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浅析物理学科与农业学科结合的探索与思考
作者:杨秀莲 吴兴纯 赵庆云  时间:2012/1/31 9:26:00  来源:论文天下论文网

  论文关键词:物理学科 农业学科 学科交叉 物理农业 人才培养

  论文摘 要:通过在农业科研中把物理学科知识与农业学科知识相结合的实践,探索物理学科与农业学科结合对农业可持续发展、农业人才培养等方面的有利作用。展望学科交叉对培养新世纪具有全新知识结构人才的广阔前景,推动物理农业的稳步发展,充分发挥学科交叉的潜能。 
  
  在知识经济、信息化时代,实施科教兴农不仅要善于创造新知识,吸取人类的一切文明成果,而且要善于把新知识、新成果转化成新产品,转化为现实生产力,才能发挥知识和科技的价值[1]。农业院校在科研中,考虑不同学科的交叉融合,把基础学科与优势学科整合,通过学科边缘交叉是技术创新链中必不可少的环节。
  本文结合魔芋科研项目中物理技术在控制病害发生、提高产量等方面的应用,就物理学科知识与农业学科结合在农业生产中的应用和优势展开论述。探索通过物理学科与农业学科的有益结合,思考对培养新世纪合格农业人才、推动农业走可持续发展的生产模式等问题。
  一、学科交叉,优势互补
  在科技迅速发展的今天,时代的发展和科技的进步推进了科学技术向纵深方向发展,学科之间相互交叉渗透是当代科学发展的一个主要趋势。
  现代科技发展的学科高达分化基础上的高达综合的特点说明,科技的发展需要不同学科和技术的横向联合就能形成整体优势,边缘交叉容易出现新的生长点 [2]。尤其是物理学这一基础学科,与其他学科的结合更是越来越突出,如计算物理学、数学物理、物理化学、生物物理学等,这些交叉学科的出现,无疑促进了物理学及其他学科的发展和延伸。其中物理学与农业科学的交叉渗透,使“物理农业”脱颖而出,并且有效推动了生态农业、有机农业的健康、稳步发展。
  二、物理学科与农科知识结合的必然与优势
  1物理学科与农科生物科学相结合的必然
  (1)自然科学领域内必然存在同一的、共同的联系。20世纪以来,以数学为工具、物理学为理论基础的学科发展,已逐步把除生物学以外的其他学科同一起来[3]。而物理学研究的物理运动是自然界最普遍的一种现象,它渗透于自然界的任何生命系统,因此物理学也要研究生命、时间和空间的性质、联系等,它与生物学科也存在同一的、共同的联系,这一点也是被历史证明了的。1943年,物理学家薛定谔写下了《生命是什么》一书,从物理学的角度对生命现象进行了详细的阐述。现今生命科学中的许多重要概念如“遗传密码”,就是由薛定谔首次提出的;21世纪关于生命现象的描述性信息太多了,新的工作框架——定量生物学的应运而生,使生物学、化学、物理学、数学这些基础学科联系起来;同时在农科教材中也不乏许多物理科学知识,如离心分离技术、宏观、微观方法——气体分子热运动理论、红外测温、卫星遥感、生物与熵、正常细胞的电模型、衍射现象、生物体的旋光现象、核磁共振技术和物质的放射性,等等,涉及了物理学的力、热、电、光、磁,原子物理、相对论、量子力学等许多方面。可见,物理科学与农科知识间存在着密切的联系。
  (2)物理科学的思想方法和实验方法已日益渗透和应用于各个自然科学领域,包括农科的生物科学。20世纪50年代以物理学的X射线衍射结构分析为基础的分子生物学的成就与发展技术被引进了生物学,从而确定了DNA的双螺旋结构,至今X射线衍射晶体分析法仍是分析生物大分子立体结构最精确的技术[3];物理学和生物学的交叉学科生物物理学在研究思路、应用的理论和方法方面就突出了物理学的特点。
  从当代科学技术发展规律以及走在国际前沿开展科学研究的美国、英国的趋势来看,21世纪生命科学与物理科学之间的融会贯通已经势不可挡。美国国家科学基金会与国家卫生研究院联手资助大学建立了多个跨学科的Bio-X中心,英国生物技术与生物科学基金会在2003年也建立了以10年为期的重大研究计划——预测生物学。这个蓬勃发展的交叉学科正在成为大量学术会议、高质量学术杂志以及基金资助机构的主角。可见,物理学科与农科生物科学间的交叉融合是必然的。
  2把物理知识用于农业的现代物理农业的优势
  早在20世纪70年代,日本等国就已开始研究现代物理农业工程的单项技术;我国自20世纪90年代进入物理农业—物理技术应用到农业领域,应用物理学技术、方法和基础理论研究农业生产过程和农业生物生命过程中的物理规律,以及物理因素对生物系统的作用机制,涉及物理学、材料学、动植物学及农学领域的多学科交叉综合的一门新生学科[4]。随着国际贸易农药残留标准越来越严格的动态趋势,消费者对农产品健康、安全的高要求,“物理农业”的精英们在中国应用物理农业技术方面进行了不懈的探索。
  近5年来,在天津、大连等地已开展得如火如荼且已取得骄人的成绩,有力地说明把物理科技应用于农业领域,能推动传统农业的变革,是一种独特有效的生产方式。
  在我国,应用于农业生产的现代物理农业技术有:磁化、电场处理种子技术、电子杀虫技术、空间电场防病促生技术,等等,而且取得了显著的成效。相对于化学农业来说是一种高效、无环境污染且成本低廉,易实现效益转化的农业技术 [5] ,可控制化肥和农药的使用量,并且能达到提高品质、抗病增产的目的,保证农产品达到质量、绿色、无污染的标准,具有显著的经济效益和社会效益。可见,把物理科学知识参与农业生产过程,利用物理因素和物理技术应用于农业,有着诱人的前景与潜力。

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[本文关键字] 物理学科 学科交叉 物理农业 人才培养
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