前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的应用化学的前景主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
【关键词】前景化;文学翻译;偏离
中图分类号:H31 文献标识码A: 文章编号:1006-0278(2014)01-251-02
“前景化”这一概念源于视觉艺术领域。根据二十世纪初格式塔心理学家鲁宾等的研究,人的视觉倾向于把视野中的景象区分为图像(figure)和界面(ground)。确切地说,当视野中的不同物体具有颜色、亮度方面的明显差异时,人的视觉会自动将它们区分为明亮的前景(foreground)和晦暗的背景(background),并且将前景视为重要的和有意义的。
一、文学语言中的前景化
前景化的原理可以应用于文学语言。在文体分析中,它指一种具有文学、艺术价值的东西的前景化,或从背景中突出的技巧。被突出的特征是语言上的偏离,而背景是人们一致接受的语言系统。Leech(1970)认为,前景化就是一种对艺术的有目的的偏离。为了达到在风格上有特色,某一语言特征必须偏离某种比较的常规。Leech(1969)把偏离进一步分成8个类别:词汇偏离、语音偏离、语法偏离、书写偏离、语义偏离、语域偏离、方言偏离和历史时期偏离。Halliday(1973)把真正的前景化(truegrounding)和纯粹数量众多的语言结构区别开来:一种数量突出(prominence)的语言结构只有在与整个文本意义相关联时,才会成为真正的前景化。Halliday从功能的角度更加明确的定义了前景化的概念,同时也表明前景化表达形式在作品中具有文体功能和价值。
二、文学翻译中的前景化
文学是一种语言艺术。文学的艺术质量主要体现在作者对语言的选择上。在文学翻译中,应重视对原文前景化语言的理解与表达。在翻译实践中译者常有重内容,轻形式的倾向,译者往往看重对原文内容、信息的传达,而忽略了对文章形式、文体的再现,使文章所要传达的文学价值或文学意义相去甚远。
Leech和Short在《小说中的文体》一书中采用了以下模式来描述形式与内容的关系(1981):意思[内容、事实]+[表达形式的]文体价值=(总体)意义
在翻译文学作品中仅仅传达作品的内容信息而忽略形式的再现就易造成“假象等值”(申丹,2002)。其通常表现形式为:译者认为原文中的某些虚构事实有违常情,因此有意进行“情理之中”的改动。译者以为这样一来,自己的译文形成了与原文更为合理的对应,实际上却损害了原文的主题意义和美学价值。
(一)修辞前景化
修辞前景化是由于作者使用的修辞手法比较特别,超出读者的预料而形成。
例如:
But Mr. Wu’s face is worth a fortune: it is peculiar to the point of caricature. A head shaped like a bomb,and just as suggestively explosive,gaunt,……rugged,with very prominent cheek-bones and sunken cheeks,and eyes which stare at one like glowing coals―all this set on a neck too long by half; and a thin body,as strong and as little elastic as a rod of steel!(excerpted from Mr. Wu Mi―A Scholar and a Gentleman)
译文1.吴先生的相貌却价值连城,怪异得就像一幅漫画。脑袋的外形像颗炸弹,也像炸弹一样随时都有可能爆炸。……脸上多皱,颧骨高耸,两颊下陷,盯着人看的一双眼睛像是烧红了的两粒煤球―这一切全都支撑在比常人长一半的脖颈上,瘦削的躯体活像一根结实、梆硬的钢条。(江枫译)
译文2.但是雨生的脸倒是一种天生禀赋,恢奇的像一幅讽刺画。脑袋形似一颗炸弹,而一样的有爆炸性,……面容险峻,颧骨高起,两颊瘦削,一对眼睛亮晶晶的像两粒炙光的煤炭―这些都装在一个太长的脖子上及一副像枝铜棍那样结实的身材上。(林语堂译)
人脸与一大笔财产、脑袋和炸弹、眼睛和灼灼的碳球,吴先生异于常人的长相和形态跃然纸上,这几处精心雕琢,那几处简笔勾勒,嫣然一幅详略得当的肖像画,令人印象深刻。译文1较译文2用词谨慎,修辞上受英语行文习惯约束,没有很好地表现出吴先生长相之奇特。相比之下,林语堂先生用词大胆而灵活,“天生禀赋”、“讽刺画”、“爆炸性”等等,产生的修辞效果更为突出,更加“前景化”。
(二)词汇前景化
词汇前景化表现为临时创造新词或赋予普通词汇新的意义。
例如:
可是从此以后,每逢看见蜜蜂,感情上疙疙瘩瘩的,总不怎么舒服。(《荔枝蜜》,杨朔)
译文1. But since then,whenever I see a bee,I feel all knotted inside and very uncomfortable.
译文2. Nevertheless,the very sight of it always gave me an awkward feeling since then.
译文3. Still,after that,the sight of a bee always filled me with misgivings.
“疙疙瘩瘩”一词《新华字典》给出的基础解释为:不平滑很粗糙,比喻办事遇到一些麻烦。这里办什么事、遇到了什么麻烦呢?从上文可知,即“遇见蜜蜂”然后“被蜇”这件事,那这感情上的疙疙瘩瘩,可想而知就是对“蜂蜇”的一种担心和恐惧了。三个版本的译文明确表现出这层意义的是译文3,misgivings尤作复数,指a feeling of doubt, distrust, or apprehension,但始终体现不出原文中“疙瘩”和“蜂蜇”之间形象的因果联系。笔者试译为:Nevertheless, the very sight of it always stung me, leaving me uncomfortable.
(三)数量前景化
数量前景化指某些语言因为出现频率过高或过低而超出读者的预期。
例如:
Through the fence, between the curling flower spaces, I couldsee them hitting...They took the flag out, and theywere hitting...and he hit and the other hit..."Here, caddie." He hit...They were hitting little, across the pasture.(The Sound and the Fury)
透过栅栏,穿过缠绕的花枝的空隙,我看见他们在打……他们把小旗,打了一下……这人打了一下,另外一人也打了一下……“在这儿,开弟。”那人打了一下……他们过老半天才打一下,穿过草场。(陈文俊译)
文中不长的两小段内就出现了六次hit,对于较忌讳重复用词的英文来说,显然偏离了常规。作者这么使用当然是有用意的,小说选段的视角是一个智力障碍的成年人,看到眼前有人在打球但他并不理解这一行为时,他的词语库里大概也只有最简单的hit一词是可用词汇。在翻译时应译作同一个字即“打”,以突显这一词在数量上的特殊,使其跳出别的词,成为“前景”。
三、结语
在文学创作中,作者常通过前景化突出文章中心,增强语言的表达力与效果,以取得独特的艺术效果。在翻译中,译者不仅要将原文的意义准确表达,更要把原文前景化语言特点在译文中再现,从而使译文读者能与原文读者在阅读文学作品时有相似的感受,理解与心理认识。
参考文献:
[1]McIntyre,D.2003,Using Foregrounding Theory as a Teaching Methodology in a Stylistic Course[J].Style(37).
[2]Leech, G.Linguistics and Literary Style [M]. New York: Holt, Rindhart and Winston, 1970.
[3]Leech,G.and M.Short.Style in Fiction [M].London:Longman, 1981.
关键词:高职:校;口腔护理;实训教学;运用策略
随着我国人民健康意识的提升,口腔医学成为了很多人健康体检的项目,这给口腔医学专业的发展,带来了新的发展契机。笔者认为口腔医学专业教师在开展口腔护理实训时,要积极融入情境化教学理念,把情境化教学融入到护理实训中,组织学生进行角色演绎;创设小组合作情境,布置口腔护理计划;让学生分工协作进行口腔护理练习,锻炼学生的实践护理能力。教师可以积极开展信息化教学。例如,微视频、PPT等教学模式。让学生更清楚人体口腔的构造和基本护理计划;教师还可以创设问题情境,指导学生深挖教材,对每一个护理步骤进行教学。[1]
一、创设角色演绎情境,让学生体验口腔护理的每一个环节
传统口腔护理教学中,教师主要是运用模拟人来开展教学。虽然,这种教学可以重复利用,但学生对于口腔护理的精准度难以控制,很难控制好手下的力度,只能进行简单的重复性动作练习,这是传统教学模式的不足。笔者认为口腔护理教师可以把模拟人训练和角色演绎相结合,对口腔护理教学环节进行细化,提升学生的护理技能。例如,教师在讲解口腔检查和X光拍照检查这一课时,可以先借助模拟人进行口腔结构组成,讲述基本口腔检查项目,如牙齿残缺程度、牙垢、牙龈红肿等基本情况。然后,演示口腔X光检查方式,让学生先在模拟人身上进行练习,再组织学生进行自由结组角色演绎。例如,教师可以组织学生分别扮演患者、牙医、口腔护士三个角色。口腔护士要做好引导,牙医要细心、全面询问患者症状,根据患者症状自述,进行基本的口腔检查,为患者开具检查项目,最终扮演牙医和护士的学生合作完成对患者的检查。角色演绎可以让学生接触真实的口腔治疗环境,在同学口腔内进行操作,提升学生口腔护理实践操作的技能。
二、巧妙开展信息化教学,创设真实口腔护理操作的情境
口腔护理属于实践专业,很多操作技能需要在实训中进行教学。例如,基本的龋齿修补、根管治疗、拔牙、洗牙、口腔检查仪器使用、种植牙技术等。高职口腔护理实训教学中,可以积极开展信息化教学,教师可以寻找合作的口腔医疗机构,在征得患者同意后,拍摄口腔护理和治疗视频,结合真实的口腔护理和治疗视频开展教学,根据专业口腔医师和护士的操作
作者简介:齐健 ( 1 9 8 5- ),女,哈尔滨人,讲师。现任教于黑龙江护理高等专科学校口腔医学系,口腔护理课程负责人,主要研究方向为口腔护理学。进行讲解,这比教材上的讲解要更加专业和实用。教师可以结合真实的护理和治疗案例开展教学。例如,教师可以结合拔牙视频,讲解拔牙前的注意事项,检查患者牙龈是否出现红肿等炎症症状,确认麻药注射位置,手术钳的消毒,止血棉、消毒棉球的准备,做好治疗器械的专人专用,确保无菌治疗环境。此外,教师还可以组织学生学习一些术后口腔感染案例,针对患者口腔感染情况进行分析,对患者口腔创面进行取样,进行抗生素测试,确定最终的用药情况。信息化教学情境可以为学生提供真实的口腔护理案例,学生可以近距离感受口腔护理工作的严谨性,提升学生对口腔护理工作的热爱。[2]
三、创设小组合作情境,激发学生对口腔护理实训课程的学习兴趣
口腔护理是考取口腔医疗资格证的必考项目,很多高职学生对口腔护理实训课程学习兴趣并不是很高,究其根本原因是学生难以参与到课堂教学中,自主学习能力得不到发挥。教师在口腔护理实训教学中,可以通过创设小组合作情境,深度挖掘学生潜力,组织学生以协作的方式,学习口腔护理实训课程,全面调动学生参与口腔实训的热情。例如,教师可以用常见的根管治疗,合理划分实践小组,布置小组实训任务,学生轮流进行根管治疗操作,当一个学生进行操作时,其他学生负责视频拍摄及记录学生操作的流程;剩余学生观看操作过程。小组内部进行讨论,针对小组各个成员的操作流程进行评价,在力所能及的范围,帮助同学进行修正,小组内部同学没有解决的问题,可以向教师进行请教,这种口腔护理实训教学模式更能调动学生的学习热情。
四、创设问题情境,激发学生自主实训的热情
教师首先要对教材进行深挖,根据口腔护理实训内容设计问题链,指引学生进行自主思考和训练。例如,教师在讲解龋齿修补相关实训课程时,可以设计几个问题:常见的临床龋齿治疗术有几种?修补龋齿的主要材料有哪些?龋齿修补有哪几个步骤等。让学生结合问题进行实训练习。龋齿治疗护理和治疗程序比较繁琐,通常需要2~3次治疗。教师要让学生明白实训时,要先对患者龋齿部分进行清理,打磨坏掉的部分,注意打磨时间和力度的控制。同时,要烧断牙神经,对龋齿内部进行彻底清理。第一次治疗主要是以清理和消毒为主;第二次治疗主要是进行修补模型的确认,对龋齿内部进行二次清理,进行初次修补;第三次治疗基本上最终成型,对龋齿缺损部分完成修补,根据龋齿修补大小,决定是否需要后续治疗。教师要根据真实的口腔护理视频,让学生具体了解龋齿修补的每一个操作步骤,学生可以了解基本仪器的使用、龋齿的打磨、模型制作等口腔护理技术,进一步提升学生的实践操作能力。
总之,高职院校主要是以培养实践型口腔护理人员为主,教师在课程教学中要注重学生实践护理技能的培养,做好专业课教学和就业导向的融合,提升口腔护理专业学生的就业竞争力。
参考文献
【关键词】全景图形图像;系统;环境;模拟
【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097(2010)06―0108―03
一 引言
随着计算机信息技术飞速发展,计算机图形学、三维立体技术、虚拟现实技术等信息尖端技术也逐渐融入到我们学习生活中。如能将图形图像的相关技术渗透至教育中,渗透于教育技术中,其必形成一个新的发展时机,从而解决不少不易实行的抽象问题,例如认知地形位置,实验操作危险等,使其具体化,对教学、认知都能有着很好的成效。现三维立体的图形图像化虚拟学习环境能够为学生提供生动、逼真的学习环境,如建造人体模型、电脑太空旅行、化合物分子结构显示等,在广泛的科目领域提供无限的虚拟体验,从而加速和巩固学生学习知识的过程。让人亲身去经历、亲身去感受比空洞抽象的说教更具说服力,主动地去交互与被动地灌输,有本质的差别。
二 全景图形图像化技术
全景图是基于图像的水平360度及上下文空间的图形组织环境,它是一种全新的图像信息组织模式,可以表达完整的周围环境信息,相当于观察者从一个固定视点向四周转一圈所能看到的景象。[1]通常利用两种方式来得到全景图。第一种方式是利用特殊摄像设备(如全景照相机,带鱼眼镜头的相机等),这种方式只需1-3张照片即可,容易处理,但价格昂贵。第二种方式是使用普通照相机、数码相机等,从同一视点不同视角采集到的一组图像序列作为基础数据,经过图像拼接融合处理后生成全景图。
为此,全景图形图像的融合拼接的合理性是个关键点。而今,通过每个视点形成的节点来链接组织空间,用maya,3Dmax等三维软件,将各个照片的图形图像三维立体化处理,并使用适当的脚本语言将三维模型调入到各项场景中,将传统的静态图转变成为动态图形,可以一定程度上解决图形图像的融合拼接问题。
三 全景图形图像化模拟系统的设计与实现
1 系统的设计
(1)软硬件设备
制作全景示例场景使用的图像的采集设备有尼康D80型数码相机(快门1″光圈F /22 ISO200)、全景云台、三脚架等;[2]还有以高性能计算机为核心的虚拟环境处理器、以头盔显示器为核心的视觉系统、以语音识别、声音合成与声音定位为核心的听觉系统、以方位跟踪器、数据手套和数据衣为主体的身体方位姿态跟踪设备;使用的软件: Photoshop 、Flash、3DSmax、maya、Flux Studio等。
1)文本编辑器;2)图像编辑器;3)音频编辑器;4)视频编辑器;5)动画编辑器;6)全景电影播放器;7)多媒体集成器。[3]
(3)系统结构框图
系统结构框图如图1所示。
2 系统的实现
(1)图像质量调整技术
数码相机拍摄的图片和扫描仪扫描的照片,都存在着不同程度的图像质量欠缺,如图像的色偏问题、变焦不准造成的图像模糊问题、图像偏暗或偏亮的问题等。
实现彩色图像质量的自动调整,很大程度上依赖于对图像质量评估的实现。目前,对图像质量有两个完全不同的衡量标准,其本质区别在于有没有一个原始图像作为衡量的参照物。至于不存在可供参照的原始图像的情况,比较的方法就不适用了,只能模糊地用视觉效果来概括。图像质量的评价往往取决于色彩、亮度、清晰度等多种要素,至今仍没有一个精确的量化模型。[4]
所以,在得到相应的照片后,对其应该先做出虚拟场景进行处理,其中不乏用到2D处理软件等等。最终,调整的目标就是要达到图像的亮度、对比度、色彩的饱和度及色调的整体改善。而且对于一幅视觉效果已经较好的图像,调整操作不会降低其质量。调整的原则是经过每一步的调整后,已经被调整的各个因素的量化值均等于或优于调整前图像质量的量化值。
(2)全景图形图像的数据组织
全景图像数据的组织如图2所示。
(3)全景图形图像的3D虚拟现实实现
1)制作合适的3D模型
利用maya或3Dmax等软件创建相应的图形图像模型,并同全景照片相整合。
2)过渡图形图像的整合
在经过调整后的3D图形图像后,其中同场景的过渡图像也应相应。
3)背景音乐及动画的创建
通过嵌入式脚本语言加入相适应的音乐,可以更好得提高浸入性。同时,全景图形图像的具体动作也要作出合适的创建。
4)虚拟道具同全景图形图像的融合
将虚拟装备同场景合理的融合,实现全景图形图像同数据手套,虚拟头盔等工具的嵌入。
5)系统的整体拼装
将所有涉及系统的有关信息和模型全部拼装实现一体化。
四 全景图形图像化系统在教学中应用
(1)知识的模拟学习
知识模拟学习是指学生利用全景图形图像系统来模拟现场来学习各种知识,在现实际生活中无法观察到的自然现象或事物的变化过程,为学生提供生动、逼真的感性学习材料,帮助学生解决学习中的知识难点。例如,在学习地理知识时,通过相应的系统,利用数据头盔等将学生带到大草原去领略那里的自然风光,甚至可以触摸模拟出来的羊群,而且可以使抽象的理论概念直观化、形象化,方便学生对抽象概念的理解。
(2)探索式模拟学习
全景图形图像的虚拟现实技术可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行模拟,通过虚拟系统便可直观地观察到这一假设所产生的结果或效果,而且可以体验其中的过程。例如,学生可以通过全景图形图像技术来体验火山爆发的场景,而且也可以在生物教学中体验物种成长的整个过程。利用全景图形图像技术进行更深刻的融入学习,探索学习,有利于激发学生的创造性思维,培养学生的创新能力。
(3)自我模拟实验
利用全景图形图像化模拟技术,还可以建立各种虚拟实验室。如在“实验室”里,学生可以自由地做各种实验。在虚拟物理实验室里,学生可以做自由落体、惯性等实验。在虚拟的化学实验室里,可以利用各种化学药品做各种不同的化学反应,观察燃烧、爆炸等反应现象。[5]
(4)技能场景的模拟训练
利用全景图形图像模拟技术,可以做各种各样的技能训练。例如汽车学员可以通过模拟头盔来实现汽车模拟练习,飞行实习生可以通过场景来模拟各种恶劣天气下的高空模拟飞行,来自我评断。
五 全景图形图像化系统在地理教学中应用实例
1 实现过程简述
以为了达到认知北京地形,创建相应的地理地图认知全景图形图像化3D系统实例。系统的设计及实现的相关流程严格按照前面的设计思路实施。首先利用相关的相机收集到如下的类似图3素材,进行一番处理。
然后利用maya等3D软件设计出相应3D模型如图4。同样,创建出相应的街道情景,融合出来得到相应3D场景模型。创建数据库表如下表1,再模型,动画和虚拟工具整合,然后利用虚拟现实编程工具实现整个功能
2 实例功能及效果简述
本实例实现了现实地图的虚拟形象化,生动地体现其地图位置导向功能。学生通过虚拟头盔等装置浸入虚拟北京游览。这个全景图形图像虚拟系统可以很快的认识北京地形及位置,实现了异地认知。而且系统中还简单地涉及到地图的二维图和卫星图(如图5 所示),更能方便用户的使用和认识全市地形。
参考文献
[1] 赵启文.基于图像的全景图实现技术的研究[J].辽宁交通科技,2005,(5):84.
[2] 曾涛,戴余良,程刚,王长湖,王新路.非跳跃式全景漫游算法及在X3D下的实现[J].系统仿真技术,2008,4(4):269.
[3] 王铁铮,张菁,尹太宏.全景虚拟现实在网络课件中的应用[J].应用科技,2005,32(5):38.
关键词:新课改;情境创设;生活化
由于受传统教育理念的束缚,小学数学教学脱离了实际生活的应用,而新课改强调对学生的实际应用能力与逻辑思维能力的培养。在新课改的推动下小学数学教学逐步转向课本中的理论知识与现实生活实际应用能力的综合应用,在此背景下探索小学数学教学生活化的意义及策略的应用具有积极作用。
一、新课改背景下小学数学教学生活化的意义及价值
数学知识在生活中具有广泛的应用和独特的作用,在教学中应用生活化的教学手段能够增强小学生学习的兴趣。实际生活案例与课本理论知识相结合能够将抽象的数学公式和原理清晰形象地让学生所理解、所接受。
在课堂实际教学中,将生活中学生所熟悉的场景和案例与书本理论知识相结合,能够有效地引导学生积极思考,让学生掌握学习的主导权和探索知识的兴趣点。在实际生活中超市买东西结账付款、上学路程所需时间等系列问题我们会经常遇到,教师积极引导学生将数学课本上的理论知识与生活实际相结合,能够让学生正确地理解生活中的问题,让学生应用自身的理解,分析生活中的问题,从而转变自身的思维方式,这样有利于小学生对问题分析解决能力与思维方式的培养。
二、小学数学教学生活化的应用策略分析
1.变革传统教育方式,树立生活化教育理念
小学数学教师应树立全新的教育理念和教育方法,注重发展生活化教育对学生独立创新实践能力的教育教学方式,把培育学生将数学知识应用到实际生活的应用能力和分析思维能力当作教育的核心去把控。现阶段由于受教育观念和教师自身教学理念等因素的影响,小学数学教育的表现形式和教学形式重点的把控不到位,没能促使学生的实际应用能力和思维方式的创新,因此,在教学中应当不断变革教育模式,树立生活化教育理念,采用科学合理的教学手段与方法,丰富课堂的教学形式与创新相关的学科。
2.合理进行生活化情境创设式教学
情境创设式教学方法的应用是一种新型的教学模式,其通过特定的情境介入,让学生身临其境地感受到数学在生活中所具有的独特魅力,从而更好地让学生用数学知识解决在生活中的问题,提高学生学习数学的积极性,让学生能够充分感受到数学与自己的生活息息相关且具有重要的作用,因此,教师应从多角度出发创设情境,使学生课堂学习效率、学习积极性、学习兴趣得以提高。教师在课堂教学中,可以将生活中的情境提取出来,并在课堂上进行演示,让小学生在身临其境的环境中进行学习,从而达到事半功倍的教学效果。比如要学习“长方形与正方形”这一节内容,教师就可以让学生找一找生活中的长方形与正方形的例子,比如在学习“轴对称图形”的知识时,教师就可以引导学生思考生活中有关的轴对称的例子,学生在自己的思考及与同学的交流中,能有效地提高他们学习数学的能力,并且在这个过程中,他们能够感受到数学知识与生活的紧密联系,体会到生活中处处有数学的存在,从而对数学学习充满亲切感,有助于进一步提高学习兴趣,促进课堂教学的效率与质量。
3.教学中鼓励学生思维创新,加强与同学的交流
小学数学课堂教育主要是让学生打好基础知识,培养学习数学的兴趣而将书本中的理论知识应用到实际生活中,可以提高学生思维创新能力与分析解决问题能力,小学数学课堂教学中,教师要积极鼓励学生多思考,将理论知识与自己对生活经验的理解相结合,让学生学会从不同的角度来看待问题、分析问题,并解决问题。同时在课堂教学中,教师应把更多的课堂时间留给学生,让学生在自主思考和小组讨论中,得出问题的答案,从而进一步明白数学的理论知识在生活实际中的应用。
4.定期对师资力量展开培训,提高师资水平
小学数学教师师资力量的自身素养和专业素质在小学生的数学教育中起着极其重要的作用,因此,学校定期对教师进行专业培训与经验交流分享是非常有必要的。通过专业的培训和自身经验的交流分享,可以让教师很好地把握生活化教学的内涵与主旨,增强教师自身授课方法的有效性的同时,提高学生的学习效率和学习积极性。
综上所述,在新课改背景下,要想创设生活化的课堂教学,小学数学教师就应积极地将生活中的实际场景与理论知识相结合,从而提高学生思维能力与分析解决问题的能力,有效地促进小学生的全面发展。
参考文献:
关键词:城市;景观布局规划;景观生态学
Abstract: Through the study of the origin, development and basic principles of landscape ecology theory, introduces the application of landscape ecology in city landscape planning from the aspects of planning and overall planning model
Keywords: City; landscape planning; landscape ecology
中图分类号:TU-856 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
引言
景观生态规划模式是继I. McHarg的“自然设计”之后,又一次使城市绿地景观规划在生态规划方向上发生了质的飞跃。自然设计模式摒弃了追求人工的秩序和功能分区的传统规划模式,强调各项土地利用的生态适应性和体现自然资源的固有价值;而景观生态规划原理则强调景观空间格局对过程的控制和影响。
景观生态思想与景观布局规划
2.1景观生态思想及其发展
“景观生态”一词最早是由Troll于1939年提出的。当时,航片开始普及,使科学家们能有效地在景观尺度上进行生物群落与自然地理背景相互关系的分析。但直到80年代之后,景观生态学才真正在把土地镶嵌体作为对象的研究中逐步总结出自己独特的一般性规律,使景观生态学成为一门有别于系统生态学和地理学的科学。
景观格局是景观元素的空间布局,这些元素一般是指相对均相的生态系统和水体,森林斑块,农田斑块,建成区等。而无论景观的格
局或是过程,都随时间的推移而变化,所以,景观生态学是研究景观格局和景观过程及其变化的科学。
2.2城市绿地景观规划
城市绿地景观规划主要解决的是城市地区土地资源的生态化合理利用问题,总体上要按照功能为主、生态优先的原则进行空间布局,并应充分考虑满足城市景观审美的需要进行相应的规划设计。景观生态学注重研究景观结构单元的空间格局、类型组成及其生态过程的相互作用,通过保护和营造不同层面的生态绿地,建立纵横有致的物种生存环境结构和生物种群结构。这些基于生态学原理的城市景观规划方法,正在各种层面的城市规划实践中逐渐得到认同和应用。景观生态学的“斑块―廊道―基质”理论、斑块动态和复合种群理论、景观异质性理论、景观连接度及渗透理论,更为景观结构规划提供了新思路和新视角因此,城市绿地景观规划应该引入景观生态学的基本原理,在景观生态学的指导下进行。
景观生态学的基本原理
3.1“斑块-廊道-基质”模式
斑块、廊道和基质是景观生态学用来解释景观结构的基本模式,普遍适用于各类景观,景观中任意一点或是落在某一斑块内,或是落在廊道内,或是在作为背景的基质内。这一模式为比较和判别景观结构,分析结构与功能的关系和改变景观提供了一种通俗、简明和可操作的语言。这种语言和景观与城乡规划师及决策者所运用的语言尤其有共通之处,因而景观生态学的理论与观察结果很快可以在规划中被
应用,这也是为什么景观生态规划能迅速在规划设计领域内获得共鸣的原因之一。
3.2基本原理
绿地景观规划及其实施最终必须以地表空间为对象,因此,对规划最具指导意义的景观生态学基本原理,则是其理论组成中具有空间意义的部分。
3.2.1关于斑块基本原理
斑块指与周围环境在外貌或性质上不同,但又具有一定内部均质性的空间部分,其大小、类型、形状边界、动态以及内部均质程度对城市景观系统有特定的生态学意义。
3.2.2关于廊道基本原理
廊道指与基质有明显不同的狭长带状地表空间。其重要的结构特征包括:宽度、组成内容、内部环境、形状、连续性及与周围环境的相互关系等。廊道功能上的复杂性要求在廊道规划时最好具有原始的本底及乡土特性。通常情况下,带状廊道较宽,内部包含一个有丰富物种的中心环境,对周围环境的干扰有一定的抵抗性,因而带状廊道对城市生物多样性保护有重要意义。
3.2.3关于基质的基本原理
基质是景观的本底,也是景观中面积最大、连接度最好、对景观控制力最强的景观要素。
景观生态学在城市绿地景观规划中的应用
4.1景观生态规划总体格局模式
在上述有关景观结构与功能关系的一般原理基础上,Forman等人又提出了下列两个绿地景观整体模式,以作为景观生态规划的总体原则,景观规划中作为第一优先考虑保护或建成的格局是:几个大型的自然植被斑块作为水源涵养所必须的自然地;有足够宽的廊道用以保护水系和满足物种空间运动的需要;而在开发区或建成区里有一些小的自然斑块和廊道,用以保证景观的异质性。
“集聚间有离析”被认为是生态学意义上最优的景观格局。这一模式(原理)强调规划师应将土地利用分类集聚,并在发展区和建成区内保留小的自然斑块,同时沿主要的自然边界地带分布一些人类活动的“飞地”,集聚间有离析的景观格局有许多生态优越性,同时能满足人类活动的需要。这一理想景观格局又能提供丰富的视觉空间。这一模式同样适用于任何类型的景观,从干旱荒漠到森林景观,到城市和农田景观。
4.2绿地景观规划中的景观生态学特征
景观生态学的发展为城市绿地景观规划提供了新的理论依据与空间模式:它把水平功能流,特别是生态流与景观的空间格局之间的关系作为研究对象,强调水平过程与景观格局之间的相互关系,把“斑块―廊道―基质”作为分析任何一种景观的空间模式。其中,廊道是斑块之间空间联系的主要载体,如水系廊道、防护林廊道、道路绿地廊道等。这一空间模式体现在城市绿地景观规划中,则表现为“核―带(轴、廊)―网”模式。
核:指的是具有相当面积的大块绿化空间,对调节城市气
候,提供生物活动空间具有重要意义。“核”可以看作景观生态学中的“斑块”。
(2)带(轴、廊):即区域或城市建成区范围内的线状或带状城市绿地。“带”可以视为景观生态学中的“廊道”。
(3)网:由纵横交错的绿带、绿廊和绿轴组成,并串连各类“斑块”的绿化网络。“网”是绿地系统“基质”的骨架。
核―带(轴、廊)―网模式的提出,为在绿地景观规划中应用城市景观生态学原理提供了基本的结构模式。
结语
景观生态学为城市绿地景观规划提供了一个新的思维模式――景观生态规划。它是社会发展的需要,也是科学发展及对大地结构和功能认识的深入的必然。并在城市绿地景观规划等多个领域应用。
但是,同其它多种规划理论和模式一样,景观生态规划模式会有其局限性。特别是在中国土地资源极其贫乏,人类活动强度异常巨大的前题下,在欧美大地上发展起来的景观生态规划模式的适用性如何还需经广大景观及城乡规划师的实践检验。
参考文献
①刘青昊,城市形态的生态机制,城市规划,1995.2
②周劲松,基于景观生态学的城市绿地系统规划探讨,城市,2005.5
③陈孝青,城市生态景观道路设计的探讨,林业经济问题,2001.6
④齐康,城市的形态,南京工学院学报,1982.3
1.高校体育教学活动的特点
1.1 人文性
我国《辞海》记载“人文指人类社会的各种文化现象”,即其是我们人类文化中的核心优秀部分,其是以人为主体,重视人的存在意义。简而言之,人文——人的文化,是人类活动的烙印。现代教育崇尚人文教育,强调以学生为中心,对其人文特性进行全面开发与培养。人文教育则是将我们优秀的文化,全面作用于学生身心的方方面面,使其浑身散发出一种智慧理性之光,这个过程就是人文教育的全过程。我国体育教学活动也是以人文理念为宗旨,注重学生个体身心的发展,也注重其体育文化的习得。例如,在大学体育教学活动中,学生可以根据自己的兴趣爱好选择课程,尽显了其浓浓的人文情怀。
1.2 循序性
教育是一个循序渐进的过程,是一砖一瓦夯实累积而成,不是一蹴而就平地而起,高校的体育教学亦是如此。每个高校都有其固有的体育传统以及体育文化氛围,其所秉承的体育教学理念也略有差异。但是,其对于学生耳濡目染式的熏陶教化作用却都是逐步深入,层层递进。高校体育教学活动中,学生对于体育知识的了解从最开始的浅显到最后的领会运用,是一个慢慢长进的过程,不能操之过急也不能拔苗助长,只有靠学生自己去钻研,完成从基础到高阶的蜕变。另一方面,高校整体的体育文化的塑造也是一个长期发展的过程,从理论到实践再从实践到理论,其在实践中不断吸收和演变,具有长期的建设性。
1.3 综合性
高校教育最鲜明的特点是综合性强,专业性高,这一点在体育教学活动中体现得尤为明显。每个高校都有自己的体育制度、体育场所以及体育赛事,这些都是体育教学活动的常规内容。高校不仅设置了露天运动场所,还设置了室内体育馆,以满足不同体育课程的不同需求。同时,高校每年都举办运动会,并积极参加各个大型的体育赛事活动。此外,大部分高校体育课程开设科目繁多,从全民皆宜的足球篮球,到风靡一时的舞蹈健身,再到修身养性的太极瑜伽,系统的课程设置见证了体育教学系统的完善过程,而这些也是高校体育教学综合性与专业性的最有力佐证。
2.茶文化在高校体育教学中的作用分析
2.1 丰富高校体育教学内容
博大精深的茶文化应用到高校的体育教学中,不仅能丰富高校体育的教学内容,而且也会促进高校体育教学体系的完善。目前,高校的教学体系己经日趋成熟,茶文化作为一种新元素应用到体育教学中,其精妙的文化意义对于高校体育制度的建设与体育精神的塑造都具有极大的促进作用。一方面,高校的体育课将会新增一门茶文化与体育的课程,然后与此柑随的知识结构、教学方法以及评价体系也会应运而生,这是对髙校体育教学内容的一种创新性发展。另一方面,茶文化中的平和从容之气对于高校体育文化的建树具有重要意义,宁静淡然的茶文化内涵能在一定程度上涤荡体育赛事中的浮躁功利之气。
2.2 促进茶文化的弘扬与传承
茶文化知识是我国传统文化的精髓,其是经过几千年的文化积淀而成,蕴含着深厚的历史文化底蕴,是璀璨的华夏文明中的一朵奇葩。一路走来风光无限的茶文化却在物欲横流的当代遭遇了“生存窘迫”的局面,甚至可能会出现断层危机。而将茶文化与高校的体育教学相结合,对于萎靡不振的茶文化而言,无疑是有百利而无一害。首先,体育教学中茶文化会以课程的形式出现在学生面前,无论是出于内心的喜欢抑或是迫于考试压力,学生们都会或多或少地了解一定的茶文化知识,这就在无形中对茶文化进行了弘扬。同时,高校学生是传统茶文化继承者的最佳选择,其相对较高的知识水平能够理解和吸收精深的茶文化内涵,并且其具备将茶文化内容以深入浅出地形式进行传播的能力。
2.3 拓宽学生的知识面塑造其良好的品格
我国茶文化是融儒家、佛家以及道家思想精髓于一身,其是传统文化的集大成者。茶文化一度被视为我国传统文化的标志,其蕴含着丰富的文化内涵。茶文化囊括了茶艺、茶具、茶道以及茶学、茶歌、茶故事等物质精神文化内涵,对于拓展学生的茶文化知识大有裨益,同时也能刷新其对茶文化知识的认知度,增强其对茶文化的好感与兴趣。此外,茶文化奠定了我国民族文化的基石,是我们中华民族精神的重要组成部分。其坚忍不拔、怡然自乐、淡泊质朴的精神内。核对于高校学生的性格塑造具有正面的积极影响,学生在淡然朴实的茶文化的陶冶下会少一分戾气,多一分平和,有利于其良好品格的重塑,将会促进其人文修养气质的提升。
3.茶文化在高校体育教学中的应用前景展望
3.1 构筑完备的茶文化理论体育教学系统
茶文化作为一种新鲜血液注入到高校的体育教学中,将会为高校的体育教学增添一股文化气息,增加体育教学课堂的趣味性。但是当务之急是如何构筑完备的茶文化理论体育教学系统?而要解决这一问题,则首先应该在人文精神的指导下,建立茶文化体育课程的目标与要求,并建立该课程的框架结构,设计完整的课程内容以及合理有效的授课方式,通过这一系列理念与方法逐步搭建起茶文化理论体育教学系统的大楼。另外,评估考核机制的建立对于茶文化体育教学活动的幵展也会大有帮助。特别是师生间的双向评估制度对于茶文化体育教育活动的开展具有极大地促进作用。一方面,体育教师可以根据学生的运动技能、茶文化认知程度以及学习态度进行综合性评估;另一方面,学生也可以根据教师茶文化体育教学的内容与授课方式以及专业素质进行评价。
3.2 完善茶文化体育教学活动的硬件设施
目前,我国各大高校体育设施的配备比较完备,专业的训练场地与较为齐全的运动器材是高校体育课堂有声有色进行的必要前提。因此,茶文化体育教育也应该添置其所需的硬件设备,增强学生的体验感。例如,统一发放与茶文化体育教育相适应的课堂教材。开设专门用于茶文化体育教学的专用教室,配置饮茶所需的茶壶、茶台及茶盏等茶具,以增添茶文化体育课堂的真实生动性,激发学生的兴趣与好奇心。同时,开展茶文化体育教学活动的其他相关装备也不能落下,高校应增加设备购买的经费,为茶文化体育教学活动奠定坚实的。物质基础。
3.3 加强茶文化在体育教学活动中的创新工作
茶文化第一次被应用到体育教学中,但其己不是首次走进校园,步入课堂。据了解,部分高校早己开设了与茶文化相关的公开课。但是由于教师沿用传统的授课模式——一个人唱独角戏,忽视了学生的接受能力,也没有融入创新因素,导致课堂氛围一片死气沉沉,也埋葬了学生对茶文化最初的好感。因此,在茶文化体育教学活动中,教师要注重课堂教学的创新性,充分调动每一个元素来活跃课堂气氛,重述茶文化在学生心中的形象。一方面,体育教师可以将户外授课与室内授课这两种模式相结合,对茶文化从理论与实践进行两方面的不同阐述,让学生更加深刻的领悟茶文化体育教学的内容与精髓。另一方面,在茶文化体育教学中要注重理论创新与实践创新并举的原则,不遗余力地对该课程进行创新性设计,从而使其能最大限度地激发学生对茶文化的热情达到课程设计的目的。
3.4 开展丰富多彩的校园茶文化体育实践活动
茶文化体育教学受制于课堂时间,其文化内涵并不能在有限的课堂上完全的展现出来。因此,高校可以组织丰富多彩的茶文化体育。实践活动以另一种方式对茶文化体育教学的内涵进行剖析。例如,可以在人文教育中增设《品茶文化》、《茶叶历史》、《茶艺思想》等系列课程丰富学生的茶文化知识。另外,也可以通过举办茶叶与茶文化知识讲座、茶诗茶歌茶故事表演大赛以及茶文化知识有奖竞猜等活动促进茶文化的传播,营造浓厚的校园茶文化气息。同时,可以在学生中组建茶文化体育社团,引导学生正确地参与茶文化体育活动。当然,也可以组织学生到校外的茶文化基地与博物馆进行参观学使其身临其境地感受茶文化魅力。
4.结语
论文摘要:本文指出专业教学计划制定是统领专业课程建设的纲,是学生学习能力、实践能力、创新能力培养的宏观框架。通过用人单位的反馈说明我校应用化学专业毕业生基本达到了专业教学计划要求的知识和能力。
关键词:西安工程大学 应用化学专业 专业教学计划 课程建设 学生能力
新形势下人才需求的多样性及人才培养模式的多样化对高校课程建设与改革提出了新的要求。随着《国家中长期教育改革和发展规划纲要》[1]的制定与实施,培养造就适应我国经济建设发展需要的高质量多样化人才成为新形势下我国高等教育教学改革的重点。专业教学计划是学生学习能力、实践能力、创新能力的培养的宏观框架。专业建设是通过教学计划的制定和计划中的课程的设置来实现的,而课程是人才培养的基本单元。所以专业教学计划的制定是统领专业课程建设的纲。
目前,国内外的高校对教学计划的制定主要采取了两种形式。一种是由学生自己选课,自己制定自己的教学计划;而另一种是由专业统一制定教学计划。前一种可以照顾学生的兴趣,更能体现以人为本,但对学生的素质要求更高,但是也要有学校的框架性指导。我校根据自己的特点,采取的是后一种形式。
我校应用化学专业2001年开始招生,目前已有七届毕业生。我校应用化学专业特色是以无机化学、分析化学、有机化学和物理化学四大化学为基础;已形成材料物理与化学、界面与胶体化学、精细化学品化学与工业分析四个专业方向;拥有博士后1人,博士6人,教授1人,副教授8人,教学和实验人员共19人的稳定合理的教学团队,(团队绝大多数成员出身是211大学),在教学科研上取得了省级化学实验教学示范中心一个,校级特色专业,校级精品课程一门,两项国家自然科学基金,几十项省部级科研项目,发表数十篇sci科研论文,申报数项专利的显著成绩。七年来学生年就业率平均为90%。我校应用化学专业(本科)培养目标是培养适应社会主义现代化建设需要、德智体美全面发展、具备较坚实的化学基础理论、较宽广的应用化学知识、较强的基本实验技能、现代实验技术及初步科研能力,并具有一定的化学工艺生产知识和化工技能,能从事化学、化工应用基础研究、科研开发与管理、解决一般化工生产问题的应用型人才。业务培养要求为本专业学生,主要学习化学及其应用方面的基础知识、基本理论、基本技能及相关工程技术知识,使学生受到化学基础研究和应用基础研究方面的科学思维方法和科学实验的训练,具备运用所学知识和实验技能进行应用研究、技术开发和科研管理的基本技能。毕业生应获得知识和能力。
(1)具有本专业所需的数学、物理等自然科学基础知识和基本理论,较强的计算机应用能力和外语综合能力,具有良好的专业外语文献阅读能力,并熟悉文献检索方法。
(2)掌握化学及化学工程的基础理论、基本知识、基本实验技能和方法;受到较为系统的科学研究训练;具有较为宽广的知识面和适应能力,能够分析解决与化学有关的生产、科研与开发过程中的技术问题。
(3)了解一般化工过程特点及单元操作工业基础知识;具有化工制图的基本技能。
(4)了解化学的理论前沿、应用前景、发展动态及相关学科的发展状况。具有新产品、新工艺、新技术研究开发的初步能力。
(5)了解计算机基本原理,具有运用计算机进行计算、图文处理和信息管理的能力,能熟练上机操作。
根据以上原则,我们专业的教学计划的课程结构体系包括公共基础教育、学科基础教育和专业教育三大部分。公共基础教育涉及人文社科管理系列、体育系列、校公共选修课,外语系列,自然科学系列。其中外语系列包括大学英语和自然科学双语课程;自然科学系列包括高等数学、大学物理和计算机应用等理论和实验课。学科基础教育涉及工程基础系列、技术基础系列、专业基础系列和选修课。工程基础系列包括化工原理、化工制图及化工(厂)设计、金工实习;技术基础系列包括电工学、仪器分析、波谱分析基础及应用;专业基础系列包括无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和结构化学;专业教育包括界面与胶体化学、材料化学基础、有机合成、化学反应工程、专业实习、专业综合实验、毕业设计与专题等。这个教学计划保质保量的实施可以达到重基础、宽口径、学生实践能力和创新能力培养的目的。我们专业建设这几年取得了比较大的成绩,从反馈途径了解到学生的能力得到了用人单位的肯定。但我们并不能掉以轻心,今后我们要突出品德和业务能力两个方面培养,培养目标也要与时俱进,向更高、更好的方向发展,在研究生培养方面,要着重通过毕业论文环节进一步加强品德教育和创新能力的培养,使我校的应用化学专业能突飞猛进,走入全省乃至全国先进行列。
参考文献:
参照国内各级各类院校环境科学专业的基础化学课程内容体系及多所院校的教学计划,考虑环境科学专业后续环境化学、环境监测、环境工程学等专业课程的内容,结合我校实际情况,我们将环境科学专业的基础化学类课程分设为现代化学基础及分析化学两门课程。现代化学基础分两个学期完成,理论课时共计136学时。课程的学科内容包括现代无机化学、物理化学、有机化学等。通过对化学热力学、化学动力学、化学平衡、化学反应的基本规律、物质结构理论、胶体和表面化学、环境科学相关的重要元素及其化合物、有机化合物等基础知识的学习,学生可以了解现代化学的基本概念、基本原理、基本技能;学生学习后能以化学的观点、思维方法和研究方法,激发创新意识,在未来实际工作中以化学观点观察物质变化的现象,对一些涉及环境科学及生活、社会实际的化学问题,具有一定的分析、解决和创新的能力。
分析化学单独设课,其一,是因为分析化学素有“科学的眼睛”之称,是环境科学甚至其他任何与化学相关的学科进行科学研究的基础,学生打下扎实牢固的分析化学基础是非常重要而必需的。其二,分析化学的课程特色主要是“量”,与其他基础化学相比较,更强调“量”的概念,以及相应的思维方式和理念。系统学习这门课程可促使学生掌握分析化学的基础知识和基本理论,结合实验牢固树立准确“量”的理念,并掌握获得准确“量”的正确操作技术。这是环境科学专业的学生进行专业科学研究以及未来的工作中必不可少的基础。其三,分析化学也是学生学习后续的专业课程环境化学、环境监测的重要基础。采用上述课程结构体系,避免了教学内容的无谓重复,节约了大量的教学课时。同时也使一些环境科学专业非常需要的化学知识如胶体化学、表面化学、电化学、分析化学等得到了加强。
二、教材改革
教材是教学内容的载体,一本好的教材能使学生提高学习的兴趣,便于理解和掌握知识。但目前国内还没有完全与我们的现代化学基础课程教学体系相配套的教材。针对上述情况,在教学过程中,根据环境科学专业的人才培养目标及特点,结合本校的课程结构体系,我们对选用的教材内容进行了适当地删减和补充,采取了教材为主,补充讲义为辅的使用方式。目前选用胡忠鲠主编的《现代化学基础》作为主教材。但其中元素化学,有机化学两部分教学内容则结合环境科学专业的特点,编写补充讲义。元素化学部分侧重于讲授常见重要元素、重要污染元素及其化合物的性质,有机化学部分则系统地介绍各类有机化合物的物理性质及化学性质。对于有机合成则不作要求。通过上述调整后,课程教学内容的针对性和实用性得到了提高。考虑到现代环境监测方法中经常需要使用仪器分析和检测的特点,我们选用了华东理工大学及四川大学化工学院编写的《分析化学》(第五版)作为教材。这本教材具有如下特点:一是教学内容包括了化学分析和仪器分析两部分,与我们的课程结构体系相吻合;二是该课程教学内容的编写注重应用,简化了某些公式的推导,加强了数据处理和仪器分析的内容,能满足环境科学专业的需要。
三、教学内容改革
目前,国内一些非化学化工专业的基础化学课程虽然在结构体系方面与化学专业相比具有自己的特点,但由于教材编写者基本都是纯化学专业出身,缺乏对相应学科的专业知识与背景的深入认识和了解,因此教学内容的设置基本沿用化学专业的内容,只是在深度和难度上作些调整,没有结合专业特点,脱离生产实际,学生认识不到化学知识在本专业中的应用前景与重要性,难以激发学习兴趣。针对上述情况,我们对环境科学专业的基础化学课程在教学内容方面进行了如下的改革:
(一)夯实基础,注重“双基”扎实牢固的化学基础知识是与化学相关专业的学生学习化学知识进而将其应用于认识解决本专业问题的重要基础。因此,我们在教学中始终不渝地坚持为学生打下牢固的化学基础,注重基础知识、基本概念和基本原理的教学和应用。为达到此目的,我们有针对性地精选了近1500道与课程内容相关的习题,编写成课后练习集,让学生通过习题练习来巩固所学知识。
关键词 化学计量学 发展 中国
化学计量学(Chemometrics)在我国发展已有20多年的历史,是一门化学与统计学、数学、计算机科学交叉所产生的新兴的化学学科分支。它运用数学、统计学、计算机科学以及其他相关学科的理论与方法,优化化学量测过程,并从化学量测数据中最大限度地提取有用的化学信息[1]。它与基于量子化学的计算化学(Computational Chemistry)的不同之点只在于化学计量学是以化学量测量为其基点,实质上是化学量测的基础理论与方法学[2]。
由于“”的影响,使我国在化学计量学的发展方面略迟于欧美,但在化学界前辈的积极倡导和国家自然科学基金委的支持下,80年代以来,我国的化学计量学研究得到了飞速发展,到现在已发展成为一门在国际上有一定影响的独立的化学学科分支,已出版了多本化学计量学方面的专著和相应的教材[3],并在中国科学院的多个研究所和国内多个知名大专院校建立了队伍稳定的化学计量学研究小组,取得了一批具有国际先进水平的成果。8年前,我们曾在第二届斯堪的那维亚国际化学计量学大会上对我国的化学计量学发展主要成果进行过一次综论[4],在此,仅就近10年来化学计量学在我国的发展情况作出简要介绍。
化学计量学为化学量测提供理论和方法,为各类波谱及化学量测数据的解析,为化学化工过程的机理研究和优化提供新途径,它涵盖了化学量测的全过程,包括采样理论与方法、试验设计与化学化工过程优化控制、化学信号处理、分析信号的校正与分辨、化学模式识别、化学过程和化学量测过程的计算机模拟、化学定量构效关系、化学数据库、人工智能与化学专家系统等,是一门内涵相当丰富的化学学科分支。化学计量学的发展为化学各分支学科、其别是分析化学、环境化学、药物化学、有机化学、化学工程等,提供了不少解决问题的新思路、新途径和新方法。
化学计量学发展成为化学与分析化学学科的一个独特分支。两个重要的条件与因素推动了这方面的发展。首先,化学与分析化学中大量涌现的现代化学量测仪器,使化学与分析化学家比以往任何时侯都更容易获得大量化学量测数据。这种情况,在过去是难以想象的。到20世纪80年代,在分析测试或化学量测中,人们第一次发现,取得数据甚至大量数据已不是最困难的一步。最难解决的瓶颈问题是这些数据的解析及如何从中提取所需的有用化学信息。化学家与分析化学家首次遇到类似行为科学家或经济学家所遇到的大量数据如何处理的问题。化学家与分析化学家比较幸运。因为大量现代分析测试仪器出现带来“数据爆炸时代”,也正是计算机普及的时代。这就构成了化学计量学发展的第二个条件。为了对极为复杂的化学量测数据(其中负载着在分子水平上表征物质世界的信息)进行解析,化学家、分析化学家利用可在计算机上实现的许多强有力的数学方法,包括一些相关学科发展的数据与信号处理新方法,从多维化学量测数据中提取有用的相关化学信息。如果说经典分析化学是得首先依赖费时而麻烦的化学或物理的方法来对很多复杂化学体系进行纯组分分离,即采用单变量校正方法进行定性定量分析的话,那么,现代分析化学家面对的则是各种将分析分离技术集于一体的高维仪器所产生的巨量分析信号,藉化学计量学发展的新型分析信号的多元校正与分辨方法[5]来进行复杂多组分体系的定性定量解析,高维数据解析的化学计量学方法现已进入可用来解决分析化学中实际难题的程度,将这些方法用于复杂环境样本、中草药中单位药及复方分析等[6],取得了很多令人振奋的结果。继续进行高维数据、特别是针对可产生三维数据的新型仪器的化学计量学算法的研究现仍是一个研究的热点,我国的化学计量学研究在此方面取得了居于国际先进水平的成果[7]。多元校正与分辨一直就是分析化学计量学研究的主要内容,在此方面,中国科技大学、清华大学、石油化工科学研究院、沈阳药科大学、中国药科大学、同济大学、天津大学、厦门大学、兰州大学、江西大学、西北大学、华中理工大学、湖南大学等单位做了大量的研究工作[8]。将化学计量学方法固化于新设计的分析仪器之中,以构建新型智能分析仪器,是一个值得继续研究的方向。另一方面,由于近年来计算机科学及信息科学的长足发展,它们的发展也为化学计量学注入了新鲜血液,我国在分析信号处理新方法,其别是小波分析(wavelet analysis)的引入,为分析信号的压缩、去噪、分辨及背景消除等带来新思路和新方法,从对近年来在此方面的综述来看,可以说,我国在小波分析用于分析信号处理研究的方面是处于国际先进水平的,中国科技大学、中山大学、香港理工大学等单位的化学计量学研究小组在此方面作出了大量有水平的研究[9]。另外,有关人工神经网络(artificial neural networks,ANN)[10]新技术、基于自然计算的全局最优算法如模拟退火(simulated annealing, SA)和遗传算法(genetic algorithm, GA)[11],信息科学中的图象分析(image analysis, IA)方法,统计学中研究热烈的稳健方法(robust methods, RM)[12]等新型化学计量学方法的引入也取得很多可喜的成果。采样理论这一重要的化学计量学研究分支,过去未引起必要的重视,近期有关研究小组如南开大学等单位倡导开展了这方面研究[13]。
化学模式识别的研究提供的是对决策和过程优化很有实用价值的信息,为我国石油化工、材料化学等带来了解决研究难题的新思路,人工神经网络的新方法,为化学模式识别提供了研究的新机遇。无论在化学模式识别的方法和应用方面,我国都取得了不少优秀成果,中国科学院上海冶金研究所的化学计量学研究小组先后用化学模式识别的方法成功地解决了50多个石油化工过程优化、材料设计等方面中的实际难题。化学模式识别方法用于分析化学、物理化学、无机化学、药物化学、食品化学、农业化学、医药化学和环境化学等学科的研究在我国也取得了不少成果,浙江大学、中国科技大学、沈阳药科大学、中国药科大学、同济大学、中国科学院长春应用化学研究所、湖南大学等单位在此方面做了大量工作[14]。
转贴于
化学定量构效关系(QSAR)的研究,是一个涉及到化学学科的一个带根本性的问题,即如何从物质的化学成分与结构来定量预测其化学特性,也可以说是理论化学研究中的一个最重要目标。目前,由于药学发展的需要,将基于量子化学计算的分子模拟与QSAR研究结合起来,为寻求有生物和药理活性的先导化合物提供了一个新途径,我国在这方面也已取得引人注目的成就[15]。将全局最优算法如模拟退火和遗传算法的引入分子力学的寻优,以指导最佳先导化合物的寻找,是化学计量学家的贡献,现已在QSAR的研究中得到了广泛的应用。QSAR通过直接研究可量测化学量及某些量化参数与化合物的某些已知化学特性之间的已知数据,采用统计回归(多元校正)和模式识别的方法来建立一种模式,从而达到预测化合物特性的目的, 建立起某些化学结构与性能的关系来指导进一步的实验研究。目前,用ANN来进行QSAR研究颇引人注目,在模式分类与定量构效关系研究中展现了很好的应用前景。在QSAR的研究中,南开大学、北京大学、中国科学院上海药物研究所、中国科学院化工冶金研究所、中国科学院长春应用化学研究所的化学计量学研究小组将分子模拟与QSAR研究相结合,并直接用于指导实际的药物合成,取得了很好的研究成果[16]。在QSAR研究中,化合物结构的拓朴表征是另一个重要的课题,如何采用图论和数值方法来表征各种化合物分子,并将所得数值结果与实际量测的化合物的物理、化学和生物学特性连接起来,也是目前化学计量学研究的一个重要问题。我国的化学计量学研究工作者在此方面也做了不少有意义的工作[17]。
波谱化学是分析化学与有机化学家都十分关注的一个领域,怎样利用现存波谱数据库,如质谱、红外光谱、核磁共振谱、色谱的保留时间库以及吸收与发射光谱等为复杂分析体系进行快速定性定量分析,一直是分析化学家们努力的目标;而如何利用上述各种波谱为新合成的有机化合物定结构,则是有机化学家们手中必不可少的解析手段。计算机技术,其别是智能数据库与化学专家系统技术为此提供了进行上述解析的新途径。我国的化学计量学工作者在此方面也做了大量富有成果的工作。中国科学院上海有机化学研究所、中国科学院大连化学物理研究所、中国科学院长春应用化学研究所、中国科学院化工冶金研究所,南开大学、南京大学、东北师范大学、厦门大学、湖南大学等单位都先后建立了多种波谱的数据库和专家系统[18],如13C NMR谱图数据库和结构解析专家系统(ESESOC)、高效液相色谱专家系统、红外、质谱数据库与专家系统、ICP发射光谱专家系统等,他们用计算机进行各类波谱(包括核磁共振谱、质谱、红外光谱等)模拟,并用联合波谱库和专家系统进行结构自动解析与推导,选择各类仪器(色谱与光谱)的最佳量测和分离条件、进行各类波谱数据库的知识开发,并在各类数据库的网络化上也做了大量工作[19]。
1997年,在国家自然科学基金委的全力支持下,由湖南大学与挪威Bergen大学合作,在张家界举行了我国的第一次国际化学计量学会议,与会代表120多人,其中来自欧美及亚洲各地14个国家的境外代表60多人,会议的议题几乎覆盖了前述化学计量学研究的各个领域,还特别为化学计量学在工业中的应用开辟了一个专门议题。该会议已在国际化学计量学刊物“Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems”出版了会议论文专辑[20],收集了44篇会议,其中我国作者占了28篇,第一次较系统地向国际化学计量学界展示了我国的化学计量学研究的实力,说明我国的化学计量学研究已与国际接轨。
化学计量学诞生至今,已有近30年历史,其发展前景亦是一个令人关注的问题。从分析化学与化学计量学的关系可以看出,化学计量学的发展将对分析化学产生深刻影响,已构成分析化学第二层次基础理论和方法学的重要组成部分,特别值得提出的是,化学计量学的发展还将为分析仪器的智能化提供新理论和新方法,为新型高维联用仪器的构建提供新思路和新方法,是21世纪分析仪器软件主体化发展的新突破口。此外,随着微型计算机和网络技术的飞速发展,对于化学波谱库的建立与检索方法以及化学人工智能和专家系统的研究也将取得长足进步。在采用计算机网络技术将多种波谱仪器连接的基础上,将数值化计算技术(近年来化学计量学方法学发展的主体)与传统的基于经验的逻辑推理方法的有机结合,可望解决化合物结构自动解析的难题,并使得长期困扰分析化学家的混合物波谱同时定性定量解析成为可能。在分析化学领域中,化学计量学的发展前景十分诱人。另外,化学计量学与其他化学学科分支,如环境化学、食品化学、农业化学、医药化学、化学工程等学科,将产生更密切的联系,得到更广泛的应用。随着各化学分支学科的发展,可以预期,化学计量学也将继续得到更蓬勃的发展。
参考文献
[1] S Wold. Chemometrics: what do we mean with it, and what do we want from it? Paper of InCINC'94. emsl.pnl.gov:2080/docs/incinc/homepage.html
[2] 俞汝勤.化学计量学导论.长沙:湖南教育出版社,1991.
[3] 罗旭.化学统计学基础.沈阳:辽宁出版社,1985;俞汝勤.现代分析化学的信息理论基础.长沙:湖南大学出版社,1987;陈念贻,许志宏,刘洪霖,徐桦,王乐栅.计算化学及其应用.上海:上海科技出版社,1987;相秉仁.计算药学.北京:中国医药出版社,1990;许禄,郭传杰.计算机化学方法及应用.北京:化学工业出版社,1990;卢佩章,张玉奎,梁鑫淼.高效液相色谱法及其专家系统.沈阳:辽宁科学技术出版社,1994;许禄.化学计量学方法.北京:科学出版社,1995;陆晓华.化学计量学.武汉:华中理工大学出版社,1997;梁逸曾.白灰黑复杂多组分分析体系及其化学计量学算法.长沙:湖南科技出版社,1997;周声劢,梁亮,梁逸曾.合成计量学与化学化工系统优化.长沙:湖南大学出版社,1996;刘洪霖,包宏.化工冶金过程人工智能优化.北京:冶金工业出版社,1999;梁逸曾,俞汝勤.分析化学手册(第十分册)化学计量学.北京:化工出版社,1999.
[4] Yu R Q(俞汝勤).Chemometrics in china. Chemom. and Intell. Lab. Sys., 1992, 14: 15.
[5] 袁洪福,陆婉珍.现代科学仪器,1998, (5):6~8;徐广通,袁洪福,陆婉珍.现代科学仪器,1997, (3): 9;Shen H L(沈海林), and Liang Y Z (梁逸曾). Chemom. and Intell. Lab. Sys., 1999, 45: 323~328;Wang hongyan (王洪艳). The Analyst, 1995, 120; 梅雨,朱仲良,李通化.计算机与应用化学, 2000, 17:116; 方慧生,吴玉田,黄春明.计算机与应用化学,2000,17:122;方慧生,吴玉田.分析化学,1999,17:14;Liang Y Z(梁逸曾), Kvalheim. O M et al. Anal. Chem., 1992, 64: 946~953; Liang Y Z(梁逸曾), Kvalheim O M. The Analyst, 1993, 118: 779~790; Liang Y Z(梁逸曾) et al. Anal. Chim. Acta, 1993, 276: 425~440; Xie Y L(谢玉珑), Liang Y Z(梁逸曾),Yu R Q (俞汝勤). Anal. Chim. Acta, 1993,272: 61~72. Xie Y L(谢玉珑), Liang Y Z(梁逸曾), Yu R Q(俞汝勤). Anal. Chim. Acta, 1993,281:207~218; Xie Y L(谢玉珑), Liang Y Z(梁逸曾),Yu R Q(俞汝勤). Anal. Chim. Acta, 1993,276: 273~282. 龚范,张林,梁逸曾,俞汝勤.化学学报,1998, 56: 500~506.
[6] 沈海林,梁逸曾,俞汝勤.中国科学,1997, 27: 556~563; 龚范, 彭源贵, 崔卉, 梁逸曾, Leung K M(梁开梅) and Chau F T(周福添). 高等学校化学学报, 1999, 20: 199~203; 龚范, 彭源贵, 崔卉, 梁逸曾, Leung K M(梁开梅) and Chau F T(周福添). 药学学报, 1999, 34 :214~217.