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关键词:海洋;地质;课程;教材;实践;教师队伍
中图分类号:G423.07 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)04-0235-03
海洋科学是一个多系统、多学科交叉的综合性学科体系。一个多世纪以来,对海洋资源的开发利用带动了海洋科学的发展。随着对海洋重要性认识的逐步提高,人类对海洋科学的发展产生了重大而深远的影响。勿庸置疑的是,海洋将成为21世纪科学发展和技术开发研究的重要领域之一,21世纪将是“海洋的世纪”。《全国海洋经济发展规划纲要》也指出,我国是海洋大国,管辖海域广阔,海洋资源可开发利用的潜力很大。然而,由于海洋长期以来在我国不受重视,我国海洋科学发展一直比较缓慢,设立海洋学科的学校比较少。当然,由于海洋事业发展缓慢的限制,人才需求增长也比较缓慢。随着政府对海洋学科(例如海洋地质)的投入加大,我国的海洋科学研究和教育与国家、社会、经济和科学技术的发展紧密地联系在一起,海洋科学高等教育成为了我国高等教育的一个重要组成部分。然而,我国与国外还有着很大差距。幸运的是,海洋热潮的出现,对海洋科学类专业的发展提供了广阔的社会背景,给高等教育带来了难得的历史机遇。与此同时,中国石油大学(华东)海洋学科的建设也正在起步。我校东营校区面向渤海,黄岛校区面向黄海,海洋学科的发展应该具有独特的优势,然而目前来讲,基础却较为薄弱。目前,学校和学院进行了大量工作以推动海洋学科建设。
一、整合资源、寻求支持,推进海洋学科建设
实验室建设方面。2008年11月,中国石油大学(华东)与国家海洋局第一海洋研究所共建了海洋信息技术实验室,为海洋石油与海域管理的和谐发展提供了科技支撑。
1.联合培养、科研合作方面。2009年9月至2010年1月,地学院院长、书记等领导一行连续走访了国家海洋局第一海洋研究所、中国科学院海洋研究所、国土资源部青岛海洋地质研究所、中国海洋大学海洋地球科学学院等单位,与几家驻青高校和科研院所建立了合作关系,以期借助各涉海单位的力量发展我院海洋地质、第四纪地质学两个二级学科和地质灾害与环境保护方向等。2010年4月,中科院海洋所副所长李铁刚研究员等一行赴中国石油大学(华东)探讨了交流合作事宜。
2.学术交流方面。2009年6月,中国科学院院士、中国科学院海洋研究所研究员秦蕴珊应中国石油大学(华东)研究生院邀请来校,为师生作了题为《海洋地质科学的进展与国家需求》的学术报告。2010年3月至11月,来自国土资源部青岛海洋地质研究所和中国科学院海洋研究所的几位研究员,专程来校做了相关学术报告。
可以看出,学校和学院进行了大量工作以推动海洋学科建设。然而,不得不承认的是最基本的课程建设明显不足。下面以《海洋地质学》课程建设为例进行浅显的探讨。
二、依托特色、加快《海洋地质学》课程建设
1.《海洋地质学》课程联合授课。2011年6月份,笔者承担了学院安排的研究生课程《海洋地质学》,明显感觉力所不及。经过长时间思索与联系,联系了涉及到中国科学院海洋研究所、中国科学院南海海洋研究所、国土资源部青岛海洋地质研究所、国家海洋局第一海洋研究所以及中国石油大学(华东)的部分青年研究人员,专程来校授课、报告。实际上,这些研究人员除了以上提及的单位,其学术思想和经历还涉及到中国海洋大学、同济大学、南京大学、吉林大学、美国和德国等的高校与研究单位。研究海域从极地到日本海―渤海―黄海―东海―南海,从浅水中国陆架―陆坡―西太平洋―东南太平洋;研究方向从海水―海气―海陆作用,涉及沉积学、古生物学、地球化学、构造地质学、古地磁学、大洋铁锰结核、可燃冰、洋中脊岩浆作用及与地幔柱相互作用等;涉及的尺度从秒―天―季―年一直到亿年,从地质尺度到实时观测,从海面以上数十千米到海底以下数千米。研究生课程的此番进行,使得课程内容更加丰富,课程质量得到了提升。实际上,课程仍然存在问题,其最大的问题就是没有适合我校特色的《海洋地质学》教材。
2.教材编写。《海洋地质学》是地质学专业海洋地质方向的必修课程。针对目前国际海洋科学发展态势和我国国家海洋发展战略需求,考虑到我校东营校区面向渤海,黄岛校区面向黄海的独特优势,我们应该将海洋地质学课程定位为地质学专业的必修专业基础课程。目前我们已经开设了《地球科学概论》、《普通地质学》两门相关的课程,另外还应增加一门《海洋科学导论》课程,这些课程都是学习《海洋地质学》课程的基础预备课程。
不可否认的是,随着国际地球科学的迅速发展,海洋地质学科的发展也面临着新的挑战和机遇。面对国际海洋科学的发展特点和我国海洋战略需求,我们(以及未来的)的教学队伍应当吸取国内主要教材的一些特色内容,吸收国际海洋地质发展的最新动态,尽快结合我校特色制定出适合我们的《海洋地质学》课程教学框架,完成《海洋地质学》教材的建设,为同学们将来从事海洋地质及相关研究工作打下坚实基础。
3.教师队伍建设。因为海洋地质学科包容性非常强,目前关于海洋方向教师队伍的严重不足。能够参与到教学中来的教师人员严重不足,在学术研究背景方面势单力薄,在课程教学中无法完成分工合作、优势互补,甚至连基本的教学任务的完成也难以保证,教学质量更是不可保障。值得高兴的是,海洋地质方向的人才引进工作得到了学院、系领导的关注。
4.实践教学。地球科学本身就是一门实践性非常强的科学。海洋地质学虽然是一门以基础理论教学为主要特点的专业课程,但是实践教学也是非常重要的组成部分。然而,由于客观条件的限制难以组织学生进行实际得海上地质调查工作和实习。我们可以将海洋地质学的部分教学内容与普通地质认识实习和综合地质认识实习相结合,利用陆上的河北秦皇岛、安徽巢湖、鲁东等实践教学基地,针对一些海相地层的发育特征,现场进行海洋地质学的基础内容教学。另外,可以组织学生到学校周边如金沙滩、银沙滩、唐岛湾、灵山岛等地开展海洋地质考察和现场教学,这样的教学方式应该会得到学生的欢迎。2011年9月,地学院地质系在灵山岛开展了一堂生动的野外地质现场教学公开课,吕洪波教授担任主讲,授课对象主要是来自地球科学与技术学院的100余名本科生、硕士研究生和博士研究生。这种现场教学不但开拓了视野,激发了灵感,还提高了专业素养,取得了课堂教学不可替代的良好效果。当然,海洋地质研究终究离不开海上的科学考察,虽然该课程不可能安排学生到船上出海实习,但是青岛港口内断断续续停靠着非常多的科考船,比如科学三号、向阳红09号,“东方红”号等科学考察船,可以考虑组织学生到这些海洋调查船上进行参观考察,和船上的科学家直接进行交流学习。通过与涉海单位的加强沟通,这或许可行。
三、海洋学科发展的主要设想
2011年10月,山东省委、省政府召开蓝黄两大发展战略实施情况督促检查工作总结会议,提出“振奋精神,再接再厉,努力开创蓝黄两区建设新局面”。中国石油大学的中期发展目标是,到2020年,建成国内著名、石油学科国际一流的高水平研究型大学。为了与学校的中期发展目标一致,海洋学科的发展以及海洋类专业的设置应该体现我校的办学特色,海洋类专业与传统石油类专业的结合是必然的选择。
综上所述,要加强与涉海单位的合作交流,需要组织力量,编写一本适合我校特色专业的海洋地质教材,加强海洋方向人才的引进力度。实践教学方面,必须将海洋地质学的相关教学内容与普通地质认识实习和综合地质认识实习相结合,组织学生到学校周边地区进行现场教学,组织学生到相关单位的海洋调查船上进行直接的参观考察,我校的海洋(地质)学科建设将会不断完善。
参考文献:
[1]冯士,王修林,高艳.适应新形势加快海洋科学教育的发展[J].中国大学教学,2002,(3):23-25.
[2]中华人民共和国国务院.全国海洋经济发展规划纲要[Z].北京,2003.
[3]全国高等学校教学研究中心.海洋科学学科专业发展战略研究报告[R].2007.
关键词: 海洋管理专业 课程设置 思考
一、开设海洋管理专业的时代背景
2001年,联合国正式文件中提出“21世纪是海洋世纪”,是人类全面认识、开发海洋的世纪,也是海洋高科技发展的世纪。21世纪人类面临的“人口剧增、资源匮乏、环境恶化”三大问题的挑战,其根本出路在于向海洋开发。研究海洋、规划管理海洋、综合开发利用海洋,促进海洋经济的可持续发展,是世界各濒海国家或地区的政府普遍重视的问题,也是该领域的专家、学者日益关注和研究的热点问题。发展海洋科学、开发海洋技术、加强海洋管理、维护海洋权益是各国政府的共同选择。
我国是海洋大国,拥有18000公里的海岸线,依照《联合国海洋法公约》中200海里专属经济区制度和大陆架制度,我国可管辖的海域有300万平方公里。目前,我国沿海地区以占全国13%的陆地面积养活了全国40%的人口,创造了60%的GNP。自20世纪80年代以来,我国海洋产业经济发展的速度就远高于同期国民经济发展的速度。基于海洋经济的巨大潜力,我国沿海地区的许多省份都将发展海洋经济提到了战略高度。如,90年代初,辽宁省首先提出了建设“海上辽宁”战略,很快,山东省提出了“海上山东”的战略思路,随后,从北到南,一个个“海上”经济发展战略相继出台。
然而,我国的海洋问题严峻、令人担忧。首先,就总体而言,全民族的海洋观念薄弱。国人对960万平方公里的土地刻骨铭心,但对于300万平方公里的海洋国土,却茫然无知。其次,由于缺乏高层次的海洋科技人才和管理人才,我国的海洋资源得不到有效开发,海洋权益得不到应有的维护,“蓝色国土”正在受到周边一些国家的觊觎。最后,中国已经加入WTO,如何按照WTO的规则来管理、运作海洋,也是我国面临的一个新课题。
维护海洋权益、发展海洋经济、保护海洋环境迫切需要一大批既懂海洋科学技术,又懂海洋经济管理的应用复合型高层次人才。国家海洋局原局长王曙光同志指出:没有一个高水平的现代化管理队伍,就不可能有高水平的海洋管理,就不可能有高水平的海洋事业,要抓紧培养一批高素质的优秀人才。鉴于我国海洋管理专业人才的缺乏,青岛海洋大学受国家海洋局委托于2002年向国家培养输送了第一批海洋管理专业人才,并于2002年按教育部正式批准的海洋管理专业向全国招生。
江苏是海洋大省,有945公里的海岸线、2.44万平方公里的浅海、占全国1/4的滩涂,海洋区位优势明显。江苏海洋资源密度指数列全国第二,丰度指数列全国第六,综合指数列全国第三,海洋自然资源的分布在我国处于重要地位。开发海洋资源,发展海洋经济,建设“海上”已成为江苏跨世纪的战略举措。“九五”以来,江苏海洋产业的产值年平均增长24.6%,大大超过了同期国民经济增长速度,2000年已达到360亿元。根据《江苏省国民经济和社会发展第十个五年计划――海洋经济发展专项规划》,“十五”期间,江苏的海洋经济增加值预期年平均增长15%左右,经济结构进一步优化,海洋工业将成为沿海地区的支柱产业。
江苏虽然是海洋大省,但是海洋高等教育却比较薄弱,至今既没有一所独立设置的海洋大学,又没有主要面向海洋的高层人才的培养基地,海洋科技与管理人才的短缺已成为江苏海洋经济可持续发展的“瓶颈”。由于海洋人才的缺乏,江苏这个海洋大省却是海洋经济的弱省,江苏海洋产业的总量仅占全国海洋经济总量的3.9%;江苏“九五”规划中海洋产业的产值目标,实际完成量不到规划目标的50%,只占广东海洋产业产值的14.1%,山东的19.8%,辽宁的44.7%。这一“大”一“小”的数字对比,向人们发出了强烈的呼吁:要把江苏建设成海洋强省必须构建人才高地,实地调研表明江苏各地海洋管理部门迫切需要高层次的海洋管理人才。
二、开设海洋管理专业的优势
1.有江苏省省委、省人大、省政府的强力支持。淮海工学院地处江苏沿海的连云港市,面向海洋办学是我院办学的特色定位,我院未来的发展目标是大力发展海洋学科,建设江苏海洋大学。省委、省人大、省政府对以淮海工学院为基础建设海洋大学寄予了厚望。早在1998年,江苏省人大常委会就曾对以淮海工学院为基础创建江苏海洋大学的课题进行了调研并形成了专门议案。2003年10月,在江苏省海洋经济发展联席会上,季允石同志指示我院要借鉴国内外海洋大学的办学经验,加快相关专业建设。《江苏省国民经济和社会发展第十个五年计划――海洋经济发展专项规划》明确指出,把淮海工学院列为江苏海洋人才的培养基地,要求为江苏海洋经济培养更多的人才。
2.淮海工学院在设立海洋管理专业、培养复合型海洋管理人才方面具有明显的区位优势和基础优势。江苏连云港市是江苏“海上”战略实施的重点地区。《中国21世纪议程》、《全国海洋开发规划》和《江苏省海洋经济发展规划》,都将连云港市的海洋开发列为重点,连云港市丰富的海洋资源为海洋经济的发展提供了十分有利的条件,也为海洋管理专业的实践教学与课题研究和毕业生就业提供了良好的平台。因此,在淮海工学院设立海洋管理专业有着独特的区位优势。二级学院――海洋学院,前身是隶属江苏水产局的一所老牌学校――江苏省连云港水产学校,有着50多年的办学经验,形成了以“海洋、水产”为主的办学特色。海洋管理专业依托的经济管理系,其工商管理学科是我院重点建设的学科之一,法学本科专业近年正式招生,该系的经济学、管理学、法学类课程的教学基础扎实,且有相当成熟的办学经验。因此,我院培养复合型、高层次的海洋管理专业人才具备凸显的办学优势。
3.淮海工学院的师资力量能够满足海洋管理专业的办学要求。首先,淮海工学院属于多科性的工科院校,涉海专业较多,海洋管理专业所需要的师资队伍在专业知识结构上能基本满足教学要求。专业所开设的公共基础课、专业基础课和专业课的绝大部分教师都由本院师资提供。教师在职称结构、年龄结构等方面比较合理。现有教师中,教授8名,副教授30人,讲师6人;其中,博士学位教师22人,硕士学位教师20人。为增强实践教学效果,提高学生的实践能力,已从有关部门聘请从事海洋管理实际工作的专家担任客座教授。并同中国海洋大学、厦门大学、湛江海洋大学、浙江海洋学院等相关院系建立了横向联系,尤其是与比邻高校、国内第一个设立海洋管理专业的高校――中国海洋大学的相关院系在教学计划制定、师资培养、教材建设等资源共享上达成了合作意向。
4.专业师资学术水平较高、科研成果颇丰。自1985年建校以来,淮海工学院一贯重视科研工作,院系两级建立了多种科研基金以鼓励教师开展科研活动,并把教师的科研成果与教师考评、职务聘任直接挂钩。近五年来,教师开展科研蔚然成风,教师的学术水平明显提高,取得了一系列丰硕的科研成果。承担海洋管理专业教学任务的全部教师,已在国内外重要刊物上400余篇,出版著作、教材30余部,已开展的各类课题140余项,其中,有35项科研成果获得省级、市级和院级科研成果奖励。
5.教学资源丰富,能够满足学生高质量地进行学习、研究与生活的需要。我校有馆藏图书近百万册,中外文期刊报纸1400余种。图书馆已链接清华大学学术期刊光盘镜像站、万方数据库镜像站等多家专业网站。馆藏经济与管理类专业图书10余万册,中外文专业期刊报纸130余种;馆藏海洋学科及相关图书资料14余万册,订阅海洋学科专业期刊20余种,建立海洋认识和调查的校外实习基地6个。
6.为开设海洋管理专业做了充分的论证。我院从2001年7月就开始筹划海洋管理专业。在2001年暑假、2002年暑假召开了两届海洋特色专家论坛,邀请中科院海洋研究所、中国海洋大学和江苏海洋渔业局等单位的专家与领导,为我院的海洋特色出谋划策。为提高现有涉海专业师资的专业水平,派教师到有关院校调研、访学和进修,并从青岛海洋大学、省海洋渔业局、省海洋研究所等单位聘请资深人士任我院海洋管理专业的客座教授,这样既有利于拓展专业的办学空间,又有利于利用社会高质量的人才资源。
三、专业定位及课程设置的依据
海洋管理是社会管理的一个领域和构成部分,是随着人类海洋开发活动的展开和发展而产生的一种管理活动,是指政府和海洋开发主体对海洋资源、海洋环境、海洋开发利用活动、海洋权益等进行的调查、决策、计划、组织、协调和控制工作。海洋管理的主体是政府有关职能部门和海洋开发主体,政府有关职能部门对海洋的管理主要是宏观管理和执法管理;海洋科技机构和海洋企业等海洋开发主体,主要是对海洋开发利用活动和海洋科技活动进行微观管理。海洋管理的内容主要包括海洋资源管理、海洋环境管理、海洋经济管理、海洋科技及其产业化管理、海洋信息管理、海洋权益管理、海洋人力资源管理,等等。因此专业定位就是培养德、智、体、美、劳全面发展,系统掌握海洋科学、海洋管理基本理论和规律,具有良好科学素养和创新精神,能在海洋管理相关管理部门从事海洋管理、教学和科研的专门人才。
专业定位是课程设置的依据,围绕专业的课程设置分为五个模块:通识教育模块(哲学原理、思想概论、法律基础、概率论与数理统计等课程)、学科基础教育模块(海洋科学导论、海洋管理通论、管理信息系统、海洋调查、海洋资源与利用、国土规划学、海洋资源与利用等课程)、专业必修课模块(海域使用管理、海岸带管理、海洋监察管理、行政管理学、地理信息系统等课程)、专业选修课模块(生物海洋学概论、海洋化学概论、环境海洋学概论、海洋生态学、海洋政策选讲、海洋科技发展动态等课程)和实践教学模块(海洋调查实习、信息系统课程设计、课程认识实习、毕业实习等)。
在课程设置上还需体现实用的原则,根据学生生源状况女生和文科生较多,以及学生就业与考研深造等实际需求,体现厚基础、宽口径原则和自主选择专业方向原则,加大了专业选修课程的比例,即在原有专业选修课程的基础上,增加了《西方经济学》、《管理学原理》、《现代企业管理》、《产业经济学》、《国际贸易》和《财政与税收》等专业基础选修课程、专业方向和特色选修课程。通过《西方经济学》、《管理学原理》、《产业经济学》等课程的设置,拓宽了学生的经济学科知识面,而《金融学》和《管理学》等应用型课程则提高了学生的应用能力,且知识结构体系能更好地适应社会发展的需要和人才个性化发展的需要。在体现科研能力培养的原则上,改进相关课程教学环节,在课程设置中安排科研讲座和毕业论文写作环节,提高学生的科研能力。
四、取得的成绩与面临的挑战
经过多年专业建设及发展,淮海工学院海洋学院海洋管理专业从专业定位到课程设置,从教学到实习都创出了一条切实可行的路子,取得了一定的成绩。一是毕业生在国家海洋与渔业局的公务员考试中取得了较好的成绩,其中海管031班的胡永歌同学在公务员考试中以笔试和面试双第一的成绩被江苏省海洋与渔业局录取。二是毕业生在研究生考试中取得了较好成绩,历年来的录取率都在50%以上,如海管031班的冯炜同学以408的高分考入南京师范大学行政管理专业,郭境同学以342的高分考入厦门大学海岸带综合管理专业,张珍宝同学以325的高分考入中国海洋大学海洋管理专业,黄康宁同学以375的高分考入上海海洋大学海洋生态专业,等等。三是毕业生在各级各类竞赛中取得较好成绩,其中海管041班的张飞同学取得2005年全国大学生数学建模竞赛江苏赛区一等奖,杨倩同学取得2006年第十届希望杯全国师生书画印大奖赛大学组三等奖,赵青同学获得2005年中央电视台第六届希望之星英语风采大赛江苏赛区大学组优秀奖、全国大学生英语竞赛A级二等奖,等等。四是课程设置专业满意度逐年上升,不满意度逐渐下降,如满意度从2003级的81.25%上升到2004级的87.76%,而不满意度从2003级的18.75%下降到2004级的12.24%。总之,成绩是主流,但随着社会行业的发展,对海洋管理专业的毕业生提出了新的挑战,有了新的知识技能要求,因此海洋管理专业课程设置必须与时俱进。
参考文献:
[1]吴建新,李谷祺,方涛,李玉.如何提高海洋管理专业《海洋调查实习》的教学质量[J].考试周刊,2011,(6).
[2]冯士.海洋科学类专业人才培养模式的改革与实践研究[M].青岛:中国海洋大学出版社,2004.
关键词 固有光学参数;吸收系数;后向散射系数
中图分类号P7 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)102-0133-02
0 引言
自然水体中,不管是淡水还是盐碱水体,都含有溶解物质和粒子物质。溶解物质和粒子物质的类型和浓度在各种水体中变化很大,这直接影响水体的光学性质。自然水体的光学特性与生、地、化要素以及物理环境密切相关,因此研究自然水体的光学特性有很重要的意义。
19世纪初海洋研究者开始利用透明度盘目测自然光在海水中的垂直衰减。19世纪末海洋学家开始注意研究海洋的光学特性,并采用光电方法测量了海洋的辐照度。20世纪30年代瑞典等国的科学家设计了最初的海洋光学仪器,用以测定海水的光辐射场分布、体积衰减系数和散射系数。20世纪60年代,Preisendorfer提出了比较系统的海洋光学辐射传递理论,根据海洋中光学特性是否随光场分布变化定义了海洋的固有光学特性和表观光学特性 。本文主要介绍自然水体的固有光学参数以及当前测量固有光学参数最常用的仪器。
1 固有光学参数介绍
固有光学参数包括光谱吸收系数、散射系数、衰减系数和体散射函数等。影响海水固有光学参数的海水组分主要包括:纯海水、悬浮颗粒物和有色可溶有机物(CDOM)。水体总吸收系数与总散射系数分别为海水各组分吸收系数与各组分散射系数之和 [3,6]。
其中,表示水体总吸收系数,分别表示纯水、浮游植物叶绿素、非色素悬浮颗粒物、有色可溶有机物的吸收系数;表示水体总散射系数,分别表示纯水和悬浮颗粒物的散射系数;为总后向散射系数,分别表示纯水和悬浮颗粒物后向散射的比例系数。
2 测量固有光学参数的仪器
2.1 ac-s高光谱吸收衰减测量仪
固有光学参数中的吸收系数a和衰减系数c可以由美国WET Labs 公司生产的ac-s高光谱吸收衰减仪[7]测量,该仪器是目前国际海洋光学和海色遥感界公认的吸收系数和衰减系数现场测量标准仪器。较清洁海水中吸收管和衰减管均25cm长,直径φ=8mm,被安置于仪器中部。吸收管为全反射石英内壁,衰减管为全吸收内壁。光源由两个白炽灯(钨丝)提供两束平行光分别进入吸收管和衰减管,被安置于仪器下部。两个光电接收器(二极管)分别接受吸收管和衰减管顶端的光信号,被安置于仪器上部。吸收管和衰减管的入水口在下方,出水口在上方,出水口处接水泵,使两管内海水由下向上流动[7]。
现场测量的ac-s原始数据需按仪器使用说明书进行以下各项数据校正。
1)纯水定标。正常情况下,ac-s测量纯水时,经过校正后得到的吸收系数和衰减系数应该接近于0。然而ac-s作为高精密光学仪器,随使用时间的延长,光学器件自身的老化会导致测量结果出现非常明显的漂移,忽略纯水定标会对测量数据的进一步分析带来严重的误差;
2)温盐校正。由于仪器定标温度与现场实测温度有一定差异,现场测量数据受温度影响比较大,尤其对红光波段的影响比较严重,因此,必须对现场实测数据进行温度校正。由于仪器定标用的是纯水定标,而实测海水盐度一般在30psu左右,因此还需要对实测数据进行盐度校正。ac-s测量的吸收系数am和衰减系数cm为海洋水体所有物质的吸收系数at和衰减系数ct减去纯水的吸收系数aw和衰减系数cw后的结果。
3)反射管散射校正。ac-s吸收管内壁具有全反射特性,实际往往无法达到理想效果,反射管并不能完全反射所有散射光,最终导致测量到的吸收系数偏高,目前最常用的散射校正有3种方法。
(1) 选取近红外波段 (715nm附近) 作为参考波段,假设在该波段附近海水中粒子和溶解物质对光吸收没有任何贡献,只有散射对吸收管测量的结果有贡献,这部分贡献正是反射管的散射误差。散射校正时,进一步假设其体散射函数的形状和大小与波长无关,将吸收系数做完温盐校正后减去该散射误差。
三种散射校正方法中,前两种计算方法较为简便,第1种计算方法假设所有波段散射误差相同并不十分准确;第2种计算方法虽然可以对各波段进行散射校正,但是k非常难确定;第3种方法是前两种方法的综合,该方法需要多个参考量,算法比较复杂,但是该方法能够自动确定散射校正因子。因此,在数据散射校正中建议采用第三种方法。
2.2 BB9高光谱后向散射仪
固有光学参数中后向散射函数可以由BB9高光谱后向散射仪测量得到,该仪器是美国WET Labs公司生产的ECO系列产品,BB9仪器包含3个BB3仪器和一个ECO数据多路转换器,每个BB3仪器提供3个不同波段的的后向散射测量功能。BB9可以测量117度角的散射,该角度取决于水体本身和悬浮物引起的体散射函数的变化,因此该仪器测量的信号更直接的与水体中物质的浓度有关,很少受水体中物质的大小和类型影响。BB9使用的光源为9个LED发光二极管,探测器的设计与光束成117度夹角[8]。
在现场测量时BB9可与ac-s同时下放, BB9自身没有压力传感器,因此需要通过时间计数的关系与ac-s的时间匹配,利用ac-s的压力传感器换算成深度,再由WAP软件自带的BB9设备文件自行进行校正。
3 结论
本文对海洋光学固有光学参数以及目前国际海洋光学和海色遥感界普遍采用的固有光学参数测量方法做了简要介绍。文章根据出海实验中积累的实际经验,对现场测量中ac-s高光谱吸收衰减测量仪和BB9后向散射仪原始数据处理时应注意的问题进行了简要分析。在现场测量中应严格遵循其操作规范,并根据各类数据参照对比做进一步的质量控制,这对确保海洋光学研究结果的可靠性极为重要。
参考文献
[1]冯士筰,李凤岐,李少菁.海洋科学导论.高等教育出版社,1999.
[2]刘智深,关定华.海洋物理学.山东教育出版社, 2004.
[3]Curtis D.Mobley.Lighter and Water: Radiative Transfer in Natural Waters.Academic,San Diego, Calif,1994.
[4]Seely Martin.An introduction to Ocean Remote Sensing.Cambridge University Press,2006.
[5]R.W.Preisendorfer. Application of radiative transfer theory to light measurements in the sea.IUGG Monographs,10,1961.
[6]陈立贞.中国海垂直非均匀海洋海洋光学特性进一步研究.硕士论文,中国海洋大学,2012.
1.1完善教学大纲
海洋学是针对海洋油气工程专业开设的一门专业基础课,由于海洋学本身的知识体系比较繁杂,其包含物理海洋学、化学海洋学、生物海洋学、海洋地质学、大气科学等等分支学科,要想深入的研究海洋学的内容,就要有各方面的知识储备,以往的教学大纲是依据中国海洋大学的大纲来制定的,这样就要在短短的52学时中讲授全部海洋学知识,学生也就只能对海洋学有一个概要的了解。为了使学生能够通过本门课程的学习达到奠定学科基础的作用,现已将教学大纲进行完善,删除了一些化学海洋学、生物海洋学的章节,同时增添了与海洋工程结构物受力有关的内容,比如风对建筑物的作用力、海浪及海流的作用力、海冰的作用力、海洋工程建筑物设计潮位的标准、海洋平台基础的底部淘刷[1],这些与专业密切相关的力学知识能够为其他相关专业课程的学习提供前提,比如海洋油气田开发工程、海洋钻井工程、海洋平台工程及海洋采油采气工程等。因为要想对海洋石油天然气进行开采,就要考虑海洋的环境因素:风、波浪、潮汐及海流等的作用,而这些又正是物理海洋学需要学习的知识,有了这些基础做保障,在研究平台设计也好,钻柱受力变形也好以及油田开发涉及到的油藏力学问题也好,都会做到游刃有余,也会使学生对知识做到融会贯通,越学越透彻。
1.2深化教学内容
一直以来,都选用冯士莋主编的《海洋科学导论》作为参考教材,但在实际的教学中,并非以一本教材作为唯一参考资料,根据专业相关性,又以陈建民主编的《石油工程海洋学》作为辅助参考资料,另外,李凤岐的《海洋学》又以其经典性而被入选。但是,本门课的重心仍然在于物理海洋学,所以还要同时查阅更多物理海洋学的教科书,做到教学内容的深入性。然而,教学又不是单纯的说书过程,除了对教科书要做到细致入微的研读,还要广泛搜集相关知识,增加一些背景,来丰富知识。比如在讲到蒸发潜热使海洋失去热量的时候,为了说明海气温差的影响,就可以搜些生活中的实例来支撑这一理论,像2009年3月20日广西柳州和同年2月11日出现在山东烟台的平流雾,就是由于春末夏初沿海区域气温高于水温而不利于蒸发,导致水汽凝结成了雾的典型例子。在讲到大洋表层的环流形式时,可以首先引入地球上的气压带和风带这部分地理知识,正是由于气压带和风带的分布才形成了大气的环流形式,而大气环流又进一步对海水作用,使得海水的流动表现出了长期稳定的环流圈形式。这些都是仅熟知教材所不能办到的。
2课堂教学
2.1多媒体与板书相结合,彰显各自优势所在
传统的板书教学进度较慢,学生能够跟随老师的思路逐渐对知识进行理解,而采用多媒体课件教学却能够对知识直观清晰的表达,并且可以穿插一些视频、动画,加深对知识的掌握。比如在讲解板块构造运动的时候,将大陆与大洋的板块运动做成了动画,这样就形象的把大洋的构造形成及大陆的分合清晰的展现给了学生,不仅节省时间,也能够加深印象,海洋学这门课程又适合动画显示来实现教学,因为公式相对较少,逻辑性较强,但多媒体技术又容易使学生产生懒惰心理,不爱记笔记[2],所以重点部分仍需要板书的配合使用,督促学生不忘知识要点。虽然多媒体课件对教学有一定的优势,但现代技术的发展使得多媒体技术也在不断更新,这就对教师提出了更高的要求,要想深入研究多媒体课件制作的方法与技巧,就要投入更多的时间与精力,这就要求教师要对其有一定的兴趣爱好,喜欢对它进行研究,不能掉以轻心,觉得PPT制作很容易,而不去投入更多的宝贵时间,熟不知一门课程的课件制作往往是最耗费精力的,有时候甚至都已经讲了三轮了,还是要对课件不断地在进行着修改,每一轮的讲解都会新增一些与时俱进的例子,这就要相应的去更改课件,力求达到统一性。另外,对以往不满意的地方还要做些微调,像哪个图不太清晰或者哪些字的颜色大小与页面不符等,一遍一遍不厌其烦的更改,美化,才能使多媒体课件达到出神入化的境界,也才能使教学效果显著提高。当然,板书的协调配合也是至关重要的,PPT上有的可以不写,但标题一般要写上,重点部分需要学生深刻记忆的更要写上,即使课件上有了,也要附加上,在上课前一定要设计好板书,将黑板分成左右两块,左边写标题及重要部分内容,右边是需要讲解的公式推导或图表,这样,就会使整节课的内容更清晰明了,板书一定要工整,笔画要正确,以便坐在教室各个角落的同学都能清楚的看到。时刻提醒自己注意这些,这样不仅能给学生营造一个浓厚的学习氛围,也会使教师自己信心满满,感受到一堂课的饱满。
2.2理论与实践相结合,加深对知识的理解
理论的巩固需要实践的检验,没有实践的理论是空洞的,因此,我专业深知实践教学对于学科发展的重要性,从10年开设海洋油气工程专业之日起,就已经积极的在筹备本科教学实验室的建设,期间也到哈尔滨工程大学省重点实验室船舶与海洋工程实验室进行调研,同时根据课程需要采购了海流计、水色计[3]、温盐深仪、平台模型等试验仪器,但因波浪水槽的建设需要足够大的场地,因此目前正在协调校方给予资助成立专业实验室,以确保有足够的空间设立试验水槽,并保证能容纳本专业的学生正常上实验课,相信不久的将来,就能够实现这一愿望。带领学生做实验的同时,教师也能够从中受益,丰富理论教学。由于学校区域的限制,属于内陆地带,所以还未成立专业校外实习基地,但也已开始筹划在天津滨海新区建立实习基地,突出海洋特色,力求通过教师介绍,学生动手实践,实现理论与实践的有机结合,注重学以致用。
2.3教师与学生角色互换,增强互动性
常规的教学方式是教师在讲台上对知识进行讲解,一大堂课90min如果总是这样一直讲下去,学生难免会出现注意力不集中的现象,长时间的填鸭式教学必定会使课堂效果下降,而且如果一节课的内容讲授太多,学生容易因为一个知识点跟不上而影响到后面章节的学习,不能建立起连贯性,因此,目前采用了一种新的教学方法,每堂课都给学生定一个论文题目[4],让学生课下通过查阅文献资料完成论文并于下堂课进行汇报,这样,每大堂课的前一小节课教师讲授知识并提出论文主题,后一小节课让学生来对上次课提出的论文题目进行汇报,从而实现了师生的角色互换,并提高了互动性,也促进了师生关系的融洽。经过一学期的实践,取得了良好的效果。除了课上提问,给学生留出更多的互动时间是教师需要考虑的问题,为此,通过给学生安排写论文的形式来实现,查阅文献可以丰富所学知识,让学生能够了解知识如何运用,怎样去解决实际问题,还能为日后做毕业设计打下基础,提高自主性,从文献中获取的知识还能对课堂知识进行补充和完善,使教师能够对知识进行重组和丰富,也能提高课堂的完整性。此外,写论文的过程也是知识的组建过程,通过撰写论文学生能够从总体上把握一个知识点,用各种论证来验证这一论点的正确性,也使学生的学术能力有所提高,还要提醒学生注意格式的正确性,增强规范性。汇报的形式都是以PPT的形式来实现的,在组织报告的过程中,无形中又锻炼了学生的多媒体制作能力,这也会对学生未来的工作提供便利。对学生的培养不是要求学生要记住多少课本知识,而是要让学生学会各种解决问题的技能,授人以鱼不如授人以渔,要定向的培养社会所需的人才。
3课下教学
3.1创建网络信息平台,提高学生自主创新能力
在这个网络信息发达的时代,学生们都喜欢借助网络来实现学习及娱乐,海洋学也可以像中国海洋大学那样,建立起专门的课程网站,网站上应包含教学大纲、教案、讲稿、教学日历等教师编写的教学文件,还应将教学视频录像、辅导资料等定期上传并及时更新,便于学生课下自学及在线答疑等,通过师生在网上互相沟通,不仅能够促进学生对知识的渴求,也将避免一下课就找不到老师的情况,使学生有问题能够及时解决,不拖延,保证了知识的连贯性,也会在提出问题、解决问题的过程中提高学生的创新能力,实现教学的交互性[2]、开放性、共享性、自主性、及时性。培养学生的兴趣爱好很重要,通过构建网络平台的形式,让学生感受课下轻松的学习环境。告别了课堂上拘泥的学习方式,会使人的大脑得到完全的放松,在这种情况下,有助于学生闪现出新的idea,而且通过网络,大家可以畅所欲言,不仅可以谈与本门课有关的内容,也可以谈与其它课程的交叉点,甚至可以谈生活和理想,课下师生关系就变成了朋友关系,通过长期的沟通,老师会对每个学生的性格爱好有所了解,也会增进彼此的感情。但同时也要保证适度的利用,毕竟大学生的心智还没有完全成熟起来,有时还无法把控自己的行为,要多提醒他们不要沉迷于网络,以学习之由去玩网络游戏,这样就失去了网络的真正涵义,要在业余时间、休闲时间腾出一点时间来关注网络平台上的信息,感兴趣的话题可以多参与一些,或者提出自己关注的话题让大家来讨论,做到在娱乐放松的时候既舒缓了心情,又徜徉于了知识的海洋,从而更提高了学生对知识的渴求欲望。
3.2分组完成课下作业,培养团队协作能力
将学生每四五人分成一个小组,以小组的形式去完成每节课课上老师提出的论文主题。由于在论文完成的过程中需要查文献、撰写论文、汇报成果这几个阶段,因此可以各取所长,合理分配任务,比如每组选出一名组长,负责安排分工,让文采好的组员来撰写文章,让好奇心强的组员去图书馆查阅文献,让口才好的组员来做汇报,让每个人身上都担负起一份责任。要想出色的完成这份作业,每一个环节都不能掉以轻心,从而增强学生们的团队协作能力,也能够促进学生对知识的整体把握。针对提出的论文主题,教师首先要把好关,对学生的要求是论点要鲜明,论据要充分,论证要严谨。通过查阅文献,能够使知识变得更丰富,许多书本上没有的东西在这时都能够搜集过来,比如“天然气水合物的开采”这一主题,学生通过搜集资料,发现天然气水合物广泛分布于海底及永久冻土中,虽然目前还没有在全球范围内进行大规模的开采,但也提出了许多开采方法:注热法、降压法、注抑制剂法、CO2置换法、固体开采法,以及查找开采实例来说明这些方法各自的适用性。在这一过程中,学生能够学到许多课本上没有的知识,增强了他们的好奇心,也为教师的课堂注入了新鲜的血液,使得内容得到升华。查文献的同学还可以把自己的亲身体验讲给其他同学听,比如怎样排开不相关文献而保留有用的部分,使其他同学也从中受益。文采好的同学可以把搜集来的资料进行归纳整理,先把提纲列出来,再根据目录扩充内容,此时,就能从整体上把握论文概况,相当于利用了先前同学的劳动成果来完成自己的任务,不仅节约时间,还能帮助查文献同学对知识的整合,做到互利共赢。汇报的同学要在撰写好的论文基础上进一步对内容进行加工润色,将其反映到直观的多媒体软件上,在具有扎实的PPT制作基本功外,还要具有较好的口才,能够做到不怯场,自信满满的讲述论文的内容。整个论文的完成离不开各环节同学们的努力,通过大家的配合,达到了可喜的成效。
4结语