时间:2023-06-12 14:46:45
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇科学学科质量分析,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

大家下午好!
时光荏苒,半学期在我们不知不觉中过去了。期中考试也已顺利结束。今天,我们全体师生冒着严寒隆重聚会,表彰那些在前一阶段学习生活中涌现出来的勤奋好学、成绩优异的学生。借此机会,我向为同学们的成长、进步而勤奋耕耘、默默奉献的老师们表示衷心感谢!向品学兼优的学生们表示热烈的祝贺!
在前半学期里,我们坚持以教学为中心,认真贯彻了“抓落实,抓细节,抓课堂教学效益”的教学指导思想,深入实施精细化管理,强化教学常规管理的力度,力破甲型流感对我们教育教学的影响,切实提高了教育教学质量。
在这半学期里,我们的老师,刻苦钻研,努力提高业务水平,以教书育人为已任,全身心的关爱每一个学生,耐心施教,诲人不倦,用自己的真功夫,换取了同学们的高效率。我们的每一位同学,认真上课,细心完成作业,大幅度的提高能力,使自己每天都有新的进步。
在前半学期里,我们进行了两次考试,进行了两次教学质量分析。通过考试,督促我们的老师向课堂要质量,向每一位同学要成绩。备好课,上好课,批改好布置的每一次作业。经过质量分析,让我们的老师,查找自身教学上存在的问题,探讨大幅度提高质量的途径和方法。通过考试,我们大多数同学学习上都有了很大的进步,能力上有了大幅度的提高。涌现出了一批学习突出、成绩优秀的学习标兵.学习优秀的学生,及品学兼优的文明中学生。
在前半学期里,我们举行了第三届校园文化体育艺术节,在这盛大的节日里,既展示了同学们各方面的能力和才华,还活跃了我们的校园生活。
我们高兴地看到:我们的校风、班风、学风,既稳定又充满竞争的活力,绝大多数同学的精神面貌焕然一新,学习成绩呈现上升势头。我们举行期中总结表彰大会,就是要让我们的老师,我们的同学,看到前半学期的成绩,激励同学们发扬成绩,争取更大进步!
老师们、同学们,期中考试结束了,前半学期取得的成绩是有目共睹,但成绩随着期中考试的结束,也已成为过去,我们又开始了新的征程,在我们走向明天的时刻,我要告诉同学们:
一、正确对待成绩
成绩的取得是可喜可贺的,成绩是我们用辛勤的汗水换来的。如何正确对待已经取得的成绩对我们今后的发展有着举足轻重的影响。我们应该明白:山外有山,在我们周边,与我们形成竞争态势的学校有多所,竞争还很激烈。应该明白,我们取得的成绩与我们的奋斗目标相比,还微不足道。为此,我们不能沾沾自喜,不能做井底之蛙。我们应该有滴水穿石的精神,有百尽竿头更进一步的决心,有会当凌绝顶,一览众山小的气魄!只有这样,我们才会不断进步,创造新的成绩!
二、清醒认识自身的不足
我们能够,也必须看到,发展是不平衡的。年级与年级、班与班,学科与学科,人与人之间存在一定差距。在我们同学中厌学者有之,耽于玩乐者有之,学习缺乏恒心者有之,医治这类现象的最好办法,一是立志,二是有恒。
三、踏实迎战未来
古人言:“春种一粒粟,秋收万颗籽”,要有更好的成绩,我们必须踏实学习。学习首先是要态度,态度决定一切,什么态度最重要?一是谦虚,知之为知之,不知为不知,对于不懂的东西,要老老实实地向老师请教,向优于自己的同学请教。二是勤,勤成补拙。其次是要有科学的方法。一名优秀的学生,总是以课堂为中心,努力做好预习和复习,这是科学学习方法的核心,课堂听课是最重要的,聪明的学生在课堂的注意力总是非常集中,课堂上就把存在的问题解决了,课后可以思考一些有助提高层次的问题。预习可以节省时间,提高听课水平和学习效率,可以培养自学能力,形成学习的良性循环。复习可以巩固所学知识,加深理解,“温故而知新”,使掌握的知识完整化、条理化,更能举一反三,有新的发现。
老师们,同学们,行动起来吧!尽管在我们前进的路上会出现许许多多的困难,但只要我们上下一条心,师生同努力,任何困难都将被我们踩在脚下!
最后,我希望大家借期中考试的东风,认真总结经验教训,发扬成绩,克服缺点,争创佳绩!
[关键词]近红外;过程分析技术;模型评价;准确性轮廓;质量源于设计
Real-time detection of quality of Chinese materia medica:
strategy of NIR model evaluation
WU Zhi-sheng1,2,3, SHI Xin-yuan1,3*, XU Bing1,2, DAI Xing-xing1,3, QIAO Yan-jiang1,3*
(1.Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100102, China;
2. State Key Laboratory of Dao-di Herbs, National Resource Center for Chinese Materia Medica,
China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100700, China;
3. Key Laboratory of Traditional Chinese Medicine-Information Engineering of State Administration of Traditional
Chinese Medicine, Beijing 100102, China)
[Abstract]The definition of critical quality attributes of Chinese materia medica (CMM) was put forward based on the top-level design concept. Nowadays, coupled with the development of rapid analytical science, rapid assessment of critical quality attributes of CMM was firstly carried out, which was the secondary discipline branch of CMM. Taking near infrared (NIR) spectroscopy as an example, which is a rapid analytical technology in pharmaceutical process over the past decade, systematic review is the chemometric parameters in NIR model evaluation. According to the characteristics of complexity of CMM and trace components analysis, a multi-source information fusion strategy of NIR model was developed for assessment of critical quality attributes of CMM. The strategy has provided guideline for NIR reliable analysis in critical quality attributes of CMM.
[Key words]near infrared; process analytical technology; model evaluation; accuracy profile; quality by design
doi:10.4268/cjcmm20151417
2010年10月9日,国家工业和信息化部、卫生部和国家食品药品监督管理局3部门联合印发了《关于加快医药行业结构调整的指导意见》,其主要任务之一就是调整中药产业技术结构,根据中药特点,以药物效用最大化、安全风险最小化为目标,加快现代技术在中药生产中的应用,推广先进的提取、分离、纯化、浓缩、干燥、制剂和过程质量控制技术。
在这样的大环境和中药生产自动化程度不断提高的大背景下,实施中药制药过程快速分析技术是中药分析学研究的重要内容。基于“顶层设计”这一系统工程学的理念,中药制药过程分析从中药生产全局出发,对生产的各个过程单元、要素进行统筹考虑和系统设计,最终实现中药质量安全、有效、稳定和可控。中药制药过程分析是由中药学、化学、数学、管理学、信息学和自动化控制等多学科交叉渗透而形成的一个崭新的研究领域[1]。
中药制药过程分析立足于生产过程的关键工艺参数、关键质量属性等进行实时快速测量,并对生产过程进行反馈和优化控制。因此,快速准确获取中药关键质量属性信息是实现过程分析与控制的基础,更是解决中药制药过程质量分析的关键技术问题。
1中药关键质量属性的提出
中药制药过程是指从原料药到生产过程共性关键环节,包括提取、浓缩、醇沉、收醇、配液、干燥、制粒、混合、压片、包衣到成品一系列的工艺单元。以清开灵注射液工艺单元为例说明制剂共性环节,见图1。在中药工业生产中,制药过程可以由一系列工艺单元以各种串行、并行或混合的方式构成。无论是整条制药生产链还是单一的制剂工艺单元都可以最终抽象出一些关键的变量元素。
当前,中药生产企业的生产方式多为分批生产,各工艺单元物料的投放及环节间物料运转多为人工操作,生产过程未进行或仅对少数关键环节的中间体采用离线方式进行过程质量检测,无法及时获取中间体及工艺过程的质量信息,整个生产过程尚未形成完整和规范的过程快速质量控制体系[2]。
2007年,人用药品注册技术规范国际协调会议(international conference on harmonization of technical requirements for registration of pharmaceuticals for human use,ICH)Q8中提出了“质量源于设计(quality by design,QbD)”的理念,将药品质量控制模式前移到生产过程,从设计的层次建立药品从原料、中间过程、成品的质量风险管理和预警方案,达到生产过程的目标一致、管理协调、结构统一及生产规范化。QbD研究方法提出了关键质量属性(critical quality attribute,CQA)和关键工艺参数(critical process parameter,CPP)。经过团队多年研究总结凝练,中药关键质量属性和中药关键工艺参数的定义如下。
中药关键质量属性:中药产品质量具有合适的限度或范围的物理、化学、生物性质特征。
中药关键工艺参数:中药生产工艺中影响中药关键质量属性,需进行重点监测或控制的变量。
中药关键质量属性和中药关键工艺参数的共同特性是均具有“关键性”。中药关键质量属性用以描述药材、赋形剂、中间体和产品的关键性质,如中药原料或中间体的纯度、浓度、相对密度、制剂的剂量等,这些性质应与中药制剂应用于患者的安全性和有效性相关。中药关键工艺参数是所有中药工艺参数中对产品质量产生影响的关键参数,不同中药工艺环节有不同的中药关键工艺参数,如中药工艺中乙醇沉淀过程的关键工艺参数为加醇速度和转速等[3]。
目前,随着中药生产自动化程度的提高,我国的大中型中药制药企业中已经实现过程的连续化、管道化、关键工艺参数的原位在线化。然而,中药关键质量属性的在线分析与控制尚处于探索阶段。作者认为,中药制药过程分析应首先重点通过化学分析、物理分析、微生物分析、数学分析及风险分析等多源信息融合方式对中药关键质量属性进行快速评价,明析共性工艺单元的过程质量信息,揭示生产全过程的关键质量指标传递规律,逐步实现基于质量风险最小的中药全程分析与优化控制。
2快速分析科学的发展
2004年美国食品药品管理局(Food and Drug Administration,FDA)以指导文件的形式向所有制药企业发出了通知,支持将过程分析技术(process analytical technology,PAT) 作为现行生产质量管理规范 (cGMP) 更广泛的开创性组成部分。FDA把PAT定义成一个质量系统,包括设计、分析和控制加工制造过程,并通过对原料、中间产品的关键品质和性能特征的过程监测,从而确保最终产品的质量[4]。近年来,分析化学学科飞速的发展,从静态分析到快速动态分析,从破坏试样分析到无损分析,从离线分析到在线分析等。其中,过程分析化学(process analytical chemistry,PAC) 的快速发展,极大地推动了快速分析技术的研究和应用。美国化学会旗下顶级期刊《分析化学》 (Analytical Chemistry) 在1993―2011年9次系统综述了快速分析技术和方法的进展[5-13]。这一学术思想的提出引起了学术界同行、跨国制药公司、仪器仪表跨国企业等更加关注快速分析领域。
快速分析技术指从传统量测技术发展到能提供实时或接近实时量测的过程分析技术。在线色谱、光谱波谱学和成像技术等是快速分析科学的学科基础。在所有的快速分析技术中,红外光谱(infrared spectroscopy)(包括近红外,near-infrared,NIR)及成像技术(imaging)、激光诱导击穿光谱(laser induced breakdown spectroscopy)、太赫兹光谱(terahertz spectroscopy)、超声波成像 (ultrasonic imaging)、拉曼光谱及拉曼成像(Raman spectroscopy and Raman imaging) 和磁共振成像(magnetic resonance imaging)成为快速分析科学中活跃的研究技术领域。
从快速分析技术角度来看,光谱类仪器是快速分析技术中一个重要分支,尤其是近红外光谱技术。当然需要指出的PAT不能简单视作近红外技术,近红外技术也不能直接等同于PAT。近红外光谱是近10年来突出的中药制药过程关键质量属性快速分析技术。它属于分子振动光谱,是有机物分子中C-H,N-H,O-H等含氢基团的倍频与合频吸收。NIR满足了制药过程分析技术快速、无损、可靠、简便的要求,作为制药过程质量分析技术具有优越性。
3中药关键质量属性的快速评价
然而,NIR 技术作为一门间接测量技术,必须把光谱与化学量测结果关联起来,通过建立数学定量模型才能完成对待测成分的快速评价。作者经过多年的研究,总结出一套基于中药关键质量属性的NIR快速评价流程图,见图2[1]。本文着重介绍中药过程关键质量属性快速评价中NIR模型评价方略(虚线方框所示)。
3.1中药关键质量属性中常用化学计量指示参数的NIR模型评价
2003 年,NIR技术首次报道应用于中药制药过程质量控制领域。国内学者基于常用化学计量指示参数,建立了系列中药制剂生产过程质量属性的NIR快速评价方法。
程翼宇教授和瞿海斌教授创新团队以NIR为技术工具,分别对提取(水提、醇提和渗漉)、浓缩、醇沉、精制纯化(硅胶柱色谱和大孔树脂纯化)、混合和包衣等关键工艺过程和制剂成品进行了快速分析,主要完成了山西振东的复方苦参注射液、上海凯宝的痰热清注射液和正大青春宝的丹参注射液等生产过程快速质量评价,建立了偏最小二乘回归、最小二乘-支持向量回归和径向基神经网络等NIR定量模型[14-15]。
罗国安教授创新团队应用NIR光谱法,开展了提取、混合、柱色谱等生产过程在线质量分析,完成了吉林敖东的安神口服液、上海绿谷的丹参多酚酸盐、河北神威的清开灵注射液等生产过程快速质量评价体系[16-17]。
作者创新团队在国内较早提出基于NIR技术及信息技术的中药生产过程分析研究思路,2003 年获得了北京市科委首批立项重大项目“清开灵注射剂在线质量控制研究”和“乳块消片生产过程质量控制体系的研究与建立”。通过北京市科委重大项目和“十一五”、“十二五”国家重大新药创制等若干课题研究,完成了北京同仁堂的安宫牛黄丸、山西亚宝的清开灵注射液和乳块消片NIR快速质量评价,构建了从生产原料药、生产过程共性关键环节到成品一系列的快速质量评价体系[18-19]。
国内其他学者也纷纷投入中药制药过程领域,借助NIR技术快速评价中药制剂产品质量。武卫红对提取过程中间体建立了NIR快速定量分析方法[20]。倪立军建立丹参水提过程在线NIR分析方法[21]。张延莹对白芍醇提过程进行了初步的NIR质量控制研究[22]。聂黎行对乌鸡白凤丸的生产过程中间体,建立总氨基酸、芍药苷和水分NIR定量模型[23]。其他基于常用化学计量指示参数的中药过程关键质量属性的NIR模型评价文献见表1。
综上,NIR分析信号和中药有效成分之间不存在一一对应关系。NIR定量分析须借助化学计量学手段建立模型,并采用指示参数作为指标评价模型。总结10年来,国内外中药NIR文献,所采用的NIR定量模型评价指标主要有root mean square error of calibration (RMSEC),root mean square error of prediction (RMSEP),determination coefficient (R2) 和Bias 等常用化学计量学指示参数。
然而,丹麦哥本哈根大学的J Mantanus 研究团队[38-39]以及作者的研究成果均指明仅化学计量学指示参数作为NIR模型评价存在一定局限性[40-42],即常规化学计量学指示参数是仅适用于常量组分分析而非微量组分分析的近红外模型评价指标。
3.2中药关键质量属性中多元信息融合的NIR模型评价
基于以上论述,作者在以往工作基础上,提出了多源信息融合的中药近红外模型评价方法。多源信息融合包含了分析方法中的准确性、精密度、风险性、线性、定量限、检测限、不确定性和灵敏性信息的融合,将其引入到NIR模型评价中,有助于建立更为准确、灵敏和可靠的NIR 模型评价方法。
3.2.1中药关键质量属性中准确性轮廓的NIR评价模型比利时列日大学P Hubert 团队,基于总误差分析理论,引入人用药品注册技术规范国际协调会议和美国食品和药物管理局认可的分析方法验证(准确性轮廓,accuracy profile),评价了西药体系中NIR偏最小二乘(partial least squares,PLS)回归定量模型,最终给出了NIR定量模型评价参数包括准确性、精密度、范围、风险性、重复性、不确定性[38-39]。
借鉴P Hubert 团队研究的思路,作者前期也提出了一系列定量模型评价方法。例如:基于总误差理念(total error concept)的NIR多模型评价;基于准确性轮廓的中药微量组分的NIR定量模型评价,并运用于金银花水提醇沉工艺绿原酸成分快速NIR定量模型评价[43]。
3.2.2中药关键质量属性中多变量检测限和多变量定量限的NIR模型评价人用药品注册技术规范国际协调会、国际纯粹与应用化学联合会(International Union of Pure and Applied Chemistry,IUPAC) 和国际标准化组织( International Organization for Standardization,ISO)等机构仅提供单变量检测限和单变量定量限标准方法。多变量检测限(MDL)和多变量定量限(MQL)的方法研究仍是一个国际性关注的课题[44]。
关于多变量检测限和多变量定量限研究,Marcel Blanco开展了不同光谱预处理的NIR多变量检测限和多变量定量限研究,结果指出光谱经过正交信号校正,NIR光谱多变量检测限可达到20 ppm[45]。Miren Ostra 采用改进单变量检测限方程的方法,引入了假阳性误差和假阴性误差,提出一种多变量检测限和多变量定量限的计算方法[46]。最近,Manel Alcala采用Marcel Blanco提出的多变量检测限和多变量定量限计算公式,研究了西药体系中不同组分浓度范围的样本集对NIR光谱多变量检测限和多变量定量限的影响,结果表明了样本集组分浓度范围越小,NIR光谱多变量检测限和多变量定量限越低[47]。
作者的研究工作改进了Marcel Blanco的多变量检测限和多变量定量限计算方程[48-50],并应用于金银花提取过程在线NIR偏最小二乘定量模型中,为中药NIR定量模型评价的研究提供了坚实方法学基础。
3.2.3中药关键质量属性中新指示参数的NIR模型评价常用化学计量学指示参数选择包括R2,RMSEC,RMSECV 及RMSEP 等[51-58]。新化学计量学指示参数选择包括相对分析误差RPD (RPD=SD/SEP)、四分位相对预测误差RPIQ和期望指数DI。RPIQ 由Veronique Bellon-Maurel 提出,主要考虑数据四分位点分布(Q1为25%样本位点值,Q2为中位值,Q3为75%样本位点值)。四分位间距(interquartile distance , IQ)给出了在中位值周围50%的数据量,故采用IQ代替SD(标准差),产生了一种新的化学计量学指示参数。
作者前期以金银花浓缩液乙醇沉淀中间体为载体,采用含量范围窄(最低定量限两侧,0.1%~0.3%)的样本集,运用RPIQ参数作为低含量样本集近红外定量模型评价参数更具有准确性[43]。同时,作者提出了基于分布式RMSEP的DI参数的NIR模型评价,采用清开灵注射液生产中水牛角水解过程的关键质量属性快速评价,包括了Asp, Glu, Ser, Gly, Ala, Pro, Tyr, Val, Leu, Phe, Trp,Lys 12种氨基酸的质量属性快速评价,解决了中药多指标的NIR模型评价要求[49]。
4应用举例
以3个批次的银黄口服液黄芩苷含量快速分析为例(数据来自文献[59],版权属于Talanta),说明准确性轮廓方法评价近红外模型的优点。
采用PLS,iPLS,BiPLS,mwPLS 建立NIR模型,运用化学计量学指示参数评价模型。iPLS 模型的RMSEP和R2分别为261.66 mg・L-1,0.976 0;BiPLS 模型的RMSEP和R2分别为122.63 mg・L-1,0.994 7,见图3。以RMSEP 和R2参数为评价指标,结果表明,BiPLS 模型性能最优,而iPLS 模型性能最差。采用RPIQ 作为模型评价参数,mwPLS 模型的RPIQ为34.8,而BiPLS 模型的RPIQ为33.2,说明了mwPLS 模型性能优于BiPLS 模型性能;PLS 模型的RPIQ为22.1,而iPLS 模型的RPIQ 为27.1,PLS 模型的RPIQ 值小于iPLS 模型的RPIQ 值,说明了4种模型中PLS 模型性能最差。以上2类参数评价结果不一致,说明化学计量学指示参数不能完全评价NIR模型的性能。
采用准确性轮廓方法评价中药近红外模型。准确性轮廓方法在95% β-期望容差区间,10%容许极限,5%风险约束条件下,验证PLS,iPLS,BiPLS,mwPLS 4种模型,结果见图4。PLS模型在1~4 g・L-1水平,95%β-期望容差区间线逐渐移出容许极限线,交汇点在3.81 g・L-1。1.5,2.5,4.5 g・L-1中的部分样本预测相对误差跳出容许极限线。iPLS 模型中,95%β-期望容差区间线在4.34 g・L-1处移出容许极限线。全部1 g・L-1水平样本和大部分3.5 g・L-1水平样本的预测相对误差跳出容许极限线(图4b)。BiPLS 模型中,95%β-期望容差区间线在3.37 g・L-1处移出容许极限线。此外,半数以上1.5 g・L-1水平的样本预测相对误差跳出容许极限线(图4c)。而mwPLS 模型中,95%β-期望容差区间线在2.08 g・L-1处移出容许极限线,仅有几个1 g・L-1水平的样品预测相对误差跳出容许极限线(图4d)。以上结果表明,mwPLS 模型性能最优,而iPLS 模型性能最差。准确性轮廓方法作为新的中药近红外模型评价策略,将为中药领域近红外分析技术的应用提供了有力的方法学指导。
5结语与展望
随着中药分析学学科内涵和外延的丰富,以及对中药过程分析认识的深入,中药过程分析学已成为中药分析学项下重要分支。此外,快速分析科学学科的发展,人们已经逐步意识到快速检测技术的重要意义。作者经过多年的研究,总结提出了一个新的研究领域――中药关键质量属性快速评价。对于中药而言,近红外光谱技术是目前中药关键质量属性快速评价领域发展最快、应用最广、最受瞩目的技术之一。
近年来,几乎所有类型的近红外光谱分析技术都有用于中药过程分析的报道,特别在中药制药工业的应用研究日趋广泛。各个国家药品管理部门也相继出台了一系列与近红外应用相关的指导文件,如欧洲药典, 美国药典, 《中国药典》2010年版等。
然而,针对仅化学计量学指示参数作为中药NIR模型评价存在的局限性,本文较全面地综述了NIR 技术用于中药关键质量属性快速分析领域的模型评价方略。引导性提出了通过化学分析、物理分析、微生物分析、数学分析及风险分析等多源信息融合方式对中药关键质量属性进行NIR快速评价。形成的NIR模型评价方略为中药关键质量属性的快速评价,生产全过程的关键质量指标传递规律揭示,质量风险最小的中药全程分析与优化控制实现,提供了可靠性支撑。
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关键词:勘探钻孔;钻孔技术设计;操作规范
中图分类号:TD672文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)22-0052-02
地质勘探工程是根据一定的地质资料,通过一些具体的方法和步骤,将各个勘探工程布置到实地位置,并提出勘探工程的施工目的,任务和质量要求等,为施工技术设计提供地质资料。因此,在对一个矿床进行勘探时,当勘探工程的种类、总体布置形式和间距确定之后,还要分别对每一个勘探工程进行设计,才能进行施工。在对单个勘探工程进行设计时,应从勘探总体方案的全局出发,以达到预期地质目的为前提,同时也要考虑每个勘探工程的实际施工条件,特别是勘探坑道应尽量照顾到能为以后矿山开采所利用。
一、操作规范
工程地质钻孔是获取勘探成果资料的主要途径,它直接关系到地质资料的准确性、可靠性,影响到工程建设的质量和造价。工程地质钻孔技术要求按下列规定操作:
1.钻进深度、岩土分层深度的量测误差范围在0.05m以内。
2.非连续取芯钻进的回次进尺,对螺旋钻在1.0m以内,对岩心钻探应在2.0m以内,取芯钻进时软土层每回次进尺不宜大于2.0m,粉土每回次进尺不大于1.5m。每一个回次完成后,根据所采取岩芯的性状,确定是否进行标准贯人试验和采取原状试样。一般是一个回次完成后进行一次标准贯入试验和取一个原状土样。当土层中夹有大量粉质土或砂土时,应用标贯器采取土样,用于土层鉴别。
3.对鉴别地层天然湿度的钻孔,在地下水位以上应进行于钻。
4.岩芯钻探的岩芯采取率,对于一般岩石、软土应不低于80%,对于软质、破碎岩石应不低于65%。
施工过程中岩芯应按次序排放,每一回次应插放岩芯牌,注明起止深度,取样或标贯位置、编号、击数等,根据需要决定是否应装箱保存。钻孔主要记录包括钻探班报表、地质编录、整体或代表性部位岩性彩照。地质编录应由专业技术人员承担,记录应真实及时,按钻进回次逐段
二、勘探钻孔设计
在进行勘探钻孔设计之前,要根据矿区地形地质固、物化探成果及已施工的勘探工程等资料,结合成矿控制条件和矿体赋存规律,编制矿体理想剖面图。然后按下述方法和步骤对勘探钻孔进行设计:
(一)确定钻孔截穿矿体的位置
在矿体理想剖面团上,根据勘探对矿体追索和圈定的要求,以地表矿体出露位置或已施工的勘探工程截穿矿体的地置为起点,沿矿体倾斜方向布置,若矿体厚时沿矿体中心线;若矿体薄时,沿着矿体底板边界线;若矿体呈小透镜体成群分布在合矿带内,则沿着含矿带的下盘边界线;若有数个彼此平行,大小不等的矿体时,则以其中主要矿体为准;若有数个大小相近,彼此平行的矿体时,应以最下面一个矿体为堆,按所确定的勘探工程间距,自上而下的标定预定截穿的矿体的位置如图1、图2所示:
(二)钻孔类型的确定
对截穿矿体的钻孔要求是,尽可能使钻孔沿着矿体真厚度方向穿过。但由于各种原因很难做到这一点。一般最低要求是,钻孔在截穿矿体时,钻孔与矿体表面的夹角不得小于25°~30°,以防止钻孔沿矿体表面沿过。
勘探钻孔按钻进方向的不同,分为下述两种类型:
1.直孔:是沿着铅直方向钻进的钻孔。在勘探产状平缓的旷体时选用,矿体的倾角应小于30°~45°。
2.斜孔:是沿着与铅直方向呈一定角度钻进的钻孔。主要是在勘探倾角45°~60°的产状较陡的矿体时选用。在选用斜孔时,应注意的是开孔时钻孔倾角不能小于65°~90°,以免给施工造成困难,如图3所示:
在确定钻孔类型时,要根据钻孔截穿矿置的具体地质情况,充分考虑上述要求和施工条件,选出合理的钻孔类型。
(三)终孔深度(设计孔深)的确定
确定钻孔深度就是选择适当的钻孔位置,主要是根据地质要求来确定。在经过对矿体地质研究之后,有充分依据说明除截穿的矿体,不再有与其平行的盲矿体存在时,再继续钻进1~2米(一般不超过5~10米)便停止钻进(终孔)。如果不能肯定下部有无盲矿体,或对矿体与围岩无明显界线的细脉浸染状矿体,应根据具体情况继续向下钻进到适当的深度,以相邻勘探工程的资料或开采所能达到的深度来确定终孔位置。
(四)钻孔地表位置的确定
要确定钻孔地表位置,首先是将设计的钻孔标定在矿区地形地质图上,再由测量人员实测到与图上标定的位置相应的实际地点。具体作法如下:
1.在矿体理想剖面团上,根据选定的钻孔类型,确定在剖面图上的地表位置。如设计的是直孔,则由预定截穿矿体的位置,向上引铅直线,与剖面图上地形线的交点就是钻孔在剖面图上酌地表位置。如设计的是斜孔,则要考虑如何才能既满足钻孔截穿矿体时钻孔与矿体表面夹角的要求,又要满足开孔时钻孔倾角的要求。这是因为斜孔在钻进过程中随着钻进深度的增加,钻孔的倾角亦随之发生变化。影响发生孔斜的因素主要是地质特征和施工条件等。因此,不同矿区各有不同的变化规律。一般说来,斜孔每钻进100米,倾角变化2°~3°。在实际工作时就要求根据具体情况和实际钻进经验找出孔斜变化规律。再根据孔斜变化规律以预定截穿矿体的位置。开始远段向上反推投绘到地表,确定出钻孔在剖面图上的地表位置,开孔的方位角(一般情况下都与矿体倾向相反,或与剖面方位一致)和倾角。
2.将在剖面图上确定的钻孔地表位置,按其座标转绘到矿区地形地质图上。
3.测量人员根据矿区地形地质图上标定的钻孔位置,用测量仪器实测到相应的实际地点。之后,地质人员要会同钻探,安装人员等一起到现场调查,如果因地形地物障碍或因施工条件限制不能在原设计位置施工,可适当移位。移动的范围是根据矿床的复杂程度、储量级别的要求和编图比例尺来确定的,一般沿剖面线两边移动,但距离不能太大。
此外,还要根据推断深部地质情况,提出钻孔的技术要求。主要是编制钻孔理想往状图,钻孔理想柱状团上应反映钻孔钻进过程中截穿的岩、矿层的岩石、矿石的硬度等级,裂隙发育情况,见矿深度,浮土厚度及水文地质情况等。同时还要提出征钻进过程中的一些技术要求,如开孔方位角及倾角,开孔及终孔的直径,岩矿心采取率,钻孔弯曲度及方位角的允许范围、测量深度,孔深误差校正,筒易水文地质观测以及封孔等项要求。以提供占探技术人员编制施工设计中的技术措施和设备,并作为占孔完工后质量检查验收的依据。
各个勘探钻孔的设计并不是一次完成的,而是根据施工的顺序分期分批进行设计的。设计时应充分利用已完工的钻孔所提供的地质资料和物化探成果。尽量做到设计指示书的准确性。
三、技术远景
钻探工程随着科学技术与国民经济的发展,在探查、开采、施工三方面的应用领域日益扩大,并与许多尖端科学密切联系,如深海洋地底钻探、南极极地钻探、地壳科学深钻、月球表层钻探等,将钻探工程学科推向一个新高峰,将有可能对整个地学基础理论提出挑战性的认识,从而促使矿产、新能源、新材料以及地震、地质灾害防治等领域有重大突破。
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关键词:研讨;教学改革;工科教学
中图分类号:G642.4 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)33-0171-02
研讨式教学是为研究某一问题而在学生与任课教师、学生与学生之间共同讨论的一种学术交流形式,能充分发挥课堂教学中任课教师的潜能,激发学生强烈的学习兴趣,多角度、深层次的理解课堂教学内容。该教学模式由于能够启发学生创新性思维、提高学生发现问题、分析问题、解决问题的实践能力,因此在工科高校的教学过程中已经得到了广泛的应用。
一、研讨式教学概述
大学研讨课起源于德国,又译为习明纳教学模式,是一种具有教学和科研双重职能的课程教学模式。通过研讨式教学可以充分调动学生自主学习的积极性,提高独立分析问题和解决问题的能力,因而在许多西方国家倍受推崇,尤其是在德国,研讨式教学模式是普遍采用的一种重要教学模式。
中国矿业大学《2008版本科培养方案》试行开设研讨性课程,《失效分析》课程率先施行研讨性教学模式,至今已经连续六年开设《失效分析》课程。现以《失效分析》课程为例,探讨研讨式教学的组织形式、内容、优点,以便对工科教学中研讨性课程的开设提供借鉴。
二、研讨式教学在工科教学中的实施
(一)研讨式教学课程的选择
对于采用研讨式教学的课程,就其内容而言不但需要进行研讨,而且学生对研讨的内容应该有一定的了解;另外研讨性课程最好与生产实际关系密切,这样才能增加学生学习兴趣和发挥学生个人与团队的集体智慧。
工科专业课大多在大三或大四时开设,此时学生已经具备了一定的专业知识,可以对课程中的一些问题进行研讨。以材料科学与工程专业《失效分析》课程为例:一是这是一门综合性很强的课程,需要综合应用材料学科的知识解决问题;二是这是一门应用所学知识解决实际问题的应用性课程,所需要的理论知识在此之前几乎都已经学过,多数学生有较好的掌握;三是这门课程涉及的是实际问题,我们已经积累了相当多的实际问题和失效实物,任课教师具有丰富的失效分析经验,利于授课程中的研讨;最后“失效分析”过程具有很大的开放性、争论性,分析过程中可以充分发挥学生的思维。因此,我们将材料科学与工程专业课程中的《失效分析》课程设为专业选修课,采取研讨式教学模式取得了非常好的效果。
(二)研讨式教学的实施形式
在大学本科生中开展研究性教学和研究性学习,很重要的一个方式就是设置“研讨类”课程,形成教师引导、学生自主学习的有效机制。由于我们国家的学生在此前课程学习过程中没有形成研究性学习的习惯,很难在一门课程中使每一个学生很快进入状态,所以采取了分组讨论、专人讲解的方式。
每个教学班根据选课人数的不同分成若干组,每组5――7人,选定一个组长。具体分为三个阶段,引导阶段:任课教师提出研讨题目,组长组织学生讨论,讨论后由每个组推选一人作为主讲,其他同学补充,发表每个组讨论的意见或结果,任课教师根据每组讨论情况,进行引导,最终将问题圆满解决。互动阶段:任课教师提出研讨题目后,各组进行讨论,组和组之间可以质疑、再讨论,最终达成共识。提升阶段:根据任课教师介绍的内容,随着学生学习知识的深入,自己提出遇到的问题,经过各组内部与各组之间广泛的讨论,找到问题最终的解决方法。在学生研讨的过程中,教师可以参与讨论,给予启发,在讨论的基础上,教师进行总结。
《失效分析》课程研讨题目的设置也是由浅入深进行的,开始阶段研讨的题目由于比较简单,各组之间经过简单的讨论基本达到共识,此阶段主要是锻炼学生相互之间交流的能力。随着题目难度增加,学生需要去图书馆查阅相关参考书,课下自行组织讨论,给出各组讨论结果,各组之间在课堂上相互讨论,最终完成任课教师提出的题目。随着学生对研讨形式的掌握以及相关科研技能的熟悉,最终研讨题目要求学生根据查阅的相关资料,自行讨论后在课堂上各组之间讨论,确定各组的最终实验方案,根据试验方案在实验室进行试验,根据试验过程、表征方法及试验结果进行最终的论证。
通过这一过程,不但培养了学生的语言表达能力,还培养了学生实践操作能力,为学生毕业论文试验部分的完成打下了良好的基础。
(三)研讨式教学课程内容的安排
采用研讨式教学的课程在实施过程中并非在课堂上对所有内容进行讨论,而是根据课程内容对其进行不同的分类,进行不同形式的研讨和讲授,有必要时让学生走进实验室或生产现场进一步加深对所学知识的掌握。
根据《失效分析》课程内容,将课程主要分为三个部分,课堂讲授内容12学时,研讨内容14学时,试验内容6学时。
课堂讲授内容主要包括失效分析国内外的研究现状、失效分析方法、失效分析步骤和常见失效模式的介绍。具体的失效分析实例主要放在研讨内容中。
研讨内容主要分为三类:
1.课堂即席研讨。教师在讲解过程中,对于一些重要的知识点,及时提出问题进行研讨。如“失效分析”与“产品质量分析”。
2.部分内容的研讨,一个章节或一个失效模式结束后,进行针对性地集中研讨,如“材料致脆”断裂的不同断裂模式的断口特征,有其共同点和不同点,如何应用这些共同点和不同点对断裂模式进行有效判断等。
3.综合问题的实际解决过程的研讨。此次课程提供了实际生产过程中失效的两个零件,具有很好的代表性,而且是我们最近承担的科研项目的实物,学生可以结合实物进一步讨论分析。
《失效分析》课程试验的目的,不仅在于加深学生对基本理论的理解,还在于培养学生解决问题的实际能力。因此开设的第一个试验为《失效分析故障的建树与应用》,采用手工分析和计算机绘制故障树图的方式完成试验,让学生认识机械零件失效过程中的各种影响因素,对零件失效原因的多样性有一个正确认识;第二个试验为《失效零件的宏观分析》,通过实际失效件及其断口的宏观分析,让学生对失效分析过程及失效零件有一个正确的认识,熟悉各种失效模式的宏观特征;第三个试验为《典型零件的失效分析》,采用各种试验方法,分析典型零件的失效原因,让学生对零件失效分析的认识进一步升华,能独立解决实际问题。通过这样的三个试验,让学生在学习过程中逐步建立对失效分析的认识、认知和升化的实验体系。
(四)研讨式教学课程的考核
研讨过程本身就是一种考核,但考虑到现在学生的学习习惯和整个大的氛围,没有把研讨成绩作为课程的最终成绩,而是把这一部分作为最终成绩中较重要的一部分。因此课程的考核主要包括平时研讨时的表现(40%)、试验报告(10%)和最后的试卷考核(50%)。试卷的题目是开放式的,不做规定答案,学生提出自己的观点和理由,根据学生的分析做出评价。这样的考核体系使学生不但重视课程最后的考核,也积极参与到平时的研讨过程中来,学生的出勤率得到保证。
三、实施研讨式教学的思考和建议
研讨课是一种符合时代要求培养创新性高层次人才很好的教学模式。《失效分析》研讨式教学是依托多种资源的一种现代化教学方式。开设研讨课不仅要求教师的教学理念、教学方式发生改变,而且学校也应同时改变教学管理模式,使学生能够自主地支配自己的学习。
(一)实施研讨式教学的效果
通过《失效分析》32学时的研讨式学习,大部分学生有了很大的进步,尤其是各个组的组长和主要的讲说人员,主要体现在:
1.研讨式的教学启动了学生自主学习的机制。大部分学生学习兴趣盎然,积极准备,讨论比较好;
2.研讨式的教学启发了学生研究的兴趣。在讨论过程中,有的学生能够对老师的见解提出不同的看法;
3.研讨式的教学方法锻炼了学生在技术讨论会议上发言的能力,锻炼了学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。
(二)在教学过程中也存在的问题
1.部分学生不主动,不积极(尤其是选课人数较多,超过50人时),必须点到了才发言,也反映出我们学生在这种场合下缺少应有的锻炼,开始时即使主动发言的学生也是声音很小,胆子较小,讨论氛围不活跃;
2.对于开卷考试学生不适应,以为开卷考试就是抄书,形不成自己的分析。
研讨课的特点就是学生和老师能充分研究问题,展开讨论,所以更适用于小班教学,根据六年的研讨式教学经验,学生人数应控制在15~30人之间,人数太少,学生之间不能够进行充分的讨论;学生太多,部分学生的积极性不能发挥,达不到预期的教学效果。同时研讨课要求学生具备一定的专业基础知识,所以一些面向高年级开设的专业课及专业选修课更适合此种教学模式。
作为一种全新的教学模式,《失效分析》研讨课具有“教师主导、学生主体、师生互动、问题驱动、能力为主”的特点,是对传统教学方式的根本改变,对增强学生兴趣,提高学生学习的主动性和积极性,培养学生的创新能力和综合素质具有非常重要的作用。本文针对《失效分析》课程提出的研讨式教学模式,论述了该教学模式实施的过程,总结了课程的教学效果,提出了研讨式教学过程中存在的问题,所提出的教学模式不仅适用与《失效分析》课程,对其他课程的教学也具有一定的参考意义。
参考文献: