物理学作为研究其他自然科学不可缺少的基础,其长期发展形成的科学研究 方法 已广泛应用到各学科当中。下面是我为大家整理的物理学博士论文,供大家参考。
《 物理学在科技创新中的效用 》
摘要:论述了X射线的发现,不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大发现;半导体的发明,使微电子产业称雄20世纪,并促进信息技术的高速发展,物理学是计算机硬件的基础;原子能理论的提出,使原子能逐步取代石化能源,给人类提供巨大的清洁能源;激光理论的提出及激光器的发明,使激光在工农业生产、医疗、通信、军事上得到广泛应用;蓝光LED的发明,将点亮整个21世纪.事实告诉我们,是物理学推动科技创新,由此得出结论:物理学是科技创新的源泉.昭示人们,高校作为培养人才的场所,理工科要重视大学物理课程.
关键词:X射线;半导体;原子能;激光;蓝光LED;科技创新;大学物理
1引言
物理学是一门研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用以及最一般的运动规律的科学[1-3],其内容广博、精深,研究方法多样、巧妙,被视为一切自然科学的基础.纵观物理学发展历史可以发现:其蕴含的科学思维和科学方法能够有效促进学生能力的培养和知识的形成,同时,其每一次新的发现都会带动人类社会的科技创新和科技发展.正因如此,大学物理成为了高等学校理、工科专业必修的一门基础课程.按照 教育 部颁发的相关文件要求[4-5],大学物理课程最低学时数为126学时,其中理科、师范类非物理专业不少于144学时;大学物理实验最低学时数为54学时,其中工科、师范类非物理专业不少于64学时.然而调查显示,众多高校(尤其是新建本科院校)并没有严格按照教育部颁发的课程基本要求开设大学物理及其实验课程.他们往往打着“宽口径、应用型”的晃子,大幅压缩大学物理和大学物理实验课程的学时,如今,大学物理及其实验课程的总学时数实际仅为32-96学时,远远低于教育部要求的最低标准(180学时).试问这么少的课时怎么讲丰富、深奥的大学物理?怎么能够真正发挥出大学物理的作用?于是有的院、系要求只讲力学,有的要求只讲热学,有的则要求只讲电磁学,…面对这种情况,大学物理的授课教师在无奈状态下讲授大学物理.从《大学物理课程 报告 论坛》上获悉,这不是个别学校的做法,在全国具有普遍性.殊不知,力、热、光、电磁、原子是一个完整的体系,相互联系,缺一不可.这种以消减教学内容为代价,解决课时不足的做法,就如同削足适履,是对教育规律不尊重,是管理者思想意识落后的一种体现.本文且不论述物理学是理工科必修的一门基础课,只论及物理学是科技创新的源泉这一命题,以期提高教育管理者对大学物理课程重要性的认识.
2物理学是科技创新的源泉
且不说力学和热力学的发展,以蒸汽机为标志引发了第一次工业革命,欧洲实现了机械化;且不说库伦、法拉第、楞次、安培、麦克斯韦等创立的电磁学的发展,以电动机为标志引发了第二次工业革命,欧美实现了电气化.这两次工业革命没有发生在中国,使中国近代落后了.本文着重论述近代物理学的发展对科学技术的巨大推动作用,从而得出结论:物理学是科技创新的源泉.1895年,威廉•伦琴(WilhelmR魻ntgen)发现X射线,这种射线在电场、磁场中不发生偏转,穿透能力很强,由于当时不知道它是什么,故取名X射线.直到1912年,劳厄(MaxvonLaue)用晶体中的点阵作为衍射光栅,确定它是一种光波,波长为10-10m的数量级[6].伦琴获1901年诺贝尔物理学奖,他发现的X射线开创了医学影像技术,利用X光机探测骨骼的病变,胸腔X光片诊断肺部病变,腹腔X光片检测肠道梗塞.CT成像也是利用X射线成像,CT成像既可以提供二维(2D)横切面又可以提供三维(3D)立体表现图像,它可以清楚地展示被检测部位的内部结构,可以准确确定病变位置.当今,各医院都设置放射科,X射线在医学上得到充分利用.X射线的发现不仅对医学诊断有重大影响,还直接影响20世纪许多重大科学发现.1913-1914年,威廉•享利•布拉格(willianHenrgBragg)和威廉•劳仑斯•布拉格(WillianLawrenceBragg)提供布拉格方程[6,P140]2dsinα=kλ(k=1,2,3…)式中d为晶格常数,α为入射光与晶面夹角,λ为X射线波长.布拉格父子提出使用X射线衍射研究晶体原子、分子结构,创立了X射线晶体结构分析这一学科,布拉格父子获1915年诺贝尔物理学奖.当今,X射线衍射仪不仅在物理学研究,而且在化学、生物、地质、矿产、材料等学科得到广泛应用,所有从事自然科学研究的科研院所和大多数高等学校都有X射线衍射仪,它是研究物质结构的必备仪器.1907年,威廉•汤姆孙(W•Thomson)发现电子,电子质量me=9.11×10-31kg,电子荷电e=-1.602×10-19C.电子的荷电性引发了20世纪产生革命.1947年,美国的巴丁、布莱顿和肖克利研究半导体材料时,发现Ge晶体具有放大作用,发明了晶体三极管,很快取代电子管,随后晶体管电路不断向微型化发展.1958年,美国的工程师基尔比制成第一批集成电路.1971年,英特尔公司的霍夫把计算机的中央处理器的全部功能集成在一块芯片上,制成世界上第一个微处理器.80年代末,芯片上集成的元件数已突破1000万大关.微电子技术改变了人类生活,微电子技术称雄20世纪,进入21世纪微电子产业仍继续称雄.到各个工业区看看,发现电子厂比比皆是,这真是小小电子转动了整个地球啊!电子不仅具有荷电性,还具有荷磁性.
1925年,乌伦贝克—哥德斯密脱(Uhlenbeck-Goudsmit)提出自旋假说,每个电子都具有自旋角动量S轧,它在空间任意方向上的投影只可能取两个数值,Sz=±h2;电子具有荷磁性,每个电子的磁矩为MSz=芎μB(μB为玻尔磁子)[7].电子的荷磁性沉睡了半个多世纪,直到1988年阿贝尔•费尔(AlberFert)和彼得•格林贝格尔(PeterGrünberg)发现在Fe/Cr多层膜中,材料的电阻率受材料磁化状态的变化呈显著改变,其机理是相临铁磁层间通过非磁性Cr产生反铁磁耦合,不加磁场时电阻率大,当外加磁场时,相邻铁磁层的磁矩方向排列一致,对电子的散射弱,电阻率小.利用磁性控制电子的输运,提出巨磁电阻效应(giantmagnetoresistance,GMR),磁电阻MR定义MR=ρ(0)+ρ(H)ρ(0)×100%式中ρ(0)为零场下的电阻率,ρ(H)为加场下的电阻率[8].GMR效应的发现引起科技界强烈关注,1994年IBM公司依据巨磁电阻效应原理,研制出“新型读出磁头”,此前的磁头是用锰铁磁体,磁电阻MR只有1%-2%,而新型读出磁头的MR约50%,将磁盘记录密度提高了17倍,有利于器件小型化,利用新型读出磁头的MR才出现 笔记本 电脑、MP3等,GMR效应在磁传感器、数控机库、非接触开关、旋转编码器等方面得到广泛应用.阿尔贝?费尔和彼得?格林贝格尔获2007年诺贝尔物理学奖.1993年,Helmolt等人[9]在La2/3Ba1/3MnO3薄膜中观察到MR高达105%,称为庞磁电阻(Colossalmagnetoresistance,CMR),钙钛矿氧化物中有如此高的磁电阻,在磁传感、磁存储、自旋晶体管、磁制冷等方面有着诱人的应用前景,引起凝聚态物理和材料科学科研人员的极大关注[10-12].然而,CMR效应还没有得到实际应用,原因是要实现大的MR需要特斯拉量级的外磁场,问题出在CMR产生的物理机制还没有真正弄清楚.1905年,爱因斯坦提出[13]:“就一个粒子来说,如果由于自身内部的过程使它的能量减小了,它的静质量也将相应地减小.”提出著名的质能关系式△E=△m莓C2式中△m.表示经过反应后粒子的总静质量的减小,△E表示核反应释放的能量.爱因斯坦又提出实现热核反应的途径:“用那些所含能量是高度可变的物体(比如用镭盐)来验证这个理论,不是不可能成功的.”按照爱因斯坦的这一重大物理学理论,1938年物理学家发现重原子核裂变.核裂变首先被用于战争,1945年8月6日和9日,美国对日本的广岛和长崎各投下一颗原子弹,迫使日本接受《波茨坦公告》,于8月15日宣布无条件投降.后来原子能很快得到和平利用,1954年莫斯科附近的奥布宁斯克原子能发电站投入运行.2009年,美国有104座核电站,核电站发电量占本国发电总量的20%,法国有59台机组,占80%;日本有55座核电站,占30%.截至2015年4月,我国运行的核电站有23座,在建核电站有26座,产能为21.4千兆瓦,核电站发电量占我国发电总量不足3%,所以我国提出大力发展核电,制定了到2020年核电装机总容量达到58千兆瓦的目标.核能的利用,一方面减少了化石能源的消耗,从而减少了产生温室效应的气体———二氧化碳的排放,另一方面有力地解决能源危机.利用海水中的氘和氚发生核聚变可以产生巨大能量,受控核聚变正在研究中,若受控核聚变研究成功将为人类提供取之不尽用之不竭的能量.那时,能源危机彻底解除.
20世纪最杰出的成果是计算机,物理学是计算机硬件的基础.从1946年计算机问世以来,经历了第一至第五代,计算机硬件中的电子元件随着物理学的进步,依次经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路;主存储器用的是磁性材料,随着物理学的进步,磁性材料的性能越来越高,计算机的硬盘越来越小.近日在第十六届全国磁学和磁性材料会议(2015年10月21—25日)上获悉,中科院强磁场中心、中科院物理所等,正在对斯格明子(skyrmions)进行攻关,斯格明子具有拓扑纳米磁结构,将来的笔记本电脑的硬盘只有花生大小,ipod平板电脑的硬盘缩小到米粒大小.量子力学催生出隧道二极管,量子力学指导着研究电子器件大小的极限,光学纤维的发明为计算机网络提供数据通道.
1916年,爱因斯坦提出光受激辐射原理,时隔44年,哥伦比亚大学的希奥多•梅曼(TheodoreMaiman)于1960制成第一台激光器[14].由于激光具有单色性好,相干性好,方向性好和亮度高等特点,在医疗、农业、通讯、金属微加工,军事等方面得到广泛应用.激光在其他方面的应用暂不展开论述,只谈谈激光加工技术在工业生产上的应用.激光加工技术对材料进行切割、焊接、表面处理、微加工等,激光加工技术具有突出特点:不接触加工工件,对工件无污染;光点小,能量集中;激光束容易聚焦、导向,便于自动化控制;安全可靠,不会对材料造成机械挤压或机械应力;切割面光滑、无毛刺;切割面细小,割缝一般在0.1-0.2mm;适合大件产品的加工等.在汽车、飞机、微电子、钢铁等行业得到广泛应用.2014年,仅我国激光加工产业总收入约270亿人民币,其中激光加工设备销售额达215亿人民币.
2014年,诺贝尔物理学奖授予赤崎勇、天野浩、中山修二等三位科学家,是因为他们发明了蓝色发光二极管(LED),帮助人们以更节能的方式获得白光光源.他们的突出贡献在于,在三基色红、绿、蓝中,红光LED和绿光LED早已发明,但制造蓝光LED长期以来是个难题,他们三人于20世纪90年代发明了蓝光LED,这样三基色LED全被找到了,制造出来的LED灯用于照明使消费者感到舒适.这种LED灯耗能很低,耗能不到普通灯泡的1/20,全世界发的电40%用于照明,若把普通灯泡都换成LED灯,全世界每个节省的电能数字惊人!物理学研究给人类带来不可估量的益处.2010年,英国曼彻斯特大学科学家安德烈•海姆(AndreGeim)和康斯坦丁•诺沃肖洛夫(Kon-stantinNovoselov),因发明石墨烯材料,获得诺贝尔物理学奖.目前,集成电路晶体管普遍采用硅材料制造,当硅材料尺寸小于10纳米时,用它制造出的晶体管稳定性变差.而石墨烯可以被刻成尺寸不到1个分子大小的单电子晶体管.此外,石墨烯高度稳定,即使被切成1纳米宽的元件,导电性也很好.因此,石墨烯被普遍认为会最终替代硅,从而引发电子工业革命[14].2012年,法国科学家沙吉•哈罗彻(SergeHaroche)与美国科学家大卫•温兰德(DavidJ.win-land),在“突破性的试验方法使得测量和操纵单个量子系统成为可能”.他们的突破性的方法,使得这一领域的研究朝着基于量子物理学而建造一种新型超快计算机迈出了第一步[16].
2013年,由清华大学薛其坤院士领衔、清华大学物理系和中科院物理研究所组成的实验团队从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.早在2010年,我国理论物理学家方忠、戴希等与张首晟教授合作,提出磁性掺杂的三维拓扑绝缘体有可能是实现量子化反常霍尔效应的最佳体系,薛其坤等在这一理论指导下开展实验研究,从实验上首次观测到量子反常霍尔效应.我们使用计算机的时候,会遇到计算机发热、能量损耗、速度变慢等问题.这是因为常态下芯片中的电子运动没有特定的轨道、相互碰撞从而发生能量损耗.而量子霍尔效应则可以对电子的运动制定一个规则,电子自旋向上的在一个跑道上,自旋向下的在另一个跑道上,犹如在高速公路上,它们在各自的跑道上“一往无前”地前进,不产生电子相互碰撞,不会产生热能损耗.通过密度集成,将来计算机的体积也将大大缩小,千亿次的超级计算机有望做成现在的iPad那么大.因此,这一科研成果的应用前景十分广阔[17].物理学的每一个重大发现、重大发明,都会开辟一块新天地,带来产业革命,推动社会进步,创造巨大物质财富.纵观科学与技术发展史,可以看出物理学是科技创新的源泉.
3结语
论述了X射线,电子、半导体、原子能、激光、蓝光LED等的发现或发明对人类进步的巨大推动作用,自然得出结论,物理学是科技创新的源泉.打开国门看一看,美国的著名大学非常注重大学物理,加州理工大学所有一、二年级的公共物理课程总学时为540,英、法、德也在400-500学时[18].国内高校只有中国科学技术大学的大学物理课程做到了与国际接轨,以他们的数学与应用数学为例,大一开设:力学与热学80学时,大学物理—基础实验54学时;大二开设:电磁学80学时,光学与原子物理80学时,大学物理—综合实验54学时;大三开设:理论力学60学时,大学物理及实验总计408学时.在大力倡导全民创业万众创新的今天,高等学校理所应当重视物理学教学.各高校的理工科要按照教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导委员会颁发的《非物理类理工学科大学物理课程/实验教学基本要求》给足大学物理课程及大学物理实验课时.
参考文献:
〔1〕祝之光.物理学[M].北京:高等教育出版社,2012.1-10.
〔2〕马文蔚,周雨青.物理学教程[M].北京:高等教育出版社,2006.I-V1.
〔3〕倪致祥,朱永忠,袁广宇,黄时中,大学物理学[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2005.前言.
〔4〕教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会.非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求[J].物理与工程,2006,16(5)
〔5〕教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会.非物理类理工学科大学物理实验课程教学基本要求[J].物理与工程,2006,16(4):1-3.
〔6〕姚启钧,光学教程[M].北京;高等教育出版社,2002.138-139.
〔7〕张怪慈.量子力学简明教授[M].北京:人民教育出版社,1979.182-183.
〔8〕孙阳(导师:张裕恒).钙钛矿结构氧化物中的超大磁电阻效应及相关物性[D].中国科学技术大学,2001.10-11.
《 应用物理学专业光伏技术培养方案研究 》
一、开设半导体材料及光伏技术方向的必要性
由于我校已经有材料与化学工程学院,开设了高分子、化工类材料、金属材料等专业,应用物理、物理学专业的方向就只有往半导体材料及光伏技术方向靠,而半导体材料及光伏技术与物理联系十分紧密。因此,我们物理系开设半导体材料及光伏技术有得天独厚的优势。首先,半导体材料的形成原理、制备、检测手段都与物理有关;其次,光伏技术中的光伏现象本身就是一种物理现象,所以只有懂物理的人,才能将物理知识与这些材料的产生、运行机制完美地联系起来,进而有利于新材料以及新的太阳能电池的研发。从半导体材料与光伏产业的产业链条来看,硅原料的生产、硅棒和硅片生产、太阳能电池制造、组件封装、光伏发电系统的运行等,这些过程都包含物理现象和知识。如果从事这个职业的人懂得这些现象,就能够清晰地把握这些知识,将对行业的发展起到很大的推动作用。综上所述,不仅可以在我校的应用物理学专业开设半导体材料及光伏技术方向,而且应该把它发展为我校应用物理专业的特色方向。
二、专业培养方案的改革与实施
(一)应用物理学专业培养方案改革过程
我校从2004年开始招收应用物理学专业学生,当时只是粗略地分为光电子方向和传感器方向,而课程的设置大都和一般高校应用物理学专业的设置一样,只是增设了一些光电子、传感器以及控制方面的课程,完全没有自己的特色。随着对学科的深入研究,周边高校的互访调研以及自贡和乐山相继成为国家级新材料基地,我们逐步意识到半导体材料及光伏技术应该是一个应用物理学专业的可持续发展的方向。结合我校的实际情况,我们从2008年开始修订专业培养方案,用半导体材料及光伏技术方向取代传感器方向,成为应用物理学专业方向之一。在此基础上不断修改,逐步形成了我校现有的应用物理专业的培养方案。我们的培养目标:学生具有较扎实的物理学基础和相关应用领域的专业知识;并得到相关领域应用研究和技术开发的初步训练;具备较强的知识更新能力和较广泛的科学技术适应能力,使其成为具有能在应用物理学科、交叉学科以及相关科学技术领域从事应用研究、教学、新技术开发及管理工作的能力,具有时代精神及实践能力、创新意识和适应能力的高素质复合型应用人才。为了实现这一培养目标,我们在通识教育平台、学科基础教育平台、专业教育平台都分别设有这方面的课程,另外还在实践教育平台也逐步安排这方面的课程。
(二)专业培养方案的实施
为了实施新的培养方案,我们从几个方面来入手。首先,在师资队伍建设上。一方面,我们引入学过材料或凝聚态物理的博士,他们在半导体材料及光伏技术方面都有自己独到的见解;另一方面,从已有的教师队伍中选出部分教师去高校或相关的工厂、公司进行短期的进修培训,使大家对半导体材料及光伏技术有较深的认识,为这方面的教学打下基础。其次,在教学改革方面。一方面,在课程设置上,我们准备把物理类的课程进行重新整合,将关系紧密的课程合成一门。另一方面,我们将应用物理学专业的两个方向有机地结合起来,在光电子技术方向的专业课程设置中,我们有意识地开设了一些课程,让半导体材料及光伏技术方向的学生能够去选修这些课程,让他们能够对光伏产业的生产、检测、装备有更全面的认识。最后,在实践方面。依据学校资源共享的原则,在材料与化学工程学院开设材料科学实验和材料专业实验课程,使学生对材料的生产、检测手段有比较全面的认识,并开设材料科学课程设计,让学生能够把理论知识与实践联系起来,为以后在工作岗位上更好地工作打下坚实的基础。
三、 总结
半导体材料及光伏行业是我国大力发展的新兴行业,受到国家和各省市的大力扶持,符合国家节能环保的主旋律,发展前景十分看好。由于我们国家缺乏这方面的高端人才和行业指挥人,在这个行业还没有话语权。我们的产品大都是初级产品或者是行业的上游产品,没有进行深加工。目前行业正处在发展的困难时期,但也正好为行业的后续发展提供调整。只要我们能够提高技术水平和产品质量,并积极拓展国内市场,这个行业一定会有美好的前景。要提高技术水平和产品质量,就需要有这方面的技术人才,而高校作为人才培养的主要基地,有责任肩负起这个重任。由于相关人才培养还没有形成系统模式,这就更需要高校和企业紧密联系,共同努力,为半导体材料及光伏产业的人才培养探索出一条可持续发展的光明大道,也为我国的新能源产业发展做出自己的贡献。
有关物理学博士论文推荐:
1. 有关物理学论文
2. 物理学论文范文
3. 物理学论文
4. 物理学教学专业毕业论文
5. 物理学实验本科毕业论文
6. 物理学本科毕业论文
物理是研究物质质量结构、物质相互作用和运动规律的自然科学,我整理了,欢迎阅读!
基于计算流体力学的风机数值模拟
随着国民经济的的不断进步和发展,风机的产生在国民经济的生产发展中起到很大的促进作用,以下是我蒐集整理的一篇探究计算流体力学的风机数值模拟的论文范文,供大家阅读参考。
摘要:风机是在国民经济发展的各个部门都被广泛使用的机器,通常在冶金、石油、化工、纺织、电力、轻工等工矿业较为广泛,在这些部门生产发展中起到很大的帮助作用,随着计算机软硬体的发展水平的提高,应用计算流体力学软体可以对风机进行数值模拟和分析,为深入了解和分析风机数值带来巨大便利,利用数值方法通过计算机求解描述流体运动的控制方程,揭示流体运动的物理规律,进而得出风机的工作原理,本文同过对计算流体力学进行分析,解析出风机的数值模拟,不断完善发展风机技术。
关键词:计算流体力学;风机;数值模拟;发展前景
引言
随着国民经济的的不断进步和发展,风机的产生在国民经济的生产发展中起到很大的促进作用,风机将随着时代的发展,不断更新技术研究,从而能够更好的适应经济发展的需要,传统的风机设计,人们仅靠试验取得资料和经验公式,试验发现问题,改进设计。但由于试验研究方法受到各种条件的限制,很多模拟引数的测量受到很多不良因素的影响,给测量结果带来很大的困难,很容易降低风机数值的实用性,对风机数值测量的误差加大。而现阶段,由于科学技术的不断发展,利用商业CFD软体对风机的全三维流场进行模拟已越来越普遍,也就是利用计算流体力学对风机进行数值模拟的研究,给数值模拟工作带来了很大的便利,通过对计算结果进行了分析,模拟结果有助于理解风机内部的流动规律。
1 计算流体力学的概念分析
计算流体力学putational Fluid Dynamics,简称CFD起源于20世纪60年代,当时的学科兴起跟计算机的技术发展有很大关系,随着人们对其不断的发展和研究,计算流体力学已经被广泛的应用,各种商品化的CFD通用性软体开始应用这类力学研究,同时更是对很多工业领域的生产发展起到很大的作用,计算流体力学以计算机为基础,利用数值的方法进行对流体力学各类问题的研究和模拟,主要在离散格式、湍流模型与网格生成等方面进行相对的数值试验、计算机模拟和分析研究,利用计算流体力学研发出得CFD技术,不仅极大的克服了传统流体力学中不完善的问题,而且还在应用领域得以全面的扩大,很多核能、化工、建筑等领域都有其力学的涉略。风机在以上领域也有其所用之处,为此,计算流体力学对风机的设计和研究也有很大的作用。
2 风机的数值模拟分析
众所周知,风机的国民经济发展的重要工具,其在对生产过程中发出的大量溼、热、工业粉尘、甚至有害气体和蒸汽都有着有效的防护和净化处理的作用,同时还能回收再利用,有效的对资源进行合理的分配整合,其中风机在纺织业的作用较为突出,络筒机的离心风机提供了吸纱的作用,不仅可以免去资源浪费,还能减少纺纱机的能源消耗,有效的提高纺纱质量,具有更多的促进作用。在工业发展中,风机从节能、降低噪声污染的角度来说,尤其更大的促进作用,因此在风机的设计原理上,更多的要注重高效率,但就目前市面上的风机产品,可谓参差不齐,很多规格和品种配套性极差,为此在工业应用上也受到了很大的影响,需要对已有的风机进行改造,数字模拟其实是以电子计算机为工具,把数学模型蕴藏的定量关系展示出来,利用计算流体力学对风机的复杂流动问题的模拟计算,通过数值离散求解流体运动方程,揭示风机流体机理和流动规律,从而研制出新的风机设计,使整个产品从开发到运用都能够达到更为经济和省时的作用。
3 基于计算流体力学的风机数值模拟的应用
利用计算流体力学来研究风机的数值模拟,这种方法对风机的设计提供更为依据原理,对风机的不断完善起到促进作用,其应用范围很广,例如:通过对地铁专用轴流风机的设计来说,这类风机主要应用在地铁车站和隧道区间内,因其受都流量大、压头高和功率大等特点的制约,试验成为了地铁轴流风机的设计检验的一般途径,但是却在人力物力上有极大的消耗,造成设计成本的浪费。为了克服这一弊端,采用计算流体力学的原理,对地铁轴流风机采用进行数值模拟,主要是对地铁轴流风机在不同转速和安装角度进行模拟,通过得出的最后结果进行指导设计方案,并将模拟结果与厂家的试验资料作了对比,酌情查处风机是否有需要改动之处,从而提高风机的设计效率,具有明显的应用价值和经济效益。
4结论
以上对计算流体力学的风机数值模拟的分析和研究,计算流体力学不仅是对风机的设计有很大的促进作用,更大的提高风机的设计效率,随着科学技术的进步,其作用会越来越大,充分了的利用计算机和数值数学的结合,对流体力学的各类问题进行数值试验、计算机模拟和分析研究,以解决实际问题。从而有助于人们对风机的构造设计进行深入了解和不断完善,依靠合理的计算来优化风机的设计技术,计算流体力学不仅是科学技术革新的依据,更是极大满足了国民经济发展的需要,计算流体力学进行对风机数值模拟的技术研究,更是对设计高效率的风机具有重大意义。
参考文献
[1]黄其柏.离心风机旋转频率噪声的理论与声辐射特性研究[D].西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协年学术年会文集,2009.
[2]姚巨集,王大枚,雷丛林.浅圆仓五种机械通风方式比较试验[D].中国粮油学会第二届学术年会论文选集综合卷,2010.
[3]刘长生,刘玉山,李尚.高大平房仓机械通风对比试验报告[D].全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协学术年会论文集上,2010.
点选下页还有更多>>>
心理学作为一门公共课程,其实用性非常强,对于学生心理健康发展进而提升其心理素质有着非常重要的辅助作用。下面是我给大家推荐的,希望大家喜欢!
《有效教育七要素的心理学分析及思考》
关键词:有效教学;七要素;心理学
摘要:EEPO有效教育提出“看、听、想、讲、做、动、静”七个学习要素,这也是教师在教学过程中经常用到的七种学习要素。其中每种要素本质上都属于一种人的心理过程,它们遵循着各自的心理学规律;各要素之间也是相互联络、相互促进的。若教师能正确认识并掌握它们的规律,将使教学变得更为有效。笔者尝试结合具体的教学案例从心理学方面对此七要素进行分析。
一、对“看”、“听”的心理学分析
“看”、“听”在心理学上属知觉范畴,因为知觉可分为视知觉、听知觉、触知觉等。知觉具有选择性,所以人的“看”、“听”是具有选择性的。故在教学中教师也能使学生在“看”、“听”的学习过程中做出选择.而且是有效的选择。知觉的选择性是由各种客观原因如事物的作用强度、活动性、对比以及知觉物件所处外界条件的特点等和主观原因人的态度、需要、兴趣、知识经验以及知觉物件对生活实践的意义等决定的。具体来说,教学中学生对“看”、“听”的有效选择主要是由教师正确、有效的指点和引导,学生已有的经验和知识,学生的认知、学习方法和习惯所决定的。学生要对“看”、“听”的资讯进行有效选择离不开教师有效、正确的指导,教师指导时要有目的、有选择性地教会学生怎样去有效地接收资讯目的要明确、选择要关键。教师要做到这一点,就必须熟悉教学内容,更重要的是要了解学生已有的知识经验和他们的认知、学习习惯和学习方法。另一方面,学生对资讯有效、有选择性地接收也取决于学生的已有知识、经验和学习的方法、习惯。学生的已有知识和经验主要来自于以往所学和亲身经历过、听说过的事件。对于小学生而言。他们认知的有效方法和习惯莫过于直观、简单、形象、生动、有趣的事物。所以,直观教学是小学阶段常用的教学方法之一,其中包括了语言直观、实物直观、图形直观等。例如:教学“平行与平移”时,教师可指导学生观察课本上的“双杠”插图并且举出一些生活中的例子联想来说明什么是“平行”比如“铁路的两根铁轨”、“斑马线”等。因为铁轨、斑马线等四年级的学生一般都已经认识。所以通过这样的图形和语言,利用学生的已有知识和经验就能让学生很好地理解和掌握知识,从而达到有效教学的目的。
二、“想”包括思维和想象等心理活动
思维具有间接性、概括性。简单来说,思维就是对资讯的加工改造。因此思维也要以感性客观事物为基础。思维可分为:具体思维动作思维和形象思维、抽象思维形式思维和辩证思维。教学中。学生在有效地接收资讯的基础上,通过教师的有效指导,运用不同的思维方式学习,达到了有效教学的目的。以“平移与平行”这节课中的“试一试”2来说明,在此处用到了形式思维。所谓形式思维就是凭借概念,并按形式逻辑的规律而进行的一种思维。其过程为:概念一判断一推理。首先,通过有效的“听”、“看”,学生已经理解了“平移与平行”的概念,并且认识了平移前后的线条是互相平行的。接下来要让学生找出:“小鱼向右平移5格,平移前后小鱼图形--中的哪些线段是互相平行的?”在学生的脑中就会形成这样的一个推理过程:平移或平行概念-平移前后的线条是互相平行的判断-小鱼平移前后其相对应的线段也是平行的推理。通过这样的形式思维过程,学生便能很快得出答案了。又如,小学低年级学生在学习加减法时,常常用数手指头的方法,这就是一种动作思维。在讲故事的时候,讲故事者借助的便是形象思维。
想象,就是在头脑中创造新事物的形象,或者根据口头语言或文字的描述形成相应事物的形象的过程。学生在学习中发挥想象的关键在于脑中旧有表象的数量与质量。例如:学习《桂林山水》时,若课本上没有插图,学生要凭借文字的描述在脑中展开想象来形成桂林山水的形象,才能顺利地学习课文。虽然有些学生没有亲眼见过桂林山水,但在他们的脑中或多或少都存在关于青山、河流、小溪等表象,所以当他们读到文中关于描述桂林山水的文字时。脑中的这些表象便会自然再现,同时自觉地经过选择组合在一起形成一个学生“自认为”的桂林山水的形象。表象的数量越丰富.质量越好,形成的形象就越接近真实的桂林山水,反之就差得越远。学生在读课文时产生了再造想象,甚至创造想象。再造想象就是根据文字的描述在脑中再造出符合该物件的形象的心理过程。学生不但能如此,他们还把“桂林山水”的表象通过思维中分析与综合的作用与其他事物的表象结合在一起,在自己的脑中形成新事物的形象.这就产生了创造想象。想象能增加学生对学习的主动性甚至创造性,对学生的学习起积极的促进作用。
三、“讲”、“做”要以“看”、“听”、、“想”为基础
其实,“讲”、“做”是学习效果向教师、其他学生甚至学习者本人的一种资讯反馈,包括了知识运用能力、思维能力、语言表达能力等。“讲”的同时,一定要辅以有效的“听”。例如:教师让某学生归纳讲述某段文章的中心大意时,教师和其他学生要运用有效的“听”来接收资讯,才能知道该学生刚才所学知识的情况,以及他对知识的掌握程度。如果他讲得好,其他对这些知识掌握不全面的学生可以借此来补充自己的不足;如果他讲得不够全面,其他的学生可以通过“想”来为他补充完整。这样,便收到了互相学习、共同提高的效果。同样,做练习、讲评、讨论批改也是同一个道理,在此就不详论了。另外,教师亦可通过学生的反馈来调节教学的进度和方式。
四、以“动”和“静”的转换调节注意力
“动”、“静”的转换在课堂中是必要的。在课堂上,很多时候学生的学习是有意注意。而有意注意是一种有自觉目的、需要做一定意志上的努力的注意。小学生在有意注意下进行学习时注意稳定的程度较低,比不上无意注意的稳定性。因为无意注意是一种自然而然发生的、不需要做任何意志上的努力的注意。因此,若要实现教学有效性的最大化,就要进行“动”、“静”转换,以使学生注意的稳定性一直保持。以“平行与平稳”一课为例,在“静”时学生实现了对“平行”、“平移”的理解,接着教师可让学生“动”起来,让他们分“小组”试画出“平行线”,先自己画,再分4人小组讨论。然后请几名学生在黑板上演示,这样,学生的注意便能最大限度地保持稳定,使学习效果实现最大化。
“动”、“静”的转换要合理,特别要注意“动”、“静”的转换次数不宜过多。次数过多会适得其反,会分散学生对知识学习的注意力,从而使学习效果下降。在“静”的时候要提高学生注意稳定性的程度。如果学习的内容是较复杂、有逻辑、生动、多变化的,学生的注意力就会比较稳定和持久。例如,学生在一幅风景画上所能保持注意的时间的长度,远不如在一部电影上所能保持的时间长。另一方面,也可以利用学生的无意注意来提高注意的稳定程度。但无意注意既有有利的一面,也有不利的一面。周围嘈杂的声音,一些与学习无关但能引起学生注意的声音或事物都会分散学生的注意力,因此,学习应该尽量在一个安静简朴的环境中进行。反之,利用有利的一面可以提高注意的稳定性。首先,可以利用 *** 物的特点来吸引学生对教学内容的注意,例如:突然停止讲课,提高声调,加重语气,利用鲜明、直观生动的教具。其次,凡是与学生的爱好和知识经验有关的事物或给学生增加新知识的事物都能引起无意注意,这样能提高学生对学习内容的兴趣和注意,为利用有意注意深入学习做好基础,从而达到促进学生掌握知识的目的。
以上是笔者对“看、听、想、讲、做、动、静”这七个学习要素在心理学方面的简单分析,笔者相信,只要掌握了这七要素在学习中起作用的规律,并把它们有机结合起来运用,能提高教学的效果。
《高职院校教师职业压力现状调查及其对策研究》
摘 要:通过对本省几所高职院校教师群体的抽样调查,进行定量定性分析,深入了解高职院校教师职业压力的成因并对成因进行梳理、阐述,提出缓解职业压力的对策。
关键词:高职院校教师;职业压力;成因;对策
作者简介:杨志刚1973―,男,浙江海宁人,嘉兴职业技术学院人事处助理研究员,教育管理硕士,主要研究方向为高等教育管理人力资源开发与管理。
一、问题提出
在我国社会转型、高等教育改革全面推进中,高校教师面临着巨大的职业压力。有研究表明,教师职业是一个高压力职业,职业上的持久压力会严重影响教师的心理健康以及整个教育事业的发展。由此不仅会导致教育教学质量和效率的降低,还会对学生健康人格的形成产生不利影响。随着对教师整体水平要求的提高,教师的压力也在增大,而高等职业教育作为高等教育的“半壁江山”,已成为我国经济建设和社会发展的重要支柱。高职教育的迅速发展,既给广大高职教师带来前所未有的发展机遇,也带来了巨大的挑战。但是一直以来,我国教育界对从事基础教育的教师职业压力问题的研究较多,关注较多。但是专门针对高职院校教师的职业压力却研究不多。
教师职业压力有关研究始于20世纪70年代。此后,教师职业压力成为全世界的重要研究课题之一。教师职业压力对教师本人产生了巨大的影响。国内外大量研究表明,这种消极影响主要表现在心理、生理、行为三个方面。近年来,研究者们在对教师职业压力存在的普遍性和消极影响给予关注的同时,也对其压力源进行了探讨,教师职业压力主要来源于社会、学校、个人三个方面。而关于如何缓解教师职业压力的措施,需要社会、学校、教师个人三方面共同努力。
高校教师职业压力的概念[1]内涵十分丰富。学者基里亚克将其看做是“由高校教师意识到他们的工作状况对其自尊和健康构成威胁这一知觉过程而引起的消极情感体验”,也有研究者将高校教师压力定义为对高校教师个体要求与教师个体应付这些要求的能力不相符合的程度。还有的研究者认为高校教师职业压力是指教书育人这项工作对高校教师的要求超过了其个体要求水平及由此产生的焦灼不安等一系列不良情感体验。尽管上述对高校教师职业压力概念内涵的表述在语言上有所不同,但其共同点还是清晰的,即高校教师职业压力是指高校教师由于工作问题而产生的一种消极的紧张情绪。
根据高职教育特点,从教师在社会、职业生涯、学生管理面临的任务入手,通过对本省几所高职院校教师群体的抽样调查,进行定量定性分析,深入了解高职院校教师职业压力的成因并对成因进行梳理、阐述,提出缓解职业压力的对策。
点选下页还有更多>>>
教育心理学是研究人的心理与行为改变规律的科学,是心理科学的一个重要应用分支,学校情境中学与教的基本心理学规律是其研究的主要物件。下面是我为大家整理的教育心理学论文,供大家参考。
教育心理学论文范文一:后进生思想政治教育心理学论文
1运用思想政治教育心理学转化后进生的几点具体做法
1.1谈话法
谈话法是通过交谈有目的的了解谈话物件的思想和心理活动,找到其“后进”的主要原因,以便有针对性地确定教育方法。与后进生谈话首先要营造平等交谈的氛围,切莫教师一言堂,安静的聆听较之一味的说教更能让人开启心扉,触及心灵;其次,要善于把握谈话物件的心态和性格特征。利用其心态的变化因势利导,根据其性格特征确定谈话的态度、语气、表情和动作;最后,后进生或多或少会有自卑的心理,谈话中应多用安慰鼓励的话语,让其感到格外亲切知心,从而振奋精神积极向上。谈话法是其他思想政治教育心理学方法的基础,是取得后进生的信任和成功转化的有效方法,同时,也是一种耗时长、见效慢的方法,这就要求教师有足够的耐心和毅力,讲究语言的艺术,增强语言的感染力,用富有思想性和哲理性的语言转变思想上出现偏颇的暂时落后的学生。
1.2暗示法
暗示法是指教育者运用语言、行为或某种事物,比较含蓄间接地对教育物件施加影响的教育方法。对后进生运用暗示法时,首先要求暗示的实施者应具有较高的威望,要具有令人信服的人格力量。因为在他人暗示中,特别是语言暗示,暗示的效果很大程度上取决于暗示者在被暗示者心目中的威信。这就要求教师要选择恰当的时机进行暗示,在师生间建立一定的信任度后运用该方法;其次,要恰当运用暗示法的载体,做到“润物细无声”。教师可以从其优势领域中着手,并以此为切入点,为其营造良好的环境,创设能让其发挥自身优势的任务,鼓励其加以努力获取成功,从而体验成功的快乐,最终带动学习上的进步。例如,笔者曾有一个迷恋网路型的后进生,他是个电脑高手,利用这个特长,让其做院报的美编,在老师的信任和个人价值的实现中,终于戒除网瘾,成绩由不及格跨越至良好以上,最终顺利毕业。学生在积极的氛围中接受教育,易产生积极的心理倾向,达到积极暗示的目的。同时教师应该注意引导学生变消极的自我暗示为积极的自我暗示。望梅止渴是暗示的典型案例,这说明暗示的作用往往比直接劝说或指示或命令的作用大,教师可以把暗示法与谈话法相结合,定会起到事半功倍的效果。
1.3奖惩法
奖惩法即用强化的方法分化行为的正误,促进人的行为向更正确的方向活动。奖励可以激发人的潜能,惩罚可以校正人的错误,这是教师常用的两种强化手段,对于后进生尤为适用。在后进生的转化过程中,当发现她他的点滴改变时就要加以充分的表扬和肯定,一方面要使学生不断感到自己的努力是有效的,使其获得阶段性的成就感,增强其坚持下去的信心,另一方面还要为其设定一个又一个的短期目标,使学生知道自己的努力仍是不够的,还需继续加强努力。同时,当发现后进生有所松懈,在简单的任务前仍犹豫不前,不思进取时,则要实事求是地做出批评。在师生交往的过程中,由于教师的特殊身份和地位,教师在很大程度上决定学生如何解释和说明自己的学习成败。这就要求教师在后进生的转化过程中要科学奖惩,多给予激励性的评价,激发他们的动力和斗志,增添自豪感,不断发扬成绩,克服缺点,逐步跻身于先进行列。
1.4最佳心态教育法
最佳心态教育法即及时把握教育物件的心理变化,选择受教育者最佳的心理状态时进行教育。心理状态随着时间和空间的变化而变化,特别是绝大多数后进生有特殊的经历,当教师不了解这些学生的心理成因时,往往会表现出盲目性和情绪化的倾向,这往往使教育偏离正确的轨道,因此,教师应当全面掌握和分析后进生在不同时间、不同环境里的心理状态,根据其心理状态及时采用不同的内容和方式进行有针对性、时效性的教育。例如,笔者曾经历这样一个后进生,富家子弟,平日我行我素,当我得知其父因病突然去世时,担心其心理承受不住更无心学业,于是抓住时机,劝慰他的同时,鼓励其振作、担负起家庭的责任,结果从此他再没有不及格,学习成绩平稳上升,并顺利毕业。
2运用思想政治教育心理学转化后进生应注意的几个问题
2.1注意思想政治教育心理学方法与其他方法的结合
因为本文着重从心理学角度阐述,因此,不能取代其他转化后进生的方法,在实际工作中,应该注意多种方法的结合。比如;专业教育,养成教育,调动资源、形成合力等。
2.2注意思想政治教育心理学方法自身的综合性和灵活性应用
方法是受内容决定并为内容服务的,后进生的情况大多是复杂的,不能固定地、孤立地运用某一方法,而应灵活地综合运用或交替运用多种方法,从而发挥他们的整体效果,获得理想的效果。
2.3教育者本身应该克服常见的心理现象
比如首因效应、近因效应、晕轮效应、情绪的控制等等。实践证明,后进生的思想转化过程是一个十分艰难的复杂的过程,常常还会出现反复,需要一个较长的时间,教师必须要控制好自己的情绪,千万不能操之过急,以防事倍功半,半途而废。
教育心理学论文范文二:研究思想政治教育心理学论文
一、当前思想政治教育心理学研究的基本状况
现有的研究,大多以演绎和归纳两种方式为主要的手段对文献资料进行分析,理性思维和经验在其中起到了重要作用,一定程度上能体现研究物件的部分根本规律和共性与特性。但是,过多地依赖于这两种研究方法难免会对研究物件的特征概括不完全、不能充分发挥根本规律的功能,且较少对已有的研究成果和研究物件进行跟踪,实证的方法运用少,缺乏对教育现象的观察、实验、比较的研究。面对复杂多变的教育环境和教育物件的思想、心理状态,提出的对策方案缺乏可操作性。
二、思想政治教育心理学研究中存在的争议
思想政治教育心理学学科建立时间不长,在许多研究领域存在较多争议。
一是关于研究物件。学界普遍认同“思想政治教育心理学是应用心理学的原理和方法研究思想政治教育”,但对于研究物件未形成一致观点。主要观点概括为:
1研究教育过程中的心理现象的发生发展及其规律。胡凯指出“:以人们的思想行为形成和发展的规律以及依据这种规律对人们进行思想政治教育的规律作为研究物件”;王新山、王玉婷认为:“以思想政治教育活动中的心理现象及其特殊规律为研究物件”;乔立骐、梁丽萍认为:“研究思想政治教育过程中心理现象发生、发展及其规律。”笔者认为,如何把握一般心理过程来探究新的、更具实效性的思想政治教育模式是一个值得思考的问题。
2研究教育过程中的各种互动因素的心理特征和规律。施春华认为研究物件包括四个方面:社会环境、个体心理状况、教育内容和教育者的心理。针对第一种观点,本学科要特别注重研究如何根据人的心理规律来实现政治立场、思想观念和道德品质的转变和提高,若不能把握好“在思想政治教育框架中运用心理学理论和方法”这一基本原则,将很容易被认为是偷换普通心理学的概念、照搬其内容体系。第二种观点的范围更加宽广、全面,从某种意义上讲更有利于学科的内涵丰富、外延拓展。但可能会使研究范围泛化,致使学科边界模糊。现有研究表明,对于研究物件的阐述已经在对过程进行“心理分析”、“心理研究”上保持了原则性的统一,实现了对传统思想政治教育忽视教育物件和过程的突破。但是尚未形成定论,不够清晰、明确。
二是关于研究内容。主要包括:
1对思想政治教育过程的心理学研究。包括思想政治教育过程心理学原理和方法的研究,对心理环境、心理效应、心理机制与心理功能的研究。有学者认为,应根据思想政治教育的目的和任务,将思维、情绪、需要、动机等内容纳入研究内容,形成具有内在逻辑关系的知识体系。
2对思想政治教育参与者的心理学研究。致力于研究不同年龄阶段和职业类别教育物件的心理过程和个性心理特征、其形成发展的影响因素、差异性及其对教育过程和教育效果的影响,并在此基础上探寻针对性对策;研究教育者的角色定位、心理品质、能力结构的现状,提出相应的改善措施。学科的研究物件决定了其研究内容,上述研究内容符合学界对于本学科研究的普遍观点。但是一定程度上也表明思想政治教育心理学的研究内容没有切实地体现思想政治教育自身的特点和规律,甚至是简单地借用心理学的研究成果,学科界限比较模糊,不利于确立其学科地位。三是关于学科归属。由于与思想政治教育学和心理学具有牵丝挂藤的联络,学科归属问题一直存在争议。目前,代表性观点有:
1归属于思想政治教育学。王瑞雪从学科成立的背景、研究物件和对思想政治教育的作用等方面论述,认为应归属于思想政治教育学;也有学者从“心理学”为“思想政治教育”服务角度出发,论证其学术立场。
2归属于思想政治教育学和心理学的分支学科。此观点被普遍认同,因为学科交叉,兼具了两个学科的共同特点和性质。胡凯,王希永、杨芷英从思想政治教育学和心理学的关系分析,指出,一方面,必须遵循思想政治教育的目标、原则和内容,以思想政治教育为出发点对教育过程进行心理研究;另一方面,思想政治教育心理学研究的是人在思想政治教育过程中产生和发展的心理现象与特殊的心理规律,其范围包括在一般的心理现象和规律之中。明晰学科归属问题,是构建和研究思想政治教育心理学的逻辑起点。思想政治教育学科的发展重要动力是开展多学科的协同研究,但必须以明确的学科归属为前提。目前对此缺乏权威性的论证,致使学科体系和内容体系构建方面也颇有分歧:主要是“以思想政治教育学为纲”与“以心理学为纲”的对峙。需要不断深入研讨,推动其逐渐走向成熟。
三、思想政治教育心理学研究中存在的不足
思想政治教育心理学是新兴学科,困难和不足尤为突出。主要面临着一些在短时期难以得到完全解决的困境。
一是理论建构不完备。
1研究的基本范畴存在较大争议。学界普遍认同本学科研究的是思想政治教育活动过程中心理现象的发生、发展及其规律;也有学者从思想政治教育环境、相对主体、相对客体以及教育过程的心理研究来解释其研究范畴。
2学科归属问题存在较大争议。大多学者认为本学科具有思想政治教育学和心理学的部分共同的特点和内容,应归属于这两门学科的分支学科;也有学者认为,应该归属于思想政治教育学。
3学科体系建构存在较大争议。有学者从心理学的视角出发,主张以心理学的理论框架来构成学科体系;也有从影响思想政治教育实践的因素出发,主张以思想政治教育学为纲。
4学科理论整合程度不够。如何将思想政治教育学和心理学有机整合,构建特有的理论体系是一个现实难题。首先,对于二者在理论、方法上的联络和区别缺乏系统的论述,导致在理论建构过程中存在一定程度的含混不清、特色不够鲜明;其次,需要长期探索如何有效地将心理学的方法、工具应用于思想政治教育实践。
二是缺乏科学的正规化。具体表现在:
1在教育正规化上,在以思想政治教育心理学为指导实施教育活动过程中,教育者依然大量采用传统文字教育正规化,封闭、知识化、教条化以及一定程度的泛政治化,未能将心理健康教育的系统方法有效地应用于思想政治教育的全过程,未能实现相对主体同相对客体的良好互动;
2在研究正规化上,高校具有广泛的教育网路和丰富的研究资源,是思想政治教育心理学实践和研究的主要阵营,其主导型研究正规化是经典教育学正规化,以教育学、心理学、社会学以及伦理学等为主要理论资源,以演绎法和归纳法为主要思维特色。但是实证研究还不够,其广度和深度还不能适应现实社会的要求和学科自身发展的需求,有待进一步加强。
三是研究结构不够优化。
1相对主体业务素质有限、整体协作程度不够。缺乏既能熟练掌握和运用心理学系统理论知识、方法,又精通思想政治教育相关知识的复合型师资队伍;同时,研究者缺乏联络和沟通的氛围和平台,协作不够,致使研究力量分散,学术观点难以达成一致。
2相对客体覆盖面不够广泛。研究人群主要是高校学生,较少涉及不同年龄层和其他行业的群体。
3动态研究、对策性的研究有待加强。针对教育物件的心理发展和思想变化而进行的动态研究以及个案和小样本的长期、追踪研究相对薄弱;同时,用于解决教育过程中不断出现的新现象和新问题的可操作性、对策性研究有待加强。
4对教育过程本身及其影响因素的研究有待深入。当前,较多关注于从理论上探讨教育活动的实施方法和效果,一定程度上忽视了教育过程;对于思想政治教育参与者的心理功能开发、利用的研究鲜见,需要借鉴心理学的理论、方法和成果;此外,对于受教育者如何把在思想政治教育过程中获取的资讯外化为行为的研究少,不利于受教育者良好行为的强化与教育效果的反馈和改进。
四、对思想政治教育心理学研究的建议及展望
思想政治教育心理学的存在和发展具有重大现实意义,应该坚定发展的信心,攻坚克难。基于对现状和面临困境的理性分析,笔者对思想政治教育心理学未来的发展趋势进行初步展望。
第一,推进范畴及体系的理论完善和创新。对学科范畴及其体系进行理论创新的一个重要途径就是探索和提升一些新的范畴,使学科体系不断完善和充实。
1推进学科化建设。要创新理论体系,用思想政治教育的专业术语和话语体系从本学科研究的“用心理学的原理和方法研究思想政治教育”这一特殊领域中概括、提升和创新范畴,避免从心理学中简单照搬、机械拼接;要整合学科资源,借鉴心理学的理论与方法,从最新成果中提炼思想政治教育与心理学的结合点,如:以思想政治教育的接受心理为切入点,研究受教育者的需要、动机、情绪情感、态度和行为,探讨激发其兴趣的方法与对策。
2推进科学化建设。学科发展“科学化”的趋势要求教育过程更加关注对教育物件和教育过程的研究。以现实为基础,运用马克思主义的世界观和方法论,借鉴和运用心理学甚至自然科学的研究工具和方法分析教育现象,作出能准确反映思想政治教育心理学本质和规律的概括。
3推进现代化建设。以教育实践和理论研究并重的方式进行新的理论分析,对本质和规律进行前瞻性的概括,总结出预见性的理论和应对方法。对现有的正规化理论框架加以检验和论证,并根据思想政治教育实践和思想政治教育心理学的学科发展,以新的观点、范畴、原则加以补充;构建既能够充分反映科学发展的新成果和思想政治教育新理念,又适应时代发展、思想政治教育和心理健康教育新理念的学科理论体系。
第二,发展“人本”的研究正规化。正规化是学科共同体所拥有的共同的信念、遵循的一套共同的理论模型和解决问题的框架与方法。
1要坚持“以人为本”的理念。“以人为本”,是本学科逐步向科学化和时代化发展的必然趋势。人学正规化强调以人为本,在保证思想政治教育的意识形态性的同时又要教育物件生存方式的优化提升。在坚持用心理学的方法,对教育现象和事实进行客观、资料型分析的基础上,更加注重整体、系统的探究,重视受教育者的主体性,关注其心理特征和情感体验。
2要扩大研究物件的覆盖领域。研究的相对客体由以大学生为主,逐步涉及中学生、儿童、其他群体,如:少数民族地区、军队、企业、社群等群体。同时,群体与个体心理的比较研究,以及针对群体人际互动、集体意识的研究将受到重视。
第三,扩充套件新的载体和方法。
1在教育实践方面,探索公共、虚拟空间的运用。教育过程呈虚拟化和模糊化的发展趋势,要突破以学校教育为主的形式,加强公共环境的开发和利用;发挥现代资讯科技和大众传媒的作用,提高无意识教育和隐性教育的能力,强化互动性和渗透性。
2在研究方法方面,注重量与质的研究相结合。研究教育过程的构成要素、其相互关系及整体功能是思想政治教育心理学开展过程研究的起点。在用实证方法进行巨集观概括的同时,也要注重小样本、个案研究,进行深入、动态的跟踪。借鉴心理学、教育学、社会学等相关学科的实证研究范例的标准化工具、实验来研究心理学理论、方法与思想政治教育活动进行融合的具体途径;研究已有的教育模式的具体实施方案,并用代表性的资料和研究结果为参考对实际效果进行评估和验证。
第四,加强复合型的研究队伍建设。
1从长远来看,应当加强复合型人才的培训,针对研究者或教育者的实际情况,开展思想政治教育学科相关知识和心理学知识、操作技术的培训,使其在实际运用过程中既能够熟练掌握思想政治教育的相关理论和方法,同时又能够恰当地运用心理学的研究和心理健康教育、心理咨询等方法。
2从短期来看,在教育研究实践的过程中应该优化现有的人才结构,在思想政治教育队伍中引进心理学专业人才,实行专、兼、聘相结合的模式,组成专门的研究小组,在加大资讯交流、相互促进的同时也将大大提高效率,节约成本。
初中物理论文 通过初中的学习,我发现物理是一门很广阔的学科,它首先是拥有基本概念,然后到探究实验,最后应用到生活中,解释生活中的现象。下面有几个例子:例如, 一个物体在另一个物体表面运动时, 在两个物体接触面会产生一种阻碍运动的力叫摩擦力。例如:日常生活中汽车在公路上行驶是靠汽车轮胎与地面的摩擦力向前行进的。摩擦通常分为滑动摩擦、滚动摩擦和静摩擦几种。 我们知道踢出去的足球会慢慢停下来,是由于受到摩擦力的作用。木匠在把木板磨光滑的工作中,是用砂纸在木板上靠砂纸和木板产生的摩擦力将木板打磨平滑的; 汽车发动机靠与皮带的摩擦力将动能传给发电机发电;人们洗手时双手摩擦把手上的灰尘洗掉;洗衣机洗衣时转动使衣服和水产生摩擦;吃东西时牙齿和食物发生摩擦;用拖把擦地;用布擦桌子;用板擦擦黑板都会产生摩擦力。在我们的生活中只要物体相互接触且有相对运动或有相对运动趋势都会产生摩擦力。 影响摩擦力大小的两个因素: 1. 摩擦力的大小与接触面间的压力大小有关,接触面粗糙程度一定时,压力越大摩擦力越大。生活中我们有这样的常识,当自行车车胎气不足的时候,骑起来更费力一些。 2. 摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大。 如何增大摩擦力和减少摩擦力: 1. 物体的接解面越粗糙,摩擦力越大。比如鞋底和轮胎的花纹。汽车在路面行驶时,轮胎与粗糙的柏油路面接触,这样摩擦力就能增大。汽车行驶在雪、水的路面,摩擦力就会减小。所以雨、雪天就要注意安全。 2. 减小接触面间的粗糙程度; 风扇转轴要做得很光滑。钟表加油可以减少摩擦力,使走时更准确。滑冰场上,工作人员经常打扫冰面使它平整,可减少摩擦,加快滑冰的速度。 拔河比赛比的是什么?很多人会说:当然是比哪一队的力气大喽!实际上,这个问题并不那么简单。 对拔河的两队进行受力分析就可以知道,只要所受的拉力小于与地面的最大静摩擦力,就不会被拉动。因此,增大与地面的摩擦力就成了胜负的关键。首先,穿上鞋底有凹凸花纹的鞋子,能够增大摩擦系数,使摩擦力增大;还有就是队员的体重越重,对地面的压力越大,摩擦力也会增大。大人和小孩拔河时,大人很容易获胜,关键就是由于大人的体重比小孩大。 另外,在拔河比赛中,胜负在很大程度上还取决于人们的技巧。比如,脚使劲蹬地,在短时间内可以对地面产生超过自己体重的压力。再如,人向后仰,借助对方的拉力来增大对地面的压力,等等。其目的都是尽量增大地面对脚底的摩擦力,以夺取比赛的胜利。 通过以上的学习观察总结出,摩擦力的大小取决两物体压力和表面的粗糙程度。 又例如,有关光的反射,光是通过平面镜或其他不规则物体改变光的传播路径实现的, 光反射原理和规律:参考书本详细说明 应用:汽车后视镜、太阳灶、遥控器、自行车后灯可以参考上面两个例子,再举例子。 这是我学习初中物理所总结出的经验 ,它可能也高中物理学习必不可少的环节。相信我在物理学能越学越好,越学越有兴趣。
物理学是研究物质运动最一般的规律、物质基本结构及其相互作用的科学,我整理了初中物理科学论文,有兴趣的亲可以来阅读一下!
物理教学:坚持科学本质
摘要:阐述在物理教学中必须坚持科学本质教育,而不能把物理教学当做是知识的简单灌输和应试技巧的专门传授;以及在教学实践中如何对学生进行潜移默化的科学教育,提高学生科学素养,使学生形成科学的价值观和态度,使之受益终身。
关键词:物理;坚持;科学本质;学生;受益终身
物理学是研究物质运动最一般的规律、物质基本结构及其相互作用的科学,[1]是自然科学的重要组成部分。发展至今,物理学科既有悠久的科学史,又有飞速跃进的现代高科技;既与日常生活紧密联系,又饱含辨证唯物的科学思想;既有严格求实的科学实验,又有严密准确的逻辑推理。简而言之,物理的本质是科学,物理教学理所当然是科学的教育和探索,包括科学理论和技术﹑科学方法和思维﹑科学文化和人文精神等多方面的价值教学,而绝不是知识的简单灌输和应试技巧的专门传授。这是物理教学的基本原则。
国际应用物理联合会曾对20世纪物理教育进行了深刻的反思:“如果所有的学生都要学物理,那么物理教育的主要目标应该放在大多数的未来公民的兴趣和需要上,而不是放在将进一步学习物理而成为科学家或工程师的少数精英分子身上。如果物理教育是为更多学生的全面发展服务的,那就应当重视物理学家的工作成果在社会上、技术上的应用;重视物理学的哲学和物理学的历史;重视蕴含于我们文化之中的物理学方法;重视物理学家这个专业群体的特点,如支持、贡献社会的方式等。”[2]笔者在物理教学实践中也深深体会到:在课堂教学中立足于物理的科学本质教育,进行潜移默化的科学渗透,对于培养学生正确的科学思维、研究方法以及人生观、世界观的确立有着极其重要的作用;而学生正确的方法、信念、准则的形成和强化,又可以转化为学生学习物理的强大内驱力和坚实基础,进一步激发学生学习物理的兴趣和积极性,树立投身科学探究的伟大抱负。
一、以宝贵的科学精神感染人
著名物理学家钱三强先生在《物理学史》的序言中写到:“物理学发
展史是一块蕴藏着巨大精神财富的宝地,这块宝地很值得我们去开垦,这些精神财富很值得我们去发掘。”[3]在科学探索的进程中,并不总有认可、赞美,而是要能够承受来自舆论、宗教、传统观念各方面的压力。因此,伟大的科学家是有献身精神的。今天我们在赞叹伽里略的伟大,学习他的诸多理论时,更应该让学生感知伽里略用生命自由捍卫真理的勇气,理解到科学成功背后的艰辛,培养他们坚持真理的可贵信念和执着精神。
今天我们在广泛的应用电力,那么在学习“电磁感应”时,教师应该不失时机的讲述法拉第是怎样花费了十年的心血,经历了无数次的实验、失败、再实验、再失败的坎坷历程,终于首先发现了“电磁感应” 现象,开辟了人类应用电力的新纪元。从而让学生深刻体会到物理前辈不断求新探索,勇于自我反思,不屈不挠的惊人毅力,培养他们尊重失败、升华失败的科学态度和“从荆棘中收获科学成果”的坚强意志。
在物理学的发展过程中,科学是铁面无私的,科学研究是认真严谨的,但科学的发展和传续是温馨感人的,处处闪耀着“前人栽树,后人乘凉”的人性光环和崇高精神。正如牛顿所言:“如果说我比别人看的远些,那是因为我站在巨人的肩膀上”。在教学“开普勒三大定律”时,开普勒的伟大成就固然令人赞叹,但我们也应该让学生了解这一伟大成就背后的重要奠基人——第谷。第谷几十年如一日的持续观测,孜孜不倦的提高观测的精确性,实事求是的真实记录,最后在生命弥留之际,毫无保留的将全部珍贵的一手资料赠与开普勒。从第谷身上令学生深受感动的不仅是他求真务实的科学态度,更是他甘为人梯,默默奉献的伟大精神。
二、以辩证的科学思想启迪人
物理学科蕴含丰富的辨证唯物主义思想,在物理教学中渗透辩证的科学思想,可以潜移默化的启迪学生并使之:逐步认识到物理学理论的发展历程是动态发展的变化过程;切实体验到科学理论的不断进化、完善;深刻领悟到没有任何一个物理学理论可以被看作是最终完满的,人们在一定条件下的物理学认识只能是近似的、相对的。从而促使他们养成独立思考的习惯,提高认识科学问题的敏锐性和辩证性,使他们的思想沉浸在好奇之中,永不闭塞怀疑的目光。
三、以创新的科学思维塑造人
“授人以鱼,不如授人与渔”,正如著名数学家波利亚所说:“教师在课堂上讲什么当然重要,但学生想的是什么更为重要。思想应当是在学生的头脑中产生出来,教师要做一名真正的优秀的思想助产婆。”因此,塑造具有良好的思维习惯和创新科学思想的当代高中生是中学物理教育的核心价值。在教学中,教师应做到:“确立一个理念——以学生发展为本;落实两个重点——培养学生的创新思维和实践能力;实现三个转变:(1)教师角色的转变——由单纯的知识传授转变为教学活动的指导者和组织者,(2)学生学习地位的转变——由学习的客体转变为学习的主人,(3)教学方式的转变——由教师的主导变为学生的自主合作探究。[4]
教师要为学生创设丰富多彩接近实际的情景,激发学生提出有一定数量和质量的问题,启发学生根据不同的条件、从不同的角度、用不同的方法,引发不同的思路,甚至采用相互对立的思路去解决同一个问题,鼓励学生根据一定的需要,灵活多变的组合相关因素,提出可能可行的设想,可以通过生生交流,师生讨论共同探讨设想是否可行,能否解决问题,在这基础上得出设想的答案,答案可以不是单一的,而是多样的,甚至是开放式的。这样的方法有助于培养学生的创新能力,特别是当学生学会设定虚拟条件,根据解决问题的需要提出有价值的新方法时,他们的创造性思维就会在科学的殿堂自由翱翔,创造性能力同时获得质的飞跃。
四、以严谨的科学实验锻炼人
物理学的形成与发展是以实验为基础的,作为一门实验科学,它源于实验,发展于实验,在实验中得到检验,验证,并上升为高层次的科学理论。在课堂教学中,充分发挥实验的作用,不仅可以激发学生的学习兴趣,培养学生的观察能力;而且在实验中,通过学生的手脑并用,获得观察能力、实验操作能力、数据处理能力等多方面的锻炼,使科学知识与生活实践紧密结合,让学生学以致用,养成学生严谨踏实的科学作风。
物理实验主要分为演示实验、分组实验和课外实验,在教学中要充分发挥各类实验的优势,找准实验的着力点,有的放矢进行设计操作。物理实践活动要着力发挥教师的主导作用,突出学生的主体地位,应充分相信学生,使学生主动参与,让学生独立设计实验,利用物理实验,使学生在不断的实践锻炼中获得综合能力的有效提升。
五、以非凡的科学成就鼓舞人
物理学在悠久的发展过程中,人才辈出,灿如星空,杰出的人才创造伟大的成就。我国古代许多的物理学家,对物理发展有过很大的贡献,不少研究成果长期居世界领先地位。如指南针的发明与应用,不仅在我国古代军事、生产、日常生活中起过重要作用,且对促进东西方文化的交流和世界的发展都卓有功绩。这充分体现了中华民族自古以来的非凡才华和智慧,值得我们每一位炎黄子孙为之感到骄傲和自豪。
随着科技的发展,社会的进步,物理在人类生活的各个领域发挥着越来越重要的作用。在物理教学中,有意识的展示我国当代科技发展成就:例如我国近代著名的力学家、火箭专家钱学森,对我国火箭导弹和航天事业的迅速发展作出了不朽的贡献,被称为“中国的导弹之父”。 如今 “神舟”系列火箭飞船的成功发射圆了中国人的飞天梦,我国成为世界上第三个独立掌握载人航天技术和能够独立开展空间科学试验的国家。又如最近我国大亚湾中微子实验国际合作组在北京宣布,大亚湾中微子实验发现了一种新的中微子振荡,并测量到其振荡几率。这一重要成果是对物质世界基本规律的一项新的认识,对中微子物理未来发展方向起到了决定性作用,并将有助于破解宇宙中的“反物质消失之谜”。[5] ……这一系列的科学成就介绍怎不让我们的学生心潮澎湃,深受鼓舞?民族自信,爱国之情,热爱科技之心怎不油然而生?
总之,物理作为一门重要的基础科学,科学内涵悠久深远,科学素材层出不穷。物理课堂教学中必须坚持科学本质教育,深度挖掘适合教学的“科学题材”, 有效调动学生的学习积极性,让物理课堂焕发科学活力,让我们的每一节物理课都闪耀科学之光,去感染,去鼓舞学生,让学生得到锻炼,获得启迪,促进自我塑造,从而不断提高学生的科学素养,使学生逐步形成科学的价值观和态度,并使之受益终身!
参考文献:
[1] 阎金铎﹑田世昆.中学物理教学概论[M]. 北京:高等教育出版社,1997:35.
[2] 汪明.课堂教学中物理文化教育价值刍议[J]. 物理教学,2011(12):39
[3] 郭奕玲,沈慧君.物理学史[M]. 北京:清华大学出版社,2005:1-2
[4] 徐全学.提高物理教师技能的几点建议[J]. 物理教学,2011(11):21.
[5] 金良快.我国发现新的中微子振荡 有助破解反物质消失之谜. 新华社,2012年03月09日
点击下页还有更多>>>初中物理科学论文
科学小论文实际上是同学们在课内外学科学活动中进行科学观察、实验或考察后一种成果的书面总结。可以仿照课本中的探究实验的模式,相当于实验报告,或者科学探究报告。当然,也可以用正规的论文模式。它的表现形式是多种多样的:可以是对某一事物进行细致观察和深入思考后得出结论;可以是动手实验后分析得出的结论;也可以是对某地进行考察后的总结;还可以靠逻辑推理得出结论……
牛顿第一定律的教学研究,在中学物理教学研究中早已不是一个新问题了.许多物理教育工作者对于这一定律的教学发表了自己颇有见地的教学见解,并且得到了满意的教学效果. 当我们在教学实践中运用这些教学策略时,我们发现,确实可以取得如同一些文献中所述的预期效果.然而,当我们设计一些新的情境让学生运用牛顿第一定律去解决问题时,令我们十分吃惊的是:学生对于牛顿第一定律的掌握程度却又非常之差.这使得我们困惑不解.为何对同一教学策略教学的结果的评价出现如此之大的偏差?是教师教的原因,还是学生学的原因,抑或两者兼而有之.这促使我们对牛顿第一定律的教学进行深层次的理性思考,进一步,我们从学生的认知心理上,对这一规律的教学进行了深入的研究. 1 通常牛顿第一定律的教学,一般是按教材编排顺序,先进行演示实验引出课题,然后通过讲解伽利略与亚里士多德的争论,消除“力是维持物体运动原因”的错误观念,进一步通过做斜面小车实验证明牛顿第一定律的正确性,最后让学生运用牛顿第一定律去解释日常生活中的现象,从而完成整个教学过程. 为了检验学生学习和掌握牛顿第一定律的情况,我们曾用这样一道题目来检测学生.题目如下.你坐在向前匀速直线运动的汽车里,将手中的钥匙竖直上抛,问当钥匙落下来时是落在手里,还是落在手后面.全班56名同学在试卷上皆答:落在手后面.问其原因,皆曰:汽车在走,而钥匙抛出后不再向前走了. 2 怎样更好地改进牛顿第一定律的教学效果,使牛顿第一定律的教学效果真正是实实在在意义上的令人满足.我们认为,囿于一般形式上的教学方法的改进已是隔靴搔痒,而必须深入到学生的认知结构中去考察学生产生错误认识的根源. 认知心理学的理论告诉我们,学生学习物理概念、规律时所形成的错误,常常是由于其头脑中的前科学概念的影响. 所谓前科学概念,是指儿童在学习物理课程以前的生活实际中,对各种物理现象和过程在头脑中反复建构所形成的系统的但并非科学的观念.比如牛顿第一定律就是如此.在物理教学中,那种认为只需要“正面”传授知识,学生就能接受,如果他们仍不理解,可以多讲几遍就能达到目的的想法,实践证明是过于天真了.因为在有些学生的经验中,早已有了与亚里士多德“力是维持物体运动原因“的理论类似的观念.这样,当他们学习了牛顿第一定律之后,就可能把定律纳入到自己原有的认知结构中,牛顿第一定律实际上成了“力是维持物体运动原因”的代名词.让他们解释用手推车、用脚踢球等一些不易暴露错误观念的生活实例时,他们也能解释得头头是道.但当解释用手抛钥匙、飞机扔炸弹的例子时,他们却又运用亚里士多德的理论去解释,其错误观念暴露无遗.这正是牛顿第一定律教学效果不佳的症结之所在. 3 研究和改进牛顿第一定律的教学,应当了解学生头脑中前科学概念的特点. 第一,学生头脑中的前科学概念是自发形成的. 过去,我们在教学中,常常误认为学生在学习物理之前其头脑如同一张“白纸”,教师可以在上面任意涂画,事实并非如此.学生在长期的生活实践当中,逐渐形成了自己对客观世界物质运动规律的看法.他们几乎每天都会看到物体在力的作用下运动,而在力停止作用时物体静止,于是主观地断言:有力,则物体运动;无力,则物体静止.这正是亚里士多德“力是维持物体运动原因”的理论. 第二,学生头脑中的前科学概念具有隐蔽性. 由于学生头脑中前科学概念都在潜移默化中形成的,所以它以潜在的形式存在.这包含两方面的意义.其一是学生自己并没有意识到它的存在,因为学生并没有有意识地思考并形成“力是维持物体运动原因”的概念.其二是前科学概念平时并不表现出来,但往往在学生运用物理概念解决问题时表现出来.比如前述测验表明,许多有10多年教龄的初中物理教师头脑中也存在着牛顿第一定律的前科学概念,然而他们自己却并不知道. 第三,学生头脑中的前科学概念具有顽固性. 由于前科学概念是儿童头脑中业已形成的概念,且长期的日常生活经验与观察又加强了这些概念.因此,学生头脑中的前科学慨念是非常顽固的. 国内外物理教育界近年来的一些研究表明:一旦学生对某些物理现象形成了前科学概念,要想加以转变是极其困难的.尤其那些在人类科学认识史上经历了曲折历程的前科学概念,更是如此. 按照皮亚杰的理论,学生认识什么和如何行动,主要决定于他们所具有的认知图式(思维模式),而不完全取决于教师所讲述的内容.他们按照自己已有的图式吸收和排斥信息.在有错误认识存在的情形下,就会在头脑中形成和正确信息极不相同的东西.
摘要:本文综述了蔬菜硝酸盐含量过高对人体的危害,影响蔬菜硝酸盐含量的因素,降低蔬菜硝酸盐含量的措施及其效果,并对今后的研究提出了建议。关键词:蔬菜;硝酸盐;影响因素;栽培措施1前言蔬菜是人们日常生活中不可或缺的食品,但蔬菜又是易于富集硝酸盐的作物,人体吸收的硝酸盐80% 以上来自于蔬菜[1]。故硝酸盐含量是评价蔬菜品质的重要指标之一。虽然硝酸盐对人体没有直接的毒害作用,但进入人体后,会在微生物的作用下还原为有毒的亚硝酸盐,它可与人体血红蛋白反应,使之失去载氧功能,造成高铁血红蛋白症。长期摄入亚硝酸盐会造成智力迟钝[2]。另一方面。亚硝酸盐还可间接与人类摄取的其它食品、医药品、残留农药等成分中的次级胺反应,在胃腔中(pH=3)形成强致癌物—— 亚硝胺,从而诱发消化系统癌变[3]。因此,硝酸盐污染问题已引起人们的普遍关注,世界各国学者对蔬菜硝酸盐积累及其控制途径进行了日益广泛和深入的研究。近年来许多研究单位对蔬菜中的硝酸盐污染以及如何控制进行了大量的研究。影响蔬菜硝酸盐积累的因素很多,与蔬菜的种类品种有关,与水分、温度、光照有关,也与施氮量、氮肥种类、施氮方法等因素有关,但施肥是非常重要的因素之一。要减少蔬菜硝酸盐含量,一是要进行合理施肥,控制施肥种类、数量,掌握好施肥方法等。二是调节水、温、光等环境条件,从而达到控制植株根系对NO3-的吸收速率,降低其吸收量,进而加速硝酸盐在植物体内的代谢的目的。2 影响蔬菜硝酸盐含量的因素2.1内部因素影响蔬菜硝酸盐含量的内部因子主要包括:蔬菜种类、品种、部位和生育期,这些因子主要受遗传因子所控制[4]。2.2.1 蔬菜种类不同其硝酸盐含量差异明显。现在研究证实,不同蔬菜种类的硝酸盐含量从大到小的次序为根菜类> 叶菜类> 瓜类> 茄果类。2.2.2 同一种类蔬菜不同品种硝酸盐含量也不相同,如莴苣Bellone品种叶片中硝酸盐含量为2878mg/kg,而Tornade品种硝酸盐含量仅为123mg/kg,2个品种间硝酸盐含量差异十分悬殊。2.2.3 蔬菜不同部位的硝酸盐含量也有很大差异,一般而言,根>茎>叶>果;叶柄>叶片;外叶(下部叶)>内叶(上部叶)。2.2.4 生育期对于菠菜而言,其体内硝酸盐含量随着生育期的延长而降低,这可能是由于随菠菜生育期推进其吸收土壤硝酸盐能力下降,或随植株增大硝酸盐相对量降低造成的。因此菠菜不宜提早收获。2.2外部因素蔬菜积累硝酸盐的过程也受外部其他环境因素如土壤水分、光照、温度、栽培措施等显著影响[5]。2.2.1光 光照对植物体内的硝酸盐代谢起着极为重要的作用,是决定植株硝酸盐含量的主要因素之一。光照强度、光周期和光照持续时间均影响植株硝酸盐含量。在低光照强度下,植株积累大量的硝酸盐, 而在较高的光强下,硝酸盐的积累减少[6]。光照影响植株硝酸盐含量的主要原因是硝酸还原酶活性受光照强度的调节,而且光照正常条件下, 光合作用良好,植株生长量大,吸入的硝酸盐被稀释而不致累积很多,同时光合作用可提供硝酸还原的能量,使之转化为铵态氮,因此也有利于减少硝酸盐的累积[7]。2.2.2 温度 温度高低影响植物对硝酸盐的吸收速率。在适温范围内,随温度升高,植物生长速度加快,根系对硝酸盐的吸收也加快,促进植株地上部生长,NRA也随之提高使植株体内硝酸盐积累减少。温度降低,根系吸收硝酸盐能力减弱,同时,NRA也因温度降低而减弱,以致硝酸盐积累增加[8]。2.2.3 水分 硝态氮的吸收、运输与水分运动密切相关。质流是水分驱动的物质运动,而质流对作物吸收硝态氮的贡献率达70%-90%。蒸腾作用的持续进行,使溶解于水中的硝态氮向植物体内各处移动,分布于不同器官的组织内部及外部空间的水分中。另外,硝态氮的代谢也离不开水分[9]。2.2.4 氮肥供应 大部分蔬菜为喜硝态氮作物,于是人们为追求高产而盲目追施硝态氮肥,而NO3-含量却随氮肥用量增加而不断升高,不能及时被还原。另一方面,施肥方法不当,基肥不足,追肥次数偏多,导致硝酸盐积累增加。3 降低硝酸盐含量的控制途径和措施综上所述,有关影响植物体内硝酸盐积累的因素是多方面的,作物之间的差异也十分明显,因此要有效降低硝酸盐的积累首先要分析研究对象所特有的影响因子,针对主要因子通过明确的调控措施,达到降低硝酸盐积累的目的。3.1 施肥措施蔬菜硝酸盐严重超标,除了与蔬菜的种类、品种、遗传特性不同有关外,一个重要影响因素是:施用化肥,超量施肥,重施氮肥,没有均衡的控制和调节土壤肥力。控制蔬菜硝酸盐过量残留的措施是,严格控制氮肥的施用量,少施化学氮肥,应以有机肥为主。因为有机肥矿化速度慢,不会导致硝酸盐在植株体内明显积累,并能提高蔬菜的产品质量和口感度[10]。3.1.1 合理施用氮肥⑴搭配施用不同形态的氮肥邱孝煊等报道,每公顷氮素用量450Kg,空心菜中硝酸盐含量,氯化铵<硫酸铵<尿素<碳酸氢铵<硝酸铵.施氯化铵的空心菜硝酸盐比其它化学氮肥低10%以上,这与氯化铵中的Cl-能抑制硝化作用有关。李海云等报道,铵态氮和硝态氮的比例不同影响硝酸盐的积累量,经多种蔬菜试验表明,NH4+-N所占比例越大,NO3-含量降低越明显。其原因在于NH4+被植物吸收后立即参加含氮有机物的形成,而NO3-则要先还原,后一过程需消耗额外能量并在相应酶系参与下进行。因此,施铵态氮肥可使蔬菜硝酸盐含量减低。朱祝军等研究的结果是,对不结球生长的营养液中,铵态氮和硝态氮浓度(mmol/L)比例以1:1为最佳。[11]⑵适宜的氮肥施用量氮素是植物生命活动的必需养分,且需要量在各元素中居首位。任祖金等报道,偏施和滥用氮肥,是造成蔬菜硝酸盐积累的重要原因,提出300Kg/hm2为氮肥用量的临界值。在保证产量的同时,适当降低氮肥施用量能降低硝酸盐的富集。⑶严格掌握氮肥的施用方法氮肥要深施、早施。深施可以减少氮素挥发,延长供肥时间,提高氮肥利用率。早施则利于蔬菜植株早发快长,延长肥效,减少硝酸盐积累。还应根据蔬菜种类、栽培条件、气候条件等灵活施肥。无公害蔬菜生产过程中,其硝酸盐含量是不断变化的。据研究,随着氮肥追肥时间的推移,蔬菜体内的硝酸盐含量有逐渐减少的趋势。对蔬菜来讲,追肥的时间应安排在采收前30天,追肥的原则为“少量多次”[12]。⑷控制氮肥施用时间研究结果表明,追氮后8天是蔬菜收获上市的安全始期,随着时间延长,硝酸盐累积具有明显下降趋势,至追氮后18天,蔬菜体内硝酸盐分别比始期下降21.9% ~34.7% 。因此,得出蔬菜“攻头控尾”的施氮技术模式[13]。3.1.1有机肥无机肥配合施用菜田施用有机肥是一项降低蔬菜硝酸盐积累,提高产品营养价值的有益的农业措施。这是因为生物降解有机质是个渐进过程,养分释放缓慢,适合于蔬菜对养分吸收;土壤中有机质能促进土壤反硝化过程,从而有效降低土壤中硝态氮浓度。和氮肥相比,施有机肥能降低蔬菜50% 的NO3-的积累量 。据此,要广辟肥料,确保蔬菜生产对有机肥的需求。但有机肥施用量过大,也会引起蔬菜中硝酸盐的大量积累,菜田有机肥施用量最大限量为60t·hm2。化学氮肥与厩肥、土杂肥配合施用,能有效控制和降低蔬菜中的硝酸盐积累。通常无机氮与有机氮的比为l:1;氮、磷、钾三要素的比例,100天以内的短季节蔬菜为l:0.2:0.5,长季节蔬菜为l:O.5:0.6。[14]3.1.2 推广测土配方施肥、平衡施肥技术测土配方施肥,是控制蔬菜硝酸盐积累的重要措施之一。大量研究结果表明,氮肥施用量与蔬菜体内硝酸盐含量呈正相关,磷、钾肥的施用量则与之呈负相关。这是由于:钾在植物体内能促进蛋白质的合成,钾的浓度越高,促进作用越强,从而提高了氮的利用率,蔬菜中K含量每递增0.1% ,NO3-量下降33.O% ;磷是硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的重要组成部分,参与NO3-的还原和同化。高祖明等指出,N、K比过大是造成叶菜NO3-积累的重要原因,且缺磷比增氮更易引起叶菜组织内NO3-积累。因此,在蔬菜生产上应大力推广测土配方施肥技术,做到缺什么补什么,缺多少补多少。达到平衡施肥。这样,不仅能降低蔬菜中硝酸盐的含量,而且增产效果十分显著[15]。3.1.4 叶面喷施微肥施用微量元素肥料,对于减少蔬菜中硝酸盐的积累有一定的效果。蔬菜收获前lO天,叶面喷施微肥,能提高产量和品质,收获前1天用草酸、甘氨酸等喷洒,可明显降低蔬菜中的硝酸盐含量。近年来的研究结果表明,叶面喷施钼、锰等微肥,对降低蔬菜硝酸盐积累有良好的效果。这是因为钼和锰元素在植物体内参与硝态氮的还原过程,钼是硝酸还原酶的组成部分,锰是多种代谢酶的活化剂。对蔬菜叶面喷施钼肥和锰肥,能激活蔬菜体内的硝酸还原酶,从而使蔬菜体内硝态氮的还原同化量超过其吸收量,降低蔬菜硝酸盐的含量。叶菜类不能叶面施氮肥。叶面喷施直接与空气接触,铵离子易变成硝酸根离子被叶片吸收,硝酸盐积累增加,又不耐贮存[16]。3.2 改善生态条件3.2.1 改善光照条件,增加光照时间保证正常光照,是硝酸盐在植物体内同化并降低其浓度的决定条件之一。露地和保护地条件下光照强度降低20% ,蔬菜硝酸盐含量增加150%; 强光照下可使菠菜的硝酸盐含量较之弱光照来得低。正常光照条件下,光合作用良好,植株生长量大,吸入的硝酸盐可被稀释而不致积累太多,同时还促进硝酸还原酶的合成,程高其活性,并为硝酸还原提供能量,因此有利于硝酸盐含量的下降[17]。3.2.2 改善土壤水分供应状况研究表明,土壤水分充足时,蔬菜的生长量可提高109.9%~174.8% ,而硝酸盐含量却降低19.4%~ 25.0%,硝酸盐还原酶活性也明显降低。因此,在蔬菜生产中应注意水分管理,避免由于缺水造成水分胁迫[17]。在干旱情况下,蔬菜的硝酸还原酶的合成受阻,分解加快,硝态氮积累显著增加。因此,在收获前几天进行灌水,可使硝酸盐含量下降。3.3 配合使用氮肥抑制剂为降低和控制蔬菜硝酸盐的含量,目前国外普遍采用氮抑制剂来抑制土壤硝化细菌的活性,从而达到减少土壤和蔬菜中硝酸盐积累的目的。在现有的氮抑制剂中,使用效果较好的首推双氰胺(DCD)。在氮肥中,添加10~20%的双氰胺与单施尿素相比,可使青菜茎叶中的硝酸盐含量降低10~30%。将双氰铵与碳铵一起施用效果更佳,可使叶柄和叶片中的硝酸盐含量减少25~45%。[18] 因此,蔬菜在施用氮肥时,应按纯氮量的10~20%添加双氰胺,与化肥拌匀后施用,控制硝酸盐积累的效果最佳。3.4 选育低富集硝酸盐的品种由于硝酸盐积累存在遗传差异,所以选育低积累的品种被认为是控制蔬菜硝酸盐含量的有效方法之一,低硝酸盐含量已成为育种的1个重要目标。国外有育成硝酸盐富集力弱的菠菜新品种的报道,但国内目前还没有选育成功低积累的蔬菜品种。随着对蔬菜硝酸盐积累的遗传规律的进一步认识,特别是随着现代分子生物技术的发展,利用基因工程选育低富集硝酸盐品种必将成为重要的发展方向。3.5 调整收获时期和时间由于不同生长发育阶段的蔬菜硝酸盐含量不同,一些蔬菜生长前期大于后期,所以,适当晚收有利于降低蔬菜中的硝酸盐,降低幅度可达数倍甚至数十倍。另外,光照、温度等外部因素对蔬菜硝酸盐积累也有明显影响。因此,生产中应根据1d内温度和光照变化的节奏确定适宜的收获时间,同时应根据光、温等条件的季节变化以及蔬菜生长发育进程确定适宜的收获时期。[20]4 存在的问题与展望目前,蔬菜体内硝酸盐的积累问题已引起广大科研工作者的关注,而且在这一领域的研究已取得了一些成果,但是,尚缺乏控制效果好、简单易行的方法。一些控制硝酸盐积累的措施目前还很难用于生产实践,另外一些方法控制效果不太明显,还有一些方法或观点虽在理论上成立,但目前还没有取得应用成果。我国目前蔬菜生产条件及农民的科技水平,特别是目前国内生产者对产量的追求以及消费市场对供应量的要求决定了在短期内难以显著降低氮肥的施用量(氮肥是蔬菜体内硝酸盐的主要来源),因此,不降低氮素投人,如何控制蔬菜硝酸盐积累就成为一个重要研究课题。针对这一研究目标,从营养互作,水氮互作等营养生理以及代谢方面出发进行NO3-的转化的基础研究就显得非常必要。另外,由于蔬菜种类繁多,遗传基础及适宜生长条件、同化利用硝酸盐能力差异较大,所以,无论是关于硝酸盐积累过程的基础研究还是控制措施的探讨均要有明确针对性。5 小结综上所述,通过调整施肥措施、改善生态条件、使用抑制剂、选育低富集硝酸盐的蔬菜品种、调整收获时期和时间等,对减少蔬菜中硝酸盐累积量有很大的作用,应该对菜农加强宣传,采用合理的技术措施来减少蔬菜中硝酸盐累积,既使菜农节约肥料成本、增产增收,又减小对消费者的危害。
无土栽培 无土栽培是在植物矿质营养学研究的基础上发展起来的一门新兴科学技术.它不用天然土壤,完全用化学溶液(营养液)栽培植物。 一、无土栽培的发展简史 人类对植物矿质营养的探索,可以追溯到公元前600年亚里斯多德的时代,但是目前比较公认的,有关植物矿质营养研究的最早科学报告是1600年Belgion Jan Van Helmant发表的著名的柳树实验。19世纪中叶(1842) Wiegmen 和 Polsloff第一次用重蒸馏水和盐类成功地培养植物,并证明了水中溶解的盐类是植物生长的必需物质。但这一时期的最杰出的代表人物,应当认为是 Van Liebig(1803-1873),他证明了植物体中的碳来自空气中的CO2,H和O来自NH3、NO3-,其它一些矿质元素均来自土壤环境。他的工作彻底否定了当时流行的腐殖质营养理论,建立了矿质营养理论的雏型,他的理论也是现代”营养耕作”理论的先导。 1838年德国科学家斯鲁兰格尔,鉴定出来植物生长发育需要15种营养元素。1859年德国著名科学家Sachs和Knop,建立了直到今天还沿用的、用溶液培养来植物矿质营养的方法。在此基础上,逐步演变和发展而成为今天的无土栽培实用科学技术。 1920营养液的制备达到标准化,但这些都是在实验室内进行的试验,尚未应用于生产。1929年美国加利福尼亚大学的W.F.Gericke 教授,利用营养液成功地培育出一株高7.5米的番茄,采收果实14公斤,引起人们极大的关注。被认为是无土栽培技术由试验转向实用化的开端。 1935年一些蔬菜和花卉种植者,在Gericke的指导下,进行了大规模的生产实践。首次把无土栽培发展到商业规模,面积最大的有0.8公顷。同时美国中西部发展了一些砂培和砾培的技术,水培技术也很快传到欧洲、印度和日本等地。Gericke教授并把无土栽培定义为”Hydroponics ”(hydor是”水”的意思,ponics意为”放置”)。 第二次世界大战期间,水培在生产上起了相当作用。在Gericke教授指导下,泛美航空公司在太平洋中部荒芜的威克岛上种植蔬菜,用无土栽培技术,解决了航班乘客和部队服务人员吃新鲜蔬菜问题。以后英国农业部也对水培发生兴趣,1945年伦敦英国空军部队在伊拉克的哈巴尼亚和波斯湾的巴林群岛开始进行无土栽培,解决了吃菜靠飞机由巴勒斯坦空运的问题。以后在圭亚那、西印度群岛、中亚的不毛沙地上,科威特石油公司等单位,都运用无土栽培为他们的雇员生产新鲜蔬菜。 由于无土栽培在世界范围内的不断发展,1955年9月,在荷兰成立了国际无土栽培学会。当时只有一个工作组、成员12人。而到了1980年召开的第五届国际无土栽培会议时,会员人数已发展到45个国家的300人。据不完全统计,全世界目前关于无土栽培的研究机构,大约在130个以上。栽培面积也不断扩大,在新西兰,50%的番茄靠无土栽培生产。在意大利的园艺生产中,无土栽培占有20%的比重。在日本无土栽培生产的草莓占总产量的66%、青椒占52%、黄瓜占37%、番茄占27%、总面积已达500公顷。荷兰是无土栽培面积最大的国家,1986年统计已有2500公顷。目前无土栽培技术,已在全世界100多个国家应用发展。 我国无土栽培技术在研究应用起步较晚,但较原始的无土栽培技术却有悠久历史。生豆芽、种水仙早有记载(至晚在宋代就有),但较正规的科学研究和生产试验,则是近十几年的事。山东农业大学于1975年开始用蛭石栽培西瓜、黄瓜、番茄等,均获成功,1987年在胜利油田推广面积达6000平方米。无土育苗技术已在我国广泛运用,北京市朝阳区1987年,无土育苗的数量,已占总育苗数量的33.5%。1985年在河北省农科院蔬菜研究所,召开了全国会议,成立了中国的无土栽培学组,并于1986、1987、召开了全国性的学术讨论会,出席者多达百人。1988年5月,中国首次出席了在荷兰召开的第七届国际无土栽培学会的年会,并在会上发表了论文,引起了很多国家的重视。 二、无土栽培的优点 无土栽培之所以能迅速在全世界范围内发展,是因为这种新的栽培技术与常规土壤比较有许多优点。 (一)产量高、品质好 无土栽培能充分发挥作物的生产潜力,与土壤栽培相比,产量可以成倍或几十倍地提高,如4-4-1所示。 上表说明土壤栽培不仅产量低,而且消耗水分很多。 北京农业大学园艺系在北京地区秋季进行大棚黄瓜无土栽培试验,自7月30日播种至9月14日,共计46天,浇水(营养液)共21.7立方米。若进行土培,46天中至少浇水5-6次,需用50-60立方米的水,统计结果,节水率为50-66.7%。节水效果非常明显,是发展节水型农业的有效措施之一。 无土栽培不但省水,而且省肥,一般统计认为土栽培养分损失比率约50%左右,我国农村由于科学施肥技术水分低,肥料利用率更低,仅30-40%,一半多的养分都损失了,在土壤中肥料溶解和被植物吸收利的过程很复杂,不仅有很多损失,而且各种营养元素的损失不同,使土壤溶液中各元素间很难维持平衡。而无土栽培中,作物所需要的各种营养元素,是人为配制成营养液施用的,不仅不会损失,而且保持平衡,根据作物种类以及同一作物的不同生育阶段,科学地供应养分,所以作物生长发育健壮,生长势强,增产潜力可充分发挥出来。 (三)清洁卫生 无土栽培施用的是无机肥料,没有臭味,也不需要堆肥场地。土栽培施有机肥,肥料分解发酵,产生臭味污染环境,还会使很多害虫的卵孳生,危害作物,无土栽培则不存在这些问题。尤其室内种花,更要求清洁卫生,一些高级旅馆或宾馆,过去施用有机花肥,污染环境,是个难以解决的问题,无土养花便迎刃而解。 (四)省力省工、易于管理 无土栽培不需要中耕、翻地、锄草等作业,省力省工。浇水追肥同时解决,由供液系统定时定量供给,管理十分方便。土培浇水时,要一个个地开和堵畦口,是一项劳动强度很大的作业,无土栽培则只需开启和关闭供液系统的阀门,大大减轻了劳动强度。一些发达国家,已进入微电脑控制时代,供液及营养液成分的调控,完全用计算机控制,几乎与工业生产的方式相似。 (五)避免土壤连作障碍 设施栽培中,土壤极少受自然雨水的淋溶,水分养分运动方向是自下而上。土壤水分蒸发和作物蒸腾,使土壤中的矿质元素由土壤下层移向表层,常年累月、年复一年,土壤表层积聚了很多盐分,对作物有危害作用。尤其是设施栽培中的温室栽培,一经建设好,就不易搬动,土壤盐分积聚后,以及多年栽培相同作物,造成土壤养分平衡,发生连作障碍,一直是个难以解决的问题。在万不得已情况下,只能用耗工费力的”客土”方法解决。而应用无土栽培后,特别是采用水培,则从根本上解决了此问题。土传病害也是设施栽培的难点,土壤消毒,不仅困难而且消耗大量能源,成本可观,且难以消毒彻底。若用药剂消毒既缺乏高效药品,同时药剂有害成分的残留还危害健康,污染环境。无土栽培则是避免或从根本上杜绝土传病害的有效方法。 (六)不受地区限制、充分利用空间 无土栽培使作物彻底脱离了土壤环境,因而也就摆脱了土地的约束。耕地被认为是有限的、最宝贵的、又是不可再生的自然资源,尤其对一些耕地缺乏的地区和国家,无土栽培就更有特殊意义。无土栽培进入生领域后,地球上许多沙漠、荒原或难以耕种的地区,都可采用无土栽培方法加以利用。例如在中东和墨西哥,人们在海滨沙滩上建立起了很多塑料温室,与海水淡化系统相结合,采用无土栽培技术,生产新鲜蔬菜,成为沙漠中的绿洲,这为解决地球上许多贫瘠地区人民生活的困难,带来了福音。 此外,无土栽培还不受空间限制,可以利用城市楼房的平面屋顶种菜种花,无形中扩大了栽培面积。据1986年的卫星测定,北京市就有平面屋顶16000多亩,如果充分利用起来,可以产生很大的经济效益和社会效益。 (七)有利于实现农业现代化 无土栽培使农业生产摆脱了自然环境的制约,可以按照人的意志进行生产,所以是一种受控农业的生产方式。较大程度地按数量化指标进行耕作,有利于实现机械化、自动化,从而逐步走向工业化的生产方式。目前在奥地利、荷兰、苏联、美国、日本等都有水培”工厂”,是现代化农业的标志。我国航空工业进出口公司,曾在1986年引进了日本的无土栽培设备,也建立了一座小型的水增工厂,参观学习的人络绎不绝,反映出人们对这一新技术的兴趣。 三、无土栽培的类型和方式 无土栽培的方式方法多种多样,不同国家、不同地区由于科学技术发达水平不同,当地资源条件不同,自然环境也千差万别,所以采用的无土栽培类型和方式方法各异。 目前比较普遍的分类方法,是根据作物根系的固定方法来区分。大体上可以分为无基质(也称介质)栽培和有基质栽培两大类(表4-4-3)。 (一)水培 水培是指植物根系直接与营养液接触,不用基质的栽培方法。最早的水培是将植物根系浸入营养液中生长,这种方式会出现缺O2现象,影响根系呼吸,严重时造成料根死亡。为了解决供O2 问题,英国Cooper在1973年提出了营养液膜法的水培方式,简称”NFT”(Nutrient Film Technique)。它的原理是使一层很薄的营养液(0.5-1厘米)层,不断循环流经作物根系,既保证不断供给作物水分和养分,又不断供给根系新鲜O2。NFT法栽培作物,灌溉技术大大简化,不必每天计算作物需水量,营养元素均衡供给。根系与土壤隔离,可避免各种土传病害,也无需进行土壤消毒。 (二)雾(气)培 又称气增或雾气培。它是将营养液压缩成气雾状而直接喷到作物的根系上,根系悬挂于容器的空间内部。通常是用聚丙烯泡沫塑料板,其上按一定距离钻孔,于孔中栽培作物。两块泡沫板斜搭成三角形,形成空间,供液管道在三角形空间内通过,向悬垂下来的根系上喷雾。一般每间隔2-3分钟喷雾几秒钟,营养液循环利用,同时保证作物根系有充足的氧气。但此方法设备费用太高,需要消耗大量电能,且不能停电,没有缓冲的余地,目前还只限于科学研究应用,未进行大面积生产。 (三)基质栽培 基质栽培是无土栽培中推广面积最大的一种方式。它是将作物的根系固定在有机或无机的基质中,通过滴灌或细流灌溉的方法,供给作物营养液。栽培基质可以装入塑料袋内,或铺于栽培沟或槽内。基质栽培的营养液是不循环的,称为开路系统,这可以避免病害通过营养液的循环而传播。 基质栽培缓冲能力强,不存在水分、养分与供O2之间的矛盾,且设备较水增和雾培简单,甚至可不需要动力,所以投资少、成本低,生产中普遍采用。从我国现状出发,基质栽培是最有现实意义的一种方式。 欧洲许多国家目前应用较多的基质是岩棉(rockwool),它是由60%的辉绿岩,20%石灰石和20%的焦碳混合后,在1600℃的高温下煅烧熔化,再喷成直径为0.005毫米的纤维,而后冷却压成板块或各种形状。岩棉的优点是可形成系列产品(岩棉栓、块、板等),使用搬运方便,并可进行消毒后多次使用。但是使用几年后就不能再利用,废岩棉的处理比较困难,在使用岩棉栽培面积最大的荷兰,已形成公害。所以,日本现在有些人主张开发利用有机基质,使用后可翻入土壤中做肥料而不污染环境。 四、无土栽培技术要点 不论采用何种类型的无土栽培,几个最基本的环节必须掌握,无土栽培时营养液必须溶解在水中,然后供给植物根系。基质栽培时,营养液浇在基质中,而后被作物根系吸收。所以对水质、营养液和所用的基质的理化性状,必须有所了解。 (一)水质 水质与营养液的配制有密切关系。水质标准的主要指标是电导度(EC),pH值和有害物质含量是否超标。 电导度(EC)是溶液含盐浓度的指标,通常用毫西门子(mS)表示。各种作物耐盐性不同,耐盐性强的(EC=10mS)如甜菜、菠菜、甘蓝类。耐盐中等(EC=4mS),如黄瓜、菜豆、甜椒等。无土栽培对水质要求严格,尤其是水培,因为它不象土栽培具有缓冲能力,所以许多元素含量都比土壤栽培允许的浓度标准低,否则就会发生毒害,一些农田用水不一定适合无土栽培,收集雨水做无土栽培,是很好的方法。无土栽培的水,pH值不要太高或太低,因为一般作物对营养液pH值的要求从中性为好,如果水质本身pH值偏低,就要用酸或碱进行调整,既浪费药品又费时费工。 (二)营养液 营养液是无土栽培的关键,不同作物要求不同的营养液配方。目前世界上发表的配方很多,但大同小异,因为最初的配方本源于对土壤浸提液的化学成分分析。营养液配方中,差别最大的是其中氮和钾的比例。表4-4-4介绍了从50年代到80年代不同科学家所采用的配方,可供参考。 配制营养液要考虑到化学试剂的纯度和成本,生产上可以使用化肥以降低成本。配制的方法是先配出母液(原源),再进行稀释,可以节省容器便于保存。需将含钙的物质单独盛在一容器内,使用时将母液稀释后再与含钙物质的稀释液相混合,尽量避免形成沉淀。营养液的pH值要经过测定,必须调整到适于作物生育的PH值范围,水增时尤其要注意pH值的调整,以免发生毒害。 (三)基质的理化性状 用于无土栽培的基质种类很多,已在表4-4-3中列举,可供参考。可根据当地基质来源,因地制宜地加以选择,尽量选用原料丰富易得、价格低廉、理化性状好的材料做为无土栽培的基质。无土栽培对基质的要求是: 1.具有一定大小的固形物质。这会影响基质是否具有良好的物理性状。基质颗粒大小会影响容量。孔隙度、空气和水的含量。按着粒径大小可分为五级、即:1毫米;1-5毫米;5-10毫米;10-20毫米;20-50毫米。可以根据栽培作物种类、根系生长特点、当地资状况加以选择。 2.具有良好的物理性质。基质必须疏松,保水保肥又透气。南京农业大学吴志行等研究认为,对蔬菜作物比较理想的基质,其粒径最好以0.5-10毫米,总孔隙度>55%,容重为0.1-0.8克•厘米-3,空气容积为25-30%,基质的水气比为1:4。 3.具有稳定的化学性状,本身不含有害成分,不使营养液发生变化。基质的化学性状主要指以下几方面: PH值:反应基质的酸碱度,非常重要。它会影响营养液的pH值及成分变化。PH=6-7被认为是理想的基质。 电导度(EC):反映已经电离的盐类溶液浓度,直接影响营养液的成分和作物根系对各种元素的吸收。 缓冲能力:反映基对肥料迅速改变pH值的缓冲能力,要求缓冲能力越强越好。 盐基代换量:是指在pH=7时测定的可替换的阳离子含量。一般有机机质如树皮、锯未、草炭等可代换的物质多;无机基质中蛭石可代换物质较多,而其它惰性基质则可代换物质就很少。 4.要求基质取材方便,来源广泛,价格低廉。浙江农科院园艺研究所选用南方农村广 为存在的砻糠灰(农村家庭饭用的燃料废渣),做无土栽培基质,栽培番茄,效果良好,大幅度降低了成本。 在无土栽培中,基质的作用是固定和支持作物;吸附营养液;增强根系的透气性。基质是十分重要的材料,直接关系栽培的成败。基质栽培时,一定要按上述几个方面严格选择。北京农业大学园艺系通过1986-1987年的试验研究,在黄瓜基质栽培时,营养液与基质之间存在着显著的交互作用,互为影响又互相补充。所以水培时的营养液配方,在基质栽培时,特别是使用有机基质时,会受基质本身元素成分含量、可代换程度等等因素的影响,而使配方的栽培效果发生变化,这是应当加以考虑的问题,不能生搬硬套。 (四)供液系统 无土栽培供液方式很多,有营养液膜(NFT)灌溉法、漫灌法、双壁管式灌溉系统、滴灌系统、虹吸法、喷雾法和人工浇灌等。归纳起来可以分为循环水(闭路系统)和非循环水(开路系统)两大类。目前生产中应用较多的是营养液膜法和滴灌法。 1. 营养液膜法(NET) (1)备三个母液贮液灌(槽)。一个盛硝酸钙母液,一个盛其它营养元素的母液,另一个盛磷酸或硝酸,用以调节营养液的pH。 (2)贮液槽。贮存稀释后的营养液,用泵将其液由栽培床高的一端的送入,由低的一端回流。液槽大小与栽培面积有关,一般1000平方米要求贮液槽容量为4-5吨。贮液槽的另一个作用就是回收由回流管路流回的营养液。 (3)过滤装置。在营养液的进水口和出水口要求安装过滤器,以保证营养液清洁,不会造成供液系统堵塞。 2. 滴灌系统的灌溉方法 (1)备两个浓缩的营养液罐,存放母液。一个液罐中含有钙元素,另一个是不含钙的其它元素。 (2)浓酸罐。用业调节营养液的PH。 (3)贮液槽。用来盛按要求稀释好的营养液。一般300-400平方米的面积,贮液槽的容积1-1.5吨即可。贮液槽的高度与供液距离有关,只要高于1米,就可供30-40米的距离。如果用泵抽,则贮液槽高度不受限制。甚至可在地下设置。 (4)管路系统。用各种直径的黑色塑料管,不能用白色,以避免藻类的孳生。 (5)滴头。固定在作物根际附近的供液装置,常用的有孔口式滴头和线性发丝管。孔口式滴头在低压供液系统中流量不太均匀,发丝管比较均匀。但共同的问题是易堵塞,所以在贮液槽的进出口处,也必须安装过滤器,滤出杂质。 五、无土栽培前景展望 从历史上来看,农业文明标志,就是人类对作物生长发育的干预和控制程度。实践证明,对作物地上部分的环境条件的控制,比较容易做到,但对地下部分的控制(根系的控制),在常规土培条件下很困难的。无土栽培技术的出现,使人类获得了包括无机营养条件在内的,对作物生长全部环境条件进行精密控制的能力,从而使得农业生产有可能彻底摆脱自然条件的制约,完全按照人的愿望,向着自动化、机械化和工厂化的生产方式发展。这将会使农作物的产量得以几倍、几十倍甚至成百倍地增长。 从资源的角度看,耕地是一种极为宝贵的、不可再生的资源。由于无土栽培可以将许多不可耕地加以开发利用,所以使得不能再生的耕地资源得到了扩展和补充,这对于缓和及解决地球上日益严重的耕地问题,有着深远的意义。无土栽培不但可使地球上许多荒漠变成绿洲,而且在不久的将来,海洋、太空也将成为新的开发利用领域。美国已将无土栽培列为国该国本世纪要发展的十大高技术交流会上,就是关于宇宙空间植物栽培的研究报告,那只能是无土栽培。因而无土栽培技术在日本,已被许多科学家做为研究”宇宙农场”的有力手段,人们称为太空时代的农业,已经不再是不可思议的问题。 水资源的问题,也是世界上日益严重地威胁人类的生存发展的大问题。不仅在干旱地区,就是在发达的人口稠密的大城市,水资源紧缺也越来越突出。随着人口的不断增长,各种水资源被超量开采,某些地区已近枯竭。所以控制农业用水是节水的措施之一,而无土栽培,避免了水分大量的渗漏和流失,使得难以再生的水资源得到补偿。它必将成为节水型农业、旱区农业的必由之路。 诚然,无土栽培技术在走向实用化的进程中也存在不少问题。突出的问题是成本高、一次性投资大;同时还要求较高的管理水平,管理人员必须具备一定的科学知识,这也不是任何地方都能做到的。 从理论上讲,进一步研究矿质营养状况的生理指标,减少管理上的盲目性,也是有待解决的问题。此外,无土栽培中的病虫防治,基质和营养液的消毒,废弃基质的处理等等,也需进一步研究解决。 无土栽培在我国刚刚起步,还未广泛用于生产,特别是设施条件,供液系统工程本身,还未形成专门生产行业。由于种种因素限制,使得栽培技术与农业工程技术还不能协调同步,致使无土栽培技术在我国发展的速度,不如发达国家那样迅速。但是随着科学技术的发展、提高,更重要的是这项新技术本身固有的种种优越性,已向人们显示了无限广阔的发展前景。
植物在生长过程中,如果适当的添加一些科学技术,对于植物的健康成长是有一定的帮助的。下文是我为大家整理的关于植物生长的科学论文,希望能对大家有所帮助。
摘要:在长期的进化过程中,植物通过体内水分平衡即根系吸收水和叶片蒸腾水之间的平衡来适应周围的水环境。不同的水体对于水生植物的影响不尽相同,本文通过水体与水生植物的发展过程,分析了不同水体对水生植物的生长的影响。
关键词:水体;水生植物;水位;波浪;生长;影响
1水体与水生植物
1.1概念
水体指的是液态和固态水体所覆盖的地球空间。水圈中的水上界可达大气对流层顶部,下界至深层地下水的下限。包括大气中的水汽、地表水、土壤水、地下水和生物体内的水。各种水体参加大小水循环,不断交换水量和热量。水圈中大部分水以液态形式储存于海洋、河流、湖泊、水库、沼泽及土壤中;部分水以固态形式存在于极地的广大冰原、冰川、积雪和冻土中;水汽主要存在于大气中。三者常通过热量交换而部分相互转化。
水生植物一般指能在水中生长的植物。水生植物主要分为挺水植物、浮叶植物、漂浮植物和沉水植物四大类,有时把一些水缘植物和喜湿植物也划归水生植物。水生植物具有保存生物多样性、净化水质、美化水景和固坡护岸的作用。
1.2水体和水生植被的发展阶段
描述水生植被演替系列多通过植物群落的空间排列顺序(生态系列)来推断时间演替系列。水体沿岸带有沉水植物群落、挺水植物群落和湿生植物群落,它们代表了淡水水生植物群落演替的不同阶段。水生植被的演替以植被优势种的演替为代表。水生境中的原生演替是从藻类开始,路径是:藻类→沉水植被→浮叶植被→挺水植被→湿生植被→陆生植被,最终结局是水生植物和水体消失。逆向演替也称为退化,表现为其演替方向与原生演替相反。演替的结果是植被结构趋于简化,生物多样性下降。
任何水体一经产生就开始了在物理、化学和生物因子等方面的相互作用,早期环境因子起主导作用,到后期生物因子又占主导作用。同一生活型的不同水生植物可能是水体和水生植被不同发展阶段的代表性种类。例如,沉水植物苦草和竹叶眼子菜是水体发展早期的优势种,适宜水位波动大的环境,它们呈稀疏分布,群落生物量低。当水位逐步稳定后,水生植物的优势种可能更替为微齿眼子菜、黑藻和穗花狐尾藻等,水底密闭起来,群落生物量增加。
2水体水位对水生植物的影响
在自然生境中,水位很少保持不变,面对这种动态条件,植物通常会产生形态可塑性以及改变地下生物量和地上生物量的分配方式确保生存。对于整个群落而言,水位变动产生的影响也很显著。
2.1植物形态的改变
以无性繁殖为主的水生植物,尤其是具有较遗传延展性的个体,能够通过改变植物本身的形态来适应水深在时空上较大的变化。如在深水里,蓖齿眼子菜的生活型从原来的毛刷型变为聚合型。这是有利的,能够增强植物的功能。各种生活型植物对于水深的变动呈现不同的形态。挺水植物对水位梯度的形态改变,主要包括生长形态、繁殖和生物量分配模式的改变。形态方面,主要包括叶柄伸长、异型叶的产生,茎长、茎数、茎直径、匍匐茎直径和匍匐茎等级的改变。如芦苇幼苗在淹没状态下其节间距会增长。这种增长有2个可能的机制,由于向周围水体释放的截短而导致乙烯浓度升高的或是由于溶氧减少导致乙烯产生增高的一种协调。在淹没期间,部分淹水植物所有的被淹没的叶子都会衰老,只有末端的叶子会偶尔幸存。繁殖的变化主要包括花期、花序长度、花瓣宽度以及繁殖器官干重等的改变。如芦苇在水位下降后其种子有很高的萌发率。浮叶根生植物改变的形态主要表现在叶和花。如水位上升,浮叶植物荇菜的叶柄迅速伸长,但是支撑叶片的叶柄和茎变得更脆弱。浮叶植物菱有相对发达的根系统,在一定范围内的水位变动下,菱仍能固定在底泥中,而且幼叶能通过叶柄的伸长维持在表面。水位的升高导致花以及芽苞被水淹,无法形成种子,水位降低并不会影响花和果实的产生。沉水植物的也很显著,如苦草在深水中具有较高的株高,叶更长更薄,因为在光强较弱的深水中合成单位干物质需要更多叶面积去获得光资源。而在水较浅时,光强太大会抑制其生长,叶子变成紫红色来调节对所需光资源的摄取。
2.2植物数量的增加
水位对植物产生的另一个显著影响是改变其数量。对于不同生活型的植物而言,水深影响其生物量的机理是不一样的。水深直接地影响挺水植物群落的数量,通过减小光照强度间接地影响沉水植物群落数量。对于同 种植 物,水位的变动能改变地下数量和地上数量的分配比例。挺水植物随着水位的增加,茎重在整株数量中的比例上升,地下部分比例就会降低,分配到根和根状茎的数量降低,在风浪的作用下更容易被连根拔起。
2.3植物物种的多样性
在沿岸带,通常水生植物生物多样性很高,其原因之一是水位波动使得沿岸带一直处于干扰状态。根据中度干扰法则,适度的干扰有利于物种多样性的提高。水位波动引起湿地种子库的再生也是重要原因,而且这种作用与洪涝和干旱发生的频率以及持续时间相关。水位的短期变动和长期变动,特别是水位下降,通过建立和破坏低多样性集群的外来物种入侵,从而影响物种多样性。水位下降是多种植物成功萌发和存活的先决条件,为适应浅水生活的物种建立创造了机会,也能支持新的外来物种的成功入侵。水位下降会阻止优势种控制整个群落,从而增加物种多样性。然而,在高水位条件下,很多湿地植物种的根茎萌发受抑制,降低了物种的多样性;如莱茵河畔在河流低泄量期间,夏季特大洪水会引起水生植物物种多样性减少。可见高水位和低水位对物种多样性的影响是不同的,相对于高水位,低水位的作用更显著而且有利。
3波浪形态的水体对水生植物的影响
江、河、湖岸浪蚀是这些水体顺向演替的自然过程,浪蚀淤积也是影响这些水体寿命的重要因素。在自然界随着水体的演替,岸坡趋缓并沉积土壤,为水生植物的生存繁衍创造了条件,植物的生长减缓了水岸的侵蚀,是演替的阻力,但植物体的腐烂沉积、水中有机质含量的大幅度提高,丰富了水体营养,提高了水体生物量,从这个角度说水生植物对整个水体的演替是有贡献的。
商住区和公共绿地内部的小水系一般来说范围小、禁航、水流缓慢,对岸线冲刷、侵蚀较小,对水生植物的种植生长影响不大。江河湖泊等水体由于风浪、船形波或水流急速冲刷给水生植物的种植、生存带来很大困难。如风浪和船形波将会直接或通过堤岸反射,强烈地直接拍打或摇动植物体,从而使植物叶片破碎、茎被折断,甚至植物体被连根拔起,影响植物的生长甚或导致其死亡。
4沼泽地对水生植物的影响
沼泽是指地表过湿或有薄层常年或季节性积水,土壤水分几达饱和,生长有喜湿性和喜水性沼生植物的地段。由于沼泽地土壤水多、缺氧,故沼生植物有发达的通气组织,有不定根和特殊的繁殖能力。沼泽可生长的水生植物很多,如萱草、泽泻、慈菇、海芋、花菖蒲、千屈菜、梭鱼草、小婆婆纳等。沼泽植被以挺水植物为主,多属于莎草科、禾本科及藓类和少数木本植物。
5结束语
水生植物具有观赏、净化以及生物多样性高的特点。水生植物及其环境是许多鸟类、鱼类和其他动物的栖息地和繁殖场所,在生物多样性保护方面具有重要意义。另一方面,水生植物及其环境又是一种脆弱的生态系统,易受到人类活动的影响。水体与水生植物关系也随着人类的活动影响,变得互动起来,水体的污染问题在水生植物的作用下也得到了很好的解决。
摘 要: 植物生长三维动画已经越来越广泛地应用在各个领域,如城市规划、影视娱乐、 广告 宣传等。对植物生长三维动画的研究内容、演示方式、动画特点进行归纳与概括。从软件技术的角度对植物生长三维动画的表现形式、研究现状、关键技术、制作 方法 、适用对象、优缺点进行研究、分析和比较,对该领域未来的发展趋势进行了展望。为有效推进植物数字可视化建设和提高动画创作效率提供参考。
关键词: 三维技术; 植物; 生长; 动画
0 引言
植物是大自然的重要组成部分,随着计算机三维动画技术的发展,植物生长三维动画被广泛应用于 教育 、科研、遥感、游戏、数字影视等众多领域。
1 植物生长三维动画的生长方式
经过大量的理论和实证研究, 总结 了植物生长三维动画方式,主要有以下几种。
⑴ 破土而出式
植物最初是生长在暗地里的一颗种子,慢慢破土而出,拔节而长,枝繁叶茂,开花结果。这类生长动画便于演示植物动态的生长过程,营造出生命和希望爆发的活力。
⑵ 藤蔓伸展式
不少影视作品和建筑艺术动画中都能看到藤蔓植物慢慢伸展,绝强地依附攀援,增加场景生机和活力的景象。除了绿化的作用,这类动画给人以在逆境中不屈服,顽强展示生命力和活力之意。
⑶ 层叠上升式
层叠上升式比较符合林木类植物的生长规律。植物按照一定的层次从地面节节往上拉升,叶子、花、果等则以粒子形态般急剧增长,就像地面赋予无穷无尽的生命力和活力一样,给人以强烈的视觉冲击和神奇的创意享受。
⑷ 迷幻障眼式
迷幻障眼式是植物生长中比较虚幻、神化的方式,好比变 魔术 ,往往借助于强烈光效、迷幻烟雾等效果来实现,光效、烟雾之后植物出现在面前。
图1 植物生长三维动画方式
2 植物生长三维动画关键技术
植物生长三维动画有许多方法。3ds max、MAYA等三维软件都带有植物模型,粒子系统也能实现植物生长动画效果。但是三维软件自带的植物模型种类较少,粒子系统又难以实现较为真实、自然的生长动画效果。植物插件的出现,能有效解决动画效果和创作效率上的问题,成为三维动画创作的热门工具。下面就几款主要的植物插件进行分析和比较,以助于提高应用者的动画创作效率。
2.1 Ivy Generator和Guruware Ivy插件
Ivy Generator是德国康斯坦茨大学开发的一款藤本三维软件,主要用于模拟以攀爬为主的藤本或草本植物的生长。通过对生长参数的调节,可随机生成不同形态的藤本植物模型。其特点是不需要应用复杂的植物生长机理模型,侧重于计算机图形学,迅速生成逼真的植物模型,追求基于视觉效果的真实性[1]。但Ivy Generator不能直接实现植物生长动画,只有将模型输出成OBJ和MLT材质物体,再导入3ds max等三维软件中制作动画效果。该插件的系统耗用较大,不适合表现大规模的植物场景[2]。
Guruware Ivy是Ivy Generator的改进版本。Guruware Ivy使用更方便,功能亦有增强,通过为Age(藤蔓年龄)属性设置关键帧可以轻松实现藤蔓生长、攀爬的动画效果[3]。
2.2 XFrog
XFrog是德国Greenworks公司开发的三维植物软件,可实现植物的直观交互建模和生长模拟。XFrog所有的树叶、枝干、花朵等都采用实物扫描,使得模型更加真实,开放的光年系统和层级的表现方式,使其操作性更简便,可控性更强[4]。XFrog在植物生长模拟过程中,通过关键帧动画实现,有两种方法。①起始和结束关键帧为同一关键帧。可以保证模型拥有相同的拓扑结构,生成动画较为平滑。但应尽量减少直接修改植物参数的操作,否则会大大降低动画的真实感。②起始和结束关键帧为不同关键帧。可以把起始关键帧的模型细化,缺点是XFrog插补的部分较多,不如第一种方法的动画效果平滑自然[5]。 2.3 GrowFX
GrowFX是俄罗斯Exlevel公司基于3ds max平台开发的一款植物插件,可创建参数化的树木、花草及其他植物模型,自由创建风力和生长动画效果,前提是要有GrowFX调节出来的未塌陷的文件[6]。GrowFX除了可使用官方的植物库资源,还有灵活的自由度。通过植物年龄、生长方向、风效、动画效果等随机参数的调节,快捷得到植物的其他形态。
2.4 Vue
Vue是一个专业的CG景观设计工具套组,可以制作出逼真的自然环境,还可以和3ds max等三维软件套用。Vue可以在现有植物库基础上进行再加工和改造,容易产生新的植物形态和物种,根据用户实际需要自由形成植物生长、形态变化等动画效果。Vue操作简便、场景表现逼真。云计算的建模方式、快速的渲染时间等特点,使得它特别适合表现自然空间大场景,主要用于中、远景表现[7-8]。
2.5 T-Gen插件
T-Gen是第一个完全整合进SoftImage|XSI的植物生成插件,拥有强大的灵活性和无穷的可能性。可以使用几乎所有XSI工具对其产生的植物模型、材质、层级结构做进一步修改。T-Gen各类参数几乎都可用于设置动画效果,强大的优化工具使其在植物生长动画方面有着快速、高效的优势。
2.6 SpeedTree、TreeStorm和Forest Pack Pro
SpeedTree、TreeStorm和Forest Pack Pro都是目前在建筑漫游动画和园林设计中比较常用的植物插件,拥有强大的植物库,模型真实感强,绘制效率高,支持植物动力学,可模拟风吹植物动画效果,分别适宜表现中近景和大片的远景植物[9-10]。但它们没有植物生长动画功能,凭借丰富的软件开发接口可以和3ds max等三维软件结合使用,以实现植物生长动画效果。
3 结束语
植物生长三维动画将缓慢的植物生长过程动态化、形象化展现。本文所介绍的几种植物三维生长动画关键技术,因各自不同的特点和优势,在表现一些大型的自然场景中,往往需要把多种方式相结合。
由于植物结构复杂,表面细节丰富,使其无论在三维建模、动态模拟方面都存在较大难度,以下问题有待进一步深入研究:①当前主要实现单株植物的三维模拟,缺乏对于大规模植物生长动画场景的模拟研究;②植物形态受到光照、风力、温度等自然环境因素影响,对更为复杂、逼真的植物生长交互模拟将是未来的一个重要研究方向。
参考文献:
[1] 王海,林杉,黄心渊.植物生成软件的评价和比较[J].计算机仿真,2006.8:177-180
[2] 王媛等.An ivy Generator三维藤本植物建模技术应用研究[J].安徽农业科学,2008.36(08):3196-3197
[3] 孙楠.藤蔓可以这么“种”出来――Groupware Ivy插件牛刀小试[J].现代电视技术,2009.2:127-129
[4] 胡逊之.面向树木 科普知识 的三维游戏设计[D].北京林业大学,2010.6:27-28
[5] 王忠芝,胡逊之,伍艳莲,梁敬东.基于XFrog的树木建模及生长模拟[J].北京林业大学学报,2009.31:64-68
[6] Grow FX定制树[EB/OL].[2012-10-29
[7] 于淼,杨立新.基于Vue软件的景观场景表现技术的应用研究[J].中国园艺文摘,2011.3:94
[8] 贾勇,于淼.VUE软件在园林设计应用中的构成要素分析[J].中国园艺文摘,2011.5:116-117
[9] 赵塘滨.基于3ds max的自然场景制作技术[J].美术学刊,2012.3:57-58
[10] 刘颖,罗岱,黄心渊.基于OSG的SpeedTree植物模型绘制研究[J].计算机工程与设计,2012.6:2406-2407
太高难度你应该发表到大学的论坛上去
在不断进步的时代,越来越多的事务都会使用到报告,报告具有成文事后性的特点。那么,报告到底怎么写才合适呢?下面是我精心整理的物流管理专业论文开题报告,希望对大家有所帮助。
一、选题的依据和意义
医药制造业是我国国民经济的重要组成部分,中国作为全球人口最多的国家,随着人民生活水平的日益提高和人口老龄化趋势的出现,人们将越来越重视自己的健康,这也促使中国医药行业进入了高速增长的阶段。随着医药需求的快速增长,发展物流是医药制造业提高竞争力的必然要求。据全国重点企业物流统计调查数据显示,我国医药制造业物流规模不断扩大,但物流效率、物流服务水平等与发达国家相比差距依然较大。物流作为现代生产型服务业,是企业降低成本、获取第三利润源的重要途径。尤其是在当前转变经济发展方式的背景下,医药制造业更需要大力发挥现代物流在行业转型中的作用。如何完整地展示医药物流中心的物流成本结构,并对其进行物流成本分析及成本控制,也成了各医药物流中心迫切关注的问题。
二、国内外研究现状
国外物流成本控制研究现状:从国外知名的期刊上看,其物流成本控制的研究主要集中于对微观企业物流成本的研究,从企业的实际需要出发,例如:约束条件下的供应商选择、物流及配送系统的设计、运输及仓储策略等。同时更加侧重于从实证研究角度来研究企业物流成本的控制、优化策略及相关数学分析模型。本文则将从供应商选择策略、库存及仓储策略、运输及配送策略三个主要方面来综述国外的物流成本控制的研究现状。
1、供应商选择策略中的物流成本控制的研究。Mooret和Fearon主张价格、质量和产品交付是影响供应商选择策略的重要准则,他们认为线性规划方法可以成为供应商选择的一个重要方法。在这一思路的影响下,Gaballa首次从实证角度将数学规划方法应用于供应商的选择。Anthony和Buffa开创了一个单目标的线性规划模型用以支持企业的战略采购计划,但是订单成本、运输和验货成本等因素未被考虑到该模型中。Narasimhan和Stoynoff将一个单目标混合型整数规划模型应用于某大型制造企业,以优化面向供应商群体的订单分配及物料获取过程。Turner为BritishCoal公司提出了一个单目标线性规划模型,该模型在考虑供应商能力、最大订单量、最小订单量、顾客需求,及区域布局的约束条件下,实现总折扣价格的最小化。Sharma等人提出了一个非线性的混合型整数目标规划模型用以解决供应商选择问题。他们在模型中考虑了价格、质量、产品交付和服务等因素,所有的准则均作为目标。Benton在多品类、多供应商、资源限制和数量折扣的条件下,应用拉格朗日放松法开发了一个非线性规划和启发式过程模型用于供应商的选择。该模型目标是实现采购成本、库存持有成本和订单成本的最小化。Ghodsypour和O.Brien开发了一个决策支持系统(DDS),用于减少供应商数量和对供应商的商业伙伴数量进行管理。
除此之外,还有许多学者提出了自己的观点,以S.H.Ghodsypour和C.O.Brien为例,他们在2001年讨论了在多供应商、多种标准和供应商能力限制的约束条件下,供应商选择决策中的物流总成本问题,他们开发了一个混合型的整数非线性规划模型,并进行了相应的数学实例分析。
2、库存及仓储策略中物流成本控制的研究。库存与仓储问题,很早就被国外学者纳入关于物流成本控制的研究范畴,因而国外学者在这一方面的研究十分深入,也取得丰硕的成果。
1913年,FordHarrisr在其论文中首次发表了著名的经济订货批量(EOQ-EconomicOrderQuantity)模型;随后,Clark和Searf开始研究多级库存,并于1960年分析和建立了一个不考虑批量的N级流水系统(SerialSystem)。他们证明了对于考虑贴现和存储成本的N级流水系统来说,其最优库存控制策略是所谓的最大订货水平(Order-up-Level)策略。
在这些前人研究的基础上,后边的学者相继从不同的问题和角度出发,提出了一系列经典模型。例如:经济生产批量模型、允许缺货的经济订购批量模型、经济订购批量折扣模型、物料需求计划(MRP)与及时化生产方式(JIT)库存模型等等。
而关于库存成本方面的研究,近些年也取得了很显著的成就。例如:K.Skouri和S.Papachristos在对现有文献中的库存模型进行回顾与总结的基础上,提出以下5种成本应该被视为关键性成本:(1)损坏成本;(2)持有成本;(3)缺货成本;(4)机会成本;(5)补货成本。RonaldS.Tibben-Lembkea和YehudaBassok于2005年讨论了基于延迟定制化战略的库存模型,他们认为采用延迟制造战略来维持其库存战略能够带来可关注的利润增长。
3、运输及配送策略中物流成本控制的研究。
运输是物流系统的一大支柱体系,它被认为是经济增长和发展的重要条件。国外学者对物流运输成本的研究涵盖了宏观、微观的各项运输及配送成本问题,具体研究成果如下所述。
Krugman进行了开创性的研究,他指出贸易成本规模在经济地理模型中有着至关重要的影响;Henderson等人也强调了运输成本在贸易和收益方面扮演的角色以及其影响;Kumar和Hoffmann分析了贸易、运输成本和适度全球化之间的多重联系;而HensRunhaar和RobvanderHeijden探讨了公共政策对货物运输成本的干预,以荷兰的纸质印刷品的物流为例进行全面的分析,揭示了货物运输成本对供应链中的货物运输需求进行管理控制的机制。
除此之外,国外的一些学者对如何测量运输成本进行了尝试,开始使用到岸价对离岸价的比率作为测量海运成本的'工具,但是对于这种观点,也有许多学者提出了质疑,反对者认为,用到岸价对离岸价的比率计算出来的成本不能提供与时间变化趋势相同的足够信息。
综合上述,可以看出国外物流成本研究体现出很强的实用性与针对性,研究内容和问题十分广泛,研究成果也很多。他们对物流成本的具体构成及相互影响的认识存有许多差异。他们集中于对物流成本优化策略、方法及技术等实操性的研究很多,而对于物流成本理论体系等相关基础理论的研究却相对较少。
国内物流成本控制研究现状:我国对物流成本控制的研究起步相对较晚,引入我国也仅有20多年的历史,但是也取得了一定的成果。开发出了一系列可操作性较强的各类物流成本测算模型,例如:物流成本总量的测算模型、第三方物流服务市场规模的测算模型、物流业成本水平的测算模型等。
黄岩提出了基于横向控制、纵向控制以及供应链为对象的计算机网络控制系统。在这个系统中,假设销售、生产、采购和售后服务四个环节的.物流成本分别是物流过程的函数,然后建立各部分的成本函数和总成本函数,最终构建了以物流成本的预测、计划、分析、信息反馈和决策等步骤为主体的横向控制和以过程为基础的纵向控制以及以供应链为对象的计算机网络系统控制。
柳键、马士华从供应商缺货对购买方的影响出发,引入有效库存水平概念,创建了在供应和需求都不确定的情形下仓库和零售商的库存模型,并在此基础上提出了安全因子整体优化的思路和方法。
李慧对物流作业成本法中的物流成本与作业量的相关关系进行了研究,引入线性回归预测与控制原理对物流作业成本预测和物流作业量的优化控制这一概念,并提出了多种作业的正态线性回归模型。
张令荣,杨梅提出了基于价值链的作业成本法,分析一体化物流成本的数学模型。通过这个模型可以预测或模拟成本数据,并通过有关矩阵对应的变量,求取较优解或最优解,以便于物流成本控制。但是有所不足的是此模型仅仅是理论上的假设,并没有进一步的分析和实证。
田肇云提出挖掘逆向物流潜在价值的策略。他指出有效的逆向物流管理能够减少企业乃至整个供应链的运营成本、增加利润,改善企业的现金流,提高客户服务质量,并为企业赢得信用和品牌形象。
石明虹,滕芳提出制造业企业内部物流绩效评价指标体系,探讨了物流评价体系的量化方法,他们主张从内部物流成本控制能力、库存物料管理能力、内部物流布局能力和内部物流管理成熟度四个方面构造评价指标。
张余华,翁君认为供应链物流中,物流作为整个供应链子环节,其决策最终必须服从供应链,单纯对系统自身优化具有很大局限性。他们认为在供应链的背景下,物流系统优化将会遇到来自系统内部和外部的不同因素的影响,这些都会加剧优化的难度。
三、论文提纲的初步设计
(一)引言
(二)物流成本理论基础
2.1医药物流成本概述
2.1.1医药物流成本的概念
2.1.2医药物流成本的分类
2.1.3医药物流成本的特征
2.2物流成本管理
2.2.1物流成本管理的环节
2.2.2物流成本管理的方法
2.3物流作业成本控制体系
(三)基于作业成本法的医药物流成本分析
3.1作业成本法
3.1.1作业成本法简介
3.1.2作业成本法进行成本计算的要点分析
3.1.3作业成本法在医药物流中心应用的必要性和可行性分析
3.2医药物流中心的物流成本核算
3.2.1物流成本的作业成本核算模型研究
3.2.2物流成本法的成本分配
3.3医药物流中心的物流成本预测
3.3.1物流成本的多作业线性回归模型
3.3.2物流成本的线性回归预测
(四)医药物流中心的物流成本控制体系
4.1物流成本控制体系概述
4.1.1物流成本控制的含义
4.1.2物流成本控制的要求
4.2物流成本控制体系框架
4.2.1事前成本控制阶段
4.2.2事中成本控制阶段
4.2.3事后成本控制阶段
4.3医药物流中心的物流成本控制体系
4.3.1作业成本核算
4.3.2物流成本的控制策略
(五)结论
四、进程安排
1、20xx.12确定论文题目,撰写开题报告;
2、20xx.12——20xx.1文献阅读与整理,理论研究与分析;
3、20xx.1——20xx.2实地调研,数据分析与整理;
4、20xx.2——20xx.4论文撰写,形成初稿;
5、20xx.4——20xx.5论文修改,形成定稿;
6、20xx.5提交论文。
五、主要参考文献
[1]黄岩,高建兵,蔡雨阳.企业物流成本的控制研究[J].中国软科学,2000(7):82-85.
[2]柳键,马士华.供应链合作及其契约研究[J].管理工程学报,2004(1):85-87.
[3]李慧.线性回归预测与控制在物流作业成本法中的应用[J].重庆交通学院学报,2004(6):115-117.
[4]张令荣,杨梅.基于价值链的企业物流一体化成本分析方法研究[J].大连理工大学学报,2005(4):33-36.
[5]田肇云.逆向物流潜在价值及挖掘策略[J].商业时代,2006(8):17.
[6]石明虹,滕芳.制造业企业内部物流绩效评价指标体系研究[J].商场现代化,2006(26):146-147.
[7]张余华,翁君.供应链背景下物流系统优化问题分析[J].国际经贸探索,2006(1):76-79.
[8]胡开桥.苏宁电器公司物流成本管理与控制的策略浅析[J].消费导刊,2009(1):33-35.
[9]翟娜.连锁超市物流成本优化研究--怎样做到“天天平价”[J].科技信息,2009(5):477-478.
一、国外研究现状
在物流发展的同时,西方发达国家的物流成本控制研究经历了:了解物流成本实际状况、物流成本实际核算、物流成本管理、物流收益评估、物流盈亏分析等五个阶段。虽然很多物流企业开始分析其物流体系,但大多数情况下这种分析是根据经验和直觉进行的,分析过程中很少使用分析模型或工具。虽然西方学术界开发了许多有效的分析模型、工具和决策支持系统,论述这些工具、模型和决策支持系统的著作也很少,但是工业界还未真正了解和应用这些技术,因而目前部分企业物流成本控制达到第四个阶段,而多数企业的物流成本控制还都处于第三阶段,还没有达到第四、第五阶段。虽然现在对物流成本构成有了更加全面的理解,但是由于许多会计核算方法不健全成为解决物流成本的障碍,现在对物流过程进行有效的成本管理控制仍然存在困难。
二、国内研究现状
我国现代物流经过数十年的发展,已经迎来了物流业的春天。近十年来国家经济持续稳定的高速增长、电子商务的兴起、加入世贸组织等等,为我国物流业激起一个又一个的浪潮。目前由于政策环境与经济环境的改善,企业改革日益深化,为物流企业发展建立了良好的宏观环境与微观基础,物流事业的发展形势越来越好。
然而对于物流成本控制而言,我国企业的物流成本控制大多还处于了解物流成本实际状况的阶段,即对物流活动的重要性认知的阶段,只有少部分企业达到了物流成本核算,即了解并解决物流活动中存在问题的阶段(但核算水平很低,了解和解决问题的层次也不深),物流部门远远落后于生产部门,物流成本管理也远远落后于生产管理。对物流成本核算的相关理论和实务探讨非常薄弱,对物流成本的计算没有明确规定,对物流成本的计算方法的研究大多是基于日本的
三、选题背景与意义
随着人们物流管理意识的增强,降低物流成本已经成为物流管理的首要任务。无论采取什么样的物流技术与管理模式,最终的目的都不在与这种模式与技术本身,而是要通过物流系统的整体优化,在保证一定的物流服务水平的前提下实现物流成本的降低。可以说,整个物流技术和物流管理的发展过程就是不断追求物流成本降低的过程。
同时伴随着新经济时代的到来,经济全球化、市场一体化的趋势日益加强,企业面对变化无常、竞争激烈的市场环境以及顾客需求多样化、个性化消费水平的不断提高,其传统的、机械的采购、生产、物流模式己经难以适应市场的需要。企业必须快速把握市场的真实需求,缩短产品的开发周期、采购供应周期、生产加工周期、流通配送周期,全面降低企业作业链过程的成本,才能提高企业的生存能力和竞争能力。在传统的企业成本管理模式下,企业往往过于强调通过产量的扩大来降低单位产品所分摊的固定成本,通过采用廉价劳动力和原材料等措施降低企业的生产成本,从而获得预期的利润。但是,随着企业间的竞争越来越激烈,单纯通过扩大产量来形成规模经济而不考虑市场对产品接受程度和竞争对手的策略的做法,己经被证明是行不通的,通过改进产品的设计和控制生产过程中的浪费来降低成本的手段所能起的作用和降低成本的空间也越来越小。因此,人们意识到,为保持企业的生存能力和竞争能力,必须为企业寻找新的利润源泉。
通过多年的研究,发现在企业物资的流动过程中所发生的成本并不会增加顾客的价值,并且企业物流活动所发生的成本占企业总成本的比例较大。由此引发了学术界对企业物流的研究,同时,实务界也在积极地研究如何规划和实施本企业的物流战略。另一方面,各国政府为搞活本国的经济,通过大流通促进大生产,希望对本国基础建设的投资来带动国家的经济发展,也迫切需要研究如何发展物流战略。通过几十年研究的积累,物流学界对企业物流成本管理的认识,形成了第三利润源、物流冰山、效益背反等理论。国内企业一般没有单独对物流成本进行核算,往往都是和企业其它成本一同核算,没有单独设立核算项目。即使有些企业将物流成本划分出来进行单独核算也往往应用比较传统的分步法或品种法等,导致物流成本核算的严重失真。
对于恩希爱这个外资企业,虽然在日本的市场已经完全打开,但对于中国这个陌生市场,要打开这个市场就必须降低成本,提高竞争力。由于长期以来企业重生产和销售,轻流通,导致企业的物流成本偏高。目前,我国生产企业生产中直接劳动成本占总成本的比重不到10%,而物流费用达到了40%。在当今激烈的市场竞争下,物流成本的降低比销售额的提高更容易。这意味着在激烈的竞争中谁降低了物流费用,谁就降低了成本,谁就会在竞争中取胜。
从分析物流成本入手,进行物流成本管理,改善企业物流,具有重要的意义。物流成本计算是物流成本管理的基础,但在我国现行的会计制度下,难以按照物流成本的内涵完整地计算出物流成本,而且按照传统成本法分摊出来的物流成本,也不能满足物流管理的需要。这种状况不仅打击企业进行物流成本计算的积极性,更重要的是由于缺乏物流成本这一基础数据,影响了企业物流管理、物流系统再造等决策的科学性和正确性,从而制约了企业物流管理水平的提高和企业竞争力的加强。
因此,开展企业物流成本计算研究,确定其成本构成,可以有效地降低企业成本,提高资金利用率和提升企业竞争力。
适用于物流研究的方法摘 要:科学的研究需要科学的方法,一门学科研究方法的发展水平甚至可以作为这门学科发展水平的一个衡量标志。物流研究的发展和完善同样迫切需要不断充实和补充适合本学科特点的科学的研究方法,本文尝试提出了综合研究法,并重点阐述了综合研究法在物流研究中的具体运用。关键词:物流研究;研究方法;综合研究在物流决策的研究中通常采用两类方法:定量分析和定性分析,或者从量的角度进行定量分析,或者从质的角度进行定性分析。任何一个研究领域,如果仅仅局限于少量的研究方法,那么该领域一定不会取得很大发展,难以产生丰富的研究成果。要想真正发展和完善物流学科,就必须创新物流的研究方法。对此,笔者提出了在物流研究中要采用一种新的研究方法:综合研究法,即综合运用定量分析与定性分析方法研究物流问题。一、定量分析和定性分析的概念研究方法依不同的划分标准有不同的分类,通常采用二分法分为定量分析和定性分析两大类。 (一) 定量分析的概念及其优缺点定量分析指从量的关系上认识事物的发展变化规律,对事物属性进行数量上的分析,从而判断事物的性质和变化,主要包括线性规划、非线性规划、动态规划、图论、排队论等运筹学理论,以及各种算法如神经网络算法、遗传算法等,他们一般都是经过抽象,将复杂的实际问题转化为标准的、典型的、可处理的问题加以解决。 (二)定性分析的概念及其优缺点定性分析侧重于研究对象的质的方面的分析评价,是研究人员根据自已的认识和经验确定研究的对象是否具有某种性质的研究方法,具体包括情景描述法、对比论证、专家评议、头脑风暴、反头脑风暴、推理、问卷函询等方法。使用定性方法分析问题时一般采取如下步骤:收集资料——整理加工——分析资料——综合归纳——形成理论体系。 (三) 与定量分析、定性分析相关的术语定量分析常常与实证研究、实验研究等术语联系在一起,定性分析则常常又称作规范研究、人本主义等,在实际研究及论文写作中,这些术语在内涵和外延上没有太大的差异,几乎可以互换使用,见下表:二、定量分析与定性分析的比较(一)定量分析与定性分析的优缺点比较定量分析的抽象过程要经过省略、约减、归类等去粗取精、去伪存真的手段进行处理。处理后的典型的、标准的数学模型与复杂问题的实际状态存在一定的区别,如果抽象后的数学模型或仿真模型将系统(或问题)中的关键因素都包括在内,运算结果与实际结果的差别很小,这样的结果是满意的;否则,抽象模型的运算结果与实际结果将有很大的差距,甚至得出相反的结果。即便是较好的模型,而且输入的初始条件与实际系统的状态有较小的差别,当模型的环节较多或仿真时间较长时,误差也会很大,即产生所谓的“洛仑兹现象”。定性分析能有效汇集决策者偏好、科学知识和专家经验,并能将他们有机地结合起来。由于参加研究组织的成员来自不同的研究领域,他们能在自己的观点上分析问题的结构和环境,并得出独到的见解,形成自己的观点。将这些见解和观点结合在一起,就形成了多方位、多层次、多元化的综合方案,使问题得到解决。此外,对于复杂系统来说,在很多情况下用定量分析很难得出解决方案,甚至不可能得出结果,这时,定性分析就成了唯一的解决方法。但是,定性分析也有不可克服的缺点。在处理复杂的、不确定性问题时,仅凭“经验”判断往往带有片面性。当项目涉及到经济、社会及生态环境等多方面的问题时,各方面专家往往坚持各自的观点,很难达成一致。由于研究人员收集资料中的主观性和结果分析的经验性,采用定性分析在一定程度上会影响了研究的科学性和可靠性。(二)定量分析与定性分析采取的具体方法的比较在物流研究中,定性分析能够对物流活动现象提供总的看法,而定量分析则有助于在微观水平上研究物流活动中的具体行为,它们具体采用的方法如下表: (三)定量分析与定性分析代表的哲学思想的比较定量分析与定性分析代表了不同的研究范式 ,这两个范式体现了不同的哲学思想和不同的理念,下表显示了从哲学思想上对定量分析和定性分析的比较: 三、在物流研究中运用综合研究法的实例如某地区要改造港口,重新选择港口物流路线,那么可分为三个阶段进行研究:第一阶段对所研究的问题进行总体考察,第二阶段进行核心分析,第三阶段对第二阶段结论的有效性进行验证,见下表: 这三个阶段综合运用了定量分析与定性分析方法,具体思路为:在第一阶段采取定性分析,用参与询问的方法对港口物流市场进行调查:首先对物流市场进行初步分析,其次根据声誉度选择物流市场上的25位重要参与者进行访谈,此外还随机抽选了250名卡车司机进行短暂的访谈。第一阶段的定性分析为港口物流市场的运作和结构提供了深刻的见解,为第二阶段的分析搭建了研究平台。第二阶段采取定量分析,用问卷调查和模型仿真的方法进行研究:首先进行严格的取样,从14个独立的样品构架中抽取货运行业有代表性的决策者,组成的问卷调查的样本。其次,通过9次初步访问设计问卷调查表。然后利用问卷调查表对选取的57个决策者进行访谈,收集数据。最后,运用数量分析工具对调查数据进行分析,判别在决定港口路线选择的最重要的因素,即“显著性因素”。第三阶段再一次采取定性分析,用参与询问的方法对第二阶段研究结论的有效性进行验证。首先选取7位物流领域的专家组成专家组,利用德尔菲专家法确认被认为在线路决策者中有丰富经验的10位关键人物。其次,对这10人进行访问,将访问结果与第二阶段得出的结论进行验正,修正第二阶段的研究结论。定性分析方法和定量分析方法在处理问题时各有其优缺点,虽然在处理问题时思路不同,但二者的目标是一致的。按照辩证法的观点,定量寓于定性之中,大多数的定量方法都是定性分析思维的归纳和经验积累,定性与定量是相对的和相互渗透的,定量分析必须以定性分析为基础,定性分析必须借助于定量分析去引证、补充和深化。实践证明,定性方法和定量方法具有互补性,同时又各具有局限性。只有将二者有机地结合在一起,才能保证研究问题的顺利解决。