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在教学实践中,我们经常听到对信息技术在教学应用中有爱有恨的评说。如何将信息技术与学科教学有机整合,在整合的过程中应注意哪些问题,有什么好的方式可以让整合更加有效?带着这些问题,记者日前采访了教育部全国中小学计算机教育研究中心(北京部)主任苗逢春博士。
信息技术素养是技术迅猛发展的信息时代对人才培养提出的新要求;信息技术在学科教学中的广泛应用,在新课程背景下显得更为重要
记者:现在从国家到地方,从学校到教师都非常重视信息技术在学科教学中的应用,您能介绍一下信息技术与学科教学如此紧密联系的背景吗?
苗:信息技术在学科教学中的应用受到重视,首先是顺应了时展的需要。借助计算机、数字媒体和因特网搜集信息、管理信息、综合信息、评价信息、加工信息、信息的能力是信息时代对人才提出的新要求。世界主要国家在改革中小学课程时都普遍加强了中小学生信息技术素养的培养,通过以信息基础设施建设和相关人员(尤其是教师)的培训为两大基础,以开设信息技术必修课和加强信息技术在其他学科教学中的应用作为两大核心任务来达到培养人才的信息技术素养的目的。
其次,是新课程下教与学方式的改变为信息技术的应用提供了空间。研究性学习、合作学习等学习方式,如果没有基于计算机的各类学习工具的支持,没有因特网提供方便的信息搜集工具和丰富的信息资源,没有网络支持下的交流和研讨,那么,这些学习活动的实施只能像戴着锁链的舞蹈一样,难以尽显其潜在优势。同时,现代信息技术的应用,还在很大程度上提高了原有的教学行为的效果和效率,例如,只要运用合理,多媒体可以增强教师讲解的表现力,提高现象展示的直观性,改进过程演示的逼真性;丰富的数字化资源也可以适度地扩大课堂教学的容量,开阔学生的眼界,拓展学生的思维空间。
不能一味追求技术奢华和技术时髦,永远追求的应是教学效果
记者:现在有一个现象,不是不重视信息技术在教学中的应用,而是应用的过程中有过分强调技术的倾向。您认为在整合的过程中应该遵循怎样的原则?
苗:在学校层面实施信息技术与其他学科教学的整合时,要注意坚持以下原则:
原则一,要明确以课程为本的信息技术整合目标,坚持以符合学科特点和学生发展需求的方式。信息技术在学科教学中应用的终极目标是学生的发展而不是技术的有无、多寡和先进与否。在教学中是否使用信息技术、使用什么样的信息技术、如何使用信息技术都应服务于课程、教学和学生全面发展的需要。在理解信息技术整合的目标时,应避免“技术本位”的目标取向,避免单纯为了炫耀技术的优势,而偏离课程培养目标或忽视学生的体验和发展。同时,作为学科教师,要注意处理好学科本体目标与发展目标之间的关系,不管采用何种技术、何种应用方式,应首先保障本学科教学目标的实现,在此基础上将学生信息素养培养等发展性目标有机融合进来,不能在学生未掌握本领域或本学科必备基础知识、基本技能时,就本末倒置地培养学生的综合信息素养或其他能力,并损害课程基本目标的实现。
原则二,在追求课程“效果”的同时兼顾“效益”。不采用信息技术就可达到很好教学效果甚至教学效果更佳时,就尽量不要刻意使用信息技术;不能不加选择地将信息技术用于所有教学内容和教学活动;有多种技术方案可供选择时,利用低成本的技术解决方案就能达到相同的、甚至更好的教学效果时,就不要脱离实际地一味追求技术奢华和技术时髦;评价信息技术应用效果时,应注意考察信息技术的应用对学生的学习及其全面发展是否有效、应用是否适度,而不要过多关注技术应用的多寡和技术是否精美;在学校具有不同层次技术设备时,应注意发挥现代信息技术的集成功能,将现代信息技术与其他教学技术结合使用,不能因为购置了新设备就盲目地弃置原有技术设备。
原则三,不应限于教师使用。现在教学重心已经由教师的教向学生的学转移,教师不能垄断教学过程中的信息技术使用权,而应创造条件、创设机会,鼓励并帮助学生逐步学会根据学习需要评价和选用合适的信息技术工具,有效地获取信息、加工和处理信息、表达和交流信息,并能利用信息和信息技术解决学习、生活中的实际问题,实现学习目标。
原则四,在选择或设计教学策略、设计教学和学习活动时,应追求信息技术应用与教学方式变革的相互促进。教师应注意有机组合各种技术手段和数字化学习资源,帮助和支持学生的自主学习、主动探究、问题解决、交流协作等学习活动,并积极探索和组织学生开展信息环境有的学习方式,如基于网络的探究性学习、远程协作学习等,实现信息技术应用与教学方式变革之间的相互促进和有机结合。一定要注意避免利用信息技术进行“机械电灌”或利用信息技术支持不利于学生发展的教学方式。
原则五,要注意处理好技术活动与其他学习活动之间、虚拟交流与真实的社会交往之间的关系。要将计算机演示、利用计算机查找资料等信息技术应用活动与学生的思考、建构、理解等认知活动,实验、制作等动手活动,调查、访谈等综合活动结合起来,通过多样化的学习方式实现综合化、多层次的教学目标。避免用计算机演示或模拟实验取代学生所有的动手实验,用上网查询资料取代学生的社会调查和实地考察等;教师在教学设计中还应特别注意学生的社会化发展需求和社会化体验,将信息技术支持下的虚拟交流互动(如借助E-mail、BBS、视频会议系统的交往)与面对面的人际交往活动相结合,创设人际交往和人机互动良性互补的教学环境,确保学生有充分的社会交往机会,避免“用技术活动取代社会活动”或者“用人机互动割裂人际交往”的错误做法。
信息技术只有用于学生深层次的探究、理解与表达,才能真正促进学生的高水平思维,实现深层理解的学习目标
记者:信息技术应用于教学对教师教学和学生学习影响到底体现在哪些方面?
苗:教师在教学中大多将信息技术应用在以下方面:教学资料搜集工具;情景创设工具,借助多媒体计算机创设故事情景导入新课,创设课文意境支持学生的体验和感悟,创设任务情景激发和引导学生问题解决过程;教学信息工具,利用多媒体(或网络)课件教学资料、直观演示现象,模拟动态过程,以辅助学生理解;操练与练习工具,呈现问题或练习,供学生操练技能、巩固新知、检验学习效果;交流讨论工具,借助BBS等网络功能,组织学生讨论、交流和合作研究;教学管理工具,通过教学平台管理教学进度、课程、作业收取、评价与考试结果的统计分析等。应该说中小学教师在以上方面已经积累了不少优秀经验,但毕竟学生是学习的主体,教师应着眼于借助信息技术支持学生的深层次认知活动,丰富学生的学习体验,唯此才能真正发挥信息技术的教育价值。一般来说,学生在学习中的深层次认知活动可以用“探究——交流——建构——表达”这种循环的活动环节来表达。如学生借助各种建模工具支持思维和探究,借助数据库访问专业数据,借助探测器、远程仪器设备等工具开展数据采集,借助数据分析软件统计分析数据等,都是“信息技术用作探究媒体”的具体实例;而学生利用文字、图表和软件准备各类文档,借助电子邮件、同步或异步的远程会议系统或者互联网信息、开展交流,利用各类共享、协作平台开展合作等,均属于“信息技术用作交流媒体”的具体应用方式;而制作机器人、应用计算机辅助设计软件开展设计等活动属于建模探索工具和模拟工具“信息技术用作建构的媒体”包括的应用领域;而学生利用画图软件、动画制作软件、音乐创作软件、多媒体制作软件制作各类作品,呈现信息、表达想法和创意、表现自己的思想和感受则属于“信息技术用作交流媒体”的范畴。
通过专业引领下的校本实践和校本教研提高教师的信息技术整合能力,通过教师的不断成长实现信息技术整合的持续发展
(一)教师应通过积极主动的学习和应用,不断加深对信息技术的认识我认为,要想实现信息技术和生物学科的“整合”,教师首先要对信息技术有一个全面的认识,至少每一位教师要能熟练使用电脑,平时要经常主动上网搜集各种与生物学科相关的信息资料来丰富自己的课堂教学资源,并结合课堂教学内容经常动手制作PPT、FLASH、AUTHWARE等,还要积极学习和掌握电脑的多种应用手段,在不断尝试中将其变成自己生活的一部分。
(二)对信息技术与课堂教学整合的理解“整合”实际上是一种课堂教学中呈现出来的状态,或是效果,每一节课都有具体的任务,都有一定的教学目标。在信息技术的强大功能面前,教学不能退居于后,成为次要部分,无论如何,教学都是首要内容,教学目标的达成,学生获得的学习结果,都是第一位的东西。利用信息技术的强大功能去实现课堂教学的目标是必要的,但信息技术从属于课堂教学的地位也是必然的。若信息技术能在教学过程最需要的时刻发挥作用,非常自然真实地成为教学过程中一个环节、一个步骤、一段过程……,这样状态下的课堂教学,就成为一种整合状态,它所达到的效果是我们所追求的课堂教学效果,此刻很难说是教学还是信息技术在起决定性作用,因为它们之间不分彼此,已经完全融为一体,也就整合在一起了。
(三)信息技术在生物课堂教学中的应用1.将微观世界或宏观现象通过视频、动画、声音、图片等形式展现在学生面前,加强了教学的直观性,激发学生学习的兴趣,有利于揭示事物本质,使抽象事物具体化。同时运用信息技术还可以刺激学生的视、听、看等多种感官,如用形象生动的图像信号吸引学生的视觉,用音响适中、悦耳精炼的语言信号吸引学生的听觉,特别是电教媒体的特技效果突破了信息传递中的时间和空间的限制,使学生能直观地看到宏观世界、微观世界、远方或过去的事物,使信息通道得到了无限的延伸和扩展。2.关注全体、分层教学、因材施教,从而激发学生学习兴趣,改变学生对学习的倦怠心理,提高学习效率。例如:在学生做题时,可以运用PPT打出不同难度的题,教师通过活动让不同层次的学生参与其中,这样既关注了全体,又达到了分层教学,同时也照顾了学困生的自尊心,起到了一举两得的作用。
二、在实践中发现的一些问题
在信息技术与生物学科整合的实践过程中,我有过困惑,总结过经验教训,主要表现在以下几个方面:
(一)在课堂教学中不能盲目突出信息技术在实际教学中,不能片面追求效果的最优化,不分课型、内容,不顾实际教学需要,盲目使用各种媒体。信息技术只是一种教学工具或教学手段,如果利用得当,它就可以推动教学改革,提高教学质量;如果没有正确认识信息技术,那么素材、课件等就会变为教师的“电灌”工具。我们如果片面夸大信息技术的效果,排斥传统的教学手段和方法,如以电子板书替代传统板书,或是本应使用实物、模型、挂图等常规教具的情况下,一味使用多媒体技术,就会搞得学生视觉疲劳,失去了观看的兴趣。长此以往,不但会影响信息技术的使用效果,而且还会事倍功半。因此,我们在使用信息技术时,应注意时间长短适中,信息适量,媒体搭配合理、有序、适当,而且要根据不同年龄特点的学生及教学内容需要选择不同的信息技术手段,内容、设计上不应过于花哨,以免分散学生的注意力。
(二)使用信息技术时,应处理好教师、学生、教材的关系“教师是主导,学生是主体”。我想,不论在传统的教学模式中还是在信息技术环境下,都不能忽视教师的主导作用和学生的主体地位。在新型的课堂教学中学生应在教师的引导下适当地通过各种媒介进行自主探究、合作交流、主动质疑等来提高判断事物、解决问题的能力,培养良好的思维习惯。同时教师也能对课堂收放自如,只有这样才能达到信息技术与课程整合高效性。但大家要注意的是在使用信息技术时不能忽视教材,脱离教材,因为教材承载了当节课的教学内容、学习任务。
随着电脑在家庭的普及,大部分学生都已基本掌握了机的基本操作,如果信息技术学科还是仅仅教授学生计算机的操作,已不能满足学生对信息技术这门学科的欲望了。对于已掌握Word、FrontPage、Flash等基本应用软件操作的同学,我们信息技术学科的教学更多的是通过让学生具体创作一幅作品来组织进行。这样教学,一方面有助于提高学生计算机技术的应用能力,体现“在做中学,在做中用”的思想,更重要的是,要创作出一幅好的作品,不但需要多种软件共同使用,同时还需要与其它学科进行很好地有机地整合。这样的教学,不论是作品的上(学生可以自命题),还是形式上(学生可以选择自己擅长的表现方式),都给学生以自由选择的空间,尊重学生的感受,尊重学生的选择,更能体现因材施教的本质,充分发挥每位学生不同的特长,体现学生的个性,更有利于培养学生的创造性。
一、信息技术学科与班会课的整合:
玩游戏.上网聊天是中学生较喜欢的一种娱乐方式,特别是电脑进入教室后,除了教学需要外,也为学生玩游戏聊天提供了方便。如何把学生对电脑的兴趣引导到学习上来呢?为此,我们让学生在校园网论坛上就“游戏的利与弊”谈谈各自的看法,结果很多同学都发表自己的观点:“有的认为有益的游戏可以益智,有的认为玩游戏浪费时间,还有的认为只要处理好时间的等……”总之,通过这次班会课,一方面以学生喜欢的聊天方式让学生自由讨论,自己思考,最后在老师的引导下,让学生自己得出结论:不可沉溺于攻击性的游戏。从而让电脑既成为学习娱乐的好帮手,同时也让学生学会自我管理.自我控制,知道如何正确处理好学习和娱乐的关系。
在教学管理中,作为学校和教师,应该积极创造良好的学习氛围,让学生学会协作学习,合作学习,并学会在合作中懂得同学间如何相互尊重,相互欣赏。例如在指导学生作品自评、互评过程中,教师要引导学生多看别人的闪光点,每一幅作品不可能都是十全十美的,但总有一两点闪光之处值得借鉴,相互启发,结合自己的作品扬长避短,或者多位同学共同合作,技术交流、创意交流、既体现了互帮互助的精神,又能让每一位学生都能不断进步,不论作品还是人品都能越来越接近完美。这样,在学生间就形成积极、愉悦、良好的学习氛围,同时又用学生的优秀作品美化机房,让学生体验学习的成功感。
二、信息技术学科与德育教育的整合:
“教学如果没有进行道德教育,只是一种没有目的的手段”,而中小学德育任务主要就是帮助学生树立正确的世界观、人生观和价值观。
世界观、人生观、价值观是人的精神内核。只有确立了正确的世界观、人生观及美好的理想,学生才可能有健康、自觉的价值生活,才能有真正合乎道德的行为,也才能做一个符合道德要求的人。在创作作品过程中,学生感到如何确定好的主题是最难的。其实有好多好的主题就在我们身边,例如教室的墙上就贴着“工作着、学习着是美丽的”、“人人都要做好人”等。在教学中我还利用生活中发生的一些具体的事例,例如我碰到的一位交警,平时在烈日雨中指挥繁忙的,除了做好自己的本职工作之余,还专门抓获一些偷车贼,让失去自行车的失主又能找回自己的马儿的故事,启发学生用作品把生活中美好的人和事表达出来,宣扬人世间美好的道德情操,培养学生要多做好事、善事,做一个对社会有益的人。树立健康、向上、积极、乐观的人生观、价值观和美好的理想。
三、信息技术学科与语文、美术、学科的整合
现在的教育越来越重视美育教育,要培养学生审美、立美的能力,从而促使他们追求人生的健康情趣和理想的境界。而美育又分美育、美育、文化美育等。在信息技术学科教学中又将如何体现美育教育呢?在这方面我作了一些尝试。
杭州的四月是最美丽的季节,大自然是学生审美情感体验的最丰富的源泉。通过自然美的欣赏,开阔学生视野,增长知识,陶冶性情,增强学生热爱自然环境、热爱祖国、热爱祖国美好河山的情感。市政府又花了大量的投资把杭州西湖装点得越来越漂亮了:南线开通,白堤、苏堤、西湖边都建了很多有教育意义和典故的雕塑、为学校的教育创造了优美的自然环境和良好的人文环境,让每一个人在一种良好的社会环境里得到潜移默化的教育,体现了“环境人”的教育思想。
学校组织春游,这一周的信息技术课我就结合春游让学生把春游的感受通过你喜欢的形式表达出来。有的学生用绘画描绘了春天的景致和春游的场景,还有的学生描绘的是心中的春天,让学生在创作作品中感受大自然的美好,对学生进行自然美的熏陶。
现在学生特别感兴趣的还有欣赏和制作flash作品,在指导学生制作flash作品时,我有意识地引导学生根据主题配上一些好的名画、优美诗词、和经典音乐,使学生对我国悠久历史文化,优美的文学诗词、名画艺术、以及著名的经典音乐有所了解,有所感悟,让学生在整个制作作品的过程中,既学会flash技术,又接受了艺术美和文化美的熏陶。
美育教育的主要任务还有就是要培养和提高学生表现美、创造美的能力。教学中要求学生将自己对美的感悟用不同的形式表现来,自然而然就形成立美创造活动。我们让学生美化修饰文章,作报刊,制作网页、flas等,这些活动本身就是艺术美的创造,而且在创造美的过程中也培养了学生的个性和创造性。
四、信息技术学科与情感教育的整合:
教育是门艺术,如果离开情感的因素,没有感染力的教育,根本谈不上让学生愉快地接受知识,内化知识。这也是多媒体教学课件依旧不能代替教师教育的原故。
在教学中,我注意用情感的因素感染学生,创设一种师生平等、民主交流的教学气氛,同时也注意培养学生健康的情感。教育离不开生活,学生在学校中的学习活动,不再是仅仅接受教师传递的知识和服从教育要求的过程,同时也是学生自主地探索世界、感受社会的过程。在教学生作电子报刊和网页时,我就让学生根据自己的喜好,以“我最喜欢的**”为题自由创作,结果很多学生写了“我最喜欢的老师”“我最快乐的童年”“我最喜欢的书”等,培养学生健康的情感。还有的学生表达了热爱人生,热爱人世间一切美好的事物,渴望人世间充满爱,追求真善美的情怀。
五、信息技术学科与心的渗透:
瑞士的学家裴斯特洛齐对教育就提出了“使人类教育心理化、人性化”的口号。在作品的选题中,我一般都让学生自命题。法国的教育家卢梭就提出了“教育”的思想,就是要从学生的自然本性出发。他认为儿童的自然本性是向善的,因此只要尊重学生的本性,他的个性,就能培养出独立、自由、平等、博爱的人。所以我们的教育就要尊重学生的选择,尊重学生的感受。况且每个人都有表达自己感受的愿望,让学生在宽松的环境里自由地表达自己心中所思所想,所感所悟,给学生以自由发挥的空间。通过这些作品,让我们了解学生真实的心声,也让我们教师真诚地与学生进行心灵的对话和交流。结果很多学生写了《感恩的心》、《放飞心灵》.《我的世界我喜欢》等。当然也有的同学写了《扭曲的心》.《人生好苦》等,这都该引起我们教师的关注,及时给予关注,积极引导,让我们的学生都能有一颗健康快乐正直善良的心。总之,作为教师,应该积极创造条件,让每位学生都有充分展现才华的机会,满足学生正当的合理的自我实现的需要,这样就能激发学生自主,乐于学习、这也是学生积极学习的原动力,也才能充分挖掘学生的创造力。
六、教学与诚信教育的整合:
网络,随着网络技术的发展,以多媒体机和网络通讯技术为主要标志的信息技术,改变着我们的工作方式、学习方式和生活方式,也改变着我们的教学方式。但很多人认为网络是虚幻的。在教学中,我们一方面教育学生不论在现实生活中或是网络学习中都要做一个诚信的人。另一方面,很多学校都开通了校园网,并在校园网上开通网上论坛,师生在线交流等。一次我在网上碰到一位怀疑一切的学生,他问:“什么是诚信?现在上到处都在宣扬虚幻这个概念,现实生活中都没有诚信,何况虚幻的网络?”我告诉他:“很多自以为聪明的人以为说谎可以保护自己,熟不知,一个谎言的开始,就意味着将要用很多谎言来掩盖。况且一个人老说谎会很累的。如果你给别人诚信,别人就会给你诚信。说谎者在诚信者面前也只能诚信,何况谁又愿意和一个没有诚信的人交朋友呢?所以只有诚信才是对付虚假、虚伪、虚幻的最好的办法。”后来他告诉我他改掉了说谎的习惯,还在网上交了不少的好朋友。教师以一个朋友的身份和学生在网上平等对话,对学生进行引导,学生更能接受。总之,网络作为一个工具,具有双重性,我们不能因为惧怕网上的不良信息就拒绝网络。况且社会发展已经进入了一个网络化的时代,我们生活的很多方面与网络的关系越来越紧密,任何事情,只要正确引导,培养和增强学生的鉴别能力,不要盲目地陷入无聊的聊天和所谓的网恋之中,网络对我们的学习和生活将产生很大的帮助。如果人人都能在网上作个诚信的人,遵守网络道德,真正的网络教育就会成为现实。
存在的及解决的策略
信息技术学科与其他学科整合在实施上也存在一些问题。随着网络的发展,培养学生的信息素养,其它学科与信息技术学科整合后,在教学活动中,不论教师还是学生,很多时候都需要在网上查找资料和素材,有的时候学生上网查资料很盲目,要么看看图片、听听、看看flash等,所要的资料还没找到,一节课就过去了。有的时候又担心学生上一些不健康的网站等。针对这些情况,我们提出如下解决的思路:(1)教师机上Internet,教师备课时根据教学要求,先下载一些与教学有关的资料存放在教师机上,上课时让学生在指定的文件夹内、校园网的资源库内查找资料,这样既满足了教学要求,又节约了时间,教学目标明确。同时,由于教学具有灵活性,教师教学有时也需要查找一些资料,这样教师就可以随时根据教学要求,查找资料后用大屏幕投影给学生看,大大提高课堂效率。
陈至立部长在全国中小学信息技术教育的工作会议上说:“技术与课程的整合就是通过课程把信息技术与学科教育有机的结合起来,从根本上改变传统教和学的观念以及相应的学习目标、方法和评价手段。”具体来说,它是指在先进的教育思想、教学理论的指导下,应用以计算机为核心的信息技术作为学生自主学习的认知工具与情感激励工具,改革传统的以教师为中心的教学结构,在此前提下实现学科教学内容、手段、方法的整体改革,从而达到培养创新人才的目的。
在信息技术迅速发展的今天,作为历史学科该如何依托信息技术作为认知工具,应用于教学实践中,培养学生的综合能力,更好地实施素质教育呢?
一、应用信息技术,提高课堂教学效率。
应用计算机辅助教学是信息技术用于学科教学的最初表现形式,是信息技术和课程整合的最低层次。教师可以使用现成的计算机辅助教学软件或多媒体素材库,选择其中合适的部分用在自己的讲解中,也可利用Powerpoint或者一些多媒体制作工具,综合利用各种教学素材编写自己的演示文稿或多媒体课件,应用于课堂教学。
1、创设教学情景,促进学生的情感激发
利用计算机辅助课堂教学,是当前信息技术用于学科教学最普及的一种方式,历史学科也不例外。历史学科的特点是讲述已经发生的事情,而利用计算机我们可以创设同样的情景,让学生具有真实的情景体验,在特定的情景中理解事物本身。进行情景创设,使学生置身于历史事件的环境之中,激发学生的历史情感。如中的黄海大东沟海战,可剪辑电影《甲午风云》片段,利用多媒体课件再现当时激战的场面:硝烟弥漫、炮火连天的战场,清军爱国官兵的浴血奋战,邓世昌驾舰直冲敌舰的壮举及生动感人的旁白,使学生身临其境,切身体会了中华民族的爱国精神,也激发了他们的爱国主义情感。
2、利用信息技术突破历史学科教学难点
利用多媒体课件,可以形象地演示历史学科中某些复杂的内容。历史上的一些重大战役,头绪众多。传统的教学手段难以达到良好的效果,而利用多媒体把战争进程制作成动画,演示战争动态的变化进程,就可以使学生一目了然。如,可把日军的进攻路线制作成动画,从陆战到海战,从朝鲜到辽东,中日战争的进程清晰可见。在演示动画的同时,教师还可以对具体过程进行适当的讲解,这样学生既把握了整个进程的全局,又对具体战役有了充分了解,有利于他们对历史事件正确的判断和结论。
3、利用信息技术丰富历史教学手法
利用计算机辅助教学,通过教师合理的设计与选择,利用计算机辅助教学代替了幻灯、投影、粉笔、黑板等传统媒体,极大地丰富了我们的教学手段,使我们传统的用“一张嘴巴”干巴巴的说教变成多感官的刺激,使抽象的变得具体形象、使看不见的变成看得见、使“静”的变成“动”的,这时使我们有可能为学生创设一个尽可能真实的情景,更加符合学生的认识规律,更能为学生所接受。
二、利用信息技术更好地实施研究课程。
当前实施素质教育的重点在于研究课程的开设。信息技术拓宽了人们获取信息的渠道和范围,极大地丰富了信息资源,为以个性化、自主及交互式的学习为特征的研究型课程提供了实施的条件和空间,使生动、活泼、主动的学习得以进行。
1、利用信息技术收集、整理、归纳史料
古今中外历史内容丰富多彩,我们的教科书上所涉及的极其有限,研究课程的开设大大地拓展了学生的知识面。如在实践中,我给学生的课题是“工业革命与生态环境”,这是一个综合性课题,它不单单是历史学科的内容,还涉及地理、生物等学科。关于工业革命的内容,教材上虽有,但涉及较少,关于它的影响也只提到的是对政治、经济的影响。因此,要完成此课题必须大量查找课外资料,而信息技术的发展为此提供了丰富的资源环境。用信息技术提供资源环境就是突破书本是知识主要来源的限制,用各种相关资源来开阔学生视野,拓展学生的思路。在研究型课程开设的过程中,许多学生已经能利用网上资源围绕选题收集资料,下载并保存有关资源。
2、利用信息技术开展问题的研究
在丰富资源环境学习下,可以培养学生获取信息、分析信息解决问题的能力。学生在对大量信息筛选的过程中,实现对事物的多层的了解,同时也会产生新的问题。因此教师在课题实施前应做好充分准备,指导学生解决问题。教师可以在课题实施前将所需的资源整理好,保存在某一特定文件夹或做成内容网站,让学生访问该文件夹来选择有用信息,也可以为学生提供适当的参考信息,如网址、搜索引擎、相关人物资料,由学生自己去Internet或资源库中去搜索材料。学生通过搜集材料对工业革命有了玩全面的了解,经过综合分析认识到了在现代工业发展的同时必须注意生态环境的保护,得出了这一当今人类共同关心的问题。同时对其它学科也有了更深的认识,这大大拓展了学生的知识面,培养了学生学科之间的综合能力及分析能力。
3、利用信息技术培养学生学习历史的能力
利用信息技术,让学生掌握学习历史的方法,培养学生综合学习能力..使学生从传统的被动接受转变为主动学习、探究学习和研究性学习,学会利用网上资源进行学习,学会利用网络通讯工具进行协商交流。通过讨论、交流不断丰富对研究课题的认识,在任务的驱动下培养学生合作意识以及小组协作学习、自主学习能力,在一个小组内学生合作查找所需的信息,通过讨论取得一致意见,解决问题。这样递增了学生学习的参与率,提高了学习的竞争力,同时培养团队合作精神。
信息技术的发展更有利于学生创作能力的培养。教师可以利用网络优势指导学生进行课外创作,加强学生的动手能力,发挥各类学生的特长。作为历史学科可以指导学生利用信息技术制作历史小报。本学期我区举办了学生历史小报的评比活动,从各校学生的作品来看,都利用了信息技术这一高科技手段。学生利用网上资源进行排版设计,作品图文并茂,布局合理,主题明确。取得这们的成果都离不开信息技术的支持,通过这样的课外活动使得学生的创造潜能得到了充分的挖掘,达到了培养学生创造能力的教育目标。
三、对教师的要求
提升教育技术学为一级学科的必要性
(一)现代社会发展和教育发展的需要现代社会所需要的人才是会利用信息技术进行高效学习的人,而培养这些人需要先进的教育理念和信息化的学习环境,这些恰巧是教育技术学学科所要研究的问题,也是教育技术专业工作者的责任。现代社会是需要教育公平的社会。而我国地域辽阔、人口众多,经济发展很不平衡,教育资源分布也不均衡,要实现教育的公平就必须发展现代教育技术,让教育资源相对贫乏的地区通过现代远程教育享受到优质的教育资源,为实现全民教育及终身教育提供一个有效的途径。现代教育技术是教育改革的制高点与突破口,用信息化带动教育现代化是当前教育改革的重要举措。教育技术学研究的是学生和教师如何利用先进技术和丰富的资源进行有效地教和轻松地学,目的在于优化教学,提高绩效。从国家培养社会所需人才到促进教育的公平,提高教育绩效,教育技术都扮演着非常重要的角色,其功能和应用领域也超越了现有教育学一级学科所涵盖的范围。因此提升教育技术学科为一级学科是顺应时代和社会需要的。(二)学科发展的需要当学科作为一种知识分类或一定科学领域的相对划分的时候,学者的学术兴趣和科学研究不会也不应该受到学科的限制。但当学科成为制度的一部分,演变成学科制度,特别是当其沦为一种行政化产物的时候,学科便异化为一种僵硬的制度模式、归类体制或评价机制,成为影响学科发展的重要因素。我国的学科专业目录,从其诞生之日起,就是我国研究生培养和学位授予制度的一部分。由这种制度所带来的利益导向使得学科演变成为对于学问表达和学者活动的束缚,并成为教学科研活动的效益以及利益分配的一种现实尺度,从而不可避免地导致对正在成长起来的交叉学科、新兴学科的不利影响。[5]作为新兴学科的教育技术学,从其独立之日起,一直是教育学中的二级学科(1983年的《学科专业目录》中还没有这个学科)。由于教育技术学的迅速发展,它的研究领域逐渐扩展,其中融入了计算机科学技术、媒体技术、工程学、信息科学等多学科的相关领域知识,而这些新领域是传统教育学一级学科难以包容的。同时,随着教育信息化的迅速推进,全国各种类型和层次的高校都相继开办了教育技术学专业,教育技术学的研究队伍迅速壮大,各种矛盾也随之产生,如与“课程与教学论”专业“抢饭碗”问题(其实在学科发展过程中,各学科或多或少都存在过类似问题)。若不能很好地处理这些矛盾,必然会影响作为新兴学科的教育技术学的发展,因此不断有学者提出将教育技术学提升为一级学科的建议。[6](三)专业人才培养的需要一般说来,同在一个一级学科下的二级学科有着共同的理论基础,因此,高等学校的课程计划一般按一级学科设置共同的学科平台课程。但教育技术学却有着与教育学其他二级学科不完全相同的理论基础。教育技术学的理论基础主要包括:哲学基础、系统科学基础、具体学科基础(包括教育学、心理学等)、技术基础和艺术基础。而传统的教育学的理论基础通常不包括技术基础与艺术基础,这成了按一级学科来设置共同平台课程的巨大障碍。如果将教育技术学从原来的教育学一级学科中独立出来,此问题将迎刃而解。
提升教育技术学为一级学科已经具备的条件
对照前述关于设置一级学科的条件,目前教育技术学已经具备如下条件。(一)有确定的研究对象和较完备的理论体系教育技术学已经广泛开展了研究对象问题的讨论,在研究对象问题上已经基本上达成了共识。教育技术学的研究对象是现代教育技术问题,是现代信息技术环境下的教育教学问题。是为解决教育教学问题而开发、使用现代教育媒体中出现的问题,既包括过程问题,也包括资源问题。[7]以“现代教育技术问题”为研究对象的教育技术学,与“课程与教学论”等学科有明显的区别,具有不可替代性。教育技术理论体系的最初框架是上世纪80年代形成的。以南国农先生提出的“七论”为代表:即本质论、功能论、媒体论、过程论、方法论、管理论。后又经历美国AECT’94定义的引入及两项新技术(多媒体技术、网络技术)和两种新理论(建构主义学习理论、教学系统设计理论)的介入,教育技术理论体系的建设进入了多元化的发展阶段,并且进行了融合。按其建立的依据,大致可分为两类:一类是以美国AECT’94定义为依据建立的;另一类主要是在不断总结本国理论研究和实践的基础上建立的。[8]教育技术学理论体系的初步形成为设置一级学科提供了前提条件。(二)已经形成了比较独特的范式和学术共同体北京大学哲学系吴国盛教授认为:一个学科之所以成为一个学科,就在于它有自己独特的范式。范式有观念层面的,也有社会建制和社会运作层面的。学科建设就是在这两个层面上进行范式的建构和巩固。观念层面上的范式建构,目的在于形成一种知识传统或思想传统,或者具体地说是一种研究纲领。社会建制和社会运作层面上的范式建构,目的在于形成一个学术共同体,它包含着学者的职业化、固定教席和培养计划的设置、学会组织和学术会议制度的建立、专业期刊的创办等。[9]目前,教育技术学已经形成了自己的初步范式,包括建立了自己的学术组织、创办了专业期刊、打通了国际交流渠道、形成了独特的研究方法等。影响较大的中国教育技术协会,已经拥有28个专业委员会,覆盖了基础教育、高等教育、职业教育、成人教育四大领域,并定期地组织了高质量的学术交流活动;公开发行的教育技术期刊已有20多种,其中《电化教育研究》、《中国电化教育》、《中国远程教育》、《开放教育研究》、《现代教育技术》、《远程教育杂志》等的学术地位日益提升,在教育领域产生了较大影响;自电化教育事业发展之初,我国就与国际间保持着密切的联系,从引进先进的设备到引进书刊、学术报告,保持着与国际间的合作与对话。当然我们在学习国外先进教育理念的同时也不忘与本国国情相结合,最终形成适合本国的一套理论与实践体系。(三)实践中已经形成若干个可归属的二级学科教育技术学在我国从一项事业发展到一个领域、一门独立的学科,期间不断融合积累相关领域的知识,逐步形成具有中国特色的教育技术学体系。2004年教育部高等学校教育技术学专业教学指导委员会根据全国各地不同类型和层次的高校教育技术学专业培养人才的现状,确定了五个专业方向:教育技术学(基本理论)、数字媒体技术、教育软件工程、现代远程教育、信息技术教育。李龙教授认为教育技术学下可设教育技术学原理、信息化教育学、远程教育学、学科教育技术学、军事教育技术学及教育软件工程、数字媒传技术、教育技术装备、绩效技术、知识工程等二级学科。[10]南国农先生也提出若干可归属于教育技术学的二级学科:教育技术基本理论、教育信息工程、学校信息化教育、社会信息化教育、现代远程教育等。[11]2010年教育部高等学校教育技术学专业教学指导委员会又根据教育技术学培养人才的现状和社会对教育技术学专业人才的需求,重新确定了五个专业方向(课程组):教学与培训设计、信息技术教育、数字教育媒体、教育软件工程和教育技术装备。笔者认为,提升为一级学科的教育技术学是广义的教育技术学,可将原有的课程与教学论学科分开,将课程论作为教育学的二级学科,将其中的教学论合并到教育技术学之中,这样既可以实现教育技术学与国际接轨,又避免了教育技术学与教学论争夺地盘。与国际接轨后的教育技术学可以包括教育技术学原理(或教育技术基本理论,含教学与培训设计)、信息技术教育、视听媒体技术、教育软件工程、教育资源建设(含教育技术装备)、现代远程教育等二级学科。“教育技术学原理”(基本理论)主要围绕教育技术学理论基础、基本理论等进行研究,包括教育技术概念、研究对象、学科性质以及教育技术学学科体系、教育技术发展史、教学与培训设计等。“信息技术教育”主要围绕信息技术教育基本理论、信息素养、信息技术与课程整合和媒介素养教育几个方面进行研究。“视听媒体技术”主要涵盖多媒体技术及其教育应用、新兴媒体技术对教育影响,以及媒体技术的开发、设计等,偏重于教育电视的“摄、录、编”或数字电视技术专业人才的培养。“教育软件工程”是研究如何用工程的技术和方法,开发和维护作为工程化产品的教育软件。主要包括:(1)教育软件及其相关学科领域的知识;(2)教育软件的开发与维护的方法和技术;(3)教育软件的标准、评审与商品化等。“教育资源建设”包括硬件资源建设和软件资源建设两个方面。硬件资源建设主要是指教育技术设备与装备的建设,软件资源建设包括四个层次:一是素材类教育资源建设;二是网络课程建设,它是按照学科知识体系以及网络教学的要求,对各种教育资源的综合集成;三是资源建设的评价,通过评价筛选优秀的教育资源;四是教育资源管理系统的开发。“现代远程教育”主要为现代远程教育系统提供专门人才,包括远程教育管理人才和远程教育资源开发与设计人才。(四)社会对该学科人才有较稳定和一定规模的需求随着互联网技术和其他媒体技术越来越广泛地应用到教育领域,社会和一些教育机构对教育技术学专业的人才需求不仅在量上日益增多,而且在规格上呈现多样化的趋势,需要教育技术学专业培养不同方向和规格的专业人才。(五)有完整的人才培养体系目前,我国已形成了专科、本科、研究生(硕士、博士)、博士后等多种层次的培养体系。据统计我国高校已有教育技术学本科专业224个、硕士点83个、博士点8个,并在教育学博士后流动站中设立了教育技术学专业方向。综合以上几点可以看出,教育技术学已具备一级学科的基本条件。
中小学信息技术课程可以追溯到20世纪50年代的计算机教育。近年来,随着计算机、网络技术的发展,以及人们对技术与社会关系认识的深入,它逐渐演变为一个目标多元、内容丰富、方法多样的现代教育领域,成为许多国家中小学的基础教育课程。考察国内外信息技术课程的发展历程,它大体经历了“面向学科知识”、“面向学科工具”和“面向学科思维”的课程开发取向,每种开发取向也表现出不同的课程特征。
1.面向学科知识的信息技术课程
以学科逻辑为根据、围绕知识结构组织起来的学习内容体系,即为面向学科知识的课程组织。20世纪70年代末,微型计算机的快速普及引发了教育学界的广泛关注,为占得信息化社会发展的先机,世界发达国家纷纷开设中小学计算机课程,程序设计成为当时计算机教育的主要内容。1981年,前苏联计算机教育学家叶尔肖夫(A.P.Ershov)在第三届世界计算机教育应用大会上作了《程序设计———第二文化》的报告,提出了“程序设计文化”的观点,他认为“是否具有编排与执行自己工作的程序的能力是人们能不能有效完成各种任务的关键。现代人除了传统的读、写、算能力以外,还应该具有一种可以与之相比拟的程序设计能力”。该观点反映出计算机程序学习的理念:希望学生通过程序原理的学习,了解计算机知识,掌握计算机操作过程,以适应计算机时代的生活。受程序设计观念的影响,我国中小学计算机教育初期也将“发展学生程序设计技能”作为主要教育目标。设计了掌握基本的BASIC语言,并初步具备读、写程序和上机调试的学习内容。从实施过程来看,程序设计课程为青少年创造了接触和了解计算机的机会,推动了计算机文化的普及。但是,从学生心理发展和学习过程来看,脱离了具体生活情境、忽视学生自身学习特点、抽象地向学生灌输计算机程序知识,无疑也是对青少年身心成长的一种摧残。此外,面对不断变化的信息化世界,计算机课程并不是要把每位学生培养成程序设计专家,而是希望学生能够具有信息技术学科的思维方式,正确理解计算机、人与社会的关系。因此,如何调动学生学习积极性、激发学生学习兴趣、发展学生独特的学科思维就成为信息技术课程设计所面对的新挑战。
2.面向学科工具的信息技术课程
20世纪80年代,计算机操作系统和应用软件日趋成熟,一些数据库管理系统(如Dbase)、电子报表系统(如Visculc)、文字处理系统(如WordStar)开始安装到微型计算机上,越来越多非专业的人员开始从事计算机应用工作。社会对计算机应用的现实需求促使中小学计算机教育从“程序设计”向“工具应用”转型,学习内容从前期的BASIC程序设计发展为计算机基础知识、计算机基本操作与使用、计算机常用软件介绍、计算机对现代社会的应用等主要内容。例如,美国东田纳西州大学科尔教授在第四届计算机教育应用大会上发表的《面向职员的计算机课程》中将计算机教育的目标界定为应用者能够在自己的教学科研、管理服务中把计算机作为一种有效的工具使用,其教学内容应该包括文字处理、电子报表处理、数据库、图像处理等应用软件的使用。这种“技术学以致用”的观点有着其存在的合理性,能够激发学生学习动机,特别是对即将毕业寻找工作的高年级学生来说,他们也非常希望学习一些实用的操作技能。但是从教育发展来看,基础教育毕竟不能等同于社会职业教育,其最主要的任务还应是促进学生综合素质的全面发展。事实上,如果过于强调信息技能操练,忽视信息技术本身所特有的解决问题的思维方法与应用策略,随着信息工具的快速发展,“当学生离开学校进入社会之前,他们所学的工具技能就已经落后于信息化社会的现实需要了”。
3.面向学科思维的信息技术课程
面向学科思维的课程设计强调学科知识与学科思维(DisciplinaryThinking)发展的结合,其目的是帮助学习者在知识学习的过程中形成独特的学科思维方式,全面理解生活中的世界。近年来,信息技术的革新推动了全球信息化的发展。随之,大众传媒摆脱了传统的单向、线性、控制的信息传播模式,进化为多元、互动、开放的信息化环境。信息受众也从被动的“接受者”成为信息“者”。在此充满新奇、变幻乃至诱惑的信息环境中,中小学信息技术课程就不应局限于信息知识掌握和信息技能操练上,甚至也不应停留于生活问题的解决上,而是更需要帮助青少年用信息技术学科思维方式理解信息世界,正确认识技术、个人、社会的内在关系,发挥信息技术的积极因素。多元智能专家霍化德•加德纳教授(Gardner,H.)在对学生多元智能发展研究中指出,“只限于学科知识(Subject-Matter)的学习虽然可以暂时增加学生的信息量,但过于强调知识记忆也会导致学生丧失解释新问题的能力,这就需要寻求一种新的教育设计方式,即面向学科思维”。美国教育技术协会在《学生教育技术标准》的修订版中就反映了信息技术学科思维的理念,增加了“批判性思考”和“数字化公民”的指标,指出学生要批判性地选择工具和资源,理解与技术相关的人、文化、社会的相关问题,安全、合法、负责任地使用信息和技术。面向学生思维发展的信息技术课程摆脱了“纯技术”教育的狭隘观念,从社会生态学的视角来理解信息环境中各要素的关系,希冀帮助青少年在“学技术”、“用技术”的基础上,能够从现实情境中,批判性地认识技术变革给信息环境带来的整体影响,并应用学科思维解决信息生活中的现实问题。综上可看出,信息技术课程开发的三种取向并不是截然对立的,而是随着研究者对信息技术课程认识的深入,从一个阶段向另一个阶段的发展。面向学科思维的信息技术课程是在继承信息知识、技术工具课程取向的基础上,关注学生内在思维发展,希望学生能够像“信息技术学科专家”那样深刻地思考信息化世界。
二、信息技术课程的学科思维:本质与特征
加涅(RobertMillsGagne)在认知心理学研究中将认识领域的学习结果分为三大类,即言语信息、智力技能和认知策略。其中,认识策略是指学生学习后形成的对内控制能力,以及调控认知活动的特殊认知技能,是学生内在价值的学习结果。就学科教育而言,其认知领域的教育意义既体现在外显的知识与技术学习方面,也反映在内隐的认识策略学习上。因此,信息技术课程在合理安排信息知识与技能、强调学生信息技术解决问题的应用行为时,更需要关注学生利用信息技术处理问题的内在思维发展,形成利用信息技术认识世界的独特思维方式,即计算思维、设计思维和批判性思维。
1.信息技术课程需关注学生的计算思维
算法是应用于计算机中产生特定结果的一种精确、系统的方法。从技术实现来看,它直接体现着计算机解决问题的方法与过程。近年来,随着信息技术工具的普及与推广,算法思想已广泛渗透于人们的日常生活、工作与学习之中。2006年,卡耐基梅隆大学周以真教授(JeannetteM.Wing)在计算机科学协会(ACM)年会报告中,明确提出发展学习者以算法为核心的计算思维(ComputationThinking),她认为“信息化社会的思维方式应是涵盖了计算机科学领域中所采用的最广泛的心理工具,是对问题解决、系统设计、人类行为理解的综合能力反映。发展学生计算思维就是要‘像计算机科学家’那样去思考信息化问题。当然,这些问题绝不只是应用于计算机科学领域,它适合信息技术所渗透的每一个角落。”显然,高度信息化社会的思维方式已超越了传统计算机环境中“为计算而思维(ThinkingforComputing)”的学术观念,而是将其放在信息化社会大背景下进行研究,形成“用计算而思维(ThinkingwithComputing)”的数字化生存的普适理念,以“算法”为核心的、关注人机互动的计算思维已成为信息化社会中处理问题的一种重要思维方式。2011年美国计算机科学教师协会(CSTA)研制的《中小学计算机课程标准》和2012年英国学校计算课程工作小组(ComputingatSchoolWorkingGroup,CAS)研制的《学校计算机和信息技术课程》都将计算思维作为课程的核心内容。发展学生“数据抽象、模型建构、回归验证、数字实现”的计算思维方式、提高学生利用信息技术解决问题的能力是信息技术课程的一种重要的内在价值。
2.信息技术课程需关注学生的设计思维
“设计”是一种创造性的规划活动,其目的是为事件、过程、服务以及在整个活动周期中所构成的系统建立一个高效的组织方式。西蒙(Simon)在《人工科学》中分析了“设计科学”的内容体系,认为设计不仅是技术教育的专业要素,更应是每个知书识字的人的核心素养。1990年,马奇(March.S)和史密斯(Smith.G)等人在西蒙理论的基础上系统阐述了设计科学的“概念、结构、模型与方法”,强调设计者要通过建立行为、形成知识、使用知识、评价知识来实现设计,并突出说明“构造与评价”作为设计科学特有的活动与思维方式。由此可见,设计思维(DesignThinking)正是设计者经过相应的设计活动或学习相应的设计知识后,所具备的擅长于设计的专业技巧,是一种特殊的思维形式,表现在处理问题上包括有“现象分析”、“问题识别”、“事实表征”、“概念产生”、“方案形成”、“方案评价”的过程。从表现形式来看,设计思维更强调通过形象化、结构性的方式来表示设计进程中的模糊属性,以此来明确所需设计的作品和研究过程的方案。如今,随着越来越多的信息技术应用于人们的生存空间,怎样区分复杂的信息现象、如何基于现实需要合理选择技术工具,怎样制定与验证应用信息技术解决问题的可行方案,这都是对信息化社会成员设计思维的考查。通过信息技术课程发展学生的设计思维,也就有益于学生将所学习的信息知识与技能迁移于解决实际的设计问题之中。
3.信息技术课程需关注学生的批判思维
所谓“批判思维(CriticalThinking)”是指人们对于某种事物、现象和主张能发现其问题所在,根据特有的思维逻辑作出的理性思考。早在20世纪初,美国哲学家约翰•杜威(JohnDewey)就在对个体反思研究的基础上概述了“批判思维”的概念,认为它是反思过程中所表现出来的解决问题的思考方式。1990年,范西昂(PeterFacione)等人开展了“批判思维特征”的研究,研究报告指出,“个体批判思维的培养并不完全在于是否知道一个批判思维的概念,最主要的还应该是明确批判思维的度量标准和习性特征。基于此,他们提出了‘澄清意义、分析论证、评估证据、推理判断’的批判思维分析维度和真实情境下合理运用批判思维的‘心智习惯(MentalHabit)’”。近年来,青少年接触信息技术和媒体信息的频度和时间迅速增长,也引发了“迷恋电视”、“沉迷网络”等严峻的社会问题。媒体文化研究者波兹曼(NeilPostman)就曾尖锐地指出“教育的目的本应是让学生们摆脱现实的奴役,学会独立地思考。然而,纷繁复杂的媒介信息却使得年轻人正竭力朝着相反的方向努力———为适应现实而改变自己,失去独立思考的意识”。因此,青少年缺少了对信息及信息工具的批判意识与分析能力,将个人陷于信息技术固有的程序控制之中,也就很有可能成为信息技术的“奴隶”,为技术所“异化”。2008年,国际教育技术协会(ISTE)分析了学生使用信息技术工具中的现实问题,重新修订“面向学生的教育技术标准(NETS•S)”,将批判思维作为一项重要内容标准,明确提出要“发展学生批判思维的技能,引导学生合理地使用数字化工具和资源作出信息选择与判断,解决具体问题”。因此,发展学生的批判思维,提高学生对信息应用的自控能力是中小学信息科技教育的内在价值之一。
三、面向学科思维的信息技术课程设计:框架与结构
面向学科思维的课程设计是知识技能学习与应用情境的结合,它不仅关注学生需要学习哪些内容,同样也引导学生理解为什么要学这些内容、怎样学习这些内容以及如何用这些内容进行专业交流,即发展学生“了解学科专业的基本目的,理解学科专业的知识结构、掌握学科专业的探究方法、懂得学科专业的交流方式”等四项基本能力。由此可见,面向学科思维的信息技术课程设计与开发,既不能脱离“知识”而孤立地谈“学科思维”,也不能忽视“学科方法”讲普遍性的“思维方式”,而是在综合分析学科结构、学生特点、社会需要的基础上,对学科课程的学习缘由、知识内容、探究方法和交流方式进行一体化的架构。
1.树立科学、技术与社会(STS)三元课程观
科学技术革命引发了生产工具的变革,同样也使得整个“科学范式(Paradigms)”发生了根本性的转换。在此过程中,如果人们缺少了对人、科学技术、社会一致性的思考,忽视技术生态“范式”的重新建构,就很有可能会引发人类生存环境的潜在危机。当前,社会存在的青少年“网络上瘾”、“沉迷手机”等社会问题,也时时提醒着信息技术课程设计者“不仅要关注信息知识与技能的学习,也要帮助学生理解技术本身与社会发展的内在关系,通过批判性思维技能分析信息现象,作出合理决定,解决信息化问题”。STS课程观以综合、多样化的方式描述科学技术与社会的关系,将学生的个人生活、科学技术和社会发展有机结合起来,实现人、科学技术和社会的一体化教育。正如亚格尔(R.E.Yager)指出的那样:STS教育为学习者学习科学技术提供了一个真实的社会情境,其中既包含了各个理论上的认识,也融入了其他方面的许多因素,其课程理念本身也就具备发展学生创造性的教学环境特点。因此,承担着培养数字化公民的中小学信息技术课程就需要树立STS的科学课程观,从而实现知识学习、技能掌握、思维发展的统一。
2.融合原理、方法与工具三类知识
一门充分发展的学科课程应有其独特的核心概念、逻辑结构和表达方式,以此反映学科课程的本体价值。中小学信息技术作为一门基础性课程,同样需要明晰知识结构,辨清逻辑关系,融合课程本身所固有的原理、方法、工具三类知识。2008年,俄罗斯联邦教育部重新修订中小学“信息与信息交流技术”课程标准,从信息过程、信息技术和信息对象等三个方面构建知识体系。其中,信息过程的内容包括信息表征、信息传输、信息加工等;信息技术的内容涵盖信息交流技术主要设备的原理特征、评价指标、应用过程与方法等;信息对象的创建与处理的内容包括多媒体信息化数字化、数据库、编程和建模等,以此构成课程的知识技能体系,突出“计算(Computing)”在本学科的核心地位。再如,华盛顿大学LawrenceSnyder教授按照美国国家自然科学基金会研发的“通晓信息技术(BeingFluentwithInformationTechnology)”的内容要求,从信息技术技能、算法和数字化信息、数据和信息、程序设计等四个方面分析信息技术的学习内容,将计算机和网络原理知识、应用方法和工具特征融合到知识体系之中,发展学生的信息通晓能力。可见,当前无论国外教育研究部门还是专家学者,都希望通过对信息技术的原理、方法与工具三类知识的融合,构建信息科技课程内容体系,明确核心概念,理顺要素关系,通过引导学生理解信息技术学科的本体价值,发展学生独特的信息技术思维方式。
3.渗透信息技术学科方法与探究过程
学科课程的本质特征既取决于它特有的学科逻辑体系,也表现在它独特的研究方法和话语体系。斯卡特金(M.H.CKATKNH)在对学科结构的研究中指出,“科学的学科课程既要包括重要的学科事实、概念、法则、理论,也要反映出它探究方法、认知活动的逻辑操作和思维方式”。中小学信息技术课程同样需要帮助学生了解信息技术学科的话语体系和探究方法,引导学生能够用信息技术的学科方法和研究过程去理解信息现象,思考信息问题。1990年,艾森堡(MikeEisenberg)和博克曼(BobBerkowitz)博士在对信息技术探究过程和应用方法中发现信息能力不同于技术工具的操作技能,如果缺少了应用方法与策略的学习,这些特定的技能也不能为学生提供不同情形下的技术应用迁移,也就无法实现问题的解决。据此,他们开发出发展学生批判思维和设计思维的信息问题解决的Big6技能方案,将信息能力的发展贯穿于任务确定、策略分析、信息检索与获取、信息应用、信息生成、过程与结果评价的学习过程中。2013年,英国教育部对中小学信息技术课程进行了改革,将“计算思维”和“设计思维”的发展作为信息技术学习的关键过程,要求学生通过“交流”与“合作”的方式,体验利用信息技术获取、分析、判断、加工、综合、创新、信息的过程,引导学生尝试使用“结构分析”、“模型设计”、“程序开发”和“调试完善”的学科方法进行信息交流。显然,这种具有学科特征的、调控思维的过程与方法,也正是我国当前课程改革非常看重的学习目标。
四、面向学科思维的课程开发:高中信息技术课程的重构
随着现代信息技术的发展,我国高中信息技术课程得以建立与实施,同样随着信息技术应用的“傻瓜化”和“日常化”,信息技术课程也面临着重重困惑。一方面信息技术工具的普及提高了学生的信息技术应用能力,另一方面机械的操作练习也限制了学生对信息技术课程本质特征的理解。实现知识技能与方法过程的统一,发展学生信息技术学科的思维能力,就成为信息技术课程重构的关键环节。
1.建立信息技术学科思维的表现性标准
表现性标准(PerformanceStandards)解释了在一定学习水平层次上学生应表现出来的行为特征,是一种可操作性的、具有等级特征的标准体系。从应用效能来看,它既可以把抽象的学习目标细化为可操作性的具体要点,也可以表述这些具体要点之间的相互关系,保持学习目标的整体特征。在面向学科思维的课程设计中,为了能明确学科思维的具体学习结果,知道学习结束后所应具备的信息技术的学科能力,就有必要建立与之相对应的表现性标准。例如,美国计算机教师协会(CSTA)制定的“学校计算机课程标准”,建议10年级学生要能够“聚焦于真实世界问题,应用计算思维和批判思维完成解决问题的方案,通过信息技术工具实现这些方案”。为了达到这种学科思维的要求,他们制定了与之相对应的表现性标准:分辨利用计算科学能处理的、难处理的、不能处理的问题;对于难以解决的问题,能够解释启发式算法(HeuristicAlgorithms)的近似方案;批判性地检测分类算法,并执行原算法;通过模型和模拟分析数据来确认方案。可见,建立一套清晰、具有可操作性的信息技术学科思维的表现性标准,既有利于师生对学科思维的理解,也便于组织教学内容,有针对性地开展教学。如同CSTA研究报告所言,“面向计算思维的计算机教育的表现性标准,不仅明确了对教师和学生教与学的期望,也建立了一个根本的等级体系,影响着教育管理者怎样选择、分配和利用教学资源。”
2.设计与表现性标准相一致的学科知识结构框架
学科思维之所以能对学科规律作出间接的、概括的反映,一定程度上在于它是以学习者自身的知识经验为基础的。没有足够的知识经验,学科思维也难以很好地发挥作用。信息技术课程的重构也需要按照信息技术科学的内在逻辑体系和学科思维的表现性标准建构与之相对应的知识结构和内容框架。2012年,英国计算课程工作小组从“语言、机器、计算;数据与数据表示、信息交流与合作;抽象与设计;宽泛的计算情境”等方面构建计算(Computing)学习的知识框架。近年来,无论国外的专家学者还是教育研究部门,在中小学信息技术课程建构过程中都开始关注信息技术的本体内容,并将此贯穿于课程设计之中。借鉴国际先进研究成果和国内经验,笔者通过分析信息技术自身的原理、方法和工具特征,梳理了其中的核心概念和内在关系,从计算、通信、控制等三个领域建构了促进高中学生信息技术学科思维发展的知识结构框架,将此融合于学科活动情境之中,为学生提供了解决信息问题的知识支撑。
3.组织信息技术学科思维迁移的教学活动
硕士论文应能表明作者确已在本门学科上掌握了坚实的基础理论和系统的专门知识,并对所研究课题有新的见解,有从事科学研究工作或独立担负专门技术工作的能力。博士论文应能表明作者确已在本门学科上掌握了坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识,并具有独立从事科学研究工作的能力,在科学或专门技术上做出了创造性的成果。 2.3 学术论文学术论文是某一学术课题在实验性、理论性或观测性上具有新的科学研究成果或创新见解和知识的科学记录;或是某种已知原理应用于实际中取得新进展的科学总结,用以提供学术会议上宣读、交流或讨论;或在学术刊物上发表;或作其他用途的书面文件。学术论文应提供新的科技信息,其内容应有所发现、有所发明、有所创造、有所前进,而不是重复、模仿、抄袭前人的工作。 3 编写要求 报告、论文的中文稿必须用白色稿纸单面缮写或打字;外文稿必须用打字。可以用不褪色的复制本。报告、论文宜用(210mm×297mm)标准大小的白纸,应便于阅读、复制和拍摄缩微制品。报告、论文在书写、打字或印刷时,要求纸的四周留足空白边缘,以便装订、复制和读者批注。每一面的上方(天头)和左侧(订口)应分别留边25mm以上,下方(地脚)和右侧(切口)应分别留边20mm以上。 4 编写格式 4.1 报告、论文章、条的编号参照国家标准 GB1.1《标准化工作导则标准编写的基本规定》第8章“标准条文的编排”的有关规定,采用阿拉伯数字分级编号。 4.2 报告、论文的构成 5 前置部分 5.1 封面 5.1.1 封面是报告、论文的外表面,提供应有的信息,并起保护作用。封面不是必不可少的。学术论文如作为期刊、书或其他出版物的一部分,无需封面;如作为预印本、抽印本等单行本时,可以有封面。 5.1.2 封面上可包括下列内容: a.分类号在左上角注明分类号,便于信息交换和处理。一般应注明《中国图书资料分类法》的类号,同时应尽可能注明《国际十进分类法UDC》的类号。
b.本单位编号一般标注在右上角。学术论文无必要。
c.密级视报告、论文的内容,按国家规定的保密条例,在右上角注明密级。如系公开发行,不注密级。
d.题名和副题名或分册题名用大号字标注于明显地位。
最早对信息技术教师的专业知识结构进行专门研究的是祝智庭教授与李文昊,他们认为信息技术教师专业发展的素质结构由三方面组成:专业知识结构、专业情意、专业能力结构。信息技术教师的专业知识结构,包括信息技术学科知识、信息技术教学实践知识和信息技术教育教学知识。詹青龙(2007)在博士论文《信息技术教师培训模型研究》中提出了信息技术教师专业知识结构的五边形结构,包括信息技术学科成熟度、一般教育学知识、信息技术学科知识、技术实践知识和信息技术学科教学知识。衷克定教授两次发表了题为《论信息技术教师的知识结构》的报告。在报告中提出,信息技术教师在教育教学活动中既要知道“教什么”,即掌握学科相关的内容,又要知道“怎么教”,即掌握教育教学的方法。还应当知道“怎么应变”,即对教学活动的组织和教学过程的控制。刘美凤教授针对中小学信息技术教师的特点,从知识、能力、情意三个维度建构了较为完整的中小学信息技术教师的能力素质结构构架。其中对知识内容又作了进一步的划分:学科内容知识;学科教学知识(PCK)是指一个学科领域主题和怎样组织及教师对教学的理解,它是学科知识和教学法知识的整合;学科课程知识。张燕(2012)在其博士论文《高中信息技术教师的专业知识研究》中认为高中信息技术教师的专业知识框架包括信息技术一般教育教学知识、信息技术学科知识、信息技术课程知识和信息技术学科教学知识。由此可见,信息技术学科教学知识作为信息技术教师专业知识结构的一部分的观点,虽然起步较晚,但被学者逐渐接受。
二、信息技术学科教学知识
1.信息技术学科教学知识(PCK)内涵
教学知识(ITPCK),是指信息技术学科知识和一般教学法知识融合而产生的,是信息技术教师独有的知识。信息技术教师将信息技术学科内容知识转换成适合学生学习的教学方式或教学表征,帮助学生学习。拥有ITPCK的教师,能根据特定的主题,针对学生的不同兴趣与能力,组织、调整与呈现学科知识,并进行有效的教学。林万新认为,学科教学知识是教师建构的产物,是在教学中不断发展和深化的实践性知识。由于信息技术教育开展时间短,教学经验匮乏,信息技术教师更应该在教学实践中不断把握和领会,实现信息技术教师学科教学知识的丰富和积累,在实践中发展和深化。基于舒尔曼关于PCK的后续研究和以上学者关于信息技术PCK的研究,信息化环境下信息技术PCK就是信息技术学科教师在基于信息课教学目的和学生特点的基础上,采用恰当的教学策略,并对信息课堂教学效果进行有效评价,从而达到教学效果的最优化。
2.信息技术PCK组成研究
关于信息技术PCK组成的研究,早在2007年詹青龙就提出信息技术PCK包括信息技术课程知识、评价知识、课堂环境和管理的知识、教学策略知识、学生信息技术理解知识和学生思维知识。张燕(2012)提出信息技术PCK包括评价知识、课堂环境管理知识、教学策略知识、信息技术课程的学生学习心理和学生认知发展。信息化环境下信息技术PCK则融入了时代的元素,具体包含课程的知识、教学策略知识、评价的知识、学生的知识、课堂环境管理的知识和技术的知识。关于课程的知识不仅包括课程本身知识还包含教师对其理解内化的知识。2003年,李艺教授阐释了普通高中信息技术课程标准及其研制,以后更多的学者对信息技术课程标准进行解读并对其核心价值进行探析。
关于教学策略的知识。乌美娜教授对教学策略的定义为:对完成特定的教学目标而采用的教学活动的程序、方法、形式和媒体等因素的总体考虑。教学策略与教学方法、教学模式都是不同的,更强调的是一种综合性的总体考虑。这里策略与媒体相关,就少不了技术的掌握。关于评价的知识,因为信息技术课缺乏完善的考核机制,仅在高二时有学测而已,所以信息技术课堂可以采用多种多样的评价方式,如随堂小测、上传作品、小组评价等,从而达到以评促学的目的。关于学生的知识包括关于学生认知特点和学生学习困难知识。在进行课堂教学时要考虑到学生的差异性,因材施教、分层教学,亦可采取小组合作方式。所以关于学生的知识总是与教学策略的知识紧密相连。信息技术课堂教学有别于其他学科的课堂教学,课堂环境管理既要管理学生又要管理机器设备还有课堂教学资源以及课堂情境的应对。机器问题,是每一位信息技术教师不能回避的问题,在进行课堂教学时,总有机器会发生故障,所以我们既要兼顾课堂教学又要考虑机器问题,确保学生正常使用机器。关于技术知识,2014年教育部颁布的《中小学教师信息技术应用能力培训课程标准》明确提出:“应用信息技术优化教学、应用信息技术转变学习方式、应用信息技术支持教师专业发展。”
我国自解放以来一直用“科技”一词来涵盖科学与技术两个方面,包括在国务院下属部门中专管科学与技术的“科技部”以及许多单位中的“科技处”等等。毫无疑问,自然科学与技术有非常密切的关系;但是,也必须指出科学与技术虽然关系密切却又区别明显,在许多问题上还真不能混为一谈。几乎在所有情况下使用“科技”一词把科学和技术合二为一,也许是我国的创造。邹承鲁在1999年应《Science》编辑部邀请而写的“ScienceinChina”一文中,谈到了我国当前有把科学与技术混为一谈的倾向,而“科技”一词就是混同科学与技术所创造的专用术语。李醒民同志在“科学无”一文中(见《科学时报》2002年7月19日B3版)提到,这个词是有“中国特色”的。我们同意李醒民同志的意见,在我们多年国际科学活动中,也许除前苏联外,还很少见过别的国家有类似的提法。
科学与技术密切相关
科学仅指自然科学。科学和技术同样以自然界为对象,但严格的说,自然科学研究的目的是为了认识自然,包括认识自然界发生的各种现象,剖析自然界存在的所有物质,揭示主宰自然现象的内在规律和相互联系。大至宇宙中的日月星辰,小至组成一切物质的基本粒子,都是科学认识的对象。不仅要认识其宏观和外观,还要认识其内部各个层次上的精细结构,运动特点及运动规律。而技术侧重将我们对自然界的认识去利用自然,向自然索取,改造自然以适应人类越来越复杂、越来越高标准的生活的需要。李醒民同志指出:技术的发明和使用比科学的历史久远得多,某些技术即使在今天也完全可以脱离科学自主发展。但是时至今日,技术上的进步,总体来说基于科学的发展,科学上的每一个重大突破,不仅都将在一定时间内导致影响人类生活的新技术的出现,还必定极大地丰富我们进一步认识自然的技术手段;新技术的发展又促使我们认识自然的实验手段不断增加、不断提高,从而推动科学的进一步发展。
在20世纪最伟大的科学发现中,原子核结构和DNA结构的阐明无疑都是名列前茅的。19世纪末放射性元素的发现,表明元素是可变的。20世纪初,用重粒子轰击破碎原子核弄清了原子核是由质子和中子构成的。这些方面的突破,影响了整个物理科学的发展。生命科学领域也同样如此。生物学不仅研究自然界里所有的生物体,还要研究生命活动的各种表现形式,构成生物体的所有物质,以及这些物质在生命活动中所起的作用,揭示出生命活动的本质和规律。构成生物体的物质,最重要的是蛋白质和核酸。生命活动主要由蛋白质承担,而生物体的遗传则以核酸为基础,或者说遗传信息的世代相传是依靠DNA分子的自我复制。1953年DNA分子双股螺旋结构的发现和阐明从根本上说明了这个问题。由于构成DNA分子的四种核苷酸之间有严格的两两配对关系,根据双股螺旋DNA分子的一个单股为模板合成另一个单股必然形成另一个和原来的DNA分子完全相同的双股DNA分子,生物体的遗传就是这样实现的。这一发现改变了整个生物学的面貌,使生物学进入了崭新的分子生物学时代。
无论是原子核结构还是DNA分子的双股螺旋结构的阐明,都是科学家研究自然所得到的重大认识,属于科学研究的范畴。而且在一段历史时间内,并没有与技术有直接的关系。但是这两件在科学发展史上产生了划时代突破作用的发现,很快激发技术上的突飞猛进。正因为对于原子内部结构有了深入的科学认识,才有可能利用原子核分裂所释放的巨大能量为人类活动服务,发展成为今天的核能工业。而根据对DNA作为遗传物质基础的认识,在农牧业上培育和改良物种,在医学上有效地预防和治疗大量疑难疾病,在工业上建立全新的基因工程产业。以上这些在技术上的发展,已经对人类生活产生了巨大的影响。实际上我们今天所享用的改变了人类生活方式的所有重要技术成果,几乎无一例外,全部都来源于科学发展史上的重大突破。
如果把技术分为实验技术和生产技术两个方面,上面说的是科学发展对生产技术产生的巨大影响。在另一方面我们也不能不看到实验技术对科学发展的巨大推动作用。没有加速器的技术,就不能进行许多重要核物理研究的实验。没有X-射线衍射技术,就无法测得DNA的双股螺旋结构。这两项属于20世纪最伟大的科学突破,就无法实现。如果我们纵观一个世纪以来的诺贝尔奖的历史就可以看到,以实验技术上的成果而得奖的,特别是在物理奖和化学奖方面,占有相当大的比例。包括2002年得奖的在质谱和核磁共振方面的贡献。科学与技术的本质差异
虽然科学和技术如此密切相关,但二者毕竟有所不同,而且有本质的差异。科学以认识自然、探索未知为目的。虽然自然科学的发展有其内在的规律,但是却有它的不可预见性。具体的发展途径,哪一项突破在什么时间在哪个实验室出现,一般来说是不可预见的。科学发展史上的许多重大突破,以百年来的诺贝尔奖获得者为例,相当大的一部分是获奖者从本人的兴趣出发而进行工作的,有的甚至是工作中偶然的发现,是原先完全没有预料的事情。而按照预定的计划,组织安排而最终获得突破的反而只是极少数。好像还没有哪一位诺贝尔奖获得者是通过有目的的预先组织,精心安排、刻意培养而产生的。而技术是以对自然界的认识为根据,利用得到的认识来改造自然为人类服务。由于它有了科学的根据,就可以树立目标,因此总体来说是可预见的,也是可以根据人们的需要和现实的可能,包括人力、资金和技术条件进行规划的。
建国初期所进行的“科学规划”(实际上是否应该说是“技术规划”)得到了巨大的成功。原子弹爆炸了,火箭上天了,半导体工业建立起来了。但是这些技术成就,毕竟都是国际上已经实现了的,因此也是可以规划的,可以指日实现的。然而当时在科学方面的学科规划呢,由于不像技术方面那样有硬指标可供检查,就有些说不清楚了。当然我国的科学在解放以后取得了巨大的进展,但是国际上的科学家也不是在原地踏步,与建国初期相比,我们现在和国际上科学先进国家的差距是缩小了,还是扩大了,这可能是一个见仁见智的问题了。
这一事实至少从一个方面说明了科学是难以进行规划的。20世纪50年代的学科规划只不过是规划了应该在哪些方面进行工作。回想半个世纪以来科学发展的现实,有许多重要发展是当时没有预见到的,例如这几十年来出现了许多新兴的分支学科。如果我们不注意这些新发展而完全按照当时的学科规划进行工作,我们就会蒙受很大的损失,就不会有今天的局面。1978年DNA双螺旋结构建立25周年之际,英国《自然》杂志记者采访克里克教授,要他预测到20世纪末生物学可能取得的成就。克里克回答说科学发展是不可预测的,过去的预言家大多是以失败而告终。他只是说,“我们现在见到的生物学问题,到20世纪末都可以解决,但是那时又会有新的问题出现。”现在看来他的预言也没有完全实现,例如癌症问题,当时在美国还是属于有一定程度组织安排并限期解决的问题,到现在仍然没有解决。克里克教授也是一位失败的预言家。
技术上的发展在一定程度上是可以预见的,也完全是可以规划的。特别是国际上已经实现的技术,我们做一个具体的规划,安排一定的力量,经过努力在一定时间内完成是可以做到的。我国在20世纪50年代所制定的科学规划中有关技术部分,都属于这种情况。80年代在四位院士倡议下制定的发展高技术规划,也属于同样性质,在总体上也同样顺利实现了。但是要实现国际上还从未实现过的技术,特别是那些包含科学上尚未解决的问题的技术,就很难预见何时可以实现了,例如核聚变能量利用问题。虽然时见全世界媒体的炒作,迄今也无法断言何时可以实现。
在这个意义上说,科学发展难以预见,因此也难以规划。我们可以做的也无非是和半个世纪以前一样,勾划出各个学科中的主攻方向而已。但是如前所说,科学发展有一定的不可预见性,我们现在看见的主攻方向是根据当前的科学发展态势所认定的重要方向,若干年后整个科学发生变化,重要方向也会随之变化。如果我们硬性规定什么可以做什么不可以做,就必然失去机会。我们认定的主攻方向也必须随时修正以适应形势的变化。试想20世纪90年代初,人类基因组全序列的测定还没有提上日程时,我们如果在当时制定规划,在生物学领域内我们能够预见到蛋白质组学,能够预见到生物信息学吗?
以认识自然为目标的科学研究特别是基础研究由于探索性强,结果一般难以事先预见,原创性强的技术研究也是如此。因此除可以明确总体研究方向外,常常难以事先设定具体的研究目标,难以事先规定进度,或强求完成的日期。毋庸置疑,自然科学史中众多重大突破都是自由探索的结果。从物理学上牛顿力学的建立,电的发现和电学基本定律的建立;化学上门捷列夫周期律的建立;生物学上细胞的发现,孟得尔遗传定律的建立等,都是自由探索的结果,这些都已经在实际应用中产生了众所周知的巨大影响。类似的例子实在是举不胜举。在20世纪内所有诺贝尔奖获奖人中绝大部分都是由于在基础研究领域中的自由探索而获奖的。20世纪一百项重大事件中名列前茅的,像青霉素、半导体和DNA双螺旋结构的发现,曾分别获1945年、1956年和1962年诺贝尔奖,这些也都是少数科学家自由探索的结果。而它们在实际应用上的巨大影响已经深入到我们每个人的生活中。近年来获诺贝尔奖的基础研究成果,如超导现象和新高温超导体的发现,胆固醇代谢调节,癌基因的发现等,仍然是少数科学家自由探索的结果,这些发现必将对21世纪人类文明产生巨大影响。
科学与技术的不可预见性
我们不是完全否定规划的重要性,而只是指出科学和部分含有原始性创新的技术都有相当程度的不可预见性。我们在制定规划时务必充分认识这一特征,规划可以一方面指出方向,而在另一方面也必须同时鼓励自由探索,不要在科学上设立,并且在规划中留有充分的余地,以便在形势发展时可以随时修订。
当前在我国科学界流行的追赶国际科学发展热点,体现在对设定项目的高强度支持,这对我国科学努力追踪和赶上世界发展潮流是重要的。但同时也必须看到,设定热点项目的多数已经是全世界科学家辛勤工作了多年,有的项目年数已在万篇以上,超过我国全年发表全部SCI论文总数,要在这些国际上已经充分开放的领域中有所突破的可能性就微乎其微了。当然这决不是说我们不应该进入热点领域,热点领域的研究往往对科学发展有重要作用,进入热点领域,在热点领域内进行工作以积蓄力量,对发展我国科学还是有重要作用的,我只是想强调在热点领域内取得突破的艰巨性可能更大一些。我还想强调的是我们必须看到自然科学的发展有一定的不可预见性,因此既要重视热点领域,又要鼓励在那些目前虽还不是热点却有广阔发展前景的基础研究领域中去进行自由探索,对自由探索中已经取得有意义进展的项目,不仅不能予以限制,还要给以鼓励和支持。二者的关键都在于有自己创新的学术思想,这样才能在根本上有所创新和取得重大突破。没有自己原创性的学术思想,不仅进行自由探索寸步难行,进入热点领域也只能永远模仿或重复前人的工作,最多也不过为前人成果锦上添花而已。
科学和原创性技术的发展需要长期积累。自然科学的发展经常是波浪式前进的。在一段平稳发展的时期之后,会出现一件重大突破性贡献而给有关领域带来一个飞速发展的时期,引起大量在有关领域工作者的密切关注,并涌入这一领域工作,造成一哄而起的局面,形成科学中的热点,这在国际上也是常有的事。当然我们应该看到,一些热点领域对于科学长远发展有其内在的重要性。因此,对于一个国家的科学发展而言,从全面布局考虑,安排适当力量去追踪热点是必要的。但是我们又必须认识到,在一件突破性贡献发表之后,一些较为重要的后继性工作,往往已经在同一研究集体,或有密切关系的研究集体中酝酿已久或者已经在积极进行,并且在一个不太长的时期内就会陆续发表。外来者,即使急起紧跟,也已经落后了一个位相,在多数情况下,只能拾取一些残羹剩饭而已。
在另一方面,我们也必须看到,突破性进展常常不是一个偶然事件,而是经过长期艰苦努力,大量工作积累的结果。不用说佩鲁兹和肯特鲁关于蛋白质晶体结构分析的工作是经过长期努力才开花结果的,就是沃森和克里克关于DNA双螺旋结构的重大突破,看似突然,实际上如果没有剑桥关于X-射线衍射研究几十年的积累和威尔金森等人长期关于DNA衍射数据的收集,这一突破也不可能从天而降。
关键词:计算机科学;数学思维;应用
现代计算机是伴随着数学问题的求解而产生的,随着自然科学的发展,很多理论方面的研究都需要大量的数学计算,由于人力计算逐渐无法完全完成科学研究中数学问题的计算,计算机的想法逐渐进入人们视野。它可以说是在数学理论的基础之上建立和发展起来的。考察计算机发展的历史,不难看到,数学思想在其中发挥了非常重要的作用。通过对计算机中的数学思想的讨论和研究,可以更好地理解计算机学科现实意义。从某种意义上说,数学为计算机科学提供了思维的工具。其实,早期对计算机的认识就是脱胎于数学而产生的。最早的计算机的创造者就是以图灵为首的一批数学家完成的。而随着计算机的飞速发展,数学思想始终在其中占据着重要的位置,反过来,计算机科技的进步也同样影响着现代数学的进步。时至今日,计算机技术的发展已经给整个世界带来革命性的变化,因此学习了解数学思想在计算机中的应用,可以更好的促进我们对于计算机的认识,也能够更方便我们掌握计算机科学,进而利用其更好的解决实际问题。
一、离散的数学与计算机原理
在计算机系统中,最为人所知的最基本设定就是,以二进制的方式来表示数据,所有的信息数据都要被转化成0和1的组合。这最初是由于电子器件在功能上的局限性所决定的,数字式的电子计算机本质的特点是用电信号来表示信息,用电平输出的高低和脉冲的有无来表达是与否的关系。因此只有采用了二进制,才能够准确的表示信息,所以说从其诞生之日起,计算机就和以微积分为代表的连续性数学划清了界限。因此更准确的说,离散数学是计算机科学的基石。另一方面,构成了计算机系统的硬件和软件同样属于一个离散的结构,其在逻辑功能上来讲是等效的。计算机科学与技术中应用的基本结构大多是离散型的,因此计算机就其本质上应当被称为离散的机器。离散数学可以说是现代数学的一个十分重要的分支,同时是计算机科学和相关技术的理论基础,所以又被人们戏称为称为计算机数学[1]。一般的,广义离散数学的概念包含了图论、数论、集合论、信息论、数理逻辑、关系理论、代数结构、组合数学等等概念,现代又加上了算法设计、组合分析、计算模型等应用方向,总的来说,离散数学是一门综合学科,而其应用则遍及现代科学与技术的诸多领域。
二、关系理论与计算机数据存贮
大数据的概念是现在十分热门的一项新兴技术概念,而大数据的建立基础就是随着日益发展的计算机数据的存储与管理技术。其实从最初的计算机对文件的管理系统到数据库系统的产生,是一次数据管理技术的飞跃。通过数据库的建立,系统可以实现数据的结构化、共享、可控冗余等功能。目前,大部分的数据库都是采用的关系数据库的组织存贮形式。现在,一个系统之中会产生成千上万项的数据元素,这就需要我们找到一种最优的方式来管理和存储这诸多数据。这往往就涉及到了数据库的设计问题,现代数据处理的基础理论就是数学中的关系理论。现在常用的有实体联系法和关系规范化方法。其中实体联系法是通过实体联系模型去描述现实中的数据,建立起简单图形(ER图),在此基础之上进而转换成和具体数据库管理相对应的数据模型。另一方面,关系规范化方法则应用于关系模型的设计和数据库结构的设计之中。通过关系规范法解决关系模型中存在的插入和删除异常、修改复、数据冗余等诸多问题。
三、数学模型的作用及在计算机中的应用
数学模型即,通过建立起一定的符号系统,将对事物系统特征和数量关系的描述通过数学形式表达出来。现当代科学发展的一大趋势就是科学的逐步数学化。均将现象的阐述与问题的解决转化成数学模型的建立。随着计算机的普及和相关产业的飞速发展,各种软件应用已经深入到社会、生活的各个方面。通过计算机软件来处理的问题已不再局限于数学的计算方面,而是面对了更多的非数值计算的实际问题的解决。而通过软件编程去实现实际问题的解决时,就必须首先将这个问题数学化,即建立起一个合适的数学模型。我们通过数学学习中所常常讨论的数值问题的数学模型,就是数学方程。但是非数值计算中的数学模型的建立,则需要用到表、树和图等一系列的数据配合数学方程式的使用建立起一种完善的结构与描述,进而才能够就应用计算机来求解。因此,可以说计算机应用的前提是数学模型的建立。
论文摘要:新课程理念下信息技术在教学中的应用日趋广泛,已经成为教师调动学生兴趣与思维、解决重点难点问题、提高教学效率、开拓学生视野、培养创新能力的重要手段之一,本文通过信息技术与教学的结合以及教学中的实践与反思,力求阐述新课程理念下教师在教学理念、教学设计、师生关系、教学效果等方面的一些体会。
我国基础教育改革的核心环节是课程改革,课程改革的核心环节是课堂教学改革,课堂教学改革的核心环节是教师角色的转变。随着我国计算机的普及,信息技术在教学中得到广泛应用,使我感受到信息技术作为提高教学手段有效载体的重要,在不断的教学实践与反思中,体验到了成功的喜悦与快乐。
教学中充分利用信息技术,获得丰富的教学资源,让学生由“乐学”到“会学”,努力使教学充满情趣,各教学环节注重多媒体的应用,设计激情生趣的导课,创设教学情境是我的教学亮点;用心设计教学环节,努力让学生走人情境!努力使学生自主探究新知,是我的教学想法。随着新课程的教学,我在探索信息技术课教学模式上做了一些尝试,现结合教学实践谈几点体会。
一、创设情景,激发探索兴趣
“掌握知识获得实际技能是在教师指导下进行复杂的认知活动,而激发学生的学习兴趣,引起求知欲是推动学生学习这一活动的主要动力。”建构主义论指出,学习环境中的情境必须有利于学生对所学内容的意义建构。也就是说,在建构主义学习环境下,教学设计不仅要考虑教学目标分析,还要考虑有利于学生建构意义的情境的创设问题,并把情境创设看作是教学设计的最重要内容之一。实际证明,在导人环节,教师精心设计能激发学生兴趣和探索欲望的活动情景,能使学生处于一种良好的、积极的心理状态,从而更为有效的投入到探索活动中去。
二、任务驱动,明确探索方向
“任务驱动法”使学生学习目标十分明确。学生紧紧围绕这一目标,探求相关的知识和操作方法,这样做可以大大提高学习的效率和兴趣。“任务驱动法”使学生在完成一个个任务过程中主动地获得知识,逐步提高能力,实现学习目标。
在课堂上,当学生探索欲望被激发后,老师相机提出本节课需要完成的任务。对于任务目标的设计尤其重要,任务目标应该尽可能与日常学习生活或其他学科内容密切联系,那些仅仅是为了训练某项操作而设计的任务,学生的兴趣往往不大。提出任务后,再就应该引导学生围绕该任务展开思考,该任务主要讲的什么?完成该任务必须具备什么知识和技能,自己准备从哪些途径来获得这些相关的知识和技能?完成任务的过程中遇到困难该怎样办?这样一系列问题有利于学生弄清任务含义,并按照一条正确的思路去寻求解决问题的方法,老师要针对各个学生的不同情况,纠正错误的理解和思路,鼓励学生采用不同的方法去获取知识与技能。坚持这样,对培养学生自学能力和创新能力将有很大的益处。
三、加强学科知识的整合,创设活泼生动的课堂
信息技术课程不是学习一些单纯的知识,而是与其他学科相密切联系。无论是培养学生对信息技术的兴趣和意识,还是使学生具有获取信息、传输信息、处理信息和应用信息的能力,最有效的载体就是其他学科的教学内容,这就要求我们淡化学科性,强调综合性,有意识地将信息技术与其他学科相整合,在信息技术课中Word的教学中一定有语文学科的内容,在Excel的教学中一定有数学的相关知识,在PowerPoint的教学中一定有美术的相关知识,信息技术课可以以其他学科内容为载体才能使信息技术课上得生动活泼而不显得苍白枯燥。因此,学习时应与其他学科进行有机地整合,还应较多地联系生活、生产和科研实际。
信息技术与学科教学的整合,不但应用了计算机、网络、课件或网络探究等新型教学模式,而且能够使教师、学生更清晰地认识教育信息化的目的和意义,科学地调整实施教育信息化的策略,使教育信息化真正服务于促进学习,提高师生的教与学的质量。:
四、真正转变教师角色,真正体现学生主体
关键词:科技论文,昆虫,拉丁学名,规范
中图分类号:N04 ;Q96;G232文献标识码:A文章编号:1673-8578(2013)04-0030-05
收稿时间:2012-12-06
基金项目:广东省重大科技专项——广东省生物防治技术路线图研究(2010A080406009)
作者简介:潘志萍(1975—),女,博士,责任编辑,主要研究方向为期刊编辑学。通信方式:zhipingpan@126com。
在农学科技论文中,昆虫拉丁学名使用频率相当高。依照国际生物命名法规,每种被认知的昆虫都有唯一的拉丁学名。学名的优点不仅在于国际上的统一,命名方法的准确,还在于同一生物只有一个名称,有利于准确表达物种信息,避免同物异名或异物同名现象。这对于消除读者的阅读障碍,开展学术交流和信息资源共享有重要意义[1]。因此,熟悉昆虫拉丁学名的规范表达方法,掌握拉丁学名中各种符号的使用,无论是对科技论文作者,还是对科技期刊编者,都是十分必要的。笔者结合《环境昆虫学报》编辑实践,对昆虫拉丁学名的正确表达及常见错误进行探讨,以期对相关科技期刊编辑编修论文中的昆虫物种拉丁学名有所帮助。
科技期刊编辑要对拟用稿中昆虫学名进行有效甄别和修改,前提是掌握昆虫学名构成,并规范书写。
一昆虫拉丁学名构成与书写规范
(一)属及属以上分类单元的表述规范
根据国际命名法规,物种属和属以上的分类单元用1个拉丁或拉丁化的词表示,即单名法,首字母必须大写,除属名排斜体外,一律排正体,后面可接也可不接命名人。如等翅目为Isoptera,鼻白蚁科为Rhinotermitidae,乳白蚁属为Coptotermes。新分类单元发表时,应在新名称后加适当的缩写词,如新科为“fam nov”,新属为“gen nov”。这些缩写词通常用罗马字或黑体字印刷,以便与名称相区别 [2]。
(二)种级分类单位的表述规范
1物种拉丁学名的构成
昆虫物种命名一直采用林奈(Linnaeus)“双名法”,即一个完整物种拉丁学名由属名+种名加词(种加词)+命名人姓氏+命名时间等4部分组成[3]。以“海南原鼻白蚁Prorhinotermes hainanensis Ping & Xu,1989” 为例,“Prorhinotermes”为属名,“hainanensis”为种加词,“Ping & Xu”是首次定名人姓氏, “1989”是定名年份。其中属名和种加词是学名构成的主要部分,其余组成为次要部分,通常可省略,即海南原鼻白蚁的拉丁学名通常写成Prorhinotermes hainanensis。
根据昆虫某些特征,种下又分为亚种、变型等。双名后还加上亚种(sub)、变型(f)的名称,这就是三名制,即学名=属名+种加词+等级术语缩写+亚种/变种的加词+命名人姓氏+命名时间。但在昆虫学名中通常不加这些缩写,此时第3个词应理解为亚种本名,如“黄带翠蛱蝶广东亚种Euthalia patala guangdongensis Wu”。
2昆虫拉丁学名书写规则
(1)字母的大小写与正斜体
拉丁学名中,属名应是斜体并首字母大写,种加词为斜体,一律小写,命名者的姓氏除第1个字母大写外,其他小写正体。属下阶元var(变种)、sp(未定种)等级术语缩写,用小写正体。
(2)全写和缩写
一般情况下属名和种名必须全写。通常情况下,属名在文中首次出现应写全,相同属名非首次出现,且其后有种加词的,一般缩写为首字母,如橘小实蝇Bactrocera dorsalis (Hendel),南瓜实蝇B depressa (Shiraki)。命名者的姓名可以全写,也可以缩写。两个或两个以上音节的姓名则常分别缩写至第2音节或第3音节的元音之前。特别著名学者的姓名可缩写为一、二个字母。如:L系Linnaeus的缩写,DC系Decandolle的缩写等。
3昆虫拉丁学名中常见的符号与用法
(1)“()”或“[]”,表示补充说明或顺序
若拉丁学名经2次及2次以上命名的,首次定名人姓氏用括号括起,其后为现定名人姓氏,如“豆根蛇潜蝇Ophiomyia shibatsuji (Kato,1961) Spencer,1973”。但在昆虫拉丁学名中,订正人的姓名往往省略不写,如“地中海实蝇Ceratitis capitala (Wiedemann)”。
当昆虫亚属名和属名同时使用时,亚属名应放在属名和种名之间的圆括号内,如“橘小实蝇Bactrocera (Bactrocera) dorsalis Hendel”。
在发现同物异名时,为了保证拉丁学名的稳定性,加上遵循早发表者具有优先资格的国际惯例,异名前后加“()”置于正名之后[4],如“棉铃虫Helicoverpa armigera (Heliothis armigera Hübner)”。
(2)“?”,表示存疑或不确定
“?”放在属名前,表示属、种都可能有问题;放在属名后,表示属名不能肯定;放在命名人后(命名人略写时则放在种名后),表示种名不能确定[4]。如:“可可豆象Callosobruchus theobromae ?”,“?”表示种存疑。
(3)“”,表示标点或用于连接
有时命名人具有2个姓氏,用“”连写,如“灰姑娘绢粉蝶Aporia intercostata BangHaas”。在动物学中,一个复合的种级类群名称,如果第1个成分是一个拉丁字母,用以描述该分类单元的一个特征,它必须保留,并用连字符“”与该名称的其他部分相连。如白钩蛱蝶Polygonia calbum中的calbum,因为这种蛱蝶双翅腹面中有一银白色“c”型图案而得名[4]。
(4)“”,表示缩写
当只知一种生物的属名而不知它的种名时,或者因泛指某属生物却不需要具体指出哪一种时,则在属名后加sp或spp,以表示某属1个种或几个种。如:Bactrocera sp表示果实蝇属中的一个未定种(或使用者未能确定), Bactrocera spp表示果实蝇属中的几个种。
表示属的缩写。若1个属的几个种的学名书写在正文同一个页面上,且中间没有其他属的生物学名隔开时,第1个种应写出属名和种加词,其余几个种的属名可缩写,但不同页面时,通常不缩写。如漆黑密毛天牛Aneflomorpha arizonica,钝刺密毛天牛A cazieri,A是Aneflomorpha的缩写。
表示命名人姓氏的缩写,通常一些特定的定名人可缩写,如F系Fabricius的缩写。
表示其他种下等级缩写,如ssp是subspecies(亚种)的缩写。
(5)“,”,表示分隔
动物拉丁名中需要引证日期时,在命名人后加“,”,再写出年份,如蜂寄蝇Tachina ursinoides (Tothill, 1918)。
(6)连接词“et” 或“&”
在拉丁文学名中,用在两个或多个定名人之间,意思是“和”,表示该学名由两个或多个定名人定名,如“杨灰齿盾蚁Quadraspidiotus gigas (Thiem et Gerneek)”。
二昆虫拉丁学名的不规范使用情况
部分刊出论文由于漏标或者使用不规范以及错误的拉丁学名,而导致其学术影响力大大降低,甚至引发学术误导。笔者翻阅相关期刊,并结合《环境昆虫学报》来稿情况,总结出昆虫学名表述常见错误为以下5类。
(一)科技论文不标出学名
论文中漏标拉丁学名的现象最为常见,尤其技术类期刊刊发论文中只提及中文学名,或俗名或商品名,并未涉及拉丁学名。由于俗名和中文学名使用存在地域的限制,且使用混乱,易造成交流障碍[5]。如“棉铃虫Helicoverpa armigera Hübner”,中文别名又叫棉桃虫、钻心虫、青虫和棉铃实夜蛾,多个名称易造成混乱,因此国际上规定每一种生物必须使用统一的名称(即学名),尽量避免这些混乱。
在科技论文中,第一次提到某种昆虫时应标出其学名。但在来稿中,经常发现有些作者不给供试的昆虫加注学名,使读者难以准确鉴定试验昆虫的类型。如“供试昆虫为烟粉虱” ,作者应用的是B型烟粉虱Bemisia tabaci (Gennadius) Bbiotype,由于没有加注学名,读者可能会认为是烟粉虱Q型或其他变型。因此,正确的表达应为“供试昆虫为B型烟粉虱Bemisia tabaci (Gennadius) Bbiotype。
(二)使用异名或废弃的学名
部分的论文中存在使用废弃的学名或被当作异名处理的学名。根据《国际动物命名法规》,任何生物分类群只能有一个学名,在选用具有异名的某种分类群的名称或两个或两个以上分类群的学名相同时,一般遵循优先规律,选用最早发表的合格又合法的名称。如:李虎象最早是由林奈最早进行科学命名与描述,当时的拉丁学名为Curculio cupreus L,1758,之后不同学者对其分类地位有不同的观点,将该种归并入不同的属中,因此出现了相应的异名,如:Curculio cupreus L, 1758;Attelabus cupreus (L, 1758);Rhynchites cupreus (L, 1758 );Rhynchites dybovskyi Faust, 1882等。直到1956年,德国学者Voss对Involvulus属进行了修订,认为原属的模式种Involvulus metallicus Schrank, 1798实际上就是Curculio cupreus L, 1758,也就是说李虎象作为有效物种,为Involvulus属的模式种,相应的物种有效名称应为Involvulus cupreus (L, 1758)[6],从此多个同物异名均被废弃。
(三)拉丁学名书写错误和格式不规范
1书写错误
在书写拉丁学名时,漏字、添字和偷换字母频率较高,造成读者的误解或误导读者。如“扶桑绵粉蚧”的拉丁学名“Phenacoccus solenopsis Tinsley”,在来稿中属名中的 “n”被漏写,而种加词中的“o”也被错误写成“a”等。
2书写格式不规范
拉丁学名书写格式不规范的发生频率也较高,主要包括正斜体、大小写混淆及缩写不规范。首先正斜体问题,按照约定俗成并被广泛接受的标准,属名、种加词及种以下分类等级的加词为斜体。但是,在相关的科技论文中,把属名和种加词及种以下分类单元加词排正体的错误是很常见的,如“班氏跳小蜂 Aenasius bambawalei Hayat”。
在字母的大小写方面常见的有两个问题:属名首字母小写,如“孟氏隐唇瓢虫 cryptolaemus montrouzieri Mulsant”,属名的首字母“c”应大写。种加词及其以下分类等级加词首字母大写,如“双带盘瓢虫 Lemnia Biplagiata ( Swartz)”,种加词中的首字母“B”应为小写。
关于缩写问题最常见的是某一生物学名首次出现就把属名缩写的情况,如“六斑月瓢虫 M sexmaculatus (Fabricius)”中“M”为“Menochilus”的缩写,但如果这一学名在论文中是首次出现,就不应缩写。
(四) 物种命名人表达不规范
物种命名人没有按照国际规范格式书写,这在许多情况下是由于作者不了解定名人表达形式的“唯一性”而造成的。在生物学名的规范表达中,命名人应排正体。但有些作者或编辑把命名人排成斜体。如,“白蜡虫Ericerus pela Chavannes属昆虫纲、同翅目、蜡蚧总科、蜡蚧科的一种昆虫”中的命名人“Chavannes”,被排成了斜体,应改为正体。
命名人的首字母应大写。有些作者往往把命名人全小写,如:“晋草蛉Chrysopa shansiensis kuwayama”,命名人首字母“k”应改为大写。
命名人缩写上存在的问题主要是缩写后不加缩写点,如L系Linnaeus的缩写。 另外,如果物种名改隶为另一属名下,或种以下等级分类群改隶为另一种名下,则将原命名人姓名放在括号内,后接变动学名的命名人姓名,如:Bitylenchus maximus (Allen, 1955) Siddiqi, 1986。有些作者因不了解这一规则,没有把原命名人加括号。
(五) 学名张冠李戴,引用错误的学名
有时,由于作者的疏忽导致的错误,引用错误的学名。如:“孟氏隐唇瓢虫Lemnia biplagiata (Swartz)”,却写上双带盘瓢虫学名,张冠李戴,正确的是“孟氏隐唇瓢虫Cryptolaemus montrouzieri Mulsant”。
三关于规范使用昆虫学名的建议
(一) 科技期刊应该准确标引昆虫学名
昆虫中文名与拉丁学名是一一对应的,在国际交流日益频繁的今天,在昆虫中文名后附加拉丁学名是非常必要的。因为国内外学者在查阅文献时,往往以拉丁学名作为第一关键词进行检索。然而,部分刊出论文由于漏标、不规范或错误使用拉丁学名,导致其学术影响力大大下降甚至引发学术误导,不利于学术交流[5]。因此,相关的书籍、学术刊物、科普杂志等,在涉及昆虫分类学、新品种介绍等内容的时候,应准确标注其拉丁学名。撰写昆虫研究的论文时,除正确表述所研究物种的拉丁学名外,还要标出证明该物种存在的标本编号或采集编号;对于实验所采用的供试昆虫,除标出昆虫的名称外,还要注意标明其来源,以便索源查证。
(二)编辑应重视拉丁学名的规范使用,并具备一定的甄别能力
作为科技期刊编辑,需掌握编修和甄别学名是否规范使用的方法。很多编辑由于不重视学名的规范表达或者忽视了此项工作,面对各种各样的来稿,怠于查证,这种做法有失编辑的职业道德。编辑在编校工作中要勤于对来稿中不能确定的植物病虫害学名进行查证,经常翻阅动物学、植物学专著,通过长期积累,逐渐增加专业知识,并及时与作者沟通,减少不规范用法的产生。
(三)掌握学名的查证方法
随着现代科技的发展,有些昆虫的分类地位不断地被修订,其学名相应产生变化。因此,要注意查阅最新的有关学名词典和资料,建议作者遵循最新《国际动物命名法规》(第4版), 查阅《中国动物志》等具有权威性的资料,掌握最新的变动情况,避免使用普遍被认为是异名的学名。
建议论文作者和相关期刊编辑对拟发表文章中学名的使用进行甄别时,在参阅权威文献的基础上,请教相关分类学家对物种现用学名及分类地位进行确认,可借助其他一些相关网站,如“基础科学数据共享网生物学科数据分中心http://wwwbioinfocn/”或“中国生物多样化信息中心(动物学)http://monkeyiozaccn/”,对每种昆虫的分类地位进一步确认,最后需依据最新的国际动物命名法规的相关规定规范表达。尽管一些昆虫在分类学上还存在较大的分歧,不同的分类学家持有不同的观点,其学名的使用可以忠实于作者本人赞同的分类学观点,但学名书写形式上一定要规范。
(四) 认真阅读不同科技期刊的投稿要求
有时,不同的科技期刊对昆虫学名的表述也有不同的要求,一般分类学期刊及分类学论文对昆虫学名的表述要求较为严格,而非分类学论文对是否需要加命名人也有不同的要求。因此,作者在投稿时,要认真阅读不同科技期刊的投稿要求,才能符合要求,达到规范出版。
致谢:广东省昆虫研究所李志强副研究员对本文进行了认真修改,广东省农科院植保所章玉苹副研究员给予热情帮助,在此表示感谢。
参 考 文 献
[1]吴伟根, 周莉花, 章晓光 生物拉丁学名中的符号及用法[J] 编辑学报, 2008, 20( 5):395-397
[2]常思敏 生物学名规范表达中常见问题分析[J] 中国科技期刊研究, 2008, 19(4):683-686
[3]文俊, 郑乐怡译, 宋大祥校 国际动物命名法规[M] 4版北京:科学出版社, 2007
设计主要针对基础教育课程改革背景和教师专业发展的课程内容体系,包括学科教育理论、新课程、学科教育研究三个模块。各模块具体内容如下:学科教育理论模块包括学科教学理论、学科课程理论、学科学习理论;新课程模块包括课程标准解读、新课程典型课例分析———兼谈新课程学科教学设计、新课程专题研究;学科教育研究模块包括教育研究的基本方法、学科教育研究简介、优秀学科教育研究介绍、教育论文写作。这三个模块分别承担着不同的课程功能。
其中,学科教育理论实现在职教师理论素养的提高,学习本学科领域的教学理论、课程理论和学习理论;新课程模块针对基础教育课程改革对教师提出的新要求而设计,旨在使教师领会新课程标准中蕴涵的课改理念,提升相应的学科教学设计能力,“新课程专题研究”环节依据新课程中增设的学科专题开设,帮助教师解决在新增学科内容方面带来的困难;学科教育研究是在职教师普遍感到困难的薄弱环节,也是制约教师专业发展的瓶颈问题,在经过大学阶段的专业学习以及多年教学实践的磨练后,这一环节的具体内容设计对有效教学将起到极大的专业提升和引领作用。
职后高师“学科教学论”的课程内容设置应遵循以下几条原则:贴近时代脉搏,体现新课程要求职后高师“学科教学论”的课程内容设置必须敏感于时代对课程培养目标的要求,也就是要“与时俱进”。在目前基础教育课程改革背景下,就是要关注新课程、反映新课程、体现新课程。关注学习者,突出职后特点任何课程设计如果脱离学习者的具体特点,都很难较好地实现课程内容的适切性。教师学习是成人学习的一种,既有成人学习的一般共性,又有教师学习的专业特性。因此,在课程内容选择、呈现方式、评价以及教与学的方式等诸多方面都应对此特点做出回应。重难攻坚,把握教师专业化发展薄弱环节职后学习作为教师继续教育诸多形式中的一种,必须依据教师专业化发展的特点和规律,针对薄弱环节,设计、选择、实施学科教学论课程,把握教师职业发展进程中的关键要素,在课程内容选择和设计上,为教师的职后学习搭建适宜平台,很好地起到专业提升与引领作用。
在前面的论述中,我们针对职后社会需求的变化和教育对象的发展特征分析,设计了主要针对新课程和教师专业发展的课程内容体系,包括学科教育理论、新课程、学科教育研究共三个模块。在数学学科中,结合学科具体特点,设计各模块的具体内容如下:
模块一。数学教育理论,含三个分支,分支一数学教育基本理论:一般教育理论对数学教育的影响;弗赖登塔尔的数学教育理论;波利亚的解题理论;建构主义的数学教育理论;“目标教学”理论与中国高考;中国的“双基”数学教育。分支二数学课程理论:课程的基本概念;数学课程理论研究概说;古代外国数学课程概况;中国古代数学课程概况与突出成就;欧洲数学课程的发展;中国近现代中学数学课程的演变。分支三数学学习理论:“学习”与“数学学习”概说;基于行为主义的数学学习理论;基于认知主义的数学学习理论;基于人本主义的数学学习理论;基于建构主义的数学学习理论。
[关键词]毕业论文;数学类;培养;质量
[中图分类号] G642.477 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2017)03-0061-03
毕业论文是本科教育的重要环节,是授予学士学位的必要条件,也是目前本科教学工作水平评估中全面检验学生综合素质和学校教学质量的主要依据。[1][2]撰写毕业论文对于培养学生初步的科学研究能力,提高其综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力有着重要的意义。
从1999年起,我国开始进入大学全面扩招阶段,各个院校招收的学生数量不断增加,而师资的增长速度却没有跟上。这一方面导致生师比矛盾不断扩大;另一方面,高校录取人数的增加导致学校生源质量下降,这对维持原有本科生培养质量提出了更大的挑战。[3][4][5]以上两个客观外部因素均导致了本科毕业论文质量呈现逐年下滑的态势。为此,教育部办公厅专门出台文件――《关于加强普通高等学校毕业设计(论文)工作的通知》(教育厅[2004]14号),要求各高等学校要进一步做好毕业设计(论文)工作,切实提高教育质量。如何提高本科毕业论文的质量成为高校教学和管理部门的重要任务。
本文以数学类专业为例,通过分析导致本科毕业论文质量下降的主观内部因素入手,在如何提高本科毕业论文质量这一问题上提出了几点思考。
一、 本科毕业论文质量下降的表现和原因
(一)选题问题
教育部关于《加强普通高等学校毕业设计(论文)工作的通知》明确要求,毕业设计(论文)选题要切实做到与科学研究、技术开发、经济建设和社会发展紧密结合,要把一人一题作为选题工作的重要原则。根据近几年的观察,我们发现本科毕业论文的题目难度在不断下降,题目越来越贴近课本基础知识而远离科技进步和社会发展。同往年相比,有新意的题目越来越少,重复率很高。这也导致了越来越难评选出真正的优秀毕业论文,多人一题的现象很普遍。
(二)完成度问题
从论文的完成度来看,出现的问题更多。以往教师还能要求学生针对某一问题进行少许创新,提出自己的想法,体现自己的工作。现在教师只要求学生把问题弄懂、写清楚就行,只要把别人做过的事情重复一遍就行,只要格式上没有问题就行,只要不明显抄袭就行。就算标准降低到如此,许多学生的论文还是惨不忍睹:格式极不规范,字体字号错乱,前后不统一;图表没有图题、表题,缺少序号,图表采用截图,清晰度不够;摘要不像摘要,写不清楚自己要解决什么问题,达到什么目标,如何解决,有何收获;英文摘要全靠软件翻译,词不达意,语句不通;正文结构不合理,缺少引言和背景介绍,直接进入正题;参考文献格式不规范,在正文中没有标记引用。更有的学生在撰写毕业论文时,抄袭前几届学生的论文或者网络数据库中的学位论文,在答辩时一问三不知,连自己所研究的问题都讲不清楚。
表面上看,这些问题是由于学生素质下降、找工作难分散了精力、论文准备时间短、学习态度不端正等因素造成的。事实上,把所有责任都推到学生身上是不合理的。我们认为,本科生毕业论文质量下降最直接的原因是学校和教师没有重视毕业论文。首先,近年来由于高等教育由精英化向大众化转变,高校扩招е卵生的就业压力增加,学生的就业率成为学校行政部门最关心的事情。而毕业论文的撰写阶段正好与学生找工作的时间重合,并且毕业论文的质量和就业的关系不大,所以主管部门不仅没有对毕业论文质量提出高要求,而且还在一定程度上纵容学生对毕业论文敷衍了事。其次,由于生师比不断上升,每个教师指导毕业论文的任务加重,指导教师在每个学生身上投入的精力相对减少,造成学生毕业论文得不到教师的充分地指导和有效监督。最后,由于缺少对指导毕业论文的奖励机制,教师的辛劳付出和回报不成正比,教师花大力气指导出优秀毕业论文,却没有得到任何考评政策上和经济上的回报,这样教师自然越来越不重视指导毕业论文写作。
二、数学类专业本科毕业论文的特点
数学类本科主要包括数学与应用数学、信息与计算科学和统计学三个专业。其中统计学虽然属于独立的一级学科,但在大部分高校都是放在数学系下面招生,和数学专业的培养方式类似。与理工科其他专业相比,数学类专业本科毕业论文具有理论性强、工具性强和实践性弱三个特点。
首先,数学专业是理论性很强的学科,偏重科研基础训练。数学与应用数学专业是历史最悠久的数学专业,其目标是培养掌握数学科学的基本理论与基本方法,具备运用数学知识、使用计算机解决实际问题的能力,受过科学研究的初步训练,能在科技、教育和经济部门从事研究、教学工作的人才。在该专业的课程设置方面,大多数专业课程都比较理论化,很少有课程涉及具体的应用环节。这就导致本科毕业论文的题目类研究生化,大多是简单的数学理论科研问题。而对于当前的数学专业本科生来说,由于专业功底差,基础不扎实,或者从事数学研究的兴趣不高,要想把数学理论问题做好的难度很大。前些年,数学专业的本科毕业论文大多数都是和数学理论相关的题目。最近几年,数学理论类毕业论文题目越来越不受学生欢迎,即使有学生选择也只是些科普综述性的题目。
其次,数学专业具有很强的工具性。随着本科生培养方案越来越倾向于应用型人才,为了提高就业率,数学类专业都根据自身特点增加了很多工具性课程。比如数学与应用数学专业强化数学建模、金融建模等课程,统计学专业强化数据处理和分析类课程,信息与计算科学专业强化编程类、计算机应用和数据挖掘等课程。这也使得本科毕业论文题目逐渐和某一工具性课程相结合,研究或实现某一工具算法的使用过程。这类毕业论文既能体现专业背景,又能锻炼学生解决问题的能力,因此越来越受学生的欢迎。
最后,数学专业的实践性较弱,缺少对口的一线工作岗位,适合做间接开发和二手数据处理。不同于建筑、机械、人力资源、市场营销等实践型专业,数学属于研究型基础专业,所学知识更适合做一些间接研究型的工作,如教师、研究员、数据分析师和开发工程师等。换句话说,数学专业属于万金油专业,没有具体的对口职业限制,学生掌握的只是工具,用来做什么要看学生的兴趣。因此,数学类专业在毕业论文选择方面具有较大的灵活性,可以根据学生自身的兴趣和职业规划来制定相关的题目。在我们指导过的毕业论文中,有做金融证券建模分析的,有做农业数据分析的,有做数据挖掘的,有做社会调查问卷分析的,只要是能用到数学工具来解决某一个实际问题,我们都认为是符合专业定位的好论文。
三、提升本科毕业论文质量的三点思考
根据以上发现的问题和数学类专业本科毕业论文的特点,我们提出以下三点思考,目的是切实提高毕业论文质量。这三点分别是上层的政策保障,中层的经济刺激和底层的过程优化。这三点相辅相成,缺一不可。首先,学校管理层要拿出政策强化本科毕业论文的地位,这样才能引起学生和教师的重视。其次,要有相应的考评激励和经济鼓励,这样才能激发教师的积极性。再次,在具体指导过程中要改进原有的做法,这样才能实现提高毕业论文质量的目标。
(一)制订政策提高毕业论文的地位
教育部在《普通高等学校本科教学工作水平评估方案》(教育厅[2004]14号)中明确指出,毕业论文(设计)水平是在本科教学工作水平评估中全面检验学生综合素质和学校教学质量的主要依据,在整个指标体系中占有突出位置。虽然高校的主管部门要求高校重视毕业论文的质量,但是没有给出评价毕业论文质量的详细指标体系,只是含糊地要求毕业论文选题要切实做到与科学研究、技术开发、经济建设和社会发展紧密结合,要把一人一题作为选题工作的重要原则。因此,各高校在执行过程中只是要求达到选题和专业相关、格式正确、一人一题这样的简单指标即可,这导致参与者提高毕业论文质量的意愿不强烈。对于这一问题,学校管理部门一定要带头立好规矩,要提高毕业论文质量在院系教学工作评估中的比重,要制订详细的制度,从选题、开题、中期检查、随机抽查、论文答辩等一系列相关管理规定,对毕业论文进行规范化管理。要把能否高质量地完成毕业论文作为授予学士学位的必要条件,不能放松要求。对毕业论文的质量检查要有详细的量化指标,比如选题难度、个人工作所占比例、创新性工作所占比例、完成度等。只有对院系和学生两头严格规定,才能引起双方的共同重视。
(二)提高毕业论文的奖励
除了设定外部压力,提高教师和学生对毕业论文的重视外,还要有一定的内在奖励政策作为辅助,增强内生动力。不然,再严格的规定也只会使大家表面附和,心底抗拒,应付了事。随着学生的增加,学院为了鼓励教师多带毕业论文,提高了带毕业论文的报酬,这在一定程度上激发了教师多带毕业论文的热情。但是这种激励的效果仅限于选题阶段,导师为了多带学生,会想办法出一些好题目吸引学生。然而,在招到学生后,后续的指导过程没有任何奖励,即使带出了优秀毕业论文,学生和教师也不能获得任何额外奖励。因此,不仅教师无心栽培优秀毕业论文,学生也不愿意花时间去争优。同上课相比,如果评教成绩高,教师在评职称和评先进时会得到加分,而带毕业论文,带多少和带的质量高低对评职称评先进没有任何关系。所以很多教师宁愿把精力放在教学和科研上,也不愿花在指导毕业论文上。这就需要管理部门拿出相应的政策奖励和经济奖励,对获优秀论文的学生、指导教师以及在毕业论文教学工作中成绩突出的单位,学校要予以表彰,大力宣传表扬,对院级和校级优秀毕业论文获得者o予一定的经济奖励。在评职称条例中增加指导优秀毕业论文的条款,优秀毕业论文指导教师可以作为年度评优的首推对象,以充分发挥评比表彰在教学实践中的激励作用。
(三)优化毕业论文的指导过程
外部压力和内生动力都具备后,就要采取相应措施优化毕业论文的指导过程。措施主要包括以下几方面。1.鼓励学生提前进入毕业论文课题研究。我们发现,大多数优秀本科毕业论文都是学生很早就和指导教师建立了联系,有的是参加数学建模比赛,有的是进入导师课题组、旁听讨论班和参与部分研究工作。建议在大学第二年开展本科生研究计划,通过数学建模比赛、创新创业比赛等,提前为学生分配导师,让学生在导师指导下有步骤地进行学习和科研训练,提高科研能力和其他能力。还可以鼓励学生参与导师的课题研究,了解学科前沿,学习研究方法,培养发现问题、观察问题、解决问题的能力。2.为学生开设科技论文写作课程,让学生了解学位论文的准备过程和写作方法,保证格式正确,确保每一个环节都不出错。3.引入研究生的送审制和预答辩制,如果论文达不到要求,要限期整改,不然不允许答辩。4.使用防抄袭工具对毕业论文进行检测,检测不合格者不允许送审,坚决杜绝抄袭等违背学术道德的情况发生。
四、结束语
本文结合本科毕业论文的指导经历和对科技论文写作课程的教学实践,针对如何提高本科毕业论文质量这一问题,提出了三点建议。首先,管理部门要制定严格的制度保证毕业论文的地位,提高学生和教师的重视度。其次,出台奖励政策作为辅助,增强内生动力。最后,在具体指导过程中,要鼓励学生通过参加学科竞赛等方式,提前和导师建立联系。这一系列措施,将有助于提高高校本科生毕业论文的质量。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 赵书博,王秀哲,谷文辉,平凡.本科毕业论文质量提升的对策研究[J].大学教育,2015(5).
[2] 许信刚,童德文.大学本科毕业论文存在的问题及对策[J].高等农业教育,2011(10).
[3] 王颖,尹勤,王晨,陆凯霞,万振东,唐虹.本科毕业设计(论文)写作状况及影响因素研究[J].大学教育,2014(12).
果树育苗的主要工作是为果树栽培提供一定数量、适应当地气候环境与自然条件的早产、丰产、稳产、优质的果树幼苗。由于苗木的质量直接关系到果树种植的成活率、果树寿命、树势强弱以及果树今后的产量。因此,对于果树栽培,必须强化果树苗圃的管理,将优质良种的苗木培育作为重点,采用优良品种和优质果苗,通过科学的采种育苗手段,提高苗木质量,确保今后果树种植的产量与质量。
2苗圃地的科学规划建设
2.1苗圃地的选择
果树育苗的苗圃地应尽可能地选择在需用苗木地区的中心或附近,进而减少苗木运输费用和运输途中造成的苗木损坏,并确保苗圃的土壤和气侯等环境条件应该与苗木使用地基本相同,以尽可能地提高苗木定植成活率,确保果树苗木能够生长发育良好,品种的优良性状能够得到体现。苗圃地的土壤应该最好为土质肥沃、通气性良好的土壤,土壤深度以40cm为宜,对于粘土和砂地必须将其改良成为疏松肥沃、适合苗木生长的土壤理化特性,同时根据果实苗木种类适当调整苗圃地土壤的酸碱度,使其符合苗木生长发育的要求。
2.2苗圃地的规划
苗圃地的作业区主要是分为母本园和繁殖圃,其中母本园主要是为繁殖苗木提供优质砧木和良种接穗、插穗,规划的规模应当根据苗木生产的数量进行设计,并注意确保位置适当,采取相应的措施进行隔离保护。对于繁殖圃则主要是作为培育苗木的生产区,应该按照果树苗木的繁育方法将其分为实生苗区、自根苗区、嫁接苗区、砧木苗区进行规划建设。
2.3苗圃地的整地施肥
在苗圃地的整地上,首先应该在苗圃地平整作业区时彻底清除杂草,以免幼苗消耗营养,并减少病虫。同时按照30~40cm厚度对土壤进行翻耕,并根据土壤理性特点结合深翻分层施入腐熟的有机肥料、草木灰、过磷酸钙等对土壤进行改良。在播种或移苗以前,还应该采用硫酸亚铁、呋喃丹等药剂进行土壤消毒灭虫。之后浅施圃地,碎土整平,按照土层厚度、雨水情况作畦。
3育苗技术之实生苗的培育
3.1种子的准备
实生苗培育应该采集品种纯正、无病虫害,且充分成熟的种子,重点选择丰产、稳产、质优的母株,采集处于成熟期的种子,并将其通风、冷凉、干燥处贮藏。之后按照不同果实苗木的特点,采取相应的层积处理,确保种子的后熟,进行浸种催芽。在层积处理后或播种前应采用目测法、过氧化氢法、染色法、发芽试验等方法鉴定种子的生活力。
3.2播种
播种时期应根据不同果树苗木的特性确定,一般秋播在11月上旬~12月下旬,春播在2月下旬~3月上旬,对于播种量应该根据种子纯净度颗粒大小、发芽率高低、发芽势强弱、播种方式及要求单位出苗数等确定。播种方式小粒种子多用撒播,大粒种子例如桃、杏、核桃等多用点播种,此外也可以采用行距开沟的条播方式。播种深度应该按照种子最大直径的1~5倍控制,播种后按照果实苗木种类确定是否覆土。
3.3播后管理
播种后,应及时浇水确保表土经常湿润,同时在种子拱土时应及时去掉覆盖物,幼苗成活后中耕除草,对于用作砧木苗应当在苗木达到一定高度后除去分枝,确保嫁接部位光滑。
4育苗技术之嫁接苗培育
4.1接穗的采集
对于接穗应该根据果树苗木品种区域化要求,在品质纯正、生长健壮、高产稳产、无病虫害的母本上采集生长充实、芽眼饱满的一年生或当年生枝作为接穗。采集的时间尽量在高湿季节早晚采集,同时及时取出顶端不充实部分和叶片,并置于保温、保湿和通风环境下保存。
4.2嫁接嫁接方法
主要有枝接、芽接和靠接,其中应用最广泛的嫁接方式就是枝接、芽接。采用芽接的优点在于接合部位牢固,成活率高,嫁接步骤为削取芽片,切割砧木,取下芽片插入砧木接口和绑缚。枝接的优点在于发芽早,生长旺盛,能够当年成苗,主要适用于较粗的砧木,嫁接方法则又可以分为插皮接、劈接、腹接、切接、根接等,应该根据实际情况综合选择。
4.3嫁接后的管理
在完成嫁接2周后应及时检查成活,对于芽接在次年春季萌芽前应及时解膜,芽接苗、腹接苗在接芽成活后、萌芽前应及时进行剪砧,并适时除萌摘心,以便于摘心促进分枝。此外,还应该根据不同果实苗木的特点设立支柱,做好施肥、防虫害、中耕除草等管理维护。
5育苗技术之自根苗的培育
5.1扦插繁殖
扦插繁殖技术主要是通过在母树上剪取枝条或根,插于土壤中促使其生根或萌芽成苗的技术,主要有硬枝扦插、嫩枝扦插、根插法等几种方法。硬枝扦插主要是采用木质化、成熟的一年生枝条扦插繁,需要注意的是,在扦插前需采用高锰酸钾等药品对插床基质进行消毒处理。嫩枝扦插主要是采用尚未木质化或半木质化的新梢扦插,重点确保空气和土壤湿度等条件适当。根插法主要用于枝插不易成活的果树苗木,重点确保根插的粗度、长度、端口剪切适当。
5.2压条繁殖
压条繁殖是指在与母体不分离的状态下把枝条埋在土壤中生根成为新植株的繁殖方法,对于扦插不易生根的果树种类非常适用。压条繁殖有地面压条和空中压条2种方式,其中地面压条中对于根颈部发枝力强的果树一般采用直立压条,对于根颈部发枝力弱的则采用曲枝压条方式。
5.3分株繁殖
法分株繁殖法主要是利用果树母株的根或匍匐茎,在其生根后将其分离栽植的培育方法,主要有根蘖分株法、吸芽分株法、匍匐茎分株法、根状茎分株法等几种方法,主要用于如石榴、枣、山楂、李、樱桃、香蕉、菠萝等果树苗木的培育。
6育苗技术之苗木出圃
6.1苗木的掘取
苗木的掘苗时期应该按照果树种类、气候条件确定,落叶果树一般在休眠期掘取,常绿果树苗木一般在新梢停止生长并充分成熟后掘取。掘苗时应注意确保土壤疏松,掘苗的深度大致在30cm,重点注意确保苗木根系、枝条、芽等不受损伤,掘苗以后应该将主根、侧根的伤口剪成斜面,并及时疏除过密的纤细枝、病虫枝,解膜补剪砧木。
6.2苗木的分级、检疫和消毒
对于病虫害严重、损伤较大、无根或嫁接口破裂的苗木应予以废弃,同时根据不同苗木的树种、品种、繁殖方法和当地的气候条件将苗木分级,并按照国家植物检疫相关规定对苗木进行检疫检验,重点控制苗木的病虫害问题。之后采用石硫合剂喷洒或浸苗或者是波尔多液浸苗进行消毒处理。
6.3苗木的包装和运输
对于果树苗木,应该先蘸泥浆后采用稻草、草帘、草袋和蒲包等对其进行包装,在运输过程中注意直立放置,避免日晒、雨淋,同时轻拿轻放以免出现机械损伤,如果苗木不能出圃外运,必须在土壤疏松、排水良好的区域进行假植。
7结语