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礦物學基礎范文1

關鍵詞：城市污水處理技術；技術的要素；優化的科學依據

中圖分類號：F291.1文獻標識碼：A 文章編號：

1、 城市污水處理工藝技術現狀

污水處理方法分為物理法、化學法和生物法。物理法的去除對象是水中不溶解的懸浮物質。化學法是指向廢水中投加化學物質，通過化學反應達到凈化廢水的目的。生物法指采取一定的人工措施，創造微生物生長、繁殖的環境，使微生物大量繁殖，從而提高微生物氧化、分解有機污染物的一種技術。生物法主要用于去除廢水中呈溶解態和膠態的有機物，與物理和化學法相比，生物處理在去除廢水中有機碳、硫、氮、磷等污染物質方面，存在許多優越之處。

截止2010年底，我國城鎮生活污水設施處理能力己達到1.25億立方米/日，其中，80%以上的大中型污水處理廠采用的是活性污泥法，其余采用一級處理、強化一級處理、穩定塘法及土地處理法的生物膜法及與其他處理工藝相結合的自然生態凈化法等污水處理工藝技術。新建項目中，更趨向以自然生物凈化為主與人工生物凈化相結合的技術路線和傳統活性污泥法進行改造予以取代后的人工生物凈化方法。

目前，我國采用較多的污水處理工藝技術有氧化溝工藝、A／O工藝、A2／O工藝、SBR工藝、AB工藝等。氧化溝工藝具有出水水質好、運行穩定、管理方便等技術特點，但也存在發生污泥膨脹的概率較高、流速不均的缺點，其中應用較多的是奧貝爾氧化溝工藝，DE型氧化溝和三溝式氧化溝在中高濃度的中小型城市污水處理中也有應廂，采用卡羅塞爾氧化溝工藝的城市污水處理廠大部分為外貸項目。A/O和AA/O工藝投資運行費用較底，具有較好的抗沖擊負荷的能力，運行簡單，處理效率較高，發生污泥膨脹的概率低，在大中型污水處理中應用的較多。AB法污水處理工藝由于其具有抗沖擊負荷能力強，主要應用于污水濃度高，水質水量變化較大，特別是工業污水所占比例較高的城市污水處理廠。SBR工藝及其改良型工藝工藝流程簡單、造價低、處理效果好、運行穩定、耐沖擊負荷，但對自控設備要求高，多種類型的SBR工藝如ICES工藝、CAST工藝、UNITNK工藝等都有在我國的實際應用。在場地受到限制或土地成本太高的地方，MBR工藝是不錯的選擇，該工藝BOD負荷高，處理效率高，處理效果穩定，但投資和運行費用高。“十二五”期間，我國的污水處理能力和要求進一步提高，更加重視管網收集系統的建設和氮、磷營養物質的去除，再生水資源的合理利用受到相當的關注，對污泥處理處置要達到減量化、穩定化、無害化、資源化，污泥厭氧消化、好氧發酵、熱干化、石灰穩定等技術都在一定范圍內得以實施，但目前污泥填埋還是最主要的污泥處置方式，污泥焚燒、土地利用、建材利用實際應用案例較少。

2、 城市污水處理的關鍵要素

1 城市污水處理系統的構建。

城市污水處理系統的建設具有明確的目標。主要包括水源保護國際、水環境質量控制目標和污水綜合利用目標3個方面：

（1）城市排水及其污水處理的規劃。應根據城市水域及接納水體功能區的要求和水環境容量。體現排漬、減污、分流、凈化、再用功能的協調發展，綜合考慮經濟發展、水質國際、污水治理目標、污水產生量、需水用水排水平衡等因素，控制水質和區域水污染防治建設規劃，合理確定雨污水收集輸送、污水凈化和綜合利用設施的設置。并根據分匯水區、按系統分期配套建設。

（2）城市污水處理設施的設計建設。依城市總體規劃和水環境規劃、水資源綜合利用規劃以及城市排水專業規劃的要求。做到規劃先行。合理確定污水處理設施的布局和設計規模，并優先安排城市污水收集系統的建設。

（3）城市污水處理廠的規劃設計。要根據污染物排放總量控制目標，城市地理地質環境、受納水體功能與交換能力、污水排放量和污水利用等因素，選擇廠址、確定建設規模、處理程度和工藝流程，力求布點合理、位置適當、規模適度。

城市污水的處理方式應根據本地區的經濟發展水平和自然環境條件及地理位置等因素，合理選擇。城市污水處理應考慮與污水資源化目標相結合，積極發展污水再生利用、污泥綜合利用技術。規劃和設計方案的制定必須有環境影響評價和技術經濟評價作為依據。

2 城市污水管網。

作為城市基礎設施和城市水環境污染控制的主體設施，城市排水管網和污水處理廠納入城市建設總體規劃之后。應保證其實施能與城市經濟和城市建設同步發展，在具體設計時應具有一定前瞻性。經統計，己投入運行的污水處理廠有約10%的負荷率低于60%，其原因為污水配套管網建設滯后于污水處理設施，“十二五”期間，國家將加大污水配套管網建設力度，避免資源的閑置和浪費。

城市排水管網的體制選擇應根據當地具體條件。經過綜合權衡和詳細的費用及效益分析后確定。我國城市污水處理技術政策中規定，在城市排水規劃中應明確排水體制和退水出路。對于新城區，應有限考慮采用完全分流制；對于改造難度很大的舊城區合流制排水系統，可維持合流制排水系統，合理確定截圖倍數；在降雨量很少的城市，可根據實際情況采用合流制；在經濟發達的城市或受納水體環境要求較高時，可考慮將初期雨水納入城市污水收集系統。城市污水管網的總體設計應與污水處理設施、最終排放利用設施的設計相結合。使總體費用降低，得到總體優化的方案。為了節省建造費用和發揮城區以外選點的優勢。城市排水規劃宜考慮將所有污水集中到一個污水廠，但對于大城市或呈分散布設的城區，則常常要設置多個排水系統和相應的污水處理廠。目前，有約10%的采用二級處理的污水處理廠進水COD濃度長期維持在60mg/l左右，這主要是由于雨污未分流、管道滲漏等原因所致。要避免這一現象的再度發生，在排水規劃設計施工時，必須深入調研，科學決策，選擇合適的排水系統，嚴抓施工質量。

3 工業廢水的接受與預處理

礦物學基礎范文2

關鍵詞： 教材；著作；出版情況；社會效益

中圖分類號： G 807.0文章編號：1009783X（2013）03024208文獻標志碼： A

根據《教育部關于“十二五”普通高等教育本科教材建設的若干意見》（教高[2011]5號），教育部高教司《關于開展“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材第一次推薦遴選工作的通知》（教高司函[2011]204號）精神中創新規劃教材遴選機制，緊緊圍繞提高人才培養質量，實施規劃教材精品戰略。首都體育學院認真貫徹上級精神，積極宣傳動員、組織開展首都體育學院“十二五”普通高等教育本科教材申報工作，并最終上報“十一五”期間（2006年1月至2011年6月）首都體育學院教師著作182部，認真總結、分析“十一五”期間教材與著作的出版情況及特點，對于進一步推進“十二五”期間教材建設與改革工作，顯得尤為重要。

依據國家圖書館錄入及分類標準，首都體育學院所出版教材與著作分為4大類：教材類、叢書類（2008運動叢書、中國體育博士文叢、棋類叢書、陽光體育運動系列叢書、奧運叢書、少年讀物叢書、體育運動新思維新方法叢書、其他叢書）、研究類（研究報告、教學研究）、其他類（通俗讀物、生平事跡等）。

1研究對象

首都體育學院“十一五”期間教材及著作建設成果，共182部。選取著作者、出版單位、版次、印次、印量、合著情況等作為主要內容進行分析研究。

2研究方法

2.1文獻資料法

借助國家圖書館和相關出版單位搜集、整理首都體育學院“十一五”期間所出版教材及著作所需的相關信息。

2.2訪談法

對北京市部分高校專家教授及國家圖書館的相關圖書分類的專業技術人員，就教材及著作的定義和分類、訪談提綱的信效度等進行了訪談，獲取指導性意見和建議，為文章奠定了理論基礎，對教材及著作的作者、團隊及出版單位相關負責人進行走訪調研。

2.3數理統計法

運用Excel 2003對所獲得數據資料進行分類、統計。

2.4邏輯推理法

運用歸納、類比、分析等邏輯學推理方法，對體育院校教材出版現狀和未來發展趨勢進行分析探討。

3概念的界定及統計尺度

3.1教材

教材是教育工作者為了方便教師教授、學生學習，最終有效促進學生發展而組織起來的一種自身具有教育意義的信息載體，重在突出教育價值。

3.2著作

用語言文字或其他符號表現主體心靈世界，反映客觀事物及其規律，從而生產出在內容和形式上具有某種獨特性的精神產品的文化創造活動，重在學術價值。

3.3教材類、叢書類、研究類分類標準

依照中國國家圖書館·中國國家數字圖書館中對該著作“主題”的標引項為統計分類標準。

3.4專著

對某一學科或某一專門課題進行全面系統論述的著作。一般是對特定問題進行詳細、系統考察或研究的結果。

3.5合著

在本文中將合著定義為，主編和副主編有來自2個不同院校的，或者前言頁中編者來自2個及以上不同院校的著作。

3.6合著者單位

合著者單位依照版權頁或者前言頁中對作者簡介作為統計的標準。

3.7版次及印次

版次及印次依照版權頁中標記為統計標準。

4研究結果與分析

4.1首都體育學院“十一五”期間出版著作現狀與分析

4.1.1首都體育學院“十一五”期間出版著作構成情況

在所上報的“十一五”期間出版著作中所占比例居于前4位分別為：教材、研究類著作、2008運動叢書、中國體育博士文叢，所占比例分別為41%、20%、11%、8%，以上4類書目占據了上報著作數量的80%。棋類叢書、陽光體育運動系列叢書、奧運叢書、少年讀物、體育運動新思維新方法叢書、其他叢書和其他一共占上報數量的20%。教材所占的比例最高，達到41%，但是以研究類書籍和叢書類為代表的非教材類所占比例達到了59%。

4.1.2首都體育學院“十一五”期間出版著作出版社分布情況

4.1.2.1首都體育學院“十一五”期間出版著作出版社分布情況分析

首都體育學院“十一五”期間出版著作（教材）由26個出版社完成出版，見表1。其中位居前5位的是北京體育大學出版社、人民體育出版社、高等教育出版社、江蘇科學技術出版社、中信出版社。出版申報著作數量的比例分別為48.35%、11.54%、10.99%、10.99%、3.85%。居于前5位的出版社出版了申報著作的85.71%，其他著作由21個不同的出版社出版，出版了申報著作的14.29%。從個體出版社出版著作情況來看，北京體育大學出版社居于首位，出版了教材及著作共88部，占出版物總數的48.35%，從一個側面凸顯了首都體育學院在“十一五”期間所出版教材及著作得到體育類一流出版社的認可度是比較高的。

4.1.2.2首都體育學院“十一五”期間出版著作教材類出版社分布情況分析

在“十一五”期間出版著作中教材類由15個不同的出版社完成出版，其中北京體育大學出版社、人民體育出版社、高等教育出版社居于前3位，出版教材類數量分別為25部、16部、15部，分別占教材類數量的34.25%、21.92%、20.55%。居于前3位的出版社共出版教材類著作數量為56部，占76.71%，剩余12個出版社出版教材類著作17部，占23.29%，其出版教材類著作數量是北京航空航天大學出版社等12個出版社出版數量的3.3倍。對比表1和表2，可以看出，出版教材類著作數量居于前3位的出版社均為教育類和體育類出版社，由此可以從一個側面反映，首都體育學院“十一五”期間出版教材及著作與學科建設、專業建設高度相關，表現出良好的建設態勢。

4.1.2.3首都體育學院“十一五”期間出版著作叢書類出版社分布情況分析

在學院“十一五”期間出版著作中叢書類由9個不同的出版社完成出版，其中北京體育大學出版社、江蘇科學技術出版社、中信出版社、高等教育出版社、人民體育出版社居于前5位，出版教材類數量分別為33部、20部、6部、4部、2部，分別占教材類數量的47.8%、29.0%、8.7%、5.8%、2.9%，居于前5位的出版社共出版叢書類著作數量為63部，占94.2%，剩余4個出版社出版教材類著作4部，占5.8%，北京體育大學出版社等前5位出版叢書類著作數量是科學出版社等4個出版社出版數量的16.2倍。

4.1.4首都體育學院“十一五”期間出版著作版次及印次情況

4.1.4.1首都體育學院“十一五”期間出版著作版次情況分析

從表5可以得出，首都體育學院“十一五”期間出版著作總體上為第1版出版，占申報著作數量的91.76%，第2版及以上的版次占申報著作總數的8.24%，能達到第4版出版的著作寥寥無幾（僅有2部，盧紋岱教授的《SPSS統計分析》和姚鴻恩教授的《體育保健學》），僅占申報著作的1.1%。申報著作教材類中：第1版出版的著作數量為60部，占此類的82.19%，第2版及以上版次出版的著作所占此類著作的比例為17.81%；叢書類中，第1版出版的著作數量為68部，占此類的98.55%，再版的著作1部，占此類的1.45%，沒有第3版和第4版的著作；研究類中，97.3%的著作為第1版，僅有1部再版；其他類中全部為第1版出版。

4.1.5首都體育學院“十一五”期間出版著作出版費用情況

4.1.6首都體育學院“十一五”期間出版著作印量情況

5.1.3關于著作所創造社會效益的分析

在出版費的統計分析中得知，首都體育學院“十一五”期間所出版的教材與專著中，有71部為國家級規劃教材、北京市精品教材和精品教材立項項目、重點學科建設項目、優秀教學團隊和創新團隊、北京市教育教學改革立項等各類科研課題的研究成果，出版費為專項資助，另有57部教材為出版社約稿，2類教材與專著共計128部，占總數的70.32%。由此可知，教師在教材與專著的出版費籌集上并無太大困難。

在版次、印次、印量的統計中，第1版第1次印刷的教材和專著占到了90%之多，并且印量在3 000～9 000冊的著作中，教材占主體，印量在10 000冊以上的著作中，叢書類占主體。這說明更多得到社會大眾認可，能夠創造更多社會效益的著作為叢書類，其主要原因，是教材及專著的使用對象定位在校本科生。

5.2.4關于著作可持續發展的分析

首都體育學院“十一五”期間出版89部合著著作，93部獨著，且合著著作主要集中在教材類中，比例達到68.5%，而在叢書類中獨著所占比例明顯高于合著比例，研究類中合著和獨著比例基本相同。合著者單位共計72家，出現頻次在5次及以上的院校主要集中在專業的體育院校（北京體育大學、廣州體育學院、天津體育學院、武漢體育學院），其中北京體育大學出現的頻次最多，達到14次。教材應海納百川而忌一家之言，故應鼓勵合著。合作單位也應盡量擴大范圍，雖然這在具體實施和操作中會遇到困難，但集眾家之長，才能傳流于世，應盡量避免同類教材的重復建設。

6結論與建議

6.1結論

1）首都體育學院“十一五”期間出版的著作以教材類為主，占總數的41%。質量有所保證并能得到3大出版社的認可。

2）首都體育學院“十一五”期間出版著作的出版費籌措不難；但由于教材使用對象的特定與狹窄，以致出版數量占“十一五”期間出版著作總數的一半，而使用率一般，社會效益相對叢書類較弱。

3）首都體育學院“十一五”期間出版的著作合著比例可進一步加強，合作范圍可進一步擴大，以提高著作質量和避免重復建設。

6.2建議

6.2.1加強教材建設，提高教材數量和整體質量

不斷加強教材建設及管理，突出教材內容的實用性，強化教材形式的多樣化，文字教材與電子教材共同協調發展。不斷完善教材建設相關配套文件，為教材建設提供強有力的支撐，在增加教材類著作產出的基礎上繼續加強研究類專著和叢書類的產出。

6.2.2鞏固基礎并不斷尋求廣泛合作

教材是高等學校3大產品（人才、教材、科研成果）之一，它直接關系到培養人才的質量。合著不僅能提高教材的權威性和質量，也能提高教材的銷量。學院在未來的教材建設格局中應積極鞏固和不斷尋求新的合作，加強與各大體育院校、綜合型大學、科研院所、健身機構、中小學的合作，不斷提高教材的知名度，不斷刷新版次和印次。與出版社的合作亦是如此。

6.2.3從社會需要出發注重時效性

教材更新及社會需求變化等因素造成教材時效性下降，從而導致教材的使用量下降，極易造成教學資源浪費的境況；因此，教材定位很關鍵，側重實用性，重視“知識性”的同時，也要重視“時效性”，努力提高教材及著作的編寫質量，將是“十二五”期間教材建設工作的一個趨勢。

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礦物學基礎范文3

注重基礎，強化實踐

1.抓基礎，建框架

根據修訂的教學大綱，適當調整教學內容，既要反映出結晶學與礦物學的主要研究內容和發展方向，又要便于學生在較短時間內的學習和掌握。在課堂教學中注重基本理論與基本原理的講授，使學生建立該門課程的知識框架。在重點講授結晶學中幾何結晶學內容及晶體結構學和晶體化學的基礎上，對礦物的內部成分、結構與礦物宏觀形態、物理性質、礦物的形成、穩定及演化規律等總論部分及各論部分進行詳細的講授。在課堂上，關鍵講授礦物大類特征，重點介紹結晶學與礦物物性特征之間的聯系，便于學生在系統全面地了解結晶學及礦物學基本知識的基礎上，重點掌握和理解不同礦物的鑒別特征及相似礦物的區別之處。

2.抓實驗，重能力

結晶學與礦物學是一門實踐性很強的學科，通過實驗課教學培養學生對靈活運用結晶學理論知識解釋和鑒定常見礦物的能力。因此加強實踐實習課教學，注重實驗效果非常必要。結晶學與礦物學的學習目的之一是能夠通過肉眼觀察礦物形態、物理性質，從而達到對礦物的鑒定。因此學生對于礦物學鑒定的技巧掌握非常重要。

實驗課上大部分時間應留給學生自己觀察，教師僅講授5~10分鐘的實驗目的、內容及要求，以引起學生對實驗課的重視。之后以小組為單位（5~6人），進行觀察和描述實習標本與模型，共同討論。將結構模型分析和礦物標本觀察相結合的教學極大地提高了學生的學習興趣。在下課前5~10分鐘以小組為單位介紹本次實驗課的主要收獲。最后在學期末，進行一次未知名礦物鑒定測驗。經過從觀察驗證到理論分析再到綜合鑒定這樣一個教學環節，不僅培養了學生獨立觀察問題、思考問題和解決問題的能力，而且活躍了課堂氣氛，增強了團隊精神。

擴充內容，提高興趣

“結晶學與礦物學”是地質類學生在“普通地質學”學習之后接觸的第一門專業基礎課，對于該門課程的學習興趣將會直接影響到后續“巖石學”課程的學習，然而多年的教學實踐及學生反饋的信息表明：學生對結晶學的學習興趣十足，但是到了礦物學部分，尤其是礦物學各論部分興趣大減。原因一方面是礦物學種類多（自然界3000多種礦物），另一方面是各論內容相對枯燥，主要為描述性內容，涉及礦物的化學組成、晶體結構、物理性質、成因產狀、鑒定特征、用途等諸多方面。

為了提高學生的學習興趣，在礦物學各論部分教學中每講到一種礦物，就及時擴充珠寶和材料學方面的內容。如自然元素大類中，補充自然金、金剛石等寶石學知識；氧化物及氫氧化物大類中，補充紅寶石、藍寶石、水晶及歐泊的相關知識；在島狀硅酸鹽亞類中介紹橄欖石、石榴子石；在環狀硅酸鹽亞類中介紹祖母綠、碧璽等相關內容；在鏈狀硅酸鹽亞類中介紹軟玉和翡翠的知識；在層狀硅酸鹽亞類中介紹蛇紋石石棉的隔熱保溫和防火，蛭石絕熱、隔音及陽離子交換等材料學方面的知識。實踐表明，在礦物學各論的學習中，學生對礦物實用性的學習興趣很大。因此適當增強礦物應用方面的內容，有助于提高學生學習的積極性。

結合科研，促進創新

結合科研實際，講授礦物在科學研究中的作用。在講課中筆者把科研項目中涉及礦物的相關內容作為教學實例，介紹給學生。如在講解鋯石、石榴子石、紅柱石等島狀硅酸鹽亞類礦物時，將課題研究中如何通過鋯石、石榴子石、紅柱石等重礦物分析來解決沉積物源的內容介紹給大家。又如在粘土礦物的講解中，將碎屑巖中粘土種類、含量的變化影響巖石孔隙結構，從而影響流體在其中的賦存等內容介紹給大家，使得學生在解決實際問題的過程中體會到礦物學的重要性及實用性。

同時積極創造條件，讓學生參與教師的課題，或者利用假期大學生社會實踐的機會，結合專業特色，搜集家鄉的礦產資源資料，培養學生學習的主動性和自覺性，同時也強化了專業思想。

可視化的教學方法

多媒體教學具有生動、形象、直觀，信息量大的特點，使得其在現代教學中廣為應用，極大地提高了教學效率和教學質量。“結晶學與礦物學”課程教學以往都是秉承老教師的傳統，借助于模型、幻燈、掛圖等進行教學。然而自2000年以來，一方面學校加大對實驗室多媒體設備的投入，另一方面授課教師開始逐步實行多媒體教學，逐步完善了電子教學日歷、電子講稿、多媒體課件、電子試題庫等，為精品課程的建設打下了堅實的基礎。

針對實驗室礦物標本有限且完好的標本少見，尤其是能夠達到寶石級的標本更是難見的現狀，有意識地收集國內外特點鮮明的礦物標本圖片，并將其應用在多媒體教學中，使學生在欣賞多姿多彩的礦物世界的同時，也提高了學習興趣，強化了礦物學知識。

礦物學基礎范文4

關鍵詞：結晶礦物學；實驗教學；綜合性實驗；教學改革

《結晶礦物學》是地質類專業重要的專業基礎課，同時，它還與寶石與材料工藝學、無機非金屬材料、環境科學、生物科學等應用學科和邊緣學科密切相關。該課程分為兩大部分，其中，結晶學部分具有空間性、抽象性、邏輯性、理性和共性的特點；而礦物學部分具有經驗性、具體性、歸納分類性、感性和個性的特點。知識點多，被認為是比較難學的一門課程，尤其是實驗教學，以往的實驗教學以基礎性實驗、驗證性實驗為主，缺乏有效的綜合性、設計性實驗以及研究型實驗，學生被動學習。近年來，考慮到原有的實驗教學體系中基本型實驗（驗證型）類型比重較大，難以調動學生的學習主動性、也不利于學生實踐操作能力和創新能力的培養。《結晶礦物學》教學小組在實驗課程教學中對原實驗課程教學進行了改革與實踐，嘗試從單純的一般實驗課程教學到綜合性或研究型實驗課程教學的轉變，進行了綜合性或研究型實驗課程的設計及教學實踐，取得了一定的成效。

一、綜合性、研究型實驗教學的內容及方式

綜合性、研究型實驗是指實驗內容涉及課程的綜合知識或多個知識點，多項實驗手段的實驗，實驗教師負責實驗項目設計、協調、監督、控制與評估；也可以只給定實驗目的與要求，由學生自行設計實驗方案并加以實現的實驗。學生自主和協作完成實驗過程，并對結果的合理性、可行性等進行分析探討。結晶學實驗中，我們設計了一個綜合性實驗，將晶體生長、晶體形態、晶體測量、晶體定向、單形和聚形分析等內容綜合在一起，讓學生利用課外時間來完成，教師不參與學生的實驗過程，主要是對學生進行引導和幫助學生分析實驗過程中遇到的疑難問題。由于該實驗內容包括了結晶學的核心內容以及礦物晶體研究的重要測試手段和儀器的使用，整個實驗可貫穿于課程的教學過程中或稍晚于課程教學的進程。學生通過參與實驗，觀察和了解晶體生長的具體過程，熟悉影響晶體形態的外部環境因素、掌握晶體生長的基本方法與原理；對自己培養和生長的晶體進行測量，加深對晶體測量過程的理解、掌握晶體測量的方法及基本原理，同時借助吳氏網對晶體進行投影，根據不同晶體投影圖的特點以及晶體中各晶面的分布特征來確定晶體的對稱型以及各晶面的符號；通過單形的分析和投影，掌握不同對稱型單形的推導方法并進一步熟悉晶體投影的方法；聚形分析不僅可以讓學生理解實際晶體形態與理想晶體形態的異同，而且可加深學生對晶體的對稱型、晶系、晶族以及晶體定向更概念的理解，進一步掌握晶面指數的確定方法。由于實際晶體會不同程度的存在歪晶，分析結果正確與否，我們讓學生通過“X-”射線衍射分析來確定不同晶體的空間群以及晶胞參數特征加以驗證。對每一個環節的實驗，都要求學生提交階段性實驗報告，及時分析總結實驗成功的經驗與不足，加深對相關理論知識或基礎知識的理解和記憶，達到綜合運用各種知識和實驗技能的目的，增強實踐動手能力。同時，對“X-”射線衍射儀及其在礦物晶體研究中的應用有了初步的了解。礦物的形成總是與一定的地質環境密切相關，而且不同地質環境中的礦物組合形式往往是不相同的，因此，在礦物學實驗教學中，我們力求讓學生理解：除了從礦物物理性質來認識礦物外，完全可以通過對不同地質環境下的礦物組合來認識礦物并初步了解礦物的成因類型。第二，學校地質博物館有大量的礦物巖石標本，尤其是近年來教師進行各種科研所采集的新標本，可以安排部分學生開展一些創新性實驗。第三，把部分課堂教學內容帶到學校在桂林郊縣及北海等地的教學基地，通過野外現場的觀察與學習，讓學生將理論與實踐相結合，在實踐中加深對相關知識點的理解和認識。第四，通過參與各種科研項目，提高學生實際應用各種知識和技能的能力，培養學生的主觀能動性和創新思維能力。根據上述的思路和實驗安排，不僅使實驗教學的形式和手段多樣化，而且拓寬了實驗教學空間，關鍵是提高了學生開展實驗的興趣和主動性。

二、實驗教學考核的改革與實踐

傳統的實驗教學考核主要包括平時作業成績和實驗內容的筆試考核。因此，學生對平時實驗根本不重視，出現部分學生平時實驗不認真甚至逃避實驗課的現象，交上來的實驗報告也是抄襲他人的實驗成果。至于實驗內容的考核只需要死記硬背即可，完全與實際標本脫節。因此，學生的實踐動手能力不強。鑒于此，我們從以下兩方面進行了改革。

1.改革平時實驗成績的評定方式。鑒于以往平時實驗成績的評定方式不利于調動學生開展實驗的積極性，我們采用課堂隨機抽取部分實驗報告和學生進行課堂總結相結合的方式，并采用百分制進行成績的評定。同時，提高平時實驗成績在總成績中所占的比例，提高學生參與實驗的主觀能動性，杜絕相互抄襲實驗報告的現象。通過這種方式，教師也能及時發現和掌握學生在實驗過程中出現的問題及原因，促進教師進一步改進教學方法，提高教學質量和教學效果。

2.改進實驗考核方式。相對于傳統的實驗考核方式，我們對實驗考核方式、考核內容以及最終的成績權重作了相應的改進。考核方式上，我們借鑒了國內同類課程及我校碩士研究生復試的成功經驗，以面試為主、結合必要的筆試考核。《結晶礦物學》是一門實踐性非常強的課程，尤其是礦物學部分。根據學校對課程最終成績評定的相關文件精神，結合該課程的實際情況，我們加大了實驗成績在總成績中所占的比例。總之，通過實驗教學考核的改革，加強各個環節的考核力度，增加成績評定的透明度，提高了學生學習的主觀能動性和積極性，提高了學生實際應用各種知識和技能的能力。

在教學過程中，我們仍然是以基礎型、驗證型實驗為主，輔以一定量的綜合性或研究型實驗。因為基礎型、驗證型實驗是對課程中某一理論或原理的檢驗，通過實驗過程，學生可以熟悉實驗的基本方法和操作過程。我們在《結晶礦物學》實驗教學過程中開設的綜合性、研究型實驗往往綜合了多個基礎性實驗，需要分階段進行多個實驗才能完成。通過綜合性、研究型實驗，可以將分散的知識點聯結成一個完整的知識體系，有利于學生對不同知識點的理解并加深記憶。綜合性、研究型實驗項目的開設，一方面使學生能夠充分認識到各個實驗環節的重要性，增加學習的興趣和主觀能動性，有利于培養學生形成良好的學習氛圍。另一方面，促使學生將課堂內的學習和課外的實驗緊密融合在一起，有利于提高學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。由我院學生組成的校代表隊連續兩次在“全國大學生地質技能大賽”中榮獲團體二等獎、綜合技能大賽一等獎、地質標本鑒定大賽二等獎、地學知識競賽二等獎、野外地質技能大賽三等獎等眾多獎項，就是有力的證明。

參考文獻：

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[3]王葆華，繆秉魁，歐陽菲，等.《結晶礦物學》實驗教學改革初探[J].高校實驗室工作研究，2009，（4）：24-25.

礦物學基礎范文5

關鍵詞 納米科技;納米地球化學;納米礦物學;納米礦床學

中圖分類號TB383 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2010)31-0083-02

1 概述

納米科學技術(nano scale science and technology)作為新興的學科[1],在人類社會進入世紀之交的關鍵轉變年代,在世界范圍興起,發展迅速,前景誘人,國際競爭已經開始。人類對自然世界的認識始于宏觀物體,又逐漸認識到原子,分子等微觀粒子,然而對納米微粒卻缺乏深入的研究[2]。原子是自然界的基本組成單元,原子的不同排列方式使自然界物種豐富多樣化。1959年,著名的物理學家諾貝爾物理學獎得主查德?費曼說:“如果有一天可以按人的意志安排一個原子,將會產生怎樣的奇跡。”納米科技則使人們能夠直接利用原子、分子制備出包含原子的納米微粒,并把它作為基本構成單元,適當排列成一維的量子線,二維的量子面,三維的納米固體。納米材料有一般固體都不具備的優良特性,所以有著廣闊的應用前景。錢學森指出:“納米左右和納米以下的結構將是下一階段科技發展的重點,會是一次技術革命,從而將引起21世紀又一次產業革命。” [3]

1.1 基本概念

納米(Nanometer)又稱毫微米,是一種長度單位。1納米等于10-9m(十億分之一米)。上田良二教授于1984年從測試的角度給納米微粒下了一個定義:用電子顯微鏡(TEM)能看到的微粒稱為納米微粒[4]。納米技術是1974年在東京由日本精密工程學會(JSPE)和國際生產工程研究學會(CIRP)聯合主持的會議上由日本東京科學大學機械工程教授谷口紀男提出的[5]。納米科技(Nanost)是一門在0.1nm~100nm范圍內對物質和生命進行研究應用的科學。這是一種介觀區域(宏觀和微觀之間的連接區域)進行開發研究的新技術。它使人類認識和改造物質世界的手段和能力延伸到分子和原子。納米科技涉及到物理學、數學、化學、生物學、機械學、信息科學、材料科學、微電子學等眾多學科以及計算機技術,電真空技術,掃描隧道顯微鏡及加工技術,等離子體技術和核分析等各種技術領域,是一門綜合性的新興科學技術。

1.2 納米科技的發展歷史

納米科技是20世紀科技領域重要突破它的發展經歷了孕育萌芽階段,探索研究階段和應用開發階段3個時期。

1)孕育萌芽階段。費曼設想在原子和分子水平上操縱和控制物質。1860年,膠體化學誕生之日,對粒徑約(1~100)nm的膠體粒子開始研究,但由于受研究手段限制,發展緩慢;

2)探索研究階段。30年后,1990年7月,第一屆國際納米科學技術會議在美國巴爾的摩召開,同年《納米生物學》和《納米科技》專業刊物相繼問世。這標志著一門嶄新的科學技術-納米科學技術,在經過30年的曲折道路,終于誕生了。費曼的美妙設想成為現實了[6];

(3)應用階段。1993年,開始進入蓬勃的發展時期,20世紀末獲得許多成果,達到預期目標可能還要經歷10~20年的努力。

1.3 納米固體的基本特征

納米固體的重要特征,決定了納米科技具有劃時代意義。這些特性有如下4個方面[6] :

1)表面與界面效應。納米微粒尺寸小,表面積大,所以位于表面的原子比例相對增多。尺寸與表面原子數的關系見表1。當物質粒徑小于10nm,將迅速增加表面原子的比例,當粒徑降到1nm時,原子幾乎全部集中到納米粒子的表面。由于表面原子數增多,使得這些原子易與其它原子相結合而穩定,具有很高化學活性,表面吸附能力強,擴散系數增大,塑性和韌性都大大提高;

表1納米微粒尺寸與表面原子數的關系

2)小尺寸效應。當納米微粒的尺寸與光波的波長相當或更小時,周期性的邊界條件將被破壞,電,光,磁,聲,熱力學等特征均會出現小尺寸效應;

3)宏觀量子隧道效應。微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應。宏觀量子隧道效應的研究對基礎研究及應用都有重要的意義;

4)量子尺寸效應。量子尺寸效應是指當粒子尺寸下降到最低值時,費米能級附近的電子能級變為離散能級的現象。而當顆粒中所含原子數隨著尺寸減小而降低時,費米能級附近的電子能級將由準連續態分裂為分立能級。當能級間距大于靜磁能,磁能,熱能,靜電能,超導態或光子能量的凝聚能時,就導致納米微粒磁,熱,聲,光,電以及超導電性與宏觀特征顯著不同,稱為“量子尺寸效應”。例如導電的金屬在超細微粒時可以是絕緣的。

表面界面效應,小尺寸效應,宏觀量子隧道效應和量子尺寸效應是納米微粒與納米固體的基本特征,它使納米微粒和納米固體呈現出許多不同的物化性質。

2 納米科學研究的分析手段

具有原子分辨率的掃描隧道顯微鏡(STM),高分辨透射電鏡(HRTEM),和原子力顯微鏡(AFM)等手段[7-9]能直接觀察出納米固體,納米微粒,和納米結構特征。

1)掃描隧道顯微鏡(STM)

掃描隧道顯微鏡(STM)具有原子級的空間分辨率。主要描繪表面三維的原子結構圖。主要用于導電納米礦物原子級的空間分辨率研究 ,如金屬硫化物研究。

2)高分辯透射電鏡(HRTEM)

高分辯透射電鏡(HRTEM)空間分辨率可達0.1nm～0.2nm。主要用于各種礦物納米級的成分,形貌,結構的綜合研究。如金屬硫化物,硅酸鹽礦物,礦物中的出溶物以及膠體礦物研究。

3)原子力顯微鏡(AFM)

以掃描隧道顯微鏡(STM)為基礎發展起來的原子力顯微鏡(AFM)

能探測針尖和樣品之間的相互作用力,達到納米級的空間分辨率。為了獲得絕緣材料原子圖像,又出現了原子力顯微鏡。AFM主要是用于非導電納米礦物原子級的空間分辨率研究。如硅酸鹽礦物,膠體礦物等研究。在納米材料方面主要是觀察納米材料物質等在礦物物質表面的吸附和沉積,以及天然納米微粒形狀。

3 納米科技理論在地學上的應用

納米科技與地學的結合形成了以下3種學科納米地球化學,納米礦床學和納米礦物學。

3.1納米地球化學

納米地球化學就是研究地球中納米微粒分布,分配,集中,分散,遷移規律,以及由納米微粒的分布及組合特征反映斷裂活動,探測石油,天然氣,金屬礦床等。納米物質使元素具有新的地球化學活性和新的成巖成礦模式:傳統觀念認為,溫度越高,化學活性越大,元素的遷移能力越強,反之活性就越小,越不容易遷移。為此,作為化學性質很不活潑的金,在較低溫度下,理應活性很小,溶解度偏低,很難遷移成礦。事實上卻與納米金的地球化學行為相矛盾。但如果從納米科技理論的角度考慮,就不難理解了。納米科技理論認為,當物質的粒度達到納米級時,由于顆粒極其細小,表面積很大,例如SiO2,其粒徑從36nm減少到7nm時,其比表面積由75增加到360m2/g[10]。巨大的表面積使大量的原子處在表面,使元素的化學反應速度和擴散速度增加很多,吸附能力增強,熔點變低,物化性質發生改變。成巖成礦溫度低,因而使元素具有低溫活性。粒度越小,活性越大。這使納米級的物質具有成分相同的可見顆粒所沒有的特性。產生新的地球化學活性和新的成巖成礦模式。對稀有元素,活性性質不活潑的元素,分散元素和在水中溶解度極低的元素,在低溫條件下成巖成礦作用有了不同的解釋思路。

3.2 納米礦床學

相同成分的納米微粒不同的物化性特性已使地質學家對礦床學理論中有關礦質運移,富集過程有了新的認識。傳統理論認為,礦物質的運移以溫差,壓力差或濃度差為前提條件,而對礦物質的運移和富集又限定其必須有一定的礦化劑為載體,而未意識到同種物質如果其粒度不同則其物化性質的差別非常巨大。傳統成礦理論一直認為金礦的形成是由于其離子與一定絡合劑結合,在一定的溫度條件下遷移到一定部位,經過各種化學反應生成自然金而聚集成礦。納米科學技術理論認為:源巖中的原子態金只要達到納米級,其本身首先就由于極大的自擴散系數和吸附性而擴散,遷移合富集成礦。目前為止,地學界一直對砂金為何能在低溫條件下甚至使常溫態下能夠形成“狗頭金”的事實沒有定論,現在看來,很有可能是納米級的金自身擴散,遷移,吸附的結果。這種聚集成礦作用,在內生金屬成礦作用過程中可能也同樣起著不可低估的作用[11]。

3.3 納米礦物學

目前,由于科技的限制,人類對礦物學的認識,往往注重宏觀礦物單體,聚合體的形態及有關特性,注重微觀礦物成分及原子排列的情況,而對納米礦物微粒,納米礦物結構缺乏深入細致的研究。在傳統礦物學研究中,把礦物看成理想的晶體點陣,但在納米礦物學中則著重研究納米礦物微粒和礦物結構特征以及與此有關的巖石學,礦床學,構造地質學,地球化學等地質學科。

所謂的納米礦物就是指晶體粒度細小至納米量級的礦物顆粒。往往是以集合體形式結合一起[12]。彭同紅、萬樸等人運用掃描電鏡發現以下幾種非金屬礦晶體,具有納米尺寸的結構:

1)沸石, 其內通道直徑為13nm~113nm;

2)條紋長石、月光石、日光石,其晶間距為2nm;

3)膨潤土、高嶺土、海泡石,其層間距離為2nm等;

4)鱗片石墨經高溫膨化后形成蠕蟲石墨,形成網狀結構,其孔徑直徑為10 nm~100nm[13]。

目前,已發現的納米礦物資源主要分布在大洋底部及陸地。例如:海洋中的“黑煙囪”和陸地上的納米礦物有氧化物和硅酸鹽等。但受限于開采技術,目前僅其中層狀結構的黏土礦物并已初步進行開發利用。納米物質的巨大的比表面積、特殊的界面效應、臨界尺寸效應及高能量狀態賦其不同于普通物質的特性。例如, 普通金的沸點為2 966℃,而納米相金則在700℃~800℃條件下熔解、氣化[12]。其它納米相金屬也具有此特性。因而納米級礦物開發利用有著廣闊的應用前景。

4 結論

納米科技的研究是國際當前的研究熱點,它使人類在改造自然方面進入了一個新層次,即從微米級層次深入到納米級層次。也使地質學科學家的認識改造自然界進入一個新層次。HRTEM,STM,AFM等測試方法的在納米礦物學中的研究運用,一些新概念、新理論、新方法隨之孕育而生,使21世紀礦物學的研究將上一個新臺階,這將促進地質科學飛速發展。

參考文獻

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礦物學基礎范文6

應用建構主義教學理念和互動式教學方法，改變單一的教學模式

二學位班學生之間由于前期所接受教育上有差異，知識結構和思維方式各不相同，具有過一定的工作經歷，致使傳統教學觀中采取的單一教師傳授模式很難行得通。例如地質工程專業2008級二學位班級的“巖漿巖及變質巖巖石學”課程教學過程中，出現了不少問題，教學效果很差。究其原因主要是在教學過程中未意識到二學位班學生與普通本科生之間的差異，對所有學生“一視同仁、強行灌輸”所致。

學習是由學生構建知識的過程，這種構建是無法由他人來代替的。教學不能無視學習者已有的知識經驗，簡單強硬地從外部對學習者實施知識的灌輸，而是應當把學習者原有的知識經驗作為新知識的生長點，引導學習者從原有的知識經驗中，建構新的知識經驗。所以在后期的二學位班教學過程中，我們充分利用學生已有知識經驗，逐漸改變“一言堂”，對學生實施啟發式和互動式教學。例如，在講解巖石的結構時，讓有繪畫功底的學生繪出典型結構的素描圖，對相似結構的識別和區分起到了很好的效果。在講解巖石的產狀時，充分利用學生先前跋山涉水的旅游經驗。在這種互動的“教”與“學”中，教師幫助學生抽絲剝繭，掌握理論精髓，同時培養學生主動思考問題和解決問題的能力，使他們能舉一反三、觸類旁通，以更好主動地適應今后的學習和工作。也實現了師生雙主體的互動、師生情感的交融、師生的緊密合作，讓教師成為學生學習的協調者與合作者。這更加迎合年齡偏大、有過工作經歷的二學位班學生心理，讓他們得到更多的尊重和認可。不但教師本人和教育方法得到了這些學生一致的認可，還大大激發了他們的學習熱情，明顯提高了教學效果。

調整“巖漿巖及變質巖巖石學”課程教學體系

結合多元化的教學觀念和教學模式，在以往教學改革的基礎上，基于二學位班學生培養目的、自身特點、專業課設置要求，對“巖漿巖及變質巖巖石學”課程教學體系做出了相應調整。

1.適當增補晶體光學和礦物學部分要點知識，為三大巖石的學習打好基礎

在不增加學時的情況下，適當壓縮“巖漿巖及變質巖巖石學”教學內容，在正式進行“巖漿巖及變質巖巖石學”教學之前，抽出4~6個課時，進行晶體光學（偏光顯微鏡及單偏、正交、錐光系統下晶體光學性質，2~4學時）和礦物學（主要造巖礦物鑒定特征，2學時）基礎知識的學習，結合布置適當的作業和充分利用開放的地質學實驗室和網絡實驗室，以快速掌握晶體光學知識和礦物學知識，進而能夠熟練應用偏光顯微鏡來進行重要造巖礦物的鑒定，為三大巖類的學習打好基礎。

教學實踐表明，具體增加哪部分內容，學時如何分配要充分考慮兩個因素才能取得預期效果，否則適得其反。一是考慮前后知識點銜接需要，巖石基本組成是礦物或天然玻璃，而偏光顯微鏡是進行巖石識別和鑒定的重要工具，所以應適當增加這兩部分的內容。二是考慮班級同學整體基礎，如果學生基礎較好，學習態度端正，自學能力較強，只需安排兩個學時集中學習顯微鏡組成及單偏光和正交光下晶體光學性質（理論課），再安排兩個學時的實驗課程，一邊練習如何使用顯微鏡，一邊掌握一些常見造巖礦物的鑒定特征。教師主要起到引導和輔助的作用，更多知識則需要學生自己通過翻閱課本或利用開放的實驗室來掌握。若學生基礎薄弱，自學能力相對較差，學習這些內容則需安排6個學時，才能取得較好的效果。

2.弱化“巖漿巖及變質巖巖石學”的部分內容，調整實驗安排

由于增補前面基礎知識占用了4~6個學時，而總學時保持不變，我們對“巖漿巖及變質巖巖石學”的教學內容和實驗安排做了適當調整。其具體內容的刪減和實驗安排的調整應充分考慮這些學生的培養目的和知識點針對性。與正常班級學生的培養目的不同，二學位班級學生畢業后回到油田大多被分配到企業生產一線，從事采油和錄井等工作，對學生基礎素質和現場工作能力要求較高。針對這些特點，一是要弱化部分不常見或室內實驗不易掌握的巖石的學習，如堿性巖類以及脈巖類巖石的學習由原來的4學時降低為2個學時。二是理論課上只講總論，各論放在實驗課上結合實物手標本和薄片進行講解。既節省了2~4個學時時間，又可以通過實踐教學提高二學位學生的理解能力和學習興趣。三是每次實驗開始前，配合板書，將本次實驗的目的、方法、步驟做詳細反復地講解，不僅可以加深學生對理論知識的理解，又能使實驗做起來較為順手。下課前再將本次實驗進行總結，尤其實驗中普遍出現的問題，深化理解。四是利用昌平周邊野外教學基地進行野外實地探討性教學，增加創新性實驗比重，加強學生對巖石產狀、巖石類型等方面的理解和掌握，進一步提高學習興趣。

3.調整考試內容、方式和成績權重

考慮到二學位班學生基礎薄弱等特點，首先調整了實驗課程的考核方式。實驗成績主要依據八次實驗報告成績評定，外加平時實驗課間的整體表現。整體上對平時的實驗過程和實驗報告提出了較高的要求，杜絕相互抄襲，一旦發現，將嚴肅處理。同時加大了實驗成績的比重，在期末總成績中的比例達到了20%，從側面進一步督促學生要重視和抓緊平時的鍛煉，提高實驗學習的積極性和主動性。但考慮到“巖漿巖及變質巖巖石學”作為二學位班學生學習的第一門專業基礎課，為了給后續課程起到較好的帶頭作用，基本未降低理論課程考核要求。一般采用閉卷，但內容上增加了不少巖石比較題和概念對比題，在一定程度上彌補了對巖石掌握程度的考核，也有助于改變過去那種靠死記硬背就能通過考試，甚至是考高分的狀況，克服學生“平時不用功，臨考搞突擊”的弊病。同時在期末總成績中加入10%的平時成績，對嚴肅二學位班的班級紀律以及避免部分學生上課遲到、說話、睡覺、甚至缺課等現象的發生起到了較好的效果。