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科學僅指自然科學。科學和技術同樣以自然界為對象,但嚴格的說,自然科學研究的目的是為了認識自然,包括認識自然界發生的各種現象,剖析自然界存在的所有物質,揭示主宰自然現象的內在規律和相互聯系。大至宇宙中的日月星辰,小至組成一切物質的基本粒子,都是科學認識的對象。不僅要認識其宏觀和外觀,還要認識其內部各個層次上的精細結構,運動特點及運動規律。而技術側重將我們對自然界的認識去利用自然,向自然索取,改造自然以適應人類越來越復雜、越來越高標準的生活的需要。李醒民同志指出:技術的發明和使用比科學的歷史久遠得多,某些技術即使在今天也完全可以脫離科學自主發展。但是時至今日,技術上的進步,總體來說基于科學的發展,科學上的每一個重大突破,不僅都將在一定時間內導致影響人類生活的新技術的出現,還必定極大地豐富我們進一步認識自然的技術手段;新技術的發展又促使我們認識自然的實驗手段不斷增加、不斷提高,從而推動科學的進一步發展。
在20世紀最偉大的科學發現中,原子核結構和DNA結構的闡明無疑都是名列前茅的。19世紀末放射性元素的發現,表明元素是可變的。20世紀初,用重粒子轟擊破碎原子核弄清了原子核是由質子和中子構成的。這些方面的突破,影響了整個物理科學的發展。生命科學領域也同樣如此。生物學不僅研究自然界里所有的生物體,還要研究生命活動的各種表現形式,構成生物體的所有物質,以及這些物質在生命活動中所起的作用,揭示出生命活動的本質和規律。構成生物體的物質,最重要的是蛋白質和核酸。生命活動主要由蛋白質承擔,而生物體的遺傳則以核酸為基礎,或者說遺傳信息的世代相傳是依靠DNA分子的自我復制。1953年DNA分子雙股螺旋結構的發現和闡明從根本上說明了這個問題。由于構成DNA分子的四種核苷酸之間有嚴格的兩兩配對關系,根據雙股螺旋DNA分子的一個單股為模板合成另一個單股必然形成另一個和原來的DNA分子完全相同的雙股DNA分子,生物體的遺傳就是這樣實現的。這一發現改變了整個生物學的面貌,使生物學進入了嶄新的分子生物學時代。
無論是原子核結構還是DNA分子的雙股螺旋結構的闡明,都是科學家研究自然所得到的重大認識,屬于科學研究的范疇。而且在一段歷史時間內,并沒有與技術有直接的關系。但是這兩件在科學發展史上產生了劃時代突破作用的發現,很快激發技術上的突飛猛進。正因為對于原子內部結構有了深入的科學認識,才有可能利用原子核分裂所釋放的巨大能量為人類活動服務,發展成為今天的核能工業。而根據對DNA作為遺傳物質基礎的認識,在農牧業上培育和改良物種,在醫學上有效地預防和治療大量疑難疾病,在工業上建立全新的基因工程產業。以上這些在技術上的發展,已經對人類生活產生了巨大的影響。實際上我們今天所享用的改變了人類生活方式的所有重要技術成果,幾乎無一例外,全部都來源于科學發展史上的重大突破。
如果把技術分為實驗技術和生產技術兩個方面,上面說的是科學發展對生產技術產生的巨大影響。在另一方面我們也不能不看到實驗技術對科學發展的巨大推動作用。沒有加速器的技術,就不能進行許多重要核物理研究的實驗。沒有X-射線衍射技術,就無法測得DNA的雙股螺旋結構。這兩項屬于20世紀最偉大的科學突破,就無法實現。如果我們縱觀一個世紀以來的諾貝爾獎的歷史就可以看到,以實驗技術上的成果而得獎的,特別是在物理獎和化學獎方面,占有相當大的比例。包括2002年得獎的在質譜和核磁共振方面的貢獻。科學與技術的本質差異
雖然科學和技術如此密切相關,但二者畢竟有所不同,而且有本質的差異。科學以認識自然、探索未知為目的。雖然自然科學的發展有其內在的規律,但是卻有它的不可預見性。具體的發展途徑,哪一項突破在什么時間在哪個實驗室出現,一般來說是不可預見的。科學發展史上的許多重大突破,以百年來的諾貝爾獎獲得者為例,相當大的一部分是獲獎者從本人的興趣出發而進行工作的,有的甚至是工作中偶然的發現,是原先完全沒有預料的事情。而按照預定的計劃,組織安排而最終獲得突破的反而只是極少數。好像還沒有哪一位諾貝爾獎獲得者是通過有目的的預先組織,精心安排、刻意培養而產生的。而技術是以對自然界的認識為根據,利用得到的認識來改造自然為人類服務。由于它有了科學的根據,就可以樹立目標,因此總體來說是可預見的,也是可以根據人們的需要和現實的可能,包括人力、資金和技術條件進行規劃的。
建國初期所進行的“科學規劃”(實際上是否應該說是“技術規劃”)得到了巨大的成功。原子彈爆炸了,火箭上天了,半導體工業建立起來了。但是這些技術成就,畢竟都是國際上已經實現了的,因此也是可以規劃的,可以指日實現的。然而當時在科學方面的學科規劃呢,由于不像技術方面那樣有硬指標可供檢查,就有些說不清楚了。當然我國的科學在解放以后取得了巨大的進展,但是國際上的科學家也不是在原地踏步,與建國初期相比,我們現在和國際上科學先進國家的差距是縮小了,還是擴大了,這可能是一個見仁見智的問題了。
這一事實至少從一個方面說明了科學是難以進行規劃的。20世紀50年代的學科規劃只不過是規劃了應該在哪些方面進行工作。回想半個世紀以來科學發展的現實,有許多重要發展是當時沒有預見到的,例如這幾十年來出現了許多新興的分支學科。如果我們不注意這些新發展而完全按照當時的學科規劃進行工作,我們就會蒙受很大的損失,就不會有今天的局面。1978年DNA雙螺旋結構建立25周年之際,英國《自然》雜志記者采訪克里克教授,要他預測到20世紀末生物學可能取得的成就。克里克回答說科學發展是不可預測的,過去的預言家大多是以失敗而告終。他只是說,“我們現在見到的生物學問題,到20世紀末都可以解決,但是那時又會有新的問題出現。”現在看來他的預言也沒有完全實現,例如癌癥問題,當時在美國還是屬于有一定程度組織安排并限期解決的問題,到現在仍然沒有解決。克里克教授也是一位失敗的預言家。
技術上的發展在一定程度上是可以預見的,也完全是可以規劃的。特別是國際上已經實現的技術,我們做一個具體的規劃,安排一定的力量,經過努力在一定時間內完成是可以做到的。我國在20世紀50年代所制定的科學規劃中有關技術部分,都屬于這種情況。80年代在四位院士倡議下制定的發展高技術規劃,也屬于同樣性質,在總體上也同樣順利實現了。但是要實現國際上還從未實現過的技術,特別是那些包含科學上尚未解決的問題的技術,就很難預見何時可以實現了,例如核聚變能量利用問題。雖然時見全世界媒體的炒作,迄今也無法斷言何時可以實現。
在這個意義上說,科學發展難以預見,因此也難以規劃。我們可以做的也無非是和半個世紀以前一樣,勾劃出各個學科中的主攻方向而已。但是如前所說,科學發展有一定的不可預見性,我們現在看見的主攻方向是根據當前的科學發展態勢所認定的重要方向,若干年后整個科學發生變化,重要方向也會隨之變化。如果我們硬性規定什么可以做什么不可以做,就必然失去機會。我們認定的主攻方向也必須隨時修正以適應形勢的變化。試想20世紀90年代初,人類基因組全序列的測定還沒有提上日程時,我們如果在當時制定規劃,在生物學領域內我們能夠預見到蛋白質組學,能夠預見到生物信息學嗎?
以認識自然為目標的科學研究特別是基礎研究由于探索性強,結果一般難以事先預見,原創性強的技術研究也是如此。因此除可以明確總體研究方向外,常常難以事先設定具體的研究目標,難以事先規定進度,或強求完成的日期。毋庸置疑,自然科學史中眾多重大突破都是自由探索的結果。從物理學上牛頓力學的建立,電的發現和電學基本定律的建立;化學上門捷列夫周期律的建立;生物學上細胞的發現,孟得爾遺傳定律的建立等,都是自由探索的結果,這些都已經在實際應用中產生了眾所周知的巨大影響。類似的例子實在是舉不勝舉。在20世紀內所有諾貝爾獎獲獎人中絕大部分都是由于在基礎研究領域中的自由探索而獲獎的。20世紀一百項重大事件中名列前茅的,像青霉素、半導體和DNA雙螺旋結構的發現,曾分別獲1945年、1956年和1962年諾貝爾獎,這些也都是少數科學家自由探索的結果。而它們在實際應用上的巨大影響已經深入到我們每個人的生活中。近年來獲諾貝爾獎的基礎研究成果,如超導現象和新高溫超導體的發現,膽固醇代謝調節,癌基因的發現等,仍然是少數科學家自由探索的結果,這些發現必將對21世紀人類文明產生巨大影響。
科學與技術的不可預見性
我們不是完全否定規劃的重要性,而只是指出科學和部分含有原始性創新的技術都有相當程度的不可預見性。我們在制定規劃時務必充分認識這一特征,規劃可以一方面指出方向,而在另一方面也必須同時鼓勵自由探索,不要在科學上設立,并且在規劃中留有充分的余地,以便在形勢發展時可以隨時修訂。
當前在我國科學界流行的追趕國際科學發展熱點,體現在對設定項目的高強度支持,這對我國科學努力追蹤和趕上世界發展潮流是重要的。但同時也必須看到,設定熱點項目的多數已經是全世界科學家辛勤工作了多年,有的項目年數已在萬篇以上,超過我國全年發表全部SCI論文總數,要在這些國際上已經充分開放的領域中有所突破的可能性就微乎其微了。當然這決不是說我們不應該進入熱點領域,熱點領域的研究往往對科學發展有重要作用,進入熱點領域,在熱點領域內進行工作以積蓄力量,對發展我國科學還是有重要作用的,我只是想強調在熱點領域內取得突破的艱巨性可能更大一些。我還想強調的是我們必須看到自然科學的發展有一定的不可預見性,因此既要重視熱點領域,又要鼓勵在那些目前雖還不是熱點卻有廣闊發展前景的基礎研究領域中去進行自由探索,對自由探索中已經取得有意義進展的項目,不僅不能予以限制,還要給以鼓勵和支持。二者的關鍵都在于有自己創新的學術思想,這樣才能在根本上有所創新和取得重大突破。沒有自己原創性的學術思想,不僅進行自由探索寸步難行,進入熱點領域也只能永遠模仿或重復前人的工作,最多也不過為前人成果錦上添花而已。
科學和原創性技術的發展需要長期積累。自然科學的發展經常是波浪式前進的。在一段平穩發展的時期之后,會出現一件重大突破性貢獻而給有關領域帶來一個飛速發展的時期,引起大量在有關領域工作者的密切關注,并涌入這一領域工作,造成一哄而起的局面,形成科學中的熱點,這在國際上也是常有的事。當然我們應該看到,一些熱點領域對于科學長遠發展有其內在的重要性。因此,對于一個國家的科學發展而言,從全面布局考慮,安排適當力量去追蹤熱點是必要的。但是我們又必須認識到,在一件突破性貢獻發表之后,一些較為重要的后繼性工作,往往已經在同一研究集體,或有密切關系的研究集體中醞釀已久或者已經在積極進行,并且在一個不太長的時期內就會陸續發表。外來者,即使急起緊跟,也已經落后了一個位相,在多數情況下,只能拾取一些殘羹剩飯而已。
2.將信息技術與教學方式整合信息化整合小學科學教學,教師可有意識地讓學生利用Google、百度等查找資料,或進行社會調查,同時還可以制作主題網站,讓學生在網站內進行閱讀學習、交流、討論。這樣不僅把學習科學知識由課內延伸到課外,開闊了學生的知識視野、豐富課余知識,還能培養學生自主探求知識的能力,提高搜集和處理信息的能力。
3.將信息技術與教學手段整合在信息技術環境下,教師應該利用做實驗、闖關、做游戲、猜謎語、看圖片、看視頻、小制作等教學情境,形成多角度、多層次的信息刺激,從而強化感知、豐富想象,使科學課變得精彩紛呈。例如,在《電流》單元的學習中,電流是看不見、摸不著的。但如果利用計算機繪制生動、形象的電路圖,學生就能夠直觀而透徹地觀察,理解電路、電流等抽象的概念,并掌握電流及電路圖的知識,從而突破教學難點。又如講授《蠶》一課時,教師可以借助錄像等展示蠶的生長過程,學生還可以用數碼相機記錄蠶一生各階段的生長情況,然后制成PPT或電子相冊,提高學習興趣和效率。
4.將信息技術與探究性課題整合在時間跨度大的觀察與實驗探究活動中,信息技術對激發學生的參與熱情與探究興趣十分重要。例如,在《天氣》單元的教學中,教師要求學生對天氣變化進行一個月的持續觀察,并記錄有關風、云、雨、氣溫等要素的變化。這時,教師可以和學生一起,利用數碼相機、攝像機等信息技術,將天氣變化過程以照片或視頻的形式記錄下來,并利用計算機處理成圖表、電子相冊或圖文并茂的網頁,在個人網頁、班級網頁、學校網站等。這樣既讓學生展示了自己的探究發現,又讓學生走進了網絡,豐富的教學資源和個性化的學習方式相結合,課堂煥發了生機與活力,達到了寓教于樂的良好效果。
5.將信息技術與探究性活動作業整合依托網絡環境,科學課不僅在內容上具有開放性,在作業上也具有了開放性。教師布置了探究實踐活動作業,學生可以通過網絡進行觀察、實驗、收集、整理、設計、制作等。有了網絡,學生的作業情況以及課內外探索成果的展示也就從單純的教師點評,轉向全體師生之間的交流和點評。這樣給學生提供了選擇的機會和創新的空間,學生可以互相取長補短,分享他人取得的成功經驗,激勵自己的探索欲望。
2計算機網絡的應用技術
計算機網絡技術的廣泛應用,在現代社會發展中占據著舉足輕重的地位。Internet技術不僅在辦公中實現了遠程操作,而且在教育中,很多網絡課程教學、優秀課件的共享等,都極大地方便了教育與交流。尤其在生活中,商業進入網絡后,人們的柴米油鹽、醬醋茶等等生活用品都可以通過網絡獲得,所有的衣食住行等都可以通過計算機網絡技術解決,人們足不出戶,只要有臺連接網絡的計算機,所有的生活問題、教育問題、工作問題等都可以迎刃而解。平板電腦和智能手機的出現,更加推動了網絡技術的發展。平板電腦小巧、易攜帶,但連接網線,卻影響了其便攜性,而今的WiFi網絡技術,成功地解決了這一問題。有了WiFi技術,人們對網絡的依賴就更大了,在所有的場所,人們都可以共享網絡。現在的手機已經由原來的3G升級為4G,網絡速度更加快捷,彌補了沒有WiFi網絡覆蓋的不足,人們可以通過手機的網絡進行實時的交流和溝通。現在的生活中,如果某一環境或時刻,沒有了網絡,人們就會感到好像什么事都無法進行了。因此,計算機網絡已經成為人們生活、工作、學習中不可缺少的技術,它已經成為一種文化、一種生活融入到社會的各個領域。
3計算機網絡技術的應用前景
隨著科學技術的迅猛發展,計算機的網絡技術也將朝著更加方便、快捷、安全的方向發展。在生活中,人們通過計算機網絡技術,打破了時空上的束縛,實時地進行信息的交流和溝通;在工作中,人們通過計算機網絡技術,實現了遠程辦公的愿望,及時地進行信息的傳遞和共享。所以計算機網絡技術已經成為人們生活的必需品,這就要求其不斷提高“品質”。現在的網絡技術是人們生活、工作、學習的重要手段,因此在未來的發展中,要求網絡技術要更加的穩定,而且還要快速。因為網速過慢,使信息不能及時傳播或共享的下,尤其是企業很可能會造成很大的經濟損失。另外,就是網絡技術的安全性,雖然現在的網絡技術都有加密保護,但現在的網絡技術的應用已經涉及到人們財產和隱私中,所以將來網絡技術的研究和發展的重點,就將是網絡安全問題。計算機網絡技術要不斷地研發、升級,給用戶提供更多既安全便捷的應用,不斷滿足人們的需求。計算機網絡技術的發展,必將推動人類社會的發展。
就業前景分析方面,谷歌首席經濟學家哈爾•瓦里安預計,未來即將出現一類新型的專業人才和職業崗位——數據科學家,當然數據智能分析師也會應運而生。現下時代是數據時代,甚至稱之為大數據時代,企事業單位面臨大量數據如互聯網數據、醫療數據、能源數據、交通數據等,實際應用中普遍遇到分析能力弱、噪聲數據多、缺少分析方法、分析軟件能力差、模型可信度低等問題,其主要原因在于傳統數據分析方法不能滿足需要,而數據挖掘技術、機器學習技術、模式識別技術、知識發現等智能技術可以為數據智能分析方法與工具提供技術支撐。2014年4月24日,百度高級副總裁王勁在第4屆“技術開放日”上正式宣布推出“大數據引擎”,數據智能概念由此產生。數據智能分析是指通過數據挖掘技術、機器學習、深度學習、模式識別與分析、知識發現等技術,對數據進行處理、分析和挖掘,提取隱藏在數據中有價值的信息和知識,從而尋求有效解決方案及決策支持預測。目前社會急需懂得智能技術的各層次數據智能分析人才,可以預計,熟練掌握智能技術的數據科學家、數據分析師、數據挖掘人員將有廣闊的用武之地。培養手段探索方面:①以“點—線—面”結合的方式橫向縱向設置課程群,面向數據智能分析,以案例為導向貫穿“線”上的各關節點課程,比如以數學基礎課(線性代數、概率統計、數學分析)大類專業課(程序設計、數據結構、數據庫技術)數據智能分析專業課(數據挖掘、機器學習、多維數據分析)為主線,理論與實踐齊頭并進;②立足培養“計算技術+智能信息+知識技術”的高級數據分析師,理論學習—隨課實驗—集中實踐—科技活動—企業實習—畢業設計等教學環節協調配合,“資格認證—競賽獲獎—獎學資助”激勵培養;③以大數據智能分析為契機,積極培養本科生的大數據計算思維和認知能力,使其掌握大數據智能分析方法、機器學習數據挖掘工具和開發環境。政策導向分析方面:建議中國計算機學會與中國商業聯合會數據分析專業委員會等機構緊密協調合作,設立適應新時代社會與經濟發展的“數據智能分析師”認證[6],當然將大數據智能分析納入計算機水平考試的可選項也是當前的一種解決方案,提高智能科學與技術專業社會認可度,增強本專業學生的歸屬感,更好地培養各層次的數據智能分析人才。
2創新型智能技術人才培養
智能科學與技術的發展與計算機技術幾乎同時起步,但其進展比計算機技術要慢許多,根本問題在于高級智能的載體——“人腦”是世界上最復雜的系統,人類對它的認識和了解仍然處于初級階段。近年來通過智能技術解決實際應用問題有了長足進步,國內已相繼有20多所高校面向市場變化和未來需求,自2004年以來陸續開辦了智能科學與技術本科專業。盡管大多數智能技術的理論基礎還不完備,但實際應用的強勁需求與問題解決能力超越了薄弱理論基礎的約束。本專業課程的教學內容與課程實踐都適合教師與學生以研究者的身份參與到“教”與“學”的活動之中。1)研究型教學。蓬勃發展中的智能技術需要教師啟發式、創造式、批判式地“教”,學生也要創造式、批判式地“學”。教與學要能夠從研究思維、問題探索、模型改進、算法優化、腦認知和自然智能指導的角度推進教學活動,進行創新性教學和研究型學習。教學實踐活動中應強調學生半監督式學習與自監督學習為主導,鼓勵引導深度學習,經典案例、前沿講座、討論探索貫穿課堂教學,課程考核注重創新科技實踐、問題探索、課程內容探索、課程研究性專題報告、以課程為基礎的作品開發等創新效果和教學效果。2)“研究型分組”培養。智能科學與技術專業開辦時間不長,成熟教材不多,課程體系需要不斷適應學生和社會的需求做出調整,又加上智能科學專業課程本身的發展探索與實際應用現在處于同步發展階段,決定了專業老師大力推進“研究型班級教學”,在教學過程中實施“大班基礎講授”+“小班研究型討論”+“小組探索型課題實施與報告”的教學體系,同時來自相關研究方向的研究生也作為助教協助專業老師對小班(組)課題討論進行引導。3)科研訓練提高學習積極性。大類培養模式下實施科研訓練引導學習,大一、大二年級主要學習公共基礎課程和大類專業基礎課程,其中的數學基礎課,如線性代數、高等數學、概率統計、離散數學等,由于缺乏實際應用案例支撐,很多學生會懷疑這些知識在將來本專業學習中的用處,課堂課后處于被動學習狀態,個別學生還會由于認識滯后,產生厭學情緒甚至放棄基礎知識學習,以致于專業分流后表現為學習能力嚴重不足。通過吸收本科生參加科學創新實踐和科技活動,使他們發現數學知識能夠用來解決實際問題,有利于提高本科生學習基礎知識的積極性,變被動學習為主動學習。同時,教師也能從中發現部分優秀本科生的創新潛力和研究能力,激發他們科學研究的興趣,引導他們把智能科學技術作為研究方向并致力于攻讀相關方向碩士研究生、博士研究生,進一步強化其科學創新能力,勢必會使其獲得高水平創新性成果。大類培養模式下強化專業教育與實踐,專業老師要積極主動引導學生,變被動地等待學生選專業轉變為吸引優質學生,以大二上學期為主要時間點,引導大類專業學生對特色專業的興趣,通過科學研究和學生科技活動吸引選拔學生進科研團隊,同時實施科研成果進課堂、進教材、進學生活動。專業教師、班導師可宣講專業特色和就業前景,指導本科生申請大學生科研訓練計劃、參加科技競賽、開發智能技術特色作品。大類培養模式下實施科研訓練計劃,需要本科生積極主動地理解大類下各子專業的特點和特色,結合自己的興趣愛好和實際情況,在大類培養結束時分流到各特色專業。因此,本科生參加科研實踐和專業科技活動的時間點很重要,從大一結束后的暑假開始,一直延續到本科畢業,同時實施“泛畢業設計”(即大二選方向并實施課題基礎儲備,大三實施課題,大四結合專業實習完善畢業設計)[3],這樣既充分利用了本科生大二大三充裕的課后時間,也緩解了大四本科生面臨就業、考研、出國等問題的突出矛盾。
3智能系統開發人才培養
智能技術已成為當前技術革命創新的源泉,智能系統廣泛應用于工業、農業、服務業等各領域,比如2014年11月2日開始處女航的皇家加勒比郵輪公司“海洋量子號”郵輪也因為大規模運用了高科技智能系統而號稱“世界上第一艘智能郵輪”。智能系統是建立在“智能技術+計算技術”基礎上,結合了控制技術、信息技術的軟硬件系統。智能系統開發人才培養目標是社會急需的智能系統開發工程師,其從事的工作主要包括智能系統的設計、開發、維護、運營、服務及相關的技術指導。為了適應智能系統開發人才的培養,應該建設智能終端實驗平臺、計算智能實驗平臺、腦認知實驗平臺、高性能計算平臺等人才培養基地與實訓基地,推進實施智能終端軟件開發技術、智能系統應用課程設計、智能系統與工程課程設計、智能游戲開發與設計、人機交互系統開發與設計等教學實踐活動。
4復合型智能技術人才培養
智能科學與技術是一門綜合學科,智能技術也廣泛應用到智能交通、智慧城市建設、電子信息、信息安全、電子政務、電子商務、工業制造、教育、醫療、管理、農業現代化、國防現代化等眾多領域,需要大量復合型智能技術人才。筆者認為,以下4條措施是智能科學與技術新興專業培養復合型人才切實可行的培養方案:①充分發揮大類培養特色明顯的人才培養優勢,開放“全校特色專業選修課”,跨專業、跨學院科教團隊,與大學生科技創新計劃融合,重點培養學生的綜合性、復合性、應用性;②引導并嚴格要求B學分課程學習,特別是設計規劃實施好“科技創新”、“文體活動”、“技能認證”、“企業實習”、“暑期社會實踐”等綜合能力提高計劃;③交叉融合辦好本科生二專業,鼓勵學有余力的本科生對知識的渴求,允許學生在本專業的基礎上再輔修另一個專業,并提供配套措施,保證二專業學生能獲得優質教育,發揮學科交叉融合優勢,使本科生形成寬廣深厚的知識結構,培養有特色的智能科學技術專業復合人才;④通過與企業橫向合作,建立校企實訓基地,緊跟企業和市場需求,與企業聯合培養復合應用人才。
1科學技術與教育的關系
所謂科學技術,就是“科學”與“技術”。“科學”是一個理解世界系統知識的理論體系。“技術”是將科學知識應用于實踐的過程。“教育”是一種提高人的綜合素質的實踐活動,教育對一個人、一個家庭的未來有重要的影響,更是一個國家未來發展的關鍵。隨著現代科學技術的發展,對大家的素質要求也會越來越高。現在科學技術已成為許多生產要素的核心因素,科學技術提高了社會生產領域的勞動生產率,增強了人類改造自然,促進社會發展和進步的力量,在一定程度上改變教育者的觀念,它還影響著受過教育的人的內容、方法和數量。然而科學技術的發展離不開教育,因為教育是科學技術再生產最有效的形式,是我們所知道或聽到的大量的科學技術的發現、發明和創造,都是在大學里完成的,大學是高等教育是科學技術研究的重要基地,也可以說教育培養了大批的科學家和各個專業領域的專家,壯大了科學技術發展人才的隊伍,教育的發展水平直接影響著科學技術的發展水平。教育的普及程度直接影響著科學技術成果在社會中的吸收和應用,教育的實施培養了人們的科學精神和創新精神。所以科學技術想要更快更好地發展,就必須要依靠教育,只有教育不斷進步發展,科學技術才能不斷進步發展,社會才能不斷進步發展。
2科學技術與經濟發展的關系
2.1科學技術與經濟的協調發展
科學技術作為第一生產力,對經濟的發展有著重要的意義,對科技進步與經濟發展呈現相互依存、相互促進、相互融合、協同發展的大趨勢。經濟發展為科技進步提供了大量的資金,是科學技術的有力支撐;科學技術的進步推動了經濟的發展,產生了更大的經濟效益,因此二者形成了一個相互作用的過程。科學技術的進步與經濟社會的協調發展是全面的、整體的、綜合的發展,科學技術與經濟的發展是相互依存,相互依賴的。一方面,隨著經濟的發展,在日常生產生活中,對勞動者的科學技術水平提出了新要求,促使著科學技術更快的發展。另一方面,科學技術的發展,帶動了產業的調整,改善了生產關系,促使經濟更好更快的發展。科學技術與經濟兩者互相協調,最終達到一個良性循環。
2.2科學技術與經濟轉型
在當今社會,經濟支持是科學技術發展的基礎,經濟競爭是科學技術發展的重要推動力。科學技術促進經濟結構調整,產業結構升級,具體的體現就是第三產業的迅猛發展,比重迅速上升,而第一產業和第二產業的比重逐漸減小。眾所周知,科技進步是形成產業分工的基礎,產業結構的每一次重大變化或調整,都與科技進步密切相關。當科技進步積累到一定程度,會使生產方式發生變革,就會使整個產業體系發生革命,從而使產業結構發生急劇的變化。所以說科學技術推動生產力要素的變革,促進經濟結構的調整。不但如此,科學技術的發展也促進著經濟形式發生變化,比如信息經濟、網絡經濟、生物經濟、知識經濟等等,這些新形式的出現成為新的經濟增長點,以此促進著經濟的發展。事實上,由于科技進步與經濟的增長存在相互作用,科技成果的會影響著經濟的發展與增長,而經濟又會反作用影響科學技術的研究和開發,這樣科學技術的進步便可以在科技與經濟的互動過程中繼續發展。
3小結
在這個階段,大國綜合國力的競爭主要是科技的競爭和人才的競爭,簡單來說,科學技術就是經濟發展的“助推器”。當然,科學技術的發展是以經濟提供的物質作為基礎的,經濟基礎決定著上層建筑,沒有經濟的支撐科學技術也是沒有辦法很好地發展的。所以說,科學技術與經濟發展的關系就應該是相互依存的,相互依賴的,處理兩者關系對我國未來可持續發展的影響非常重要。
4科技與教育、經濟的關系
當今時代,科學技術迅猛發展與經濟的發展日益密切,然而無論是醫學方面、航空航天方面、還是生物工程等等方面的顯著發展,都在顯示出人才的重要性。那么人才的培養就要依靠教育。促進經濟發展,關鍵是要依靠科學技術。只有教育培養了大量的人才,才能繼續推動科學技術的進步和發展。然而,經濟為教育和科學技術提供了物質基礎。教育、科技、經濟三大領域是社會發展的主體、核心和動力,我們想要更好的發展,就必須要統籌好三者的關系,努力提高教育水平和質量,促進科學技術進步,促進經濟發展。
參考文獻:
[1]鄢曉.新興教育技術之于當前我國高等教育的張力[J].中國高教研究,2017,(11):65-70.
2、計算機科學與技術在經濟管理過程中的應用形式
2.1運用人工神經網絡的形式來對信息進行分析
在動物界的神經傳遞過程,以及兩者之間的神經元有突觸,發揮信息的一對神經元之間傳遞的作用。在傳送過程中會被用來傳播若干神經遞質,這些不同類型的神經遞質的那些神經元接收時的軸突,會有許多分支。神經遞質中的信息傳送的神經元再傳遞到受體細胞,然后。這種形式的信息傳遞有很多好處,研究人員受到這些啟示后,他們發明了一種自組織特征映射算法,以實現有效的傳遞信息。因此對計算機技術,其在外界的時間表達的發展以及當前正在使用的方式為數值向量,并且對于神經系統,這也是在該信號中的信息的傳播的移位。因此,使用計算機技術進行的信息的神經之間的信息發送處理,具有非常相似的地方。
2.2這種人工神經網絡的信息處理方式具備的功能
有關信息處理這個人工神經網絡,它是基于神經網絡的生物的形式來學習了,那里的人工神經網絡的這個系統,也就是現在的一些智能計算機功能與神經系統的生物學特性有很大一部分是類似的,。第一,它具有如下特性反映在存儲器中,因為它是基于生物神經模型來設計,因此,其在信息存儲和分析,將在第一保留該信息,并且還具有關聯存儲器的功能。其次,它具有的功能,可以是非線性映射。因為在許多實現該操作,不能夠建立的輸入信息與輸出的數量之間的線性關系,因此設計了許多熟悉的模型不能在其他信息處理系統來執行。然而,使用人工神經網絡的設計方法,使得它可以滿足非線性映射信息處理的過程中,也可以設置在設計過程中大量的非線性數學模型,并且每個字段可以是得到了應用。另外,該人工神經網絡的信息處理模式中,還可以輸入的信息來確定和實現有效的分類,原本存在于該信息的信息處理是不容易的分離和鑒定的問題,以便有效的解決方案。最后一個是,它可以具有的信息和輸入,并輸出將是一種有效的處理數據知識的內容的功能,因為該人工神經網絡模型具有神經傳遞在生物學的特性,所以它可以在信息到達時,它的分析和信息處理為那些誰滿足要利用的條件,并存儲。這使信息的處理時,數據可根據它們的特性進行分類和分析。
3、人工神經網絡的信息處理技術在經濟管理中的應用
計算機科學與技術帶來的這個神經網絡的信息處理模式的發展過程中,因為它的一些特性和功能,已有效地用于許多領域,解決了傳統的信息處理那些不能夠解決誰的問題,并取得了良好的效果。因此,目前的做法是,不僅能夠使用在經濟管理過程信息,還是在醫藥,工程和其他經濟領域已被廣泛使用。由于計算機模擬人類思維與人類思考有著極大的相似度,因此在經濟管理和其他需要人類思維仔細工作的領域中計算機就可以代替人類進行大量的思考,從而減少人腦處理數據的時間提升效率的同時也降低了人們的勞動腦力,提升了工作品質。
3.1在信貸分析過程中需要對這種信息處理技術加以利用
對于信貸分析,信貸評估機構是有自己的特點,所以在信息化的過程,因為這些公司帶來不同形式的信息,制作過程,以判斷其可信度,大的問題,這是很難判斷出來,使很多時候會帶來大量的經濟損失。然而,采用這種判斷方法的人工神經網絡的信息技術,將上有效地解決這些問題完成的。在這些貸款時,信用評級公司,只需要輸入信息編碼到它,你可以分析數據,由于數額較大的信息輸入,使評價過程更加準確地完成更多的工作。利用這種技術,不僅可以做到的準確度,而且還避免了主觀的思維操作者的形式。這是這些優點的存在,使得其被非常廣泛地應用于在企業風險分析的過程。
3.2使用這種方法可以對市場做到更準確的預測
在經濟管理過程中,需要對一些看起來似乎是有效的市場進行分析,并做相關的未來發展趨勢的預測,在決策過程,這些預測結果能夠起到參考作用,使得投資的風險可以減小。利用人工神經網絡預測市場上的信息處理技術,使得市場價格走勢和走勢進行了考慮和分析,讓一個可靠的市場模型可以被創建。例如,在期貨市場上使用這種技術,可以預測其未來的價格。而這項技術也已經在股市應用。隨著科學技術和計算機技術的發展日趨成熟,使得在其工作過程中已經能夠針對非常復雜的工作得到了良好的解決方案。在經濟管理過程,從而產生大量的數據,使用傳統方法是難以解決的,但是利用計算機科學和技術,我們可以模仿人在神經傳遞中的處理信息的方式來進行處理,利用它們工作為人類提供了極大的方便。
再出示幻燈片,布置學習任務:以小組為單位請將所有關聯的動植物用箭頭連在一起。學生寫完后在展臺前使用投影儀匯報展示,相互交流。用幻燈片出示下一項任務:你們有什么發現?學生匯報,同一種植物會被不同的動物吃掉,同一種動物也就可吃多種食物;把動物世界里的動植物連接起來就像一張網。此時,向對學生解釋生物之間這種復雜的食物關系形成了一個網狀結構,就叫食物網。順勢利用幻燈片出示學習任務:生物之間是什么關系?學生能夠答出,生物之間相互依賴、相互影響。播放關于池塘和田野中視頻,讓學生觀察生物的生存情景。播放后,利用幻燈片出示任務:讓學生找一找視頻中包括哪些食物鏈和食物網。播放視頻,進而可以讓學生把學習的知識食物鏈和食物網充分應用,加深理解生物之間的關系。
再利用幻燈片布置任務:如果一種生物滅絕了,有什么影響?讓學生交流討論,最后得出“一種生物滅絕會影響其他生物,因此保護一種生物就等于保護了許多生物,應該從保護每一種生物開始保護地球”的結論。該堂課,通過讓學生多次觀看不同的視頻,并利用幻燈片布置任務,比只使用課本上的幾幅圖片學習更生動、合理。這樣做法使得課堂內容豐富,在一定程度上拓展了學生視野,激發了學生的學習熱情,提升了教師的教學效果。
二、解決生成性問題
小學科學學科涉及物理、化學、生物等多學科的知識,教師具備再豐富的知識和經驗,也無法全部應對學生在課堂上的提問。網絡技術可以輔助解決這一問題。師生都無法解答的課堂生成性的問題可以通過網絡搜索答案,在一定程度上解決課堂教學生成性問題。例如,在講授“我們周圍的材料”內容時,有學生提問“玻璃是由什么做成的?”。這并不是小學生必須掌握的知識,因此任課教師在沒有精心準備的情況下很難解釋清楚。在這種情況下,教師可以通過網絡搜索“玻璃的成分”關鍵詞,找到相關答案,讓學生了解玻璃的主要原料、制作的工藝等內容。
三、輔助實驗教學
小學科學實驗教學中,在指導學生觀察時要提出明確的觀察方法,使學生集中注意力,按照一定的順序細致觀察。但是有些觀察方法教師難以表述,學生也很難理解并正確操作,這時利用教育技術“變抽象為具體,變模糊為清晰”就能較好地解決這一問題。例如,在講授“溫度表的讀寫時”內容時,需要讓學生掌握“讀數時視線要與液柱頂端相平”的要領。教師可運用Flas形式讓學生觀看,再親身示范,矯正學生錯誤的讀數方法。有些實驗受時空限制,學生無法在課堂中完成,就需學生回家實踐,但學生的能力不同,有些學生不能獨立完成任務,就會影響學習效果。因此,教師可以把實驗過程錄制成視頻片段,再進行有機組合做成實驗視頻,讓學生觀察模仿實驗。以講授種子的發芽實驗為例,教師課前可以把種子每天發芽、生長的情況拍成視頻或照片,讓學生觀察。學生通過觀察實驗,也能獲知綠豆種子發芽的過程,其中包括綠豆芽莖、葉的顏色、莖的粗細以及植株的高度等,進而得知綠豆發芽、生長需要的條件。教師的這種操作方法充分說明了教育技術具有實時、直觀、形象、實效的特點,可提升學生實驗探索的效率。
一、課題提出的背景
2007年山東省開始考“基本能力”,其中信息技術首次納入高考科目。這需要我們轉變觀念,解放思想,探索更好的課堂教學模式,提高課堂效率,培養學生的自主、探究、合作學習的能力,提高他們的信息素養。
傳統的教學模式一般為:“創設情境----展示目標----教師講解----學生練習-----反饋糾正-----教師總結”六個環節,這一教學模式與赫爾巴特的理論相一致的,但仍然無法突出“以學生為主體”,只能體現“以教師為主導”。
這種教學模式,充分體現了教師為主導,相當于齊步走,教學任務落實得比較好,但學生只是模仿,動腦的地方少,不能充分鍛煉學生的自主學習能力,很難實現分層教學,這樣導致基礎差的有點累,基礎好的吃不飽,而且學的東西有點死。
由此我校提出了“基于中學信息技術學科網站的網絡課堂教學模式”。
二、概念的界定
信息技術(IT:Information Technology)涉及的范圍十分廣泛,一切與信息的獲取、加工、表達、交流、管理和評價等有關的技術都可以稱之為信息技術。[1]
網絡課堂,從教學實踐的視角來看,定義網絡課堂要從學習方式入手,將網絡技術作為構成新型學習環境的有機因素,以自主、探究和合作學習作為主要學習方式的課堂教學活動。
教學模式可以定義為:從教學的整體出發,根據教學的規律原則而歸納提煉出的包括教學形式和方法在內的具有典型性、穩定性、易學性的教學樣式。
三、理論依據
杜威提出了“以兒童為中心”的“做中學”為基礎的實用主義教學模式。這種教學模式打破了以往教學模式單一化的傾向論文服務,彌補了赫爾巴特教學模式的不足,強調學生的主體作用。
建構主義者指出,學習不是被動接受一定知識,而是學習者主動在內部建構知識意義的過程。學生是積極主動的“學徒式學習者”。因此,教學不應“由外而內”的注入,而應是“由內而外”的主動吸收。
在當代教學模式的研究中,越來越重視引進現代科學技術的心理論、新成果。因此我校提出了“基于中學信息技術網站的網絡課堂教學模式”,可概括為:“確定任務----網上學習(自主探究、組內合作交流)----展示與點撥----鞏固練習”四個環節。
四、教學模式的各個環節
1.確定任務
任務導引是該方法的關鍵所在。在此階段,教師要進行任務設計。一個好的任務設計至少要符合以下原則:任務大小要適當。一個問題可以分解成若干個子任務,這些任務可能是在同一時間內由不同的角色去分別完成,因此,各個任務的大小要適當,不宜出現任務過大或者任務過小的情況。任務覆蓋的知識點要適當。在設計任務時,不能孤立地去設計某一任務,而要考慮各個任務之間的有機聯系,任務和任務之間應該呈現“正互賴性”的特點。任務表述要明確。任務的完成最終要落實到具體、可操作的層面上,任務完成要達到什么目標,符合什么標準,采用什么表現形式等等,都要作出詳細說明。角色分配要合理。角色是與任務直接聯系的。從合作小組的形成到組內各成員擔任角色,都需要從任務出發,作出全面考慮。這種角色分配既可以學生自由組合,自由選擇,也可以由教師根據學生特征而替代學生去組合和選擇。任務導引的目的在于通過任務驅動的方式,激發學生的學習動機。
2. 網上學習
已建成的信息技術學科網站,包括學習專題、網絡課程、相關資源、在線測試、在線聊天室、作品展示、互動評價等。根據學習任務和老師的點撥,選擇合適的課程,然后根據自己的實際,選擇適合自己的學習目標,由簡到難,逐步提高,從而實現了分層教學的目標。網上學習主要包括以下兩個環節:
(1)自主探究
學生有一種與生俱來的,以自我為中心的探索性學習方式,他們的知識經驗是在與客觀世界的相互作用中逐漸形成的。為此,在教學中必須從學生的已有生活經驗出發,提供給學生活動和交流的機會。在學生自主探索的過程中,最初教師的幫助可以多一些,以后逐漸減少,讓學生自己去探索。
考慮到學生的基礎的差異性,我們注重分層教學。在網站設計和開發的過程中,應根據不同學生基礎的層次選擇自主學習,以突破信息技術的難關。我們按照學生分層、目標分層、教學內容分層、教學方法分層、作業分層、評價分層的思路進行信息技術網站的設計開發和施教。[2]
(2)組內合作交流
合作學習是利用任務驅動學習,同一小組內各成員或者各小組針對同一問題的不同方面進行探索,擔任不同角色,合作交流,最終完成任務,共同解決問題。教師將教學內容精心設計為各個任務,學生以小組的形式一起進行學習,各自擔當一定的角色,共同完成某一任務或解決某一問題。在此過程中,學生之間為了實現學習目標,個體之間可以采用直接對話或通過論壇、聊天室等形式進行討論交流,對問題進行充分論證論文服務,從而達到“兵教兵,兵練兵,兵強兵”的效果,以期獲得學習目標的最佳途徑。
3.展示與點撥
蕭伯納說:“你有一個蘋果,我有一個蘋果,彼此交換,我們每個人仍只有一個蘋果;如果你有一種思想,我有一種思想,彼此交換,我們每個人就有了兩種思想,甚至多于兩種思想。”根據學習的具體摘要善于運用誘導的語言,緊扣目標,引導學生逐層深化,激活學生的思路。
4.鞏固練習
要鍛煉學生對知識的靈活應用,必須進行一定量的練習。為了減輕學生的課業負擔,在一節課的最后至少留出15分鐘左右的時間讓學生做練習(即平時所說的課后作業),題目不能偏、怪,要適度,同時題目分層次,即有必做題和選做題,以滿足不同層次的學生做。同時要求他們獨立完成作業,絕對不能抄襲。
五、反思
教學模式即是進行課堂教學設計的基本思路框架和技術方法與范式,是長期的實踐經驗和理論實驗研究的總結和概念化,也是課堂教學取得最佳效果的技術保障。靈活運用和善于總結教學模式特別是課堂教學模式,有針對性地進行教學工作,既是一個教師的成功保障,也是一個教師成熟的體現。在今后教學中,我們要不斷完善優化我校提出的針對信息技術學科的教學模式,希望它能更加豐富多彩。
[參考文獻]
[1]李藝.普通高中課程標準實驗教科書信息技術基礎(必修).北京:教育科學出版社,2004:6.
根據物理學科特點,物理知識源于生活,而又運用服務于生產生活。而物理學科新課程理念著重培養學生的探究精神,是從質疑起始的。所以在導課中可以運用圖片、動畫、音樂與視頻等形式,創設問題情境。從相關知識的生活現象、物理故事、物理實驗等入手搜集選取材料,激發學生質疑。例如:《聲音的特性》一課可以搜集《春江花月夜》純音頻作為導課素材,在《流體壓強與流速的關系》這一課中,可以搜集有關龍卷風的視頻作為導課素材等。
2.自學合作釋疑環節多媒體資源選取:有利于學生完成教師預設的自學指導問題,幫助學生釋疑
在“四環節循環”教學模式中,合作釋疑環節由教師針對本節教學目標預設每循環學習指導問題,編制學案;學生根據課本文本素材、實驗、多媒體等學習資源自主、合作解決問題。因此本環節的多媒體的資源選取應是針對問題的文本、圖片、視頻等學習資源,并且是課本文本學習資源、演示實驗或分組實驗學習資源的補充,不能以現代教育技術的仿真實驗代替教師的演示實驗及學生的實際操作,應有利于突破重難點。如在《變阻器》一課可以搜集變阻器的構造和動態連接的動畫資源等。3.展示評價環節的多媒體資源選取:有利于教師對知識點匯總的展示。學生對合作釋疑環節的問題處理結果的展示,教師在評價環節應做精當的點評并對該環節的知識點進行匯總。此時資源的選取根據需要針對知識點內容,可以是文本、知識脈絡圖等。
二、定位在“輔助”:現代教育技術在物理“四環節循環”課堂的立足點是“輔助”,教師運用時應該適時適度
教學目標是教學活動的出發點和最終歸宿,所以選取多媒體素材的整合應以“輔助”教學為立足點。調研發現,部分物理教師制作的多媒體課件只是在形式上符合“四環節循環教學模式”,課件結構非常完整,操作性強,但教師使用后教學效果不好。原因是教師在課堂中沒有充分發揮主導作用,過于依賴現代教育技術,不能展現教師的主觀能動課堂設計,“隸屬”于課件,課件的“輔助”變成“統領”,自始至終處于被動狀態,這就談不上以學生為主體進行教學。如把四個環節內容制作進課件,按順序演示,教學中并沒引導學生進行四個環節的學習活動;又如自學質疑環節不能充分運用現代教育技術資源創造問題環境;還有把自學指導的學案內容放入課件,分頁播放時一帶而過,學生無法記錄自學需要解決的問題等。多媒體課件的結構可以做得比較松散,只提供導課資源、學習資源、知識點展示或課堂訓練題,創設學習情境。內容比較多的自學指導的學案可以選取紙質媒介,如課堂練習冊、印制學案等,不應制作入課件,因為不方便學生記錄。課件內在的結構聯系并不重要,這樣的課件可能看起來沒有成型,但教學是動態的過程,教學效果的好壞是以能否有效達到時教學目標為尺度衡量的,在使用時,把握住“度”,要給學生看、聽、想、做留足發揮的空間,充分突出學生的主體地位,最終實現多媒體技術與物理教學的有效整合。
三、綜合運用現代教育技術手段,打造四環節循環教學高效物理課堂
在現代教育技術手段中,除了應用多媒體課件外,還可以運用實物展臺輔助教學。例如:
科學與技術的聯系是十分緊密的,技術的創新,往往能推動科學的快速發展。在小學科學課中,教師要善于引導學生創新觀察技術,推動學生科學思維的發展。觀察是人類獲取信息的手段,人們通常直接運用眼睛、耳朵、鼻子、舌頭、手(皮膚)等感覺器官觀察世界。但人類的感覺功能是有局限的,人的感官能夠直接觀察到的只是客觀世界的一部分,更多的未知世界需要不斷的創新觀察技術去感知。
一、借助媒介觀察
有些現象用肉眼不能直接觀察到,為了將現象直接的展現出來,教師通常可以引導學生思考采用借助媒介達到將不可視的現象可視化的目的。
氣體觀察方面:如空氣是怎樣流動的,教師可以引導學生借助紅旗、煙霧、塵土、小紙片等可視的物體將空氣的流動變化展現出來。再如,空氣的熱脹冷縮,通常可以采用這樣的方法觀察:在燒瓶上塞緊一個帶玻璃導管的塞子,導管內滴一滴水,然后用手捂住燒瓶,這樣就可以借助觀察導管內水的移動變化來推測燒瓶內空氣熱脹冷縮的變化。聲波的實質是物體振動的傳播,而聲波在空氣中的觀察是一個難點,在教學中可以這樣設計:豎放大鼓,在離大鼓的另一面大約距離40厘米的地方懸掛一排平行鼓面的細紙條,當敲擊大鼓時素質教育論文素質教育論文,就可以觀察到紙條隨之振動。從而證明當鼓面振動的時候,會帶動鄰近鼓面的空氣振動,通過振動的傳播,又使得紙條發生振動。
液體觀察方面:水是怎樣流動的,教師可以引導學生把適量的樹葉、鋸末等輕小的物體放入水中,借助對這種輕小物體的觀察來推測水的流動變化。在科學課中,水的對流現象通常借助鋸末觀察。
物質的溶解方面:如鹽在水中是怎樣逐步溶解的,教師可以引導學生借助觀察高錳酸鉀的溶解過程來類比推理鹽的溶解過程。
光的觀察方面:光在空氣中是沿著直線傳播的,在課堂中如何直觀的讓學生看到呢?在教學中經常使用的激光筆照射在黑板上我們只能看到一個紅點,教師可以借助一個裝滿煙霧的透明瓶子,讓激光通過這個瓶子,學生就會看到一段直的紅光。
二、借助工具觀察
有的物體(或現象)用感官是不能(或不易)仔細觀察到的,教師要引導學生運用合適的觀察工具進行觀察。
1、利用工具直接觀察
紅外線和紫外線都是一種不可見光, 1800年,威廉·赫胥爾正是利用棱鏡和溫度計對太陽光譜做了實驗,發現了紅外線的存在;紫外線是電磁波譜中波長從10nm到400nm輻射的總稱, 1801年德國物理學家里特利用含有溴化銀的照相底片發現在日光光譜的紫端外側一段能夠使底片感光,從而發現了紫外線的存在。
2、“改變”觀察對象的大小
有的觀察對象太小了,或太大了,都不適宜觀察論文開題報告范文。這時,教師就要引導學生選擇一定的工具,使之能觀察到一個合適大小的“像”。例如,利用放大鏡可以觀察到昆蟲的很多細部特征,望遠鏡也可以使遠處的物體放大,而更小的細菌則需要采用顯微鏡進行觀察。
再如,地球是球體,現在已經是人類的共識,但認識到這一點,人類花了漫長的時間,尋找了很多的證據來證明。造成認識到地球是球體需要漫長時間的根本原因是:人類就生活在地球上,地球對于人來說是一個巨大的物體,沒有一個人能夠在地球上看到她的全貌。隨著觀察技術的創新,假如采用楊利偉在環地球軌道上對地球拍攝的照片或錄象(我們觀察到了一個“縮小”的地球)觀察,就能直接證明地球是一個球體。
3、“改變”觀察對象變化的速度
有的現象變化速度太快或太慢,也不適宜學生觀察。例如在《聲音的變化》一課中,為了比較粗弦振動快,還是細弦振動快,學生進行仔細的觀察(目的是研究音高的高低和振動快慢之間的關系)。但是弦振動的太快了,肉眼很難進行客觀比較,學生也很難形成共識。這時素質教育論文素質教育論文,假如我們能采用高速攝象機將粗弦和細弦的振動同時拍攝下來,然后放慢若干倍數觀察,就能清楚的比較出它們的振動速度的快慢。
再如,花兒的開放速度一般是很慢的,要想在課中觀察一朵花真實的開放過程是不可能的。但是借助攝象機,就成為了現實。我們只要將一朵花采用慢速拍攝,快速播放的辦法,就能清晰的觀察到花開放的過程了。
4、“改變”觀察對象變化的強度
鼓面的振動用肉眼不易觀察,假如在鼓面上放置米、沙子等一些細小的物體,就能將這一現象放大;同樣的,音叉的振動用肉眼也不易仔細觀察,假如將振動的音叉頭部部分的放入水中,就能觀察到濺起的水花和蕩起的波紋。在觀察固體振動實驗中,通常還可以借助一杯水,通過觀察平靜水面的變化來發現物體振動的變化。