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医学伦理学教育是整个医学教育的重要组成部分,旨在培养医学生的医德理论认知,塑造医学职业人格,提高医学人文素质,对医疗决策和道德行为选择具有重要影响。基础医学是每一位医学生入学的基础学科,包括人体解剖与组织胚胎学、免疫学、细胞生物学、遗传学以及药理学等,是临床医学的基石。如何在医学生的医学起步阶段有效渗透现代伦理学教育,使他们树立医学职业道德和职业理念,是基础医学教育应该重视的一个问题。 1基础医学教师医学伦理意识的建立 一名合格的教师除需要具备广博的专业知识之外,还需要具备良好的人文素质。人文与伦理学本质上一脉相承。传统基础医学教育旨在夯实学生医学基础理论知识,没有充分认识到医学是自然科学和人文科学的集合体,也没有把两者提到同等高度去对待。新医学模式的出现使医学教育者逐步认识到:人的生物属性和社会属性决定了医学必然带有丰富的人文色彩;医学教育内容本身也蕴含着丰富的人文素材;在医学教育中,只有让科学精神和人文精神教育有机融合在一起,才能培养出符合时代要求的医学人才。而人文素质的培养需要伦理学理论作为支撑,单纯依靠开设几节人文课、伦理课来提高学生的职业素养是远远不够的。如果能在掌握基础医学知识的同时对伦理学理论有基本的认识,在医学基础课教学中恰当渗透医学伦理理论,不仅能加深学生对基础医学知识的理解,还有助于医学生职业道德和职业精神的形成。因此,基础医学教师除掌握基础医学知识之外,还应加强哲学、心理学、伦理学、法学、文学、艺术、人际沟通等知识的学习,完善知识结构,提高综合素养。在教学中应首先根据岗位培养目标制订相应的教学计划,然后认真选择和研究教材,充分挖掘与课程内容密切相关的医学伦理素材,根据教学内容特点和需要,结合学生实际和职业岗位要求进行周密设计,将医学基础课教学内容与人文、伦理教育融为一体。 2基础医学课程中的相关伦理学认识 2.1人体解剖学中的伦理学认识 人体解剖学是每一位医学生的必修课程,是临床和医学科研的重要组成部分,可以帮助临床医生和科研人员弄清楚医学复杂、疑难和意外死亡疾病的原因、发病机理,提高诊断、治疗和科研水平,从而促进医学科学的发展。解剖学教学中用到的标本主要来自社会遗体捐献者,是死者对医学最无私和高尚的奉献。在教学中本着严谨的治学态度,从科学、哲学的角度解释死亡,渗透生命伦理学观念,让学生在学习之初即体会到遗体捐献者的无私奉献精神,做到尊重死者,认真对待每一个组织和器官,珍惜每一次学习机会,不浪费珍贵的教学资源,不允许任何不尊重尸体的行为,引导学生在获得解剖学知识的同时认识到生命的宝贵。当他们学会对生命的尊重,这份尊重会传递给他们今后面对的每一位患者[1]。生殖系统是解剖学中的重要章节,近些年与生殖相关的伦理问题越来越突出。人工授精、配子移植、克隆技术等辅助生殖技术的实施给广大不孕不育夫妻带来了福音,同时也带来了许多社会伦理道德问题。受利益驱使,一些非法代孕机构、美女卵子库、名人精子库应运而生,产生了与之相关的伦理问题,如性别选择与伦理道德相悖等[2]。孩子是独立的个体,他们不应该成为设计的对象,我们也没有资格成为设计者。通过此项技术诞生的儿童虽然目前没有显示出健康问题,但据此认为该技术万无一失还为时过早。试管婴儿只是在特定背景下的一种应急措施,需要经过国家有关部门严格审批,它不宜推广并要严防滥用。教师要让学生在掌握基础医学知识的基础上形成正确的伦理观。 2.2细胞生物学中的伦理学认识 细胞生物学课程是一门与国际以及生物前沿接轨的学科。其研究的层次已经达到了基因水平,在基因领域已经取得了巨大进步,并通过基因工程在改变自然以服务于人的需求方面进展迅速。但是在很长一段时间,人类对基因工程哲学伦理学方面的问题重视不够。一方面,在改造自然和征服自然的哲学观下,基因工程引发了许多生态问题,特别是极大影响了生物多样性,而生物多样性正是自然可持续发展的基础;另一方面,基因工程引发了许多社会伦理问题,如基因测试会不会产生种族歧视、疾病歧视等。从克隆技术到人类基因组的重大发现,这些问题日益突出。而与细胞生物学的发展进程相比,人类相应的社会伦理体系却没有建立起来。基因伦理学和基因技术在为人类服务这一本质上是完全一致的,二者都要求既充分利用基因技术为人类造福,又要尽可能避免因之产生的一切有害于社会的现象。2.3胚胎学中的伦理学认识胚胎学讲述了一个生命如何从两个细胞的相遇奇迹般成长为一个完整胎儿的过程,是阐述人体发生、发育过程及其规律的一门学科,展示了生命的神奇。胚胎学教学中的伦理学教育可开展基于点的学习方式。如在绪论中讲到学习本课程的意义时,介绍我国第一例试管婴儿正是组胚学专家和妇产科医师共同完成的事迹,并简单提及试管婴儿技术的相关伦理学问题[3],使学生体会到基础医学知识与临床治疗的关系,也体会到良医、医术、医德之间的关系,鼓励学生学做良医。基于胚胎干细胞的研究目前为科学家关注的焦点,对临床疾病治疗的应用价值不可估量,其带来的治疗前景是从道德上支持这项研究的主要力量。但是同时胚胎被视为与人类生命价值具有同等地位,其研究也被看作是对生命的一种伤害。因此在积极鼓励开展胚胎干细胞研究的同时,应加强管理,制定相应管理法规和制度,促进胚胎干细胞研究向健康和正确的方向发展。除传统的医德教育内容,现代医学模式提倡进行生命教育,胚胎学是实现生命教育的良好载体,能帮助学生认识生命、珍惜生命、尊重生命、热爱生命。 2.4免疫学中的伦理学认识 现代免疫学已成为生命科学和医学中的前沿科学,免疫学发展水平是反映一个国家综合科学实力及发展水平的指标之一。移植免疫学是近几十年新兴的分支,器官移植这项高新医学技术已经成为挽救生命垂危病人最有效的手段之一。至今全球累计超过50万人接受过各类的人体器官移植,并且随着人体器官移植技术的日臻成熟,器官移植的成活率也大大提高。有关器官移植伦理是采用技术手段将某个器官移植人身体所产生的伦理层面的问题。无疑器官移植能增进人类健康,但器官移植却也产生了生理、心理、威胁人权、对穷人剥削、医疗不平等等问题。器官移植中的伦理学问题集中在器官来源与获取、器官分配和技术应用方面。最主要的伦理学问题包括器官来源(尸体器官与活体器官)以及器官分配的伦理学问题。我国目前97%以上的移植器官来源于尸体器官。尸体器官来源最关键的伦理学问题是知情同意问题。只有捐献者生前知情且出于自愿同意死后捐献器官才符合伦理学要求。因为尸体器官来源严重不足人们才考虑活体捐献,且目前活体捐献有日益增多的趋势。器官活体来源最大的伦理学问题是“风险受益比”的评估问题。在伦理学上不允许因为挽救一个人而牺牲另外一个活人。因此,必须依照公认的医学科学标准进行综合的利益与风险评估。只有在利益远大于风险,并且捐献者完全自愿的情况下进行的活体捐献器官才是伦理学上可接受的。 2.5药理学中的伦理学认识 用药伦理是医疗用药活动中必须遵循的道德规范。任何药物都有其两重性,既有治疗功效,又有其毒副作用。医生在用药问题上应持谨慎态度,以科学和伦理为基础,按最优化原则慎重选择。用药伦理原则具体是:(1)不能滥用药物。临床上凡违背医药学原理的,或不符合病人病情和生理状况的用药,属于不合理用药或滥用药物。滥用药物非常容易导致药源性疾病。(2)用药既要看到近期疗效,也要注意远期可能引起的副作用。引导学生在药理学课程的学习中认识用药的基本原则并从大众健康出发合理用药、规范用药。 3基础医学教学中实施医学伦理教育的教学效果评价 如何评价在基础医学教学中实施医学伦理教育的教学效果,目前尚无统一的评价指标和方法,教师可根据课程特点进行个性化设计。可以从以下几个方面考虑:教师的教学理念以及学生的学习积极性、目标、思维习惯、课程考试成绩、医德认识等,可采用座谈、问卷调查等形式,教育评价的时间不仅可以在课程结束时,还可后延至其他学期。基础医学教学中的医学伦理教育作为医学伦理学系统教学的铺垫和补充,应该少而具体,从小处着手,让学生易于理解和接受。总之在基础医学教学中实施医德培养既对教师和学生提出了较高要求,又达到了夯实医学基础提高职业修养的目的[4]。 参考文献: [1]吴远.融医学伦理教育于解剖学实验的若干建议[J].四川解剖学杂志,2011,11(3):50-53. [2]陆小溦,郭松,冯云.人卵子冷冻技术的伦理思考[J].生殖医学杂志,2017,26(3):224-227. [3]陈仁彪.医学遗传服务中的伦理准则[J].诊断学理论与实践,2006,5(4):24-28. [4]赵驰,荏苒.医学伦理学的新思考[J].中国医学伦理学,2018,31(1):1-5. 作者:刘丽 李晓芳 李志宏 单位:上海健康医学院
新闻传播学专业教学研究:新闻传播学专业的高材生教学状况研究论文 [摘要]文章认为,对博士生教育的目标定位不够明确,博士生教育模式尚不够清晰和稳定,一定程度的浮躁之风对博士生教育造成冲击,博士生教育缺乏学术创新性和创造性等,是当前我国新闻传播学博士生教育中存在的问题。针对这些问题,作者提出了如下改进意见:第一,科学界定新闻传播学博士生教育的内涵;第二,控制规模,严进严出,打造新闻传播学博士生教育的品牌效应;第三,重视博士生导师及指导团队的综合素质要求和能力考核,确保博士生教育师资队伍的素质及其指导教育真正发挥应有的作用;第四,实行差异化竞争与合作,实现博士生教育的多元化;第五,确保博士生教育的经费投入,开拓多元化经费筹措渠道。 [关键词]新闻传播;博士生教育;目标定位;教育模式;高等教育 博士生教育是当代国际上公认的正规高等教育的最高层次。博士生教育的质量和数量是衡量一个国家高等教育发达程度和文化科学发展水平及其潜力的一个重要标志;它不仅关涉一个国家人才培养的整体质量,而且影响到一个国家科学创新能力的储备与民族文化的传承,以及与之相关的学术声誉与民族形象。 我国新闻传播学科的博士生教育始于1985年。该年,中国人民大学、复旦大学开始招收第一批新闻学博士生。直到上个世纪末,我国先后有人民大学、复旦大学、中国传媒大学、武汉大学等四所高校和中国社科院拥有新闻传播学科的博士学位授予权,共设置了新闻学博士学位授予点5个、传播学博士学位授予点3个。在这15年间,我国新闻传播学博士生教育一直在稳步发展,培养了一批活跃在新闻传播学术界的出色人才,产生了一批优秀的学术成果,同时也积累了一定的新闻传播顶尖人才的培养经验。进入新世纪后,在全国高校新闻传播教育快速发展、且重点建设研究型新闻传播学教育体系的要求在许多高校日益高涨的形势下,经过国务院学位委员会新闻传播学科评议组的两次评审,又先后有清华大学、华中科技大学、北京大学、四川大学、南京师范大学、暨南大学、浙江大学、上海大学、厦门大学和解放军政治学院等十所高校获得了新闻传播学科的博士学位授予权,新增设新闻学博士学位授予点6个,传播学博士学位授予点7个。应该说,经过这两次评审,我国新闻传播学博士生教育有了一次整体规模的推进,打造了一个更宽广的高层次新闻传播人才的培养平台,形成了竞争与合作的整体态势;对于新闻传播学博士生教育来说,这可谓是一次大的“跃进”。 然而,毋庸置疑的是,量的增长、规模的扩大并不必然带来新闻传播博士生教育质的提升。尤其是在今天全国高校新闻传播教育整体规模迅速扩张的背景下,更应该冷静地对其最高阶段博士生教育进行审慎规划、科学布局和系统建构,将其作为一个关系新闻传播学长远发展的大计,进行具有战略性和基于科学发展观的探讨。 一、新闻传播学博士生教育存在的主要问题 我国新闻传播学博士生教育的20来年历史与其他学科相比时间并不长,因此,一直是处于摸索和尝试阶段;加之近些年来,随着教育环境的急剧变化以及教育目标及体系的不断调整,新闻传播学博士生教育在发展的同时,也就不可避免地出现了一些不容忽视的问题: 首先,对博士生教育的目标定位不够明确。如前所述,博士生教育是正规高校教育的最高层次。这一层次的教育是将一个学科的知识体系与学科方法进行综合性地传授和深入地积淀,并培养学生站在学科前沿和尖端,通过具有创新性和开拓性的研究以产生具有学术性和实践性的成果的过程。这一具有普遍性的指导原则,应用于不同学科,就需要针对本学科发展的要求和现状,对自身的目标定位作出准确而清晰的界定。众所周知,相对于其他人文社会科学,新闻传播学科有着自身的“独特性”;它深深植根于人类对新闻传播业的需要和理解之中[1];它既融合其他学科的知识和理论,又与实践有着十分紧密的联系。也正因为这一“独特性”,新闻传播学博士生教育在开创时,还曾一度被认为没有必要,也被质疑到底要培养什么样的人才。这正说明了中国新闻传播学博士生教育面临的定位问题。传统上认为,博士学位是精英性、研究性学位,是为从事学术工作或一些领域的应用研究工作做准备的。然而多年来,有为数不少的新闻传播学博士实际上主要从事一般的教学工作和新闻传播实务工作,而在自己的专业方面做的研究工作并不多。特别是近些年来,随着众多业界人士纷纷攻读博士学位,博士学位的传统目的(为研究进行训练)和实际用途日渐分离,已是不争的事实。新闻传播学博士生教育究竟应该培养什么样的人才?新闻传播学博士生教育的专业化究竟如何体现?新闻传播学博士生的社会美誉度怎样?如何将博士生教育与新闻传播界的整体发展相联系?对这些问题,新闻传播学博士生教育理应作出系统的、建制化的回答。 第二,博士生教育模式尚不够清晰和稳定。与博士生培养目标定位的不确定相应的是,新闻传播学的博士生的培养模式还缺乏科学和深入的界定。目前一些新闻传播院校的博士生培养方案基本上沿袭其他学科的模式,缺少对新闻传播学科特点,以及学科需要掌握的知识及方法的全面探讨,因此难以制定出针对自己学科特点的人才培养方案。如博士生的入学门槛应该如何设定,是重在考察其学识和科研能力,还是重在考察其一般专业知识和外语水准?博士生学习期间应该掌握什么样的知识体系和方法论,应该开设哪些必需的课程?博士生的课程学习与学位论文怎样衔接?博士生教育应该采取欧洲式的教授与学生一对一式的传授方式,还是采取像美国博士生培养中的集体培养方式,或者采取其他科学有效的方式?博士生要不要实行淘汰制,如何淘汰?在明晰新闻传播学博士生教育模式时,对这些问题必须作出科学的回应。但遗憾的是,由于经验的不足,认识上的错位,加之我国教育制度安排上的原因,致使一些高校的新闻传播学博士生教育模式存在着比较严重的随意性和不规范的现象。比如,一些很有科研素养和潜质的考生,仅仅因为“英语差分”便被拒之博士候选人门外。再如,有的院校对博士生教育规定课程的学习重视不够,课程如何设置、教师如何教、学生如何学,都无“一定之规”,结果课程学习往往未能达到帮助学生获得从事研究工作、准备学位论文所必需的宽广深厚的学科知识基础的效果。还有,博士学位论文开题之前的资格考试或综合性考试应该如何“把好关”,有的院校也无明确的要求和规则,结果造成在培养过程中对博士生的学习效果和质量缺乏“刚性”的制约和监督机制,博士生只要进了“门”一般都能拿到博士学位。 第三,一定程度的浮躁之风对博士生教育造成不良影响。这一方面表现在近些年随着招生规模急剧扩张,师生比例失调,师少生多,导师投入到每个学生身上的时间和精力减少,学术互动和交流受到影响,博士生教育的质量呈现出下滑之趋。另一方面表现在培养目标上,不是注重鼓励博士生具有扎实深厚的理论功底、宽广的学术视野和熟练到位的研究方法,而是以数量等硬指标为指针,使得学生在学习期间将凑足文章的发表数当作主要学习内容。再一方面还表现在博士学位论文的把关上不严,由于每年毕业生数量增加,在开题、答辩等环节,对博士学位论文的要求有所下降;加之学风不正,道德失范,致使弄虚作假,剽窃等现象在博士学位论文中也时有发生。 第四,博士生教育缺乏学术创新性和创造性。博士生教育的价值在于培养具有创造性的人才,产生具有创造性的智力成果。因此,检验博士生教育成效的主要标准,应该体现在博士学位论文的水平上。学位论文是博士生教育计划的优秀要素,必须是进行创造性的研究,以对学科的建设与发展有独特的贡献。然而,实事求是地说,目前有些高校对此还缺乏足够的认识和高度的重视。其具体表现是:一些博士论文的选题或过于陈旧,或过于空泛,或流于琐碎,或流于炒作,而不能把握当前学术前沿,参与学术对话;一些博士论文的前期资料积累不够扎实,因此不能针对最具价值的切入点进行广泛而深入地探讨,论述流于粗放;一些博士生对所需了解的相关领域的知识涉猎不广,基础不牢,因此在论文撰写过程中常常捉襟见肘,理论和方法运用不能做到娴熟有秩;一些博士生在批判性、创造性等方面的训练不够,造成思想的力度和对相关问题的挖掘和解决不力。这些都造成了一些论文成为资料的简单梳理,即使有的选题具有新意,但由于研究功力不足,无法创造出具有创新性和学术价值的研究成果。 二、新闻传播学博士生教育的几点建议 新闻传播学博士生教育存在的上述问题,有的是由于新闻传播学科发展历史较短,对学科规律和博士生教育规律相结合的一些根本性问题缺乏系统深入地全面整合和思考所致,有的是教育制度设计上的欠缺造成的,也有的是由于社会和教育所面临的大环境的冲击所导致。因此,笔者认为,要解决这些问题,要使得我国新闻传播学博士生教育得以可持续发展,为社会输送真正优秀的高层次人才,新闻传播学教育自身应积极借鉴国内外博士生教育的经验,针对新闻传播学的学科特点和中国新闻传播学教育的特殊规律,结合人才需求与社会实际,整合教育资源,走出一条真正合乎科学的新闻传播学博士生教育之路。 第一,科学界定新闻传播学博士生教育的内涵。大学的“教育理念是人们对大学精神、性质、功能和使命的基本认识,是对大学与外部世界诸元素之间关系的规定;它是大学内容管理及运转的理性认识基础”。[2]大学的新闻传播教育作为一项专业性的教育,理应如台湾著名新闻传播教育家郑贞铭所言,“在技术学习之外,更要探讨理论、从事研究,以期建立一套严谨的理论体系,才能在高等学术殿堂中树立起应有的地位”。[3]为此,对于新闻传播学科高层次人才的培养,既要注重对其学术视野宽广度的拓展,又要使其具有较强的专业性;既要使其具有较深厚的学养造诣,又要让其关注学科前沿和现实的新闻传播实践,注意研究解决理论与实践问题,具有很强的科学研究能力。这种人才应是其他学科培养不出来的,在学术素养和科研上有自己的特色和专长。新闻传播学博士生教育的目标与方向,理应琐定在培养这样的专业人才上,即着力为高校和科研机构造就优秀学者。 为了提高新闻传播学博士生的学术素养与科研能力,新闻传播学博士生教育必须科学规划博士生的课程学习,并加强对其在阅读、读书笔记、专题讨论、研究方法等方面的训练和提高。近些年来,武汉大学新闻与传播学院在博士生教育上,十分注重专业基础课程的学习。该院的博士生课程一般分为两类,即知识类课程与研究类课程。前者以专业知识的系统掌握和融会贯通为目的,既有广度,又有深度,并有相关研究成果的最新信息;课上还提供详细的阅读书目,要求博士生写读书报告,培养其欣赏和批判专业学术著作的能力。后者的目的是通过边学边做(研究),以培养和训练博士生从事研究和写作的综合能力;在课上,博士生们围绕一个专题进行思考、讨论、做研究。这样,不仅训练、提高博士生的研究和写作能力,更重要的是营造了一个现实的专业研究者的工作环境,教会博士生如何进行批判性的思考,如何遵循学术规范,如何使用各种研究资源,如何设计研究题目,如何解读原始资料,如何回应他人的批评和建议。这种训练实际上是一个铸造学术文化或学术习性的过程。 此外,为了提高新闻传播学博士生的学术素养与科研能力,还应制定相应的培养模式,对思想道德教育、课程设置、综合考试内容和方式、论文开题时间和形式、博士论文的学术规范等,制定出切实可行的、符合自身特点的方案,并严格实施。 第二,控制规模,严进严出,打造新闻传播学博士生教育的品牌效应。新闻传播学博士生教育的平台随着多家高校新闻传播院系的加入而变得更加宽广了,这同时也意味着博士生的数量和规模必将比以前有较大的增加。在这种情况下,更应该注重维护新闻传播学博士生教育的质量,共同为提高教育成效、培养顶尖人才而努力。针对目前社会上对新闻传播学博士生还缺乏广泛的认可和美誉,新闻传播学博士生的整体效应发挥尚未达到理想的程度,武汉大学新闻与传播学院在博士生的招生、培养、资格考核、学位论文答辩以及学位授予上,比较注意通过制度建设,严把质量关。一是控制招生规模。武汉大学新闻与传播学院现有博士生导师15人,每年报考博士生人数达到三四百人之多,但招生人数一直控制在30人左右,平均每位博导招收2人。二是提高博士候选人门槛。这主要是借助资格考核(综合考试)和学位论文的开题报告两个环节,实施筛选、淘汰,以保证德才兼备的合格人才进入到博士候选人行列。三是严格规范学位论文的答辩和学位授予。 这主要通过学位论文双盲评审、校内外专家的集体评审以及学位公示等举措,保证每个博士学位获得者都是符合标准的优秀人才。近些年来,武汉大学新闻与传播学院每年只有不到十位博士生获得博士学位,占当年招生人数的三分之一左右。 第三,重视博士生导师及指导团队的综合素质要求和能力考核,确保博士生教育师资队伍的素质及其指导教育真正发挥应有的作用。博士生导师及其指导团队在招生、培养学生及博士论文答辩等方面较其他层次的教育具有更大的权限,因此要重视博士生导师人选的遴选,重视其“人格”塑造和“师德垂范”;同时要引导、促进博士生导师在博士生课程教学、科学研究、论文把关等方面加大指导力度,鼓励导师与学生经常交流、沟通。武汉大学新闻与传播学院对博士生导师所进行的遴选和考核,就包括着学术水平、道德素养、敬业态度、组织能力以及待人处事等方面的内容。与此同时,还十分注重将学生的成才与导师的责任感、信誉、综合素养联系起来,注重维护导师职责的神圣性和荣誉感。 第四,实行差异化竞争与合作,实现博士生教育的多元化。在博大精深且具备批判精神、创新能力和实践能力的整体素质要求下,各院校新闻传播学博士学位授权点应彰显自己的特色,根据自己的学科优势和特色侧重培养博士生,使其成为该领域和方向的顶尖人才,从而促进人才与学科前沿接轨。这不仅要体现在博士学位论文的选题和创新性上,而且应系统地体现在博士生培养的各个环节上。目前与其他人文社会学科相比,新闻传播学的整体发展水平并不高,高质量学术研究成果、学养深厚的优秀人才并不充裕,因此博士生教育更应成为促进新闻传播学科发展和高层次专业化人才辈出的舞台。超级秘书网 第五,确保博士生教育的经费投入,开拓多元化经费筹措渠道。要发展就要有投入,博士生教育要加大经费投入,尤其是在学术研究上以及优秀人才与成果的奖励上,更应有足够的经费支撑。随着高等教育大众化的实现,高等教育的资助渠道必将越来越多样化,对此,我们要注意积极争取,大力开拓、吸纳。近年来,武汉大学新闻与传播学院除了通过课题申报,争取政府和学校拨款外,还十分注意与相关传媒、产业合作,拓展经费来源。目前,全院博导的科研经费年均人平在8万元以上。 总之,在今天新的人文社会科学革命和大众化高等教育的时代,为了使新闻传播学博士生教育发展成为一种培养有创造力的优秀学者的有效途径,应着力注重完善其基本结构,扩展其必需的学科知识,力求教学质量优秀和研究设施、成果先进,从而便于其在规模增加的基础上尽快建立并完善有自身特色的多样化、高质量的学术体系。 新闻传播学专业教学研究:论新闻传播学专业影视实验教学的改革创新之路 针对国内普遍存在的影视实验教学中存在的一些问题,本文在总结分析国内高校在影视实验教学中的经验,根据自身条件和环境,提出了新闻传播学专业影视实验教学的改革创新之路的具体方案要点,并分析指出这是一条由点到面、循序渐进的可持续发展之路。影视教学实验教学改革创新影视类课程是新闻传播学专业课程设置中的一个重要方面,在新闻传播学专业课程建设中具有重要的意义。然而,考察现有的新闻传播学课程体系设计和实际教学效果,在新闻传播学专业的大学生中能够通过有限时间的学校学习掌握较高的影视制作技巧并且具备灵活动手能力的人,实在是微乎其微。这种影视教学中的“眼高手低”和“纸上谈兵”的现象,在全国范围内都具有一定的典型性和普遍性。根据著名影视教育专家周星教授的研究,在全国600多个影视专业教学点中,有相当一部分院校在影视实践教学中存在着较大的问题,影响了整个影视专业教学的质量。从某种意义上说,影视实验教学已经成为影视教学的“短板”,正确面对影视实验教学中的问题并切实加以解决,迫在眉睫。 一、当前新闻传播学专业影视实验教学的现状分析 根据全国影视教育实验教学学术研讨会和同行交流的实际情况看,当前影视实验教学依然存在一些“老大难”问题。例如,一种典型看法认为当前影视实验教学中存在三个方面主要问题:一是实验室设备缺乏,二是实验设计落后,三是实验教学管理滞后。有些高校的实验室建设虽然有一定的投入,但在开放实验室方面却有各种限制,以至实验设备无法发挥效益,成了聋子的耳朵――摆设。还有就是传统的影视实验教学中存在“重共性训练,轻个性培养;重模仿,轻创新”等问题。以浙江理工大学文化传播学院为例,可以发现目前影视实验教学存在着一些问题,主要表现有三点。第一,实验设备总体不足,难以开展丰富多样的实验教学。影视是一个设备建设投入高、实验运转费用高的双高学科。一个完整的影视制作流程包括摄影摄像、演播室现场录制、画面编辑、声音录制、制作合成等等。目前文化传播学院实验室尽管有一定的财政投入积累,但现有设备依然显得相对简单和落后。在这种状况下,学生只能通过观摩和理论讲解来代替部分实验,学生很难真正掌握影视专业技能。现有的影视摄像和画面编辑实验设备,只能开展演示实验和简单的设备操作实验,难以普遍开展影视艺术创作创新实验和综合应用。第二,实验设备总体利用率不高,实验设计落后。现有的影视设备的总体利用率不高,有不少新进设备闲置,没有充分挖掘其教学潜能,实在可惜。这从一个侧面说明,高水平、贴近实战的实验设计特别匮乏,整个实验设计水平落后。从全国高校范围看,目前还缺乏真正原创的、权威的影视实验教学大纲、实验教学计划和实验教学指导书。在具体的实验设计中,操作性、验证性的实验较多,综合性、创新性和应用性的实验较少,学生毕业后依旧不能独立承担较为复杂一点的影视节目摄、编、录、剪、制作、特效等综合型任务。另外,在整个实验设计的体系上,实验课程的相互衔接以及系统性还存在较大问题。第三,实验教学管理滞后,教学双方都难得能够做到积极主动、全心投入。相对于实验教学设备和实验教学设计而言,实验教学管理是整个实验教学过程中最为滞后的环节。从对象上讲,实验教学管理包括对教师的管理和对学生的管理。对学生的管理主要包括单个实验成绩的评定、整个操作类课程的考核。相比影视课程中的其他文字作业而言,影视实验作业批改的难度很大,例如,一份5~10分钟的视频作业,一位老师要做详细的分析和评价,至少需要一个小时的时间,一个教学班以30人计算,将至少需要30个小时,教学工作量较大。除此之外,还存在新闻传播学的教学课程设置的合理性、科学性及专业教师影视技术实践技能能力提升层面上的问题,这些问题的存在直接影响到影视实验教学环节的质量。 二、影视实验教学改革创新之路具体方案要点的论证分析 为了拓展、深化和加强影视实验教学的改革创新,笔者借鉴国内高校的一些先进理念和做法,根据文化传播学院的现实条件和发展潜力,设计了针对传播学专业的一个实验教学改革项目的方案,这一方案将本着“由浅入深、循序渐进、综合应用、创新提高”的原则,安排实验内容,全面实施教学改革措施,担任相关课程的教师要紧密协调配合完成整体的教学实验成果。具体要点如下:第一,编制并完善一系列影视实验的基本操作手册和初级实验内容。这就犹如盖房子,要先打下最基础的桩基。这项工作的主要内容是:编制《非线性编辑系统的基本操作与应用技巧》《演播室基本操作》《摄像摄影设备基本操作》等实验室基本操作手册和初级实验内容,形成模块,充实到各个学期的相关影视教学课程中。第二,编制并完善《影视制作实践》课程的实验教学大纲、实验指导书。这就犹如一个简单的标准样本房,“麻雀虽小、五脏俱全”,通过解剖一个典型作品,让学生锻炼多方面的综合技能,让他们从这里开始独立进行影视创作。第三,协调现有的涉及影视实验教学的课程之间的内容衔接、整体设计,将影视实践和影视实验教学在整个教学课程体系设置中形成一条“线”。这些涉及影视实验教学的相关课程包括:《影视艺术概论》《电影语言》《影视精品赏析》《电视栏目策划与编导》等,学生在上一门课程掌握的理论知识和实践技能不断地渗透、迁移到新的课程当中,并得到循序渐进的技能提高。第四,开展影视实验教学的综合型讲座、比赛等活动,丰富提高学生第二课堂的影视实践内容。在完成基本的影视实验教学内容设计和安排后,充分挖掘现有实验设备的潜力,鼓励和积极开展有助于提升整个影视实验教学的整体水平和实践活力的各种活动,包括讲座、比赛、实习、课程设计乃至毕业设计等,鼓励创作和发掘出一批有传播价值的影视作品。第五,采取“走出去、引进来”的方法,提升教师整体的影视教学水平。可以采取的一些有力措施,例如,积极安排有一定理论水平的教师到影视机构培训深造或锻炼兼职,提升教师队伍的影视创作实践能力,同时,适当引介有丰富实践经验的影视导演、编辑、独立制片人等到本院开设讲座和实训课程。 三、结语 在以上这些方案要点的具体实施过程中,可以适当增加学生校外实训的学时数,提高校内影视实验教学中的创新型、设计型、综合型的实验数量;在参加各种校内外竞赛过程当中发现“苗子”,鼓励学生创作出一批有创意、有质量的影视作品,获得好成绩;还可以在这个过程中鼓励教师研究问题,就一些相关理论问题进行深入研究,发表学术论文。可以设想,在影视实验教学的师生互动和教学相长过程中,经过这样一条由点到面、循序渐进、内外结合、软硬相称,并且能够可持续发展的可行之路,就一定能取得教学改革的丰硕成果。 新闻传播学专业教学研究:广播电视新闻学专业传播学课程教学的思考 摘要 传播学理论是广播电视新闻学专业的理论基础课,它为进一步全面、深入学习和掌握广播电视新闻学的其它课程奠定理论基础。传播学教学要在提高认识的基础上,丰富教学方法,优化教学内容以及培养学生质疑、思考问题的能力,才能达到较好的教学效果, 关键词 传播学理论 教学思考 优化与整合 学习激情 传播学作为一门新兴学科,产生和形成于上世纪20年代至40年代的美国,70年代末80年代初引入我国。90年代中期以后,我国的新闻传播教育出现了前所未有的高潮。根据教育部高等教育司2005年的统计数据,与传媒行业相关的本科专业教育点从1998年的148个增长至2005年的661个,短短几年间增长了4.47倍。特别是2000年,根据《国务院关于进一步调整国务院部门单位)所属学校管理体制和布局结构的决定》,我国的新闻传播教育从过去的“部门办学”转变为“中央与地方共建、以地方管理为主”的发展模式。可以说,这一学校管理体制的调整在某种程度上有力地促进了传媒相关专业教育新格局的形成。《传播学》作为这些与传媒相关专业的基础课程相继开设,一些工程技术类专业,同样开设了传播学原理方面的课程,这是与当今传媒技术的发展,传媒业的发达分不开的。现代社会,信息传播的作用越来越大,现代社会成员应该掌握传播学的基本知识,已经成为人们的共识。然而,传播学教育在中国虽然已经有近三十年的历史,但传播学课程理论教学依然存在一些问题,许多专家、学者都作了一些研究,如南京大学新闻传播学院段京肃教授发表的《传播学教学的热与难》,清华大学新闻与传播学院王君超副教授发表的《新闻学:走出传播学还是走出自己》等学术论文探讨了传播学教学存在的一些困境。传播学作为广播电视新闻学专业的基础理论课程,同样无法绕过这些问题。笔者下面就广播电视新闻学专业的传播学课程教学的问题,谈谈自己的看法。 一、加强传播学教学理念和学生对该课程教学的思想认识 广播电视新闻学专业要求该专业学生主要学习马克思主义基本原理和新闻学、广播电视学、以及与广播电视有关学科的基本理论和基础知识,受到广播电视新闻采访、写作、编导、播音、节目主持等方面的基本训练,具有广播电视节目策划、编辑、采访、管理等方面的基本能力。由此可见,广播电视新闻专业教育的本质在于引导学生了解媒体传播的现象,掌握媒体传播规律从而能熟练地把握媒体传播。因此,传播学理论课程的教学需要树立具有强烈专业关切精神的教学理念,教学理念是教学效果的前提和基础,是教学效果的重要保证。传播学在广播电视新闻学本科人才培养模式下,传播学课程教学的专业针对性,就是要在教学过程中考虑媒体传播作为一种传播现象的一般性特征和独特性特征,处理好教学过程中传播学理论的一般性和媒体传播的专门性之间的关系。教师在传播学过程中,需要进一步关注广播电视新闻学专业的需要,依据专业的特点强化教学理念,进行教学改革,提升教学效果。 教学过程包括教师的教和学生的学两部分,在加强教学理念的同时,学生对学习传播学的思想认识同样重要。许多广播电视新闻专业的学生对于《传播学》课程的学习认识不够,不太重视,完全区分传播学与新闻学,认为广播电视新闻学专业本身操作性、实践性特别强,应该加强与广播电视切合紧密的课程如《新闻学》、《节目制作》、《电视摄像》、《电视节目策划》等课程的学习,完全没有必要学习《传播学》那些既枯燥又无用的理论知识。没有充分认识到传播学的理论知识对新闻传播的指导作用。所以许多同学知道媒体传播的一些传播现象,却并没有将其进行归纳总结,上升到规律和理论的层面,从传播学的角度进行思考。宁树藩教授早在1994年就曾谈到他的一个想法:“新闻学可以分为两类:一是以新闻传播为研究对象而形成的,这可说是本来意义上的新闻学;一是以报纸等新闻媒介的活动为研究对象而形成起来的,无以名之。姑称之为广义新闻学。”而且指出:前者是优秀,是基础,失去前者就不成其为新闻学了。1998年,李良荣教授与李晓林也曾撰文呼吁:“新闻学需要转向大众传播学”;“新闻学转向大众传播学是必然趋势,也是必由之路”;“新闻学转向大众传播学是对传统新闻学的一次改革”。 上述学者的观点非常明确指出了新闻学与传播学的关系。学生们在学习传播学的过程中,首先要认清传播学与广播电视新闻学专业之间的紧密关系,这样,才能从根本上改变学生们的学习态度,进而才有学习的激情和动力。 二、切合广播电视新闻学专业特点优化整合教学内容 传播学教学模式既有普遍性,也有不同专业的特殊性。广播电视新闻学专业的传播学教学更要切合该专业特点进行教学内容的优化整合。不仅要用传播学的基本理论知识分析媒体传播现象,更要用传播学的理论进行新闻传播的实践指导。依据专业特点优化整合教学内容才能真正达到学有所用,学以致用的教学目的。 据调查了解,目前,我国广播电视新闻学的本科教学中,使用的传播学理论教材有很大的相似性,基本上涉及到人际传播、组织传播、大众传播等传播类型研究,主要包括传播者、传播受众、传播媒介、传播内容以及效果研究等内容,而传播效果又着重介绍四大宏观社会效果,即议程设置、培养理论、知识沟假说及沉默的螺旋理论。这种安排基本上将西方传播学主要是美国的经验学派的研究成果介绍给中国学生,它为中国新闻传播学类本科教学普遍采用。然而。教学过程中,只向学生纯粹的介绍这些源于西方的传播学理论,肯定得不到学生的欢迎,传播学的知识体系往往游离于专业之外,并没有和专业紧密地结合。传播理论教学要以一般原理介绍作为重点,再结合实践。使学生学有所用,学以致用。教学过程中,注意将抽象的传播学理论与具体的新闻传播现象结合,使抽象问题具体化、感性化。比如,在讲解议程设置时,在学生们了解了它的本质是占统治地位的政治、经济和社会势力对舆论进行操作和控制的过程之后,结合新闻实例进行讲解。例如,美国轰炸伊拉克之前,大肆渲染后者拥有大规模杀伤性武器,其本质也是利用媒体进行议程设置,扰乱视听,推行其霸权政策。在讲解人际传播时。通过观看记者和采访对象的电视节目录像进行探讨分析,使同学们真正理解传、受双方之间的认知互动、情感互动,从而指导将来的新闻采访工作,做出有创意和深度的新闻作品。 传播学教学,就是要让学生在体验中理解、掌握,以及运用所学的知识,解释新闻传播现象,提高新闻传播实践能力。教学过程应该将新闻传播现象与传播理论紧密结合,从一般到特殊,从理论到实践,充分优化整合教学内容,充分调动学生的主观能动性,从而达到最佳的教学效果。 三、丰富教学方法,调动学生学习激情 传播学本身理论性较强,多开于专业学习的较低年级,学生的接受能力和理解能力都比较有限,所以,在教学过程 中,教学方法的采用对于教学效果的体现是很有益的。传播学教学必须要跳出理论型课程单向教学的传统模式。不仅要将传播学理论研究成果清晰的介绍给学生,还必须充分尊重传播学自身学科性质,灵活运用多种教学方法,充分调动学生们参与思维,进行主动学习,从而提高教学效果。 经调查,教学内容枯燥、抽象、难于理解,是学生们对传播学学习的普遍印象,所以在教学中可运用多媒体技术。提供多元化的学习情境,产生多样性的外部刺激,来激发学生的学习兴趣。其中,运用多媒体技术进行教学是方法之一。运用多媒体技术将一些抽象的过程、微观的现象进行模拟,瞬间的现象进行定格,是教学内容变得具体、直观、生动而易于理解。另外,多媒体系统的超文本功能,可以把诸多的教学信息,由不同媒体形式进行有机组合,将与某一教学内容相关的不同层面的资讯系统集成在一起,实现课堂教学信息组织表达的最优化。对于广播电视新闻专业的同学来说,影像资料特别丰富,可以最大程度的发挥优势,使抽象的教学内容形象化、简单化。如,在讲授人类传播的符号和意义的内容时,播放对话、访谈类节目,借用影视的直接诱导,调动学生的参与热情,使他们进入教学内容情境之中。通过这类节目的主持人、嘉宾的非语言符号,如面部神态特写镜头,肢体动作细节描写来反映其心理活动,并通过讨论使学生掌握基本的知识点,同时对著名主持人的采访技巧也有了直观的认识。例如,笔者在教学过程中播放了湖南台鲁豫主持的栏目《说出你的故事》中的《白岩松约会电视》这期节目,因为主持人和嘉宾都是明星主持人,同学们参与热情非常高,讨论非常热烈,教学效果可想而知。 要想提高同学的参与热情,还可以采取情境教学的方式,让学生亲身模拟,直接感受教学内容,加深体会和理解。这样的教学方式不仅将同学从枯燥的被动接受的教学中解脱出来,同时可将理论直接付诸实践,使同学们学得轻松,接受愉快。如讲解传播技巧和传播效果的内容时,笔者让同学上讲台模拟了“诉诸理性”和“诉诸感情”以及“警钟效果”,使课堂气氛变得轻松活泼,同学们对教学内容记忆深刻。大众传播的教学中,针对传播热点话题,组织学生跟踪大众传媒的报道,要求学生对所收集到的材料进行整理、分析,再利用课堂时间进行讨论。这样的互动安排,充分考虑到教学目的和学生的兴趣,鼓励学生学习积极性,一般都能达到预期效果。如笔者组织同学们就“3・14拉萨事件”从传播学的角度进行了讨论分析,效果很好。 由此可见,只要教师将传播学的教学进行适当的处理,使之与新闻时事紧密结合,使同学深入教学内容情境,激发学生的学习兴趣,传播学教学过程就会变得轻松愉快,教学效果就会明显提升。 四、与时俱进的探讨新问题,培养学生思考分析能力 人类传播的发展过程,是一部人类在生产劳动和社会实践中不断扩展自身的传播能力、不断发展和创造新的传播媒介、不断使社会信息传播系统走向发达和完善的历史。纵观人类传播发展历程,先后经历了口语传播时代、文字传播时代、印刷传播时代、大众传播时代和网络传播时代。 加拿大学者马歇尔・麦克卢汉在《理解媒介》这本书中,提出了著名的论断:“媒介即是讯息”,指出了媒介的决定性作用,特别是在电子化时代,媒介具有前所未有的积极的能动作用。媒介引起了人间事物的尺度变化和模式变化,媒介改变、塑造和控制人的组合方式和形态。20世纪80年代,社会形态、经济结构的巨大变化使得人类社会出现全球化、信息化趋势。网络传播已经成为信息社会传播的基本形态。它突破了大众传播时代大众化、非目标性、单向、区域传播的障碍,使得传播走向个人化、目标化、双向和全球网络传播。 媒介的变化发展,使得我们必须站在时代和学科的前沿,从历史的、发展的角度,带着前瞻性的眼光关注传播环境的变化和发展,努力探求能适应新形势、新环境的传播学规律。网络传播过程的交互性、多媒体化以及媒介资源的丰富化、信息传播的全球化等网络媒体的许多打破传统媒体的新的传播特点,影响着我们的生活方式和思维方式,不仅深刻改变了传统的传播学研究方法,同样改变着传播学教学方法和教学内容。传播学教学应该随着传播技术的发展,媒介环境的变化而与时俱进地树立新观念、赋予新内涵、整合新架构,不能永远停留在吸收与借鉴的层次上。譬如,“沉默的螺旋”理论在网络媒介是否依然适用?为什么?新媒介与传统媒介的关系是互补还是排斥?新媒介的普及将使媒介的使用形态发生什么样的变化?这些变化对传统媒介的运作方式产生影响吗?为什么?如何产生?网络等新媒介对人类的社会生活带来哪些变化?诸多问题需要传播学教学过程中提出或者质疑。传播学教学应该根据时代的变迁,环境的变化而提出相应问题,培养学生独立的思想。批判的意识,客观的判断,并学会系统的分析。 总之。传播学是专门探讨人类传播现象和传播规律的学科,广播电视新闻学专业的传播学理论课程的主要任务就在于引导学生充分认识和把握传播学的一般规律,并用传播学的基本理论来分析思考媒介信息传播现象,指导各种媒介信息传播实践。传播学教学效果的保证,需要教师多费心思组织教学内容,设计教学方法以及与时俱进的进行教学改革创新。
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量子力学论文:量子力学对经典科学世界图景的变革论文 经典科学基本上是指由培根、牛顿、笛卡儿等开创的,近三百年内发展起来的一整套观点、方法、学说。经典科学世界图景的最大特征是机械论和还原论,片面强调分解而忽视综合。以玻尔、海森伯、玻恩、泡利、诺伊曼等为代表的哥本哈根学派的量子力学理论三部曲:统计解释—测不准原理—互补原理所反映的主要观点是:微观粒子的各种力学量(位置、动量、能量等)的出现都是几率性的;量子力学对微观粒子运动的几率性描述是完备的,对几率性的原因不需要也不可能有更深的解释;决定论不适用于量子力学领域;仪器的作用同观察对象具有不可分割性,确立了科学活动中主客体互动关系。[1]量子力学的发展从根本上改变了经典科学世界 图景。 一、量子力学突破了经典科学的机械决定论,遵循因果加统计的非机械决定论 经典力学是关于机械运动的科学,机械运动是自然界最简单也是最普遍的运动。说它最简单,因为机械运动比较容易认识,牛顿等人又采取高度简化的方法研究力学,获得了空前成功;说它最普遍,因为机械力学有广泛的用途,容易把它绝对化。[2]机械决定论是建立在经典力学的因果观之上,解释原因和结果的存在方式和联系方式的理论。机械决定论认为因和果之间的联系具有确定性,无论从因到果的轨迹多么复杂,沿着轨迹寻找总能确定出原因或结果;机械决定论的优秀在于只要初始状态一定,则未来状态可以由因果法则进行准确预测。[3]其实,机械决定论仅仅适用于宏观物体,而对于微观领域以及客观世界中大量存在的偶然现象的研究就产生了统计决定论。[4] 量子力学是对经典物理学在微观领域的一次革命。量子力学所揭示的微观世界的运动规律以及以玻尔为代表的哥本哈根学派对量子力学的理解,同物理学机械决定论是根本相悖的。[5]按照量子理论,微观粒子运动遵守统计规律,我们不能说某个电子一定在什么地方出现,而只能说它在某处出现的几率有多大。 玻恩的统计解释指出,因果性是表示事件关系之中一种必然性观念,而机遇则恰恰相反地意味着完全不确定性,自然界同时受到因果律和机遇律的某种混合方式的支配。在量子力学中,几率性是基本概念,统计规律是基本规律。物理学原理的方向发生了质的改变:统计描述代替了严格的因果描述,非机械决定论代替了机械决定论的统治。 经典统计力学虽然也提出了几率的概念,但未能从根本上动摇严格决定论,量子力学的冲击则使机械决定论的大厦坍塌了。量子力学揭示并论证了人们对微观世界的认识具有不可避免的随机性,它不遵循严格的因果律。任何微观事件的测定都要受到测不准关系的限定,不可能确切地知道它们的位置和动量、时间和能量,只能描述和预言微观对象的可能的行为。因此,量子力学必须是几率的、统计的。而且,随着认识的发展,人们发现量子统计的随机性,不是由于我们知识和手段的不完备性造成的,而是由微观世界本身的必然性(主客体相互作用)所注定。 二、量子力学使得科学认识方法由还原论转化为整体论 还原论作为一种认识方法,是指把高级运动形式归结为低级运动形式,用研究低级运动形式所得出的结论代替对高级运动形式的本质认识的观点。它用已分析得出的客观世界中的主要的、稳定的观点和规律去解释、说明要研究的对象。其目的是简化、缩小客体的多样性。这种方法在人类认识处于初级水平上无疑是有效的。如牛顿将开普勒和伽利略的定律成功地还原为他的重力定律。但是还原论形而上学的本质,以及完全还原是不可能的,决定了还原论不能揭示世界的全貌。 量子力学认为整体与部分的划分只有相对意义,整体的特征绝非部分的叠加,而是部分包含着整体。部分作为一个单元,具有与整体同等甚至还要大的复杂性。部分不仅与周围环境发生一定的外在联系,同时还要表现出“主体性”,可将自身的内在联系传递到周边,并直接参与整体的变化。因而,部分与整体呈现了有机的自觉因果关系。在特定的临界状态,部分的少许变化将引起整体的突变。[6] 波粒二象性是微观世界的本质特征,也是量子论、量子力学理论思想的灵魂。用经典观点来看,也就是按照还原论的思想,粒子与波毫无共同之处,二者难以形成直观的统一图案,这是经典物理学通过部分还原认识整体的方法,是“向上的原因”。可是微观粒子在某些实验条件下,只表现波动性;而在另一些实验条件下,只表现粒子性。这两种实验结果不能同时在一次实验中出现。于是,玻尔的互补原理就在客观上揭示了微观世界的矛盾和我们关于微观世界认识的矛盾,并试图寻找一种解决矛盾的方法,这就是微观粒子既具有粒子性又具有波动性,即波粒二象性。这就是整体论观点强调的“向下的原因”,即从整体到部分。同样,海森伯的测不准原理说明不能同时测量微观粒子的动量和位置,这也说明绝不能把宏观物体的可观测量简单盲目地还原到微观。由此我们可以看出,造成经典科学观与现代科学观认识论和方法论不同的根本在于思考和观察问题的层面不同。经典科学一味地强调外在联系观,而量子力学则更强调关注事物内部的有机联系。所以,量子力学把内在联系作为原因从根本上动摇了还原论观点。 三、量子力学使得科学思维方式由追求简单性发展到探索复杂性 从经典科学思维方式来看,世界在本质上是简单的。牛顿就说过,自然界喜欢简单化,而不喜欢用什么多余的原因以夸耀自己。追求简单性是经典科学奋斗的目标,也是推动它获取成功的动力。开普勒以三条简明的定律揭示了看似复杂的太阳系行星运动,牛顿更是用单一的万有引力说明了千变万化的天体行为。因而现代科学是用简单性解释复杂性,这就隐去了自然界的丰富多样性。 量子力学初步揭示了客观世界的复杂性。经典科学的简单性是与把物理世界理想化相联系的。经典物理学所研究的是理想的物质客体。它不但用理想化的“质点”、“刚体”、“理想气体”来描述物体,而且把研究对象的条件理想化,使研究的视野仅仅局限于人们自己制定的范围之内。而客观世界并不是如此,特别是进入微观领域,微观粒子运动的几率性、随机性;观测对象和观测主体不可分割性等都足以说明自然界本身并不是我们想象的那么简单。 在现代科学中,牛顿的经典力学成了相对论的低速现象的特例,成为非线性科学中交互作用近似为零的情况,在量子力学中是测不准关系可以忽略时的理论表述。复杂性的提出并不是要消灭简单性,而是为了打破简单性独占的一统地位。复杂性是把简单性作为一个特例包含其中,正如莫兰所说的,复杂性是简单性和复杂性的统一。复杂性比简单性更基本,可能性比现实性更基本,演化比存在更基本。[7]今天的科学思维方式,不是以现实来限制可能,而是从可能中选择现实;不是以既存的实体来确定演化,而是在演化中认识和把握实体。复杂性主张考察被研究对象的复杂性,在对其作出层次与类别上的区分之后再进行沟通,而不是仅仅限于孤立和分离,它强调的是一种整体的协同。 四、量子力学使科学活动中主客体分离迈向主客互动 经典科学思维方式的一个指导观念就是,认为科学应该客观地、不附加任何主观成分地获取“照本来样子的”世界知识。玻尔告诉人们,根本不存在所谓的“真实”,除非你首先描述测量物理量的方式,否则谈论任何物理量都是没有意义的!测量,这一不被经典物理学考虑的问题,在面对量子世界如此微小的测量对象时,成为一个难以把握的手段。因为研究者的介入对量子世界产生了致命的干扰,使得测量中充满了不确定性。在海森伯看来,在我们的研究工作由宏观领域进入微观领域时,我们就会遇到一个矛盾:我们的观测仪器是宏观的,可是研究对象却是微观的;宏观仪器必然要对微观粒子产生干扰,这种干扰本身又对我们的认识产生了干扰;人只能用反映宏观世界的经典概念来描述宏观仪器所观测到的结果,可是这种经典概念在描述微观客体时又不能不加以限制。这突破了经典科学完全可以在不影响客体自然存在的状态下进行观测的假定,从而建立了科学活动中主客体互动的关系。 例如,关于光到底是粒子还是波,辩论了三百多年。玻尔认为这完全取决于我们如何去观察它。一种实验安排,人们可以看到光的波现象;另一种实验安排,人们又可以看到光的粒子现象。但就光子这个整体概念而言,它却表现出波粒二象性。因此,海森伯就说,我们观测的不是自然本身,而是由我们用来探索问题的方法所揭示的自然。[8] 量子力学的发展表明,不存在一个客观的、绝对的世界。唯一存在的,就是我们能够观测到的世界。物理学的全部意义,不在于它能够描述出自然“是什么”,而在于它能够明确,关于自然我们能够“说什么”。 量子力学论文:量子力学保守性论文 一、科学、语言和思维 在建立科学理论体系的过程中,往往需要以一系列巨量的、通常是至为复杂的实验、归纳和演绎工作为基础。而且人们一般相信科学知识就是在这个基础上产生和累积起来的。但只要这种认识活动过程是为一个协调一致的目标所固有,只要它真正属于科学研究自我累进的进程,则不论其如何复杂,仍只是过程性的,而不从根本上规定科学的性质、程序,乃至结论。这就使我们在考察复杂的科学认识活动时,可以抽取出高于具体手段的,基本上只属于人类心智与外在世界相联络的东西,即科学语言,来作为认识的中介物。 要说明科学语言何以能成为这样的中介,需要先对科学的认识结构加以分析。 作为一种形式化理论的近现代科学,其目的是力图摹写客观实在。这种摹写的认识论前提是一个外在的、自为的客体和作为其思维对立面的内在的主体间的双重存在。这一认识论前提在科学认识方面衍生出一个更实用的前提,就是把客体看作是一种自在的“像”或者“结构”(包括动态结构,比如动力学所概括的各种关系和过程)。 这一自在的实在具有由它的“自明性”所保证的严格规范性。这种自明性只在涉及存在与意识的根本关系时才可能引起怀疑。而科学是以承认这种自明性为前提的。因此科学实际就是关于具有自明性的实在的思维重构。它必须限于处理自在的实在,因为科学的严格规范性(主要表现为逻辑性)是由实在的自明性所保证的,任何超越实在的描述都会破坏这种描述的前提。这一点对稍后关于量子力学的讨论非常重要。 上述分析表明,科学的严格规范性并非如有唯理论倾向的观点所认为的那样,是来自思维,也并非如经验论观点所认为的来自具体手段对经验表象的操作,也并不象当代某些科学哲学家所认为的纯粹出于主体间的共同约定。科学的最高规范是存在在客观实在中的,是来自客体的自明性。一切具体手段只是以这种规范为目标而去企及它。 在科学认识活动中,不论是一个思维过程还是一个实验过程,如果其中缺失了语言过程,那就什么意义都不会有。科学语言与人类思维形态固然有很大的关系,但是它们可能在一个很高的层次上有着共同的根源。就认识的高度而言,思维形态作为人类的一种意识现象,对它进行本质的追究,至少目前还不能完全放在客观实在的背景上。因此,在科学认识的层次上,思维形态完全可以被视为相对独立的东西。而科学语言则是明确地被置于实在自身这一背景之中的。这就使我们实际上可以把科学语言看作一种知识,它与系统的科学知识具有完全相同的确切性,即它首先是与实在自身相谐合,然后才以这种特殊性成为思维与对象之间的中介。这才能保证,既使科学语言所述说的科学是关于实在的确切图景,又使思维活动具备与实在相联络的手段。 科学语言作为一种知识所具备的上述特殊性,使它成为客观实在图景构成的基本要素,或科学知识的“基元”。思维形态不能独立地形成知识,但思维形态却提供某种方式,使科学语言所包含的知识基元获得某种特定的加成和组合,从而构成一种系统化的理论。这就是语言在认识中的中介作用。由于任何事物都必须“观念地”存乎人的意识中,才能为人的心智所把握,所以,在这个意义上,一个认识过程就是一个运用语言的过程。 二、数学语言 数学语言常常几乎就是科学语言的同义词。但实际上,科学语言所指的范围远比数学语言的范围大,否则就不会出现量子力学公式的解释问题。在自然科学发生以前,数学所起的作用也还不是后世的那种对科学的叙录。只是由于精密推理的要求所导致的语言理想化,才推进了数学的应用。但归根究底,数学与前面说的那种合乎客观实在的知识基元是不同的。将数学用作科学的语言,必须满足一个条件,即数学结构应当与实在的结构相关,但这一点并不是显然成立的。 爱因斯坦曾分析过数学的公理学本质。他说,对一条几何学公理而言,古老的解释是,它是自明的,是某一先验知识的表述,而近代的解释是,公理是思想的自由创造,它无须与经验知识或直觉有关,而只对逻辑上的公理有效性负责。爱因斯坦因此指出,现代公理学意义上的数学,不能对实在客体作出任何断言。如果把欧几里德几何作现代公理学意义上的理解,那么,要使几何学对客体的行为作出断言,就必须加上这样一个命题:固体之间的可能的排列关系,就象三维欧几里德几何里的形体的关系一样。〔1〕只有这样,欧几里德几何学才成为对刚体行为的一种描述。 爱因斯坦的这种看法与上文对科学语言的分析是基本上相通的。它可以说明,数学为什么会一贯作为科学的抽象和叙录工具,或者它为什么看上去似乎具有作为科学语言的“先天”合理性。 首先,作为科学的推理和记载工具的数学,实际上是从思维对实在的一些很基本的把握之上增长起来的。欧几里得几何学中的“点”、“直线”这样一些概念本身就是我们以某种方式看世界的知识。之所以能用这些概念和它们之间的关系去描绘实在,是因为这些“基元”已经包含了关于实在的信息(如刚体的实际行为)。 其次,数学体系的那种严密性其实主要是与人类思维的属性有关,尽管思维的严密性并不是一开始就注入了数学之中。如前所述,思维的严密性是由实在的自明性来决定的,是习得的。这就是说,数学之所以与实在的结构相关,只是因为数学的基础确切地说来自这种结构;而数学体系的自洽性是思维的翻版,因而是与实在的自明性同源的。 由此可见,数学与自然科学的不同仅表现在对于它们的结果的可靠性(或真实性)的验证上。也就是说,科学和数学同样作为思维与实在相互介定的产物,都有可能成为对实在结构的某种描述或“伪述”,并且都具有由实在的自明性所规定的严密性。但数学基本上只为逻辑自治负责,而科学却仅仅为描述的真实性负责。 事实正是如此。数学自身并不代表真实的世界。它要成为物理学的叙录,就必须为物理学关于实在结构的真实信息所重组。而用于重组实在图景的每一个单元,实际上是与物理学的基本知识相一致的。如果在几何光学中,欧几里德几何学不被“光线”及其传播行为有关的概念重组,它就只是一个纯粹的形式体系,而对光线的行为“不能作出断言”。非欧几何在现代物理学中的应用也同样说明了这一点。 三、物理学语言 虽然物理学是严格数学化的典范,但物理学语言的历史却比数学应用于物理学的历史要久远得多。 在认识的逻辑起点上,仅当认识论关系上一个外在的、恒常的(相对于主体的运动变化而言)对象被提炼和廓清时,才能保证一种仅仅与对象自身的内在规定性有关的语言描述系统成为可能。对此,人类凭着最初的直觉而有了“外部世界”、“空间”、“时间”、“质料”、“运动”等观念。显然,这些观念并非来自逻辑的推导或数学计算,它是人类世代传承的关于世界的知识的基元。 然后,需要对客观实在进行某种方式的剥离,才能使之通过语言进入我们的观念。一个客观实在,比如说,一个电子,当我们说“它”的时候,既指出了它作为离散的一个点(即它本身),又指出了它身处时空中的那个属性。而后一点很重要,因为我们正是在广延中才把握了它的存在,即从“它”与“其它”的关系中“找”出它来。 当我们按照古希腊人(比如亚里士多德)的方式问“它为什么是它”时,我们正在试图剥离“它”之所以为“它”的属性。但这个属性因其离散的本质,在时空中必为一个“奇点”,因而不能得到更多的东西。这说明,我们的语言与时空的广延性合若符节,而对离散性,即时空中的奇点,则无法说什么。如果我们按照伽利略的方式问“它是怎样的”时,我们正是在描绘它与广延有关的性质,即它与其它的关系。这在时空中呈现为一种结构和过程。对此我们有足够的手段(和语言)进行摹写。因为我们的语言,大多来自对时空中事物的经验。我们运用语言的主要方式,即逻辑思维,也就是时空经验的抽象和提升。 可见,近现代物理学语言是一种关于客观实在的时空形式及过程的语言,是一种广延性语言。几何学之所以在科学史上扮演着至为重要的角色,首先不在于它的严格的形式化,而在于它是关于实在的时空形式及过程的一个有效而简洁的概括,在于与物理学在面对实在时有着共同的切入点。 上述讨论表明了近现代物理学语言格式包含着它的基本用法和一个根深蒂固的传统,这是由客观实在和复杂的历史因素所规定的。至为关键的是,它必须而且只是关于实在的时空形式及过程的描述。可以想象,离开了这种用法和传统,“另外的描述”是不可能在这种语言中获得意义的。而这正是量子力学碰到的问题。 四、量子力学的语言问题 上文说明,在描摹实在时,人类本是缺乏固有的丰富语言的。西方自古希腊以来,由于主、客体间的某种相互介定而实现了有关实在的时空形式和过程的观念及相应的逻辑思维方式。任何一种特定的语言,随着时代的变迁和认识的深入,某些概念的含义会发生变化,并且还会产生新的语言基元。有时,这样的变化和增长是革命性的。但不可忽视的是,任何有革命性的新观念首先必须在与传统语言的关系中获得意义,才能成为“革命性的”。在自然科学中,一种新理论不论提出多么“新”的描述,它都必须仍然是关于时空形式及过程的,才能在整体的科学语言中获得意义。例如,相对论放弃了绝对时空、进而放弃了粒子的观念,但代之而起的那种连续区概念仍然是时空实在性的描述并与三维空间中的经验有着直接联系。 量子力学的情况则不同。微观粒子从一个态跃迁到另一个态的中间过程没有时空形式;客体的时空形式(波或粒子)取决于实验安排;在不观测的情况下,其时空形式是空缺的;并且,观测所得的客体的时空形式并不表示客体在观测之前的状态。这意味着,要么微观实在并不总是具有独立存在的时空形式,要么是人类无法从认识的角度构成关于实在的时空形式的描述。这两种选择都将超出现有的物理学语言本身,而使经典物理学语言在用于解释公式和实验结果时受到限制。 量子力学的这个语言问题是众所周知的。波尔试图通过互补原理和并协原理把这种限制本身上升为新观念的基础。他多次强调,即使古典物理学的语言是不精确的、有局限性的,我们仍然不得不使用这种语言,因为我们没有别的语言。对科学理论的理解,意味着在客观地有规律地发生的事情上,取得一致看法。而观测和交流的全过程,是要用古典物理学来表达的。〔2〕 量子力学的反对者爱因斯坦同样清楚这里的语言问题。他把玻尔等人尽力把量子力学与实验语言沟通起来所作的种种附加解释称之为“绥靖哲学”(Beruhigunsphilosophie)〔3〕或“文学”〔4〕,这实际上指明了互补原理等观念是在与时空经验相关的科学语言之外的。爱因斯坦拒绝承认量子力学是关于实在的完备描述,所以并不以为这些附加解释会在将来成为科学语言的新的有机内容。薛定谔和玻姆等人从另一个角度作出的考虑,反映了他们以为玻尔、海森堡、泡利和玻恩等人的观点回避了经典语言与实在之间的深刻矛盾,而囿于语言限制并为之作种种辩解。薛定谔说:“我只希望了解在原子内部发生了什么事情。我确实不介意您(指玻尔)选用什么语言去描述它。”〔5〕薛定谔认为,为了赋予波函数一种实在的解释,一种全新的语言是可以考虑的。他建议将N个粒子组成的体系的波函数解释为3N维空间中的波群,而所谓“粒子”则是干涉波的共振现象,从而彻底抛弃“粒子”的概念,使量子力学方程描述的对象具有连续的、确定的时空状态。 固然,几率波的解释使得理论的数学结构不能对应于实在的时空结构,如果让几率成为实验观察中首要的东西,就会让客观实在在描述中成了一种“隐喻”。然而薛定谔的解释由于与三维空间中的经验没有明显的联系,也成了另一种隐喻,仍然无法作为一种科学语言而获得充分的意义。 玻姆的隐序观念与薛定谔的解释在语言问题上是相似的。他所说的“机械序”〔6〕其实就是以笛卡尔坐标为代表的关于广延性空间的描述。这种描述由于经典物理学的某些限定而表现出明显的局限性。玻姆认为量子力学并未对这种序作出真正的挑战,在一定程度上指出了量子力学的保守性。他企图建立一种“隐序物理学”,将量子解释为多维实在的投影。他以全息摄影和其它一些思想实验为比喻,试图将客观实在的物质形态、时空属性和运动形式作全新的构造。但由于其基础的薄弱,仍然只是导致了另一种脱离经验的描述,也就是一种形而上学。 这里所说的“基础”指的是,一种全新的语言涉及主客体间完全不同的相互介定。它涉及对客体的完全不同的剥离方式,也就是说,现行科学语言及其相关思维方式的整个基础都将改变。然而,现实地说,这不是某一具有特定对象和方法的学科所能为的。 可见,试图通过一种全新的语言来解决量子力学的语言问题是行不通的。这个问题比通常所能想象的要无可奈何得多。 五、量子力学何种程度上是“革命性”的 量子力学固然在解决微观客体的问题方面,是迄今最成功的理论,然而这种应用上的重要性使人们有时相信,它在观念上的革命也是成功的。其实,上述语言与实在图景的冲突并未解决。量子力学的种种解释无法在科学语言的基础上必然过渡到那种非因果、非决定论观念所暗示的宇宙图景。这就使我们有必要对量子力学“革命性”的程度作审慎的认识。 正统的量子力学学者们都意识到应该通过发展思维的丰富性来解决面临的困难。他们作出的重要努力的一个方面是提出了很多与经典物理学不同的新观念,并希望这些新观念能逐渐溶入人类的思想和语言。其中玻恩用大量的论述建议几率的观念应该取代严格因果律的概念。〔7〕测不准原理以及其中的广义坐标、广义动量都是为粒子而设想的,却又不能描述粒子在时空中的行为,薛定谔认为应该放弃受限制的旧概念,而玻尔却认为不能放弃,可以用互补原理来解决。玻尔还希望,波函数这样的“新的不变量”将逐渐被人的直觉所把握,从而进入一般知识的范围。〔8〕这相当于说,希望产生新的语言基元。 另一方面,海森堡等人提出,问题应该通过放弃“时空的客观过程”这种思想来解决。〔9〕这又引起了量子力学的客观性问题。 这些努力在很大程度上是具有保守性的。 我们试把量子力学与相对论作比较。相对论的革命性主要表现在,通过对时间和空间的相对性的分析,建立起时间、空间和运动的协变关系,从而推翻了绝对时空、绝对同时性等旧观念,并代之以新的时空观。重要的是,在这里,绝对时空和绝对同时性是从理论上作为逻辑必然而排除掉的。四维时空不变量对三维空间和一维时间的性质依赖于观察者的情形作了简洁的概括,既不引起客观性危机,又与人类的时空经验有着直接关联。相对论排除了物理学内部由于历史和偶然因素形成的一些含混概念,并给出了更加准确明晰的时空图景。它因此而在科学语言的范围内进入了一般知识。 量子力学的情况则不同。它的保守性主要表现在: 第一,严格因果律并不是从理论的内部结构中逻辑地排除的。只是为了保护几率波解释,才不得不放弃严格因果律,这只是一种人为地避免逻辑矛盾的处理。 第二,不完全连续性、非完全决定论等观念并没有构成与人类的时空经验相关联的自洽的实在图景。互补原理和并协原理并没有从理论内部挽救出独立存在于时空的客体的概念,又没有证明这种概念是不必要的(如相对论之于“以太”那样)。因此,量子力学的有关哲学解释看似抛弃旧观念,建立新观念,实际上,却由于这些从理论结构上说是附加的解释超出了关于实在的描述,因而破坏了以实在的自明性为保证的描述的前提。所以它实际上对观念的丰富和发展所作的贡献是有限的。 第三,量子力学内在地不能过渡到关于个别客体的时空形式及过程的模型,使得它的反对者指责说这意味着位置和动量这样的两个性质不能同时是实在的。而为了保护客观性,它的支持者说,粒子图像和波动图象并不表示客体的变化,而是表示关于对象的统计知识的变化。〔10〕这在关于实在的时空形式及过程的科学语言中,多少有不可知论的味道。 第四,人们必须习惯地设想一种新的“实在”观念以便把充满矛盾的经验现象统一起来。在对客体的时空形式作抽象时,这种方法是有效的。而由于波函数对应的不是个别客体的行为,所以大多新的“实在”几乎都是形而上学的构想。薛定谔和玻姆的多维实在、玻姆在阐释哥本哈根学派观点时提出的那种包含了无限潜在可能性的“第三客体”〔11〕,都属于这种构想。玻恩也曾表示,量子力学描述的是同一实在的排斥而又互补的多个影像。〔12〕这有点象是在物理学语言中谈论“混元”或“太极”一样,很难说对观念有积极的建设。 本文从科学语言的角度,对量子力学尤其是它的哲学基础的保守性作出一些分析,这并不是在相对论和量子力学之间作价值上的优劣判断。也许量子力学的真正价值恰恰在于它所碰到的困难是根本性的。 海森堡等人与新康德主义哲学家G·赫尔曼进行讨论时,赫尔曼提出,在科学赖以发生的文化中,“客体”一词之所以有意义,正在于它被实质、因果律等范畴所规定,放弃这些范畴和它们的决定作用,就是在总体上不承认经验的可能性。〔13〕我们应该注意到,赫尔曼所使用的“经验”一词,实际上是人类对客观事物的广延性和分立性的经验。这种经验是科学的实在图景成立的基础或真实性的保证,逻辑是它的抽象和提升。 在本文的前三节已经谈到,自从古希腊人力图把日常语言理想化而创立了逻辑语言以来,西方的科学语言就一直是在实在的广延性和分立性的介定下发展起来的。我们也许可以就此推测,对于人的认识而言,世界是广延优势的,但如果因此认为实在仅限于广延性方面,却是缺乏理由的。广延性优势在语言上的表现之一是几何优势。西方传统中的代数学思想是代数几何化,即借助空间想象来理解数的。不论毕达哥拉斯定理还是笛卡尔坐标都一样。直角三角形的斜边是直观的,而根号2不是。我们可以用前者表明后者,而不能反过来。可是一个离散的数量本身究竟是什么呢?它是否与实在的另一方面或另一部分(非广延的)相应?也许在微观领域里不再是广延优势而量子力学的困难与此有关? 如果量子力学面临的是实在的无限可能性向语言的有限性的挑战,那么问题的解决就不单单是语言问题,甚至不单单是目前形态的物理学的问题。它将涉及整个认识活动的基础。玻尔似乎是深刻地意识到这一点的。他说“要做比这些更多的事情完全是在我们目前的手段之外。”〔14〕他还有一句格言;“同一个正确的陈述相对立的必是一个错误的陈述;但是同一个深奥的真理相对立的则可能是另一个深奥的真理。”〔15〕 量子力学论文:量子力学研究论文 摘要:20世纪三次物理学革命之一的量子力学在诸多方面对经典科学世界图景进行了变革。量子力学突破了经典科学的机械决定论,使之转化为非机械决定论;使得科学认识方法由还原论转化为整体论;使得科学思维方式由追求简单性到探索复杂性;确立了科学活动中主客体互动关系。 关键词:量子力学;经典科学世界图景;非机械决定论;整体论;复杂性;主客体互动 经典科学基本上是指由培根、牛顿、笛卡儿等开创的,近三百年内发展起来的一整套观点、方法、学说。经典科学世界图景的最大特征是机械论和还原论,片面强调分解而忽视综合。以玻尔、海森伯、玻恩、泡利、诺伊曼等为代表的哥本哈根学派的量子力学理论三部曲:统计解释—测不准原理—互补原理所反映的主要观点是:微观粒子的各种力学量(位置、动量、能量等)的出现都是几率性的;量子力学对微观粒子运动的几率性描述是完备的,对几率性的原因不需要也不可能有更深的解释;决定论不适用于量子力学领域;仪器的作用同观察对象具有不可分割性,确立了科学活动中主客体互动关系。[1]量子力学的发展从根本上改变了经典科学世界 图景。 一、量子力学突破了经典科学的机械决定论,遵循因果加统计的非机械决定论 经典力学是关于机械运动的科学,机械运动是自然界最简单也是最普遍的运动。说它最简单,因为机械运动比较容易认识,牛顿等人又采取高度简化的方法研究力学,获得了空前成功;说它最普遍,因为机械力学有广泛的用途,容易把它绝对化。[2]机械决定论是建立在经典力学的因果观之上,解释原因和结果的存在方式和联系方式的理论。机械决定论认为因和果之间的联系具有确定性,无论从因到果的轨迹多么复杂,沿着轨迹寻找总能确定出原因或结果;机械决定论的优秀在于只要初始状态一定,则未来状态可以由因果法则进行准确预测。[3]其实,机械决定论仅仅适用于宏观物体,而对于微观领域以及客观世界中大量存在的偶然现象的研究就产生了统计决定论。[4] 量子力学是对经典物理学在微观领域的一次革命。量子力学所揭示的微观世界的运动规律以及以玻尔为代表的哥本哈根学派对量子力学的理解,同物理学机械决定论是根本相悖的。[5]按照量子理论,微观粒子运动遵守统计规律,我们不能说某个电子一定在什么地方出现,而只能说它在某处出现的几率有多大。 玻恩的统计解释指出,因果性是表示事件关系之中一种必然性观念,而机遇则恰恰相反地意味着完全不确定性,自然界同时受到因果律和机遇律的某种混合方式的支配。在量子力学中,几率性是基本概念,统计规律是基本规律。物理学原理的方向发生了质的改变:统计描述代替了严格的因果描述,非机械决定论代替了机械决定论的统治。 经典统计力学虽然也提出了几率的概念,但未能从根本上动摇严格决定论,量子力学的冲击则使机械决定论的大厦坍塌了。量子力学揭示并论证了人们对微观世界的认识具有不可避免的随机性,它不遵循严格的因果律。任何微观事件的测定都要受到测不准关系的限定,不可能确切地知道它们的位置和动量、时间和能量,只能描述和预言微观对象的可能的行为。因此,量子力学必须是几率的、统计的。而且,随着认识的发展,人们发现量子统计的随机性,不是由于我们知识和手段的不完备性造成的,而是由微观世界本身的必然性(主客体相互作用)所注定。 二、量子力学使得科学认识方法由还原论转化为整体论 还原论作为一种认识方法,是指把高级运动形式归结为低级运动形式,用研究低级运动形式所得出的结论代替对高级运动形式的本质认识的观点。它用已分析得出的客观世界中的主要的、稳定的观点和规律去解释、说明要研究的对象。其目的是简化、缩小客体的多样性。这种方法在人类认识处于初级水平上无疑是有效的。如牛顿将开普勒和伽利略的定律成功地还原为他的重力定律。但是还原论形而上学的本质,以及完全还原是不可能的,决定了还原论不能揭示世界的全貌。 量子力学认为整体与部分的划分只有相对意义,整体的特征绝非部分的叠加,而是部分包含着整体。部分作为一个单元,具有与整体同等甚至还要大的复杂性。部分不仅与周围环境发生一定的外在联系,同时还要表现出“主体性”,可将自身的内在联系传递到周边,并直接参与整体的变化。因而,部分与整体呈现了有机的自觉因果关系。在特定的临界状态,部分的少许变化将引起整体的突变。[6] 波粒二象性是微观世界的本质特征,也是量子论、量子力学理论思想的灵魂。用经典观点来看,也就是按照还原论的思想,粒子与波毫无共同之处,二者难以形成直观的统一图案,这是经典物理学通过部分还原认识整体的方法,是“向上的原因”。可是微观粒子在某些实验条件下,只表现波动性;而在另一些实验条件下,只表现粒子性。这两种实验结果不能同时在一次实验中出现。于是,玻尔的互补原理就在客观上揭示了微观世界的矛盾和我们关于微观世界认识的矛盾,并试图寻找一种解决矛盾的方法,这就是微观粒子既具有粒子性又具有波动性,即波粒二象性。这就是整体论观点强调的“向下的原因”,即从整体到部分。同样,海森伯的测不准原理说明不能同时测量微观粒子的动量和位置,这也说明绝不能把宏观物体的可观测量简单盲目地还原到微观。由此我们可以看出,造成经典科学观与现代科学观认识论和方法论不同的根本在于思考和观察问题的层面不同。经典科学一味地强调外在联系观,而量子力学则更强调关注事物内部的有机联系。所以,量子力学把内在联系作为原因从根本上动摇了还原论观点。 三、量子力学使得科学思维方式由追求简单性发展到探索复杂性 从经典科学思维方式来看,世界在本质上是简单的。牛顿就说过,自然界喜欢简单化,而不喜欢用什么多余的原因以夸耀自己。追求简单性是经典科学奋斗的目标,也是推动它获取成功的动力。开普勒以三条简明的定律揭示了看似复杂的太阳系行星运动,牛顿更是用单一的万有引力说明了千变万化的天体行为。因而现代科学是用简单性解释复杂性,这就隐去了自然界的丰富多样性。 量子力学初步揭示了客观世界的复杂性。经典科学的简单性是与把物理世界理想化相联系的。经典物理学所研究的是理想的物质客体。它不但用理想化的“质点”、“刚体”、“理想气体”来描述物体,而且把研究对象的条件理想化,使研究的视野仅仅局限于人们自己制定的范围之内。而客观世界并不是如此,特别是进入微观领域,微观粒子运动的几率性、随机性;观测对象和观测主体不可分割性等都足以说明自然界本身并不是我们想象的那么简单。 在现代科学中,牛顿的经典力学成了相对论的低速现象的特例,成为非线性科学中交互作用近似为零的情况,在量子力学中是测不准关系可以忽略时的理论表述。复杂性的提出并不是要消灭简单性,而是为了打破简单性独占的一统地位。复杂性是把简单性作为一个特例包含其中,正如莫兰所说的,复杂性是简单性和复杂性的统一。复杂性比简单性更基本,可能性比现实性更基本,演化比存在更基本。[7]今天的科学思维方式,不是以现实来限制可能,而是从可能中选择现实;不是以既存的实体来确定演化,而是在演化中认识和把握实体。复杂性主张考察被研究对象的复杂性,在对其作出层次与类别上的区分之后再进行沟通,而不是仅仅限于孤立和分离,它强调的是一种整体的协同。 四、量子力学使科学活动中主客体分离迈向主客互动 经典科学思维方式的一个指导观念就是,认为科学应该客观地、不附加任何主观成分地获取“照本来样子的”世界知识。玻尔告诉人们,根本不存在所谓的“真实”,除非你首先描述测量物理量的方式,否则谈论任何物理量都是没有意义的!测量,这一不被经典物理学考虑的问题,在面对量子世界如此微小的测量对象时,成为一个难以把握的手段。因为研究者的介入对量子世界产生了致命的干扰,使得测量中充满了不确定性。在海森伯看来,在我们的研究工作由宏观领域进入微观领域时,我们就会遇到一个矛盾:我们的观测仪器是宏观的,可是研究对象却是微观的;宏观仪器必然要对微观粒子产生干扰,这种干扰本身又对我们的认识产生了干扰;人只能用反映宏观世界的经典概念来描述宏观仪器所观测到的结果,可是这种经典概念在描述微观客体时又不能不加以限制。这突破了经典科学完全可以在不影响客体自然存在的状态下进行观测的假定,从而建立了科学活动中主客体互动的关系。 例如,关于光到底是粒子还是波,辩论了三百多年。玻尔认为这完全取决于我们如何去观察它。一种实验安排,人们可以看到光的波现象;另一种实验安排,人们又可以看到光的粒子现象。但就光子这个整体概念而言,它却表现出波粒二象性。因此,海森伯就说,我们观测的不是自然本身,而是由我们用来探索问题的方法所揭示的自然。 量子力学的发展表明,不存在一个客观的、绝对的世界。唯一存在的,就是我们能够观测到的世界。物理学的全部意义,不在于它能够描述出自然“是什么”,而在于它能够明确,关于自然我们能够“说什么”。 量子力学论文:中医形神关系和量子力学 【摘 要】中医形神关系和量子力学中的意识都是研究精神活动的范畴,两者理论研究可以互相促进。中医形神关系认为“形为神之宅,神为形之主”,将精神和物质进行了统一,符合量子力学的哥本哈根解释精神。中医对精神的研究比量子力学衍生出来的意识理论有更强大的生命力。中医理论认为宇宙之间有一种自我协调、自动平衡的能力。这种能力产生了神(精神),神又进一步控制强化了这种自我协调、自动平衡的能力。本文认为这种能力最初使量子世界走向经典世界,使万物生成之源。 【关键词】中医;形神关系;量子力学;精神 形神关系是中医研究物质和精神关系的理论总称。中医对精神的形成有明确的认识,并广泛运用于中医实践中。本文主要结合中医和量子力学进一步探讨物质和精神的关系,希望对传统世界的认知有新的突破。 1 量子力学简介 量子力学是现代物理学的基础和优秀,主要有单个电子双缝干涉实验、活猫死猫问题和量子纠缠等非常规现象。《宇宙的琴弦》第二篇第四章总结单个电子双缝干涉实验时指出:电子从两条缝都通过了,并产生了干涉现象。“一旦确定了电子从哪条缝经过,两缝间的干涉现象也就消失了”,电子像小球一样只产生两道竖纹。唐先一、张志林在《量子力学诠释综论》中全面分析了现有的八大类量子诠释理论,认为传统的哥本哈根解释最为合理,观测者有不可或缺的作用,即观测者的观测让干涉现象消失了。现在普遍认为是观测者的意识使得量子波坍缩的。所以,认知、意识等精神活动是理解量子力学的关键。 2 神的概念和形成 中医将精神活动总称为神,认为形为神之宅,神者形之用,统一了唯心主义和唯物主义。 2.1 神的概念 《中医基础理论》认为“狭义之神指人的意识、思维、情感等精神活动”,它是中医研究的重点。刘富林在《形神合一理论的研究》中认为“神,指人体的生命活动,包括精神、思维、意识、情感、心理等变化”。中医研究的神主要指精神活动,也包括意识,和量子力学中的意识息息相关,两者结合定能熠熠生辉。本文的意识、情志和思维等都是指精神活动,是研究量子力学的重要基础。 刘富林在《形神合一理论的研究》中总结指出中医形神合一理论“体现在中医基础理论与临床诊治、养生防病的全过程中”。陈向群在《量子力学视角下的三种意识解释》中对量子力学衍生出来的三种主要意识理论进行介绍,说明了量子力学视角下的意识处于假设阶段,毫无应用价值。所以,中医形神关系比量子力学产生的意识理论有更强大的生命力。 2.2 神的形成 《中医基础理论》认为“无形则神无以附,无神则形无以活;形为神之宅,神为形之主。形神统一是生命存在的根本保C”。 这里的形“指人体的形体,包括脏腑、经络、气血、津液等构成形体的物质”( 刘富林《形神合一理论的研究》)。中医的形神观告诉我们:精神离不开物质,物质是精神生成的基础。 《中医基础理论》将狭义之神分为五神、情志及思维活动。《中医基础理论》认为:“五神,即神、魂、魄、意、志,是对人的感觉、意识等精神活动的概括。”五神分属五脏,即“心藏神,肺藏魄,肝藏魂,脾藏意,肾藏志”(《素问・宣明五气》)。七情指喜、怒、忧、思、悲、恐、惊,七情中的五志分属五脏,心在志为喜,肝在志为怒,肺在志为忧,脾在志为思,肾在志为恐。《中医基础理论》认为“脏腑精气对自然环境与社会环境的各种刺激作出应答,便产生了意识、思维、情感等精神活动”,这里的脏腑指五脏六腑。《中医基础理论》认为“脏腑之精,指脏腑所藏的具有濡养、滋润本脏腑及其所属的形体、官窍等作用的液态精华物质。”《中医基础理论》认为“气是人体内活力很强运动不息的极细微物质,是构成人体和维持人体生命活动的基本物质之一。”综上所述,精神是由五脏六腑中属于精和气的物质共同作用产生的。五脏分属五行,分别与六腑相表里。《中医基础理论》认为“五行,即木、火、土、金、水五类物质及其运动变化”。五脏六腑的精气各不相同,分属木火土金水的五类物质。五行之气的太过不及都会影响精神活动,如“肝气虚则恐,实则怒”,“心气虚则悲,实则笑不休” (《灵枢・本神》肝气即木气,心气即火气)。五行平衡是正常精神活动的保证,精神的产生离不开水火金木土五类物质的协调运作。 量子世界存在着不确定性,物质可以同时存在多个地方,这决定了物质之间的相互作用也存在着不确定性,那么生成的精神也将变化无常。中医形神观告诉我们:日常的精神世界和量子世界是相互排斥的,这符合物理实验。 2.3 心在精神活动中的作用 中医认为在所有的精神活动中,心起到了控制和调节作用,而西医认为这一功能是脑。杨涛、赵明镜等在《“心主神明”的内涵及现代科学依据》从心脏的内分泌功能与脑的功能密切相关、心血管疾病与精神状态、心血管疾病与认知功能障碍等5个方面对心主神明进行了验证。朴顺天在《心神为体,脑神为用》中总结认为“心就是神明所出之根,脑不主神明,而是神明流注的地方”。简而言之,心就是中央处理器,脑就是存储器。从目前研究进展看,心在精神活动中确实发挥了控制和调节作用,这进一步说明了中医形神关系并非无根之木。 《灵枢・本神》对思维的过程进行了概括“所以任物者谓之心;心有所忆谓之意;意之所存谓之志;因志存变谓之思;因思而远慕谓之虑;因虑而处物谓之智”。这句话说明了心是认识事物的关键,而今所有理论都忽视了认识事物这一能力。量子世界的不确定性决定了由它构成的世界也将不确定,这样的世界是无法认识的。所以,认识事物涉及到量子世界向经典世界的过渡,是一项非常重要的能力,希望理论界能够重视。 3 形神关系的重要意义 《素问・六微旨大论》中有“相火之下,水气承之;水位之下,土气承之;土位之下,风气承之;风位之下,金气承之;金位之下,火气承之;君火之下,阴精承之”的亢害承制现象,即本气亢盛,相克之气就会承接克制。《素问・至真要大论》中有“有胜则复,无胜则否。”这些都说明了五行之气根据相克规律有自我协调、自动平衡的能力。这种自我协调、自动平衡的能力可以作为宇宙初期从量子世界向经典世界过渡的原动力,也应该是精神活动的开始《中医基础理论》认为“神既由精、气、血、津液等作为物质基础而产生,又能反作用于这些物质。神具有统领、调控这些物质在体内进行正常代谢的作用”;“脏腑精气产生神,神通过对脏腑精气的主宰来调节其生理机能”;“神的盛衰是生命力盛衰的综合体现,因此神是人体生理活动和心理活动的主宰”。物质的协调运作生成精神,精神又控制促进物质的协调运作,精神与物质的关系比形神统一更加复杂。这种协调平衡能力在人体中变得更加强大,过犹不及,人的情志反应太过又会扰乱气机的正常运行,这一情况《黄帝内经》也多有描述,本文不做进一步讨论。 杨涛、赵明镜等在《“心主神明”的内涵及现代科W依据》认为,“‘神’指事物的本质属性,是主宰事物运动变化、兴衰存亡的根本因素”。精神生于物质,高于物质,是物质间的固有属性。《宇宙的琴弦》描述了弦理论中的宇宙有10个维度,9个空间维和1个时间维。神可能是宇宙中更高的维度,它将万物联系起来,产生了天人合一理论,存在着非定域性,比量子纠缠现象更加复杂。 中医形神关系支持意识对物质作用的这种观点,符合哥本哈根解释精神。那么在人类进化史、宇宙生成史和时空概念中都必须加入意识。本人能力有限,到此已是黔驴技穷,能引起大家的重视也就心满意足了。 量子力学论文:地方应用型高校如何教好量子力学 摘要:量子力学是现代物理的基础,是一门理论性很强的学科。许多概念与经典物理格格不入,给初学者造成很大困难。笔者结合自己的学习过程和教学情况,探讨如何在地方应用型高校教好这门课程。 关键词:量子力学;现代物理;地方应用型高校 笔者于1997年毕业于衡阳师范高等专科学校物理教育专业,那时用的是专科学校自编的量子力学教材,内容较简化,学习起来较吃力;2005年进入湖南师大读研后,又学习了高等量子力学,许多东西似懂非懂;2016年开始向本科生讲授量子力学课程,也只有在这时候,才懂得了困惑自己多年的一些问题。从这个历程中,可见学好量子力学这门课程是多么难。 一、教学指导思想 正因为这门课程很难学,所以不能期望太高,何况在生源较差的地方应用型高校。与此同时,教师要以人才市场需求和学术发展为双重依据,保持学科体系的完整性,把量子力学教好。对于若干个学生中的精英,要使其受到完整的课程体系训练,培养物理学科的领头雁;而对于其他学生,则通过教学方式和考核方式的多样性,让其顺利通过这些理论性较强的课程考核,培养物理文化的传播者。 笔者采用的教学方式以传统讲授法为主,PPT用得很少。因为这门课程必须经过数学演算和推导,才能对量子世界有所理解。不要求学生步步推导,但教师至少要去一步一步地算,给学生留下深刻的印象,让学生知道,做学问是老老实实地工作。每章结束后,设置一个小测试,题目来自上课时讲的一些重点概念、符号、规律以及一些简单的公式推导。这样可以保证学生能从书本里查找答案,掌握基本知识。 二、正确看待学生的学习状况 学生的学习状况也如所预料的一样,认真听的只有几个有考研意愿的人,其他人几乎是以玩手机来消磨时间。小测试的时候,总有十多人先不做,坐等别人的答案。笔者认为,教育不能指望人人都会成为精英,能成为“欲栽大树柱长天”的人只需几个即可。同一个专业里,也需要各种层次的人才,如理论计算、实验操作、知识传播、人际协调,等等。量子力学教师需要关注学生的听课状态,以人人能学会为原则(教育机会均等),随时调整自己的教学策略;同时也要牢记自己的使命,把量子力学的灵魂传播到位,把它的科学精神传播到位。 三、量子力学的魂与精神 量子力学的魂是:微观粒子的运动状态是不确定的,只能用概率波去描述;微观粒子的运动能量不是连续的,而是离散的;测量微观粒子的力学量时得不到确定值,只能得到系列的可能值及其出现的概率,但它们的统计值是确定的,即得到的宏观量;量子力学里的微观粒子不一定是电子质子等实物粒子,还可能是经过一次量子化和二次量子化后的某种运动单元,如电磁场光子、谐振子粒子。量子力学的精神是:科学研究是一件严肃的事情,必需老老实实地演算和推导,来不得半点投机取巧。 四、教学心得体会 1.量子力学的研究对象。量子力学是研究微观粒子的运动,但是课本开始介绍的黑体辐射却是能观察到的宏观现象,这该怎样理解?一是将空窖里的辐射场当成大量微观粒子组成的系统,它们服从Bose-Einstein分布l=ωl/(eβεl-1),只是它们不是有原子分子结构的实物粒子罢了。二是认为这些粒子的能量是量子化的εl=ω,不再是宏观的连续能量了。这样一来,物体的辐射就是发射和吸收微观粒子的过程了。 2.二次量子化。把辐射场处理成能量量子化的大量微观粒子,把原点附近做振动的原子或分子处理成能量量子化的线性谐振子等就是一次量子化。最简单的二次量子化就是体现在对线性谐振子的处理上。线性谐振子的能级是分立的,En=ω(n+1/2),τΦ谋菊魈为Ψn。由于相邻能级上的本征态具有递推关系,即由Ψn可以推出Ψn-1或Ψn+1这时又把态Ψn看成是由n个粒子组成的系统,每个粒子具有能量E=ω,这样一来,递推关系里的算符就可以看成产生算符和湮灭算符了。 3.不确定性。这点和统计力学有某种相似性。统计力学并不知道微观粒子确定的运动状态,所以只好假定每种微观运动状态出现的概率相等,即等概率原理。这样一来,就可以理解测量微观粒子的力学量时,得不出确定值的原因,只能得出一系列的可能值以及这些可能值出现的概率。同样,描述粒子的运动状态也只能用概率波来描述了。 五、结语 综上所述,教师在地方应用型高校教量子力学时,既不能期望太高,也不能敷衍了事,要有正确的教学指导思想,即以人才市场需求和学术发展为依据,正确看待学生的学习状况,遵循教育机会均等的原则;一是做到将它的魂与精神传播到位,二是要不断总结教学经验,随时调整教学方法和步骤。 量子力学论文:关于量子力学―典力学―相对论力学的统―论可行性研究 摘要 本文给出了三合一量子轨道方程的解题步骤和说明,使读者对三合一量子轨道方程有更深入的了解,尤其是方程本身所具备的相位差设计,可以与泡利不相容原理模型相统一。另外,文中还论述了原子光谱与原子壳层填充顺序的关系,关于原子壳层填充顺序的新见解以及对原子光谱轨道化,做了初步探讨。最后,文中还论述了笔者设计的三合一量子轨道方程和三合一量子偏微分方程的规范统一性。 关键词 椭圆标准方程;相位差;弱相互作用轨道图;红外线轨道方程 1概述 本文继续对参考文献中所列笔者之系列文章进行深入研究,给出了三合一量子轨道方程的解题步骤和说明。另外,对原子光谱轨道化,做了初步探讨,同时,概述了三合一量子轨道方程和偏微分方程的规范统一性,为量子力学的研究发展,又提供了较为坚实有力的线索。 2三合一量子轨道方程的解题步骤及说明 这里F1、F2中的(tlx/uw±),确定为(90°x/2w±),x=0-π。见参考文献[3],而2π≈6.28。考虑2π/能级7,相似于2π/h,而此处的缺口正是动量矩与其倒数h/2 n之差。因此,x=λ/2,y=A(振幅)是一致的。故x/y=低能级/高能级。又两个x及两个y是一致的,统一的。所以,分两个步骤计算,是方便可行的。另外,电子或其他粒子的频率v=1/T,即它在一秒之内振动多少周期,与它的轨道在一秒之内转多少圈是一致的。故,上述解题步骤是正确的。 以下几点说明: 1)这是以y轴为焦点的椭圆标准方程,这是和λ-T图相一致的。可以看出,如果受到电离作用,产生圆形轨道,那么,二者叠加起来就是螺蛳形的轨道。参见泡利不相容原理模型。 2)轨道上半周,方向指向90°,高能级。而低能级的动量矩用了倒数,即n2π/h(见参考文献)。这样符合降频的实际,由于升频方程和降频方程存在速度差,因此,低能级落后高能级90°相位。 3)笔者在设计三合一升、降频波动方程,和三合一量子轨道方程,及泡利不相容原理模型时,即考虑到F1和F2都是半波,相互之间存在着此消彼涨,此涨彼消的情况。即二者相差90°的相位差。因此,看此椭圆轨道图时,要规定,x从小到大时,代表负半周,低能级,即-y。此即代表外系统的能量在增长,轨道趋圆。±y靠近x轴。+y向下构成倒金字塔,-y向上构成正金字塔。这一点,用直角三角形就可构出。相反地,当x从大到小时,代表正半周,高能级,即+y。此即代表核的作用力在增长,轨道狭长。这一点,我们从轨道图形就可看出。这樱就与实际情况相一致了。还有,因为x与y相差90°相位差,所以,当x增加,y减少时,y的指向是与x轴的指向相一致的,指向右方。这就是电子电离的方向。另外,必须强调一点,即,三合一量子轨道方程形式不可颠倒,不等式的方向不能颠倒,F1始终大于F2,如果情况发生改变,那要重新确定F1和F2。即,一般情况下,x≤y。 4)以上是微观领域。如果在宏观领域,即经典力学范畴,由于各向同性的原因,因此,除了作相应的 2.2基因工程在医学方面的应用 现今,基因工程在医学方面的应用最为活跃,其在新药物研制、疾病诊断以及治疗方面都有着不可忽视的作用。以基因工程药物为主导的基因工程的应用产业在全球发展迅速、前景良好开阔,目前利用基因工程生产的药物主要包括疫苗、抗体、激素、寡核苷酸药物等,已经被用来治疗和预防各种疾病。例如基因工程乙型肝炎疫苗。基因工程药物能改善传统化学药物供应不足、副作用较大、缺乏安全性等问题。其次基因工程在疾病诊断应用领域也不断拓宽。基因诊断技术是20世纪70年代简悦威在贫血临床治疗中取得的研究成果,基因诊断常用的方法有DNA分子杂交、检测基因的缺失等。例如一些遗传病症通常就与基因的突变有关,在临床上,就可以通过基因诊断技术对遗传病症或者癌症等进行检测。并且随着多聚酶链式反应技术发明,基因诊断方法也越来越简单方便,不采用DNA分子杂交方法,直接从扩增的DNA分子做酶切分析,甚至有些不需要做酶切分析而直接根据扩增的长度来达到疾病诊断的目的。 2.3基因工程在环保方面的应用 随着工业经济的发展,我国国内环境状况严峻,石油污染、水污染、农药污染、气候变暖等问题已经成为了社会日益关注的焦点。例如美国通过采取DNA重组技术将降解芳烃、萜烃、多环芳烃、脂肪烃的4种菌体基因有效链接起来,并转移到某一种菌体中从而产生同时降解这4种有机物的超级细菌从而达到清楚油污染的作用。基因工程技术同样可以用于降解农药,转基因作物的出现有利于减少农药对环境的不利影响,并根据中科院研究所研制出为了降解农药并带有自杀控制功能的一种细菌即“环境安全型基因工程菌”,其在完成降解农药的目的任务后能够“自杀”,从而消除基因工程菌本身对环境的影响。总之,基因工程由于其自身高技术、基本不污染环境或少污染环境的特点,对于建设生态环境以及消除环境污染有着积极重大意义。 3结论 总之,随着基因工程领域的快速发展,其用途在很多领域都得以发挥,可以利用转基因改良植物品质,用转基因动物生产社会所需的新型药物等,但是也应该认识到任何一项新兴科学技术的应用,都有它好坏的两面,同样对于基因工程,如果我们不能科学合理地利用它,则也带来不利的影响。例如:转基因食品中的外源蛋白质进入人体后,就可能产生新的过敏物质,对人体产生毒性,引起人体过敏反应,从而存在危害人体健康的可能。美国某种子公司也曾经将巴西坚果中的某基因转移到大豆中,结果造成对巴西坚果过敏的人群也存在对该大豆过敏的现象,最终该大豆种子也就没有被政府批准进行商业化生产。因此,在实际基因技术应用中应该取长补短、违害就利并加强对基因工程应用的规范化管理,使基因工程技术能够朝着可持续健康发展的方向。所以,我们应该与时俱进,不断加强对基因工程知识的学习。技术处理外,其轨道仍按椭圆标准方程,相位也仍差90°,这一点人造卫星的轨道可以作些许证明。 量子力学论文:浅析量子力学与量子教育学 摘 要 在物理学中,量子力学并不是一个陌生的概念,它与哲学思想也有着密切的联系,如波粒二象性等原理都是因果的重要体现,量子教育学却是科学主义的产物,没有正确地找到量子力学的原理,认为主观性决定一切。简单阐述两者的联系,为后期的量子学研究提供参考。 关键词 量子力学 量子教育学 主观性 量子力学所涵盖的一些思想,在哲学的研究中体现比较广泛,也对教学理论方面起了重要的作用,可以说量子力学对哲学思想的发展有着重要的促进作用。量子力学着重利用图景等表象来认识周围的世界,强调因果关系的认识,对后期形成的教育学理论具有参考性。但是,借助量子力学所形成的“量子教育学”则有很大的不同,这一教育学对原来的量子理论认识存在较大的偏差,充分强调自然科学。 1量子力学的缘起 1900年,量子假说出现在众人的认知里,现在的量子力学仍在不断完善,为后期的科学发展提供了重要的理论基础,可以说量子力学是量子理论的中心,它促进了原子能等一些先进技术的发展,为社会的重大发明打下基础,使人们更加清晰地认识到微观世界,并利用微观运动来更好地服务社会,是人类的重要发现,也是社会的伟大进步。 2量子力学的宇宙观 在宇宙世界中,对量子理论有较多的探讨,从已经存在的氢原子中,找到了量子级别的状态。对于电子而言,比原子更为复杂,这就要求必须要满足求解该原子的特定的方程来解出,并且要求其 场刚好环绕原子核产生驻波而求得。此外,量子态与别的驻波不一样,都有自己特定的频率,并与所蕴含的能量有关,每种量子状态都有所表征的能量。这就是说,预期任何一个态的能量都是一个具体量子所确定的,并不是模棱两可的,只要是有理论依据,就可以科学地估测态的能量多少。由于质子与电子之间存在着相互吸引的力,要想移动一个电子就必须要克服引力做功。 3量子的思维方式 人类思想总是处于不断发展中,当两种思想发生交集时,就会形成一个比较完整的、令人惊叹的思想成果,正如牛顿的世界观与量子理论产生彼此弥合的交集,才会让思想发展得如此迅速,才会让社会发展如此的快。量子思维方式给人类一个重要的启示,要求以人为中心,以人为主体。随着时代的进步和经济发展,信息技术逐渐融入了人的智慧和思想,他们彼此都是看不见的,没有确定的形状,但彼此交汇起来以后,就成了一种可以量化的物质,这是由于物质性比较弱。其实,量子物理学所产生相关的科学智慧,是人类社会发展的重要因素,也是文明进步的重要保障,可以说,量子物理学是计算机重要的组成部分,所形成的计算机芯片是重要的思维体现,量子物理学不仅是科学进步的前提,更是信息发展的重要保障,量子思维更是现代社会发展的必要方式。 4“量子教育学”的唯心主义 从产生量子力学后,“量子教育学”也随之不断发展,虽然也涉及到一些教育学方面的观点,但这些观点都是被众人早就接受了。如:学习是一个整体的过程,在这个过程中各知识点是相互联系、彼此交错的,以及还谈到了关键词:服务、个性化、互补等,但是,这些所谓的观点及结论不是原汁原味的,也不是从量子力学中演变而来,而是与它的原理相悖,从本质上讲,“量子教育学”就是一种唯心主义的表现。 贝克莱比较重视经验,认为所学的知识来源于经验,但是他却犯了一个致命的错误,认为感觉是世界真正存在的东西,其他的都是看不见的。他认为,知识是一切力量之源,但感觉是我们去探索未知世界,追求至高真理的唯一手段,只有能感觉到,才能被发现。也就是说:我们的主观性决定了我们所看见的世界,这也是量子教育学诠释的观点。他认为,只要消除了事物与观念的差异,认同事物等同于所谓的观念,并且观念可以感知任何世界上存在的事物,这样才会让我们的知识更加具有生命力。 5“量子教育学”的曲解 正所周知,量子力学不可能槲ㄐ闹饕搴筒豢芍论创造理论基础,而“量子教育学”却是唯心主义的重要思想来源,这是“量子教育学”对量子力学优秀思维的歪曲,或者说对量子力学没有正确的认识,造成思想上出现截然不同的主张,另外,“量子教育学”过分强调感觉和经验,导致偏向于不可知论,与量子力学的思想相悖而驰。 “量子教育学”对量子力学概念和方法认识的偏差表现有。为了进一步认识光的本质特性,提出了波粒二象性的观念。此后,玻尔提出了“气补原理”,再一次诠释了波粒二象性的本质。“测不准”原理而是在某一个方面有较大的缺陷,不是粒子在宏观世界的不适用,只是说明不能单一地应用某一个方面,只有同时应用时才能为物理现象提高全面的解释。玻尔认为,波粒二象性在整个量子力学中的地位较高,它是一种可以很好地描述一种物理现象的原理,也可以说是解释因果关系的一种原理,它可以相互促进、相互排斥,这种互斥的关系不可或缺,这种互补关系后来被广大学者所接受。 6结语 近年来,量子力学逐渐被广大研究者重视起来,探讨量子力学的基本原理以及与量子教育学的重要关系,在量子理论的发展过程中,这已经留下了较多的论争。可以肯定的是量子力学对于科学的进步贡献了一份力量,把微观世界与宏观世界联系起来,而量子教育学并不是量子力学的正确认识,就本身的发展情况来看,量子教育学认同了后现代主义,成为了唯心主义的重要依据。 量子力学论文:本科生量子力学教学改革探索 摘 要:量子力学推进了近百年来的科技发展,量子力学课程是物理学类本科生的重要基础课程,也是公认比较难的一门学科,也极大影响了学生对物理学的兴趣,以及今后的研究方向和从事的工作。该文将从提升教师的自身修养和提高学生的学习主观能动性两方面来探索如何提高本科生量子力学课程的教学效果。 关键词:量子力学 教学改革 物理学 本科生 随着科学技术的快速发展,使得与物理类相关的交叉学科异军突起,和量子力学密切相关的量子通信[1],量子计算[2]量子调控[3]等前沿研究方向深刻影响着人们的日常生活,也成为未来物理学走向应用的重要方向。因此,为了培养的本科生能够更好服务社会,为时代提供科技人才支撑,提高本科生量子力学[4]的教学效果变得尤为重要。 1 教师应该引导学生主动思考 要培养出紧跟时代步伐的优秀学生,量子力学的教师必须紧跟时代步伐。在20世纪上半叶,量子力学的基础理论及整体框架已经成熟,但物理类专业本科生量子力学的教学大纲也仅仅要求学生能够建立薛定谔方程,在动量和位置表象求解薛定谔方程,引入算符以及电子的自旋这些量子力学所特有的物理量[5]。如果仅仅照本宣科地讲,而不去引导学生思考问题,培养的学生也就仅仅会求解量子力学课程最基本的薛定谔方程,更不会把量子力学和其他的课程内容联系起来,串成一条主线。作为教师,应该能够启发学生去思考,如讲到波尔定态假设的时候要求电子在固定的轨道运动系统的能量不减少这一基本假定的时候,就可以引导学生思考,为什么电子加速运动能量一定会减少,这就要用到电动力学的知识,变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电子,形成了电磁波,电场波就会携带能量,这样也可以引导学生回忆起来其他的课程,把所有的物理知识串联起来,提升对物理图像和物理本质的认识。 2 通过量子力学的前沿进展激发学生的学习兴趣 量子力学的基础理论虽然已经基本完成,它的理论应用却还有待开发,学生学习时候的普遍思想是现在所学的内容都得到了解决。但是量子力学则不然,要告诉学生,现在的课程内容虽然已经形成固定的教材,而且国内外教材有很多,但很多问题不同的教材可能有不同的表述方式,鼓励学生多阅读各种不同的教材和专著,同时要告诉学生量子力学的应用方向和延伸现在仍然在持续更新,要广泛阅读网络资源,特别是外文文献,比如发表在Arxiv,Nature,Science,Reviews of Modern Physics,Physical Review Letters等期刊上的文献。在教学中如果涉及到现在科学研究应用很广泛的知识点,要引导学生去学会应用,如:波函数可以用无穷多的平面波进行展开这一基本原理,而这一简单的原理正是现在凝聚态物理中K・P理论[6]的精髓,现在最新的科研成果中仍然可以发现其解决问题的强大能力;而讲到用波函数来描述量子力学的波粒二象性后,介绍了有意义是波函数的模平方,即粒子在某一位置出现的几率,通过密度泛函理论[7],可以通过波函数得到几乎所有的物理性质,这正是第一性原理计算的精髓所在。当然,还有很多类似的最新研究成果,如:通过量子力学的纠缠光子对实现量子通信,波函数的叠加原理实现量子计算等。因此,这对量子力学教师的要求更高,要能够紧跟科技前沿,做好一个引路人,从事量子力学的教师一定要扎根在科学研究的一线,而且要求研究方向和量子力学密切相关,如:凝聚态物理、量子信息等。 3 教学方式的改革 量子力学的基本理论比较抽象,难以理解,理论本身一些内容不能直接用实验验证,如:薛定谔方程等。量子力学目前的理论形式多样:如包含薛定谔波动力学、海森堡矩阵力学、路径积分理论等。如果单纯的是教师讲,学生被动的接受效果不会太好,特别是讲了一些知识点后,加上例题讲解,学生都能够听懂,但是自己独立完成的时候仍然是一头雾水。为此,我试探着给学生们分组,4~5个人一个小组,小组采用自由组合的方式,每次同一小组的同学坐在一起,当讲完一个知识点或者几个知识点后,提出问题,让学生以小组的形式进行讨论,教师轮流进入到每一个小组中去参与学生的讨论。这样可以分享彼此的理解,从而加深对量子力学问题的理解。 4 注重课后的阅读和交流 上课时间必然受到学时数目的影响,正如推出量子力学的正统诠释的哥本哈根学派的领袖人物玻尔曾说:“如果谁没被量子力学搞得头晕,那他就一定是不理解量子力学。”因此,要更加充分激发学生的兴趣,使得学生主动花更多的时间进行学习和讨论,为此,我建立了一个QQ群,通过加平时成绩的方式鼓励学生在群里面讨论。此外,还可以把我看到的最新物理内的相关新闻,量子力学的一些研究前沿分享到QQ群里面,使得学生在玩手机的时候即可以了解到量子力学的前沿方向,此外还把课件分享到群里供同学们下载,并把课件通过美化大师转为长图片,这样学生可以把知识点保存在手机中,可以充分调动学生的零星时间来学习。同时也鼓励同学们参加校内外的学术交流,也可以观看网络上的视频讲座。通过多渠道,多媒体等各种方式拓展视野,开拓眼界,提升学生的学术水平。 5 结语 综上所述,使得本科生能够学习好量子力学这一门重要的基础课程是一个系统工程,需要教师和学生的共同努力。该文从上述4方面提出了一种使得学生能够学习好量子力学的思路,如果上述4个方面能够得到完美解决,不仅可以提高学生的学习积极性,调动学生的主观能动性,也可以激发他们对科学研究的探索,同时将推进物理方向的人才培养。 量子力学论文:面向材料类专业的量子力学教学探索 摘要:量子力学是材料类专业本科生的优秀课程,在整个知识体系中占有非常重要的地位,然而因为其需要前期课程基础、逻辑推理内容比例大,一直以来都是工科院校本科教学的教和学双方都感到困难的学科。本文针对材料类专业的学科特点,结合自身教学实践经验,分别从专业特色、前沿学科发展和教学手段三方面提出一些关于量子力学的教学方法的探索,有效激发学生学习兴趣、提高教学水平。 关键词:量子力学;材料类专业;教学探索 对于普通高校的材料类本科教学来说,要求学生具有数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识,掌握材料设计、性能优选、工艺优化的原则,以及材料的组成、结构和性能关系。这就需要学生具有材料学科的完整的知识体系,量子力学是半导体、固体物理以及计算材料学、材料测试表征技术等学科的基础,在材料科学体系中有着非常重要的地位。然而其由于本课程的学习是基于高等数学、大学物理、数学物理方法等前期课程学习的基础之上的,学生对这些基础课程的掌握情况参差不齐,而大部分学生对前期课程多有遗忘,课程内容的学习过程中需要理解的知识点很多,所以要学好这门课程需要充分发挥学生的主观能动性,及时复习前期基础课程和预习相关知识。由于知识间衔接紧密,需要逻辑推理内容非常多,学生稍有走神或缺课就会跟不上教师的教学进度,从而对后续知识的学习也丧失信心。此外,对于工科大环境下的学生群体来说,学生普遍对实用的专业课程较感兴趣,而对基础理论课程不够重视,认为学习非常枯燥也没有大多的用处。种种原因造成了在工科大环境下的理论物理教学特别是量子力学课程的教学困难重重,因此将理论教学与专业特色相结合,探索具有专业特色的量子力学的教学方法具有重要的意义。如何消除学生对本课程的畏惧心理,如何调动学生的学习积极性,让学生在课堂上有收获的同时也要自觉利用好课余时间学习是解决本课程教学的关键。本文结合材料类专业的综合情况,经过实践探索,总结几点较为实用的教学方法。 一、与专业课程体系相结合,突出课程的重要性 备课之前先熟悉所授课专业的培养方案,了解学生的已修课程、同学期开设的专业课程以及后续的专业课程。材料类专业的量子力学课程一般在第四学期开课,在此之前学生已经修完了高等数学、大学物理、线性代数、数学物理方法等前期课程。同时学生开始接触一些材料类的专业课程,例如材料科学基础、高分子物理、物理化学等,在之后的第五以及第六学期将有大量的学科专业课,如材料分析测试技术、计算材料学等。教师在对本专业的课程设置以及知识框架有了整体的了解以后,有针对性地翻阅一下一些优秀专业课程的教材,将专业课程当中涉及量子力学基础的内容筛选出来以备用。在给学生讲授第一堂课时既将本课程的重要地位告知学生,哪些课程在后续课程种会涉及到相关知识,哪些领域会用到本课程的知识,以及量子力学对本专业以及相关专业的研究生入学考试以及继续深造时的必要性。让学生一开始对本课程的学习有心理上的重视。在具体教学的过程中,注意将量子理论与专业内容相结合,包括已修课程和后续课程。通过多学科的渗透将整个材料学专业的课程内容进行贯穿,凸显出量子理论的重要性和实用性,让学生意识到量子力学并不是高高在上毫无用处的理论公式,同时也使得量子力学的教学更加丰富和生动。 二、与前沿科学相结合、活跃课堂气氛 当下的高校教师除了教学很大一部分时间精力都用于科学研究。平时实验或看文献时可以将所涉及的一些前沿科技成果加以搜集,课堂上通过多媒体以图片、音响等直观的方式将其进行简要的介绍。活跃课堂气氛的同时有可以加深对该理论的理解,激发学生的学习积极性。在给学生讲解理论知识的同时注重结合理论的应用领域,结合材料学科的特点以及学校的特色。作者所在的本校是有着交通特色专业背景,本校材料类专业也有水泥混凝土、沥青混合料等工程材料方面的课程,学生就业也有很大比例在交通相关领域。结合本科的这一特征,教师讲课时可以作一些前沿材料在交通领域的最新进展。在讲解知识基础的同时穿插该部分知识的应用方面的展望,展示过程中采用借助多媒体以图片、音响和板书讲解相结合的方式。通过多种途径让量子力学这种看似“高大上”的学科也有“接地气”的一面,不至于全是枯燥的理论和生硬的公式,有利于对学生学习动力的激发。对于自己的科研课题也可以作一些介绍,还可以挑选部分基础较好的感兴趣的本科生参与到课题的研究或者参观学习,零距离的接触前沿科学,对调动学生的学习积极性也有一定的帮助。 三、多种教学手段相结合,调动学生的学习积极性 在教学的过程中采用多种教学手段相结合。鉴于量子力学的理论抽象、知识量大、数学推理公式繁多,在教学过程中教师的讲授以基本概念的理解、基本物理思想的和基本的物理模型的建立为主,对于需要推理演算的部分可以引导学生利用课余时间自学。首先可以拓展多样化的考核方式。课程考核的成绩以期末考试为主但是学期内平时的表现也是必要的。可以考虑适当增大平时考核的分数比例,便于调动学生充分利用课余的时间。其中平时表现又可以分为多个方面来考核,充分调动学生的自主学习激情。课堂教师讲授为主,适时设问作为课外思考作业,作业以书面形式或者学生在下一次课作简短的展示的方式。才外还可以给学生布置小论文,鼓励学生多进图书馆,查阅相关文献书籍写一两篇小综述。在第一堂课即向学生说明考核的方式和比例,在考分的压力下学生自然会积极准备相关内容。在应对这些平时作业的过程实际上就是学生自主学习的过程中,既巩固了量课程知识,又锻炼了学生自主学习的能力和思维。在教学当中采用多媒体和传统的板书相结合的方式,多媒体信息涵盖量较大,对一些复杂又必须的推导过程可以采用PPT作快速的展示,而对于一些重要的公式及定理则需要采用板书加以强化,通过教师边书写边口诉讲解,学生有足够的时间消化理解。同时可以采用多媒体多展示一些图片、动画等内容,尽量在枯燥的理论讲授过程中增添一些有趣的小插曲,例如该理论提出的科学家的肖像及简介、名言名句,小故事等。在W习原子的波尔理论以及氢原子模型的时候,使用PPT展示基本公式和理论,再辅以教师在黑板上作图的方式讲解。可以将原子内电子的运动类比于在操场跑步以及天体的运动,在做计算近似时甚至可以将近似级类比于上课教室内的座次对个人学习效果的影响、人际关系的亲疏对个人情感生活的影响程度等。此外还可以鼓励学生多接触一些科普书籍以及最新出版的一些学术专著,例如上帝掷骰子就是很通俗的前沿物理科普书籍。通过多种渠道将量子力学枯燥难懂的教学过程生动化、有趣化。 作为材料类专业优秀课程的量子力学一直都是教和学双方都感到很困难的课程。由于量子力学的理论性较强,学习过程相对枯燥,学科的实用性不是很明显,学生容易厌学。教师在教学过程中需要不断的探索适合本专业学生的教学方法。通过与专业课程相结合,与学校特色想结合,采取多种教学手段,结合最新的前沿科学研究,多方面入手使理论知识深入浅出,使教学过程生动有趣、调动学生学习热情,对提高教学质量有非常有益的帮助。 量子力学论文:中国量子力学第一人――潘建伟 8月份的朋友圈,被两大主题新闻刷爆了――里约奥运会和中国的量子卫星。我虽然不是运动达人,但每每看到中国奥运健儿在里约运动场上的身姿,还是会激动不已。至于量子卫星的新闻,第一感觉就是够高深:量子、量子通信、量子纠缠效应……好多名词扑面而来。本期“特别关注”栏目已经就量子卫星做了简单的介绍。这里,我们来聊聊量子卫星这个项目的首席科学家、中科院院士――潘建伟。 年轻、帅气、有为 在看新闻的时候,看到了潘建伟的照片,第一感觉是年轻帅气!印象中的院士不是白发苍苍,也应该60往上啊。网上一搜,发现了潘院士的资料:1970年3月,潘建伟出生在浙江东阳。而他在2011年,已经当选了中国科学院院士(数学物理学部)。掰着手指头算一算,潘院士今年才46岁,而他在41岁的时候就已经当选成为院士了。同学们,看到这,你们是不是和我一样感慨:真是年轻有为啊。当然,除了被评为中国科学院院士,潘院士其他奖项也拿到了一箩筐,如奥地利科学院施密德奖、欧洲物理学会菲涅尔奖、国际量子通信奖、国家自然科学奖一等奖,等等。 不放弃、不服输 这么年轻就取得了如此多的成就,他是怎样做到的呢? 潘建伟是个农村孩子。在他的记忆中,小时候特别喜欢玩,他可以做自己感兴趣的事情,父母也不限制他什么。到了初中,他开始到县城上学。这时候他才发现,在农村小学打下的语文基础很差,英语根本就没学过。初中第一次写作文,他才得了40分。这个打击对潘建伟来说,不可说不重。不过,潘建伟有着一种不放弃、不服输的精神,为了把学习尽快赶上去,他经常约同学到家里一起学习,不懂的问题也会虚心向老师请教,所以进步非常快。就这样,潘建伟一路迎头追赶,最后顺利考上了中国科技大学。 知道自己想要什么 进入中国科技大学,潘建伟如鱼得水,不过学习一样不轻松。因为当时在他们班上,高考状元就有7个。在这样的环境中,潘建伟一边更加刻苦地学习,一边还是和儿时一样,钻研自己真正感兴趣的东西。当时,他就对量子叠加态问题产生了浓厚的兴趣。在期中考试的时候,他差点没考及格,因为他一直在想量子叠加态的问题,他就没办法好好听别的课了。就是从那时候开始,为了搞明白量子叠加态的问题,潘建伟开始学习量子力学。这一学,就是20多年。 在获得中国科技大学理论物理学士和硕士学位后,1996年,潘建伟决定出国继续攻读博士。开始的时候,他选的导师是一位诺贝尔奖得主。跟着诺奖得主读博士,肯定对未来的就业有帮助。不过,比来比去,潘建伟最终选择了这位诺奖得主的弟子塞林格教授当导师。塞林格教授当时只是一位普通教授,但潘建伟认为他学识渊博,在新兴学科量子力学方面潜力更大。就这样,潘建伟来到奥地利维也纳大学,攻读博士学位。(果然跟他预料的一样,如今的塞林格教授已经是量子力学的世界级大师,担任奥地利科学院的院长。) 1996年,他在奥地利第一次见到导师塞林格教授时,这位导师像很多其他导师一样问道:“你的梦想是什么?”潘建伟脱口而出:“我要在中国建一个世界一流的量子物理实验室。”而他此后的人生,就是一步步向这个目标迈进的过程。 2001年,潘建伟在中科大负责组建量子物理和量子信息实验室。如今,潘建伟的团队也被人称为“梦之队”,团队成员都是中国最顶尖的物理学家。在国外媒体眼里,这个中国学者简直创造了奇迹。 对科学的真正好奇 潘建伟长期在国外学习、交流,通过两个他的亲身经历,我们也能感受到中外对科学的不同。 第一个经历发生在阿尔卑斯山大峡谷。当时潘建伟在国外留学,游历至此。在这个很少有人到的峡谷中,潘建伟遇到了一位80多岁的外国老太太。老太太白发苍苍,坐在轮椅上。攀谈中,老太太问起潘建伟的工作,潘建伟说,他是研究量子物理的。想想看,如果是你的爷爷奶奶,听到一个人说他是研究量子物理的,会有什么反应?而当时,这位老太太却接着问:“你是做量子物理哪一方面的?”潘建伟回答说,研究的是量子信息、量子态隐形传输等。万万没想到,老太太听后接着说:“我读过你在《自然》杂志发表的那篇文章。” 这是一位80多岁的老太太,她仍然对科学抱有浓厚的兴趣,竟然自己跑去读艰涩难懂的科学期刊,这是一种天生的好奇。 第二个经历发生在医院里。当时潘建伟在海德堡大学,当他做完手术并醒过来之后,护士正好站在他的床前。护士说:“潘教授,你是不是就是研究跟时空穿越类似的东西啊?”潘建伟说:“是啊。”护士说:“你能不能给我讲讲?”但因为潘建伟当时鼻子里面插着两根管子,非常痛苦。他说:“现在我讲不了,我将来送给你点资料吧。”这就是普普通通的欧洲人对物理学的好奇。 在国内,潘建伟院士也做科普演讲,他尝试用深入浅出的方法,讲量子叠加态、量子纠缠。下面的学生听完会说:老师,我很认真听了,但是听不懂。然后,学生就去拍自拍、刷朋友圈、玩游戏了。 潘院士就是因为对量子力学的好奇,最终成为了中国量子力学第一人。在这里,我们也希望小读者们永远保持一颗对生活、对科学好奇的心。 量子力学论文:中国量子力学第一人潘建伟:保持对科学最初的好奇 8月16日1时40分,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。这将使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信,构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。“量子科学实验卫星的发射,表明中国正从经典信息技术的跟随者,转变成未来信息技术的并跑者乃至领跑者。”量子卫星首席科学家、中科院院士潘建伟如此说道。 但是,让许多人真正记住潘建伟的,却不是因为他被称为“中国量子力学通信第一人”,而是一次他在央视的演讲:中国为什么拿不了诺贝尔物理学奖? 潘院士讲了两个这样的故事,让人感触良多: 以前在国外留学的时候,我到阿尔卑斯山大峡谷,一个很少有外国人到的地方去游历。 一个大概80多岁、满头白发的老太太,坐在轮椅上,问我是干什么的。我说是做量子物理的。老太太问,你做量子物理的哪一方面?我说是量子信息、量子态隐形传输,用英文就像时空穿越里面的东西。万万没想到,老太太说:我读过你在《自然》杂志发表的那篇文章。 这是一位80多岁的老太太,她仍然对科学抱有浓厚的兴趣,竟然自己跑去读艰涩难懂的科学期刊,这是一种天生的好奇。 过了几年之后,潘教授在海德堡大学做了一个手术。他醒过来之后,正好护士站在他的床前。护士说:潘教授,你是不是就是研究跟时空穿越类似的东西啊?潘教授说:是啊。护士说:你能不能给我讲讲?但因为潘教授当时鼻子里面插着两个管子,非常痛苦。他说:现在我讲不了,我将来送给你点资料吧。这就是普普通通的欧洲人,对物理学的好奇。 潘建伟说,他在国内也做科普演讲,尝试用最生动浅出的方法讲量子叠加态、量子纠缠。 下面的学生说:老师,我很认真听了,但是听不懂。然后,学生就去拍自拍、刷朋友圈、玩游戏了。他说:我们国家为什么没有人获得诺贝尔物理学奖,原因也许也在这其中,对科学没有真正的好奇,怎么出得了诺贝尔奖大师呢? 但这也正是为什么对于中国人来说,潘建伟如此珍贵。早在十年前开始,他就被称为“中国离诺贝尔奖最近的人”。然而这位中国物理学的巨星,小时候却曾经是得40分的差生,在农村小学,英语根本就没有学过,初中后才第一次写作文。但凭着一股不放弃、不服输的意志,潘建伟这个从小就爱玩的孩子一路迎头追赶,考取了中国科技大学。在大学里,他仍然不太起眼,当时班上高考状元就有7人。不过,潘建伟仍然和儿时一样,钻研自己真正感兴趣的东西。“量子力学所预言的种种奇特现象,以及量子力学诞生一百余年来对人类物质文明进步所带来的巨大变革,使我对量子物理产生了浓厚兴趣。因此,探究量子世界的各种奇妙现象也成了我终生的奋斗目标。”在潘建伟的心中,对量子的探究是保持他精神自由的工具,也是他摆脱精神桎梏的飞行器。 在获得中国科技大学理论物理学士和硕士学位后,1996年,潘建伟来到奥地利攻读博士。他在因斯布鲁克大学第一次见到导师塞林格教授时,这位量子物理学世界级大师问道:“你的梦想是什么?”他的答案脱口而出:“我要在中国建一个世界一流的量子物理实验室。”他此后的人生,就是一步步地向着这个目标前进的过程。 1997年,他在塞林格的领导下,作为第二作者在《自然》杂志上,宣布在实验中实现了量子态隐形传输,这被公认为量子信息实验领域的开山之作。《科学》杂志将其列为年度全球十大科技进展。这一年,他年仅27岁。 1999年,潘建伟博士毕业准备回国工作,却发现那时量子信息研究在国内还是一片空白,不仅不被承认,甚至还被认为是伪科学。这使得他根本无法申请到科研经费。 就在这时,他那篇“量子态隐形传输”论文,被《自然》杂志选为“百年物理学21篇经典论文”,一同入选的还有“爱因斯坦建立相对论”等重大成果。消息传到国内引起轰动,潘建伟提交的科研项目申请终于获得批准。2001年,潘建伟在中科大负责组建量子物理和量子信息实验室。他想:“过去,我们在科研领域常常扮演追随者和模仿者的角色,研究方向的选定、科研项目的设立都先要看看国际上有没有人做过。量子信息是一个全新的学科,我们必须学会和习惯做领跑者和引领者。” 就这样,潘建伟小组曾经成功创造了量子研究的6个“世界首次”。“这标志着中国在量子通信领域的崛起,从十年前不起眼的国家发展为现在的世界劲旅,将领先于欧洲和北美。”国际权威期刊《自然》杂志不禁感叹。2011年,潘建伟被增选为中国科学院数学物理学部院士,并成为当年增选产生的最年轻院士。2012年,当选为发展中国家科学院(TWAS)院士,获得量子信息科学领域最高奖项“国际量子通信奖”,潘建伟也是获得这一荣誉的第一个华人物理学家。2015年,科研成果“多自由度量子隐形传态”入选英国物理学会新闻网站《物理世界》评选的“2015年度国际物理学领域的十项重大突破”并名列榜首。2016年,由他作为第一完成人的科研项目“多光子纠缠及干涉度量”获得2015年度国家自然科学奖一等奖,该奖项被称作中国自然科学领域最高奖。 但是对潘建伟自己来说,他对物理学的钻研,跟这些奖没有任何关系,只是来自于最初的好奇。他最喜欢的生活状态,是思考问题,在思考到最艰难的时候去林间散步。他有一个怪癖,就是喜欢捡掉落在地上的树枝来闻,在这种和自然近距离接触的状态下,他觉得这是人类最初的状态,和自然没有隔阂,融为一体,这也是物理学的追求。 热议锐评:也许,正是保持着这样的初心,和对自然的最初的好奇,潘建伟才得以成为中国最好的量子物理学家。而对你我这样平凡的中国人来说,我们所缺的,不是少学了多少个物理学定理,我们所缺的,是在日复一日的应试教育的课堂上,被磨灭掉的对物理学最初的好奇。 素材运用:保持对科学最初的好奇;思考;梦想;奋斗;创新的土壤;做领跑者和引领者;创造奇迹的中国人;不怕输的精神;未来充满无限可能;励志人生;改变与反思…… 量子力学论文:浅谈经典理论与量子力学的联系 摘 要:文章首先回顾了量子力学发展史上的几个问题,简要说明了“EPR佯谬”和“薛定谔的猫”的主要内容,然后通过“幽灵成像”实验简单介绍了近几年科学家在研究经典理论与量子理论关系时所付出的努力,继而通过介绍“量子世界中的欧姆定律”和“光合作用与量子力学的联系”说明了量子力学与我们生活的联系。最后,剖析总结量子力学现今仍存在的问题,并得到量子力学亟待发展这一结论。 关键词:经典理论 量子力学 联系 量子力学于20世纪早期建立以来,经过飞速的发展,逐渐成为现代物理学科中不可分割的一部分。量子力学是现代量子理论的优秀,它的发展不仅关乎人类的物质文明,还使人们对量子世界的认识有了革命性的进展[1]。 但是,量子力学并不是一个完备的理论,其体系中还存在许多问题,特别是微观与宏观,即经典理论与量子力学的联系。为解决这些迷惑,历史上相关科学家提出了很多实验与理论。该文旨在以量子力学发展史上提出的几个实验为例,对其进行简单分析,以展示经典理论与量子力学的联系。 1 问题的提出 1935年3月,爱因斯坦等人在EPR论文中提出了“量子纠缠态”的概念,所谓的“量子纠缠态”是以两个及以上粒子为对象的。在某种意义上,“量子纠缠态”可以理解为是把迭加态应用于两个及以上的粒子。若存在两个处于“量子纠缠态”的粒子,那这两个粒子一定是相互关联的,用量子力学的知识去理解,只要人们不去探测,那么每个粒子的状态都不能够确定。但是,假如同时使这两个粒子保持某一时刻的状态不变,也就是说,使两个粒子的迭加态在一瞬间坍缩,粒子1这时会保持一个状态不再发生变化,根据守恒定律,粒子2将会处于一个与粒子1状态相对应的状态。如果二者相距非常遥远,又不存在超距作用的话,是不可能在一瞬间实现两个粒子的相互通信的。但超距作用与当今很多理论是相悖的,于是,这里就形成了佯谬,即“EPR佯谬”。 同年,薛定谔提出了一个实验,后人称之为“薛定谔的猫”。设想把一只猫关在盒子里,盒中有一个不受猫直接干扰的装置,这套装置是由其中的原子衰变进行触发,若原子衰变,装置会被触发,猫会立即死去。于是,量子力学中的原子核衰变间接决定了经典理论中猫的生死。由量子力学可知,原子核应该处于一种迭加态,这种迭加态是由“衰变”和“不衰变”两个状态形成的,那么猫应该也是处在一种迭加态,这种迭加态应该是由“死”与“生”两个状态形成的,猫的生死不再是一个客观存在,而是依赖于观察者的观测。显然,这与常理是相悖的[2]。 这两个佯谬的根源是相同的,都是经典理论与量子理论之间的关系。 2 近代研究进展 2.1 验证量子纠缠的存在 华裔物理学家Yanhua Shih[3]曾做过一个被称为“幽灵成像”的实验,其实验过程及现象大致可以描述为:假设存在一个纠缠光源,这个光源可以发出两种互为纠缠的光子,通过偏振器使两种光子相互分离,令第一束光子通过一个狭缝,第二束不处理,然后观察两束光的投影,结果发现第二束光的投影形状与第一束光通过的狭缝形状完全相同。 人们发现,如果仅仅使用经典理论,实验现象是无法解释的,必须应用量子理论,才能解释“幽灵成像”的现象。这个实验也恰好验证了“量子纠缠”现象的存在。 2.2 量子世界中的欧姆定律 欧姆定律是由德国物理学家Ohm于19世纪早期提出来的,它是一种基于观察材料的电学传输性质得到的经验定律,其内容是:在同一电路中,导体中的电流跟导体两端所加的电压成正比,跟导体自身电阻成反比,即 (U指导体两端电压;R指导体电阻;I指通过导体的电流)。 18世纪二、三十年代,人们认为经典方法在宏观领域是正确的,但是在微观领域将会被打破。Landauer公式给出了纳米线电阻的计算方法,即(h为普朗克常量;e为电子电量;N为横波模式数量);而在宏观中,(为材料的密度;l为样品的长度;s为样品的横截面积)。由此发现,在宏观领域,样品的电阻是随着样品的长度增加而增加的,而在微观领域,样品的电阻与样品的长度没有关系。 Weber[4]等人制备了原子尺度的纳米线并进行观察,实验发现,在微观领域,欧姆定律也是满足的。Ferry[5]认为样品的电阻是由多种机理所导致的,而他最后得到的结果正是由于多种机理的相互叠加。经过分析,他认为欧姆定律何时开始生效取决于纳米线中电子耗散的力度,力度越大说明开始生效时的尺度越小。但这也同时引发了另一个问题的思考:低温条件下,欧姆定律是仍然成立的,也就是说经典理论仍然成立,但往往是希望在低温下研究比较纯粹的量子效应。低温条件下欧姆定律的成立要求在进行实验研究时,必须花费更多的精力来使得经典理论与量子理论分离开。 2.3 生活中的量子力学――光合作用与量子力学 Scholes等[6]从两种不同的海藻中提取出了一种名为捕光色素复合体的化学物质,并在其正常的生活条件下,通过二维电子光谱术对其作用机理进行了分析研究。他们首先使用了飞秒激光脉冲模拟太阳光来激发这些蛋白,发现了会长时间存在的量子状态。也就是说,这些蛋白吸收的光能能够在同一时刻存在于不同地点,而这实际上是一种量子迭加态。由此可见,量子力学与光合作用是有很大联系的。 3 结语 从近几年来量子力学的基本问题和相关的实验研究可以看出,虽然经典理论与量子理论的联系仍然是一个悬而未决的问题,但是当代科学家已经能够通过各种精妙的实验逐步解决历史遗留的一个个谜团,使得微观领域的单个量子的测量与控制成为可能,并且积极研究宏观现象的微观本质,将生活与量子力学逐渐的联系起来。对于“经典理论与量子力学的联系”这一专题还需要进行不断研究,使量子力学得到进一步完善与发展。 量子力学论文:量子力学模块化教学的探讨 摘要: 量子力学是从研究经典问题出发而发展起来的一门研究微观粒子运动规律的学科,是核物理与核类其他专业的重要基础课。在日常教学中运用模块化思想给这些专业学生讲授量子力学,已取得初步成效。 关键词: 量子力学;模块化;教学 0 引言 随着科学技术的迅猛发展,能源紧缺问题十分严峻,各国都在大力发展核电事业,我国“十一五规划”也将核电和核技术应用与发展列为重点。党中央、国务院十分关心核工业的发展,做出了和平利用原子能,积极促进核电发展的战略决策。核科学与技术等即将迎来前所未有的发展。作为省部共建的南华大学,是中国核类本科专业齐全、本科生培养规模大、核类人才培养层次较完整的高校,18 个涉核专业,核支撑专业和学位点24个,我校的核科学技术等领域在中南地区乃至全国都具有一定的优势。如何办好这些核类本科专业,突出南华大学的“核”特色,这些都成为了值得我们研究的新课题。量子力学是从研究经典问题出发而发展起来的一门微观粒子运动规律的学科,是原子物理学、原子核物理等学科的重要基础。量子力学有知识面广、抽象难以理解的特点。怎样使其更好的为核类专业学生服务成为我们新的教学难点。 1 量子力学的教学目标分析 我校核物理专业的量子力学课程,授课时间在大三第一学期,共64学时。教材以[1-3]为主,阐述波函数和薛定谔方程、量子力学量、态和表象、微扰理论、自旋和全同粒子等具体内容,使学生能够系统掌握量子力学的理论知识和体系结构,分析和处理一些核物理中的实际问题。 量子力学对于核物理专业学生来说教学目标和教学内容及其深度有较高的要求;而对于核类其他专业,量子力学只作为原子物理和原子核物理的基础课,在专业知识的掌握方面要求相对要低些,只需要掌握一些基本理论,能用量子力学定性解释一些简单的核物理实验现象即可。 2 量子力学的模块化教学初探 量子力学是关于微观粒子运动规律的学科。在教学中我们发现,除了量子力学基本分析方法之外,是一些基本理论模型,如一维无限深势阱、势垒贯穿理论等对于核工程类专业学生后续学科的理论学习有很好的指导作用,在教学中我们加深对这些方面的讲解,力图通过本课程为学生以后的学习打下坚实基础。 量子力学是一门基础理论。如何使其更好的为核类学生服务是我们一直关注的问题,在教学实践的基础上结合量子力学理论体系结构的特点,我们提出模块化改革教学的理论,以解决各专业对量子力学学习要求的不一致,将量子力学分为波函数及薛定谔方程模块、量子力学量模块、表象变换模块、微扰论及粒子自旋模块、散射理论模块等五个模块。对不同的核类专业,教学内容有不同的模块结构和相应的课时分配计划。 对于核物理专业,其对量子力学理论知识要求较高,在教学实践工作中必须强调课程知识体系的全面性和深入性,加大对理论基础的讲解力度,让其掌握利用量子力学理论去分析和解决常见的微观现象。我们较系统地讲解这五大模块,引导学生利用已学量子力学知识去解决一些核物理问题。 对于核类其他专业,如核工程与核技术、核科学与核技术、核反应堆工程等专业,其对量子力学基础知识要求较低,在教学过程中保证教学内容的连续性和体系的完整性的同时,选择其中的波函数及薛定谔方程模块、量子力学量模块和微扰论模块重点来讲解,表象及表象变换略去不讲,对于散射模块,也只做简单的介绍。 3 结束语 在日常教学中,我们运用模块化的思想,给核类专业的学生讲授量子力学,取到了良好的成绩。我们注重总结并收集反馈意见,研究调整模块结构及其课时分配计划,在模块化教学的框架下适当修改完善,已取得一定成效。 量子力学论文:潘建伟:中国量子力学第一人 2016年8月16日1时40分,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号运载火箭成功发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”。这意味着我国在“量子物理”这个可以打开人类未来“新世界大门”的尖端学科中站到最前沿,美国《华尔街日报》称:量子卫星将让中国在防御黑客方面走在世界前列。 提到有着划时代意义的“墨子号”,就必须要提到这个量子卫星项目的首席科学家、中科院院士潘建伟――中国量子力学第一人。 1970年,潘建伟出生在浙江东阳,从小父母重视对他兴趣的培养,从不限制他做什么。在中国科技大学,潘建伟仍和儿时一样,钻研自己感兴趣的东西。他崇拜爱因斯坦,喜欢读《爱因斯坦文集》,“爱因斯坦的散文是最深刻、最美的,让我坚定了研究物理的决心。让我感觉从简单的事实后面可以找到一个规律,现在、将来不会变”。那时起,他开始学习量子力学,一学就是20多年。在奥地利第一次见到博士导师时,导师问他“你的梦想是什么”,他脱口而出:“我要在中国建一个世界一流的量子物理实验室。” 1997年,27岁的潘建伟在导师的领导下,作为第二作者在《自然》杂志上发表的论文被公认为量子信息实验领域的开山之作,《科学》杂志将其列为年度全球十大科技进展。1999年,博士毕业准备回国的潘建伟发现,量子信息研究在国内是一片空白,不仅不被承认,甚至被认为是伪科学,他根本无法申请到科研经费。就在这时,他早前发表的那篇论文入选《自然》杂志 “百年物理学21篇经典论文”,一同入选的,还有“爱因斯坦建立相对论”等重大成果。消息传到国内,引起轰动,潘建伟提交的科研项目申请终于获得了批准。 如今,潘建伟的团队被叫作“梦之队”,成员都是中国最顶尖的物理学家。2016年,潘建伟团队荣获2015年度“国家自然科学奖一等奖”,这一中国自然科学领域最高奖,只有最顶级的科学家华罗庚、吴文俊和钱学森等人曾经拿到过。 在一次演讲中,潘建伟提到了对科学的好奇,提到了中国为什么拿不了诺贝尔物理学奖。他讲了两个小故事:一次他在阿尔卑斯山大峡谷遇到一个80多岁、满头白发的老太太,坐在轮椅上,问他是干什么的。他说是做量子物理的。没想到,老太太说:我读过你在《自然》杂志发表的那篇文章。还有一次,他在海德堡大学做手术,醒来后,护士问:潘教授,你是不是就是研究跟时空穿越类似的东西啊?你能不能给我讲讲?这就是普普通通的欧洲人对物理学的好奇。在国内,他也做科普演讲,他尝试用最生动的方法讲量子物理,下面的学生却说:老师,我很认真听了,但是听不懂。然后,学生就去拍自拍、刷朋友圈、玩游戏了。 我们国家为什么没有诺贝尔物理学奖原因或许就在其中:对科学没有真正的好奇,怎么出得了诺贝尔奖大师呢?这也是为什么对于中国人来说潘建伟如此珍贵。 热议锐评:正是保持着对事业的初心和对自然的最初好奇,潘建伟才得以成为中国最好的量子物理学家。而对你我这样平凡的中国人来说,我们所缺的正是在日复一日应试教育的课堂上,被磨灭掉的对物理学的最初的好奇,以及对科学、对自然的好奇。 素材运用:坚定理想;保持初心;珍惜好奇心;对科学的探索;对未知的渴望;伟大的科学家…… 量子力学论文:两类量子力学压缩相干态密度算符的讨论 【摘要】鉴于量子力学教科书和相关文献对两类压缩相干态的论述比较模糊,本文利用外尔编序下相似变换不变性以及外尔――魏格纳量子化方案,推导出了第一类压缩相干态正规乘积形式的密度算符的解析表达式 。同时,利用压缩算符的正规乘积形式,推导出了第二类压缩相干态密度算符的解析表达式。通过对比第一类和第二类密度算符,发现两类压缩相干态密度算符形式上很相似,但是存在一定的差异,并不是一般的教材和文献里论述的二者是完全等同的。 【关键词】密度算符 压缩相干态 正规乘积 一、引言 量子力学是在19世纪末20世纪初建立和发展起来的一门科学,它的建立是20世纪划时代的成就之一。量子力学与我们的生活密切相关,可以毫不夸张的说,没有量子力学,就没有人类的现代物质文明。量子力学规律已成功地运用于包括材料、化学、生命、信息和制药等领域,对于物理专业的本科生来说,量子力学是物理学专业最重要的基础课程之一,它是学习固体物理、材料科学、材料物理与化学、激光原理、激光物理与技术等专业课程的重要基础[1,2]。通过量子力学的学习,使得学生能够熟练地掌握量子力学的基本理论,具备利用量子力学基本理论分析和解决问题的能力。在物理学课程当中,量子力学的教学既是重点又是难点。 相干态[3,4]作为量子力学中的一个优秀概念,不仅是量子物理学中的一个有效方法,而且是激光理论的重要支柱,对了解量子力学理论具有重要的意义,在教学和科研中都具有基础性的作用。相干态的概念最初是薛定谔在1926年提出的[3],对于谐振子位势,他找到了这样的态。直到1963年格劳伯等人系统地建立起光子相干态,并研究它的相干性与非经典性,同时又证明相干态是谐振子湮灭算符的本征态[4]。现在相干态已被广泛地应用于物理学的各个领域。实际上,相干态是最小测不准态,而且两个正交位相振幅算符有着相同的起伏,在相空间中,相干态的起伏呈圆形,相干态在相空间平移或者转动时此圆保持不变。对于压缩态而言,它是泛指一个正交相位振幅算符的起伏比相干态相应分量的起伏小的量子态,其代价是另一个正交相位振幅算符的起伏增大,但两者的乘积等同于相干态的相应量。压缩态是一类非经典光场,呈现出非经典性质,例如反聚束效应、亚泊松分布等. 压缩态由于其在光通讯、高精度干涉测量以及微弱信号检测方面具有广泛的应用前景使得对它的研究成为量子力学领域的研究热点。 理论上,产生压缩相干态的方式主要有对真空态先平移后压缩(第一类压缩相干态)和先压缩后平移(第二类压缩相干态)两种方式,鉴于很多教材上认为这两种方式产生的压缩相干态完全等同,考虑到压缩算符与平移算符的不对易,而且各量子力学教科书上每提及这两种压缩态的区别时阐述都比较模糊,不能向广大读者提供一个清晰的结论,又考虑到密度算符包含了某一个量子态的全部信息,所以有必要推导出这两种压缩相干态的密度算符并做分析比较,以阐明二者的异同。 二、第一类压缩相干态 对比式(10)和(14)可知,由于产生压缩相干态的方式不同,压缩算符和平移算符之间不对易,得出的两类压缩相干态密度算符也有差异,并不是之前一些教科书里阐述的二者是完全等同的。 四、结论 本文利用外尔编序下相似变换不变性、外尔-魏格纳量子化方案以及正规乘积形式的压缩算符,推导出了第一类和第二类压缩相干态密度算符的正规乘积形式解析式。通过对比二者密度算符可以发现,第一类压缩相干态和第二类压缩相干态密度算符形式上很相似,但是存在一定的差异,并不是一般的教材和文献里论述的二者完全等同。所以在量子力学教学过程中有必要澄清这一既定的事实,不能似是而非,模棱两可。 关于量子力学-经典力学-相对论力学的统一性理论可行性研究 摘 要 本文深入研究了跷跷板效应的运动机理,把跷跷板效应与自感和谐振子联系起来,同时将根据跷跷板效应设计的两个公式,即升―降频波动方程,与微观领域的角动量守恒和动―势能公式联系起来,为量子力学的研究发展,提供了创意和线索。 关键词 自感;谐振子;动能;势能;亚稳态 笔者在《关于量子力学-经典力学-相对论力学的统一性理论可行性研究――兼谈对测不准原理的大胆突破》一文中,提出两个公式,即升―降频公式,这二个公式是根据跷跷板效应推导出来的。现在,经笔者深入研究发现,这两个公式是个通用公式,它还可以应用于以下两个方面:1)动―势能的量化关系;2)角动量守恒量化关系,它可以大大简化量子力学的计算。 1 谐振子的能量计算公式 1.1 跷跷板效应与自感 笔者在《续论与连带性能量保留即能量不守恒有关的几个问题》一文中,提出跷跷板效应的概念,后来,根据跷跷板效应,笔者绘出了电子的波形,并设计了升―降频波动方程,通过这两个方程,大致勾勒出电子轨道呈梨子形状,或说螺蛳形状。另外笔者又认为,电子的轨道波形和受激后的自旋波形及原子波形是一样的,现在经过进一步研究认为,在跷跷板效应过程中,电子体内的力矢由纺锤形变为陀螺形,然后又在原子内潮汐运动的影响下,由陀螺形变为纺锤形,这种变化不正是电磁学上的自感现象吗,又因为电子波形同轨道及原子波形一致,故笔者认为,这种自感形式存在于一切微观领域。 1.2 自感与谐振子及能级 笔者通过研究发现,自感本身就是一个谐振子,即电子受辐射后,被辐射位置升频并膨胀,质心与轴心分离,在此点张力的推动下,力矢会向周围沿立体螺蛳形的路径扩散,在全过程中的每一点上,随时会受到感抗即恢复力的阻碍,这就是谐振子和自感,而且这种自感发生一次,谐振子振动一次,这就是自感与谐振子的关系,亦即电子的振动频率。而电子的振动频率受普朗克常数h的调制,即能量子ε,它是不连续的,这种调制,就是能级n,就是电子轨道的脉动频率,就是电子螺蛳形轨道的螺纹。特别声明,电子轨道脉动频率,不等同于电子本身振动频率。 1.3谐振子的能量与计算公式 谐振子的升频与降频构成动能和势能的双方,而跷跷板效应就是动能势能的互导,而互导的前提就是频率差,据此,微观领域的能量公式应为: 以上提供的两个式子,只是定量研究的一个动议和线索,需要具体验证和不断完善,笔者衷心希望能促进量子力学的研究和发展。 解题思路――首先确定相互作用的双方,高能量高频率者用F1,低能量低频率者用F2,然后向里代,然后确定有效能量及其他。 另外,如果两个质量相差不多的粒子相撞,虽然双方互导的有效能量不大,产生的电流很弱,但总能量是不低的,弱相互作用就是如此。 2 角动量守恒公式及其他 2.1能级与亚稳态 能级越高,即电子受激能量越高,则质心轴心分离的越大,就在分离的瞬间必受到自感的拼命阻碍,这就是谐振子,而谐振子振荡,受普朗克常数h的调制,即能量子ε,是不连续的,这就是亚稳态,也就是电子轨道的脉动及脉动频率,不言自明这就是能级n。同理,电子的张力从被辐射点,沿一定路径扩张时也要遇到自感的阻碍。一般情况下,电子谐振子的振荡,是沿螺蛳形脉动的,无论是电子体内,还是运行轨道都是一致的,脉动的频率,就形成螺蛳的螺纹,即能级n。受激时,电子就向远日点跃迁,张力从受激点向外扩张时,就发射一颗光子,然后向近日点跃迁,这就是所谓的高低能级。如果发生连续的受激发射,就是激光,如果是系统磁场的连带激发,则是自发发射。受激发射形成一定的光谱,而斯塔克分裂,则是自发发射引起的。另外,电子轨道近乎立体螺旋,这些螺纹就是我们观察到的,氢原子电子的驻波。
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1引言 《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2012-2020)》中指出,在2020年要基本实现教育的现代化,同时也要求高校基本上形成学习型的社会,这样才能够实现进入人力资源强国行列的发展目标。从《纲要》中我们可以看出,现阶段国家和社会逐渐加强了对高校人才培养的重视度,并在要求提高高校教学质量的同时,还要培养出具有创新精神和创新能力的应用型人才。而在现阶段,随着科技的发展和信息技术的不断完善,测绘这一学科教学也面临着严峻的考验,测绘这一学科教学要想培养出高素质的创新型人才,就应该在空间和信息科学技术不断发展的今天,对现有的教学模式进行创新,从而形成“产教融合”的人才培养模式。此外,现阶段,在测绘领域中,计算机、电子、微型遥感以及航空航天等技术已经广泛的应用其中,这就使得一些经典绘测方法已经不能满足现代测绘学科的需要。针对这一问题,高校则应该根据现阶段市场对人才的需求来培养技术应用型、复合型测绘人才。 2国外发展情况 2.1国外发展情况 “产教融合”这一人才培养模式最早出现在欧洲一些国家,其中比较典型的为“企业为主,学校为辅”的人才培养模式。首先,这一人才培养模式则在德国的“双元制”高等教育模式中体现的最为突出,这一教学模式主要将学校和企业紧密的联系在一起,并将其看作是办学的主体,学校对学生进行理论知识和相关技能的指导和培训,企业则对学生进行职业技能的培训。这样的人才培养模式充分的实现了“产教融合”人才培养目标的要求,在高校人才培养中是非常值得推广和使用的。其次,还有一种产教融合的教学模式就是“以学校为主导,企业作支撑”,这一人才培养模式最为典型的代表就是英国的“三明治”教学模式和美国的“学工交替”教学模式,这两种教学模式都是在教学的过程中夹带了一些工作实训的教学模式。其特点主要表现在以下两个方面:第一,学校在培养人才的过程中,不仅利用自身所具备的教育资源,同时也与企业取得了密切的联系,其目的就是为了能够了解和掌握企业对人才的需求,从而培养出市场需要的应用型人才。第二,学校与企业之间形成合作关系,学生在学习完理论知识以后,企业则应该为学生提供一些相关的工作训练,并将其看成是学校学习的主要组成部分。最后,还有一种教学模式就是企业与学校合股来创办学校,这一模式在发达国家较为广泛。在这样的人才培养模式下,学校不再隶属于教育行政当局,其成为一个自主办学、独立经营的实体,从而使学校与企业建立互惠互利、荣辱与共的关系。这样的教学模式不仅能够有效的促进学校各项教育活动的开展,同时还能够切实的掌握市场发展对人才的需求,并最终促进了人才以及社会经济的发展。 2.2国内发展情况 在我国,“产教融合”这一教学模式真正意义上的出现是在80年代,其发展主要经历了以下三个阶段:第一阶段(1985—1990):引入探索阶段。首先,上海工程技术大学在学习和借鉴加拿大滑铁卢大学的相关人才培养模式的基础上,提出了采用“一年三学期,工学交替”的人才培养模式来开展产教融合的教育模式试验,这一人才培养模式的提出就标志着 “引入探索”阶段的开始。这一阶段我国主要以与国外合作开展相关项目的形式来克隆国外教育模式。第二阶段(1991—1998): “探索与发展”阶段。这一阶段中主要是对“双起点、双证书”这一模式的探索,也就是说高校招收以普通高中或者与其相当的职业学下的毕业生,并通过产教结合的人才培养模式来对其进行培养,这样学生在毕业时不仅能够获得大专学历证书,又能够取得与专业相关的职业资格证书。这一阶段以1991年国务院颁布的《关于大力发展职业教育的决定》、1996年颁布的《中华人民共和国职业教育法》和1997年教育部出台的《关于开展产学研合作教育“九五”试点工作的通知》为标志,同时也表明着我国产教研合作教育已被纳入到政府教育教学改革的总体规划中去。此外,在这一阶段,我国还将“中国产学合作教育协会”改名为“中国产学研合作教育协会”,其中研字的加入扩展了合作教育的范围和内涵。第三阶段(1999年至今):“办学规模快速扩张”阶段。从1999年开始,教育部就提出了毕业生不再包分配的相关规定,这一规定的提出就标志着我国高等教育快速发展时期的到来。在十二五期间,我国各个高校应时展的要求而相继对“产教融合”这一人才培养模式进行了研究,从而为合作培养人才模式提供了理论支撑与典型示范案例,这些在一定程度上也为十三五开展“产教融合”人才培养模式的发展和应用奠定了坚实的基础。 3研究内容 为解决测绘工程专业传统人才培养方式的瓶颈,适应现代测绘行业对人才的发展需求,将产教融合为手段,以黑龙江东部地区提供具有高素质创新型人才为主要目标采用“3+1”培养模式,这一教学模式充分的利用了校企合作这一平台和发展优势,将注重理论知识讲解的教学模式转变为以培养学生实践能力和增强学生实际经验为主的教学模式—— “产教融合培养创新人才”,而对这一教学模式的研究则主要体现在以下几个方面:第一,充分学习整理产教融合培养创新人才的理论体系,结构框架,内在联系及成功案例的经验,并确定测绘工程专业产教融合具体人才培养实施方案;第二,以校企合作为平台,建立适合产教融合的测绘工程专业人才培养模式;第三、以专业优秀课程实训内容为主,深化实践教学改革与建设,优化课程教学体系,提高学生应用型创新实践能力。(1)“3+1”创新型人才培养方案。测绘工程专业"3+1"创新型人才培养模式,打破现有的大学生完全在校学习的培养模式,这不仅调动了学生的学习积极性,强化了学生的专业技能,实现了教育资源的优化配置,从而帮助学生明确的学习目标和就业方向,最终提高了学生的综合素质和就业能力。(2)智慧校园建设、随着教育信息化的不断发展,现在学生生活的校园正在由数字校园向智慧校园转变,本项目一校企合作为平台,将测绘工程专业学生传统的二维数字测绘转变为利用虚拟现实技术并借助3DMAX等软件技术实现三维制作,将先进的技术手段融入到智慧校园的建设中。在学生实习、实训、课程设计、参加实际生产项目中,引进企业高技术人才,为其教授最新的教学知识。目前,我们专业正与辽宁宏图创展测绘勘察有限公司研究基于3DMAX平台的数字三维校园建设,无人飞机航空摄影测量等项目,并将其研究成果应用到工程项目中。(3)测绘工程专业实践建设。结合测绘工程专业特点,按照应用领域方向,将测绘工程专业学生专业实践进行分类,通过产教融合培养适应当今测绘领域需求的人才,我们以黑龙江省农村土地确权项目为背景,让学生参与项目生产的每个环节,对新形式产教融合模式进行探索。第四,通过产教融合人才培养,总结教师、学生、企业在产教融合中的收益以及对存在问题的改进方法。 4总结 通过“产教融合培养创新人才的研究与实践”,让教师直接参与到生产、教育教学与科研任务中,有效地改变原有师资队伍知识、能力和素质结构,真正实现理论与实践的有机结合,加强测绘工程专业教师的队伍群。培养提升学生的实践能力与创新能力。学生在高校教育教学活动中具有主体地位,通过“产教融合培养创新人才的研究与实践”,在具体的生产项目中培养学生理论联系实践的能力、动手能力从而进一步培养激发其科研创新能力,从而增强其专业学习兴趣。有利于将生产、科研中出现的新技术、新成果及社会经济发展前沿和热点问题纳入人才培养计划,可以使学生更多地了解学科发展的前沿态势,有助于学生形成有力的知识体系及创新思维。有效服务地方经济。服务地方经济是高等学校的任务之一,在“测绘工程专业产教融合培养创新人才的研究与实践”中,将生产与教育教学结合在一起,教师与学生通过参与实际的项目化生产活动,进行成果转化,在提升自身能力的同时,有效服务地方经济,促进创新型产业的发展。
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高职机械设计教学研究:高职机械设计基础的教学改革 摘 要:《机械设计基础》课程是高职高专类院校与近机类各专业的一门重要的专业课程。笔者在近几年的教学过程中发现,随着我国教育结构的不断调整,学习内容、师资结构、学生来源都发生了很大的变化,传统的教学内容,教学方法,考评方式已不能适应现代高职学生的需要,必须做出改革。 关键词:机械设计基础;教学内容;教学方法;工程素质 《机械设计基础》课程是高职高专类院校与近机类各专业的一门重要的专业课程,是理论性和实践性都很强的基础课程,在教学中具有承上启下的作用,通过本课程的学习使学生掌握常用机构和通用机械零件的基本理论和基础知识,初步具有这方面的分析、设计能力,并获得必要的基本技能训练,同时注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。笔者在近几年的教学过程中发现,随着我国教育结构的不断调整,学习内容、师资结构、学生来源都发生了很大的变化,传统的教学内容,教学方法,考评方式已不能适应现代高职学生的需要,必须做出改革。 一、教学内容的改革 《机械设计基础》课程包含了静力学、平面力系、空间力系、四种材料力学构件变形形式、平面连杆机构、凸轮、带传动和链传动,齿轮、轴、联结,液压与气压传动等丰富内容。随着科学技术的不断发展,教材的滞后性越来越呈现出来,因此必须对课程内容进行整合。要删除陈旧的章节,增加必要的新知识等手段,精心设计课程体系。针对高职学生对理论不感兴趣、喜欢动手实训操作的特点,根据“理论够用”的原则,尽量减免理论的推理计算内容,抽取更多的课时为适合实训的内容。 机械设计是前序课程运用的综合,它涉及工程力学、金属及热处理、公差与配合、机械制图等课程。要想将设计做好,必须将这些知识综合运用,同时还要自学一些相关的设计知识,能熟练的查阅手册。同时,要增加计算机辅助设计,proe零部件组装和三维动态仿真等相关专业知识。 原理的推导、证明不是重点,应分配更多的学时在学生练习,掌握公式、定理,熟悉设计方法。例如:带传动的打滑原理的推导,变为齿轮的原理等知识点都可不作为重点,只需说明作用和影响。 二、教学方法的改革 我国的高等职业教育起步较晚,教学方面多数情况下也是沿用传统教学手段,即使现阶段引入了多媒体教学,但由于课件的滞后,多媒体演示也与传统的图纸和黑板粉笔教学大同小异,对于学生来讲,学习枯燥乏味,宛若听天书,需要充分发挥想象力才能理解,对于教师则需要花费大量的精力来制作课件、写教案和改作业,而教学效果甚差。随着国际国内形式的变化,经济和社会的进步,对于教学方法和教学手段也提出了更高的要求,如果教学方法不能让学生感兴趣甚至教师不受欢迎会直接导致学生精神上的罢课,教学效果自然谈不上。 从笔者自身进行《机械设计基础》课程教学的实践来说,这门课程的确有大量理论知识,但是教学方法应该灵活机动。例如齿轮机构的分类和特点、工作原理、设计计算,结构设计等,在教学中遵循由简到难,由表及里,充分利用实物、挂图,动画等教学工具进行讲解,组织学生进行实物的装拆,使学生充分理解机构的常见失效形式及设计准则,再设置典型实例设计题目,分组分析讨论,将所学知识链接起来,形成扎实的知识网络,设计思路,以达到活学活用的目的,教师在设计思路上加以引导,对方案的合理性、正确性进行把关验收,并对一些知识、经验参数加以补充总结。又例如,在平面四杆机构项目中,鼓励学生用废纸板、木棍、木块、钉子和销轴自制机构模型,通过改变钉子和销轴的位置,控制机架、连架杆和连杆的长度,记录什么条件下可生成曲柄摇杆机构、双曲柄机构或双摇杆机构。学生也能够在学习中实现了边学边练,充分提高了动手能力和创新能力。 三、考核方式的改革 最终考核成绩的主要由理论考试成绩和实训考试成绩共同决定,并偏向于实训考试。理论成绩包括期末考试成绩、平时测试成绩、平时作业成绩、上课表现情况等。实训成绩可为若干次实训项目(包括企业的实习成绩)的平均成绩。考核内容尽可能简单而全面,能够使学生看到自身不足的同时不会对学习丧失信心。而且由于期末考试成绩在总分中占的比重不大,使学生明白学习过程的重要性,临时抱佛脚和作弊都无济于事。 四、教师和学生工程素质的培养 现在的学生大多数在父母和老师的庇护中成长,具备理论学习能力,缺乏动手能力,具有独特个性,缺乏团队协作意识,对所学专业领域有一定的认识,但缺乏对具体工作性质的理解,即缺乏工程素质,当然这也源自于教师的工程素质的缺乏。这使得许多高职生出了校门就面临失业或者刚上岗就由于不能适应工作岗位而下岗,甚至一些人被迫改行做其他的工作,造成残酷的社会打击。事实上这样的情况完全可以控制,出路就在于从思想上、态度上、教育教学过程中切实将工程素质培养问题放到足够重要的位置上来,并采取切实有效的措施,培养和提高师生共同的工程素质。对于教师而言,自己应该具有一定的工程资质如工程师、机械师等专业职称,并且亲自参加过相关工程项目。对于学生而言,安排学生到企业参观实习,在实习中巩固理论知识,锻炼动手能力,重要的是学生能够在实习中收获职业素养,培养吃苦耐劳、脚踏实地、忠于职守、团结协作的工作作风。 《机械设计基础》课程的教育教学改革和实践,极大地调动了学生学习主动性,使学生由被动式学习转向主动式、探究式学习,促使学生勤于思考、发现问题、分析问题、积极想办法解决问题,也使学生的实践技能、创新能力和教学有了进一步提升,为学生职业能力和职业持续发展奠定了良好的基础。 高职机械设计教学研究:高职机械设计教学过程中CAD技术的应用 摘 要:现如今我国的高职教育已经发展到了一个相当的地步,逐渐成为了我国培养专业型人才的一线阵地,其中机械设计是高职院校理工学专业中的一类,是需要学生思维能力高度发达的专业,CAD技术的二维作图能力是辅助机械设计学生进行知识学习的最优工具。本文通过阐述高职机械设计CAD教学的发展现状,分析其中存在的问题与现象,探究在机械设计中应用CAD技术的手段与措施。 关键词:高职机械设计 CAD教学 手段与措施 1 关于高职机械设计教学中的CAD技术 在高职机械设计教学中CAD应用的现状。 设计专业是需要进行图纸绘制的,而人类的思维能力毕竟有限,不能够对所有的细节进行完全管理,而CAD技术的二维图形数字化的能力正好解决了这个难题,能够辅助设计师进行图纸的绘制,也能够对图纸的整体数据进行全面的记载。在我国的高职机械设计教学中,CAD技术的应用也有利于学生对于设计知识与理念的能深入理解,对具体零件的设计中,CAD技术能够帮助老师进行装配,装拆,总装等设计图的讲解,对加强高职机械设计教学的有效性有着很好的推动作用,但是对于三维问题的讲解上,CAD技术就存在着致命的缺陷,需要进行改良。 2 高职机械设计CAD教学中存在的问题与现象 2.1 高职院校的CAD教学师资队伍不全面 在高职院校中,专业性的CAD教师缺少是导致CAD教学无法正常进行的重要原因,在高职院校的CAD教学中,CAD项目繁多,且学生选修的项目冗杂,比如机械管理,专业设计等等,这都需要专业性的CAD教师来进行教学。但是高职院校的CAD教师师资队伍不全面,CAD教师数量少,且CAD教师的专业知识与CAD教学能力存在着不足,导致学生无法得到专业性的CAD指导,不能开发出学生的CAD潜力,让学生感觉到CAD教学的乏味,表现出消极对待的情绪。 2.2 没有利用高职院校自身拥有的高科技教具来进行学习,浪费学习资源 当今我国高职机械设计CAD教学中最大的问题还是老师的教学手段单一,教学方法落后,我国高职院校的机械设计CAD教学中仍有很多问题与情况,传统的教学模式仍旧影响着高职机械设计CAD教学,在课堂上最主要的还是老师的讲授,对学生进行知识灌输,忽略了对实践能力的培养,并且在高职院校,为机械设计CAD教学专业都配备有专业的实践教室,让学生在学习过程中同样也能提升实践技能。在高职机械设计CAD教学中,对学生的教学不能停留在知识和单独的理论上,这样培养出来的机械设计人员仅仅只是知识性的学者,而不是高素质的机械设计动手型人才。目前我国大部分的高职机械设计CAD教学专业已经开始结合学校所配备的高科技教具进行教学,需要摸索更适合机械设计CAD教学的教学模式,为我国高职机械设计CAD教学的发展做出贡献。 3 探究高职机械设计教学中应用CAD技术的手段与措施 3.1 结合实际,通过多媒体教学来让学生对机械设计CAD教学知识进行立体理解 随着电脑多媒体技术的不断进步,相应出现了多种教学用多媒体课件。这就代表着课堂上的多媒体技术将成为教学的助力,代表着学习资源在不断进行更新。首先,自从在课堂中使用了多媒体技术,学生被琳琅满目的教学素材所吸引,对机械设计CAD教学专业学习产生了兴趣,但是这是由老师带领讲解的,想要更好地锻炼学生的专业实践技能就必须将多媒体教学融入到学生的学习中,让学生自己去发现机械设计CAD教学技能的应用技巧,达到多媒体教学的真正目的。其次,多媒体教学进入课堂时间不长,在课堂教学中并未达到不可替代的地步,老师还是课堂教学的主体,所以老师还是要做出巨大的努力来保证学生在课堂上能学到有用的知识,对于机械设计CAD教学,我国的经济发展速度飞快发展,机械设计行业规律与专业知识更新速度是非常快的,所以老师要注意教材与当今时代的发展潮流所结合,通过CAD教学让高职学生在学习中能及时了解到专业机械设计人才市场中的动态也是课堂教学的一部分,将机械设计行业的实时新闻结合到机械设计教学中,帮助学生在进入社会从业前对行业有着深入的了解,带动学生对机械设计CAD教学的认知度更新,做到对学生进行动态教学,达到高职机械设计CAD教学的目标。将这两点结合考虑,老师今后奋斗的目标是要努力把多媒体教学与CAD教学在课堂教学中有机的结合到一起。 3.2 鼓励教师进行教学方法改革,带动机械设计CAD教学的发展 传统的机械设计教学中是通过老师对教材的讲解,将机械设计的理论知识注入到学生的思想中,属于半强迫性教学模式,并且这样的讲解生硬,导致学生老师的讲解会理解不充分,所以老师要注意在机械设计教学过程中制定教学计划,逐步进行CAD教学,不仅有利于学生通过二维系统进行学习与理解,而且对建设现代化高职课堂也有着一定的作用。还有老师在讲解知识的时候要注意知识的循序渐进性,让学生对知识的理解呈阶梯状,避免学生们失去了学习机械设计知识的兴趣与劲头,这是最不妥善的结果,在教学过程中老师要着重将那些不易理解的抽象的专业性的教学知识点进行具体讲解,在讲解的过程中利用图画,声音等高科技教具的方式对学生的头脑内感官造成记忆的刺激,有利于将学生的注意力转移到教学重点上,加强学生思考能力中二维系统的建立,来加深他们对知识的理解,从而提高高职机械设计教学的质量和效率。改革机械设计CAD教学方式是高职教育的必经之路,需要老师与学生的不断探索,才能达到完善的地步。 4 结语 高职机械设计是立体性非常强的学科,CAD技术的应用有利于学生对设计知识的更好把握,但是最大的问题就是这样的师资队伍不全面,导致CAD教学无法顺利的进行下去,因此,在未来的高职机械设计教学中,完善专业CAD人才队伍的建设是最重要的,保证我国高职机械设计专业的可靠性。 高职机械设计教学研究:高职机械设计基础课程教学改革的探索 [摘要]引入行为导向法,改革机械设计基础课程的教学模式,把教学内容整合成项目,在项目实践中贯彻学生为主体的思想。让学生在做中学,把目标学习贯彻始终,使学生掌握基本的知识和技能。 [关键词]机械设计基础 行为导向法 教学改革 一、机械设计基础课程教学现状 机械设计基础是机械类、机电类、近机类专业必修的一门技术基础课,它研究的是机械设计中的共性问题,是机械设计工程的技术基础,应用广泛。其在课程设置中起着承前启后的作用,综合性强,密切联系生产实际,既要为学习后续专业课服务,又可直接用于生产实际;既有较强的理论性,又有一定的实践性。在培养机类工程技术人才的过程中,学生通过学习该课程,增强机械理论基础,提高对机械技术工作的认知水平,培养创新能力,为后续的专业学习和今后从事设计技改工作打下基础。 对于本课程,教师难教,学生难学。它的难教在于:要求教师熟练运用基础课知识,因材施教,把相对枯燥的知识转化成学生想学、乐学的形式,而且要理论联系实际地进行教学。它的难学在于:集许多基础学科的知识于一体,但高职生的基础普遍不好,学起来更加吃力,而且课程重点不突出,各章节内容之间相对独立,相互之间联系少,各有特点。 学生普遍反映这门课“比较难”“当时听得懂,过后就忘了”。如何在课堂上讲学生听得懂、学得会的知识,如何在课后巩固学习成果,让学生能懂、会做、有想法,是我们要解决的问题。 二、机械设计基础课程改革的必要性 由于机械设计基础在课程体系中具有不可替代的地位,因此在各类规划教材中都可以看到它。但这些教材普遍是对本科教材进行删减,降低难度,各章节不系统连贯的问题还是没有得到根本的解决。机械设计的程序,实际上是对机械设计基础所研究内容的系统应用过程。教师要把设计思路和程序贯穿于教学的始终,让同学们知道如何解决在设计过程中遇到的问题,学了能解决什么问题,为什么学;在学习过程中,从易到难,将知识点分解成一个个小任务,并且引导学生进行设计的实践,从无到有,每一步都是师生共同探究的过程。要大大提高学生的参与热情,教师就要对教材进行改革,每一个章节就是一个课题,是一个系统工程,解决一个机构设计问题,让学生带着问题、带着任务去学习。 三、机械设计基础课程教学改革的探索 生产实际中的创新和技改,是对机械设计的基本理论的实践。而创新是企业生存和发展的基本要素之一。机械基础知识和设计的基本思路给了学生创新和技改的基本思路和方法。而机械设计的程序,是对机械设计基础所研究内容的系统应用过程。这些方面都要求学生积极实践和思考,并且是一个系统的过程。行为导向教学法可以很好地应用到机械设计基础课程教学中。 我们从社会需求出发,坚持以就业为导向,以能力为本位的指导思想,以机械设计基础课程的教学模式为研究对象,借助项目教学法、案例教学法等教学方法,系统地研究分析了行为导向教学模式对机械设计基础课程教学质量及提高学生职业能力的影响,编写一套基于项目教学法的机械设计基础课程实训教学内容,制定一套行之有效的以行为导向教学为基础的机械设计基础课程教学模式。不仅使学生充分掌握机械设计基础,提高了机械设计能力和职业能力,同时培养了学生的自主意识、创新意识,促进学生的个性发展。 (一)教材内容及侧重点的选择 为了适应高职高专的普遍需要,市面上我们所能选用的教材内容比较广泛,也比较深奥。对于数学基础不好的学生来说,一些计算分析的内容很难学,严重打击了学习积极性,而计算公式推导对提高学生工程设计能力帮助并不大,完全可以删减,只强调运用。对滚动轴承的选择及组合设计、轴的设计及受力优化,齿轮的设计等在生产实际中应用较多的内容,则多花时间进行讲解和训练。我们在认真研究课程特点、整合课程内容、突出专业特点的基础上,大量加入学生实践的内容,建立和完善适合专业和生产一线需求的课程新体系。根据专业的要求重新设计课程体系,对已有的教材内容进行整合,增加实用性强的新知识,删减一些对生产实践用处不大的章节,使之符合学生的认知特点,有的放矢地教授学生在该学科中应该掌握的知识,特别强调“做中学、学中做”。紧紧抓住高职教育的特点,根据专业要求,对生产一线的内容进行整合,补充实例,重新编排所讲内容的顺序、详略,重新确定重点。 (二)教学模式的改革 教学模式改革的总体思路是:以设计为主线,以培养学生机械系统方案的创新设计能力为目标,建立课堂教学和实践教学相结合的教学模式。着眼于学生综合素质的培养,注重理论与实践、理论讲授与实验操作相结合。 1.课堂教学模式的改革 (1)虽然各章节内容相对独立,各机构相互之间结构特点联系少,看似重点不突出,但机器是由各个机构系统组成,这就是它们的联系。教师在吃透内容的前提下,选用相对简单又常用的机械,先在实训现场进行拆装分析,画好草图,再对该机器的各机构进行分解。采用步步推进的办法,进行系统性教学,环环相扣,既可以先从执行机构往后推演,一个个解决配套机构问题,也可以从原动机开始,层层推进,最后进行整合,相关的运动机构就都有了联系。在推演选择的过程中,特点、区别等问题就能得到关注,有利于学生对知识的理解和掌握。 (2)采用能激发学生的学习兴趣和主观能动性的教学手段,对课堂信息量进行调整,本着“能学会、够用、精练”的原则,以培养学生思维能力为出发点,不求多、不求全,一步一个脚印,扎扎实实推进。以学生为主体,采用行为导向法,以讨论课的方式进行参与式教学,按教学内容的特点应用启发式教学和任务驱动法等方式,以学生比较熟悉和关心的话题为内容,不需要标准答案,让学生在课堂上充分发表自己的观点和见解。 课程的重点是设计,设计章节教学过程可采用任务驱动法。包括五个步骤:第一,提出任务。教师首先给学生讲清楚要完成的工作任务的内容、条件和目标,并通过对工作任务的提示,激发学生的学习动机。第二,简单演示,学生跟学。由教师在黑板上演示,要求学生一起来做,教师在简单演示后,即让学生尝试完成任务,教师适当指导。如果学生由于缺乏必要的知识准备而难以完成任务,那么就应当尽快转入第三个阶段。第三,提出问题。如果学生通过模仿能够基本完成任务,那么所提的问题就应当是针对如何理解操作过程的;如果学生无法完成任务,那么所提出的问题就应当是针对问题解决的。第四,引导解决。引导学生通过阅读教材或查阅其他资料,或通过教师讲解,获得完成丁作任务所需要的专业技能和专业知识,并理解和应用。第五,回归任务。学生把所获得的知识与提出的任务联系起来,看看在掌握了这些专业知识后,能否把工作任务完成得更好。这样,学生在整个设计的过程都参与动手并得到指导,对比较难理解的方法和设计的过程都有感性认识,更容易掌握所学内容。 如果学生水平不够高,那就采用模拟学习法,全部由教师讲解,并完成整个过程,要求学生亦步亦趋,完成一个过程。 (3)充分培养学生的学习能力,采用自学和启发式教学相结合的方法。对常见易懂的内容可以安排学生自学,难度不大的内容则采用启发式教学,抛砖引玉,充分发挥学生的主观能动性,推动他们思考,培养解决问题的能力。 (4)尽量多联系生活、生产实际举例,举生活中常见的机械为例子,让学生有亲切感,更容易接受教学过程。 2.教学过程 (1)从身边的实物人手。我们学院的学生基本都是从农村来的,对于一些简单的工具、用具都比较熟悉,我们就从这方面人手,在项目中作为设计目标让学生来完成。比如四杆机构,我们先启发学生,有没有见过类似的用具,机械就是把人的工作实现的过程。如果把人工转成机械是怎么样的?引导学生多想筛东西的过程,木工刨木头的过程,和四杆机构有什么关系?通过思考和联系,引出四杆机构的基本形式和特点。类似的还有从舂米机引出凸轮机构。 (2)布置设计项目。学生思考后,懂得了常见用品和我们设计机构的相互联系,就开始列出我们要设计的机构,比如自动摇筛、自动舂米机等。 (3)具体实践。要实现简单的运动,也需要一系列的知识,我们从动力开始,先选电机,从中引出传动比的概念,但开始我们可以先不讲解传动比的内容,而是遵循先易到难,将其暂时先搁置,放到后面解决。先要求学生设计一定尺寸的执行机构,学生兴趣很大,在设想的过程中,就能基本掌握相关知识了。比如摇筛,就有四五种设想,然后大家讨论方案的优劣,确定方案(不是唯一方案)。 执行系统已经设计好,有了功率和速度的要求,怎么提供合适的动力和速度?这就要开始选电机,选好电机,速度如何改变?又引进带传动和变速箱,一步步地选用和设计。传动比的分配、性能和尺寸参数以及轴的设计都紧紧围绕任务来实行。传动比分配好,带传动和变速箱参数确定好后,就是选轴承和联轴器了。学生因为要设计一个东西出来,有了目标,学习积极性比较高。 经过一段时间的教学实践,学生参与的积极性比较高,收到了比较好的教学效果。 高职机械设计教学研究:探究新时期的高职机械设计基础教学改革 [摘 要] 高职教育是我国教育体系中重要的组成部分,对我国的人才培养作出了突出的贡献。在新时期下,高职教育正扮演着越来越重要的角色,其担负着为社会输送高素质人才的重任。在这种背景下,越来越重视培养学生的综合素质。本文就对新时期下的高职机械设计基础教学改革进行探讨,并提出一些参考性建议。 [关键词] 高职教育;机械设计;改革 高职教育是我国教学体系中至关重要的一环,为我国经济发展和社会进步输送了众多的高素质人才。在教学过程中,高职院校重视培养学生的综合素质。正因为如此,在设置相关的教学内容时应该与社会实际相结合,重视对学生的职业能力的培养。对于机械设计课程来说,其是机械类专业的重要基础性课程,提升机械设计基础教学有着非常现实的意义。本文就对新时期下的高职机械设计基础教学改革进行了探讨,并提出一些参考性建议。 一、机械设计基础课程教学改革的必要性分析 机械设计基础中有机械原理和机械设计两门课程,是学习其他机械专业课的重要基础性课程,是引导学生向专业课程发展的重要过渡课程,是每一个高职院校学生必须学习的专业基础课程。机械设计基础课程是为了培养学生的设计能力和创新等能力。正因为如此,在实际教学过程中,高职院校更加重视在提升学生理论知识的基础上积极拓宽学生的知识面,提升学生思维能力,进而让学生可以更好地认识到机械设计的内涵,进而提升自己的综合素质。然而,由于我国高职教育并不完善,并没有形成十分成熟的教学体系,使得在对课程安排及教学方式上都有很多的问题,有时候根本没有考虑到高职院校的特点。在这种情况下,高职学生的综合素质并不能得到非常有效的提升。因此,对高职院校机械设计基础课程进行改革是非常有必要的。 二、机械设计基础课程教学改革的策略分析 基于我国高职教育对我国发展的重要性,考虑到我国高职教育中并没有形成有效的机械设计基础教学体系,对机械设计基础课程进行有效的改革具有十分现实的意义。现提出以下几点建议,希望有所帮助: (一)加强实验教学,有效提升学生的动手能力。高职教育应该始终明确自己的定位,致力于培养高素质的应用型人才。而通过有效的实验能够有效培养学生的动手能力。对于机械设计基础课程来说,学生在实验过程中能够有效了解工程实验的基本原理,能够更好地认识到不同的机械量的不同测量方法。此外,学生还能够更好地掌握实验数据的采集和处理操作方法,也可以更为直接地了解不同的仪器的原理和使用方法,从而为自己以后的学习和工作打下良好的基础。 (二)重视培养学生的创新精神。在开展机械设计基础课程时,应该注意培养学生的创新能力。将教学内容进行必要的优化,建立一种以分析为手段,以综合设计为目的的教学模式。这样一来,学生就可以更好地掌握机械基础知识并能够熟练掌握。从另一方面来讲,机械设计基础教学内容非常多,且十分枯燥,教师不可能将所有的知识都教授给学生。而通过启发学生,培养其创新能力才能够让学生自己主动思考,将所学知识融会贯通、举一反三,从而提升自己的学习能力和应用能力。 (三)利用先进的多媒体技术,改善教学质量。在传统的教学中,仅仅用苍白的语言表达教材中的重难点知识是很难让学生真正领悟和掌握的。在现代,随着多媒体技术在教育教学中的普遍应用,教师可以利用机械设计CAI软件在计算机和多媒体上展现课本中一些较为繁杂的知识内容,给学生一种全新的感觉。计算机模拟机构运动的整个过程,将静转化为动,由复杂转化为简单,由平面转化为立体,由单调转化为多彩的画面,由原来的死板单一的讲解转化为生动有趣的三维动画演示,这些教学内容表达形式的转变不仅集中了学生的注意力,激发了潜在的学习兴趣,明显地提高了教学质量和学生的接受能力,还增强了学生的空间想象能力和逻辑思维能力。机械设计有个明显的特点就是在设计的过程中计算繁琐。如果学生用大脑来运行这些计算,在特定的时间内难以完成特定的任务,效率低,然而,计算机的专用教学软件就很好的解决了这个问题。学生可以根据教师的要求,结合课本知识,自主建模,理论用于实践,实践检验理论,既节省了时间,又提高了效率,何乐而不为呢。 三、结论 总而言之,在新时期下对机械设计基础课程进行有效的改革是非常有必要的,其不仅仅是教学内容的简单改变,而应该是完善教学的每一个环节。要与时俱进,保证教学内容的实用性和发展性,重视拓展学生的知识面,充分利用一切有效的手段去提升教学水平,从而让教学活动变得更有效,让机械类专业学生可以更好地掌握所学机械设计基础知识,培养实践能力和创新能力,为自己接下来的学习及未来的发展打下坚实的基础。 作者简介:郑东果(1965-),男,汉族,内蒙古赤峰人,赤峰工业职业技术学院高级讲师,研究方向:机械制造工艺及设备。 高职机械设计教学研究:浅议高职《机械设计基础》课程教学思路 【摘要】《机械设计基础》是机械工程类各专业的主干课程之一,是培养学生机械设计能力的重要技术基础课。高职院校的学生,毕业之后就面临走向生产第一线,作为学生的引导者,要在平时的课堂教学当中融入案例,培养学生理论联系实际的能力。 【关键词】机械设计基础;教学思路;理论联系实际 80年代末90年代初一直延续至今,我国已经成为世界著名的“制造大国”,在我们还来不及为这样的“殊荣”欢呼雀跃时,“制造大国”背后掩藏的问题已经日益凸显出来,技术力量薄弱,环境污染严重,资源浪费惊人。国家也越来越重视技术创新,也在不断加大力度力争从“中国制造”转变到“中国设计”。未来科学技术的竞争,归根结底是人才的竞争。作为机械类教学工作者要在我们平时的日常教学当中不断培养学生理论联系时间的能力。 1 课程特点 1.1、基础性 《机械设计基础》课程在理论方面,涵盖的内容包括高等数学、材料力学、机械制图、机械原理、机械设计等等,是学生们进行其他机械类课程学习以及应用的基础;《机械设计基础》课程在技术应用方面,对常用机械零部件如机床、工程机器中常用机构和机械零部件,包括刨床中的横向进给机构,冲床上的曲柄滑块机构以及轴、轴承、万向节等都有很详细的描述。通过本课程的学习,学生对基本的理论知识和技术应用知识会有一定的了解,具备分析简单机械的工作原理和设计简单机构和零件的能力。 1.2、针对性 高职高专办学目标是向社会输送优秀的技能型人才,针对我们学生的实际情况,《机械设计基础》作为机械课程体系架构下的专业基础课程,为培养学生的岗位技能积攒了“内力”,使得他们在今后不管面临多么复杂的机械装置都能够找出最基本的原理所在,从而更好的开展自身的工作。 1.3、实践性 动手能力是对学生能力评估的硬性指标。“理论联系实际”是亘古不变的真理。《机械设计基础》中不但有对原理的阐释,也有对机器或机构在实际生产中碰到的问题进行描述及解释。学校同样对学生的实际应用能力提出了需求,实训课和课程设计就是很好的佐证,旨在培养学生们的岗位技能。每个章节的结束都会要求学生动手设计相关零部件或机构,需要学生们拿出成果,或是简单的机构简图又或是设计说明书及设计图纸,以训练及考察他们对课程的掌握程度。 2 课堂教学思路 就机械制造业而言,中职生是企业产品生产的操作者,更多的是“低端”产品或“技术含量低”的操作者;本科生是企业产品设计者或技术管理者;介于两者之间,高职高专生必定是高素质技能型操作者,知晓设计初步,会操作更会“精”操作,这就要求具有高职高专特色的培养目标。 2.1、结合实际,调动兴趣 根据学生们所处的年龄段的特点——爱动,活跃,青春,想要让他们静下心来学习钻研机械理论几乎是一件不大可能的事情,但如果在课堂中结合实际案例则会起到不一样的效果。 笔者在给学生讲授一部完整机器的组成时,联系到日常生活中常见的自行车,人是自行车的动力部分,链条是传动部分,车头是控制装置,车轮则是执行部分。这样不仅很快的调动了学生们的兴趣,而且使他们更好的了解掌握了这些名词。 在给学生讲授渐开线直齿圆柱齿轮几何尺寸时,给学生设计了一个情景:在前不久,一台车床出现故障,此设备运行时会有噪声,陈师傅打开主轴箱发现一个齿轮磨损严重,因此交给小王一个任务:带着一张写着模数、齿数及相关参数到仓库去找一个齿轮进行更换。小王拿着师傅写的条子奔到仓库,结果愣住了…… 同学们在看到这个情景时,都非常感兴趣,积极讨论,各抒己见。 这个情景完全就是一个实际生产实例,涉及到的知识点有标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算、用千分尺测量直齿圆柱齿轮的几何尺寸、齿轮的失效形式等等。通过这个情景同学们不仅能够很好的掌握理论知识,而且在将来的工作岗位上碰到类似的问题,他们解决实际问题的能力将不可低估。 2.2、边学边练,理论联系实践 “纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”,职业教育具有自己的特性,动手能力的强弱直接决定了学生的就业。学校也非常重视学生实践能力的培养,实训基地的创建,校办工厂的运营等等都为培养学生实践能力提供了条件。 曾听过有些企业抱怨一些学生动手能力差,对于每批新进的员工企业都必须安排几个月的时间在生产一线进行培训,而不能直接拿来就用。我们学校每学期每个班都有四五周的时间去实训中心学习,不仅如此,学校还同企业积极联系,带领学生进入企业进行生产实习,不断提升自身能力,为将来进入社会做好铺垫。在实训中心和企业的锻炼促进了《机械设计基础》课程的学习,《机械设计基础》课程学习使学生的实习效果更佳。 2.3、紧抓科技前沿,拓宽知识面 作为老师要以自己广博的知识量,尽量让学生们在有限的教学中了解更多。这对于我们教师来说更具挑战,不仅要对自己的专业知识精通,还要不断关注最新的前沿技术,不仅仅是局限于一个行业而是要对所有的制造行业都进行了解,只有这样才能够在课堂当中根据学生们不同的兴趣以及要求来进行教学。 教师通过对前沿科技进行提炼之后以浅显易懂的原理来教授给学生,任何看似多么复杂的机械都是由简单的机械原理所形成的,机械无论是简单如自行车亦或是复杂如航天器都是根据简单的机械原理所设计出来的。将复杂的、前沿的机器赋以最基本的原理使学生们更好的掌握《机械设计基础》这门课程。 3 结束语 《机械设计基础》是机械工程类各专业的主干课程之一,是培养学生机械设计能力的重要技术基础课。高职院校的学生,毕业之后就面临走向生产第一线,作为学生的引导者,要在平时的课堂教学当中融入案例,培养学生理论联系实际的能力。课堂教学中可以采取:结合生产实例,边学边练、参加校内实训和企业实习,了解科技前沿、拓宽知识面等思路,努力将高职学生培养成社会需要的高技能人才。
高校艺术设计专业教学模式探讨:综合高校艺术设计专业实践教学模式探讨 【内容摘要】推动创意产业快速发展的基础是拥有大批优秀的设计创意人才。作为应用性极强的设计艺术专业应按照理论与实践、技能与创意、实用与创意、创意与市场、创新与创业的思路递进,提升理论、实验和实训教学平台,加强实践环节,调整课堂教学和实践的衔接方式,力求使教学实现“学习实践有平台,创意理念能实现,创新作品能入市,创造价值能实现”的良性循环模式。 【关键词】设计 创意 实践 创新 艺术设计为人们生活提供具有价值、功能、美观、实用和精神享受的产品。而艺术设计中的创意则是以视觉感观、感应、互动等方面延伸附加值为目的的方法与手段,是时下以提升附加值为主的朝阳行业,也是提高国家、城市优秀竞争力的重要环节。这些产业调整政策给高校带来机遇,同时也带来较大的挑战。毫无疑问,创意推动创意产业快速发展的基础是大批优秀的设计创意人才。目前,90%以上的高校设立了设计艺术类专业,每年大量设计类毕业生涌入职场,但能迅速适应市场需要的、具有较强原创能力的人才尚显不足。其原因有很多,但实践环节的衔接是十分重要的一环,因此,建立设计艺术专业“理论与技能、技能与原创、课堂与实践、实践与市场、的人才培养模式应建立常设性机制并予以秩序化。 在艺术设计创意教学中有两个问题应予明晰:一是围绕工业化生产及产品设计类;二是以手工为主的设计、制作类。前者依附于大机构和产业,在集约化条件下实现价值。后者有强烈的个体艺术色彩,作品可直接面对市场、开发,实现价值。在近30年的高校设计教学模式中,伴随大规模工业发展的趋势,往往更重视前者,而大工业所需的高端设计多数是依靠国内外高学历设计人才,许多设计还依赖国外机构,相对每年的毕业生能提供的机会较少。学校可鼓励学生从事个体手工或小规模机械加工的创意设计,放大个体思维和创意的闪光点,将设计创意转化为财富。引导学生成立设计工作室、事务所、加工坊等自主创意机构。可参照发达国家街头的服装、小型家庭实用产品、家具等商店和工作室结合的单元,可成为一个个就业及施展创意智慧的场所和模式,不失为拓宽创意设计发展的特色路径。我国目前画廊、艺术工作室不少,而设计、实用类的工作室则很少。 创意来自实践、来自经验的积累。“知识来源于实践,能力来源于实践,素质教育更需要在实践中养成。各种实验教学环节对于培养学生的实践能力和创新能力尤为重要。”①为此,在目前面临创意产业大发展和学生就业压力增大的背景下,学校应从理论与实践、市场的结合上探索,制定相应的创新培养方案,从具体执行和操作上建立实践课程的新型模式,探讨多元的、与自身特点及条件相符的实施方法显得十分必要。在基本路径确定以后可按德国模式做参照,“德国双元制教学模式也有其显著的特点,即在两个地方(学校和企业)有两个实施主体(教师与企业人员),在教学过程中重视学生的实践、技能、技巧的培训,理论教学注重实用性,紧密与实践联系,服从实践需要”。②照此以校内实验室为中心,以校外实习、实训基地为稳定基础,以项目和课题促教学实践为主线,以学分制相关学籍管理形式为准,将教学体系内各个板块有机连接起来的分阶段一体化的运行模式,为设计艺术教学模式注入新内涵。 扩招以来,实践教学在不少学校就更成为难题。建立常设性实践教学机制既是老话题,也是难题,其难度在于课堂模式的重组,实践机会、运行时间的不确定性。只靠临时、关系和教师个人行为是无法保证这个庞大机制运行的。笔者认为,应从几个现实问题上下功夫以建立保障体系:一是完善实践机制和实习、实训单元体;从基础上保障实践教学的运行。二是丰富实践教学的手段,建立广泛而相对稳定的外联实训基地。三是实行学分制运行,可保证学生灵活选择学科与时间,从基础和形式上形成实践教学保障机制。 引入有实力、有行业前沿性的企业,寻求长远支撑和实践指导,可共同建立设计部、工作室等研发、教学机构。还可采用“前开店经营,中设置设计、工作室,后建厂开发,形成产业”的运行模式,将教学融入到各个环节,可从以下几个部分积累壮大:1.依托合作企业联建项目投资,建立校友基金会,以共建企业后备实验室为切入点。2.以实验设备、技术研发为条件,引入合作企业对项目进行开发性投入。3.对创意设计、科研及实用项目的立项开发式投入,共享项目成果。4.引入企业及风险基金公司对创意设计产品和项目的风险投入,以人才储备和共享风险利益的方法实现。使实验教学模式在互动式补充、双赢的格局中运行,有条件时实行股份制实体的模式。从常设性、规范化运行上探索一条实践教学和运行途径,力求实现学习实践有平台,创意理念能实现,创新作品能入市,创造价值能实现的良性循环模式。在实施中防止重技能、轻理论,重经验、轻创新的纯技能意识蔓延,从而缩短由学生到成熟、高端设计师之间的距离。“任何一门学科都必须以学术要求与社会实践的某种特殊变化的融合为基础。这些要求和实践互为支撑,又得到该学科制度化再产生的不断增强。”③使学生在了解前沿信息、知识和技能的前提下,掌握设计艺术创意的实施方法和流程,探索创意思维、新材料、新技术的结合与运用,培养学生的市场开发、经营和管理能力,具体操作上可让学生从三年级全方位进入设计实验各教学单元。建成以设计创意实体为支撑的教学单元,分阶段一体化运行,让学生在教学和市场体验中开发创意设计成果,在市场的打拼中获取部分运行资金,并建立良好的分配制度,在创意成果的价值实现中享受回报,使其超越一般意义上的勤工俭学。 实践教学的管理与运行在具体执行时有较大的难题,如实践教学运行与课程进行的矛盾,学生实践和项目课题组与其他未参与项目人员学习安排的矛盾。因此,在管理与运行中,学校应成立实验教学领导小组,逐步形成实验区、教研室、实习实训基地的教学平台。形成以科研、实践项目为实践教学主线的运行机制,在不影响学生完成通识课的情况下采用学分制来解决运行的问题。 在具体执行上,可尝试如下几个办法。 1.在包装、产品设计中,将课堂教学设计课题与专利挂钩,注入“设计——应用——市场”关系的观念,结合课堂作业和课题,树立专利意识。组织学生按照专利规范进行设计和材料组织,进行类似的市场调查和分析,有针对性地进行模拟设计。这样,每次课程下来就可组织到班人次约一半左右的作业,由教师组织申请外观专利和新型适用专利。然后组织学生进行后续追踪,到相关机构和单位推广和宣传,接受市场检验,寻找新的可能的设计和应用机会。让学生直面市场,增加其参与感,从中体会设计作品的全过程。 2.在实践、培训与企业用人选择相结合这个环节中,一些有实力的用人单位对刚毕业的学生有一些芥蒂,怕他们没有发展前景而耽误单位的用人,而社会上有经验的设计师又因种种原因无法引入。于是,我们采取了大四年级实习与岗前培训相结合的方法,让有意向的学生到各类设计公司实习,做相关的设计、策划方案及其他市场应用或辅助工作,专门追踪其设计业务和相关领域的前沿信息,经一段有效的实习后,供用人单位选择或双向选择。使学生对设计以及设计之外的边缘学科有了进一步的认识,其专业技能的提高和就业的可能性无疑比泛泛的实习机会要大得多。 3.在专业工作室里,围绕一个较大的社会实践课题分成多个项目组,进行同时比较,适时竞争,互相补充形成合力,产生好的方案。在此过程中模拟实战竞争的形式,组织收集信息,做广泛的市场调查,确定各自的设计定位,最终综合两三套具有实际操作性的方案投入应用阶段。并让学生参与实施过程、后续设计和现场补充设计,直至完成项目的实施,使学生在这一过程中体会设计与应用与工程实施、管理的全部过程。 4.根据市场和社会热门意向,组织模拟创意、概念设计竞赛课题,组织学生跨专业参加竞赛。教师负责具体的指导、引导,结合课程需要,分阶段进行。并由科研秘书收集信息,开展申报科研项目、创新与创意设计大赛及其他竞赛活动,推荐参加更高级别竞赛,引导学生以各种形式参赛。学生通过竞赛的过程,进行专题化的思考和技能上的专研,可以提高设计的主动性和综合能力。通过参赛、获奖和应用,可极大地提高学生的自信心和设计原动力。 创新实验教学管理机制,可借助各地建设“创新人才试验区”平台,缩短设计创意知识和技能实现产业化的路径,将设计创意与市场对应、接轨及运用提前到校园。强调设计创意和人才培养模式的创新,强调创意成果的转化,实现创意设计和创新知识的价值。采取成绩、分数、竞赛成果奖励、成果出售以及产权激励。在此过程中寻找高等教育设计创意类教育功能改革的有效路径。当然,实践教学模式应根据不同条件而设定,可根据当时、当地自身条件而确立其运行机制,建立适应新形势需求的实践教学创新模式,走创意设计紧密联系实践、市场的路子是设计艺术教育的必由之路。 作者单位:重庆工商大学设计艺术学院 高校艺术设计专业教学模式探讨:高校艺术设计专业教学模式创新研究 摘 要:当前高校艺术设计专业教学普遍存在着课程设置不合理、重理论、轻实践及与市场严重脱节等诸多问题。本文在对高校艺术设计教育现状梳理的基础上,从教育结合市场、重视实践、发挥素质讲座的作用、鼓励参加各级竞赛等角度提出了创新的教学模式,以期为当前高校艺术设计教育的人才培养提供参考。 关键词:艺术设计;教学模式;市场化 一、当前高校艺术设计教育现状 (一)办学思路模糊、课程设置不合理 当前我国艺术设计专业理论性的课程占大多数,缺乏专业的技能性课程,很多课程的设置与专业并无多大关系。而需要开设的与专业相关的课程却很多都没有开设。存在着课程设置不合理的现象。 (二)过分注重理论教学、轻视实践环节 目前,艺术设计专业教学存在着理论教学和实践性教学分离,对实践教学重视明显不够的现象。理论教学和实践教学脱节,各课程之间、排课顺序、授课教师之间缺少因果连带关系。尤其是对于需动手实践的课程环节,学生的实际操作及项目的可行性部分都没有得到应有的重视。 (三)教育模式与市场严重脱节 当前艺术设计专业毕业生就业问题突显,根据笔者调查了解到,有很多毕业生认为在学校学到的很多东西到工作中用不上,而工作中需要的很多专业知识在学校中却没有学到。因此学校教育应加大社会实践及与市场接轨的教学内容。艺术设计教育如果不能真正与市场结合,不能使设计为社会和生活服务,就完全失去了设计的真正意义。 二、艺术设计专业教育模式改革与创新途径 鉴于目前艺术设计专业在教育模式上存在的问题,结合笔者所在高校设计教学的经验,对教育模式从以下几方面提出改革与创新: (一)课程设置中增加与市场相衔接的内容 目前高校艺术设计专业在课程设置上存在的最大问题是缺乏科学的规划和市场的指导。传统教育模式下的大多数艺术院校和工科院校的设计专业的课程设置中缺乏与市场有关的设计教学内容。大多是学院里有什么专业的教师就开什么课,没有科学的评价标准和方法。鉴于设计与市场结合得如此紧密,设计教育应该引入市场研究的内容,如可适当开设:市场调查、市场营销、消费心理学、广告学等相关理论课程。使设计学生在设计作品时脑袋里装着市场的观念,设计出为市场服务的设计作品才能算有生命力的作品。 (二)授课环节中增加实地考察的内容 艺术设计课程中很多课程在理论授课之外,可以增加实地考察环节。这就是所谓的“理论与实践相结合”。学生在课程中学到的理论知识太抽象,如果能够结合设计实地考察,则能够使学生的理论知识得到吸收,同时掌握理论如何在实际中加以应用,因为设计的最终目的就是应用于实践,服务于社会的。如“家具设计”课程可带学生到家具厂参观,了解家具制作工艺,家具原材料的性能以及家具市场行情。又如“印刷工艺”课程,可带学生到印刷厂实地参观了解印刷的整个流程。“陶瓷工艺”课程,可参观陶瓷厂,了解陶瓷的生产工艺流程等。总之,每所艺术院校都有挂牌的实践基地,应该真正利用起来,为实践教学服务。 (三)充分发挥艺术设计素质讲座的拓展作用 设计的理论应与时俱进,在教学之外中应注重提高学生的艺术素养,开扩学生的视野。通过定期邀请业界、理论界专家来校讲座的方式,给学生的设计学习注入新的气息。另外,在实践教学环节中,学校可以请合作的优秀设计师到学校为学生的设计作品进行辅导,介绍实战经验和心得以及当前设计趋向,对学生的校内学习也起到引导作用。另一方面,学院教师也可定期到公司为企业员工提供免费技术、管理和培训。 (四)鼓励学生参加各级设计竞赛检验教学效果 每年全国各部委及各级各类设计协会、企业等都面向社会举办各级各类设计竞赛,教师可积极关注竞赛信息,鼓励和指导学生参赛。通过学生参加竞赛,可激发学生的创作热情,一定程度上检验其设计水平。如果学生能获奖,将是很大的鼓舞,通过竞赛学生可以查找自己的经验与不足,在日后的设计学习中不断锻炼。多参赛,多锻炼才能使设计与市场和社会有更多的融合,更好的服务于社会。 三、结语 当代高校艺术设计专业教育在与市场接轨中暴露出很多问题,目前国内很多院校已针对艺术设计专业发展积极的探索市场化道路,设计专业只有在课程设置、教学内容等方面紧密结合市场发展需求,在校内打好理论基础的同时,积极重视实践动手能力,加强与设计公司的联系,多实习,增强实战经验,才能使培养出的毕业生更好的融入社会,走在市场前沿,引领社会发展。 高校艺术设计专业教学模式探讨:民族地区普通高校艺术设计专业工作室制教学模式研究 摘 要: 本文根据民族地区普通高校艺术设计专业的特点,创新性地提出民族地区普通高校艺术设计专业工作室制教学模式,以老师作为具体课程的组织者,把理论课程融合在艺术作品创作实践中,把学员分组安排在各工作区域进行实验性设计,旨在建立并逐步完善培养学生实践能力的实践教学方法新体系。 关键词: 民族地区普通高校 艺术设计专业 工作室制教学模式 一、民族地区普通高校艺术设计专业实践教学现状及问题分析 (一)艺术教育是推动国民经济发展、培养艺术综合性人才的有效载体 我国民族地区普通高校艺术设计专业致力于培养艺术素养宽厚、专业基础扎实、职业技能熟练、面向民族地区文化教育发展的综合性人才。设计教育快速而超常规的发展给设计教学、设计产业带来很多的负面影响,不少院校未将艺术设计实践纳入教学体系,双师型教师的缺乏成为现代艺术高校的通病,这种问题在民族地区的高校中尤为突出。 (二)传统课堂教学的授课形式需要改革 学生在沉闷的教室中没有艺术灵感,大部分的设计构思局限于参考资料的框架之内,这种教学模式禁锢了思维,违背了艺术设计教育的宗旨。一方面,相当多的高校,特别是民族地区普通高校由于学校地理位置偏僻,位于经济不发达地区,其实践条件不高,造成实践教学具有局限性。另一方面,设计专业本身对实践条件要求很高,设计项目所需要的所有实践场所和设备必须是诸如实际工程、设计项目、模型或仿真软件等实际的东西。 二、民族地区普通高校艺术设计类专业实践教学模式理论研究 (一)教学理论研究工作者为实践教学提供智力支持 各大高校针对中国的国情、设计艺术实践教学的自身规律及社会对设计艺术人才的需求,认真研究办学层次问题,并对每个层次的培养目标、培养要求和面向的社会层面进行系统研究等。且在我国很多高校已经采用艺术设计类专业实践教学培养模式,如:清华大学美术学院、中央美院、湖南大学设计艺术学院等。 (二)艺术设计类专业实践教学已成为国内外艺术教育的共同话语 在包豪斯的教育体制中,作坊(或者车间)是教学的主要场地和方式,在这种方式下,让学生在老师的指导下学习技能技巧,通过实践提升设计产品化意识,推动艺术设计教学。 三、创建民族地区普通高校艺术设计专业工作室制模式的构想 (一)明确民族地区普通高校艺术设计类专业工作室制模式的目标 1.创新艺术设计专业的特色实践教学模式。“工作室教学模式这些年来在许多开设艺术设计专业的高等院校正在尝试开展,以引入项目式教学推动过程式教学研究在很多高职院校进行试验及推广,工作室教学就是一个很好地把项目教学引入实际教学的一种教学改革方式,并从真正意义上弥补先基础后专业学习的僵化教学”[1]。根据普通高校艺术设计专业的特点,创新性地提出实践教学模式——工作室制模式。工作室制以专业为依托,走产学研相结合的道路,密切联系社会,了解市场规律,参与市场竞争,以获得宝贵经验,提升设计能力,为师生参与社会实践打开一个窗口,搭建一个平台。 2.创新实践课程的教学方式方法,摆脱一味强调学生追求结果的应试教育模式,通过对课程体系中课程实施、课程评价等内容的研究,建构一种发散学生思维、培养合理的具有实战经验的师资结构,建立有利于培养学生实践能力的实践教学方法新体系。 (二)创建民族地区普通高校艺术设计类专业工作室制模式实施方案 1.确立实践课程具体目标。“工作室制下的项目教学模式为教师和学生提供了一种开放与发展的教育教学环境,比传统的教学模式拥有更多的自主权与更实际的教学作用”[2]。要有效实施艺术设计实践课程,师生必须理解课程所包含的专业技能及所要达到的素质与能力要求,该实践课程在专业人才培养方案中处于什么环节和位置,它解决岗位工作过程中哪一项或哪几项工作的实际问题,这样才能让师生明确该实践课程的具体目标。 2.建立实践项目操作平台。成立与社会市场经济接轨的校内设计公司或工作室,直接参与市场大循环,捕捉和掌握最新的市场动态和新技术、新材料、新工艺及现代化的管理模式,并以此及时充实教学内容,更好地为张家界市的地方城镇建设、园林规划与设计、建筑设计、旅游工艺品的设计、旅游地规划与设计等服务。 高校艺术设计专业教学模式探讨:校企合作环境下高校艺术设计类专业教学模式改革探析 摘 要: 高校艺术设计专业是为设计与服务领域培养优秀创新型人才的主要阵地之一。为了满足企业在发展中对人才类型及能力不断更新变化的需求,学校与地方企业大胆合作,创建专业性教育实践基地,并在高校教学模式与方法、课程结构等方面做出调整与改进,通过校企教师互聘、“双导师”制等方法,为社会培养和输送高素质、高效率、高质量的人才。 关键词: 校企合作 艺术设计 教学模式 高校艺术设计专业的教育目标是在尊重社会人才需求的前提下,培养具有创新能力的、高素质应用型人才,尤其是以区域性产业发展需求为主导的技能型人才。就广西而言,“十二五”规划明确提出“大力推进城镇化建设,建立生态文明广西”的目标[1];作为“北部湾战略”的重要城市,区域经济发展必然带动地产业、制造业和旅游业的快速进步;同时,城市精神文明建设也需要不断强化和提升。坐拥天下奇景,中国-东盟自贸区的蓬勃建设[2],每年一度的民族节日“三月三”、奇石节和广西园艺博览会等丰富的民族文化展示平台,在城市景观、环境艺术、平面设计、民族服饰等方面形成对以实践创新能力为主的新型艺术设计人才的巨大刚性需求。因而,高校教育必须与时俱进地更新和改进传统教育模式,真正成为育人的先锋。 一、高校艺术设计类专业人才培养模式 虽然高校每年都在倡导和鼓励教学改革,但大体上仍沿用传统的、以理论教育为主的四年制人才培养模式,思想政治教育、英语教育、基础教育、专业课和基础技能课教育,以及短期实习实践等环节占据大约四分之三以上的学习时间。在信息化的移动互联时代,学生随时随地可以通过网络深入学习自己喜欢的方面,因此采用以说教为主的传统教学方式,教学效率不断下降。加上知识应用的滞后性,以及企业在选择用人时的经验优先原则,学生毕业后的就业往往遭遇“高不成,低不就”的尴尬,造成学生在课堂上的被动性甚至逆反心理,乃至形成“读书无用”的错误观念。因此高校教育必须面向市场需求,在人才培养目标上向培养实践型、能力型、创新型综合人才转变[3]。 二、校企合作环境下的教学模式改革 遵照国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)[4]及广西“十二五”规划中对“项目设计+综合技能”的人才培养模式改革的要求,借鉴国内外成功经验,广西科技大学艺术设计专业在尝试中不断深化校企合作力度,大胆实施教学改革,以“3+1”的教育模式与企业共同合作办学,以挂牌实习基地为平台,创建长期稳定的合作关系。同时不断完善校企合作过程中对校方、企业和学生的监督、管理与测评体系,在安全问题、课程及教师结构调整、校企双方的成绩评估与认定等方面做出许多努力,取得良好的收效。 (一)选择合适的企业为合作伙伴。 正所谓“志同道合”,对实习企业的选择是校企合作中非常关键的问题,必须以校企双方满意为前提。校企合作对于企业来讲是“功在今,利在后”的事情,不少有一定实力的企业是非常愿意与高校合作的。我们选择合作企业的标准是比较正规、成熟,有实力且了解愿意致力于教育,尤其是对校企合作有充分的认识,最好是先前已有与学校合作经验的企业。从2008年开始,经过反复考察和对比,先后选择了江西南昌的迪卡传媒、广西建工集团第五建筑工程有限责任公司桂林分公司、广东星艺装饰有限公司、广西视觉空间数码影像有限公司等单位作为我们的合作伙伴,送往企业实习学生达数百人。在双方相互沟通交流并达成共识的基础上,由校方代表与企业签署合作协议,并到企业挂牌,作为艺术设计专业学生的实习与就业基地。 (二)课程结构与时间的调整:基础理论+基础技能+实践+项目。 教育的目的是“学以致用”,艺术设计涵盖城市景观、环境艺术、平面设计、动漫游戏、服装设计等方面,各行业的交叉融合更是将艺术设计的应用领域扩大到我们生活的方方面面。但艺术设计专业自开设以来,一直以其他本科专业的教育模式为参照,偏重于理论教育,不能与实践环节紧密对接,致使许多“眼高手低”的毕业生在就业时遭冷遇。据“麦可思-中国2011届大学生毕业社会需求与培养质量调查”结果显示,仍有46%的毕业生认为“实习和实践环节不够”[5]。针对这种状况,我们对课程结构与上课时间进行调整,一方面压缩理论授课时间,加大作业量,提高考核标准,强化理论与实践的结合,完成“基础理论+基础技能”的教育。另一方面,采用“3+1”的教学模式,通过一年的企业实幅提升实践课程的比例,力求“以能力为中心、以技能为优秀,以岗位为标准”[6]的学习效果。 相较于高校的课堂式教学,企业实习的另一大实际好处就是可以直接参与真实的项目。在实习过程中,合作企业根据学生的技能水准、特长、喜好及岗位需求,将他们安排到各个岗位,使其按照企业运行模式直接参与商业水准的项目创作,强化团体协作意识与能力,并接受发行商、市场、受众等各方面的考验。如此一来,丰富企业的人力资源构成,减少人员流动,节约企业成本,还培养符合相关产业未来发展要求的合格人才,在很大程度上缩小校企人才供需的差距。更重要的是学生可以通过亲历一线制作过程培养团队精神和团队协作能力,预先适应工作环境。同时积累实战经验,洞悉行业发展动态与市场对求职者综合能力的要求,从而对自我有一个恰当的定位,或努力弥补自己的不足,为毕业后的求职做好充分的准备。而企业留任优秀实习生的举措也为很多毕业生解除了后顾之忧。 经验表明,参与校企合作的学生在就业率和就业质量方面比普通毕业生高出许多。我校送到企业的学生在实习过程中由于态度和表现较好,半数以上学生在经过专业技术人员指导和训练后被委以重任,在团队中担任各创作版块的组长,并按照各人对企业的贡献获得实习企业不同程度的奖励,极大地调动学生的积极性,建立自信心。这些同学在毕业三年内,约有三分之一进入北上广等一线城市发展,在职位选择上具有很强的主动性,收入普遍较高。以教育和培训为主的就业领域对有实习经验的学生是相当欢迎的,因为经过企业标准训练的学生更容易进入工作状态,人际关系融洽,并且在教学方面能够将理论与实践相结合,表现非常出色。 (三)教师结构的调整:教师互聘,双导师制。 1.教师互聘。对企业人才资源的借用是校企合作的一大亮点。由于我们把学生大四实习期间的主要课程委托企业来开设,因此自然要聘请一些企业技术人员作为兼职教师。为保证教育质量,我们严格把关,从合作企业有资质的高级技术人员中选择具有教师任职条件、有实践经验、会教学的人员,正式下发聘书,并提供教材、大纲等教学条件,按照学校外聘教师待遇支付薪酬。此外,我们还邀请这些外聘教师定期来学校为低年级同学做本专业的专题知识讲座,促进学生对企业发展动态和就职要求的了解。而实习企业也聘请高校的专业教师做项目顾问,参与或咨询企业的部分工作。这样既体现真正意义上的合作,又使校企双方互相促进、相得益彰。 2.双导师制。为了确保学生在实习的同时保质保量地完成毕业设计创作,我们制定了“双导师制”。一方面学生在合作企业兼职教师的技术指导下,完成企业商业标准的作品制作,另一方面,学校导师在作品创意、设计要求与规范等方面加以指导。相较而言,企业一般比较重视作品良好的视觉效果和带来的经济价值,而学校教育则更重视作品的内涵与文化价值。“双导师制”既能保证学生作品的原创性、高水准,又能保证其规范性。 三、结语 校企合作是学校与企业共同培养人才的“多赢”合作模式。在社会竞争日益激烈的环境中,高校通过与企业合作的途径,建立校企资源与信息共享平台,将理论与实践充分结合,注重培养人才的实用性与实效性,有针对性地为地方产业培养高质量应用型人才。这样,不仅完善高校的教育职能,提高人才的输出率,而且大批综合能力较强的社会型人才将成为企业发展的新鲜血液和强劲动力。另外,加强学校与企业的合作、教学与生产的结合,不仅对于优化教师结构、提高教师文化与专业素养大有裨益,而且学生就业满意度的提升对提高高校知名度、助推社会和谐稳定、正能量传递等有非常重要的意义。
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高分子化学课程教学研究:高分子化学课程教学探讨 [摘要]高分子化学课程是高分子材料与化工专业的专业基础课,涵盖内容多,需要合理安排教学,运用其他课程知识,用学生容易接受的实例解释理论问题,能够增强学生学习的兴趣,达到较好的讲授效果。 [关键词]高分子化学;教学;实例 高分子化学课程是高分子材料与化工专业的专业基础课,是研究高分子化合物的合成原理和化学反应的科学。学生应具备一定的无机化学、有机化学、物理化学和概率论与数理统计知识才能学好该课程。国内高校多采用潘祖仁先生主编的部级优秀教材高分子化学[1-2],对这门课的掌握程度,影响后续课程的学习。因此学生一般比较重视[3]。但对于初学者来说,认为该课程的内容较多,比较分散,系统性不强,有些知识点理解不透。 1高分子化学的课程特点 高分子化学主要介绍高分子的合成原理及高分子的化学反应,合成原理以聚合反应动力学为主线,衍生到聚合速率和分子量,而这二个指标正是工业生产控制的主要工艺参数,再通过聚合理论方程,讨论温度、介质、单体、引发剂等对聚合的影响。对于连锁聚合,每一种聚合机理都有特殊的引发体系,因此引发剂或引发体系也是高分子化学的重点内容之一。最后一章,聚合物的化学反应,主要介绍聚合物化学反应特征、聚合物的基团反应及接枝、扩链、交联、降解和老化,提出促使降解或防止老化的途径。有学者总结高分子化学课程有“五多”的特点,即内容多、概念多、头绪多、关系多和数学推导多[4]。该课程专业理论性强,概念复杂,抽象难懂,一定程度上影响了学生的学习兴趣[5]。 2课程知识点浅析 该课程序论中,除了介绍高分子化合物的基本概念、命名、发展历程及结构方面的基本知识外,重点介绍分子量。高分子的分子量大且具有一定的分布是高分子化合物的主要特点,其作为材料的力学性能主要由分子量及其分布决定。该部分内容介绍,需使学生明白高分子的分子量与小分子的相对分子质量的区别。缩合和逐步聚合反应中,首先通过二种双官能团单体参与的线形缩聚过程示例,第一步反应,得到二聚体,第二步反应可以得到三聚体、四聚体,此时体系中含有一、二、三、四聚体的分子,第三步聚合,体系中可能含有八、七、六、五、四等聚体,假若反应就此终结,体系中产物的聚合度不同,由此使同学们很容易理解聚合反应得到的产物即聚合物,分子量存在一定的分布。同时自然引入官能团等活性概念,才能从纷乱的聚合反应中抽取出本质特征,用一个速率常数描述同种官能团的反应特征。在课程体系中,活性中心等活性概念是高分子化学的基本思想,因此要借助实验数据进行例证,分子碰撞理论进行阐释。还需要明晰N0和N的含义。有二个相同的羟基,肯定体系中存在另一个分子含有二个羧基,因此平均每个分子链含有一种基团;对于均缩聚,更是如此。这点一定让同学理解,因为后面的理论方程推导要不断用到。另外,反应程度p是一个非常重要的概念和度量,定义为参与反应的基团数(N0-N)占起始基团数N0的分数[2],代表某种基团的转化率,反映了聚合反应的反应进程。缩聚反应中产物分子量分布,Flory利用统计法,根据等活性概念假设,以双官能团单体均缩聚为例,形成x-聚体每个键的成键几率为p,分子末端一个不成键几率为(1-p),推导了线形缩聚的分子量分布关系[2]。实质上,每一个键的成键几率不同,按照反应程度概念,应该是随着聚合度增大,p增大,为了处理简便,等同化,根据乘法原理,即得x-聚体的数量分布函数。后面自由基聚合、共聚合、离子聚合和配位聚合,都属于连锁或链式聚合机理,聚合一般都包含链引发、链增长、链终止和链转移几个基元反应。首先,要有活性中心的形成,进行链引发反应;正是根据其活性中心的不同,将其分为以上自由基聚合、离子聚合等。 有关其机理及分子结构的形成,与有机化学中的空间位阻效应、共轭效应有关。聚合动力学与物理化学知识有关,需要同学学前不妨复习下以前学过的有关内容。对于自由基聚合,介绍其英文词汇为Radical,含有“激进、活泼”之意,故可以作为活性中心,故教材中一般用R•表示,黑点代表单电子。聚合物中单元结构主要在链增长阶段完成,故链增长过程直接影响聚合物分子结构。①键接结构。增长过程中,结构单元间的连接存在“头—尾”、“头—头”(或“尾—尾”)两种可能形式,一般以头-尾结构为主。原因是以尾-尾连接,活化能大。列举生活中的实例,如小轿车、“和谐号”动车车头,都采用流线型,头部体积较小,阻力较小。微观上的化学反应也遵循同样道理。②立体构型。自由基上C为SP2杂化,与单体作用时既可从上方也可从下方进行作用,自由基聚合物分子链上取代基在空间的排布是无规的,但从空间位阻考虑,无规结构中,间同结构略占优势。③几何构型。双烯类单体,还存在几何异构,倾向于形成反式结构,都可以根据空间位阻进行解释。这样同学就容易理解高分子结构比较复杂的特性。另外自由基聚合的引发效率,主要是①诱导分解。诱导分解实际上是自由基向引发剂的转移反应,也就是说,自由基诱使引发剂分解,消耗掉引发剂,作无用功,故使引发效率降低。②笼蔽效应,主要指溶液聚合中,引发剂分子处于溶剂的包围中而不能发挥作用,可以想象,引发剂分子周围存在一层层的溶剂分子和单体分子相隔的球形包围圈(好像笼子一样),初级自由基遇到单体,直接作用,形成单体自由基,若遇到溶剂分子,不能作用,被弹回,有可能与下一个初级自由基结合,甚至与溶剂分子结合,使引发剂分子白白消耗,引发效率降低,称为笼蔽效应。由此派生出单体的活性与浓度、体系粘度和引发剂浓度,都影响引发效率,使同学将知识学通、学活。自由基共聚合中,关于链自由基的活性,一般认为带有共轭取代基的链自由基稳定,同学不易理解,以射击为例,若自由基上存在共轭基团,单电子不再归属于某个原子,离域程度大,行踪不定,这样用枪瞄准难度增加。单体相当于枪,就不易和它反应,故该类自由基活性差。 若链自由基带有非共轭取代基,其单电子位置固定,活动空间小,容易瞄准击中,即容易和单体发生反应,该类自由基活性高。烯类单体的离子聚合中,单体适宜于进行阳离子聚合还是阴离子聚合,主要取决于单体的结构,考虑取代基的诱导效应和工轭效应。带有π-π共轭体系的单体都能进行阴离子聚合。如果取代基具有吸电子性质,更易进行阴离子聚合。因为吸电子基降低双键上电子云密度,有利于阴离子进攻,并使形成的碳阴离子的电子云密度分散而稳定。而具有推电子取代基的烯类单体可进行阳离子聚合,因为推电子取代基增大了双键上电子云密度,有利于阳离子进攻,并使形成的碳阳离子的正电性降低而稳定。苯乙烯,丁二烯等含有共轭体系的单体,由于其π电子云的流动性强,易诱导极化,能进行阳离子、阴离子或自由基聚合。阴离子的活性聚合在理论上和实际应用中具有重要意义,要让学生明白活性聚合的原因、应用价值。配位聚合,要重新复习下无机化学中的配合物知识,其引发体系中,过渡金属为中心原子,它提供空轨道,烯类单体作为配体在空轨道上活化、按照一定的方向或方式进行配位、插入到增长链中,因此所得产物立构规整度一般较高。聚合物的化学反应,是聚合物改性、扩大聚合物品种的手段之一。接枝、交联等使聚合物分子量增大,降解、老化使聚合物分子量降低。用鲜活的实例向同学介绍,这样学生学习时不觉得生硬,便于接受。 3结语 作为一名高校教师,能够将复杂的原理讲解得浅显易懂,抽象的理论能够结合现实生活具体化、简单化,语言生动,课堂气氛活跃,学生对所讲内容有强烈的兴趣,这门课程的授课质量才有保证。 作者:廖肃然;迟长龙 单位:河南工程学院 高分子化学课程教学研究:高分子化学课程教学改革与实践 摘 要: 本文通过对高分子化学教学中的难点进行分析,对高分子化学课程教学方法和教学手段提出几点建议,以开拓学生思路,激发学习兴趣,增强教学效果。 关键词: 高分子化学 教学改革 教学实践 高分子化学是材料化学、应用化学及其相关专业的专业基础课,与四大化学并列,已成为第五大化学。能否学好该课程直接关系到高分子物理、材料合成与加工学等后续课程的学习,学好并熟练运用课程的专业思想和思维方法,在学生将来的科研和工作中将发挥直接或间接的作用。鉴于高分子化学这门课程的重要性,如何深入进行教学改革,如何利用有限的教学时间和教学资源有效地将高分子化学专业知识传授给学生,并能够指导实践应用,就成为众多教学工作者的共同目标。 一、高分子化学教学的主要难点 (一)高分子化学的发展历史较短,许多理论尚不成熟,随着新的聚合方法和新的合成技术不断涌现,对传统的高分子化学概念提出了挑战,并极大地丰富了高分子化学的内容。 由于课时及其他客观原因的限制,教师往往把所有内容全部灌输给学生,“填鸭式”的教学模式会使学生产生乏味厌学的情绪,学生易出现“被动学”、“死记硬背式学”等问题[1]。 (二)高分子化学理论性强,学生理解困难,适时恰当地采用多媒体教学能使抽象的教学内容具体化、清晰化。 从学生反馈的信息来看,普遍认为教师在使用多媒体授课时只是展示根据书本内容制作的幻灯片,有些幻灯片重点不突出,且没有深入联系到实际生活和生产的经验,不能完全激发学生对高分子化学学习的专业自豪感;又加之教师授课时缺乏与学生互动交流,课堂气氛不活跃,出现来不及记笔记、不利于学生复习等情况,久而久之,就会影响学习的主动性和兴趣性,达不到理想的教学效果。 二、高分子化学的教学实践与探索 (一)讲解重点突出,创新教学内容。 教师在选好教材、消化、吸收和融合教材内容的基础上,要处理好“干”与“枝”的关系,在课程内容方面做到重点突出、主次分明。在授课时要避免将教材内容“填鸭式”灌输给学生,应有针对性、侧重点讲解,少讲精讲[2]。如限于课时紧等原因,在讲解聚合方法时,由于此部分内容多数比较简单易懂,可以略讲。但对于自由基聚合反应要重点讲解,让学生对自由基聚合的机理、聚合速率、动力学链长、聚合度和聚合度分布等重要知识点要深入地理解并能加以灵活运用,这样可以有重点地完善学生的知识结构,满足实践应用的需求。同时,要不断更新、创新教学内容。在教学中,教师可以及时地在传统教材内容的基础上补充近年发展起来的前沿科学技术和研究方法,也要关注国内外重要期刊上的最新报道,在课堂上结合国内外的最新研究进行讲解与介绍,并推荐一些期刊、数据库和书籍给学生,引导学生根据自己兴趣自由地学习,扩大学生的知识面,建立知识结构,引导学生探索高分子化学领域。 (二)加强师生互动教学,发挥主观能动性。[3] 在教学中,互动式教学能有效地改变“老师主动讲,学生被动听”的“一言堂”式的教学模式。教师要多与学生眼神交流,用情绪感染学生,引导学生“多想善思”,讲课时语言要清晰流畅,抑扬顿挫,引导学生“勤学好问”。重要的是,在讲课时可穿插有关高分子的小知识、小故事,尽量将生活中常见实例与理论知识相联系,努力为学生营造生动活泼的课堂文化氛围,使学生自觉、主动地接受知识。如:在讲到聚酰胺、聚酯时联系到我们日常穿衣用合成纤维的尼龙、涤纶,学生戴的隐形眼镜、普通眼镜的树脂镜片都是特殊的高分子材料。联系生活中的常见实例有利于学生更深刻地掌握课程内容。在课堂上,多采用启发性的多种教学方法,合理安排课堂反复提问、反复练习、反复分组讨论等互动式教学,加深学生对所学知识的理解,提高教学质量。 (三)多渠道联系实践,培养自主学习能力。 随着如今高分子材料发展的迅猛,教材的教学内容已远远不能满足现代教学的需要,在课堂教学中应把高分子化学领域最新的科技动态、学术前沿有机地渗透到课堂内容当中,给学生多介绍一些近年来高分子化学的最新成果、最新理论,开阔学生的视野。如医用上介入诊疗的各种高分子管材、可降解的手术伤口缝合线、有机高分子发光二级管用于手机、数码相机显示和照明等。针对学生在高分子课堂教学中讨论比较感兴趣的话题,或者是高分子化学前沿领域的新方法、新技术等,可鼓励学生到图书馆和互联网上查找资料,撰写小论文,制作幻灯片,并在课堂上为大家作知识讲座,营造合作探究、自主学习的氛围。同时,也可关注网络上以高分子为主题的论坛,通过与网上的专家、学者的交流,调动学生探知高分子知识和应用领域的兴趣,培养主动学习的能力,激发研究兴趣。 (四)选择合适的教学内容,不断完善多媒体教学。 1.适时使用拿来主义,做到因材施教。 教学是一个个性化的过程,不同的教师有着不同的授课思路、方式与方法。一般来说,可以借助别人的课件作为启发自己的思路,但是,这种“拿来主义”绝不应成为主要依赖的对象。由于学生的层次不同、专业不同、对知识的接受能力不同,教学过程中好的方法可以借鉴,但重要的是要根据学生的需求、教材体系、自己的教学经验、教学思想使用自主开发的课件。尤其是在课件中更应该增加一些理论联系实际的例子,比如聚合物合成工艺和聚合物应用等实践应用方面的内容。 2.将多媒体教学与传统教学手段相结合。 多媒体教学具有传统教学手段不可比拟的优势,能更直观、更形象和生动地传导高分子化学的魅力,并能有效地扩充知识的广度和提高课堂的利用率。特别是需要向学生演示情景的内容,采用多媒体教学就更有优越性。如在讲解乳液聚合机理这一节,采用了动画方式形象演示了胶束成核的机理和乳液聚合过程的三个阶段,帮助学生理解,印象深刻。但是先进的教学手段并不一定能达到良好的教学效果,关键在于多媒体技术如何与传统的教学手段相结合,从而实现它应有的价值。如在高分子化学的课堂授课中,讲述自由基共聚理论推导公式时,就应该采用黑板板书的方式一步步进行推导,同时采用启发式方法调动学生积极性,促进学生主动学习和思考。 3.采用多种手段完善多媒体教学。 采用多媒体教学,教学信息量大,进度快,学生在课堂上有效掌握大量的理论难度较大,因此要做好课后辅助工作。不断完善网络教学平台,将多媒体课件、课后复习材料、教学重点、习题题库及小知识、小贴士等内容在学校的教学网络中充实完善,这样既有利于学生课后复习,又能加深学生对所学知识的掌握和应用。另外,还可利用各种化学软件、网络资源和视频等多种手段展示各种反应模型,特别是一些三维立体模型,启发学生思考,激发学习兴趣。在教学中逐步渗透双语教学,可以有意识地把新出现的专业词汇和标题用英文书写,能有效提高和丰富学生的专业词汇量,对收集到的专业文章,采用多媒体的形式讲解,又可以提高学生的专业阅读水平,这样,能帮助学生提高对专业英语的学习兴趣,为今后的毕业论文撰写及工作实践打下坚实的基础。 三、结语 高分子化学课程教学改革是一项系统的工程,总结近几年来的教学实践,笔者认为,以人文本,转变观念,因材施教是探索高分子化学课程的有效途径,合理有效地利用多媒体,不断完善网络教学平台,逐步渗透英语教学是实践高分子化学课程教学的有效手段,而创新教学内容、加强互动教学,培养学生学习的主观能动性是搞好高分子化学教学的前提条件。我们将不断地继续深入研究与探索,使高分子化学的教学不断适应新形势发展的要求,为培养高分子领域优秀人才作出不懈努力。 高分子化学课程教学研究:高分子化学课程考试改革的几点思考 摘要:我们从高分子化学课程特点出发,结合学校的考试改革,提出除期末考试以外,结合课后作业、期中考试、课后专题调研报告等形式考核专业理论知识,通过分散考核的方式改变学生以往突击复习、突击考试的情况,让学生把工夫下在平时,通过考试内容的多变与考核方式的改革提高学生学习效果。 关键词:高分子化学;考试方法;考试改革 考试不仅是测定和检验学校教学质量最基本、最重要的方式,也是关系教学质量的重要环节。目前,国内工科高校各专业课程考试都存在着一个普遍的问题——考试偏重于理论内容的考核,而轻视学生解决实际问题能力的考查,考试形式集中单一,常常是“一纸考卷定成绩”。这种考试模式会导致学生平时不下工夫学习,考前突击复习,毕业后重理论、轻实践,综合素质下降而不能满足社会的需要。[1,2]因此,对传统的考试内容和形式进行改革,有意识地激发学生的创新意识、创新精神,加强学生科研能力的培养,调动学生学习的积极性和主动性的考试模式势在必行。结合学校的考试改革,针对本校高分子类专业的高分子化学课程考试的现状,提出如何通过课后作业、期中考试、期末考试相结合的形式考核专业理论知识,通过分散考核、课后专题调研报告等方式来考核学生解决实际问题能力,以分散期末考试的压力,有利于学生对所学知识的巩固和掌握,达到素质教育的目的。 一、高分子化学课程特点及考试现状 高分子化学课程是高分子材料以及相关专业的基础课程,是研究高分子的合成原理及其化学反应的一门科学。通过该课程的课堂教学及与课程配套的实验课程,使学生掌握高分子的基本概念、合成高分子化合物的基本原理、聚合方法的选择、控制聚合反应速度和分子量以及分子量分布的方法、高分子化学反应的特征等。该课程需要有机化学、物理化学等为基础,是后继的专业课程——聚合物制备工程基础、聚合物合成原理及工艺学等的必备课程。该课程在整个高分子科学知识体系中起到承前启后的作用,它的基础内容如缩聚反应、自由基聚合、共聚合反应、离子聚合、聚合反应实施方法、聚合物的化学变化等对本专业的其他基础课程——聚合物制备工程基础、聚合物合成原理及工艺学、高分子前沿、功能高分子等课程奠定理论基础。[3]由于高分子化学课程本身涉及物理化学、有机化学、化工原理等学科领域,且也是高分子类专业学生接触的第一门与专业相关的课程,课程内容又涉及大量化学反应,学生对此缺乏直观的认识,因此单一的讲授常常会使学生感觉非常枯燥而难于理解,进而缺乏学习兴趣,因此学生普遍感到此课程难学。针对以上问题,结合高分子化学课程省级精品课程建设,我们尝试进行了一系列教学方法的改革:采用在授课过程中提出一些与科研生产实际相关的问题,引导学生通过运用所学的授课内容相关知识予以解决,激发学生的学习兴趣,以此加深学生对授课内容的理解;采用多媒体给学生演示一些实验、工业生产过程;采用动画方式向学生展示相关原理,这样更生动、直观地将知识传授给学生,以达到较好的教学效果;对课后的习题分类处理,对难度较大的习题进行课间解答,对于一般难度的则课外解答。但根据多年的授课经验发现,仍有学生在期末面对考试时,还存在只死记硬背书本内容的现象和“临时突击”应付期末考试的现象。考试的目的是通过对课程教学效果的检测,帮助教师和学生发现课程教学中存在的问题,进而采取适当措施予以改进,不断提高教学质量。在科技飞速发展的新形势下,传统的考试已不能满足对学生知识掌握程度的评价要求。因此,有必要对考试制度、模式、内容和方法进行改革,使之更科学、合理,并能充分发挥其积极功能。于是,从我校高分子类专业的实际出发,我们提出对高分子化学课程考试进行改革,在课程考试中引入先进理念,注重平时考核,实施全学期分散式考试、动态考核的管理方式。过程中采用“全面性一体化”考试模式。 二、“全面性一体化”考试模式的总体思路及预期目标 改变专业基础课只重视理论教学、学生只是机械记忆专业理论课的弊端。通过考试改革使学生更加牢固地掌握本课程所学基础知识。除期末考试以外,还结合课后作业、期中考试、课后专题调研报告等形式考核专业理论知识,通过分散考核的方式改变学生以往死记硬背、“临时突击”的情况,让学生把工夫下在平时,通过考核方式的改变提高学生学习效果。 1.考核内容更全面、更综合。除全面考察学生对课程基础知识、基本理论和基本技能的把握外,在考核内容方面,加重对学生查阅资料能力、运用所学知识分析问题和解决问题综合能力的考核。以前的课程考试,主要注重考查学生对知识的接收和掌握情况,而往往忽视了对其分析、综合和运用的能力。考试范围一般局限于所用教材,考试重点常常在考前由任课教师划定,结果导致部分学生考前突击,“临时抱佛脚”,也使一部分学生产生了考试作弊等侥幸的想法,考试结果学生学习成绩优劣难分,不能真实反映学生的学习情况,学和不学一个样。这严重伤害了认真学习的学生的积极性,破坏了学校的考风和学风建设。因此,我们把考核内容的全面化作为考试改革的首要方面。 2.考试形式更丰富、题型更多样。考试形式的丰富化是促进目前教育思想转变的有效手段,高分子化学课程内容多,所涉及的知识面广,用简单的一张考卷,不论开卷、闭卷都不能检测出学生对课程知识的真实掌握水平。从新的教育理念出发,结合学校本科生创新实验计划的实施,我们采取了一系列灵活多样的有效形式,如开卷考试与科技小论文形式相结合的方式,口头报告与课堂讨论相结合,模拟操作式考试,等等。尽量避免使用过分偏重于对知识的知与不知的试题,使学生必须经历一个理解、分析、比较、综合过程才能得出答案。根据不同类型试题的特点,在兼顾内容的同时,进行合理搭配与组合,尽量减少名词解释、填空等客观题的比例,增加分析、解决实际问题类型的试题比例,最真实地检测出学生对知识的掌握与应用情况,最大限度地调动学生学习和思考的兴趣。另外,提供一部分选做题给学有余力的学生,以保证他们能充分地发挥与展示自己的才华。根据具体的考试内容和目标,灵活地选择与采用不同类型的试题,充分发挥其最佳测试点。在适当的阶段,进行科学而合理的考试,引导并敦促学生不断努力;通过考试结果的比较、评讲而调动学生的积极性、主动性,促进他们对知识的进一步掌握。完善试题库,推行与实施题库考试,实现教考分离。高分子化学试题库基本包括名词解释、选择、写反应式、简答、计算、论述等题型,可根据需要利用计算机随机抽取一套完整的试题,根据实际情况进行适当修改后形成试卷,评卷时可从计算机中输出相应的标准答案进行评分,再采取集体多人流水作业的形式评卷,以保证考试分数的公平性和准确性。