化学信息学论文改

化学信息学论文改（精选6篇）

化学信息学论文改 篇1

雪白的裙子

陈勤

父亲是一个自私暴躁的人，从小我就这样认为。我们住在城市边缘两间破旧的小屋里，父亲每天早出晚归，在工厂里扛包。母亲在家洗衣做饭，兼带帮别人做点针线。

每天父亲下班回家，都是一屁股坐到椅子上，等母亲把饭菜端上桌，倒好酒，再叫他过来吃饭。有几次父亲回来时母亲的饭没做好，父亲竟大发雷霆，还掀了桌子，可怜的母亲只得在旁边掉眼泪。

母亲在我十岁时就去世了，夺去她生命的是疾病，但是我认为父亲也有份，如果不是父亲执意留在城市，如果不是父亲没本事挣不到钱，母亲就不会早早地失去健康，我也不会成为没娘的孩子。母亲下葬的时候，父亲摸着我的头说：“孩子你放心，妈妈走了，我一定会好好照顾你，供你上大学！”我没有应他，转身走了。

父亲果然食言了，他没有照顾我，倒是我照顾他，给他洗衣做饭。他在外面从早忙到晚。转眼我快满十六岁了，十六岁意味着青春、美丽，看着班上的女同学个个打扮得花枝招展，我只能暗自叹息，谁让我有一个没本事的父亲呢？

“东街的莉莉时装店有一条裙子很好看，你皮肤白，穿起来一定漂亮。”同桌撺掇我。女孩子最不能抵挡的就是衣服的诱惑，放学后我就和同桌来到店里，穿上裙子，我能明显感觉到老板娘和同桌目光里的羡慕。

晚上父亲一直阴沉着脸。

“怎么了？”我问。父亲不语。多问几次父亲不耐烦地挥挥手，“大人的事小孩别管，读好你的书！”

我最讨厌他这种态度，永远拿我当小孩，不知道我已经是一个大姑娘了。可我不能不问，我的花裙子还等着我呢。

“是不是老板没发工资？”

“发了，喏。”父亲从兜里掏出折得整整齐齐的几百元钱。

“东街的时装店有一条裙子，我穿起来很好看。”我装做不经意地说。父亲没有开口。

“日子过得真快，再过几天就是六月五日了。”我继续“启发”父亲。六月五日是我的生日。

“你的作业做好没有？”父亲忽然问道。我的心一下跌到谷底。晚上，我在被窝里偷偷抹眼泪。那条裙子系着我的自尊、自信和对青春、美丽、时尚的全部渴望！可是这一切都被父亲彻底粉碎了，他根本不曾关心过我，我在心底里恨极了父亲。

为了美丽，为了面子，我决定铤而走险！

第二天晚上，父亲回来后一直愁眉不展、唉声叹气，我想他一定是发现钱丢了。吃饭的时候我一直小心翼翼，生怕露出破绽，幸好他没有盘问我。

生日是星期天，早上六点我就起床了，父亲不在，也没留下只言片语。“一定是把我的生日给忘了，如果妈妈还活着，肯定不会这样！”我抚摸着妈妈的遗像，泪水流满了脸颊。

穿上新裙子，我却发现它并不是特别的漂亮，我有些后悔。晚上八点了，父亲还没回来。这几天他一直很忙碌。九点了，还是没回来。我有些担心。

时钟敲响十点的时候，父亲的工友王叔叔突然过来，把我往医院领。王叔叔告诉我，他们一直上班的工厂倒闭了，为了挣钱，这些天父亲到处打零工，因为劳累，钢坯从手中落下，打中了脚背。

我的泪一下涌了出来，“何必呢？”我说，“何必一定要留在这个鬼地方，回农村去也不会饿死！妈妈已经走了，我不能让爸爸再离开我！”

“傻孩子，”王叔叔说，“你爸爸还不是为了你，他认为城里的教学质量比农村好，所以才会一直坚持留在这儿。”

原来是这样，我的心颤栗了。

父亲躺在病床上，脚肿得老高。“爸爸！”我含着泪扑上去。

“闺女别哭，爸爸没事。”父亲为我擦去泪水，然后打开枕边一个纸袋，小心翼翼地捧出一条雪白雪白的裙子。“我在你说的那家店里买的，你看喜不喜欢？生日快乐，女儿！”

原来父亲并没忘记我的生日，他只是把爱深深地埋在了心底，而我却一直误会他。“谢谢您！爸爸！”我无比快乐无比内疚地说。

那一刻，我感觉自己是天底下最幸福、最富有的人，因为我有一个深爱我的伟大无私的父亲！他的爱如一片阳光，照亮了我曾经灰暗的天空，照亮了我整个的人生！

选自《读者》

推荐理由：文章非常感人。

感动一：当我读到“父亲躺在病床上，脚肿得老高。‘爸爸！’我含着泪扑上去。‘闺女别哭，爸爸没事。’父亲为我擦去泪水，然后打开枕边一个纸袋„„”这些语句时，我的泪已溢满了眼眶，心里有一种从未有过的感动，鼻子酸酸的。其实，父母的爱并不是一定要让孩子吃好的、穿好的，我觉得更多的是要有心灵上的沟通。我的家庭也并不富裕，但是我时时都能感受到来自父母的爱。

感动二：文中的爸爸是个不善言辞的人，有什么事都自己扛着。如：王叔叔说，“你爸爸还不是为了你，他认为城里„„”当读到此处时，我的心颤栗了，我知道文中的爸爸是关心小女孩的，并不是一个不称职的爸爸，他只是把爱深深地埋在了心底。所以我要说：“父爱有很多种表达方式，严厉也是一种爱，只不过这种爱更深沉吧！”

从这篇文章中也让我学到了：要想把文章写好，情感真挚最重要。写文章就是写自己的思想、自己的生活，写出自己的思考。

房山初级中学

七年级（4）班：张学改

指导老师：乔红柏

化学信息学论文改 篇2

一、协助完成实验教学

实验教学是初中化学教学的重要组成部分,许多化学知识点需要在教师引导学生完成实验、观察实验现象之后才能理解并掌握。但许多化学实验具备一定的危险性,或实验效果不明显,或受到外界影响因素等的制约,在课堂教学中并不能很好地完成。而信息技术的出现恰好弥补了化学课堂教学在这方面的不足。教师可以运用信息技术在教学之前进行相关实验资料的搜集,特别是能够展示实验过程、实验现象的视频,在教学中直接利用信息技术展示给学生。这样让学生直接观察成功的化学实验,避免了课堂实验的失误,节省了教学时间,还能够保证学生观察到准确的实验现象,有助于学生进一步理解其中蕴含的化学原理。

例如,《燃烧及其利用》单元,需要进行的实验具有一定的危险性,同时对应不同可燃物采取不同的灭火方法在课堂上不能完全展现,因此教师可利用信息技术以图片、视频等形式向学生展示相关的燃烧及灭火实验,让学生对燃烧的条件、常见灭火方式等进行深入了解。这样在信息技术的辅助之下,化学实验教学实现了高效、零失误完成,提升了教学时间的利用率,保证学生能够掌握相关知识点,落实了教学目标。

二、合理进行化学探究

初中生已经具备一定的自主学习能力,特别对类似于化学这种需要探究来完成的学科,会存在较强的好奇心。教师可以利用学生这一特点进行课堂教学,引导学生进行探究性学习,掌握更多的化学知识与技能。信息技术在初中化学教学中的应用可以体现在引导学生进行化学探究上。教师可以针对每节课的教学内容进行知识点的综合,并运用信息技术手段在课前搜集相关资料,找出其中适合本班学生水平的、具有探究价值的内容,进行分类整理,在课堂上展示给学生,让学生根据自己的兴趣选择探究题目。学生在进行自主探究之前,教师可针对研究内容进行引导,利用信息技术将学生可能会遇到的问题进行简要讲解,留给学生足够的自我发挥的空间。同时鼓励学生将自己的探究报告以多种形式呈现,并在课堂上进行展示与讲解,从而提升学生独立思考和自主探究的能力,帮助学生在探究过程中加深对化学学科的认识,真正掌握探究过程中运用到的各种知识。

例如,《金属和金属材料》一单元,在教学过程中教师可以鼓励学生对常见的金属的物理性质和化学性质进行探究,并对其在日常生产生活中的应用进行调查。学生在针对金属和金属材料进行探究时能够认识到化学知识在日常生活中发挥的作用,激发学生学习化学的热情,同时提升学生的实践探究能力,让学生在探究过程中获得相应的化学理论知识。

三、结合生活拓展知识

化学是一门实用性学科,日常生产生活都离不开化学知识的运用。教师需要合理运用信息技术,实现化学与生活的密切联系,帮助学生进行课本知识与生活实际的整合。利用信息技术结合日常生活进行化学知识的拓展,首先就体现在通过信息技术利用互联网查阅资料上,教师可以随时搜集相关化学知识在生活中的应用,并在教学中分享给学生,引导学生对其中应用的化学知识进行探讨。同时还可以结合时代的发展,让学生以信息技术为媒介,了解部分化学知识在未来生产生活中的可能应用,鼓励学生针对现有的化学知识、技能及运用提出建议,进行理论上的改进。

例如,《化学元素与身体健康》一课,教师可以利用信息技术让学生了解化学元素在人体机能中发挥的作用,并向学生介绍日常生活中身体必须化学元素的获取,从而实现化学理论知识与日常生活的结合,在教学内容的拓展中让学生掌握更多化学理论知识,实现化学服务于生活,激发学生学习化学的兴趣。

综上所述,信息技术与初中化学教学发生的“化学反应”可以体现在协助完成实验教学、合理进行化学探究、结合生活拓展知识几方面,从而更为高效地完成初中化学教学,提高学生的化学水平与探究技能,实现初中生综合素养的提高。

摘要：在新课程改革背景下,教师需要不断提升教学效率,实现教学目标的有效落实,而信息技术作为一项新型的教学手段在日常教学中得到了教师的重视,为提升教学有效性发挥着重要的辅助作用。在初中化学教学中,教师可运用信息技术协助化学实验的进行,引导学生完成探究,结合生活拓展知识,从而不断提升学生对化学学科的兴趣,实现化学教学目标。

运用现代信息技术辅助化学教学 篇3

●运用多媒体优化化学实验

在实际教学中, 由于实验条件的限制, 实验的科学性、直观性、探索性和操作性等特点在教学中就不能真正体现, 很多实验 (如危险性大、设备要求高的实验) 不能现场操作, 造成学生难以理解, 达不到较好的课堂效果。因此, 将现代信息技术应用于化学实验教学中, 可以克服实验条件的限制, 提高演示实验的可见度, 保障演示实验的安全性, 比如以下化学实验就可以借助计算机进行模拟演示:

1.模拟有毒、有害物质的实验, 可减少污染

许多化学实验有毒, 具有一定的危险性, 如果操作不当, 就有可能发生意外事故。如:CO的中毒实验、水倒入浓硫酸中发生喷溅及一些错误实验导致不良后果的展示等。 (例如:CO使人中毒的实验中, 动画模拟大头小人突然晕倒在地, 大部分学生在觉得好玩、有趣之外, 也会心有余悸) 。有关环境污染的教学也可以利用录象来展示。

2.模拟化工生产过程

对一些化工生产过程, 如接触法制硫酸, 氨氧化法制硝酸等, 学生大多数未见过, 缺乏感性认识, 用多媒体可形象、逼真地表现出每一步的生产过程, 对于各个环节也可以反复演示或局部放大。

3.模拟化学反应过程

断开化学键和形成化学键是有机反应的本质, 如乙醇与金属钠、HBr、O2 (铜作催化剂) 、乙酸 (浓硫酸存在的条件下) 等物质发生反应时, 究竟哪些共价键断裂、哪些共价键形成, 可通过flash将反应过程制成动画展示给学生看。

●运用多媒体优化教学过程

化学教学中部分知识点抽象性很强, 靠传统的教学模式不仅教师讲解费力而且学生的接受情况也不理想, 这时如果正确地运用多媒体将微观抽象的内容利用图像、动画进行模拟, 不仅能引起学生浓厚的学习兴趣、激发其想象力, 形成一个立体的知识空间网, 还可以加深学生对事物本质的理解和掌握。比如以下内容的讲解:

1.展示分子结构及分子的分裂情况

主要用于物质结构及化学变化实质的教学中, 如H2O、H2、O2等分子结构, 可通过制成立体分子结构动画, 生动地展示在大屏幕上。通过Author ware制作动画, 加上闪烁与伴音, 能形象地展示水分子分裂成氢原子、氧原子, 氢原子、氧原子分别构成氢分子、氧分子等过程。

2.展示分子极性和空间构型的关系

在讲授这部分内容时教师无论怎样分析讲解, 学生总是感到很抽象, 对各种分子空间构型捉摸不透, 很模糊。鉴于此, 教师可应用多媒体技术将常见分子的空间构型制作出来:如NH3对应的构型是三角锥型;CH4对应的构型是正四面体型等, 将各种构型形象逼真地呈现于学生面前, 变抽象为直观, 从而达到深入浅出的教学效果。

3.展示有效碰撞的过程

在《化学平衡》一章中讲解浓度对化学反应速率的影响时, 涉及到有效碰撞的讲解, 我们就可以利用flash将分子的几种可能的碰撞模式制作成动画展示给学生, 形象地给学生讲解HI分子的有效碰撞, 会收到不同的教学效果。

●运用多媒体增大教学信息

将现代信息技术运用于图表教学。图表比较多的章节往往知识点比较零碎、杂乱, 不管是各章节复习还是高三总复习, 所涉及的知识点都比较多, 学生很难将这些内容条理化, 教师串讲起来也感到费时费力, 因此可将这些知识制作成多媒体课件进行教学。譬如, 将所要复习的内容分类总结后制成幻灯片, 同时添加一些播放效果, 先显示提纲, 让学生回答问题, 再显示提纲以下的内容, 待复习内容串讲完之后, 将整个内容在大屏幕上展示, 这样整个条理就会非常清晰, 学生也就很容易弄清知识的脉络, 便于系统地理解和掌握知识。从而不但增加了课堂容量, 还加深了理解记忆, 达到温故而知新的目的。因此, 利用现代信息技术可以做到高密度的知识传授, 大信息量的优化处理, 并且大大提高课堂效率。

参考文献

[1]丁明虎.现代计算机技术在化学教学中的应用.南京教育, 2000 (3)

[2]张剑平.现代教育技术理论与应用.高等教育出版社, 2003 (8)

化学信息学论文改 篇4

一、高中化学结合信息技术这个“催化剂”的必然性

高中化学是一门理论性和数据性很强的学科, 传统的高中化学只是依据课本照本宣科地对学生进行讲解, 学生根本不能真正地理解和巩固所学的知识, 靠的只是对化学公式的死记硬背。而信息技术具有信息量大、形象具体等特点, 通过一些图片、视频、动画等将书本的内容形象地展示给学生, 让学生更易理解, 使抽象的化学知识和具体事物有机结合, 使得教学过程更加实用和明了。

二、利用信息技术催化高中化学教学的方法改进

1. 利用信息技术教学, 激发学生的学习兴趣

兴趣是最好的老师, 只有充分激发学生的学习兴趣, 学生才会主动参与学习活动。如果在没有任何兴趣去强迫学生学习, 会让学生感到枯燥无味。所以, 在高中化学教学中提高学生的学习兴趣是至关重要的。

通过多媒体辅助教学, 将静态的化学反应变成生动形象的动态反应, 增加化学反应的表现力, 从而提高学生的学习兴趣, 提高学习的效率。例如, 在教学“元素周期表”的时候, 可以让学生以小组为单位去网上或者图书馆寻找一些关于发现元素周期表的故事, 让学生自己去发现其中的规律, 然后让大家进行探讨, 最后教师加以总结和归纳, 这样可以提高学生的自主学习能力, 同时通过学生自己去查找资料又增加了对知识的了解, 激发了学习的兴趣。

2. 利用信息技术教学, 提高学生的自主学习能力

传统的高中化学教学都是以教师为核心的, 利用信息技术辅助教学让学生在学习中拥有了更大的自主性和自由度, 为学生提供了更多自主学习的时间。如在讲解酸雨产生的原因和危害时, 可以让学生通过在互联网上查找国内外关于酸雨的最新的研究资料, 而不是仅仅局限于课本上面的几个知识点, 让学生在班级的网上聊天室和论坛上进行讨论, 交流学习的心得和体会, 在这种学习氛围中, 让学生的学习有了动力, 让学生学会了自主学习和合作学习, 使学生成为学习的主体, 教师在教学中仅仅是一个引导者。

3. 利用多媒体教学来催化学生实验能力的形成

化学是一门以实验为基础的学科, 化学现象都是要经过实验才能观察出来的。但是受很多因素的影响, 很多实验过程存在着很多的问题, 在实验教学中, 用多媒体模拟实验能够提高实验的效率。一些受环境、器材等的影响不易观察到现象的化学实验, 一些对环境有较大污染、损害教师和学生健康的实验, 一些难度大、耗时长的实验, 一些药品和仪器受到限制的实验, 在正常情况下都很难实验成功, 如果使用多媒体模拟实验就可以帮助解决这些问题。如在“研究压强对化学平衡的影响”的时候, 如果在普通的实验中, 由于二氧化氮和四氧化二氮的转变现象不是很明显, 只能发现加压使得混合气体的颜色变淡, 而不能明显地发现其颜色在慢慢地变淡, 这给学生对课本上关于颜色变淡的理解造成了很大的困扰。如果利用多媒体模拟实验, 有意识地将气体的颜色突出, 增强颜色的递变性, 让学生能够看清实验现象的全过程, 实验和课本内容相吻合, 使得学生对课本的知识能够轻而易举地理解。计算机还能模拟出一些因为错误的实验操作造成对人生、财产安全的影响的实验, 从而使学生能通过计算机模拟实验这个平台对错误的实验操作引起极大地重视。如在进行乙酸乙酯制取的实验时, 将乙醇倒入到硫酸中如果不加碎瓷片会使浓硫酸飞溅出来的模拟实验, 让学生印象更加深刻。

4. 信息技术催化下加快了高中化学教学和其他学科渗透的步伐

信息技术加快了各学科之间的联系和学科之间的渗透, 在高中化学的教学中, 也要将教材内容和各个学科知识相互联系, 与社会热点问题相结合。加快高中化学教学和其他学科之间的联系可以使得学生更易理解和吸收课堂知识, 全面提高学生的学习能力。使得学生的知识系统化、网络化。

浅谈信息技术与化学课程的整合 篇5

一、信息技术与化学课程整合的优势

信息技术与化学课程的整合, 是将信息技术融入到化学教学的有机整体中。信息技术作为一种工具、一种手段, 可以使各种教学资源、各个教学要素和教学环节, 经过整理、组合, 相互融合, 达到整体优化, 从而提高教与学的效率。根据化学学科的特点, 结合多年的教学实践, 笔者认为利用信息技术进行整合教学, 具有如下明显的优势:

1. 利用网络, 面向全体

网络教学, 是现在教学中得到普遍认可的一种教学手段, 因为它可以扩大学生的知识面, 增加信息的获取量, 是任何一种教学手段都无法相比的。如:香烟和毒品都离学生的生活并不遥远, 初中生的思想正处于动荡时期, 对于一些诱惑还难辩是非, 必须要让他们了解毒品的危害, 有意识的抵制毒品。因此讲《远离有毒物质》这节课时, 笔者设计了一节网络课程, 主要引导学生根据需要自主上网查询香烟的危害、毒品的危害, 重金属盐中毒有哪些急救方式等等内容, 全体学生都能积极参与其中, 获得了大量的信息, 然后相互交流, 相互学习, 在参与的过程中学生的知识面得到了扩展, 能力与价值得到了体现, 这与以往的教学有着本质的区别, 通过网络自主学习, 教师无需太多的语言, 学生自然而然地就会领会其内涵, 从而自觉的抵制毒品、远离有毒物质, 事半功倍, 效果理想。这也让笔者领悟到每一位学生内心深处都是积极向善的, 都是青春的花朵。

2. 激活思维, 提高素质

创造性思维是智力的核心, 教师可以运用信息技术的优势, 训练学生的创造性思维, 从而提高学生的科学素质。

利用多媒体演示让学生发现并提出问题, 并为学生解决问题铺设思维的台阶, 让学生的思维沿着这一台阶由“简单的已知”迈向“复杂的未知”, 教师可以引导学生将注意力集中到动态的思维过程上来, 让学生变被动为主动探索的过程, 增强分析和解决问题的能力。如:质量守恒定律是初中化学中非常重要的一个内容, 在教学过程中, 针对这个内容, 我首先利用多媒体展示质量守恒定律的发现史, 让学生感受到任何一项科学发明都不是一帆风顺的。然后让学生跟随科学家的足迹, 通过实验进行探究, 结果结论一致。此时学生的思维自然地就迁移到为什么化学反应前后质量守恒?笔者顺势引导学生对化学反应前后质量守恒的原因进行猜想。此时学生的思维活动非常集中、活跃, 采用不同的方式、从不同的角度充分发挥其想象力, 学生在这一系列的思维过程中, 积极参与, 纷纷展示了自己的“作品”, 然后笔者又利用多媒体从微观角度形象地展示出质量守恒定律的实质, 学生根据多媒体展示对自己的猜想找出优点与不足, 在比较的过程中, 学生的思维容量是很大的, 分析能力在思维的过程中得到逐步的提高, 个性得到充分展示, 素质不断的得以提高。

3. 宏观现象, 微观解释

化学学科独特的思维方式是注重宏观与微观的联系。而微观世界又很抽象, 难以想象和理解。利用信息技术能化抽象为具体, 使微观世界宏观化, 便于学生理解, 减轻学生的负担, 提高学生学习兴趣, 突破难点, 增加课堂容量。

例如:在讲到分子、原子方面的知识时, 由于这部分知识是化学学习的重点内容, 也是学生难以接受的重点知识。同时由于原子、分子, 极其微小, 肉眼无法直接观察, 通过语言描述, 往往使学生难以理解。通过信息技术, 可以模拟放大显示其微观结构, 微观的变化过程等等, 学生在掌握了这些微观知识的基础上, 再来学习化学变化的微观本质, 就有水到渠成的感觉, 另外化学反应是动态的, 其发生、发展的过程很难利用通常的教学手段向学生展示, 如水的分解与合成这部分知识, 通过信息技术可以逼真地模拟出化学反应的微观动态过程, 揭示化学反应的原理, 这种动感化表现手段, 使学生看得明白, 理解得透彻, 优化了教学过程, 同时激发学生的科学探索兴趣, 兴趣是最好的老师。

信息技术的作用在于使课堂教学“如虎添翼”, 但是如果应用不当, 会转为劣势。可能会使学生只关注结果而淹没了思维的过程, 所以信息技术要用在那些没有了它就难以进行或不用它效果就不好的教与学的活动中才能避免使用上存在的误区。

二、信息技术与化学课程整合的误区

1. 模拟实验无法替代实验操作

任何一门自然科学, 都是以实验为基础的, 无论信息技术发展到何等程度, 都无法取代实验在自然科学教学中的基础地位。首先在趣味性上, 信息技术无法替代科学实验。科学实验往往伴随着发光、发热、颜色及形态的变化, 有时甚至是爆炸等极端现象, 在完成教学的同时, 也增强了课堂的趣味性, 提高了学生的学习兴趣和课堂效率。许多学生喜爱上化学课的原因, 就是因为在化学课堂上经常会有各种各样的实验, 如果简单地用影片似的课件演示替代实验, 其趣味性必将荡然无存。其次在能力培养上, 信息技术无法替代科学实验。实验教学是培养学生探究能力, 提高学生科学探索精神的最有效途径。

2. 屏幕无法完全取代传统板书

传统板书的某些作用是屏幕无法替代的。因为板书过程往往是老师思维过程的再现, 是一节课的核心, 对学生具有一定的启迪和示范作用;如分析、推理过程、方程式的配平, 在黑板上板书比用多媒体演示效果好。一节课的重点、难点、主干知识也要提纲式地板书在黑板上, 学生对整堂课的脉络才有一个整体的认识。若整个过程用屏幕来替代, 就难以展现教师教、学生学的思维过程, 教学的效果也就大打折扣了。

所以信息技术与化学课程整合, 不是简单地把信息技术仅仅作为辅助教师教学的演示工具, 而是要实现信息技术与学科教学的“融合”。它要求突出作为整合主动因素的人的地位, 并且真正实现人与物、网络虚拟世界与现实世界之间的融合。

化学信息学论文改 篇6

关键词：土地质量,地球化学,评估,信息系统

1 系统总体分析

1.1 建设目标

土地质量地球化学评估信息系统是以土地、地球化学、软件工程、系统工程、数理统计等相关知识理论为指导, 以《土地质量地球化学评估技术要求》为准则, 以建立土地质量地球化学评估数据库为基础, 以开展土地质量地球化学评估为主线, 以实现土地质量的分等定级和统计为目标, 利用大型空间数据库、地理信息系统、网络技术等多种现代信息技术, 包含数据预处理、评估指标筛选、指标权重赋值、各种计算模型等功能模块在内的的信息系统。

1.2 系统结构

土地质量地球化学评估信息系统基于客户端/服务器模式, 整个系统共分为3层, 分别是表现层、业务逻辑层和数据库层, 整个系统结构如图1所示。

1.2.1 表现层

表现层直接面向客户, 提供空间数据表示和信息可视化功能, 运行于Windows系列操作系统, 连接到业务层, 业务层再与数据服务层连接, 获取或更新数据库中的数据, 构成3层结构。

1.2.2 业务逻辑层

业务逻辑层主要提供各种计算分析服务和各种基础支撑服务, 包括地统计、多元统计分析、层次分析、各种参数计算、隶属度划分等功能服务。

1.2.3 数据层

数据层由空间数据库引擎和大型关系型数据库构成, 主要用于管理维护所有系统相关数据, 建立并维护空间、非空间索引。数据服务层存储和管理以下类型的空间数据:矢量数据、栅格数据、遥感影像数据、元数据等。

2 核心功能模块分析

2.1 数据预处理

参与土地质量地球化学评估的数据都必须符合正态分布, 该功能模块主要是用于不服从正态分布或对数正态分布的数据, 进行平均值±3倍离差剔除异常数据, 直至服从正态分布或对数正态分布, 同时按照等距法或累积频率曲线法对数据进行5级划分, 根据特定元素的分级情况, 判定其在土壤中的丰缺程度。

2.2 元素丰缺程度评价

该功能模块主要用于对表层土壤N、P、K、Ca、Mg、S等必需大量元素和表层土壤Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Cl等必需微量元素, 以及表层土壤Si、Co、Ni、Na等有益元素的丰缺程度进行评价。

2.3 环境质量特征分析

该功能模块主要用于对表层土壤As、Cr、Cd、Pb、Ni、Hg等有害重金属元素和表层土壤F、I、Se等健康元素, 以及表层土壤六六六 (HCH) 、滴滴涕 (DDT) 等有机污染物的地球化学特征中的环境质量特征进行分析。

2.4 元素空间变异特征分析

元素空间变异特征分析是整个系统的核心功能模块。该功能模块主要用于对表层土壤中的必需大量元素、必需微量元素有益元素有害元素健康元素以及有机污染物的空间变异特征进行分析, 包括两大功能点:半方差函数计算及半方差图拟合。

2.5 评价指标筛选和权重赋值

该功能模块主要是采用专家经验、多元统计分析和半方差函数计算的方法, 以自动形成或人机交互方式, 对影响土地质量地球化学内部因素和外部因素进行评估指标的筛选, 然后依据不同类型的评估指标权重赋值原则, 对土地质量具有相同重要性的评估指标进行影响程度的两两比较, 从而获得指标权重值。该功能模块支持经验法和层次分析法两种指标权重赋值方式。

2.6 评估指标隶属度函数计算

土地质量地球化学评估指标采用峰值型、戒上型、戒下型3种模型进行隶属度值计算。采用戒上型计算土壤有机质、氮、磷、钾、阳离子交换量及有益元素含量的隶属度;采用戒下型砷、镉等有害元素和有机污染物 (包括土壤、水体、大气和农作物) 隶属度;采用峰值型函数土壤酸碱度、质地和健康指标的隶属度。

2.7 土地质量内部因素分等模块

依据土地肥力综合参数 (P肥综) 和土地环境健康综合参数 (P环综) 分别对土壤肥力和土地环境健康等级进行3等分。通过评估网格各评估指标的实测值进行权重和隶属度计算, 获得土地肥力和土壤环境健康地球化学综合指数。根据叠置土壤肥力分等和土壤环境分等的划分结果, 对评估图斑进行土地质量地球化学分等。

2.8 土地质量外部因素分等模块

将土地质量外部因素经过评估指标筛选、权重赋值、隶属函数值计算、综合参数计算等过程, 依据每级对应的综合参数值, 将大气质量、灌溉水质量等影响土地质量外部因素的质量等级分为3级。

2.9 土地地球化学质量等级辅助校正

以土地质量地球化学等级为基础, 根据土地的地质背景耕层厚度障碍层深度坡度坡向等土地质量的物理指标和生物指标, 实现初步划定的分级检验。依据实地校核与专家评议的结果, 辅助土地级别界线修订, 并结合专家库, 最终确定土地质量的地球化学级别。

2.1 0 土地质量地球化学统计

在不同比例尺的网格化土地质量地球化学等级色块图上, 叠加相应比例尺的土壤类型或土地利用类型图层, 根据叠置结果, 分别统计出不同土壤类型和不同土地利用类型的土地质量地球化学等级的面积和所占比例。

3 结束语

开展土地质量地球化学评估是一项涉及数据多、计算强度大、质量要求高的专业性工作。由于缺少专业化的信息系统工具的支撑, 以前完成该项工作是一项费时费力、结果无法得到有效保证的事情。本文从用户需求出发, 找出问题, 依据规范, 开展分析, 结合当前主流成熟的信息技术, 开展土地质量地球化学评估信息系统设计初探, 包括系统总体设计和核心功能模块设计, 为推进我国土地质量地球化学评估信息系统的研究开发及应用推广做贡献。

参考文献

[1]奚小环.生态地球化学与生态地球化学评价[J].物探与化探, 2004 (1) .

[2]奚小环.土壤污染地球化学标准及等级划分问题讨论[J].物探与化探, 2006 (6) .

[3]夏家淇, 骆永明.我国土壤环境质量研究几个值得探讨的问题[J].生态与农村环境学报, 2007 (1) .

[4]夏家淇, 骆永明.关于土壤污染的概念和3类评价指标的探讨[J].生态与农村环境学报, 2006 (1) .