科学研究计划书

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科学研究计划书范文第1篇

关键词：可视化技术；图像理解

中图分类号：TP391.4

可视化技术是计算机图形学的一个重要研究方向，是图形科学的新领域。它是指是运用图形学原理和方法，将大规模的科学数据-数值和图像，转换为可视的图形和图。它能够给予人们深刻与意想不到的洞察力，在很多领域使科学家的研究方式发生了根本变化。它涉及的研究领域很广，成为计算机科学研究领域中不可缺少的组成部分，例如计算机图形学、图像处理、计算机视觉等，它也是理解复杂现象和大规模数据的重要工具。

自从1986年可视化概念提出以来，发达国家纷纷开始研究可视化理论、方法，开发可视化工具与环境，它们的研究成果已广泛应用于石油勘探、气象预报、航天航空、核武器研制、医学图像处理等科学与工程领域以及自然科学领域中。

90年代初，我国开始了科学计算可视化技术的研究工作，一般需要使用巨型计算机和高档图形工作站处理庞大的数据量以及相关复杂的图像生成算法。所以，在高水平的大学、大公司和国家级的研究中心才有实力对可视化技术进行研究和应用。近几年来，随着处理器功能的不断提高，可视化技术的飞速发展，它的应用已经扩展到科学研究、工程、军事、医学、经济等各个领域，但是，与国外先进水平还有差距，因此还需要在在医学、地质、海洋、气象、航空等行业加大应用力度。

1 可视化的基本概念

可视化是一种计算技术，它将符号转换成几何，使研究者能观察到他们的研究工作。可视化技术能够将看不见的事物通过计算机变为能够看见的事物，提供了科学发现和展现事物的新途径，改变了科学家原有的研究方式，能够给人们意想不到的启示。

根据可视化技术的交互性、多维性、和可视性的特点，以及考虑结合程度，可视化技术可以分为后置处理，实时跟踪处理和实时绘制及交互控制三个层次。后置处理指的是将计算结果解释或显示为可视化的图形，目前大部分应用软件属于这一层次；实时跟踪处理强调它的实时性，因此要求计算与显示必行同步进行，这样能够随时发现执行中的错误以便日后改正；实时绘制及交互控制一方面强调它的实时性，另外能够根据显示结果随时改变执行过程中的参数以便得到满意的结果，因此具有交互界面。近二十多年来，在美国、德国、日本等发达国家的著名大学都在致力于可视化技术的研究，而且已经重点向实时处理和交互控制方面发展。

2 国内外比较著名的研究成果

2.1 流体可视化软件

这是美国国家超级计算机应用中心（NCSA，National center of supercomputer Application）的研究成果。该软件通过多个相联系的模型，在交互及分布环境下研究暴风雨的形成规律。其中安装在NCSA的超级计算机CRAY-YMP进行模型计算，VGX工作站则用来实现二、三维图形显示，提供用户接口，二者之间使用网络连接。

2.2 医学可视化技术

医学数据的可视化，已成为数据可视化领域中最为活跃的研究领域之一。由于近代非侵入诊断技术如CT、MRI和正电子放射断层扫描（PET）的发展，医生已经可以非常容易获得病人有关部位的一组二维断层图像。因为核磁共振、CT扫描等设备能够产生人体病变区域的多个方面多个剖面的图像，或者重建为具有不同细节程度的三维真实图像，使医生对病灶部位的大小、位置，不仅有定性的认识，而且有定量的认识，从而及时高效地诊断疾病。CT图像打破传统的胶片感光成像模式，借助于计算机重构人体器官或组织的图像，使医学图像从二维走向三维，使人们从人体外部可以看到内部。利用可视化技术软件，能够重构有关器官和组织的三维图像，例如美国加洲的ADAC实验室，约翰.霍普金斯大学等开发出的软件已在许多医院得到应用。利用可视化技术可以以获得心脏的三维图像，并用于监控心脏的形状、大小和运动，为综合诊断提供依据，例如中国协和医科大学等进行的主动脉病变的临床诊断和冠状动脉搭桥术（CABG）后的血管显示等。正是应用了可视化技术，变不可见为可见，从而大大提高了手术的成功率。

耿国华教授实现了医学图象数据库系统MidBASE。在数据库设计、基于内容的图象检索、嵌入三维可视化构件、WEB方式远程查询等方面特色明显。已在多个医院使用，效果良好[1]。

2.3 地学可视化技术

科学可视化应用到地学中，产生了地学可视化。1990年的勘探地球物理学家协会的举办“科学可视化”专题讨论会，促进了地球物理勘探中的可视化研究。进而在1995年举办的“可视化技术用于发现和开发更多的油气资源”会议，使得科学可视化技术在油气工业中的应用成果大放光彩。目前，美国的SGI公司在可视化技术方面是处于世界领先地位，它在地学中主要应用于油田开发、油藏数值模拟、石油地质、地震勘探、钻井、测井、遥感测绘等方面。

2.4 人类胚胎的可视化

这是美国依利诺大学芝加哥分校研制的成果。首先依据美国卫生和医学国家博物馆所得到的胚胎数据重构人类胚胎模型，其次将该模型进行三维显示。这一成果预示着人类可以远程访问人类性态数据，可以进行分布式计算。

2.5 数字博物馆的可视化技术

数字博物馆最突出的特点是：虚拟现实技术。虚拟技术通过计算机图形构成三度空间或把现实环境编制到计算机中去，产生逼真的虚拟环境，从而使得用户在视觉上产生一种沉浸于虚拟环境中的感觉。数字博物馆借助这样的技术，对珍贵藏品进行三维可视化的建模。在追求视觉真实感受的同时，最大限度地保存了物体真实数据。研究者可以直接测量模型得到标本的形态结构信息，为远程标本研究提供可靠翔实的基础，真正地做到了辅助科学研究及数据保存的作用。例如中国地质大学地学数字博物馆、中山大学生物数字博物馆、清华大学美术数字博物馆、西北大学考古数字博物馆、北京航空航天大学航空航天数字博物馆等，这些数字博物馆不仅为学者提供了一个高水平高质量的学习平台，有利于院校之间的学术信息和研究资源的共享，而且满足用户的交互性、参与性和沉浸性。

2.6 大场景及文物的虚拟修复可视化技术

大场景与文物虚拟修复还原和展示的研究涉及多个研究领域，需要综合应用数字图象处理、计算机图形学、模式识别、可视化技术等研究领域。目前，在我国很多研究机构已在与大场景和文物的虚拟修复技术相关的领域内进行了一些研究工作，也取得了一些研究成果。但是，还没有研制出完全自动的虚拟修复和还原系统，并且这些研究成果相对独立，没有一个综合文物复原和大场景虚拟还原展示的系统。

3 结束语

NCSA（美国国家超级计算应用中心）是国际上从事可视化研究的权威单位，一直从事可视化算法如软件的开发研究。而在国内，清华、北大、国防科大、中科院软件所等单位相继开展了可视化算法的研究及可视化工具的开发，都已取得了一大批可喜的成果。随着计算机硬件条件的改善和诸如人工智能、机器学习等可视化算法的成熟，可视化技术一定会产生一个大的飞跃。

参考文献：

[1]荣国栋，孟祥旭.Inspeck3D-DF三维扫描仪在数字博物馆中的应用[J].计算机工程与应用，2002，38（16）：237-239.

科学研究计划书范文第2篇

关键词：信息技术；POE策略；盐类的水解

中图分类号：G633.67 文献标识码：B 文章编号：1006-5962（2013）05-0322-01

新课程、新标准、新技术、新方法。新课程改革提倡教师积极参与教学改革，各种新的教学模式、方法不断被创造出来。教无定法，适合的才是好的，POE策略只是其中的一种，部分课程内容宜采用"POE策略"，并结合信息技术做探究实验，往往能起到很好的教学效果。笔者针对课标要求和教材内容，采用"POE策略"和手持技术对盐类的水解教学设计试作探析。

1 教学思路

本课例结合信息技术，利用先进的PEO教学策略，重构教材内容，结合学生已经具备基本解决问题的弱电解质电离平衡知识和平衡移动原理知识，引导学生以实验为前提， 分析溶液中盐所电离出的阴离子和阳离子与水电离出来的H+和OH-结合形成弱酸或弱碱的趋势，可清楚地知道不同的盐溶液呈现不同酸碱性的本质原因。

POE策略的使用建立在学生了解实验或事实情境的基础上，结合手持技术和动画模拟的使用，可以引发学生的认知冲突，发现现实与预测的不一致性，从而形成正确的理解。采取活动探究与理论探究结合的形式，使学生体验知识的生成过程。

2 教学过程

环节1：盐类的水解反应概念引入

【展示】浓度均为0.1mol/L的碳酸钠溶液、硫酸钾溶液、氯化铵溶液、氯化铝溶液、醋酸钠溶液、和硝酸钠溶液，手持技术设备（附PH传感器）

【设问】盐溶液都显中性吗？怎样进行实验操作可以知道这些盐溶液的酸碱性？

【P-预测】碳酸钠溶液为碱性，其它可能为中性，可以用PH试纸来测定或用PH传感器来测定。

【O-观察】使用PH传感器测定前三种溶液的PH，并将测定结果投影到大屏幕上。再请同学来测定后三种溶液的PH值。

【设问】6种溶液中有4种不为中性，碳酸钠溶液的确为碱性，这是为什么？

【E-解释】某些盐溶液中存在着水解平衡，因而显酸或者碱性。

【结论】引入盐类的水解反应概念。

环节2：探究盐类的水解反应原理

【设问】往一只装有100ml蒸馏水的烧杯中，滴加2滴酚酞，不断加入碳酸钠（边加边搅拌）， 从微观的角度看盐溶液中具体微粒数目的变化？溶液的颜色如何变化？氢离子和氢氧根离子的最终的浓度还相等吗？PH值将如何变化？

【演示】把碳酸钠慢慢加入蒸馏水中，并打开磁力搅拌器，用1个PH传感器测定其PH，并绘制PH曲线，通过电脑投影到大屏幕上（如图1）。

【P-预测】

[学生甲]溶液中微粒OH-、Na+、CO32-变多，H+变少，氢离子和氢氧根离子的浓度不相等，溶液变红色。

[学生乙] 氢离子和氢氧根离子的最终的浓度不相等，溶液由中性变碱性，PH从7变大。

【O-观察】通过大屏幕上PH曲线的变化，PH由7逐渐变大，溶液逐渐变红色。

【设问】纯碱溶液为何显碱性？

【E-解释】碳酸钠溶解电离出CO32-，CO32-可水解消耗水中的H+，促进水电离，OH-变多，所以纯碱溶液显碱性。

【追问】为何溶解前期溶液PH突然增大，最后几乎不变？

【E-解释】前期碳酸钠易溶解，CO32-水解消耗水中的H+，促进水电离，OH-变多，所以前期PH突然增大；后来，由于溶液达到饱和，水解达到平衡，PH几乎不变。

【投影】 用PPT课件展示盐类的水解的微观过程（三维动画）。 通过动画使水解的微观过程宏观化，并能进一步强化盐的水解是一个动态平衡过程，使学生加深对盐的水解的认识。

【设问】如何判定其它盐类是否水解及盐溶液酸碱性？

[学生甲]当盐溶于水后，电离出来的微粒与水中微粒结合能变成弱电解质的，就能水解。

[学生乙]水中OH-变多则为碱性，反之则显酸性。

【总结】有弱才水解，无弱不水解；谁强显谁性，两强呈中性。

【练习】举一反三。

3 教学反思

本课例围绕新课程理念，以学生为中心展开。教师作为促进者，应精心设计教学环节，依据学生的认知心理，发挥学生主体性、积极性和创造性。教学过程中，由学生依其原有的知识，提出支持的理由，去预测曲线变化。在观察的结果和预测不同时，产生概念的冲突，由学生提出其解释。教师要对学生的解释适时做出引导，毕竟学生对看不见的微粒的行为和抽象的原理难以完全把握与理解。

恰当的运用新技术和新方法，有助于学生更加透彻地掌握知识，把握自己的认识过程，增强自己接受新知识的能力，从而提高学习效果，也有利于教师自身素质的提高。

参考文献

[1] 王祖浩，孙丹儿，李法瑞，占小红.基于手持技术的高中生化学概念学习认知研究[J]. 中国电化教育，2012

[2] 赵国敏.化学概念转变教学中PEODE策略的探索和尝试[J]. 化学教学，2012，（4）

科学研究计划书范文第3篇

1.科学计算可视化技术研究背景

科学计算可视化作为一个研究领域开始于1987年，它首先是为了高效地处理科学数据和解释科学数据而提出并形成的。它将大量枯燥的数据以图形图像这种直观的方式显示出来，使观察者可以准确地发现隐藏在大量数据背后的规律，从而帮助人们更好地理解和分析这些数据。

VISC的研究包括两方面：一是VISC工具的研究.即如何把科学数据、数值图像转化成可视图形与可理解信息的算法和工具；二是VISC应用研究，即把可视化工具应用于科学和工程的各个学科的方式和方法。它涉及计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅助设计及图形用户界面等多个研究领域。科学计算可视化技术的意义重大，它大大加快了数据的处理速度，使每日每时都在产生的庞大数据得到有效的利用；实现人与人、人与机器之间的图像通讯，增强了人们观察事物规律的能力；使科学家在得到计算结果的同时，知道在计算过程中发生了什么现象，并可以改变参数，观察其影响，对计算过程实现引导和控制。

2.科学计算可视化技术在现代教育方法中的应用

信息时代，学习是一种社会活动，个人不能脱离社会环境孤立地学习，抽象、多维信息的处理能力显得日益重要，如果把科学计算可视化与教育有机地结合，教育与社会需求之间的差距将得以缩小，因为科学计算可视化本身是对客观对象的模拟，所构建的学习环境与实际生活情境相关。科学计算可视化的沉浸性和交互性为学习者提供了可以直接交互的三维立体空间，并将学习者置于主动学习的中心地位，有利于学习者知识的建构。

2.1虚拟现实技术制造“真实”感受

虚拟现实可以彻底打破时间的限制，对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟，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。例如，利用虚拟实验系统，学生可以进行温室效应、电路设计、建筑设计等方面的探索学习，从而研究出二氧化碳对全球气候的影响规律，或设计出新的电路、新的建筑物。虚拟现实的沉浸性和交互性，使得设备与环境塑造更接近于真实，有利于学生的技能训练，如军事作战技能、外科手术技能、汽车驾驶技能、果树栽培技能、电器维修技能等。

美国巴尔的摩Johns Hopkins大学的化学工程系教授卡尔威在计算机网络上建立了一个虚拟实验室，模拟各种实验，让工程系的学生通过计算机网络来做实验，尝试解决工程上遇到的各种问题。例如，通过一个虚拟的钻油实验，学生可以知道某个位置的油井的深度，从而估计油层的形状及所需费用。

2.2计算机动画展现“实物”效果

计算机动画在教育方面有着广阔的应用前景。有些基本概念、原理和方法需要给学生以感性上的认识，在实际教学中有可能无法用实物来演示。这时借助计算机动画把各种表面现象和实际内容进行直观演示和形象教学，大到宇宙形成，小到基因结构，无论是化学反应还是物理定律，使用计算机动画都可以淋漓尽致地表示出来。

另外计算机动画在网络游戏、文化娱乐等方面也有着广阔的应用前景。基于PC的三维游戏正在不断增加，其制作也离不开三维动画技术。开展三维数据场可视化技术研究，探索提高体绘制质量、速度的理论和关键技术，对于完善可视化理论、拓展体绘制的应用领域等都具有重要的理论和实践意义。

3.科学计算可视化技术对于现代教育方法的价值及意义

从教育的发展过程看，任何一种新技术、新媒体的出现，都会引起教育上的革命。例如，纸和印刷术的出现，广播和电视技术的发展，计算机和网络技术的发展，都曾引起了教育在质的飞跃。毫无疑问，科学计算可视化与教育相结合，也一定会在教育领域中产生质和量的飞跃。因此，探讨科学计算可视化与教育相结合的理论依据，无论是对教育的发展，还是对科学计算可视化技术自身的发展都是必要的，也是现实可行的。利用计算机动画技术，可将科学计算过程以及计算结果转换为几何图形或图像信息并在屏幕上显示出来，以便于观察分析和交互处理。计算机动画已成为发现和理解科学计算过程中各种现象的有力工具，即“科学计算可视化”。

实现科学计算的可视化具有多方面的重要意义。它可以大大加快数据的处理速度，使庞大数据得到有效利用；可以在人与数据、人与人之间实现图像通信，从而使人们能够观察到在传统的科学计算中发生的现象，成为发现和理解科学计算过程中各种现象的有力工具；同时，还可以实现对计算过程的引导和控制，通过交互手段改变计算所依据的条件，并观察其影响。总之，科学计算的可视化将极大地提高科学计算的速度和质量，实现科学计算工具和环境的进一步现代化，从而使科学研究工作的面貌发生根本性的变化。

科学研究计划书范文第4篇

现有24种口腔医学科技期刊（见表1），其中14种为综合期刊，8种为专科期刊，2种为文摘类期刊，几乎涵盖了口腔医学的所有领域，其中13种已被列入国家科技部中国科技论文统计源期刊。

2数字化情况调查结果

2.1版权页调查

对国内口腔医学科技期刊版权页的调查显示，有21本标注了电子信箱，占84%；只有9种期刊建立版权网站；标有2个网址的有1种。分布情况见图1。从以上数据可以看出，绝大多数口腔医学科技期刊的网站建设相对处于被动、落后的状态，与国外期刊相比存在相当大的差距。

2.2CNKI

收录全文情况除7种期刊（占总数33.33%）缺失首期或最早数期，《中华口腔正畸学杂志》更新至2007年止，其余13种期刊（占总数61.90%）收录自期刊创刊以来所有全文。

2.3国外数据库收录本研究以PubMed为代表数据库进行检索

检索结果显示，至2008年9月止，PubMed年收录中国口腔医学科技期刊只有3种（占收录期刊总数的12%），包括《中华口腔医学杂志》、《华西口腔医学杂志》和《上海口腔医学杂志》。其中《中华口腔医学杂志》共收录自1987年1月刊~2008年2月刊共2770篇论著的英文摘要，小部分早期论著的摘要暂缺；《华西口腔医学杂志》收录1997年2月至2008年8月共1404篇英文摘要；《上海口腔医学杂志》共收录1992年6月~2008年8月2064篇论著，其中1960篇提供全文PDF链接，2008年全部则只提供英文摘要。

2.4国内口腔医学科技期刊网站建设情况

2.4.1主办单位网站链接网页《中国口腔颌面外科杂志》、《上海口腔医学》、《中华老年口腔医学杂志》、《口腔颌面修复学杂志》和《中国口腔医学继续教育杂志》5种口腔医学科技期刊拥有主办单位网站的链接网页。《中国口腔颌面外科杂志》和《上海口腔医学》依托于中华口腔医学会口腔颌面外科专业委员会网站，提供一般性信息包括各期刊的简单介绍以及期刊的编辑、出版等各种相关信息，可以通过网站进行期刊订购、论文投稿、文献检索、文献阅读甚至全文PDF文件下载，相关链接较全面，构架完善，并设有中英文两个版本。《中华老年口腔医学杂志》、《口腔颌面修复学杂志》和《中国口腔医学继续教育杂志》的链接网页则仅提供版权页等一般信息，不具备文献检索、文献阅读及文献下载等功能，支持网上投稿。

2.4.2版权网站期刊建立版权网站可借助因特网方便、快速的特点，在提供期刊文献服务的基础上，为用户提供更新、更快、更广泛的医学信息服务[3]。《中华口腔医学研究杂志（电子版）》和《中国实用口腔科杂志》是国内目前拥有版权网站的口腔医学科技期刊，作为以印刷版本期刊为基础建立起来的网站，其提供各期刊的简单介绍以及期刊的编辑、出版等各种相关信息。用户也可以通过网站进行期刊订购、论文投稿。提供快速检索和高级检索，文献设有HTML和PDF两种链接，但全文未上传，也未见留言信息。

3口腔医学科技期刊数字化存在的问题及分析

我国的科技期刊数字化绝大部分停留在"拷贝阶段"，在形式上是单纯印刷版的重复，甚至是印刷版的简单扫描，出版时间明显滞后，且网页设计过于简单；在观念上认为网络只是给读者一个新窗口，没有对编辑流程进行调整；形式上还是一种单向传播，未通过整合内容形成跨媒体的一体化服务，不能满足编辑部及读者多方面需求[4]。这其中的原因有观念上的，也有技术和资金的问题，考虑可能主要与以下几点有关：①主要负责人对网络了解不深；②缺乏既懂业务又懂信息技术应用的核心人才；③网络技术缺乏；④编辑人员素质、知识结构不适应等。

科学研究计划书范文第5篇

关键词： 科技文化研究 科幻小说 文化研究

一、引言

通常意义上说，“科技文化”指的是有关科学技术的文化，可能包括新科技介绍、科学理论的阐述、技术的操作和运用等，但本文探讨的科技文化（technoculture）研究指的是科技与文化相互影响而产生的文化研究，它同性别研究、亚文化研究、消费文化研究等一样，可视为文化研究的一部分。这个名字得以广泛使用，得益于一部由孔斯坦斯・朋利和安德鲁・罗斯合著的同名学术作品《科技文化》（technoculture）。

“科技文化”研究十分广泛，重点在于“文化”研究，但这个领域既可以拓展到与科技相关的电影、电视、动画、网络文化中的政治、历史、环境等问题，又可以研究当代媒体中的文化、艺术、学术产品及科技学科中的文化和艺术关照。

二、科技文化研究的历史背景

科技文化研究的崛起有一定的历史背景。19世纪达尔文发表了进化论，提出了自然选择的理论，这与当时的传统价值和信仰产生分歧；二战期间，美国在广岛和长崎投下原子弹，引发了人们对军事和工业科技进步的担忧；时至今日，电脑科技和机器智能、生物科技、转基因技术、机器人、电子人等引起了人们对于社会伦理的担心。

其实，科技文化在文学研究中有悠久的历史。玛丽・雪莱于1818年发表了《弗兰肯斯坦》，被认为是第一部人工智能的作品；H.G.威尔斯发表的《摩罗医生的岛屿》；卡莱尔・卡百特的《罗素姆的全能机械人》（Rossum’s Universal Robots）；赫胥黎的《美丽新世界》（Brave New World）；菲利普K.迪克的《我们可以生产你》（We Can Build You）。另外，一些机构已经开始相关的专业化建设，例如，美国乔治敦大学已经开设了一门课程叫做“从《弗兰肯斯坦》到电脑朋克的科技文化”。该课程的主要着眼点在于“从浪漫主义时期至今，科技在文学和流行文化中的社会的接受和呈现”。

三、科幻小说与科技文化研究的关系

科幻小说常常为科技创新提供一个想象性的试验场地。因而，科技文化研究可以考察科幻小说中的科学、技术、医药的历史和文化现象，也可以研究科学理论和科技文化如何影响并塑造科幻小说的。

3.1吉莲・比尔对达尔文理论中文学性的考察

吉莲・比尔（1988）被认为是最近的一位考察科学和文学关系的学者。她主要探讨了达尔文理论中文学所起的作用及达尔文的理论对19世纪的英国小说产生的影响及受到了当时英国文学的影响。吉莲认为，《物种起源》应该视为文学描述，而非科学发现。她细致考察了《物种起源》的互文关系、文学背景及语言、读者、叙事等。

3.2冬娜・哈罗维对科幻小说的研究

与吉莲形成鲜明的对比，冬娜・哈罗维是从科技文化研究的角度研究科幻小说的。哈罗维于1985年发表了《电子人宣言》，她的写作风格借用了科幻小说的风格，她将电子人视为一种挑战20世纪晚期“政治身份的神话”的一种力量。哈罗维还发表了《灵长目动物的视角》（1989）借用了科幻小说的手法研究20世纪的灵长目科学。哈罗维用自己的作品作为试验，向我们呈现了科学和流行文化如何将科学事实同文学作品紧密结合。

四、结语

相对于其他文化领域的研究，“科技文化”研究相对较新，但其运用相当广泛，与科技相关的电影、电视、动画、网络文化中的政治、历史、环境等问题，也可以研究当代媒体中的文化、艺术、学术产品及科技学科中的文化和艺术关照，同时它对文学，尤其是科幻小说的研究有重要的作用。

参考文献：

[1]Beer，Gillian.Darwin’s plots：evolutionary narrative in Darwin，George Eliot，and nineteenth-century fiction.London：Routledge & Kegan Paul，1983.

[2]Haraway，D.J.Primate Visions：Gender，Race，and Nature in the World of Modern Science.Routledge，1989.