认识海洋课程论文

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浅谈实验在海洋研究中的作用

摘要：对海洋的研究仅仅通过公式的演算推导是远远不够的，作为自然科学的一个分支，同物理学一样，是离不开实验的辅助的。理论的正确与否需要对应的实验结果来符合，出乎意料的实验结果往往又能将人们的思路引导到更接近实际的轨道上去，所以要真正揭开海洋的神秘面纱，实验室的工作是不容忽视的。

关键词：流体动力实验，海洋调查，数值模拟，数据采集处理，海洋研究

21世纪是海洋的世纪，人类经过了数百年的不懈探索，在构建出一系列完整的科学理论体系之后，终于开始把目光汇聚于海洋，探索这片占地球总面积70.8%的神秘水域。但对海洋的研究仅仅通过公式的演算推导是远远不够的，作为自然科学的一个分支，同物理学一样，是离不开实验的辅助的。理论的正确与否需要对应的实验结果来符合，出乎意料的实验结果往往又能将人们的思路引导到更接近实际的轨道上去，所以要真正揭开海洋的神秘面纱，实验室的工作是不容忽视的。中国海洋大学作为中国海洋事业的人才摇篮和主要科研阵地之一，拥有国内领先的实验仪器设备，为科学探索海洋提供了基本支持。本文主要从海洋环境学院的三个实验室：海洋流体力学实验室、海洋调查实验室、海洋大气数值模拟实验室的区别与联系探讨实验在海洋科学研究中的重要意义。

1、实验室基本情况介绍

1.1流体力学实验室

流体力学实验室始建于上世纪80年代，经过近多年的发展和建设，特别是2005年以后在学校教学实验室建设项目的支持下，已经达到国内同类教学实验室的先进水平。实验室服务于《流体力学实验》课程，该课程旨在使学生获得基本的流体力学实验技能和加深对流体力学基本理论的认识。此外，实验室还为本科生创新性实验研究、科研训练计划项目实验以及毕业设计提供支撑平台。实验室面积500多平方米，共有各种小型自循环水力学实验台、气动实验台、热线风速仪等50余台套，可为本科生开设实验项目如雷诺实验、流体粘滞系数测量实验、伯努力方程实验、能量转化实验等14项，大大提高了学生对于理论知识的认识水平和动手实践能力。

1.2海洋调查实验室

实验室现占地面积为398.64平方米，分别为仪器存放室、仪器清洗室、仪器展示教学室和出海准备室等。本实验室有各种现场测量流、浪、潮、温、盐、水质的仪器，以及绞车、发电机、浮标等设备，还有出海必备的装备，这些仪器设备达到了国际先进水平。经过多年的积累，本实验室还有珍贵的海洋教学挂图和各个时期的观测仪器。在承担全校学生的海洋学实习任务，同时参与了南极水文调查工作，在教学研究工作中发挥了重要作用。

1.3海洋大气数值模拟实验室

计算机是海洋科研和教学的重要工具之一，为了满足海洋学人才基地学生学习和科研的需要，海洋环境学院于1992年组建了海洋数值模拟实验室，后更名为海洋大气数值模拟实验室。实验室以培养海洋科学、大气科学高端人才的数值模拟运算能力为首要任务，以提高学生的理论素养，培养学生的突出创造能力为目标。实验室现占地面积为300平方米，在基地经费和本科教学经费的支持下，实验室先后购置了100多台配置较高的计算机，并配备了强

有力的师资力量，管理有效，全天开放，保证学生有充足的上机时间，进行相关课程的学习和科学研究。实验室的主要任务是为全院本科生上机实践课程、课后数据分析处理及毕业论文设计提供实践条件和平台，进行上机实践课程的教学指导，同时为本科生的教学提供网络资源以及技术指导。

2、实验室之间的区别与联系

2.1实验室之间的区别

首先，是实验的理论基础不同。流体力学实验是基于流体力学课程的一门实验课，它的理论基础是流体力学中的基本理论；海洋大气数值模拟实验是基于海洋大气的动力学特征理论的以计算机为工具达到模拟其发展趋势的实验课程，它的理论基础是综合海洋大气的物理特征和数学方法及计算机基础；海洋调查实验是理论与实践结合的课程，掌握了大部分理论知识后进行的一次综合实地实验调查。

其次是实验目的、承担任务不同。流体力学实验主要针对学科基础流体力学，通过学生的动手操作达到深化理解的目的，同时也强化了学生通过设计实验来验证假设的意识，在实验过程中还锻炼了学生的独立思考设计能力和解决问题的能力。流体力学实验室主要承担的是与流体力学有关的本科生创新型实验研究和毕业设计的实验支持。海洋大气数值模拟实验则是运用物理学和数学方法，以计算机技术为辅助工具对海洋大气的初始数据进行理论计算进而推算出它们的宏观运动趋势，可以应用于海洋大气系统的预报。数值模拟实验室为全院各专业学生的本科毕业论文设计提供写作平台，并同时指导学生进行海洋、大气数值模拟方面的毕业论文工作。海洋调查实验室则承担了学生的出海实习的准备工作，包括仪器的认识、准备和使用，主要目的是通过实习让学生掌握获得海洋资料的系统方法。

最后，实验的形式不同。流体力学实验室提供室内实验设备，其实验环境更接近理想化的数理模型；数值模拟实验室则提供计算机操作平台，主要通过建立模型进行模拟计算；海洋调查实验室则提供出海的各种仪器设备，实验环境是完全开放的真实海洋环境。

2.2实验室之间的联系

以上三个实验室虽然理论基础，实验目的，实验形式都存在很大差异，但它们之间却是相互依存，相辅相成，密切联系的。流体力学实验室提供了学科基础理论的实验平台，让学生有一个对流体的基本认识，在此基础上，结合其他的专业知识进一步完成数值模拟实验，让学生进一步了解海洋大气的运动规律，最后，当理论认识水平达到一定高度后，万事俱备，只欠乘着东风劈波斩浪在浩瀚的海洋中检验自己所学，也就是最后的海洋调查实习。可以说海洋环境学院的这几个实验室既相互独立，又相互联系，共同构成了一个完整的科学的符合认知规律的学习研究体系，培养出了一批又一批理论水平和实践能力均无可挑剔的高水平研究型人才。

3、海洋调查和实验室中模拟的不同

地球表面的3/7是海洋，而海洋又是一个蓝色的宝库，她蕴藏着丰富的资源，有鱼、虾等海洋生物资源；煤、石油等矿物资源，还有化工原料、海洋能源等。随着地球陆地的资源遭受人类掠夺性的开发，日益枯竭，于是就把眼光投向了海洋，开发海洋资源就成了现代科学技术的重要课题之一。要开发海洋资源，就先得进行海洋调查，了解海底地质构造、水文状况、气象条件及海水活动规律，还得弄清海洋生物特点以及水产、矿产资源的储藏量和分布情况，此时，海洋调查就显得至关重要。

海洋调查：是对某一特定海区的水文、气象、物理、化学、生物、底质分布情况和变化规律进行的调查。调查观测方式有大面积调查、断面调查，有连续观测和辅助观测。采用方法有航空观测、卫星观测、船舶观测、水下观测、定置浮标自动观测、飘浮站自动观测等。普查项目有水温、水色、透明度、水深、海流、波浪、海冰、盐度、溶解氧、PH值、磷酸盐、硅酸盐、硝酸盐等，以及该海区的水文气象要素如气温、气压、湿度、能见度、风、云、各