時(shí)間:2023-02-20 07:31:47
導(dǎo)言:作為寫作愛好者,不可錯(cuò)過為您精心挑選的10篇物理模擬論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
模擬法是通過設(shè)計(jì)與原型(自然現(xiàn)象或過程)相似的模型,并利用該模型來間接地研究原型規(guī)律的方法。它隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展,是人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界最基礎(chǔ)的方法之一。此法應(yīng)用于物理教學(xué)可使事過境遷或稍縱即逝的自然現(xiàn)象或過程在實(shí)驗(yàn)室重現(xiàn),可將現(xiàn)象簡(jiǎn)化或進(jìn)行時(shí)空的放大、縮小,可對(duì)那些既不能打開,又不能從外部直接觀察其內(nèi)部狀態(tài)的系統(tǒng)進(jìn)行研究。特別是解決那些尚無簡(jiǎn)單有效的儀器可演示的實(shí)驗(yàn),模擬法則成了一種重要的輔助手段。
物理實(shí)驗(yàn)中的模擬法,根據(jù)其特點(diǎn)及主要功能,并結(jié)合本人教學(xué)實(shí)踐,分為以下四類。
一、對(duì)象模擬
就是用放大或縮小了的、相似的,而又能反映事物某方面規(guī)律的客觀實(shí)體來代替研究對(duì)象的方法叫對(duì)象模擬。
對(duì)象模擬的設(shè)計(jì)思想主要在于下述兩種情況:其一是為了突出客觀實(shí)體的主要矛盾和本質(zhì)特征,摒棄次要的非本質(zhì)因素,使研究對(duì)象從客觀實(shí)體中直接抽象出來。如質(zhì)點(diǎn)、剛體、理想氣體、彈簧振子、點(diǎn)電荷、純電阻、理想變壓器等理想模型,以及天體運(yùn)動(dòng)模型,微觀結(jié)構(gòu)等幾何相似模型。在研究二極管的單向?qū)щ娦詴r(shí),在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,運(yùn)用對(duì)象模擬法,用自行車氣門和進(jìn)水閥門來模擬單向門。如此,不但加深對(duì)“單向性”的認(rèn)識(shí),而且激發(fā)了興趣,開闊了思路。其二是為了解釋某些行為和特征而建立起來的模擬。如地球因自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的科里奧利力比較抽象,在地理課中亦有提及。我們不妨取一只舊的橡皮藍(lán)球(或地球儀)來模擬地球自轉(zhuǎn),然后將紅墨水從上往下滴落在轉(zhuǎn)動(dòng)的“地球”表面。此時(shí)即可明顯看到水痕西邊呈擴(kuò)散狀,從而令人信服的說明北半球南流沖刷西岸這一自然現(xiàn)象。
二、物理相似模擬
在科學(xué)研究和工程技術(shù)的許多領(lǐng)域中,人們常常希望利用模擬試驗(yàn)來代替對(duì)實(shí)際現(xiàn)象的研究,以便使我們可能在一定程度上預(yù)言某些在目前尚無法達(dá)到的條件下出現(xiàn)的情況。例如用水代替石油研究其在管道中的運(yùn)動(dòng),把設(shè)計(jì)好的收音機(jī)縮小成模型放在風(fēng)洞中試驗(yàn)其特性等。其特點(diǎn)即模擬與原型遵循同樣的物理規(guī)律,故稱為物理相似模擬。
巷理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“失重和超重模擬實(shí)驗(yàn)”,“蘿卜”馬德堡半球,帕斯卡裂桶,用帶電的肥皂泡在豎直電場(chǎng)中的平衡進(jìn)行“密立根油滴實(shí)驗(yàn)”的模擬,以及十分壯觀的“可樂瓶水火箭”等,均是物理相似模擬的范例。
電場(chǎng)線是用來形象地描述電場(chǎng)的假想的曲線。做好“電場(chǎng)線”的演示實(shí)驗(yàn)?zāi)M,對(duì)實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)十分重要。因此我們可利用感應(yīng)起電機(jī)、清潔過的彩色絲線(可從舊的錦旗上取得)、金屬鋁板(即老式平行板電容器)等器材對(duì)“電場(chǎng)線”加以形象模擬。制作時(shí)只需將鋁板按自己需要?jiǎng)澇鲂》礁瘢s1cm2間隔打一細(xì)孔(能穿過絲線即可),然后每孔穿上絲線背面打結(jié),穿好后,將絲線剪成1寸多長(zhǎng)左右,(力求整齊一致),過長(zhǎng),易互交結(jié),不便演示。將兩金屬板平行豎直放置,固定在絕緣支柱上。兩板用導(dǎo)線連接至起電機(jī)上。搖起起電機(jī),立即可見絲線飛起指向另一板,模擬勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線,十分直觀,且全班學(xué)生均可見。如果供電充足,將在兩板邊緣產(chǎn)生放電,每放一次電,絲線產(chǎn)生振動(dòng)跳躍,確是課堂一大“景觀”。
三、過程模擬
把具體物理過程純粹化、理想化,并根據(jù)其本質(zhì)特征而設(shè)計(jì)的一種模擬叫過程模擬。其特點(diǎn)是過程簡(jiǎn)化,易于控制。
氣體壓強(qiáng)的分子運(yùn)動(dòng)論觀點(diǎn),通常采用雨滴打傘等面來類比。這種大量分子對(duì)器壁連續(xù)碰撞的過程,如果用豆(或沙)落在平衡天平一端倒扣著的托盤底上的現(xiàn)象來模擬,就顯得直觀生動(dòng)了。布朗運(yùn)動(dòng)的模擬,裝有鐵屑的試管模擬鐵棒的磁化和退磁等都是過程模擬的成功例子。
電子技術(shù)中半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理,電子運(yùn)動(dòng)易理解,空穴導(dǎo)電則抽象,課堂教學(xué)中如用“空位置”的運(yùn)動(dòng)來作一現(xiàn)場(chǎng)過程模擬,無疑會(huì)使學(xué)生茅塞頓開。分析曲線運(yùn)動(dòng)的思想方法——運(yùn)動(dòng)的分解和合成是個(gè)難點(diǎn),可以平拋運(yùn)動(dòng)為突破口,在演示有關(guān)實(shí)驗(yàn)后,用“慢鏡頭”的方法,手持粉筆頭邊走(模擬水平勻速直線運(yùn)動(dòng))邊沿自身前方,從上向下加速下移,以此模擬平拋運(yùn)動(dòng),既簡(jiǎn)單明了,又便于分析。理解機(jī)械波的形成過程是本章教學(xué)的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn),運(yùn)用模擬器材,以紐扣狀的物體來表示振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),通過搖轉(zhuǎn),使質(zhì)點(diǎn)繞平衡位置上下振動(dòng),而整體波形向外傳遞,邊演示邊分析,效果很好。
熱學(xué)中的統(tǒng)計(jì)方法和光本性的幾率概念,由于受課堂教學(xué)時(shí)間的限制,怎樣從個(gè)別事件的無規(guī)律過渡到大量事件的有規(guī)律,成了模擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)難點(diǎn),在教學(xué)中采用全同等可能過程,在不同時(shí)刻的空間比較可以等效變換成同一時(shí)刻不同狀態(tài)的比較的方法,讓全班同學(xué)同時(shí)擲幣若干次,然后統(tǒng)計(jì)比較下列情況“國(guó)徽”朝上的次數(shù):(1)某同學(xué);(2)某小組同學(xué);(3)全班同學(xué)。從而使學(xué)生既突破了難點(diǎn)又受到一次生動(dòng)的方法論教育。
四、模擬放大
在物理概念和規(guī)律教學(xué)中,學(xué)生往往對(duì)那些不易觀察或不能從外部直接觀察其內(nèi)部狀態(tài)的規(guī)律,因缺乏形象的感性材料而引起思維障礙。模擬放大正是采用空間放大和時(shí)間放大的方式,抓住本質(zhì)特征,展現(xiàn)其生動(dòng)直觀形象,從而促進(jìn)思維順利進(jìn)行。
液體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系學(xué)生比較陌生,可以通過模擬放大的方法加以演示,讓學(xué)生加深印象。具體方法是:把灌足有色水的氣球跟各部分粗細(xì)不同,且在粗細(xì)不同的地方有豎直小側(cè)管的水平玻璃管連接,讓豎直小側(cè)管管口向上。由于氣球膜的收縮力對(duì)水產(chǎn)生的水壓使氣球內(nèi)的水通過玻璃管流出,這時(shí)我們看到,水在各個(gè)側(cè)管中上升的高度不同,接玻璃管粗處側(cè)管的水面升得較高,接玻璃管細(xì)處側(cè)管的水面升得較低,這說明流動(dòng)液體的壓強(qiáng)在管道細(xì)的地方比粗的地方小,而在同一管道中,管道細(xì)的地方液體流速大,管道粗的地方液體流速小,故實(shí)驗(yàn)表明:液體流速大處壓強(qiáng)小,液體的流速小處壓強(qiáng)大。
如果我們用手?jǐn)D壓氣球,這時(shí)看到玻璃管中水的流速加大,同時(shí)所有小側(cè)管中的水面下降;松手停止擠壓氣球,可看到玻璃管中水的流速變小,同時(shí)所有小側(cè)管中的水面上升。用這個(gè)方法,我們可以演示,液體流速大時(shí)壓強(qiáng)小,流速小時(shí)壓強(qiáng)大。
液體表面張力實(shí)驗(yàn)中的“水面浮針”,學(xué)生感到新奇,但在分析受力時(shí)往往錯(cuò)誤認(rèn)為表面張力與重力平衡,經(jīng)指出后又不理解沿液體表面作用的力并沒有作用在針上。究其原因是學(xué)生在形成概念過程中缺乏直觀材料。為此,用一只較大的氣球,充入少量氣體,然后在上面放一根小鐵棒,以此來模擬放大液面浮針,并指出液體表面張力同橡皮膜的張力,只作用在它們的表面,并沒有作用在針(或棒)上,作用在針上的是因液體表面張力而產(chǎn)生的液面對(duì)針的支持力。通過令人信服的實(shí)驗(yàn)還使學(xué)生進(jìn)一步明確:表面張力的作用是保持液面不分裂。
考慮到針對(duì)物理專業(yè)的課程學(xué)時(shí)數(shù)少,但內(nèi)容多,重點(diǎn)和難點(diǎn)多,而學(xué)生動(dòng)手能力較弱,過于注重理論公式的推導(dǎo)等情況,整合了“模擬電子技術(shù)”課程內(nèi)容結(jié)構(gòu),逐步減少理論學(xué)時(shí),增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí),使二者比例達(dá)到一個(gè)最合理值。刪減部分陳舊知識(shí),融入新技術(shù)的應(yīng)用,以理論為基礎(chǔ),強(qiáng)調(diào)應(yīng)用,將理論與實(shí)踐、技術(shù)與應(yīng)用較好的融合在一起。
2.教材與參考書目選用應(yīng)符合物理師范生專業(yè)特點(diǎn)
全國(guó)各大高校都陸續(xù)出版了許多優(yōu)秀的教材。但是每一本教材的側(cè)重點(diǎn)和難易程度也各不相同。選用較多的是高等教育出版社出版、由康華光主編的教材,由童詩(shī)白主編的教材以及楊拴科等主編的教材。根據(jù)物理師范生注重公式的邏輯推理的思維特點(diǎn)。所以選取更側(cè)重于基本概念的講解,邏輯性強(qiáng),知識(shí)點(diǎn)豐富,學(xué)生需要掌握的內(nèi)容多,由童詩(shī)白主編的教材更加適合西部師范院校物理專業(yè)的學(xué)生。
3.核心突出內(nèi)容的取舍
模擬電路就是處理模擬電壓和電流的電路,而由于現(xiàn)實(shí)生活中大多信號(hào)較為微弱的模擬信號(hào),所以要進(jìn)行信號(hào)的放大,這也是模擬電子技術(shù)課程的核心部分。所以本課程的核心內(nèi)容自然非放大電路莫屬。與此同時(shí),現(xiàn)實(shí)生活中相關(guān)器件的供電電源很多為直流電源,所以必然需要一種將電廠的交流電轉(zhuǎn)為直流的電路,此電路就是直流穩(wěn)壓電源。由此可知,主講內(nèi)容就是放大電路和直流穩(wěn)壓電源,尤其是放大電路部分。
二、教學(xué)方法和教學(xué)手段改革
1.教學(xué)方法多元化
在選擇教學(xué)方法的時(shí)候,要特別注意培養(yǎng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性為目的。比如在講授“反饋”概念時(shí),我們可以運(yùn)用類比教學(xué)法。教師可以以常見的冷暖空調(diào)的溫度調(diào)節(jié)過程為例。另外在教學(xué)過程中,也需多運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)法,教師只有善于提出問題,才能更好地啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行積極的思考,變被動(dòng)接收為主動(dòng)學(xué)習(xí)。
2.充分利用仿真軟件
因?yàn)閹煼渡钤谝饨虒W(xué)形式,如果僅僅在課堂平白地傳授復(fù)雜的模擬電路理論知識(shí),枯燥的形式會(huì)讓師范生認(rèn)為理論與實(shí)際相差太遠(yuǎn),進(jìn)而對(duì)電子類課程失去興趣。所以在講授理論課時(shí),利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù),將虛擬電子實(shí)驗(yàn)引入課堂教學(xué)中,可以隨時(shí)進(jìn)行電路連接、仿真和測(cè)量,增強(qiáng)了教學(xué)的直觀性、形象性和生動(dòng)性,有助于加強(qiáng)課堂互動(dòng),激發(fā)和調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,從而實(shí)現(xiàn)了理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。
三、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)
1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
首先在開展實(shí)驗(yàn)之前,在理論課堂上通過多媒體課件,使學(xué)生們對(duì)常用電子儀器、半導(dǎo)體元器件、實(shí)驗(yàn)箱等有直觀認(rèn)識(shí),并進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn),以激發(fā)其興趣。其次針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,采取不同的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)形式。
考慮到針對(duì)物理專業(yè)的課程學(xué)時(shí)數(shù)少,但內(nèi)容多,重點(diǎn)和難點(diǎn)多,而學(xué)生動(dòng)手能力較弱,過于注重理論公式的推導(dǎo)等情況,整合了“模擬電子技術(shù)”課程內(nèi)容結(jié)構(gòu),逐步減少理論學(xué)時(shí),增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí),使二者比例達(dá)到一個(gè)最合理值。刪減部分陳舊知識(shí),融入新技術(shù)的應(yīng)用,以理論為基礎(chǔ),強(qiáng)調(diào)應(yīng)用,將理論與實(shí)踐、技術(shù)與應(yīng)用較好的融合在一起。
2.教材與參考書目選用應(yīng)符合物理師范生專業(yè)特點(diǎn)
全國(guó)各大高校都陸續(xù)出版了許多優(yōu)秀的教材。但是每一本教材的側(cè)重點(diǎn)和難易程度也各不相同。選用較多的是高等教育出版社出版、由康華光主編的教材,由童詩(shī)白主編的教材以及楊拴科等主編的教材。根據(jù)物理師范生注重公式的邏輯推理的思維特點(diǎn)。所以選取更側(cè)重于基本概念的講解,邏輯性強(qiáng),知識(shí)點(diǎn)豐富,學(xué)生需要掌握的內(nèi)容多,由童詩(shī)白主編的教材更加適合西部師范院校物理專業(yè)的學(xué)生。
3.核心突出內(nèi)容的取舍
模擬電路就是處理模擬電壓和電流的電路,而由于現(xiàn)實(shí)生活中大多信號(hào)較為微弱的模擬信號(hào),所以要進(jìn)行信號(hào)的放大,這也是模擬電子技術(shù)課程的核心部分。所以本課程的核心內(nèi)容自然非放大電路莫屬。與此同時(shí),現(xiàn)實(shí)生活中相關(guān)器件的供電電源很多為直流電源,所以必然需要一種將電廠的交流電轉(zhuǎn)為直流的電路,此電路就是直流穩(wěn)壓電源。由此可知,主講內(nèi)容就是放大電路和直流穩(wěn)壓電源,尤其是放大電路部分。
二、教學(xué)方法和教學(xué)手段改革
1.教學(xué)方法多元化
在選擇教學(xué)方法的時(shí)候,要特別注意培養(yǎng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性為目的。比如在講授“反饋”概念時(shí),我們可以運(yùn)用類比教學(xué)法。教師可以以常見的冷暖空調(diào)的溫度調(diào)節(jié)過程為例。另外在教學(xué)過程中,也需多運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)法,教師只有善于提出問題,才能更好地啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行積極的思考,變被動(dòng)接收為主動(dòng)學(xué)習(xí)。
2.充分利用仿真軟件
因?yàn)閹煼渡钤谝饨虒W(xué)形式,如果僅僅在課堂平白地傳授復(fù)雜的模擬電路理論知識(shí),枯燥的形式會(huì)讓師范生認(rèn)為理論與實(shí)際相差太遠(yuǎn),進(jìn)而對(duì)電子類課程失去興趣。所以在講授理論課時(shí),利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù),將虛擬電子實(shí)驗(yàn)引入課堂教學(xué)中,可以隨時(shí)進(jìn)行電路連接、仿真和測(cè)量,增強(qiáng)了教學(xué)的直觀性、形象性和生動(dòng)性,有助于加強(qiáng)課堂互動(dòng),激發(fā)和調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,從而實(shí)現(xiàn)了理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)結(jié)合。
三、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)
1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
微生物原油采收率技術(shù)(microbialenhanancedoilrecovery,MEOR)
是利用微生物在油藏中的有益活動(dòng),微生物代謝作用及代謝產(chǎn)物作用于油藏殘余油,并對(duì)原油/巖石/水界面性質(zhì)的作用,改善原油的流動(dòng)性,增加低滲透帶的滲透率,提高采收率的一項(xiàng)高新生物技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是注入的微生物菌種能否在地層條件下生長(zhǎng)繁殖和代謝產(chǎn)物能否有效地改善原油的流動(dòng)性質(zhì)及液固界面性質(zhì)。與其它提高采收率技術(shù)相比,該技術(shù)具有適用范圍廣、操作簡(jiǎn)便、投資少、見效快、無污染地層和環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。
一、微生物采油技術(shù)概況
1926年,美國(guó)科學(xué)家Mr.Beckman提出了細(xì)菌采油的設(shè)想。1946年Zobeu研究了厭氧的硫酸鹽還原菌從砂體中釋放原油的機(jī)理,獲得微生物采油第一專利。I.D.shtum(前蘇聯(lián))及其它國(guó)家等學(xué)者也分別作了大量的創(chuàng)新性工作,奠定了微生物采油的基礎(chǔ)。美國(guó)的Coty等人首次進(jìn)行了微生物采油的礦物試驗(yàn)。馬來西亞應(yīng)用微生物采油技術(shù)在Bokor油田做先導(dǎo)性礦物試驗(yàn),采油量增加了47%。2002年至2003年,我國(guó)張衛(wèi)艷等在文明寨油田進(jìn)行了微生物礦場(chǎng)應(yīng)用,累計(jì)增產(chǎn)原油1695t,累計(jì)少產(chǎn)水1943t,有效期達(dá)10個(gè)月。
美國(guó)和俄羅斯在微生物驅(qū)油研究和應(yīng)用方面,處于世界領(lǐng)先地位。美國(guó)有1000多口井正在利用微生物采油技術(shù)增加油田產(chǎn)量,微生物采油項(xiàng)目在降低產(chǎn)水量和增加采油量方面取得了成功。1985年至1994年,俄羅斯在韃靼、西西伯利亞、阿塞拜疆油田激活本源微生物,共增產(chǎn)原油13.49x10t,產(chǎn)量增加了10~46%。1988年至1996年,俄羅斯在11個(gè)油田44
個(gè)注水井組應(yīng)用本源微生物驅(qū)油技術(shù),共增產(chǎn)21x10t。
20世紀(jì)60年代我國(guó)開始對(duì)微生物采油技術(shù)進(jìn)行研究,但發(fā)展緩慢。80年代末,大慶油田率先進(jìn)行了兩口井的微生物地下發(fā)酵試驗(yàn)(30℃)。大港、勝利、長(zhǎng)慶、遼河、新疆等油田與美國(guó)Micro~Bac公司合作,分別進(jìn)行了單井吞吐試驗(yàn)。1994年開始,大港油田與南開大學(xué)合作,成功培育了一系列采油微生物,該微生物以原油和無機(jī)鹽為營(yíng)養(yǎng),具有降低蠟質(zhì)和膠質(zhì)含量功能,并在菌種選育與評(píng)價(jià)、菌劑產(chǎn)品的生產(chǎn)、礦場(chǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)施工與檢測(cè)等諸方面取得了成績(jī)。1996年以來,吉林油田與13本石油公司合作,探究了微生物采油技術(shù)在扶余油田東189站的29口井進(jìn)行的吞吐試驗(yàn),21口井見效,見效率達(dá)70%。2000年底,大慶油田采油廠引進(jìn)了美國(guó)NPC公司的耐高溫菌種,在Y一16井組進(jìn)行了耐高溫微生物驅(qū)油提高采收率研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),結(jié)果表明,采收率達(dá)43.41%,增加可采儲(chǔ)量1.81×10t,施工后當(dāng)年增油615.5t。勝利油田羅801區(qū)塊外源微生物驅(qū)油技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)提高采收率2.66%。
二、微生物采油技術(shù)機(jī)理
(一)微生物采油技術(shù)與油田化學(xué)劑
在大慶油田開發(fā)的各個(gè)階段都會(huì)使用不同性質(zhì)的化學(xué)劑,現(xiàn)以大慶油田為例。當(dāng)大量化學(xué)劑進(jìn)入油藏后,將發(fā)生物理變化和化學(xué)變化,對(duì)微生物采油過程可能產(chǎn)生不同的影響。化學(xué)劑既可引起微生物生存環(huán)境(滲透壓、氧化還原電位、pH值)的改變,又可直接改變生物的生理(呼吸作用、蛋白質(zhì)、核酸及影響微生物生長(zhǎng)的大分子物質(zhì)的合成)以及影響微生物細(xì)胞壁的功能,從而影響微生物的生長(zhǎng),降低采收率。
(二)微生物驅(qū)油機(jī)理
因?yàn)椋⑸锾岣咴筒墒章首饔蒙婕暗綇?fù)雜的生物、化學(xué)和物理過程,除了具有化學(xué)驅(qū)提高原油采收率的機(jī)理外,微生物生命活動(dòng)本身也具有提高采收率機(jī)理。雖然目前的研究不斷深入,但仍然無法對(duì)微生物采油技術(shù)各個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行量化描述,據(jù)分析,主要包括以下幾個(gè)方面:
1.原油乳化機(jī)理。微生物的代謝產(chǎn)物表面活性劑、有機(jī)酸及其它有機(jī)溶劑,能降低巖石一油一水系統(tǒng)的界面張力,形成油一水乳狀液(水包油),并可以改變巖石表面潤(rùn)濕性、降低原油相對(duì)滲透率和粘度,使不可動(dòng)原油隨注入水一起流動(dòng)[1引。有機(jī)酸能溶解巖石基質(zhì),提高孔隙度和滲透率,增加原油的流動(dòng)性,并與鈣質(zhì)巖石產(chǎn)生二氧化碳,提高滲透率。其它溶劑能溶解孔隙中的原油,降低原油粘度。
2.微生物調(diào)剖增油機(jī)理。微生物代謝生成的生物聚合物與菌體一起形成微生物堵塞,堵塞高滲透層,調(diào)整吸水剖面,增大水驅(qū)掃油效率,降低水油比,起到宏觀和微觀的調(diào)剖作用,可以有選擇地進(jìn)行封堵,改變水的流向,達(dá)到提高采收率的效果。在較大多孔隙中,微生物易增殖,生長(zhǎng)繁殖的菌體和代謝物與重金屬形成沉淀物,具有高效堵塞作用。
3.生物氣增油機(jī)理。代謝產(chǎn)生的CO、CO2、Nz、H、CH和C3H等氣體,可以提高地層壓力,并有效地融入原油中,形成氣泡膜,降低原油粘度,并使原油膨脹,帶動(dòng)原油流動(dòng),還可以溶解巖石,擠出原油,提高滲透率。
4.中間代謝產(chǎn)物的作用。微生物及中間代謝產(chǎn)物如酶等,可以將石油中長(zhǎng)鏈飽和烴分解為短鏈烴,降低原油的粘度,并可裂解石蠟,減少石蠟沉積,增加原油的流動(dòng)性。脫硫脫氮細(xì)菌使原油中的硫、氮脫出,降低油水界面張力,改善原油的流動(dòng)性。
5.界面效應(yīng)。微生物粘附到巖石表面上而生成沉積膜,改善巖石孔隙壁面的表面性質(zhì),使巖石表面附著的油膜更容易脫落,并有利于細(xì)菌在孔隙中成活與延伸,擴(kuò)大驅(qū)油面積,提高采收率。
(三)理論研究
1.國(guó)內(nèi)外的數(shù)學(xué)模型。20世界80年代末,國(guó)外的Islam、Zhang和Chang等建立了微生物采油的數(shù)學(xué)模型并開展了相應(yīng)的數(shù)值模擬研究。Zhang模型優(yōu)于Islam模型在于可描述微生物在地層中的活動(dòng),卻難于現(xiàn)場(chǎng)模擬。Chang模型是三維三相五組分,能描述微生物在地層中的行為,不能描述在油藏中的增產(chǎn)機(jī)理。
2.物理模擬。物理模擬研究基本上是應(yīng)用化學(xué)驅(qū)的物理模型試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)過程。微生物驅(qū)油模型的核心是巖心管部分,其長(zhǎng)度影響微生物的生長(zhǎng)繁殖。應(yīng)建立大型巖心模型,使微生物充分繁殖,便于分析研究微生物的驅(qū)油效果。通過物理模擬研究微生物驅(qū)油法,可獲得微生物在巖心中的推進(jìn)速度及濃度變化,對(duì)巖心滲透率的影響等信息。
(四)源微生物的采油工藝
國(guó)內(nèi)油田(大慶等)已進(jìn)人高含水開發(fā)期,是采用內(nèi)源微生物驅(qū)油還是采用外源微生物驅(qū)油,要根據(jù)具體油藏內(nèi)的微生物群落進(jìn)行分析。若具體油藏中內(nèi)存在有益微生物驅(qū)油的微生物群落,宜采用內(nèi)源微生物驅(qū)油工藝,這是目前國(guó)內(nèi)致力于運(yùn)用最新微生物采油技術(shù)。
三、結(jié)語
綜上所述,在我國(guó)油田中,特別是大慶油田,在微生物采油技術(shù)具有提高采收率的效果,對(duì)大多數(shù)的油藏都能充分發(fā)揮微生物采油的優(yōu)勢(shì)。制約微生物采油技術(shù)的主要因素在于油藏中微生物群落結(jié)構(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工藝及物理模擬實(shí)驗(yàn)的局限性。外源菌種的選育和評(píng)價(jià)指標(biāo)、特性,微生物的研究、菌液的生產(chǎn)和礦場(chǎng)試驗(yàn)等方面還需深化。
1、引言
橋梁是溝通江河兩岸的主要通道,是大江大河上最常見的涉水建筑物之一。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,大江大河上興建的橋梁越來越多,而數(shù)量眾多的橋梁對(duì)河道的行洪或多或少會(huì)產(chǎn)生一定的影響。當(dāng)橋梁的橋墩布置較密或不合理時(shí)會(huì)明顯改變橋位局部河段的水流結(jié)構(gòu),嚴(yán)重影響防洪安全。為此,分析橋梁對(duì)河道行洪的影響是極為必要的。
目前,研究涉水建筑物對(duì)河道行洪影響的方法主要有數(shù)值模擬和物理模擬兩種方法。數(shù)值模擬具有計(jì)算周期短、不受比尺限制、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),在研究與預(yù)測(cè)河流水沙變化情勢(shì)方面發(fā)揮了積極作用,但其不適用于模擬三維性較強(qiáng)的水流流動(dòng),尤其是橋墩附近的水流結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜、三維特征異常明顯,使用數(shù)值模擬較難取得理想的成果。物理模型則具有直觀、模擬局部水流結(jié)構(gòu)逼真等優(yōu)點(diǎn),是研究涉水建筑物附近局部河段水流結(jié)構(gòu)和水沙變化態(tài)勢(shì)的重要手段,在實(shí)際中應(yīng)用較廣。如文獻(xiàn)[1]采用變率為2.4的變態(tài)物理模型模擬與預(yù)測(cè)了驚駕路甬江大橋建設(shè)對(duì)甬江潮流場(chǎng)的影響情況;文獻(xiàn)[2]建立了襄樊電廠取、排水口河段動(dòng)床實(shí)體模型,對(duì)取、排水河段水流泥沙運(yùn)動(dòng)特性、河道沖淤演變趨勢(shì)及取水可靠性等問題進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[3]通過物理模型試驗(yàn)對(duì)治導(dǎo)建筑物繞流機(jī)理進(jìn)行過研究,認(rèn)為治導(dǎo)建筑物下游流速分布呈現(xiàn)自相似性。
有鑒于上述成果,本文采用定床物理模型,以漢江上擬建某大橋?yàn)槔瑢?duì)跨江大橋的修建對(duì)河道行洪的影響進(jìn)行了深入研究。
2、工程及河道概況
擬建大橋位于漢江武漢市范圍內(nèi),是武漢市規(guī)劃的重要漢江通道,該橋的建設(shè)能彌補(bǔ)漢陽漢江兩岸連接道路的缺乏,是漢陽地區(qū)南北向?qū)ν饪焖俳煌ǖ穆?lián)絡(luò)線。該橋主橋長(zhǎng)472m,寬44m,為自錨式懸索橋。工程涉水橋墩為2#、3#、4#墩,其中3#、4#墩分別為左、右岸主墩,2#墩為左岸輔墩。
擬建大橋位于漢江河口段,距離漢江河口約11km。本段河道斷面窄深,灘槽高差大,河岸土質(zhì)較好,粘土層較厚,抗沖力較強(qiáng),兩岸筑有堤防,多年來河勢(shì)變化不大。河道兩岸堤距260~810m,屬典型的“兩堤一江”河段。擬建橋位以上河道彎曲狹窄,河寬一般為300m左右;橋位以下河道相對(duì)較順直,并且河寬逐漸縮窄,最小河寬僅200m左右。橋位河段彎道段凹岸為槽,凸岸為邊灘,橋位以上河段深泓基本貼凹岸而行,橋位以下河段深泓則基本居中下行且位置基本穩(wěn)定,多年來河勢(shì)變化不大。跨江大橋附近河勢(shì)圖見圖1。
3、物理模型設(shè)計(jì)與驗(yàn)證
3.1物理模型設(shè)計(jì)
選取擬建大橋上下游約9.3公里的區(qū)域作為物理模型的試驗(yàn)范圍,因主要研究目的是大橋修建對(duì)行洪的影響,故模型設(shè)計(jì)為定床模型。因漢江平面尺度遠(yuǎn)大于其垂向尺度,故講模型設(shè)計(jì)為變態(tài)模型,確定模型平面比尺為250,垂向比尺為100,變率為2.5。定床模型遵循幾何相似、按照重力相似設(shè)計(jì)并滿足阻力相似。經(jīng)計(jì)算,模型流量比尺為250000,流速比尺為10,糙率比尺1.36。模型地形采用水泥砂漿抹面,由于水泥砂漿抹面的一般糙率在0.013左右,故應(yīng)根據(jù)河道實(shí)際糙率進(jìn)行適當(dāng)加糙,本文采用梅花碎石加糙。在模型試驗(yàn)中,流量采用電磁流量計(jì)測(cè)量,水位用測(cè)針測(cè)量,流速用旋漿流速儀測(cè)量,地形采用水準(zhǔn)儀測(cè)量。
3.2物理模型驗(yàn)證
本文采用研究河段2009年9月實(shí)測(cè)資料對(duì)模型進(jìn)行了檢驗(yàn)。對(duì)定床模型進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)的目的在于檢驗(yàn)定床模型是否滿足阻力相似要求。在本次試驗(yàn)過程中,主要對(duì)水位與垂線平均流速分布進(jìn)行了驗(yàn)證。水位驗(yàn)證結(jié)果表明,模型與原型水位最大誤差0.02m,誤差值均在模型允許的誤差范圍內(nèi),符合中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《河工模型試驗(yàn)規(guī)程》(SL99-95)的要求。說明模型水面線與原型水面線基本一致,滿足模型與原型綜合阻力相似的要求。橋位上游驗(yàn)證斷面(位置見圖1)的垂向平均流速分布驗(yàn)證成果(圖2)表明,所建模型能較好的模擬河流的水流運(yùn)動(dòng)。
4、物理模型試驗(yàn)與成果分析
4.1試驗(yàn)條件
選用兩個(gè)試驗(yàn)工況,分別是工況1(設(shè)計(jì)洪水,流量9000m3/s)和工況2(最高通航水位對(duì)應(yīng)流量,流量6070m3/s),對(duì)工程實(shí)施前后工程河段的水位、流速及流向變化情況進(jìn)行了研究。
4.2建橋前后水位變化分析
按照上述擬定的試驗(yàn)工況分別進(jìn)行了工程實(shí)施前后的定床模型試驗(yàn),并對(duì)橋位附近的水位進(jìn)行觀測(cè)。試驗(yàn)成果表明:建橋后,由于橋墩侵占了部分河槽過水面積并產(chǎn)生阻水作用,使橋位上游的局部區(qū)域內(nèi)水位壅高,而在其下游水位則有所降低。在不同的上游來流條件下,水位變化在定性上是一致的,但在定量上則有所不同。在工況1條件下,工程修建后橋位斷面上游壅水最大值為0.05m;橋位斷面上游100m處水位壅高0.05m;橋位斷面上游500m處水位壅高0.02m。在工況2條件下,工程修建后橋位斷面上游壅水最大值為0.04m;橋位斷面上游100m處水位壅高0.04m;橋位斷面上游500m處水位壅高0.02m。
4.3建橋前后流速變化分析
建橋前后的試驗(yàn)結(jié)果表明:建橋后,流速變化主要集中在橋位斷面上下游附近的局部區(qū)域內(nèi),主要表現(xiàn)為橋墩上下游局部區(qū)域流速減小,橋墩之間以及橋墩與河岸之間的局部區(qū)域流速增加。在工況1條件下,橋位上下游區(qū)域流速減小最大值為0.12m/s,橋墩之間流速增加最大值為0.36m/s;在工況2條件下,橋位上下游區(qū)域流速減小最大值為0.08m/s,橋墩之間流速增加最大值為0.27m/s。
在橋墩與河岸之間的局部區(qū)域內(nèi),由于橋墩擠壓水流導(dǎo)致水流流速增大。在工況1、工況2條件下,工程附近河道右岸流速增加最大值分別為0.29m/s和0.23m/s,其中流速增加值大于0.05m/s的范圍分別位于橋址下游約215m和180m;工程附近河道左岸流速增加最大值分別為0.13m/s和0.10m/s,其中流速值增加大于0.05m/s的范圍分別位于橋位下游約105m和75m。
4.4建橋前后水流流向變化分析
工程修建后,橋墩對(duì)水流會(huì)產(chǎn)生一定的繞流和導(dǎo)向作用,導(dǎo)致橋位附近水流流向發(fā)生變化。對(duì)工況1和工況2兩種試驗(yàn)條件下,建橋前后橋位斷面上水流主流流向與橋軸線法線方向夾角進(jìn)行了測(cè)量。試驗(yàn)結(jié)果表明:工程修建后,工程上、下游河段流向變化在20以內(nèi)。
5、結(jié)論與建議
本文采用物理模擬的方法,以漢江上擬建某大橋?yàn)槔芯苛藰蛄盒藿▽?duì)河道行洪的影響,主要認(rèn)識(shí)如下:
(1)本文按照幾何相似、重力相似與阻力相似建立了研究河道水流運(yùn)動(dòng)特性的定床物理模型,以實(shí)測(cè)資料為基礎(chǔ)的驗(yàn)證試驗(yàn)表明,模擬所得水位、流速與原型吻合較好,滿足了模型與原型水流運(yùn)動(dòng)相似的要求,所建立的定床物理模型能準(zhǔn)確的反映研究河段的水流運(yùn)動(dòng)特征。
(2)選用兩組洪水條件,進(jìn)行了工況試驗(yàn)。試驗(yàn)主要對(duì)建橋前后橋位河段的水位、流速及流向進(jìn)行了模擬研究。試驗(yàn)表明:建橋后,橋位上游水位有所雍高,各工況下水位雍高最大值僅為0.05m;建橋后,橋墩上下游局部區(qū)域流速略有減小,各工況下流速減小最大值為0.12m/s;橋墩與橋墩之間水流流速有所增加,各工況下流速增加最大值為0.36m/s;近岸流速有所增加,各工況下流速增加最大值為0.29m/s,其中流速增加值大于0.05m/s的最大范圍位于橋址下游約215m;建橋前后,各工況下工程上、下游河段的流向變化均在20以內(nèi)。
(3)綜述所述,大橋修建引起的橋位局部河段的水位壅高、流速增加與流向變化等均較小,擬建大橋的修建對(duì)河道行洪安全影響較小,不會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)有河勢(shì)發(fā)生大的變化。
參考文獻(xiàn)
[1]趙淳逸.橋梁工程對(duì)感潮河段水動(dòng)力影響研究——以寧波驚駕路甬江大橋?yàn)槔齕D].河海大學(xué)碩士學(xué)位論文. 2007.
[2]余明輝,吳衛(wèi)民,劉曉芳.襄樊電廠二期工程取排水河段動(dòng)床物理模型試驗(yàn)研究[J].泥沙研究,2007.1:76-80.
調(diào)查法是科學(xué)研究中最常用的方法之一。它是有目的、有計(jì)劃、有系統(tǒng)地搜集有關(guān)研究對(duì)象現(xiàn)實(shí)狀況或歷史狀況的材料的方法。調(diào)查方法是科學(xué)研究中常用的基本研究方法,它綜合運(yùn)用歷史法、觀察法等方法以及談話、問卷、個(gè)案研究、測(cè)驗(yàn)等科學(xué)方式,對(duì)教育現(xiàn)象進(jìn)行有計(jì)劃的、周密的和系統(tǒng)的了解,并對(duì)調(diào)查搜集到的大量資料進(jìn)行分析、綜合、比較、歸納,從而為人們提供規(guī)律性的知識(shí)。
調(diào)查法中最常用的是問卷調(diào)查法,它是以書面提出問題的方式搜集資料的一種研究方法,即調(diào)查者就調(diào)查項(xiàng)目編制成表式,分發(fā)或郵寄給有關(guān)人員,請(qǐng)示填寫答案,然后回收整理、統(tǒng)計(jì)和研究。
觀察法
觀察法是指研究者根據(jù)一定的研究目的、研究提綱或觀察表,用自己的感官和輔助工具去直接觀察被研究對(duì)象,從而獲得資料的一種方法。科學(xué)的觀察具有目的性和計(jì)劃性、系統(tǒng)性和可重復(fù)性。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和調(diào)查研究中,觀察法具有如下幾個(gè)方面的作用:①擴(kuò)大人們的感性認(rèn)識(shí)。②啟發(fā)人們的思維。③導(dǎo)致新的發(fā)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)法
實(shí)驗(yàn)法是通過主支變革、控制研究對(duì)象來發(fā)現(xiàn)與確認(rèn)事物間的因果聯(lián)系的一種科研方法。其主要特點(diǎn)是:第一、主動(dòng)變革性。觀察與調(diào)查都是在不干預(yù)研究對(duì)象的前提下去認(rèn)識(shí)研究對(duì)象,發(fā)現(xiàn)其中的問題。而實(shí)驗(yàn)卻要求主動(dòng)操縱實(shí)驗(yàn)條件,人為地改變對(duì)象的存在方式、變化過程,使它服從于科學(xué)認(rèn)識(shí)的需要。第二、控制性。科學(xué)實(shí)驗(yàn)要求根據(jù)研究的需要,借助各種方法技術(shù),減少或消除各種可能影響科學(xué)的無關(guān)因素的干擾,在簡(jiǎn)化、純化的狀態(tài)下認(rèn)識(shí)研究對(duì)象。第三,因果性。實(shí)驗(yàn)以發(fā)現(xiàn)、確認(rèn)事物之間的因果聯(lián)系的有效工具和必要途徑。
文獻(xiàn)研究法
文獻(xiàn)研究法是根據(jù)一定的研究目的或課題,通過調(diào)查文獻(xiàn)來獲得資料,從而全面地、正確地了解掌握所要研究問題的一種方法。文獻(xiàn)研究法被子廣泛用于各種學(xué)科研究中。其作用有:①能了解有關(guān)問題的歷史和現(xiàn)狀,幫助確定研究課題。②能形成關(guān)于研究對(duì)象的一般印象,有助于觀察和訪問。③能得到現(xiàn)實(shí)資料的比較資料。④有助于了解事物的全貌。
實(shí)證研究法
實(shí)證研究法是科學(xué)實(shí)踐研究的一種特殊形式。其依據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)理論和實(shí)踐的需要,提出設(shè)計(jì),利用科學(xué)儀器和設(shè)備,在自然條件下,通過有目的有步驟地操縱,根據(jù)觀察、記錄、測(cè)定與此相伴隨的現(xiàn)象的變化來確定條件與現(xiàn)象之間的因果關(guān)系的活動(dòng)。主要目的在于說明各種自變量與某一個(gè)因變量的關(guān)系。
定量分析法
在科學(xué)研究中,通過定量分析法可以使人們對(duì)研究對(duì)象的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步精確化,以便更加科學(xué)地揭示規(guī)律,把握本質(zhì),理清關(guān)系,預(yù)測(cè)事物的發(fā)展趨勢(shì)。
定性分析法
定性分析法就是對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行“質(zhì)”的方面的分析。具體地說是運(yùn)用歸納和演繹、分析與綜合以及抽象與概括等方法,對(duì)獲得的各種材料進(jìn)行思維加工,從而能去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及里,達(dá)到認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)、揭示內(nèi)在規(guī)律。
跨學(xué)科研究法
運(yùn)用多學(xué)科的理論、方法和成果從整體上對(duì)某一課題進(jìn)行綜合研究的方法,也稱“交叉研究法”。科學(xué)發(fā)展運(yùn)動(dòng)的規(guī)律表明,科學(xué)在高度分化中又高度綜合,形成一個(gè)統(tǒng)一的整體。據(jù)有關(guān)專家統(tǒng)計(jì),現(xiàn)在世界上有2000多種學(xué)科,而學(xué)科分化的趨勢(shì)還在加劇,但同時(shí)各學(xué)科間的聯(lián)系愈來愈緊密,在語言、方法和某些概念方面,有日益統(tǒng)一化的趨勢(shì)。
個(gè)案研究法
個(gè)案研究法是認(rèn)定研究對(duì)象中的某一特定對(duì)象,加以調(diào)查分析,弄清其特點(diǎn)及其形成過程的一種研究方法。個(gè)案研究有三種基本類型:(1)個(gè)人調(diào)查,即對(duì)組織中的某一個(gè)人進(jìn)行調(diào)查研究;(2)團(tuán)體調(diào)查,即對(duì)某個(gè)組織或團(tuán)體進(jìn)行調(diào)查研究;(3)問題調(diào)查,即對(duì)某個(gè)現(xiàn)象或問題進(jìn)行調(diào)查研究。
功能分析法
功能分析法是社會(huì)科學(xué)用來分析社會(huì)現(xiàn)象的一種方法,是社會(huì)調(diào)查常用的分析方法之一。它通過說明社會(huì)現(xiàn)象怎樣滿足一個(gè)社會(huì)系統(tǒng)的需要(即具有怎樣的功能)來解釋社會(huì)現(xiàn)象。
數(shù)量研究法
數(shù)量研究法也稱“統(tǒng)計(jì)分析法”和“定量分析法”,指通過對(duì)研究對(duì)象的規(guī)模、速度、范圍、程度等數(shù)量關(guān)系的分析研究,認(rèn)識(shí)和揭示事物間的相互關(guān)系、變化規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì),借以達(dá)到對(duì)事物的正確解釋和預(yù)測(cè)的一種研究方法。
模擬法(模型方法)
1特色及優(yōu)勢(shì)分析
根據(jù)調(diào)研資料分析[4~6],結(jié)合我校西部礦業(yè)這一特色與優(yōu)勢(shì)學(xué)科的實(shí)際情況,對(duì)國(guó)內(nèi)外目前礦業(yè)工程力學(xué)課程體系與實(shí)驗(yàn)示范(基地)構(gòu)建的模式及特色進(jìn)行全面分析,其主要包括以下幾大優(yōu)勢(shì)。
1)國(guó)際優(yōu)勢(shì)及特色。在國(guó)外,采礦專業(yè),目前只有美國(guó)的西弗吉尼亞大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)、賓尼法尼亞州立大學(xué)、印度礦業(yè)學(xué)院、英國(guó)諾丁漢大學(xué)、澳大利亞的新南威爾士大學(xué)等還保留有采礦專業(yè),波蘭的礦業(yè)領(lǐng)域人才培養(yǎng)也已經(jīng)萎縮。在國(guó)內(nèi),只有我校擁有西部惟一的礦業(yè)工程一級(jí)學(xué)科,而中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、太原理工大學(xué)、山東科技大學(xué)、重慶大學(xué)雖然還開設(shè)有礦業(yè)類基礎(chǔ)工程專業(yè)的課程,但畢業(yè)生所服務(wù)的地區(qū)很少涉及西部礦區(qū)。
2)項(xiàng)目構(gòu)建優(yōu)勢(shì)。2000年山東科技大學(xué)獲得的教育部教改項(xiàng)目“礦業(yè)類專業(yè)課程體系整體優(yōu)化與實(shí)踐”屬于“世行”貸款21世紀(jì)初高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目,并于2002-12-17在西安交通大學(xué)由教育部召開的高等理工科教育教學(xué)改革交流會(huì)上進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)交流交流,獲得好評(píng)與認(rèn)可。但是針對(duì)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與示范建設(shè),涉及西部礦山工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革卻是鳳毛麟角。
3)地域優(yōu)勢(shì)。若僅從工程力學(xué)的角度進(jìn)行教改項(xiàng)目申請(qǐng),在西安乃至全國(guó),我校均不占優(yōu)勢(shì),如果站在西部礦業(yè)工程人才培養(yǎng)的角度來進(jìn)行礦山工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與示范構(gòu)建,我校有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)相對(duì)東部地區(qū)落后,這是不爭(zhēng)的事實(shí)。西部的教育更需要加強(qiáng),貧困地區(qū)必須立足自己的實(shí)際,培養(yǎng)自己的高素質(zhì)精英人才。作為西部地區(qū)的高等教育,尤其是工程基礎(chǔ)類專業(yè)的教育,對(duì)西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要奠基性作用,其教育內(nèi)涵必須拓寬與拓深。隨著國(guó)家對(duì)西部大開發(fā)的力度逐漸加大加強(qiáng),西部礦山能源的戰(zhàn)略地位已經(jīng)凸顯,采礦類優(yōu)秀能源科技人才的培養(yǎng)、質(zhì)量提高、需求模式等問題更是亟待研究的重大問題之一。
4)學(xué)科特色優(yōu)勢(shì)。我校在礦業(yè)工程領(lǐng)域雖然已形成特色和優(yōu)勢(shì),但還需借鑒國(guó)內(nèi)外著名大學(xué)相關(guān)課程設(shè)置與教學(xué)改革的成就和做法,結(jié)合我校礦業(yè)工程類專業(yè)課程與教學(xué)體系的建設(shè)以及畢業(yè)生綜合素質(zhì)拓展進(jìn)行綜合建設(shè),以教學(xué)研究型大學(xué)的定位,爭(zhēng)取建成西部礦山工程力學(xué)教學(xué)與示范基地或平臺(tái),為鞏固我校西部礦業(yè)特色以及夯實(shí)內(nèi)涵奠定基礎(chǔ)。從傳統(tǒng)的基礎(chǔ)力學(xué)與礦業(yè)工程專業(yè)的課程設(shè)置方面分析,采礦工程專業(yè)學(xué)生的數(shù)學(xué)、力學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)較多,但有關(guān)礦山工程力學(xué)(包括巖石力學(xué)、巖層控制學(xué)、井巷工程、瓦斯動(dòng)力學(xué)以及工程流體力學(xué)等)的教學(xué)與示范建設(shè)還比較薄弱,這一矛盾在近2a從采礦工程與安全工程專業(yè)的研究生招生與教育過程中也凸顯出來。
5)人才需求優(yōu)勢(shì)。礦業(yè)工程學(xué)科中涉及到的采礦工程等專業(yè)屬于礦業(yè)工程類基礎(chǔ)性專業(yè),畢業(yè)生在礦山主要從事礦山生產(chǎn)(安全開采與災(zāi)害防治)技術(shù)管理與科學(xué)研究方面的工作,要求基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí),綜合性強(qiáng)。從現(xiàn)場(chǎng)反饋的信息亦如此。在教學(xué)改革中拓寬專業(yè)后需要夯實(shí)工程力學(xué)(礦山巖石力學(xué)與巖層控制)知識(shí)及實(shí)際應(yīng)用能力,尤其是工程現(xiàn)場(chǎng)所需要的工程力學(xué)監(jiān)測(cè)方面的儀器儀表相關(guān)配套課程與知識(shí)體系。這樣畢業(yè)生到現(xiàn)場(chǎng)后能立即找到自己的定位,為后期發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
2理論教學(xué)平臺(tái)內(nèi)涵構(gòu)建
2.1內(nèi)涵構(gòu)建目標(biāo)與關(guān)鍵
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)組織模式對(duì)高等教育要求的不斷提高,人們更多地傾向采用項(xiàng)目(case)教學(xué)法來培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、社會(huì)能力以及其他關(guān)鍵能力。根據(jù)國(guó)家教育部門有關(guān)的方針和政策,結(jié)合我校的優(yōu)勢(shì)學(xué)科和已經(jīng)取得的一系列優(yōu)秀教學(xué)科研成果情況,要實(shí)現(xiàn)西部礦業(yè)工程力學(xué)理論與工程實(shí)踐的滲透,完成教學(xué)內(nèi)涵的拓展,“基礎(chǔ)厚、專業(yè)寬、能力強(qiáng)、素質(zhì)高”的目標(biāo)是理論教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建的關(guān)鍵。
1)基礎(chǔ)厚:系統(tǒng)學(xué)習(xí)理論力學(xué)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等基礎(chǔ)理論與礦山工程力學(xué)(主要包括礦山巖體力學(xué)、巖層控制學(xué)、井巷工程、礦山工程流體力學(xué)等)實(shí)驗(yàn)課程;
2)專業(yè)寬:在系統(tǒng)掌握礦山工程力學(xué)基礎(chǔ)與實(shí)驗(yàn)(實(shí)踐)理論的前提下,拓展對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的深入分析與問題解決;
3)能力強(qiáng):能對(duì)所遇到的工程問題形成正確判斷,提高研究與創(chuàng)新能力;
4)素質(zhì)高:能綜合提出(或解決)現(xiàn)場(chǎng)工程問題的技術(shù)方案和具體運(yùn)作程序,為決策者提供依據(jù)。
2.2關(guān)鍵教學(xué)手段
根據(jù)目前我校的教學(xué)軟硬件建設(shè)環(huán)境,該課程開設(shè)的前提條件是學(xué)生建立在已經(jīng)參加過認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和已經(jīng)建立現(xiàn)場(chǎng)工程感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上。教學(xué)方法主要采用4種:①理論教學(xué);②實(shí)驗(yàn)室觀摩與體驗(yàn)(有條件的情況下,自己親自動(dòng)手開展實(shí)驗(yàn));③進(jìn)行野外巖(土)石的參觀與實(shí)踐;④采用論文(大作業(yè))和考試相結(jié)合的方式進(jìn)行考核。
要有效實(shí)現(xiàn)以上過程,概括地講,Case教學(xué)法是最有效的教學(xué)方法。該方法是由美國(guó)著名教育家、伊利諾易大學(xué)教授凱茲博士和加拿大教育家、阿爾伯特大學(xué)教授查理博士共同推創(chuàng)的一種以學(xué)生為本的教學(xué)法。該教學(xué)法在北美高校廣為使用,因效果良好頗受歡迎,是符合構(gòu)建教學(xué)理論、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的科學(xué)的教學(xué)方法。清華大學(xué)等著名高校的教學(xué)研究人員,在構(gòu)建性教學(xué)理論的指導(dǎo)下,結(jié)合我國(guó)高校的教學(xué)改革,進(jìn)行了深入研究,取得了重大進(jìn)展。由于礦業(yè)工程力學(xué)專業(yè)及課程的特點(diǎn)和學(xué)生畢業(yè)后所從事工作環(huán)境的特殊性,在力學(xué)課程教學(xué)與實(shí)踐中采用Case教學(xué)法是非常有必要的。
2.3網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)
為了更好地實(shí)現(xiàn)以上教學(xué)手段,需要利用校園網(wǎng)、數(shù)字化和視頻資料輔助進(jìn)行Case教學(xué),其中數(shù)字化格式主要為下列3種(正在進(jìn)行修改素材):①M(fèi)SWord文檔,主要是教案和本書的主要教學(xué)與授課的關(guān)鍵點(diǎn);②MSPowerPoint文檔,主要授課講義;③AdobePDF文檔,為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供圖片等素材。另外,為了及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容,反映本課程或?qū)W科的當(dāng)前狀況,摒棄教學(xué)內(nèi)容陳舊等缺陷,采用(最新)科研成果進(jìn)課堂和教學(xué)名師上講臺(tái)等模式,對(duì)豐富課程內(nèi)涵和提高教學(xué)質(zhì)量大有裨益。
3實(shí)驗(yàn)示范教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建
創(chuàng)建一流大學(xué)離不開實(shí)驗(yàn)室,建設(shè)教學(xué)研究型大學(xué)要有完善的本科教學(xué)體系的實(shí)驗(yàn)室條件保障、研究生培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)室條件保障[7,8]。為此,結(jié)合我校的礦業(yè)工程的西部特色,提出整合資源、組建礦山工程力學(xué)實(shí)驗(yàn)示范教學(xué)的平臺(tái)。
3.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)
1)構(gòu)建以巖石力學(xué)性質(zhì)伺服試驗(yàn)系統(tǒng)(MTS)為中心的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。以巖石力學(xué)伺服試驗(yàn)系統(tǒng)(MTS)為中心,對(duì)已建巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行改造,構(gòu)建巖石(土)力學(xué)行為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行巖層控制和巖土工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)研究。
2)建設(shè)以三維可加載相似模擬系統(tǒng)為中心的物理模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。圍繞“大比例可加載三維實(shí)驗(yàn)?zāi)P拖到y(tǒng)”“固-液-氣三相模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”“可變角塊體模擬架”,構(gòu)建物理模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái),以提高試驗(yàn)測(cè)試水平和精度為目標(biāo),使物理模擬向定量化和可重復(fù)性發(fā)展,進(jìn)行巖層運(yùn)移和圍巖災(zāi)變控制理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)技術(shù)教學(xué)與研究。
序號(hào) 題型 題目 備注 答案
1、 單選題()標(biāo)志著課題申請(qǐng)通過了有關(guān)專家的評(píng)審,被科技主管部門正式確認(rèn)并給予
資助。 C
2、 單選題 ()的特點(diǎn)是提出新觀點(diǎn)、新概念或新模型,側(cè)重理論證明和模擬分析。 A
3、 單選題 ()的重點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行的觀察和分析。 B
4、 單選題 ()是測(cè)量的正確程度,即測(cè)量結(jié)果所能顯示測(cè)量對(duì)象所需測(cè)量特質(zhì)的程度。A
5、 單選題 ()是對(duì)科學(xué)問題的提煉、分解及解決的過程。D
6、 單選題()是對(duì)某一專題或某一論題具有獨(dú)到學(xué)術(shù)觀點(diǎn)的著作,它有學(xué)術(shù)論著、學(xué)位
論著之分。 B
7、 單選題()是發(fā)表在國(guó)內(nèi)外正式出版的學(xué)術(shù)期刊上的文章、通訊或報(bào)道,一般包括綜
述、文章、簡(jiǎn)訊(簡(jiǎn)報(bào))等。 B
8、 單選題 ()是反映客觀現(xiàn)實(shí)的一種思想,是對(duì)研究對(duì)象有所斷定的一種思維方式。 A
9、 單選題 ()是反映論文價(jià)值的最直接體現(xiàn),是評(píng)價(jià)科研成效的公開尺度。 B
10、 單選題 ()是科研工作者必備的一種基本技能,是科研工作的重要過程。 A
11、 單選題 ()是科研選題的使動(dòng)環(huán)節(jié),具有重要的戰(zhàn)略意義和指導(dǎo)作用。 A
12、 單選題 ()是科研意義中最基本的意義。A
13、 單選題 ()是人類所擁有的一種智能,是一種高級(jí)的形象思維活動(dòng)。 C
14、 單選題()是通過對(duì)學(xué)術(shù)期刊整體水平的評(píng)價(jià),來界定刊載在該期刊上的學(xué)術(shù)論文水
平和質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法。 B
15、 單選題 ()是為了申請(qǐng)相應(yīng)的學(xué)位或某種學(xué)術(shù)職稱資格而撰寫的研究論文。 D
16、 單選題()是研究者在科研工作中必不可少的參考文獻(xiàn),也是追蹤國(guó)內(nèi)外科研前沿最
直接的科研信息來源。 B
17、 單選題()是指大腦在思維時(shí)呈現(xiàn)的一種擴(kuò)散狀態(tài)的思維模式,屬于彈性思維基本類
型之一,與收斂思維相對(duì)。 A
18、 單選題()是指在科學(xué)研究過程中,為解決課題研究中出現(xiàn)的科學(xué)問題、技術(shù)難點(diǎn)所
使用的研究方法。 B
19、 單選題()是指在某一領(lǐng)域中,針對(duì)某些熱點(diǎn)問題而舉辦的學(xué)術(shù)會(huì)議。規(guī)模較小,但
議題較為重要。 C
20、 單選題()是指針對(duì)某一研究領(lǐng)域中的一些重點(diǎn)問題,召集一些相關(guān)的學(xué)術(shù)代表而舉
行的學(xué)術(shù)會(huì)議。此類會(huì)議規(guī)模相對(duì)較大,內(nèi)容豐富,參會(huì)人數(shù)較多,影響面廣。A
21、 單選題()是追求事物的原本,以探索事物的本質(zhì)為目的,以發(fā)現(xiàn)事物的內(nèi)在的、特
定的規(guī)律為目標(biāo)。 C 選項(xiàng)一 A.課題規(guī)劃 A.理論性 A.理論性科研論文 A.效度 A.課題規(guī)劃 A.學(xué)術(shù)著作 A.網(wǎng)絡(luò)論文 A.判斷 A.論文撰寫 A.論文撰寫 A.提出問題 A.創(chuàng)造學(xué)術(shù)價(jià)值 A.判斷思維 A.指標(biāo)評(píng)價(jià)法 A.科學(xué)論著 A.綜述性文章 A.發(fā)散思維 A.科學(xué)方法 A.團(tuán)體固定會(huì) A.代表會(huì)議 A.常規(guī)認(rèn)識(shí)
()是最根本的思維方法,是研究各類方法的理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)思想,對(duì)一切科
22、 單選題 C
學(xué)具有最普遍的指導(dǎo)意義。 23、 單選題 ()一般有獨(dú)著、合著、編著、主編、編寫等類型。
C
A.科學(xué)方法 A.科學(xué)論著 A.判斷思維 A.物理模擬 A.學(xué)術(shù)腐敗 A.推理思維 A.科學(xué)方法 A.跳躍性 A.科研方法
A.探索實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)?zāi)P驮囼?yàn)等 A.科學(xué)方法
()一般指對(duì)研究情況的一種突如其來的領(lǐng)悟或理解,亦指突然躍入腦際的,
24、 單選題 D
能闡明問題的思想。 25、 單選題 ()指以模型和原型之間在物理過程相似或幾何相似為基礎(chǔ)的一種模擬方法。A()治理是一個(gè)系統(tǒng)工程,需要全社會(huì)各階層的人士參與,并需要職能部門干26、 單選題 A
預(yù)。 27、 單選題 ()屬于彈性思維范疇,通過由此及彼的思維過程,開拓研究者的思路。
B
()屬于科學(xué)認(rèn)識(shí)的"硬件",即在科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)中進(jìn)行觀察、測(cè)量、計(jì)算、存
28、 單選題 B
儲(chǔ)信息的各種物質(zhì)手段。 創(chuàng)新思維的()是指研究者的思維活動(dòng)不受常規(guī)思維定勢(shì)的束縛和局限,并且
29、 單選題 D
能夠根據(jù)具體的科研對(duì)象自由、靈活地采用多種思維方式探索問題的答案。 30、 單選題 對(duì)缺乏科研實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的初學(xué)者,()的選取對(duì)科研工作的成敗至關(guān)重要。 31、 單選題 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果性格的不同分類,可分為()
B D
科學(xué)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步是()形成的基礎(chǔ),而新的科研方法的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)立,又使
32、 單選題 A
科研工作得以有效的進(jìn)行,從而促進(jìn)科學(xué)和技術(shù)的新飛躍。
科研的()階段是把以確證的假說同原有的理論協(xié)調(diào)起來,統(tǒng)一納入到一個(gè)自
33、 單選題 治的理論體系或技術(shù)體系中,使其形成結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、內(nèi)在邏輯關(guān)系嚴(yán)密的新理論體C
系。
34、 單選題 科研的()階段是科學(xué)研究中具有戰(zhàn)略意義的階段?
35、 單選題 科研方法中,演繹推理的主要形式是三段論,其中不包括()
A B
A.提出假設(shè)設(shè)計(jì)
A.確立科研課題 A.大前提 A.科研方向 A.針對(duì)性 A.文字 A.功能抽象 A.工具法 A.奪取式
36、 單選題 科研規(guī)劃中,()是科研規(guī)劃的中層,是指規(guī)模較大、時(shí)間較長(zhǎng)的科研計(jì)劃。B37、 單選題 科研課題收集的標(biāo)準(zhǔn)不包括()
D
科研論文是以()形式對(duì)最新科研成果的記錄,它是科研成果的一種直接體現(xiàn),38、 單選題 A
也是學(xué)術(shù)交流的重要形式之一。 39、 單選題 科研中,信息方法的作用不包括()
C
利用書目文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)、全文數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)課題相關(guān)知識(shí)點(diǎn)、事實(shí)和文獻(xiàn)進(jìn)行檢索,屬
40、 單選題 A
于論文檢索的哪種方法() 抄襲剽竊是一種極為常見的學(xué)術(shù)腐敗現(xiàn)象,是對(duì)科研規(guī)范破壞力極大的一種學(xué)術(shù)
1、 多選題 BCD
腐敗現(xiàn)象,其具體表現(xiàn)形式有() 2、 多選題 成果查新時(shí),關(guān)鍵詞的選擇應(yīng)注意些什么() 3、 多選題 創(chuàng)新思維的特征有()
ABCD A.檢索詞是否覆蓋查新點(diǎn) BCD
A.突發(fā)性
4、 多選題 從科研領(lǐng)域考慮,科研論文一般分為()等基本類型。 5、 多選題 從期刊論文性質(zhì)及作用的角度出發(fā),期刊論文的特點(diǎn)有() 6、 多選題 代表性的彈性思維有()
7、 多選題 對(duì)光纖光柵的作用方式而言,包括()
8、 多選題 對(duì)某一科研部門或課題組而言,科研規(guī)劃主要包括() 9、 多選題 發(fā)散思維中,基于光柵性質(zhì)的研究方法有()10、 多選題 根據(jù)會(huì)議延續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短,可分為()等差異。11、 多選題 根據(jù)我國(guó)的國(guó)情,目前科研課題的來源有()12、 多選題 就認(rèn)識(shí)層面而言,認(rèn)識(shí)活動(dòng)可分為()13、 多選題 科學(xué)觀察的原則有()
14、 多選題 科學(xué)實(shí)驗(yàn)缺陷的產(chǎn)生主要有()等原因。15、 多選題 科研的特點(diǎn)包括:()
16、 多選題 科研方法的重要作用體現(xiàn)在()
17、 多選題 科研工作者對(duì)于專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí),初學(xué)者應(yīng)該做到() 18、 多選題 科研課題方案設(shè)計(jì)的原則有()
19、 多選題 科研課題立項(xiàng)后,需注意處理好()相關(guān)事宜。20、 多選題 科研論文的學(xué)術(shù)性主要表現(xiàn)在()21、 多選題 科研論文的質(zhì)量把關(guān)有()等方式。22、 多選題 科研論文評(píng)價(jià)的原則()
23、 多選題 科研論文文獻(xiàn)檢索具有如下重要作用()24、 多選題 科研思維具有哪些特點(diǎn)()25、 多選題 科研選題中涉及的主要內(nèi)容有()26、 多選題 科研中,現(xiàn)代方法包括()
27、 多選題 課題設(shè)計(jì)書是課題方案設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)形式,一般可分為() 28、 多選題 論文編輯加工設(shè)計(jì)的范圍較廣,一般分為()29、 多選題 論文檢索的方法有()
ABC A.理論性
ABCD A.原始報(bào)道 ABCD A.發(fā)散思維 ABCD A.機(jī)械傳感方法 ABC A.科研方向 BC
A.震動(dòng)傳感方法
ABCD A.長(zhǎng)期會(huì)議 ABCD A.指令性課題 ACD A.常規(guī)認(rèn)識(shí) ACD
A.客觀性原則
ABCD A.實(shí)驗(yàn)假象 AB A.科研繼承性
A.正確的科研方法對(duì)科研工ABC
作的成敗起著至關(guān)重要的作用
ABCD
A.學(xué)無止境,常學(xué)常新,常研常進(jìn)
ABCD A.科學(xué)性原則 ABCD A.確認(rèn)立項(xiàng),填報(bào)計(jì)劃 ABC
A.研究的科學(xué)性
ABCD A.健全的監(jiān)控規(guī)程 ABCD A.公正性原則 ABCD A.資源開發(fā) ABCD A.客觀性 ABCD A.提出問題 BCD A.客觀方法 AB A.研究性課題設(shè)計(jì)書 BCD A.文摘加工 AB
A.工具法
30、 多選題 論文投稿成功的原因有()ABCD A.專業(yè)論文為重點(diǎn)
捕捉信息,是思維探索和理論抽象的事實(shí)基礎(chǔ),也是科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明的重要
1、 判斷題 √
手段。() 參會(huì)者在會(huì)議上的口頭報(bào)告或張貼報(bào)告不論是否通過大會(huì)論文評(píng)審組的評(píng)審,都
2、 判斷題 ×
會(huì)由大會(huì)統(tǒng)一印刷成論文集并公開出版。() 3、 判斷題 查新機(jī)構(gòu)保證對(duì)本合同及所附材料的技術(shù)內(nèi)容在查新工作期內(nèi)保密。() 成果創(chuàng)新查新是科研論文投稿前應(yīng)當(dāng)首先進(jìn)行的工作,此項(xiàng)工作不可輕視。
5、 判斷題
()
√
4、 判斷題 查新完成后,查新機(jī)構(gòu)對(duì)有關(guān)電子、紙介材料應(yīng)予以存檔,永久不得銷毀。()×
√
是實(shí)現(xiàn)科研成果退出最快捷、最直接、最有效的方式之一,也是科研人6、 判斷題 √
員進(jìn)行學(xué)術(shù)交流和技術(shù)推廣的重要途徑。() 根據(jù)科研論文的理論價(jià)值、實(shí)用價(jià)值和社會(huì)意義的大小,可以設(shè)計(jì)出高級(jí)科研論
7、 判斷題 ×
文、中級(jí)科研論文、和低級(jí)科研論文三種評(píng)價(jià)等級(jí)。() 科技文獻(xiàn)稿件可以一稿兩投或者將本來屬于篇文章的內(nèi)容拆成兩部分,作為兩篇
8、 判斷題 ×
文章投稿。() 9、 判斷題 科學(xué)方法屬于科學(xué)認(rèn)識(shí)的硬件。()
×
科學(xué)工作者一旦有了研究成果,必然希望盡快公諸于世并得到學(xué)術(shù)界及社會(huì)的承
10、 判斷題 ×
認(rèn),期刊論文是唯一的有效途徑。() 11、 判斷題 科學(xué)論文的學(xué)術(shù)性是指科研論文所具有的學(xué)術(shù)價(jià)值。()
√
科學(xué)認(rèn)識(shí)是人們對(duì)事物規(guī)律性的高度抽象,是對(duì)事物普遍的、規(guī)律性的認(rèn)識(shí)和把
12、 判斷題 √
握,屬于高級(jí)認(rèn)識(shí)層面。() 科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法可以簡(jiǎn)化和純化研究對(duì)象,起到加速或延緩研究對(duì)象變化的作用。
13、 判斷題 √
() 14、 判斷題 科學(xué)研究對(duì)象從廣義上講,是指客觀世界(包括自然界、社會(huì)、人類思維)。()√科學(xué)研究是人類的一種具有創(chuàng)造性的活動(dòng),方法問題是科研工作中的一個(gè)重要問15、 判斷題 √
題,事關(guān)科研工作的成效。() 16、 判斷題 科學(xué)研究最大的特點(diǎn)在于創(chuàng)新,科研過程絕不拘泥于固定不變的步驟。() √ 科研抽象側(cè)重事物的統(tǒng)一性而往往忽略其差異,若使用不當(dāng)則很容易以偏概全,
17、 判斷題 ×
得出錯(cuò)誤的結(jié)論。() 科研的目的是發(fā)現(xiàn)別人未發(fā)現(xiàn)的真理,而公開出版的國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊,則是確認(rèn)
18、 判斷題 √
這種科研成果的正式而有效的主渠道。() 19、 判斷題 科研方向是科研規(guī)劃的中層,是指規(guī)模較大、時(shí)間較長(zhǎng)的科研計(jì)劃。()
×
科研課題的基本類型有理論性研究課題、實(shí)驗(yàn)性研究課題和綜合性研究課題三大
20、 判斷題 ×
類。() 21、 判斷題 科研課題的可行性原則包括研究基礎(chǔ)、試驗(yàn)設(shè)備和智慧技能。()
√
科研課題方案中,實(shí)驗(yàn)型方案設(shè)計(jì)一般指通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)造作的手
22、 判斷題 ×
段,對(duì)科研課題的具體內(nèi)容與方法進(jìn)行設(shè)想和計(jì)劃安排。() 23、 判斷題 科研課題是科學(xué)研究的第一步,具有戰(zhàn)略性和全局性的特點(diǎn)。()
√
科研論文,就發(fā)表形式而言,一般包括期刊論文、學(xué)術(shù)著作和會(huì)議論文3種基本
24、 判斷題 √
類型。() 25、 判斷題 科研思維的過程是:科研問題科學(xué)思維方式認(rèn)識(shí)成果。() 26、 判斷題 科研思維是研究者在科研工作中為解決問題而采用的科學(xué)思維方式。()
√ √
27、 判斷題 科研思維屬于抽象思維,而邏輯性是抽象思維的一種基本特性。() √
科研選題的程序是:提出問題形成假說查閱文獻(xiàn)構(gòu)建方案確立課題。
28、 判斷題 ×
() 29、 判斷題 科研中,模擬方法可以作為最初的實(shí)驗(yàn)研究之用,也可以代替真是的實(shí)驗(yàn)。()×科研中期是問題的研究與階段成果的積累階段。該階段的主要任務(wù)是:科研資料30、 判斷題 ×
收集,文獻(xiàn)閱讀,研究思路整理,以及科研選題方略設(shè)計(jì)。() 31、 判斷題 克隆干細(xì)胞造假事件屬于學(xué)術(shù)腐敗急功近利經(jīng)典案例。() 32、 判斷題 課題調(diào)研,收集科研信息,是科研工作初始階段的必要過程。()
√ √
課題申報(bào)的基本要求,可概括為"仔細(xì)填寫,初稿討論,意見綜合,修改報(bào)送"。
33、 判斷題 √
() 理論性科研論文的鎮(zhèn)南關(guān)點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行的觀察和
34、 判斷題 ×
分析。()
利用書目文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)、全文數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)課題相關(guān)知識(shí)點(diǎn)、事實(shí)和文獻(xiàn)進(jìn)行檢索,屬于論文引文檢索法。()
35、 判斷題
中圖分類號(hào):G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B?搖 文章編號(hào):1674-9324(2012)09-0124-02
教師要培養(yǎng)更優(yōu)秀的學(xué)生,首先要明確為什么要轉(zhuǎn)變教學(xué)方法。不可否認(rèn),傳統(tǒng)的教學(xué)模式在一定意義上有可取之處.但隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展,在知識(shí)與日俱增的今天,“一只粉筆加一本教材”的傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)接觸面廣、信息量大的當(dāng)代中學(xué)生的學(xué)習(xí)要求,教師必須采用新的教學(xué)模式和現(xiàn)代化的教學(xué)手段與之相適應(yīng)。在新一輪的課程改革中,學(xué)科教育的目的是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),使學(xué)生在知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀等方面得到全面的教育。
傳統(tǒng)的教學(xué)模式是單一的,教師把傳授知識(shí)作為整個(gè)教育活動(dòng)的唯一的內(nèi)容,因此,老師往往采用“填鴨式”的教學(xué)方法,教師根據(jù)既定的內(nèi)容,全程監(jiān)控,學(xué)生死記硬背,被動(dòng)學(xué)習(xí)。這就導(dǎo)致許多學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)沒有興趣,他們把學(xué)習(xí)當(dāng)成是一種負(fù)擔(dān),甚至產(chǎn)生厭學(xué)情緒。這與新課程要求以人為本,培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的宗旨是相違背的,因此,教師必須改變教學(xué)觀念,轉(zhuǎn)變教學(xué)模式。那么應(yīng)該怎樣轉(zhuǎn)變教學(xué)方法呢?
一、利用多媒體技術(shù)模擬物理現(xiàn)象
理論聯(lián)系實(shí)際是物理教學(xué)的突出特點(diǎn),教學(xué)參觀往往是課堂教學(xué)的延續(xù)和深化,目的是使學(xué)生能夠更好地理解和掌握已學(xué)的知識(shí)。對(duì)看不見、摸不著的微觀世界的認(rèn)識(shí),歷來是物理教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。這時(shí),多媒體教學(xué)就顯示出了它的優(yōu)點(diǎn)。但要組織一次好的多媒體物理模擬課堂并非一件易事,這需要教師和學(xué)生很好的互動(dòng)和配合以及內(nèi)容組織的生動(dòng)、形象。組織不好的話,就達(dá)不到預(yù)期的效果,甚至?xí)a(chǎn)生學(xué)生只看熱鬧,不動(dòng)腦筋的現(xiàn)象。教師在模擬物理現(xiàn)象的時(shí)候要配以聲音、動(dòng)態(tài)的畫面,使整個(gè)過程盡量生動(dòng)形象。通過觀察,學(xué)生對(duì)現(xiàn)象的本質(zhì)就會(huì)一目了然。同時(shí)老師要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候提出一些問題,鼓勵(lì)學(xué)生大膽想象,勇于表達(dá),在不知不覺中,學(xué)生的潛力就會(huì)被挖掘出來。總之,在課堂教學(xué)中,運(yùn)用多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)具有很大優(yōu)越性,是其他的教學(xué)手段所無法比擬的。它可以充分利用多媒體計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大模擬技術(shù),鮮明的色彩變化,廣泛地激發(fā)學(xué)生的求知欲,極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,最大限度地提高教育教學(xué)的質(zhì)量。
二、培養(yǎng)學(xué)生自主探究能力
自主探究學(xué)習(xí)是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,通過學(xué)生主動(dòng)的、富有創(chuàng)造性的學(xué)習(xí),實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主發(fā)展的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。學(xué)習(xí)過程是一個(gè)探究的過程,物理學(xué)習(xí)更是如此。新課程要求培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力,使學(xué)生樂于學(xué)習(xí),善于發(fā)現(xiàn)問題,解決問題,自主參與到教學(xué)過程中,由被動(dòng)接受變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。“物理文論”的主要內(nèi)容占據(jù)物理課程的核心地位,應(yīng)包括最基本的物理知識(shí)、學(xué)科方法、科學(xué)思想和科學(xué)精神,它們是學(xué)生智力開發(fā)、能力發(fā)展、個(gè)性形成及后續(xù)學(xué)習(xí)的基本條件。在課堂教學(xué)中,老師要善于把課堂變成與學(xué)生思想溝通的橋梁,不僅要把自己深厚的學(xué)科知識(shí)傳授給學(xué)生,還要能夠把自己的思想傳達(dá)給學(xué)生。教師可以適時(shí)的運(yùn)用設(shè)問的方式來激發(fā)學(xué)生興趣,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考,這種提問題的方法使學(xué)生不能照搬課本上的文字內(nèi)容,而只能理論聯(lián)系實(shí)際,客觀上就鍛煉了學(xué)生的思維能力。
三、轉(zhuǎn)變教學(xué)理念更新教學(xué)方法
傳統(tǒng)的教學(xué)模式只是單一的知識(shí)之間的傳授,這種教學(xué)模式顯然已經(jīng)不能適應(yīng)新課程的要求了。那么,在教學(xué)中如何體現(xiàn)新的教學(xué)理念呢?一方面,教師在與學(xué)生的交流互動(dòng)中要注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力以及獨(dú)立思考的能力,提高他們的思維能力。另一方面,要豐富學(xué)生的學(xué)科知識(shí),只有具備了扎實(shí)的理論知識(shí)才能不斷提高創(chuàng)新能力,達(dá)到舉一反三的目的。另外老師也要加強(qiáng)專業(yè)修養(yǎng),豐富專業(yè)學(xué)識(shí),時(shí)刻關(guān)注最新的學(xué)科成果以及相關(guān)聯(lián)的旁支學(xué)科的最新進(jìn)展情況,只有站在了時(shí)代的最前沿,才能教出更具創(chuàng)造力,更有競(jìng)爭(zhēng)力的學(xué)生。教師應(yīng)建議學(xué)生多讀物理學(xué)學(xué)術(shù)論文、物理著作等。這些專業(yè)的文著能讓你扎實(shí)基礎(chǔ),廣開思路,獲得更加靈活的研究方法。
四、培養(yǎng)學(xué)生興趣
【摘 要】在現(xiàn)代生產(chǎn)力加速發(fā)展的實(shí)踐過程中,科學(xué)研究起著不可估量的巨大影響。 而哲學(xué)是人類認(rèn)知世界、對(duì)現(xiàn)有世界進(jìn)行改造的方法論之總結(jié)。在研究裂紋傳播的分子動(dòng)力學(xué)研究過程中,只有以哲學(xué)觀點(diǎn)為指導(dǎo),才能夠揭示材料中斷裂的機(jī)理與規(guī)律,預(yù)測(cè)發(fā)展規(guī)律,幫助工業(yè)工程師調(diào)控材料,從而減少斷裂事故的出現(xiàn)。
關(guān)鍵詞 哲學(xué);裂紋傳播;方法
回顧人類的發(fā)展過程,哲學(xué)先于科學(xué)發(fā)展,可以說,哲學(xué)是科學(xué)的源頭和母親,科學(xué)只是哲學(xué)的一個(gè)支派。如何才能在自然科學(xué)發(fā)展的同時(shí)保持人類社會(huì)與自然的平衡,這需要哲學(xué)思想的指導(dǎo)。[1]
恩格斯曾經(jīng)說過“無論自然科學(xué)家采用什么樣的態(tài)度,他們還得受哲學(xué)的支配”[2],對(duì)于物理學(xué)而言,研究自然界和人類社會(huì)生產(chǎn)和生活中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和發(fā)展規(guī)律,只是哲學(xué)中的一部分。
哲學(xué)提供了正確的世界觀和自然科學(xué)發(fā)展的指導(dǎo)思想。回看物理學(xué)發(fā)展歷史,出現(xiàn)了一系列的關(guān)于主體對(duì)客觀世界認(rèn)識(shí)出現(xiàn)偏差的情況,究其原因無不都是哲學(xué)思想出現(xiàn)了偏差。哲學(xué)作為方法論,在科研活動(dòng)過程中不斷指導(dǎo)科學(xué)家去進(jìn)行科研活動(dòng)。[3]
本文將結(jié)合經(jīng)歷的科研活動(dòng)本身,在研究和實(shí)踐活動(dòng)自己的一些哲學(xué)思考做歸納總結(jié),這樣,能夠更好的指導(dǎo)更深層次科研活動(dòng)的展開。
1 論文的選題始于問題,來源于實(shí)踐,立足于各學(xué)科之間的接觸點(diǎn)
自然辯證法中講到科學(xué)研究要始于問題,而問題的來源是從實(shí)踐中得來的,離開了客觀存在事實(shí),脫離了實(shí)踐,也就無從引出問題。經(jīng)過周密的調(diào)研,我發(fā)現(xiàn):斷裂是材料或構(gòu)件中非常嚴(yán)重的失效方式,在非常多的情況下,都能造成災(zāi)難性的可怕后果。因此,我選定裂紋擴(kuò)展研究作為自己的研究方向,研究材料中斷裂的機(jī)理與規(guī)律,幫助工業(yè)工程師調(diào)控材料,從而減少斷裂事故的出現(xiàn)。
經(jīng)過進(jìn)一步的調(diào)研,我發(fā)現(xiàn):近幾年的研究結(jié)果表明,裂紋的前端是原子級(jí)的尖銳,因此新的研究方法需要建立在原子或分子尺度,這樣才能更好的發(fā)現(xiàn)材料斷裂問題的微觀機(jī)理。
我選取的研究?jī)?nèi)容涉及了物理學(xué)、材料學(xué)、機(jī)械工程、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、分子動(dòng)力學(xué)、計(jì)算軟件等多學(xué)科接觸的體系,這是近幾年新興的一個(gè)跨學(xué)科分支——“計(jì)算材料學(xué)”,而多學(xué)科之間相互接觸、融合正是適應(yīng)了現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展。在相互融洽的情況下,不同學(xué)科之間傳統(tǒng)的專業(yè)壁壘必將被人們所打破,使現(xiàn)代科學(xué)走上日益整體化的道路。
2 裂紋傳播與擴(kuò)展的分子動(dòng)力學(xué)研究中的哲學(xué)思考
2.1 構(gòu)建數(shù)學(xué)物理模型時(shí),要遵循哲學(xué)指導(dǎo)思想下的物質(zhì)統(tǒng)一性原理
在構(gòu)建物理模型過程中,需要遵循哲學(xué)指導(dǎo)思想下的物質(zhì)統(tǒng)一性,就可以合理地模擬物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。因此在建模時(shí),在空間中重復(fù)填充這些最基本單元,之后采用自然界共性所遵循的熵最大原理和能量最低原理,進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)弛豫,直到達(dá)到平衡狀態(tài),達(dá)到的平衡狀態(tài)就是單晶硅存在于自然界中的理想形態(tài)。
另一方面,作為研究主體的人類大腦和計(jì)算機(jī)運(yùn)算也具有物質(zhì)統(tǒng)一性。人類的大腦對(duì)外部的客觀實(shí)際進(jìn)行分析和總結(jié)概括,尋找事物的客觀規(guī)律;計(jì)算機(jī)通過人類的輸入建模獲得對(duì)客觀實(shí)物的認(rèn)識(shí),而后按照預(yù)定的設(shè)計(jì),模擬客觀事物的客觀規(guī)律,尋找規(guī)律性。因此,從功能上來講,計(jì)算機(jī)和人類大腦是統(tǒng)一的,都具備世界物質(zhì)的統(tǒng)一性。
2.2 裂紋擴(kuò)展過程中存在著矛盾的辯證關(guān)系
對(duì)于材料而言,強(qiáng)度和韌性之間存在著一定的內(nèi)在矛盾。提高大多數(shù)材料的強(qiáng)度時(shí),通常會(huì)導(dǎo)致材料脆性的增加,現(xiàn)行的辦法是根據(jù)不同材料在不同場(chǎng)合下的使用,在強(qiáng)度和韌性之間尋求一個(gè)最佳的匹配值。
通常以能量分析的方法,來研究裂紋擴(kuò)展的能量變化,裂紋擴(kuò)展要消耗的能量主要用于生成兩個(gè)新表面的能量和用于消耗變形功,通常把這部分的能量稱之為裂紋擴(kuò)展的阻力,這是事物本質(zhì)的屬性,反映了材料本身不想被分開的意愿。既然裂紋擴(kuò)展有阻力,那么只有當(dāng)外載提供足夠的動(dòng)力時(shí),裂紋的擴(kuò)展才有可能,這里面,裂紋擴(kuò)展的阻力和裂紋擴(kuò)展動(dòng)力是一對(duì)矛盾,這是裂紋擴(kuò)展前期的主要矛盾。裂紋擴(kuò)展后,此時(shí),存在的矛盾是諸因素對(duì)裂紋擴(kuò)展方向影響。
2.3 裂紋擴(kuò)展過程中,存在量變與質(zhì)變的辯證關(guān)系
應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子KⅠ的值隨著外載而變化,這是一種漸進(jìn)性的變化,反映了材料彈性的連續(xù)性。當(dāng)應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子KⅠ的值達(dá)到KⅠC時(shí),裂紋失穩(wěn)開始擴(kuò)展,材料彈性的連續(xù)性遭到破壞。KⅠ和KⅠC的關(guān)系可以看成是量變和質(zhì)變的辯證關(guān)系,當(dāng)外載逐漸增加時(shí),KⅠ隨之緩慢增加,裂紋擴(kuò)展的趨勢(shì)逐漸增強(qiáng),當(dāng)增加至KⅠC時(shí),此時(shí)體系內(nèi)的矛盾的主要方面是裂紋擴(kuò)展,這是KⅠ緩慢增加的必然結(jié)果。
可見,任何質(zhì)變的發(fā)生都是始于量變,量變是質(zhì)變的必要籌備,質(zhì)變是量變的必然結(jié)果,當(dāng)量變積累達(dá)到事物的度,質(zhì)變就出現(xiàn)了。
2.4 裂紋擴(kuò)展過程中,存在著結(jié)構(gòu)與功能的辯證關(guān)系
唯物辯證法認(rèn)為,結(jié)構(gòu)是物質(zhì)形態(tài)的普遍屬性,反映了事物內(nèi)部各種要素相互聯(lián)系與組織方式,我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),隨著KⅠ緩慢增加,裂紋前端原子鍵開始斷裂,為了抵制斷鍵影響,維持裂紋穩(wěn)定性,單晶硅材料自身通過原子鍵的旋轉(zhuǎn)和交換,形成了不同于原有六圓環(huán)結(jié)構(gòu)的圓環(huán)結(jié)構(gòu)。
在內(nèi)部和外部的關(guān)聯(lián)中,具備特定結(jié)構(gòu)的事物展現(xiàn)出來的配套能力稱為功能。我們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn),這些新的圓環(huán)結(jié)構(gòu)主要起到下面的作用:降低了裂紋前端的應(yīng)力集中,提升了裂紋擴(kuò)展的能量勢(shì)壘,延緩裂紋的擴(kuò)展。因此這些新的圓環(huán)結(jié)構(gòu)可以看成是材料自身所具備的自保護(hù)機(jī)制。
2.5 裂紋擴(kuò)展的分子動(dòng)力學(xué)模擬中體現(xiàn)著“原型”與“模型”之間的關(guān)系
我們的實(shí)驗(yàn)屬于模型實(shí)驗(yàn)中的物理模擬,因此,對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果必須要作出客觀的評(píng)價(jià),校正、補(bǔ)充或篩選模型,多次模擬,加以驗(yàn)證,直到獲得最真實(shí)的,能夠反映原型本質(zhì)屬性的模型,然后將模型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果合理地外推到原型中。
3 小結(jié)
綜上所述,在研究裂紋傳播的分子動(dòng)力學(xué)研究過程中,只有以哲學(xué)觀點(diǎn)為指導(dǎo),才能夠揭示材料中斷裂的機(jī)理與規(guī)律,預(yù)測(cè)發(fā)展規(guī)律,幫助工業(yè)工程師調(diào)控材料,從而減少斷裂事故的出現(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
[1]馬克思恩格斯全集:第一卷[M].121.