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序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇海洋科学研究的意义范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
我国是一个海洋大国,但还不是一个海洋强国,与世界海洋强国相比,我国的海洋科技能力和工作水平还有一定差距,例如:科技队伍人数不少,但总体水平有待提高;科研机构不少,但未形成对国家的整体支撑能力;科研条件重复建设多,高端装备少,资源共享差,没有形成整体实力;科技投入资金分散,难以重拳出击。这些问题制约了我国海洋科技的迅速发展,无法满足国家在海洋科技创新、维护国家海洋权益和安全、促进国家经济和社会可持续发展等方面的重大需求。
从海洋科学自身发展来看,作为一门包括了物理海洋、海洋化学、海洋生物、海洋地质等二级学科的综合性学科而言,进入21世纪,海洋科学在研究方法上趋向于多学科交叉、渗透和综合;研究重点趋向于资源、环境、气候等与人类生存与发展密切相关的重大问题;研究方式趋向于全球化;研究手段不断采用高新技术,并趋向于全覆盖、立体化、自动化和信息化。我国目前研究方向单一、条件落后、相对封闭、规模较小的海洋研究机构已经不能适应当代海洋科学发展的需要。因此,集中力量,突出重点,通过资源整合,建设高水平的海洋科技创新平台,提高我国海洋科技国际竞争力,更好地服务于国家经济社会发展,既是我国海洋科技体制创新的重大举措,也是我国海洋科技发展的迫切需求。
青岛作为一个海洋科技力量比较集中的城市,在整合资源建设高水平海洋科技创新平台方面具有得天独厚的优势。由驻青的教育部中国海洋大学、中国科学院海洋研究所、国家海洋局第一海洋研究所、农业部水科院黄海水产研究所和国土资源部青岛海洋地质研究所等五家单位共同发起组建的青岛海洋科学与技术国家实验室是以五家单位的优势科技资源为基础,由科技部、财政部、教育部、国土资源部、农业部、中国科学院、国家海洋局、山东省和青岛市政府共同建设的国家海洋科技创新体系的重要组成部分。
建设历程追溯
青岛海洋科学与技术国家实验室的建设历程可以追溯到七年前。2000年9月,时任教育部青岛海洋大学校长管华诗院士、国家海洋局第一海洋研究所所长袁业立院士、农业部水科院黄海水产研究所所长唐启升院士和中国科学院海洋研究所所长相建海研究员共同发起,首次向科技部提出关于建设“青岛国家海洋科学研究中心”的建议。
2003年10月,在科技部基础司协调下,首次提出将“青岛国家海洋科学研究中心”建设成国家实验室的方案,各有关部门和山东省、青岛市领导都支持并积极推动该方案。
2004年6月,中国海洋大学、中科院海洋研究所、国家海洋局第一海洋研究所、农业部水科院黄海水产研究所和国土资源部青岛海洋地质研究所签署《关于共建“海洋科学与技术国家实验室”(青岛国家海洋科学研究中心)的意见》,就建设内容、管理体制、运行机制和建设方式等问题形成一致意见。
2004年11月,以范维唐院士为组长的科技部国家实验室评估专家组到青,对该国家实验室建设工作进行现场评估。
2005年12,海洋科学与技术国家实验室“十一五”科技发展规划咨询会在青岛市举行,13位院士、7位海外学者和青岛海洋科研单位的部分学者参加了会议。这次会议对进一步明确国家实验室的定位、建设思路和科技发展规划内容具有重要意义。
2006年12月,科技部正式启动以中国海洋大学等海洋科研优势单位为依托单位的“青岛海洋科学与技术国家实验室”建设申请工作,这标志着青岛海洋科学与技术国家实验室申请建设正式进入实质性推进阶段。
2007年5月,教育部周济部长、财政部张少春副部长和科技部程津培副部长专程赴青岛,研究讨论青岛海洋科学与技术国家实验室建设工作。
回顾过去,青岛海洋科学与技术国家实验室的建设历程尽管曲折变化,但是各组建单位紧紧围绕国家的重大战略需求,,团结协作,坚持不懈地推动国家实验室建设进程。同时,青岛海洋科学与技术国家实验室也得到了科技部、财政部、山东省和青岛市政府以及各主管部门的精心并卓有成效的指导。各组建单位广大科技工作者也通过多年来的沟通、协调、磨合,逐步在实验室建设原则、建设内容等方面形成共识,并形成了一套具有特色、适合实验室实际情况的组织机构和管理运行机制。
建设方面详述
青岛海洋科学与技术国家实验室在尊重历史情况,充分发挥各方面的积极性的基础上,将采取虚实结合的建设模式,不进行现有研究院所的合并撤销或改变部门隶属关系,不进行集中搬迁,但要实现资源整合,按科研实体实行统一管理。
国家实验室建设坚持面向国家重大战略需求,顺应国际海洋科技发展趋势,结合国内(特别是5个组建单位)的已有基础,遵循“用好增量,激活存量 ;整合资源,优势集成 ;开放共享,提高效率 ;提升能力,推动创新”的原则,在对现有优势科技队伍和科研条件资源进行整合及优化配置的基础上,探索并建立适于海洋科技发展的管理体制和运行机制,适当新建部分观测、实验、研究设施和仪器装备,实现科技资源共享;汇聚国内外优秀科学家,加强科技创新团队建设,大幅提高科技创新和服务国家经济社会发展的能力。
在建设内容方面,青岛海洋科学与技术国家实验室将由8个功能实验室、3个技术支撑体系、6个公共实验平台和服务管理机构组成。其中功能实验室是在18个省部级重点实验室的基础上,凝练研究方向,并进行优势资源整合和强化建设,功能实验室是国家实验室的基本单元,体现了国家实验室的科研水平,是国家实验室建设的重点;技术支撑体系是用少量投入,促进现有科技资源的系统优化集成,建设国家共用海洋科学考察船队、海洋资源样品库、海洋科技分析测试中心等3个技术支撑体系,提高资源共享度,建设重点是完善共享机制;公共实验平台体现国家实验室能力和水平,为功能实验室提供服务,拟根据国家重大战略需求和国际海洋科技发展趋势,新建高性能科学计算与系统仿真平台等6个有前瞻性、对未来海洋科技发展有重大意义的大型公共实验平台。
在组织机构和管理运行机制方面,国家实验室的管理体系由协调领导小组、理事会、学术委员会和国家实验室各职能部分构成。其中,国家实验室协调领导小组是国家实验室的协调机构,其职责是:宏观指导和协调国家实验室建设和发展的重大问题。
国家实验室理事会是国家实验室的决策机构,由共建单位和省市科技主管部门代表组成,遵照理事会章程发挥作用。其职责是:对国家实验室发展规划、机构设置和学科方向等重大事项进行决策 ;聘请国家实验室主任等重要人员;审定国家实验室年度工作计划和工作报告。
学术委员会是国家实验室的学术指导机构,对理事会和国家实验室负责,其委员由理事会聘任。学术委员会受理事会委托,指导和把握国家实验室的科研方向,进行学术工作评估。
国家实验室主任是国家实验室决策的执行者,实行理事会领导下的主任负责制,其职责是:在理事会领导下负责全面工作,统筹调配人、财、物等科技资源,组织承接国家重大科研任务,增强海洋科技创新能力。
在人事管理方面,国家实验室人员实行“按需设岗,公开招聘;择优录用,逐级聘任;定期考核,契约管理”的全员岗位聘任制。被聘进入国家实验室的原5个组建单位的科技人员,经国家实验室和所在单位同意,实行双聘制,其人员隶属关系不变;被聘进入国家实验室的其他国内外高校和科研机构的科研人员,短期聘任者无需改变隶属关系,长期聘任者需将隶属关系落户于5个组建单位之一,由接受单位人事管理具体事宜。
在财务管理方面,国家实验室依托中国海洋大学实行“统一领导、分级管理、集中核算、权责结合”的财务管理体制。中国海洋大学为国家实验室专设内部账户,单独核算,专款专用。
建设前景展望
通过建设,青岛海洋科学与技术国家实验室将完成5个组建单位相关资源的整合、优化与集成,建成8个功能实验室、3个技术支撑体系,新建6个公共研究实验平台及其配套工程;汇聚国内外优秀科学家,初步建成6~8个优秀创新团队;探索并建立基本符合海洋科技发展要求的管理体制、运行机制。初步建成比较完整的海洋科学与技术创新体系,较大幅度提升解决国家重大战略性问题的能力,为跻身世界著名的海洋科学技术研究基地奠定基础。
罗宾海洋研究院,是我们以色列探营之旅的第二站。
一个晴朗的上午,我们一行三人在以色列施拉特公司经理、生物学家谢瑞女士的陪同下,从首都特拉维夫驱车一路向北,来到了一个叫米奇摩尔的海滨小镇。罗宾海洋科学研究院就在小镇边上。
海边的空气十分清新,微风中裹挟着淡淡的海草味道,沁人心脾。海滩上的沙子洁白细腻,和湛蓝的海水、白色的帆船构成了一幅绝美的风景画。
我们的车子在一排平房前停了下来。“到了!”谢瑞女士打开车门,冲着我们开心一笑。这就是海洋科学研究院?我满腹狐疑。
在普通人的印象中,科研院所大都是一个严肃安静、有着许多科学家和大量实验设备的场所,建筑高大而又庄重。但罗宾海洋科学研究院却颠覆了我们的看法,这个位于地中海岸边的科研机构,从外表看去,居然和普通的度假村毫无区别。
我们刚下车,海洋研究院的负责人拉米女士和大卫博士便迎了上来,热情地向我们介绍学院情况――
罗宾海洋研究院是一所专门从事海洋动植物研究、海洋环境保护,集科研和教学于一体的专科学校,目前有教职工四五十人、学生300余人。学院的最大特色是体验式教育,学生除了在这里接受正常的专业培训外,还将花上大量时间进行科学实验,承担许多的国家研究课题和项目。所以这里的学生一毕业,就能立即走上工作岗位,成为重要的专业人才。
陪同我们访问的谢瑞女士悄悄告诉我,她多年以前就是从这所学校毕业的。今天重游母校,感到十分开心。
“章鱼博士”的环保经
在高大帅气的大卫博士带领下,我们来到罗宾海洋研究院的生物实验室参观。
实验室外面的院子里,放着几口很大的水缸,每口水缸里都游动着一只大海龟。大卫告诉我们,这里的海龟都上了年纪,有的都已经八九十岁了,而且多有残疾,如果任其在大海里自生自灭,它们将无法幸存下来。大卫指着一口缸中的海龟说:“这是一只80岁的海龟,已经双目失明,无法觅食。我们把它收养起来,为的是让它平安地度过余生。”
走进实验室,我们便看到一排排架子上整齐地摆放着海洋生物的标本:海星、海螺、海胆,还有许多叫不上名字的鱼类……在一个水族箱里,我们看到了一株株极小的珊瑚在不停地摆动,四周漂浮着许多浮游生物。大卫表情严肃地说:“珊瑚对于维护海洋生态系统具有重要意义。现在世界许多地方的珊瑚礁遭到人为的破坏,珊瑚被当成工艺品买卖,我感到很伤心,强烈反对这种自私的行为。”说罢,还紧紧握了握拳头。
在一个饲养着章鱼的透明大水箱前,大卫来劲了,兴奋地告诉我们,他本人研究章鱼已经五六年了,对章鱼的习性了如指掌,故而被同事们称为“章鱼博士”。大卫拍了拍水箱,里面的章鱼立即调皮地挥动几只触手,和大卫打起了招呼。
我问大卫:“今夏世界杯马上就要开赛了,你的章鱼朋友能不能和上届的那只保罗章鱼一样,预测比赛结果呢?”大卫一听,乐了,他笑着说:“目前我的章鱼还没有这个能力,不过,我以后会训练它的,等下届世界杯开幕时,它会告诉你每场比赛结果的!”
淡化海水的“神技”
告别章鱼博士,我们在拉米女士的带领下,又参观了海水淡化实验室。
以色列是一个淡水资源极其匮乏的国家,国土一半面积都是沙漠和戈壁,降雨稀少。这块被《圣经》誉为“流着奶和蜜”的圣地,人均水资源量仅250吨,不足世界平均水平的1/30。
由于恶劣的自然环境,以色列自建国那天起,就开始研究节水技术,并在这一领域处于世界领先地位。1964年,以色列启动“北水南调”的国家输水工程,用一条长度达300公里的输水管线,将北方较为丰富的水资源输送到干旱缺水的南方;同时,致力于提高水资源的利用效率,形成了以滴灌技术为代表的智能水利管理系统,循环水利用率高达75%,居全球首位。然而,再高的水资源利用效率,也改变不了天然淡水供应量不足的事实。
以色列政府认为,解决水资源匮乏的根本出路只能靠淡化海水,并为此制定了“大规模海水淡化计划”。根据该计划,至2015年,海水淡化水将占以色列淡水需求量的22.5%,生活用水的62.5%;至2050年,海水淡化水将占全国淡水需求量的41%,生活用水的100%。
在海水淡化实验室,我们参观了先进的海水淡化设备,了解到以色列拥有世界最大规模的海水淡化设施――地中海沿岸建有3个大型海水淡化工厂,南部有31个小型海水淡化厂。
虽然以色列在海水淡化方面比海湾国家起步晚,但使用的却是世界最新技术――反向渗透膜技术。其原理是将海水加压,经细密的分子薄膜过滤,将盐类、糖类、氨基酸等多余物质去掉,成本为每吨0.4美元。目前正在试验的纳米滤膜技术,有望使成本降到每吨仅0.1美元。如果成功,人类或许能依靠淡化海水实现彻底“解渴”。
孩子们的“活动天堂”
罗宾海洋研究院尽管没有高大的建筑,但一排排平房井然有序,教学区、实验区、宿舍区,规划得十分合理,而且整个校区都实现了WiFi的免费覆盖,随时可以轻松上网。
在一间教室里,年轻的学子们正在热烈地讨论问题,看到我们这些来自中国的朋友,立刻热情地挥手致意,有的人甚至摆出各种姿势,让我们的照相机一次拍个够。看来,这些孩子的镜头感真的很强啊!
拉米女士告诉我们,罗宾海洋科学研究院不仅仅是一个科研机构,还是一个青少年活动基地。每年暑期,都要接待大量的少年儿童来这里参观和游览。除了以色列本国的孩子,还有许多欧洲国家的青少年在这里举办夏令营。研究院为他们提供完善的学习和实验场地,还有整洁的宿舍和可口的食物,因而很受孩子们喜欢。
[关键词]科学可视化;海洋环境要素;虚拟仿真;散乱数据建模;数据交互语言
中图分类号:U665.261;TP391.9 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)17-0389-01
1 引言
IDL全称交互式数据语言(interactive data language),由于其灵活和强大的可视化性能,受到科学家和工程师们的喜爱,进而发展成为一门独立的可视化语言,文章之后所展示可视化图片均是用IDL语言绘制[1]。
2 海洋要素可视化与虚拟仿真
散乱数据是在二维平面上或三维空间中,无规则的、随机分布的数据。本课题拟采用当前主流的基于函数关系的散乱数据建模方法,包括Shepard方法、MQS法、体样条(Volume Splines)函数法、多重二次型法、最小范数网络法、基于多层B样条的二维散乱数据插值法和局部体样条函数法[2-3]。
2.1 标量场动态可视化
实现用标量表示的海洋要素的可视化,主要包括对温度、盐度、密度、气温、气压、湿度等要素的可视化。在二维可视化的基础上,实现跃层及水团(标量场的特征结构)的自动提取及三维可视化。我们以北纬37°到41°东经117°到121°海平面日平均气压为例分别从动态图中截取一张来做展示(图1左)。
2.2 向量场动态可视化
实现对用向量表示的波、浪、海流、风等海洋要素的可视化。其中向量场拓扑结构特征如极限环、涡旋、激波的自动提取、时变场中的特征跟踪、事件检测及3D可视化技术是实现向量场可视化的核心,同时研究可用于表现流场运动的多种形式特种动画技术。
向量场的动态可视化采用如下方法:
a.直接可视化方法:以箭头、颜色映射、粒子方法等表现向量场数据;
3 结束语
本文给出了在科学可视化海洋标量与矢量元素与虚拟仿真的多种表现形式,实现了海洋背景场与海洋特征对象融合技术的研究,实现了使用IDL语言实现流场的快速线积分卷积的可视化方式,在今后的工作中向量场中涡旋提取、时变场征的跟踪及三维向量场的动态可视化有着较好的研究意义。
参考文献
[1] Landsman W B.The IDL Astronomy User's Library[C]//Astronomical Data Analysis Software and Systems II.1993,52:246.
[2] Franke R.Scattered data interpolation:tests of some methods[J].Mathematics of computation,1982,38(157):181-200.
一、加大力度突破关键核心技术
围绕战略性新兴产业发展,发挥市场对技术研发方向、路线选择、要素价格、各类创新要素配置的导向作用,综合运用无偿资助、奖励、后补助、贷款贴息、投资等手段,引导高等院校、科研单位和企业加速重大关键核心技术创新和应用示范,攻克了一批制约全省经济社会发展的重大关键共性技术,加快形成若干条技术含量高、特色鲜明的产业链。围绕推进钢铁、有色、石化、轻工、纺织、建材等传统产业向节能、降耗和环境友好方向发展,重点安排橡胶轮胎、电解铝及铝型材、氟硅材料、高效农药创制、材料流程的节能减排、优势资源材料应用等关键技术研发和应用,化解产能过剩问题,提升产业整体竞争力,辐射带动一批支柱产业技术改造升级。在电子信息产业,浪潮集团与军队共建加固计算机实验室,高端容错计算机系统关键技术及应用项目取得重要突破;国家量子保密通信“京沪干线”技术验证和应用示范项目已搭建完成量子设备入网测试平台,准备在金融机构应用,为信息通信提供基础的安全服务和最可靠的安全保障。在纺织行业,依托如意集团建设的国家纺纱工程技术研究中心即将得到科技部批复,康平纳集团主持完成的筒子纱数字化自动染色成套技术与装备项目打破国际自动化染色技术垄断,推进了我国印染行业数字化、绿色化、智能化进程,对纺织行业技术进步和产业升级具有重要推动作用。高端容错计算机系统关键技术及应用和筒子纱数字化自动染色成套技术与装备两个项目在2014年度国家科学技术奖初评中被推荐为科技进步一等奖,有望实现申报国家科技奖励工作新突破。
二、促使高新技术产业成为经济发展新的增长极
据初步测算,上半年,全省规模以上高新技术产业实现产值21500亿元,同比增长15.5%;占规模以上工业产值比重为30.96%,比年初提高0.7个百分点。实施高新区“双带”工程,优化高新区布局,提高高新区内在发展动力。启动建设山东省高新技术产业示范基地,建设了山东省中关村(烟台南山)高新技术产业示范基地,承接高新区产业转移,构建国家高新区、省级高新区和高新技术产业示范基地三级联动机制。高新区在地方产业结构调整升级的示范带动作用日趋增强,今年一季度,高新区实现规模以上工业总产值4042亿元,同比增长20.1%;固定资产投资762亿元,同比增长32.2%;区内公共财政预算收入127.7亿元,同比增长23.7%。
三、推动企业成为技术创新主体
今年以来,山东出台了一系列提高企业创新能力的政策,并进一步加大政策的落实力度,企业创新能力显著提高。上半年,预计全省高新技术企业实现工业总产值10000亿元,同比增长20.48%,占同期高新技术产业产值比重达到46.5%;实现新产品产值4200亿元,同比增长19.05%。企业发明专利授权量达到2400件,同比增长20.7%。一是支持企业建设技术研发平台,全省65%以上的大中型企业已建立技术研发机构。改革平台运行机制,推动创新平台提质升级,与西王集团签订协议共同建设玉米综合精深加工企业重点实验室,依托山东冠丰种业科技有限公司建设的“主要农作物种质创新国家重点实验室”顺利通过科技部组织的专家验收,对加强主要农作物种质资源创新、振兴民族种业具有积极意义。二是支持科技型小微企业承担实施国家计划,小微企业创新活力显著增强,183家企业获得国家中小企业发展专项资金科技创新、科技服务和引导基金项目经费支持2.2亿元,创历史新高,同比增长44.7%。12家企业获得中小企业发展专项资金中欧国际合作项目资金3050万元。三是积极组织参加创新创业大赛,为科技型中小企业营造创新创业氛围。认真组织第三届中国创新创业大赛(山东赛区)暨全国新材料行业决赛,山东赛区企业组报名企业达1034家,列全国第二位。参加第二届中国农业科技创新创业大赛数量、晋级复赛和决赛数量均居全国第一位。
四、打造科技创新平台支撑载体
围绕“两区一圈一带”战略部署,加快区域战略创新平台建设。青岛海洋科学与技术国家实验室作为国家科技体制改革的试点正在开展先行先试,探索新的管理体制和运行机制,目前正在筹建指导协调委员会、理事会、学术委员会,面向全球公开招聘实验室主任;将青岛国家海洋科学研究中心承担的建设任务及资金全部移交青岛,统一规划建设,加速建设步伐。省政府与国家自然基金委联合启动联合资助海洋科学研究中心项目,支持海洋国家实验室建设,首批4个重点项目已经启动。山东信息通信技术研究院潍坊分院建设工作顺利开展,信通院公共研发平台技术支撑作用得到充分发挥。先进制造技术研究院、山东大学产业研究院等重大产业技术创新平台建设加快推进,力争2015年前在全省建成30个高水平专业公共技术创新和服务平台,提升产业技术创新能力。
五、积极发展科技服务业
【关键词】海洋生物 探究性学习 激发兴趣 提供空间 创新形式
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2017)02A-0031-02
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》指出,要“创新人才培养模式,倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学,帮助学生学会学习”。《基础教育课程改革纲要》更是明确提出,教学过程应当“注重培养学生的独立性和自主性,引导学生质疑、调查、探究,在实践中学习,促进学生在教师指导下主动地、富有个性地学习”。在这些思想的指导下,科学课教师理应进一步转变教学观念,充分发挥学生的主体作用,培养学生的创新意识和实践能力。
探究性学习,是学生从学科或生活中的问题出发,通过形式多样的探究活动,获取知识技能、培养实际能力、获得情感体验的学习方式和过程。小学生海洋生物探究性学习,主要是指学生在教师的指导下,以类似科学研究的方法自主地发现与探究海洋生物问题,获得知识和结论的一种学习方式和过程。
在人类赖以生存和发展的地球上,陆地面积仅占总面积的29%,而海洋则占到71%,海洋是人类可持续发展的重要基础。蔚蓝的海洋蕴藏着极其丰富的矿物资源、生物资源和药物资源,开发利用海洋是解决当前人类社会面临的人口膨胀、资源短缺和环境恶化等一系列难题的重要途径。要发展海洋事业,建设世界海洋强国,增强全民族海洋意识是首要任务。而全民族海洋意识的建立并非一朝一夕之事,必须从中小学教育抓起。当代青少年儿童是未来开发海洋资源的生力军,我们必须从小就使他们了解、认识海洋,培养他们热爱海洋的情感,树立起强烈的海洋意识,因此对中小学生开展海洋生物教育具有重要的现实意义和战略意义。
为此,我校在科学课堂内外提出了“向海洋进军”的口号,开展海洋生物探究性学习,从小培养学生的探究能力。学校与自治区海洋局、南宁市科学技术协会、广西科普教育基地共同成立了“做中学海洋科学教育基地”,联合用探究性学习的方式指导孩子们探究海洋的奥秘,带领学生一起做海洋生物科学实验,进行海洋生物研究。
一、激发学生对海洋生物的探究兴趣
丰富学生知识、创设思维空间,是引导学生对已有知识进行探究的关键。如执教教科版科学教材三年级上册《动物》单元,一开始笔者将“珊瑚、海葵、小丑鱼存在怎样的共生关系”的问题抛给学生,通过议论交流,发现学生掌握的海洋生物知识还真不少,但还是比较浅层次、不全面的。于是,笔者带领学生实地参观南宁市海底世界,学生进一步了解了三者的共生关系,以及三种海洋生物的相关知识。在学生学习d趣极其高涨的情况下,笔者引导学生进一步收集有关资料:“你还能了解到更多的关于珊瑚、海葵、小丑鱼的知识吗?收集的办法有查阅书籍、网上搜索、采访他人等。”结果,从反馈的数百条信息来看,学生对海洋知识的探究欲望非常强烈,收集了丰富的海洋知识。受此启发,笔者利用班会课、实践课组织学生分批走进海洋生物实验室、标本馆进行探究性学习,做“海洋小科学家”。安排接待的实验室有鱼类生态实验室、贝类分类实验室、藻类分类实验室等。孩子们分组进入预先安排的实验室当“海洋小科学家”,有的进行了海葵等海洋动物实体的解剖,了解生物体的构成及其作用;有的在显微镜下观察动植物的不同分类及各自的构成特点;有的看到了在不同环境下相同种类的变异……孩子们在做中学,在学中做,兴致高涨,久久舍不得离开。回到学校后,学生又开展了海洋科学小实验、制作海洋标本行动、海报展示、制作活体模型等探究活动,探究能力得到了进一步的培养。
教师有意识地为学生创设探究的空间,使学生不仅尽情地遨游在书的海洋、科技信息网的世界里,更能尽情地遨游在真实的海洋生物世界中,使其不断开阔眼界,大胆探索海洋生物世界的奥秘。这远远超过了科学教材《动物》单元所讲的知识点,打破了只局限于书本知识的教法,使学生已有的知识不断拓展、延伸,科技教育的意义也在探究中得到体现。
二、提供学生探究海洋生物知识的广阔空间
科学课理应突出其在促进人的全面和谐发展方面的作用,培养学生学习能力、动手能力、交往能力、创新能力等综合能力,使学生通过科学课培养科学素养,发展科学素质。为了给学生提供更为广阔的探究海洋生物知识的空间,作为非沿海城市的学校,我校积极联系广西科普基地之一的南宁海底世界与红树林、珍珠养殖科普基地――北海竹林科普基地,开辟校外学习阵地,开发特色校本课程,开展探究性学习活动。
在教学教科版科学教材六年级下册《环境和我们》单元时,为了让学生通过体验认识到保护生态环境的重要性,笔者结合“‘海岸卫士’红树林及其生态系统探究”活动主题,邀请红树林研究专家、海洋研究专家进课堂指导、开讲座,并携手防城港市防城区江山中心小学、防城港市防城区江山石角小学联合成立了“手拉手”红领巾监测点,同时还加入了联合国GEF项目中红树林环保课题中的子课题,使学生对海洋生物及环境有了更进一步的认识。在此基础上,笔者组织学生参观、考察了北海、防城港红树林等科技实践活动基地,并多次组织学生参观南宁市海底世界、北海市海底世界。活动使孩子们体验到了海的滋味,与红树林亲密接触并进行探究,让海洋与科学课紧密结合,让“小手”更握紧“大手”,探究氛围非常浓厚。通过实地考察和参观,学生亲眼目睹了红树林的生长环境及受到的污染、砍伐等破坏,唤起和强化了他们爱护和保护海洋环境的意识。参观考察活动使他们感受很深,尤其是看到沿途近海污染造成的环境状况,更使他们意识到保护海洋的迫切性和严峻性。
总之,我校通过课本知识的迁移拓展,为学生探究海洋生物知识提供了广阔的空间,打破了学生被动学习的教学模式,学生的主体意识、实践意识、探索意识和创新意识在潜移默化中得到了强化,学习能力、动手能力、探究能力、创造能力也得到了培养和提高。
三、创新学生探究海洋生物知识的活动形式
科学课堂涉及的信息量很大,为了更好地激发学生学习海洋生物知识、探索生命世界的兴趣,除了书上要求的制作、实验、比赛的组织形式,我校还积极组织学生以小组为单位开展制作红树林生态系统模型、进行珍珠养殖等活动,学生对课外海洋生物探究活动的兴趣很浓。其中的采集珍珠活动是学生亲自养殖珍珠贝的结果,采集当天,全国科学技术协会青少部部长对我校的科学实践活动给予高度评价,认为这样的活动能从小培养学生爱科学、学科学、用科学的好习惯,对青少年学生科学素养的形成有着极大的帮助。在此基础上,我校组织学生参加海洋生物科幻画比赛,促使学生不仅对海洋生物的形态有了进一步的了解,还对海洋生态系统有了更为全面的认识。此外,我校还以金点子征文的形式,让学生围绕“人类驶向海洋”“人类在海洋生存”等主题献计献策;以“珍珠贝苗的植入”为主题,让学生以方案的形式设计可植入珍珠贝的珍珠贝苗,要求贝苗圆滑小巧,并具有科学性和可行性。活动中,有的学生设计了小胶泥,有的学生设计了小小“海洋球”……这些多元的活动不仅激发了学生的学习兴趣,也增强了他们做“海洋小科学家”的信心,逐步养成了探究意识,个性和才能得到了真正的展示。
多元的探究形式改变了传统的一成不变的课堂教学模式,把学生带入了广阔的海洋世界,让其尽情地探索生命世界的奥秘。
摘 要:针对“在我国南海海域构建一个海底观测网试验系统,使之成为我国深海海底观测技术的试验基地,使我国初步具备构建海底观测网的技术能力,为进一步开展海底观测网的建设提供支撑”的项目研究目标,该课题的主要研究内容包括: 开发岸基运行管理系统,实现对各接驳与传感设备系统运行状态的监视与控制;集成岸基高压电源及备用不间断电源系统,设计开发实施监控与管理系统;建立GPS天秒对时服务器及其管理系统,实现水下设备的时间同步管理;建立基站远程监控与实时维护与管理系统,实现无人值守时的监控与管理;建立基站应急响应系统;设计并建立海底网观测控制与数据处理中心;实现海底观测试验网多类型、多学科、多源数据的有效获取和分类存储,以及可控分发、可视化展示和监测;开发海底观测网通用管理软件系统;建立数据服务系统平台,形成可根据不同用户的需求逐步扩充的集成服务支撑体系;建立海底观测试验网专用网站,采用可视化与多媒体技术、演示海底观测试验网数据结果,满足不同用户需求,特别是针对社会公众的宣传和科普教育需求。课题研究目标:基于国际海底网络通用标准和协议,开发建设岸基运行控制系统、岸基运行保障系统,实现岸基服务器与水下接驳设备、水下监测设备的双向信息传输控制与管理;实现南海试验网的高压电能的持续、可靠供给;实现对水下设备监控、同步和对时。同时,完成海底观测试验网数据管理系统、海底观测试验网信息服务系统,实现海底观测试验网海量数据的实时收集、存储、融合,甄别、处理、、查询与显示;建立海底观测试验网专用网站,为海底环境的在线可视化监测与观测结果展示提供途径。通过岸基控制运行与数据管理系统的建立,将使研究人员可以在线了解海底观测网试验系统和海底观测仪器设备的运行状态,对整个系统进行远程监控、实时维护和应急响应;获得长期、连续的海底观测资料,实时了解海底动力环境、地球物理环境和深海化学环境信息。该课题对实现项目目标至关重要,并对海洋科学研究、海洋环境保护、以及海底资源勘探与开发等相关领域的工作具有重要意义和深远影响。
关键词:数据管理 控制运行 数据展示
Abstract: The main research topics include: develop shore-based operation management system, implement operating status monitoring and control for various sensing devices connected to the system; integrate shore-based high voltage power supply and standby uninterruptible power systems; establish a GPS-earth-based time synchronization server and its management system; establish a base station remote monitoring and real-time maintenance and management system; establish base emergency response system; design and build undersea observation network control and data processing center; implement seafloor observatory trial network to achieve multi-type, multi-disciplinary, multi-source data acquisition and classification-effective storage, and distribution control, visualization, display and monitoring; develop seafloor observatory Netcom with management system; establish data service system platform with integrated service support; establish dedicated seafloor observatory test network website. Research goals: based on universal international submarine networks and protocols, develop and construct shore-based operation control system, shore-based operations support system, bidirectional information transmission control and management; achieve and supply reliable consistent high-voltage energy; realize monitoring and time synchronization for underwater equipments. Meanwhile, complete test seafloor observatory network data management systems, seafloor observatory trial network information service system to achieve massive real-time data collection, storage, blending, screening, processing, publishing, query and display; establish seafloor observatory dedicated test network websites for online visualization of seabed environment monitoring and observations. Through established shore-based control and data management system, it will enable researchers to understand seafloor observatory network and status of undersea observation equipment, and implement remote monitoring, real-time maintenance and emergency response; obtain long-term, continuous undersea observation data, understand real-time seabed dynamic, geophysical environment and deep-sea chemical environment. This topic is critical to the achievement of the whole project, marine scientific research, marine environmental protection, seabed resource exploration and development, and other related work.
Key Words: Data management;Control operation;Data display
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不到两周,5次下潜,5次书写纪录,探测深度不断延伸,深海梦想不断突破。
马里亚纳海沟,中国“蛟龙”来了!位于西太平洋的马里亚纳海沟,是世界上最深的海沟。征服这条海沟,“下潜至7000米,标志着我国具备了载人到达全球99%以上海洋深处进行作业的能力,标志着‘蛟龙’载人潜水器集成技术的成熟,也标志着我国深海潜水器成为海洋科学考察的前沿与制高点之一,体现着一个国家的综合技术力量。”国家海洋局局长刘赐贵说,中国人“下五洋捉鳖”的夙愿终得实现,我国在由海洋大国转变为海洋强国的征程中又迈出了坚实的一步。
对中国乃至世界的载人深潜事业和深海科学事业,7000米是一道至关重要的门槛,也是一个标杆。“蛟龙”成功突破7000米深度,是中国海洋科技领域具有里程碑意义的重大成就,标志着中国成为少数掌握大深度载人深潜关键技术的国家之一。它的意义还在于:这是深海技术发展的新突破和重大跨越,标志着中国海底载人科学研究和资源勘探能力达到国际领先水平。
担负突破7000米深度重任的首席潜航员、“蛟龙”主任设计师,33岁的叶聪从7000米海底返回母船甲板后掩饰不住兴奋地说,作为研制和试验人员,“我为‘蛟龙’的表现感到自豪和骄傲。”
在7000米海底,三名潜航员叶聪、刘开周、杨波一边体验着深海世界的奇妙,又十分冷静地按照预定计划,完成了坐底、拍摄海底景象、取水样和布放标志物等活动,取得了7000米海底的珍贵资料,验证了“蛟龙”在7000米级深度具备良好的作业能力。
“深度意味着广度,广度又代表了干活的能力。7000米不仅仅只是深度,而且也显示了我们干活的能力,深海调查研究的能力。”“蛟龙”总设计师徐芑南这样评价。
6月27日,在第二次的7000米深度——7062米的海底,“蛟龙”再次完成了坐底、水体取样、沉积物取样、标志物布放、摄像、照相、高精度海底地形测量等深海调查作业,全面验证“蛟龙”的设计指标和功能性能,证明这是一条可堪重任的“中国深海蛟龙”。
在“蛟龙”首次突破7000米的6月24日,中国人同时拥抱着梦想的高度、深度和广度。当叶聪代表“蛟龙”潜航员在7000米海底向距离地球343公里的航天员问好祝福之后,圆满完成中国航天员首次手控交会对接的航天员们也在太空中向刚刚刷新纪录的“蛟龙”致以问候。相隔几百公里的海天互动,成了当天中国人最为难忘的一幕。因为这一刻,梦想既高且深,但它就在人们的身边。
从立项到突破7000米,“蛟龙”历时整整10年,采用集成创新技术路线,百余家科研院所集体攻关,攻克了潜水器本体、水面支持系统、潜航员系统和潜水器应用四大系统,具有深海探矿、海底高精度地形测量、可疑物探测与捕获、深海生物考察四大能力。
毫无疑问,“蛟龙”号载人深潜器代表着深海高技术领域的最前沿:在世界上同类型的载人潜水器中具有最大工作深度——7000米;具有针对作业目标稳定的悬停就位能力;具有先进的水声通信、海底微地形地貌探测、高速传输图像和语音及探测海底小目标的能力:具有多种高性能作业工具,确保载人潜水器能在特殊的海洋环境或海底地质条件下完成保温保压取样和潜钻取芯等复杂任务。
“这是‘蛟龙’的四大标志性能力,它具备深海探矿、海底高精度地形测量、可疑物探测与捕获、深海生物考察等功能,工作范围几乎可以覆盖全球海洋区域。”无数个日夜守候在陆基保障现场的76岁“蛟龙”总设计师徐芑南说,这是一台采用多种高新技术、新材料和新工艺集成起来的、拥有自主知识产权的深海重大技术装备。
深度跨越背后是技术的跨越。这些历史时刻将为中国载人深潜历史所铭记:
2002年,中国第一台自行设计、自主集成研制的“蛟龙”7000米级载人潜水器正式立项,成为国家“863”重大专项
2002年10月17日“7000米载人潜水器”总体组及总师组成立
2004年4月,潜水器正式进入加工建造阶段
2006年12月23日,支持母船“向阳红09”船正式改造
2006年11月26日至12月1日,确定了7000米载人潜水器潜航员学员的最终人选
2009年,跃跃欲试的“蛟龙”终于出海
2009年8月,“蛟龙”开始海上试验。按照“由浅入深、安全第一”的原则和大型深海装备试验规范,下潜深度逐步达到1000米、3000米、5000米、7000米。2009年和2010年分别在中国南海完成了1000米和3000米级的海上试验,2011年7月至8月,“蛟龙”号载人潜水器在太平洋我国多金属结核矿区开展了5000米级的海上试验,最大下潜深度达到5188米。“蛟龙”号完成了海底取样、标志物布放、摄像、照相、高精度海底地形测量等深海调查作业,获得了珍贵的海底资料,充分验证了蛟龙号的各项功能和性能,展示了良好的应用前景,同时,锻炼和培养了我国的深海研发试验队伍。