理学等照搬照抄过来的局面。简单地把其他学科的理论引入到教育技术学领域是不行的,但我们更不能有禁止进入的心理,我们对其他成熟学科的基本理论感到惊奇与敬畏是可以的,但更应该清楚这毕竟不能代替我们的探索。 1971年日本明治图书出版社出版了教育工学(教育技术)专家坂元昂先生的《教育工学の原理と方法》这一著作,书中所谈及的教育工学(教育技术)的定义至今依然是指引日本教育工学(教育技术)发展的理论基础。“原理”一般是指具有普遍规律的、最基本的、最一般的,并且是可以作为其他规律之基础的规律。然而在国内我们却一直缺少有关《教育技术原理》这方面的著作,而《教育技术学》这样的著作倒是出版了不少,少说也至少有十几种版本,大家似乎都在试图探索教育技术原理,但这毕竟不能称其为教育技术原理方面的著作。所以至今我们也无法回答教育技术原理是什么。通俗来讲,我们一直没有找到我国教育技术学发展的最基本的、最普遍的基本规律。我们总是高喊着向前走,但却不知道前方在哪里。这就是如今教育技术研究中最“脆弱”的一面,我们没有学术品质也没有学术信仰,更没有文化传承之精髓。所以我们必须从形而下的情形中领悟形而上的原理,从常无的境界中体认它的本源和本体,也就是我们常说的追寻事物之“根”,否则我们只是会操作工具的没有灵魂的躯体。 梁漱溟先生说过,人必有知识见解而后能起作用,这种作用是不大的,必得在宇宙人生上有所透悟而后乃能起伟大作用于世。也就是说,起伟大作用于历史学者必是哲学家,不论他是否以哲学闻名与否。[10]同样在我们教育技术研究领域里,我们并不是搞哲学的,我们也无需成为哲学的专家,但是如果我们想要从更高的深度去解读事物本身,就一定要进行“形而上”的研究。只有这样我们才能彻底地把握教育技术的本质,客观理性地看待教育技术学的发展,也只有这种体悟,我们才能找到教育技术学的精髓,提高教育技术的学术品质,推动教育技术学的学科发展。 教育技术学学科天生的实践性必然决定了教育技术的理论研究落后于教育技术的实践研究。而这恰好是构建教育技术基本理论得天独厚的条件,产生于实践中的理论才最具有理论的价值,也能更好地指导实践。我们不能只清楚教育技术能做些什么,更应该知道教育技术为什么能做这些事情,或者是教育技术还能做些什么等诸如此类的问题。要把“为什么、是什么、如何做”三者统一起来,即要做到教育技术研究的“知行合一”。在实践过程中毕竟会产生理论,并且探索理论时也定会想到理论要指导实践,所以我们应该将实践中产生的理论继续指导实践,从而循环往复地修正理论,而不是把实践中的理论作为万能的“钥匙”试图去打开所有的实践之“锁”。 教育技术研究更应该是实践理论实践理论……的研究范式,将理论与实践紧紧地捆绑在一起,而不是现今理论研究脱离实践的“闭门造车”,更不是没有理论指导的实践式的“脱缰的野马”。“形而下”的研究固然重要,但同时也必须重视“形而上”的研究,“形而上”与“形而下”好比教育技术的一对“翅膀”,少了哪一个,都飞不起来。 六、讴歌与评论的多,批评与解决问题的少 我国教育技术学发展至今必定存在着许多问题,教育技术学本身就是一个相对比较年轻的学科,这也实属正常。但不正常的是有一部分人根本看不到这些问题,只是一味地讴歌教育技术之美,把教育技术当做“神话”一样,认为教育技术无所不能。还有人认为教育技术学已经有了自己的严密的学科体系,从学科制度和学科标准角度去衡量教育技术学的发展已经完全具备了一级学科的可能,[11]很显然这种做法是不客观的。教育技术学还没有完全学会“走路”,就想让其跑起来,这很显然是不现实的。我们更不能急于拿着“标签”往一级学科的条件上去贴,我们不需要“自证”,而是拿出更多的证据让别人相信。就好比装满水的茅台酒瓶毕竟不是茅台酒,而是水,如果里面装的真是茅台酒,那肯定会有充分的证据去证明这是酒而不是水。所以大部分教育技术研究者很怕被问及证据在哪里,因为很多事情根本就没有证据,只是一些未来的想法罢了。 现阶段我们首要的任务是稳固教育技术学的二级学科的地位,让其与教育学合理地对话,与其他的兄弟学科平等地交流,得到学界的认同和社会的认可。与此相反,有一部分人却装成评论家一样,对教育技术学的过去“品头论足”,往往夹杂着一种怨气或者无奈,例如很早以前在网上流行的一个《目睹教育技术学十年之十大怪状》的帖子,或者还有一些学者的冷思考,甚至一些本科学生的谩骂,这些只知道指出教育技术学学科发展中的不足,只看到教育技术的缺点,是极“左”的倾向,没有正确地站在事物发展的两面性的角度去看待问题。而更为重要的是我们应该去找到合适的方法解决问题,好比是一个正在使用多媒体上课的教师突然遭遇停电,那么他现在做的不是埋怨为什么停电,而应是找到合理的方法来解决停电给自己上课带来的麻烦。 每年我们教育技术学界都会举办很多论坛、讲座,都会邀请很多专家、学者发表自己的研究成果。但每当遇到同行之间互评的时候我们都很难看到彼此之间有不同的观点,没有“交错”,没有“火花”。互相之间没有批评,都是形式上的“官话”。教育技术学的相关期刊杂志社也是这样,根本没有“百家争鸣”的现象。这种现象对教育技术学的发展是极为不利的。没有同行之间的互相批评与纠正,很难形成教育技术学的优秀学术品质。我们对教育技术大家发表的观点和言论很少有人去讨论和研究,更别说是批评与争鸣了,这种绝对相信权威的做法对教育技术的发展是具有毁灭性的。如果一个学术领域大部分都是建设性的研究,缺少必要的争鸣和反思,缺少批评与监督,那么这个学术领域变成了整齐划一,过于单调死板僵硬,也就没有了发展的原动力。 笔者曾提出过“教育技术批评”[12]这一在教育技术学研究领域里面的全新概念,其目的就是通过批评来实现教育技术的认识自身、调整自身和发展自身,实现对教育技术研究的一种内在超越。这种批评并不是无端的指责,所以和上面所说的评论并不是一回事。而是以“评”促改,以“评”促建,达到教育技术批评者与教育技术批评对象之间的深度互动。 乐天派的“讴歌”与悲观派的“评论”都不是我们所提倡的,我们必须得去解决问题。甚至有的学者提出了一套全新的教育技术学理论,认为只有教育技术学才是整个教育学中唯一能生产知识的学术领域,这种逃避与夸大式的研究是不可取的,这与一个孩子出现了问题,我们不能抛弃他,而应该想办法解决问题是大同小异的,但即使你再“生”一个孩子(新的理论),也不能确保没有问题。立足当下,才能放眼未来。我们应该在了解教育技术发展现状时,对存在的诸多问题提出各种假设和可能,并采取相应比较合理的方法去解决它,一定要有行动,而不是关在“象牙塔”,不管外面的冬夏与春秋。批判别人和作为旁观者指手画脚都是很容易的,甚至进入思辨式的空想主义也并不困难,但符合一种科学规范求实的批评是需要点滴的积累,这是相当困难的。批评要有证据,并且证据要合理,而不是无端的否定与指责。 七、学术成果多,起到实质性作用的少 目前,我国教育技术领域已经形成了类目多样化的学术共同体,研究成果可谓颇丰,论文不胜枚举,软件产品也琳琅满目,但如果我们仔细地考究一下,这些论文与软件产品是有多少能对教育的发展起到实质性的作用?有些学者的文章通篇都是“车轱辘话”,读完之后都不知道说的是什么,也有很多专家开发出的软件产品连自己都不用,所以在教育技术研究成果累累的今天,我们的的确确应该反思一下。 很多教育技术专家已经明确指出,虽然现在教育技术研究成果很多,但真正能对学与教产生根本性影响的确少之又少,与“口号”相比,能看得见的效益确很小。不管我们如何重视与发展教育技术,但不可否认的是目前教育的基本形式仍然以课堂的教师讲学生听为主,仍然以黑板与粉笔为主要的教学工具,教育技术并没有变革传统的教育方式,没有达到我们所希望的效果,其原因何在?这不得不让我们去思考,教育技术的“光鲜”背后到底隐藏着什么?我们取得的那么多成果,为何达不到应有的效能?之所以用效能而不用效益,原因是效益是指以尽可能少的投入获得尽可能多的产出,效能通常指的是正确地做事,即不浪费资源,而效能是在效益的基础上产生的影响。目前教育技术的学术成果多而其实质性作用少的根本原因,就是我们以前强调的是效益而非效能,所以我们必须将从教育技术产生的结果从效益往效能上转化。 共产党没有自己的利益,共产党的利益就是人民的利益。作为教育技术学的一名知识分子也不应该有自己的利益,教育技术的利益就是教师和学生的利益。教育技术的终极目标就是促进教师的教和学生的学,而不是作为以此为谋取利益的手段。应该杜绝非理性的“机心”主义,必须让人的理性大放光彩。踏踏实实地做学问,真真正正地以解决教育教学中的根本问题为研究的出发点,不怕研究成果起到的作用小,就怕一点作用也没有。要做实事,要做具体的事,“宏大叙事”固然重要,但教育技术不是教育哲学,更应关注具体的学与教的问题,绝不能搞“务虚”主义。教育技术学者肩负着变革教育的重大任务,我们必须正确地对待教育技术的研究,做一个有良知的知识分子。 八、结 语 今天教育技术学正处于一个理性主义退潮和日益分裂的学科发展进程中。但最为可悲的是教育技术学界已经满足于这种分裂,而没有能力把分裂统一起来。教育技术学的扩张不能仅仅是“新鲜”的名词术语以及先进的信息技术的堆积,我们需要科学理性的力量,这不同于研究者的热情和盲目的追逐。 日本在教育工学会(教育技术学)创立15年之际,即2000年出版的《教育工学事典》[13]中明确提出了日本教育工学(教育技术学)研究的十大领域,而如果追问目前我国教育技术学研究有哪些领域,我们应该如何回答呢?我想我们可能回答不出来,或者至少说不同的人都有不同的回答,很难达到日本教育工学(教育技术学)所确定的统一研究领域,这足以说明我国教育技术学研究的“琐碎”,在这些“琐碎”的研究领域里面又存在着很多“集中”主义倾向。这些我们概括为教育技术研究中的“多”与“少”的问题,希望能够引起教育技术学术界的重视,以此给未来教育技术学学科的发展带来新的思考。 教育技术的发展不是线性的,而是存在着许多可能性空间,未来教育技术发展的每个可能性空间又不止一个状态,这是因为教育技术发展变化具有很多的不确定性。这种不确定性使教育技术发展的可能性空间至少面临着肯定自身和否定自身的两种状态。而在这种不确定的发展过程中难免会出现诸多问题,现在我们要做的不是让这些问题继续分化与扩张,而是采取方法并付之于行动解决它。 教育技术研究论文:基于大数据的教育技术研究新范式 [摘 要] 教育技术的发展包含了一系列不同的范式。随着大数据的崛起和数据密集科学的发展,学习分析学(LA,Learning Analytics)和教育数据挖掘(EDM,Educational Data Mining)成为大数据在教育领域的具体应用,基于数据的教学干预应用程式已出现并在实际教学中使用(如Signals,Moodog等)。文章探讨了科学范式,大数据在教育技术领域的应用,以及不同的教育技术范式,提出由于能够更好地贯彻“以学习者为中心”的教育理念,个性化自适应学习系统将成为以大数据为基础的新的教育技术范式。 [关键词] 科学范式; 大数据; 智慧教育; 教育技术范式; 个性化自适应学习 一、科学范式 (Scientific Paradigms) 美国著名科学哲学家托马斯·库恩(Thomas Kuhn)在《科学革命的结构》(《The Structure of Scientific Revolutions》)一书中系统阐述了关于范式的概念和理论。所谓科学范式是指“在一定时间范围内,能为研究者群体提供样板问题极其解决方案的普遍公认的科学成就”(Universally Recognized Scientific Achievements That, for a Time, Provide Model Problems and Solutions for a Community of Researchers)。[1] 科学范式的概念是库恩范式理论的核心。库恩认为,科学范式具备两个方面,首先,在科学范围内,该术语指的是可以被复制或模拟的一组示例性的实验;其次,这组范例的基础是共享的先入之见(Preconceptions),这些先入之见形成于证据收集之前,并且影响证据的收集。先入之见体现于两方面,一是其隐含的假定,一是相关的形而上学的元素;个体科学家对该范式的诠释可能会有所不同。[2]因此范式界定了某一研究领域的研究方法,即研究什么,研究问题的提出,如何针对研究问题进行研究活动,以及如何对研究结果进行诠释等。同时,范式具有哲学意义,它暗示了某研究群体的研究遵循的基本理论和研究群体共享的信念和世界观等。 库恩同时认为,范式不是一成不变的,它在科学研究的进程中完善、发展,最终可能退出。随着科学的发展,新的科学范式会出现,补充或者取代旧的范式,这也就成为科学发展进程中的科学革命。在库恩看来,“科学革命”的实质就是“范式转换”;在广泛接受的科学范式里,发现现有理论或者范式无法解决的“例外”,因此尝试用其他理论取而代之,该理论得以发展最终成为新的范式。在自然科学领域,范式的转换比较明显,如伽利略的动力学相当于近代科学的初级阶段的范例,爱因斯坦的相对论则为当代科学的研究发展提供了模式。 库恩本人认为范式这一概念不适合社会科学范畴。原因是当他在社会学者聚集的帕洛阿尔托学者中心写《科学革命的结构》一书时,观察到社会科学学者们在诸多理论方面存在分歧。因此他在书的前言中特意指出,他之所以提出范式的概念正是为了将社会科学从自然科学中区分开来,他认为在社会科学中不可能存在任何范式。然而尽管社会科学不可能像自然科学那样在某一特定时期存在一个范式,在相对较小范围的研究领域,如社会学、人类学、教育学等或其下属领域内,可能存在支持这些领域的研究范式、研究传统、研究计划等。这些较小领域的研究特征能够激发不同领域的研究,界定什么是或不是研究证据,以及为控制与其他相似研究领域的学术争论。例如,斯金纳行为主义和个人建构理论同属于心理学和教育学研究范畴,这两个心理学子学科的一个最显著区别是对意义和意向的关注(Meanings and Intentions)。在个人建构理论中,这两个概念属于核心问题,但在行为主义中,它们不能作为科学证据,因为他们无法被直接观察到。[3]另外,学者们认为,[4]虽然社会科学内也存在明显的概念方面的改变,如从行为主义到认知方法,但是它们与自然科学范围内的科学革命不同,原有的理论一般不会被完全摒弃,而是仍旧在新的范式占据统治地位的情况下拥有一席之地。 Thagard提出并阐述了理论(Theories)与方略 (Approaches)的区别。理论是指“相关假定的集合,对大范围的实证研究结果和事实进行解释和归纳概括的基础”,方略是“实验研究方法和诠释风格的集合”。[5]Thagard认为,由于整个社会科学领域并不存在一个统一广泛的支持各个学科的理论基础,社会科学的变革更多的是由于研究方略的改变,而不是源自对理论统一性的评估。也就是说,社会科学范式,更多的偏重是指研究方略方面。本文之所以提出这点,是因为本文目的之一是评估新的研究方法,即大数据(Big Data)催生的数据密集科学(Data-Intensive Science)对教育技术研究范式,即教育技术研究方法的影响。 二、悄然兴起的大数据分析与应用 大数据一词出现于1997年,NASA研究人员Michael Cox 和 David Ellsworth第一次用该词描述上个世纪90年代出现的数据方面的挑战,即超级计算机生成的巨大的信息数据量。当时,Cox和Ellsworth对实验中产生于飞机周围的模拟气流数据无法进行处理或者将其可视化。“数据集相当大,对主内存、本地磁盘,甚至远程磁盘都造成挑战,”他们写道,“我们称此问题为大数据。”[6] 大数据的产生与信息技术、互联网等密不可分并且以越来越多的方式产生,[7] 如多媒体内容、社会网络以及各类传感器, 不论是传统的数据密集型行业如基因研究、药学,还是互联网新贵,都面临着储存分析大数据的问题。例如Facebook 拥有超过9亿的用户,并且用户数量仍在增长;Google 每天有30亿的搜索查询,Twitter 每天处理4亿次的短信,相当于大约12TB的数据量。 时至今日,大数据尚没有系统统一的定义和理论,学者们一般只是用该术语描述难以用传统软件和方法分析的超大量的复杂的数据。[8]Laney[9] 首先提出用“3Vs”(Volume,Velocity,Variety)的概念, 在此基础之上,IBM [10]用“4Vs”描述大数据, 即大数据应该具备四个维度,大体量 (Volume)、高速度(Velocity)、多样化(Variety)和真实性 (Veracity)。大体量是指各种类型的不断增长的数据很容易积累到百万兆字节甚至千兆兆字节(Terabytes—Even Petabytes)的信息。高速度是指及时处理大数据的必要性,例如分析大量的当日呼叫详细记录可以实时预测客户流失的程度等。多样化是指数据形式的多样性,如可以分析多种数据的变化包括文本、图像、音频等来提高客户满意度等。真实性则意味着大数据提供信息的可信度,以及据此决策的可靠程度。还有些学者[11](Quinn, 2012)认为应该加入另外两个V:Value (价值) 和 Visualization (可视化)。 关于类型,学者们认为数据,不论是否是大数据都分属三种类型:非结构化数据、半结构化数据、结构化数据。[12][13][14]非结构化数据指没有格式的数据,如PDF、E-mail 和文档。结构化数据具备一定格式,便于存储、使用和从中提取信息,例如传统的事务型数据库。半结构化数据是指类似XML和HTML 的有一定加工处理的数据。 大数据的应用和影响体现在各个领域。大数据不只意味着体量的大小,它同时意味着研究方法更倾向于利用新的多种类型的数据获取信息,以数据为基础进行研究,并作出决策。在天文研究方面,美国的The Sloan Digital Sky Survey[15] (SDSS2008)成为天文学家的主要信息来源,同时,天文学家的主要工作也从包括拍摄星空图片等变为主要应用数据库查询和发现天象的变化。对企业来说大数据的应用则意味着更好的商业决策,有些公司如Google、Amazon,Yahoo等,分析利用此类数据,并将其结果作为扩张市场的依据或者提供个性化服务的方向,因此公司得以快速成长。大数据的出现和潜在的价值也引起了各国政府的注意。例如,奥巴马政府2012年宣布,每年将花费超过2亿美元在大数据研究应用方面,以致力于科学探索、环境、生物医学、教育和国家安全方面的研究。[16]在教育领域,随着远程教育的发展和LMS(如Blackboard 和 Moodle等)的应用,大数据的潜在应用也越来越广。这些系统每天都记录大量的学生交互信息、个人数据、系统数据等。[17]这些也促进了教育界学习分析学(LA, Learning Analytics)和教育数据挖掘 (EDM, Educational Data Mining)的发展应用,以及教育技术领域的研究范式的变化。 三、“数据密集科学”作为科学研究第四范式所带来的机遇与挑战 大数据作为一个通用术语,实际描述着正在发生的影响到自然科学、工程学、医学、金融、商业、直至整个社会的科学革命。正是基于大数据的出现以及影响,Jim Gray[18]在2007年提出了数据密集型科学(Data-Intensive Science)的概念。Gray 认为,从进行科学研究的方法的角度来看,从古至今存在的科学研究方法范式包括: 1. 实证式(实验科学)(Empirical/Experimentation)分支,开始于1000年前,主要的研究方法是对自然现象的描述论证,对自然现象进行系统归类,如对化学元素的分类; 2. 理论式(理论推演)(Theoretical)分支,当科学假设与预期结果一致时,则使得理论框架开始占有一席之地,出现于数百年前,主要采用建模方式,由特殊到一般进行推演; 3. 计算式(计算机仿真) (Computational)分支,开始于几十年前,主要方法为利用计算方式模拟复杂现象,科学数据可以用模拟的方法获得,而不再依赖于单一的实验; 4. 数据密集型科学(Data-Intensive Science),在前三种方法的基础之上,采用IT技术获取、处理、存储、统计分析大数据,从中获取知识。 数据密集型科学被称之为科学研究的“第四范式”,与其他三种范式一起成为科学研究的方法,它的出现与大数据密切相关。 因此,Gray提出的“范式”更接近于Thagard[19]提出的“方略”。 Gray[20]认为,数据密集科学包含三项针对数据的活动:获取、存储维护、分析。大数据给科学研究带来巨大改变的同时,也意味着多方面的挑战。学者们认为,整个数据获取到分析的过程都存在不同的困难和挑战。[21]例如,在获取数据时,如何摒弃无用的数据,如何做到在数据收集的过程中过滤数据以免却储存之后再进行处理的麻烦;同时,如何自动产生元数据(Meta Data)对数据进行描绘。其次是数据存储,即数据库存问题,事务性数据库不适合存储关系不明确的大数据。在分析方面,传统的统计算法的前提是数据的同质性(Homogeneity),大多数大数据不具备此特性。针对这些挑战(大数据的非结构化,具有多样性,同时数量巨大),传统的关系数据库无法满足要求;NoSQL (Not Only SQL)数据库则为存储和检索大数据提供了可能。Google的Google File System、Big Table、Map Reduce 代表了这方面的技术创新。 在《第四范式:数据密集型科学发现》[22]一书中,多位作者提出了各个科学领域的研究与大数据结合的必要性和数据密集科学对不同领域科学研究方法的影响,包括地球与环境科学、生命与健康科学、数字信息基础设施和数字化学术信息交流等。他们也描述了大数据以及数据密集科学影响下不同领域的科研活动、过程、方法以及成果,拓宽了不同学科领域应用大数据的思路。例如,Robertson[23]等在讨论发展中国家的医疗合作时,描述了他们的以计算机和手机结合为基础的NxKM (NxOpinion Knowledge Manager)系统。该系统包括一个有专家开发的知识库、一个医疗诊断引擎和一个手机界面,用来输入患者信息并根据该信息自动产生问题(多项选择),以从患者获得更多信息。因此,虽然患者信息可以由当地人连接输入系统,但该信息由远程专家分析,因此,多方面的合作以及信息数据的综合使用,使得诊断结果和诊治手段也将更加可靠。该书虽然涵盖了多方面内容,包括信息密集型科学研究范式对地球环境、医学、认知科学、学术信息交流等方面的深刻影响,但没有涉及大数据对教育,尤其是教育技术的影响。 四、教育技术研究范式演变轨迹 本文对教育技术不做定义方面的明确界定,它基本等同于英语的Educational Technology、Instructional Technology或者Instructional Development[24](Dills Romiszowski, 1997),其研究核心是应用技术支持教学和学习。教育技术研究的核心方略是设计研究,本文从研究范式的角度出发,主要目的是看教育技术的范式的特点、演变以及大数据对教育技术研究可能产生的影响。 首先,学者们认为,在教育技术领域,正如整个社会科学领域,从来都是多范式并存的。即从未有过只有一个范式存在而其他范式完全退出教育技术学术圈的情况,尽管也许在某个时期存在一个占据主要地位的范式。[25]例如当斯金纳心理学占据统治地位的时候,与之对垒的非斯金纳行为主义地位次之,同时之前影响最大的弗洛伊德心理学的影响依然在某种程度上存在,而未来的范式(认知信息加工理论)也开始崭露头角。另外,Saettler[26]认为20世纪的教育技术领域存在四种范式:物理科学或者媒体理论、传播学和系统理论、行为主义和新行为主义观点、认知理论。也有些学者描述了教育技术研究和评估领域内的范式变化,如Driscoll[27]概括了八种教育技术研究范式,Clark 和Sugrue[28]描述了媒介研究(Media Research)中行为主义和认知理论范式对于研究设计和研究问题形成的影响。其次,Reigeluth[29]认为,教育技术范式的改变是从整个社会的变化开始,而且其改变的速度随着人类知识库的迅速增长和科技的高速发展越来越快。大部分的教育技术范式研究中囊括了多种的技术应用,同时很多研究更偏重于理论方面的变迁,而Koschmann则详细论述了计算机为基础的教育技术范式演变。[30] Koschmann认为:[31]在计算机进入教育领域后,教育技术作为一个独立的研究领域才开始出现,因此针对教育技术范式的研究也应该集中在以计算机为基础的技术方面;同时他认为教育技术研究也经历了一系列范式转换。他应用库恩的理论,主要描述了四种涉及计算机的教育技术范式,即计算机辅助教学(CAI, Computer-Assisted Instruction)、智能教学系统(ITS,Intelligent Tutoring System),Logo-as-Latin以及计算机支持的协作学习(CSCL,Computer-Supported-Collaborative Learning)。 Koschmann强调,CAI主要是针对教学技术的设计和评估的研究范式,他在后来的研究中认为,[32]CAI并非与计算机同时出现,相反,它可能是桑代克(Thorndike)教育心理学研究范式的延伸和扩展。IBM公司开发的Coursewriter(一种课件著作软件)被认为是CAI开始的标志,即使没有任何编程经验,人们也可以用该系统开发自己的教学课件。由于CAI开发人员大部分具有教学背景,CAI系统大多反映了教育界对教和学的认知,即学习是被动获取信息的过程,而教学则是知识传递的过程。CAI系统一般贯彻如下学习策略和措施:确定学习目标,将学习目标分解为一系列学习任务,然后开发一系列学习活动,以达到预定学习目标。CAI同样以行为主义和实证主义为理论基础,因此CAI研究人员认为学习是可测量的学习成绩或者能力水平的变化,学习是CAI 研究中的因变量,而学习过程中引进的技术方面的创新成为干预措施和自变量。对照组的使用在研究中很常见,研究问题通常为:使用该项技术对教学有何影响?因此,教学效验(Instructional Efficacy)成为该范式下的核心研究问题。 第二个范式为ITS,起源于人工智能,以Carbonell[33]的博士论文的出现为标志。ITS理论认为,认知是一个计算过程,可以通过建立模拟人脑工作模式的智能型系统来研究。[34]如果智能型行为可以通过系统程序表现,那么具备经验和技能的教师的角色也可以设计出来。由于一对一教学被认为是金牌标准,[35]因此可以推断出如果每个学生都有个人的导师,那么整个社会的教育水平都会相应得到提高,这也是智能教学系统研究范式的基本理念。信息加工理论是人工智能前提之一,它认为问题解决是定义问题空间的表征(Representations)的过程,包括初始状态、目标状态以及不同状态之间的一系列运作。在此基础上,表征成为解决问题和理解认知过程的中心问题,而学习则成为获取正确的问题空间的表征的过程,教学则是辅助学习者获取表征的活动。在此过程中技术的角色与其在CAI中并没有本质不同——然而人工智能系统更注重交互性,也更偏重于复杂技能的习得。与CAI不同,智能教学系统范式的核心研究问题是教学能力,即该系统是否完全能与娴熟的真正的导师相媲美。因此,研究问题更看重的是系统的效果,而不是学生的成绩。 计算机辅助教学与人工智能系统尽管有所不同,但从认知论的角度说,他们都属于现实主义和绝对主义(Realist and Absolutist),即认为学习是被动获取知识,而教师是绝对权威。[36] 第三个范式为Logo-as-Latin,意指像学习拉丁语一样看待LOGO语言的学习。其中LOGO是上个世纪60年代由MIT数学教育实验室Papert教授领衔开发的程序语言,主要供儿童在编程的过程中学习。该范式以建构主义为理论基础。建构主义起源于皮亚杰的发展心理学,认为学习是新的信息与已有的知识融合同化的过程。有学者认为,计算机编程可以成为建构主义学习方式的重要角色。[37]例如学生可以建立模拟系统,在此过程中,学习者成为“教师”,而计算机则开创了一个新的教育技术在学习中的角色,即成为“被辅导者”。与CAI不同的是,CAI研究关注教学效果,而Logo-as-Latin研究更专注于教学迁移。编程教学被看作干预手段,学习者在其他相关学习任务上的成绩被看作因变量。然而,在后期的文章中,Koschmann认为,[38]Logo-as-Latin与CAI同样起源于传统教育心理学,与CAI密切相关,因此应该将它看作CAI的一个变种,而不是独立的教育技术研究范式。 Koschmann提出的第四种范式是CSCL。CSCL与前三种范式有很多不同之处。首先,前三种研究范式都是建立在心理学基础之上,其本质是行为主义和认知主义。而CSCL的基础是人类学、社会学、语言学以及传播学等。具体说来,其理论基础包括(不限于)社会建构主义、社会文化理论以及情景认知理论等。社会建构主义认为知识的建构本质上是社会性过程;社会文化理论以维果斯基的文化—历史理论为代表,强调语言在智力发展过程中的作用;情景认知理论认为,学习是进入实践共同体(Community of Practice)的过程,“要想学会如同真正的专业从业人员那样使用一个工具,一个学生就应该像一个学徒,必须融入该社区及其文化。因而,在相当大的程度上,学习是,我们相信,一个文化熏陶的过程”[39]。因此CSCL范式中,学习的社会性和文化性成为核心问题。不同于前三种范式针对的问题(教学效果、教学能力、教学迁移),CSCL被称为“演绎的实践性教学”(Instruction as Enacted Practice)。CSCL研究范式有几个特点:(1)研究问题比较集中在学习过程而不是结果;(2)研究多倾向于描述性,而不是实验性;(3)很多研究者乐于以参与者(CSCL成员)的角度研究合作学习的过程。因此CSCL研究着眼于参加者的谈话,合作过程中使用的工具,合作小组的成果等。CSCL范式下的研究问题包括:学习如何在学习者的语言中表现出来?社会性因素如何影响学习过程?技术如何在合作学习中应用?Koschmann将这这四种范式做了简单对比,见表1。 五、数据密集科学影响下的教育技术 研究范式:个性化自适应学习 数据密集型研究方法捕捉了整个信息时代带来的大数据的基本整体影响。在不同的领域,研究方法的侧重和目的不同,因此各有特点。如在工业界,商业智能系统(Business Intelligence System)体现了大数据对决策的影响。在教育领域,美国教育部在一份简报中指出,[40]大数据在教育领域的具体应用主要为学习分析学 (LA, Learning Analytics)和教育数据挖掘 (EDM, Educational Data Mining)。EDM 和LA 之间没有明确的分界线,但它们的起源、理论和目标不尽相同,并且逐渐成为泾渭分明的两个研究领域。 EDM 的目的是研究和利用统计学、机器学习和数据挖掘方法来分析教和学的过程中产生的数据。学者们认为,EDM的研究目的包括以下方面:[41](1)应用多方信息如学生的知识程度、动机、元认知、学习态度等建立学生模型,并以此预测学生的学习行为;(2)发现或改进学习内容展现和最佳教学序列的领域模型;(3)研读由学习软件提供的不同的教学支持的效果;(4)建立包括学生、领域模型和教学软件的计算模型,推动关于学习和学习者的科学研究。 美国教育部的简报中总结了EDM针对和所要回答的问题:[42](1)什么样的教学顺序(不同学习主题)对不同特点的学生最有效?(2)什么样的行为与更好的学习成绩相关(如较高的课程学习成绩)?(3)什么样的学生的行为指标预示了学生的满意程度、参与度和学习进步,等等?(4)什么特点的在线学习环境能导致更好的学习成绩?(5)什么因素能够预测学生取得成功? Siemens将LA定义为“关于学习者以及他们的学习环境的数据测量、收集、分析和汇总呈现,目的是理解和优化学习以及学习情境”。[43]LA的一个重要应用是监测和预测学生学习成绩,及时发现潜在问题,并据此作出干预,以预防学生在某一科目或者院系课程学习中产生风险。[44]相比于EDM,LA借鉴了更广泛的学科,除了计算机科学、统计学、心理学、学习科学,还引进并应用信息学和社会学的理念和技术。[45]LA回答的问题如下:(1)什么时候学生可以进行下一个学习主题?(2)什么时候学生可能在某一门课程中落后?(3)什么时候某个学生可能有完不成一门课程的风险?(4)如果没有干预补救措施,学生可能得到什么样的成绩?(5)对特定学生来说,下一个最好的课程是什么?学生是否需要特殊帮助? 美国教育部[46]的简报中总结了应用EDM和 LA 的范畴:(1)用户知识模拟、用户行为分析、用户经验分析;(2)用户分类/分组(Profiling);(3)知识域模拟如学习课题分类排序等,知识元素与相应的教学原则分析;(4)趋势分析;(5)自适应和个性化学习。 应用LA和EDM数据分析结果,教师可以更好地了解学生,理解和观测学生的学习过程,发现最合适的教学方法和顺序,及时发现问题并进行干预,以提供个性化的学习服务为主旨。现在已经研发出的应用系统案例有普渡大学的“课程信号系统”(Course Signals System,以下简称Signals)[47]、在美国加州大学圣巴巴拉分校以及阿拉巴马大学使用的Moodog,[48] 以及美国西部州际高等教育委员会教育技术合作部(WICHE,WCET,Western Interstate Commission for Higher Education,Cooperative for Educational Technologies)的教育大数据分析项目——预测分析报告(PAR,Predictive Analytics Reporting)系统。[49] Signals系统通过数据挖掘和统计预测模型,根据多个变量(表现指标包括:现有平均分和努力程度,如学生LMS的交互频率;个性特点指标包括学术准备,如高中平均分和各项标准考试成绩;学生特点,如是否为美国居民、年龄和选修学分)来预测学生是否能够完成/通过该课程。Signals 在课程进行的过程中,以交通信号指示灯的方式,让学生了解自己的学习状况:课业良好(绿色),课业中度危急(黄色),或者课业严重危急(红色)。同时教师可以提供给学生有效的反馈信息,引导学生使用合适的资源等来提高成绩。[50]Moodog的主要功能是跟踪记录学生在课程管理系统(CMS,Course Management System)上的学习活动,其基本目标有两个:(1)为教师提供学生与在线学习材料交互情况;(2)帮助学生将自己的学习行为和进程与其他学生相比较。[51] PAR[52]的主要目的是应用EDM技术,分析跨越多所高等院校的学生数据,以期发现并确认影响学生退学/以及是否能够毕业的因子,并据此实施有效的教学干预。参与PAR的高校包括两年制和四年制高校,有公共学校和私立学校,亦有传统高校和非传统高校如网络大学。已经有16个WCET成员机构提交了1,700,000条匿名和去身份标识的学生记录以及8,100,000条课程级别数据记录。所有高校使用统一的数据模型,该数据模型包括以下核心数据元素。(1)总体元素:基本框架,描述所有PAR数据的基本概况。(2)学生一般元素:描述学生人口数据和学术背景信息。(3)学生课程元素:描述学生参加的课程和学生的课程成果。(4)学生的学术元素:学生级别的数据。(5)课程目录的元素: 教育机构开办的PAR学生就读的课程细节信息。(6)学校元素:学术单位的具体信息。 应用描述、推理和预测分析技术,PAR项目初步发现32个影响学生学习以及退学的普通变量(多为学生特点变量),包括性别、种族、学位种类、多种专业、课程数量、班级人数等。其他发现如学生的性别、年龄以及种族与该生是否会退出某门课没有关系。该研究仍在继续。 这些系统目前的主要功能是分析学生的网上学习活动,判断实施干预措施的时间以及方法等;其潜在功能则可能包括教师可以根据学生使用学习资源的情况发现哪些最受学生欢迎或者哪些活动影响学习成绩,提供适合不同学生需要的学习材料;调整学习顺序或者学习活动等;最终,完善的学习系统可以根据学生的特点(学习风格、已有知识、动机情况等)引导学生使用适合自己特点的学习材料和学习路径。因此EDM和LA在教育技术领域内的应用最终指向个性化学习和自适应学习环境的研究和开发。 美国教育部简报认为应用LA和EDM技术达成预测学生学习和干预学习过程的自适应学习环境应该包括六个部分:[53](1)自适应学习内容,通过与学生的交互活动,可以辨别学生的水平和能力,因此可以管理、维护和呈现适合特定学生的学习内容;(2)学生学习数据库,用来获取存储学生与学习内容的互动,包括时间和行为等;(3)预测模型,应用学生学习数据和人口统计数据(储存在另外的数据库中,如年龄种族等),追踪学生学习过程,预测未来行为以及成绩,如课业成绩,是否有可能辍学等;(4)可视化报告,将预测模型产生的结果用仪表盘形势表现出来;(5)自适应引擎,用来操控学习内容,确保学习内容适合学生的能力和特点;(6)干预引擎,教师、管理员、系统开发人员等可否决系统提供的建议进行人为干预。除了六个自适应系统内部组成部分外,还包括一个外部的学生信息系统。这个信息系统是由学校学区或者地区教育部门持有维护的学生背景信息资料,如年龄、性别、所学过的课程、成绩、学习风格等。预测模型可以从中获取数据作为预测学生行为成绩等的部分依据。图1提供了自适应学习系统的概况。 图1中的箭头和数字表示自适应学习环境中的数据流的方向和顺序。整个自适应学习系统包括三个信息反馈回路数据流(Feedback Loop)。数据流的第一步是学生与学习内容的交互,交互内容被储存于学生学习数据系统里(第二步),第三步则是预测模型抽取学生学习数据和背景数据,应用LA和EDM技术进行分析,然后将结果传递至自适应引擎(第四步),自适应引擎据此针对特定学生作出学习方面的调整,而这些调整则通过学习内容策略等的改变表现出来。同时,预测结果也可以通过数据仪表盘(数据可视化面板)传达给教师和管理人员(第五步)。当学生、教师,管理人员等得到相关信息时整个反馈回路得以完成。学生通过自适应引擎获取的反馈信息包括学习活动情况、学习目标/技能完成程度、测评结果等,学生可据此更好地进行自我调节学习(Self-Regulated Learning),如在自己尚未完全掌握的学习内容上投入更多时间、改变学习策略等。教师方面获得的信息则包括学生整体学习情况以及每个学生的学习情况,教师可以根据这些信息做出课程内容以及进度方面的调整,例如决定是否对个别学生进行干预,提供更多学习资料等。管理人员获取的信息则是包括多门课程、多个学生和教师的情况。根据整体信息,管理者可以知道哪门课程的学生成绩不尽如人意、哪些特点的学生的成绩更出色等。管理层可以据此作出决策,如增加某门课程作为另一课程的先决条件(Prerequisite)等。 美国教育部简报中的自适应学习系统通过LA和EDM,引导学生了解自己的学习状况,为教师的教学干预提供依据,也使得管理层更好地进行决策。然而,以数据密集科学为基础,LA和EDM 技术能够更好地分析学生的需要和特点,从而使得学习更倾向于个性化。因此我们认为基于数据密集科学的自适应学习系统应该体现个性化的学习特点,下一个教育技术研究范式是个性化自适应学习(Personalized Adaptive learning,简称PAL), 即在自适应基础之上,学习内容更体现学生特点和需求。根据学生的特点(已有知识,学习风格等)和其他信息(年龄,性别,兴趣等)数据可以将学生分组(Profiling),学习系统可以根据学生特点和需要推荐学习内容,教师针对不同特点的学生提供丰富的学习材料,学生同时可以自己选择学习材料、测评方式等。图2提供了PAL系统的基本结构。 图2中虚线部分代表了学习内容生成的过程:学生背景数据(以往成绩、所学课程、学习风格等)导入预测模型,分析生成可视化数据,教师据此设计适合不同特点学生组的不同学习内容。图2的实线箭头部分代表了自适应学习过程和数据流。自适应学习过程与图1一样,由三个反馈回路组成。 不同于以往的个性化学习和自适应学习的是,PAL环境将以大数据为基础,纳入EDM和LA数据分析和结果,因此能够提供更适合特定学生的学习内容,获取更多和更精确的学习者信息和学习活动信息,更好地分析学习过程模式和学习活动有效性,更准确地进行学习评估等。 PAL与Koschmann的四个教育技术范式相比较,其独特之处在于它倾向于利用多方面数据:一方面根据已经存在的数据,提供适合学生特点和需要的学习内容;另一方面分析已有数据和学习过程中产生的数据,根据结果发现问题,并采取个性化干预措施。因此其基础为数据密集科学,同时体现了以学生为中心,根据学生的个性特点,发展潜能来进行教学的人本主义的教学观念。 六、机遇与挑战 个性化自适应学习能够体现“以学习者为中心”的学习理念,并且与智慧教育[54]的主张不谋而合,成为教育技术的一个新的研究范式。智慧教育主张借助信息技术的力量,创建具有一定智慧特性(如感知、推理、辅助决策)的学习时空环境,旨在促进学习者的智慧全面、协调和可持续发展,通过对学习和生活环境的适应、塑造和选择,以最终实现对人类的共善(对个人、他人、社会的助益)。智慧教育充分体现了“以学习者为中心”的思想,强调学习是一个充满张力和平衡的过程,揭示了“教育要为学习者的智慧发展服务”的深刻内涵。 智慧学习环境的一个基本特征是:基于学习者的个体差异(如能力、风格、偏好、需求)提供个性化的学习服务;并记录分析学习历史数据,便于数据挖掘和深入分析,数据结果用于评估学习过程、预测未来表现和发现潜在问题,并以数据分析结果进行干预。因此以大数据为基础的个性化自适应学习将成为智慧学习环境的重要组成部分。同时,EDM和LA能够为高校提供有效信息,对学生进行干预,最终能够提高学生成就,降低辍学率,提升毕业率。 另外,大数据除了支持学习过程分析外,还可以在知识表征(概念提取、本体建立、可视化)与利用(自动翻译、答疑)方面大有可为,因此,除PAL方式外,大数据能够促进个性化学习服务与社会智慧发展,促进人本主义教育理念的实现,并且成为社会知识生态发展模式的重要组成部分。 总而言之,大数据为教育技术的发展带来很多可能性,例如创建个性化自适应学习环境、知识发现工具、管理决策平台等,同时它的应用面临诸多挑战。首先是来自数据方面的挑战:如何储存海量的非结构化数据,例如学生的讨论等文本数据?如何分析这些复杂数据?如何真正理解数据结果并传达给非数据专业人员?只有当大数据管理技术、数据分析以及数据可视化工具方面取得突破性进展,才有可能真正实现以学习者为中心,满足不同学习者的需要的个性化自适应学习环境。其次,数据密集型科学的应用在教育方面的体现主要是LA和EDM,通过数据使得学习过程透明化,并以数据为基础分析学生的行为和学习成绩。这些数据可以传达“发生了什么”,而不能回答“为什么”,尤其是那些数据中没有体现出来的原因。因此如何将无法从数据中观察到的因素,如学生的学习动机、情感等纳入干预设计,仍有待进一步研究。 教育技术研究论文:国际教育技术研究的可视化分析 [摘 要] 本研究采用科学知识图谱的可视化分析技术,检索了2002至2012年间SSCI收录的主要国际教育技术期刊论文;运用知识可视化软件CiteSpaceⅡ从样本文献、高频术语知识图谱、术语发展时间线图、术语中介中心度、突出节点、作者信息等入手,对近11年来国际教育技术领域研究的热点、热点变迁、研究前沿以及高影响力的学者与文献进行了分析。研究结果可知,国际教育技术领域的研究热点包括对学习环境、媒体系统、教学策略方法和学生等方面的理论研究和实践操作;基本的研究热点在2005年前后已经基本成熟化,但近年来也衍生出一些新的研究主题;研究前沿主要包括理论研究类、环境资源类、策略方法类、媒体技术类等四类方向;维果斯基、乔纳森等著名学者及其经典作品,在教育技术研究领域具有高影响力。 [关键词] SSCI; 教育技术; 可视化; 热点; 前沿; 高影响力 一、研究背景 一直以来,教育技术领域的国际学者(如加涅、乔纳森、汉纳芬等)和学术组织(如AECT等),对我国教育技术的发展有着深远影响。关注国际教育技术发展热点与动态趋势,成为我国教育技术学者们最重要的学术活动之一,意义重大。 《社会科学引文索引》(SSCI),是国际上社会科学最权威的研究引文索引。SSCI的来源期刊都经过了科学方法的层层筛选,其发表的研究文献都反映了国际研究的主流和前沿。[1]鉴于此,本研究结合国际教育技术研究的发展历程,对SSCI所收录的教育技术五本核心期刊《British Journal of Educational Technology》《Computers Education》《Education Technology Society》《International Journal of Computer-Supported Collaborative Learning》《Australasian Journal of Educational Technology》,从2002至2012年相关的论文进行文献分析,可视化呈现近11年来国际教育技术研究的热点和前沿,为国内研究提供参考依据。 二、研究设计 (一)方法、工具与数据源 本研究采取定量研究为主、定性研究为辅的方法,采用词频分析法对文献进行定量研究,并在可视化结果上进一步定性分析。词频分析法,是指利用能够揭示或表达文献核心内容的关键词或主题词的频次高低来确定该领域研究热点和发展动向的文献计量学方法。[2] 在工具选择上,本研究所采用的CiteSpaceⅡ,是一种科学知识图谱中的引文分析软件。它是美国德雷克赛尔大学信息科学与技术学院的陈超美博士开发,基于Java编程语言的信息可视化软件。CiteSpaceⅡ能够有效探索学科知识领域的演进与研究前沿,并进行可视化分析,使得文献计量学分析易于呈现历时性的动态,[3]并具有以下基本功能:(1)通过引文网络分析,找出学科领域演进的关键路径;(2)找出学科领域演进的关键节点文献(知识拐点);(3)分析学科演化的潜在动力机制;(4)预测学科或知识领域研究前沿。[4] 以Web of Science(WOS)为数据源,检索SSCI收录的上述五本教育技术期刊的论文信息,时间选择是从2002-01-01到2012-12-31。CiteSpaceⅡ可直接对WOS的数据进行提取研究关键术语的操作,并开展词频分析及引文分析。 (二)分析思路 第一,对样本文献中高频度、高突变和高中心性的关键术语进行分析,形成研究热点的可视化知识图谱,初步判断国际教育技术领域11年来的研究重点和热点。同时利用CiteSpaceⅡ绘制的关键术语时间序列图谱,呈现11年来国际研究热点的变迁,得出近年来衍生出的新研究主题和方向。第二,在CiteSpaceⅡ中利用词频探测技术进行分析,明确突变专业术语,并生成代表研究前沿的可视化知识图谱,进而深入分析该领域的研究前沿。第三,通过对作者及文献的共被引分析,生成可视化知识图谱,分析国际研究中具有重要地位和贡献的学者,以及对近年来教育技术领域具有高影响力的经典文献。 三、国际教育技术研究热点与变迁 (一)研究热点的可视化分析 1. 研究热点的可视化呈现 使用CiteSpaceⅡ以关键词为节点,时间分区为一年,设置top N% per sliced值为30%,采用Pathfinder算法,绘制高频关键术语共现网络(即研究热点知识图谱),如图1所示。 研究热点知识图谱 在该图谱中,年环大小代表频次,内部不同年轮的颜色代表相应的年份。外部年轮为紫色的年环(箭头所指)表示具有高中介中心度的关键节点。数值高的中介中心度节点,对其他节点之间的联系起到控制作用,体现了其在整个网络中的重要地位。[5]由图1可知,2002—2012年间国际教育技术领域的研究热点包括:“teaching/learning strategies(教与学的策略)”、“interactive learning environments(互动学习环境)”、“pedagogical issues(教学法话题)”、“improving classroom teaching(提高课堂教学)”、“students(学生)”、“computer-mediated communication(计算机媒介通讯)”、“cooperative/collaborative learning(合作/协作学习)”、“education(教育)”、“technology(技术)”、“media in education(教育媒体)”、“secondary education(中等教育)”、“elementary education(初等教育)”、“applications in subject areas(学科领域应用)”、“post-secondary education(专科教育)”、“multimedia/hypermedia systems(多媒体/超媒体系统)”和“human-computer interface(人机界面)”。 将这些频次100以上的关键术语进行中介中心度的二次统计,如表1所示。从频次排序看,“Teaching/Learning Strategies”最高,其节点年环明显最大。从节点中介中心度看,“interactive learning environments”和“multimedia/hypermedia systems”两个节点的紫色年环最大,其中心度最高,占该领域研究的核心地位。综上所述,2002—2012年间国际教育技术领域中,“teaching/learning strategies”相关研究最广泛,但是相对突出的研究热点是“tnteractive learning environments”、“multimedia/hypermedia systems”、“students”和“secondary education”等的相关研究。 2. 研究热点的讨论 在国际教育技术领域中,“teaching/learning strategies”的研究最为普遍。随着教育理念从“教”向“学”的转变,教学策略也逐渐向学习策略转变。在学生为主导的教学环境背景下,对“students”的研究具有重要的意义。在国际教育技术研究领域,对“学生”的研究主要包括学习方式、学习策略、学习态度、学习效果、认知能力、认知风格、社会关系等主题。学习环境建设也是国际教育技术领域研究的一个重点。社会的信息化发展,对学习环境变革提出了新诉求,学习环境必须能够促进学习者主动的、有效的学习。国际教育技术学者在关注对学习环境的“interactive(互动性)”研究时,无论是面对面授课,还是网络远程授课,都强调必须在师生间、生生间搭建良好的互动交流环境。媒体系统的演化,则展示了媒体与人类学习的密切联系。从“multimedia”到“hypermedia”,反映了教育对网络技术的采纳。“hypermedia systems”能够将用户引入包含相关信息的页面,其作为促进教与学的工具,在教育中有着广泛的用途。 (二)研究热点变迁的可视化分析 1. 研究热点变迁的可视化呈现 基于上述分析基础,利用CiteSpaceⅡ对研究热点分布再作进一步的时间线图分析,如图2所示。 从时间线图来看,国际教育技术领域的各研究主题,在2005年或更早之前就已基本成熟化,呈现出相对的静态稳定性。在2005—2012年间,少数巨大影响力的新研究热点出现,而主要还是对之前研究热点的继续深化。但是,从时间线图的总体方向来看,几乎每年都会衍生出一些新的研究主题,例如“self-efficacy(自我效能感)”、“self-explanations(自我解释)”、“virtual reality(虚拟现实)”等,说明国际教育技术领域的研究具有与认知心理学领域研究相结合的态势。其中术语“virtual reality”在2007年左右出现,词频分布比较均匀,说明它可能成为研究的一个新热点。 另外,本研究针对总频数和中介中心度均较高的关键术语(包括“interactive learning environments”、“multimedia/hypermedia systems”、“students”、“secondary education”)作了激增分析,得出总频数和中介中心度均居高的关键术语的各年频数基本上都呈现增长趋势,且结点年份与起始年份的频数相比,差异明显。这些关键术语近11年来的频数增长曲线,体现了所对应主题的研究具有良好的发展态势。 2. 研究热点变迁的讨论 在2005年前后,国际教育技术领域的研究已趋于成熟,而此后几年中衍生的研究主题大多与认知心理学相关,如“self-efficacy”、“self-explanations”等。美国Robert Zheng和Matthew McAlack等学者在2009年发表的文章《Effects of Multimedia on Cognitive Load, Self-Efficacy, and Multiple Rule-Based Problem Solving》,对“multimedia on cognitive load(多媒体认知负荷)”和“self-efficacy”的关系进行了深入研究;[6]2006年,Silke Schworm和Alexander Renkl两位学者在文章《Computer-Supported Example-Based Learning: When Instructional Explanations Reduce Self-Explanations》中对“Computer-supported example-based learning(计算机支持的案例学习)”与“self-explanations”之间的关系进行了论述。[7]随着网络技术的发展和应用,相关研究内容呈现上升趋势。其中“virtual reality”作为一个新的研究领域,营造了“自主学习”的环境,并能节省成本、规避风险、打破时空限制。在教学中应用“virtual reality”技术对师生来说都越来越具有吸引力;但美国Kami Hanson和Brett E. Shelton两位学者在文章《Design and Development of Virtual Reality: Analysis of Challenges Faced by Educators》中也指出,基于虚拟现实技术的教学活动具有一定的难度和挑战性,必须综合各方面因素开展适当的教学设计。 四、国际教育技术研究前沿 (一)研究前沿的可视化呈现 在CiteSpaceⅡ中,同样以关键词为节点,时间分区为一年,选择突变专业术语类型为“burst term”,设置top N% per sliced值为30%,阀值设置(c,cc,ccv)的值分别为{(1,1,20),(2,2,20),(2,2,20)},同时标出突现点,得到图3所示的知识图谱。其中代表突现点的节点变成红色的(箭头所指)。并生成“summary table”,对节点的Σ值进行整理,见表2。可知代表研究前沿的术语有:“distributed learning environments(分布式学习环境)”、“learning communities(学习社区)”、“computer-mediated communication”、“architectures for educational technology system(教育技术系统的体系结构)”、“teaching/learning strategies”和“collaborative learning”。 (二)研究前沿的讨论 深度分析上述术语,可将国际教育技术领域的研究前沿方向概括为四类:理论研究类、环境资源类、策略方法类、媒体技术类。结合关键术语共现的可视化知识图谱以及词频统计结果:(1)在理论研究类方向,主要是对“architectures for educational technology system”开展研究,具体包括“evaluation of CAI systems(计算机辅助教学评价系统)”、“intelligent tutoring systems(智能教学系统)”、“distance education and telelearning(远程教学)”、“e-learning(数字化学习)”和“construction(建构)”等主题内容;(2)在环境资源类方向中,重点研究的主题是“学习环境”,其中“环境”包括“interactive learning environments”、“distributed learning environments”、“learning communities”和“classroom(教室/课堂)”;(3)在策略方法类方向中,主要是对“teaching/learning strategies”开展研究,具体主题包括“improving classroom teaching(提高课堂教学)”、“cooperative/collaborative learning”、 “evaluation methodologies(评价方法)”、“communication(交际)”、“tools and methods(工具和方法)”和“navigation(导航)”等,此外,还针对“elementary education”、“secondary education”、“post-secondary education”和“adult learning(成人学习)”等教育阶段的教学方法策略进行研究;(4)在媒体技术类方向中,主要是针对以计算机网络为代表的新技术开展相关研究;包括“computer-mediated communication”、“human-computer interface”、“virtual reality”、“Internet”和“computer”等信息技术在教育中的应用。 五、国际教育技术领域高影响力的学者与文献 (一)高影响力的学者 运行CiteSpaceⅡ,将节点类型选择为“Cited author”,设置top%为30%,阀值设置(c,cc,ccv)的值分别为{(2,2,20),(2,3,20),(2,3,20)},得到关于作者共现信息 从图4和表3可以看出,共现频次及节点的中介中心度最高的学者是Vygotsky,L.S.(维果斯基),其次是Jonassen D.H.(乔纳森)。另外,中心度较高的学者还有Salomon,G.(所罗门)、Chi MTH(季清华)和Brusilovsky,P.(彼特·布鲁斯洛维奇)。中介中心度较高的这些学者,在教育技术知识网络中起着重要的节点作用,构成了教育技术领域的主流结构。其中,有些学者已经逝去(维果斯基、乔纳森等),有些文献发表的年份也都较早,但仍具有如此高的频次和中心性,说明这些学者及其经典著作作为教育技术研究的理论来源和知识基础,对教育技术的发展起着重大的促进作用。图表中显示的高影响力学者大多是基于心理学开展教育技术研究,这在一定程度上说明了心理学对教育技术的理论支撑作用。突变用于检测一个学科内研究兴趣的突然增长。[9]通过数据分析,具有突变值的学者有Brusilovsky,P.、Bandura,A.(阿尔伯特·班杜拉)和Dillenbourg,P.(皮埃尔·狄隆伯格)。通过对三位学者的突变文献进行检索,分别是:Brusilovsky,P.的《Using A Style-Based Ant Colony System for Adaptive Learning》、Bandura,A.的《Social Cognitive Theory: An Agentic Perspective》和Dillenbourg,P.的《Over-Scripting CSCL: The Risks of Blending Collaborative learning with instructional design》。这些学者共同关注的焦点是“协作学习”,这是近十多年来教育技术研究的热点主题。可以说,这些学者及其重要文献为近十多年来“协作学习”研究的兴盛奠定了重要的理论基础。 (二)高影响力的文献 将节点类型改为“Cited Reference”,其他设置不变,得到关于共引文献信息的知识图谱,如图5所示。将统计得出的高频共引文献进行整理,选择频次大于40的共引文献,并统计其中介中心度等信息,如表4所示。 上述统计的高影响力共引文献包括著作和文章,都是教育技术领域的经典之作,距今数十年不等。Vygotsky,L.S.(维果斯基)的高级心理技能和社会心理学理论,Davis,F.D.(弗戴维斯)的感知理论和技术接受模型,Brown,J.S.(约翰·布朗斯)的教学模式和资源改革理念,Wenger,E.(安提拿·温格)的实践社区 理论,Mayer,R.E.(理查德·梅耶)的多媒体学习认知理论,Bandura,A.(阿尔伯特·班杜拉)的社会学习理论与行为矫正技术,Fishbein,M.(莫里斯·费许班)的信仰、态度、意图和行为的理论研究等,为教育技术领域的各项研究提供指导思想。这些经典著作建构了教育技术领域的理论体系,具有很大的开创意义,成为众多后续研究工作的基础性文献资料,影响力高。 六、研究结论 (1)近年来国际教育技术领域研究广泛,包括教与学的策略、教学设计、学习环境等方面的理论研究,以及相关技术研究和应用研究。各种主题内容的研究,基本上都是基于计算机和网络来开展设计和实施的。 (2)近年来国际教育技术领域研究的热点包括对学习环境、媒体系统、教学策略方法和学生等方面的理论研究和实践操作,具体有“interactive learning environments”、“multimedia/hypermedia systems”、“students”、“secondary education”和“teaching/learning strategies”等。 (3)近年来国际教育技术领域研究热点变迁的情况是:各热点研究方向在2005年左右就已基本成熟化,呈现出相对的静态稳定发展,但在后期研究中会衍生出如 “self-efficacy”、“self-explanations”和“virtual reality”等新的研究主题。 (4)近年来国际教育技术领域研究的前沿包括理论研究类、环境资源类、策略方法类、媒体技术类等四类方向,具体内容包括“architectures for educational technology system”、“distributed learning environments”、“teaching/learning strategies”和“computer-mediated communication”等。 (5)在教育技术高影响力学者与文献的可视化分析中,维果斯基、乔纳森等教育技术领域著名学者的思想理论,对教育技术研究起着指导性作用。一些学者在前人研究的基础上也提出了适应时展的研究焦点并得到良好发展,如彼特·布鲁斯洛维奇、阿尔伯特·班杜拉等提出的协作学习理论。此外,教育技术领域的经典著作和文献资料,仍然被当今学者广泛引用,作为教育技术研究的重要参考依据。 学术研究既要有本土化行动,更要有国际化视野。本研究分析了国际教育技术领域的发展热点与动态趋势,并还将对国内外教育技术领域在各个时期的发展特点进行比较,以期为国内学者与国际研究相接轨提供参考和借鉴。 教育技术研究论文:视唱练耳教育技术研究 摘要:视唱练耳课程是音乐教学中的基础课程,也是每个学生学习音乐必修的课程。本文主要从如何练习视唱和如何练习练耳两个方面做了阐述。 关键词:视唱 练耳 教学方法 视唱练耳课程是音乐教学中的基础课程,也是每个学生学习音乐必修的课程。学习视唱练耳的目的就是更好服务于音乐中的其它专业,训练学生的音准、节奏感和识谱能力,提高视唱能力,增强和培养学生的对音乐的感受力、鉴赏力,为了学习各门专业课打下良好基础。它的主要内容包括视唱和听音两个部分,接下来我将主要从这两个方面进行阐述。 1、如何练好视唱 1.1 节拍节奏练习 拿到一首曲子,教师首先引导学生快速浏览一下曲子是什么节拍、节奏的,如拿2/4拍举例,教师就应该首先提示或带领学生空手练习2/4节奏的打法,接着找出乐曲中之前没有学习过或者学生感到生疏、接触比较少的节奏,由教师给予讲解或示范之后再带领学生完整地打出曲子的节奏。要让学生养成一边唱一边打拍子的好习惯,这样才能避免视唱中产生的忽快忽慢的节奏不均匀得情况。 1.2 调式音阶练习 调式音阶练习也是学习视唱的基础练习,首先,要了解音阶的种类,通常我们所讲的音阶包括大、小调式和民族调式三种:大调式又包括自然大调、和声大调和旋律大调三种;小调式包括自然小调、和声小调、旋律小调三种;民族调式包括宫、商、角、徵、羽五种。其次,针对要唱的曲子的调性先练习唱好该曲子的的音阶,特别是在音阶中出现偏音时,要格外注意唱好、唱准,这样在接下来唱曲子中的偏音才会变得轻松、容易唱准。 1.3 构唱 视唱中的构唱,主要是针对曲子中出现的较难唱准的音程。通常来讲纯四度、纯五度、这样的协和音程和大、小二度大小三度这种跨度比较小得音程比较容易唱准,而像跨度比较大的六度、七度、八度音程和不协和增四度、减五度音程都需要拿出来单独练习。比如:增四度,练习中可以将学生分成两组,一组唱低音,另一组唱高音,教师首先带领学生分别把低音和高音唱准,接着两组同时唱,在唱的同时分别听一下另一组唱的声音效果,之后,两组互换刚才唱的音,再彼此倾听另一组唱的声音效果,用这样的方法,可以比较快的构唱音程。也为构唱和弦打基础。 1.4 视谱唱词 视谱唱词这是学生学习音乐应具备的基本能力。可以分为三步练习,即节奏读词、哼唱曲调,视谱唱词。练习过程中,教师要引导学生注意音乐的完整性,获得快速读谱能力。 1.5 综合把握 视唱中还要注意唱准力度、速度和换气记号,没有标明换气记号的曲子,教师要引导学生在长音位置或者休止符位置做换气。通常音阶上行时做渐强处理,下行时做减弱处理。 为了提高学习视唱的兴趣,教师可以根据曲子节奏特点每小节配一些律动,比如:4/4的曲子,可以以小节为单位,每拍配一个动作——跺脚、拍腿、拍手、捻指。练习熟练后,教师可以将学生分成组,以轮唱或接唱的形式练习,互相倾听,也为双声部视唱打基础。这样在提高学生学习兴趣的同时也提高学习效率。 2、如何练好练耳 2.1 单音听辩训练 单音练习是音高练习的基础,更是学习练耳的基础,特别是针对听音比较弱的学生一定要做大量的练习。这也是为以后学习音程、和弦、旋律打基础。训练时要注意由浅入深,可以由中音区不带升降号的音开始,以小字一组的la为标准音,逐渐向两端的音区扩展。 2.2 音程听辩训练 音程有两种:旋律音程和和声音程。旋律音程的练习方法可以参考前面的视唱部分中的音程构唱,这里不再做赘述。和声音程的听辩显得难一些,但一切的基础都是模唱,模唱的方法是由低到高。这里推荐一个方法:比如听辩的是纯五度音程3-7。很多学生对纯五度的和声效果不敏感,那么相信大家从小都会唱的一首歌《小星星》,,这首歌第一句就是纯五度,请你记住这里纯五度的音高,请你利用音阶和模唱的方法找到低音,接着在3上向上唱出一个纯五度,那么就能轻而易举的找到高音7。那么请你找出你熟悉的歌曲中所包含的音程,记住它们,让它为你服务吧! 2.3 和弦听辩训练 和弦包含了三和弦和七和弦两大类,还有原位和转位之分。在听辩和弦的训练中,首先要了解和弦的结构以及它们的音响特点,例如:大三和弦色彩明亮,稳定、协和;小三和弦色彩黯淡,柔和;增三和弦不协和而带有扩张感;减三和弦不协和还带有紧缩感等等。 2.4 节奏听辩训练 节奏训练主要是对学生节奏感的培养,对节奏型的认识,听、写的训练。要让学生牢记并掌握各种不同的节奏型的特点和音响效果,要多读、多听、多写、多背,达到增强节奏感受力和记忆力,逐步提高学生的听辩能力直到熟练听写的目的。训练时,可以要由浅入深,为达到更好的效果,建议:最初练习时,可以用一个四分音符和两个八分音符这样的节奏型进行混搭组合成2/4或4/4的节奏进行听辩,之后每次练习时加入一个新的节奏型。 2.5 旋律听辩训练 旋律听辩是练耳中比较难的一个环节,它是各种音乐要素的综合,要求学生有较强的音乐记忆力和记谱方面的能力,听音和节奏方面打下良好的基础的前提下,旋律听辩才会变的容易。练习时建议:先把听到的旋律的节奏型和拍号写好,然后再听音。听旋律时也要注意由浅入深、循序渐进。 2.6 创意提高训练 教师可以根据学生对听辩旋律的掌握程度,利用该旋律已有的节奏,让学生根据节奏进行旋律创编。教师可以挑选一些比较优秀的创意小曲带领学生演唱。还可以以轮唱的形式进行演唱,把视唱和练耳有机的结合到一起。这样,学生还可以在学习知识的基础上培养学生的创作意识和自信心。 视唱练耳教学是一个师生互动的过程,应该始终坚持科学性与趣味性相结合的原则,不能只是单一的听和唱。以上,就是笔者从事视唱练耳教学的一些心得体会,如有不足之处,欢迎请大家批评指正。 教育技术研究论文:浅谈国内教育技术研究现状及发展趋势 【摘要】随着科技的进步以及教育相关理论的完善,我国对教育的发展问题给予越来越广泛的关注。教育技术作为人类在教育教学活动中传授知识所运用的物质工具、方法技能和知识经验的综合体,在整个教育范围内起着不可或缺的作用。而我国的教育技术现状也透射出广阔的发展空间,但其中仍存在着不容忽视的问题。本文通过对教育技术定义的演变和国内教育技术研究现状的分析对其发展趋势及存在问题进行探讨。 【关键词】教育技术;研究现状;发展趋势 教育技术的实践过程历史悠久,在它系统地作为一个领域、一种理论来研究的阶段中,许多国家以脉络清晰完整的美国教育技术理论模式为鉴,深化教育技术的理论研究。 一、教育技术研究的内涵 教育理论与实践的长期积淀使得教育技术的内涵定义也经历了相应的演变。从以“视听传播”来定教育技术领域的定义:“视听传播是教育理论和实践的一个分支,它主要研究如何对控制学习过程的信息进行设计和使用。”到1994年定义:“教学技术是对学习过程和教学资源进行设计、开发、利用、管理和评价的理论和实践。”再到2004年定义:“教育技术是指通过创设、使用与管理恰当的技术过程和资源,以利于学习和改善绩效的研究与符合道德规范的实践”的演变,加之它提出该定义是能为非专业人士所理解的一般性定义而不是专门用精确的技术性术语来描述现象的科学定义的要求,我们不难看出教育技术的定义更加确切,通俗易懂,也更加强调促进学习、改善绩效的内容。 二、国内教育技术研究现状 国内教育技术的研究内容广泛,不仅包括理论研究、资源开发研究、教与学的应用研究,也包括技术开发、绩效提高与知识工程等。将教育技术运用于教育活动中的最终目的,体现在提高教育质量,扩大教育规模,深化教育改革。 我国的教育技术是以电化教育的出现作为标志的。它历经萌芽阶段,初步发展阶段,迅速发展阶段以及最终的系统发展阶段,并随着时间的推移得到进一步的深化。在这一过程中教育技术领域的研究重点几经迁移:从强调设备(教学手段)到强调资源(教学内容),再到强调教学(优化教)与到强调学习(优化学),最后到强调绩效(优化教学系统)。而整个教学过程中,开发教学资源,改革教学模式,进行教学设计等都是以提高教学质量为目标的。教学者要从整体出发,在开发教学资源进行教学设计时充分利用教学以外的因素以达到教学的最优化。 三、把握教育技术发展趋势,做好教育技术研究工作 2004年国家教育部颁布的《中小学教师教育技术能力标准(试行)》,旨在提高中小学教师教育技术能力水平,促进教师专业技能发展。它提出教师要具有运用教育技术改革教学,课程整合以及尝试将新技术应用于教学的意识。教师要能认识到教育技术的有效应用对于培养创新人才的重要作用。再者它强调了教师在知识技能方面要能够掌握绩效技术、知识管理与课程开发。所以,教育技术在强调资源的同时也强调了教学中的绩效问题。这样的转变显示出绩效技术的新势头。 《教学技术:领域的定义和范畴》一书中对绩效技术做了如下界定:“绩效技术是一种对项目进行选择、分析、设计、开发、实施和评价的过程,它的目的在于以最经济的成本效益影响人类的行为和成就。”绩效技术强调整体的系统性并对过程实施的各目标环节进行干预以提升绩效。 教育技术理论体系中绩效技术的引入能够更好地解决教育的投入、产出和最优化的问题。教学活动从绩效差距入手,分析学生现有水平与预期所能达到的水平的差距,找出产生这一差距的原因。尔后,量体裁衣,有效地消除绩效差距。再者,注重成本—效益比。充分发挥教学设备的利用率,寻找到以低投入求得高效益的方法。这就要求教育者及其管理者把握改革的整体布局,调整教学环境、资源等来提高实施的质量。 随着教育技术学科的建立和发展,一些高校相继建立了CAI中心、教育技术中心、计算机中心等。但是管理理念的落后,体制的不健全,教学媒体使用率低下使得这些机构的功能在实际应用中达不到预期功效。同时教育技术重装备轻实践、重教轻学、重硬轻软、重科技轻人文的观念误区依旧存在并亟待澄清。因此,我们关注硬件建设也要注重软件开发,重视科学技术也要提高人文素养。在灵活应用媒体手段传授知识技能的过程中有效地使用绩效评价对教与学的效果综合分析,最终反馈到教学实践中去。考虑到上述情况,破解了制约我国教育发展的瓶颈,教育技术的发展将迈进新方向。 总之,不管是绩效技术或是教育技术都是能够加以利用来解决教学中的问题。我们需要教育技术研究者关注教育教学问题以及技术使用条件来优化教学。相信在未来一阶段,通过研究与探索,绩效技术在教与学中的运用会日趋成熟,进而引领着教育技术朝着更广阔的空间发展。 教育技术研究论文:谈教育技术研究中文化传承、理论溯源和学派精神的缺失 [摘 要] 近年来我国的教育技术取得了可喜成绩,但教育技术研究的学术品质却在一定程度上落后时代的发展和研究的需要。教育技术研究中,在文化传承、理论溯源和学派精神三个方面,存在着严重的缺失,这种情况正在制约着教育技术的发展。 [关键词] 教育技术研究; 文化; 理论溯源; 学派 改革开放以来,我国教育技术在学科建设、指导实践、与其他学科对话方面,取得了可喜的成绩。特别是进入21世纪,伴随着推动教育信息化发展的需求,教育技术更得到了长足的发展,逐渐被整个教育界所关注,在推动教育改革的过程中发挥着越来越大的作用。与此同时,回顾教育技术的发展,我们也看到不容忽视的严重问题,教育技术研究的学术品质落后于时展的需要,甚至在一定程度上制约着教育技术的发展。形象地说,将教育技术比喻为一支队伍,在它初创时期,因安身立命的需要,要讲求实效,可以不拘形式,可以是一支游击队,可以打游击战。但当发展到一定规模,产生一定影响,承担“正面战场对敌”责任的时候,就必须是正规军了。这时候,教育技术必须在继承传统优秀品质的基础上,一扫游击队习气,将自己打造成一支在思想、技术及方法各方面都合格过硬的正规军。 历史责任落在了当前一代教育技术学人肩上,我们必须将教育技术带入一个由“游击队”向“正规军”转型的阶段之中并使其顺利地完成这个转变。而所谓“游击队”和“正规军”的差异,在教育技术研究上,表现在文化传承、思想溯源和科学精神的缺失与建构上。 一、教育技术研究文化传承的缺失 这些年我国教育技术的发展,无论是基本理论还是整个学科体系的建设,主要是依赖对国外理论的引进。类如叶澜教授指出,“中国教育学科的发展离‘根’离‘土’,长期未构筑起自己的‘家园’,长期保留着‘舶来品’这一从降生之日就带有的‘胎记’”。[1]在学科发展的初期,“引进”情结在所难免尚有情可原,但在后续的发展中,应避免习惯性地简单模仿和移植,应在借鉴参照的同时更强调根植于自身文化的健康发展。教育技术在走向成熟的过程中,在倾听、领会别人的文化精神时,更重要的是守护自己的文化家园,以本土问题为先导,借鉴先进国家学者的研究,建构本土的概念框架和理论路线。唯有如此,才能既更加有效指导本国实践,又在国际学术舞台上进行平等而有尊严的对话。 在教育技术研究中,缺乏文化传承的表现主要有两个方面。 1. 思想引进“食洋不化” 任何教育理论都有其生长的社会土壤,都会散发着浓郁的文化气息,不同民族的教育理论也都体现着不同价值观和思维方式。西方的教育技术理论,特别是美国的教育技术理论,其形成有深厚的本国教育实践背景,即先有教育实践,积累经验,然后再形成理论,深深地带有美国式的实用主义文化的烙印。无论是AECT几次对教育技术定义的更替,还是遍布美国本土的其他形形色色的派别思想的形成,都有其深厚的实践基础。范寿康曾说道:“美人论学,往往轻系统,重实利,其弊流域肤浅驳杂。”[2]美国学者如同美国公众一样,在享受着“冠誉”全球的“美国式”声望之时,对其崇尚的实用主义更是不假思索地全盘接受,某种程度上,甚至可以说是渗透到其骨髓里。他们更热衷于在实践中解决问题,而无暇去寻求更加深邃的答案。实用主义有利弊两个方面:好处是可以不受概念和理论体系的困扰,将焦点放在分析和解决具体问题上;缺点是由于缺乏扎实稳固的思想支撑,限制了其对具体问题的超越,从而影响到对问题的深刻认识,在启发思考和引领发展方面就必然有所不足。因此,无论是拿其二百年文化成绩和人类数千年文明相比较,还是拿美式思想和林立全球的众多学派相比较,亦步亦趋、盲目地迷信而唯其为是,照搬照抄囫囵吞枣乃至逐字把玩,实在是非常不可取。 对于理论的引进,必须考虑理论的适应性和适用性两个问题。在适应性方面,我们需要考虑的是,引进的理论能否适应中国的教育实际。在教育技术领域,理论与实践“两张皮”的现象屡见不鲜,深层次的原因就是文化理念的不相容,在理论上盲目模仿,而在实践中却忽视了实际问题的文化情境,必然会遭到文化理念排斥,起不到解决问题的作用,这就造成了由于文化土壤不同而产生的“南橘北枳”现象。在理论适用性方面,我们会追问这个理论本身对问题解决的可满足性如何。卓有成效的理论学说会引领我们对问题认识的深入。近年来随着国际学术交流的深入,国外的许多理论被引入国内,很大程度上促进了国内学术的发展,但有些理论的效用却被夸大了。如前所述AECT教育技术定义的引进和解读,就是典型的问题之一。同样类似的情况也发生在我国第八次基础教育课程改革中,后现代课程理论本是学术上的一家之言,却在我国上升为课程改革的国家意志,几乎没有深入考虑我国的文化背景、社会意识、管理体制及我国教育的发展诉求等诸多要害问题,不得不说是一个严重的失误。 2. 理论建设缺乏本土意识 理论具有鲜明的文化性。理论是对特定文化背景下的实践问题的抽象、论述和反思。我国的教育技术发展二十多年,问题争论无数,却陷于肤浅琐碎,引进大量理论但鲜有本土特色的理论创见,理论创新缺乏本土意识。略举一例,据南国农先生介绍,“日本的‘教育工学’这个名称,是在读过《天工开物》这本中国名著后受到启发而提出来的。并说,日本教育工学界的许多学者都把《天工开物》、《梦溪笔谈》作为必读的经典文献。”[3]这不禁让我们教育技术界的学者们羞愧不已,这个“工”,不是工业的工,是一个饱蘸着传统技、艺乃至思想的“工”。可以想象,一个“工”字,若被妥当地置于特定的文化背景之上,会给我国教育技术领域带来什么不同?遗憾的是,实际上我们为了一个“针尖上的天使”式的定义争论不休,我们拿着“教育”、“技术”、“Education”、“Technology”甚至“Technique”排来排去,却把自己拥有的文化遗产遗忘在脑后。如有学者所言,“一旦我们取消本土的自我反思能力,以西方的需要为需要,以西方的反思为反思,长期压制本土的真实需要的表达,就会导致在文化、心理、思想、精神诸方面成为西方的附庸”。[4]实际上,何止是附庸,更是不伦不类。 在教育技术理论本土化的建设过程中,我们要充分认识到我国教育技术所具备的文化性,增强我们的本土文化意识。首先,守望与传承文化血脉也将成为当前理论研究与创新的生命之源。传统文化是一个民族生存和发展的基础,也是民族认同的前提。文化传统可以为理论研究提供“支援意识”,它为新理论的创生和推广提供文化支撑,离开了文化传统,任何理论研究都将失去其赖以生存的根基,成为空洞之物。另一方面,新的理论需要经受文化传统的选择,特别是对外来移植的理论,“文化的新项目,不论来自一个社会的内部或外部,必须能为原有文化的意义所接受。如果这些意义完全是另一回事或不协调,那么新项目,不论是一个观念、一件人工制品、一种另一方信念或一种方式,都将直截了当地被拒绝。新项目也常常被接受,但在接受过程中必须对之进行诠释和修正,以适应原有的文化。” 考虑到教育技术较多关心教学设计问题,不妨再以其为例谈谈这个问题。教学设计是西方理性与教学需求相结合的产物,旨在促进教学活动的程序化和精确化,提高教学的效率。上世纪80年代,教学设计被引进到我国,并在教师教育和培训中得以推广。在教学实践中,教师能对教学设计及其条款如数家珍,但对教学设计的理解和运用却显得机械而肤浅,正是因为该教学设计的理念没有很好地和中国文化融合,没有将教学设计的精华融入到教师的文化灵魂之中。教学设计理论要真正根植于中国的教育土壤,需要一个本土化的过程,要经过“借鉴―协同―融合―创新”的过程,若要生搬硬套,就必然会形成理论和实践的脱节。遗憾的是我们没有看到这个真正智慧的实施推动,看到的只是简单的抄搬和灌输。即便有少部分教师能对整个教学过程驾驭得得心应手,这很大程度上归功于个人经验,归功于在其内部偶然顺利地完成了文化融合,而未必是对教学设计及其相关理论进行形式化“推销”的结果。或者说,凡有老师对教学设计的诠释有精到之处,多为渗透着浓郁传统精神以及面对我国特定教学文化的独到解读。 二、教育技术研究理论溯源的缺失 教育技术作为一个新兴、复杂的研究和实践领域,需要吸收多方面的理论养分,综合各种教育经验。一方面,需要接受教育学、心理学、哲学以及计算机科学等学科的知识的指导,另一方面,教育技术也在实践中丰富、发展这些学科知识。而目前教育技术研究和实践的理论基础相对薄弱,新概念、新模式、新策略层出不穷,却甚少审视本领域、本学科的理论基础。诚然,在理论积累不甚丰富,研究方法不甚完善时,理论研究不免会出现“摸着石头过河”的情景,但若要得到长足有效的发展,必须具备坚实的理论基础。教育技术研究理论基础的缺失表现以下两方面。 1. 基础理论研究的缺席与忽视 首先,技术哲学的缺席造成教育技术研究的理论缺失。桑新民教授指出,“教育技术学最深层次的基础理论应该是技术哲学和教育哲学,因为这决定了教育技术理论与实践工作者的技术观和教育观,并由此决定了他们的教育技术观。”[6]长时间以来,人们对技术的理解仅局限在“工具和活动”上。这种认识虽然有其合理性,但也“遮蔽”了技术的本质,也对教育技术的认识和实践造成了不良影响。“技术不同于技术之本质”,马克思主义技术观认为技术不仅展现了人对自然的能动关系,展现了他的生活生产的直接过程,因而也展现了人的社会生产关系以及由他们而产生的文化表现。[7]技术哲学作为教育技术研究的理论基础,将会更全面地理解教育与技术的关系,有力地拓展教育技术研究的视野,丰富教育技术的内涵。所幸的是国内部分高校的一批学者,不盲从国外,主动开展了这个方面的思考并形成了一定的积累。 其次是教育技术研究对自身理论体系架构的忽视。教育技术作为一个研究和实践领域,使人们更热衷于其工具价值的追求,实践倾向较为明显,理论建设与研究则显得较为平淡。所谓理论,大多是教育学、心理学的简单的抄搬式的“借用”,或者是相关技术应用层面的经验总结,这样教育技术研究就成了教育的技术研究,成了研究教育技术。当然,我们也不完全排斥这样的研究,甚者认可其一定的合理性,但我们的最终目标不是教育的技术研究、研究教育技术,而是教育技术研究,前者是达到后者的途径和手段,这也如同将各个学科知识的各行其是的“独奏曲”变成教育技术的“交响乐”。 如何完成“交响乐”乐章的谱写?有学者提出的教育理论发展“分层模式”可供参考:“我们将研究分为三大类,并依次分为三大层面,第一层是事实研究,第二层是价值研究,第三层是技术研究。”[8]相应地,事实性研究即本体论研究,即对“教育技术是什么的研究”,旨在运用哲学、社会学、教育学、心理学等知识透过复杂的教育技术现象寻求本质。价值研究是对教育技术以“应该”的方式来追问的,是对人、技术与教育三者价值的追问,表现为教育与技术的价值关系、教育技术与人的发展的价值问题等,有助于树立良好的教育观、技术观和人的全面发展观。技术研究则应在实践领域展开,将先进的理论理念转化成实践的精神财富,也从实践中不断地丰富理论,促进理论与实践相互支持,教育技术研究的目的所在。 2. 理论引进的简单“拿来主义” 作为一个新领域,教育技术的创生和发展是各学科知识整合的结晶,是教育实践的需要,是时代精神孕育的结果。只有顺应时展和学科潮流,才能体现其独特的综合性和实践优势。20世纪初是科学大发展、思想大飞跃的时代,现代科技成果和思想逐步渗透到教育领域中,为教育技术的发展吹响了号角。随着学习心理学、传播学、系统科学以及其他理论的引进,教育技术逐渐走向成熟,这些独特的“基因”应该成为教育技术发展的优势所在,也成为教育技术研究的理论来源。而这些外围时代精神的变革及其所产生的教育技术理论内在的演化却未被我们所重视。 比如,大家比较认可教育传播学是教育技术学重要的理论基础之一,这个基础理论的建设远未完成。上世纪八九十年代,我国教育技术领域内曾掀起一股传播学向教育移植的热潮,譬如有人认为“传播理论是全面研究人类进行信息传送、交换、加工的科学。它建立起来的传播过程模式的理论,传者、受者与传播媒体的理论,对教育过程有普遍的指导意义,用它解释教育过程产生了教育传播学,成为教育技术学的基本理论之一”,[9]其实多是对传播学的抄搬,并未就教育传播这样一个承担特定社会责任、有特定的组织形式、有特定的管理方法的特定“传播”的“特定性”进行深入思考,未能得到一个真正的“教育”的“教育传播学”。进入本世纪,教育传播学又颇受冷遇,恰好错过了教育信息化的高速发展期,面对网络等新传播媒体和网络教学等新教育传播模式的出现,教育传播学并没有与时俱进,紧随时展,严重滞后于教育实践的发展,从而对教育实践的解释和指导功能大为减弱。 再如,教育技术研究方法的探索也仍在迷茫之中。根据传统的学科范式要求,各学科有自己相对独特的研究方法。所谓独特的研究方法,一是根生于本学科的方法,二是从其他学科借鉴并作适应性改造的方法。当前教育技术所采用的研究方法大多是从其他学科借鉴而来,教育技术研究者会无意识地、自发地借鉴与改造其他学科的研究方法。研究方法的借鉴与改造虽在一定程度上解决了教育技术没有研究方法的问题,拓展了教育技术的研究视野与领域,但由于缺乏方法论的指导产生了一系列问题。比如存在研究方法的运用肤浅与研究视角散乱问题:由于不同学科的研发方法其衍生的知识背景不同,在相异的知识领域中会表现出不同的适用性或局限性,不考虑教育技术研究对象特征与情境的差别而机械套用其他学科的研究方法势必会造成研究的肤浅;由于不同学科的研究方法造成的研究视角散乱,有人形象地把它称为“坑道视界”,研究者虽然同处一个教育技术学科和领域内,但由于存在不同的话语沟壑,彼此之间却难以展开对话,研究方向与方式也日趋分散。 三、教育技术研究学派精神的缺失 所谓的“学派”,是指一门学问中由于学说师承不同,学术观点、倾向、风格有别而形成的派别。[10]从某种意义上讲,科学史就是学派史,正是因为学派的争鸣才促进了科学的发展。波普尔认为,理论源于问题,“应该把科学设想为从问题到问题的不断进步――从问题到愈来愈深刻的问题。”同时,由于问题的复杂性和多面性,催生了不同的理论体系的诞生。“只有当理论的核心问题是重大的,独特的,并具有深刻的学理意义时,理论才可能成为范式,并形成一种主导话语。这种主导话语界定了理论研究的议程,而围绕这种主导话语也就形成了所谓的‘话语联盟(discourse coalitions)’或理论学派。”[11]从某种意义上说,学派的发展主导了科学的发展,足见学派及学派精神的重要性。而我国教育技术研究中的学派建设及学派精神是严重不足的,有下列表现。 1. 对“学派”朴素的误解 有论者指出教育技术存在若干学术流派,[12]诸如“电化教育学派”、“教育技术学派”、“计算机多媒体学派”与“教育应用技术学派”等。我们认为,当前我国的教育技术领域学派还未充分形成,因为学派除了具有师承性,还具有独立性、可持续性和对话性。 学派具有独立性。与学科强调制度性不同,学派更强调研究者的文化和精神认同。学派的立足点是追求真理,学派成员围绕自己的学术带头人,共同拥有相同或相近的理论核心,并具有鲜明的学术特色和风格,而且这些稳定的要素形成了学术上的内聚力和排他性。这种凝聚力一方面对学派内理论学说加以辩护,另一方面也能对其他研究者的观点加以排斥。古今中外的学术史上不乏学派的存在,学派的存在能积极地活跃学术气氛,有力地推动学科的发展。反思过去的教育技术研究缺乏丰富性和长久生命力,多以经验的表述为主,具有明显的随意性,学术话语中核心概念使用随意,核心概念之间亦未能形成有机的内在联系,没有形成内在的富有逻辑性的架构,如此种种,根本无法导致学派的诞生。 学派具有可持续性。学派的发展需要清晰的脉络。每种学派理论都具备一个理论硬核,起源于问题,并且永远不会完全脱离这一初始问题意识,在学派理论的演化过程中,也必然遵循“一以贯之”的主导话语体系和学术传统。在这一点上,我们在系统考察六十多年来美国教育技术学理论研究的发展过程,可以清晰地看到主要是“媒体派”和“学习派”两大学派的争鸣。“媒体派”更具学派特征,并形成了导师和博士生三代传承的查特斯(W. W. Charters)―戴尔(Edgar Dale)―芬恩(James Finn)―海涅克(Robert Heinich)谱系,美国印地安纳大学是此派的学术重镇。[13] 学派具有对话性。学派具有独立性,并不意味着学派就是封闭的,一方面,学派需要一个良好的学派生态系统,需要健康适宜的学术环境,对于教育技术学派来讲,这显得尤为重要。正确处理哲学、心理学、教育学和计算机等学科学派以及教育技术学派之间的相互关系以及学派之间“生态链”的平衡,这对促进教育技术学派的健康发展至关重要。任何学派都有理论盲点,有解决不了的问题,因此,各个学派不是替代、倾轧关系,而是相互补充相互促进。另一方面,学派间需要良好的对话,学派是在对话与磨砺中成长的。各学派间往往在对话中立足于本学派的基础上取长补短,吸取其他学派的理论学说或者受到其他学派的启发,不断充实、丰富、扩展自己的理论体系、思维方式和话语体系。因此,这是“平等式”对话而不是简单机械的套用。有类似描述为:“真正的教育学学派必定是这样的:它虽然难以拒绝相关学科学派资源的诱惑,但并不把这种外来资源当做‘根基性资源’,它试图将其纳入到教育学的语境中加以转化、再生。” 2. 学派精神及其缺失的表现 我国的教育技术,学派意识的淡漠与学派精神的缺失相伴随。可以认为,学派精神是学派组织、活动及其学术成果的精神积淀,学派精神主要体现在“求真”和“创新”两方面。“求真”是学派创生和发展的灵魂,在“求真”精神的鼓舞下,具有共同学术旨趣的研究者在对问题探索过程中形成相对稳定、独立的理论立场;“创新”精神是学派发展的立足点,“学派的核心思想必须是对传统理论的重大突破,或者是对一个全新领域的开拓。它给人们提供了一幅新的视野图景,使人们具有通过进一步工作而获得成功的巨大希望。”[15]创新也是学派发展的根本动力。 教育技术学派精神的缺失主要表现在以下三方面。第一,教育技术研究问题零散,形不成理论硬核。如前所述,教育技术研究的游击习气不利于对理论体系的探索与完善,对问题的“浅尝辄止”式的描述又阻碍了对真理的发现。第二,教育技术研究没有形成统一的话语体系。学派精神的存在也是研究者聚集并开展研究的精神动力,也只有具有学派精神才能真正促使学术团队向学术流派的转化。目前在教育技术领域存在为数不少的研究团体,但仍然缺乏研究的合力,“散沙式”的研究难以形成统一的话语。第三,教育技术理论研究的原创性不足,缺乏创新性,教育技术研究的现状就是“引进多,原创少;成果多,精品少;问题多,思想少”。教育技术学派精神的缺失严重影响了其研究的理论品位的提升与学科的发展。 3. 从“逻辑起点”到“学派” 建设教育技术学派,对于我国的教育技术发展有至关重要的作用,这既是教育技术学发展的内在驱动,也是理论研究的必然要求。众所周知,教育学对其“逻辑起点”的讨论众说纷纭的气氛也感染到了教育技术学领域,对教育技术学逻辑起点的讨论一时间风生水起。参与讨论的学者们虽未能最终就逻辑起点究竟是何达成共识,但都默认了教育技术学的逻辑起点具有“唯一性”,并机械地套用了教育学的逻辑起点及其探讨的思路来探讨教育技术学的逻辑起点。然而,我们认为这种观点的合理性值得探讨。 我们先辨析“科学”与“学科”两个概念。蔡曙山指出“科学研究是以问题为基础,或者说是以问题为中心的……学科是科学研究发展成熟的产物。并不是所有的研究领域最后都能发展成为新学科……学科以规范化为目标,英文的‘学科’一词,本身就含有‘规范’、‘纪律’这样的意思。从学科的这种特性可以看出,在时间上它相对于科学而言是滞后的,在空间上它相对于科学研究是不连续的,仅仅是若干科学研究领域的集合”,“在科学与学科的相互关系和矛盾运动中,科学是第一性的、决定的方面;学科则是第二性的、被决定的方面。这个关系不能颠倒”。[16]从上述两个概念的辨析看开来,我们更倾向所谓逻辑起点应该是针对教育技术“科学”的,而不是教育技术“学科”的。科学是以“问题”为中心,需要有形成专门的说理系统及专门的特定的“逻辑起点”,而学科是“容器”,其间可以容纳不同的学说或派系。逻辑起点针对科学理论流派而言是必然的,即它在某一理论流派具有唯一性,逻辑起点不仅因理论体系而异,更是该理论体系中特定的部分。具体到教育技术,作为我国的一个学科,首先应该有关于不同学说和流派的包容性,即使当前教育技术领域的学说和流派仍在迷雾之中未能清晰显形,也万勿轻率遑谈什么唯一的逻辑起点。可以看出,我国教育技术领域中关于逻辑起点的讨论,首先是学派和学派精神发展不够成熟而致的模糊认识,其次是对“科学”和“学科”两个概念区分不清所致。 我们也关注到教育学领域关于逻辑起点的讨论,也在默认教育学学科的逻辑起点唯一的基础上进行,如有参与该问题讨论的学者就含混了科学和学科的差异,称逻辑起点“是指一门科学或学科结构的起始范畴。是指理论体系的始自对象,是使整个逻辑体系由以开展和得以丰富完成的一个最初的规定。”[17]似这也是教育技术界学者们在关于自身逻辑起点讨论中默认其为“唯一”的重要原因之一。笔者考察,在我国建国后的教育发展历程中,一直坚持的是“党的教育方针”,尽管在不同时代党的教育方针也在发生细微调整,但其作为我国教育思想及教育实践的灵魂却一直是不变的。就是说,我国的当代教育,从同志倡导的培养“有社会主义觉悟的有文化的劳动者”,到《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》描述的“德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人”,与所谓教育是“使人成为人”的本质描述不同,是在倡导“使人成为人才”,这是我国经济发展和政治发展之需导致的,实际上可称之为“中国特色的社会主义的教育”。在这种特立独行思想的指导下,我国的教育有着延绵不绝的传统继承,有着锲而不舍的价值追求,它就是一个学派!所以,它的逻辑起点有唯一性! 再说到教育技术的逻辑起点问题上来。在我国的官方规定的体制中,教育技术学是教育学的一个二级学科,从属于教育,但放眼全球实践,教育技术既是与教育高度相关又是一个似有着某种特立独行品质的领域。因此,要讨论我国教育技术的逻辑起点,首先要从这里开问,即在它是否是一个学派的基础上开问,而不是在默认“唯一性”的基础上盲目地自说自话。 中国教育技术问题必须由中国学者来解决,必须怀着一颗“中国心”深入生活,面对中国客观存在,关注研究解决中国教育技术的实际问题。历史赋教育技术以重任,然而我们清醒地认识到,教育技术研究学术品质的建设任重而道远。 教育技术研究论文:设计与开发:教育技术研究与实践的首要范畴 [摘要]对《教育传播与技术研究手册(第三版)》第五部分关于“设计与开发”范畴的主要内容进行概述,共分为四个部分:(1)新时代教学设计者的能力素质,提出了新时代教学设计者面临的一些挑战;(2)设计与开发的具体研究内容与实践,介绍了认知任务分析、在线教学的设计与开发工具、设计语言、以用户为中心的设计与开发、设计过程中作为工具的人工制品,以及设计与开发团队的社会影响等相关方面的内容;(3)评价,回顾了评价的模式和方法,详述了基于技术的绩效评估的设计与验证;(4)整体变革,阐述了当前变革的职责,介绍了教育与培训领域为整体变革而进行的系统设计。 [关键词]教育传播与技术;教学设计者;设计和开发;设计语言;认知任务分析;绩效评估;变革 设计和开发是教育技术研究与实践五大范畴(设计、开发、利用、管理和评价)中的两个首要范畴。在当前的教育传播与技术的具体实践中,越来越多的人认识到设计与开发是统一的过程,设计者在做方案设计时需要对如何进行后续产品开发做系统的考虑,开发者也要理解设计者的真实意图,以更好地达到既定目标。因此,将两个范畴的研究内容放在一起合情合理。 《手册》的这部分内容由Dave MerriU教授主编,共包括新时代教学设计者的能力素质(第42章,R0derick C.Sims和n瞻nyA,Koszalk撰写),认知任务分析(第43章,Richard E.Clark,David F.Feldon,Jereen J.G.van Merrienboer,KennethA.Yates和Sean Early撰写),基于技术的绩效评估的设计与验证(第44章,Eva L Baker,Gregory K.W.K.chung和Girlie C.Delacruz撰写),评价的模式和方法(第45章,RonOwston撰写),变革(第46章,Brian Beabout和AlisonA,Carr-Chellman撰写),设计语言(第47章,Andfew S.Gibbons,Luca Botturi,Eddy Boot和JonNelson撰写),设计与开发团队的社会影响(第48章,Laura Bhsi,stephen M.Fiore,J0hnHed-berg和Richard F.Schmid撰写),以用户为中心的设计与开发(第49章,Eun-Ok Baek,Kumat Cagltay,Elizabeth BOling和Theodore Frick撰写),在线教学的设计与开发工具(第50章,BryanL Chapman撰写),设计过程中作为工具的人工制品(第5l章,Elizabeth Boling和Kennon M.Smith撰写),以及教育与培训变革的系统设计(第52章,Sunnie Lee Watson和Charies M.Reigeluth撰写)共11章。我们对这些文章进行简单归类,其中1章论述新时代教学设计者的能力素质,6章阐述关于设计与开发的具体研究内容和实践,2章讨论评价问题,还有2章阐述整体变革中变革的职责以及教育和培训的系统设计。本文尝试对这11章文章涉及的上述四个方面分别进行阐述。 一、新时代教学设计者的能力素质 教学设计人员应当具备什么样的能力素质,是教育技术学专业发展和教学设计师认证关注的重要问题。1986年,IBSTPI(Intemational Board of Standards for Training,Perfor-mance andInstruction,国际培训、绩效与教学标准委员会)首次制定了教学设计能力标准。2000年又对标准进行了修改,形成了四个大的方面的技能:(1)专业基础;(2)规划与分析;(3)设计与开发;(4)实施与管理。 距离2000年时间又过了10年,哪些变化会进一步对教学设计人员的能力素质提出挑战?教学设计人员需要在哪些方面进行能力扩展呢? 1.教学设计方面的变化所带来的挑战 首先,相比较以前,作者认为教学设计与开发团队已经有了很大的变化。教学设计领域已经或将要出现大量的专家角色。如:分析师――专门从事绩效分析与培训需求评估:评估师――专门从事各种评价和评估,特别是评估的推广和影响方面的评估;e-learning专家――专门从事多媒体和电子学习产品(特别是网络学习产品)的开发;和项目经理――专门负责管理一个或多个项目的内外部设计人员。同时,越来越多的研究建议应当把教师和学生作为完整设计过程的必要部分。其次,人们通过研究和实践不断认识到教学设计系统的复杂性。以前,教学设计的系统方法往往把问题简单化和静态化,随着教学设计实践的不断开展,人们认识到,教学设计实践不是静态的,教学设计的系统也不是简单的。教学设计的系统和过程的整体行为远比构成它的部分复杂,因此,作者指出,涌现理论(emereflce theory)则可以用于设计网络远程教育。“在涌现理论最纯的应用中,传统意义上的教师或者‘领跑者’(pacemaker)并不存在。在涌现的角色中工作人员需要有与传统角色完全不同的态度,并成为集体的一员,而不是有控制权的人。” 设计团队的变化,致使教学设计者面临如何更好地理解所担任的角色及所需要技能的挑战。教学设计者在进行需求评估时,教学设计人员的关键能力,意味着输入来自于很多利益相关者,明确分析什么以及谁参与需求分析过程是一项重要能力。另外,由于教学设计系统的复杂性,对于教学设计者来说,第二重要的能力是能够“更新和提高……与教学设计及相关领域有关的知识、技能及态度”,于是跨学科方法的重要性日益凸显,例如,涌现理论的重要性,跨学科方法的价值,等等。 2.技术的持续变化及其带来的挑战 网络技术的发展为教育传输带来了根本性转变的可能性。正在发展的社会性技术(如博客)使学习者能够进行非正式的合作与交流,且硬件技术也在不断推出便携设备以支持随时随地学习的原则。 从技术的发展视角考察教学设计的任务与实践时,一个重要的问题逐渐显现,即设计者和使用者(教师、学生、培训人员、参训人员)的活动的区别逐渐模糊。尽管在已有的模式中通常假设教学策略、学习活动和学习资源是独立于传输环境而进行设计与开发的,但在目前的环境中,却容许所有课程参与人员一起承担这些活动。因此,有必要质疑谁是设计者,其角色是什么,以及在设计与开发情境下什么能力是必需的。同样重要的是,要考虑教学设计者如何获得这些技能,及其与当前社会和学习者的需求一致的程度。 在专业基础能力系列中,教学设计者的第一项基本能力就是“利用视觉、口头及书面语言等形式进行有效交流”的能力。当交互的对象有可能是处在不同时区、不同地点且只能 依赖合作性网络工具进行交流的人时,书面交流则成为主要的交互方式。这要求设计者的交流技能必须包含实时和非实时交互,当呈现教学信息时,他们应当有能力与虚拟环境有关的关键因素整合起来。在更多的情况下,教学设计者必须借助播客、维基以及移动电话等来接受和反馈信息。这时,传统的模式将被那些以新兴数字技术为支撑的模式所取代。 3.学习群体和学习方式的变化带来的挑战 新生代学习者是数字原著民,他们正在参与处理学习内容并且以非常不同的方式获取这些内容。当今世界的复杂性要求学习者从多种角度去更好地理解学习内容,并运用各种工具,从多渠道获取信息以丰富个人的教学和学习经历。因此,教学设计者必须面对来自新技术和学习者的双重挑战。 在这一背景下,教学设计人员的能力也扩展至识别与描述目标人群的特点以及分析环境的特点。这一问题涉及到,真正区分目标人群的难易程度有多大?我们能够假设参训人员在多大程度上是同质的?同样,人们现在的学习环境也很难预料,例如,他们是在工作场所还是在家里,或是在路上进行学习呢?尽管这些可能不应该是教学设计者确定的问题,但是教学设计者应能够帮助每一个参与学习的人,根据他们自己及情境的需求来选择合适的学习环境。 4.社会经济条件和环境的变化带来的挑战 最后,很重要的一点,即:为了适应不断变化的社会经济条件和环境,我们应更好地理解如何有效地利用或调整已有的设计和开发模型。例如,最近人们又开始对教育游戏和培训游戏产生了兴趣,研究者也在研究博客和播客如何增强学习经验。很多特定因素(如社会资本和可获得性等)对教学过程也会产生影响,满足来自多文化背景的学习者的设计也是非常需要的。目前的教学设计模型能够满足这些需求吗?教学设计者是否具备相应的能力来辨别这些问题?已有的能力是否有效,或它们是否需要重新确定? 设计者在多大程度上能够预测传输环境,并有效地满足这些多样化的需求?设计者不仅仅需要预测学习者将要和应该如何反应,他们有责任创造环境使学习者能够进行选择。基于以上讨论,与教学环境的实施和管理相关的系列能力就具有了新的意义和重要性,例如,人们强调增进设计项目中的合作、伙伴关系以及所有参与者之间的人际关系的能力。 总之,我们已经提到不断出现的新变化要求我们对教学设计能力做出重新评价。学习理论、技术和社会的不断发展,使得教学设计者对整个教育过程的控制也在逐渐减少。基于当前的技术和社会变化,我们会看到,教学资料的设计者将不再开发那种预先规定好的完整的课程,而是只提出一个概念框架,让大量参与者和活动在动态的、变化的学习环境中进行交互。这对教学设计者的能力素质是一个很大的挑战。 二、设计与开发的具体研究内容与实践 《手册》中有7章阐述设计与开发的具体研究内容与实践,下面我们分别进行简要介绍。 1.认知任务分析 认知任务分析(Cogmfive Task Analysis,CTA)诞生于20世纪70年代的心理学与教育的认知革命中,是对教学设计技术的重大贡献之一。认知任务分析的重要性基于下列有力证据,即专家并不能充分地意识到自己所做决定和任务所做心智分析的70%,因此即便他们想要支持培训、评价和工作辅助,他们也不能充分地解释他们的决定和心智过程。认知任务分析运用各种访谈和观察策略,来描述专家用来执行复杂任务的外显知识和内隐知识,并将捕捉到的知识迁移到培训或专家系统的开发中。当基于认知任务分析的实作(per-formance)描述被用于培训和工作辅助时,对设计者和学习者具有极大的潜在效益。 认知任务分析通常在教学、工作、工作辅助或测试的设计前进行(或作为设计的不可分割的一部分)。随后,这些描述被用于开发专家系统、工作或任务能力的认证测试,以及为了获得新的、复杂的知识以实现绩效目标而开展的培训。在做认知任务分析时,目前常用的技术类型有观察和访谈、进程追踪、概念性技术以及认知任务建模,这些任务分析方法基本上遵循五个步骤:(1)搜集基础知识;(2)识别知识表征;(3)应用焦点知识抽取方法;(4)分析并验证所获数据;(5)根据预期应用对结果进行编排。 为了实现任务分析方法在教学中的最优化应用,需要把任务分析方法与培训设计模型进行充分整合,以促进学习目标、实现目标所需的知识(陈述性知识和程序性知识)以及适用于所需知识的教学方法之间的一致。目前,主要有三个系统采用了这一方法:整合型任务分析模型(1be Integrated TaskAnalysis Model,ITAM)、指导性经验学习(Guided ExperientialLearning,GEL)以及四要素教学设计(the Four-component In―struetional Design,4C/ID)系统。其中,4C/ID模型得到了最广泛的开发,它把“学习任务、支持性信息、即时信息、部分任务练习”作为教学设计的基本要素,主要运用认知任务分析来完成四项任务:(1)将复杂技能分解为技能层级;(2)对任务集当中的培训项目进行排序;(3)分析复杂技能的非重复性方面,以识别认知策略和心智模型;(4)分析复杂技能的重复性方面,以识别规则或程序以及产生有效表现的前提性知识。 据预测,下一代认知任务分析研究的议题主要有:(1)对专家自我专长的觉知和捕捉无意识知识的策略的关注;(2)对自动化的、无意识知识的大量研究,需要更广泛地整合到教学设计或教育心理学家的实践中;(3)成本有效性与成本一效益研究。人们在正规学校情境下很少把学习时间的减少看作一种效益,但在商业和政府场景下,时间却是一种有价值的商品。发现哪些条件下能够节省时间,哪些条件下不能节省时间,这将是认知任务分析持续发展中的一个有价值的附属产物。 2.设计语言 在复杂的技术世界里,设计不再被看作是一种个人活动,需要团队完成。每个设计师可使用不同的设计语言,但若想使一个由多人组成的团队高效工作,并和各方利益相关者交流协商,就必须甚至在基础层面上都使用公共的设计语言和标注系统。因此,设计语言对设计工作具有重要的实用价值和理论意义,人们应当越来越重视设计语言作为共享设计过程的工具的重要性。 这同样适用于教学设计领域。不同的设计领域有不同的问题和问题情境,教学设计面临的是教学实际问题,因此,也会产生教学设计的设计语言。教学设计的设计语言,能够使我们以一种全新的方式来审视教学设计、教学理论、教学设计理论以及日常实践,由此可加深我们对这些问题的理解。 在许多设计领域中,关注设计语言及其应用已经使得生产力和创造性大幅提升。设计语言并非是一种新发明,相反,它们是对每一个设计领域中设计者做事情的一种新的描述方式。在教学设计领域,研究教学设计语言,可以帮助激发严谨的设计实践;规划设计领域的新发展;为不断变化的设计 领域提供历史背景;将一个设计领域的实践与理论联系起来。除此之外,它还能够:(1)改进教学设计各个阶段的支持工具,从最初的理念到完成设计之后的文档;(2)进一步明确设计决策与结构、特色以及设计品质之间的关系;(3)改进技术以促进教学设计团队的组建并使其迅速向高产出活动迈进;(4)改进培训新教学设计师的方式方法;(5)给新设计者一个更开阔的视野,考虑设计团队中许多专业成员所使用的设计语言的范围对教学设计之本质及其新过程的全新理解,这些新过程根据设计问题调整设计过程。 目前,对于设计语言研究的一些方向及其潜在的应用主要有:(1)鉴别、整理和研究现存的设计语言;(2)从现存语言中抽取一些原则,并学习有意识地应用它们;(3)通过联系理论获得良好的语言基础;(4)考察引起新设计语言的那些语言生成原则;(5)生成良好界定的语言和语法;(6)创造突出设计者语言而非计算机语言的工具;(7)用设计语言重新界定设计过程;(8)探索本体与设计语言之间的关系;(9)探究可计算教学设计语言及其在适应性教学经验中的作用;(10)探索设计中语言应用的社会维度;(11)探索设计语言应用给设计团队带来的积极经济收益;(12)探索在其他设计社群中从设计语言应用中汲取的教训;(13)探索设计语言在新设计教育中的应用;(14)探索设计语言在保护新技术和促进它们在利益相关者中应用的作用。 3.设计过程中作为工具的人工制品 在很多设计领域都有这样一个突出的特点,就是在设计过程中广泛地使用或关注人工制品工具。这些人工制品可以分为两大类:过程制品(process artifacts)和产物制品(productartifacts)。过程制品包括多种类型的草图(sketches)(如概念图,决策图,透视图,等等)及文档,这些文档通常是在真实设计过程中的某一阶段产生的文字报告。产物制品是已完成的设计作品的集合,包括教学材料、最终文档、用户文档、演示材料以及在评价或体验设计产物后留下的片段性记忆。它们的收集和传播是以先例(precedent)形式进行的。这些被收集和传播的先例既包括制品本身,也包括研究、评价或完善这些制品时所留下的东西,如记忆(memories)或图式(schema)等。 在教学设计领域,一些值得注意的收集和传播先例的努力确实存在,如1905年建立的圣路易斯教育博物馆(the SlLouis Educational Museum,最终成为圣路易斯公立学校的音视频系,附属于其他系)是最早做出这种努力的。1946年,Indiana University的Ole Larson开始通过购买大英百科全书的资料或其他渠道来建立教学电影图书馆,等等。尚未发现在教学设计领域有大量的相关先例材料或者是以学科范围的努力来传播这样的先例。 在将人工制品当作设计工具这方面,当前的研究可以关注以下几个方面:(1)进一步研究如何将草图绘制和先例的使用有效地结合于教学设计活动之中;(2)决定在运用先例作为教学设计的表征中构建严密性和应用性的要素;(3)探究在该领域中制作与使用先例的投入所面临的阻碍与促进因素;(4)为将“设计者式的认知方式”(designerly waysof knowing)结合于教学系统设计教育而制作教法指南,等等。 4.设计与开发团队的社会影响 设计与开发团队在我们的社会中占据着重要地位。他们采用的是一种创造性解决问题的方式,其范围之广涵盖了教育软件的开发。设计者和开发者的工作发生在两个层面上,即具体设计(Design in the Small,DIS)和整体设计(Design inthe Large,DIL),前者指向某一具体革新,后者旨在改善现存状况。作为系统中的利益相关者,设计者和开发者要有系统观。对于教育而言,这要求我们在项目初期和后来都要考虑教育的需求与情境、评价团队工作为本领域中做出的贡献的价值。设计与开发工作不仅是对社会中的更大问题的回应,他们通过其设计开发的系统在实践中的实施或运用,对社会也会产生一定影响。 所以,构建一个能够对社会产生积极影响的建设性的设计与开发团队非常重要。文章中给出了设计与开发团队要进行有效合作来提高绩效,以及需要考虑的内容,非常有指导意义,限于篇幅,这里不再赘述(希望读者参阅原著或即将出版的翻译版本)。 当前设计与开发团队应在教育的系统变革方面做出一些努力,包括:(1)根据已有的研究成果来组织团队;(2)了解并应用关于教学和学习的研究成果;(3)就教育中技术的持续性评价进行研究;(4)关注设计与开发工作的社会影响。这样,设计与开发团队就成为共同的创造者,为教育的系统变革而投入更多的努力,通过自身变革对这一领域的研究做出贡献。 5.以用户为中心的设计与开发 教学技术面临的一个重要的挑战是如何使设计和开发出的产品,既能高效地支持用户的学习和表现,又能让用户满意。当前有两种类型的设计和开发的方式:一种是以产品为导向的设计方法,它主要关注产品的研发。另一种是以过程为导向的设计方法,它要求设计者基于人们学习、工作和交流(如使用)的情境来看待整个设计过程,在开发过程中,产品的用法将随着不断变化的需求而变化。以用户为中心的设计和开发(User-centered Design and Development,UCDD)是以过程为导向的设计方法,其理念就是要将用户置于从计划、设计、实现,到测试整个过程的中心。 UCDD可以被看作是一种社会技术学取向的子循环。其观点是将人们活动的社会和认知的分析融入设计,并有意识地加以利用。因此,UCDD的设计取向强调用户需求并将这些需求贯穿在整个过程中。UCDD的主要组成要素有:用户参与、情境分析和迭代设计。其中,用户参与在UCDD过程中至关重要,用户一定要积极地参与整个设计过程,而不是简单地让用户在设计的开始和产品测试阶段做咨询。用户参与的程度可以分为与设计者的直接交互、长期参与设计过程、整个系统设计中的广泛参与和在设计决策中保持重要的控制程度这四个层次。情境分析是指UCDD要在情境中考虑用户的工作需求,设计者必须将人、环境、工作实践和技术等方面的因素考虑到设计中,以开发出一个丰富的学习和信息环境。为了应对设计中不断发现的问题和取得的进展,必须进行反复测试,这种迭代设计的过程是在一种在行动中反思的方法。 UCDD有多种实施的步骤和方法,如参与式设计(Partic-ipatory Design,PD),快速原型法(Rapid Prototyping,RP),用户友好的设计(User-friendly Design),多元化预排设计(Plural-istie Walkthmugh),基于情境的设计(Conmxtul Design),合作探究(cooperative Inquiry),情境化设计(situated Design),用 户设计方式(the User-designer Appmach),ID2教学事件处理框架(ID2 Transaction Shells),循环和反思的设计与开发模式(Recursive and Reflective Design and Development,R2D2),解放式设计(Emancipatory Design)和用户设计(User Design)等。 快速原型是软件设计中常用的一种方法,在教学设计领域内,快速原型法被看作设计和开发阶段的一种形成性评价的可选方法,具有突破教学系统设计传统模式局限的潜力,通过这个模型能从用户那里尽早尽快地获得基于用户需求的反馈意见,适合用于以下情况:(1)案例涉及很复杂的因素,因而很难进行预测和预言;(2)项目已经用传统设计方式进行过,但没能取得满意的效果;(3)新情境中,没有提供可借鉴的经验。当然,使用快速原型法,需要一系列快速的迭代测试和重新修改的循环,这些测试和修改伴随着用户们直接参与到产品形成的过程中,直到产生被大家所接受的版本为止。 目前,即使UCDD的目标是让用户处于设计过程的中心,但在许多情况下对“为谁设计”与“与谁一起设计”两种取向的取舍,成为了一种哲学和实践的考虑。在“为谁设计”的取向中,设计者在设计过程中担任领导作用;而在“与谁一起设计”的取向中,强调用户在过程中的所有权。设计者在尝试实施UCDD的时候,将会遇到很多具有挑战性的问题,如上所述的设计过程中用户参与的有效融入设计的问题,获取和保持足够的资源(时间、资金、工具和场地)以支持设计的开展的问题,等等。 6.在线教学的设计与开发工具 现在的教学设计者可以选择丰富的创作和在线学习开发工具。随着学习技术的发展,人们期望技术可以提供一定的教学设计指导,并使新手开发者可以制作出合理的在线学习内容。因此,从设计和开发的视角探究那些教学设计者和新手开发者最常用于制作在线学习内容的工具、不同开发工具所提供的教学设计支持类型,以及这些工具是如何(或者不能)影响满足教学需求的能力,就显得非常重要。文章中主要介绍了一些目前广泛用于分析工具的分类系统。 (1)标准化写作工具。写作工具最早就是设计用来帮助非编程人员方便地集成各种媒体对象,预先构建脚本编码以创建辅助教学的学习应用。写作工具发展的第二个阶段是模板引入阶段,这样的设计基于两个基本目的:一是促进课程内容快速开发,二是为新手开发者提供相应的教学设计指南。模板的另一个重要角色是为不同类型的教学干预活动提供好的设计与想法的实例。这些标准化写作工具主要有Flash、Dreamweaver、Authorware等。 (2)前端设计和自动教学设计(Automated Instructional Design,AID)工具。从另一个方向解决设计和开发任务的是一组特殊的应用软件,它们在教学开发的前端提供指导。这些应用软件在功能和目标上也各不相同。有些是为生成高水平的教学设计文本而设计,有些则纵贯整个开发过程:从开发的前端设计到生产阶段。作为一种设计和开发工具,这种软件提供了更多的教学设计向导,这些向导的目标服务对象是新手设计者和领域专家以及其他负责教学开发的人。这些代表性的工具类型有AIM II、The Designer’s Edge(Allen Com-munieatlnn)等。 (3)仿真和游戏工具。仿真和游戏开发工具的独特之处在于,它的教学设计指导在交互界面上往往不是很明显,相反,这些指导来自于高智能、高灵活性的仿真或游戏,而这些仿真或游戏是为了达到特定的学习效果而设计的。这些工具带来的教学方面的主要益处是:学习者可以获得深度的交互和丰富的反馈。仿真工具有软件仿真工具、软技能仿真工具和硬技能,技术仿真工具三类。 (4)团队开发或者工具以及组件写作工具。自2000年起,一种新型的教学开发工具逐渐发展起来,作为商业上可行的开发在线学习选择,它已经开始受到关注。许多当前广泛使用的传统写作工具都是桌面应用,也就是说它们一般一次只能由一个教学开发人员创建交互。但是,这种新型的工具是基于组件方案(groupware projeets)的,在一个模型的基础上开发在线学习。它有多个互相协作的内容制作者,每个人负责开发比较大型的课或者课程中的一部分学习内容和交互练习。如与学习内容管理系统(Learning contentmanagement syatems,LEMS)相关的Evolution、TotsllCMS等软件。 尽管在一些类型的开发工具中已经以各种形式内嵌了教学设计指导,但是仍然需要大量的创新和研究,以创建能够消除或最大限度地降低对教学设计专门知识需求的整体系统,从而让未经培训的设计者在没有帮助的情况下也可以创建在线学习课件。 三、评 价 《手册》中在“设计与开发”专题中提供了两章有关评价的文章,一篇是基于技术的绩效评估的设计与验证,另外一篇是评价的模式和方法。如果说前者是评价的设计,与“设计与开发”相关,那么后者应当是属于纯“评价”的范畴。但是,因为,《手册》没有设单独的评价主题,因此,将“评价的模式和方法”和另一章与评价相关的文章――“基于技术绩效评估的设计与验证”放到一起进行介绍。 1.评价的模式和方法 (1)一般项目评价的模式和方法。作者阐述了三种一般项目的评价模式和方法,即决策评价法、自然主义评价法、Kirkpatriek的四等级评价法。所谓决策评价法,就是评价者把重点放在如何帮助教育决策者上,如Stufflebeam提出的背景(context)、输入(input)、过程(process)和产品(pinduct)(CIPP)模型,还有Patton的以利用为中心的评价――即评价的目的是为让决策者利用评价结果的信息服务,等等。 自然主义的或定性的评价方法,是指让评价者自由选择收集、分析和解释数据的方法。Stake的应答性评价就是这样的一个模式。Stake主张评价者要对所有评价听取人的信息需求做出反应,且在汇报项目的成功和失败之处时,要体现出不同的价值观取向。 Kirkpatrick既不强调与决策者进行协商,也不喜欢自然主义方法。他提出评价者必须关照的四个层级:反应、学习、行为和结果。“反应”指的是项目参与者对项目的满意情况;“学习”指的是,作为参加项目的结果,参与者参加项目之后改变态度、增长知识或提高技能的程度;“行为”指的是参与者在学完课程后行为改变的程度;“结果”指关注作为学完课程的成果――组织机构发生的持久的变化,如生产力的提高、管理的改善或质量的提高。 (2)技术评价的方法。作者的一个基本观点是,一般项目评价的方法同样可以用于基于技术的项目评价。文章简单介绍了目前已经形成的一些用于评估基于技术的学习框架,如 SECTION模式,要求以技术对目标学生的适用性、它的易用性和可靠性、费用、教和学的因素、由技术支持的交互性、组织机构问题、技术创新以及课程安装和更新的速度等为标准,对两个或多个在线教学传递模式进行比较;分布式评价方法,即对技术进行大规模地纵向评价。他们强调要向所有的利益相关者阐明评价的目标,要使用包括从问卷和非正式课堂测验,到标准化测试等在内的多种多样的定性和定量测量方法,要设计一个时间足够长的研究,使得研究者可以随时间的变化来评估学生的变化,要收集当地层面的数据,并把它们输入到一个系统的知识库中;还要提供针对不同听众的反馈,等等;背景(Context)、交互(Interaction)、态度(Atti-rude)和结果(Outcome)(CIAO)框架――“背景”维度主要关注技术如何适应课程,以及技术在哪里和如何被使用;“交互”指的是学生如何与技术及其他人相互作用;而“结果”指作为使用技术的结果,学生发生了什么样的改变(“态度”,作者在文中没有给出说明);广泛应用于高等教育课程评价“七原则”评价方法和美国心理学会有关学习者和学习过程的14项原则清单(见http://www.省略/ed/lcp2/lcpl4.htm)等。 尽管基于技术的项目评价方法有很多,但是,当评价者面对基于技术的项目时,遇到的最大挑战就是设计一个研究方案,且该方案能为他们提供改进设计所需的反馈信息,或能提供证明方案有效的信息。如何设计基于技术的项目评价研究方案?首先,评价者要找出评价听取人对评价的期望,以及他们想获得与项目有关的何种信息。第二,在掌握了期望和信息需求之后,设计研究方案。如果利益相关者想证明基于技术的项目是有效的,那么就可能需要进行实验设计;如果利益相关者想获取如何改进项目的信息,那么非实验设计或定性方法可能会合适。第三,制定好研究的基本设计方案后,确定评价数据的来源。在定性评价中,多种数据源的应用是一种标准的做法。在实验研究中,其他定性和定量的数据来源也可用来帮助我们解释和说明从相关测验中观察到的差异。最后是评价结果的。 2.基于技术的绩效评估的设计与验证 “绩效测量”是指对学习、技能、习性以及成就等领域以一定约束条件或标准化形式进行系统抽样,目的是为了得到能用于推断一种干预能否发展相应的能力或特长的结果。对学生的推断可能包括根据分数对应答者进行排序,预测在不同背景下学生的未来表现,或分析学习结果与教学之间的关系等。 自从计算机技术出现以来,对教学或学习干预措施的结果测量已经发生了改变。基于技术的结果测量的效度衡量包括六个方面:(1)应阐明测量中的认知需求范围、复杂程度和取得成功的子任务等;(2)场景或话题等案例所反映的主要内容,应该能够详细说明和描述感兴趣的领域,而不应是随意的某部分内容。应当详述并利用对内容抽样的系统化程序;(3)应当证明成绩的稳定性(在一定时间范围)和一致性,或者确保结果的可靠性;(4)应当确定绩效标准或者建立绩效分类体系,一般是根据参加测试者专业知识的不同及其已有水平推断而出(例如,专家――新手对比);(5)应当提供参加测评者遇到与教学情形相似但是不同的情况下,具有迁移和概括能力的证据;(6)获得常规的证据证明练习会得到公平的结果,也就是说,测量结果应当与不予测量的因素无关。 当明确了基于技术的结果测量效度标准以后,在进行基于技术的绩效评估设计时,可以从以下几个方面进行: (1)认知需求:在设计绩效评估时,应当在设计的初期阶段就明确评估需要测量哪些方面。 (2)领域表征(domain representation):领域表征是对知识、内容、能力、兴趣、态度以及其想要评估的其他结构等给予精确的描述。领域表征的一个重要功能是帮助评估开发人员从领域中抽样,以便所设计的任务能够代表领域中比较重要的知识和技能。任务也必须能够体现新手和专家绩效的不同。 (3)任务描述:任务描述(task representation)是学生参与的评估活动的重要组成部分,它对如何观察和收集学生绩效表现进行详细说明,是对学生能力做出推断的基础。任务描述包括产生绩效的主要领域(例如,知识、技能、行为、态度及其它属性等),刺激材料(如,学生将要进行交互的提示和材料等),测试形式(如,基于纸质还是基于计算机),测评和学生反馈的形式(如,选择性反馈、建设性反馈、点击流等),测试细节(如,背景、时间限制)以及与测量密切相关的计分方法等。 (4)设计模板和对象(design templares and objects):人们试图寻找能够同时提高评估数量和质量的有效而又具成本――效益的方法,这推动了任务设计自动化的发展。评估设计与传递系统(the Assessment Design and Delivery System,ADDS)的建立就是为教师提供创建评估的工具。通过ADDS,教师能够利用评估对象(例如,新的或预设的提示、信息资源等)来建立自己的评估。 评估中基于计算机的评分方法主要有三种:基于专家的评分方法、基于数据驱动技术的方法和领域――建模方法。基于专家的评分方法有两类,一类是将专家的绩效表现作为一个参照物或者基准来与学生的绩效进行比较;第二类是根据不同的任务变量模拟专家对学生绩效评分的方法。基于数据驱动的技术将学生的绩效数据进行统计分析或机器学习(如,人工神经网络)分析。 尽管计算机支持的数据收集的复杂性不断增加,但是参加培训人员学习过程的形成性信息也非常重要,未来的评估结果必然将综合考虑过程信息来建立学习者档案(而不仅仅是分数或分类),这些档案中将包括一些域独立的组成部分,可以从学习者的反馈(而不是能力倾向测定)中对学习者其它的系列任务成就做出预测。另外,更多的关于本体方法的自动操作和证明的研究,也将不断充实绩效测量及其效度的知识。 四、整体变革 在教育技术领域。我们一直希望我们提供的技术,无论是新的还是经过改进的,会让我们的课堂和组织产生革命性的变革,但实际上情况却很少这样。相反,我们见到的是一轮又一轮的渐进而又微小的变革,对学校制度或组织很少有实质性的技术影响,这些情况应引起教育技术领域对理解和促进变革的重要性的高度重视。 1.变革的职责 变革的职责体现在其促进变革的行动,这种行动重点是在对社区、组织和相关人员的辅助上,辅助过程是以许多变革理论方法为基础的,如个人/组织的变革理论、发展变革理论、扩散理论等。 个人/组织的变革理论也许是一套与变革职责有关的最复杂的理论,无疑也是关系最密切的理论。Lewin把变革看成一个解冻――变革――再冻结不断循环的过程。1971年Burke和Schmidt提出了一个较少循环的变革理论,他们认 为,团队是研究组织变革一个较适当的分析层次。在该组织变革理论中,插曲式变革(episodic change)和持续性变革(continuous change)是有区别的。插曲式变革的观点认为,小的、渐进的那种长时间的变革会被短期的、不连续的、激进的短期变革打断。在持续性变革中。组织的行动以团队个体成员寻求满足其社会和职业需要的行为为基础,因而组织的行动方式是难以预料的。Weick和Quinn认为,在持续性变革中“组织各个部分不断做出微小的调整,这些调整积聚起来引起实质性变革”。 发展变革理论采纳传统变革理论的观点,但它超越了对个体部分的重视,从一个更广阔的视野上理解整个组织系统中变革是如何产生的。系统变革理论提出了“涟漪效应”(ripple effects),在远离产生变革的起始点会出现混乱,就像将一块石头抛入池溏发生的情形;另一个将变革视为一个发展过程的理论是“基于关注的采纳模型”(Concerns-BasedAdoption Model,CBAM),在这个模型中Hall和Herd将潜在采纳者对特定创新的态度划分为七个关注阶段,这些阶段从不了解创新到关注创新如何适合现有组织,到调整创新以超越最初意图。 扩散理论关注一项创新所遵循的非常难以预料的路径,从概念到实施或被抵制的各个分叉的终点。Rogers提出了影响采纳率的五个创新特征:相对优势――创新优于现有方法的程度。潜在采纳者越是认为创新比现有方法优越,扩散就越快。兼容性――创新与采纳它的工作环境和谐的程度。如果创新不被环境接受,就不会广泛的扩散。复杂性――采纳者更有可能采纳他们能理解的创新,他们不愿意花费过多的精力学习。可试验性――在大规模的采纳前,创新可试验的程度。用户更有可能先进行试验,如果创新不会让他们付出什么,他们就会采纳。可观察性――如果那些尚在犹豫的人能看到早期采纳者的收益,则创新更有可能迅速扩散。 基于这些变革理论,对K-12学校变革的职责进行-了实证研究,结果表明,变革的职责有以下几个核心思想:(1)变革必须连接组织和组织所处的环境;(2)K-12变革完全依赖于教师改变;(3)变革是愿景的建立者,而不是技术人员;(4)建立服务于培养个人和集体能力的专业社区;(5)成功的变革需要地方领导和外部的支持;(6)在所有变革中。要考虑各种各样的个体特征的影响。同时,对非K-12学校背景如政府部门、企业、卫生保健组织等环境下的变革职责进行的研究表明,他们要求变革要具备突出的沟通技能和与松散耦合的管理者和雇员相互作用的能力。 2.教育与培训变革的系统设计 在工业时代,把学习者筛分成管理者和劳动者是很重要的,以教师为中心的标准化教育范式足以很好地满足这一要求。然而,在进入信息时代以后,大部分工作要求学习者掌握诸如信息沟通、问题解决、批判性思维和团队合作等技能,而且对雇员也在工作积极性、自我管理和与他人合作等方面提出了更高的要求。因此,现在的教育和培训体系必须以个性化和以学生为中心,只有进行整体变革以创造一个全新范式的教育体系,才能满足信息时代的要求。 整体变革运用系统思想与理论,力求从一个范式(在这种范式下,学习时间保持不变,而个人能够达到的成就却有差别)转变为另一种新的范式,而这种新的范式是专为满足信息时代的学生和社会的,其允许学生根据各自的需要,花更多的时间在其所需技能上并达到熟练程度。对不同的人来说,整体变革在教育中具有不同的含义。Squier和Reigeluth确定出四种不同的含义:州际变革、学区性变革、校际变革和生态性变革。生态性整体变革是基于一种对系统与系统、系统与其整体环境之间的相互关系和相互依赖的理解,其含义是通过运用社会系统固有的那种有机的、相互依存性来更好地体现系统概念和系统思维。在进行教育与培训的系统设计时,需要遵循相关的原则,如系统思维、设计理论、理想化设计,广泛的利益相关者的参与,思维方式与文化,参与式领导,共同愿景,学习型组织,奇异吸引子以及杠杆作用。 同时,系统设计也有很多具体的模型,我们这里对它们进行简单介绍。 GSTE(Guidance System forTransforming Education,GSTE)是由Jenlink等人最先提出的,是为促进整体变革的一个过程模型,旨在为K-12学区范围内的整体变革努力提供过程性的指导方针。GSTE的核心价值观是:关爱儿童;共同进步;协作;共同语言;社区;语境;会谈;文化;民主;思维方式的演变;促进者;理想愿景;全纳;义务均担;过程导向;准备就绪;尊重;责任;空间;利益相关者获权;系统思想;时间;整体性。 Duffy的“迈向卓越”(Step-Up-to-Excellence,SUTE)模式是一个过程方法论,旨在帮助地区领导者在整个地区内发起和维持改革。这种方法结合了学校系统转变的有效工具,包括前期准备阶段、重新设计整个学校系统、进行策略性的调整、评估整个系统的绩效、循环到下一个前期准备阶段几个步骤,通过循环进行、螺旋上升的步骤逐步趋向卓越。 Schlechty中心的学校改革领导力指导方针(Guidelinesfor Leadership in School Reform)利用全面和系统的办法,参与到学区转化过程中。同时还为学区改革活动和与Schlechty中心合作的学校改革活动提供了理论与基本框架。理论包括变革理论和参与理论。基础框架有两个,一是10个学区标准的框架,有助于提高领导人评估和建设系统的能力,使整个地区的目的一致,并从以下方面专注于核心目的:(1)提高对变革必要性的共同认识;(2)制定共同的信念和愿景;(3)以学生为中心,为他们提供高质量的服务;(4)开发参与式领导机制;(5)开发结果导向的决策机制;(6)开发可持续发展机制;(7)提供持续的支持;(8)培育创新精神和灵活性;(9)采用技术;(10)培育合作精神。二是让学生学该学的东西(Working 0nthe Work),要求每个人都为学生提供具有挑战性和参与性的工作,使学生学习到学校、家长和社会希望他们学习的东西。 Hammer和Champy的业务流程再设计/再造(BusinessProcess Hedesign/Reengineering,BPR)是一个管理方法,考察公司或企业各方面以及他们之间的相互作用,以提高现有工作流程的运作效率。这是一个系统性的、基本的方法,它重新设计公司的核心工作流程,修改或者删去没有价值的活动。他们确定了四个与系统再构建有关的重要主题:(1)基本原则――可以允许弄清楚活动的法定原则和假设,一旦这些原则和假设得到确认,就必须用于一个全新系统的重新设计中;(2)根本性的――组织变革不能零敲碎打,必须进行整体变革;(3)显著性的――变革应使系统绩效有大的飞跃,再造不是边缘的变化;(4)过程性的――变革必须是面向过程,不能把重点放在个别任务上。 Ackoff的理想化系统设计(Idealized Systems Design)方法为机构变革和企业重组提供了设计策略和实施计划。理想化系统设计的过程包括以下阶段:确定混乱现状(感觉并意识到现实情况),制定最终目的(将去哪里),设计具体方法(怎样到达),规划资源(需要提供哪些资源才能到达),实施与控制(边做边学)。 五、小 结 教学设计是“设计”的子范畴,是一般设计的特例,因此,关注设计领域的研究过程、方法和成果,并合理迁移到教学设计与开发领域,可能给教学设计与开发的未来发展带来新的生机;新时代,学习理论和观点不断发生变化,教学设计的理论与观点也因而发生着改变,技术日新月异,并为教学提供更多的可能性,社会经济和环境发生着变化,等等。这一方面,呼吁教育的整体变革,呼吁对教育或培训系统重新进行系统设计,与此同时,也对教学设计与开发人员的能力素质提出了前所未有的挑战! 本文责编:陈 嫒 教育技术研究论文:“十一五”全国教育技术研究重点课题《基础教育信息化的区域推进策略研究》设计思路 我国基础教育信息化通过五年多的建设已取得了一定的成果,尤其是在发达地区硬件设施建设与“校校通”工程方面的成果比较显著,但是,在实际应用层面却遇到了一些问题,主要表现为:重硬轻软(重硬件建设,轻实际应用);表面轰轰烈烈,实际效果(效益)不知如何;地区发展极不平衡;优质资源缺乏的同时却没有得到共享,而且低水平重复开发严重等。对这些问题的思考引发了“区域推进”的动因。“区域推进”的目标聚焦在信息技术在教学全过程的广泛应用,并在应用上有所创新,善于发现和培育一批有效应用的典型,充分发挥其辐射和示范作用,通过“以点带面,以面促点”,最终达到整个地区教育信息化的广泛应用和均衡发展。 教育信息化区域推进是一个发展的过程,是一个创新和具有民族特色的过程,是一个开放的、动态的过程。如何结合地方实际,加快区域教育信息化建设,迎接信息化时代的挑战,是迫切需要思考和研究的问题。当前,国内一些学者和机构已经开始关注并进行了本领域的初步研究。如,华东师范大学教育信息技术学系与我国首个教育技术学博士后科研工作站推出的“教育技术应用实验区”行动计划中,以“区域推进”为核心内容,对实验区进行区域推进的计划与实施操作,已取得了一定的成果。全国教育科学“十五”规划教 育部重点课题《网络教育与传统教育的优势互补研究》在研究过程中,也采用了以点带面、区域推进的策略,通过课题研究实验区,全面推动了整个地区的教育信息化建设。但是,从理论和实践上对教育信息化区域推进策略的全面系统研究,从区域发展模式与实践密切结合的角度进行深层次的探索研究,目前在国内外还十分欠缺。由此可见,本课题的研究具有重大的选题意义,其主要表现在: 教育信息化区域推进内驱力来源于一个地区对经济社会现代化和全球化的前瞻与追求,是对教育挑战的回应,它是一个经济社会发展与教育的互动过程。 教育信息化区域推进既是信息时代社会经济发展对教育提出的要求,又是教育事业生存和发展的必然选择。推进区域教育信息化是国家教育信息化的基础,只有根据区域教育信息化建设的实际,积极探索教育信息化建设发展之路,才能促进国家整体教育信息化健康、协调地发展。 教育信息化区域推进是实现区域教育跨越式发展的需要,从而达到以信息化带动教育现代化,全面推进素质教育,实现教育的跨越式发展的目标。 本课题的研究,有助于增强教育发展战略研究转化为决策的可操作性,推动我国宏观教育决策的科学化和民主化,促进与教育政策、区域教育发展战略相关的学科建设和研究队伍建设,大大丰富教育信息化研究的理论与方法。 本课题的研究价值主要表现在: 从关注技术教育应用的表面转向关注各学科的渗透,使不同学科的教学质量和学生学习得以实际提高,从而克服信息技术应用的表面现象,通过以点带面,实现真正的应用普及与提高。 实现资源的有效开发与优质教育资源的最大共享。 从关注信息化的基础设施建设转向关注实际应用的效益和效能,提高基础设施的使用效益,特别是规模效益。 从关注短期行为转向关注基础教育信息化的可持续发展,从而避免教育信息化的短期行为,实现可持续发展。 从关注个别学校的实验转向关注成片的联动,产生区域的规模和质量效益。 研究目标、研究内容,主要观点和创新之处 1.研究目标 (1)剖析教育信息化区域推进的实质与内涵。 (2)分析教育信息化区域推进对基础教育信息化应用的影响。 (3)建立适合国情的科学的教育信息化区域推进实施方案。 (4)构建教育信息化区域推进模式。 (5)建立教育信息化区域推进的质量保证体系和成本效益模型。 (6)健全教育信息化区域推进的保障机制。 2.研究内容 (1)教育信息化区域推进的实质与内涵研究。 (2)教育信息化区域推进对基础教育信息化应用的影响研究。 (3)教育信息化区域推进实施方案研究。 (4)教育信息化区域推进的模式构建研究。 (5)教育信息化区域推进的质量和效益研究。 (6)教育信息化区域推进的保障机制研究。 3.主要观点和创新之处 本研究的主要观点是:教育信息化的区域推进以实际广泛应用作为区域推进的前提,以优质教育资源共享为基石,以规模效益为抓手,以提高教与学的质量为核心,以可持续发展为目标。 本研究的创新之处在于,通过对教育信息化区域推进的全面研究,提出适合中国国情的科学的教育信息化区域推进实施方案,构建教育信息化区域推进模式,建设教育信息化区域推进的质量保证体系,进行教育信息化区域推进成本效益和保障机制研究。 研究思路,研究方法、技术路线和实施步骤 1.研究思路 本课题的研究思路是:以现代教育理论、区域科学和经济社会发展理论为指导,以第一线教师为主体,以智能数字化平台为研究工具,以专家指导为纽带,强化过程研究,注重阶段成果;借鉴国外同类课题研究的成果,从理论与实践两个方面进行探讨。本课题遵循的研究路线是:理论先行,科研领路,注重实践,即理论研究――实证分析――方法研究――区域实验――模式构建――总结实践,使研究逐级深入,螺旋上升。 2.研究方法 本课题研究将综合运用战略规划、区域经济学、社会学、未来学、比较教育学等多种学科的分析方法和手段,实行理论研究、实证分析及区域实验相结合,定性分析与定量分析相结合,综合研究与专题研究相结合。综合运用文献调研、统计数据分析、模式研究法、专题研讨、行动研究法、案例分析和专家咨询等多种研究方法,选择不同地区进行实验研究,确保课题的科学性并努力有所创新。 (1)有关理论依据的研讨及国内外相关经验的研讨主要采用文献研究法。 (2)外出调研及研讨等主要采用行动研究法。 (3)模式建立主要采用模式研究法。 (4)方案等的制定和完善及是否和实际相吻合,主要用案例分析法、调查法。 3.技术路线 以现有研究成果为基础,以应用为依据,紧密跟踪国内外本领域的最新研究成果,进行创新性研究,发展新的理论与技术,持续不断地将新成果及时地融入到对于教育信息化区域推进的策略研究中来,使该研究不断丰富、完善。技术路线的具体实施方案为: (1)制定科学完善的课题实施方案。 (2)综合集成我国教育信息化区域推进已有的研究成果。 (3)课题组成员定期召开研讨会,汇集阶段性研究成果,确定下一步研究重点。 (4)利用网络数字化平台为研究工具,注重模型的建立。
光电子论文:纳米光电子器件研究论文 1纳米导线激光器 2001年,美国加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员在只及人的头发丝千分之一的纳米光导线上制造出世界最小的激光器-纳米激光器。这种激光器不仅能发射紫外激光,经过调整后还能发射从蓝色到深紫外的激光。研究人员使用一种称为取向附生的标准技术,用纯氧化锌晶体制造了这种激光器。他们先是"培养"纳米导线,即在金层上形成直径为20nm~150nm,长度为10000nm的纯氧化锌导线。然后,当研究人员在温室下用另一种激光将纳米导线中的纯氧化锌晶体激活时,纯氧化锌晶体会发射波长只有17nm的激光。这种纳米激光器最终有可能被用于鉴别化学物质,提高计算机磁盘和光子计算机的信息存储量。 2紫外纳米激光器 继微型激光器、微碟激光器、微环激光器、量子雪崩激光器问世后,美国加利福尼亚伯克利大学的化学家杨佩东及其同事制成了室温纳米激光器。这种氧化锌纳米激光器在光激励下能发射线宽小于0.3nm、波长为385nm的激光,被认为是世界上最小的激光器,也是采用纳米技术制造的首批实际器件之一。在开发的初始阶段,研究人员就预言这种ZnO纳米激光器容易制作、亮度高、体积小,性能等同甚至优于GaN蓝光激光器。由于能制作高密度纳米线阵列,所以,ZnO纳米激光器可以进入许多今天的GaAs器件不可能涉及的应用领域。为了生长这种激光器,ZnO纳米线要用催化外延晶体生长的气相输运法合成。首先,在蓝宝石衬底上涂敷一层1nm~3.5nm厚的金膜,然后把它放到一个氧化铝舟上,将材料和衬底在氨气流中加热到880℃~905℃,产生Zn蒸汽,再将Zn蒸汽输运到衬底上,在2min~10min的生长过程内生成截面积为六边形的2μm~10μm的纳米线。研究人员发现,ZnO纳米线形成天然的激光腔,其直径为20nm~150nm,其大部分(95%)直径在70nm~100nm。为了研究纳米线的受激发射,研究人员用Nd:YAG激光器(266nm波长,3ns脉宽)的四次谐波输出在温室下对样品进行光泵浦。在发射光谱演变期间,光随泵浦功率的增大而激射,当激射超过ZnO纳米线的阈值(约为40kW/cm)时,发射光谱中会出现最高点,这些最高点的线宽小于0.3nm,比阈值以下自发射顶点的线宽小1/50以上。这些窄的线宽及发射强度的迅速提高使研究人员得出结论:受激发射的确发生在这些纳米线中。因此,这种纳米线阵列可以作为天然的谐振腔,进而成为理想的微型激光光源。研究人员相信,这种短波长纳米激光器可应用在光计算、信息存储和纳米分析仪等领域中。 3量子阱激光器 2010年前后,蚀刻在半导体片上的线路宽度将达到100nm以下,在电路中移动的将只有少数几个电子,一个电子的增加和减少都会给电路的运行造成很大影响。为了解决这一问题,量子阱激光器就诞生了。在量子力学中,把能够对电子的运动产生约束并使其量子化的势场称之成为量子阱。而利用这种量子约束在半导体激光器的有源层中形成量子能级,使能级之间的电子跃迁支配激光器的受激辐射,这就是量子阱激光器。目前,量子阱激光器有两种类型:量子线激光器和量子点激光器。 3.1量子线激光器 近日,科学家研制出功率比传统激光器大1000倍的量子线激光器,从而向创造速度更快的计算机和通信设备迈进了一大步。这种激光器可以提高音频、视频、因特网及其他采用光纤网络的通信方式的速度,它是由来自耶鲁大学、位于新泽西洲的朗讯科技公司贝尔实验室及德国德累斯顿马克斯·普朗克物理研究所的科学家们共同研制的。这些较高功率的激光器会减少对昂贵的中继器的要求,因为这些中继器在通信线路中每隔80km(50mile)安装一个,再次产生激光脉冲,脉冲在光纤中传播时强度会减弱(中继器)。 3.2量子点激光器 由直径小于20nm的一堆物质构成或者相当于60个硅原子排成一串的长度的量子点,可以控制非常小的电子群的运动而不与量子效应冲突。科学家们希望用量子点代替量子线获得更大的收获,但是,研究人员已制成的量子点激光器却不尽人意。原因是多方面的,包括制造一些大小几乎完全相同的电子群有困难。大多数量子装置要在极低的温度条件下工作,甚至微小的热量也会使电子变得难以控制,并且陷入量子效应的困境。但是,通过改变材料使量子点能够更牢地约束电子,日本电子技术实验室的松本和斯坦福大学的詹姆斯和哈里斯等少数几位工程师最近已制成可在室温下工作的单电子晶体管。但很多问题仍有待解决,开关速度不高,偶然的电能容易使单个电子脱离预定的路线。因此,大多数科学家正在努力研制全新的方法,而不是仿照目前的计算机设计量子装置。 4微腔激光器 微腔激光器是当代半导体研究领域的热点之一,它采用了现代超精细加工技术和超薄材料加工技术,具有高集成度、低噪声的特点,其功耗低的特点尤为显著,100万个激光器同时工作,功耗只有5W。 该激光器主要的类型就是微碟激光器,即一种形如碟型的微腔激光器,最早由贝尔实验室开发成功。其内部为采用先进的蚀刻工艺蚀刻出的直径只有几微米、厚度只有100nm的极薄的微型园碟,园碟的周围是空气,下面靠一个微小的底座支撑。由于半导体和空气的折射率相差很大,微碟内产生的光在此结构内发射,直到所产生的光波积累足够多的能量后沿着它的边缘折射,这种激光器的工作效率很高、能量阈值很低,工作时只需大约100μA的电流。 长春光学精密机械学院高功率半导体激光国家重点实验室和中国科学院北京半导体研究所从经典量子电动力学理论出发研究了微碟激光器的工作原理,采用光刻、反应离子刻蚀和选择化学腐蚀等微细加工技术制备出直径为9.5μm、低温光抽运InGaAs/InGaAsP多量子阱碟状微腔激光器。它在光通讯、光互联和光信息处理等方面有着很好的应用前景,可用作信息高速公路中最理想的光源。 微腔光子技术,如微腔探测器、微腔谐振器、微腔光晶体管、微腔放大器及其集成技术研究的突破,可使超大规模集成光子回路成为现实。因此,包括美国在内的一些发达国家都在微腔激光器的研究方面投人大量的人力和物力。长春光机与物理所的科技人员打破常规,用光刻方法实现了碟型微腔激光器件的图形转移,用湿法及干法刻蚀技术制作出碟型微腔结构,在国内首次研制出直径分别为8μm、4.5μm和2μm的光泵浦InGaAs/InGaAsP微碟激光器。其中,2μm直径的微碟激光器在77K温度下的激射阔值功率为5μW,是目前国际上报道中的最好水平。此外,他们还在国内首次研制出激射波长为1.55μm,激射阈值电流为2.3mA,在77K下激射直径为10μm的电泵浦InGaAs/InGaAsP微碟激光器以及国际上首个带有引出电极结构的电泵浦微柱激光器。值得一提的是,这种微碟激光器具有高集成度、低阈值、低功耗、低噪声、极高的响应、可动态模式工作等优点,在光通信、光互连、光信息处理等方面的应用前景广阔,可用于大规模光子器件集成光路,并可与光纤通信网络和大规模、超大规模集成电路匹配,组成光电子信息集成网络,是当代信息高速公路技术中最理想的光源;同时,可以和其他光电子元件实现单元集成,用于逻辑运算、光网络中的光互连等。 5新型纳米激光器 据报道,世界上最早的纳米激光器是由美国加州大学伯克利分校的科学家于2001年制造的,当时使用的是氧化锌纳米线,可发射紫外光,经过调整后还能发射从蓝色到深紫外的激光。但是,美中不足的是只有用另一束激光将纳米线中的氧化锌晶体激活,其才会发射出激光。而新型纳米激光器具备了电子自动开关的性能,无需借助外力激活,这无疑会使其实用性大为增强。 论文关键词:纳米导线激光器;紫外纳米激光器;量子阱激光器;微腔激光器;新型纳米激光器 论文摘要:纳米光电子技术是一门新兴的技术,近年来越来越受到世界各国的重视,而随着该技术产生的纳米光电子器件更是成为了人们关注的焦点。主要介绍了纳米光电子器件的发展现状。 光电子论文:光电子器件研究论文 一、薄膜制备技术 薄膜制备方法多种多样,总的说来可以分为两种——物理的和化学的。物理方法指在薄膜的制备过程中,原材料只发生物理的变化,而化学方法中,则要利用到一些化学反应才能得到薄膜。 1.化学气相淀积法(CVD) 目前光电子器件的制备中常用的化学方法主要有等离子体增强化学气相淀积(PECVD)和金属有机物化学气相淀积(MOCVD)。 化学气相淀积是制备各种薄膜的常用方法,利用这一技术可以在各种基片上制备多种元素及化合物薄膜。传统的化学气相淀积一般需要在高温下进行,高温常常会使基片受到损坏,而等离子体增强化学气相淀积(PECVD)则能解决这一问题。等离子体的基本作用是促进化学反应,等离子体中的电子的平均能量足以使大多数气体电离或分解。用电子动能代替热能,这就大大降低了薄膜制备环境的温度,采用PECVD技术,一般在1000℃以下。利用PECVD技术可以制备SiO2、Si3N4、非晶Si:H、多晶Si、SiC等介电和半导体膜,能够满足光电子器件的研发和制备对新型和优质材料的大量需求。 金属有机物化学气相淀积(MOCVD)是利用有机金属热分解进行气相外延生长的先进技术,目前主要用于化合物半导体的薄膜气相生长,因此在以化合物半导体为主的光电子器件的制备中,它是一种常用的方法。利用MOCVD技术可以合成组分按任意比例组成的人工合成材料,薄膜厚度可以精确控制到原子级,从而可以很方便的得到各种薄膜结构型材料,如量子阱、超晶格等。这种技术使得量子阱结构在激光器和LED等器件中得到广泛的应用,大大提高了器件性能。2.物理气相淀积(PVD) 化学反应一般需要在高温下进行,基片所处的环境温度一般较高,这样也就同时限制了基片材料的选取。相对于化学气相淀积的这些局限性,物理气相淀积(PVD)则显示出其独有的优越性,它对淀积材料和基片材料均没有限制。制备光电子器件的薄膜常用的PVD技术有蒸发冷凝法、溅射法和分子束外延。 蒸发冷凝法是薄膜制备中最为广泛使用的一种技术,它是在真空环境下,给待蒸发物提供足够的热量以获得蒸发所必需的蒸汽压,在适当的温度下,蒸发粒子在基片上凝结,实现薄膜沉积。蒸发冷凝法按加热源的不同有可分为电阻加热法、等离子体加热法、高频感应法、激光加热法和电子束加热法,后两种在光电子器件的制备中比较常用。 电子束加热法是将高速电子束打到待蒸发材料上,电子的动能迅速转换成热能,是材料蒸发。它的优点是可以避免待蒸发材料与坩埚发生反应,从而得到高纯的薄膜材料。近年来人们又研制出具有磁聚焦和磁弯曲的电子束蒸发装置,使用这样的装置,电子束可以被聚焦到位于基片之间的一个或多个支架中的待蒸发物上。 激光蒸发法是一种在高真空下制备薄膜的技术,激光作为热源使待蒸镀材料蒸发。激光源放置在真空室外部,激光光束通过真空室窗口打到待蒸镀材料上使之蒸发,最后沉积在基片上。激光蒸发法具有超清洁、蒸发速度快、容易实现顺序多元蒸发等优点。后来人们使用脉冲激光,可使原材料在很高温度下迅速加热和冷却,瞬间蒸发在靶的某一小区域得以实现。由于脉冲激光可产生高功率脉冲,完全可以创造瞬间蒸发的条件,因此脉冲激光蒸发法对于化合物材料的组元蒸发具有很大优势。使用激光蒸发法可以得到光学性质较好的薄膜材料,包括ZnO和Ge膜等。 溅射是指具有足够高能量的粒子轰击固体表面(靶)使其中的原子或分子发射出来。这些被溅射出来的粒子带有一定的动能,并具有方向性。将溅射出来的物质沉积到基片上形成薄膜的方法成为溅射法,它也是物理气相淀积法的一种。溅射法又分直流溅射、离子溅射、射频溅射和磁控溅射,目前用的比较多的是后两种。在溅射靶上加有射频电压的溅射称为射频溅射,它是适用于各种金属和非金属材料的一种溅射淀积方法。磁控溅射的原理是,溅射产生的二次电子在阴极位降区内被加速称为高能电子,但它们并不直接飞向阴极,而是在电场和磁场的联合作用下进行近似摆线的运动。在运动中高能电子不断地与气体分子发生碰撞,并向后者转移能量,使之电离而本身成为低能电子。这些低能电子沿磁力线漂移到阴极附近的辅助阳极而被吸收,从而避免了高能电子对基片的强烈轰击,同时,电子要经过大约上百米的飞行才能到达阳极,碰撞频率大约为107/s,因此磁控溅射的电离效率高。磁控溅射不仅可以得到很高的溅射速率,而且在溅射金属时还可以避免二次电子轰击而使基板保持接近冷态。 分子束外延(MBE)技术是一种可在原子尺度上精确控制外延厚度、掺杂和界面平整度的超薄层薄膜制备技术。所谓“外延”就是在一定的单晶材料衬底上,沿着衬底的某个指数晶面向外延伸生长一层单晶薄膜。分子束外延是在超高真空条件下,精确控制原材料的分子束强度,把分子束射入被加热的底片上而进行外延生长的。由于其蒸发源、监控系统和分析系统的高性能和真空环境的改善,能够得到极高质量的薄膜单晶体,可以说它是一种以真空蒸镀为基础的一种全新的薄膜生长方法。 三、结语 薄膜技术是研制新材料、新结构的重要方法之一,用薄膜技术制作的薄膜材料不仅具有优良的光电性能、钝化性能、强的阻挡杂质粒子扩散以及抗水汽渗透能力,在光电子器件中得到广泛的应用,主要用来充当绝缘层、钝化保护层以及各种敏感膜层等,而且还具有很高的硬度和强的化学稳定性,从而在材料改性技术领域中也将有着广阔的应用前景。【摘要】本文介绍了在光电子器件制造中常用的几种薄膜技术的原理以及各自的特点。 光电子论文:光电子产业发展研究论文 论文关键词:世界光电子技术和产业的发展;我国的光电子技术和产业 论文摘要:光电子器件和部件广泛应用于长距离大容量光纤通信、光存储、光显示、光互联、光信息处理、激光加工、激光医疗和军事武器装备,预期还会在未来的光计算中发挥重要作用。本文将介绍国内外光电子技术及光电子产业的发展。 如果说微电子技术推动了以计算机、因特网、光纤通信等为代表的信息技术的高速发展,改变了人们的生活方式,使得知识经济初见端倪,那么随着信息技术的发展,大容量光纤通信网络的建设,光电子技术将起到越来越重要的作用。美国商务部指出:“90年代,全世界的光子产业以比微电子产业高得多的速度发展,谁在光电子产业方面取得主动权,谁就将在21世纪的尖端科技较量中夺魁”。日本《呼声》月刊也有类似的评论:“21世纪具有代表意义的主导产业,第一是光电子产业,第二是信息通信产业,第三是健康和福利产业……”,可以断言,光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。 1世界光电子技术和产业的发展 光纤通信技术的发展速度远远超过当初人们的预料,光纤已经成为通信网的重要传输媒介,现在世界上大约有60%的通信业务经光纤传输,到20世纪末将达到85%,但从目前光纤通信的整体水平来看,仍处于初级阶段,光纤通信的巨大潜力还没有完全开发出来。目前,各种新技术层出不穷,密集波分复用技术(DWDM,在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号,以提高单根光纤的传输能力)、掺铒光纤放大器技术(EDFA,可将光信号直接放大,具有输出功率高、噪声小,增益带宽等优点)已取得突破性进展并得到广泛的应用。现在DWDM系统和光传输设备中,光电技术的比例将从过去比重不到10%达到90%。一种全新的、无需进行任何光电变换的光波通信——“全光通信”,由于波分复用技术和掺铒光纤放大器技术的进展,也日趋成熟,将在横跨太平洋和大西洋的通信系统上首次使用,给全球的通信业带来蓬勃生机。为此提供支撑的就是半导体光电子器件和部件。光电子器件和技术已形成一个快速增长的、巨大的光电子产业,对国民经济的发展起着越来越大的作用。美国光电子产业振兴协会估计,到2003年,光电子产业的总产值将达2000亿美元。 Internet应用的飞速增长对电信骨干网带宽提出越来越高的需求,为满足需求的增长,人们可以铺设更多的光纤,或靠提高单路光的信息运载量(现在主干网可以分别工作在2.5Gbps和10Gbps,并已有40Gbps的演示性设备)。但更主要的方法却是靠发展波分复用技术,增加光纤内通光的路数(光波分复用的实验记录已经达到2.64Tbps)。波分复用技术的普遍运用为光电子器件和部件提供了广阔的、快速增长的市场。无限战略公司的报告指出:“信号传输用1.31μm和1.55μm激光器市场1999年达到13亿美元,比去年增加23%;1.48μm信号放大用激光器1999年市场份额达到1.6亿美元,比去年增加33%;980nm信号放大用激光器销售额达2.9亿美元,比去年增长121%。整个激光器市场的份额1999年达18亿美元,预期2003年将达到30亿美元”。美国通信工业研究公司(CIR)的研究预测,北美市场光电子部件的市场规模将由目前的28亿美元增长到2003年的61亿美元,约每年增长18.5%。密集波分复用设备销售额也将从1998年的22亿美元增加到2004年的94亿美元。报告称虽然10年内全光通信还不会全面商业化,但是全光交换将在几年内成为市场主流,报告也指出尽管光学部件市场被大公司所占据,但仍有创新性公司进入的可能。 2我国的光电子技术和产业 近10年来我国光电子技术研究在国家“863”计划和有关部门的支持下有了突飞猛进的进展,在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离,个别领域还处于世界领先地位国内光电子有关产业基地在光电子器件、部件和子系统(如激光器、探测器、光收发模块、EDFA、无源光器件)等已经占领了国内较大的市场份额,初步具备同国外大公司竞争的能力,在毫无市场保护的情况下,靠自己的力量争得了一席之地,市场营销逐年有较大的增长,个别产品还取得国际市场相关产品中的销量最大的成绩。我国相应研究发展基地和本领域高技术公司的许多产品填补了国内相关产品的空白,打破国外产品在市场上的垄断地位,同时争取进入国际市场。 掺铒光纤放大器(EDFA)是高速大容量光纤通信系统必需的关键部件,国内企业产品占国内市场40%的份额。我国也是目前国际上少数几个有能力研制PIC和OEIC的国家。808nm大功率激光器及其泵浦的固体绿光激光器,670nm红光激光器已产品化和商品化并批量占领国际市场。国内移动通信的光纤直放站所用的光电器件,90%使用国产器件,国产1.55μmDFB激光器战胜了国外器件,占领了100%的国内市场。 但是,我们应当认识到在我国光电子技术发展中,光电子器件、部件虽是光通信、光显示、光存储等高技术产业的关键部分,但在整个系统和设备成本中所占的比重较小,其产值较低,目前科研开发主要处于跟踪和小批量生产阶段,光电子产业所需的规模化、产业化生产技术目前还未有实质突破;国内研究生产的光电器件和部件有相当部分还未能满足整机和系统的要求,导致国外器件占据国内市场相当多的份额;在机制上仍未摆脱科研、生产、市场相互脱离的状况。 我国在光电子技术方面是与国际水平差距相对较小的一个领域,与世界发达国家几乎同时起步。但是我们应该清醒地认识到我国制造技术的落后和材料水平有限,而国际上光电子产业已经进入加速发展阶段,留给我们的时间只有三到五年,如果我们不在目前产业化的技术发展阶段进入,就会失去大好时机。机不可失,时不再来,到产业化后期时将要花数倍的力量才能弥补,也许会彻底失去时机,受制于人。 如果一个国家在一代元件上没有足够的投资以发展自主能力,就会给外国竞争者提供进入并占领下几代技术市场的机会。因而在关键器件、部件等方面,要通过引进社会资金和风险投资,知识产权入股、开发人员持股等方式加快我国光电子成果的产业化步伐,鼓励科研人员成果转化。只要贯彻有“有所为,有所不为”的方针,狠抓创新和高技术成果转化,打破行业界限,按市场机制联合国内相关研究和开发单位,共同作好光电子产业化的工作,就一定能发展我国的光电子事业,有望在研究上取得突破,在产业上形成规模经济,取得我国在该领域应有的市场份额。 光电子论文:光电子产业发展论文 论文关键词:世界光电子技术和产业的发展;我国的光电子技术和产业 论文摘要:光电子器件和部件广泛应用于长距离大容量光纤通信、光存储、光显示、光互联、光信息处理、激光加工、激光医疗和军事武器装备,预期还会在未来的光计算中发挥重要作用。本文将介绍国内外光电子技术及光电子产业的发展。 如果说微电子技术推动了以计算机、因特网、光纤通信等为代表的信息技术的高速发展,改变了人们的生活方式,使得知识经济初见端倪,那么随着信息技术的发展,大容量光纤通信网络的建设,光电子技术将起到越来越重要的作用。美国商务部指出:“90年代,全世界的光子产业以比微电子产业高得多的速度发展,谁在光电子产业方面取得主动权,谁就将在21世纪的尖端科技较量中夺魁”。日本《呼声》月刊也有类似的评论:“21世纪具有代表意义的主导产业,第一是光电子产业,第二是信息通信产业,第三是健康和福利产业……”,可以断言,光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。 1世界光电子技术和产业的发展 光纤通信技术的发展速度远远超过当初人们的预料,光纤已经成为通信网的重要传输媒介,现在世界上大约有60%的通信业务经光纤传输,到20世纪末将达到85%,但从目前光纤通信的整体水平来看,仍处于初级阶段,光纤通信的巨大潜力还没有完全开发出来。目前,各种新技术层出不穷,密集波分复用技术(DWDM,在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号,以提高单根光纤的传输能力)、掺铒光纤放大器技术(EDFA,可将光信号直接放大,具有输出功率高、噪声小,增益带宽等优点)已取得突破性进展并得到广泛的应用。现在DWDM系统和光传输设备中,光电技术的比例将从过去比重不到10%达到90%。一种全新的、无需进行任何光电变换的光波通信——“全光通信”,由于波分复用技术和掺铒光纤放大器技术的进展,也日趋成熟,将在横跨太平洋和大西洋的通信系统上首次使用,给全球的通信业带来蓬勃生机。为此提供支撑的就是半导体光电子器件和部件。光电子器件和技术已形成一个快速增长的、巨大的光电子产业,对国民经济的发展起着越来越大的作用。美国光电子产业振兴协会估计,到2003年,光电子产业的总产值将达2000亿美元。 Internet应用的飞速增长对电信骨干网带宽提出越来越高的需求,为满足需求的增长,人们可以铺设更多的光纤,或靠提高单路光的信息运载量(现在主干网可以分别工作在2.5Gbps和10Gbps,并已有40Gbps的演示性设备)。但更主要的方法却是靠发展波分复用技术,增加光纤内通光的路数(光波分复用的实验记录已经达到2.64Tbps)。波分复用技术的普遍运用为光电子器件和部件提供了广阔的、快速增长的市场。无限战略公司的报告指出:“信号传输用1.31μm和1.55μm激光器市场1999年达到13亿美元,比去年增加23%;1.48μm信号放大用激光器1999年市场份额达到1.6亿美元,比去年增加33%;980nm信号放大用激光器销售额达2.9亿美元,比去年增长121%。整个激光器市场的份额1999年达18亿美元,预期2003年将达到30亿美元”。美国通信工业研究公司(CIR)的研究预测,北美市场光电子部件的市场规模将由目前的28亿美元增长到2003年的61亿美元,约每年增长18.5%。密集波分复用设备销售额也将从1998年的22亿美元增加到2004年的94亿美元。报告称虽然10年内全光通信还不会全面商业化,但是全光交换将在几年内成为市场主流,报告也指出尽管光学部件市场被大公司所占据,但仍有创新性公司进入的可能。 2我国的光电子技术和产业 近10年来我国光电子技术研究在国家“863”计划和有关部门的支持下有了突飞猛进的进展,在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离,个别领域还处于世界领先地位。国内光电子有关产业基地在光电子器件、部件和子系统(如激光器、探测器、光收发模块、EDFA、无源光器件)等已经占领了国内较大的市场份额,初步具备同国外大公司竞争的能力,在毫无市场保护的情况下,靠自己的力量争得了一席之地,市场营销逐年有较大的增长,个别产品还取得国际市场相关产品中的销量最大的成绩。我国相应研究发展基地和本领域高技术公司的许多产品填补了国内相关产品的空白,打破国外产品在市场上的垄断地位,同时争取进入国际市场。 掺铒光纤放大器(EDFA)是高速大容量光纤通信系统必需的关键部件,国内企业产品占国内市场40%的份额。我国也是目前国际上少数几个有能力研制PIC和OEIC的国家。808nm大功率激光器及其泵浦的固体绿光激光器,670nm红光激光器已产品化和商品化并批量占领国际市场。国内移动通信的光纤直放站所用的光电器件,90%使用国产器件,国产1.55μmDFB激光器战胜了国外器件,占领了100%的国内市场。 但是,我们应当认识到在我国光电子技术发展中,光电子器件、部件虽是光通信、光显示、光存储等高技术产业的关键部分,但在整个系统和设备成本中所占的比重较小,其产值较低,目前科研开发主要处于跟踪和小批量生产阶段,光电子产业所需的规模化、产业化生产技术目前还未有实质突破;国内研究生产的光电器件和部件有相当部分还未能满足整机和系统的要求,导致国外器件占据国内市场相当多的份额;在机制上仍未摆脱科研、生产、市场相互脱离的状况。 我国在光电子技术方面是与国际水平差距相对较小的一个领域,与世界发达国家几乎同时起步。但是我们应该清醒地认识到我国制造技术的落后和材料水平有限,而国际上光电子产业已经进入加速发展阶段,留给我们的时间只有三到五年,如果我们不在目前产业化的技术发展阶段进入,就会失去大好时机。机不可失,时不再来,到产业化后期时将要花数倍的力量才能弥补,也许会彻底失去时机,受制于人。 如果一个国家在一代元件上没有足够的投资以发展自主能力,就会给外国竞争者提供进入并占领下几代技术市场的机会。因而在关键器件、部件等方面,要通过引进社会资金和风险投资,知识产权入股、开发人员持股等方式加快我国光电子成果的产业化步伐,鼓励科研人员成果转化。只要贯彻有“有所为,有所不为”的方针,狠抓创新和高技术成果转化,打破行业界限,按市场机制联合国内相关研究和开发单位,共同作好光电子产业化的工作,就一定能发展我国的光电子事业,有望在研究上取得突破,在产业上形成规模经济,取得我国在该领域应有的市场份额。 光电子论文:纳米光电子器件发展论文 论文关键词:纳米导线激光器;紫外纳米激光器;量子阱激光器;微腔激光器;新型纳米激光器 论文摘要:纳米光电子技术是一门新兴的技术,近年来越来越受到世界各国的重视,而随着该技术产生的纳米光电子器件更是成为了人们关注的焦点。主要介绍了纳米光电子器件的发展现状。 1纳米导线激光器 2001年,美国加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员在只及人的头发丝千分之一的纳米光导线上制造出世界最小的激光器-纳米激光器。这种激光器不仅能发射紫外激光,经过调整后还能发射从蓝色到深紫外的激光。研究人员使用一种称为取向附生的标准技术,用纯氧化锌晶体制造了这种激光器。他们先是"培养"纳米导线,即在金层上形成直径为20nm~150nm,长度为10000nm的纯氧化锌导线。然后,当研究人员在温室下用另一种激光将纳米导线中的纯氧化锌晶体激活时,纯氧化锌晶体会发射波长只有17nm的激光。这种纳米激光器最终有可能被用于鉴别化学物质,提高计算机磁盘和光子计算机的信息存储量。 2紫外纳米激光器 继微型激光器、微碟激光器、微环激光器、量子雪崩激光器问世后,美国加利福尼亚伯克利大学的化学家杨佩东及其同事制成了室温纳米激光器。这种氧化锌纳米激光器在光激励下能发射线宽小于0.3nm、波长为385nm的激光,被认为是世界上最小的激光器,也是采用纳米技术制造的首批实际器件之一。在开发的初始阶段,研究人员就预言这种ZnO纳米激光器容易制作、亮度高、体积小,性能等同甚至优于GaN蓝光激光器。由于能制作高密度纳米线阵列,所以,ZnO纳米激光器可以进入许多今天的GaAs器件不可能涉及的应用领域。为了生长这种激光器,ZnO纳米线要用催化外延晶体生长的气相输运法合成。首先,在蓝宝石衬底上涂敷一层1nm~3.5nm厚的金膜,然后把它放到一个氧化铝舟上,将材料和衬底在氨气流中加热到880℃~905℃,产生Zn蒸汽,再将Zn蒸汽输运到衬底上,在2min~10min的生长过程内生成截面积为六边形的2μm~10μm的纳米线。研究人员发现,ZnO纳米线形成天然的激光腔,其直径为20nm~150nm,其大部分(95%)直径在70nm~100nm。为了研究纳米线的受激发射,研究人员用Nd:YAG激光器(266nm波长,3ns脉宽)的四次谐波输出在温室下对样品进行光泵浦。在发射光谱演变期间,光随泵浦功率的增大而激射,当激射超过ZnO纳米线的阈值(约为40kW/cm)时,发射光谱中会出现最高点,这些最高点的线宽小于0.3nm,比阈值以下自发射顶点的线宽小1/50以上。这些窄的线宽及发射强度的迅速提高使研究人员得出结论:受激发射的确发生在这些纳米线中。因此,这种纳米线阵列可以作为天然的谐振腔,进而成为理想的微型激光光源。研究人员相信,这种短波长纳米激光器可应用在光计算、信息存储和纳米分析仪等领域中。 3量子阱激光器 2010年前后,蚀刻在半导体片上的线路宽度将达到100nm以下,在电路中移动的将只有少数几个电子,一个电子的增加和减少都会给电路的运行造成很大影响。为了解决这一问题,量子阱激光器就诞生了。在量子力学中,把能够对电子的运动产生约束并使其量子化的势场称之成为量子阱。而利用这种量子约束在半导体激光器的有源层中形成量子能级,使能级之间的电子跃迁支配激光器的受激辐射,这就是量子阱激光器。目前,量子阱激光器有两种类型:量子线激光器和量子点激光器。 3.1量子线激光器 近日,科学家研制出功率比传统激光器大1000倍的量子线激光器,从而向创造速度更快的计算机和通信设备迈进了一大步。这种激光器可以提高音频、视频、因特网及其他采用光纤网络的通信方式的速度,它是由来自耶鲁大学、位于新泽西洲的朗讯科技公司贝尔实验室及德国德累斯顿马克斯·普朗克物理研究所的科学家们共同研制的。这些较高功率的激光器会减少对昂贵的中继器的要求,因为这些中继器在通信线路中每隔80km(50mile)安装一个,再次产生激光脉冲,脉冲在光纤中传播时强度会减弱(中继器)。 3.2量子点激光器 由直径小于20nm的一堆物质构成或者相当于60个硅原子排成一串的长度的量子点,可以控制非常小的电子群的运动而不与量子效应冲突。科学家们希望用量子点代替量子线获得更大的收获,但是,研究人员已制成的量子点激光器却不尽人意。原因是多方面的,包括制造一些大小几乎完全相同的电子群有困难。大多数量子装置要在极低的温度条件下工作,甚至微小的热量也会使电子变得难以控制,并且陷入量子效应的困境。但是,通过改变材料使量子点能够更牢地约束电子,日本电子技术实验室的松本和斯坦福大学的詹姆斯和哈里斯等少数几位工程师最近已制成可在室温下工作的单电子晶体管。但很多问题仍有待解决,开关速度不高,偶然的电能容易使单个电子脱离预定的路线。因此,大多数科学家正在努力研制全新的方法,而不是仿照目前的计算机设计量子装置。 4微腔激光器 微腔激光器是当代半导体研究领域的热点之一,它采用了现代超精细加工技术和超薄材料加工技术,具有高集成度、低噪声的特点,其功耗低的特点尤为显著,100万个激光器同时工作,功耗只有5W。该激光器主要的类型就是微碟激光器,即一种形如碟型的微腔激光器,最早由贝尔实验室开发成功。其内部为采用先进的蚀刻工艺蚀刻出的直径只有几微米、厚度只有100nm的极薄的微型园碟,园碟的周围是空气,下面靠一个微小的底座支撑。由于半导体和空气的折射率相差很大,微碟内产生的光在此结构内发射,直到所产生的光波积累足够多的能量后沿着它的边缘折射,这种激光器的工作效率很高、能量阈值很低,工作时只需大约100μA的电流。 长春光学精密机械学院高功率半导体激光国家重点实验室和中国科学院北京半导体研究所从经典量子电动力学理论出发研究了微碟激光器的工作原理,采用光刻、反应离子刻蚀和选择化学腐蚀等微细加工技术制备出直径为9.5μm、低温光抽运InGaAs/InGaAsP多量子阱碟状微腔激光器。它在光通讯、光互联和光信息处理等方面有着很好的应用前景,可用作信息高速公路中最理想的光源。 微腔光子技术,如微腔探测器、微腔谐振器、微腔光晶体管、微腔放大器及其集成技术研究的突破,可使超大规模集成光子回路成为现实。因此,包括美国在内的一些发达国家都在微腔激光器的研究方面投人大量的人力和物力。长春光机与物理所的科技人员打破常规,用光刻方法实现了碟型微腔激光器件的图形转移,用湿法及干法刻蚀技术制作出碟型微腔结构,在国内首次研制出直径分别为8μm、4.5μm和2μm的光泵浦InGaAs/InGaAsP微碟激光器。其中,2μm直径的微碟激光器在77K温度下的激射阔值功率为5μW,是目前国际上报道中的最好水平。此外,他们还在国内首次研制出激射波长为1.55μm,激射阈值电流为2.3mA,在77K下激射直径为10μm的电泵浦InGaAs/InGaAsP微碟激光器以及国际上首个带有引出电极结构的电泵浦微柱激光器。值得一提的是,这种微碟激光器具有高集成度、低阈值、低功耗、低噪声、极高的响应、可动态模式工作等优点,在光通信、光互连、光信息处理等方面的应用前景广阔,可用于大规模光子器件集成光路,并可与光纤通信网络和大规模、超大规模集成电路匹配,组成光电子信息集成网络,是当代信息高速公路技术中最理想的光源;同时,可以和其他光电子元件实现单元集成,用于逻辑运算、光网络中的光互连等。 5新型纳米激光器 据报道,世界上最早的纳米激光器是由美国加州大学伯克利分校的科学家于2001年制造的,当时使用的是氧化锌纳米线,可发射紫外光,经过调整后还能发射从蓝色到深紫外的激光。但是,美中不足的是只有用另一束激光将纳米线中的氧化锌晶体激活,其才会发射出激光。而新型纳米激光器具备了电子自动开关的性能,无需借助外力激活,这无疑会使其实用性大为增强。 光电子论文:光电子技术产业管理论文 论文关键词:世界光电子技术和产业的发展;我国的光电子技术和产业 论文摘要:光电子器件和部件广泛应用于长距离大容量光纤通信、光存储、光显示、光互联、光信息处理、激光加工、激光医疗和军事武器装备,预期还会在未来的光计算中发挥重要作用。本文将介绍国内外光电子技术及光电子产业的发展。 如果说微电子技术推动了以计算机、因特网、光纤通信等为代表的信息技术的高速发展,改变了人们的生活方式,使得知识经济初见端倪,那么随着信息技术的发展,大容量光纤通信网络的建设,光电子技术将起到越来越重要的作用。美国商务部指出:“90年代,全世界的光子产业以比微电子产业高得多的速度发展,谁在光电子产业方面取得主动权,谁就将在21世纪的尖端科技较量中夺魁”。日本《呼声》月刊也有类似的评论:“21世纪具有代表意义的主导产业,第一是光电子产业,第二是信息通信产业,第三是健康和福利产业……”,可以断言,光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命。 1世界光电子技术和产业的发展 光纤通信技术的发展速度远远超过当初人们的预料,光纤已经成为通信网的重要传输媒介,现在世界上大约有60%的通信业务经光纤传输,到20世纪末将达到85%,但从目前光纤通信的整体水平来看,仍处于初级阶段,光纤通信的巨大潜力还没有完全开发出来。目前,各种新技术层出不穷,密集波分复用技术(DWDM,在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号,以提高单根光纤的传输能力)、掺铒光纤放大器技术(EDFA,可将光信号直接放大,具有输出功率高、噪声小,增益带宽等优点)已取得突破性进展并得到广泛的应用。现在DWDM系统和光传输设备中,光电技术的比例将从过去比重不到10%达到90%。一种全新的、无需进行任何光电变换的光波通信——“全光通信”,由于波分复用技术和掺铒光纤放大器技术的进展,也日趋成熟,将在横跨太平洋和大西洋的通信系统上首次使用,给全球的通信业带来蓬勃生机。为此提供支撑的就是半导体光电子器件和部件。光电子器件和技术已形成一个快速增长的、巨大的光电子产业,对国民经济的发展起着越来越大的作用。美国光电子产业振兴协会估计,到2003年,光电子产业的总产值将达2000亿美元。 Internet应用的飞速增长对电信骨干网带宽提出越来越高的需求,为满足需求的增长,人们可以铺设更多的光纤,或靠提高单路光的信息运载量(现在主干网可以分别工作在2.5Gbps和10Gbps,并已有40Gbps的演示性设备)。但更主要的方法却是靠发展波分复用技术,增加光纤内通光的路数(光波分复用的实验记录已经达到2.64Tbps)。波分复用技术的普遍运用为光电子器件和部件提供了广阔的、快速增长的市场。无限战略公司的报告指出:“信号传输用1.31μm和1.55μm激光器市场1999年达到13亿美元,比去年增加23%;1.48μm信号放大用激光器1999年市场份额达到1.6亿美元,比去年增加33%;980nm信号放大用激光器销售额达2.9亿美元,比去年增长121%。整个激光器市场的份额1999年达18亿美元,预期2003年将达到30亿美元”。美国通信工业研究公司(CIR)的研究预测,北美市场光电子部件的市场规模将由目前的28亿美元增长到2003年的61亿美元,约每年增长18.5%。密集波分复用设备销售额也将从1998年的22亿美元增加到2004年的94亿美元。报告称虽然10年内全光通信还不会全面商业化,但是全光交换将在几年内成为市场主流,报告也指出尽管光学部件市场被大公司所占据,但仍有创新性公司进入的可能。 2我国的光电子技术和产业 近10年来我国光电子技术研究在国家“863”计划和有关部门的支持下有了突飞猛进的进展,在很多领域同国外先进国家只有两三年的距离,个别领域还处于世界领先地位。 国内光电子有关产业基地在光电子器件、部件和子系统(如激光器、探测器、光收发模块、EDFA、无源光器件)等已经占领了国内较大的市场份额,初步具备同国外大公司竞争的能力,在毫无市场保护的情况下,靠自己的力量争得了一席之地,市场营销逐年有较大的增长,个别产品还取得国际市场相关产品中的销量最大的成绩。我国相应研究发展基地和本领域高技术公司的许多产品填补了国内相关产品的空白,打破国外产品在市场上的垄断地位,同时争取进入国际市场。 掺铒光纤放大器(EDFA)是高速大容量光纤通信系统必需的关键部件,国内企业产品占国内市场40%的份额。我国也是目前国际上少数几个有能力研制PIC和OEIC的国家。808nm大功率激光器及其泵浦的固体绿光激光器,670nm红光激光器已产品化和商品化并批量占领国际市场。国内移动通信的光纤直放站所用的光电器件,90%使用国产器件,国产1.55μmDFB激光器战胜了国外器件,占领了100%的国内市场。 但是,我们应当认识到在我国光电子技术发展中,光电子器件、部件虽是光通信、光显示、光存储等高技术产业的关键部分,但在整个系统和设备成本中所占的比重较小,其产值较低,目前科研开发主要处于跟踪和小批量生产阶段,光电子产业所需的规模化、产业化生产技术目前还未有实质突破;国内研究生产的光电器件和部件有相当部分还未能满足整机和系统的要求,导致国外器件占据国内市场相当多的份额;在机制上仍未摆脱科研、生产、市场相互脱离的状况。 我国在光电子技术方面是与国际水平差距相对较小的一个领域,与世界发达国家几乎同时起步。但是我们应该清醒地认识到我国制造技术的落后和材料水平有限,而国际上光电子产业已经进入加速发展阶段,留给我们的时间只有三到五年,如果我们不在目前产业化的技术发展阶段进入,就会失去大好时机。机不可失,时不再来,到产业化后期时将要花数倍的力量才能弥补,也许会彻底失去时机,受制于人。 如果一个国家在一代元件上没有足够的投资以发展自主能力,就会给外国竞争者提供进入并占领下几代技术市场的机会。因而在关键器件、部件等方面,要通过引进社会资金和风险投资,知识产权入股、开发人员持股等方式加快我国光电子成果的产业化步伐,鼓励科研人员成果转化。只要贯彻有“有所为,有所不为”的方针,狠抓创新和高技术成果转化,打破行业界限,按市场机制联合国内相关研究和开发单位,共同作好光电子产业化的工作,就一定能发展我国的光电子事业,有望在研究上取得突破,在产业上形成规模经济,取得我国在该领域应有的市场份额。 光电子论文:应用型本科院校光电子专业培养方案创新研究 摘 要:笔者从“专业对接产业”的角出发,针对目前应用型本科院校光电子专业人才培养与行业需求脱钩,培养方案缺乏特色的现状,走访了浙江省的光电子行业,提出了以产业链下游的光电子器件和系统集成领域为专业的对接点,确定专业培养的核心知识与核心能力,进行光电子专业培养方案的改革和创新策略,即在课程体系、实践课程、教学管理与考核、师资队伍建设及实践场所建设等方面进行改革。 关键词:应用型本科院校;光电子;培养方案 光电子技术是世纪之交继微电子技术之后迅速兴起的一个高科技领域。光电子产业涵盖了与光电子技术有关的光电材料与元器件、光通信、激光、光电显示、光存储、红外等细分行业,作为典型的高附加值产业,受到众多国家的广泛关注,已经成为当今信息技术中发展最快的高新技术产业。到目前为止,浙江省已建成10个各具特色、不同层次的光电子产业特色园区。宁波及周边地区的光电子产业代表着浙江省的重点产业和优势产业,宁波及周边地区的光电子产业代表着浙江省的重点产业和优势产业,目前全市光电子技术企业有2000多家,但大多数企业规模不大,主要生产比较简单的光电子产品,普遍缺乏科研攻关能力,企业的可持续发展受到极大的制约,这些企业需要大量的专业技术人才来提高企业的技术核心竞争力。2013年宁波人才紧缺指数显示,宁波光电子专业技术人才的缺口很大,例如,近两年电工电器领域的光学工程师的紧缺程度一直处于橙色预警状态。 为了满足光电子产业快速增长对专业人才的需求,国内许多大学近几年纷纷开办了与光电子相关的专业。然而,由于光电子产业具有涵盖范围广,产业细分度高的特点,作为一个相对较新的专业,找准专业培养方向的定位,达到专业与产业的有效对接,及时调整专业方向和培养方案,是提高专业的人才培养质量,逐步解决光电子产业升级所面临的人才紧缺问题的关键。另外,为了解决中国就业结构型矛盾问题,教育部日前明确了部分高等院校向技术技能型教育转变的改革方向。同时,新一轮的高考制度改革也开始启动,这为地方性本科院校的发展提出新的挑战和机遇。因此,如何在专业对接产业的视角下,适时调整专业培养方向,改革培养方案,培育特色鲜明的优势、品牌专业是地方性应用型本科院校建设和发展的关键[1-3]。 一、光电子专业培养方案现状 随着就业压力的不断加剧,高校专业方向与就业的相关性问题越来越受到学生、家长、用人部门和政府教育主管部门的关注,并且不断被日益激烈的市场竞争所强化。目前高校的专业方向设置和培养方案与市场需求并不完全契合,这是宁波乃至全国高校中一个比较突出的问题。据统计,宁波高校电子信息类专业和电气信息类专业毕业生毕业后所从事工作与其所学专业的相关度分别为67%和71%,这一数据说明,即使在专业与工作相关度要求较高的工科类学科领域,专业适切性的问题仍然比较突出。 宁波工程学院作为地方性本科院校,定位于培养优秀的工程应用型人才。在这一人才培养目标下,专业方向的调整和培养方案的改革与研究是非常重要的,也是非常紧迫的。宁波工程学院的电子科学技术专业2004年开始本科招生,2009年成为浙江省重点建设专业。目前专业设有电子系统设计和光电子技术两个专业方向。其中,电子系统设计是传统的电子类专业方向,在全国高等院校的电子类专业中几乎均有开设。宁波工程学院的电子系统设计方向发展较早,教学条件相对较好,学生在选择专业方向时比较青睐。然而,该方向的突出问题是技术普遍,缺乏特色。相对而言,光电子技术还是一个新兴的专业方向,它是在近年来随着光电信息产业的快速发展而设立的。目前宁波市仅有包括宁波工程学院在内的两所高校开设了这一专业方向。经过几年的专业建设,该方向的师资力量和科研实力不断提升,然而,学生的培养质量却没有明显改善,学生就业相关度相对较差。根据麦克思学院社会需求与培养质量年度报告显示,电科专业2011届和2012届毕业生工作与专业相关的人数比例分别为45%和51%。其中,光电子方向的这一问题相对而言更为突出。 根据笔者在专业建设过程中的体会和调研走访的发现,宁波工程学院电科专业光电子方向的突出问题是定位不准,专业结构与产业结构和人才需求结构不适应,培养方案缺乏特色。这也是众多高等院校光电子类专业面临的普遍问题[4-8]。面对发展速度快、涵盖内容广的光电子技术这一新兴高科技产业,作为一所普通院校的专业不可能涉及每一个领域。如何能找准专业定位,实现专业与产业的紧密对接,精确地把握人才培养的核心知识和核心能力,制定合理的专业培养方案,是提高宁波工程学院的专业人才培养质量的关键,这还将有助于提升宁波工程学院的专业特色,有利于品牌专业的建设。 二、光电子技术专业人才培养方案创新策略 (一)确定与光电子产业的对接点,准确定位核心知识与能力 应用型本科地方院校的人才培养要根据本地区产业发展需要,培养第一线需要的、具有良好素质的应用型专门人才为目标。宁波工程学院的光电子技术专业人才培养要紧紧围绕浙江省、宁波市及周边地区光电子信息产业发展规划、发展现状和学校办学特点。统计表明,浙江省的光电子产业近年来以年均30%的增长速度快速发展,全省从事光电子产品生产的企业已有500多家,占全省信息产业总值的5%,目前已成为我国光电子产业大省。我省在光通信/光通信/光材料及光伏器件等方面已经形成了系列产品。特别是在光学仪器与光学加工领域,具有国内领先的规模。因此,我省在光电子器件制造和加工领域具有较好的产业基础。因此,在专业培养方案的制定和改革过程中,如何在地方现有的产业基础上把握专业培养目标的对接点是十分关键的。我们从光电子产业链的组成和浙江省光电子行业现状出发,通过前期的大量企业走访和调研分析,深入分析了人才需求,初步确定了以产业链中、下游的光电子器件和系统集成领域作为专业的对接点,如图1的专业培养方案改革示意图所示,在这一产业领域,光电器件作为系统的功能核心,电子系统作为控制核心,二者相辅相成,缺一不可。 另外,宁波工程学院电子科学与技术专业目前已有光电子技术和电子系统设计两个方向。其中,专业在电子系统设计方向具有良好的实践教学条件和师资队伍,在学生培养方面已经取得了较好的培养成果。并且,近几年来,专业在光电子技术方向引入了较好的师资力量,投入大量资金购买仪器设备,建设光电子实验室。选择光电子器件和系统集成作为对接点,可以充分整合、利用本专业在光电子技术和系统设计方面的现有资源,有利于发展“光”“电”融合的专业特色。在确定了本专业与光电子行业的对接点后,我们将紧紧围绕该对接点,以“光”“电”融合为特色,精确提炼专业培养的核心知识和核心能力,并围绕核心知识与核心能力开展课程体系整合与实践环节改革,形成特色鲜明、行业衔接度高的专业培养方案。 图1 光电子专业方向培养方案示意图 (二)以双核培养为中心,建设光电子课程体系,加强实践环节改革 1.围绕光电子专业的核心知识和能力构建课程体 系。首先,以专业核心课程建设为突破口,优化整合现有课程,进行实践环节改革,建立与光电子产业对接的课程体系。新建课程体系将分为四个模块,分别为基础课程模块、专业核心课程模块、专业选修课程模块以及实践课程模块。基础课程模块主要培养学生职业基础能力和人文素养,主要包括英语、思想政治教育、身体素质培养、文献检索与写作、职业规划以及人文艺术类课程。专业核心课程模块主要培养学生的专业核心知识,主要包括物理电子、应用光学和系统设计类课程,专业选修课程模块主要围绕光电子产业领域的新应用和新发展,拓展学生的知识范围,培养学生可持续发展能力,主要包括“光伏电子技术”、“半导体器件工艺”、“信号处理”等课程。 2.实践课程模块是本次改革的重中之重,着重培养学生的核心实践能力。在整个课程体系中,实践课程的学时比例将大幅提升,加大实习实训的比重。在课程设置上,以典型职业活动为线索确定专业实践课程设置,按照企业工作过程设计课程,以工作任务来整合实践课程内容。我们将新开“应用光学设计”和“半导体照明应用技术”两门课程,并以这两门课作为实践改革试点,对接企业环境建设实践实训场所。根据职业岗位特点,在校内开设“校中厂”,由企业设计师和专任教师共同指导,并带领学生承接项目、练就技能,实现综合职业能力的培养,在真实的职业环境中,不断提升职业能力和综合素质。 三、“专业对接产业”人才培养方案的实施保障 “专业对接产业”人才培养方案的顺利实施需要各类保障机制的同步改革,主要包括适应“专业对接产业”的教学管理和教学考核方式的改革,适应“专业对接产业”的专业教学团队建设,与课程体系相配套的实践实训场所的建设,以期逐渐建立适应“专业对接产业”的光电子专业人才培养方案的各类保障机制[9-10]。 1.引入光电子企业及行业协会相关人员,建立专业建设指导委员会,参与人才培养方案的调整和优化,专业教学管理和教学考核方案的审定。特别对于实践类课程,明确对核心能力的考核目标,结合企业项目管理和考核方式,加大过程考核比重。对实践环节制定细化的考核制度,用量化的标准衡量和保证学生实践能力的培养质量,建立适应“专业对接产业”目的考核和管理的新途径。 2.调整师资队伍建设思路,制订符合产业发展需要的专业带头人、骨干教师培养计划,通过引进、培养、聘任具有行业影响力的专家教授作为专业带头人,聘任一批行业企业专业人才和能工巧匠作为兼职教师,派遣专任教师到企业中实践、国内外进修培训等途径,加快双师结构专业教学团队建设,组建具有教学、研发和社会能力的双师结构合理的优秀教学团队。 建立“校企互聘互管”的机制,鼓励专人教师下企业锻炼如承担企业科研项目或社会服务项目,并将其作为晋升职称或评先评优的条件之一。建立一支稳定的企业兼职教师队伍,充实教师队伍的力量,最终形成专业带头人、骨干教师、兼职教师和“双师”素质的中、青年教师为主体的多个层次的科学合理的教师团队。目前,学校已经在“双师”型师资培养方面走出了第一步,提出了百名博士进企业的目标,光电子专业每年将有1―2名博士到企业一线参与设计和生产。 3.与课程体系配套的实验实践场所建设是保障“专业对接产业”人才培养方案顺利实施的重要条件,由于光电类实践类课程所需设备“多”而“杂”,并且仪器一般比较精密贵重,因此实验室的建设更需要贵精而不在多,目前,宁波工程学院的电子实验实训中心已建有光电信号检测、光纤通信、激光原理、光电子技术、发光二极管(LED)设计与检测等5个实验室,但是,实验设备普遍面临功能单一、组合型差、自主开发功能缺乏等缺点,因而导致实践训练的能力与企业需求脱节。我将邀请企业技术人员或管理人员指导并参与实践场所和实验室的建设,所购置设备尽量满足模块化、易组合、可替换的特点,并且兼顾自主设计和开发的功能,使其既能满足教学需要,也尽可能贴近实际生产,使学生在校内就能了解企业的真实环境,缩短现代企业人才需求与学校教学的距离。提高实践实验室的开放性,实现实验室的实践教学、学生竞赛、企业项目开发等多功能性。 四、结语 基于专业与产业的精确对接点,找准专业培养方向的定位,提炼光电子专业的核心知识与核心能力,进行课程体系的调整优化以及保障机制的建设,才能实现人才培养方案改革的有的放矢。这是提高应用型本科院校的专业人才培养质量的关键,不仅有助于提升宁波工程学院的专业特色及品牌专业建设,还能培养出适应本地区产业发展需要的应用型专门人才。 光电子论文:现代雷达中的光电子技术 [摘 要]光电子技术的应用与研究不断发展,其中在微波领域内的应用主要是光纤通信,但是随着雷达技术的应用发展,将光电子技术与雷达技术结合有利于实现雷达信号的收集、传输和信息处理等,光电子技术在雷达中的使用效果显著,在微波器件的使用控制中也具有重要作用。本篇文章在此基础上,主要对现代雷达中的光电子技术内容和使用要点进行研究与分析,并探讨其发展前景以及能够产生的经济价值。 [关键词]雷达;光电子技术;要点;前景;方法;分析 光电子技术与其他的电子信息技术合成能够形成信息产业新的核心技术,并广泛应用于光存储、光显示和激光等领域。光电子技术在雷达中的应用改变传统雷达应用模式,充分发挥了光电子技术信息化、科技化和先进化的优势。关于现代雷达中的光电子技术应用主要可以分为以下几个方面: (一)信号传输 光电子技术在雷达中的应用可以通过光纤链路的组成,完成光纤、二极管等要素的调制,在进行信号传输时可以在光波调制中将微波信号传输上,完成这些工作以后需要使用光纤模拟传输微波信号。光纤链路在雷达信号传输中的应用对现代雷达技术应用和信号光纤传输具有重要意义,这项技术在国外发展相对成熟,显示意义明显。雷达传输中使用光纤,传输消耗和传输频率相较于电缆传输较低,并且在这种频段下,光w产生的调制信号和传输消耗具有一致性,从而进一步促进雷达信号传输,达到对雷达系统远程控制的目的。[1] 由于使用的雷达天线还含有一个辐射源,在受到反辐射的影响时,控制中心和天线之间的距离应该设置好。通常情况下,使用同轴电缆传输信号消耗较大,传输指令与天线之间的距离也要控制好,而关于电缆铜量的消耗,会随着频率平方根的增大而增大。同轴电缆传输微波信号的前期,需要在一定的频率范围内完成转变,将信号电平在线路放大器内进行放大,指令中心传输的信号则不需要进行变频,线路放大器不使用也能使信号电平提高,光滤波器和光纤的使用效率也能够提高。要进一步保证其基本的使用性能,增强雷达的抗电磁能力可以通过光缆改变电缆,保证雷达天线远程传输的功能。这种应用方法在军事上具有重要使用作用,提升经济效益的同时创造军事价值。此外,光纤重量轻、体积小,灵活度高,在一些限定空间或场合使用方便,保证雷达信号的传输有效。[2] (二)信号处理 雷达信号处理一般是利用光纤延迟线,其主要构成要素包括调制器和激光器等,属于新型的信号处理器件,在微波射频领域应用较多,光纤延迟线的使用能够促使多种不同信号处理器件的生成。例如在横向匹配滤波器和编码发生器以及相关处理器中可以通过雷达系统的处理充分发挥带宽极宽系统的作用,声波器表面频率较高,功能优越性明显,在雷达信号处理中要控制其频率需要同步使用信号处理器,提升雷达信号处理效果。处理宽带雷达信号时由于雷达信号接收机的分辨率较高,电子情报信号处理时,可以选用大时间的带宽积器件,使用成本相对较低,体声滤器件和同轴电缆也可以用于雷达信号的处理。光纤延迟线不同于其他延迟线,性能更先进,并且同时具有工作频率高和任何延时的特点,其中延迟的介质是单模石英光纤,成本低、性能高,使用价值较高,并且具有综合性优势。因而在雷达信号处理过程中使用光纤延迟线能够充分发挥其在不同处理器件中的构件作用,雷达系统中使用光纤延迟线实现价值最大化,不仅能够在海洋卫星雷达和随机程序发生器中应用,同时还能够在雷达信号处理系统和相控阵天线系统中应用。因而雷达信号处理中使用光纤、光电子技术能够充分发挥信号处理器件和通信系统的实际价值,使用过程中的经济效用显著,总体应用前景较好。[3] (三)达波束光控制 相控阵雷达系统在控制雷达的达波束光时要使用有源单位,继而形成一种具有跟踪效用的尖锐波束,这种波束对电子调控方法具有一定的控制作用,并且能够将辐射单位予以改变,保证相对相位的实现。由于单个单元的控制器件属于电子移相器,这种类型的器件在传统意义上的使用通常可以分为铁氧体移相器和二极管。二极管的工作频率相对比较低,而铁氧移相器的工作频率则较高。铁氧移相器和二极管的体积较大,因而产生的损耗量也比较大,但是在相位连续控制上和在线性度上仍旧存在较大的差异。分配射频功率可以使用光学方法来进一步完成相移,这种优势比较明显。[4] 例如在实现微波相移的过程中可以使用线性连续的方法,在此过程中还能够将相位的体积予以减少,保证及能耗度降低,促进波束的灵活控制。在一般的大型相控阵天线使用中需要多个MMIC收发模块来完成雷达达波束光控制,在一定的自由空间内能够与振荡器形成不同模块的主振荡器锁定,关于参考信号的改动则需要使用同轴电缆的光纤链路,这种有利于在很大程度上减少体积和降低重量。光电技术在雷达达波束光控制中具有重要的使用意义,并且能够促进雷达电子器件的使用功能进一步完善,总体应用前景广阔,在此过程中使用光电子技术促进了新时期下雷达技术变革、发展和使用的经济效益提升。[5] 结语: 从目前情况分析来看,光电子技术应用在微波领域主要以光纤通信为主,且这种应用技术已经相对普及,但是在雷达中的应用尚且不如通信光纤应用普及程度高,随着我国光电子技术研究、发展水平不断提高,将进一步在现代雷达中实现充分使用,总体应用前景乐观。其中光电集成电路和光纤等在雷达数据处理、雷达信号处理、多基地雷达和相控阵天线中使用具有高互联性等多重优点。光电子技术在现代雷达中的应用包括雷达信号传输、雷达信号处理和雷达达波束光控制等几个重要的方面,体现了现代雷达应用光电子技术的先进性和必要性。 光电子论文:探讨光电子技术的发展与应用 [摘要]光电子技术诞生在20世纪的中期,其应用至今,已经发展经历过了半个多世纪,并在许多领域取得了很好的发展态势和应用效果。随着科学技术的迅速发展,社会的科学技术应用不断呈现多样化,光电子技术也呈现了多样化、多领域的发展态势,光电子技术也越来越发展成熟,对世界和时代的进步产生着至关重要的作用,其影响力不断提升。光电子技术,主要由光子技术和电子技术两者结合组成,涉及的范围十分广泛,就目前的发展形势来说,光电子技术很可能⒊晌未来世界经济发展的主要生产力之一,是信息产业的核心内容。文章主要对光电子技术发展现状进行阐述,并分析和研究其在众多相关领域当中的应用。 [关键词]光电子技术;电能;光能 光电子技术主要由光子技术和电子技术两者结合组成,同时,技术中包含的技术理论十分广阔。光电子技术主要涉及光学、电子学、计算机学、光电子学等多个学科领域的专业知识理论,是一种典型的多学科交叉渗透的现代技术,对世界科学技术的发展,对社会经济进步,起着重要的推动作用。光电子技术的研究核心是众多学科中的光子学,支撑技术主要是电子学,这电子学是一种近年来兴起的新型研究学科。因此来说,光电子技术具有很强的兼容性,其中的电子技术相对于微电子技术来说,有着更多的发展空间,优势更加明显,能够在更加广泛的领域得以应用。 1光电子技术相关概述 所谓光电子技术,其全称是光电子信息技术,该技术的核心内容是进行电能和光能的转换,是科学技术中的一种全新的技术,其涵盖了材料科学、精细加工、半导体材料以及固体物理等,是多个领域的综合体。光电子技术的诞生是在20世纪60年代,并在当时开始光电子技术相关设备的生产,从一开始的单一的领域应用,迅速发展至今,已经广泛应用在各个领域和各个行业,比如在军事武器的制造业、医疗行业、电子信息行业以及其他高新制造业等领域,应用十分广泛。而最初的光电子技术的发展,主要得益于无线激光器设备的出现,为光电子技术的发展提供了重要的光频波段支持,随着发展和研究的深入,光电子技术逐渐实现了信息的处理、存储、传输等功能。光电子技术能够通过对光子以及电子的利用,来促使产生一种全新的光子物理现象。随着科学技术的发展,由光电子技术原理构造成的相关硬件设备,组成信息技术中重要的应用成分,也为信息技术的发展提供了无限的可能和广阔的发展空间。比如,可以通过光电子技术将全球所有范围内的电子计算机进行联机,这是通过光电子技术能够简单实现的。当然,也可以利用光电子技术实现卫星和地球的联系,从而组成宇宙性质的联系网络,通过光电子技术,这在未来也是有希望得以实现的。当前,光电子技术可以说是互联网当中最重要的支撑性技术,主要应用在高新技术领域。而在我国来说,光电子技术的起步较晚,但是发展的速度是极快的,已经在我国国内诸多领域得以应用和推广。在光电子技术的应用中,体现出诸多方面的应用优势,具有极高的速度和极大的容量,对于日益增长的信息量处理要求和信息化发展时代要求来说,无疑是至关重要的技术,这也是传统的电子学以及微电子学难以实现的。光电子技术能够实现对信息的高速度和高频率处理,能够将信息从探测到最终处理整个流程融为一体,一气呵成,从而在信息技术领域占据着不可动摇的地位。 2光电子技术的发展现状 21国内发展现状 我国的光电子技术发展起步较晚,但是在我国的发展十分迅速,已经达到世界先进水平,与最先发展光电子技术的发达国家之间的差距不断缩小,已经达到接近水平。光电子技术在国内取得如此大的成就,主要受益于我国政府对科学技术的重视和大力投入。在电子领域的各个方面,我国皆取得了不错的发展成绩,许多方面达到了世界的先进水平,比如在光收发模块、探测器等一些光电子器件上,水准很高,技术水平相当先进,市场份额占比不论是国内还是世界范围内,都有极大的竞争力。在我国,光电子技术的发展存在明显的地区差异性,光电子技术的先进发展主要集中在我国的几个发达地区,比如珠江三角洲地区、长江三角洲地区以及渤海湾地区,这主要是由目前我国区域经济发展现状决定的。另外,在这些发达的地区,高等院校较多,研究所也多,给光电子技术的研发和发展提供了巨大的技术力量保障。 22国外发展现状 国外的光电子技术的发展和应用参差不齐,最为先进的是美国、日本以及欧洲一些国家。尤其是美国,特别看重光电子技术在未来的发展和应用,并将光电子技术列为21世纪最为重要的战略性技术之一,并进行了大量的研究投入。日本在光电子技术方面,近些年来发展十分迅猛,在国际市场上占据着重要地位。欧洲地区的光电子技术发展和应用,以德国最为先进和典型,德国对光电子技术的投入研究较早,进行了大量的研究,因此积累了许多宝贵的研究成果和发展经验,技术基础十分强大。随着全球化的深入发展,“地球村”理念逐步形成,使全球范围内的人类更加紧密地联系在一起,信息通信十分便捷和快速,并对未来的信息产业提出了更高的需求。光电子技术在信息产业方面所做出的重大贡献,对于全球信息交流的促进有着关键的作用。另外,当今世界的互联网技术发展迅速,俨然已经成为互联网的时代。在高速发展的互联网环境下,对信息传输的需求无论是数量上还是效率上,都有着更高的要求,为了满足这个巨大的要求,发展光电子技术无疑是最佳选择。 3光电子技术的应用领域 31信息领域 当今时代,是一个信息化高速发展的时代,无论是现在还是未来,都离不开信息化的支撑。在信息化发展过程中,信息传输和处理流量正呈现质的增长,传统的电子技术已经无法满足当今时代巨大的信息传输和处理。而光子技术的应用,与电子技术进行完美的融合,并产生全新的光电子技术,能够极大扩大信息容量和信息传输速率,比起传统的电子技术优势巨大,能够有效促进信息产业的快速发展。当前在信息领域已经开始大范围开展光电子技术的应用,并取得了极好的影响效果,为信息产业的蓬勃发展带来了更多的可能和广阔空间,提升了信息领域的发展潜力。 32能源领域 能源是地球上赖以生存的重要发展来源。在过去的许多年发展中,世界对能源的需求巨大,依靠传统能源取得了良好的发展成效。但是与此同时,世界发展在能源方面也逐渐显现出诸多发展瓶颈,主要是传统能源的枯竭,以及世界对环境保护的呼声越来越大。因此,当前的主要办法就是进行清洁能源的生产和利用。如何研发出既清洁环保,又能够高效利用的新能源,成为当今世界能源研究的主要议题。而光电子技术,能够将光能转化成热能的这一伟大功能,使得其在新能源领域备受关注,具有极大的新能源产业潜力,市场前景十分广阔。目前在世界范围内,尤其是在一些发达国家中,利用光电子技术获取新能源的方式已经得到应用,在我国也已经进行了初步的应用。 33汽车领域 汽车是当今世界最主要的交通工具之一,随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,人们对汽车的市场需求不断扩大。在汽车领域,人们开始越来越注重汽车的整体功率、能耗、舒适度以及外观等因素,这就意味着需要更加先进的汽车生产技术。光电子技术在汽车领域的应用,使得汽车的功率转化大大提升,并且通过光电子技术,能够对汽车生产材料进行高精度的加工,极大提升了汽车的整体质量和舒适度,减少汽车在使用中的损耗。 34环境领域 地球环境是人类生存的基本条件,保护环境,是人类共同的责任。步入21世纪以来,世界范围内的工业生产已经到了一个相对成熟的水平,与此同时,工业的生产和发展对环境造成了极大的损耗,比如逐渐出现的全球变暖问题和厄尔尼诺现象等,给地球环境造成了恶劣的影响。当前,人们对生活质量的要求越来越高,环境保护意识越来越强,亟须研发出能够遏制环境逐渐恶化的先进技术。在这种情况下,光电子技术给环境保护和污染治理带来了全新的希望,其通过高精度传感器的制造,能够对环境中污染物的浓度进行准确的测量,并进行有效的治理与防护。 35军事领域 一个国家的军事基础,是一个国家安全力量的巨大保障。光电子技术在军事领域的应用,能够极大加强国防军事力量,并有着广阔的应用前景。通过光电子技术,能够制造先进的激光制导武器,目前,这方面许多发达国家正在加大力度进行研发和应用。另外,光电子技术能够形成更加有效的图像传感器,使得单兵作战更加强化,得到许多国家的重视。 36医疗领域 随着生活水平的提升,人们越来越开始注重医疗健康。光电子技术在医疗领域的应用主要是通过激光来治疗一些以传统治疗手段难以解决的疾病,比如通过激光进行角膜的切除手术和治疗,能够帮助人类矫正视力。随着光电子技术在医疗领域中的应用,以相关设备进行手术,能够使手术更加精准,治疗效果更好,提升手术的成功率和稳定程度。 4发展趋势 光电子技术的应用前景十分广阔,发展潜力十分巨大。在未来,光电子技术的发展趋势主要会从集成化、扩大化、强适应性三个方面进行优化发展。 光电子技术的发展还需要诸多辅助材料的发展来促进,比如半导体激光以及相关电气元件,这些辅助材料和技术的发展,才能够推动光电子技术更加迅速和完善发展。在导体激光以及半导体激光的迅速发展之下,通过各种辅助材料和技术与光电子技术的融合,在未来,光电子技术将会呈现集成化发展状态,并不断研发出新的设备以及材料。这些新设备和新材料与光电子技术的融合应用,将会推动光电子技术的应用效果,并且在光电子技术的应用经济性以及简便性方面得到较大提升与优化。 5结束语 综上所述,光电子技术是当今世界最重要的高新技术之一,对世界经济发展具有至关重要的推动作用。当前,光电子技术已经在众多重要领域得到了初步的应用,在未来,光电子技术的用前景相对广阔,有着无限的发展可能。 光电子论文:从光电子方向谈弱势学科的专业课程结构设置 摘要:针对矿业院校电子科学与技术这一弱势学科的发展,面向工程教育专业认证,以光电子方向相关课程设置为典型,讨论了课程教学改革的具体思路并给出了相应的做法,包括教学原则、课程结构、课堂教学和实践训练。 关键词:教学改革;弱势学科;工程教育专业认证 一、我校电子科学与技术学科的发展背景 知识经济时代的教育呼唤适应“宽口径,厚基础”的教育观和学习观[1],而工科专业直接面向工矿企业的研发生产,具有很强的实际应用背景,尤其是包括光电子在内的电子科学与技术这类支撑现代社会信息科技的前沿学科,具有专业知识更新快、理论基础要求高、实践应用范围广等特点,对社会高新技术的发展具有深远影响,因而培养涵盖光电子专业基础的复合应用型人才,也成为社会发展的迫切需要[2,3]。 近年来许多高校先后开设了与光电子相关的专业或专业方向,但受客观办学条件和主观重视程度的影响,各个院校的光电子专业(方向)发展参差不R,专业课程设置各有差异。中国矿业大学作为以矿业为特色的高等院校,电子科学与技术学科起步较晚且基础薄弱。本文以矿业院校背景下本学科从无到有至目前近500在校生规模的发展为例,以光电子方向相关课程为切入点,探讨如何更好地设置和发展弱势学科的本科专业课程,面向工程教育专业认证,推动学科发展,实现“宽口径、厚基础、重能力、偏应用”的符合社会需要的专业人才培养。 二、合理规划“光电子”专业课程设置 (一)课程设置要兼顾人才培养和学科发展 电子科学与技术专业所涵盖学科范围极广,是以信息处理为目的,以电子、光电、光子器件为核心,包含物理理论、材料工艺、器件系统等研究内容的完整学科体系。目前我国大部分高校的电子科学与技术本科专业以“微电子”和“光电子”作为主要专业方向,相对于微电子方向的课程内容比较固定单一、本科阶段无需配套硬件实验等情况,光电子方向所面临的问题要复杂困难得多,其研究领域“广”、相关课程“杂”、所需硬件仪器“多”,因而合理规划“光电子”专业课程设置,既可实现专业人才培养,又可推动弱势学科发展。人才培养和学科发展二者密不可分,人才培养是最终目标,而学科发展是必要途径,合理地设置和建设专业课程,是学科发展的主要内容,学科发展好了,才有实力更好地实现人才培养目标,进而利用人才优势和影响,又可更好推动学科发展,形成良性循环。 (二)课程设置以“宽口径、厚基础、重能力、偏应用”为指导 针对光电子方向“广、杂、多”的特点,将其作为电子科学与技术弱势学科发展的重点方向,从人才培养和学科发展两方面考虑,制定了“厚基础、宽口径、重能力、偏应用”的教学原则,同时也作为光电子技术相关课程设置的指导思路。这一指导思路,既是遵循国家高等教育培养创新人才的指导方针并面向工程教育专业认证[4],更是适应包括光电子技术在内的电子信息科学发展迅速与交叉融合的特点,同时考虑本学科方向实力较薄弱的现状和发展解决面临困难的实际需要。 光电子方向专业课程设置需要满足“厚基础、宽口径”的教学原则。所谓的“光电子”专业方向,广义上是电子科学与技术之下除微电子学与固体电子学之外的多个二级学科(方向),甚至还包括与其他学科交叉衍生出的学科方向,既要与微电子一起承担本学科“厚基础”的教育任务,更要肩负更多的“宽口径”任务,同时也是着眼于学科长远发展的必然选择。光电子方向专业课程设置还应遵循“重能力、偏应用”的教学原则。这尤其适于弱势学科的实力现状和发展要求。以我校为例,学科专业体系的基本格局是以工科为主,以矿业为特色,理、工、文、管等多学科协调发展,优势学科集中在煤炭能源相关的矿建、安全、测绘等领域,在59个本科专业中,2002年首次招生的电子科学与技术专业是典型的弱势学科,在所属的信息与电气工程学院的4个一级学科中,发展落后于电气工程、信息与通信工程、控制科学与工程等其他3个学科。在本专业设置初期,部分专业课程由其他学科的教师承担甚至直接采用其他专业的课程,而随着师资力量的增强和专业课程的调整,目前已形成较为完整的微电子和光电子专业课程体系,但就现阶段来看,本专业学生就业后直接从事光电子技术研发的人数很少,绝大多数还是作为光电子技术直接或潜在的使用者。可以说,“重能力”是促进学生就业的实际需要,而“偏应用”是学科基础薄弱与实力有限的务实之选。 (三)课程体系宜采用多层次三位一体结构且内容环环相扣 针对本专业光电子方向相关专业课程的设置,面向工程教育专业认证,兼顾人才培养和学科发展,遵循“宽口径、厚基础、重能力、偏应用”的原则,并广泛借鉴国内外高校课程设置经验,采用了核心课程、专业选修/限选课程、其他相关课程的多层次三位一体的课程体系。核心课程包括激光原理与技术(48学时)、半导体物理基础(40学时)和光电子技术(40学时),专业选修/限选课程包括光电检测技术(40学时)、半导体光电子器件(32学时)、微波技术(48学时)等,其他相关课程包括电子信息学科概论、学科讲座和专业综合实践II(微波与光电子)。 本专业学生在第一、二学年已系统学习了通识教育课程、专业大类课程,打下了较为扎实的理论基础,具有一定的“厚基础、宽口径”专业基础知识体系,且在第一学年开设了《电子信息学科概论》,为学生专业学习提供了方向指引。第三学年学生通过自主选择由专业类转入具体专业学习,开设的专业核心课程《激光原理与技术》、《半导体物理基础》继续夯实“厚基础”,而《光电子技术》侧重“宽口径”。第四学年则加入与光电子相关的《光电检测技术》、《半导体光电子器件》、《微波技术》、《学科讲座》,这些课程全部或部分承接了《光电子技术》,进一步加深和拓宽了学生的专业知识体系,从学科实力和学生就业两方面进行考量,教学原则围绕“重能力、偏应用”;同时依托优势学科加强专业综合实践教学,设置2周时间的《专业综合实践II(微波与光电子)》,采用师生双向选择和分组形式,自主选题并完成较综合的设计,所需设备依托利用国家修购专项等经费而建立的光电子、微电子、微波等实验室。 三、结论 综合以上我校专业在光电子方向本科教学改革实践中的做法和成果,主要有以下心得和建议:(1)在弱势学科发展中要兼顾人才培养和学科发展,以“宽口径、厚基础、重能力、偏应用”的教学原则和思路为指导;(2)课程体系设置,宜采用核心课程、专业选修/限选课程、其他相关课程的多层次三位一体的结构;(3)课程内容设置,符合教学原则,做到环环相扣,课堂教学和实践环节相辅相成。 光电子论文:硅基光电子学与光电子器件应用 摘 要:本文介绍了光子晶体的概念,回顾了硅基光子学的发展历史,分析了其发展现状和面临问题。光电子器件以光子代替电子传递信息,因为光子的输运特性便具有热损小、功率损失低、占用体积小、传递信息速率高的特点,因而受到人们的广泛关注。要实现“全光子化”传递信息需要实现集成光回路。本文分析了用硅基光子器件集成光回路的可能性以及目前存在技术难点最后本文对展望了硅基光子学和光电子器件的应用前景。 关键词:光子晶体;硅基光电子学;集成光回路 1 光子晶体 光子在传播时,遇到周期排布的介电常数材料,将会产生布拉格散射,因而会产生光子能带与带隙,使光子晶体具有光半导体的性质[1-2]。目前来说,我们主要靠对于缺陷的引入来实现对光子的局域化控制。缺陷有两种基本形式:线缺陷和点缺陷。当引入线缺陷时,对于处在光子晶体禁带能量的光子,它不能逃逸进入周围的光子晶体当中,因而只能沿着线缺陷的确定路径传播。光子晶体波导对于光的传输性能强过传统的波导物质,例如光纤。光纤依靠全反射作用来实现光的传输,但在较大转弯角处由于不再满足全反射条件而会有光子逃逸。在微纳尺度上使用光子晶体波导的传输效率更高。光子晶体凭借它的特点,被广泛研究。例如一些应用于各个不同的光频段,有的看重更低的损耗、小限制的传播窗口,还有一些则具有特殊用途(减缓光速)。 自从光子晶体的概念被提出以来,它就和它的蕴含的巨大应用价值联系在一起。[3]它那特有光子带隙能够抑制物质的自发辐射,而这可以用于制作全反射镜。另外,我们在其中引入缺陷,可以制成缺陷模,而缺陷模可以用制作微腔、波导、光开关、甚至人们熟知的激光器和探测器等等。总之,集成光电子学是光子晶体主要的活跃范围,但是同时光子晶体在其他各个方面也有着重要的应用价值,它可以提高现今不断走进我们日常生活的发光二极管的工作效率。 2 硅基光电子学 由于硅基半导体集成电路在生产规模和成本方面具有明显的优势, 所以现阶段人们尝试用硅作为制作纳米级电子器件的主要材料,来缩减在Ⅲ-Ⅴ族元素中寻找材料制作具有相同目的的微纳光电子器件的成本,现阶段人们凭借已知的硅在1.3~1.5μm通信波段具有的低功耗的优势,并以此为基础,已经成功生产出大量的硅基微纳光电子器件,就比如说此类的耦合器、光波导器件等。虽然说现阶段硅基微纳光电子器件已经具有相当明显的优势,但为了它在具体应用的过程中保证够达到预期的应用效果,我们需要对其部分性能进行有效的优化。只要硅基微纳光电子器件在性能方面能够不断地优化、我们的技术能够不断完善,它的应用空间就会得到扩展。 在对硅光晶体的研究中,我们已经看到:在硅基材料中引入光子晶体可以明显的提高它的发光效率。凭借这我们可以预见:随着新型硅基高效发光材料研究的不断深入,新型制备技术如电注入泵浦方法的突破和光子晶体物理性质研究的深入,以及对于高效硅基材料的发光特性使用光子晶体的局域光效应加以控制,就很有可能提高硅基材料的l光增益,以此实现拥有低阈值的硅基激光器制备,进而可以在微电子芯片中利用光子替代电子作为载体来实现光耦合互联,消除电子传播发热的劣势,这样就可以突破电子瓶颈效应。[4] 3 集成光回路 和普通的信息处理相似,信息处理“全光子化”,就是指利用光来进行信息传递。它的概念包涵了光信号的发出、它的调节、对光信号的接收、对于信号的处理、信号的返回的整个过程。作为光信号的来源的有源发光器以光子晶体为基础,光信号又受到光子晶体制成的光开关调节和制约。光子晶体波导还能实现对于信号的传输与分流的作用,根据第二节提到线缺陷波导的传输优势,能够实现高效率低损耗,每个分路又要经波分复用器件下载,各个分路中的光信号在各自受到新的调制后,重新汇聚到干路, 回到接收装置。因为每一部分的各个部件在所用材料与大小上近乎一致,我们知道,传统光学器件的大小在厘米尺寸,微小的加工误差都会导致其工作频率的较大改变,因而产生光模式不匹配的问题,都会有较大的功率损耗,微型化的光子器件能避免这一问题。同时相同材质大小统一也方便光路一体化的实现。再加之与日益成熟的制备技术相适应,将会为全光路信息传递集成化铺就道路。 4 问题分析与展望 二十多年过去了,经过这些年的发展,光子晶体理论已经不断发展完善,我们也已经在其原理、设计取得了不断进步。二维光子晶体的制备相对容易,已有诸如反应离子刻蚀和深紫外曝光等成熟技术。相对来说,对于集成光路更重要的三维光子晶体制备技术目前还不成熟,已有一些方法但还不能大规模集成化应用,因此是关键发展方向。但是现有制备技术还是不完美,仍然有许多难题、核心关键有待克服。例如,二维晶体中的误差控制,由于我们使用的光子频率都在纳米量级,晶体中几何上的微小误差都会导致对调制频率的影响,进而影响发射接收以及模式匹配。而我们需要将制备技术的精度提升到亚纳米量级,才可以制备出高Q值的微腔,我们需要这样一个可行的、简便的方法。随着光子晶体各种特殊现象、性质在被不断发现,一些新的研究方向随之提出,或许一些新的性质会随着人们对于光子晶体的不断发掘而被发现。 在硅基有源器件方面:我们仍对于满足电泵浦、通信波段、产品化的硅基光源探寻不深,其中就包括拥有低阈值特性的III-V键合光源,十分稳定的、使用低电压驱动的锗激光器,还有以Er离子为基础的电泵硅激光器;我们仍需在调制器上努力以满足需求。锗探测器的暗电流制约其发展,为能够大规模量产,需新技术降低暗电流。 在硅基无源器件方面:问题之一就是硅基波导材料实现低损耗需要特殊工艺处理,因而无法实现大规模电路集成;其二为实现光栅的高耦合效率需要增加反射层,使得工艺更为复杂;这些器件的加工工艺急需简化,使其能用标准的CMOS工艺制备。在硅基光电集成方面:怎样将光纤和波导高效耦合是一个难题;因为硅基光电子器件的多样性,所以需要化为统一标准。另外加工平台成本较高。此外,硅的高热光系数使得其光学性能受温度影响,这一点是器件设计上的难题。封装也不容忽视。因此,为了硅基光电子集成投入量产,我们需要在材料、工艺、设计等方面进行研究。 展望未来它将帮助我们实现高速、低能耗的探测器设计;拥有低损耗的硅基激光器;十分高效的硅基光电子集成;高计算速率的光电接口;大能够投入量产的大规模集成设备。 5 结语 在科学研究兴盛的当下,人们对于生产生活的需要往往能带动一种新的科学技术的出现与发展,没有人们需求的推动新的学说只是空想。新兴生产技术的完善与发展也是需要科研工作者们坚持不懈的探索与尝试。光子晶体独特的性质备受关注,全世界的科研人员都对它抱有浓厚兴趣,最初的概念现今已经拿出了实体成果,我们可以看出对于它的研究人们走过的路程。在光子晶体的实用方面,我们以降低制作难度,减小制作成本,降低不确定性与不稳定性为目标,这也是为实现光学集成所必须做出的虽然这里仍有许多难题等待突破,但是我们仍在为之奋斗。
生物技术进展论文:分析现代生物技术的运用及进展趋势 随着农业革命、手工业革命、工业革命、商品国际化革命、信息产业化革命的推进,许多科学家们预言21世纪必将产生一次生物技术革命,而这一革命的主战场就是农业。现代生物技术可有效提高农作物产量、改善农作物的营养品质。因此,现代生物技术必然会成为未来农业发展的重要趋势。 1现代生物技术在农业领域的应用 1.1基因工程在农业领域的应用 基因工程即利用分子生物学和微生物学技术,设计好不同来源的基因顺序,在体外成功构建杂交DNA分子后导入受体细胞,使受体细胞表现出人们需要的表现型,产生出人们需要的物质。在农业领域应用基因工程技术,获得的农作物优质、高产、抗性强,还可获得畜、禽新品种及具有特殊作用的动、植物。例如,经过7年的努力攻关,2011年胜利突破了大面积示范(即6.67hm2示范)平均产量为13500kg/hm2的超级杂交稻第3期目标,达到了13899kg/hm2[1];运用转基因技术将相应的基因导入油菜中有望培育出转基因抗病油菜新品种[2];运用基因工程技术可将抗除草剂基因导入农作物中,使农作物能够不受除草剂的影响,目前已生产出多种抗除草剂作物品种,应用广泛[3]。 1.2细胞工程在农业领域的应用 细胞工程是指在体外培养细胞,以改变细胞某些生物学特性为目的将不同作物或动物进行细胞杂交,使植物或动物个体繁殖速度加快,以获得优良品种或新品种及某些具有特殊作用的物质的一门技术[4]。细胞工程技术在植物快速繁殖、植物新品种选育等方面发挥着重要作用。目前植物体细胞杂交应用较多,如可以将马铃薯细胞和番茄细胞进行杂交,可获得上结番茄下结马铃薯的“番茄马铃薯”;将豆科植物与向日葵进行细胞杂交,可培育出具有高营养价值的“向日豆”[5]。 1.3发酵工程在农业领域的应用 发酵工程即利用微生物具有的特殊作用生产出对人类生产有用的产品,或直接将微生物应用到工业生产过程的一门新的技术。发酵工程主要可应用在农业领域的2个方面,一是生产传统的发酵产品,如果酒、茯砖茶、食醋等;二是生产一些食品添加剂。如茯砖茶的制作过程中就运用到了发酵工程技术,通过调控渥堆时间、使用接种剂、发酵剂等方法可以改进茯砖茶的加工工艺,进而可生产出“金花”饱满、品质优良的茯砖茶。 1.4酶工程在农业领域的应用 酶工程,简单来说就是利用酶的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用物质。酶工程可应用在农业领域中的制酒、制酱等方面。例如,随着我国粮食的不断增产,一些地区出现了粗粮过剩的问题,需要解决粗粮的淀粉利用。解决办法之一是生产葡萄糖,但由于葡萄糖甜度不大,难以在市场上应用。最有效的办法还是运用酶工程技术的手段,将葡萄糖转变为甜度大的果糖,果糖不仅比葡萄糖甜度大,其比蔗糖的甜度还高50%以上。 2微生物肥料在农业领域的应用 2.1微生物肥料的特点 微生物肥料是含有活的微生物的特殊的肥料,在农业生产中应用该种肥料可获得特定的肥料效应[6]。生物肥料的定义分为2个方面,从狭义上讲,生物肥料就是指微生物肥料,是由具有特殊作用的大量有益微生物发酵产生的,活性高。施入该种肥料能够产生活性物质,能够增加作物的固氮作用,改善土壤的理化性质,使作物的生长环境变得更好,使作物生长更优、产量更高。从广义上讲,生物肥料泛指各种具有特定肥效的生物制剂,包括特定的活的生物体、生物体的代谢物或基质的转化物等,此种生物体不限定,既可以是微生物,也可以是动、植物组织和细胞[7-8]。 2.2生物肥料的应用优势 微生物肥料具有其他化肥和农药没有的优势,可有效改善土壤的理化性质,提高土壤肥力。目前微生物肥料已应用在绿色有机食品生产、农业生态环境保护以及高产、优质、高效农业的持续发展中,并发挥着极其重要的作用[9-10]。微生物肥料本身无毒害作用,对环境几乎无污染;同时,施用量一般不大,在其生产过程中所消耗的能量也很少,因而可节约农民的施肥成本。此外,微生物肥料还可改善土壤的理化性质,减少土壤营养流失和富营养化的产生,实现土壤的可持续化利用。 2.3微生物肥料的应用前景 目前,微生物肥料在农业领域方面的应用已越来越广泛,也得到了农民以及社会的逐步认可。国内外都在积极发展绿色农业和绿色食品,微生物肥料作为一种保护生态环境、维护人类健康的理想肥料在农业生产中的应用必将越来越广泛、越来越重要。但是如何合理的使其替代化肥并更稳定地发挥其生态作用是未来研究的方向。 生物技术进展论文:现代生物技术的运用及进展趋势 随着农业革命、手工业革命、工业革命、商品国际化革命、信息产业化革命的推进,许多科学家们预言21世纪必将产生一次生物技术革命,而这一革命的主战场就是农业。现代生物技术可有效提高农作物产量、改善农作物的营养品质。因此,现代生物技术必然会成为未来农业发展的重要趋势。 1现代生物技术在农业领域的应用 1.1基因工程在农业领域的应用 基因工程即利用分子生物学和微生物学技术,设计好不同来源的基因顺序,在体外成功构建杂交DNA分子后导入受体细胞,使受体细胞表现出人们需要的表现型,产生出人们需要的物质。在农业领域应用基因工程技术,获得的农作物优质、高产、抗性强,还可获得畜、禽新品种及具有特殊作用的动、植物。例如,经过7年的努力攻关,2011年胜利突破了大面积示范(即6.67hm2示范)平均产量为13500kg/hm2的超级杂交稻第3期目标,达到了13899kg/hm2[1];运用转基因技术将相应的基因导入油菜中有望培育出转基因抗病油菜新品种[2];运用基因工程技术可将抗除草剂基因导入农作物中,使农作物能够不受除草剂的影响,目前已生产出多种抗除草剂作物品种,应用广泛[3]。 1.2细胞工程在农业领域的应用 细胞工程是指在体外培养细胞,以改变细胞某些生物学特性为目的将不同作物或动物进行细胞杂交,使植物或动物个体繁殖速度加快,以获得优良品种或新品种及某些具有特殊作用的物质的一门技术[4]。细胞工程技术在植物快速繁殖、植物新品种选育等方面发挥着重要作用。目前植物体细胞杂交应用较多,如可以将马铃薯细胞和番茄细胞进行杂交,可获得上结番茄下结马铃薯的“番茄马铃薯”;将豆科植物与向日葵进行细胞杂交,可培育出具有高营养价值的“向日豆”[5]。 1.3发酵工程在农业领域的应用 发酵工程即利用微生物具有的特殊作用生产出对人类生产有用的产品,或直接将微生物应用到工业生产过程的一门新的技术。发酵工程主要可应用在农业领域的2个方面,一是生产传统的发酵产品,如果酒、茯砖茶、食醋等;二是生产一些食品添加剂。如茯砖茶的制作过程中就运用到了发酵工程技术,通过调控渥堆时间、使用接种剂、发酵剂等方法可以改进茯砖茶的加工工艺,进而可生产出“金花”饱满、品质优良的茯砖茶。 1.4酶工程在农业领域的应用 酶工程,简单来说就是利用酶的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用物质。酶工程可应用在农业领域中的制酒、制酱等方面。例如,随着我国粮食的不断增产,一些地区出现了粗粮过剩的问题,需要解决粗粮的淀粉利用。解决办法之一是生产葡萄糖,但由于葡萄糖甜度不大,难以在市场上应用。最有效的办法还是运用酶工程技术的手段,将葡萄糖转变为甜度大的果糖,果糖不仅比葡萄糖甜度大,其比蔗糖的甜度还高50%以上。 2微生物肥料在农业领域的应用 2.1微生物肥料的特点 微生物肥料是含有活的微生物的特殊的肥料,在农业生产中应用该种肥料可获得特定的肥料效应[6]。生物肥料的定义分为2个方面,从狭义上讲,生物肥料就是指微生物肥料,是由具有特殊作用的大量有益微生物发酵产生的,活性高。施入该种肥料能够产生活性物质,能够增加作物的固氮作用,改善土壤的理化性质,使作物的生长环境变得更好,使作物生长更优、产量更高。从广义上讲,生物肥料泛指各种具有特定肥效的生物制剂,包括特定的活的生物体、生物体的代谢物或基质的转化物等,此种生物体不限定,既可以是微生物,也可以是动、植物组织和细胞[7-8]。 2.2生物肥料的应用优势 微生物肥料具有其他化肥和农药没有的优势,可有效改善土壤的理化性质,提高土壤肥力。目前微生物肥料已应用在绿色有机食品生产、农业生态环境保护以及高产、优质、高效农业的持续发展中,并发挥着极其重要的作用[9-10]。微生物肥料本身无毒害作用,对环境几乎无污染;同时,施用量一般不大,在其生产过程中所消耗的能量也很少,因而可节约农民的施肥成本。此外,微生物肥料还可改善土壤的理化性质,减少土壤营养流失和富营养化的产生,实现土壤的可持续化利用。 2.3微生物肥料的应用前景 目前,微生物肥料在农业领域方面的应用已越来越广泛,也得到了农民以及社会的逐步认可。国内外都在积极发展绿色农业和绿色食品,微生物肥料作为一种保护生态环境、维护人类健康的理想肥料在农业生产中的应用必将越来越广泛、越来越重要。但是如何合理的使其替代化肥并更稳定地发挥其生态作用是未来研究的方向[11-12]。 生物技术进展论文:小议植物生物技术的新进展及前景 在20世纪90年代,我国分子生物学家和育种学家合作,获得了具有自主知识产权的转基因抗虫棉花植株和相关专利,育成的众多品种已在全国各个棉区普遍种植。农业部在上世纪90年代,分别对转基因抗虫棉、转基因抗病番茄、甜椒等授予了安全证书,但后两者由于无明显商业价值,并未应用于生产。按照我国农业转基因生物安全管理条例,经过5个阶段严格的安全评价后,农业部于2009年11月向转cry1Ab/cry1Ac基因抗虫水稻华恢1号、转cry1Ab/cry1Ac基因抗虫水稻Bt汕优63在湖北省的生产应用,以及转植酸酶基因玉米BVLA430101在山东省生产应用发放了安全证书,但这些品种仍须通过品种审定方可进入种子销售市场。 作为植物生物技术发展较早的国家,美国自上世纪90年代以来,不断有新产品(品种)的研发,并经由美国农业部动植物检疫部门、环保局、食品药品管理局等生物技术产品监管机构根据产品对人类或动物食用、对环境安全影响的全面评价而确定能否进入市场。表2列出了1990—2012年美国已批准种植的转基因作物及所改造的性状。表中列出的10种植物中,马铃薯和番茄生物技术产品的研发主要在20世纪90年代,但由于应用价值不高,并未得到广泛应用;苜蓿、水稻等为较近期开发的产品。改造的性状已从早期单纯集中于耐除草剂(大豆、油菜)、抗虫(玉米、棉花)发展到通过基因改造与常规杂交等手段结合,同时改造多个性状,包括改良营养性状(如提高大豆、油菜种子油成分中不饱和脂肪酸含量,以改进油营养成分),提高对非生物胁迫抗性(如抗旱玉米的培育)等。而复合2种或3种性状的生物技术作物的种植面积有明显的增长,已有不少商用品种是既耐除草剂又抗虫的,近年来复合性状的范围更有所扩大,如,应用大豆遗传图谱定位和转基因技术结合,美国孟山都生物技术公司(简称孟山都)2009年推出了既耐除草剂又可增产7%~11%的大豆新品种RReady2Yield。 植物生物技术的新进展及前景 据联合国粮农组织估计,为保证全球人口增长的需求,在2005—2050年期间,全球食品生产的增加要达到70%。在增加农业产品的同时,还须面对减少资源耗用、满足消费者对健康食品需求等问题,这些都对植物育种提出了新的要求。作为当代育种重要手段之一的生物技术育种,近年来也把育种目标更多地转向高产、抗逆(非生物胁迫)、高品质等,即所谓第2代转基因育种。能合成类胡萝卜素的金稻米和抗旱玉米MON87460是其中2个成功的例子。 维生素A缺乏可引起夜盲、干眼病、角膜软化,甚至与儿童腹泻等有关,估计全球有过亿儿童处于维生素A缺乏状态。2000年,瑞士和德国的科学家领导的团队在《Science》上发表了他们通过农杆菌介导转化法,把来自植物黄水仙和细菌的β-胡萝卜素合成途径相关酶基因———八氢番茄红素合成酶基因(PSY)、番茄红素脱氢酶基因(CRT1)、番茄红素环化酶基因(带转运肽),用3个质粒共转化水稻未成熟胚,潮霉素筛选,获得了种子胚乳为黄色、干种子中胡萝卜素质量分数为1?6μg/g的转基因水稻株系,开创了这一通过转基因赋予稻米新营养成分的新领域,因其黄色的胚乳而被命名为金稻米。然而,由于产生的胡萝卜素含量太低,缺乏实用上的意义。随后的数年,这2位科学家与先正达公司合作,从导入的基因、启动子来源、筛选标记以及载体的选择等方面,作了一系列的改变[2],如用以糖为筛选基础的标记代替了抗生素抗性的筛选系统,选用胚乳特异表达启动子、不同水稻品种用于转化等;而关键的突破来自PSY来源的改变,先正达公司的科学家经大量的比较、分析,发现导入来自玉米的PSY,可明显把转基因水稻干种子胚乳中胡萝卜素质量分数提高到最高可达36?7μg/g的水平,其中维生素A的前体β-胡萝卜素占80%以上,获得了GR1/GR2等株系。β-胡萝卜素被人吸收后,可经历酶解过程而转化为维生素A,按照美国国家科学院医学研究所推荐的儿童每天所需维生素A的摄入量,如以金稻米中胡萝卜素质量分数的保守估计为24μg/g计算,只需食用72g大米即可提供儿童每天维生素A需求的50%。成人的自愿食用试验结果表明,食用量为65~98g即可明显提高血液中维生素A的含量,可见大米中的β-胡萝卜素能有效地转化为维生素A。 金稻米的开发是学术机构(公共部门)和生物技术企业(私人部门)合作完成的,为保证其使用达到减少世界上贫困人口、特别是儿童中的维生素A缺乏症的研发目标,享有发明权和专利权的科学家和公司已达成协议,无偿授予发展中国家对相关品种的使用权。2005—2010年,通过一系列育种项目,这一性状已转育到世界各地多个地方品种中,近期已在国际水稻研究所和菲律宾水稻研究所完成田间试验,后者拟在2013年向菲律宾政府监管当局申报,争取2014年开始交给农民种植。 全球气候的异常变化、水资源的短缺使耐旱成为了一个重要的育种目标。孟山都的科学家发现把来自细菌的冷击蛋白CSP转入植物,能赋予受体对非生物胁迫的抵抗能力,如寒冷(拟南芥),冷、热和缺水(水稻),干旱(玉米)等。初步研究显示,CSP为一类RNA伴侣蛋白,存在于细菌和植物中,可能通过在转录和翻译中起作用而调节生物对胁迫的反应。鉴于美国中西部玉米种植区常有旱情,他们的进一步研究集中于玉米的抗旱性,在对多个基因和转化事件的表型和表达分析比较后,选定了产量、叶片生长、光合效率均表现良好的CspB?Zm事件1株系,并与生产品种配成3个杂交组合,进行控制给水条件下的田间试验,与非转基因对照比较,主要表现在籽粒数和带籽粒的穗数增加,平均可增产0?5t/hm2(10?5%);随后在美国中西部干旱地区田间种植,增产达0?75t/hm2(15%)。该品系内转入的目标基因CspB来自枯草芽孢杆菌,命名为MON87460,2010年12月美国食品药品监管局已承认该产品的食用安全评价,2011年12月美国农业部解除对其监管,成为全球第1个可供生产应用的抗旱转基因作物品种。其与常规品种杂交获得的杂交种Drought?GardHybrid已作为孟山都公司的重要新产品在美国推出,以图提高干旱地区的玉米产量稳定性,有利于农民及环境。 此外,通过不同途径的改变,以提高产量、抗逆性、品质等为目标的研究也有不少报道,如Kebeish等[6]用细菌的乙醇酸分解途径作为叶绿体光呼吸的旁路,把相关基因引入到拟南芥,以增加光合作用和生物量,发现转基因植株生物量增加、光呼吸作用减少、光合作用有所改进;Mao等、Baum等[8]利用近年迅速发展的RNA干涉(RNAi)技术,开发全新的抗虫作物品种培育途径。其中,中国科学院上海植物生理生态研究所植物分子遗传国家重点实验室陈晓亚院士领导的课题组发现,棉花的一种代谢物———棉酚可抑制棉铃虫幼虫的生长,他们从虫中肠分离了棉酚诱导表达的基因———细胞色素P450基因(CYP6AE14),研究了其在幼虫对棉酚耐受性中的关键作用;进一步根据CYP6AE14编码序列构建RNA干涉载体,转化植物(拟南芥、烟草),用这些表达特异双链RNA的叶子喂饲棉铃虫幼虫,其中肠CYP6AE14转录水平下降,生长缓慢,在饲料中加入棉酚后生长抑制大大增加;试验结果表明,植物介导CYP6AE14基因的RNA干涉可有效增大棉酚对棉铃虫的毒性。这一研究结果提出了通过植物表达双链RNA,喂饲昆虫可成为启动昆虫RNA干涉的新策略,未来可应用于昆虫研究和田间害虫的控制中。 第3代的生物技术育种常指用植物生产各种重组蛋白,包括药用蛋白、工业用蛋白,也有报道称之为“植物分子农业(Plantmolecularfarming,PMF)”,它包括了从植物种植(或细胞培养)、收获、运输、储藏到蛋白质抽提、纯化的下游过程。早在20世纪90年代初,当植物转基因技术日渐成熟时,由于转基因植物具有成本低、容易规模化、可避免人源和动物源病原物污染等优点,被认为可以作为生物药物生产的一个重要系统;早期的设想多是拟在植物果实中表达疫苗,通过食用即可赋予使用者对该种传染病的预防能力。1992年,首个植物生产重组蛋白的报道———美国德克萨斯州的科学家在植物成功表达乙型肝炎表面抗原的文章发表于美国科学院院刊(PNAS),随后,类似研究也申请获得美国专利。然而,由于蛋白表达量低、稳定性差、食用难以控制疫苗剂量等问题,这类疫苗从未达到商业生产、投放市场的水平。十多年后,美国陶氏农业科学公司于2006年初宣布,其应用烟草细胞悬浮培养系统生产的禽类新城疫病毒疫苗已得到美国农业部批准,为全球第1个获批使用的植物生产疫苗。表3总结了目前处于临床试验,或批准使用的植物生产药物,包括疫苗、抗体、治疗用蛋白和保健用蛋白。应用不同的植物生产体系,如瞬时表达系统等生产的、针对乙型肝炎、狂犬病、H5N1流感的疫苗已进入不同阶段的临床试验。由于植物病毒介导的瞬时表达系统可迅速、高量在植物中生产重组蛋白,在抗体生产中有较佳的应用前景,第1个获欧盟作为医学建议并被美国食品药品管理局(FDA)批准新药应用观察的植物生产抗体是美国植物生物技术公司的产品CaroRxTM,该产品用烟草生产,功效为保护牙齿免受细菌的侵害。抗体外的一些治疗用蛋白质,如Biolex治疗公司研制的用于治疗乙型和丙型肝炎的α-干扰素(商品名Locferon)已完成临床Ⅱ期试验,而Pro?talix生物治疗公司研制,用转基因胡萝卜细胞培养生产,用于高歇氏病治疗的人葡糖脑苷脂酶(prGCD)于2009年进入III期临床试验,取得良好结果。此外,把编码重组蛋白基因转化谷类作物,在其种子胚乳表达,作为保健型产品,也已有数个成功的例子,如美国Ventria公司用水稻生产的人乳铁蛋白、人溶菌酶等,已被批准作为精细化学产品投放市场。 用生物技术手段,在植物生产药物的发展中,所用的植物体系主要包括转基因植物细胞悬浮培养为基础的生物反应器;用农杆菌渗透或病毒感染植物组织而导入重组蛋白基因并在其内瞬时表达的体系;以及通过常规遗传转化获得稳定的、在特定部位(如籽粒的胚乳)高效表达目标基因的转基因株系等。这些体系各有其优缺点,如细胞培养体系的生产全过程均在室内可控条件下进行,生产系统和产品质量可达到医药工业的标准,且易于通过安全监管,但其生产成本高、可用细胞类型少、蛋白表达水平有待提高等问题仍有待解决;瞬时表达最大的优点是可在短时间内生产大量的急需产品,如疫苗等,但其运输、储存难度大;常规遗传转化获得的转基因籽粒易于运输、储存以及生产规模化,但也存在产品开发耗时长、田间生产受环境影响大以及对环境安全监管要求高等问题。 过去20年的历史已经证明了植物为基础的体系确实可以生产各种类型的人体蛋白,近年来处于领头地位的新药物开发已到达临床研究的后期阶段,即将进入市场。作为一个低成本、高产的生物药物生产系统,各国政府、各种基金会、企业公司纷纷投放资金支持相关研究,以取得领先地位。如欧盟的PharmaPlanta联盟,日本经济产业省Meti项目,美国的BlueAngel项目,巴西的PMP计划等。 植物生物技术发展的成果是生物科学研究、技术开发、商业性生产三者结合的结果。30年来,它已从实验室走到了大田,证明了在增加粮食和饲料生产中发挥的作用。随着生命科学的发展,大量新技术的出现,这一新的育种技术及其应用范围也在不断的改进中:在基因来源方面,更多的来源于植物自身的基因正在取代第1代转基因作物中的细菌来源或人工合成基因;在目标方面,更多转向产量乃至总生物量的增加,如在高二氧化碳强度的世界中,通过修饰Rubisco大单位,改变其热稳定活性,增加叶片中淀粉的合成,进而增加植物的生物量;在影响新产品的关键技术———外源基因导入方法方面,新一代的技术———TALEN,即转录激活因子样效应物核酸酶(Transcriptionactivator?likeeffectornucleases)已被证明可以在植物中定点引起高频率的基因敲除、插入和取代,可成为一个把外源DNA定点插入受体植物基因组的重要平台,该技术的实际应用,将能克服多年来各种方法引入的外源基因均为随机插入而致的不良效应,按设计获得所需的转基因产品;在应用的范围方面,生物技术的应用使植物已不仅为人类提供食品和饲料,还将提供药品、工业用品(如生物活性化合物)和能源产品,如增加可能的能源植物的生物量等,有助于减少人类对石化燃料的依赖。随着植物生物技术自身的发展和完善、日渐成熟的监管体系以及人们对这一新生事物认识的增加,其应用将逐步为公众所接受,以在新型的可持续发展农业中发挥更大的作用。 本文作者:梅曼彤 单位:广州华南农业大学生命科学学院 生物技术进展论文:医药生物技术研究与产业化进展 摘要:二十一世纪随着科学技术的进步,各国的综合实力与国际竞争力不断增强,先进的技术也使得医药生物产业实现了突破性的进展,成为了增强本国经济综合实力的重要方式之一,医药生物技术的产业化发展越来越呈现出势不可挡的姿态。本文简略分析了全球和我国医药生物技术所取得的进步,阐述了我国目前医药生物技术产业存在的问题,并在此基础上,探讨了相应的解决措施。 关键词:医药生物技术;产业化;措施 近年来,医药生物产业的飞速发展,为各行各业带来了较为广阔的发展空间,将生物技术应用于医药产业,不仅使得医药生物产业发展迅速,也使得其成为相对活跃的产业之一。虽然医药生物产业目前发展的态势良好,但仍然存在着大大小小的问题,需要我们去探索和解决,才能使得医药生物技术产业跨向一个更高的台阶。 1医药生物技术发展的总趋势 从全球医药生物技术发展的状况来看,生物技术在医药行业的运用,正在引发着医药产业的重大变革。在2000年,全球生物技术产业的销售额高达500多亿美元,而医药生物技术产业的销售额就占去了60%,实际上自90年代以后,全球生物技术药品的销售额以年均30%的速度增长着。 2我国医药生物技术产业的发展状况 我国的医药生物技术产业的发展,相较国外的发展情况而言起步相对较晚,但是随着国家在医药生物技术产业的支持力度的加大,使得医药生物技术产业有了较快的发展,缩短了与西方先进国家的差距,在全球医药生物技术产业中占有了一席之地。 3我国医药生物技术与产业发展所面临的问题 随着我国社会的不断向前发展,医药生物技术及其产业取得了很大的进步,但是其发展过程中,不断的涌现出了许多问题,如在医药生物技术领域的资金投入不足;生物医药产品的自主创新不足,产品的研发能力有限等问题,这些问题在很大程度上阻碍了我国医药生物技术及其产业的更好发展。 3.1自主研发产品能力有限,创新性不足 在我国现有的生物技术药物中,只有少数部分是自主研发,拥有产品的自主产权,而绝大部分则是依靠国外的医药生物技术进行产品的仿制,真正的自主创新其实很少,以至于出现药品研制上的重复,药品生产的过量等多种问题,再加上国内缺乏对医药生物技术知识产权保护的意识,使得部分的医药生物技术及产业的发展停滞不前,导致药品生产企业之间的竞争压力增大,企业的利润不断减少,严重的出现亏损现象,最终血本无归。有的药品生产商为了避免出现这种情况,选择企业着重于仿制药品的生产,因为仿制药品可以减少自主研发的资金投入,相对来说费用较少,而且盈利较快,风险也就相对较低,这种思想的循环使得我国的医药生物技术难以实现突破性的创新。 3.2医药生物技术的研究成果难以转化为医药产品 这些年经过医药生物技术研究方面专业人才的努力,我国的医药生物技术在研究方面较以前取得了很大的进展,但现实是很难将这种研究上的成果转化为医药产品。 3.3在医药生物技术及产业的投资不足 从我国在医药技术研究中的投入资金来看,是远少于国外在医药领域的资金投入的,这也是为什么我国的医药生物技术的研究难有创新性的发展。医药生物技术产业本就是高风险、高投资、高回报的产业,医药生物产业得不到充足的资金支持,势必会阻碍其研发过程的进展,从而影响我国医药生物技术产业的健康发展。 3.4我国医药企业规模相对较小,竞争力较弱 随着近些年我国医药生物技术产业的不断发展,涌现出了较多的生物制药企业,但是这些企业普遍的特点就是规模较小,经济实力较弱,自主研发新产品的能力较低,因此在医药行业的国际竞争中的竞争能力较差,抗风险能力弱,这显然对我国的医药生物技术产业的发展十分不利。 4解决我国医药生物技术及其产业发展问题的措施 随着经济、政治、文化、科技全球化趋势的不断增强,每个国家、各个行业都面临着机遇与挑战,对医药生物技术产业来说也不例外。在竞争如此激烈的大环境中,要加快我国医药生物技术的自主研究与产业发展,可以采取以下措施: 4.1端正态度,客观认识到我国医药生物技术的发展与世界先进国家的水平。 在摆正态度的同时,总结我国医药生物技术发展过程中的经验教训,同时加强与先进国家的交流,积极吸取、引进国外的先进医药生物技术,自主研发创新医药产品,形成我们自己的国际竞争优势。 4.2加大在医药生物技术产业的资金投入。 从医药生物技术产业的性质可以看出,想要实现我国医药生物技术及产业的发展,就需要我们集中人力、物力、财力,加大在医药生物技术产业的投入,有重点、有针对性的扶持医药生物技术项目,提高我们的医药生物技术水平。同时,还应该注重培养医药生物技术方面的专业人才,提高医药生物技术人才的专业素养,为我国医药生物技术的研究与发展注入新生力量。 4.3注重医药生物技术研究成果向产品的转化,实现上下游技术的完美衔接。 在加强医药生物技术的研究的同时,注重研究成果的转化,建立好高校的医药生物技术研究和药品生产企业的沟通、合作桥梁,实现双方的完美衔接。 5结语 综上所述,我国的医药生物技术的研究与产业发展取得了很大的进步,虽然在这一过程中仍有些许问题有待解决,但是我国医药生物技术产业的发展仍然势不可挡,相信在其未来的发展过程中,必将实现创新性飞跃。 作者:刘航 单位:沈阳师范大学 生物技术进展论文:现代生物技术应用进展分析 摘要:随着社会不断进步,科技日益发展,现代生物技术应运而生,被广泛应用到食品工业中,发挥着至关重要的作用,为其注入了新的活力,不断促进新时期食品工业向前发展。在现代生物技术作用下,提高了食品资源利用率,改良了食品的品质,食品包装实现了产业化,有效解决了食品工业生产中产生的环保与健康问题,不断促进食品工业走上健康持续发展的道路。 关键词:食品工业;现代生物技术;应用进展;分析 生物技术是一种对生命有机体进行加工改造、利用的重要技术,也是新时期国际上食品领域的最具前沿的关键性技术。随着经济日益发展,人们的生活水平日渐提高,对食品提出了更高的要求。而现代生物技术的应用有效解决了食品工业发展中存在的各种问题,满足了人们对食品的客观要求,不断推动食品这个极具发展潜力的新兴产业向前发展,能够更好地应对来自各方面的挑战,不断发展壮大,促进我国社会经济的持续发展。 1基因工程、细胞工程在食品加工业中的应用 在现代生物技术中,基因工程技术是其不可或缺的组成元素,是分子遗传学、工程技术作用下的产物,可以有效改良微生物、动物的基因,为食品工业提供多样化的动植物原材料,价格低廉的酶制剂,增加食品功能,不断促进新功能食品的开发。以改善食品原材料品质、加工性能为例,在食品加工过程中,动、植物都是重要的基本原料。在生产植物食品原材料方面,基因工程能够改良品种,促进新品种的开发,促使原材料增产,比如,耐除草剂植物。基因工程在一定程度上丰富了食品原料的种类,优化了食品资源的品质特性,大大增加了食用以及营养价值。比如,充分利用反义RNA技术,把不同类型的基因结构顺利转移到番茄植株上面,延缓了番茄的后熟、老化,具有更长的架货期,极大地提高了经济效益。此外,基因工程的应用促使谷类蛋白质中的氨基酸比例发生变化,提高了谷类物质的营养价值。就细胞工程而言,以细胞为基点,按照相关规定,有计划地改造生物的生产性能、遗传特性,来获取所需的新生物体、细胞成品的一种技术。在食品工业中,细胞工程的应用和细胞培养、细胞融合技术紧密相连。在植物细胞作用下,生产出各种功能性食品、食品添加剂,比如,天然香料。就我国而言,充分利用胡萝卜细胞,生产出大量的胡萝卜素,其繁殖速度相当快,周期也非常短,为实现工业化生产奠定坚实的基础,具有非常广阔的应用前景。 2酵工程在食品工业中的应用 2.1食品保鲜: 从某种角度来说,酵属于生物催化剂,具有多样化的特点,比如,较高的催化剂率,被广泛应用到食品工业中。在食品保鲜方面,生物酶发挥着不可替代的作用,要根据不同物质中酶的种类,选用适宜的生物酶,有效抑制食品中不利于保质的酶或者减慢其发展速度,实现食品保鲜。比如,在瓶装饮料中加入适量的葡萄糖氧化酶,能够有效吸取瓶隙存在的氧气,适当延长食品的保鲜期,避免食品坏掉,增加生产运营成本。对于溶菌酶来说,能够有效溶解革兰氏阳性菌,主要用于这些食品的保鲜,比如,干酪、水产品;而对于细胞壁溶解酶来说,能够在一定程度上避免一些微生物的大量繁殖,取代了有毒化学防腐剂的地位,食品具有非常好的保鲜贮藏效果。 2.2食品加工: 在酶工程作用下,传统食品工业发生了质的转变,比如,玉米在酶作用下实现液化、糖化等,能够生产大量的果葡萄浆,取代了蔗糖的地位,作为饮料、食品重要的甜味剂。就日本而言,推出了谷氨酞胺转胺酶,具有催化蛋白质分子的特点,转移分子内部的酞基,能够改变低档次面粉中的蛋白质,具有较好的口感,面食具有较好的弹性、持水能力。对于玉米面来说,它的口感比较粗糙,运营效益并不理想,在酶工程作用下,改良后的玉米面深受社会大众喜爱,具有很好的销量。 3发酵工程在食品工业中的应用 在食品领域中,发酵工程技术是应用最早的生物技术,在该技术作用下,能够有效改造传统发酵食品,不断加快现酵产品的研发,涉及到不同食品工业领域,比如,食品加工催化剂、饮料稳定剂。以“开发功能性食品”为例,在相关研究中,发现很多真菌中都含有多糖成分,比如,冬虫夏草、猴头菇,可以提升人体的免疫力,更好地抵抗各类疾病。更为重要的是,有些的真菌还具有较好的抗肿瘤能力、抗衰老作用。而这为发展功能性食品提供了关键性的原料。就传统生产方法来说,主要是依靠人工,采摘或者种植,但其规模大都比较小,产量较少极易受到各种客观条件的影响,无法满足社会市场的客观需求。在发酵条件下,可以实现真菌多糖的工业化连续生产,在增加产量的同时,还提高了真菌的质量,为更好地研制功能性食品做好了铺垫。 4结语 总而言之,在食品工业发展中,现代生物技术的应用发挥着不可替代的作用,其应用范围不断扩大。但在应用过程中,需要注重自主创新,加强国际科技合作,优化利用国外先进技术,寻求新的发展出路。而生物技术企业也需要意识到现代生物技术的重要性,不断增加产品的科技含量,扩大自身规模。以此,在促使现代生物技术优化利用的基础上,不断促进新时期食品加工业走上长远发展道路。 作者:陈家禄 单位:海南师范大学 生物技术进展论文:现代生物技术的运用及进展趋势 本文作者:王训博、熊路、黄海兵、王定兴、李昊旻、许永立 单位:湖南城市学院化学与环境工程学院、湖南农业大学生物科学与技术学院、湖南城市学院城市管理学院 随着农业革命、手工业革命、工业革命、商品国际化革命、信息产业化革命的推进,许多科学家们预言21世纪必将产生一次生物技术革命,而这一革命的主战场就是农业。现代生物技术可有效提高农作物产量、改善农作物的营养品质。因此,现代生物技术必然会成为未来农业发展的重要趋势。 1现代生物技术在农业领域的应用 1.1基因工程在农业领域的应用 基因工程即利用分子生物学和微生物学技术,设计好不同来源的基因顺序,在体外成功构建杂交DNA分子后导入受体细胞,使受体细胞表现出人们需要的表现型,产生出人们需要的物质。在农业领域应用基因工程技术,获得的农作物优质、高产、抗性强,还可获得畜、禽新品种及具有特殊作用的动、植物。例如,经过7年的努力攻关,2011年胜利突破了大面积示范(即6.67hm2示范)平均产量为13500kg/hm2的超级杂交稻第3期目标,达到了13899kg/hm2[1];运用转基因技术将相应的基因导入油菜中有望培育出转基因抗病油菜新品种[2];运用基因工程技术可将抗除草剂基因导入农作物中,使农作物能够不受除草剂的影响,目前已生产出多种抗除草剂作物品种,应用广泛[3]。 1.2细胞工程在农业领域的应用 细胞工程是指在体外培养细胞,以改变细胞某些生物学特性为目的将不同作物或动物进行细胞杂交,使植物或动物个体繁殖速度加快,以获得优良品种或新品种及某些具有特殊作用的物质的一门技术[4]。细胞工程技术在植物快速繁殖、植物新品种选育等方面发挥着重要作用。目前植物体细胞杂交应用较多,如可以将马铃薯细胞和番茄细胞进行杂交,可获得上结番茄下结马铃薯的“番茄马铃薯”;将豆科植物与向日葵进行细胞杂交,可培育出具有高营养价值的“向日豆”[5]。 1.3发酵工程在农业领域的应用 发酵工程即利用微生物具有的特殊作用生产出对人类生产有用的产品,或直接将微生物应用到工业生产过程的一门新的技术。发酵工程主要可应用在农业领域的2个方面,一是生产传统的发酵产品,如果酒、茯砖茶、食醋等;二是生产一些食品添加剂。如茯砖茶的制作过程中就运用到了发酵工程技术,通过调控渥堆时间、使用接种剂、发酵剂等方法可以改进茯砖茶的加工工艺,进而可生产出“金花”饱满、品质优良的茯砖茶。 1.4酶工程在农业领域的应用 酶工程,简单来说就是利用酶的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用物质。酶工程可应用在农业领域中的制酒、制酱等方面。例如,随着我国粮食的不断增产,一些地区出现了粗粮过剩的问题,需要解决粗粮的淀粉利用。解决办法之一是生产葡萄糖,但由于葡萄糖甜度不大,难以在市场上应用。最有效的办法还是运用酶工程技术的手段,将葡萄糖转变为甜度大的果糖,果糖不仅比葡萄糖甜度大,其比蔗糖的甜度还高50%以上。 2微生物肥料在农业领域的应用 2.1微生物肥料的特点 微生物肥料是含有活的微生物的特殊的肥料,在农业生产中应用该种肥料可获得特定的肥料效应[6]。生物肥料的定义分为2个方面,从狭义上讲,生物肥料就是指微生物肥料,是由具有特殊作用的大量有益微生物发酵产生的,活性高。施入该种肥料能够产生活性物质,能够增加作物的固氮作用,改善土壤的理化性质,使作物的生长环境变得更好,使作物生长更优、产量更高。从广义上讲,生物肥料泛指各种具有特定肥效的生物制剂,包括特定的活的生物体、生物体的代谢物或基质的转化物等,此种生物体不限定,既可以是微生物,也可以是动、植物组织和细胞[7-8]。 2.2生物肥料的应用优势 微生物肥料具有其他化肥和农药没有的优势,可有效改善土壤的理化性质,提高土壤肥力。目前微生物肥料已应用在绿色有机食品生产、农业生态环境保护以及高产、优质、高效农业的持续发展中,并发挥着极其重要的作用[9-10]。微生物肥料本身无毒害作用,对环境几乎无污染;同时,施用量一般不大,在其生产过程中所消耗的能量也很少,因而可节约农民的施肥成本。此外,微生物肥料还可改善土壤的理化性质,减少土壤营养流失和富营养化的产生,实现土壤的可持续化利用。 2.3微生物肥料的应用前景 目前,微生物肥料在农业领域方面的应用已越来越广泛,也得到了农民以及社会的逐步认可。国内外都在积极发展绿色农业和绿色食品,微生物肥料作为一种保护生态环境、维护人类健康的理想肥料在农业生产中的应用必将越来越广泛、越来越重要。但是如何合理的使其替代化肥并更稳定地发挥其生态作用是未来研究的方向[11-12]。 生物技术进展论文:生物技术生产甲硫氨酸研究进展 1甲硫氨酸生产国内外发展近况 甲硫氨酸是继谷氨酸之后产量第二大的氨基酸,2011年,针对动物饲料的甲硫氨酸市场年销售额约28.5亿美元,销量85万吨,年增长率5%。据不完全统计,2014年全球甲硫氨酸需求量约100万吨,呈逐年增长趋势。目前甲硫氨酸三大主要生产商为赢创(原德固赛)公司,安迪苏(原普朗克)公司和日本曹达(原孟山都)公司[6]。2006年,中国蓝星有限公司收购安迪苏子公司,并于2010年在江苏南京开始建厂,将最初年产能7万吨的计划翻倍至14万吨。该厂的建成投产将结束中国重要动物饲料添加剂完全依赖进口的局势。赢创公司2011年12月决议,在新加坡建立产能15万吨的甲硫氨酸加工厂,将在2014年第三季度投入生产。韩国杰希公司和法国阿科玛公司于2012年宣布将在东南亚建立产能8万吨的甲硫氨酸加工厂,该厂将采用全新的发酵-化学法联合生产线。德国巴斯夫公司虽然于2007年申请了发酵生产甲硫氨酸的专利,但至今仍不适用于商业生产。法国迈陀保利克公司和罗盖特公司合作致力于L-甲硫氨酸发酵产品的研发[6]。 2生物技术生产甲硫氨酸研究进展 2.1微生物发酵路线的相关研究 2.1.1甲硫氨酸生物合成途径的研究 为构建甲硫氨酸生产菌,首先需要了解甲硫氨酸的生物合成途径,其中最基本的氨基酸生产菌——大肠杆菌(Escherichiacoli)和谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriumglutamicum)成为研究者关注的焦点。如图1,细菌中甲硫氨酸合成途径以天冬氨酸为起点,经天冬氨酸激酶(aspartokinase,AK)和高丝氨酸脱氢酶(homoserinedehydrogenase,HSD)两个限速酶催化,生成高丝氨酸,进而分别合成苏氨酸和甲硫氨酸。甲硫氨酸合成存在两个途径:巯基转移途径以胱硫醚为中间体,以半胱氨酸为硫源,而直接巯基化途径则可利用无机硫源。大肠杆菌只通过巯基转移途径合成甲硫氨酸,谷氨酸帮杆菌可同时利用两个途径。2002年Hwang等[14]在谷氨酸棒杆菌中发现了甲硫氨酸生物合成的直接巯基化途径,并对metY或metB进行突变,比较突变株生长参数。两种酶在序列上存在相似性,但微生物优先选择巯基转移途径。因此它们在进化上可能来自同一种酶,而MetY是长期进化过程中突变和自然选择的结果,存在受甲硫氨酸反馈抑制、与底物亲和性低的缺陷。2007年,该课题组[15]对MetB和MetY进行纯化,比较了二者的生化参数。发现MetB和MetY对O-乙酰高丝氨酸催化作用的Km值分别为3.9和6.4mmol/L,与之前的推测吻合。同时,MetY对硫化物离子的Km也过高,证明其与硫化物离子的结合也很微弱,温度和pH耐受性也较MetB差。至此,MetY存在的生理意义和利用价值尚不明晰。2006年,Krmer等[16]在对大肠杆菌和谷氨酸棒杆菌甲硫氨酸代谢途径进行计算机模拟分析时发现,以甲硫醇为硫源时,NADPH的消耗减少,可使甲硫氨酸理论产量得到提高。以甲硫醇或其二聚体二甲基二硫为硫源的原理是将其-S-CH3基团完整地插入甲硫氨酸的R基而直接生成甲硫氨酸。这一理论在2010年被Bolten等[17]证实,并通过基因敲除和14C同位素示踪实验证明,催化这一反应的酶正是MetY。至此,MetY这一独特功能为该领域的研究提供了全新的线索。 2.1.2甲硫氨酸生产菌选育的相关研究 除发酵常用的谷氨酸棒杆菌和大肠杆菌之外,枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、百合棒杆菌(Corynebacteriumlilium)也常用作改造的出发菌株。2012年,Dike等[3]从不同土样中筛选出三株蜡样芽孢杆菌(Bacilluscereus)RS-16,DS-13,和AS-9,其中最优菌株RS-16经96h发酵产甲硫氨酸1.84mg/mL。但野生型菌株氨基酸的生物合成受到严格的代谢调控,一般不能满足大量生产氨基酸的需要。因此,需要人为打破微生物对甲硫氨酸生物合成的代谢调节。筛选抗结构类似物菌株和营养缺陷型菌株是最常用的育种方法。2003年,Kumar等[18]采用紫外和亚硝基胍诱变技术处理百合属棒杆菌,筛选获得M-128菌株,其甲硫氨酸产量为2.3g/L;2009年,闵伟红等[19-20]通过抗结构类似物的筛选获得北京棒杆菌(Corynebacteriumpekinense)突变株E31,其甲硫氨酸产量达1.479g/L。2011年,该课题组以E31为出发菌株,采用复合诱变和青霉素浓缩法筛选获得12株赖氨酸和苏氨酸双重营养缺陷型突变株,其中突变株GE37的甲硫氨酸产量达3.55g/L。这些传统的改造方法机理难以阐明,工作量大,但突变全面、有效。随着基因技术的发展,2007年,Park等[1]解除了苏氨酸对HSD的反馈抑制,同时敲除了thrB基因,阻止苏氨酸合成。分批发酵过程中甲硫氨酸产量达2.9g/L。2011年,Chen等[21]利用分子动力学模拟与统计耦合分析相结合鉴别出30个关键氨基酸残基,并证明这些残基的突变可在不同程度上解除大肠杆菌AKⅢ的反馈抑制。至此,对于两大限速酶的研究逐渐趋于半理性,能在代谢和进化水平上做出合理的解释,改造目标更明确。在菌种选育过程中,一些新发现也给研究人员以启示。2005年,Mampel等[22]对谷氨酸棒杆菌进行转座子诱变,得到7000个具有乙硫氨酸抗性的突变株,转座子插入位点为ORFNCgl2640,NCl2640失活会导致甲硫氨酸产量增加,证明该位点与L-甲硫氨酸合成途径中某种抑制的解除密切相关。其结构和具体功能有待科研工作者深入研究。2010年,Bolten等[17]发现了MetY的独特功能后,试图对MetY进行过表达以增加甲硫氨酸产量,结果MetY酶活力提高近30倍,但发酵液中并无甲硫氨酸,胞内甲硫氨酸产量也只提高2倍。胞内组分分析发现其底物O-乙酰高丝氨酸已完全耗尽。这说明半理性的单基因修饰难以保证整个代谢网络的平衡,以途径中各代谢物和酶的功能性质及代谢流分布信息为基础,更加理性化的多基因修饰成为下一阶段的研究目标。2002年BiranD发现大肠杆菌[23]中MetA极易被四种依赖ATP催化的蛋白酶水解,且该基因受热转录休克调控。2013年,Dike等[24]对根癌土壤杆菌中MetA进行表征时发现了相同的不稳定性和极端不耐热特性。这极有可能也是赖氨酸和苏氨酸易发酵生产,在同一途径下游的甲硫氨酸却一直难以实现发酵生产的重要原因。 2.1.3甲硫氨酸向胞外输出的研究 发酵法生产甲硫氨酸在合成水平上不易达到增产目标,即便细胞质内甲硫氨酸产量得到提高,释放至培养液中的量却极少。总结有以下两方面原因:①微生物自身调控严格,为趋利避害,甲硫氨酸在自然条件下不会过量积累,即使经改造的菌株,甲硫氨酸的产量与微生物细胞适应性之间的平衡也难把握。②即使细胞质内甲硫氨酸过量积累,但其输出体系不完善,产物被微生物自身再利用或直接伤害细胞。2005年,Trtschel等[25]在已经提高了胞内甲硫氨酸浓度的条件下,利用DNA微阵列技术识别出过量表达的膜蛋白基因brnF(编码BrnFE中较大的亚基),之前研究表明其与异亮氨酸输出体系有关。当BrnFE的合成被氯霉素关闭时,仍能观察到大量甲硫氨酸输出,只有极大提高氯霉素水平,其输出才会减弱。这说明甲硫氨酸输出体系不止一个,还存在不易被识别、但输出能力高的其它体系。发掘并扩增输出通道既可增加发酵液中甲硫氨酸产量,又能避免代谢物积累对微生物的损伤。 2.1.4发酵条件的相关研究 对于甲硫氨酸发酵,最特殊的培养基成分即硫和甲基。以谷氨酸棒杆菌为例,2006年,Krmer等[16]用计算机模拟了不同硫源在甲硫氨酸合成途径中的应用。以硫酸盐为硫源通过直接巯基化途径生成1mol甲硫氨酸消耗8molNADPH,巯基转移途径消耗9molNADPH,而以硫代硫酸盐为硫源,整个代谢过程只需要5.5molNADPH,以硫化物为硫源,NADPH消耗量仅为硫酸盐的一半。但PPP途径和TCA循环所能提供的NADPH是固定的,因此不同硫源的利用效率有待在实践中考证。硫与甲基来源的结合可以考虑比较硫代硫酸盐与甲酸盐、硫化物与甲酸盐及甲硫醇的利用情况。除了这两种关键组分,2014年,Anakwenze等[26]从发酵的油豆种子中分离出甲硫氨酸产量为1.89mg/ml的赤云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)EC1,对发酵总体积、接种量、碳源及氮源浓度、促生长物质均进行探索优化,最终赤云金芽孢杆菌EC1甲硫氨酸的产量可以达到3.18mg/mL。对于发酵工艺的探索一直是实际生产中的关键。Sharma等[27]研究了百合棒杆菌产甲硫氨酸中稀释速率与溶解氧对甲硫氨酸产量的影响。最终确定当稀释速率为0.16、溶氧为42%时,甲硫氨酸生产速率最大值为160mg/(L•h)。2012年,贾翠英等[28]研究了不同破壁方法对细菌甲硫氨酸产量的影响。结果表明,经碱破壁、溶菌酶破壁,超声波破壁、碱与超声波复合破壁、溶菌酶与超声波复合破壁后,甲硫氨酸产量分别提高10.9%、12%、18.3%、19.6%、22.2%。这种工艺可以将胞内甲硫氨酸释放出来,增加收率,复合破壁比单一破壁效果更显著。 2.2酶法生产路线的相关研究 2.2.1外消旋混合物拆分生产甲硫氨酸 酶法拆分又分为两种思路,传统的拆分是消除外消旋混合物中的D-甲硫氨酸,另一种路线将D型转化为L型,纯化的同时也增加了产量无疑是更理想的选择。2007年,Findrik等[29]利用原玻璃蝇节杆菌(Arthrobacterprotophormiae)中D-氨基酸氧化酶、过氧化氢酶、红球菌(Rhodococcus)中L-苯丙氨酸脱氢酶、博伊丁假丝酵母(Candidaboidinii)中甲酸脱氢酶串联实现D-甲硫氨酸向L-甲硫氨酸的完全转化。更具意义的是,D-氨基酸氧化酶和L-苯丙氨酸脱氢酶可以作用于不同的底物,因此,该体系也适用于其它D型氨基酸及某种氨基酸外消旋体向L型的转化合成。 2.2.2化合物酶解生产甲硫氨酸 2014年,Jin等[30]对大肠杆菌中经密码子优化的腈水解酶基因进行重新合成和表达,从而有效利用2-氨基-4-甲硫基丁腈水解生产甲硫氨酸。并在催化剂充足的情况下,以固定的底物/催化剂比值探索底物最佳浓度。该课题组也对在填充床反应器中利用固定化静息细胞生产甲硫氨酸进行了研究,结果显示固定化腈水解酶100h后活性仍大于80%,甲硫氨酸总回收率达97%。该项研究表明,重组腈水解酶应用于甲硫氨酸生产具有巨大潜力,酶在微生物体内的过表达与酶的固定化技术相结合可能实现产量突破。 2.3发酵与体外酶催化路线相结合 发酵法即以培养基组分为原料,利用微生物自身体内代谢反应,将低成本原料转化为高价值产品,是最经济环保的氨基酸生产方式。发酵法之所以至今无法应用于甲硫氨酸生产,关键在于其合成途径的每一步均受到严格地反馈抑制,经本课题组改造后的菌株GE37的甲硫氨酸发酵产量也仅为3.55g/L[20]。因此发酵法生产甲硫氨酸仍处于科研阶段。体外酶催化反应目前并没有一套完整的独立生产体系,而是作为化学生产方法的辅助手段,2000年之前即用于DL-同型半胱氨酸向L-甲硫氨酸的合成及DL-甲硫氨酸的分离[31]。近年的研究也多属于化学合成法的下游,目的是获得高纯度的L-甲硫氨酸。酶催化与发酵法相比,反应过程较短,反应体系及条件易灵活操控。因此,发酵与体外酶催化路线相结合可以回避微生物的部分反馈抑制,缩短发酵过程以得到产量较大的中间体,进而以此为底物合成L-甲硫氨酸。韩国杰希公司采用的发酵/化学法联合生产工艺即为两种路线结合的实例,并于2012年宣布在东南亚建立产能80000吨的甲硫氨酸加工厂。该路线以葡萄糖为基质,利用微生物发酵法生产琥珀酰高丝氨酸,随后用酶将这一中间产物转化成甲硫氨酸和琥珀酸。如图3所示,经计算,这种全新的发酵/化学法联合工艺生产的L-甲硫氨酸成本略高于化学合成法[6]。 3面临的问题及展望 3.1发酵法生产面临的问题和建议 甲硫氨酸与其他氨基酸相比至今难以实现发酵法生产,综合上文所述,总结了以下三个方面原因和建议: 3.1.1硫源的利用效率 甲硫氨酸与其他氨基酸最大的不同即对硫源的需求,而发酵法应用最普遍的硫源为硫酸盐,需消耗大量NADPH,但生物体能提供的NADPH有限;硫化物对NADPH需求量虽少,但因多有毒且稳定性差,不适用于培养基;硫代硫酸盐兼具氧化性与还原性,应该对其进行进一步选择和研究。甲硫醇作为硫和甲基的综合供体,可以缩短代谢途径并为最后一步提供更多甲基。因此,应该对硫代硫酸盐与甲硫醇或二甲基二硫的复合使用进行新的尝试。提高NADPH的供应量也是菌株改造的策略之一。 3.1.2代谢途径调控的改造硫和甲基的参与已经使代谢途径增长,而合成途径中涉及到诸多反馈抑制性酶,进一步削弱了代谢流。如何确定关键酶、发现酶的活性中心及抑制剂结合位点,并进一步识别关键残基成为一个艰巨的课题。通过半理性设计,本课题组已找出北京棒杆菌(Corynebacteriumpekinense)天冬氨酸激酶与抑制剂结合位点有直接或间接作用的所有关键氨基酸残基,并通过突变解除反馈抑制得到高活力菌株。2013年,李慧颖[32]得到突变体R169H,酶活较突变前提高2.3倍;同年,郭永玲[33]得到突变体T361N、A362I,酶活分别提高47.99倍、34.60倍;2014年,任军等[34]得到突变体G277K,酶活提高9.48倍;同年,朱运明等[35]得到突变体G377F,酶活提高9.3倍。此外,类似的单基因修饰研究缺少全面性和持续性,还应对改造前后的代谢流变化进行对比分析,尝试针对改造后的缺陷进行多基因修饰,继续对甲硫氨酸产量是否提高进行试验。较成功的理性设计在甲硫氨酸同族氨基酸——赖氨酸生产中有成功的先例。2013年,SKind等人[36]根据TCA循环和赖氨酸合成途径相关知识,通过敲除sucCD在琥珀酰辅酶A合成酶水平上有目的性地阻断TCA循环,使其与赖氨酸合成途径相结合,增加目的产物合成途径代谢流,产量提高60%。由于理性设计需要大量全面准确的生物学信息,直接针对代谢流的整合在甲硫氨酸研究领域还需要尝试和突破。 3.1.3关键酶在代谢过程中的稳定性 在大肠杆菌和根癌土壤杆菌中均证实了高丝氨酸酰基转移酶(homoserinetranssuccinylase,HTS)的不稳定性,这可能也是赖氨酸和苏氨酸易发酵生产,而同一途径下游的甲硫氨酸却一直难以实现发酵生产的重要原因。其极端不耐热和易被蛋白酶分解这两大特性,是发酵法面临的难题。对Biran等人发现的四种可能分解HTS的蛋白酶进行修饰,或与嗜热菌关键基因整合都是菌株改造可以尝试的方向。此外,甲硫氨酸向胞外输出的研究尚不成熟,可在菌株改造后,对胞内组分进行量化分析,以探索胞内甲硫氨酸产量最大时的条件,以及能分泌到胞外营养缺陷型菌种选育。 3.2酶法生产面临的问题和建议 酶法合成一般不作为单独的生产路线,传统的酶法是与石化生产路线相结合,以石化生产废弃物为原料,进行化学合成后,对外消旋混合物进行拆分以得到高纯度的L-甲硫氨酸,其中Findrik等人[29]将D型转化为L型的试验是更具意义的研究。韩国杰希公司首次采用发酵法与体外酶催化的联合生产工艺,先利用微生物发酵生产琥珀酰高丝氨酸,随后用酶法在微生物体外将这一中间产物转化成甲硫氨酸和琥珀酸。降低生产成本的同时减少污染。2010年,Bolten等人[17]对谷氨酸棒杆菌MetY进行过表达使酶活力大幅提高,但由于胞内底物耗尽,甲硫氨酸产量未仍不理想。参考杰希公司,可尝试由发酵法获得大量O-乙酰高丝氨酸,并利用过表达的酶在体外催化甲硫醇与O-乙酰高丝氨酸生成甲硫氨酸。目前,对酪氨酸、半胱氨酸和脯氨酸的生产,从蛋白中分离仍是最经济的方法。由于植物可以合成甲硫氨酸,因此通过酶解方法利用稻草等农作物的废弃物生产甲硫氨酸是最经济的模式。2015年,Sanders等[6]对这种方法的成本进行了核算,证明了其具有一定可行性。但该法不适用于获得高纯度的L-甲硫氨酸,因为产物组成复杂,分离纯化难度大。甲硫氨酸的生物技术生产与理论值之间的差距证明,此项研究具有广阔的进步空间,对微生物发酵、酶法分解等多方面的探索仍有待深入研究。随着现代生物技术的发展,利用生物技术生产甲硫氨酸仍将是科研工作者面临的重要课题。 作者:王隆洋 闵伟红 单位:吉林农业大学食品与工程学院 小麦和玉米深加工国家工程实验室 生物技术进展论文:生物技术进展探究 1种质资源的遗传多样性及鉴别 铁皮石斛苗期与石斛属有些品种在形态特征上有相似性,特别是涉及到种内遗传差异时,利用传统的鉴别方法往往不易区分。RAPD[12]、AFLP[13-14]、SSR[15]、ISSR[16-17]等分子标记技术目前被广泛用于铁皮石斛不同野生居群、不同栽培群体的遗传多样性及亲缘关系的研究。采用RAPD技术进行基因组DNA多态性分析,能从石斛属内26个种当中方便快捷地鉴别出铁皮石斛[12]。Ding等[18]利用SRAP标记分析铁皮石斛9个居群共84份材料的遗传多样性,并进行聚类分析,结果表明原位保存是保证铁皮石斛遗传多样性的首选方法;采用RAPD和ISSR分析9个铁皮石斛自然居群,表明居群间的遗传差异明显,具有丰富的遗传多样性,并且ISSR的多样性检测优于RAPD[19]。谢明璐等[15]利用开发的SSR标记成功对铁皮石斛种质纯度进行鉴定。金波等[20]将扩增获得的铁皮石斛特异RAPD分子标记片段,经克隆、测序,重新设计一对特异性引物转化成稳定的SCAR标记,能特异性地在铁皮石斛中扩增出300bp的片段,实现铁皮石斛的快速有效鉴定。Hou等[21]利用15个新的三核苷酸微卫星标记能够简便快捷地对铁皮石斛进行遗传多样性鉴定和分析。建立DNA指纹图谱,有利于鉴定和筛选铁皮石斛优良品种。虞泓等[22]用AFLP技术对石斛属内4个品种和1个外类群种进行基因组DNA多态性分析,构建了药用石斛的DNA分子指纹图谱。为更准确地进行铁皮石斛种质鉴定、遗传图谱构建、基因定位和遗传多样性的分析,赵瑞强等[23]采用正交设计和单因素相结合的方法构建和优化铁皮石斛SCoT-PCR反应体系,在32份铁皮石斛材料的遗传多样性验证中表现出良好的稳定性和重复性。基因芯片从遗传的角度鉴别铁皮石斛品种真伪,进一步推动了铁皮石斛的遗传分析和鉴别。Sze等[24]利用5SrDNA的基因间隔区的不同,建立了高通量鉴定商业石斛(枫斗石斛)的基因芯片,可以对铁皮石斛与其他种类的石斛进行有效区分。基因芯片与中药化学成分指纹图谱等的鉴定相结合,能确定铁皮石斛药用价值的优劣,发挥最佳作用[25]。 2组织培养 铁皮石斛种子自然状态下萌发率极低,利用组织培养进行铁皮石斛人工快繁是解决铁皮石斛野生资源短缺的有效途径,已有大量石斛组织培养条件的研究报道,目前铁皮石斛试管苗已进入商品化生产。2.1外植体铁皮石斛组织培养外植体来源广泛,一般采用野生铁皮石斛种子[26-29]、根尖[30-31]、茎段[32-34]、腋芽[35]等作为外植体。应用最早和最广泛的外植体是无菌种子,在离体培养条件下,种子萌发后形成原球茎,原球茎可以直接发育形成幼苗,也可以诱导原球茎产生大量愈伤组织,由愈伤组织再分化发育成幼苗[36-37]。唐桂香等[26]以成熟的铁皮石斛种子为材料,以1/2MS为基本培养基并添加20%马铃薯液,种胚萌发率达到79.35%,并能成功诱导出原球茎。杜刚等[27]以铁皮石斛种子为外植体,通过组织培养获得大量种苗。秦廷豪等[31]用铁皮石斛茎段、带顶芽的茎段和根蔸3类外植体在MS培养基上进行诱导培养,发现仅根蔸能诱导出原球茎。王丽萍等[32]和李泽生等[34]分别以MS和1/2MS为基本培养基,选用铁皮石斛幼嫩茎段为外植体能够高效诱导出原球茎。张红梅等[33]以铁皮石斛茎段为外植体材料,经历芽诱导、丛生芽增殖和生根培养3个阶段,获得大量的试管苗,芽诱导率达到86.7%。2.2基本培养基选择合适的培养基是组织培养最关键的一步,针对培养目的、培养途径、培养阶段的不同,所使用的培养基也不同。铁皮石斛组织培养采用的基本培养基包括MS,1/2MS,N6以及相应的改良培养基等[37]。最适培养基的选择主要根据不同外植体来源和不同生长阶段决定。以铁皮石斛种胚作为培养材料,研究发现未经改良的N6培养基对胚的萌发和生长最好,以茎尖作为培养材料,N6培养基诱导愈伤组织能力明显不如MS[38-39]。以铁皮石斛茎段为材料诱导丛生芽,1/2MS诱导的效果最好,生成的苗粗壮[40]。鲍腾飞等[41]的研究表明1/2MS最有利于铁皮石斛类原球茎的生长增殖。王春等[42]以1/2MS+1.0mg·L-1BA+0.5mg·L-1NAA培养基诱导铁皮石斛原球茎,诱导率达到58%。铁皮石斛不同生长阶段的最适培养基也有较大差异。1/2MS、MS和Kc等培养基都适合原球茎的增殖,而B5和1/2MS较适宜铁皮石斛的壮苗培养[43]。2.3培养条件除基本培养基之外,包括外源激素、附加物、蔗糖、pH值、温度和光照等培养条件对不同阶段铁皮石斛生长分化均有影响。铁皮石斛组织培养中常使用的外源激素主要是生长素类(如IAA、IBA、NAA)和细胞分裂素类(如BA、ZT和KT)[44]。苏钛等[45]的研究表明,BA相对于其他激素对铁皮石斛原球茎诱导效果最好,以2.0mg·L-1BA诱导率最高。洪森荣等[46]探讨6-BA和2,4-D对铁皮石斛原球茎增殖和分化的影响时发现,添加1mg·L-16-BA和0.1mg·L-12,4-D对原球茎增殖效果较好。唐桂香等[26]的研究表明,0.5mg·L-1NAA对铁皮石斛的生根效果最好。李璐等[47]比较了6-BA和TDZ对铁皮石斛花芽诱导的影响,结果表明,0.2mg·L-1TDZ最适宜诱导其开花。宋顺等[48]以MS为基本培养基,发现添加0.5mg·L-16-BA和1.5mg·L-1NAA最适合铁皮石斛原球茎诱导,其诱导率为95%;而添加1mg·L-16-BA和1mg·L-1NAA最适合原球茎增殖;添加5mg·L-16-BA+1mg·L-1NAA最适合原球茎分化,其分化率达80%;而在根诱导的培养基中添加1.5mg·L-1IBA+100g·L-1香蕉泥,其生根率能达到100%。一些有机添加物对铁皮石斛种子萌发、芽增殖、组培苗壮苗具有一定的促进作用,已报道的有马铃薯泥[49-50]、香蕉泥[49]、苹果汁[51]等,使用浓度一般在10%~20%。培养基的pH值、温度、光照强度和时间均对铁皮石斛生长有明显的影响。陈青青等[52]研究表明,pH对铁皮石斛的苗鲜重和生根率影响显著,以pH值5.4为宜,其原因可能是pH影响细胞的透性、代谢和培养物的生长与分化,在25℃、光照强度为1500lx时,最适宜铁皮石斛生长。鲍顺淑等[53]的研究表明,在人工光型密闭式植物工厂的可控环境条件下,在光照强度和CO2浓度一定时,光照时间控制在12h/d,铁皮石斛组培苗的净光合速率和叶绿素含量较高,干重和腋芽数增加较多,表现出良好的生长与繁殖能力。 3诱变育种 铁皮石斛生长相对缓慢,一般2~3年才能采收,对现有品种进行遗传改良,培育生长迅速、药用有效成分含量高的新品种是提高产量及质量的有效途径。诱变育种突变频率高,诱发变异较易稳定,可有效改良作物性状,缩短育种年限[54]。物理及化学诱变是常采用的方法,辐射诱变结合组织培养,能加速变异性状的稳定和新品种的育成。詹忠根等[55]利用137Csγ射线辐照铁皮石斛种胚原球茎,针对形态变异的试管苗,采用流式细胞分析DNA的倍性变化,结果发现大部分外部形态发生改变的植株其细胞内DNA的倍性发生了改变。洪萨丽等[56]利用60Co-γ辐照霍山石斛原球茎,研究诱变对石斛生长和生物碱积累的影响,结果表明适当剂量的60Co-γ辐照处理可促进POD、SOD、CAT和PAL酶活性,抑制PPO酶活性,从而能促进石斛原球茎生长,提高悬浮培养原球茎生物碱含量。张青华等[57]采用0.09%秋水仙碱处理24h诱导铁皮石斛丛生芽变异率达到48%,对叶、气孔、染色体的检测,证明变异芽为四倍体或嵌合体。2.5g·L-1植酸能促进石斛多糖的合成,还能促进石斛对碳、氮、磷的吸收[58]。太空诱变育种在中药材品种培育和改良中应用广泛,目前已有数十个审(认)定的中药材品种是通过太空诱变获得的。经航天诱变的仙斛1号铁皮石斛已经通过浙江省非主要农作物品种审定委员会认定。太空诱变技术在有效创造特异突变基因资源和培育作物新品种方面已经显示出重要的作用,成为空间生命科学研究的重要组成部分[59]。利用太空诱变培育突破性优良品种方面具有的独特优势,使今后获得更多优良铁皮石斛新品种成为可能。 4基因工程 4.1基因克隆铁皮石斛的药用有效成分为生物碱、石斛多糖等植物次生代谢产物,这些次生代谢产物需要经过复杂的代谢途径最终合成,并受代谢的关键酶与限速酶调控,如转移酶、合成酶、环化酶等。对关键酶基因进行克隆和分析,是研究铁皮石斛药用有效成分代谢途径及相关分子机制的重点,也是培养优质铁皮石斛新品种的基础。樊洪泓[60]克隆了石斛生物碱合成途径中的关键基因法呢基焦磷酸合酶基因(FPS)的片段,并进行序列分析。为研究铁皮石斛多糖合成与蔗糖合成酶活性关系及表达调控,孟衡玲等[61]成功克隆了铁皮石斛蔗糖合成酶基因(DOSS1)并对其表达分析。曾淑华等[62]对克隆的铁皮石斛磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(pepc)进行表达分析发现,pepc基因在F型铁皮石斛中的表达量为H型的5.55倍。植物凝集素如甘露糖结合凝集素与植物抗病虫害密切相关。铁皮石斛在自然条件下很少发生病虫害,为探究其病虫害抗性与兰科植物凝集素之间的内在关系,Chen等[63]提取铁皮石斛叶片的RNA,根据兰科植物凝集素保守序列区设计引物,通过RACE技术克隆得到全长768bp的铁皮石斛甘露糖结合凝集素基因(DOA),包含1个498bp的开放阅读框,其编码的165个氨基酸为凝集素前体。半定量RT-PCR分析表明,DOA基因是一个组成型表达基因,在根、茎、叶中均有表达,在茎中表达量最高,可能与铁皮石斛茎的病虫害抗性密切相关。铁皮石斛自然状态下种子萌发需要真菌共生,生长阶段也常伴有共生真菌。钙依赖蛋白激酶(calcium-dependentproteinkinases,CDPKs)以及促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activatedproteinkinase,MAPK)及其级联途径在从枝菌根、根瘤菌-宿主植物共生体系中起重要调控作用。张岗等[64-65]从小菇真菌(Mycenasp.)侵染的铁皮石斛根中分别克隆了一个受菌根真菌诱导的铁皮石斛钙依赖蛋白激酶基因(DoCPK1)和促分裂原活化蛋白激酶基因(DoMPK1),在小菇真菌侵染30d的石斛根中,DoCPK1和DoMPK1基因表达均显著上调,分别达到对照根中的5.16倍和7.91倍,表明DoCPK1和DoMPK1基因参与小菇真菌和铁皮石斛菌根早期互作,可能在该共生体系中起作用。4.2遗传转化目前,铁皮石斛的遗传转化最常用的方法是农杆菌介导法和基因枪法。根癌农杆菌(Agrobacteriumtumefaciens)介导遗传转化关键时期为共培养阶段。Yu等[66]构建了含β-葡萄糖苷酸酶基因(GUS)的表达载体,以潮霉素磷酸转移酶基因(Hpt)筛选标记,将类原球茎与农杆菌在无抗生素的培养基上共培养3d,光照16h·d-1,再转移至添加50mg·L-1羧苄青霉素的培养基上继续培养3~4周,之后在含200mg·L-1卡拉霉素的培养基上选择培养6~8周得到转基因植株。GUS组织化学检测和Southern杂交证明GUS基因成功表达。基因枪法在石斛转基因中应用更多。Kuchnle等[67]采用微粒轰击法将Nos-NPTII基因和番木瓜病毒(PRV)外壳蛋白基因(CP)一起导入杂种石斛的原球茎。经过卡那霉素选择培养,PCR分析表明,13株抗性植株带有NosNPT基因,其中有1株带有PRVCP基因。Chia等[68]成功将荧光素酶基因(Luc)通过基因枪法导入石斛类原球茎并获得再生植株。Yu等[66]进一步发展了一个高频再生、高效而稳定表达的转化体系。以潮霉素磷酸转移酶基因HPT为筛选标记,50mg·L-1浓度下就能完全抑制非转化的杂种石斛原球茎生长。杨雪飞等[71]利用基因枪法将来源于大麦(HordeumvulgareL.)的抗旱耐盐基因lea3导入铁皮石斛的类原球茎中,经PPT筛选和生根壮苗培养获得转化植株。对转化植株进行除草剂PPT叶片涂抹检测和lea3基因的PCR检测,结果表明lea3基因已整合到6个株系7株铁皮石斛转化植株基因组中,转化频率为1.05%。与对照相比,获得的转lea3基因植株的耐盐胁迫能力明显增强。铁皮石斛转基因植株的遗传特性可以稳定表达,这为利用转基因技术进行铁皮石斛优良新品种培育奠定了基础。 5展望 铁皮石斛药用价值极高,但由于较长时期缺乏保护和发展,加上生态环境破坏,近年来野生资源数量急剧下降。铁皮石斛行业标准已于2012年制定,但是,宣传和贯彻落实力度不够,铁皮石斛产业和市场仍然比较混乱。不少研究者对铁皮石斛的遗传多样性进行分析,克隆铁皮石斛代谢途径中的一些关键基因,对其遗传转化技术作了探索,但分子生物学等基础研究整体相对滞后。今后应从以下几方面开展工作:首先,应该积极推进行业标准的贯彻落实。其次,加强种质资源保护和鉴定,建立种质资源的分子遗传图谱和可追溯的原始档案,为高产优质新品种选育提供理论依据。创新和优化组织培养技术,缩短培养周期,降低生产成本,建立标准化培养和生产技术体系,为其规模化生产奠定基础,从而解决资源短缺问题。此外,加强铁皮石斛的基础研究工作,发掘特异和优良基因资源,利用基因工程技术为育种提供新的途径,为铁皮石斛产业发展探求新的道路。 作者:张志勇 齐泽民 黄作喜 单位:内江师范学院生命科学学院 四川省高校特色农业资源研究与利用重点实验室 生物技术进展论文:生物技术在粮油食品工业的研究进展 【摘要】生物技术是科技时代迅速发展的产物,广泛的应用到人类生活的各个方面,对解决人类生活面临的食物、资源、健康等重大问题起着重要的作用。本文对现代生物技术在粮食生产、粮食储藏、粮油食品加工、粮油食品检测、粮油副产物利用和饲料工业等各方面的应用研究进展进行论述。 【关键词】生物技术 粮油食品工业 生物技术又可称之为生物工程,主要包括分子生物学、微生物学、细胞生物学、生理学、免疫学、系统生物学等多种学科,并和计算机、化学等学科内容相互渗透成为一个比较综合的学科,主要包括基因工程、细胞工程、酶工程等技术,其中基因工程是其主要的核心技术,该种技术主要应用在农业、植物、医学、食品、动物等领域。应用现代生物技术可以按照人们的意愿创造出人们想要的物种,或者是具有全新的功能,或者是改造原有的功能使其更好的满足人们的需求。 一、生物技术在粮食生产中的应用 生物技术在粮食生产中的应用主要有以下几个方面:可以利用转基因技术获得产量更高,并有一定的抵御虫害的作物品种,获得营养价值更高的作物品种,此外,还可以利用细胞工程技术对植物进行无性繁殖,从而获得高产量的作物,利用生物技术可以制造出无毒生物农药从生产出更多的绿色产品。生物技术培育出的作物主要有三代,第一代是通过培育转基因作物可以提高农作物抗虫害的能力,目前种植面积比较多的是抗除草剂的农作物。第二代是通过转基因来提高农作物的营养价值为主要特征。第三代是通过转基因作物提高食品的免疫功能,即可以利用转基因的作物来生产一些具有新功能的食品以及药物。 二、生物技术在粮油加工中的应用 我国的粮油加工产品主要以初级产品为主,而在食品的精深加工方面比较落后,资源的深层次利用率比较低,而利用生物技术可以将产品原料加工成产品并实现产业化,通过对农产品的二次开发以此形成新的产品。利用生物技术可以快速的提高粮油加工的能力并提升水平,使我国的粮油加工生产能力能够得到跨越式的发展。 三、生物技术在食品加工中的应用 生物技术已经渗透到了食品加工的各个方面,利用基因工程可以有效的改良发酵工业中的微生物菌种,对食品加工原料进行改造,提高氨基酸在食品加工中的含量,此外,利用基因工程还可以改进其生产工艺,进一步提高食品的营养价值。利用蛋白质工程可以创造出人类需求的不同功能的蛋白质新产品,可以更改酶的特性。在食品工程中酶技术的应用比较成熟,在粮油食品加工中应用比较广泛的是酶制剂的应用,主要有酿造酶、蛋白酶、果品酶等。这些酶主要应用在果蔬加工,乳制品加工等方面。 四、生物技术与食品安全 生物技术在食品安全中的应用主要是转基因食品安全问题。任何物种在进化过程中都会经历自然选择或者是人工选择,他们能够幸存的物种都是这两种选择的结果,不过是自然选择还是人工选择其实质都是遗传变异选择,在物种进化中遗传是基础,变异一定会存在。任何物种都是在遗传的基础上经过进化发展而来的,对遗传变异进行人工选择就是常规育种,而转基因育种在本质上和常规育种并没有本质的区别,转基因的食品安全问题和其它新出现的技术一样,只是在人类科学进步进程中新出现的科学问题而已,应该对以抱有正确的态度,深入的对其进行研究和探讨。转基因技术作为发展最快的新技术,正对人们生活的各个方面产生巨大的影响。 五、生物技术与食品安全检测 食品安全越来越受到人们的关注,日常食品安全已成为人们生活的焦点,为了让人们吃到更为安全的食品,对食品安全检测技术的研究已经提上日程,而生物技术在食品安全检测中的应用,发挥了较大的推动作用,并取得了不错的效果。在当前的食品安全检测中比较广泛应用的生物技术有生物芯片、免疫技术等生物技术,通过这些生物技术的应用使得食品安全的检测更加方便快捷而且灵敏度也比较高,人们对食品安全也更加放心。 六、粮油深加工生物技术的进展 在粮油深加工方面,美国主要利用酶以及发酵工程来进行粮油资源的开发,同时还利用基因工程等生物技术来改良农作物的性能,改善农作物所含的营养价值。生物技术在粮油加工中的应用主要有以下几个方面,首先是利用生物技术进一步提高农作物的产量,并为农作物的生产寻找更好地的农业技术。通过新的生物技术的应用进一步改良农作物的品种,另外,还有利用农作物、农业废弃物和加工副产物生产工业制品,包括生物能源、生物材料等。 七、结语 生物技术在食品粮油领域,在食品生产、粮油食品加工以及副产品利用等方面都有重要的应用,随着基因组技术在农作物的成功实施以及深入开展,新一轮的农业技术革命将会展开。为此,要认识在粮油食品安全领域生物技术应用的重要性,并不断在粮油食品加工中引入生物技术,以更好的促进粮油食品加工行业的发展。 生物技术进展论文:环境保护工程中生物技术与重要进展 【摘要】随着环境保护工程的广泛展开,生物技术的应用已经拓展到各个方面,从单个环境目标治理,发展为全系统的广泛应用。本文主要阐述环境保护工程中生物技术的应用及重要进展进行论述。 【关键词】环境保护工程;生物技术;进展 1 环境保护与生物技术关系概述 环境保护的涉及面很广,包括空气质量、水资源保护、土地保护、森林保护等内容。由于人类对自然资源的过度开发和不合理利用,环境问题已经日益激化,生物技术作为一项有效的科技手段,对解决环境问题有着积极地作用。在当今资源保护过程中,生物技术已经占有主要的地位,生物净化技术的应用得到广泛认可。 生物技术方向潜力巨大,有很多领域都有新发现,继续挖掘生物技术的潜能,是未来环境治理的主流方法。生物技术的发展给环境保护带来了福音,但是生物技术的应用必须是严谨的,并遵守既定的原则,否则可能会再次对环境造成污染。随着人们生活节奏的不断加快,人们对于快捷方便的生活方式越来越依赖,但是经济发展不能以牺牲环境为代价,人类应该以高效率、低耗能、投入少的方式发展经济。生物技术能够成为经济发展的基本保障,深入研究生物技术,符合我国环境发展的国情。 2 环境生物技术的特点及现状 无数种生物构成了地球的生态系统,依靠这些生物完成了生态系统内的物质循环过程。环境生物技术产生就是利用了物质循环的原理,随着科技的发展生物技术被证明是环境保护的理想手段,这一技术的独特功能在解决环境问题过程中显示出无可比拟的优越性,这充分体现出它是一个纯生态的过程,符合我国可持续发展的战略思想。生物技术对处理环境污染具有很好地作用,同时具有速度快、成本低、效率高、消耗低等优点。因为生物技术来源于自然界中的生物,所以具有无二次污染、反应条件温等显著特点。环境生物技术明显的优势以及其广阔的市场前景,受到了世界各国的高度重视。 目前环境保护对生物技术的应用主要是微生物及其衍生物,少部分生物技术利用植物控制环境污染。目前生物技术是环境保护中应用最广泛、最为重要的技术,其在很多领域发挥作用。 3 环境生物技术的应用进展 3.1 在治理大气污染和改善空气质量中的应用 雾霾是2014年出现频率非常高的词,整个冬天它都纠缠着我国大部分城市,这样大规的雾霾天气说明我们的空气质量正在急速下滑,大气污染问题已经不容忽视,它已经严重影响人们的生活和身体健康。我国对治理大气污染、空气污染非常重视,生物技术已经应用在大气污染治理上。目前主要采用的方法有生物的吸附、生物的洗涤和生物的过滤等方法[2。生物技术虽然仍需要更大程度的提升,但与传统的废气治理方法相比,生物技术转化废气效果更加明显,而且节省时间,大大提高了工作效率。生物技术对能源的净化和转化更加安全可靠,经过处理的气体不会造成二次污染,甚至可以达到二次利用的效果。 3.2 在改善水体质量,治理水源污染中的作用 生物技术应用最为广泛的领域就是在改善水体质量方面,生物处理是目前水处理技术的重要手段,世界范围内大多都采用这一方法进行污水的处理。我国在污水处理上也会遵循这一趋势,不断研究发展并提升生物处理污水的能力。目前常见的水污染治理的生物技术有活性污泥法、生物膜处理法、稳定塘法、土地处理系统法和人工湿地处理系统法等[1]。生物技术应用突出表现在微生物水处理剂、废水处理、以及生物修复等方面。 3.3 在治理土地污染中的作用 我国针对土壤严重污染的问题,出台了较多政策进行治理。目前我国通常采用物理治理的方法解决土地污染,通过大面积的植树造林,保持水土,启动土壤森林净化循环的作用,避免发生大范围的水土污染和流失。其他物理化学方法以洗脱、吸附)为主 ,不仅投资成本高,而且极易造成二次污染[1]。我国作为农业大国,农业生产对土地的依附性很大,如果不注意土地污染问题的治理,后果不堪设想。但传统方法修复周期过长,治理速度远远不及污染速度,因此必须运用生物技术对土壤污染进行治理,同时保护土壤的有机成分,挽救每况愈下的土地。 3.4 生物技术的其他应用方向 生物转化过程是以酶为反应介质进行的,因为酶是一种活性蛋白,极易受到酸、碱及高温的破坏,所以生物反应的过程必须在常温、常压的环境下进行。生物反应的条件相对比较好达到,因而其投资少、耗能低、速度快好、效果好、操作简便、设备简单。 生物转化代替化学处理可以大大降低反应过程的污染水平,更有利于实现生态化生产或无废生产,从而实现清洁生产的目的。此外,生物反应的产品及副产品大多都是可以加快生物降解,有的甚至是下一次反应的催化剂,且反应产物大多可以作为其他生物的营养源加以利用。 4 结束语 随着经济的不断发展,我国环境问题日益凸显,环境问题亟待解决,现有的生物技术已经不能满足社会发展的需要,因此需要不断挖掘生物技术的潜力,环境治理和技术革新的探索之路还要继续走下去。未来生物技术的研究必须要考虑到经济发展的因素,实现经济发展与环境保护相统一,促进社会进步与环境保护的协调发展。 生物技术进展论文:有机废水处理中的环境生物技术及其进展 【摘 要】对于大多数的国家来说,有机质为主的水污染是水环境保护过程中的首要问题,有机质水污染形成的原因包括城市生活污水与工业、农业等有机废水的排放。生物环境技术成为了当前处理有机废水最主要的方法,主要是由于其效率高、能耗地、处理速度快、适用性好及安全性好等特点。本文主要介绍了生物环境技术中的好氧与厌氧处理工艺、人工池塘和湿地的方法与应用。 【关键词】有机废水;生物环境技术;综述 在世界五大环境问题中水资源方面的问题显得非常的突出与紧要。我国虽然是世界上的资源大国,有着非常丰富的地表水资源,但是我国由于人口众多的原因,人均淡水资源量达不到世界平均水平的四分之一。随着经济的发展和人口的增长,我国所面临的水质污染与水生态污染的问题越来越突出,这方面的问题制约着我国的经济建设和社会发展,威胁这人们的饮水安全与可持续发展。而在全球范围的水质与水生态污染中有机污染的影响最为严重,主要的有机废水来源包括城市生活污水及工业、农业、养殖业的废水排放。 1 生化处理技术 生化处理就是通过微生物来对有机废水中的有机污染物进行消化和分解,从这个过程中得到碳和能源。根据生化反应的不同可以将生化处理技术分为好氧与厌氧两种。好氧降解中,有机物质被完全分解为水和二氧化碳,降解比较彻底,效率也高,是生化处理技术的主要方法。厌氧降解中是改变有机物质的化学结构,反应需要的时间较长,但能够降低有机废水中有机物质的浓度,也能够降解一些难降解的有机物质,因此也有着重要的地位[1]。 1.1 好氧降解 1.1.1 活性污泥降解方法 这种方法属于好氧降解技术中最传统的,其中的活性污泥实际上是微生物生长于繁殖之后形成的絮凝体,这种物质有着非常强的吸附于分解有机物质的能力,而且自身的凝聚性较好。具体的方法就是在有机废水中曝气供氧来使微生物形成活性污泥,从而降解有机物质。 1.1.2 生物膜法 这种方法主要是在有机废水中添加微生物附着的介质来进行有机物质分解,微生物在介质表面不断地生长和繁殖就会形成膜,这些膜对污水进行净化。随着生物膜不断地分解有机物质,微生物会不断的生长,因此生物膜也会越来越厚,在着过过程中在生物膜的内部就会形成一种微生物生长的兼氧与厌氧的环境,因此生物膜法中其实也有着一部分厌氧降解的作用[2]。随着生物膜厚度的增加,达到一定程度之后会自动脱落成为污泥,介质的表面会重新生长微生物从而形成新的生物膜来净化污水。 1.2 厌氧降解技术 在酿酒、制酱等领域中,厌氧技术有着非常悠久的历史,但是直到1881年才得以在水环境保护中得到应用。随着技术不断的完善和使用范围的不断扩大,人们渐渐认识到了厌氧降解技术产能高、能耗小的优点,研发出了厌氧滤池、厌氧流化床、厌氧生物转盘等厌氧反应器。这些厌氧反应器都有着共同的特点:有机负荷比较大、反应时间有所缩短。近几年来,厌氧技术逐渐应用到了工业、农业、养殖业等高中低不同浓度的有机废水和城市生活污水的处理中。但是厌氧降解技术产出的水质不能够达到排放标准,“后处理”成为了技术最重要的缺陷。 2 生物自然净化技术 2.1 生物塘 在水中培植大量的生长快速的水生植物就形成了生物塘,这种方法主要是通过水生植物的吸收和收获来讲有机污水中的有机物质带走,从而达到净化水体的作用[3]。在生物塘中增加曝氧系统就会形成氧化塘,能够在生物塘中兼具好氧降解的功能。传统的生物塘存在面积大、处理时间长、出水不合格等缺陷,在不断地改进过程中总结出了解决这些缺陷的几点措施:高效水生植物的培育、实现生物塘综合处理等。 2.2 人工湿地 人工湿地发展的基础是污染灌溉,这种方法投资与能耗都非常低,而且还能够为农作物提供肥力。将污水经过一级和二级处理之后就用于灌溉系统。沼泽、泥潭与水域边缘地带等都属于湿地,水体、这种条件之下发育的土壤、适应这种环境的动植物就组成了整个的湿地环境。人工湿地就是指通过人工建造于湿地功能相似的系统,由于保护水资源与改善水生态环境。人工湿地包括表面流型、潜流型、垂直流型三种,其中垂直流型应用最为广泛。 3 环境生物技术的展望 生物环境技术不断发展的动力与目的都是提高污水处理效率、降低技术应用成本。难降解有机物质、高浓度有机废水和去氮除磷问题是当前有机污水治理的主要难点和方向,是环境生物技术的发展方向。 3.1 实现的工艺优化组合 不同的工艺通过优化组合就能够实现优势互补,是生物降解技术的一个重要的发展趋势。例如好氧降解与厌氧降解实现组合能够克服好氧负荷率小于去氮除磷效果差的缺点,克服厌氧处理时间较长与出水水质不高的缺点。 3.2 与其他技术相结合 环境生物技术的发展需要其他科学技术的配合,要将环境生物技术与其他的技术结合起来才能够提高处理的效果。高效生物技术与光、电的结合能够由于有毒有害难降解有机废水的处理,例如如光催化氧化-生物处理新技术、电化学高级氧化-高效生物处理技术等。环境生物技术不断地与计算机、电子信息等技术的结合,逐渐实现了环境生物技术的自动化与模块化。 3.3 难降解有机物质的处理 在微生物群体中占优势的与降解力较高的菌种都属于优势菌。可以通过自然筛选驯化、混合培养、细胞工程、基因工程等方式来培养优势菌种。这些优势高效菌种能够用来对难降解的有机物质进行处理,是现代环境生物技术的发展热点之一。 3.4 生物传感器 生物传感器能够实现自动连续监测,能够判断污染的发展趋势、探索污染物的转化与降解规律、检测污染物突变的原因、分析污染的来源等。生物传感器的研制对生物环境污染的监测有着积极地作用,使其更加的方便、快捷、灵敏、全面,而且还具有廉价、简单、快速等优点。 4 总结 水领域中应用的技术种类有很多种,每种技术都有各自的优点和适用的范围。环境生物技术主要是利用生物本身或者去其产物来对水污染进行治理,微生物和植物是生物主体,微生物主要是发挥降解功能来净化有机污水中的有机物质,而植物主要是通过吸收功能来实现治理有机污水。这种技术效率较高、投入较大、安全性好、适用范围广,应该在有机废水的处理过程中积极推广。 生物技术进展论文:环境保护工程中生物技术与重要进展 【摘 要】全球范围内的环境问题十分严峻,因此人们对环境保护的重视程度也逐渐提高。党的十八大对生态文明建设做了进一步部署,环境保护是我国建设和谐社会的重要内容。环境保护离不开科学技术的支持,而生物技术在其中起到举足轻重的作用。 【关键词】环境保护工程;生物技术;进展 随着环境保护工程的广泛展开,生物技术的应用已经拓展到各个方面,从单个环境目标治理,发展为全系统的广泛应用。本文主要阐述环境保护工程中生物技术的应用及重要进展进行论述。 1 环境保护与生物技术关系概述 环境保护的涉及面很广,包括空气质量、水资源保护、土地保护、森林保护等内容。由于人类对自然资源的过度开发和不合理利用,环境问题已经日益激化,生物技术作为一项有效的科技手段,对解决环境问题有着积极地作用。在当今资源保护过程中,生物技术已经占有主要的地位,生物净化技术的应用得到广泛认可。 我们享受着经济发展给生活所带来的舒适和方便,却忽视了环境对人类发出的警告。经济发展的代价是环境的严重破坏,随着环境破坏程度越来越严重,人们开始清醒的认识到环境必须要好好治理了。国人环境治理的意识正在不断的加深,生物技术得到了很好地发展,并应用到实际治理污染中[1]。虽然生物技术取得了一定的成绩,但仍然无法高效的解决环境污染问题。因此,我们对生物技术的研究还要继续深入,有效地实现研究成果和工程技术的结合,使之成为成熟的技术并推向市场。 生物技术方向潜力巨大,有很多领域都有新发现,继续挖掘生物技术的潜能,是未来环境治理的主流方法。生物技术的发展给环境保护带来了福音,但是生物技术的应用必须是严谨的,并遵守既定的原则,否则可能会再次对环境造成污染。随着人们生活节奏的不断加快,人们对于快捷方便的生活方式越来越依赖,但是经济发展不能以牺牲环境为代价,人类应该以高效率、低耗能、投入少的方式发展经济。生物技术能够成为经济发展的基本保障,深入研究生物技术,符合我国环境发展的国情。 2 环境生物技术的特点及现状 无数种生物构成了地球的生态系统,依靠这些生物完成了生态系统内的物质循环过程。环境生物技术产生就是利用了物质循环的原理,随着科技的发展生物技术被证明是环境保护的理想手段,这一技术的独特功能在解决环境问题过程中显示出无可比拟的优越性,这充分体现出它是一个纯生态的过程,符合我国可持续发展的战略思想。生物技术对处理环境污染具有很好地作用,同时具有速度快、成本低、效率高、消耗低等优点。因为生物技术来源于自然界中的生物,所以具有无二次污染、反应条件温等显著特点。环境生物技术明显的优势以及其广阔的市场前景,受到了世界各国的高度重视。 目前环境保护对生物技术的应用主要是微生物及其衍生物,少部分生物技术利用植物控制环境污染。目前生物技术是环境保护中应用最广泛、最为重要的技术,其在很多领域发挥作用。大气污染治理、水源污染控制、清洁可再生能源的开发、有毒有害物质降解、 废物资源化、污染环境修复、环境监测和重污染企业的清洁生产等各个方面都有生物技术的身影,并发挥着极其重要的作用[1]。使用环境生物技术处理环境污染物时,最终产物大部分是无毒害且稳定的物质,大部分有机污染物都转化为二氧化碳、水和氮气等。应用生物技术处理污染大多能一步到位,避免了污染物再次转移,因此它可以安全而彻底的消除污染。大部分有机污染物适可作为其他反应的底物,这些有机污染物经过生物转化后变成酒精、沼气、氨基酸、多肽等有用物质。生物转化的技术因此常常作为有机污染物资源化的首选技术。 3 环境生物技术的应用进展 3.1 在治理大气污染和改善空气质量中的应用 雾霾是2014年出现频率非常高的词,整个冬天它都纠缠着我国大部分城市,这样大规的雾霾天气说明我们的空气质量正在急速下滑,大气污染问题已经不容忽视,它已经严重影响人们的生活和身体健康。我国对治理大气污染、空气污染非常重视,生物技术已经应用在大气污染治理上。目前主要采用的方法有生物的吸附、生物的洗涤和生物的过滤等方法[2。生物技术虽然仍需要更大程度的提升,但与传统的废气治理方法相比,生物技术转化废气效果更加明显,而且节省时间,大大提高了工作效率。生物技术对能源的净化和转化更加安全可靠,经过处理的气体不会造成二次污染,甚至可以达到二次利用的效果。 3.2 在改善水体质量,治理水源污染中的作用 生物技术应用最为广泛的领域就是在改善水体质量方面,生物处理是目前水处理技术的重要手段,世界范围内大多都采用这一方法进行污水的处理。我国在污水处理上也会遵循这一趋势,不断研究发展并提升生物处理污水的能力。目前常见的水污染治理的生物技术有活性污泥法、生物膜处理法、稳定塘法、土地处理系统法和人工湿地处理系统法等[1]。生物技术应用突出表现在微生物水处理剂、废水处理、以及生物修复等方面。 3.3 在治理土地污染中的作用 我国针对土壤严重污染的问题,出台了较多政策进行治理。目前我国通常采用物理治理的方法解决土地污染,通过大面积的植树造林,保持水土,启动土壤森林净化循环的作用,避免发生大范围的水土污染和流失。其他物理化学方法以洗脱、吸附)为主 ,不仅投资成本高,而且极易造成二次污染[1]。我国作为农业大国,农业生产对土地的依附性很大,如果不注意土地污染问题的治理,后果不堪设想。但传统方法修复周期过长,治理速度远远不及污染速度,因此必须运用生物技术对土壤污染进行治理,同时保护土壤的有机成分,挽救每况愈下的土地。 3.4 生物技术的其他应用方向 生物转化过程是以酶为反应介质进行的,因为酶是一种活性蛋白,极易受到酸、碱及高温的破坏,所以生物反应的过程必须在常温、常压的环境下进行。生物反应的条件相对比较好达到,因而其投资少、耗能低、速度快好、效果好、操作简便、设备简单。 生物转化代替化学处理可以大大降低反应过程的污染水平,更有利于实现生态化生产或无废生产,从而实现清洁生产的目的。此外,生物反应的产品及副产品大多都是可以加快生物降解,有的甚至是下一次反应的催化剂,且反应产物大多可以作为其他生物的营养源加以利用。用生物反应产物代替一些化学药物、人工合成物、化石能源等,能把产生活动带来的环境污染降到最低,真正使经济发展遵循可持续发展的原理。应用生物技术还可以处理其他方法无法处理的环境问题,比如生物修复技术净化环境,能使受污染的珍贵资源如水资源、土地资源等恢复到健康的水平。 4 结束语 随着经济的不断发展,我国环境问题日益凸显,环境问题亟待解决,现有的生物技术已经不能满足社会发展的需要,因此需要不断挖掘生物技术的潜力,环境治理和技术革新的探索之路还要继续走下去。未来生物技术的研究必须要考虑到经济发展的因素,实现经济发展与环境保护相统一,促进社会进步与环境保护的协调发展。 生物技术进展论文:盐碱化草地恢复技术最新进展 II 生物技术 摘要:盐碱化土地的恢复和治理是人类共同面临的一个难题,解决草地盐碱化问题的根本途径在于恢复植被,改善土壤结构。生物改良技术具有物理、化学和水利改良技术所不具有的优势,如实用性、经济性和可操作性等。羊草、星星草、野大麦是目前进行植被重建时重点选择的品种。基因工程可提高植物的耐盐能力,受到越来越多的关注。 关键词:盐碱化草地;植被重建;生物改良技术 为本文通讯作者几十年来,国家和地方投入大量人力、物力和财力研究改造盐碱地,经历了从单项措施(20世纪50年代以农业改良措施为主、20世纪60年代以水利措施为主)到综合措施(20世纪70年代开始农、林、牧、水全面治理工作)、从小范围试验到大面积推广的过程,在土壤盐分的成因规律和特征、不同灌溉格局下的水盐运行机理、耐盐碱植物的筛选、盐碱地恢复与重建的技术措施等诸多方面,取得了新的进展和突破,收到了较好的治理效果。 1地表覆被 地表覆被可减缓或抑制水分与大气间直接交流,对表层土壤水分蒸发起到阻隔作用,明显减少土壤水分的蒸发,抑制盐分在地表积聚,防止土壤返盐,从而达到改良目的。地表覆盖物可以利用枯草层、作物秸秆等。 11枯草法 枯草混入土壤中,增加了土壤孔隙度,不断释放营养元素,改善了土壤结构和营养状况,使水盐运动发生改变,降低了土壤盐分。枯草在分解过程中释放出大量有机酸,起到了酸碱中和作用[1,2]。在枯草层实验区和光碱斑对照区内,播种了羊草和野大麦,播种量为75kg/hm2,播种时间为6月末。7月10日测得枯草层实验区羊草出苗数为66株/m2,野大麦出苗数为69株/m2;光碱斑对照区羊草出苗数为12株/m2,野大麦出苗数为16株/m2。枯草层实验区的羊草和野大麦出苗率分别为光碱斑对照区的46倍和43倍。到了9月20日枯草层实验区的羊草存留株数为17株/m2,野大麦为20株/m2;而光碱斑对照区的羊草仅存1株/m2,野大麦为3株/m2。有枯草层的羊草和野大麦的保留率分别为光碱斑的85倍和66倍[1]。维持枯草层是草地资源可持续发展和利用的必要条件之一。 12秸秆法 在裸碱地上扦插和平埋玉米秸秆,可以使土壤理化性质各项指标有所改善,土壤表层可溶性盐分明显下降,土壤有机质含量提高,土壤pH值降低。同时,秸秆可以有效地截留一定量的耐盐碱植物的种子,尤其是虎尾草种子[3]。吴泠等(2001)在约05hm2的裸碱斑上,把直径约2cm的玉米秸秆切成25cm长的片段,进行扦插和平埋处理。扦插的行距和列距均为40cm,扦插深度为5~10cm,秸秆的施用量为350g/m2;平埋处理行距为25cm,平埋深度为1~2cm,施用量为320g/m2。实验一年后,两种处理方式都取得了良好的改良效果,其中扦插处理比平埋处理的效果更好。扦插玉米秸秆可显著提高土壤种子库,改良区土壤种子数量为402 010±177 316粒/m2,次生光碱斑土壤种子库为1 010±3 116粒/m2,被截留的种子为植被恢复提供了种源。虎尾草能在玉米秸秆周围存活,每个玉米秸秆周围可生长319±212株,产量可达68 164±38 172g/m2 [3,4]。使用秸秆法,不需要购买大量化学药品和大规模的机械和人力投入,技术相对简单、成本较低[3]。 2植被重建 21羊草 羊草广布于我国东北和内蒙古的草原区,营养价值高、适口性强,同时耐寒、耐旱、耐盐碱、耐践踏,适于调制各种干草,是抗逆性最强、适应性最广的野生优良牧草之一。目前羊草已成为我国北方盐碱化草地改良的主要优良品种之一[2]。播种后羊草形成繁茂的单优群落,主要靠根茎进行营养繁殖,播种后2~3年内应禁止任何利用,以使羊草群体获得充分繁殖生息的时间,增加羊草与其他杂类草竞争的能力。羊草根茎主要分布在土层5~10cm深处,根茎纵横交错,其上又生长较多的细根,地表又被植被覆盖,使土壤深层盐碱不能上返,表层的盐碱还会被羊草的活动所中和或下移,形成新的表土层,植物群落得以稳定。 22星星草 星星草为典型盐生植物,在平原主要生长在碱湖周围和低湿的盐碱斑上,属C3植物。以星星草为优势形成的草地,分布广、数量多,可用于割草又可用于放牧,是盐碱化草地上优良的牧草之一。由于星星草分蘖多,生长郁闭,可以积累、保持土壤的腐殖质,特别是地下的须根系,改善碱土的物理结构,土壤有机质、全氮、全磷含量增加,土壤全钠、全钙、全镁含量不同程度降低,土壤含盐碱量下降,从而达到改良碱斑的作用[5]。种植星星草三年的地块,0~10cm土层的pH值由1078降至875[6]。3年后可作适度放牧利用,并可作为割草场。 23野大麦 野大麦营养价值高,适口性好,抗逆性较强,在pH值85~95的碱性土壤中生长良好,先后在吉林、内蒙古、河北、甘肃、新疆、青海等省区都有栽培。野大麦草丛茂密,叶量大,较长的营养枝上可达86~134片叶。播种第2年后,每年可刈割两次,第1次在6月下旬为宜,第2次在8月下旬为宜。如果刈割后有条件施肥灌水,可大幅度提高产量[2]。 3基因工程 近年来,植物耐盐基因工程研究越来越受到关注,一些与植物耐盐性有关的基因相继被克隆,不同程度地提高了转基因植物的耐盐能力。应用于植物基因工程的耐盐基因主要有:渗透保护性物质合成基因、与水分胁迫相关的功能蛋白编码基因、与信号传递和基因表达相关的调控基因、与细胞排毒抗氧化能力相关的酶基因等[7-9]。 4小结 盐碱化草地恢复是一项长期的、复杂的、系统的、涉及多学科的综合治理工程,也是一个循序渐进、逐步显效的过程,经过多年攻关,该领域研究已取得很大进展。物理、化学、水利等措施易受条件限制,成本高,难度大。相比之下,生物措施成本低、见效快、易推广,能从根本上解决草地盐碱化问题,是盐碱化草地恢复技术的发展方向[10]。在理论和方法创新的支持下,将会不断出现盐碱地恢复的新材料、新方法和新技术,实现草地生态系统的可持续发展。 生物技术进展论文:生物技术在含油废水处理中的应用研究进展 【摘要】本文对含油废水处理工艺中的生物处理技术进行了相关流程和方法的探究,并最终提出了生物深度处理技术这一发展趋势。 【关键词】含油废水;生物技术;过程;深度处理 一、生物处理技术的概况介绍与应用实例 (一)概述 生物处理技术处理含油废水指的是利用在微生物代谢作用下,将分散到水中的原油、有机污染物进行降解处理,使有机污染物质转化为稳定的无害物质,最终完全无机化。近来较普遍应用且相对成熟的生物处理工艺包括好氧生物处理技术和厌氧生物处理技术两大类。顾名思义,所谓好氧生物处理技术,是指利用好氧微生物代谢作用处理含油废水的技术,按所选材料,分为活性污泥法、SBR法、生物膜法、氧化塘法、AB处理法等形式;而厌氧生物处理技术,则是利用厌氧微生物作用进行含油废水处理的技术,按处理设备,分为厌氧接触法、厌氧生物滤池、升流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧生物转盘等处理方法。这两类生物处理技术在有机物负荷、污泥产率,能耗、营养物需要量、应用范围,对水温适应性、启动时间以及处理效果各方面作用不同,相对来说,好氧生物技术在处理效果上较厌氧处理技术好,但两者各有其优缺点,单纯采用一种技术难以达到理想效果。因此,结合使用两种处理技术进行含有废水处理变得较为普遍,遵照分级处理程序,先采用厌氧技术进行初步处理,利用好氧工艺进行处理检验和再处理,以确定合理的技术过程。 (二)实例 学者对含油废水处理技术的综合研究表明,油田污水的处理方法很多,如物理法、化学法等,这两种方法都能够获得一定的处理效果,但存在较多劣势,前者成本高,后者由于投入了化学药剂极易产生二次污染。相比之下,生物处理技术的经济性、适用性最强,对于大规模污水处理收到较好效果。在国内许多油田得到应用,以下对应用该技术的油田及其废水处理工艺作基本介绍:1.胜利油田王家岗废水处理站,该站点建成投产于2002年,利用美国公司菌种,由油田自行设计完成占废水总量约为70%的含油废水处理工程。其技术处理过程为:含油废水—接收罐—两级大罐沉降—溶气浮选—混合池—接触氧化池—沉淀池—计量排放。该站经过生物处理技术的废水指标满足国家废水排放标准。2.大港油田东二废水处理站,该站用美国公司RBC菌种,借助容积为2700m3的接触氧化池每天处理上万立方的废水。其废水处理技术过程为:两级沉降—过滤—隔油—接触氧化池—缓冲池—氧化塘—排放。经处理后的废水符合国家要求排放标准。3.冀东油田高一联废水处理站;该站同样建成并投产于2002年,该工程采用石油大学技术每天实际处理的废水量约3600m3,仅小于设计处理能力400m3,其废水处理技术过程为:两级大罐沉降—过滤—缓冲罐—泵提升—冷却塔—均质池—厌氧池—中沉池—接触氧化池—二沉池—缓冲池—提升—排放。对外排水质的验收报告平均数据进行处理,表明废水排放符合国家标准。 二、含油废水生物处理技术方法 随着油田开采力度加大,采油技术也在不断发展,前后经历了天然能量动力、人工注水方式、改变注入水特性这三次采油变化。目前较普遍采用以人工注水方式保持地层压力,以及通过改变注入水的特性提高采油率的后两种采油方式。由于经电脱水、分离出来的“油田污水”成分复杂,除含原油以外,还溶有各种有害杂质,因此,选取生物处理技术对废水进行处理,方法有:1.曝气生物滤池组合工艺法,该方法是在微生物氧化分解作用,填料及生物膜的吸附阻留作用和食物链分级捕食作用以及反硝化作用下共同完成的。相比传统的活性污泥法,具有生物浓度、有机负荷高,占地面积小,过程简单,成本投入低,抗温性好,菌群组成合理,耐冲击性等优点。包括:1)膜生物反应器—曝气生物滤池法,它能够高效快速过滤超滤膜,同时有效降解高浓度活性污泥生物,且不借助二沉池和污泥回流系统,具有成本小、能耗低以及处理效果好等优点。2)超声气浮—BAF法,在羟基自由基氧化、气泡内高温热解和超临界水氧化三种因素作用下,利用声化学这一边缘科学,在大于20Hz的超声波条件下,提高化学反应速率,超声波有促进有机污染物降解和提高废水的可生化性的功能,但单独应用时去除废水中有毒物质的能力不高。3)A/O—BAF法,此方法模式是“隔油/气浮/二级生化”,处理效果不甚理想。2.氧化沟,氧化沟是在20世纪中期由荷兰开发的一种污水处理工艺,它是在传统活性污泥法的基础上进行改造生成的,污水和活性污泥的混合液可在沟渠形的曝气池中循环流动。其技术过程简单,处理效果良好,排放水达标。3.人工湿地,该方法处理污水最初是借助芦苇之类的人工湿地净化污水,去除其中大量有机和无机物。经过发展,演变为利用基质、微生物和植物,在生态系统的物理、化学和生物协调作用下,通过过滤、吸附、吸收和分解等一些列过程来净化废水,实现废水无害化处理目标。同时通过生物地球化学循环,有利于绿色植物生长。它在出水水质、营养物质去除能力、成本费用、技术含量、综合管理方便等方面具有明显优势。4.氧化塘,将各类微生物和藻类置于氧化塘中,发生氧化反应后,去除有机污染物,使其转变为无机物。研究表明,它对油、酚类有机物、硫化物等的去除效果都较好。5.特种菌类处理,在污水生物处理中,很多细菌具有特殊功能,这些菌类经过分离、培养后,对有机物处理有良好效果。 三、生物处理技术的主要问题及趋势 目前采用高效降解菌的生物深度处理技术在含油废水深度处理领域的研究已取得很大进展,但未来发展中仍存在以下问题,需要重视。体现在:1.由于含油废水所含有机物复杂、繁多的特性,需要结合各种方法,优化各步处理技术,再找出一套综合工艺,满足深度处理技术高效处理废水的要求。2.提高含油废水深度处理器中特殊菌的浓度与活性。在了解含油废水成分组成的基础上,分离、培养各筛选优势菌种,监测该菌的最佳降解条件。根据反馈信息,提高净化效率。3.基于生物工程技术的处理效果,创新技术。提高更有效处理含油废水的可能性。 国外处理采油废水的技术已经由单一利用一种方法转变为多种方法结合使用,出现了物理化学方法与生物技术综合运用,提高了废水处理效率和达标度。而国内多利用二次、三次采油工艺处理废水,相对较落后,不能达到理想的处理效果,为对油田中这种难降解含油废水进行处理,生物深度处理技术成为国内油田采油废水处理技术的发展趋势。 生物技术进展论文:现代生物技术在环境保护中的应用研究进展 摘要 介绍了我国生态环境现状,阐述了现代生物技术在治理环境污染应用方面的优点及其在环境保护中的应用情况,并对其应用前景进行了展望,以期促进现代生物技术在环境保护中的应用。 关键词 现代生物技术;环境保护;应用;前景 随着现代工业技术的迅速发展,我国国民经济社会总体发展速度较快,城市化进程的步伐也日益加快。在经济高速发展过程中,环境问题也随之而来。为了全面建设小康社会,保证国民健康,维护社会可持续、健康发展,必须采取有力措施进行环境保护。因此,积极利用现代生物技术、加强环境保护已经成为人民日益关注的课题。为了实现社会健康、持续发展,实现各类资源的永续利用,环保工作者的首要工作任务就是努力保护和提高环境质量。 1 我国生态环境现状 在我国过去几十年的经济快速发展中,由于片面重视经济GDP的高速发展而忽视了经济发展中的环境保护,导致目前环境状况十分严峻。近年来虽采取了大量控制措施,但环境质量下降的趋势仍在继续。我国是世界上环境污染最为严重的国家之一,由于工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染,造成水体污染严重,无法利用。全国约300个城市工业生产和居民生活用水较为短缺,成为缺水城市,占全国600个城市中的50%;而农村这一情况更加严重,约有1亿人口和2亿头牲畜饮水困难。在广大农村,由于水体和土壤的严重污染,耕地利用效率大大降低,不仅减少了有效耕地面积,而且直接威胁居民身体健康,引发各类疾病[1]。目前的当务之急就是要尽快应用高新技术,综合治理和保护环境,从而有效控制环境污染,保持生物多样性和生态平衡。 2 现代生物技术在治理环境污染方面的优点 由于基因重组技术的发现和应用,一项以基因工程为核心的现代生物技术迅速崛起,并成为高新产业革命的重要标志之一。现代生物技术是以DNA分子技术为基础,包括微生物工程、细胞工程、酶工程、基因工程、蛋白质工程等一系列高新技术。环境生物技术是由现代生物技术与环境工程相结合的新兴交叉学科,是应用生物圈的某部分使环境得以控制,或治理预定要进入生物圈的污染物的生物技术。这一技术在解决环境问题过程中显示出了独特的功能和显著的优越性,不仅充分体现出这项技术是一个纯生态的过程,且从根本上体现了可持续发展的战略思想。在环境的保护和污染治理中,环境生物技术与传统方法相比较,具有明显优势。生物转化技术可以真正实现清洁生产的目的,其充分利用生物过程减少生产中产生的污染,很大程度上代替了传统生产中的化学过程,更有利于实现无废生产,促进了生产工艺的生态化。现代生物技术的发展,尤其是酶工程、细胞工程、基因工程等,提高了生产效率,强化了环境生物处理过程,在工农业生产中应用这些技术,可以降低成本,其高专一性等特性为环境生物技术在环境保护中的应用展示了更为广阔的前景。 3 现代生物技术在环境保护中的应用 3.1 环境监测与评价 近年来,国内外研究较多的是应用PCR技术生物芯片、生物传感器等生物高新技术进行环境监测。Niedrhauser等利用PCR技术检测了食品中的单核细胞生利斯特氏菌(易导致人类脑膜炎)。传统方法至少需10 d时间,应用PCR技术大大缩短了分析周期,对该菌种的分析只需数小时。刘永军等通过设计多种肠道病原细菌的通用引物,运用实时荧光定量PCR方法,实现了环境水体中肠道病原细菌的定量检测[2]。可以预见,PCR技术在检测水体、土壤等环境中的致病菌、指示菌及基因工程菌方面将发挥越来越重要的作用。 近年来,利用生物传感器监测环境中的污染物,日益为人们所青睐。目前,生物传感器具有使用方便、成本低、省时、易制作等优点,如甲烷生物传感器、氨生物传感器、乙醇生物传感器、亚硝酸盐生物传感器、BOD生物传感器等已达到商业化应用水平,在环境监测中的应用前景广阔[3]。 3.2 工业污水和生活废水的处理与净化 工业污水和生活废水中含有多种有毒物质,例如氰化物、酚类、有机汞、重金属、蛋白质、有机酸、醇、醛、有机磷等,这些污水和废水成分构成复杂,净化难度也较大。生物净化污水的常用方法为固定化酶和固定化细胞技术,也就是酶工程技术。国外已经有许多成功的应用经验,利用固定化酶和固定化细胞实现对工业污水和生活废水中无机金属、有机污染毒物的高效处理。例如德国,以共介结合法制成农药降解酶柱,将酶固定于硅珠及多孔玻璃上,从而实现对多种农药的降解,包括对硫磷等,去除率超过95%。而在我国,固定化细胞技术的应用也有了较大发展,主要用于降解合成洗涤剂中的表面活性剂,对于含100 mg/L废水,酶活性保存率和降解率均超过90%。 (1)废水好氧生物处理。活性污泥法是一种应用最广的废水好氧生物处理技术,它是利用某些微生物在生长繁殖过程中形成表面积较大的菌胶团来大量絮凝吸附废水中污染物,并在氧的作用下将这些物质同化为菌体本身组分。活性污泥有着很大的表面积,能够与混合液进行广泛接触,在较短的时间内,通过吸附作用,除去废水中大量的呈悬浮状态和肢体状态的有机污染物,使废水的BOD值大幅度下降。该方法不仅操作简单、方便,而且能使运行管理人员随时了解曝气池中活性污泥的浓度和泥质情况,从而掌握和控制整个工艺的运行参数,通过确定稳定的污泥沉降比值,从而达到高效污水处理的效果[4]。 (2)废水厌氧生物处理。厌氧生物处理又称厌氧消化,是在厌氧条件下由许多种微生物的共同作用,使有机物分解并形成甲烷和二氧化碳的过程。其过程包括水解发酵阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。由于厌氧处理能量需求低,污泥产量低,能分解好氧生物所不能分解的微生物,因此这项技术也被广泛应用于当今废水处理方面,并达到了预期的效果。 3.3 污染土壤的生物修复 土壤污染也是较为严重的环境污染问题之一,其最主要表现形式是土壤板结沙化、重金属污染,导致土壤无法利用,威胁农业生产。利用生物修复技术治理土壤重金属污染,主要是通过酶促反应等生物作用,对土壤中的重金属进行固定,由于重金属元素的化学形态发生了改变,其移动性也相应降低,通过有针对性的生物对其吸收、代谢,可以削减土壤中重金属的含量,达到净化土壤和降低毒性的目的。其中应用最广的属低温微生物修复技术,重金属的低温微生物修复是利用低温微生物的生物活性,对重金属亲和吸附或转化为低重金属的污染程度。此外,污染土壤经过生物修复过程后还可以增加土壤有机质的含量,激发微生物的活性,由此可以改善土壤的生态结构,这将有助于土壤的固定,遏制风蚀、水蚀等作用,防止水土流失等[5]。 3.4 白色污染的处理和消除 我国每年产生的塑料垃圾数量十分巨大,对环境的破坏程度也十分严重,城乡废弃塑料袋和农用地膜在土壤中几十年都不分解,是形成环境污染的主要污染物之一,利用现代生物技术广泛分离可以降解塑料的微生物群。对塑料制品中的主要成分聚酯分子结构进行破坏,从而消除污染物质。日本及德国已经开展了相关研究,利用细菌生产塑料,通过基因工程方法,对细菌生产聚合物的功能基因进行分离和重组,实现多功能塑料的高效生产。英国在这方面的应用已经实现了产业化,利用微生物生产的塑料深受消费者欢迎,尤其是受到生态环境保护者的青睐。在应用现代生物技术治理白色污染的同时还应大力推广可降解的塑料制品和地膜的应用和研发,从根本上解决白色污染。 3.5 化学农药污染的消除 据估计,我国每年大量使用农药后,仅有0.1%左右的农药可以作用于目标病虫,99.9%的农药则进入农业生态系统,并在食物链中不断传递、迁移,对长期生活在农业生态系统中的人类构成危害,同时也对大气、水源造成污染。为了解决这些问题,人们致力于研制安全有效的方法,也取得了相应的进展。一方面是利用微生物对农药的毒害残留成分进行降解,消除其不利影响。微生物通过其生化途径,分解农药成分,形成无害产物,如CO2和H2O,从而实现无副作用的农药污染治理。另一方面应全面推广生物农药,从源头上消除农药对环境的污染。生物农药,主要是利用某些特殊微生物或微生物的代谢产物所具有的杀虫、防病、促生功能。其有效功能成分完全存在和来源于自然生态系统,是一种来于自然、归于自然正常的物质循环方式,它的最大特点是极易被日光、植物或各种土壤微生物分解。因此,可以认为它们对自然生态环境安全、无污染。英国科学家利用一种叫绿僵菌的真菌杀灭蝗虫,已经取得良好效果。目前,国际上真菌杀虫剂的开发研究方兴未艾,发展迅速[6]。 3.6 微生物脱硫治理空气污染 煤炭直接燃用时将排放出大量的SO2等有害气体,造成大气污染,并由此引发酸雾、酸雨,破坏生态平衡,危害人类健康。据北京环保局计算,2010年北京市仅燃煤每年排入大气的SO2就高达26万t。生物学家利用微生物脱硫,把Fe2+ 变成Fe3+,把单体硫变成硫酸,取得了良好效果。如日本中央电力研究所从土壤中分离出一种硫杆菌,它是一种铁氧化细菌,能有效除去煤中的无机硫。目前,在美国和德国已建成2个实验室规模的连续生化脱硫试验装置。4个欧洲研究组织在意大利撒丁岛已建成一套工业规模的中试连续生化脱硫装置。这些研究已经取得了很大的进展,获得了许多有价值的数据,为朝着工程应用方向发展奠定了基础。微生物脱硫技术简单,成本低,更为重要的是符合“源头防治”的环保新理念,比“末端治理”(污染产生后再治理)效益高,是很有前途的大气污染治理方法[7]。 4 发展前景 我国是一个发展中大国,改革开发30余年来,我国经济总量已居世界第2位,但经济持续高速增长的同时也伴随着严重的物质资源过度滥用和生态环境的严重破坏。现代生物技术作为一种有效的环境污染治理措施,受到越来越多的关注,其在环境生物监测、污染治理、生物修复等方面都得到了广泛的应用,并取得了很好的经济效益和社会效益。更新环保理念,积极借鉴发达国家先进的现代生物技术,对适合我国国情的新技术要加以引进、消化、吸收、创新,大力发展现代生物技术,是我国推进循环经济、实施可持续发展战略的重要组成部分,也是实现全面建设小康社会的宏伟目标,推动整个社会走上生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展之路的重要技术保障。随着现代生物技术研究的进展和人们对环境问题认识的深入,人们已越来越意识到,现代生物技术的发展为根本上解决环境保护问题 提供了无限的希望。现代生物技术的迅猛发展无疑将会推动环境保护理论及技术的日臻完善,为人类治理和保护环境提供更多可行、可用、有效的方法。 生物技术进展论文:环境保护工程中生物技术与重要进展分析 摘 要:随着全球范围内对环境保护的高度重视和越来越严厉的环境法,市场对环境生物技术的需求越来越广泛。同样,随着环境生物技术的进展和市场开拓,其应用已从单个的环境目标治理,发展为广泛应用于环境保护的各个方面。本文主要阐述了环境保护工程中环境生物技术的特点,并针对环境生物技术的重要进展进行分析论述,仅供参考。 关键词:环境保护;环境工程;生物技术 环境生物技术已不单纯是一种污染治理技术,而已开始影响到包括其他行业的产业政策,促进各工业部门逐步以生物过程替代传统的化工过程,如利用生物酶制剂在造纸行业中,进行生物漂白,减少甚至彻底替代化学漂白,并最终在造纸工业中实现完全的生物制浆和生物漂白,彻底解决严重污染我国水环境的造纸黑液问题,使许多污染行业的工业生产真正进入无污染的清洁生产的轨道。 1 环境生物技术的特点 生物是构成生态系统的要素,生态系统内物质循环主要是依靠生物过程来完成的。科技的发展也充分证明生物技术是环境保护的理想武器,这一技术在解决环境问题过程中所显示的独特功能和显著优越性充分体现在它是一个纯生态过程,从根本上体现了可持续发展的战略思想。生物技术在处理环境污染物方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显著优点,加之其技术开发所预示的广阔的市场前景,受到了各国政府、科技工作者和企业家的高度重视。 目前生物技术应用于环境保护中主要是利用微生物,少部分利用植物作为环境污染控制的生物。生物技术已是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术,其在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、污染环境的修复和污染严重的工业企业的清洁生产等环境保护的各个方面,发挥着极为重要的作用。应用环境生物技术处理污染物时,最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质,如二氧化碳、水和氮气。利用生物方法处理污染物通常能一步到位,避免了污染物的多次转移,因此它是一种消除污染安全而彻底的方法。大部分有机污染物适于作为底物,一些有机污染物经生物过程处理后可转化成沼气、酒精、生物蛋白等有用物质,因此,生物处理方法也常是有机废物资源化的首选技术。生物过程是以酶促反应为基础的,酶是一种活性蛋白,生物反应过程通常是在常温、常压下进行的,因而投资省、费用少、消耗低、效果好、过程稳定、操作简便,同时,它还可和其他技术结合使用。生物过程代替化学过程可以降低生产活动的污染水平,有利于实现工艺过程生态化或无废生产,真正实现清洁生产的目标。另外,生物技术的产品或副产品基本上都是可以较快生物降解的,且都可以作为一种营养源加以利用。用生物制品代替一切可以取代的化学药物、化石能源、人工合成物等,有助于把人类活动产生的环境污染降至最低程度,使经济发展进入可持续发展的轨道。利用环境生物技术可治理用其他方法难以处理的环境介质,即用生物修复技术净化环境,使受污染的宝贵资源如水资源、土壤等得以重新利用,同时还可进一步强化环境的自净能力。 2 环境生物技术的重要进展 环境污染不但影响了国民经济的可持续发展,甚至已威胁到人类的健康、智力乃至生存,因此全球各国近几年都在寻找新的途径和方法,以治理和解决环境污染问题。我国是一个发展中国家,经济水平和科技总体水平离国际发展水平仍有相当差距,这就要求我国在科技发展特别是环保高科技发展上,需跟踪国际前沿,与国际同步开发未来可能应用的高新技术。以下介绍几项已接近产业化的环境生物技术。 2.1 高硫煤微生物脱硫技术 我国是一个发展中国家,开发廉价的、操作简便的煤脱硫技术,将具有深远的经济和环境保护意义。与现有的物理、化学法相比,微生物洁净技术具有投资低、操作简便、反应条件温和、不产生新污染,并可和现有的物理洗煤过程相结合,脱除其中的灰分,而煤基本无损失,且可提高煤的燃值等优势。 煤的微生物洁净技术主要是脱硫、脱尘。煤炭中的硫分主要包括有机硫和无机硫、无机黄铁矿硫以及少量的硫酸盐硫。其中,有机硫分、黄铁矿硫FeS2较易去除,早期的研究主要利用一些自养菌在几天时间里将黄铁矿氧化分解成铁离子和硫酸,硫酸溶于水中而排出。虽然该方法脱硫效率较高,可去除90%的无机硫,使某些煤的含硫量降至1%以下,但处理的时间较长,并要求较大的反应器容积和较细的煤炭粒径。 为提高脱硫效率,近年来研究人员把选煤技术之一的浮选法和微生物处理相结合,即把煤粉碎成微粒与水混合,并将微生物加入溶液中,让微生物附着在黄铁矿表面,使其表面变成亲水性,能溶于水。在浮选中其难以附着在气泡上,下沉至底部,从而把煤和黄铁矿分开。由于它仅处理黄铁矿的表面,因此脱硫时间只需数分钟即可,从而大幅度缩短了处理时间,可脱除无机硫约70%。另外,该法在把煤中的黄铁矿脱硫时,灰分也可同时沉底,所以也具有脱去灰分的优点。目前,浮选法微生物脱硫已成为国际上洁净煤技术开发的热点。 2.2 造纸工业生物制浆和生物漂白技术 造纸工业中的制浆和漂白工序是污染物产生的主要工序。与化学法相比,虽然机械法制浆纸浆得率高,可节省大量林木资源,但能耗很大,成品纸强度等质量性能不如硫酸盐浆,因而限制了这项技术的发展。生物技术可以帮助解决这问题,其中以生物制浆与生物漂白为最具优势,采用生物制浆与生物漂白可以有效减少蒸煮黑液和漂白废液的产生。利用微生物与微生物酶类进行生物制浆与生物漂白具有很大的优势和潜力,因为微生物极易生长繁殖,酶催化反应具有高度专一性,反应条件温和,并且高效无污染。 木质素是造纸工业中有效利用纤维素的最大障碍。传统的化学漂白法是采用多段的氯/二氧化氯漂白及碱提取来去掉木质素,在废水中会有大量含氯的、致癌致畸的物质,如呋喃、二恶英等,造成严重的环境污染和生态破坏。将生物预漂白技术引入制浆造纸工业中,用木聚糖酶对纸浆进行预漂白,至今,用于生物预漂白的木聚糖酶已经经历了三代的发展。目前,对第三代木聚糖酶的研究与应用正进入高峰期,采用基因工程与蛋白质工程手段获得性质优良的耐热耐碱木聚糖酶已成为各相关实验室的研究热点,期望不久的将来重组酶会更有效地应用于漂白工艺中。未来生物制浆和生物漂白的技术突破将使造纸工业摆脱污染,实现清洁生产。 2.3 污染土壤的生物修复 人类的生产活动,当代工业的迅速发展,大量的人造化学物质排放入环境中,对资源和环境构成越来越严重的破坏。化石燃料的开采和使用,工业三废的排放,给我们赖以生存的环境造成难以估量的污染,不仅制约了经济的发展,而且影响到人类的健康和生存。 针对严重污染的土壤,我国尚未采取大规模的治理措施,仅在少数地区开展了治理,并以物理化学方法(如洗脱、吸附)为主,不仅投资成本高,而且也造成了二次污染。对全国范围的污染环境进行修复,若采用传统方法,即使考虑劳动力相对便宜的因素,其投资规模将仍然非常庞大,如采用生物修复技术,不仅其投资规模大为缩小,而且还没有二次污染。综上所述,环境污染的生物修复技术是我国今后治理环境污染必须发展的生物技术,更具有广阔的市场和发展前景。可预见,在21世纪,生物修复技术将成为我国生态环境保护领域最具有价值和最具有生命力的大面积污染的优选生物工程技术。 生物修复技术是80年代以来出现和发展的清除和治理环境污染的生物工程技术,其主要利用生物特有的分解有毒有害物质的能力,去除污染环境如土壤中的污染物,达到清除环境污染的目的。实践结果表明生物修复技术是可行的、有效的和优越的,此后该技术被不断扩大应用于环境中其他污染类型的治理。生物修复是采用诸如提高通气效率、补充营养,投加优良菌种、改善环境条件等办法来提高微生物的代谢作用和降解活性水平,以促进对污染物的降解速度,从而达到治理污染环境的目的。 结束语 目前,我国的环境生物技术处于刚刚起步阶段,该技术的进一步开发需要得到社会、同行及主管部门的广泛支持,大力开展以污染控制生物技术为主体的环境生物技术的研究,将大力推进生物技术在环境保护中的应用,并将通过生物高技术的发展带动整个环保科技的发展,解决我国目前和未来面临的严峻的环境保护问题,并为环保市场提供高品质的环境保护高技术,应该充分认识到环境生物技术开发对我国环境保护和社会、经济发展的重大意义。
中药制药论文:高新技术在中药制药领域应用的分析 摘 要:如今,人们对于中药制药质量要求越来越高,这也使中药制药面临了巨大的机遇和挑战,越来越多先进科学技术与专业设备出现在中药制药市场中。然而,我国目前中药制药领域中,高新技术得到了广泛的应用,高新技术的出现,不仅大大提高了中药制药生产的效率,还能够有效保障药品的安全卫生质量,对于中药制药行业的稳定发展有着重要的作用。因此,本文就具体介绍了高新技术在中药制药领域中的应用,并对其中存在的一些问题进行分析,总结出以下几点注意事项。 关键词:高新技术;中药制药;应用;分析 目前,高新技术受到了中药制药领域的高度重视,被广泛应用于中药制药过程中,取得非常好的效果。但是,就我国目前高新技术水平而言,虽然取得了一定的发展与进步,可总体来说尚不成熟,在实际的中药制药领域的应用中,仍旧存在很多的问题和不足,使得药品质量无法得到充足的保障,严重影响了中药制药的生产效率,这无疑会对中药制药领域产生一定的冲击。因此,本文以高新技术在中药制药领域的应用为主要内容,加少了几种不同类型的高新技术,提出一些自身的观点,仅供参考。 1 高新技术在中药制药工程中的应用与分析 1.1 泡制全浸润工艺与装备 一般情况下,我们对于中药的认识只存于表面,并不了解中药具体的制药过程。但是,在实际的中药的生产过程中,制药工艺非常繁琐,难度较大,这也导致大多数中药在制药过程中发生一些问题,使得药品的治疗效果受到一定的影响。其次,中药浸润工序是整个中药制药过程中最为关键的环节之一,制药人员必须要对浸润时间进行严格的控制,不能过长,也不能过短,充分保证药品的质量。因此,我们可以将先进的高新技术与设备应用到中药的泡制全浸润工艺中,以此来简化复杂的制药工艺,从而有效的降低制药生产工作的难度。此外,制药人员要对不同类型的药物进行分别处理,更根据药物的性质采取适合的制药工艺,并制定合理的浸润时间。 1.2 动态提取技术 结合目前我国中药制药生产过程现状而言,其中还存在很多的弊端,尤其是在进行重要药物的提取过程中,制药人员依旧延续了传统陈旧的提取方法,施工设备也非常滞后,这就导致药物的提出率不高,并不能发挥很好的治疗效果,从而严重制约了我国中药制药领域的发展。那么,如何才能提高中药的使用率,达到良好的治疗作用呢?那就必须将动态提出技术应用于中药制药的生产中,并对滞后的设备进行及时的更新,这样不仅能够充分保障药物的提出率,还大大提高了药物的使用率,使得我国中药制药领域真正满足于现代社会发展的需求。 1.3 仿生技术 仿生技术是从生物药剂学的角度模拟人口服给药及药物经胃、肠运转的原理,将药物研究与分子药物研究相结合,为经消化道给药的中药制剂设计的一种新的提取工艺技术。中药材粉末在一定的pH酸性水溶液提取,然后再用一定PH碱性水溶液提取,选择pH的最佳值和其他一些辅助条件和工艺参数。它主要是以生物学的相关理念为基础,从而对药物特性进行相应的分析,通过人体环境模拟的办法,来对中药药物生产的相关内容进行详细的分析和了解。而且在药物提纯的过程中,人们也可以采用仿生技术来对其进行相应的处理,从而使得药物在提取的过程中,药材的利用率得到了进一步的提升。 1.4 生物酶技术 与上述仿生技术使用一样,生物酶技术是借鉴了生物工程技术的酶工程技术来实现对中药的提取。生物酶是一种具有特殊催化性质的高效催化剂,大多数酶的主要构成成分是蛋白质,利用这项技术的优点在于,一方面多数植物中药的有效成分主要是靠生物酶的作用才能实现将其溶解出来,同时还可以借助酶的运输将药物的有效成分作用于细胞内部发挥药效。另一方面中药材在经过提取后其中还是含有一定量的杂质,如大分子的多糖、蛋白质、胶质类等,这些物质通过生物酶的催化都会将其降解而挥发出去。但是在使用生物酶技术时要注意,由于中药材包含的领域十分的广阔,包括了植物、动物、矿物质等物质,生物酶具有专一性,一种酶只能催化一种物质。 2 中药制剂应用高新技术应注意的问题 2.1重要活性成分或药物配比的关系 一种中药的发现,其中活性成分和要用部位的确定和使用,使之进一步成为确定的药物很重要,但是研究清楚每一味中草药植物中所含有的活性成分的种类、用药部位之间的量效关系在医学研究领域有着更重要的意义,因为这种研究和最终各项理论的确定为人类利用中药开拓了广泛的药物资源。目前,我国中医中药药性和药味组成之间的关系研究主要是从哲学的辩证态度的分析进行的,缺乏相关药物之间量效方面的深入研究。因此,我们在继承和发扬我国传统中医中药理论和处方方剂的基础上,要从理论研究与实验方式相结合的方式进行发展和研究。 2.2 中药产品的内在质量和技术含量问题 目前我国中药制药生产过程中常常出现农药超标、化学成分过多等质量问题,这些药品一旦投入市场中,将会极大威胁人们的身心健康,甚至还会引发其他的并发症,后果不堪设想。虽然现代中药制药领域中引入了更多的高新技术和施工设备。但是,中药产品内在质量问题仍是中药制药行业非常关注的问题,还需要相关技术人员更加深入的研究和开发,不断加强和完善高新技术,进一步提高高新技术水平,促进中药制药领域长期稳定的发展。因此,中药制药行业要高度重视中药产品内在质量和技术含量问题,对于农药超标和化学成分较高的中药药材进行分析调查,充分保障药物的使用质量,达到理想的治疗效果,从而大大缓解了患者的病痛情况,为我国中药制药行业做出巨大的贡献。 2.3 应用现代检测技术控制 为了提高中药制药产业的生产技术和质量控制水平,大力发展想指纹图谱技术和其他的相关控制技术是十分有必要的,在未来应采用更加先进的高新技术,例如薄层色谱、高效液相色谱、并与二极管阵列检测器、质谱联用等。 3 结束语 综上所述,可以得知,高新技术的出现,对于中药制药领域的生存和发展起到了重要的作用,不仅提高了中药制药的生产效率,还充分保障了药物的质量,减少了繁琐的制药工序,打破以往传统的中药制药生产方法,采取更多先进的制药技术,加大对高新技术的推广和应用,及时对制药设备进行优化和更新,使其能够充分满足于现代社会发展的需求,对药物内在质量进行严格的质量把关,根据不同类型的药物,采用适合的高新技术,确保药物能够起到绝佳的治疗效果,从而进一步提高我国高新技术水平,促进中药制药领域长期稳定的发展。 中药制药论文:中药中残留农药在制药工艺中的归属与去除 【摘要】目的:为了对三种不同提取技术状态之下人参药品之中所存在的农药残留归属进行了探讨。方法:采用水煎煮工艺及95%乙醉,50%乙醉加热回流工艺对人参有效成分进行提取后,用毛细管气相色语法测定煎煮(提取)液中的有机氛农药含量。结果:以95%醉提溶出率最高,50醉提溶出率次之,水煎过程溶出率最少。结论:醉提对中药材中有机氛农药有较高的溶出率,而水煎煮过程对中药材中有机氛农药的溶出率很低,残留农药大部分随药渣去除。因此情况允许的条件下应尽量采用水煎工艺提取药材中的有效成分,必须采用醉提工艺时应考虑去除提取过程伴随溶出的残留农药,以避免残留农药可能的安全风险。 【关键词】人参;有机氛农药;气相色谱;溶出率;提取转移率 人们在药物服用过程中,所涉及到的传统汤剂以及中成药,实质上都是利用醇提、水提等方式来提取出在中药材之中所存在的活性成分。下文主要是以人参根茎类的药材来作为测试样品,该药物在经过了醇提以及煎煮等不同的处理之后是,对其提取物之中所含有的有机氯农药残留溶出量进行测定,通过该措施,来我国中药药材之中残留农药处理研究工作提供科学合理的研究依据。 一、仪器与试荆 1.仪器。Agilent(6890N型)气相色谱仪(配备63Ni电子捕获检测器)、DB-1701石英毛细管柱(美国Agilent公司);索氏提取装置;回流装置,实验室组装;NE-1真空旋转浓缩仪(Eyela日本);离心机(丹东,82-1);电子分析天平(sartorius);HH-Z2水浴锅;电热套(河北新兴电器厂);群力TDGC-1调压器(北京调压器厂)。 2.试剂、材料。丙酮、石油醚、浓硫酸、乙醇均为北京化工厂分析纯,提取用水均为双蒸水。 农药标准品:六六六(Benzene Hexachloride,BHC),包括a -BHC ,p-BHC,y-BHC,S-BHC四种异构体;滴滴涕(dichloro-diphenyl-trichloro ethane,DDT),包括p,p'-DDE,p,p'-DDD,p,p'-DDT, o,p'-DDT四种同系物;五氛硝基苯;四氯硝基苯;七氯;环氧七氯;抓丹;艾氏剂;硫丹,包括a一硫丹、p一硫丹两种异构体,均购自sigma公司,纯度 98%。配制成0.02p,g-mL-,的农药标准品。 在该试验之中,所使用的所有人参提取药材,都是在大量的测试样品之中,选择具有农药残留量最高的药品来进行的测试,同时,所选择的试验药材之中所含有的农药,几乎已经包含了所有可能被检测出来的不同种类的农药。 二、方法与结果 1.三种有效成分提取工艺 (1)水煎。精密称取充分混匀后的人参样品l0g,置于圆底烧瓶中,100mL蒸馏水浸泡半小时,首煎30min先武火煎沸腾,再改用文火保持沸腾状态),倒出首煎药汤。待稍冷却,加人60mL蒸馏水,复煎30min,方法同首煎。倒出复煎药汤。合并两次药汤,即得水煎药汤,此工艺过程为模仿通常的中药汤剂的煎煮过程。 (2)95%醉提。精密称取充分混匀后的人参样品Sg,加人SOmL95%乙醇,在800℃水浴锅中回流提取1h,倒出首提药汤。待稍冷却,加人30mL95%乙醇,回流1h0倒出复提药汤。合并两次药汤,即得95%醇提药汤。 (3)50%醉提。精密称取充分混匀后的人参样品Sg,加入SOmL50%乙醇,在800℃水浴锅中回流1h,倒出首提药汤。待稍冷却,加人30mL50%乙醇,回流1h。倒出复提药汤。合并两次药汤,即得50%醇提药汤。 2.有机氛农药含量测定 (1)色谱条件。DB-1701石英毛细管柱(30mx0.32mmx0.25wm,Agilent公司),载气为高纯氮气(纯度 99.999%),流速1.2mlJmin。进样口温度2000 ℃,进样口恒压8.即si,检测器温度3000℃,不分流方式。柱升温程序:初始温度为100℃,以250℃/min升至1900℃后,保持1min,以30℃/min升至2200℃后,保持2min,以100℃/min升至2700℃后,保持l0min。出峰时间为32.4min0进样量1wL,外标法定量,不分流进样。 三、讨论 在中药药材之中所出现的农药残留超标过量的情况下,有相当一部分研究学者针对中药药材农药残留量进行了大量的研究,但是针对经过提取之后的萃取成分所具有的农药残留量却没有进行针对性的研究。本篇文章主要是对药材在实际制药提取过程中的各个工序进行模拟,依据模拟所提出去的活性物质有机氯农药的含量,来对溶出率进行阐述,并且得出了以下几个方面结论。 在对中药药材进行提取的过程中,所使用的提取方式不同,其有机氯农药残留的溶出率也有着极大的不同,例如在使用乙醇提取法的过程中,其有机氯农药经过处理之后,拥有的溶出率较高,并且溶出率的提高是随着提取过程中的乙醇浓度的不断提升而提升,实现这一效果的主要原理就是由于有机氯农药能够充分溶解在极性数值较小的溶剂之中。并且从大量的研究结果来看,有机氯农药自身所具有的溶出率,在随着药材的增加而持续不断的提升。但是在实际操作的过程中,依据大量的档案记录情况来看,有机氯在乙醇影响之下所产生的实际结果,事实上和实验室所得到的结果有着一定的差距。在进行全面分析的过程中,可以明显的发现以下几个方面的原因:文献之中所存在的溶解程度,事实上都是在完全常温的状态之下来进行相应检测并且计算得出的,而在本文对有机氯溶出率进行模拟实验的过程中,其实验过程中所采用的模拟工艺条件是使用的800℃水浴,而在这一过程中,有机农药所呈现出来的溶出率是随着温度的提升而不断的提高;本次实验的过程中,其人参药材之中所包含的有机氯农药所具有的含量,达到了PPB的级别,但是在150ML的乙醇之中所呈现出来的溶解程度,却远远没有达到一个完全饱和的状态下;有机氯农药之中所包含的大量有效成分,在实际溶出的过程中,起到了极其重要的协同性效果,也就是说,只有有效成分的存在,才能够促使有机氯农药能够更好的溶出。 即便是使用完全相同的提取工艺,其中所存在的不同有机氯农业,也同样会直接呈现出不同状态的溶出率。导致这一现象出现的主要原因就是由于其中的有机氯农药所具有的性质,直接影响到了具体的试验结果。根据上文的试验结果来看,其中所包含的有机氯农药溶出率排序,由低到高的顺序主要为:BHC 结语 综上所述,依据本篇文章的实验理论,能够通过试验的结果来得出:在对如果更高的提取药材之中所存在的有效成分进行更高效提取的过程中,务必要针对药材的溶出率降低进行全面深入的研究,此外,还应当尽可能的减少有机溶剂在这一过程中的所进行的提取操作,而直接使用水提的方式来对药材之中所存在的活性成分进行提取。 中药制药论文:高新技术在中药制药领域应用的分析和探讨 【摘要】进入二十一世纪以来,在我国经济体系飞速发展的情况下,各个行业领域都得到了极大的发展。尤其是在我国的药品制造行业发展中,高科技技术的应用,促使我国的制药生产力得到了极大的提升。但是就我国的中药领域制药技术所呈现出来的现状观察来看,其中还存在着大量的问题没有加以解决,如果说这类问题无法加以解决,那么就必然会导致中药制药发展出现错误。本篇文章主要针对高新技术在中药制药领域之中的应用进行了全面详细的分析和探讨,以期为我国的重要制药领域发展作出贡献。 【关键词】高新技术;中药制药;领域;分析 在中药的制药领域中,从理论上来说,利用高新技术来进行生产,能够使得生产能力和质量都得到极大的提升,尤其是提升中药制药的高效性,高新技术能够起到良好的稳定、可靠性作用。同时,在实际利用高新技术的过程中,务必要对其中所涉及到的各方面技术加以改造,从而促使技术能够更加适合中药的制药生产。下文主要针对高新技术在中药制药领域之中的应用进行了全面详细的分析和探讨。 一、高新技术在中药制药工程中的应用与分析 1.泡制全浸润工艺与装备 中药制剂实际生产的过程中,主要是将中药进行清晰、切片、制造等几个繁杂的工序处理之后,再将其制造成为相应的药片,通过该方式进行生产的制剂可以直接使用在临床疾病的治疗过程中。而在中药制剂的制造加工过程中,所涉及到的最为重要的侵润工序,便是其中所涉及到的极为重要的环节,其侵润的具体时间不能够过长,也不能过短,要根据不同药材的特性进行把握。如果说应用高新技术来投入到重要制剂之中进行生产,其高新技术能够直接依据不同药材的不同特性、药性、部位等来对侵润的具体时间、温度进行调控。 2.动态提取技术 在中药的制药生产领域之中,药物的提纯技术,可以说是关乎药品质量高低的一个关键操作环节。就目前来说,我国使用极为广泛的技术便是利用水、乙醇的方式来进行沉降提纯,但是这类生产方式从目前的行业领域上来说,其设备较为落后,药物实际的提纯效率极低。而为了能够使得中药制药领域发展能够得到提升,使得提纯的成分和效率能够更加的充分,就必须要最大化的对药材本身进行利用,就必须要针对制药过程中所使用的相关技术进行提升结合,避免技术过于落后。动态提取技术技术在实际应用的过程中,实际上就指在进行提取的过程中,添加入适量的药材,同时采用机械化的方式来应用循环技术,这不仅能够切实有效的提升药物液体之中所存在的溶解程度,还能够在进行动态处理的过程中保持药物浓度差在一个合理的范围之内,从而最大限度的提升药物所具有的溶出效率。 3.仿生技术 仿生技术是从生物学上借鉴而来的一项技术,主要是指从生物药剂学的基础上,模拟药物在人体环境下经过整个身体机能的运作原理,将药物研究和分子技术的药物研究相结合,为药物服用后经过人体消化道和胃部给药的重要制剂设计开发的一种新的药物提纯的生产工艺。其基本原理是根据中药制剂在不同的酸碱环境不同的溶解度为标准,在一定的酸性环境下对其药物成分进行提纯,然后在用一定碱性的水溶液进行中和提纯,选着最佳的酸碱值,借用其他的提纯方法和辅助条件实现药物的提取。 4.生物酶技术 与上述仿生技术使用一样,生物酶技术是借鉴了生物工程技术的酶工程技术来实现对中药的提取。生物酶是一种具有特殊催化性质的高效催化剂,大多数酶的主要构成成分是蛋白质,利用这项技术的优点在于,一方面多数植物中药的有效成分主要是靠生物酶的作用才能实现将其溶解出来,同时还可以借助酶的运输将药物的有效成分作用于细胞内部发挥药效。另一方面中药材在经过提取后其中还是含有一定量的杂质,如大分子的多糖、蛋白质、胶质类等,这些物质通过生物酶的催化都会将其降解而挥发出去。但是在使用生物酶技术时要注意,由于中药材包含的领域十分的广阔,包括了植物、动物、矿物质等物质。 二、中药制剂应用高新技术应注意的问题 1.理论与实践相结合研究重要处方中的重要活性成分、部位或药物配比的关系 从一种中药之中,能够极为明显的发现其中所存在的重要部分以及所包含的活性成分,通过这一方式来确认药物自身所具有的重要性,是极为关键的环节。但是要对所有中药材所具有的成分、用药部分进行量效的确认,是医学研究过程中,必须要加以重视的一个问题。由于这方面的研究和涉及到的理论体系对于中药的制药发展来说,有着重大的联系,所以,我国目前在对中药自身的药性成分以及药味等方面进行研究的过程中,都是直接利用辩证的形式来对药物资源的应用途径进行分析,但是却没有专门针对各个不同药物之间所存在的量效进行切实的研究。因此,中药制剂在发展的过程中,务必要采取实验与理论相结合的方式,并且要在我国传统的中药处方以及医学理论上来进行发展研究。 2.中药产品的内在质量和技术含量是至关重要的问题 切实有效的解决这一问题的主要方式,就是对药物提取的过程中对所涉及到的各项标准进行强化、完善。就目前来说,我国在中药制药领域之中,极易出现的农药超标、中药制剂超标、中药生产效率控制等方面的现象,已经得到了极大的改善,也正是这方面的改善工作,才使得我国的中药制药生产得到了提升。但是仍然还存在着尚待解决的问题。中药制剂的质量可控的重点工作就是中药处方各中药制剂的药性如何确定、如何检测,除了采用指纹图谱技术之外还需要我们研究更为实用的新技术。农药残留问题和重金属超标问题应该从药材的种植源头抓起,中药制剂的理化性质包括溶解率、缓释等问题的改进和药物易吸湿、霉变的稳定性问题必须依靠先进的技术和可靠的设备得以改变。对于中药制剂在药性的最大化保留和药物性质的稳定问题上应尽量采用新技术和新设备进行生产,而固体制剂应该改变以往的传统的生产模式,同样应该采用高新技术和先进的生产设备,例如新制粒技术、包衣技术、固体分散技术、包合物技术、包囊技术等。 3.应用现代检测技术控制中药质量在当前的中药制药领域中 为了提高中药制药产业的生产技术和质量控制水平,大力发展想指纹图谱技术和其他的相关控制技术是十分有必要的,在未来应采用更加先进的高新技术,例如薄层色谱、高效液相色谱、气相色谱、毛细管电泳、并与二极管阵列检测器、质谱联用等。 三、结语 综上所述,在中药制药领域飞速发展的的过程中,其高新技术、设备的应用范围还会持续不断的扩大。而中药只要领域之中所使用的各方面技术,能够对于中药制剂的生产提供更高的生产效率以及质量,这对于中药制剂的繁荣发展来说,有着极其重要的作用。 中药制药论文:中药制药现代化和中药药剂学的发展讨论 【摘要】 中药作为中华民族优秀的文明成果, 造福了千千万万华夏儿女。在我国医药大发展的背景下, 中药制药的现代化和中药药剂学的发展也日益受到瞩目。中药制药现代化是中药实现现代化发展的重要基础和前提, 只有从生产工艺、中药原材料、中药药剂的剂型、中药制剂的现代化质量标准等上面着手, 多管齐下, 才能真正使得中药能够在最大效益上造福于人类。本文简述中药制药现代化和中药药剂学的发展历程, 争取能够为中药现代化发展提供参考。 【关键词】 中药制剂;中药制药现代化;中药药剂学;发展 中医中药是中华民族源远流长的文明成果, 也是医药学的重要组成部分。在我国发展史上, 中医中药为人们的健康和国家的发展做出了显著的贡献。而多年来, 由于中药对某些疾病所起到的特殊的治疗或缓解作用, 使得中药愈来愈受到世界范围内的医药专家的关注。尽管我国有着很丰富的道地药材, 但是由于我国中药制剂生产工艺、生产设备等方面的制约, 使得我国中药现代化水平还有待提高。如何在纷乱复杂的医药市场上, 抓住机遇, 稳中求进, 既能大力发展我国中药事业, 又能提升我国中药制剂的研发水平, 成为中药制剂现代化发展亟需解决的问题。 1 我国中药制药现代化和中药药剂学发展概述 “中药现代化”这个概念是1996年正式提出的, 经过十几年的发展, 中药现代化已经成为国家产业之一。中药现代化是指凭借传统中药的优势, 应用现代化的科技手段, 按照国际普遍认同的质量标准对中药进行研发、生产和使用, 以满足现代化的医药需求。中药现代化包括中药基础研究的现代化和中药制药的现代化[1]。这次主要探究的是中药制药的现代化, 而中药制药现代化的基础是中药生产的现代化, 核心是中药制剂的现代化。我国虽然有着很多道地药材, 但是随着环境污染和资源的不可持续利用, 我国药材目前存在着重金属含量超标、农药残留较大、资源量减少等诸多问题, 严重阻碍了我国中药的国际化发展。 中药制药现代化的发展也不能忽视中药制剂的现代化发展, 中药制剂与化学药制剂的单方药不同, 中药制剂多为复方制剂, 所用原料的成分极为复杂, 君臣佐使共同作用, 其中存在很多无用成分以及药物辅料淀粉等。这也使得中药制剂的毒副作用不明确, 增加了药物制剂质量控制的难度。我国中药制剂中较为普遍的是中成药, 并且其应用范围广、经济效益高, 易被人们接受, 尽管如此, 我国中药制剂中仍然存在许多问题, 比如生产工艺有待改进, 中成药质量标准不够明确, 中药剂型种类有待扩充等。为此, 增强我国中药研发生产中药物的提取和分离纯化技术, 能够有效的改善我国中药制剂水平的落后情况, 并且只有综合实现中药辅料、中药生产技术、中药质量标准、中药剂型的同时现代化才能最大程度上的实现中药制药现代化。 2 国外中药现代化发展概述 2. 1 德国中药发展概述 德国生物药手册中有40%左右的药物都是由植物原料制成的, 且73%的德国人使用过或者正在使用植物药物。大多数德国人在解决感冒、滋补和心血管疾病时会采用植物药物, 而这种用药环境极大地促进了德国植物药的发展, 德国很多现代药学研究方法和技术在世界上处于领先地位[2]。另外, 德国在植物药的生产方面也位列世界前列, 是全世界众多国家中上市植物药品种最多的国家之一。我国众多进口的“洋中药”种类中, 1/3以上都是来自德国, 并且在我国中药市场上有着较强的竞争力。 2. 2 美国中药发展概述 早些年, 由于美国食品与药品监督管理局要求药品的化学成分必须是成分明确的, 申请入境的复方制剂要阐述清楚每种化学成分的药理药效学作用, 并解释清楚他们之间的相互作用以及毒理学作用。而中药制剂大多成分复杂, 并且很难清楚明了的解释清楚其作用机理。为此, 中药及其制剂在美国的发展较为缓慢。从2004年开始, 随着《植物药研制指导原则》的, 美国逐渐允许具有多种化学成分的中药也可以作为药物, 但是必须保证其有效性和安全性。美国对于植物药的研发大多是由化学家进行, 主要是从植物药中分离各种成分, 找寻新的化合物结构以作进一步研究[3]。而美国生产的植物药品种大多是单方药, 一般以胶囊或片剂为主要剂型。 2. 3 日本中药发展概述 汉方是我国传统医药在日本的本土化结果, 并随着日本药学发展已经在日本形成了独特的体系。截至目前, 日本已经拥有900余种汉方药, 其份额在国际植物药市场上的占有率高达80%。虽然日本汉方药与我国中药的起源相同, 但是日本汉方药更注重对药物的稳定性、安全性和有效性进行研究, 为了提升对汉方药质量的高效控制, 汉方药制剂以颗粒剂和浸出物制剂为主[4]。另外, 由于汉方制剂大多数有明确的标准、药理研究及临床功效数据等, 所以在美国等国家的上市畅通无阻。这些原因都使得日本的汉方药成为我国中药的强大竞争对手。 3 中药在未来的发展前景 随着科学技术的发展和人们生活水平的提高, 人们对于药品的消费理念也会逐渐改善, 从对治疗疾病的需求型逐渐过渡到预防疾病的保健型。在世界药品市场上, 化学药、生物药和植物药三方鼎立, 药物种类处于多元发展的状态, 但是由于化学药具有明显的毒副作用, 这使得越来越多的人倾向使用天然药物或者绿色药物来治疗疾病或者预防保健[5], 这无疑给天然产物中草药的发展带来了新的契机。另外, 从2009年我国实施新医改以来, 我国医药市场逐步扩充, 并且政府对中医药职业的扶持力度也在逐渐加大, 中西医并重发展将成为未来医药发展的主题。在如此良好的环境下, 更应该大力发展我国中医药事业, 促进我国中药体制改革, 逐步提升我国中药企业的生产技术水平, 淘汰那些已经陈旧腐化的中医药管理制度, 健全中药质量控制标准, 以促进我国中药事业的蓬勃发展。 4 小结 中药作为我国医药发展中的重要组成部分, 为提升我国国民的身体健康水平发挥了巨大的作用。而实现中药制药的现代化将会更加促进我国中药行业的国际化发展, 增强我国中药的国际竞争能力。只有继承与创新并举, 把传统中药的优势和特色与现代化的生产工艺和质量控制标准相结合, 才能促进我国医药事业的蓬勃发展。 中药制药论文:中药制药专业人才培养模式与药都经济发展 摘 要: 随着中医药科技的不断发展,中医药产品在“绿色、环保、健康、自然”的呼声中再次受到全世界的高度关注,中医药产品有着广阔的发展空间。在世界药品市场上,中药材、中药制剂的需求量与日俱增,其中植物药(包括天然植物药和人工种植植物药)市场份额达到近300亿美元。然而,目前国际许多国家已经出现多种研究植物药的新思路,尤以日本、美国及部分欧洲国家为首,他们采用了最新的科学技术以及方法使得中药品在生产、质量控制等方面,处在了世界先进水平。 关键词: 中药专业;人才培养;本溪药都;地方经济 1 前言 随着中医药科技的不断发展,中医药产品在“绿色、环保、健康、自然”的呼声中再次受到全世界的高度关注,中医药产品有着广阔的发展空间。在世界药品市场上,中药材、中药制剂的需求量与日俱增,其中植物药(包括天然植物药和人工种植植物药)市场份额达到近300亿美元。然而,目前国际许多国家已经出现多种研究植物药的新思路,尤以日本、美国及部分欧洲国家为首,他们采用了最新的科学技术以及方法使得中药品在生产、质量控制等方面,处在了世界先进水平。但是,作为中药生产的故乡――中国,中药的出口情况不容乐观,出口份额相当低,且多为原料药,以低端产品为主。更加严峻是其他国家研制、开发的中医药产品已经进入我国市场,并走向世界市场,甚至在我国申请专利,这是对有着悠久中医药发展历史的我国的中医药产业的巨大挑战。面对日趋严峻而激烈的中医药市场的竞争,我国研制、开发现代新中药及生物医药产业已是迫不及待。但我国现阶段以中医药理论与技能为基础的中药制药人才及生物制药人才极度匮乏。基于此,结合本溪药都经济开发区开设以中医、中药为背景的具有中医药特色的中药制药及生物制药专业是非常必要。 2 中药制药生物制药专业的性质与产学结合 以中医药知识为基础,以现代先进的科学基本理论为指导的,具有中医药特色的中药制药及生物制药专业,以中药制药及生物制药为主要发展方向,在中职学生层面,专业设置应主要以培养适合药品生产企业需要的岗位操作工及岗位质量检查员为主要目标。中药制药及生物制药专业应分别将中药制药、生物制药领域中的先进设备结构、设备操作方法、设备操作过程中常见的问题、生产过程中的产品检验及岗位质量检查员各岗位检查项目作为课程设置的主要内容,以解决中药及生物药生产过程中的出现的问题和实施GMP生产操作。其目的是要求学生掌握扎实的中医药学、生物学、中药制剂技术、生物药制剂技术等多方面的专业知识,各种药品生产设备的操作,解决生产过程中出现的问题,以及药品生产过程中的药品质量控制。结合我校的的优势与药都企业建立长期可靠的产学交流。使学生将所学的技能更适合企业工作的需要。 3 培养模式的探索 制药的相关专业在我国部分高校及部分中职院校有所开设,但大多数院校主要注重于化学药品生产的研究,与以中医药理论为基础的中药制药及生物制药专业,在培养方向及学生所掌握的知识技能上有一定的差别。虽然各院校开设的课程主要注重于化学药专业知识的培养,但在学科建设上还是有很多值得借鉴之处的,为我校中药制药及生物制药专业人才培养模式的研究提供了参考。 对于中职院校来讲具有中医药基础的制药方面专业人才,中医药理论知识和实际动手操作能力都是其必须具备的能力。实际动手操作能力在人才培养过程中主要是通过实验、实训、工厂实习、技能大赛,毕业设计来进行培训的。一般的培养模式是在开设专业课的时候开设这一门专业课的相关实验、实训课,对理论课讲解的知识点、原理、方法等进行验证和巩固。 学生们在实验、实训室学习的条件毕竟是有限的,而且其规模也难以与工厂相比。在实践教学中,学生们在药品生产企业进行实习,工厂实习虽然很辛苦,但是学生们还是很认真刻苦,并且学习兴趣高于在校学习。学生们普遍认为,通过在药品生产企业的实习,加深了对专业的理解,使自己所应该掌握的专业技能更加熟练,能够适应将来的正式生产工作。 我校是中等职业技术学校,以培养学生动手实践能力为主。在专业设置上,本校的中药制药专业是本溪市第一个以中医药基础为背景的制药专业。专业已于1996年招生,目前在校学生近500人。专业开设至今,在校领导的关怀及相关老师的努力下,教学改革工作有了一定的积累,并取得相当大的成绩。对专业人才培养模式的研究与实施将会培养更多优秀的具有中医药特色的制药人才。对解决本溪药都地方药品生产企业生产人员,特别是具有中医药基础知识的技术工人匮乏,具有的现实意义和社会意义。将能更好地促进本溪市地方经济的发展,为辽宁省甚至全国的中医药企业提供后备人才力量。 4 结语 我认为在课程设置上,应加大中职学生实际动手操作能力的培养,制订相对完善的教学计划,进行针对性较强的具有中药特色的中药制药及生物制药专业药品生产技能人才培养。在教学方式上,应加强校企合作,实现资源共享,优势互补,提高教学质量,共同培养具有中医药基础的合格学生。尽可能安排学生到制药企业车间参观学习,增强学生感性认识,激发学生自主学习。在实践环节中,要实验、实训室相结合,实训室、工厂实习相结合,力求培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。 中药制药论文:高新技术在中药制药领域应用的分析和探讨 摘 要:在现代化社会经济发展中,我国医药行业更加重视制药的质量和效率,尤其是中医制药的安全性。随着科学技术不断进步,许多高新技术和设备层出不穷,为我国重要制药领域带来了新的发展机遇,对提高了社会生产力、促进我国经济增长具有不可或缺的意义。在中药制药领域中应用高新技术,不仅能提高制药效率,还能确保药品的安全性。因此在中药制药中,应采用合理的高新技术,促进我国中药制药行业的健康发展。 关键词:高新技术;中药制药领域;应用分析 1 引言 就目前我国中药制药行业来讲,由于制药工艺、方法和模式落后,难以适应于当今社会经济以及该行业的发展,难以确保中药药品的质量和安全。为提高中药制药的质量和效率,采用先进的制药技术和设备,提升制药企业的生产效益和效率,实现中药制药的智能化和自动化控制,从而更好的顺应现代化医药事业的建设要求。但是由于传统制药思想观念、技术水平的制约,导致在采用高新技术制药过程存在一些问题,制约了中药制药质量和水平的提升。因此制药企业应加大对高新技术在中药制药领域应用的研究力度,使其更好的适应于制药生产过程,切实提高中药制药的效率和质量。 2 高新技术在中药制药领域应用的分析 2.1 泡制全浸润工艺和装备 近年来,人们越来越重视中药制药的发展,对中药制药的效率和质量提出了更好的要求。在中药制药生产中,采用泡制全浸润工艺和装备进行生产,通过中药清洗、切片、制造等生产工序,最终制造成相应的药片。在该方式下生产出来的制剂可以直接应用于治疗临床疾病中。浸润工序作为中药制剂制造过程中最重要的工序,在整个制药过程中发挥着巨大的作用,往往浸润时间的长短直接影响着最终制剂的治疗功效。因此浸润的实践不宜过长和过短,需要根据药材的实际特性进行设置。那么将高新技术应用与中药制药领域中,高新技术能根据药材的不同特性、药性等对浸润时间和温度进行掌控,从而确保最终制剂最大化治疗功效。 2.2 动态提取技术 在中药制药生产过程中,药物的提纯技术直接关系着最终生产药品的质量和功效。目前我国制药企业在中药制药过程中,普遍使用的药物提纯技术是通过乙醇、水的沉降方式进行提纯。但是该方式提纯设备落后,药物提纯效率和质量十分低,已经无法满足现代化中药制药行业的发展。为确保药物提纯成分和效率更加充分,就必须对药材进行充分利用,采用先进的药物提纯技术,避免因技术落后降低药物提纯效率。将动态提取技术应用于中药制药领域中,在药物提取过程中适当添加药材,采用机械化方式来应用循环技术,在提高药物液体溶解度的同时,将处于动态处理过程的药物浓度控制在合理的范围内,最大程度提高药物的溶出效率。 2.3 仿生技术 基于生物学药剂学基础,将仿生技术应用于中药制药领域中,通过模拟药物在人体环境中对整个身体机能运作的影响,与分子技术药物研究相结合,在药物服用后经过人体消化管和胃部给药的重要制剂基础上,开发出一种新的药物提纯生产工艺。该生产工艺是根据不同酸碱环境中,中药制剂溶解度不同的标准,在特定的碱性水溶液中进行中和提纯,在特定酸性环境中提纯药物成分,从而确保仿生技术在中药制药生产过程中的最佳酸碱值,从而确保生产的药品是符合多数人身体运行机理的,且不会对其造成其他有害影响的。仿生技术的应用大大提升了药材的利用率,促进了中药制药生产质量和水平的提高,从而保障中药制药企业最大化经济效益。 2.4 生物酶技术 生物酶技术是基于生物工程技术的酶工程进行中药提取的。生物酶是一种特殊的催化剂,其具有一定的高效性和科学性,多数酶的主要成分是蛋白质,这也是采用生物酶技术的优点所在。在植物中药制药中采用生物酶技术,在生物酶的作用下将其溶解出来,并依靠酶运输在细胞内发挥出药物有效成分的最大功效。同时中药材在提取后往往含有一定的杂质,比如蛋白质、多糖等,这种物质在生物酶的催化作用下都会被降解并挥发出去,提高了药物的纯度。由于中药材涉及到诸多领域,如动物、植物以及矿物质等,加上生物酶具有专一性,在采用生物酶技术进行提取时,应注意选择合适的生物酶种类,有利于提高中药制药的效率和精度,促进我国中药制药行业健康发展。 3 高新技术在中药制药应用中应注意的问题 3.1 理论和实践结合研究处方中药物之间的配比关系 对中药进行分析,可以发现其中存在的重要部分和所包含的活性成分,确定药物自身所具备的功效和治疗重要性,是非常关键的。在中药制药过程中,确定所有中药材具有的成分、用药部分,是目前医学研究中比较重要的问题,对整个中药制药理论体系及其发展具有深远的意义。但目前我国在这方面的研究,主要是利用辩证形式对药物资源应用进行分析,忽视了不同药物之间的量效的研究,针对这些发展瓶颈,采用理论和实践结合的方式,基于我国传统中药处方和医学理论展开研究,有利于推进我国高新技术在中药制药中的高效应用。 3.2 中药产品内在质量和技术含量的问题 在我国中药制药领域中,时常出现农药超标、中药制剂超标等现象,不仅影响了植物和动物的生长健康,还可能造成环境破坏,阻碍中药制药行业的发展。为切实解决中药产品内在质量和技术含量的问题,就必须不断完善药物提取中所涉及到的各项标准,从而提高我国中药制药的效率和质量。在中药制剂质量控制中,如何有效的检测处方中各中药制剂的药性,应采用先进的技术和设备,比如农药残留和重金属超标问题,需要依靠先进的技术和设备对中药材的理化性质进行检测,并有效的改变中药制剂的溶解率以及缓率等问题。 4 结束语 在科学技术飞速发展和进步的今天,我国中药制药行业涌现出了一些高新技术,在提高制药效率的同时,确保了药品的质量和安全。但在高新技术应用过程中,由于一些因素的干扰,导致制药过程存在一定的问题,制药企业应不断完善中药制药的相关标准和规范,加大高新技术的应用力度,从而促进中药制药水平更上一层楼,促进我国医药行业健康发展。 中药制药论文:以就业为导向的中药制药方向实验教学体系构建与实践 中药制药方向是北京城市学院中药学专业的一个方向,旨在为制药企业、科研院所、药品检验等部门培养从事中药制剂生产、中药质量分析与检测等工作的应用型人才。自开办此方向以来,学院一直致力于根据学生知识结构、能力与特点,培养适应中药制药领域人才需求的应用型专业人才。为更好地适应岗位需求,在实验教学体系的建设中,经过丰富的调研,构建了以就业为导向的中药制药方向的实验教学体系。 中药制药方向特色实验教学体系的构建 1.实验教学体系构建的总体思路 实验教学是整个教学体系中重要的组成部分,如何构建实验教学体系,建设一个什么样的实验教学体系,起着举足轻重的作用。中药学专业具有较强的学科综合性、技能实践性的特点[1],基于此,我们在构建实验教学体系时,立足于基础实验技术和专业实验能力的巩固与提高,协同创新思维和能力的培养。以“发展个性、因材施教”为基本原则,以“分层培养、启发创新”为基本教学思路,从人才培养目标和知识运用能力出发,设计构建学生在大学期间的整体实验教学体系,使培养的学生具备扎实的实验基本功、过硬的专业实验能力,具有创新意识和良好的团队协作能力。其具体思路如下: 一是实验教学体系整体性原则。中药制药方向传统的实验课程在内容设置上往往强调与理论课程的相应性,注重每门课程的独立完善与改革,从而造成教学内容重复、缺乏系统性及实验室资源浪费等问题。因此,在进行实验教学体系构建研究时,首先要系统地建设实验教学内容,理顺实验课程体系[2],改变过于与理论教学相应的状况,以中药学系统的整体功能为出发点确定各门实验课程的知识结构及相互之间的有机联系。根据学科的交叉性、相关性,将学生在校期间的实验课程作为一个整体进行统筹规划,调整实验内容,按多层次、循序渐进、开放式的思路,构建实验教学体系,从而发挥系统功能效应。 二是分层次、递进性、多样化教学模式。中药制药方向实验课程体系以应用性实践能力培养为核心,构建了基本技能、专业技能(包括专业基本技能和专业核心技能)、创新性训练三大模块。具体实验项目的设置划分为验证型、综合设计型、创新型三个层次。其中基本技能侧重实验基本操作,以验证性实验项目为主;专业技能注重专业技术的巩固与应用,以综合性设计性项目为主;创新性训练模块注重强调应用性教学、创新和新技术的应用,以设计性项目为主,培养学生的综合实践能力和创新思维。 实验教学体系的教学模式按上述实验内容层次划分,进行“递进式”的多样化教学。通过循序渐进地培养学生的基本技能、专业技能和创新意识能力,利于对不同层次学生开展针对性的培养,以满足不同层次的人才培养需求,创建多样化的培养模式。 三是依托实验中心优势资源,共享基础训练平台。中药制药方向依托的实验教学中心―中药与生物技术实验教学中心是北京市实验示范中心,拥有丰富的学科交叉和开放型团队的协作条件。实验中心通过科学整合原有的各个功能独立的实验室资源,构建了学生基本技能训练平台、化学基本技能训练平台和生命科学基本技能训练平台,满足了不同专业的实验训练需求,强化了各专业的基础实验教学。 中药制药方向通过充分利用实验中心各项训练平台、学科交叉与开放型团队的协作条件,在共性素质教育与能力培养的同时,科学合理地构筑专业核心实验课程体系,内容与结构设计反映了知识链、能力序列、学生层次的系统构思[3]。 四是实验室开放与学生创新训练、应用相结合。实验室平台是大学生创新训练的肥沃土壤,充分利用实验室开放条件,鼓励学生到开放实验室从事创新活动或开放性实验训练,提升学生实验技能与综合运用能力,培养创新意识,营造创新氛围,使学生在创新的环境中发挥自己的聪明才智。 2.中药制药方向实验教学体系的构建 以中药材、中药饮片和中成药质量检测等领域的知识、技术运用为核心,对中药制药方向实验课程设置进行一体化设计,对实验教学内容进行整合和优化,构建中药制药方向实验教学体系。(见下图) 图: 中药制药方向实验教学体系 其中,基本技能模块实验课程的开设,依托实验中心构建的基本技能训练平台和化学基本技能训练平台。基本技能训练平台主要训练学生显微镜技术、溶液配制、玻璃仪器洗涤使用、称量及实验室安全的训练内容,以实验中心所有实验室开放的形式,在一年级本、专科新生中进行。通过训练使学生所掌握的基本技能达到整齐划一,为进入下一轮的化学基本技能训练做好充足的准备。化学基本技能训练平台是将“无机化学”“分析化学”“有机化学”三门实验课程的教学重点与特色进行有机整合,作为基本验证层次 ,重新编写《化学基本技能训练》。面向生物技术、食品质量检测技术、中药学和药学专业开设的化学实验平台训练。 专业技能模块实验课程的设置,强调以就业岗位为导向,突出中药材、中药饮片、中成药质量检测技能。该模块按实验技能循序渐进设置有专业基本技能模块和专业核心技能模块两部分。其中专业基本技能模块依托实验中心开设的生命科学基本技能训练平台,该训练平台是拟合生物技术、中药学、食品检验技术专业的基础实验项目,以专业共性基础与个性基础相结合设置实验项目,以各专业共性项目为主,个性项目为辅,多为验证性实验,少为综合性实验项目。各专业在必修共性项目和专业个性项目的基础上,可以选修其它专业的个性项目,拓宽思路与视野。中药制药方向依托此平台开设了其中与药用植物学、微生物学、药理学、中药药理学、解剖生理学、仪器分析相关的训练项目及专业拓宽项目。突出使学生掌握中药显微技术、植物形态鉴别方法、仪器分析技术、微生物检验技术、中药药理实验技能,同时开拓了视野与思路。专业核心技能模块设置了“中药化学实验”“中药鉴定学实验”“中药药剂学实验”“中药质量检测技术”和“中药学综合性实验”课程。其中,“中药学综合性实验”课程是在前四个核心实验课程的基础上,为强化学生的实验教学环节,使学生能够掌握中药学实验的系统性、整体性理念,以实际应用为着眼点设计,将各门课程有机地联系起来设置的综合设计性实验课程。 创新性训练模块是为提高学生创新意识,对学有余力的学生开设的创新性实训项目。此项目的开设方式主要是以学生申请大学生创新性训练项目或参加教师主持的应用型研究等项目为主展开训练,培养学生实验技能的综合运用和创新意识。 如上所述,中药制药方向构建了由基本技能模块、专业技能模块(专业基本技能模块和专业核心技能)、创新性训练模块组成的,具有完整性、循序渐进性,有机结合、统筹协调的实验教学体系。 实验教学体系设置和运行的关键环节 实验课程体系中核心专业技能模块作为专业实验技能与能力运用的核心,在整个实验体系的设置与运行中是关键环节,对学生核心实验技能培养成败起着至关重要的作用。因此,如何科学有效地设计专业核心实验课程的实验项目并实施实验教学是重中之重。 根据中药化学、中药鉴定学、中药药剂学、中药质量检测技术核心实验课程学科教学内容特点,在实验项目的选择、建设上,注重典型性、特色性,突出学科特点。将基本技能层次、技能强化层次、综合设计层次教学内容进行有机整合,使同一系统的实验技能顺畅衔接,保证学科知识与方法的系统性、完整性及层次性。同时,打破以课程为单位组织进行的实验教学,有效地避免各课程开出的部分实验教学内容的重复性。从而激发学生兴趣,提高学生对所学专业知识的理解和实验技术的掌握。 另外,中药学综合性实验课程以中药材、中药饮片、中成药质量检测为核心,按照中药学应用型实验研究思路,选择了一些典型性的实验项目。例如,复方黄连素片、冠心丹参滴丸、山楂总黄酮分散片等,以《中国药典》为指导,建设了将各门实验课程联系起来的,模拟中药材质量检测、中药制剂制备与质量检测、药效评价的综合性设计性实验,构建了中药制药方向的特色实验教学“流水线”。 中药制药方向实验教学体系的特色与优势 1.形成特色实验教学培养体系 围绕中药生产、质量检测和应用的实践,在实验教学中通过基本技能模块―专业技能模块―创新性训练模块3个阶段的实验技能训练,巩固了学生实验基本技能,提高了其分析问题、解决问题的能力。逐步形成了基础实验、专业基本实验、核心技能实验、强化技能与思维形成的实验有机结合,循序渐进、统筹协调的实验教学体系。 2.多学科协作培养学生实验能力 充分利用实验中心学科门类齐全的优势,依托实验中心构建的各类训练平台,培养了学生扎实的实验基本功、拓宽了学生的视野。同时,也为专业核心实验技能的开展奠定了技术基础,提供了丰富的师资力量。 3.实施开放式实验教学 选择性的为中药制药方向的学生开设设计性综合应用型实验,并以实验室开放的形式实施,打破了实验课程课时的限制和“填鸭式”教学形式。在实验实施中,学生自主拟题设计并实施实验方案。在实验实施过程中,仪器的准备、试剂的配制、实验步骤的操作、实验结果的分析以及解决实验过程中出现的问题等均由学生负责,指导教师给予必要的指导。通过这种专业实验课的开放式实验教学,为中药制药方向的学生提供了一个专业互动的平台,使学生在实践中进一步深刻的理解理论知识,增强实验技能,培养了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,调动了学生的积极性和主动性,使学生受益匪浅,为学生就业奠定了坚实的基础。 实践效果 中药制药方向实验教学体系经过近两年的初步教学实践,激发了学生学习的主动性和积极性,实验教学效果明显得到提高,成绩显而易见。 一是实验教学体系从根本上解决了学生刚刚入学时实验基础参差不齐,学习比较被动、学习兴趣不高的问题。扎实了学生的基本实验技能,在专业核心实验课程中锻炼了学生独立实验能力和分析问题、解决问题的能力,使学生具备了较强的动手能力,感到身心轻松,游刃有余。 二是在有机结合、循序渐进、统筹协调的实验教学体系中,学生通过基础实验技能、专业基本技能、专业核心技能、创新思维的训练,能够很快胜任相应领域的工作岗位,并在就业岗位中显示出明显的竞争力。 三是创新性训练模块激发了学生运用所掌握的实验技能与思维挑战创新实验的热情,参加该项活动的学生人数逐年增加,并且发挥了学生的潜力,不断取得较好的成绩,获得国家级、北京市级大学生创新训练项目。 在教育教学方法“百花齐放”的今天,如何能够使实验教学对接学生的就业岗位,并达到预想的效果是任重而道远的使命。适合的实验教学体系能够培养学生扎实的、完整的实验技能,提高学生分析问题、综合解决问题的能力和创新能力的培养,提升学生的专业综合素质。同时,能够充分调动学生的学习积极性和乐趣,从而为就业岗位培养实验基础扎实、实践与创新能力强的高素质中药学应用型技术人才。 中药制药论文:现代中药制药工艺学的教学方法探索 摘要:从课程的准确定位、多元化教学、补充新的中药制药工艺技术以及全面评价等四个方面论述中药制药工艺学课程教学方法,提高专业课的授课质量进行探讨。 关键词:中药制药工艺学;中药现代化;教学方法 我过于上世纪90年代提出中药现代化,旨在继承和发扬我国中医药优势和特色,综合运用现代制药技术和手段,提供“安全、有效、稳定、可控”的中药产品。这既是提高中药竞争力和国际化的必由之路,也是中药发展的内在要求。实现中药现代化,不仅需要技术创新,也需要专业技术人员的培养;不仅需要科研院所的努力,更需要中药企业的积极参与。针对中药制药技术进行联合攻关,提高中药的质量和竞争力,现代中药制药工艺对于实现中药现代化具有举足轻重的作用。现代中药制药工艺涉及两个相辅相成的重要环节:中药原料药的生产工艺和中药制剂的生产工艺。其中本文所讨论的中药制药工艺主要是指中药原料药的生产工艺,涉及中药的前处理、中药有效成分的提取工艺、分离纯化工艺、浓缩工艺和干燥工艺,这也是决定现代中药质量的关键环节[1,2]。现代中药制药工艺学研究的对象是中药,涉及中药学、生药学、天然药物化学、中药制药工程等多门专业课的综合理论知识。中药制药工艺学与化学制药工艺学和生物制药工艺学的相通之处在于对现代制药技术的采用,但中药制药工艺又具有自身的显著特色:以中医理论为基础,新技术和手段的应用要围绕中医药理论进行,若离开这个基础,就成为植物药或天然药物。因此,在中药制药工艺学的教学中,要在中医药理论这个基础上,积极采用现代化的提取纯化工艺。 一、准确定位 中药制药工艺学是专业性课程,针对大三下学期或大四上学期的学生开设。所以在中药制药工艺学的教学工程中,要以专业性、技术性为导向,突出这门课的应用性。这门课以中药学、天然药物化学、制药工程学课程为基础,突出其综合性以及在日后中药生产中的桥梁作用。中药制药工艺学的落脚点是工艺技术,不能过于强调其基础原理。 二、多元化教学 虽然中药制药工艺学目前的发展总体上较化学制药和生物制药有所差距,但仍有不少发展良好的中药制药企业,积极采用新技术,实现了中药生产的升级换代。同时积极吸收现代化学制药与生物制药领域的先进技术,与中医药理论相结合,在保证中医特色的前提下,实现中药的现代化生产。这就需要高校为企业输送既懂传统中医药理论,又掌握现代制药工艺的专业人才,这对制药工程专业的教学,特别是中药制药工艺学提出了新的要求。该课程的教学,要立足课本,但也要根据实际需要采用多种资源提高教学成效。 1.充分利用网络资源。采用网络资源,特别是国际上植物药生产的工艺的相关资料,对于提高中药制药工艺学的教学质量非常重要。目前,限于课堂教学条件限制,学生不能从教材上直观地感受工艺过程。根据课堂教学的需要,选用一些直观、说明生产流程的视频讲义。水蒸气蒸馏法提取中药材的精油章节,可以利用flash演示加热、汽化、冷凝过程,同时播放水蒸气蒸馏提取薰衣草精油的视频,这比教材的示意图更加直观和富有吸引力。等视频网站有动态表现生产工艺的flash和视频资料,可以直观地表现工厂车间的生产流程和原理,同时增加学生的学习兴趣。 2.强化实践教学。工科专业的学生,在学习中药制药工艺学这门课之前,会有专业见习和实习的机会,充分利用这些机会,让学生在车间里最直接地认知中药生产工艺,同时,车间操作人员的现场操作也可以加深学生对工艺流程、参数设置的理解。充分利用学校资源和企业资源,将理论学习与基本训练结合起来,增强学生的专业技能,切实提高课堂教学的实际效果。切不可将见习或实习简单化、形式化,在开始实习前,老师要和车间的带教老师沟通好,在保证学生和生产安全的前提下,要让学生对生产流程有深入的了解,最好有一定的亲手操作的机会。同时利用学校的中试车间,让学生分组分批完成实验任务,让每个小组(3~4学生)都独立地完成提取、纯化、浓缩、干燥以及压片或灌装胶囊的中药制药流程。该课程配套的实验分为两部分:一次是集中实验,统一学习操作技能;一次是进入到中药或生药方向的课题组中,跟随研究生做实验,要求每位学生从提取、纯化、浓缩、干燥等环节中,挑1~2种练习。这部分实验需要和各课题组的负责人沟通好,虽然实行起来有难度,但效果较好。 三、充分吸收最新的工艺技术 目前所采用的教材对新技术、新工艺有所更新,但仍不充分。但目前在国家政策的支持下和研究院所的共同努力下,一些中药企业加大研发力度,对新技术和新工艺的采用比较积极,引进了一批较高技术含量的生产工艺。所以在教学中需要补充已经被企业采用或行将被企业采用的新的技术或手段。在这方面比较有代表性的是膜分离(浓缩)技术。比如一些中药企业采用无机陶瓷膜工艺代替传统的醇沉工艺,减少生产环节,缩短生产周期;减少乙醇使用量,对中药有效成份基本无截留,除杂彻底;无机膜性质稳定,再生方便等特点。与纤维滤膜组合使用,即可以延长滤膜的使用寿命,又可以提高药品品质。但关于无机陶瓷膜的介绍以及在中药生产中的应用,在目前的教材中较少,可以利用网络资源,及时补充到讲课材料中,使学生接触到代表中药制药工艺发展方向的新技术。采用有机超滤膜精制中药多糖类成分,较传统的水提醇沉工艺具有得糖率高、工序简省的优点,是非常具有前景的生产工艺。以香菇多糖的制备为例,可以从超滤原理、多糖分子截留、多糖的组成等几个方面介绍有机膜超滤工艺在中药多糖制备工艺中的应用。同时利用flash动画模拟超滤过程,多糖的电镜测定等手段直观的对比膜过滤与传统工艺的不同,让学生有更深入的理解。 四、全面评价教学效果 中药制药工艺学是一门突出技术工艺的专业课,不能当作理论课来讲授,在考察学生时也应兼顾课本知识和实际应用能力。因此考察环节中应该有一定比例的实验课环节,考察学生实际解决问题能力以及对中药制药工艺的理解。笔者在学习结束后设置了中药制药工艺学综合实验:银杏总黄酮的提取及滴丸制备,涉及微波、超声以及传统煎煮等不同的提取工艺,采用UV和HPLC定量法,考察不同工艺对总黄酮的提取效率的影响。比较大孔吸附树脂柱、膜分离以及醇沉工艺对总黄酮部位质量的影响。让学生不仅加深对课本知识的理解,而且锻炼工艺设计的能力。 现代中药制药工艺学是传统技术与现代技术的结合,在坚持传统中医药理论的基础上,积极采用现代的技术,特别是源于化学制药和生物制药领域的先进技术,对于提升中药的生产水平至关重要,毕竟,目前中药制药领域新技术的独立创新成果较少。在设置中药制药工艺学实验课时要兼顾中药学、中药制剂等传统学科和生物学、材料学、波普学等现代技术。既懂传统中医药理论,又掌握现代制药工艺的专业人才,是实现中药现代化的重要依赖,也是生产现代中药的重要保障。所以,现代中药制药工艺学的教学要立足课堂,联系实践,培养既有扎实理论功底,又有实际工艺设计能力的工学人才。 中药制药论文:高职中药制药专业职业分析与人才培养方案的制定 【摘要】高职院校的中药制药专业主要是以有效培养技能型的专业人才,用以服务于中药生产过程中的第一线工作为其人才的培养目标。而综合型的专业技能人才的培养,又必须在整合专业的基础上,对其职业进行有效的分析,迎合社会对该专业人才的需求程度,有效地制定出人才的培养方案。对高职院校中,其中药制药专业的职业岗位与人才的培养目标进行全面的分析,进而从实际课程的设置、专业的师资力量的培养等方面,对该专业的人才培养方案的制定,提出有效的建议。 【关键词】中药制药专业 职业分析 人才培养 一、引言 中药产业作为我国独特的民族性与战略性产业,近年来,其逐渐朝着现代化的发展方向发展。因此,就迫切需要一些综合型的专业技术人才,使其能够在医药教育、生产、科研等多个领域中从事相关的工作,从而有效地提高我国的中药产业的飞速发展。因此,在高职院校中,在对中药制药专业的职业分析的基础上,制定出有效的人才培养方案,全面地提供该专业学生的实践能力,满足社会对中药专业人才的需求,具有比较重要的意义。 二、高职中药制药专业的职业分析 在高职院校中,其中药制药专业属于一门将工学与药学有机地结合在一起的新型专业,具有较大的覆盖面与应用性,是用来连接医与药的重要桥梁,涉及到了中药制药行业中的多个领域,如新设备、新辅料等。同时,对于高职院校来说,其中药制药专业主要是培养一群具有专业的中医药理论知识以及相关的中药生产技能,并且具有将强的实践能力的人才,从而满足我国的众多中药生产企业对中药饮片、制剂等生产活动中对专业人才的需求。因此,在高职院校中的中药制药专业,就需要以培养这类人才为其教学目标,从而将学生培养成综合型的技术人才,如表1所示。 三、高职中药制药专业人才培养方案的制定 在上述的叙述中,我们已经知道,高职院校与我国传统的高等教育以及本科教育有所不同,其中药制药专业培养的是一群具有专业的中医药知识以及技能的综合型技术人才。然而目前,对于该专业的人才培养方案的制定中,对于学生的实践能力的培养并没有充分的贯彻到教学的各个环节,如在对该专业的人才培养定位上,仍是按照本科型的人才培养方案,忽视了中药制药专业的职业性与技术性特点;而在课程的设置上,也缺乏对学生职业技能的培养与专业素质的拓展,特别是对于实训课程,目前在高职院校内的中药制药专业的人才培养方案中没有对其重点突出,致使学生缺乏一定的实践技能。因此,针对这些问题,在充分了解中药制药专业的职业定位与人才的培养方案以后,在实际教学过程中,高职院校就可从以下几方面加以改进,从而制定出科学、合理的人才培养方案。 第一,在课程设置上的改进。在课程的设置中,高职院校要在中药制药专业的人才需求为基础,从岗位群出发,对相关岗位所需的能力要求进行分析,从而制定出符合本专业的课程与教学的计划。如在基础课程的设置方面,就需要本着“必需,够用”的原则,无需一味地强调各学科的系统性与完整性,只需要让学生充分了解本专业的基本特征与要求就可,并适当的加强诸如计算机、英语等基础性的课程与本专业的联系。而对于专业性的课程,就需要适当的加大对各课程的整合力度,遵循相关职业的操作管理规则,加强学生的动手实践能力,特别是对于一些实践性的课程教学,学校必须重点把握,通过模拟生产实习以及生产实习的形式,积极地提高学生的实践能力,从而提供其专业的技能。 第二,在教学模式上的改进。在实际的教学过程中,可以实施采用引导式的教学模式,本着“以学生为主体,教师为主导”的原则,以项目为载体,积极提高学生的动手能力。如高职院校可以积极贯彻“工学结合”的人才培养模式,加强学校与各相关企业的联系,为学生的实习与实践能力的培养提供场所,让学生在真实的环境中体会到相关职业的实际操作程序,实现预就业的目的,为毕业后的真正就业奠定坚实的基础。 第三,突出对专业师资力量的培养。在高职院校中,为了有效地实施重点培养实践性的专业人才的培养目标,必然对师资力量有了更高的要求,而这也就使高职教师面临着巨大的挑战。因此,在实际的教学过程中,中药制药专业的教师必须对其角色进行转变,改变传统教学模式下“知识的传播者”角色,让自己成为理论知识与实践能力同时具备的“职业指导者”的角色。而高职院校也必须加强对“双师型”教师的培养,制定一些专业教学的培养计划,不断地提高本校的专业师资力量,为人才的培养提供必要的保障。 第四,加强对实训资源的优化配置。实践教学的基地不仅是综合型的专业人才的培养摇篮,也是高职院校普遍的办学特色,它为专业技能人才的培养提供了必要的保障。因此,在高职院校中,需要在充分了解中药制药专业的教学计划与教学大纲的基础上,加强相关的实训基地建设,从而强化学生理论与实践的结合,提供学生的专业技能。同时,除了不断地加强学校实训基地的建设之外,还需要积极地完善对实训教学的质量评价与管理制度,对学生的实训结果进行有效的评价,可以帮助学生找到自己的不足,从而不断地得到提高。 四、结束语 综上所述,对于高职院校有关中药制药专业的人才培养方案的制定,需要在对该专业的职业岗位以及人才的培养目标等方面进行全面的分析以后,再根据实际情况,从教学模式和课程设置的改进以及师资力量与实训教学的强化等方面,有效地制定出科学、合理的人才培养方案,重点突出对学生实践能力的培养,以满足社会对专业的中医学人才的需要。 中药制药论文:试分析膜分离在中药制药中的应用进展 摘要:膜分离技术因其便于操作、过程易于控制以及无污染、能耗低等优势,在中药的制药过程中应用广泛,并产生了良好的经济与社会效益。加强膜分离技术的研究具有重要的现实意义。本文立足于膜分离技术及其在中药制药中的应用领域,着重分析了膜分离技术在中药的制药过程中的应用进展。 关键词:膜分离技术;中药制药;应用进展 一、膜分离技术及其在中药制药中的应用领域 (一)膜分离技术及其特点 膜分离技术是一种在化学位差以及外界能量的推动下,让混合物其中一部分组分通过选择性透过膜,而另一部分则被透过膜截留下来,并有机结合透过膜在分离混合物时,混合物的各组分具有不同的迁移率这一特性,从而实现分离混合物或对其展开浓缩以及提纯等目的新型分离技术。在膜分离过程中,没必要将新物质引入,而且分离中无相变化产生,因此对环境的污染较少,同时所消耗的能量较低,能有效的节约能源。此外,化学势能差以及压力差是膜分离的主要驱动力,其分析设备无运动部件,因此膜分离技术具有操作方便、结构简单、维修方便等特点。 (二)膜分离技术在中药制药中的应用领域 1.常规除杂。运用膜分离技术,可将热原、鞣质以及蛋白等中药内的大分子杂质去除。例如,运用膜分离技术中的微滤技术,进行何首乌水提液的精制,去除的固体杂质高达67%左右,可获得良好的精制效果; 2.有效成分提纯。当前,膜分离技术在中药的现代化生产中,在进行提纯植物有机酸与色素、黄酮类化合物等有效成分中应用广泛; 3.中药提取液浓缩。一般情况下,在多数的中药提取液中,其目标产物具有的浓度相对较低,要获得最终的产品,通常需要经过大比例干燥或浓缩才能实现。在中药提取液中运用膜分离技术,可将提取液中的无机盐类以及水去除,最终完成中药提取液的浓缩; 4.药酒与中药口服液生产。(1)在药酒的生产过程中,运用膜分离技术,利于除菌率以及澄明度的提高;且经过较长时间的贮存依然能保障药酒的性能;(2)在运用传统的水提醇沉法生产中药口服液的过程中,生产的产品具有较大的黏度,且含有大量絮状物、亚微粒等。在中药口服液的生产中,运用膜分离技术可增加口服液中的有效成分浓度,同时还利于中药口服液的澄明度的大幅提升; 5.中药注射剂、浸膏制备。(1)在中药浸膏制备过程中,采用膜分离技术,能有效缩减中药浸膏崩解时限,提高其崩解性能,并使浸膏中有效成分含量大幅提升,减小中药浸膏的体积;(2)相较于采取石硫醇法以及醇水法等传统方法进行中药注射剂的制备而言,应用膜分离技术可将热原以及杂质等有效去除,避免不良反应的产生,大幅提升制备产品的澄清度。同时,运用膜分离技术进行中药注射剂的制备还能产生脱色作用。 二、膜分离技术在中药制药中的应用进展分析 (一)微滤与超滤 可将微滤与超滤的过程看做是一个以膜为介质而展开过滤的过程,它主要是在压力差作用下,结合膜孔径大小而实施筛分的过程。混合液体在压力差作用下通过膜时,比膜孔径小的分子被富集起来,并截留住比膜孔径大的大分子物质,完成混合物分离。在这一分离的过程中,由于分离膜上不断滞留了许多大分子物质,从而降低了膜的通量。加之阻塞以及浓差极化产生的膜污染问题,导致实际膜通量 (二)纳滤 在纳滤过程中,压力差是其主要的驱动力。在纳滤分离过程,所需的操作压力 (三)反渗透 反渗透主要是指实际高于溶液渗透压的压力于溶液一侧,并通过膜,使溶剂分子流向溶剂侧,并确保溶剂分子流向溶液侧的数量多于其向溶液侧透过的数量的过程。静压差(高于渗透压)以及选择性透过膜是反渗透必不可少的两个条件。在该过程中,操作压力通常为1.5MPa-10.5MPa,0.1nm-1.0nm为截留分子直径。在中药制药中,反渗透主要应用于浓缩药液、水回收利用以及脱除各类无机盐等。 在中药制药中,除以上的膜分离技术应用之外,膜蒸馏、分子印迹技术以及膜集成联用技术在中药的生产过程中也普遍应用。如,运用膜蒸馏技术精制中药,或在人参综合利用中,运用膜蒸馏技术进行人参露与洗参水的浓缩等。 膜分离过程具有分离效率高、可实现自动化与连续操作,而且分离过程简便等优势,使膜分离技术发展成为当前最为节能、高效的分离与浓缩技术之一。在中药制药中,运用膜分离技术,可有效降低生产成本,缩短中药生产周期,并获得良好的环境效益。此外,还可提高中药的附加值,在中药生产中产生了极大的推动作用。因此,在中药制药中,要立足于实际,推广运用膜分离技术,推动中药制药工业快速发展。 中药制药论文:现代工艺与技术在中药制药工程领域中的应用 【摘要】:随着经济社会不断发展,现代工艺和技术也在不断更新,中药为我国传统医药,用中药防病治病在我国具有悠久的历史。如何更好的发展好中药,应当引起业内重视。本文主要对现代工艺与技术在中药制药领域中的应用进行了探讨。意在抛砖引玉。 【关键词】中药;制药;工艺;技术;应用 近些年来,我国中药生产中的大桶煮提、大锅蒸熬及匾、勺、缸类生产器具当家的状况大为改善,进而出现不锈钢多功能提取罐、外循环蒸发、多效蒸发器,流化干燥器等设备,中成药的剂型也有较大的发展,由丸、散、膏、丹剂为主发展成为具有颗粒剂、片剂、胶囊剂、口服液及少量粉针等剂型。那么到现在为止,在中药制药领域又有哪些新技术、新设备应用到其中呢?现作如下综述: 1粉碎技术 利用超声粉碎、超低温粉碎等技术把原材料加工成微米甚至纳米级的微粉。细胞破壁率达95%以上。超微粉碎以剪切为主,得到超细粉体再进行提取。提高药物的吸收率、生物利用度,增强靶向性,主要用于一些贵重、稀有药材的粉碎[1]。其中超微粉碎技术在中药领域的应用将带来中药传统剂型的革新和发展,推动中药剂型现代化。以生药人药的传统剂型有汤剂、散剂、膏剂和丸剂等,超微粉碎技术的应用可以拓宽以生药人药的剂型,如片剂、胶囊剂、软膏剂、吸人剂、涂膜剂等,也可促进先进制剂技术(如固体分散技术和药物缓释技术)在这些生药剂型中的应用。 2浸提技术 2.1超临界流体萃取 利用超临界流体的独特溶解能力和物质在超临界流体中的溶解度对压力、温度的变化非常敏感的特性,通过升温、降压手段(或两者兼用)将超临界流体中所溶解的物质分离出来,达到分离提纯的目的,兼有精馏和萃取两种作用。超临界流体萃取由于可通过调控压力和温度,选择性地萃取某些成分,可以兼具提取和分离的功能,适用于提取分离挥发性成分、脂溶性物质、高热敏性物质及亲脂性、分子量较小物质的萃取,但对极性大、分子量大的物质如苷类、 多糖类 ,需要加夹带剂。 2.2超声提取 超声提取技术是以超声波辐射压强产生的骚动效应、空化效应和热效应引起机械搅拌、 加速扩散溶解的一种新型提取方法。超声提取能够增大物质分子运动频率和速度,增加溶剂穿透力,提高药物溶出速度和溶出次数,缩短提取时间,提高有效部位提取率,且瞬间稳定升高温度,对热不稳定成分影响较小。 2.3微波萃取 是指使用适合的溶剂在微波反应器中从天然药用植物、矿物、动物组织中提取各种化学成分的技术和方法。微波萃取的机理可从两方面考虑:一方面是微波射线自由透过透明的萃取介质,深入到生物材料的内部维管束和腺胞系统。由于吸收微波能,物料内部温度突然升高,在天然物料中的维管束和腺胞系统升温更快,保持此温度直至其内部压力超过细胞壁膨胀的能力,细胞破裂。位于细胞内的有效成分从细胞壁自由流出,传递到萃取溶剂里。另一方面,由于不同物质的tanδ值不同,对微波能的吸收程度也不同,微波可以对体系中不同组分进行选择性加热,从而使被萃取物质从基体或体系中分离出来,进入到萃取溶剂中。 2.4酶法提取 酶法的基本原理是选用合适的酶将中草药中的杂质(如淀粉、果胶、蛋白质等)予以分解除去,最大限度地提取中草药有效成分。酶法提取要求酶有极高的活性、高度的专一性和温和的反应条件。酶法提取的效果主要取决于酶的种类、用量、酶解时间、温度、酸碱度、物料细度、搅拌强度等多种因素。 2.5半仿生提取 半仿生提取法是将整体药物研究法与分子药物研究法相结合,从生物药剂学角度,模拟口服给药及药物经胃肠道转运的原理,为经消化道给药的中药制剂设计的一种新的提取工艺。具体做法是,将提取液的酸碱度加以生理模仿,先将药材用酸水提取,再以碱水提取,提取液分别滤过、浓缩,制成制剂。对提取液的最佳pH值和其它工艺参数的选择用一种或几种有效成分结合主要药理作用为指标用正交试验法、比例分割法进行优选。 2.6亚临界水萃取 常温常压下水是极性很大的溶剂,随着温度的升高,水的极性会降低,对中极性和非极性有机物的溶解能力也会增加,在适度的压力下,将水加热到100℃以上临界温度374℃以下的高温,水体仍然保持在液体状态,它的极性会随温度变化而改变,这种水称为亚临界水。亚临界水与常温常压下的水在性质上有较大差别,更类似于有机溶剂。当温度为250℃,压力10.0 MPa时,水的极性与甲醇相当。 2.7双水相萃取技术 将两种不同的水溶性聚合物的水溶液混合,当聚合物达到一定浓度,体系会分成互不相溶的两相,形成双水相体系。双水相体系的形成主要是由于高聚物之间的不相溶性即高聚物分子的空间阻碍作用,相互无法渗透,不能形成均一相,从而具有分离倾向。基于物质在双水相体系中的选择性分配,不同物质在特定的体系中有着不同的分配系数,当物质进入双水相体系后,在上相和下相间进行选择性分配,表现出一定的分配系数,从而达到分离纯化之目的。 2.8反胶团萃取 表面活性剂分子溶于非极性溶剂中自发形成的聚集体,其中表面活性剂的极性头朝内而非极性头朝外与有机溶液接触。胶团内可溶解少量水而形成微型水池,蛋白质、核酸、氨基酸等生物物质溶解在其中,由于胶团的屏蔽作用,这些生物物质不与有机溶液直接接触 ,起到保护生物物质的活性的作用,从而实现生物物质的溶解和分离[8]。 2.9液动分级逆流技术 液动分级逆流提取是工业生产技术,在提取方法上采用新工艺、新技术的产物,适合于动物类、矿物类、根茎类等原材料,进行常温或加温浸提、常温或加温动态提取、常温或加温阶段连续逆流提取。对各种药材的提取时间、提取温度、溶媒及溶媒用量、颗粒饮片尺寸、 提取单元组数、药效成分提取率等工艺参数等,可根据不同药材的特性进行优化。 3分离纯化技术 3.1膜分离 膜分离是以压力为推动力,根据体系中分子的大小和性状,通过膜的筛分作用,在分子水平上进行分离,可分离分子量为1000~1000000道尔顿的物质。起到精制、富集及浓缩的作用。目前,膜滤主要用于浓缩、分级、大分子溶液的净化等。 3.2大孔吸附树脂 大孔吸附树脂是由不含离子交换基团的由许多微观小球组成的多孔球状交联聚合物,是由有机单体加交联剂、致孔剂、分散剂等添加剂聚合而成。其理化性质稳定,不溶于酸、碱及有机溶媒,不受无机盐类及强离子低分子化合物存在的影响。它具有的吸附性是由于范德华力或产生氢键的结果。大孔吸附树脂具有的筛选性原理是由其本身的多孔结构所决定。 3.3分子蒸馏 由于物质挥发度不同,根据分子运动理论,液体混合物的分子受热后运动会加剧,当接受到足够的能量时,就会成为气体分子而从液面逸出,随着液面上方气体分子的增加,有一部分气体就会返回液面,在外界温度保持恒定的情况下,最终达到分子运动的动态平衡。不同种类分子的有效直径不同,故其平均自由度不同,其逸出液面后与其他分子碰撞的飞行距离不同。 3.4高效逆流色谱技术 高效逆流色谱是一类不用任何固态载体或支撑体的液 -液分配色谱,主要是利用在高速旋转状态产生的二维离心力场的作用下使两种互不相溶的溶剂快速有效的对流或分割,从而使样品能够在短时间内进行成千上万次萃取,根据样品中的物质分配系数的不同而进行分离的种方法。 4干燥技术 4.1喷雾干燥 喷雾器是喷雾干燥的关键部分。液体通过喷雾器分散成 10~60 μm的雾滴 ,提供了很大的蒸发面积(每m3溶液具有的表面积为 100~600m2) ,从而达到快速干燥的目的。对喷雾器的一般要求为:形成的雾粒均匀,结构简单,生产能力大,能量消耗低及操作容易等。 4.2冷冻干燥 冷冻干燥使被干燥的液体在极低的温度下 ,冷冻成固体;然后 ,在低温、 低压下利用水的升华性能 ,使冰升华汽化而除去 ,以达到干燥的目的。冷冻干燥法适用于绝大多数生物产品的干燥和浓缩 ,可以最大限度地保证生物产品的活性。冷冻干燥的干燥过程包括升华和解吸两个不同的步骤。 5β-环糊精包合技术 环糊精是一环状低聚糖化合物,外端亲水,内部疏水,既有水溶性又有脂溶性。药物经其包合后,可增加溶解度和溶出度,可防止药物的风化或挥发,防止氧化、光解、热解等, 提高药物的稳定性。该技术适用于挥发性及不稳定性药物的包合,如延参健胃胶囊中干姜挥发油的包合,冰片经包合后,解决了不稳定的问题。 6计算机应用技术 计算机辅助设计被誉为当代最杰出的工程技术成就之一。微机自控系统已普遍用于制药工业及制药机械的设计和生产,如高节能超临界萃取微机程控提取装置,口服液、大输液、针剂、软胶囊等的生产联动线,微机自控胶囊填充机等。 随着GMP的更高层次的要求,使用电脑和机器人控制的无人工厂已在日本、美国等一些发达国家中出现,药物生产在密闭的空间进行,不与人直接接触,仅需少数技术人员管理电脑和机器人,从而大大减少了污染,提高了产品质量。 相信经过我们一代又一代中医药人的努力,中医药事业的发展会越来越现代化,中医药产业会在世界医药产业中占有越来越重要的地位。 中药制药论文:中药制药中微波技术的应用 【摘要】随着我国经济飞速的发展,微波技术的应用也更加广泛,茶叶加工、植物油提炼等生产过程中都会看到微波技术的踪影。由于微波是一种交流高频电磁波,电流可以用来操控微波的发挥,功率密度也具备调控性,所以微波非常好控制。正是由于微波技术拥有操控性强、高性能低耗损的优势,因此在细胞有效物质的提炼过程中使用起来得心应手。微波技术的介入使中药制药技术得到了飞跃性的发展。目前,微波技术的应用范围越来越大,使用频率也越来越高。笔者在本文中,重点针对微波技术的基本原理、特性及其在中药制药过程中的应用进行探讨。 【关键词】微波技术;中药制药;应用 在以往的中药制药中,生产程序需要经历的浸提方法包括浸渍法、回流法、水蒸气蒸馏法等。而被用来干燥中成药和中成药材的方法包括沸腾干燥法、烘干法等。在消毒灭菌这一板块,主要依靠紫外线与干热灭菌等方法来完成[1]。随着我国科学技术的不断进步,微波技术在中药制药过程中起到了越来越重要的作用,中药制药结合微波技术后工作成果与效率均得到了提升。由于微波技术应用于重要配药中,可操作性强、工艺效率高,能够实现自主化生产,提高药材使用率,生产全过程节能减排,所的产物质量过硬,均已达标。微波技术使传统的中药制药技术获得了极大的突破,具有非常大的研究开发意义与价值。笔者在本文中,重点针对微波技术的基本原理、特性及其在中药制药过程中的应用进行探讨。具体分析如下所示。 1 微波技术的基本原理分析 1.1 微波的基本原理 微波技术之所以能够实现杀菌效果,主要是依赖于微生物产生的非生物效应与热效应。在交流高频电磁场的环境中,植物细胞内会生产大量热量,液泡因此产生膨胀,最终致使细胞壁中,有效成分细胞液的流出并融入进溶液里,在温度的催化下迅速扩散。这一提炼过程,主要是在微波能的作用下,致使目标产物细胞膜、细胞壁的破裂,使有效成分流出。其次是利用离子传导,产生撕裂以及相互摩擦,最终产生热效应[2]。而且,因为微波拥有一定的穿透力,加速了细胞内有效成分的浸出,使药物的提炼效率与质量得以提升。 1.2 关于微波特性的分析 微波拥有许多优良的特性,主要包括穿透力强、内热效应优、对生物有非生物效应,同时灭菌效果强。此外,由于微波是一种交流高频电磁波,电流可以用来操控微波的发挥,功率密度也具备调控性,所以微波非常好控制。在消毒灭菌这一板块,主要依靠紫外线与干热灭菌等方法来完成。随着我国科学技术的不断进步,微波技术在中药制药过程中起到了越来越重要的作用,中药制药结合微波技术后工作成果与效率均得到了提升。在中药制药过程中,只需对微波电流、时间与温度加以调控,就能够精确的掌控中药制药的反应过程。 2 微波技术应用于中药提取的相关分析 由于在提炼过程中,必须通过目标产物细胞膜、细胞壁的破裂,使有效成分流出,所以细胞破壁的操作过程十分关键。在实际操作中,这一过程重要为:通过微波加热致使细胞内部温度上升,细胞膜与细胞壁会在液态汽化的压力下,细胞表面将会出现细小的裂痕与孔洞。而细胞外的溶剂就趁机快速渗入细胞内,完全溶解后将释放大量包内产物[3-4]。因为微波技术拥有操控性强、高性能低耗损的优势,因此在细胞有效物质的提炼过程中使用起来得心应手。微波浸取技术拥有一定的选择性,能够提高工作效率,降低原料耗损度,提高有效物质的使用率。中药制药中的浸取技术,由于微波技术的结合[5],因此获得全面的革新,制药技术得以提升,因此微波技术具备应用价值,拥有推广并广泛投入应用的意义。 3 微波技术应用于中药炮制的相关分析 微波技术的介入,让中药制药加工过程与结果都取得了良好的反响。它能够有效节省制药时间,降低能源材料的耗损,提高现有材料的利用率,同时掌控性强,对生产药物的灭菌消毒效果佳,所以微波技术在中药制药生产中的应用,获得广大业内学者的认可与支持。值得一提的是,利用微波技术加工苦杏仁,既能有效杀死了苦杏仁酶,还能保障苦仁苷完整。相关实验结果显示,在炮制苦杏仁时,微波技术的杀菌效果显著,同时还能使含矸量不受影响,具备优良的保苷性,食用口感也更加松脆[6]。用蛤粉作为辅助材料,使用微波计术炮制阿胶丁的效果也非常好。 4 微波技术应用于中药材干燥的相关分析 微波技术的革新推动着中药制药技术的发展。微波的灭菌机理是:由于受到强度微波场的作用,物料中的菌体及虫类会因为分子极化弛豫,且吸收微波会使温度变高。当目标作用物的蛋白质性质发生变化后,其膨胀性、黏度、溶解度等均会产生相应的明显变化,同时失去生物活性。此外,微波的非热效应还具有灭菌作用,这是其他的常规物理灭菌法没有的。业内学者还对六味地黄丸进行了烘箱干燥与微波干燥的对比实验,实验结果显示,烘箱干燥出的产物,丹皮酚的含量好俗大,灭菌效果没有微波干燥法的效果好[7]。 5 结束语 随着我国科学技术的不断进步,微波技术在中药制药过程中起到了越来越重要的作用,中药制药结合微波技术后工作成果与效率均得到了提升。微波技术的介入使中药制药技术得到了飞跃性的发展。目前,微波技术的应用范围越来越大,使用频率也越来越高。由于微波技术应用于重要配药中,可操作性强、工艺效率高,能够实现自主化生产,提高药材使用率,生产全过程节能减排,所的产物质量过硬,均已达标。当前,微波技术在中药制药过程中举足轻重,具备应用价值,拥有推广并广泛投入应用的意义。 中药制药论文:中药制药专业“四位一体”人才培养模式的探索与实践 摘 要:本文从探讨新形势下职业教育模式的角度,提出了现代职业教育要体现以教师为主导、以学生为主体的具有综合素质和创新能力的现代教育理念,并大胆地进行探索与实践。它将制药企业的制剂生产线引进学校,采用企业管理模式建立专业性实训室,在教学过程中,教师严格按照企业岗位职业能力指导学生,生产出真实的产品,形成了“教师即是师傅,学生即是徒弟,作业即是产品,教室即是车间”的“四位一体”的新型教学模式。 关键词:“四位一体” 职业教育 教学模式 课 题:辽宁省职业技术教育学会2013-2014年度课题,课题编号LZY13436,课题名称:中职学校中药制药专业“四位一体”人才培养模式研究,课题负责人:周雪梅。 我国医药工业的快速发展使社会对制药类高级技能型人才的需求量不断增加,但由于医药行业的特殊性,医药企业受国家《药品管理法》《药品生产管理规范》(GMP法规)等相关制度、规范的制约,很难在正常生产过程中为相关院校承担起培养核心职业技能岗位人才的实践教学任务。学校要培养适合制药企业需求的技能型人才,但学生又缺少企业实践机会,这显然已成为制约中职制药类专业技能型人才培养的瓶颈。 基于此,笔者学校对中药制药专业人才培养模式进行了大胆尝试和改革,创新性地提出了中药制药专业“教师即是师傅,学生即是徒弟,作业即是产品,教室即是车间”的新型工学结合的“四位一体”模式。它将企业职业能力、岗位标准等融入到专业课程教学过程中,切实有效地提高学生的综合素质。使职业教育从培养能读、写、算的有知识的人,转变为心、手、脑并用的有较高职业技能和素养的专业人才,真正实现“以能力为本位,以学生为主体的素质教育”。这样既体现了学校专业建设的职业特色,也使这种新的人才培养模式更具有科学性和实用性,更受企业的欢迎。 一、实施过程 1.岗位职业能力调研 岗位职业能力调研旨在根据制药行业企业对人才规格、知识结构、技能水平及职业素养的需求来构建中药制药专业课程体系,核定教学内容、制定教学标准等,以提升中等职业中药制药专业的教学水平,提升该专业学生的综合素质和专业内涵,为制定“四位一体”人才培养目标提供客观依据,使构建的课程体系、教学内容、制定的标准,既符合现代职业教育的要求,也满足现代中药制药生产行业的需要。 调研采取问卷调查、走访调查相结合的方式,对本溪经济开发区、沈阳经济区及吉林等地制药企业发放问卷或实地走访。通过对问卷进行分析,了解到医药生产企业基层岗位设置主要有工艺员、技术员、安全员、设备员、材料员、质保员、车间化验员、仓库保管员、提取岗、浓缩岗、炮制岗、粉碎岗、干燥岗、制粒岗、压片岗、包衣岗、胶囊填充岗、制丸岗、制水岗、配液岗、铝塑泡罩岗、颗粒内包岗等。生产剂型主要集中在片剂、丸剂、胶囊剂、颗粒剂、散剂等固体制剂,口服液、搽剂、酒剂等液体制剂相对较少。从企业走访情况看出,生产企业对各种制剂工、提取工等基层岗位需求量大,要求专业操作技能较高,而其他如工艺员、技术员、设备员、车间化验员等人员需求较少。调查中也发现岗位操作工有时也需要对产品质量(外观、水分、密度等)进行一般性检测和分析,并要求他们有一定的对设备进行简单维护的能力,所以中药制药专业在培养学生时除了岗位职业能力外,还应适当加强药品质量检验及制药设备知识能力的培养。调研还显示,职业教育不仅要重视实践性教学及提高学生操作技能,更应注重培养学生分析问题的能力和应用能力,侧重培养学生将已有的设计、决策、规划等成果转换成产品的能力。 2.课程体系的构建 根据医药行业岗位职业能力调研结果,建立适合于“四位一体”人才培养模式的“就业导向型”课程体系。新的课程体系、课程标准和评价体系主要通过对岗位群进行分析,选取典型的工作任务,围绕职业岗位能力展开,强化生产实践技能培养,适当加大实验和实训课的比例。教学内容与岗位需求相适应,理论课设置与实训课相呼应,其授课比例更趋于合理,知识结构与实践安排更符合企业对综合素质强的高质量技能型人才的需求标准,减少课程内耗。课程标准更加突出实践性,学生学的就是职业岗位要用的。对学生的学业评价改变以往单一“理论知识”评价方式,以企业的岗位操作和职业素养作为评价的依据,实行知识(理论知识)、技能(操作技能)、素质(职业素质)、思想(道德品质)“四位一体”的综合评价体系。 3.专业核心校本教材建设 中专的学生基础比较薄弱,对教材的理解和掌握有一定的难度。中药制药专业聘请了中国药都的多位医药行业专家,通过大量的研讨与实地调研,将职业标准融入课程中,并与生产企业合作开发了适用于医药产业岗位职业需求的《中药固体制剂技术》《中药制剂技术实训教程》《药物制剂工职业能力手册》等核心课程校本教材和技能实训教材。实践证明,新教材的投入使用,大大提高了学生对专业知识的理解和掌握程度。 4.实训基地建设 建设融教学、培训和职业技能鉴定功能于一体的实训基地。成立了行业、企业专家参与的校内实训基地建设领导小组,制定规范化管理制度和运作机制,为实训基地科学有效运作和为实践教学服务创造条件。 实训基地按照企业的岗位工作内容、工作场景、工作要求建设,使学生进入真实的工作环境中,体验真实的场景,并可以应用实训室的制药设备,加工出真实的产品(如:丸剂、片剂、颗粒剂、胶囊剂等)。通过在实训基地的理实一体化的学习实践,最终达到职业技能鉴定的考核标准,使培养的学生能完全符合企业的岗位需求,达到学校培养与企业应用的无缝对接。 5.提升教师职业技能,打造新型职业教师队伍 采用“走出去,请进来”的方式,利用寒暑假,积极联系医药企业,送专业教师下企业顶岗实习。聘请专家、企业能工巧匠到校,对专业教师进行培训或到校从事兼职教学工作。通过加强理论学习及职场实习实践,引进企业管理模式,引导教师体会和建立“以岗位技能和人际合作技能为核心”的“有效教学”的教育观。通过工厂岗位实践、技术交流、技术比武等多种形式,全面提升教师的操作技能和在生产实践中解决问题的能力,培养一支综合素质强、能教学、能科研、能解决生产实际问题的职业型教师队伍。 6.探索新型教学方法 由于中专学生的年龄偏小,对社会认识不足,并且基础知识差距较大,有学习好、接受能力强、有表现欲的,也有基础差、不爱主动学习的,因此在实训课教学中运用“分层次”教学方法,将接受能力强、有表现欲的学生安排为实验实训组的组长,教师培训结束后,由组长再对组员进行再培训,充分调动学生学习积极性。 学生在实训室的真实环境中,以及老师的精心指导下,应用实训室的生产设备生产出各种剂型的产品。学生的作业即是生产出的产品。学生在操作中常常会提出各种问题,此时教师即是师傅,指导处理在生产过程中出现的各种问题。培训过程完全采用生产车间的工作流程,以技能训练为重点、以现代化教育技术为依托。在专业教学过程中,实现“教师为师傅、学生为学徒、教室为车间、作业为产品”的角色转换,把实训场所作为教学的重要阵地,形成符合职业教育规律的教学方法新体系。同时,培养学生认真钻研、规范操作、团结协作和开拓创新的职业素质。 7.探索基于实训过程的技能考核模式 传统的教学实训考核模式,由于考核重结果导致学生学习目标不明确,不能全面检验学生对技能的掌握程度,不利于调动学生的学习积极性,容易造成学业评价的不公平,失去考核的信度和效度。为消除现行实训教学考核模式的弊端,在不断探索和总结经验的基础上,提出基于实训过程的考核模式,变原有的阶段性考核为过程考核,做到实训教学考核全程化。考核内容以制药企业岗位能力为依据,包括理论知识、操作技能、记录填写等。 二、条件保障 生产性实训基地建设是“四位一体”教学模式的最基本条件,它创建的良好的职场环境有助于培养学生良好的职业习惯。而具有丰富生产实践经验的双师型教师队伍是“四位一体”教学模式转化为实际成果的有效桥梁。在“四位一体”教学模式下,老师必须改变教育教学观念,师生以企业生产活动为中心,边教边学边做,这样不仅能使学生掌握技能要点,还能培养他们自主学习、钻研探究的习惯,为今后的职业生涯发展打好基础。 三、实施成效 实施“四位一体”的教学模式,建立了企业管理摸式的“教、学、做”一体的实训教室,培养了一批优秀的双师型教师队伍,编制了以岗位能力为核心的实训教程。专业培训的优秀毕业生遍布中国药都的每一个医药企业。 2013年中药制药专业学生代表辽宁省参加全国“中药传统技能大赛”取得了三等奖的好成绩,某医药企业闻讯直接将这些学生聘任为药材库保管员。2009级学生在某医药企业GMP认证办公室工作,她在工作中所体现出来的态度和水平得到了该企业领导的一致好评,她本人也在实习报告中说,“虽然到了一个新的企业,但是在学校打下的坚实的理论和实践基础给了我太多的帮助”。某公司化验室唯一一名中专学历的职员,来自于笔者学校中药制药专业,这都是因为她在学校学习的过硬的化验技术和良好的职业素质。其他岗位的优秀员工不胜枚举,他们已遍布于中国药都各个生产企业,成为了企业发展的中流砥柱。 四、体会与思考 “四位一体”教学模式的改革,解决了中药制药专业人才培养中学生无法进入医药企业实习的难题,并有效地提高了专业人才的综合职业素质和岗位技能,实现了学校人才培养目标与生产企业人才需求目标的一致。但是这种生产性实训将消耗大量物料,同时生产出的大量教学产品,不能进入市场创造价值,这是有待于学校下一步研究和解决的难题。 中药制药论文:浅析中药制药的瓶颈及创新方法 【摘要】本文从当前我国中药制药技术领域的基本现状出发,浅要分析了中药在制药领域内遇到的若干瓶颈问题和亟待解决的重大技术需求。在此基础上提出了制药领域科技创新的战略方向。创新性的提出以“三化”即精密化、数字化、智能化为主要特征的中药制药技术,并对该科技工程的创新前景提出了建设性的建议。 【关键词】中药制药工程;制药方法;中药工业;转化科学 在我国生物医药产业中,中药工业是一个重要的组成部分,近年来更是升级为国家战略性的新兴产业。但由于受到发展时间短的历史原因及科技水平低的现实原因双重影响,导致我国在中药制药领域出现了桎梏的瓶颈,诸如市场竞争力弱、科技含量低等。为了解决这些问题也为了促进我国中药制药的战略发展,实现“低投入、高产出”的战略转变,故选择一些有潜力的中成药进行再次开发是及其必要的,从而完成制药技术的升级改造,以便更适合当前医疗市场的需求。 随着医疗市场的发展,一些中成药的质量问题备受关注。大众对中成药质量问题的关注促进了对中成药的质量分析,诸如多成分含量测定、色谱指纹图谱等检测方法在技术上走向成熟。例如在我国中药制药领域制药技艺还是水准较低、生产操作过程呈粗放式、制药设备智能化程度低、制药的技术革新意识较低、创新驱动力不足进而导致中药制药技术水平整体落后于时代的发展和需求[1]。因此,面对中药制药发展的困境和市场对中药制药的期望,自主创新发展中药制药工艺、推动该项技术的升级发展、实现科技战略创新、构建提高药品标准的新机制、加强对制药过程的检测及全程质量监测、确保产品的安全可靠、不仅具有巨大的医学价值更有利于推动我国中药制药产业的健康发展。 1制约中药制药发展的桎梏因素和技术诉求 1.1中成药产品的保证质量之难 按照国家药品局的指示,提高中药的制药质量标准是医疗工作者各项工作的重中之重。在此基础上对中药制药技术提出了六字真言,即“高标准、严要求”。“高标准”即是在研究中提高中成药的生产原料及质量放行的标准,将一些药量含有限制或者微量有毒有害的物质修订了检测的目标,纳入检测的范围。“严要求”就是严格控制制药工艺品的品质、提升制药工艺的水平。 1.2中成药的二次开发之难 人们往往重视的是药品的药效和作用机制的研究,因而导致对中成药的再次开发的研究技术较薄弱。再加之制药工艺品质低等技术因素导致中成药存在很大差异,例如同一生产产家不同批次生产的药物或者不同产家生产的同一款药物在化学组成成分上也存在较大差异。这些差异不仅会影响到药品的质量、药品药效的稳定性以及临床疗效甚至还极易会造成临床上的一些安全隐患。由此观之,中成药的二次开发之难是阻碍中成药进一步发展的桎梏因素。 1.3中成药制药过程节能之难 低碳经济是当前各行各业所追求的发展战略,如何促进中药制药过程中减少原材料的损耗、减少废品垃圾、提高能源利用率、提高生产设备的生产利用率、催生生产新工艺,是当前中成药发展过程中亟待解决的问题。 1.4保障中成药生产品质之难 中成药制药的各个环节密切关系到药品的质量,可以说制药工艺各个环节的精准操作是保障中成药生产品质的奠基石。然而,在我国当前的中药制药过程中,工艺操作却缺乏精准,有些工艺甚至呈现出粗放式。大部分生产企业的制药工艺参数还没有实现完全的自动化控制。综上所述的种种因素都成为了中药制药工艺品质的瓶颈。 1.5中成药生产质量检测风险之难 虽然在医疗领域出现中成药产品质量问题的事故层出不穷,但还是缺乏中成药生产质量事故预警的机制。根据生产需求,建立质量风险预警系统和风险评估机制,检测生产工艺的质量,对生产数据进行观察可以有效加强对生产质量全过程的监测[2]。 1.6中成药制药过程质量控制之难 中药的制药过程是及其复杂的,因而制药过程的质量控制也一直是中药质量控制领域内的瓶颈因素。控制技术整体水平较低、制药过程质量控制技术较落后、中间体质量检测指标尚不完善、制药信息的缺乏导致难以实现对制药整个过程的有效控制。因此推动中药制药过程质量的控制技术创新发展是中药制药领域内的当务之急。 2新时代中药制药核心技术的创新突破 改革开放以来经过广大医学工作者的辛苦努力和科学技术的日新月异的发展,在医学领域陆续发生了三次科技革命。第一代技术改革出现在20世纪70年代左右,出现了以“机械化和半机械化”为特征的技术变革。第二代技术革新起始于20世纪90年代,制药设备更新以“三化”为特点:自动化、管道化、半自动化。第三代中药制药技术抓住了新时代技术革新的浪潮,创新发展以“精密化、数字化及智能化”为制药技艺革新的目标,推动中药制药工艺实现跨越式发展[3]。通过对新一代中药制药技艺的探究发现,在新的时代诉求下,中药制药工艺力求在以下几个方面做出创新: 2.1中药制药过程分析技术的创新 中药制药技术一般是利用PAT技术实现对制药过程的有效监控。通过集成方式对制药过程进行化学、物理、数学和生物等风险监测,辨析出可能引发制药风险的因素,实现中成药质量的控制目标。 3中药制药科技创新构思 随着信息技术的发展和第三次科技革命的创新对中成药的制药技术突出了创新的技术诉求。我们应抓住这新一轮的技术革新机遇,自主创新实现中成药产业的快速发展。 第三次科技革命如火如荼的发展也深刻影响了制药工程的技术创新,生产系统的数字化和智能化将极大促进中成药工业技术的创新飞跃。大幅度提高中药质量,实现制药技术的升级更新,推动中成药走出中国走向世界。 中药制药论文:现代制药技术在中药生产中的应用分析 摘要:进入二十一世纪以来,我国的科学技术不断进步,现代制药技术不断深入。由于传统的思想,在药品的选择上,人们偏向于中药,所以对中药的生产和研究提出更高的要求。中药作为我国传统医学的精髓,对其进行现代化的发展是必然的选择。一般来说,中药研究的过程是采用先进的科学技术,对中药成分中有毒有害物质的去除,生产出副作用小、质量稳定的药品。目前,大多数的医药研究员都引入了现代制药技术,来提升我国传统中药的质量和作用,提高中药生产的效率。 关键词:现代制药技术 中药生产 应用分析 一、引言 目前,我国中药生产技术明显落后于其他制药技术,中药产业在我国制药市场中呈现下滑趋势。中药产业若想在激烈的制药市场中立足和发展,就必须不断的引入现代新技术,向高科技制药技术的水平和方向发展。随着我国加入世界贸易组织,我国的中药产业得到了较好的发展,大多数中药企业都投入大量资金,引入了现代化高新技术,这刺激和影响着传统的中药产业。现代化科学制药技术和各种制药新工艺、新设备的应用,使我国中药产业取得了举世瞩目的成就,也推进了中药制药剂量和药效稳定发展。 二、现代化中药制药技术实例概况分析 进入二十一世纪以来,中航建发在医药方面形成了自己的特色,拥有了一支专业的设计队伍。其医药工程项目设计主要涵盖生物制药、中药提取和医药制剂以及配套的设施等。特别是中药提取车间的工程项目设计,把国内外的先进制药技术和我国传统中药制药技术联系起来,不断的改革和完善,形成了一套全面的中药现代化生产技术体系,被国家发改委员会评为“高技术产业化示范工程项目”。 此制药项目占地面积达到3000多平方米,厂区分为两期工程进行规划和整理,一期工程建筑面积达到8000平方米,为双层,高度为18.75米,结构形式为钢筋混凝土结构。在整个厂房的布局中,规划了发酵车间、提取车间、交配电房、仓库以及办公区域等。各辅助生产区域采用岗位轮流的工作模式,在不影响工作有序进行的前提下,将厂房分为2层,方便工作人员的工作。 在设计中,将提取车间分成了三层,包括出渣层、操作层和投料层。在第三层可以布置同提取罐配套的冷凝器、冷却器;提取罐可以悬挂在第二层上,同时单效蒸发器也放置在第二层。整个设计工序方便操作、流程顺畅,既充分利用了空间,又减少了占地面积,降低了成本的投入。 图1 中药提取生产车间 三、现代化制药技术在中药生产中的设计和应用 在一个工程项目中,好的方案和规范是工程项目成功与否的重要基础,也是影响建设全过程有效的控制理论。在科学技术日新月异的今天,我国的中药制药现代化技术不断进步,促进了我国制药工艺和行业的快速发展,满足了各种各样的需要。 (1)采用自动化技术对固体进行发酵 现代化中药制药工艺突破了原来的生产技术,适应了国家和社会高新化、现代化的发现要求,使固体发酵工艺实现了技术创新。在工作设计和制度中,引入了先进的开发技术和单元操作技术,建立了一套适应国家先进水平的现代化自动生产线,以满足相应发酵环境下各种新工艺、新技术以及新设备的发酵工作和在不同自动化技术控制阶段的标准和理念。此技术有效的推动了中药制药技术的发展,使现代化先进制药技术广泛的应用在中药生产过程中,提高了中药生产效率,保证了中药药性和剂量。 (2)实现了中药胶囊有效成分的定量控制 目前,我国大多数制药企业为了实现质量控制现代化,在生产检查中采用了高效液相色谱法(HPLC)检测质控手段,它采用了高压输液泵、高灵敏度检测器和高效微粒固定相,能对液体混合物进行成分分离。超高效液相色谱-质谱联用、气相色谱-质谱联用方法在定量控制中的应用也越来越多。例如,三聚氰胺就可以用此法检测其含量。相关部门还制定了科学严格的质量标准,使中药制剂更具有安全性和稳定性。 图2 高效液相色谱法(HPLC) (3)中药的提取和制剂生产设备对生产过程进行全面的质量检测控制 生产工艺和质量控制直接关系着中药现代化的发展。单元制造技术系统集成的自动化全面质量检测控制生产线是该项目实现制药工艺现代化的重要工作之一。在此项目中,单元制造设备建立了提取、浓缩、干燥等操作系统,这些相互独立又相互连接的方式,使整个提取工艺流程实现连续化和物料转移管道化。 设计中,采用了国际先进水平的铝塑包装设备,提高了产品包装过程的质量控制;同时具备了在线检查和称重、自动去除不合格产品的功能,有效的增加了中药生产的效率和质量。设计中用到NT25型铝塑包装机,利用数字和红外线扫描,能精确的保证产品的质量参数,高效快速的控制质量,提高了中药生产技术水平和设备水平,进而推动了中药产业的稳定发展。 (4)高温、高湿的空调处理技术 在现代化制药技术中,中药生产流程非常的复杂。在生产过程中,提取工序使用大量的酒精,存在安全隐患和质量风险,应该在送风支路上设置防爆防火阀,并采用直流形式排风。如果外界自然空气能达到一定的使用要求,可以利用自然风,采用排风扇,实现变风量、变新风的运行。 (5)膜分离技术在中药提取、分离中的应用 膜分离技术是以选择性透过膜为分离介质,利用膜两侧的电位差、浓度差或者压力差,使原料选择性的透过膜,达到最佳的分离效果。在中药成分分离过程中,由于存在较多较大的杂质和胶体,不仅会对膜产生一定的破坏,也会对中药的提取、分离以及制造工作带来不必要的麻烦。因此可以在中药中加入絮凝剂,使部分悬浮颗粒发生沉淀,使其过滤,更好的被超滤膜分离,达到中药生产的最佳效果。由于该技术操作方便、污染小、成效高,能全面提高中药生产的质量,促进我国中药产业更好更快的发展。 四、结束语 此工程设计整体来讲,布局比较合理,各项工艺流程和设备都已经达到国内先进水平,其生产过程稳定可靠,有效的提高了中药生产的效率,保证了中药的剂量和药效。中药制药作为我国传统医学的精髓,运用现代制药技术进行生产是必然的选择。相关部门应该充分利用现代技术,调动科学力量,促进中药走向现代化、国际化的发展方向,为我国人民的健康做出应有的贡献。
工程测量测绘论文:工程测量测绘之无人机航拍技术要点探讨 摘 要:随着无人机技术的发展,工程测量测绘中的无人机航拍技术吸引了世界各国的目光。本文先是对无人机航拍技术进行简述,然后探讨了工程测量测绘中的无人机航拍的技术要点,最后分析介绍了无人机航拍技术在工程测量测绘中的实际运用。 关键词:工程测量测绘;无人机;航拍技术;要点 1 无人机航拍技术概述 无人机航拍技术,是一种集成了高空拍摄、遥控、遥测技术、视频影像微波传输和计算机影像信息处理的新型应用技术。 (一)无人机技术 无人机航拍技术发展的前提是无人机的出现。无人机,顾名思义,是一种不载人的航空器,主要包括固定翼型无人机、无人驾驶直升机两类。之所以可以实现无人驾驶,是由工程师在地面上通过无线电遥控设备操控机载计算机程控系统而进行的。无人机的出现,一开始主要是为了开展有人飞机不宜执行的任务,如危险区域的地质灾害调查、空中救援指挥和环境遥感监测。经过几代产品的更新,无人机由最开始的主要是在军事上的应用后来逐渐发展到用于作战、侦察及民用遥感飞行平台、农业生产等多个领域。在工程测量中运用无人机,能够有效解决小面积低空摄影存在的问题。无人机的实际操作使用步骤主要包括以下几个方面:野外像控点的布设和测量、取得测区资料数据、内业空三加密以及数字测图。 (二)机载遥感设备 要让无人机航拍得以实现,除了无人机这个“空中平台”外,还需要能够获取信息、处理图像信息、并能够按照一定的精度要求制作成像的机载遥感设备,这些机载遥感设备都具有体积小、精度高、储存量大的优点。当前使用的主要有高分辨率CCD数码相机、红外扫描仪、磁测仪等。根据不同类型的遥感任务,选用不同的机载遥感设备。目前,制造的数字航空测量相机已经可以达到很高的像素,能够在航拍时,同时拍摄彩色、红外、全色的高精度航片。此外,科学家们为了能够提高遥感飞行的效率,还同过使用多台哈苏相机进行组合照相。这些机载遥感设备不仅仅能够对工程的静态、物理几何结构,还可以进行一种动态地全过程监测、把握实时的微小变化、通过对观测结果的比较分析,从而对即将出现的问题进行预防、防患于未然,同时能够对物体未来的发展变化趋势进行预测。 (三)无人机影像处理流程 无人机利用机载遥感设备获取影像资料以后,根据POS相关数据,自动建立航带内与航带间的拓扑关系系统网,航带规划设计包括单次航飞时间设计、航飞架次设计和航带带宽划分。而测区范围的规划,首先要设定测量区域最大外接矩形,得出测区四角标注之后,计算航拍次数。根据控制网布设GPS控制点去构建目标区域控制网,根据典型地貌特征点的选择、对测区现场进行均匀布控。然后根据主点坐标、对称畸变参数和CCD非正方形比例参数进行影像比例的纠正。第二步骤,根据区域网平差计算、加密点物方空间坐标解算、影像的外方位元素,计算空中三角测量。最后,进行DEM数据匹配,即进行多模型、多重叠DEM匹配、采集,以测区为单位创建像对正射影像。随后生成DOM成果。 2 无人机航拍技术的要点 (一)无人机航拍的申报 对于无人机航拍,我国出台了专门性的管理政策法规,再加上无人机航拍自身的飞行特征,共同决定了无人机航拍的申报流程的独特性。按照我国的政策法规对无人机进行划定,其属于一种无人驾驶航空器,因此需要按照我国通用航空相关规定进行操作和使用,如果严格按照规定执行的话,只有具备执照的人才能操作无人机进行航拍作业,我国在这方面也不断加强管理的力度,目前主要的负责机构为中国私用航空器拥有者及操作手协会。另外,在操作和使用无人机之前,还需要提前申报空域,并在飞行前的15小时就需要向管理部门申报飞行计划,一般情况下,在发出申报3小时之内就可以得到回复。但是为了确保安全,操作人员还需要在飞行之前再次通过电话进行核实。 (二)航拍画质的稳定 与消费级无人机不同,航拍无人机对画质的要求更高,并不是随便拍出分辨率较高的画面就可以了,而是需要对目标物进行持续的、长时间的拍摄,对拍摄的要求非常高,拍摄角度和距离具有特定的要求,同时对目标凝视和画面防抖都具有较高的要求,这就需要在航拍无人机上安装稳定平台,如陀螺仪稳定的测距仪,这种设备首先在战列舰上出现。由于无人机自身的特点,对陀螺仪的灵活性和稳定性都具有更高的要求,一般在无人机上使用重量小集成度高的微机电MEMS陀螺组件。此设备具有检测平台角度和角速的作用,并将信息反馈给平台驱动电机,这样就可以减轻飞行器姿态变化的影响,保证平台上的摄像机的视轴稳定。 在风力较大的情况下,要想拍出画质较好的影像,就需要熟练应用云台。在无人机飞行过程中,由于风力较大,会执行抗风动作,这就导致机身出现倾斜或旋转的情况,从而摄像头与地平面发生倾斜,导致画面的质量下降。而使用云台,则可以防止无人机倾斜导致摄像机倾斜,从而减少了风力对拍摄造成的不利影响。在无人机上,保证拍摄质量的重要设备为减振垫和减振橡胶。减振垫和减振橡胶具有减少机体振动对飞控部件的影响的作用,防止无人机拍摄出来的画面会产生扭曲现象。 (三)特殊环境中的使用 在低温环境当中,无人机要进行操作需要提前对减振橡胶或者减振柱进行更换,以便减轻低温环境对拍摄质量的不利影响。另外,无人机的锂电池也容易受到低温的影响,温度越低,锂电池的化学活性越低。经过试验发现,当电池温度低于15℃的时候,其化学活性已开始降低,当温度更低的时候,锂电池的放电能力显着下降。因此,为了防止无人机坠毁,在操作无人机的时候,需要在低空悬停1分钟以上,了解无人机在低温环境中的表现情况,从而根据无人机的情况来调整飞行计划。 在高原地区拍摄时,较小的空气密度使无人机的旋翼需要更高的转速来产生足够的升力,此时无人机的耗电速度要比平时快。操作手要注意时刻监控电池状态,以免无人机坠落。另外,高原地区操作手要准备多块电池,随时准备替换。这是因为高原地区风力较强,无人机飞行需要耗费大量的能力。 3 工程测量测绘之无人机航拍技术的运用分析 我们在工程测绘测量中运用无人机航拍技术能够收集更加丰富、更加全面的资料。无人机摄影,可以提供一个不可替代的高位俯角,反映一个地区、一个区域的全貌。还可以对某一具体物体进行高清晰度拍摄,灵活方便。并且随着科技的进步,其拍摄的图像也有分辨率逐步增高、单次航拍时间延长、单次航拍储存信息容量逐渐扩大等趋势。例如无人机可以对矿山进行测量,在煤炭资源开发的同时,加强对矿山周围环境变化的把控,进行有效的监管。既实现了高效率的开采,又实现了环境的保护,双管齐下。无人机还可以加强对矿山整体的整治,以便于对矿山资源的保护。整治自然少不了宏观层面的指导,尤其对矿山这种面积又大,开采过程中还极容易发生环境污染的区域。利用无人机航拍提供的结果,可以有针对性地采取措施,对自然资源进行保护。无人机航拍技术已经成为我国经济建设、社会发展、应急救灾、突发事件处置、数字城市建设、国土资源调查、地质灾害、矿山监测、环境变化监测、工程设计等一系列国家重大需求的重要技术。 4 结束语 综上所述,无人机航拍技术作为一种新型的技术,具有其他产品不具有的突出优势。所以,我国应该加大在无人机技术领域的研究,加强与世界其他国家的经验交流与合作。而无人机航拍技术的运用也为现代工程测量测绘事业提供了便利,成为一种必不可少的手段。我们应该把握这一未来的发展趋势,促进工程测量测绘之无人机航拍技术的发展,从而促进我国经济的飞速发展! 工程测量测绘论文:基于测绘发展现状的工程测量测绘技术应用探索 摘 要:随着经济技术的发展与社会的不断进步,我们越来越看重测绘工程测量,测绘工程测量作为工程建筑的基础,是推动我国建筑发展的一大关键。工程测量测绘技术是结合质量与效果于一体的一门技术。这门技术可以促进了建筑业更进一层楼。我们现在要分析如何利用新的工程测量测绘技术,如何全面提高测量的精确度。从而实现我国工程测量测绘技术的新高度。 关键词:工程测量测绘技术发展现状;工程测量测绘;技术应用 0 引言 为了深入推进我们工程建筑的发展,我们的相关工作人员要深入了解工程测量的各个方面的知识。工程测量测绘技术不是一门简单的技术,它是有关于测量学和工程测量的一门技术。测量测绘技术包括很多方面的技术,其中一门技术是大地测量学,它是研究在地域上设置控制网,从而可以实现测定地球形状、大小和重力场的内容;另一门重要的内容是地形测量学,它是研究将地球表面小区域 ,然后进行工程建设勘测设计、施工和管理。传统工程测量技术已经远远不能满足我们现代的需求,它服务领域仅仅包括建筑、水利、交通、矿山等部门。但是,现代工程测量己经远远突破了只为工程建设服务的概念,一方面它包括对测量结果的分析,对物体发展变化的趋势预报,在另一方面,它还包括工程的静态、动态几何与物理量测定等方面的内容。现代工程测量给我们的生活带来方便,促进了我们国家工程测量的发展,我们要大力推广这门技术,造福于人类。 1 工程测量测绘技术的发展过程 工程测量测绘技术的探索的历史悠久,而且过程曲折。在我们古代中国,我们进行的工程测量比较简单,这是我们工程测绘测量技术的原始,它标志了工程测量测绘技术的开始。拿测量来说,在古代,在工作的时候如果处理不当,就会使得测量结果出现误差,干扰到后续活动的开展。许多许多古代的建筑都非常繁琐、形状比较的奇怪,比如故宫等古代建筑就是最好的代表,在古代,测量工作的难度非常大,除此之外,测量活动还会受到外界因素的干扰,比如不良天气,国家政策的变更,王朝的更替等。这些因素都会导致测量时间会拉长,最终无法按时完全工作。古代的生产工具落后,技术水平落后,如果遇到恶劣的天气状况,可能就无法完成测量工作。直到二十世纪八十年代,受到西方工业革命的影响,工程测量测绘技术得到快速发展。 此时比较先进的地面测量仪和数字化的测量以及摄影技术的发展,工程测量测绘技术巧妙的运用,所以得到快速发展。这些先进的地面测量仪器,体现了当时测量测绘技术、工具及方式上的超前性,现代性。而且这些仪器可以降低测量工作量,还可以避免人工测量计算易发生的失误。在此基础上,相关的测量y绘仪器的进一步发展促进了测量测绘的准确度,测量测绘的工作质量和工作效率得到全面的提高。二十一世纪的今天,出现了更为发展的测量测绘技术,测量测绘的数字化又是一大进步,与大比例尺地形图和工程图的测绘是传统工程测量相比较,数字化测量测绘克服了手工测绘存在的许多缺点,如工作量太大,程序既复杂又麻烦。到近几十年来,测量测绘技术已经发展为相关经济生产领域一个重要的技术工具。所以我们要大力运用现代测量测绘技术解决相关经济生产领域的复杂问题。 2 工程测量测绘技术的现状 在中国,工程测量测绘技术不断的得到运用。随着经济与技术的发展,工程测量测绘技术有着很显著发展。工程测量测绘技术的发展和电子与空间技术等新技术的发展使电子经纬仪、全站仪、超站仪、测量机器人等先进测量仪器广泛应用在相关的测量与测绘工作中。并且现在GPS测量技术及影像提去技术也在我国的工程测量测绘技术中得到推广和普及。和传统的工程测量测绘技术方式相比较,GPS测量不用进行点同点的相互透视。这个好处让GPS测量有很大的机动性,可调性。工程测量测量技术的发展给我们带来了实质性的效益,所以我们工程测量测绘技术的工作人员必须要不断地推广现有的工程测量测绘技术和不断发展新的工程测量测绘技术,来保证工程质量。实现我国工程测量测绘技术的大发展大繁荣。 3 如何让工程测量测绘技术与时展并进 在21世纪工程测量测绘技术发展的前景是比较广大。与工程测量测绘技术的相关产业很多,所以相应的会产生产业链,比如,摄像技术,计算机技术,GPS技术等等。摄影测量技术还可以降低外部作业的相关工作量。工程测量测绘技术具有高精度、高测量效率的特点,数字化测量测绘软件的应用而迅速发展起来的全新内容,广泛用于测绘生产、水利水电工程、土地资源管理、城市道路建筑规划、生态环境保护和军事工程等部门.数字化测量测绘作为一种机助测图技术具有显著优势和发展前景,是测绘发展的技术前言,作为反映测量测绘技术现代化水平的标志之一。因此,在建筑物的形态,工程的地籍测绘,城市的地形图等方面,都可以发挥传统测量方式所不能达到的作用。摄影技术对于工程测量测绘技术十分重要,而且应用到的范围也越来越广。我们要发挥我们的创新精神,与时俱进,不能故步自封,创造更高端的技术,更前沿的科学技术。 4 工程测量测绘技术在生活中的实例 我们当代社会很多方面都运用到了工程测量测绘技术。比如我们熟知的神舟7号飞船的发射,我们巧妙地运用这个技术,更加拓展了我们的天空范围。还有我们2008年奥运会的举办也是运用到了工程测量测绘技术,使我们的奥运会场地圆满建成等。工程测量测绘技术对我们的生活和我们的经济建设和社会建设十分重要,我们要把工程测量测绘技术深入到生活的各个方面,让这些技术造福于我们的生活。比如我国现代建筑也充分的运用到测量测绘技术,让我们的建筑物抗震系数高,并且还可以使建筑物的外形更加美观,再也不是传统的建筑物风格,运用工程测量测绘技术,可以使建筑物具有古代建筑的典雅,还不失现代建筑物的时尚,还充分吸收外国建筑物的风格,使得建筑物中西合璧,更好的服务于人类。所以,工程测量测绘技术对于我们的作用是十分显著的,我们的工作人员还要继续努力,把工程测量测绘技术做大做强,不仅仅服务于我们我家,也能走出国门,走向世界。 5 结语 在二十一世纪,是我国经济发展的重要战略机遇期,也是我国掌握信息、生命、空间等高新技术发展的重要战略机遇期。新的工程测量测绘技术要得到更高层次的提高。这需要相关研究者的思维创新、精神创新。我们都相信如果相关人员艰苦奋斗,不断探索,坚持不懈,肯定可以在这方面得到巨大的进步。我们要抢占国际竞争的战略制高点,自主创新刻不容缓。历史发展已经证明,核心技术不可能从别人那里买来,核心竞争力不可能从外部得到,要想在国际竞争中不受制于人,必须依靠自主创新。只有这样,才能真正把发展的命运牢牢掌握在自己手中。由大及小,工程测量测绘技术发展也要如此,不断研究探索,掌握世界领先技术,成为工程测量测绘技术领域的领导者,我们要实现让世界掌握中国的核心技术,让我们的科技面相世界,面相未来。 工程测量测绘论文:无人机航拍技术在工程测量测绘中的应用 [摘 要]伴随社会不断发展和进步,工程测绘工作成为了人类身边的一种艺术。近年我国的不同行业发展迅速,展现出良好的趋势,高科技无人机航拍技术受到了广泛的关注和重视。为顺应时代的发展需求,传统的工程测绘方法必将被取代,当下必须加大无人机航拍技术应用的重视度。笔者对在工程测绘中应用无人机航拍技术进行了分析,仅供参考。 [关键词]无人机技术 测绘 工程 应用 引言 科技不断的改革完善,各种先进技术不断的被应用到各行业领域中,近几十年我国的工程建设行业获得了很大的成就。无人机航拍技术可以提升工程测绘工作的准确度,帮助工作人员获取更可靠清晰的数据来源,在实际应用中已经体现出更多的优势,是未来工程测量工作中必不可少的技术。 1.无人机技术概述 现代社会不断发展进步,传统的信息技术已经不能符合需求标准,很多的地区面貌发生了改变,很多的港口、机场、车站等工程建设都需要更加详细的数据,无人机航拍技术的应用是顺应社会发展的需求。 无人机技术包括无驾驶人员的飞行器技术、通信技术、遥感技术、以及全球定位系统技术,是多种现代化技术手段的结合运用。该技术目前被应用在地理信息测绘和测量当中,最大的特点是非常智能、自动化程度高、专业技术水准也较高。 这项技术已经被广泛的应用在工程测量当中,是我国专业技术人员研究工作的重点,是日后的遥感技术发展重要目标。 2.无人机航拍技术的优越性 无人机测绘是遥感领域用于地形测绘的新兴技术,在使用过程中资金投入量比较小,勘查过程中反馈能力好,时间消耗少,方便不同地区的转换应用。对比过去的大飞机搭载摄像机航拍作业工作方式,无人机飞行技术的优点更加突出。大飞机对起降场地需求十分高,无人机已经实现了就地起降,省掉了很多的路程。 具体的工程测绘任务中,航摄小组可以灵活变通,将地点选在测区附近的高速公路服务区或者是停用的砂石买卖场,加长了拍摄工作时间。以往的工作过程可能会受到自然环境的影响,对天气要求比较高。 无人机对于外界自然环境要求相对比较低,并且离地面的高度可以自行控制,方便获取更加详细高分辨度的资料。工作人员可以灵活控制无人机的速度,将航速控制在最优化范围内,甚至可以达到每小时几十公里,对于突发状况可以进行变通,得到更加准确的信息资料。 3.无人机航拍技术的系统组成 3.1 遥感信息采集系统 3.1.1 无人机遥感平台 无人机遥感测绘系统包括两大部分,分别是遥感信息采集系统,遥感信息处理系统。航测遥感技术利用无人机装载航空数码相机 ,并采用IMU(惯性测量)/GPS(全球定位系统)技术而进行导航的航空摄影,其优势在于可以快速、精准、高效地获取地理信息数据。 3.1.2 飞行控制系统 无人机飞行控制的关键内容就是飞行控制系统,其具体的工作内容包括对定位系统导航开展科学的利用,进一步达到信号定位,实时的掌握加速度计、陀螺等飞行器平台的具体工作状态变化,通过这种工作流程实现无人机的数字化监控,基础实现定点信息采集任务。 3.1.3 地面监控系统 全向天线、监控软件、供电系统、便携式计算机几部分系统构成了地面监控系统,不同的环节解密结合相互关联,技术工作人员可以操作地面监控软件,相关的数据进行科学的设定,包括导航模式的选择、相机曝光、基本飞行参数的设置等等。 3.2 遥感信息处理系统 3.2.1 遥感像片处理 在整合数据工作完成无人机航拍技术在工程测量测绘中的应用后将勘查照片按照规定要求进行处理,主要有航带的整理、质量监测、照片的预处理、照片的并行更正等等。遥感像片处理最突出的功能是对相关数据文件的整合处理,处理的内容包括任务航摄规范表、相机检定参数等。 3.2.2 空中三角测量系统 遥感信息处理系统运行过程中,空中三角测量系统有着极其重要的位置,是系统运行的关键环节,具体工作内容包括将初步规划好的航带列表合理科学的融合,将相间的相互关系正确的认定;对影像进行内定向,经过影像间连接点的布局、像控点量测、平差计算进行自动空三加密, 构成完整全面的三维立体模型,最后实现模型定向及生成核线影像。 3.2.3 三维建模系统 三维建模系统的应用可以实现地图形的推断, 求出具体的相关信息, 实现三维虚拟地形地物的可视化,是一种图像表征数据思维,工作人员直接感受到具体的区域环境或者是设计方案,加快方案设计分析设定,实现共同交流,优化方案选择。现有的软件包括ArcGIS、Civil3D、TerrainCAD 等等。 4.无人机航拍在工程测绘中的应用 4.1 对航线进行有效的规划 具体的细化工作开展前必须合理的进行航海规划,规划研究内容必须包括相机参数、地形特点、作业范围、精度要求,对于各项数据进行整合,保证准确高效性。该环节十分重要,其对于后期遥感信息采集工作开展提供重要的技术数据支持。 普遍的航线规划包含几项检查内容,首先要保证航线走向的合理性,认真核实是否出现主点落水不利的情况,其次确保区域覆盖的完整性和划分的科学性;最后准确的选择摄像机基面,确立航高设置的准确性。 4.2 体系化的相片控制 在布置向控点时,应当充分结合区域的具体状况,并按照区域网进行有效布点,区域网的大小和像控点之间的跨度应综合考虑成图精度、 地面分辩率、产品用途、 地形特点等多种因素, 以能够满足空中三角测量精度为原则, 进行优化设计。 5.实际应用分析 5.1 新农村建设测绘 测绘的主要内容包括水系统、电力、交通、房屋等等。为了控制数据的精确,可以在开展调查工作时不断的纠正。具体可以根据《新农村建设测绘保证服务技术大纲》开展工作。 5.2 土石方测量 在无人机飞行的时候具有固定的高度,通过对于高度的计算可以得出一定的轨迹,轨迹研究可以推算出高程值,应用现代化的三维软件技术就可以得到土石方量。 5.3 地图形测绘 根据实际的要求标准控制好无人机工作中的比例尺寸, 相机拍摄的分辨率, 重叠率等等。具体的图片成像后,可以先进行矢量化的处理,在通过实际的比较控制正确性,在此基础上确定全部的坐标和测绘。 5.4 体积计算的测量应用 无人机航拍技术本身灵活性高,计算精确,安全可靠,经济节约,可以大力引用在测绘工作当中,还对应用在资源开发,农林监测估产,体积测量当中,于我国的城市建设和管理效率有很重要的作用。无人机航拍技术的应用可以大幅度减少因为认可度造成的纠纷问题。为体积计算测量工作带来了极大的方便。 6.结束语 传统的技术已经不能跟上测绘工作进步的速度,当下无人机航拍工作形式已经被大范围的应用,工程建设中的测绘工作具有十分重要的意义,测绘工作的高效准确性是保证质量的前提。该项技术的应用是进步发展的需要,其可以更快的提升测绘工作效率,是实现高效工作的保证。未来的工程测绘工作必将大量的使用该项技术,迎来发展的新时代。 工程测量测绘论文:电力工程测量测绘应注意的问题论述 【摘要】加强对电力工程测量测绘应注意的问题的研究,有利于提高电力工程测量测绘水平,具有重要的现实意义。本文笔者对电力工程测量测绘应注意的问题进行了分析和探讨。 【关键词】电力工程;测量测绘;问题 前言: 电力工程施工是一项非常重要的基础性工作,但是由于大部分企业对工程测量测绘没有引起足够的重视,使得一些非常简单但是又非常重要的工作没有做到位而导致有工程返工的情况出现。为了避免这种情况的发生,在今后的电力测量测绘工作中我们应指派专业性较强的专业人才进行测绘、指导施工,从基础建设施工中来总结吸取经验,使我国的电力工程测量测绘技术有一个很好的突破。 一、分析电力工程测绘工作需求及应用 以计算机技术、网络通信技术、光电技术、信息科学和空间科学等作为基础,以RS、GPS等作为技术核心,测量地面已有的界限和特征点,利用一定的绘图技术并结合一定测量数据形成一定图形去反映地面状况,这就是测试技术。行政管理和工程建设的规划设计都会使用这种技术。由于电力工程本身具有的特殊性,在电力工程施工中往往需要非常强的专业性人才对工程施工进行指导施工,但由于在思想上对测绘工作的不重视,导致工程返工、增加工程成本还影响了工作进程。为了解决这种情况,需要认真对待工程开工前的测绘工作,结合工程特点,积极研究新的测绘技术来解决测绘工作中出现的问题和难点,降低测绘难度,提高测绘质量,使电力工程施工进行顺利。 测绘技术应用大概分为以下几类。第一,因为GPS有全球、全天和实效性等特点使得测绘技术在最近这些年得到了广泛的应用在工程建设中,因为它能够提供精确的位置和时速给客户。而且对电力测量测绘的数据也可以进行收集和处理。目前,很大部分的测量人员已经对GPS测绘技术认可了,所以在电力工程建设中,GPS测绘技术很大程度的给测绘人员减轻了工作量,而且还提高了工作效率,体现处理GPS强大的应用前景。第二,连续运行的卫星定位系统CORS集成了多媒体技术、GPS技术和电子通讯技术等形成了连续的地面信息采集系统而具有非常鲜明的特点应用于测绘技术中。在实际施工作业中,由于COPS系统能够快速准确的对土地的三维数据和土地性质进行全面的数据测量然后绘制全面的、非静态的数据,使得它能全天不间断的给客户提供准确的信息,给客户的策划和统筹工作提供方便。再者,因为它很大程度的减少了人力物力,提高了工作效率和准确度,降低了测绘工作难度,节省了各种成本。第三,根据电磁波理论发展成的遥感技术能够采集和处理远距离目标辐射和反射的电磁波信息,根据专业软件成像,还能勘探和识别区域范围内的地形地质。在实际工程测量中,由于RS技术有高实效性、数据综合性和大面积同步观测的优势,可以对指定区域进行高分辨率观测和测量。而且为了得到更完整更有效的地理信息,通过航空摄像中获得的地形图对测量区域进行准确分析。还有就是,为了更及时的了解施工中遇到的不同问题,随时了解监测施工现场的动态,及时对出现的问题进行及时有效地指导,保证施工质量和进度。第四,影像提取技术是在电力工程建设中出现送电线路测量困难、地质偏僻等问题上发展形成的,而为了有效地解决施工过程中遇到的这些问题,影像提取技术让在这些问题上的测量测绘工作变得相对简单了。而影像提取技术就是利用的测量测绘设备对施工现场进行影像提取,根据专门的分析软件对提取的影像数据进行相应处理获得电力工程图,完成测绘工作。利用影像提取技术也能有效地简化测绘工作,减轻工作量。第五,数字化测绘技术是一种新兴的测绘技术,它是伴随微机软硬件技术和全站仪的应用发展而相应发展起来的。它如今成为了主要的地形测图方法,被广泛应用于测绘生产和水电工程中。数字化测绘技术在电力工程中的应用是为了实现一体化的地理信息分析、采集和管理,根据专业软件实现三维成果输出。数字化测绘技术相比传统测绘技术变得更加方便处理和简化,有效地解决了劳动强度大,测绘困难的测绘工作,有利于电力施工进行顺利。第六,融合了GLONASS技术和GPS技术的RTK技术是一种新型的卫星定位测量技术。这门技术的应用,使得外业测量的劳动强度降低,摆脱了对工程测量仪器的过分依赖,相应的测量的精度和测量效率都提高了,促进电力工程测量技术的革新。RTK技术可以直接测量流动站对象控点的平面坐标和高程,缩短测量时间,方便操作。而且对地形、水域的测量只需很少的基准点就能实现测量目标。对提高测绘工作的效率和质量很有作用。 二、对测量测绘技术在电力工程中的应用建议 要想测量测绘技术在电力工程中获得更好的发展,根据施工过程中出现的问题提出对应的解决方法是很有必要的。比方说,1在电力工程的建设上提供技术上的支持就得更多的引进先进的测量测绘技术和设备。2加大我国施工人员的培训力度,使他们的技术水平得到一个更好的提升让他们把测量测绘设备的使用方法和工作原理掌握透彻,并把这种技术熟练准确的应用到电力工程建设中去。3合理管理电力工程测量测绘中出现的各种问题,比方说明确规定对资源分配问题和对人员的调度问题,提前安排合理的施工方案,大家各尽其职,这样可以有效的提高的人员的工作效率。而且为了减少对材料的破坏、损失和浪费,降低工程建设成本,可以对各种建设材料使用情况进行登本造册。4为了防止在电力工程建设中对环境造成破坏,将环境污染降低到最小,应该使用一些安全、无污染、性能高的设备,对被破坏的制备进行重新补种,保障原地的生态平衡。 三、数字化测绘技术在土地测绘中的优势 数字测绘与传统测绘方式相比,其数字化和自动化的程度有着明显的提升。测绘人员通过计算机的运用,可以对测量地的地形地貌进行更为直观和真实的反馈,多种数字化仪器的运用,使得地图数据的获取更加便捷,直观度较高,令人可以清晰明了的看到地图。除此之外,其精度较高的优势也不言而喻。仪器测绘比手动测绘的精确度有着大幅度的提升,基本可以将测量结果控制在毫米之内。现势性强也是数字测图的另一个优势。数字化的测图可以有效地综合各方面的数据和信息,形成较为全面的地理信息系统,为人们提供更为便捷的检索。可以在今后的运用过程中,查阅需要的数据资料。与此同时,数字化测绘也方便工作人员的更新和维护,使得其具有着更强的时效性。根据数字化测量的结果构建起的地图,是对多重要素的累积,与传统测绘结果相比更为细致和精确,符合我国地质测量工作的需要,为全面建立起土地管理系统提供了数据基础。在经济和技术快速发展的今天,互联网技术的普及使得数字化测绘的应用日益广泛,其较好地完成了外业作业向室内的转变,减轻了外业工作人员的工作强度,也使其工作环境得以优化。数字化测绘这种精度高、速度快的优势更是不可小觑的,在近些年来更为凸显。 结束语: 总体来说,电力测量测绘技术在我过经济发展中起着很大的作用,为了保证我国经济的平稳有序增长,对电力测量测绘技术也得保持提高。对于工程中存在的问题,我们要及时、合理、妥善、科学地处理,为我国现代化建设保驾护航。 工程测量测绘论文:基于测绘发展现状的工程测量测绘技术应用探析 摘要:随着我国社会经济的发展,科学技术的进步,地质工程测量得到了飞跃的发展,计算机技术、通信技术、网络技术等逐渐应用到测绘技术中,使测绘技术发生了巨大的改变,提高了测绘技术的精确度。地质工程中,测绘新技术发挥着重要的作用。本文介绍测绘新技术的特点,分析其在地质工程测量中的应用。 关键词:测绘发展;测绘技术应用;工程测量 引言 随着社会的不断发展,工程测量中引入了许许多多的测绘技术。这些测绘技术的使用,不仅提高了工程测量的准确性,还进一步促进了工程事业的发展。然而,当这些测绘技术被广泛的应用到工程测量当中去的时候,也出现了许许多多的问题,这就严重影响到了测量的结果。于是,本文将对测绘技术在工程测量中的应用和改进进行更为全面的分析和探究。 一、现代测绘技术的特点 随着现代测绘技术的不断发展和工程测绘技术的不断提高,现代测绘技术表现出了巨大的优越性,具有以下几个方面的特点:一是精确度高。由于我国进行市场经济改革以及加入世界贸易组织,我国许多的科学技术得到了进步与发展,并在实际生活当中得到了广泛的应用,特别是在工程测量方面的应用较广。比如水利、建筑、交通等等,由于这些工程的性质和特点的需要,测绘技术的精确度要求也就越来越高,现代测绘技术正好满足了他们的这个需求,使得工程测量中的数据精确度变得更高。二是自动化加入到现代测绘技术当中。由于测绘技术要进行一定的数据的处理,所以现代测绘技术加入了自动化和智能化,对于那些测量的数据能够自己进行收集和处理,然后自动绘图。这样就大大的提高了工程测量以及绘图的效率。同时,自动化的加入避免了人工操作带来的新的失误,使各项数据也变得更加科学可靠。三是人力投入减少。在工程测量的过程中,需要我们的人员进入到工程实地进行考察,并且搜集相关的数据来进行绘图,因此投入的人员较多也较大,工作人员也十分辛苦。而现代测绘技术则可以运用自动化的手段进行数据的收集和绘图,这样就减少了人员的投入。四是提高了存储能力。在现代测绘技术当中,数字化技术得到了广泛的应用,同时随着科学技术的不断进步以及配套领域科学技术和数字化的发展,现代测绘技术的存储性也将会得到极大的提高,测绘人员可以将利用现代测绘技术自动测绘的图形保存到软盘当中,以便于我们随时进行运用,若发现了错误或者失误我们还可以进行修改。 二、现代测绘技术在工程测量中的实际应用 1、测量信息采集点分析 在建筑工程测量中,信息采集点可以对建筑主体结构予以全面体现,确保了建模工作规范、合理、有效的展开。在具体工作中,其操作如下:在设计建筑主体结构的时候,要对工程三维坐标数据进行分析,构建平面图、轴线图、立面图。在测量建筑结构差异的时候,需要分别对三维坐标数据展开分析,进而有效划分建筑工程测量主体。针对混合结构而言,可以选择结构柱或者墙体;针对承重墙而言,可以选择内承重墙或者外墙;针对框架结构而言,可以选择外墙或者结构柱列。在测量天花板的时候,一定要认真收集吊板数据,对吊板标高予以确定。在测量楼梯的时候,一定要认真收集栏杆、阶梯长度与高度、平台等相关数据,并且明确影响附属结构的各种因素。 2、现代测绘技术在高程控制测量中的应用 建筑工程领域的工程测量工作中需要在合理间距外设置高程控制点,相邻高程控制点还需要通过设置水准路线来构成高程控制网,而高程控制测量中有效运用现代测绘技术,可以在高程控制测量过程中建立完整的高程控制网,高程控制网在设计过程中一般都是采用等外闭合水准路线控制的方法进行设置,所以在建筑工程测量中需要根据测量工作实际需求采用自动安平水准仪,利用自动安平水准仪的顺时针观测和微倾水准仪的逆时针观测来完成高程控制测量工作。工程测量中的计算工作需要对视距和高差进行计算,这便需要通过使用公式来辅助完成这两项的计算工作,如果在针对高差误差在5mm以上的计算结果必须对其进行复核,只有找出影响计算结果的原因才能保证建筑工程项目的顺利施工。水准检核过程中必须要予以闭合差足够的重视,如果在工程实际测量工作中发现闭合差超过限制,则要通过技术手段来找出导致闭合差过大的原因,这是现代测绘技术在高程控制测量中必须重视的几点。 3、现代测绘技术在平面控制测量中的应用 平面控制测量是建筑工程领域工程测量工作的核心内容,其对工程测量结果的影响最为直接,建筑工程项目具体实施阶段中很多材料的准确性都受其影响,因此,现代测绘技术在平面控制测量中的应用对提高工程测量精度有着重要作用。现阶段交会法定点、导线测量以及三角测量等测量技术已被广泛运用到平面控制测量中,为了有效实现对测定控制点的平面位置进行高度精确的控制,在平面测量工作中可以采用分级布网、逐级控制等方法对其整体或局部进行测量,这对提高平面控制测量的精度及准确性有着重要意义。 4、数字化制图工程测量测绘技术的应用 传统的绘图方法通常是通过绘图人员进行实地勘察和自己的智慧来进行,是一项繁重的工作,这种传统方法往往需要我们的绘图工作人员存储大量的室内数据为后面的绘图工作提供基础性的资料。这种绘图过程十分长并不能够将与我们快速发展的时代步伐相结合,也不能适应城市建设的需要。而数字化绘图工程则能够将数据的采集过程和绘图过程进行有机的融合,并且自动进行绘图,这种方法就有效地降低了传统绘图的难度,将现代绘图技术与计算机技术得到了很好的融合,实现了工程测量中绘图的自动化。同时,数字化绘图工程还将全球定位系统和地理信息系统以及遥感卫星三者进行了有机的结合,进一步精确了绘图数据的准确性,可以说为工程测量提供了一个很好的决策平台。 三、工程测量测绘技术发展前景的展望 随着经济的发展与社会的不断进步,极大的促进了现代工程测量技术的前进与发展,因此可以从中窥见相关技术的发展趋势与方向。受到人工测量的一些误差影响,传统的测量测绘方式非常容易产生一些失误与偏差,而这些偏差会对整体工程质量造成严重影响,后果严重时会导致整个工程的重建。因此为了有效地避免这种现象发生,要不断的推广与使用新技术,以此来实现数字化、自动化工程测绘与测量,最大限度的确保工程质量,提高相关企业的经济与社会效益。 然而在应用新技术时也需要注意以下几点:当采用GPS测量方式时,鉴于各种垂线的偏差无法得到准确的测定,因此无法将以法线为标准的GPS成果转化为采用垂线为标准的施工测量保持一致。在对隧道进行施工测量的过程中,其横向的贯通误差基本上凭借于对方向观测的准确度。针对上述情况,鉴于各个点的垂线偏差无法准确的测定,因此不能够将以发现作为标准的GPS成果转变为以垂线为标准的施工测量成果。同时要加强测绘人员的学习新知识与新技术的能力,不断的完善职业技能,从而确保工程测量测绘新技术能够得到及时的推广与使用。 结束语 现代测绘技术在新时期的高速发展对提高工程测量工作水平有着重要作用,但是随着我国建筑工程项目日趋多样化及工程测量环境越加复杂化,建筑工程领域对工程测量技术及现代测绘技术提出了更高的要求,只有不断加强对现代测绘技术的研究与创新,才能使其更好的服务于我国工程测量工作的开展。 工程测量测绘论文:简论工程测量测绘技术的发展与在施工中的具体应用 【摘要】工程测量学为工程建设提供精确的测量数据和大比例尺地图,保障工程选址合理,按设计施工和进行有效管理,在工程运营阶段对工程进行形变观测和沉降监测以保证工程运行正常。 【关键词】工程测量;测绘技术 建立测绘工程系统控制是为了更好的使系统持续的质量改进,确保工程的质量,使系统获得更好的效率和效益。测绘是采集、量测、处理、分析、解释、描述、分发、利用和评价与地理和空间分布有关数据的一门科学、工艺、技术和经济实体,具有基础性、前期性和公益性和特点。测绘工程的主要任务有控制测量,碎部测绘,线路测绘,施工放样,数据处理等工作。控制测量就是在测区范围内建立统一的控制网,根据实际需要确定是否与国家控制网和城市控制网联测,以便统一各局部的地形测量工作,并根据测区地理位置和平均高程而定,使所测的地形图能相互拼接构成精度均匀的整体,控制网分为平面控制网和高程控制网。 一.我国工程测量测绘技术现状探讨 我国工程测量技术有着悠久的历史,是测绘学中应用较为广泛的学科之一。在计算机、数字技术快速发展的今天,工程测量测绘技术得到了飞速的发展。电子技术、空间技术等新技术的应用与发展为工程测量测绘提供了良好的基础支持。同时测量测绘本身的进度也为工程测量测绘提供了新的方法。目前,工程测量测绘技术主要应用电子经纬仪与全站仪进行测量测绘工作。以电子测绘仪与全站仪的交互应用实现了数据的测得、处理与图形编辑等工作。随着工程测量测绘技术的不断发展,近年来我国 GPS 测量技术、影像提取技术等在我国的工程测量测绘中得到了应用与推广。新技术的应用提高测量效率与测量质量、降低了测量工作的劳动强度,同时也为解决野外测量难点、解决测量通视等问题奠定了基础。 二、工程测量与测绘新技术探讨 1 工程测量与测绘新技术应用的探讨。 自上世纪 80 年代以来,工程测量测绘技术得到了飞速的发展。先进的地面测量仪器、GPS测量技术、数字化测量应用以及摄影测量技术得到了推广与应用。GPS 测量技术在近年来得到了广泛的应用。该技术能够实现全天候、连续、高精度的三位坐标以及相关技术参数。GPS 测量技术是利用了GPS技术中的静态接受卫星信息以及动态三维坐标点位方向两大功能。将这两大功能以及相关技术应用于工程测量工作能够实时、有效、准确的进行工程测量。同时该技术还能够改善传统测量测绘工作中通视难题,为公路、铁路工程的测量工作提供了便捷的技术。影像提取测量测绘技术是在数字摄影基础上,利用被测而为影像提取三位信息的基础。这一技术目前在我国公路工程建设中有着一定的应用。将被测区域按照多个像控点进行影像拍摄后,利用计算机影像提取技术将工程计算住工程所需测量信息,实现快速、便捷的测量测绘。受公路工程、铁路工程建设中通视效果不佳、地形复杂等因素影响,这一技术能够有效的减少上诉因素对测量精准度的影响,通视还能够大大降低测量工程的难度与工作量。 2 工程测量测绘技术发展前景展望。 在现代工程测量技术不断发展的今天,可以从工程测量测绘技术的应用以及技术发展看出其发展趋势和发展方向。数字化采集与处理、测量工作标准化、测量工作自动化将成为新世纪工程测量测绘技术展的主要方向。受人工测量测绘中各种因素的影响,工程测量测绘数据等极易造成偏差。测量测绘数据的偏差将直接影响工程建设施工质量、严重时还将导致工程的重建。为了有效避免这类情况的发生、提高工程测量测绘以及建设施工质量,工程测量测绘技术以自动化、数字化采集与处理的方式提高了测量测绘的精准度。而且,数字化测量测绘技术还能够加大的提高测量测绘工作效率、为保障现代工程建设施工工期、提高工程建设投资经济效益奠定了基础。 三、当前阶段工程测绘技术在具体工程施工中的具体应用 1工程测绘中数字技术的应用 在工程测绘技术发展的早期阶段,对已有的测绘方法的应用显得非常单调,由于当时掌握的科技情况有限,对于地理测绘必须依靠工程勘测和实际取样来进行,并且这种方法对于施工地域的整体性勘测不完整,在很大程度方面可能造成测绘误差,对于测绘质量和测绘效率都很难得到保障。在测绘技术发展的现阶段,通过对网络信息化的普及和应用,在已有的成熟技术的基础上,对GPS、Google Eerth、bing Map等地理信息网络的应用,通过对设备测绘技术的革新,研发出数字化测绘软件,使现阶段工程地理测绘技术有了很大的发展。通过对网络集成数字技术在工程测绘方面的应用,能够通过数据分析对测绘目标区域进行地理信息模拟,通过网络资源共享、软件计算和数据库信息备份等测绘步骤,能够极大地提高工作效率。在测绘前期对于施工区域的数据和信息采集可以通过GPS的主体采集来进行,以此可以大幅提升信息采集的准确率和完全覆盖率。在现行地理数字信息网络的服务体系下,能够通过卫星定位技术对收集的测绘信息进行全面反馈。基于现代工程测绘网络的发展情况来看,我国在地理信息测绘网络系统的构建和研发上也在不断深化,尤其是在地理信息资源网络共享的环境下,加强了与地理信息监管部门,高校研发部门的合作,开发出我国目前已经成功采用的地理信息测绘基站,并且拥有相关配套软件的辅助应用,提高了对于测绘信息管理的准确性。另外,地理信息网络集成化的应用也对工程测绘过程中使用的数据分析进行加工取样,作为研发新型工程测绘软件的实验样本。在具体的数字化网络测绘信息推广之前,测绘结果都是通过手工绘制工程图纸来进行表现的,如果施工区域面积较大,地下工程结构就需要多份图纸进行综合表述,但目前建立在地理信息网络化系统中的测绘技术,能够更加直观的从一张电子图纸上看到整个施工区域的多层地质结构分析,省去了图纸的重合分析和复杂的保存工作。 2地图数字信息技术在工程测绘中的应用 现代工程测绘技术建立在地图数字信息系统上,地理测绘信息是建立在原有的测绘数据上进行模拟处理的,数据库资源的建立和共享极大地提升了工程测绘信息的实效性,节约了大量的人力物力,从而减少了工程项目的测绘开支。全球定位技术广泛应用于工程地质测绘的信息收集阶段,对测绘区域的地理环境和地质情况能够实时做出信息反馈,确保信息采集的真实性。全球定位系统对于工程信息的测绘是采用时间性精确排列的,在时间精度下便于对数据的查找,根据对中心区域的数据布点控制,可以高效绘制出施工区域内的坐标图,借助坐标数据分析软件对施工区域内的地质状况进行实际比例分析。工程信息遥感技术具有高效性与实效性的完美结合,其测绘方法更为经济实用,遥感信息测绘能够实现大范围空间的同步信息观测,目前已经成为工程地理测绘技术的重要手段。遥感技术能够根据摄影采集到的地理信息进行任意比例的缩放,这些固定比例尺寸的模拟绘图可以通过3S地理信息集成技术进行关联位置的确定,从众多遥感信息中提取需要的数据本分进行应用。 四、关于工程测量与测绘技术发展过程中相关问题的探讨 工程测量测绘技术的发展提高了对工程测量测绘人员的技术要求。虽然工程测量测绘技术与仪器整向着自动化方向发展,但是设备的使用以及相关技术的了解与应用仍然需要工程测量测绘人员不断地加快技术学习与知识结构的补充。通过工程测量测绘人员知识结构的完善以及新技术的学习为确保新技术的推广与应用、确保新技术应用过程中相关问题的解决、确保工程测量测绘质量奠定基础,促进我国工程测量测绘行业技术水平的整体提高。 工程测量测绘论文:基于测绘发展现状的工程测量测绘技术应用探析 【摘要】在现代工程测量中,测绘技术应用非常广泛,测绘技术的发展影响着工程建设进度以及工程的质量。因此,测绘工作者一定要不断学习新理论、新知识、新方法,不断更新观念,加强学习,促进测绘技术向前发展。本文就主要对基于测绘发展现状的工程测量测绘技术应用进行了简要分析。 【关键词】测绘发展;工程测量;作用 引言 随着一些新的技术在工程测量中的运用,这给我国工程测量人员自身素养提出了更高的标准,全球定位技术、地理信息技术以及遥感技术等新的技术在工程测量中的运用一方面推动了工程测量工作的效率,特别是很好地解决了一些比较恶劣环境下的测绘所碰到的难题,另一方面工程测量人员要不断提高运用这些新技术的能力,只有这样才能够为工程施工打下坚实的基础。 一、现代测绘技术的作用 无论是楼房、桥梁或是水利工程,都离不开工程测量。工程测量就是将设计图纸上标注建筑的尺寸、位置还原到具体的土地或者水域上,或者在建筑完工后对各项数据进行测量,以保证建筑的稳定和安全。它与设计图纸是理论与实践的关系,它对建筑是否能够按照计划的位置坐落、建筑是否符合设计中的尺寸起着基础性的决定作用。工程测量一旦出现偏差,极有可能产生蝴蝶效应,影响整个建筑的质量,从而对社会经济和人身安全造成危害。而现代测绘技术能够最大程度保障工程测量的准确性,间接地提升了建筑的稳定性。 在修建新的公路、铁路、地下铁路或者水路运输时,现代测绘技术是一种有利的辅助和保障。例如,在修建地下铁路或者挖掘隧道的时候,前期一定会计算分析抗压性,那么在测量领域就绝对不能超过误差范围,不能挖多也不能挖少。此时,现代的测绘技术就会提升测量精度,使得整个工程能够顺利进行。另外,地形比较复杂的城市,修建公路的时候也需要用现代测绘技术确保规划的保障实施。 二、现代测绘技术的构成 1、数字化成图技术 数字化成图技术是现代测绘技术的一个重要构成部分,它改变了传统的作图模式,极大的提高了测绘工作的精准度。以往的作图模式不仅需要处理需多繁杂的数字信息,耗时耗力,而且也难以达到现代工程测量的技术标准,无法跟上现代城市建设的步伐。而数字化成图技术的出现相当程度的扭转了这种局面,因而在大比例尺工程图和地形图的测绘工作中取得了极为普遍的应用,一跃成为现代工程测量中不可或缺的一部分。随着数字化成图技术的深入发展,为了满足实际工程测量中的需求,逐步发展出了功能更为完善的器械,如全站仪、绘图仪以及电子经纬仪等。这些专业仪器相互配合、相互补充,构成了一整套完备的测绘体系,不仅能够为测量人员提供所需要的图纸,还可以满足工作人员的其他需求,极大的降低了测量人员的工作量,为测量工作的专业化和自动化提供了必要的技术保障。 2、全球定位技术(GPS) 全球定位技术在工程测量领域的应用是工程测绘工作迈出的一大步,标志着传统意义上的定位技术以测距、测角和侧水准作为基础工作办法的时代的终结,取而代之的是高精度、高效率的全球定位系统。传统的测绘办法比较复杂,任务比较繁重,要求完成控制网的布局和检测等工作,往往需要通过运用经纬仪、全站仪或者测距仪完成对数据信息的测绘工作,还要布置环形或者线形的控制网。相比之下全球定位系统就显得更加高效,基本上不会受到人力和天气的影响。 3、地理信息技术(GIS) 将地理信息技术应用到工程测量中来,能够利用其庞大的数据库信息存储,第一时间利用计算机软件进行成图处理,对于工程测量成图效率的提高以及工程设计进程的加快有极大的帮助。由于地理信息技术是以计算机技术为操作基础,因此可以相应的减少野外测量的工作时间,在降低了测量人员的工作强度的同时也使工程测量的精度得到了极大的提高。 4、遥感技术(RS) 遥感技术具有大范围的同步检测能力,时效性比较高,测绘数据的可比性以及经济性比较强,因而在工程测量中得到了广泛的应用。具有高分辨率以及多光谱摄影图像的遥感卫星是对地检测搜集基本地理信息的主要设备。在实际测绘工作中,遥感技术主要应用于各种中小型比例尺的工程图和地形图的绘制工作,对于各类地形图的实时更新提供了技术上的有力支持。 三、工程测量测绘技术的应用 1、数字技术的应用 测绘技术发展在很早的时候,测绘方法单一,科技水平低下,地理测绘需要依靠工程勘测来进行,这种方法不利于施工地域整体性勘测,容易形成测绘误差。当今网络技术的普及和应用,GPS、Google、Eerth等地理信息网络系统在测绘技术中的运用使测绘技术发生革命性的变革,研发出了数字化的测绘软件,优化了地理测绘水平。另外加强网络集成数字技术在工程测绘中的使用能实现网络资源共享,能更加方便、快捷地对测绘目标区域进行地理信息模拟分析,能对数据库信息进行备份从而提高工作的安全性和效率。 以检测矿产资源为例,运用到的技术很多,检测时要做到技术和实际地质情况相结合。如今我国寻找矿产的技术理论不断发展和完善,但依然解决不到找矿难,开采过程复杂的问题,因此需要更多的科技来做支持。为了提高施工效率,首先我们要研究岩石的物理性质,然后找寻出矿产资源形成的规律以判断该地区是否有矿产资源;其次,我们需采用先进机器设备来提高找矿的准确率和精确度;最后,我们要利用网络信息技术加强对信息的收集、处理和分析,为企业做决策提供理论依据。 2、现代化的测量测绘技术的应用 (1)移动测量技术 空间同步技术、移动信息传输技术、多传感器集成技术和自动提取技术共同组成了移动测量技术。野外全息技术和基于DMI的信息提取技术是移动测量技术生产的产品。移动测量技术主要是对专题热点进行数据采集,能实时地对地理信息进行控制。 (2)航天拍摄测量技术 传感器的姿态控制技术、航天拍摄二维和三维信息提取技术以及平流层平台摄影测量技术共同构成了航天拍摄测量技术,这些技术是航天拍摄测量技术的重要组成部分,发挥着巨大的作用。这种技术改变了传统测量作业方式,降低了测绘成本,缩短了周期,能有效提高测绘效率。 四、工程测量领域现代测绘技术未来发展建议 首先是要提升测绘信息的反馈速度,及时地给出测量数据,这样对工程测量的效率,对整个工程的效率都有所提升其次是测绘行业并没有相关的标准,当前并没有因此出现混乱,但是随着测绘技术的广泛应用,而工程测量对建筑质量起到的作用很大,未来可能会出现一些问题,必须要尽快建立相关的标准和规范,确保测绘行业健康发展。再次,现代测绘技术对于地表或者水面的测量比较精确,但是对于地下或者是水下的测量技术并不成熟,要对这方面重视起来,多方位、多层次地研究技术进步,将工程测量技术提升到整个地球的维度。最后是由于现代先进的测绘技术成本比较高,还不能普及。所以未来随着科技的发展,现代测绘技术应当研究如何降低使用成本,普及到民用领域。 结束语 科技发展促进测绘需求的多元化,传统测绘技术无法满足新社会需要,因此测绘行业要更新科学技术,建立新颖的工作模式,积极攻克发展中遇到的难点和问题,努力完善测绘人员的思维模式,只有这样才能最大限度提高工程施工质量,保证工期顺利完成,只有这样才能促进我国测量事业健康有序发展。 工程测量测绘论文:基于测绘发展现状的工程测量测绘技术应用探析 摘要:测绘技术的发展和应用,将大大提高了工程测量的水平,为工程建设提供精确的数据和精准的地图,保证工程建设合理选址,促进工程建设的有序进行。本文主要对测绘技术的相关内容进行了叙述,仅供参考。 关键词:测绘技术;发展现状;工程测量;应用 引言 随着经济与社会的发展,相关测量测绘技术已经得到迅速的发展,本文在基于测绘发展的基础上对工程测量测绘技术的应用进行了以下几个方面的探究: 一、工程测量以及测绘新技术的探讨 从二十世纪八十年代以来,工程测量测绘技术得到快速的发展,较为先进的地面测量仪器以及GPS测量技术还有数字化的测量以及摄影测量等技术都得到了不断的推广与应用。而在实际生活中,这些技术经过实践的检验在不断的发展与完善,成为了当前工程测量测绘的重要方式。 首先先进的地面测量仪器,其主要实现了当前测量测绘技术工具以及方式上的超前性,促进工程测量逐渐朝向现代化、自动化以及数字化方向发展。与此同时,先进的地面测量仪器能够帮助降低测量工作量,同时使得设备仪器等自动计算功能避免由于人工计算所产生的误差。在这种基础上,相关测量仪器的不断发展进一步的增强了测量以及测绘的精准程度,从而全面提高了工作质量。 其次选用GPS测量技术,同传统的测量方法相比较,GPS测量方式主要有以下几个方面的特点:(1)在各个观测点之间无须通视,能够有效地降低测量工作的人力物力与财力,同时可以灵活的选取点位;(2)定位的精准度较高;(3)观测所需时间较短;(4)能够提供三维坐标;(5)操作比较简单;(6)能够实现全天候的作业;(7)能够有效地避免在传统的测量方式之中为了保证测量的准确度需要大量的砍伐树木,对生态系统带来严重破坏的问题。 最后影响提取测量测绘技术,其主要是在数字摄影的基础之上,在充分的利用被测从而提供三位信息的基础之上,来促进国内公路建设的发展。其能够将被测区依据多种像控点来施行影响拍摄,之后再利用计算机进行影响的相关提取,从而达到快速和便捷的测量测绘效果。 二、当前阶段工程测绘技术简介 1、地图数字信息技术在工程测绘中的应用 现代工程测绘技术建立在地图数字信息系统上,地理测绘信息是建立在原有的测绘数据上进行模拟处理的,数据库资源的建立和共享极大地提升了工程测绘信息的实效性,节约了大量的人力物力,从而减少了工程项目的测绘开支。 全球定位技术广泛应用于工程地质测绘的信息收集阶段,对测绘区域的地理环境和地质情况能够实时做出信息反馈,确保信息采集的真实性。全球定位系统对于工程信息的测绘是采用时间性精确排列的,在时间精度下便于对数据的查找,根据对中心区域的数据布点控制,可以高效绘制出施工区域内的坐标图,借助坐标数据分析软件对施工区域内的地质状况进行实际比例分析。 工程信息遥感技术具有高效性与实效性的完美结合,其测绘方法更为经济实用,遥感信息测绘能够实现大范围空间的同步信息观测,目前已经成为工程地理测绘技术的重要手段。遥感技术能够根据摄影采集到的地理信息进行任意比例的缩放,这些固定比例尺寸的模拟绘图可以通过3S地理信息集成技术进行关联位置的确定,从众多遥感信息中提取需要的数据本分进行应用。 随着一些新的技术在工程测量中的运用,这给我国工程测量人员自身素养提出了更高的标准,全球定位技术、地理信息技术以及遥感技术等新的技术在工程测量中的运用一方面推动了工程测量工作的效率,特别是很好地解决了一些比较恶劣环境下的测绘所碰到的难题,另一方面工程测量人员要不断提高运用这些新技术的能力,只有这样才能够为工程施工打下坚实的基础。 2、遥感技术(RS)和集成技术3S(GPS、GIS、RS) 遥感技术在测量中的使用主要是通过物体对波谱产生响应不同的原理来识别地面上各类地物,它探测地面物体性质通过遥感器从空中来探测,方法是遥远感知事物,当今,遥感技术的应用范围已经比较广泛,水文、气象、地质、地理、资源环境等领域都在使用,属于非常先进的一门空间探测技术。目前,地形图测绘的重要手段就是航空遥感技术,这项技术在在实践中的应用已经非常普遍,另外,卫星遥感用于测图成果也很显著。3S将遥感RS、地理信息系统GIS、全球卫星定位系统GPS紧密结合起来,这项技术可以快速准确的收集各种空间信息和环境信息,并且还能够及时处理和更新各种空间信息和环境信息。3S的综合应用更加方便了人们收集各种空间信息和环境信息,为地形测量获得更加精确的图形和数据提供了保证。 3、.三维激光扫描测量技术的应用 随着科技的不断发展,使得三维激光扫描测量技术也得到了很好的发展,该技术克服了原有测量技术的局限性,三维激光扫描测量技术是利用非接触的主动测量方式来获取外界事物的三维数据,它可以对外界物体随时进行扫描,并且它还不受外界条件的限制,可实现昼夜测量,能够把信息快速的转换成可以利用的数据。三维激光扫描测量技术具有快速扫描、高精度、数字化程度高的等特点,在实际生产中他能够大大地降低作业成本,并且使用非常方便,数据信息的输出格式能够和CAD以及三维动画等工具软件直接对接。 三、测绘技术在工程测量中的主要应用 1、测图的主要内容 原图的数字化,当测量工程中对数字地形图的要求不高,且工程经费又相当有时限,可以考虑采取该方式。原图的数字化能够将现有地形图的价值最大限度的发挥出来,借助于计算机一级扫描输入设备,作业人员能够使用数字化软件在很短时间内即获取所需的数字化地图。该方式主要包括手扶跟踪数字化与扫描矢量化两种不同的工作方式。相对而言扫描的矢量化能够获得较高的测量精度,工作效率也有所提高。但是,与原图相比。采取扫描矢量化方式获得的数字图精度要稍低,这主要是由于处理的过程所产生的误差所致。而且该方式只能反映出自纸成图时地表各种地物的基本样貌,其适时性并不强。因而该方式常常被用于工程中的应急性测量措施。 地面数字测图,当工程测量精度要求较高,没有合乎要求的大比例尺地图,则可以考虑采用地面数字测图的方式,该方式是典型的内外业一体化数字测图方式,在工程测量项目中也是应用最为广泛的作业方式。采取该方式获取的数字地图具有较高的测量精度,借助于一定的测量手段,能够将重要地、物与其邻近控制点的精度控制在5cm范围以内。 2、测绘在数字地球中的应用 数字地球是以计算机为载体,构筑统一的地理坐标框架体系,并将对应的社会信息存储在相应位置,用户借助于通信网络,即可实现对上述数据的访问,获取所需的信息。与传统的测绘工程不同,数字地球是一项综合性较高的系统工程,并牵涉到诸多的部门和技术,并需要各部门的协调与配合。 四、我国测绘技术创新发展 我国目前的新型测绘仪器怎样才能在实际的工程中得到更好的应用;目前人们不同的生活环境怎样开发出适应时代测绘仪器,怎样研究利用新的测绘技术和方法,来满足新的社会环境的特殊要求,这些问题的良好解决都对推动测绘技术的发展有极好的作用。现在测绘技术新的发展通常集中在几个方面: 第一,近些年来测绘相关传感器的研究也取得了很大的进展,应用和集成更好的发展传感器是一个非常重要的概念,它是泛指各种能高精度、自动化、全方位地采集数据的设备。第二,数字化测绘技术在工程领域的应用,数字化测绘技术不仅得到了普遍应用,利用大比例尺测图技术使得测绘技术不断的向着数字化、信息化的方向发展。第三,摄影测绘技术的应用也不断的扩大,摄影测量技术在很多的城市与工程测绘领域中得到了良好的应用,摄影测绘技术因有高质、高精度、高效率、低成本的优点,并且摄影测量仪器结合了计算机技术,摄影测量技术不仅可以提供一个完全的、实时三维空间信息,而且还不需接触物体,大大的减少了测绘的外业工作量,很好地提高了测绘精度,很好地提高了效率,降低了成本。第四,变形监测自动化技术也成为了重要的测绘手段,变形监测自动化技术是目前测绘中变形监测的一个非常重要话题。第五,大型与精密工程测量及工业测量得到了很好地发展,随着我国国民经济的飞速发展,众多的大型工程建设、超高精度机械设备安装、自动化生产线及大型工程建造和运营过程都需要进行安全监测,这些也就对测绘工作提出了新的要求。 结束语 随着一些新的技术在工程测量中的运用,这给我国工程测量人员自身素养提出了更高的标准,全球定位技术、地理信息技术以及遥感技术等新的技术在工程测量中的运用一方面推动了工程测量工作的效率,特别是很好地解决了一些比较恶劣环境下的测绘所碰到的难题,另一方面工程测量人员要不断提高运用这些新技术的能力,只有这样才能够为工程施工打下坚实的基础。 工程测量测绘论文:电力工程测量测绘应注意的问题分析 【摘要】随着科学技学的不断发展,高科技产品逐渐的融入到千家万户中,这些在某种程度上更加剧了人们对电力的需求,并推动了我国电力工程事业的高速发展。工程测量测绘技术是在科技发展的基础上逐渐发展和完善的,在电力工程中起着十分重要的作用,工程测量测绘技术能够有效的提高电力工程中数据提取的精确度,为电力工程事业的建设提供了有效的理论指导,同时也为电力工程事业的发展做好了扎实的铺垫,为我国现代化的建设提供了可靠的后台保障,因此对电力工程测量测绘问题进行分析和研究,对我国经济的发展具有十分重要的意义。本文主要是从多方面对电力工程测量测绘中存在的问题进行论述,希望工程测量测绘技术在电力工程中取得更大的作用和进步。 关键字:测量测绘技术 准确 高效 科技的指导 由于我国近年来对电力工程事业需求量的不断加大,我国的电力工程事业正在向着更加优化的道路上进行着积极的调整,与此同时电力工程测量测绘作为电力工程建设的基础技术,对电力工程中工程质量的提升、材料的节省起着十分重要的作用。工程测量测绘技术,是通过现代化的科学仪器,在工程施工的过程中,通过对施工现场进行精确的测量和制图,对位置、形态、空间关系中的各种信息进行采集,然后再对收集到的数据进行提炼分析,从而为工程设计提供了有效的依据。电力工程施工中就是通过这种方法,有力的保障了工程信息的来源,提高了电力工程建设的工期。 1电力工程测量测绘的应用和需求分析 电力工程测量测绘技术贯穿在工程施工的始末,有力的保障了工程施工准确、高效的进行。第一,映像提取相关的测量测绘技术在电力施工中的应用,受到施工地理位置或某些突发状况的影响,有些数据的提取就变得非常的困难,这时可以通过这项技术,对工程现场按比例进行拍摄,从而提取到有用的信息,然后再通过电脑对数据进行分析,并制定合理的方案,有效的降低了工程信息提取的难度,第二,卫星定位相关的测量测绘技术在电力施工中的应用,这是通过高程的拍照控制技术,全局的对数据进行提取,实时的对工程进行监控,从而有效的降低了人力的投入、减少了数据采集过程中的困难、提高了数据采集的精确度,通过前面的叙述,我们可以看出测量测绘技术在电力工程建设过程中的重要性和需求性,随着我国电力工程建设规模的不断扩大和建设难度的不断加深,电力工程建设对测量测绘技术有更多的需求。 2 科技对电力工程测量测绘起到的推动作用 科学技术的不断进步推进了电力测量测绘技术水平的不断提升,使人们在现代工程建设中对数据高精确度的要求得到了满足。科学技术最大的产物就是计算机技术,测量测绘技术把这一技术合理的运用起来,有效的提高数据处理的精确度和效率;同时电力工程测量测绘技术还将遥感定位技术加入其中,有效的确定了施工的方位,并对施工现场进行了准确的监管,合理的控制着工程建设的各各关节;摄影测量技术的加入又使电力工程测量测绘技术得到了更大的突破,这一技术是把摄影、图像处理、地理定位有效的结合在一起,使工程现场更加直观的展现在我们的面前,得到的信息量也更加丰富、明朗,从而有效的对工程建设做出了指导。由此可见,电力工程测量测绘技术是科学技术发展的产物,并且科学技术有力的推动了我国电力工程技术的发展。 3电力工程测量测绘应注意的问题 虽然我国的电力工程测量测绘技术在科技的指导下已经有了较大的发展,但是其中仍然存在着很多问题。首先,在测量测绘技术的应用方面,由于测量测绘技术具有非常高的专业性,因此必须通过运用一些专业的人才,才能对一些测量设备进行使用、并对收到的数据做出准确性的判断和分析,而有关施工方对专业人才的短缺和对员工培训力度的不够,这些就导致了对高超的测量测绘技术很难做出合理的利用,再加之一些施工方片面追求工程成本,对先进技术和设备的引入不够,这些都影响了工程测量的准确性,导致了工程质量的下降和工期的增加;其次,在人员管理、资源分配方面存在的问题,电力工程的建设是一个非常大的工程,其中涉及的人员和资源都非常多,有些施工方并没有形成一套合理的管理机制,对员工进行的分配不够科学,并且有时对员工进行随意的调度,这些都降低了员工工作的效率,同时对资源的利用也存在不合理的地方,如:在一个建设的重点工程中原料过多或过少的使用造成的安全事故,资源管理不当造成的资源浪费和损失,这些都影响到了工期质量和工程成本,为工期的建设埋下了不安全的因素;最后,电力工程测量测绘对周围环境造成的影响问题,在电力工程的施工过程中,一些设备的使用会对周围的土壤、空气、植物造成很多不好的影响,如:施工需要对局部地区进行改造,从而造成地质的破坏;一些辐射器材的使用对周围生物生长造成的不良影响;施工范围、噪音对周围居民生活造成的影响等,这些都是电力工程测量测绘在现阶段所面临的问题,这些问题也在某些程度上阻碍我国电力工程向着良性的方向发展。 4测量测绘技术在电力工程中的意见和建议 为使电力工程测量测绘技术得到更好的发展,同时使其中面临的问题得到有效的解决,我们应该全方位的付出自己的努力。首先,在技术的提升上,我们应该将多样化的测量测绘设备进行引进和使用,让这些好的技术在适合它们使用的地方,充分的发挥它们应有的作用,为电力工程的顺利建设做出技术上的支持;其次,为了解决我国工程人员技术局限的局面,我们应该加大对他们的培训力度,让他们熟练的掌握测量测绘设备的使用方法和工作原理,使测量测绘技术准确的被运用到工程的建设中去;对于电力工程测量测绘中的管理问题,我们可以事先制定好合理的施工方案,对人员的调度问题、资源的分配问题做出明确的说明,让员工按照所分配的任务有计划的进行施工,有效的提高员工的办事效率,同时对各种建设材料进行登记,并进行保护,减少材料损失、破坏和一些可以避免的浪费情况,进一步减少建设的成本;对于电力工程中的环境破坏问题,我们可以使用一些安全、无污染的设备,把一些可以避免的环境污染降到最小,对一些破土造成的植物破坏的问题,把土壤进行回填,并对周围的植被进行一些补充种植,从而有效的保障周围的环境的生态平衡。 总结:综上所述,测量测绘技术在我国的电力工程建设过程中起到了十分重要的作用,同时・电力工程事业的建设也为我国能源事业的发展起到良好的推动作用。为了让我国电力工程的建设满足经济发展的需要,我们应加大测量测绘技术的引入力度,提高电力工程测量测绘的水平,为我国电力事业的发展打下坚实的基础。对于电力工程测量测绘中所面临的问题,我们应该制定科学的设计方案,加强对相关人员的培训力度,为我国的电力工程注入新的血液,希望这些措施可以促进我国电力工程事业的高速发展,为我国现代化的建设提供良好的能源支撑。 工程测量测绘论文:工程测量测绘技术应用研究 摘要:在当前的发展下,工程测量测绘技术得到了阶跃式的进步发展,本文介绍了工程测量的重要性,阐述了工程测量技术的应用,展望了工程测量新技术的发展方向。 关键词:工程测量;测绘技术;工程应用 引言: 在经济建设的快速发展下,工程建设也实现了大幅度的开展。在工程建设中,从施工开始直至竣工结束,都离不开工程测量技术的配合与支持,工程测量技术的使用可以使整个工程项目质量能够得到有效的保障,对工程项目的建设具有重要的作用。因此,加强对工程测量测绘技术在工程中应用的研究,对工程建设具有重要的意义。 一、工程测量的重要性 如果没有工程测量工作的有效执行,将会使得整个工程项目失去施工、设计依据。下面我们以工程测量技术在实际工程中的应用为例,简要分析测量技术存在的必要性。在一般的土建施工过程中,往往需要现场的技术人员事先做好工程勘探测量工作,否则将无法为后续的工作提供参数指导,而这项工作是决定工程质量好坏的基础。根据测量定位,确定施工机械的布置点。在桩基施工过程中,需要依据工程测量来定位。为保证整个工程的地基承载力,必须通过过程测量准确的确定桩的位置。再次,在建筑物主体施工过程中,要依据工程测量确定墙、柱的位置,与地面的垂直性等,还包括垂直方向的高度,也是工程测量的内容。最后,主体工程完工后,装饰工程中,局部部位的装修的尺寸确定,墙面装饰的垂直度的保证都离不了工程测量。通过上面分析可知:工程测量是整个工程有序施工的前提,在前期工作中一定要做好工程测量工作。 二、工程测绘技术概述 随着我国科学技术的的发展,工程中所用的测绘技术也越来越先进。尤其GIS(地理信息技术)、GPS(全球定位技术)、数字化技术及RS(遥感技术)等测绘技术在工程测量中的应用,使我国的工程测绘技术已达到数字化和高效率的目标,与世界发达国家相比差距越来越小,在路桥、水利、房屋建筑等领域的工程测量中应用。降低了工程测量的误差,提高了测量精度。 现代测绘技术适用与各种复杂的工程环境,具有如下的优点 1、测绘对象的主要形象特征可以在计算机屏幕上反映出来,比之二维系统符号、线条的测绘方式,在测绘效果方面更加直观。 2、在应用效率上,与传统测绘产品相比,现代数字化技术的测绘产品应用效率更高,且修正产品信息比较及时,并且在地图修正后,能将最新的地图产品及时提供。 3、通过对项目不同筹划与构想的剖析与比较,得到的要素信息更加准确,自动化的测绘作业离不开计算机技术,在计算机等现代化的操作流程中,测绘产品的应用将达到很高的技术水平。此外,在现代信息化社会中,数字化测绘技术以其无可比拟的先进技术在将来测绘的发展上,一定会取代传统测绘技术。 4、工程测量是工程施工的关键项目,若要确保测量工作中的每一个步骤都符合要求规定,需要施工技术人员在加强管理的同时,积极应用各种新的测绘技术,以将测量误差降至最低。特别是在工程测量中应用GIS、GPS、及RS等新的测绘技术,不但能促进测量工作的技术改进,还能保证了工程质量优良。 三、测绘技术在工程测量中的应用 1、工程建设测量 工程测绘技术,主要是根据对工程建设现场的地形、地貌、工程建设的性质、地理信息等多方面的内容,进行研究和分析,并且建立其相应的施工控制网,采用不同的技术手段以及不同的放样方式,将相关的设计图纸逐一的转变成为地上的实物,在实际的工程建设当中,有着非常重要的应用。在工程建筑的运营期间之内,为了更好的对安全进行监视、对实际的情况进行分析和鉴定,需要深入的对设计结构的合理性以及理论的正确性进行验证,这就需要针对建筑物的结构、位稳、沉陷、以及倾斜等方面进行研究,并且实时的对相关的数据信息进行反馈,绘出图标信息,帮助在实际操作当中予以重视。 2、工程测量数字测绘技术 数字化测图技术是在测量工作的基础上,利用计算机技术来形成图像的过程,也称计算机成图技术。在实际的测量工作中,在建立地理信息系统的时候,通常应用大比例尺来进行实地测量形成图形,因此需要对这些原有图形进行数字化处理。如果形成的地面数字图在满足一定精确比例的情况下就可以直接通过常规的方法、数字以及摄影方式进行数据擦剂,最后在计算机软件的帮助下,将地图中的坐标以数字化存储方式表示出来。在测绘技术发展的现阶段,通过对网络信息化的普及和应用,在已有的成熟技术的基础上,对 GPS、Google Eerth、bing Map 等地理信息网络的应用,通过对设备测绘技术的革新,研发出数字化测绘软件,使现阶段工程地理测绘技术有了很大的发展。 3、建筑物的变形等检测 我国法律法规对高楼大厦建设的位移变形的数值等规定了其允许范围,并且需要使用符合要求的一些设备进行测量。建筑物的位移观测要符合照相应法律法规中的二级精度。采用精密全站仪等符合法规的设备,将处理后的结果整理成报告提交给甲方。在建筑物的变形监测过程中,尽量避免人工干预,包括记录数据、数据处理等。要尽最大可能的全部使用计算机来处理数据和绘制成图。全站仪设备和全球定位系统同样也普遍应用在建筑物的变形监测过程中,相较于一般的设备,其有明显的优势,用时少,效率高,数据准确。 4、3S集成技术的应用 在本论文前半部分的内容中已经部分介绍了3S技术的应用。所谓3S集成技术也就是:全球定位GPS技术、地理信息技术GIS和遥感技术RS。这三项技术基本上可以代表测绘技术的数字化,它们的出现给工程测量注入了新的生命。在有关工程测量的文献中已经详尽的介绍了3S技术的工作原理和使用方法,在此不多赘述。 5、测绘技术应用之控制测量 由于现在测绘技术的发展,控制测量已经可以快、准、好的为工程测量提供基础数据。GPS测量技术的成熟给控制测量带来了前所未有的突破。只要保证GPS采集设备操作的准确性,加之其内部软件的计算,我们可以得到最终的结果,无需大量人力读数、计算和处理。真正意义上实现了自动化。GPS测量技术已可以轻松完成传统测量方法:如采用经纬仪、水准仪、测距仪等设备完成的三角测量方法和几何水准测量方法等。传统测量方法不仅需要诸多的测量仪器,还要求工作人员具有很高的职业素养,这样才能保证读数的误差控制在一定范围内。控制测量已经越来越依赖于GPS测量技术、全站仪等现代先进的设备和方法,以追求更高的精度,更快的速度,更低的投资,更少的人力。 6、工程测量三维激光扫描技术 三维激光扫描仪是现代社会发展中的又一测量技术,其主要是以技术为基础、GPS手段,通过软件构成三维激光测绘技术,与传统工程测绘相比,三维激光扫描测绘提供工作效率降低测量成本,数据的可靠性和信息准确性更高;应用的范围更广操作更为方便,此外还可以获得比较完整和详细的三维图形。常情况下,我们会将这一技术应用在对地质边坡的稳定性或者地表移动情况的测量当中。 7、结束语: 传统测绘技术与数字化测绘技术比较,发现数字化测绘技术对工程测量科技进步具有很大的推动作用,减少工作时间,通过动态监测,减少了人力消耗,提高效率,与传统的测绘技术相比有较大的提高。现在的工程测量技术的发展方向是:测量数据的采集和自动处理化、实时化、数字化、测量数据科学管理化、标准化、规格化,测量数据传递与应用的网络化、多样化、社会化。现代测试技术的多样性使用,使其在工程测量中起到重要作用。 工程测量测绘论文:探讨工程测量测绘技术 摘 要:经济的发展带动测绘技术的快速发展,测绘是专门研究建立土地信息档案理论与技术方法的一门学科,随着高科技测绘技术的应用,地籍测绘成果已经是各级政府对土地资源的规划、开发、使用、保护和管理等工作中所必需的基础资料之一。 关键词:土地调查;测量测绘技术;地理国情 引言 现如今土地资源是人们每天生活的地方,是一切活动的基础和承载体,土地资产作为一种资源,在地方经济和国民经济中起着非常重要的地位,是可持续发展的重要保障,是地区经济快速稳定发展的重要依据,在我国的土地管理法中明确规定要珍惜、合理利用土地资源,村庄土地资源作为我国土地资源的重要组成部分,土地的调查工作就显得非常的重要,本文就对如何做好土地资源的调查和地理国情测绘做简单的研究。 一、土地利用的测绘调查 土地利用现状调查时对土地的利用情况进行动态的分析和调查,方便开展对于地方的宏观调控和经济措施。从96年开始,国家就开始对土地进行每年一次的调查,这样方便及时掌握土地的使用情况和发展情况,对土地的利用率,土地类型等都进行了非常全面的调查分析。直到2000年,一些经济发达的地方开始使用比例尺对土地情况进行分析调查,很好的解决了土地所有权的一些问题,对很多以前界限模糊的地方重新进行了区域的整合和划分。第一次土地调查中采用的是1954年的北京坐标系。 在我国第二次的土地调查中,使用了1980年西安的坐标系,在这次土地调查中,使用的是一些先进的科学工具,通过GPS、GIS等工具,进行数字测绘,这些类技术的发展和完善很大程度上促进了土地点差的数字化,方便了信息的综合管理,建立了整体土地情况的资料库,为以后实现土地的综合管理奠定了可靠的基础。这些高科技工具的优点在于操作方便,并且测绘的结果精确,可以很好的节省人力和物力,在对土地进行分析调查时,严格按照国家和地方的相关标准,把土地信息内容从数字化到数据话转移,并建立整体的数据库,实施数据整体的共享和管理。及时跟新了土地的变化情况,建立了一个完整的信息管理体系。 二、测绘技术在监测中的具体应用 1、3S技术在地理国情监测中的应用 3S技术是一种综合通讯技术、计算机技术、传感技术以及空间技术、导航技术等的现代信息技术。在地理国情普查工作中,主要以卫星定位与导航技术、地理信息系统技术以及遥感技术,即GPS、GIS、RS等技术,动态获取、分析以及评估城镇化、土地利用率、地形地貌以及城市布局等地理要素信息,以完成地理国情监测。其中,GPS技术能够快速且精确地提供地理国情监测中所需的点、线、面等三维坐标信息,具有监测的效率高与精度高等特点;GIS技术对监测的各类信息进行分层分级的高效管理,并能将监测的地理信息实行组合分析、修改更新等处理。“可视化”功能是GIS技术最为显著的功能,它能够以计算机屏幕为载体,实现地图上地理信息的再现,并可实现各类地理信息的动态监测。GIS技术具有强大的数据输入、编辑、预处理以及数据管理等各种功能,在地理情报普查工作中,进行灾害监测、区域以及生态规划、土地利用评价等各方面都具有广泛的应用。 2、利用遥感影像图进行权属调查 利用高分辨率的遥感影像图作为权属调查的工作底图,比传统的线划图更为直观,可以直接在图上进行宗地的编号.设计,显著提高效率,并且对测制完成的数字线划图有一定的检查作用,将遥感影像图进行合适的转换与数字线划图进行套合可以对测区的粗差进行内业核查,发现的问题在外业实地解决。利用高分辨率的遥感正射影像图和已有的数字线划图,并对农村和城区建成区范围内的建筑.道路等各种地面地物进行属性调查,在现状调查中将影像图与之对应的线划图套合作为调查的基础图件。 3、GPS外业控制测量 为提高测图精度,我们采用了以四等控制点为基准把控制点引入需要的镇区。由于GPS实时动态测量的观测数据均为独立观测值,无法通过数据计算来检验其精度,因此我们采用了重复观测和全站仪导线复测的方法以确保成果的可靠性,共重复观测了50个点,已知点26个。重复观测数据表明:重复观测点中误差为±2.3 lcm,测量结果满足精度要求。 4、数字摄影测量技术 数字摄影测量是基于数字图像和摄影测量的基本原理,应用计算机技术、数字图像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论和方法。航空摄影测量很大,大比例尺地形图、地籍测量的重要手段和方法,可以提供数字,图像映射的行,线,和其他形式的产品。数码摄影工作站的出现,结合GPS技术的应用在摄影测量、摄影测量自动化、数字化方向发展。全数字摄影测量系统的应用,改变了从形象到摄影测量产品4 D产品,如,为了建立各种专业的信息系统和基础地理信息平台的数据提供了可靠保证。 5、信息化测绘技术 信息化测绘技术的发展,我国传统的数字测绘技术实现转型,跨越到另一个新的发展阶段后,新技术具有高效率的特点,它代表了我国测绘技术发展进入新世纪后现代化的总体战略方向。最重要特征是信息化测绘技术可以实现地理信息服务,随时随地可以为工程测量提供很大的帮助。信息化测绘技术的前沿技术包括现代坐标基准建筑技术、新网络RTK技术等,在工程测量中应用在各个方面,使工程测量精度、信息化测绘技术在生态建设,节能减排,以及新农村建设的广泛应用,为国家和人民带来了巨大的经济效益和社会效益,也大大提升了我国的综合国力,实现国家和社会的可持续发展。 三、工程测绘测量技术的发展 工程测量技术从最初的传统的测量技术发展成了现在的数字化测量技术,经过了一段漫长的历史时期。随着现代化技术的不断发展,工程测量内外作业正逐步向一体化发展,即将处理和获取数据变得更加自动化,将测量过程的控制变得更加智能化以及将测量结果变得更加数字化。测绘技术应用于工程测量中有助于提高我们现代化建设水平,传统的测绘工程测量技术一般只应用于建筑、交通等领域,而数字化测量技术可以同时应用于地形测图和施工放样两种测量当中。 将新型数字化技术应用于测绘工程的测量,能够利用计算机技术生动形象地表达出模拟信号,可以使测量成果的使用、维护和更新变得更加方便快捷,确保产品信息的实效性。还可以根据客户提出的不同要求,利用这项技术合理地处理和加工各种信息数据,使用功能变得越来越多,使测绘工程的测量变得更加智能化、自动化及规范化。测绘工程中曾经也使用过一些比较先进的地面测量仪器,如电子经纬仪、电子水准仪、全站仪、精密测距仪、激光扫平仪、光电测距仪以及激光准直仪等,这些仪器都在一定程度上为现代工程数字化测量技术的发展提供了便利的条件。现代测量技术的发展对传统工程测量中的工程控制网布置、道路测量以及施工测量等比较落后的作业进行了改进,大大提高了测量的工作效率。可见,将新型数字化技术发展应用于测绘工程测量具有重要意义。 结语 综上所述,我国工程测量科技进步很大,发展很快,取得了显著成绩;但是发展还很不平衡,尚跟不上国民经济建设发展和社会进步的需要。令人可喜的是,随着计算机技术的进步发展,以及GPS、RS、GIS、3S 集成技术等测绘新技术以及数字化测绘、地面测量等先进技术设备的应用,仅保证了土地测量信息的准确性,而且作为一种便捷的测绘工具,给地籍测绘工作带来很大的便利,也很大程度上减轻了测绘人员的工作量。 工程测量测绘论文:工程测量测绘技术应用研究 摘要:随着我国社会经济和科学技术的不断进步,同时也带动了我国其他行业的进步和发展,尤其是在我国建筑行业的发展,同时,也带动了工程测绘技术的不断发展和进步。在进行工程测量的过程中,各种新型的测量技术和测量方法也在不断的更新,其中最常见的、应用最为广泛的就是3S技术。本文就针对于这三个技术和3S技术在工程测量中的应用进行了简要的归纳和总结。 关键词:工程测量;测绘技术;应用 前言 工程测量是测绘学在国家的各项基础设施建设中的直接应用,也是测绘科学应用的最为广泛的一个分支。现代测绘技术在工程测量领域的应用极大地提高了工程测量的精准度,对工程测量的发展具有革命性的意义。如今在工程测量领域中,各种更为先进的测绘技术,比如全球定位技术(GPS)、地理信息技术(GIS)、数字化技术以及遥感技术(RS)等都为工程项目的测绘工作带来了质的飞跃,为工程测量提供了坚实的技术保障。这些新的现代技术的应用,在工程测量中起着至关重要的作用。 1.现代测绘技术分类 1.1、数字化成图技术 现代测绘技术是由数字化成图技术组成的,这种技术和以往的作图方式都不相同,提高了测量的准确性。传统的作图方式相对于来说较为费力,并且需要多次处理更改数据,这种方式很难以满足工程测量的技术要求,不符合当前社会城市的发展。而数字化成图技术正好解决了这些问题,因此被广泛使用在大比例尺度的地形图和工程图的测绘中,成为了工程测量中必不可少的技术。 1.2、全球定位技术(GPS) 全球定位技术在工程测量领域的应用是工程测绘工作迈出的一大步,标志着传统意义上的定位技术以测距、测角和侧水准作为基础工作办法的时代的终结,取而代之的是高精度、高效率的全球定位系统。传统的测绘办法比较复杂,任务比较繁重,要求完成控制网的布局和检测等工作,往往需要通过运用经纬仪、全站仪或者测距仪完成对数据信息的测绘工作,还要布置环形或者线形的控制网。相比之下全球定位系统就显得更加高效,基本上不会受到人力和天气的影响。 1.3、地理信息技术(GIS) 将地理信息技术应用到工程测量中来,能够利用其庞大的数据库信息存储,第一时间利用计算机软件进行成图处理,对于工程测量成图效率的提高以及工程设计进程的加快有极大的帮助。由于地理信息技术是以计算机技术为操作基础,因此可以相应的减少野外测量的工作时间,在降低了测量人员的工作强度的同时也使工程测量的精度得到了极大的提高。 1.4、遥感技术(RS) 遥感技术具有大范围的同步检测能力,时效性比较高,测绘数据的可比性以及经济性比较强,因而在工程测量中得到了广泛的应用。具有高分辨率以及多光谱摄影图像的遥感卫星是对地检测搜集基本地理信息的主要设备。在实际测绘工作中,遥感技术主要应用于各种中小型比例尺的工程图和地形图的绘制工作,对于各类地形图的实时更新提供了技术上的有力支持。 2.工程测量测绘技术的应用 2.1、GPS技术的运用 GPS是现代测绘技术中的一种。在现代地籍测量的过程中,GPS主要使用在整个测绘的区域,以满足工程对精确度的需要。随着GPS技术的不断发展,GPS RTK技术在工程测量中的应用更加广泛。这种测量的模式可以在准确的获取地籍坐标的准确信息,能够满足地籍测量精度较高的前提之下,在作业现场提供经过检验的测量结果,摆脱在后期处理的过程中出现问题的原因。 (1)GPS RTK接收机+测图软件。使用GPS RTK接收机在野外进行各个数据的测量,使用GPS数据处理软件进行处理,并且按照相关的个数对数据进行处理,并且最后生成图案。GPS RTK接收机是一种精度较高、效率高、速度快的数据采集设备。其显著的有点就是可以减少控制点,提高测量的效率。 (2)GPS RTK接收机+全站仪+掌上电脑+测图软件。克服集中数字测量模式的缺点,发挥各自的优点,可适应任何地形环境条件和任意比例尺地籍图的测绘,实现全天候、无障碍、快速、高精度、高效的内外业一体化采集地籍信息。 2.2、GIS技术的应用 之前已经介绍过地理信息可以将整个地球上发生的事情通过成图来进行分析,并且可以实现储存并处理地理数据等多方面功能。GIS更多的是使用在土地开发或城市规划中,在工程测量中可效率短时间的将存储的信息处理成图像,对工程的进度也起到加速作用。地理信息系统可以在降低户外测量难度的同时获得更效精准度更高的效果,这也是GIS在工程测量中的巨大优势,相辅相成缺一不可。 2.3、RS技术的应用 使用这项技术可以进行大面积的观测。因此,RS技术可以使用在大面积区域内部的测量工作,这项技术可以进行同步观测,因此,应用相对于较为广泛。RS技术的测量原理主要就是通过分辨率相对于较高的对滴遥感卫星配合多光谱航空摄影,来实现对大面积区域的同步测量观测,然后在根据所拍摄到的相片以及测量到的数据进行对比,以获得所需的测绘成果。 3. 工程测量中数字化技术的运用分析 在测绘技术的应用领域,大比例地形图以及工程测绘都是测绘工作的最基本内容。随着社会科技的不断进步和发展,已经有越来越多的科技装备已经开始使用到工程测量中,从而促进了测绘技术的不断发展。例如说全站仪等设备,以及GEOMAP以及GEOSTAR等软件的运用,在一定程度上促进了我国传统的测绘技术向数字化技术的不断转变,通过先进的测量设备和程序相互的结合,能够有效并且高质量的完成测绘的工作。当前情况下,数字化测绘技术已经广泛使用在我国大比例尺基本地形图和地籍图的测绘中,并且对比分析可以得出以下集中测绘技术应用效果较好: 在工程测量中,就是使用一种最常用的测绘技术,在借助RTK GIS技术和全站仪设备在野外对数据进行搜集和处理,并且对收集到的数据进行草图的绘制。在整个过程中,所有的信息数据都是以数字化的模式来进行储存的,在对数据进行处理的过程中,可以通过一些辅助设备和相关的程序,对需要的数据进行读取,并且和草图相互配合,从而完成对图形的编辑和对数据的处理工作。采用这种方法所获得的地形图还可以和GIS系统相互交换。在测绘的过程中,最常用的设备就是遥控电子平板设备,虽然可以借助棱镜来实现现场进行测绘的过程,但是在实际野外测绘的过程中,所投入的设备效果和实施测绘的速度也很不成功,因此,在这样的测绘地形的条件之下,使用使用电子手薄结合操作的施测方式更为经济实用。 结束语 工程测量工作一直都是新建工程项目的前提,工程测量工作的质量对于新建工程项目的整体质量都有着直接的影响。利用现代化的测绘技术,通过数字化成图技术、全球定位技术、地理信息技术以及遥感技术实现测绘数据信息的自动化、实时化和标准化,可以有效地提高工程测量工作的质量,满足新建工程项目建设和使用的需求。 工程测量测绘论文:基于测绘发展现状的工程测量测绘技术应用探析 摘要:目前,随着工程测量理论和技术的快速发展,以及现实测量工程、仪器、技术之间的密切关系,使得工程测绘技术向着小型化、智能化、自动化与动态测量化趋势发展。近年来我国工程测量在各个国家建设方面取得了很大发展,为我国的国民经济良好发展解决了众多核心问题。本文通过对工程测量的重要性分析及我国工程测量的创新发展进行描述,说明了测绘技术发展方向及其应用分析。 关键词:测绘;现状;技术;应用;探析 一、测绘技术的重要性分析 测绘技术是工民建施工的基础,测绘技术是工程施工管理的指引。测绘工作具有专业性强、实际应用性强等特点,测绘工作在进行时必须要多人配合才可以完成,一个环节的失误就可能影响整个工程的施工进程。现在我国的施工单位已经都充分的认识到了工程测量的特殊性和重要性,因为工程测量、放样等等工作致使烂尾楼情况已经见到非常少了。尽可能地杜绝工程测量工作中的失误,不单要在测量管理上加强控制和管理,还必须要应用当今先进的测量手段和技术,把误差将至最低,尽可能保障工程施工的安全正常进行。 对于施工中的那些工程测量环境艰苦、地形多变复杂、测量工作放线困难的工程中测绘新技术的优越性才可以真正的得到体现。利用影像提取技术和GPS技术等测绘新技术的应用已经得到了生产一线测量人员一致好评,不断地加快测绘新技术推广、不断地加快测绘设备投入对于目前地工程质量保障有着及其重要的影响。 二、我国测绘技术创新发展 我国目前的新型测绘仪器怎样才能在实际的工程中得到更好的应用;目前人们不同的生活环境怎样开发出适应时代测绘仪器,怎样研究利用新的测绘技术和方法,来满足新的社会环境的特殊要求,这些问题的良好解决都对推动测绘技术的发展有极好的作用。现在测绘技术新的发展通常集中在几个方面: 第一,近些年来测绘相关传感器的研究也取得了很大的进展,应用和集成更好的发展传感器是一个非常重要的概念,它是泛指各种能高精度、自动化、全方位地采集数据的设备。第二,数字化测绘技术在工程领域的应用,数字化测绘技术不仅得到了普遍应用,利用大比例尺测图技术使得测绘技术不断的向着数字化、信息化的方向发展。第三,摄影测绘技术的应用也不断的扩大,摄影测量技术在很多的城市与工程测绘领域中得到了良好的应用,摄影测绘技术因有高质、高精度、高效率、低成本的优点,并且摄影测量仪器结合了计算机技术,摄影测量技术不仅可以提供一个完全的、实时三维空间信息,而且还不需接触物体,大大的减少了测绘的外业工作量,很好地提高了测绘精度,很好地提高了效率,降低了成本。第四,变形监测自动化技术也成为了重要的测绘手段,变形监测自动化技术是目前测绘中变形监测的一个非常重要话题。第五,大型与精密工程测量及工业测量得到了很好地发展,随着我国国民经济的飞速发展,众多的大型工程建设、超高精度机械设备安装、自动化生产线及大型工程建造和运营过程都需要进行安全监测,这些也就对测绘工作提出了新的要求。 三、工程测量测绘技术的应用探析 伴随着测绘技术的不断向前发展, 当代的工程测量测绘技术正在向着内外业一体化、数据获取与处理自动化、测量过程控制与系统智能化、测量成果的数字化、测量信息管理的可视化、测量信息共享的方向发展。测绘新技术应用的主要目的是提高测绘的工作效率、提高测绘数据的精准度来进行, 为日后的工程施工指出明确的方向、打下良好的基础。 1.GPS测绘技术的应用 GPS的诞生不仅加快了科技的进步,还为军队所运用,它是一个良好的跟踪装置。现如今GPS测绘技术的运用也变得尤为广泛, GPS测量技术的不仅能在高精度和高效率的地面测量中应用,还可以卫星测高和大地地球重力场的测量中的应用,还能够在连续运行站网及综合服务系统方面应用,而且还可以用于大气监测中等等,GPS技术的出现给测绘领域带来了彻底性的变化,这主要表现在一下几个方面:在现代的大地测量方面,GPS定位技术用其地位的精度高、快速方便等特点被广泛的应用于大地控制的各个测量中。 2. 三维激光扫描测量技术的应用 随着科技的不断发展,使得三维激光扫描测量技术也得到了很好的发展,该技术克服了原有测量技术的局限性,三维激光扫描测量技术是利用非接触的主动测量方式来获取外界事物的三维数据,它可以对外界物体随时进行扫描,并且它还不受外界条件的限制,可实现昼夜测量,能够把信息快速的转换成可以利用的数据。三维激光扫描测量技术具有快速扫描、高精度、数字化程度高的等特点,在实际生产中他能够大大地降低作业成本,并且使用非常方便,数据信息的输出格式能够和CAD以及三维动画等工具软件直接对接。 3.RS测绘技术的应用 当今遥感技术已被广泛的应用于农业、海洋、水文、地质、气象、林业、军事、等诸多领域。在未来的十年中,遥感技术预计将进入一个可以快速、高效、及时提供多种对地观测数据的全新阶段。遥感图像的三大分辨率(光谱分辨率、空间分辨率、时间分辨率)也会有很大的提高。其应用的领域也会随着空间技术的发展而发展,特别是在地理信息系统与全球定位系统技术的发展和相互渗透,将会越来越广泛,如下图所示就为遥感技术的实际应用。 4.GIS测绘技术的应用 GIS地理信息系统是在最近的几年里取得了惊人的发展,GIS测绘技术已经在城市规划、交通运输、环境评估、邮电通讯、灾害预测、国土管理、资源调查、水利电力、农林牧业、商业金融等的几乎所有领域得到了广泛应用,如下图所示就为GIS技术的实际应用。 5.工程数据库与城市信息系统的建立应用 伴随着测绘采集数据与数据处理逐步走向数字化、自动化、信息化,测绘工作者怎样才能更好的使用和收集测绘信息,更好地为我国经济和国防建设服务,那么最有效的方法是利用数据库技术与GIS 技术,并还要建立数据库和信息管理系统。环境的治理、土地的规划、城市的建设、企业的管理、资源的开发等部门,都需要建立专业的信息系统或者是数据库,来更好的实现管理标准化、科学化以及信息化需求。另外,国产的GIS 地理信息系统基础软件与应用软件研究开发已经相当的成熟,这些都为城市信息系统与工程数据库建立和应用打下了良好基础。 结语:由于测绘技术的不断发展进步,所以当代的测绘必将朝着测量内外业一体化、测量信息的管理可视化、测量成果与产品数字化、测量的过程控制与系统行为智能化、数据的获取和处理自动化、信息共享与传播的网络化的方向趋势发展。 工程测量测绘论文:关于工程测量测绘数据处理方法的探讨 不管有着怎样的观测条件,在整个的观测过程中,观测的结果都会产生误差。因此测绘数据处理是测量工作中极为重要的一步,测绘数据处理通常分为一般计算、平差计算和计算机辅助成图。 一、一般计算 一般计算通常包括在工程勘察测绘中,若干工序之间各种数据按照严格的数学关系所进行的计算和变换工作。此类计算一般分布在测绘工作中的分工序中,数据之间没有几何矛盾,不需进行几何平差。如同一坐标系下不同坐标形式的转换及不同坐标系的坐标转换。 坐标转换通常有以下两种方法: (1)整体转换法:整个转换区域计算一套转换参数。 (2)分区转换法:将整个转换区域划分成若干个分区,分别对各分区计算转换参数。 二、测量平差计算 测量平差计算是为了消除平面或高程控制网中各观测值之间的几何条件,按最小二乘法求定控制网中各几何元素的最佳估值和评定观测元素及其函数精度所进行的工作。一个平差计算单元的数据,可分为起始数据、观测数据和待求数据三类。观测数据包括已知高精度的边长、方位角、高程等,观测数据包括水平方向、边长、高差等,待求数据包括未知点的坐标、高程等。起始数据和待求数据是非随机性数据。观测数据是随机性数据,含有误差。误差可分为系统误差和偶然误差两类。 系统误差的影响减弱方法可以通过采用对仪器进行调整和检定、对观测顺序进行设计、让同一个人观测全部观测值以避免换人带来的观测习惯变化带来的系统误差及进行大气折光和地球曲率改正等。 偶然误差在大小和符号上都表现出偶然性,但从大量偶然误差的总体看,它是正态分布的,最小二乘法就是针对偶然误差的处理方法。 在实际工作中,为了提高成果的质量,同时也为了检查和及时发现观测值中有无粗差存在,通常要进行多余观测。由于偶然误差的存在,通过多余观测会发现观测结果之间不一致,或不符合应有关系而产生的矛盾。因此,必须对这些带有偶然误差的观测值进行平差处理,使得消除不符值后的结果可以被认为是观测量的最可靠结果。 根据数理统计,某项观测成果是对该项观测所有可能取值(母体)所抽取的子样。子样与母体有相同的概率分布,可以利用子样对母体的统计性质作出推断。但由于用有限个数的观测值只能得出观测值的“估计值”,而不能得到它的真实值。因此测量平差的主要任务是,根据带有偶然误差的有限个观测值来确定参数的最佳估值以及评估观测成果的质量。 因多余观测而产生的方程式数,少于全部观测量的个数,所以无法由这些条件得出观测的估值,而必须给出一个准则才能使估值有唯一解。因此也需要根据一个准则来算得最符合要求的值。测量平差常采用的准则是最小二乘法,即观测值偶然误差平方总和为最小。按最小二乘准则求观测值的估值,随所选择的函数模型的不同,就有不同的平差方法,最基本的是间接观测平差法和条件观测平差法两种。 间接观测平差法要求所选未知数是互相间不存在函数关系的。但有时在一组间接观测的未知数中,还有条件存在,当处理这些结果时,就有必要从误差方程式和条件方程式的综合中求出各未知数的最佳估值。这就是附有条件方程式的间接观测平差法。间接平差值方程的矩阵形式为,间接平差的法方程,间接平差的结果为.。 按间接平差法求平差值的计算步骤: (1)根据平差问题的性质,选择t个独立量作为参数; (2)将每一个观测量的平差值分别表达成所选参数的函数,若函数非线性要将其线性化,列出误差方程; (3)由误差方程系数B和自由项 组成法方程,法方程个数等于参数的个数t ; (4)解算法方程,求出参数 ,计算参数的平差值 ; (5)由误差方程计算V,求出观测量平差值 ; (6)评定精度。 条件观测平差法所列条件个数等于多余观测个数。有时为了某种需要,另选一些非观测量作为未知数一起参加平差,此时在观测量与非观测量之间就增加了相应的条件式,这就是附有未知数的条件观测平差法。条件平差基础方程为: 法方程将改正数方程代入条件方程,可得: 解得: 按条件平差法的求解步骤: (1)根据具体问题列条件方程式; (2)组成法方程; (3)解法方程,求联系数K; (4)求改正数V; (5)求观测值的平差值; (6)检核。 为了检查平差计算的正确性,常用平差值重新列出平差值条件方程式,看其是否满足方程。 在间接观测平差模型中,如果未知数中有某些参数是随机变量,且其先验统计特性为已知,则可在观测误差平方和与随机参数平方和之总和为最小的条件下,求得观测和随机参数的估值,这称为最小二乘拟合推估。在大地测量和摄影测量中已有应用,在工程测量上亦有广泛的应用前景。最小二乘拟合推估发展了最小二乘法,能使部分系统性误差得到减小。关于观测中的粗差剔除,在摄影测量上已从理论研究走向应用,主要思路是采用不同的“参数估计准则”。 三、计算机辅助成图 大比例尺地形图成图的一种手段。又称数字化成图。通常我们所看到的地图是以纸张、布或其他可见真实大小的物体为载体的,地图内容是绘制或印制在这些载体上。而数字地图是存储在计算机的硬盘、软盘或磁带等介质上的,以供不同用户应用。地图内容是通过数字来表示的,需要通过专用的计算机软件对这些数字进行显示、读取、检索、分析。数字地图上可以表示的信息量远大于普通地图。 四、结论 测量中存有误差是不可避免的,而测量平差则是通过数据处理求待定量最佳估值和评估观测成果质量的重要方法。测量平差已成为测绘学中很重要的、内容丰富的基础理论与数据处理技术之一。恰当地测绘数据处理,可以最大限度地减少测量误差的影响,给出一个尽可能精确的结果,并对这一结果的精确程度作出评价。 工程测量测绘论文:工程测量测绘技术应用研究 摘要:随着经济的建设和科学技术的提高,工程测量测绘技术也得到了迅速发展。工程测量测绘对于工程项目的施工和规划具有重要的影响,在工程建筑领域得到了广泛的应用。在当前的发展下,工程测量测绘技术得到了阶跃式的进步发展,在测量中实现了对各种新型测量技术和测量方法的应用,加强对工程测量测绘技术在工程中应用的研究,对工程建设具有重要的意义。本文主要分析了当前常用的工程测量测绘技术,并对其应用进行了探讨。 关键词:工程测量测绘技术应用分析 在经济建设的快速发展下,工程建设也实现了大幅度的开展。在工程建设中,从施工开始直至竣工结束,都离不开工程测量技术的配合与支持,工程测量技术的使用可以使整个工程项目质量能够得到有效的保障,对工程项目的建设具有重要的作用。因此,加强对工程测量测绘技术在工程中应用的研究,对工程建设具有重要的意义。 一、工程测量中3S 技术的运用 1、GPS技术的运用 GPS技术的应用对我国的工程测量事业的发展起到了极大的推动作用,传统测量技术所要用到的测量仪器比如经纬仪、测距仪等容易受到周边环境、气候的影响,造成测量精度不高的问题,而GPS技术则能够全面有效的弥补传统技术中所存在的不足,不受任何外部因素所干扰,从而极大的提高了测量精准度。 该项测量技术在工程中的应用的优势主要体现在以下几个方面, 第一,在进行动态桩位放样时,能够有效提高精准度,误差偏差率能够缩减到厘米级,第二,通过该技术能够大幅提高测量效率,从而降低野外工作量,第三,这项技术在对桩位的分布进行测量时,还能同时对桩位偏心进行检查,最后,采用该项技术与传统测绘设备相结合的方法,可以完善和优化测量成果,比如在进行定点测量时,可以通过GPS进行静态测量弯曲从而提高定点布控的精确性,然后在配合传统测量设备,设置近距离位移,从而实现测量成果的目的。 2、RS技术的运用 采用这项技术能够有效实现大面积同时观测,因此,较适用在需要进行大面积区域内差异性对比的测量工作,该项技术由于是对地同步观测中十分有效的技术,因此获得了广泛的应用,RS技术的工作机理是通过分辨率较高的对滴遥感卫星配合多光谱航空摄影,来实现对大面积区域的同步测量观测,然后在根据所拍摄到的相片以及测量到的数据进行对比,以获得所需的测绘成果。说到这里,我们以技术较为成熟的美国快鸟遥感卫星为例,它为人们所提供的服务精准度能够达到亚米级,因此人们可以通过它获得较小比例尺的地形地貌数据,这样就能提高城市地形图绘制以及建筑工程测量放样的精准度了。 3、GIS技术的运用 GIS技术是数字化技术、测绘遥感以及环境管理学科的结合产物,通过 GIS技术能够对相关地理数据进行搜集工作,并进行处理以后进行三维展示,这一技术在我国的土地整理工作和城市发展规划工作中较为常用。经过实践证明,GIS技术在工程测量方面的运用具有以下优点,它有着较为完善的数据管理以及图形处理再显示功能,其工作原理是根据测绘任务需要对数据库中的海量信息进行筛选分析,再通过成图软件对相关数据进行处理成图,这样就能够有效提高成图效率,从而提高测量工作速度,尤其是这一技术与相关软件相结合能够极大的降低测量工作户外的劳动强度以及测量难度,还能有效提高测量的精度,而且还能使测量成果及数据更便于管理,因此具有较高的经济效益。 二、工程测量中数字化技术的运用 在测绘技术的应用领域,大比例地形图以及工程测绘都是测绘工作的最基本内容,但采用传统测量技术实测时,一般都会先在野外进行实地勘察完成对相关数据的搜集工作,然后在回到室内,通过相关设备以及软件完成对数据的整理及图纸绘制的工作,这样的工作模式,一般成图周期都比较长,而且对于一些在建工程具有一定的滞后性,不能满足于现代工程对地理信息实时的需要。 随着全球科技的迅速进步,越来越多的科技装备投入到这一领域,从而促进了测绘技术的迅速发展,比如电子经纬仪、全站仪等设备,以及GEOMAP以及GEOSTAR等软件的运用,极大的促成了我国的传统测绘技术向数字化技术的转变,通过先进的测量设备与这些数字化程序有效结合,能够高效且高质量的完成常规的测绘任务,当前,数字化测绘技术广泛的应用在我国大比例尺基本地形图以及地籍图等的测绘工作中,经过对比分析,以下几种数字化测绘技术较为有效:首先在工程测量中较为常用的一种测绘技术是借助RTKGIS以及全站仪设备完成野外地理数据的搜集、信息数据的处理、草图的绘制,在这个过程中,所有的信息数据都以数字化模式进行储存,在对内页数据进行处理时,可以通过一些辅助设备以及相关程序,对需要的数据进行读取并与草图结合,完成图形编辑以及数据处理工作,采用该方法所获得的地形图还可以和GIS系统进行交换。 此外,还有一种方法是将便携相机和全站仪进行结合,该方法所采集到的地理信息数据不用进行编码,现场通过相关电子平板设备就能完成绘图工作,通过该方法所获得的测绘成果直观性更突出,而且便于修改以及优化,而且便携机使跑尺人员运用起来更方便,转换后的观测数据还能及时显示,更加提高了绘图的质量。目前,进行数字化测绘作业一般都是实行内外业相结合的方式,这就导致了一定的局限性,具体体现在全站仪联机以及电子平板设备的有效性问题,测程太长会对电子平板设备的操作造成影响,这便对那些地形较为复杂的测绘任务提出了较难的要求。在测绘中,最为常用的遥控电子平板设备虽然可以根据棱镜来辅助现场操作人员进行操作,但在实际户外条件下,所投入的设备效果以及施测速度并不是很理想,因此,在这样的测绘地形条件下,还是使用电子手薄结合操作的施测方式更为经济实用。 三、工程测量中摄影测量技术的运用分析 在现代工程测量工作中,摄影测量技术得到越来越广泛的应用,它主要是通过借助高精度的测量设备、摄影机以及计算机技术和GPS等,实现地形地貌三维空间信息的采集以及传输等,它在很大程度上也降低了户外工作强度,并有效提高了施测的精准度。采用这项技术能够在比例尺较大的地形或者建筑中实现有效的监测或者地籍测绘等。在我国这项技术最有代表性的方法是航空摄影测量,这种方法在我国许多规模较大的工程勘测中都得到了良好的应用,并获得了较好的效果。而采用这一方法的另一好处是能够同步生成多类型地图,比如数字图、高程图、影像地图等,而且比例尺可以精确到1比500。值得一提的是,GPS在这一技术中的辅助应用,还能缩减航测时的控制点连测,从而有效提高了施测效率。 随着经济发展和科技的进步,工程测量测绘技术的应用越来越被人们所重视。随着工程建设的发展,对测量技术的要求、测量数据的准确性以及测量的时效性要求也越来越高,因此,必须在工程建设实践中,加强对测量测绘技术的管理研究,不断改进测量测绘技术,以满足工程建设不断发展的需要,促进工程测量测绘技术水平的不断提高。
软件技术论文:高职软件技术系列化微课设计制作 【摘要】文章在分析了当前高职软件技术专业对系列化微课需求的基础上,研究了其设计与制作过程,最后讨论了其应用效果。并提出在应用中要教学方法的改革与实践,并在实践中不断探索对于课内外课时的合理调整。使得学生的学习由课内向课外逐渐延展。 【关键词】软件技术专业;实训课程;建设;系列微课 一、高职软件技术专业系列化微课需求分析 当前,随着信息与网络技术快速发展,微课作为提高教学有效性的重要资源迅猛崛起并迅速发展。但是,纵观计算机软件技术专业的信息化情况是慕课多、资源多、质量参差不齐。当下在网络上可以获得大量计算机软件技术专业的慕课,时长多在30分钟上下,且开发者多数为企业具有实践经验的程序员。这类视频,多为“课堂实录片段”形式,其特点是知识含量大,技术难度大,讲解枯燥,随意性强,缺乏设计,语言不规范,部分程序员的操作本身就不具规范性。这类课程应用中的特点是对学习兴趣浓厚的学习者和工作中的程序员有很大帮助。但实践中我们也发现对于高职高专软件技术专业的学生而言,大多数学生在第一次看视频时就被长时间枯燥的视频打击了继续学习的兴趣,能够长期坚持观看的寥寥无几。经分析,当前我国高职高专计算机软件技术专业缺乏的是能够贯穿一门课程的系列化微课,以及能够支撑整个专业课程体系的整套微课程及其配套资源。 二、高职软件技术专业系列化微课设计与制作过程分析 1.基于项目的系列化微课的教学设计。在进行系列化微课开发之间,要针对人才培养方案进行分析,抽出核心课程,并明确课程的先后顺序,逻辑关系,明确将要开发系列微课的主干课程。计算机软件技术专业的微课资源往往是就知识点、技能点而单独讲解,缺乏其在实践中的应用,因而显得实用性不强。而基于项目的视频资源往往时间较长,已经超出了微课的范围,当然也超出了高职高专学生自主学习最大时长。因此,在高职软件技术专业系列化微课设计过程中要取二者之长,避二者之短。首先明确要设计基于项目的系列化微课。即将企业真实项目根据教学所需将其改造为教学项目,再将项目分解为若干模块,模块分解为若干子任务,每一子任务对应一个或多个知识点与技能点,最终以一节微课的形式呈现。微课的前后顺序即项目本身的开发过程。同时,还要注意微课的独立应用性,即每一节微课即是对应项目中的一部分开发内容,同时单独观看此节微课,也可以独立地学习本节课的知识点与技能点。2.基于项目的系列化微课的开发规范制定。在各课程开始制作微课之前,项目团队要首先制作微课样本,并配有明确的标准要求。具体包括制作中使用的主要软件、录制中所运用的参数、片头与片尾要求、时长、字幕运用幻灯片统一模板等。甚至是微课的整体结构要体现系列化、一致性。使得每一个开发团队都按统一思路进行系列微课的开发。同时,还要对项目进行管理,按照时间节点,进行量与质的验收。3.基于项目的系列化微课的开发。采用精细化视频制作技术进行系列化微课的制作。按以上原则进行微课设计并给出任务分解单及对于的微课单,然后按照要求开发每节微课教案,注重知识点与技能点的穿插,注重录屏软件、PPT、实拍视频的综合应用,避免枯燥乏味。为主讲教师撰写讲解稿,注重语言及操作习惯的规划性,精选形象好、气质佳、普通话标准、表达能力强的教师录制高品质微课资源,即利用电教馆设备及人力资源将录制、后期剪编各环节都进行精细化加工。使得每一节微课即能独立应用,又能与本门课贯通,最重要的是与本专业其它课程保持连贯。4.配套教学资源库的开发。为了使微课能够在应用中不孤立,要在开发微课时同时开发好配套的资源。即与微课配套应用的课件、实践教学资源、习题项目、任务工单等。5.平台应用。系列化微课开发完成之后,还需要统一的平台进行管理与应用。一方面可以整理成电子书,出版发生。另一方面可以借助网络工具平台。实践中运用蓝墨云班课平台。蓝墨云班课包括电脑版与手机版。电脑版是一款免费的教学助手软件,这款软件可以让教师轻松管理自己的班级、学生,并且还能批改作业。蓝墨云班课电脑版可以让老师的所有课程信息、学习要求、课件、微视频等学习资源都可以即时传递到学生的移动设备上,从而让学生的移动设备从此变成学习工具,不再只是社交、游戏。手机版是使用APP软件安装蓝墨云班课平台,教师使用平台信息、管理学生,学生使用平台进行学习、反馈等。对于教师来说,通常是电脑版与手机版同时使用,对于学生用户来说,通常只使用手机版就可以完成学习需要。 三、高职软件技术专业系列化微课设计与制作应用效果分析 高职软件技术专业通过运用系列化微课,配合蓝墨云班课学习任务与资源的实训教学模式,使得学生的学习由主动变被动,在观看微课视频、阅读电子书的过程当中,逐渐养成自主学习的良好习惯,最终达到提高自主学习能力的目标。系列化微课只是我们尝试的一种新的教学资源,但是真正的课堂教学还是需要配合具体的教学方法来实现。因此,各院校在运用系列化微课的同时一定要注意教学方法改革与实践,并在实践中不断探索对于课内外课时的合理调整。使得学生的学习由课内向课外逐渐延展。 作者:许春艳 单位:长春职业技术学院信息技术分院 软件技术论文:计算机软件技术中分层技术应用 【摘要】现阶段,随着计算技术的不断发展,越来越关注分层技术在计算机软件技术的应用和开发方面的问题。而且,分层技术作为应用广泛的技术,若是能够将其融入到计算机软件技术当中,可以更好地提升计算机软件处理业务的效率,而且能够逐步拓展计算机的多层次结构,对于推动计算机软件技术的稳步发展具有重要的作用。 【关键词】分层技术;计算机软件开发;运用 1引言 在当今社会,计算机已经成为不可或缺的办公工具。所以,对计算机软件技术人员来说,计算机软件技术的开发设计便显得非常重要,而且,随着社会的不断发展,计算机软件开发的环境和功能要求越来越严峻,在功能设计上从单一的功能逐步朝向多功能复合的方向发展。为此,在这种情况下,分层技术便能得到广泛的运用,在分层技术的运用方面上,能够促使计算机软件的灵活性和安全性两个方面能够提升。本文通过对分层技术在计算机软件开发中的运用进行深入分析,以此更好地进行计算机软件的开发和设计工作。 2分层技术的概述 在分层技术在运用于计算机软件开发的过程中,不仅仅可以显著提升开发的效率,而且还能够不断提升计算机软件开发的质量。而且,分层技术已经成为我国计算机软件开发中的最为重要的技术种类,并能够有效地运用于社会各个行业当中。但是,从目前来看,要想更好地的发挥分层技术在计算机软件开发中的优势,这就必须要对软件开发的重点内容进行系统研究,才能在计算机软件开发中发挥出其优势。在软件的研发过程中,必须要能够将分层技术运用在不同的方案当中去,针对不同的解决方案采取不同的设计手段,从而能够形成一种科学高效的计算机开发体系。另外一方面,在开发过程中,必须要严格按照相关的措施和规定来进行相应的操作,同时对分层技术的理论知识和概念有深入的了解,以此避免在运用过程中出现各种失误。最后,在软件的开发框架中,为了发挥分层技术的优势,必须要在单层架构中进行不断创新,从而能够将服务器和计算机进行融合。当然,随着计算机软件技术的不断发展,在开发结构中还是有很多不能避免的问题,尤其是双层结构的设计无法很好地满足企业的发展需求。 3分层技术在计算机开发中的具体运用 3.1双层技术的应用 从目前来看,计算机软件的开发过程中,为了能够不断提高计算机软件开发的速度和质量,在分层技术的具体运用的过程中,不仅仅需要在各个环节上进行科学设计,而且还需要在客户端和服务器的端点进行设计。在这一过程中,双层技术便是分层技术最为重要的技术之一,这是一种按照不同功能特点来分解计算机软件中的系统,能够修改某个功能以及上下层的结构。另外,在分层技术的发展过程中,一般来说,分层技术可以分为双层、三层以及四层等不同方面,随着计算机开发设计的不断成熟,现有的分层组成模式逐渐演变成为几个不同的技术类型。例如,在双层技术的研究上,其主要是包括客户端和服务器两个端点,对用户的数量和客户的信息都将会产生一定的影响。当然,在这一过程中,分层技术的运用,除了可以不断提升计算机的运作效率,还可以切实保障客户端的性能,有效地解决用户使用过程中的弊端。 3.2三层技术的具体运用 在上述的分析中,我们可以了解到,除了双层技术外,分层技术还有三层技术。而两者的不同,主要是在于三层技术是双层技术的升级版,对双层技术的弊端进行不断完善。例如,三层技术主要是弥补双层技术设计中的不足,在之前的设计基础上增加了应用服务器。在设计上增加了应用服务器,这对于计算机软件开发设计具有重要的作用。另外,三层技术最大的优势便是能够建立科学高效的系统,能将业务处理和界面层次两者进行融合,以此提升计算机信息访问的效率。所以,从上述的分析中,可以看出,三层技术的作用不仅仅是建立有机的整体,还需要对计算机的界面进行科学收集,从而更好地满足不同用户对软件使用的需求。 3.3四层技术的运用 众所周知,现代文明在计算机的要求越来越高,传统计算机单一的功能显然无法满足人们的需求。为此,在创新计算机软件的开发过程便成为最为迫切需求。但是,分层技术中的不同技术类型都无法跟随时代的潮流而对自身的功能进行创新,这样就难以适应当前计算机开发的需求。所以,计算机软件的开发设计者必须要在双层技术和三层技术的基础上进行创新,并能够将四层技术灵活地运用于计算机软件开发过程中去。在这一过程中,我们可以了解,四层技术的开发主要是能够将三层技术的界面层和业务处理层等几个方面进行综合处理,最大程度地降低几个层面之间的影响关系,只有通过这种方式,才能更好地发展成为四层技术,而这种全新的分层技术,其作用是体现在存储层、业务处理层等几个方面,这样的做法便可以将数据库与对象的关系进行了解,从而满足用户对计算机软件的实际需求。 4结语 总的来说,分层技术在软件开发的设计过程中具有重要的影响。而且,随着人们对计算机应用的不断深入,这就需要不断创新分层技术,以此更好地满足计算机软件开发的要求。更为重要的是,分层技术的具体运用,将会显著降低计算机软件开发的成本,全面提升计算机运行的效果和质量。 作者:资和周 单位:云南经济管理学院财经商贸学院 软件技术论文:谈软件技术课程职业岗位技能标准对接 【摘要】本文能过现状与存在问题分析;软件技术专业课程标准与职业岗位技能标准主要研究目标、内容、主要特色及解决的关键问题;软件技术专业课程标准与职业岗位技能标准对接研究的理论意义和实践意义及预期收益;四、研究的工作基础及条件等几方面对软件技术专业课程标准与职业岗位技能标准标准对接进行了分析,探讨了如何完成对接发。 【关键词】课程标准;岗位技能标准;职业教育 一、现状与存在问题分析 以就业为导向,培养符合职业岗位能力的高技能软件应用型人才,是软件技术专业的培养目标。职业教育各国有各国的特点,但发达国家普遍的特点是都是建立在市场济经济基础上的,且都结合本国国情,让学生在实践中学习。我国的职业教育体系比较分散,比较独立,尤其在学生所内容与职业需求的结合方面,仍然不够系统,规范。随着软件行业的不断发展且与世界接轨,对于软件测试专业人员需求量激增,但行业招聘一般要求有工作经验,这样对于刚毕业的学生来说是不利就业的,职业教育既然培养的是职业,就应该面向职业,不要与企业需求脱节,所以学生在校所学内容与企业岗位所需技能的矛盾冲突日益明显。 二、软件技术专业课程标准与职业岗位技能标准主要研究目标、内容、主要特色及解决的关键问题 目标:1.研究一套适合高职高专软件技术课程标准与职业岗位技能标准对接方案。2.针对对接方案的应用研究一系列切实可行的新课程标准。内容:众所周知,职业教育的终级目的是“使无业者有业,使有业者业乐。”针对在校学生面临的是顺利从业问题,职业教育应该从提高学生的职业心理素质;提高学生的职业能力;提高学生的就业能力和创新能力入手,使毕业生能够找到自己对口的职业,因此,此次研究将从以下几方面入手:1.将名师工作室职业岗位技能要求融入课程标准的研究。软件技术专业拥有长白山名师、市级名师与院级名师多个工作室,日常可承接不同种类,不同级别,不同规模的各种项目,本课题组全部成员均为名师工作室教师,在名师的带领下,选择一部分肯吃苦、勤动手、善创新的学生共同开发研究,每个名师工作室都有自己的一整套职业岗位技能规范,我们可以将其中典型的职业岗位技能规范融入课程标准当中。2.将企业职业岗位技能要求嵌入课程标准的研究。软件技术专业近来一直不断派专任教师下企业实践,这些具备企业技能的教师会把握机会将学生带入企业当中,学生每天除了在校学习外,还会利用课余时间去企业接受正规管理与训练,我们可以将企业对学生的要求嵌入到课程标准当中,使进企业的学生更快适合企业的岗位需求。3.将大赛中所需的职业心理素质及创新能力要求纳入课程标准的研究。软件技术专业每年都会有部分尖子生参加各级别大赛,参赛选择不仅要有较高的技术技能,更需要有强大的心理素质和创新精神,我们要把这种心理素质教育和创新精神的培训纳入到课程标准当中,为职业岗位技能提高奠定基础。主要特色:1.通过名师工作室承接的实际项目开发,提高学生项目实战能力;2.通过技能教师带学生走入企业,从实践中提高职业岗位技能;3.通过学生大赛,以点带面,树立榜样,提高学生自主创新能力;解决的关键问题:1.职业院校软件技术专业课程标准与职业岗位技能标准对接的方案设计;2.职业院校软件技术专业系列化新课程标准的开发。本课题研究的理论意义和实践意义及预期收益和具体成果名称。 三、软件技术专业课程标准与职业岗位技能标准对接研究的理论意义和实践意义及预期收益 理论意义:1.探索课程标准与职业岗位技能标准对接的方法;2.探索将职业岗位技能融入课堂教学的新课标。实践意义:通过新课标的开发,并将其应用的实际教学当中,从而提高学生从业能力,实现与企业顺利对接的目的。预期收益:1.开发一套软件技术专业的独具特色的新课程标准,并进行应用与推广。2.在软件技术专业15.16级进行实践应用,提高学生就业能力。 四、研究的工作基础及条件 1.国家示范校重点建设专业。2008年4月软件技术专业被教育部、财政部确认为国家示范校重点建设专业,经过三年大力建设,专业办学条件得到极大改善,师资队伍得到大幅优化,教学质量得到迅速提升,就业质量不断提高,社会影响日益扩大。2.省级优秀教学团队。软件技术专业于2010年4月被评为省级优秀教学团队,教学团队的执教能力、科研能力、开发能力得到社会认可。3.企业人员参与课程标准的制定对于软件技术专业的课程设置,均按企业的岗位技能设置,各课程的课程标准,岗位技能标准,都聘请企业专家参与制定,学院对校企合作开发课程大力支持。不断加强校企业合作,掌握企业的实际需求,逐步完善岗位技能标准,培养符合企业需求的高素所高技能型人才。 作者:于艳华 单位:长春职业技术学院 软件技术论文:计算机软件技术的开发运用 摘要: 计算机软件技术是整个计算机产业最为重要的内在动力,对社会具有很强的服务性、有效性和创新性。以计算机软件技术开发与运用作为研究重点,进而更有效地促进信息化技术的发展和运用。 关键词: 计算机; 软件技术; 开发; 运用 1 计算机软件开发技术及应用概述 1. 1 计算机软件开发技术及应用现状 网络信息技术逐渐普及到人们的日常生活中,并给人们后期的生活方式及工作形式带来了重要的影响。基于互联网的发展视角进行分析,计算机软件技术的开发已经变得越来越重要,并且在计算机软件开发技术的运用上也变得尤为便捷。计算机发展在全世界逐渐获得了推广,市场中对于这方面的人才需求量也逐渐增大。进一步对计算机软件技术进行开发和运用,并有效地吸纳优良的专业人才已成为整个行业不断推进的重要难题。 1. 2 计算机软件开发技术与运用的重要性 互联网要在这一背景下获取更为快速的发展,必须在这一阶段对计算机软件开发技术进行创新性的发展。基于互联网后期的发展角度进行分析,计算机软件技术后期的推进和演变也变得尤为重要。计算机软件技术后期的运用能够更进一步推动网络信息的传递,使其成为可能,进而促使人们日常生活方式产生丰富的变化。在网络信息逐渐存在安全性、隐私性维护程度过低的情况下,计算机软件开发技术的应用就显得尤为重要,它的维护与提升成为了维系整个网络信息安全的重要难题,成为人们安全运用网络、享受其所具有的便利性中最为重要的因素。 2 计算机软件技术发展中存在的主要问题 2. 1 软件产业缺乏一定的核心技术 我国计算机软件技术发展依旧处在初级阶段,软件开发整体水平及相关开发能力都相对较弱,尤其在进行自我研发创新力上,更是处于弱势,进而导致我国软件产业处于较为落后阶段,并在产品层次及相关质量表现上依旧存在一个较低水平。之所以会导致这种现象,主要原因是缺乏相应的核心技术,甚至在一些软件发展前沿性及关键性的领域中依旧是空白阶段。 2. 2 软件人才结构存在一定矛盾性 目前我国,很多从事软件行业的工作人员,大多是基础性没有进行过高层次专业技术训练的人员,他们主要对一些基础程序及相关软件技术进行技术等方面的支持工作,并且缺少高层次科研性人才指导,这就导致我国软件行业难以朝着更为广泛和深层次发展。另外,用人成本也在不断增大。 2. 3 软件产业产品体系表现不够合理 虽然我国目前软件产业已经取得了很大成就,但是在发展结构上一直存在着很大的不合理性,缺乏一定的领导,更是缺少国际上的影响力,所以在许多方面依旧需要进行不断地提升和发展。 2. 4 软件产业的后期发展环境有待进一步优化 我国多年以来一直存在着这么一种现象,就是对计算机硬件的关注度远远大于对计算机软件的关注度,而且投入力度也大不一样。软件产业后期发展仍旧存在很大的不足。国内软件行业在不断发展过程中,常常会出现一些盗版软件,竞争依旧不公正,价格也会不公平,对于知识产权的保护通常比较薄弱。这些都会导致软件企业对于后期的计算机技术研发投入力度不够,不能够给工作人员提供更好的开发环境及支持,导致开发人员没有激情,致使整个产品质量得不到提升,发展空间难以拓展。 3 计算机软件技术开发具有的特点及常用方法 3. 1 计算机软件开发主要特点 在计算机软件构成要素中,系统的构成与所能够运用的软件都是计算机中最为重要的构成部分,而且所具备的特点主要可以分为以下两个重要方面: a) 社会运用价值方面。在对计算机软件进行开发过程中,往往会牵扯到许多不同内容,并且还可以与不同行业中的知识点进行融合,进而对社会各方面的发展具有重要的影响,进一步构建出具有多元化特点及不同的经济效益、社会效益。b) 由于计算机软件技术的开发充满复杂性,因而在开发过程中,大多会需要许许多多的企业支持、资金支持以及大量专业性的科学研究人员的支持。如果想要后期的软件技术得到顺利的创新和发展,就必须得到各方面的支持,进而推进后期的进程,这也会对企业的发展起到良好的推动作用。 3. 2 计算机软件开发最为常用方法 软件开发主要指以下几个方面: a) 生命周期法。对所开发的项目所用时间进行充分的衡量,并对计算机软件开发中不同开发阶段予以掌控,需要在各个不同发展与构建阶段对所需要依据的标注进行严格设定。在这样一种特殊的开发过程当中,也需要计算机软件技术开发人员对每一个方面进行细致、有序的安排,并且能够对社会消费人群的需求进行更为全面的考察和了解,进而对软件所表现出来的功能性进行极为精准的确立。除此之外,这种方法的构建所表现出来的最佳点则在于,可以更好地协助软件开发者制定出更为科学合理的方案,并对不同的软件构建各个不同阶段予以优化。b) 计算机软件系统开发完整且有序。通过这样的一种运用自动化的构建体系,对所需要设计的功能以及后期的目标进行提前设定,然后在运用计 算 机 软 件 开 发 平 台 对 软 件 代 码 进 行 编 写。c) 原型化的开发形式。这一开发形式主要是通过用户还没有对计算机进行软件开发前提前进行运用的方式、方法。这一方法主要分为以下 3 个方面,即: 实验型、进化型、探索型,而且能够在生活使用中表现出极为直观的特点,甚至还具有动态性及严谨性的特点,在这当中主要可以表现客户及开发人员之间的沟通与协商。d) 可视化的开发形式。此种方式的运用主要是通过一定的开发公式提供的图形用户界面,并对其界面元素进行菜单、对话框等合理操作,然后经过可视化的开发工具对其功能进行自发形式的构建,进而对所需要的软件进行开发和运用。 4 计算机软件开发技术运用分析 随着信息技术及网络技术的迅猛发展,计算机运用也得到了更为全面的普及,从这一变化当中也逐渐显示出全球共享网络资源时代已经逐渐发展成熟,也为许多计算机用户在后期的生活及共营中带来了更为优良的便捷性和帮助。在这个时候,要想能够更有效地表现计算机所具有的独特优点,就必须保证所有用户在对软件进行使用中的流畅度。具体而言,对于计算机软件进行开发,可以通过构建网络与用户之间的连接,确保不同节点之间在表现出独立性的同时,对所有用户进行统一性掌控,并对用户所遇到的问题通过一种特殊的平台构建进行快速地解决,让用户在有限的时间中提高工作效率,更有效地促进网络及信息化,使其得到更大程度的发展。在对计算机软件进行重新构建和设计时,需要对使用者进行实时的调查和分析,进而帮助设计者在设计软件的时候充分考虑到用户的体验感受。在进行设计的时候,还需要融入最为全新的开发技术,进而促使所设计出来的作品拥有更高的使用价值。还可以对计算机内部的数据进行还原和备份,进而增强软件运用的安全性和对突发事件的应对性,促使使用者的运用更为安全、可靠。 5 结语 计算机软件技术的开发已经发展了几十年,在这发展过程中,数字化以及网络化的系统、技术都在产生很大的变化和提升。对于软件开发者来说,在对软件进行开发的时候,要进一步选择优良的系统及科学管理的方法进行开发,只有这样,才能够促使软件工程体系得到更好的完善。 作者:周军 吴珅珅 单位:焦作大学 软件技术论文:手机百度地图软件技术的侦查应用 摘要:手机软件,又称为手机APP或是手机应用,即安装在手机上的软件。通过手机厂商预装或是用户自行安装,几乎每一台智能手机都安装上地图软件,给人们的生活带来了极大便利。侦查手段的发展同样得益于工具的革新,可以看到无论是驾车导航还是查询有关地址,手机地图在侦查人员的日常工作中已经得到广泛应用,其地图导航、地址查询、路线规划等功能已经为人熟知。然而作为一款普及程度极高的手机应用,在侦查中除了主动使用手机地图软件提供的功能,还应当具备逆向思维,从涉案手机中挖掘其他信息,综合发挥手机地图软件的作用。 关键词:百度地图;侦查;软件应用 随着智能手机的逐步普及,用户对于手机地图导航的需求也同步增长。手机地图已经从最初的定位、导航、规划出行路线,发展到能够提供三维街景地图、利用大数据实时显示道路拥堵情况、公交车位置等功能。而最近几年,各大手机地图企业不断加深O2O与手机地图结合的场景化运营,从原来的导航出行工具升级为现在的出行生活服务平台[1]。信息化侦查可资利用的资源越丰富,可供有关人、事、物的信息越多,显然手机地图软件的迅猛发展给信息化侦查提供了一个良好的契机。通过对百度地图的功能挖掘,可以为在信息化侦查中如何利用手机软件起到示范作用。 1手机地图软件在侦查中的应用方向 在侦查活动中,对于百度地图的应用主要有以下两个方面:一是对嫌疑对象手机中已经安装的手机地图进行信息查证,对手机用户的行为轨迹进行回溯或关联多维信息。二是在工作中主动应用手机地图,提高工作效率。 1.1通过手机地图软件进行轨迹回溯 查清案事件真相是侦查活动的重要目标。当我们将犯罪嫌疑人或被害人视为一个目标对象时,如果能够回溯其在一段时间内的活动轨迹,显然对于查明案事件至关重要[2]。尽管从理论上说,基于手机地图的定位实质上只是对手机定位,但大多数情况下手机与持有人密切相连,因此,可将手机和人视为同一个目标对象。通过手机进行定位,从而确定手机持有者位置的技术过去往往局限于技术侦查部门,并且由于在实践中具有广泛的使用需求,甚至形成一种依赖。但是传统技术更多是基于基站的定位,事实上自从手机有了GPS模块,对手机自身在室外准确定位已经不是什么困难的事。随着传感器技术、无线通信技术的发展,基于基站或是WiFi的室内定位技术已经今非昔比,越来越准确的室内定位正在逐步走入我们的生活。众所周知,只要有了手机用户的授权,手机地图会在用户授权的时段内持续记录地理位置信息。侦查工作中,对此类信息的提取无论是单纯还原目标对象的活动轨迹,还是关联出更多信息都具有重要意义。 1.2通过手机地图软件进行信息关联 当“联网+”成为流行语,O2O也已经大行其道,手机地图软件已不再仅仅提供简单的地图浏览、路线规划这样的“在线地图”功能,而是正在与线下的企业紧密结合,提供一站式服务,演化成为一个生活搜索服务平台。例如:车辆信息、银行卡信息、团购消费信息。更有意义的是,这些信息不再是一成不变的静态信息,从中不仅可以获得准确的银行卡号和车牌信息,还可以通过实时的多点信息,发现目标对象活动轨迹的规律。例如:通过用户多次团购地点、汽车维护保养地点的分析,可以判断出其活动区域。如果在抓捕犯罪嫌疑人之前通过手机地图软件作为人口了解到其团购信息,甚至可以为抓捕创造良机。因此,通过手机地图软件进行信息关联大有潜力可挖。 1.3通过手机地图软件提高侦查效率 通过手机地图软件进行目标对象的轨迹回溯仅仅是手机地图应用的一个方面,位置信息对于侦查人员来说同样十分重要。借助微信等第三方软件,将手机地图上的位置信息分享给个人或微信群中的数人,已经是实践中的普遍做法。从主动应用来说,手机百度地图有“一路同行”等适合驾车或步行时“边看位置边聊天”,这样的多边通话+位置共享交流的功能,对于跟踪、抓捕等侦查工作同样很有意义。除了位置信息,当前的手机地图还集成了城市路况信息,通过红、黄、绿三种颜色,可以清晰地标注出路况的拥堵程度。无论是百度还是高德,其准确率已经达到80%以上。侦查工作中需要驾车出行的机会较多,而通过躲避拥堵正确选择路线无疑意义重大。一、二线城市的侦查员不少已经能够熟练使用手机地图这一功能。 2手机百度地图的侦查应用 2.1对手机地图软件的检验与调查 我们理解世界的方式取决于我们接受的信息,在案件调查过程中手机正成为一个越来越重要的情报源。越来越多的实务部门开始重视在案件侦查中对手机的检验。当我们获取了目标对象的手机后,理所应当重视对其手机的基本检验,无论是手机的IMEI号,还是通信录、短信、通话记录或是各种手机软件内包含的信息都可能对案件侦查带来突破性机会。而从轨迹侦查的角度而言,手机地图软件是回溯轨迹信息最重要的依托。本文不去讨论如何去破解用户的手机密码的技术方法,而仅仅是针对无密码或是手机使用者提供手机密码情况下该如何关注手机地图软件的有关信息。以手机百度地图为例,以下信息需要加以关注。(1)用户名。如果发现手机百度地图中有登录状态的百度用户名,那么就应当留意该手机中是否有手机百度、百度云等关联软件。百度公司将手机百度称为“6亿人都在用的手机搜索客户端”,无论是用户数量还是搜索历史、关联信息都可以在侦查中发挥作用。百度云也同样是一块值得侦查员挖掘的“富矿”,当前使用手机注册后百度免费提供了2T的网盘空间,如果该用户使用百度云作为手机相册的网盘备份目录,其作用自然不可小觑。(2)常用地址。百度地图中有“常用地址”,设计者的初衷是为了方便用户将家庭和单位地址预设,从而可以迅速找到回到家庭和单位的路线。但从侦查的角度而言则有助于发现目标对象的落脚点和常去的地址。尽管有时这些地址不会像身份证上所显示那样详细,但却更具时效性。(3)历史搜索记录。由于控制面板中没有单独列出“历史搜索”选项,因此,“历史搜索”记录很容易被忽略。与此同时,也很少有手机用户会想到去抹除地图中的历史记录。只有当在百度地图的搜索栏中点击后,下拉菜单会显示出最近9个历史搜索记录。在过去的侦查实践中,就有利用车载导航仪的案例。移动互联网时代,注意对手机地图中所史记录的信息挖掘,同样可能为案件侦破提供更丰富的信息。(4)消费信息。从互联网进入移动互联网时代,LBS——“基于地理位置的服务”[3]方兴未艾,为了寻求更多的增长点,百度在2011年成为去哪儿网第一大机构股东,2014年全资收购了糯米团,于是手机百度地图也就自然成为百度糯米和网上订酒店的入口。从信息化侦查角度而言,百度地图顺理成章地成为由线上到线下调查的重要入口。我们不仅可以知道目标对象曾经有过几笔糯米团购消费,甚至可以实地开展调查。具体操作是在控制面板中的“订单”页面查看该用户有哪些消费记录。(5)车辆信息。近两年,手机百度地图注重打造成为“一站式”平台,因此,对于车辆服务的集成正在不断加强。如果“车主用户达到了1亿”的数据真实,那么很有可能有一部分人会将自己的车辆捆绑在百度账号上,以获得车辆违章查询、维修保养等优惠等服务。我们就可以从此打开一扇该用户车辆的窗口,将车牌号码、车型信息、行使城市等内容一网打尽。尽管通过内网的查询,获得上述信息并不复杂,但诸如车辆维修保养信息等依然十分有意义。 2.2地图服务商的协查 事实上,对于个人轨迹信息,能够直接从手机上通过查询各种历史记录获取的仅仅是冰山一角。地图服务商那里会集合用户海量的个人大数据,而位置信息可以更好地还原用户在一段时空的轨迹信息。只要安装了手机百度地图并打开定位开关,无论你是否打开百度地图,它将永远在后台发送用户的个人位置信息。更重要的是,对于大多数人来说,只要你打开百度地图软件,就会提醒用户“打开定位开关”,又有多少人会拒绝打开定位,或是在退出地图软件时能够记得关闭定位呢?因此,从理论上说,手机地图服务商掌握了注册用户更多的轨迹信息。但是否能够通过像百度公司这样的地图服务商获得某一名涉及犯罪嫌疑的用户一段时间内的空间轨迹信息,还有待实践的检验。当案件侦查需要,必须由地图服务商的协查时,应当在发出调查取证请求前,通过目标对象的用户名查证是否有启用其他服务。如果有诸如前文所述的“百度云”之类的服务应当视案件侦查需求考虑是否需要一并提出协查请求。 3结语 当大小公司企业或是通过二维码发展粉丝,或是通过手机软件不断开拓用户,以各种优惠政策促使手机用户主动或被动地安装手机软件,侦查机关不应当对这些现象无动于衷。我们应当认识到,侦查手段的发展同样得益于工具的革新,大数据时代的每个移动互联网企业回溯、被还原。通过对手机上安装的软件所承载的信息进行挖掘,对侦查实践具有重要意义。 作者:刘亚辉 单位:中国刑警学院 软件技术论文:插件技术应用计算机软件技术中的价值 摘要:近年来,计算机网络相关技术得到了较为迅速的发展。这不仅体现为计算机软件种类、数量的大幅增加,同时插件技术、分层技术等现代技术的进步也反映出这一现状,新型软件技术对计算机的功能扩充起到有效促进的作用。由此,便从插件技术与分层技术的内涵出发,并结合计算机软件技术,对这两项技术的使用价值展开深入探讨,以供参考。 关键词:插件技术;分层技术;计算机软件技术;应用价值 插件技术与分层技术的运用,一方面能够有效缩短计算机软件原型的完成周期,从而节省计算机软件开发的成本投入。另一方面,这些技术的应用也促进了相关技术的进步与使用性能的提升,从而达到更好满足客户需求的效果。据此,针对插件、分层技术在计算机软件技术中的价值展开探讨,具有较为深刻的现实意义。 1插件技术与分层技术概述 1.1插件技术的内涵 插件技术指的是一种应用程序,遵循程序接口完成相应的编写,再规范接口插件,达到拓展程序功能的目的。在当前的计算机软件使用中均包含了插件结构,当应用程序中缺乏插件技术时,那么插件便只能在系统平台中完成运行任务。当前计算机软件中运用到的插件技术主要有以下几种常见类型。(1)组件对象的模型插件。该技术又被简称为COM,利用该模型可以直接定义程序接口,而不需了解插件功能的整个实现过程,同时也能达到不同插件间通信的目的。(2)脚本插件。将插件逻辑运用编程语言转换为脚本代码的实质即为脚本插件的利用过程,编程语言可以是通用语言,也可以是自行开发的。当前脚本插件的主要语言形式为XML,在利用过程中具有简便、易于操作等优势,同时也使脚本插件具备一定的风险漏洞。(3)动态函数库的DLL插件。该类插件的运用主要是针对于主程序来完成,利用动态的数据库形式,主程序可以调用DLL插件中的函数,然后再通过相应函数完成对动态数据库中DLL插件的运用。在主程序运行过程中易出现“DLLHELL”的情形,在此状态下便会导致插件无法正常运行。 1.2分层技术的内容 由于计算机软件系统内部结构中的各个层次都存在相对应的关联,所以为了保证软件运行的灵活性与可靠性,通常需要开发出不局限于某一层功能而是适应多种功能需要的技术,这便需要利用分层技术来实现。随着当前计算机在小型数据功能中的广泛使用,计算机的软件开发也逐渐由单层发展为双层结构,在此过程中也不断提高自身的现代性与科技性。分层技术在计算机软件技术中的应用包含了双层技术、三层技术、四层技术、五层技术、中间件技术等不同类型,在利用分层技术的过程中,可以达到提升软件品质的效果。从社会角度来看,分层技术也能为创造更大的经济效益奠定良好基础。 2插件技术在计算机软件技术中的价值 2.1接口、动态链接库、主程序功能 插件技术在计算机软件技术中的应用原理概括来说主要有接口、插件、主程序三大组成部分。首先,接口指的是插件同主程序之间形成的标准通信协议规则,这对于插件与主程序能够实现有效交互起着基础性的作用,接口的有效也成为影响计算机软件插件插入结果的关键要素之一。其次,插件指的是动态插入形式,通过插件技术作用的发挥,从而帮助计算机软件增加更多的功能。此外,在管理处理功能方面,插件也能为计算机软件创造更为便利的接口,从而为调动程序的快速识别奠定了良好的基础。主程序的主要任务在于启动计算机软件,Windows系统中的主程序一般表现为exe格式文件。在软件运行过程中将插件加载到进程地址中,便可以达到实现基础功能与管理程序等目的。动态链接无法独立完成运行任务,而是通过调用独立程序从而达到使用目的的软件模块。其具体实施方法包括以下几种。(1)静态调用。该方式主要通过加载DLL和卸载编码来实现,不仅操作简单,同时也具有灵活性欠缺的特点。当动态链接库产生时,运用LIB文件完成移植,从而实现对DLL函数的调动,需要注意的是在隐式调动过程,FreeLibray和LoadLibrary无需进行调动,而是在建立起DLL文件时便可以自动让链接程序产生效用,实现对LIB的匹配功能。所以LIB文件的应用又常用于对DLL编译的替代使用。(2)动态调用。此类调用方式虽然同样是利用DLL的加载与卸载来完成,但是其对象主要为API函数,这与静态调用有着显著的区别。通过对内存的充分利用,便可以编写大型程序。 2.2插件技术应用价值与意义 插件技术的应用所具有的价值与意义简要概括起来主要有如下几个方面。(1)插件技术的发展能够促进电子商务以及服务器领域获得较大发展。计算机软件可以使各项任务有序、高效完成。这不仅可以分担服务器的运行压力,同时还可以为软件提供可靠的信息访问服务,从而对服务器管理、软件运行、开发、分配等起到极大的促进作用。(2)插件技术的运用能够实现系统功能的拓展目标。插件应用是立足于硬件系统的插件技术思想而建立起来的,通过将软件程序与接口紧密连接便可以实现拓展系统功能的目的。这一巨大优势也为计算机软件的开发搭建了更为宽广的平台,让系统功能的拓展延伸可以符合先进性与规范性需要。(3)插件技术直接促进了计算机软件性能的提升。插件技术的使用在解决软件集成问题的同时也极大提高了计算机的完整性。计算机软件的研发速度日益加快,要解决软件在开发设计中遇到的问题,则可以通过插件技术的运用提升计算机技术的适用性。 3分层技术在计算机软件技术中的价值 3.1分层技术的主要应用 分层技术在计算机软件中的应用大致可以分为如下几种类型。(1)四层技术。虽然当前计算机软件使用中仍旧存在大量的双层、三层技术,但是这些分层方式却无法适应信息技术发展的真实需要。所以基于传统的界面层、业务处理层与数据层发展而来的Web层、处理层、数据库层、存储层也能够更好更快地解决计算机相应问题。例如,在Web设计中,按照职能可将应用划分为表现层、业务层、持久层与领域模型层,通过四个层面独立的功能发挥,从而达到数据通信传输的效果。(2)中间件技术。该技术是优化数据库、计算机内部操作系统以及应用软件,从而达到加快软件开发速度、提升计算机运行效率的目的。利用中间件技术开发的系统不仅更具独立性,同时也蕴含了更加复杂的技术内容,例如异构和分布集成屏蔽等,这些也为简化软件、提升质量带来巨大帮助。(3)五层技术。在J2EE环境中,五层技术已获得了较为理想的使用效果,其内容主要囊括了客户层、业务层、Web应用层、资源层、集成层。总体来说,五层技术可以按照应用逻辑产生不同组件,从而可以最大限度满足计算机系统的使用要求。 3.2分层技术的应用价值与意义 分层技术在计算机软件技术中使用的价值与意义,总体来说有以下方面的内容。(1)分层技术可以规范软件的功能层次接口,从而达到优化系统的目的。接口在计算机软件系统中具有关键性地位,通过对接口位置的适当处理,既可以提高软件综合性能水平,让用户可以更加快捷、便利地完成计算机操作,同时也可以有效缩短计算机软件的研发周期,达到节省成本的目的。由此看来,分层技术的应用可以获得开发、应用、推广等多项价值,这对于计算机领域的进步也有着重大效用。(2)分层技术直接提高了计算机使用的灵活性与可靠性。计算机软件的开发必须满足灵活性与可靠性的需求,计算机使用并不局限于某一项功能,而是随着功能单元的开发,可以拓展更多的功能。要使得软件的多用性得到保障,那么必然要利用分层技术,才能为提升软件功能的多样化开辟路径,进而才能更好维护计算机软件的可靠性与灵活性。(3)分层技术所蕴含的物理含义也使得该技术的利用能够和软件开发达到更好的匹配效果。分层技术有着特定的物理含义,而在研发计算机软件的过程中,也需要结合分层技术不同层次的特性来协助完成,通过在问题与问题间构建起相对密封的系统,并保持每个层次的平等性,从而为不同层面的问题解决创造更为有利的环境基础。例如,在双层技术的运用过程中,可由服务器与客户端的断点共同组成“双层”,再由客户端为使用者提供界面,让其可以把握相关的逻辑关系。服务器也会在接受消息之后整合信息资源,并将其快速而准确地传递至客户端中。再如三层技术的应用,通过分层也让数据的运行效率与安全性得到了更好保障,在人机交互的过程中既减轻客户端的压力,同时也避免了资源浪费,使得开发的应用资源得到更好的利用。 4结语 插件技术与分层技术在计算机软件中占据着重要地位,插件技术能够有效简化软件程序,从而提高计算机的反应速率,分层技术能为计算机软件开发出更多应用功能创造条件。由此看来,只有加强插件、分层技术的应用分析,完善软件开发的数据库,才能促使现代信息技术获得更大的发展。 作者:果颖 单位:天津电子信息职业技术学院 软件技术论文:计算机软件技术开发应用分析 摘要:随着计算机网络在人们工作、生活和学习中的普遍应用,计算机软件技术的发展逐渐引起了人们的关注。本文以计算机软件技术的开发与应用为研究内容,在分析计算机软件技术发展现状的同时,还对其应用趋势进行了深入研究,从而进一步说明计算机技术的进一步发展的重要意义. 关键词:计算机软件;开发;应用 近年来,科学技术得到了快速发展,其中,计算机软件技术的发展在一定程度上促进了人生生活质量和方式的改变。随着信息化时代的到来,计算机软件技术的应用更为广泛,并成为社会经济发展的重要推动力量之一。 1计算机软件技术概述 在计算机的使用过程中,人们除了要掌握计算机操作系统的使用技巧,还要学会相关专业计算机软件的使用方法。计算机软件包括两种类型:系统软件和应用软件。其中,系统软件实现的是计算机系统管理、维护、监控功能;而应用软件则是用来解决用户需求,例如办公软件、社交软件、设计软件等。人们在计算机的使用过程中,主要是通过软件来实现各种操作,在计算机软件技术发展初期,由于技术水平限制,软件的工作效率较低,无法实现大规模的应用。随着计算机软件技术发展的不断深入,不仅实现了基于计算机平台的软件种类、功能的丰富,其设计也更加趋于人性化。 2计算机软件技术开发现状 基于工业生产发展的需要,以及产业化结构改革的必然结果,以计算机软件技术开发为核心的现代化发展模式将逐渐取代传统产业结构类型,成为未来世界生产力发展的主导力量。在生产实践中,计算机软件技术开发的应用效果得到了肯定,并开始在社会诸多领域得到较为广泛的应用。然而,即便计算机软件技术开发在生产应用领域的优势较为明显,但是,相对于计算机软件技术开发相对落后的中国来说,计算机软件技术开发依然有待进一步的在计算机软件开发中所暴露出来的问题也不容忽视。(1)中国在计算机软件技术开发方面起步较晚,技术积累明显不足,在计算机软件技术开发方面的创新意识和能力依然有待提高。不仅如此,欧美发达国家在计算机软件技术开发领域对中国进行严密的技术封锁,在计算软件技术开发的核心领域,中国依然处于自主摸索状态,尤其是对于计算机系统软件方面的技术开发所存在的问题,对中国社会主义现代化建设产生了一定程度的影响。(2)计算机软件技术开发人才体系有待完善,尤其是高端技术人才领域的人才缺失,造成了计算机软件技术开发的周期的延长,还影响了软件质量。目前,高新技术企业在高端计算机软件技术开发人才建设方面投入了大量精力,却依然收效甚微,这已经严重影响了企业的发展。(3)中国在计算机软件技术开发过程中,由于受多种因素的共同影响,导致自主品牌的数量明显偏低,相关软件技术开发环境无法满足要求,硬件成本过高,在计算机软件市场领域无法与欧美发达国家抗衡。 3计算机软件技术的开发方法 基于计算机网络技术的不断进步,软件种类与功能得到了极大丰富,并且,随着社会发展过程中对计算机软件的需求不断提高,以及计算机软件行业的竞争日趋激烈,计算机软件技术开发方法的创新就显得尤为重要。当前,计算机软件技术开发的方法主要包括软件原型方法、生命周期软件开发方法两种类型,基于开发思想上的不同,软件开发人员可以根据实际需要选择与之相适应的方法。 3.1软件原型方法 在软件技术开发过程中,软件原型设计是其中需要完成的关键内容,在明确用户需求之后,计算机软件技术开发人员根据该需求进行软件的模型设计,并通过市场调查,对最初的模型进行修改,以提高其适应性,并最终确定软件模型。在软件原型法中,所使用的方法包括递增式、抛弃式、演化式等,设计人员与用户共同参与,从而使软件的设计更加符合用户的需求。与此同时,通过与市场同类型软件产品的对比研究进行分析,提出科学的修改建议,对软件性能进行完善,由此可以看出,借助软件模型设计,能够有效提高软件技术开发的效率。 3.2生命周期软件开发方法 在计算机软件技术开发领域,生命周期软件开发方法也被称为瀑布模型,通过对计算机软件设计开发的不同阶段,将软件开发进行项目化的管理,分为需求分析、软件设计、项目编码及测试等阶段,按照流程化的设计开发理念,逐项进行。在生命周期软件开发方法中,软件的设计开发有着明确的框架结构要求,这对于计算机软件技术的开发有着一定的指导性作用,能够提高软件设计开发效率。不仅如此,在软件后期使用过程中,也有利于软件技术维护工作的开展。 4计算机软件技术的应用 目前,计算机软件技术的应用已经覆盖到人们工作、生活和学习等方面的多个领域,随着计算机软件的不断优化,其实际应用效果将得到不断提高。在社会发展的过程中,人们对于计算机软件的要求也在不断提高,其应用领域也在随之扩大。目前,计算机软件的应用正在向着大数据处理的方向发展,基于硬件的支持,计算机软件将不仅在民用领域得到广泛应用,在军事领域的应用也不容忽视。例如,民用领域的视觉识别软件,经过软件设计人员在算法方面的调整,可实现低空飞行的地形匹配技术,从而取代传统的惯性导航和GPS制导方式。计算机软件技术的广泛应用,从另一方面也为计算机软件技术的发展提供了更多的反馈信息,基于应用领域的不同,在计算机软件设计方法与模块化设计方面均有着特定的需求。通过总结实际应用中所出现的问题,进一步调整计算机软件设计思路与方法,从而提高计算机软件的适用性,为计算机软件技术的开发积累经验。 5总结 计算机软件技术的开发水平,是一个国家综合实力的重要体现,随着计算机软件技术在生产力发展方面的作用日益明显,各国开始逐渐关注这一新的技术领域。通过专业化的开发方法,以及针对性的设计思路,计算机软件技术将得到更为广泛的应用。 作者:曾峰 单位:南阳医学高等专科学校 软件技术论文:大数据时代下计算机软件技术探析 摘要:现阶段,由于科技水平发展速度飞快,计算机软件技术也广泛应用到了各个领域,对人们的日常生活与工作均产生了一定的影响,在大数据时代的影响下,社会各个领域必须要提高计算机技术,进而促进计算机软件技术在大数据时代的使用,方可产生更多的综合效益。本文主要对计算机软件技术在大数据时代的应用情况以及发展现状展开了深入的探讨,并期望可以为今后的研究提供相应的参考. 关键词:计算机软件技术;大数据;应用 在当前社会的发展中,随着计算机技术的广泛应用,导致各个领域的运营模式与管理方式均呈现出了相应的变化。在大数据时代的影响下,各个领域均应大力发展计算机软件技术,提高信息处理能力,结合当前的发展形势而进行相应的改革,提高资源整合力度,促使企业的运营方式朝向规范化、标准化趋势发展,这样一来方可促进行业的发展,进而产生更多的经济效益与社会效益,达到可持续发展的目的。本文主要对计算机软件技术在大数据时代的应用情况以及发展现状展开了深入的探讨,对今后的研究具有一定的现实意义。 1国内计算机软件技术的发展趋势 由于计算机软件技术发展速度飞快,很多企业为了促进发展,均提高了对数据存储以及数据库研发力度,由此一来也为很多用户提供便利条件。随着大数据时代的到来,大数据逐渐受到了社会各界的广泛关注。通过对大数据进行分析后可发现,我们也可将其称之为巨量资料,实质上即为必须要采用相应的处理模式方可具备一定的决策能力、洞察能力的海量数据。随着互联网技术的飞速发展,所形成的数据信息也会逐渐增多,根据资料结果显示,数据早已高达10亿T。因此,随着大数据时代的来临,显著促进了国内计算机软件技术的发展,提供了更多发展空间,显著促进了社会经济的发展,产生了更多综合效益。 2计算机软件技术在大数据时代的应用 结合国内的发展形势进行考虑,即使大数据的发展时间比较短暂,然而却产生了极大的效果,受到了社会各界的广泛支持。在这一背景条件的作用下,国内的计算机软件技术必须要不断的完善与改革,方可产生更多的发展机遇。现阶段,很多行业早已将提升计算机软件技术作为主要宗旨,并且结合实际而推出科学规范的运营管理方案。随着大数据时代的发展,企业为了减少成本费用的支出,产生更多的综合效益,均已经加快了改革力度,朝向专业化的处理技术方向发展。在大数据时代的影响下,应用计算机软件技术后可以致使数据信息更加透明化,提高数据的真实性。除此之外,我们也能够以真实准确的数据信息为基础,判断行业的实际发展情况,进而拟定出合理的发展规划,达到可持续发展的目的,具体可从以下几个方面着手。 2.1信息通信 随着IBMSPSS预测分析软件的广泛应用,能够有效减少客流量的流失,不仅可以凭借软件而判断客户的各项行为,同时也能够找寻出在运营管理的过程中所潜在的问题,并对其进行及时解决,进而洞悉客户的行为,达到预留客户的目的。本文在研究的过程中以通讯行业为案例,电信工作人员能够应用计算机软件技术而了解海量客户的数据信息,并对客户的行为进行分析,之后销售至其他企业,产生更多的经济利益。结合当前的发展形势进行考虑,移动公司利用大数据技术,可以对客户实行全面监控与追踪,进而掌握客户的资料信息,最终采用相应的手段迅速将资料传递给负责人。 2.2商业运营 通过对动物园的运营状况进行分析后可发现,管理者利用Cognos,为I-PAD构建了即时功能软件,换而言之,在该软件的作用下能够访问游客信息,并以此作为服务依据。由此一来则可了解到,正确使用软件技术能够有效促进市场经济的发展,进而在严峻的市场竞争环境中占有重要影响力。 2.3企业信息解决方式 一般情况下,企业信息管理软件基本上则使用在以下几个方面,即:工作人员流动、获取客户信息、互联网营销以及风险监控等。在SAS/EM的影响下,企业在运营管理的过程中可以将数据信息挖掘步骤分为五个环节,具体如下所示:2.3.1抽样环节针对这一环节而言,则是产品在运营生产的过程中对数据信息进行抽样选择,例如验证集等。通常情况下来看,在选择样本容量时,我们可对其作出相应的定位,样本应具有一定的代表性意义,信息量充足,方便进行分析与应用。2.3.2开发与探索环节在此环节中可采用关联性以及趋势性等方法而获取数据信息,进而提高用户对数据信息的了解。在此环节中所采用的方式主要包括以下几种,即:统计报告以及变量选择等。2.3.3修改与更改环节在此环节中主要以模型选择为主要操作目标,用户在进行创建以及选择等操作后能够对数据集进行更改。在此环节中所采用的方式主要包括以下几种,即:变量转换以及产品编码等,最后则对数据进行分箱处理。2.3.4模型环节为了确保预测数据的精准性,工作人员在操作的过程中必须要应用辅助工具而对模型进行培训。在企业的运营规划中,这一环节尤为关键,并占有重要影响力,不仅可以确保产品质量,同时也能够产生更多的市场经济效益,对企业的运营发展可产生很多的积极影响。2.3.5评估环节通常情况下来看,在进行该项操作时,首先应对模型进行对比,并且运算出全新的拟合统计量,在此之后则让相关的工作人员对此进行研究,对所产生的运营方案进行测试,最终形成报告文件。 3结束语 综上所述,随着大数据时代的来临,显著促进了国内计算机软件技术的发展,提供了更多发展空间,推动了社会经济的发展,产生了更多综合效益。虽然国内大数据的发展时间比较短暂,但是在数据采集以及应用等方面均已经逐渐趋于完善,不但可以减少成本费用的支出,同时也可提升工作质量,对企业的发展可产生很多积极影响。 作者:张涵桐 单位:山东省威海市文登一中 软件技术论文:高职院校软件技术校企人才培养对策 摘要:目前高职院校软件专业最为有效的人才培养模式是校企合作模式,它能帮助学生快速提升专业技能,积累社会经验,较好地解决当前软件人才培养中存在的问题。本文分析了校企合作模式的现状及其存在的问题,并针对这些问题提出了解决对策,旨在进一步完善校企合作办学模式,为社会培养更多的高技能人才。 关键词:高职院校;软件技术;校企合作 目前,社会各行各业的竞争十分激烈,学生就业压力大,刚踏入社会的学生如果没有能力和经验,很难在短时间内立足。为了使职业院校学生在激烈的竞争中脱颖而出,实现自我价值,学校需要不断探索人才培养模式。经过实践证明,与企业合作办学的校企合作模式是目前最为有效、最具优势的人才培养模式。 一、高职院校软件技术专业校企合作人才培养的实施背景 校企合作不同于传统的办学模式,它包括从理论基础到社会实践的全过程,由校方和企业合作完成,帮助学生掌握专业技能。目前我国已有许多高校采用了校企合作的人才培养模式,与一些优秀的企业单位进行合作教学,这样不仅可以帮助学生打好理论基础,还能获得宝贵的实践经验。校企合作模式是我国高职教育探索出的一条人才培养新途径。 二、高职院校软件技术专业校企合作人才培养现状 目前,校企合作的很多实施方案还有待进一步完善,所以当前人才培养效果还没有达到最佳状态。在校企合作的过程中,有些企业没有提供最优质的资源,教师也没有采用灵活多变的教学方式,没有为学生带来生动有趣的教学内容,使学生在课堂中并没有有效掌握知识和技能,这在很大程度上限制了校企合作最终成果的呈现。校企合作的办学合作方案,需要校企双方达成共识,在政策、平台对接、激励制度的实施、管理制度等方面达成高度的统一。但是在实际的操作过程中,校企双方的沟通和衔接却总是没有达到预期的效果,这使教学过程中出现了一系列的不足和问题。而且,目前企业的积极性普遍不够高,导致学生在实践中并没有达到预期效果。这些因素在一定程度上影响了校企合作之间的实效性。另外,在校企合作的过程中没有有效激发学生的创新意识,这使学生学习软件技术的兴趣不高,校企合作模式并没有达到最佳效果。而且,校企合作的管理机制以及相关的法律规定并没有得到完善,这可能导致校企合作在实施过程中存在一些细节方面的漏洞及偏差。 三、实施校企合作人才培养的对策与建议 1.在校企合作人才培养中要发挥引导与保障作用 针对校企合作人才培养的模式,政府应当在法律和制度层面为校企合作提供保障。首先,学校和企业是两个不同性质、不同盈利方式的单位,学校的主要目的是教书育人,而企业单位的主要目的是盈利。因此,让校方和企业达成共识,实现共同发展,需要一个日积月累的过程。在这个过程中,法律需要发挥规范和引导的作用,使校企合作在实施过程中能够得到保障。例如,在软件技术专业校企合作人才培养中,可以对表现优异的院校和企业进行奖励,这对其他的企业和高职院校势必会起到激励的作用。另外,对学生个人来说,法律和制度能避免其正当利益遭受侵害,使其个人权益得到保障。 2.探索和实践面向软件企业需求的订单培养模式 企业是一个以生产经营为主要目的的单位。企业需要什么样的人才,学校就有针对性地培养什么样的人才,人才就如同企业的订单一样,在学校接受针对性的培养和训练。学生在上岗前接受企业准员工的培养教育模式,收获专业技能和社会实践经验,真正实现定制培养。在培养过程中,学校要根据学生和企业的实际情况,让学生了解企业的岗位设置、岗位需求、岗位要求,有针对性地提升自我知识技能,帮助学生能够真正掌握对口岗位所需的专业技能。校企双方还要达到教育理念及教育方式上的统一性,在诸多细节上进行研究,帮助学生快速适应工作岗位。总之,校企合作人才培养模式被越来越多的高职院校认可,将其广泛应用于软件人才的培养中,可以实现院校和企业双赢的结果。 作者:罗莎 汪卫星 韦大欢 单位:北海职业学院 软件技术论文:怎样提高软件技术程序课堂教学的效率 【摘要】本文基于当前软件技术专业程序课堂教学现状,详细分析了当前在教学过程中存在的不足,并提出了三点提高软件技术专业程序课堂教学效率的策略,希望能够提高软件技术专业教师在程序课堂教学中对学生实践的重视程度,从而提高软件技术专业程序课堂教学效率。 【关键词】软件技术;教学效率;策略 随着时代的发展,当前社会对软件技术专业学生需求越来越多,但同时对软件技术专业学生的要求也越来越高,为了使学生能够更好的在程序课堂教学中学习到相关知识,教师就应该积极改变传统教学模式,更新自身教学理念,通过借助多媒体、互联网、计算机等技术,为学生普及更多的软件技术专业内容,从而使学生能够更顺利的走入社会,为学生发展作出贡献。 一、软件技术专业程序课堂教学现状 (一)软件技术专业教学内容有限 由于当前企事业单位发展的需要,软件技术得到了广泛的使用,在当前社会快速发展的大背景下,软件技术也实现了快速发展,其中不仅包括了很多新内容,对设计人员要求也有所提高,而学校作为培养软件技术开发人才的基地,当前在开展软件技术专业程序课堂教学时,仍然存在着教学内容有限的问题[1]。笔者通过分析发现当前使用的软件技术专业教学仍然使用着以往的教材,虽然使用以往教材能够使学生学习到一些基础性的软件技术知识,但是无法使学生及时掌握到当前更新的软件技术教学内容,因此在一定程度上降低了课堂教学有效性,学生无法及时跟上当前软件技术发展的潮流,当学生在后期进入工作岗位时,势必会出现一些问题,降低学生的职业能力与水平。 (二)软件技术教师教学理念落后 虽然在教学改革的大背景下,软件技术专业程序课堂教学已经提高了对学生的重视程度,但是由于传统教学理念根深蒂固,大部分软件技术专业教师在教学过程中仍然采用传统教学观念,意图通过为学生灌输与软件技术相关的知识来提高学生软件技术设计能力,然而在该种教学理念引导的软件技术专业教学下,学生无法感受到自身主体在学习过程中的重要地位,不仅降低了学生学习兴趣,甚至还会造成学生出现厌恶学习软件技术知识的情况,学生普遍对程序设计出现了学习积极性不高的情况,降低了程序课堂教学有效性与学生学习有效性,对学生日后的发展也产生了不良的影响。 (三)软件技术专业程序课堂教学方法单一 除上述问题外,当前在软件技术专业程序课堂教学中,还出现了教学方法单一的问题,造成这一问题的主要原因是软件技术教师教学理念相对落后,这一问题带来的不良影响主要体现在以下几方面:一是学生学习思维受到限制[2]。由于在程序课堂教学过程中使用的教学方法相对单一,因此过度强调学生被动式学习、机械式训练,忽视了学生的主体地位以及学生对知识的接受能力,导致学生思维得不到有效发散;二是课堂效率降低,由于学生对单一的程序可能教学方法不感兴趣,因此在课堂中还可能出现玩游戏、玩手机的情况,降低了学生课堂学习的积极性以及学习效率;三是学生无法利用学习过的知识解决问题,由于学生学习积极性的降低,导致学生无法全面掌握教师所讲授的内容,降低了学生程序设计能力。 二、提高软件技术专业程序课堂教学效率的策略 (一)借助互联网技术,为学生普及更多知识 在上文的分析中,我们能够发现,当前软件技术教学知识受到限制是导致教学效率降低的主要原因之一,基于此,为了提高软件技术专业程序课堂教学效率,教师在教学过程中就应该积极借助互联网技术,通过查找一些与当前软件技术中程序设计相关的知识,了解到当前程序设计发展情况,从而为学生讲授更新的软件技术知识,使学生不仅能够及时了解到软件设计的发展情况,更能够激发出自己学习软件技术知识的兴趣。首先,软件技术专业教师应该全面总结当前软件技术专业程序课堂教学内容,从而建立起更系统的软件技术知识框架;其次,教师在借助互联网技术了解当前软件技术发展情况时,应该实现新旧内容的有机融合,从而使学生的软件技术学习系统更加清晰。 (二)开展教师培训,更新软件技术教师教学理念 虽然与以往教学相比,当前更重视学生的主体地位,但是在开展软件技术专业程序课堂教学过程中,教师的引导地位也是十分重要的,只有教师具备正确的教学理念,才能提高教学的有效性[3]。基于此,学校就应该发挥出自身作用,通过为软件技术专业教师开展培训活动,使软件技术专业教师能够认识到自己当前在程序课堂教学过程中存在的不足,同时在开展教师培训时,还应该更新教师的教学理念,使教师切实认识到学生在教学过程中学生的主体地位,从而不仅仅采用传统“理论+实践”教学模式进行教学,也能够考虑到学生接受能力、自主学习能力等方面,提高学生与课堂的融入程度,从而提高软件技术专业程序课堂教学的有效性。 (三)使用计算机技术,实现理论知识向实践的转变 在软件技术专业程序课堂教学中,实践教学与理论教学同等重要,只有学生能够将理论中所学习到的知识运用到实践中,才能够切实提高教学的有效性,为学生今后发展作出贡献,由此看来,教师在教学过程中,就应该积极使用计算机技术,实现理论知识向实践的转变。基于上述分析,教师在程序课堂教学时就应该做好以下几方面工作:一是深入分析学生在本节课的学习状态,从而找到学生学习重难点;二是根据所掌握的重难点,通过为学生布设任务的方式,使学生能够在课堂练习或课后练习中更好的运用理论知识设计实际程序,保证学生能够在练习的同时加深对理论知识的记忆,提高学生学习水平,同时也提高软件技术专业程序课堂教学效果。 总结 总而言之,要想提高软件技术专业程序课堂教学效率,教师在教学过程中就应该积极借助互联网技术,为学生普及更多的知识,使学生能够激发出自身软件技术学习兴趣,同时,教师还应该积极转变自身教学理念,采用更适合的教学方法,使学生能够积极参与到课堂学习中,从而让学生能够主动将理论知识运用到实践操作中。 作者:周海珍 单位:湖南软件职业学院
计算机软件表现出良好的发展态势。插件技术与分层技术的应用,便于提高软件系统完整清晰程度,使计算机软件原型完成时间缩短,减少计算机软件研发成本。此外,上述基础的使用,逐步优化了有关性能及技术,获得用户所需效果。为此,分析计算机软件技术中插件、分层技术的应用很重要。 1插件技术与分层技术的定义 插件,即按照统一的接口规范对程序进行编写。应用程序运转时,会在具体接口使用下,来规范插件,以更好地拓宽应用程序功能。对计算机软件插件而言,比较可靠的是应用程序运行的功能扩展。也换言之,软件开发商以规范预定义接口的形式,让第三方软件开发商在许可范围内研究具体插件具体拓宽软件功能,无需重新编译整体代码程序,仅需基于源代码,做出相应更新,具体重译整体程序,并予以整理,达到更新的效果。分层技术的存在是为了应对计算机软件程序的耦合程度而形成的一类技术,通常应用到软件程序依赖、耦合关系当中,用以解决此中关系,使软件获得非常高的内聚性,升级及完善软件系统,让软件更多样,推动软件技术逐步优化及进步。 2计算机软件技术中插件技术与分层技术的应用 2.1计算机软件技术中插件技术的应用 插件技术用于计算机软件研发当中,发挥了非常突出的作用。插件的优势非常多,插件的探究无需花费太多的资金,但收益比支出高出很多。仅需在接口协助下把插件与具体的软件程序较好地连接起来,计算机软件具备了插件程序功能。研究插件时,应切实了解及把握插件服务软件的主程序,以软件主程序原理等依据,开发插件。插件借助接口和系统进行连接,接口提供具体入口,让插件进到软件主程序中,拆掉主程序当中的插件分离端。宿主及插件的程序协议是确定的,规定当插件全部内容放置到一个子文件当中,为防止软件主程序带来的损害,一定要将插件技术纳入严格管理当中。为此,尽管插件和计算机软件是在一块被利用的,而插件相对比较独立,较少影响到软件。用户在选取及使用插件上,需结合自身在具体生活当中的需求,无法对使用作出认定。且使用一些软件时,部分用户会删掉软件附带插件,使得终端机在运转中的负载得以减少,此种方法不会存在问题。插件技术应用到计算机软件技术当中主要表现在下述两点:①Flash插件,从根本上看,其属于浏览器中安装当中的插件。一般是维持浏览器当中sef文件能够非常好地播放。②IE插件,Plug-in属于一类程序。一般浏览器直接对插件程序进行调用,以处置特定文件的形式,把它变为浏览器当中的一个构成部分。 2.2计算机软件技术中分层技术的应用 分层技术用于计算机软件当中,这一般表现为下述几种类型。 (1)四层技术。虽然现阶段计算机软件应用当中依然存在许多双层、三层技术,而该分层方式并不能真正满足信息技术发展的显示需求。为此,依托以往界面层、经过发展而形成的Web层、数据库层等可非常出色地解决计算机当中具体问题。如,Web设计时,以职能为划分依据,把应用分为表现层、业务层、持久层与领域模型层,通过以上层功能的作用,可较好地传输数据通信。 (2)中间件技术。此项技术是完善数据库、计算机操作系统等,让计算器研发速度更快,使计算机高效运行。在中间件技术开发系统的使用下,保持相对独立,且其中包含了十分复杂的分布集成屏蔽及异构等技术内容,同时便于软件优化及质量提高。 (3)五层技术。五层技术于J2EE环境内,获得了非常不错的应用效果,它的内容涵盖了五层,也即客户层、业务层、资源层、集成层、Web应用层。从整体上看,五层技术根据应用逻辑形成各组件,从最大程度上达到计算机系统的使用需求。 3结语 插件构成了计算机软件组成系统非常重要的一个环节,占据着重要地位,插件技术用于计算机软件当中逐步精简了计算机程序,让计算机程序获得非常快的反应速度。插件技术逐步完善。确保了计算机软件功能的多元性,所以,一定要切实注重插件技术于计算机软件技术当中的合理有效利用,强化分析插件、分层技术的应用。分层技术应用到计算机软件开发当中,这是当前计算机软件开发技术未来使用趋势,较好地保证了计算机软件研发品质,达到规定要求,推进计算机软件的研发速度,满足用户需求,使现代信息技术更好发展。