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随着社会的不断发展,科技的不断进步,人们越来越多重视小学数学文化教育的发展。数学文化的深奥以及强大的实用性使小学数学教育越来越受到社会的关注。数学不只是教学工具,更是培养学生理性思维的教学载体。要更加注重小学数学文化的教育,培养小学生的逻辑思维能力。
一、对小学数学文化教育的认识
数学是人类用其独有的理性的思想不断地对客观世界进行的高层次抽象的创造活动,所以,数学文化体现了人类的精神世界。因此,要求小学数学教师要注重对学生数学文化的培养,让学生领会到数学中所特有的数学思想、数学精神、数学学习方法以及数学的形成与发展。广泛地说,数学涉及生活中的方方面面,因此,加强对小学数学文化教育的实践是必要的。
二、小学数学文化教育的实践与认识
1.在小学课堂中渗透数学文化
生活中处处可见数学文化,数学文化对小学学生的教育发展有着深远的影响,要让学生从繁重的数学文化的教育中解脱出来,在生活中去发现数学的奥秘,培养学生对数学文化的学习兴趣,重视课堂数学文化的教育。在课堂教学中,数学教师不仅要教会学生认识数学、了解数学,还应该培养学生对小学数学的学习兴趣。
例如,在对数字的教学中,教师要在课前对数字进行整理,通过有趣的课件让学生了解数学,从中学到数学的相关知识,产生对数学的学习兴趣。
2.在小学课堂外延伸对数学文化的教育
作为小学数学教师,不应只局限于课堂上的教学方式,应发挥学生在课堂外对数学文化的感悟,帮助学生进行理性的文化思维。鼓励学生积极地参加丰富多彩的教学活动,有效地将数学文化融入小学数学教育的实践中去,培养学生的兴趣爱好,提高学生的数学成绩,提高学生理性思考的能力,从而增强学生的逻辑思维能力。
将图书馆视作工具的这一关于图书馆性质的定位,完全是由人的主观意识决定的,因而将图书馆定义为何,其就成为何。比如在期间,图书馆被当成“阶级斗争的工具”,而在当今社会又将图书馆说成是“文化权利”的工具。图书馆是完全掌握于人的意识控制之下的,随着社会发展,人们出于每一时期的不同需求与目的,就会对图书馆提出具有着工具性的要求,要求图书馆这一工具要随着人的需求意识发生应用性质的变化,如若不然,就需要进行改造或弃之。但是,如果人们一味的将超出图书馆本质所能承担的责任强加于其,不论出于何种目的都是对图书馆自身文化本质发挥的扼杀,根本无法实现图书馆长久的主动作为,与此同时,这也就阻碍了图书馆自身理论的构建。
2.工具论致使图书馆与文化相脱离
将图书馆作为文化的被动工具的这一认识,使图书馆在原则上就与文化相分离,文化本质也就脱离了图书馆,所以对于图书馆内在的人文情感就谈及不到起码的尊重,甚至一旦出现能够超越图书馆工具功能的工具,图书馆就会面临着被践踏与丢弃的命运。这就好比在人类社会的农业生产中,当收割机出现时镰刀等工具必将被成为时代的淘汰者。对于图书馆终将消亡的语言是基于对图书馆工具论这一认识,但是,随着消亡的不仅仅是工具层面,还有其自身内在的、没有被人挖掘与认可的文化本质之美。因而这种基于工具论下图书馆与文化相分离的认识,显然其预设是不成立的。
3.工具论认识下导致图书馆走向趋同
基于工具论认识下的图书馆在本质上是没有任何区别的,其优劣的区分主要是根据是否适用,而最佳适用的标准为达到预期信息传递效率的最大化。但事实上,古今中外的图书馆既存在着作为工具的相同性,也存在着作为文化本体的相异性。比如:我国古代的藏书楼并不像如今的图书馆一般,只是工具的一种存在形式,而是蕴藏着文化的内在本质,是一种人文精神的人高度体现,从而使其与传统文化与民族精神形成了相互依存的关系。如果只是将其视作为工具,那么如今复兴宁波天一阁等工程就没有实质意义了,因为他们并没有现代图书馆这一工具的性能强。
二、对图书馆文化本质的全面认识
图书馆是产生于特定文化环境之内的,并且归属于其所产生的文化,但事实上,图书馆在实现自身功能的过程中都呈现出了自我文化构建时对文化的选择。这一选择是主动的。所以图书馆不仅仅是一种工具,同时其也是文化存在的根本所在,图书馆是以自身的方式在影响着社会文化的发展以及人类文明的进程,所展现出的是文化建构上的能动性特征。第一,图书馆在文献收集上所体现出的是自身传递文化的一种态度,从根本上反映出图书馆这一社会产物在社会文化展现上以及在社会角色承担上的选择。虽然在收集文献的选择上受固于特定文化,但是收集文献的方式在实践的过程中就会主动形成文化构建,比如:汉武帝时期“大收编籍”,现在看来不仅是藏书建设,同时其也影响着社会文化发展的趋向,因此,图书馆文献收集工作已经参与到了社会文化的构建之中。第二,在文献整序方式上也体现出了图书馆的主观选择性,进而影响到了特定文化的定型。第三,在文献的利用上也体现出了很强的文化构建能力。比如在如何实现文献利用这一问题上,所体现出的是人们对于文化资源再分配时的价值判断。因此,图书馆在具体业务确定的行为中,直接影响到了人们对于文化的理解与接受,进而也参与到了社会文化的塑造与定型。
三、图书馆学研究的文化选择
1.重视图书馆活动中人的主体性研究
图书馆的形成是基于图书馆员与用户这两大主体。所以,这就需要重视图书馆收集、整理以及利用的具体工作过程,来研究这两大主体在文献活动中所展现出的有关文化主体以及个性特点。比如:文化被动产物视野下的知识组织,由于其所重视的为语言系统内部的组织规律,进而所形成的便是关于词汇、句法等形式上的理解,这就导致因忽略系统外部的制约因素使其在实际操作中举步维艰。事实上,知识组织需要以馆员与用户之间的互动关系、语境等为成立条件,这样才能进入内涵丰富的文献认知世界,从而才能形成“还原”研究。总而言之,只有将重视图书馆活动中人的主体性为基础,图书馆学研究才能够成为一种立足于文化本体的世界观。
2.重视图书馆活动中民族性的研究
将图书馆员与用户作为图书馆行为中的主体,并不代表个体不受社会历史环境的制约。所有主体都是特定社会或者历史语境下的主体,民族精神这一个体也如此,因此,重视民族的主体性不仅是重视个人主体性的必然深化,同时也是图书馆文化建构性特征的逻辑推导。不同民族的文化在表述、组织与认识等问题上都有着自身的个性,这就形成了不同文化的构建,进而所表现出的就是图书馆的民族性与多元化特征。但是,自清朝以后,我国的图书馆学日渐趋势与西方图书馆学,致使中国的图书馆学缺乏理论根基,进而逐渐发展成一种“无根”学术。
3.重视图书馆学研究成果与其他学科实现共享的研究
图书馆学科在整个学科界并没有突出的影响地位,相反因其长期吸收其他学科的理论研究成果,致使其自身的成果无法实现与其他学科的共享。图书馆学自身属于一种文化现象,也具备着文化构建的主观能动性,那么,图书馆学同样就具备了学科的自主性。也就是说,只要图书馆突破工具论的束缚,其就能成为自身功能发挥的主体,并掌握自身研究与发展的主动权,进而其研究的角度、视野以及研究成果等,必将能够为其他学科的研究提供强有力的理论支持,从而实现自身研究成果与其他学科的共享。
1.实验项目和实验任务的设计。这主要是强调在教学的准备阶段,教师要认真设计实验,实验项目的开展必须依据公安实践中刑事科学技术员所必须的技能进行,实验内容和任务要注重学生的自主学习能力的开发。实验要具有一定的难度,适合学生开展研究,但也不能让学生无法完成实验,应让大部分学生通过努力,可以完成规定的所有实验项目。实验的设计还要考虑到学生的兴趣,如果学生对所开展的实验有浓厚的兴趣,则可以保证实验的顺利开展,还可以为后续的实验教学带来便利。
2.注意在实验过程中的组织和引导。刑事科学技术的大部分实验是以小组形式进行的,小组合作是任务导向教学的基本组织形式。因此,在教学过程中,需要教师在对学生进行调查了解的基础上,本着互补、协调的原则,对学生进行分组、整合,组织学生合理分工,明确各自的任务。其次,在解决问题的心理方面,教师要引导学生勇于探索,敢于面对挫折、迎接挑战;在学习方法的指导方面,教师要负责引导学生与时俱进的对学习方案进行调整,随时根据计划实施过程中发生的状况进行微调;在学习价值方面,教师要引导学生感悟学习过程中的科学探究精神、社会责任感。
3.及时进行学习评价。学习评价可以及时帮助学生进行反思,发现学习过程中的不足,无论是对知识本身的学习、专业能力的培养,还是掌握学习方法,学会学习,都具有巨大的作用。学习评价形式的多样化,内容的可选性,也可使同学能够真正从评价中获得收获。
二、任务导向教学法的基本教学模式
应该说,任务导向教学法的教学模式是多种多样的,没有完全固定的,但从一般的教学规律出发,根据刑事科学技术实验课教学的特点,我们可以按以下的步骤实施:课前准备—下达任务—完成任务—作品展示—总结回顾和学生提问。
1.课前设计和准备。教师首先要对教学的内容进行充分的准备,根据教学内容设计若干任务,并要对学生的知识水平、兴趣爱好、学习能力、纪律情况、学生特点进行全面地了解。从已经设计好的众多任务中挑出适合教学对象的学习任务,根据任务准备教学课件、学生分组设计、教学设备、教学材料等;学生在任务导向教学法中,也需要做好相关的准备工作,包括相关知识的准备、协助教师分组、协助教师准备教学器材和材料等,学生参与准备工作,可以更有利于调动学生的学习积极性,优化学习过程。
2.布置实验任务。学生进行正式实验前,教师要把设计好的任务布置给学生,并讲解实验的内容、原理、具体任务。对于一些难度较大,学生不容易掌握的实验,教师要先演示实验的步骤和实验的方法,演示过程中,教师可以穿插提问,引起学生思考;也可以教师演示后,让个别学生再次演示实验过程,其他同学进行点评,学生通过观察,产生研究欲望。
3.指导学生进行实验。教师在引导学生基本掌握了完成实验任务的思路与方法后,根据学生情况对学生进行分组,指导学生完成教师下达的实验任务。学生实验过程中,教师要巡回指导,无论是取得好的实验结果的同学,还是实验有一定问题的,教师都要引导学生通过知识与实验的联系,对原理、方法融会贯通,使学生真正从实验中受益。
在高校数学教学互动中,推行人文教育工作改革,需要教师转变教学理念,倡导更加深入的素质教育模式的工作应用探究。倡导高校数学教学中的人文教育改革,在于加强高校数学教师自身的人文素养。并且要在高等数学活又校挖掘数学学科的统一之美。倡导在数学学科知识的学习活动中,深入把握数学理性的精神,强调考虑问题的全面性建设,并且显著增强学生的逻辑思维能力。
一、在高校数学教学中推行人文教育改革的重点
推行高等院校教学中人文教学模式改革,重点在于开发数学课程教学活动中学生的独立思考能力。在教学活动中,使用多媒体教学法,为学生提供充足的学习素材,然后给予充足的时间供学生独立思考,这样才能够挖掘数学人文教学中的理性思维价值。
在人文教学活动中,我们以函数、极限与连续的知识板块为例进行练习。鼓励学生使用综合和分析的思维方法来解决问题。在极限类问题的求解活动中,不断地探究极限的多种求解方法,让学生能够更加全面的思考问题。开展学生自主学习能力培养,需要教师以实用性知识教学为主,发展学生的高层及思维能力,在教学活动中以学生为主体、以问题为中心,培养有一定数学能力的学生。学生是数学学习的主体,教师应该加强引导,鼓励学生的探求研究活动开展。大学数学课程教学是教学活动中的重点,教师在教学活动中应该采用“小组式”教学方法来提高学生学习的自主能力。
二、高校数学教学中的人文教育教学模式建设的探究
(一)强调教学模式改革,提升学生独立思考能力
在教学活动中应用“X+1”的模式,强调在教学活动中将多节理论课与一类数学模型教学内容相结合,在板块化的教学活动中,引导学生更加深入地了解专题性系统化知识内容。引导学生自行成立建模讨论小组,并且对数学模型的作用进行分析,根据模型中不同数据的变化情况,进行对应值的设定。
在教学活动中,教师应该坚持以人为本的教学方针展开教学工作。其中,教师应该积极采用社交软件与学生进行深入沟通和广泛交流活动。向学生了解课程学习中的难点内容,并且重点对这部分内容进行讲解,从而帮助学生查漏补缺。在数学题连续性的考察中,学生可以通过小组讨论的方式,完成视频课程的探究版块内容,并且及时地处理与之对应的课后习题。学生应该更加熟练地掌握常考题型的解决思路,并且要在大量的习题训练中掌握解决极限、函数类型题目的一般性方法。
(二)强调理论联系实际,开展数学史专项学习
在数学教学的人文教学模式的建设活动中,教师应该对知识专题的历史发展背景进行介绍,为了激发学生的学习兴趣,可以采用创设具体情境的方式,让学生所学到的数学知识解决生活中的问题。
比如,使用数学方法进行海上航行期间,根据旗杆与灯塔的角度,进行船与岸上距离的计算,这种数学计算活动与实际相贴合,具有较强的实用性。在高等院校数学人文教育模式探究活动中,教师应该不断提高个人的人文素养,通过阅读大量数学大家生平事迹简介的方式,了解前辈克难奋进、锲而不舍攀登数学巅峰的艰辛之路。学生不仅能够在习题训练中强化个人的数学能力,还能够了解该项数学知识产生和发展的历史进展情况。鼓励学生开展更加深入的数学探究,可以组织学生进行数学史的学习。向学生介绍伟大的数学家的生平事迹,并且让学生在数学史的学习过程中,进行情境延伸,让学生简述专项知识板块对于推动社会发展和文化进步的作用。
(三)开展理性思维建设,培养集体探究意识
在数学课程人文教学活动中,强调理性思维的运用,能够有效地避免学生在思考问题中出现局限性。
我们以导数与微积分的知识联系分析为例进行分析,强化对于学生导数定义知识体系的考察工作,到学生充分理解导数的定义之后,再对学生微积分知识的理解水平进行开发。其中,强调对于导数与极限两个板块的结合考查,有利于发掘学生的理性思维价值。强调对于导数的性质考察,要求学生学会利用导数的基本性质来求极限值,从而解决更多复杂的问题。在教学活动中,可以邀请小组长作为学生代表进行课堂知识讲授,从而帮助学生在讲述和推理中养成更加缜密的逻辑思维。在小组讨论活动中,培养学生的集体学习意识,学生不仅能够互帮互助,还能够在集思广益的学习活动中实现思维观点的碰撞和交流。在课程导入阶段,教师应该为学生的集体讨论确立一个明确的合作目标,从而在指导合作的过程中提出有益的指导性建议,鼓励大家对一道难题从多个角度来考虑解答方案,从而提高学生的思维活性。
三、结束语
在数学学习过程中,采用分组的方式充分调动学生的参与意识,在“X+1”的模式中,强调将数学理论应用与生活中具体难题的解决中。这种情景的创设不仅能够使得学生耳目一新,还能够引发学生关注社会、关注数学发展产生浓厚的兴趣,很自然地把学生带入到自主探索的轨道中来。力求做到以理论知识促进对数学模型的理解和建立,以数学模型案例练习检验与巩固该阶段理论知识的掌握和应用。
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1.提升教师人文素养,是数学教学中人文素质教育的体现
数学作为人类文化组成部分,它不断追求最简单的最深层次的、超出人类感官所及的宇宙的根本,所有这些研究都是在极抽象的形式下进行的,这是一种化繁为简以求统一的过程。从这个角度说,数学教育是最能体现素质教育的思想。数学课程应帮助学生了解文明发展中数学所起的作用,逐步形成正确的数学观。
2.高中数学教育中影响教师人文素质教育的因素
2.1目前应试教育对高中数学教师人文素质教育的影响
大教育家韩愈说过:师者,传道解惑也。教师人文素养的提升对中学数学课堂教学起到积极的作用,形象思维结合逻辑思维,使数学教学更加生动有趣,更能激发学生学习兴趣。
数学教育主要包含对数学知识传授,对数学思维能力、应用能力的培养,以及对个体终身发展奠基的教育功能和培育功能。但遗憾的是,现实的数学教育偏离了其本功能,数学成为一种竞争优势,表现在数学教学上是大题量的传授和练习中将数学知识点牢固记忆,其指向只有一个―最终达到数学考试成绩的提高,忽视了数学教育中的其他功能。教师在课堂传授数学知识,学生以听的方式接受教师所讲授的数学内容,数学的教学过程就是单方面作为知识的传授者向学生传授数学知识,数学教师作为课堂的控制者,控制并监督学生的学习,学生作为知识的接受者,被动地接受教师传授的知识。教师和学生之间往往缺乏互动交流的过程和共同思考探究的过程。
2.2高中数学教育评价不够,教师人文素质偏低
在学生教育成效的评价体制上,功利性的泛滥是数学创新思维培养缺乏的重要原因。数学作为人类发展重要的基础学科,在各级各类考试中占有十分重要的地位。而对数学学习的评价,表现为对学生数学考试分数,并最终表现为升学率的高低,这种单一评价标准成为社会各界以及学生自身功利性评价标准的源头。目前,我国的高中数学教育评价在实践中表现出严重的理论与实践相脱离。如:评价学生的数学成绩在内容上基本上是一张考卷测试学生的解题技能。如果要去综合评价学生在学习过程中表现出的态度、情感、价值观、人文素养,很多教师自身人文素质影响对学生评价,中学数学教师应该有意识的培养自身的人文素养贯穿于数学教学活动中,培养学生的综合素质,做到德与专的结合,培养一代新人。
3.对高中数学教师应加强人文素质教育
3.1课堂互动,鼓励教师在教学中引导学生进行数学猜想
“学问”应该像学问本身一样成为教师教学的一个重要内容。可是,事实上教学生“学问”者并不多见。很多教师习惯于在课堂上自问问答,或问一些很简单的有固定答案的问题,这样的“问答”教学法是不利于学生创新和质疑精神培养的。为了使孩子具有全面的数学素质和人文素质,在数学教学中应将引导学生发问给以足够的重视。作为教师,如何恰当地介入学生的活动,尽可能少地干扰他们的思考和探索,给他们充分发表意见的机会和时间,这是课堂教学中文化氛围营造的一个重要标志。
3.2开展数学探究活动
中学数学教育由于十分强化学生的解题训练和计算能力的培养,以牺牲学生的时间和创造力为代价,使大部分学生对数学学习感到恐惧和疲惫。对于人的可持续发展来说,人文素养的培养比数理能力的培养更基础。因为人文素养是多方面能力的总支撑,这种支撑作用具体表现为理性的思维、宽容的心胸、健康的心态、良好的自我管理能力以及足够的合作意识等等。人文素养的缺乏直接影响了学生思维的广度与深度,以及对问题的洞察力和对事物发展的前瞻能力,而这些能力又是创造能力的重要内涵。因此,数学教师在教学中适当引导学生进行数学探究活动,让学生深入理解数学过程,从而增加对数学学习的兴趣,而不是被动地为了考试接受数学知识。
实验教材是采用"问题情境--建立模型--解释与应用"的基本模式进行叙述的。众所周知,数学的知识、思想、方法的建构必须经学生在实践活动中去充分地理解和发展,才是真正意义的学习。因此,教师必须创设更多的情境,为学生提供观察、操作、实践、理解的时空。而"问题是数学的生命"。教材通过一幅幅画面将所反映的问题情境编成简短的小故事,学生饶有兴趣,有如身临其景的感觉,利于他们积极主动地参员。例如"认识除法",是在大量的"分东西"(分苹果、萝卜、珠子、画片、花朵、糖果、小猫吃鱼、缝扣子等等)活动中充分理解"平均分"、"总数、份数、个数"、"平均分有剩余"等抽象的教学概念。许多活动都是儿童喜闻乐见的,容易激活课堂气氛,主动权返还给了学生,于是他们在乐中感染,在趣中观察,在悦中操作,在动中思考。时之长久,数学意识--这一数学学习中最重要的素质自然得到了培养,"提高公民的数学修养"是为实谈。概言之,教材的这一叙述模式,有利于课堂教学的改革非常"实用"。这里的"实用"是指数学来源于实际生活,为实际生活所用;同时也指比较实在,"适用"于教学。
二、丰富的教育内容,体现了生活数学,数学大众的素质教育思想。
数学作为文化的组成部分,渗透于生活各个方面,其知识和技能将成为人们不断发展,生存的"通行证",实验教材充分考虑到了这一点。充实了丰富的思想、方法、能力内容,尤其是突出强调学生思维品质的培养。例如:科学思维的有序性,数学思维的逻辑性,儿童思维的广阔性,问题解决的求异性等。如"100块糖果,平均分给8个小朋友,每人分得几块?剩下几块?"学生通过观察、操作、思考,得出的是千奇百怪的"分法"。于是,教者就必须是不在理性上重视结果,而着重于过程。不否定他们真实获得的"分法"的优劣,只让他们在充分感知,不断升华"分法"的"我要学习"中提高判断、分析、统计、表达等诸方面的能力,进而在认识其难度的基础上适进地引入除法概念。这对于学生概念的理解、数量关系的抽象起到了降低了坡度、有效推进的作用。同时也利于学生逐步形成良好的思维方式和运用数学的意识。
网络资源的丰富,助长了教师的惰性
现代信息技术使我们进入了全球化的信息时代,消除了距离的障碍,各种优质资源俯拾皆是,真正实现了资源共享,给教师备课提供了大量的背景资料,甚至优质的教学方案,但同时也使教师的惰性潜滋暗长。原先教师为了上好一节课,需要花相当多的时间去熟悉教材,设计教学方案,钻研教法,然后才落笔写成教案。备课本来应该是一个非常复杂又非常富有创造性的脑力劳动,教案设计的好坏直接关联到教师对教材的理解程度,关联到这堂课的成功与否。但如今,由于信息技术的高速发展,网络资源的丰富多彩,一些教师备课不是刻意去钻研教材,思考教法,而是把时间花在电脑搜索上,然后复制、粘贴、打印,粗粗看一遍,拿着下载的现成教案去上课,照搬照抄别人的研究成果,根本不考虑人家的教学思路方法是否适合本班的教学实际,更不必说自己对教材的独特感悟理解了;更有甚者,在学校进行教学“六认真”检查中,常常会发现同一备课组中的教师的教案几乎是拷贝不走样,甚至连教学反思都一样,还美其名曰“集体备课”。试想如此利用信息技术,怎能提高教师的教学水平,提高课堂教学效率,培养学生能力?
这种没有思考、不加选择的“拿来主义”直接导致教师惰性滋长,轻视教学研究,不愿花精力心思去研究教材,浮游于教材表面,根本没有自己对教材的情感、知识体验,只是当了别人的义务播音员;在课上照本宣科,完全忽视了学生的学习态度、情感、价值,浑浑噩噩地度过45分钟,自己也很难说清本节课的重点、难点,长此以往,很难达到对整个教材体系的整体把握,更不要说对教材的融会贯通、创造性的理解了。这样是绝然培养不出现代型高素质教师的,贯彻实施新课程理念也只能是一句空话。
“拿来主义”还明显表现在教师作业的布置上。网络资源广袤,各类试卷层出不穷,搞得教师眼花缭乱,看看这份合适,那份也不错,往往干脆一股脑儿都下载,都印发给学生做。此时的教师就像整天侍弄田地的农人,把学生当成他的自留地,总以为多翻翻泥土,多除除草,多施施肥,就有好收成一样,尽可能地加重学生的作业量,一天一份到一天几份,反正教师搞份试卷很容易,只要会下载就行了,也不用担心资源枯竭。就这样大量的机械性的练习,甚至是重复性的练习被教师不加选择如雪片般撒向学生,学生整天被埋在题海考试中,不得喘息,整个人成了一部做题的机器,完全湮没了少年活泼的天性。
大量的练习只是提高了学生的解题能力,是应试教学的产物,纯粹为了应付考试,无法提高学生其他方面的能力。但就目前的考试制度来看,这种题海战还是挺有效的,因此受到许多老师的青睐。尽管教育主管部门“要切实减轻学生繁重的课业负担”的口号喊了好些年,但冷眼看各学的教学,仍是我行我素,加上现代信息技术在学校的广泛普及,更为题海战大开方便之门,学生的学业负担不是减轻了,而是更重了。
其实教师可以在广泛选择的基础上,挑选最精彩的符合本班学生实际的内容,进行组合灵活运用,进行个性化教学;这样不仅对学生有益,更能体现教师掌控教材、领悟教材的能力,同时也能使教师自己从繁琐的事务中解放出来,何乐而不为呢?
多媒体课的滥用,弱化了教师的主导作用
《课程改革纲要》指出“充分发挥信息技术的优势,为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具。”《纲要》明确指出信息技术有极大的功能,但在教学中它只起着工具性的作用。而在我们的现实教学中,过分夸大信息技术的作用,奉行技术至上论的教师比比皆是。最典型的要算公开的各级教研活动了,只要有公开课展示,清一色的多媒体上课,似乎上课没有课件、不上多媒体课,就不足以体现新课程理念。于是乎,上课教师精心准备课件,图片丰富、画面绚丽,还加入了多种音响动画效果,往往整节课教师就是按部就班地点击鼠标,进入一个个教学环节,出示一幅幅图片,展示给学生看,甚至连板书、问题答案都以一张张幻灯的形式呈现出来,一节课中教师字斟句酌很少讲解,又惜墨如金,或根本不书写一个字,生怕被扣上“满堂灌、填鸭式”的帽子,学生就只能很配合地充当虔诚的看客,随教师摆弄。
这样的课,往往看教师预先是否准备充分,即课件做的是否完美,上课时是否能熟练点击而已。但偏偏这样的课能受到许多教师乃至专家的肯定,认为这是现代信息技术和学科教学的有机整合,信息量大,形象生动,能激发学生学习的热情。试想这样的课,完全按照教师一厢情愿的预设,课中毫无变化,拽着学生跟着图片走,充其量是向学生展示教师辛苦几天忙乎出来的精美图片而已,是属单方面的知识灌输,是另一种形式的满堂灌、填鸭式,哪有“自主、合作、探究”的理念体现?
一技术哲学研究的定位:建立一门马克思实践哲学的自然改造论
中外技术哲学研究大致经历了30年左右的系统努力,虽然成果颇丰,但作为一门学科仍未进入“常规科学”阶段,仍处于哲学研究的边缘,仍未产生明显的理论和实践价值。针对这种困境,为了适应当今技术时展的要求,为了促进技术哲学研究的繁荣,中外技术哲学家对技术哲学研究提出了许多有益的建议。譬如:SPT前主席皮特主张加强技术认识论研究,通过科学哲学之门融人哲学主流;拉普建议研究技术变革的动力学;伦克和罗波尔主张建立一门“跨学科的实用主义的技术哲学”;费雷建议,技术哲学应联合西方主流的哲学传统思考技术;伊德认为,技术哲学研究必须适应变化了的技术文化环境,反思当代技术世界的新问题;米切姆指出,必须努力思考我们作为其中一部分的元技术(meta—technology);杜尔宾则呼唤行动主义,呼吁技术哲学家走进行动主义的领域,加入到解决实际问题的行列中来;陈昌曙先生提出,技术哲学研究必须要有自己的学科特色、基础研究和应用。
这些建议凸显了两个“问题意识”。其一,技术哲学研究如何融人哲学主流;其二,技术哲学研究如何切近社会现实。这两个“问题意识”的确应是作为一门学科的技术哲学研究的“定向仪”,应是我们思考技术哲学研究如何定位的根本指针。
技术哲学研究要融人哲学主流,要切近社会现实,主要取决于它选择什么样的学科主题。技术哲学研究的学科主题是什么,在中外技术哲学界有很大的争论。笔者赞同这样一种观点:技术哲学是“哲学中的自然改造论”。从现代哲学的生活世界观视角看,技术解释有两个基本观点,即“技术是目的的手段”,“技术是人的行动”。这两个基本观点实质上是“一体的”。它们贯穿在雅斯贝尔斯关于技术的界定中,它们也正是海德格尔追问技术本质时首先“穿过的正确的东西”。技术是人的行动,具体地说,国内学者称:“技术就是设计、制造、调整、运作和监控人工过程或活动本身”。国外学者称:技术是“人们借助工具,为人类目的,给自然赋予形式的活动”;技术是“设计一实施”。说到底,“技术是做”,技术是属于自然改造的范畴,技术的问题是实践的问题。所以,技术哲学研究的学科主题本应该定位为“自然改造论”,即是研究“关于改造自然这个领域的一般规律”。
更重要的是,这样学科主题的定位,不仅使技术哲学研究在整个现代哲学体系中有鲜明的特色和突出的价值,而且也使它真正切近社会现实。一方面,马克思在现代哲学的起始处要求“哲学家不仅要研究如何认识世界,更重要的是要研究如何改造世界”。_18_马克思提出的这项现代哲学研究任务至今远未完成。可以说,要完成这项任务,就必须大力发展如此定位的技术哲学研究。而且由于在中外哲学史上,“自然改造”或“造物”的主题始终是缺失的,所以技术哲学研究如此定位就更有价值。另一方面,如马克思所说,改造自然的物质生产实践是人的第一个历史活动,也是人类社会最基本的、决定其它一切活动的实践活动。“这种活动、这种连续不断的感性劳动和创造、这种生产是整个现存感性世界的非常深刻的基础。”所以,以这种实践活动为研究对象的技术哲学必然能真正切近社会现实。
笔者不赞同,技术哲学研究应“以技术认识论为中心”的主张。这种观点的理论预设是,把技术化约为一种“知识体系”,把技术问题归之于认识问题,把技术哲学归结为“技术认识论”。这种观点,究其实质是那种“重视超然的理论思考,轻视实践活动”的哲学传统在今日技术哲学中的继续。如上所论,现在真正需要的是“自然改造论”。“自然改造论”,首要的是指向“自然改造”活动本身,研究其本质、要素、结构和形态,但并不排斥“技术认识论”。技术实践活动中需要知识,有独特的认识现象,技术认识论问题当然有必要研究,但它不足以构成技术哲学研究的中心。
研究“自然改造论”,应该从更好的哲学开始。在这里,“更好的哲学”就是马克思实践哲学。人们通常把马克思在哲学史上所实现的哲学革命称作“实践转向”。马克思实践哲学聚焦于“人的”“实践的”“感性的”“现实世界”,以实践活动作为其世界观的支撑点,从人的实践活动及其历史发展出发去寻求人类解放道路。比较不同的生活世界观,马克思实践哲学突出强调物质生活、实在的对象化活动之于生活世界的基础性,而其他现代哲学则都不同程度地把人的生活归结为日常生活或日常语言交往,都将物质生活、人的对象化活动排除于生活世界之外。所以,只有马克思实践哲学才有一个科学的实践观,才能为“自然改造论”研究提供全面的科学的理论框架。其实,由于其突出的“实践转向”,马克思实践哲学内在地包含了极其丰富的“自然改造论”思想。在这些思想的指导下,进行“自然改造论”研究,不仅能使技术哲学作为一个哲学学科得以成长,而且也会推进马克思实践哲学的发展。如陈昌曙先生所言,“离开自然改造论,实践唯物主义就会被架空。”
综上所述,技术哲学要融入现代哲学的主流必须定位于“马克思实践哲学的自然改造论”。事实上,当前欧美技术哲学的发展已经有走向这一定位的端倪。与经典技术哲学家相比,美国当代技术哲学家伯格曼、伊德和费恩伯格都更加走向现实的感性的生活世界。伯格曼发现当代生活中存在着“装置范式”(deviceparadigm),伊德揭示了技术制品与人的中介联系(relationsofmediation)、他性联系(alterityrelations)和背景联系(backgroundrelations)。两人都专注于日常生活,但都没有关注产生技术装置或技术制品的技术实践活动。比较而言,费恩伯格更关注技术实践领域,他的“工具化理论”(instrumentalizationtheory)就是描述技术制品成为社会的适用工具的实践过程。当前,这种向现实的感性的生活世界的回归,在欧美技术哲学界已发展成为一场“经验转向”运动。它主张,技术哲学研究必须立足于对技术“内部”的认识,“必须基于对技术实践本身的理解,即技术制品是如何被设计、开发和生产的。”目前,“技术哲学的经验转向”还是初步的,可以预见,其进一步的发展必将指向技术实践论本身,必将使技术实践论研究凸显出来。因为只有这样,技术哲学才能从“关注技术制品使用者阶段(theuserphase)转移到关注其设计、开发和生产阶段”,[]才能真正打开“全新的研究领域”。这也意味着,这场在欧美兴起的“技术哲学经验转向”只有彻底地走上“马克思实践哲学的自然改造论”之途,方能实现其目标。
二技术哲学研究的关键:技术创新哲学研究
一旦把技术哲学研究定位于“马克思实践哲学的自然改造论”,那么在技术哲学研究的众多主题中,技术创新哲学研究就显得特别关键和紧迫。它不再仅仅是属于“技术哲学的应用研究”或“技术方法论研究”领域,而是属于整个技术哲学研究的基础。可以说,没有深入的技术创新哲学研究,作为“马克思实践哲学的自然改造论”的技术哲学就难以真正确立。从建设“马克思实践哲学的自然改造论”的角度来看技术创新哲学研究的重要性突出表现在以下几点:
其一,从理论逻辑来看,技术创新是技术成为技术的实践过程,技术哲学研究只有牢牢抓住这一技术形成的实践过程,才能向技术“敞开”,揭示技术的内在本质。历史上通常认为,技术是发明家的创造,而创造本身是一种无结构、无过程的心理顿悟,似乎是“来无踪迹”、“带有魔幻色彩”。这种技术创造的“恩赐说”L29J已先行地限制了人们对“技术内部的认识。现在人们则认为,技术从构思到社会的实际应用是一个复杂的创造性的技术与社会相互建构的过程。其中,技术的、经济的、政治的、社会文化的和自然地理的诸多因素相互作用,最终产生与社会相适应的技术、与技术相适应的社会。这个技术产生的实践过程,这个技术成其所是的实践过程,被称之为“技术创新”。可见,“技术创新”概念本身就意含着使技术创造过程“祛魅”,使其“物质化”而纳入实践范畴的意思,已经内在地向“技术内部”的认识敞开。所以。只有研究技术创新,才可能切实知晓技术是什么,它何以可能、何以产生。实质上,德韶尔早就明确地指出了这一点他认为,技术哲学惟有研究技术创造活动,才能发现“技术是如何可能的”。他正确地指出:“为了遇见技术的本质,我们必须到新形式首次被创造的地方去寻找。大规模工业生产只是类似于诗和音乐作品的复制和再生产,而只有在艺术家的创造活动那里我们才更接近于诗和音乐的本质。技术的核心是发明。只可惜,他把技术创造活动主要归之于发明家的“内在的作出”(innerworkingout),而未能正确地把它视为物质性的社会实践活动。德韶尔这种原本正确的技术哲学研究思想,在后来的技术哲学研究中没有被实行。从整体上看,实际的技术哲学研究“最惊人的共同特征就是技术的外部化方法”。目前,在那些打算“认真对待技术”的哲学家那里,德韶尔的这个思想才逐渐成为技术哲学研究的一个根本性的指导思想。
其二,从历史实践来看,技术创新始终是人类社会发展的轴心,技术哲学研究只有牢牢抓住这一社会发展轴心,才能向现实社会“敞开”,指导和推动现实社会的发展。在古代,这个社会发展轴心是隐含着的,可以从史前各种先王从事创造的传说中窥其踪迹,如《易·系辞》讲中国先王伏羲作八卦、网罟,神农作耜耒,黄帝尧舜作舟楫、杵臼、弧矢等;在现代,这个社会发展轴心是显在的,种种事实显示,技术创新是现代企业和社会的活力之源,是经济发展、生产率增长和人民生活水平提高的基本驱动力。技术创新正作为第一生产力、第一竞争力、第一战斗力,成为世界各国企业家、政治家、军事家头等关切的主题。从历史深处看,从宏观上说,技术创新的体制化始于19世纪末,经过一个世纪的发展,技术创新已经发展成为当代社会物质生产实践的创造性本体,越来越成为解放和发展社会生产力的基础和标志。从微观上说,技术创新恰恰就是一个新的“制作社会”的形成过程。所以,研究技术创新,必将密切技术哲学研究与社会实际的联系,从而促进实际社会问题的解决和发展。如果不“下沉”到“技术创新”层面,则技术哲学研究就不可能实现其重在“改造世界”哲学旨趣。譬如,芒福德、马尔库塞、弗洛姆提出的技术人性化的思想,若要真正作用于现实社会的生活,则必须发展出相应的较为具体的人性化技术创新理论。
其三,从技术哲学自身发展看,技术哲学研究之所以分裂为工程的和人文的两个对立的流派,主要是因为各自偏执于一端:工程的技术哲学,以技术发明为主要研究对象,只关心纯粹技术是如何可能的,而忽视了技术与整个社会的复杂关系;人文的技术哲学,以技术的社会影响为主要研究对象,只关心从人文社会的角度评价技术,往往对技术持敌对态度,而忽视了对技术自身的全面认识。由前所述,技术创新是技术成其所是的技术一社会过程,技术哲学研究技术创新,既能向技术“敞开”,又能向社会“敞开”。由此,研究技术创新可以在工程的技术哲学与人文的技术哲学之间架起桥梁,实现两者的融通,从而为建立一种健全的、连贯的、一致的技术哲学奠定基础。譬如,基于马克思实践哲学,研究技术创新实践活动至少要包括“实践结构论”和“实践形态论”,而要研究这两方面的内容就必须把“工程的”和“人文的”研究视角结合起来,工程技术哲学视野中的“技术创新实践结构论”必须有人文的透视,而人文技术哲学视野中的“技术创新实践形态论”必须有工程的基础。
1.1学术博客的信息组织研究
目前,学者主要针对学术博客的信息组织模式、信息组织技术的应用等展开研究。郎洁华针对搜索引擎、学科信息门户、数字图书馆信息组织模式进行对比分析研究,采用问卷调查法对学术博客的信息组织现状进行调研,发现学术博客信息组织模式存在一些问题,主要表现在信息资源质量普遍不高、已有功能与服务存在操作不便等问题、功能与服务体系不够丰富和完善等;胡娟等指出目前学术博客存在分类类目设置不全、标签使用不规范、知识组织脱离语义环境等不足,将主题图技术应用于学术博客知识组织模型的构建,为学术博客知识组织提供有力的支持;吴丹等剖析了学术博客标注的作用,以图情领域为例,对中英文学术博客的社会标签与主题词表进行对比实验,显示社会标签与受控主题词的重合率不高,为实现学术博客标注的规范化需要编制规范词汇列表、建立标签推荐系统;汤亚芬等选择图情领域学术博客为研究对象,构建了图情博客领域本体,实现了对博客资源的语义描述和系统检索。学术博客是一种网络学术资源,其信息组织所要实现的规范标签、语义检索等尚没有实现,还需进一步的研究。
1.2学术博客知识交流研究
在网络环境下,知识交流是学术博客的首要目的,其具有相对开放性、“多对多”交互方式,这些特性在一定程度上弥补了传统知识交流方式的缺陷,甚至和传统知识交流方式相结合,共同为学术交流的发展做出巨大贡献。在学术博客知识交流研究中,学者主要针对知识交流过程与动机展开了大量的研究。学术博客用户间的交流是一种自发性的交流,是借助于网络时代新生的信息传递技术与其他博主进行的信息互动。谢佳琳、覃鹤以学术博客知识交流作为研究对象,阐述了学术博客知识交流的整体过程及其主要步骤,包括知识转移、知识共享和知识创新;王学东等通过关系维和结构维两个维度构建了学术博客知识交流网络,应用社会网络分析方法分析了学术博客的知识交流网络,并且通过收集科学网24位博主委员会成员的相关数据对此进行了验证。一直以来,用户知识交流的动机是学者关注的一个重要问题。甘春梅等以社会资本理论、社会交换理论和公共物品理论为理论基础,探讨了学术博客知识交流与共享行为的心理诱因;王伟军等以科学网博客社区为研究对象进行了实证研究,发现私欲、人际信任等显著影响用户的知识共享,这里的知识共享行为包括撰写、浏览、评论;而黄原原则主要分析了影响学者发文的动力因素和阻力因素,动力因素包括交流的需要、自我能力展现、个人知识管理和开放存取意识,阻力因素包括知识产权问题、科研考评因素和网络不稳定。用户参与学术博客主要是为了学术交流,除了和评论两种交流途径外,学术博客中的链接也不容忽视。链接类似于学术论文中的引文,Thelwall对此进行了类比,发现了4类链接动机:所有权、社会性、一般导航、无理由。学术博客促进了知识转移的实现。Zhao分析了博客中的知识分享网络和知识转移,讨论了学术博客中知识转移的实现,发现知识在学术博客中转移的可能性更大,学术博客的知识转移也存在一定的障碍,内容不规范、语言障碍等;胡昌平等认为学术博客的博主与知识接收者应该在双向沟通基础上实现知识的传递过程,有关部门应该加强对学术博客内容的规范;张玥等则以图书馆学、情报学领域博客为例,通过核心-边缘分析方法界定虚拟群落,描述群落结构,分析此群落中成员的彼此关系,认为基于话题的联系在节点的联系中是一种相对较弱的联系。虽然学者们逐渐趋于利用博客进行专业方面信息的交流,但国内外学者之间很少通过博客进行交流,国内与国外交流网络的密度也存在明显的差距。知识共享是知识管理的核心环节。刘枫探讨了学术博客知识共享的模式,从网络用户行为的角度分析了网络用户对知识共享的影响,得出网络用户的知识共享障碍,为以后构建基于学术博客的知识共享模式提供了理论基础,但还没有对知识共享模式进行实证研究。从现有研究可以看出,学者对学术博客知识交流、知识转移、知识共享关注较多,也取得了丰硕的成果,但目前还没有针对学术博客知识创新的研究,这为未来研究提供了重要的方向。
2个人知识管理在学术博客中的体现
2.1科学网博客
科学网博客社区是实施实名制的虚拟社会网络社区,博主身份主要是科研人员、高校教师、技术人员等高级知识分子,定期地在博客首页推荐关注较多的话题,是典型的跨学科学术共同体。
2.2学术博客中的个人知识模块
在学术博客中,用户个人知识管理是对博客平台的知识进行获取、存储、吸收、分享等处理过程,包括自身外化的知识和从博客平台获取的知识。在大众创造内容并彼此交互的学术博客中,用户处在一个多维的信息空间中,信息资源得到极大的丰富和补充,文字、图片、链接等信息繁冗复杂,信息迷航很容易发生。在科学网博客中,网民在注册为科学网用户时,需填写本人研究领域并进行实名制注册,博客服务提供商根据用户的学术名片对其进行聚类。
2.3学术博客用户的个人知识管理过程
学术博客用户的个人知识管理是指对自身所关注的知识在获取、吸收等方面进行管理。信息源的选择是个人知识管理的出发点,博客用户通常根据个人的研究领域、兴趣等进行信息源的选择和过滤。博客服务商为用户提供网站搜索,方便用户根据自身已有的知识结构、学习工作需求、兴趣爱好等自主地选择所需信息源。在科学网博客中,用户采用实名认证的方式注册,注册时需要写明自己的研究领域,形成自己的学术名片,博主之间可以相互建立好友关系,形成个人所选取的信息源。用户通过学术博客获取信息。博客属于用户交互式应用,学术博客是学术用户借助于博客平台生成的内容,网络用户可通过博文搜索、加为好友、学术名片等获取自身所需信息。学科分类、群组等功能为学术博客用户提供了更加广泛的搜索与获取信息的渠道。学术博客具有开放存取的特点,这恰好能满足网络用户的需求,对促进学术交流、资源共享和科学研究等具有重要意义。用户对所获取的信息进行组织。信息组织是为了使隐性知识显性化、显性知识隐性化而对知识客体进行收集、整理、分类、加工、揭示、控制等一系列组织化过程及其方法。在科学网博客中,有个人博客和机构博客两种类型,主要的信息组织方式是分组,用户通过对好友分组,使具有同一兴趣的好友或某领域的学习共同体聚合在一起,以划分信息动态。博主也可根据自己的兴趣爱好加入相应的群组。博客好友之间的信息交流。博客是一种社交类平台,交流互动是网络用户参与博客社区的决定性因素,也是博客社区赖于生存与发展的基础。在学术博客中,博主可用多种方式参与交流、分享知识,例如评论某条博文、发送消息给好友等,在交流沟通中强化与好友的联系,保持知识的传播效率。通过学术博客实现知识创新。网络用户个人知识管理的最终目标是为了实现自身的知识创新。知识创新可能来自于知识拥有者之间的交流互动、知识共享以及自身对所获取知识的内化、外化的循环过程。博客社区的多重功能为知识的循环提供强大的支持,知识拥有者可通过发文、分享等自愿、无偿贡献自己的知识,比如用户将所获取的知识分享到QQ空间、微博、微信等其他社交平台实现知识的再次分享,从而加快知识的流通;通过对同一博文展开评论而实现知识的交流互动,通过个人知识管理,基于自身的知识结构,对所获取的知识进行内化、加工,进而转化为个人所拥有的知识;最后,借助于博客平台,用户通过发文、讨论等形式将自己所拥有的知识外化为新的知识而被传播、共享。在这个循环过程中,知识贯穿于个人知识管理的始终,用户最终是为了实现知识的创新。在学术博客平台中,用户利用信息的过程正是个人知识管理的过程,包括信息源选择、信息获取、信息组织、信息交流、知识创新。反映了网络用户在科学网博客中的信息行为。
2.4学术博客用户个人知识管理的网络社交关系分析
学术博客为博客用户提供了全新的互动平台,用户间的知识共享是用户在知识交流的基础上进行的知识互动。邱均平采用了链接分析法和社会网络分析法,通过博主-好友互链的二模网络结构分析,发现基于好友链接的互动关系广泛存在,通过共链分析,发现好友群体中最具影响力的博主。在学术博客中,因博客知识是以用户为载体进行传播的,故对社交群体的管理是对其个人知识管理的一个重要方面。在科学网博客中,用户与信息是一个共同体,用户间的互动是一种信息机制,借助于学术博客平台得以有效运转。在个人知识管理过程中,用户要对所获取的信息进行管理,首先是对博客中的社交关系进行合理的管理。科学网博客用户知识互动主要通过加为好友、加入群组等功能来实现。加为好友是博客用户根据自己的兴趣爱好自发的行为,需要得到对方的审核通过才能发送消息。群组将具有共同研究领域或共同兴趣的博客用户聚集起来。博客注册用户之间通过成为好友实时地获取信息。科学网博客中,网民要想成为博客用户,需实名制注册,每个用户都拥有学术名片,一般来说,注册用户会根据其他用户的学术名片选择好友,比如情报学研究领域内的用户更倾向于关注本学科研究领域内的用户,即学术名片便于用户定位个人所需信息。加为好友是科学网博客中最直接、最便捷的社交方式,也是知识获取与传递最快速的手段,故有选择性地加好友、加群组是在网络社交过程中进行知识管理的非常有效的方法。在科学网博客平台中,注册用户均可信息,内容更新速度迅速,信息繁荣复杂,信息质量良莠不齐,因此,博客用户根据自己的需求和兴趣选择最值得学习、最需要了解、最值得借鉴的博客用户加为好友,对博客信息进行有意识地筛选和过滤,节约获取最有价值信息的成本。
基本物理常数是物理学中的一些普适常数,是人类在探索客观世界基本运动规律的过程中提出和确定的基本物理常量。这些常数与自然科学的各个分支有着密切的关系,在科学理论的提出和科学试验的发展中起着很重要的作用。基本物理常数包括牛顿引力常数G、真空中的光速C、普朗克常数h、基本电荷e、电子静止质量Me、阿伏伽德罗常数Na等。
物理学中许多新领域的开辟以及重大物理理论的创立,往往与相关基本物理常数的发现或准确测定密切相关。基本物理常数描绘和反映了物理世界的基本性质和特征,它们为不同领域的区分提供了定量的标准。基本物理常数的测定及其精度的不断提高,经历了漫长的历史时期,生动地反映了实验技术和测量方法的发展与更新,现在,许多基本物理常数的精度已达10-6量级,有的甚至达到10-8~10-10量级。本文限于篇幅,仅以光速C和普朗克常数h为例来说明。
光速是光波的传播速度,原与声波、水波等的传播速度类似,并不具有任何“特殊的”的地位。但细分析起来,光速也似乎确有一些特殊之处。其一是光速的数值非常大,远非其他各种波动速度所能比拟;其二是光波可以在真空中传播,而其他波动则离开了相应的弹性介质便不复存在,由此引来了关于以太(假想的弹性介质)的种种争论。
1865年麦克斯韦建立了电磁场方程组,证明了电磁波的存在,并推导出了电磁波的速度C等于电流的电磁单位与静电单位之比。1849年斐索用实验测出光在空气中的传播速度为C=3.14858×108米/秒。分属光学和电磁学的不相及的两个传播速度C电磁波与C光波之间出乎意料的惊人相符,使麦克斯韦立即意识到光波就是电磁波。于是,以C为桥梁把以前认为彼此无关的光学与电磁学统一了起来。同时,由于电磁波传播依赖的是电磁场的内在联系,无需任何弹性介质,使得“以太”的存在和不存在没有什么差别,不需要强加在它身上种种性质。至此,光速C的地位陡然升高。
麦克斯韦电磁场理论揭示了电磁场运动变化的规律,统一了光学与电磁学,开创了物理学的新时代。但同时它也提出了新的更深刻的问题:麦克斯韦方程组只适用于某个特殊的惯性系还是适用于一切惯性系。如果麦克斯韦方程组只适用于某个特殊的惯性系,则不仅违背相对性原理,且该惯性系就是牛顿的绝对空间,地球相对它运动将受到以太风的吹拂,然而试图探测其影响的Michelson-Mor1ey实验却得出了否定的结果。如果麦克斯韦方程组适用于一切惯性系,则根据伽利略变换得出的经典速度合成规律,在不同惯性系中的光速应不同,甚至会出现违背因果关系的超光速现象,也难以解释。总之,对于麦克斯韦电磁场理论,伽利略变换和相对性原理之间存在着不可调和的深刻矛盾。直至1905年Einstein以相对性原理和光速不变原理为前提,并借助洛伦兹变换方程建立起狭义相对论之后,这一切矛盾和困惑才最终得以解决。
由此可见,真空中的光速C从光波的速度上升为一切电磁波的传播速度之后,又进一步成为一切实际物体和信号速度的上限,并且在任何惯性系中C的取值都相同。C作为基本物理常数,提供了不可逾越的速度界限,从根本上否定了一切超距作用,成为相对论和新时空观的鲜明标志,同时又成为是否需要考虑相对论效应的定量判断标准。
1900年普朗克为解释黑体辐射,提出谐振子能量不连续的大胆假设。1905年Einstein为解释光电效应,把能量子假设推广到电磁波,提出“光量子”。1924年德布罗意通过粒子与波的对比,假设微观粒子也具有波动性,也就是波粒二象性,设其动量为p,则其德布洛依波长由下式绝定:pλ=h,这里h是一常量,叫普朗克常数,h几乎处处出现,它宣告物理学新的研究领域——量子物理学诞生了。
量子物理学的进展表明,普朗克常数h是量子物理学的重要常数,凡是涉及量子效应的一切物理量都与它有关,h不仅必然成为微观粒子运动特征的定量标准,而且成为划分量子物理与经典物理的定量界限(正如C是划分相对论与非相对论的定量界限一样)。如果物理体系具有作用量纲的物理量与h可相比拟,则该体系的行为必须在量子力学的框架内描述;反之,如果物理体系具有作用量纲的物理量远大于h,则经典物理学的规律就在足够的精确度对该体系有效。普朗克常数h的深刻含义和重要地位,使之得以跻身基本物理常数之列。
普朗克常数h的一个意外而有趣的含义在于,它是一个直接关系到宇宙存在形式的基本常数。宇宙中广泛存在着有形的物质与辐射,其间的能量交换(如物体发光或吸收光)遵从一条物理原理,即能量按自由度均分。如果不存在普朗克常数,即若h=0,则表明辐射与有形物质之间的能量交换可任意进行。由于辐射的自由度与频率的平方成正比,随着频率增高,辐射自由度在数量上是没有上限的。因此,辐射通过与有形物质的能量交换,将不断地从有形物质中吸取能量,最终导致有形物质的毁灭。于是,整个宇宙只剩下辐射,没有原子、分子,没有气体、液体、固体等,生命与人类当然无从谈及。幸而普朗克常数h不为零,辐射的能量是不连续的,存在着ε=hv的能量台阶,波长越短频率越高的辐射其能量台阶越高,在与有形物质的能量交换中越不起作用,相应的辐射自由度冻结,从而使有形物质与幅射的能量交换受到限制,两者才能达到平衡,我们这个宇宙才能以当今丰富多采的形式存在下去。
下面介绍一下近代精确测量C和h的方法。
测量真空中光速的精确方法是,直接测量激光的频率ν和真空波长λ,由两者乘积得出真空光C。1972年,通过测量甲烷谱线的频率与真空波长,得出真空中光速为c=299792458±1.2米/秒。1983年第17届国际计量大会规定新的米定义为:“米是1/299792458秒的时间间隔内光在真空中行程的长度。”由于光速是定义,不确定度为零,从此不再需要任何测量,结束了300多年精密测量C的历史。
h首先由普朗克给出,普朗克利用黑体辐射位移定律中的Wien常数b与k(Boltzmann常数)、C、h的关系,由b、k、C算出h,用实验方法测定h则始于Millikan,他利用光电效应的实验得出h,近代精确测定h的方法是利用Josephson效应,这是超导体的一种量子效应。
1900年,Thomson在总结以往几百年的物理学时指出:“在已经基本建成的科学大厦中,后辈物理学家似乎只要做一些零碎的修补工作就行了;但是,在物理学晴朗天空的远处,还有两朵令人不安的乌云。”这两朵乌云就是当时无法解释的黑体辐射和Michel-son—MOrley实验,正是它们引起了物理学的深刻变革,导致量子力学和相对论的诞生,与此同时出现了两个基本物理常数h和C。
参考文献
2010年,他隐瞒身份,利用麻省理工学院(MIT)的电子网络下载了Jstor数据库的大部分内容。Jstor是一家将学术期刊和论文数字化的非营利机构。他没有共享或出售这些资料,并于后来将其交还,但检察官仍然认真追究了那份宣言,对斯沃茨提出诈骗指控。
斯沃茨参与过诸多项目,包括新闻聚合工具Reddit和开放版权许可的“创作共用”(Creative Commons),深受喜爱和敬仰。但他对学术研究和出版的分析却存在着错误的理解。
斯沃茨倡导的学术研究免费访问体系可为公众带来福利。在这样的体系下,任何人均可以阅读、分析并借鉴私人和政府资助的研究成果。然而,仍有人要为此买单,麻省理工学院和牛津(Oxford)等大学付出的成本将不降反升。
现有体系下,专业资料图书馆为使用在线数据库每年支付高达5万美元。该体系的批评者将高昂的成本归咎于里德?爱思维尔和Springer等公司的暴利行为。活动家、《卫报》(Guardian)作家乔治蒙比奥特(George Monbiot)将其称为“纯粹的食利资本主义”(rentier capitalism),认为人们应当“抛弃这些寄生虫般的大地主,解放本应属于我们的研究成果。”
与之相关的一种观点是,出版成本已随着纸质印刷向数字化的转变而显著下降。2012年第一季度,里德?爱思维尔旗下的科学出版分部爱思维尔(Elsevier)营收9.78亿英镑,盈利3.52亿英镑——营业利润率为36%。赶走资本家,通过公共渠道发表学术成果,一定能大幅减少成本吗?
也许吧。爱思维尔确实需要更多的竞争。它的收费结构不透明,学者们争相在它出版的期刊上。爱思维尔拥有沃伦?巴菲特(Warren Buffett)所称的“护城河”——一个从业130年、占有20%市场份额的企业是难以撼动的。
但这种优势不是偷来的。20世纪60年代和70年代以来,研究型大学为了节省资金,将规模不大但成本高昂的出版业务外包,造就了爱思维尔的优势。爱思维尔雇佣7000名编辑,管理着约50万名(无偿)同行评议专家组成的网络,每年出版30万篇新论文,并运营着100TB的数据库。
印刷只占学术出版成本的一小部分。大部分成本集中在编辑、审核投稿(其中三分之二被退稿)和管理数据的费力工作上。开放访问的出版商也要付出类似的成本,例如爱思维尔的竞争对手、位于旧金山的公共科学图书馆(Plos)。
英国研究信息网络(Research Information Network)的一项独立研究发现,从印刷到数字的转变可为全球节省10亿英镑——值得提倡,但它仅占全部成本的12%。将私人公司剔除出去或许能节省更多成本,但同样也可能降低效率。
不论如何,成本仍然高昂。行业中90%的企业实行订阅制——正是斯沃茨恨之入骨的那种模式。另外10%的企业实行开放访问,研究人员(或是研究赞助方)向期刊支付每篇论文1000至5000美元不等的发表费用,以弥补出版成本。之后任何人均可免费阅读。
开放访问很有吸引力,并且得到了美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)和英国惠康基金会(Wellcome Trust)等研究基金和英国政府的支持。惠康基金会认为,如果每年投入7亿英镑的研究经费,却不为推广研究成果额外花费1000万英镑,是没有意义的。
目前,研究成果的主要读者是学者,他们大多能够通过图书馆访问论文。不过,拓宽读者群可能拥有巨大的好处——开放访问的科学期刊《Plos One》便是有趣资料的宝库。
所以说,开放访问主要是将账单转移了。英国研究信息网络估计,如果90%的市场采用开放访问,总成本将降低5.6亿英镑,但大学的支出将增加。英国的图书馆订阅费用将省下1.28亿英镑,但要支付2.13亿英镑的发表费用,因为英国大学发表的研究数量很高。