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1.1什么是问题
对现实问题的观察我们会发现,大凡问题可分为两类:第一是有现成答案(相对于已知者),第二是没有现成答案的。从教学角度看主要研究第一类问题。若对第一类问题再做划分,又可将问题分为事实性问题和思考性问题。问题教学法中的问题不是指“事实性问题”,而是指“思考性问题”,否则问题限于“事实性问题”,那么让学生回答的只是是与否,涉及到不确定信息,难以引起学生思维的活动,且这样的问题教学将会成为简单的或形式上的问答式教学。
1.2如何创设问题
随着时代进步,人们对自然、社会和自身的认识不断深化,各门科学各个学科所研究的对象,总是在不断深化和扩大,由不知到知,由知之甚少到知之较多,在这一过程中总是伴随问题的提出与解决。因此创设或提出问题是研究任何一门学科首先遇到的。从教学角度看,多半面对有现成答案的问题,而不是漫无边际的问题,即有一定的限制性。
1.3如何解决问题
当问题较明确提出后,教师估计学生已具备解决此问题的背景知识或信息时,要留有时间,由学生独立尝试着“发现”解决问题的各种方法,调动学生思维活动,进行发散性思维,并由他们逐一进行论证。教师在学生解决问题的过程中充当助手和组织者,力争在教师的组织引导下,由学生去“发现”解决问题的原则、方法、方案、程序及其利弊优劣,并最终得出正确结论。
2问题教学法的运用
2.1加工提炼教材,创设问题情境
一般来说,教科书是按照某一学科的内在逻辑体系编写的,其中事实性问题与思考性问题同时交错在一起,使得问题的逻辑性不太鲜明。所以,加工提炼教材,做到将此两类问题分开(相对而言),以思考性问题为主线,也是创设问题的原材料。以思考性问题为讲课主线,往往不是教科书里现成的东西,需要教师进行提炼加工,并需要做恰当的表述,它构成了讲课的主线。
2.2提供必要的背景知识,让学生占有资料
事实性问题是讲课过程的辅助线,是学生解决思考性问题的必要知识或信息,有必要做清楚讲述和交待。当然这种讲述和交待并非机械性的和集中性的,而是服务于问题的提出和问题的解决,是贯穿于问题解决之中的,是教师引导和启发思维的重要手段。
2.3激发学生思维,多方寻求答案
这一过程应以学生为主,由他们通过已有知识对未知的问题进行合理推理、猜测,做到广开思路,畅所欲言。不要给他们以任何的限定,让思路尽可能发散开来。教师辅之以必要的归纳分类,以形成条理清晰的解决问题的方案或办法。如果学生因缺乏背景知识使解决问题“卡壳”,可及时给予必要帮助。
2.4评价方案,归纳总结,提出结论
在学生的发散性思维中,可能提出对问题的多种解决方案,这些方案可能是停留在理想层次,要回到现实中,找出最好或次优的现实解决方案。这一过程的思维表现为集中性思维。考虑到现实中的各种约束条件,从而得到较满意或可接受的方案。教师要对各种方案的利弊得失做出正确的评价。
3运用“问题教学法”中应注意的几个问题
3.1吃透教材,设计好问题
设计问题情境的好坏是问题教学法能否取得成功的关键,创设的问题应具有思考性、情境性和适当性。问题表述比较清楚易懂,具有一定思维空间,问题难度适当。吃透教材是指对教材做二次加工,不能完全按章节顺序。围绕某一问题可作一些顺序的变动,以问题为中心安排讲授内容。
3.2精确讲解,提供必要信息
对于某些问题的解决,不是学生思维力达不到,而是学生占有的资料信息不够。而且此类问题属于事实信息类问题,表现为“是什么”,可以精确讲授传达给学生,为学生深入思考做好准备。由此看来,问题教学法不等于每一节课都能较好地运用,因为在提供必要信息的事实性问题的课中难以展现问题教学法的风采,而只能作为问题教学法的一个必经的阶段,且是必不可少的阶段。
3.3留有充分时间,让学生推测发散,并见机做恰当引导
当问题提出之后,学生有一思考过程,应留空隙,教师不能急于回答。此外,在学生发散思维过程有“偏向”或卡壳沉闷时,要及时给予必要的引导。
3.4做好评价,归纳总结,得出结论
六、要培养学生“三会”。
关键词:讨论,“思维参与”,自主、探究、合作学习,“跳一跳,能摘到”,“三会”,两极分化。
《标准》基本理念第一条中用比以前更为明确的语言提出:“使数学教育面向全体学生,实现——人人学有价值的数学;人人都能获得必需的数学;不同学生在数学上得到不同的发展。”,同时新课程标准中的“基本理念”中指出:“教师应……帮助学生在自主探究和合作交流的过程中真正理解和掌握基本的数学知识与技能、数学思想和方法,获得广泛的数学活动的经验。”为了实现学生能生动活泼的学习,能充分的展示自己,能在思辨中去探求新知,课堂讨论便成了教学中实现这一理念的主要方法之一。
新课程实验已经3年有余,对课改实验,广大实验区的教师投入了满腔热情,付出了艰辛劳动。新课程给实验区教学带来了新气象,教师的教育观念、教学方式以及学生的学习方式都发生了可喜变化。但是,随着新课程实验的深入,一些深层次的问题也随之出现,比如当前,课堂讨论主要存在讨论小组的设置比较随意,讨论时机把握的不够好,讨论方法不科学以及讨论氛围没形成等问题,从而导致课堂讨论表面上看热热闹闹,实际上没有任何效果。那么,怎样才能让学生既能动得了,又能动得好?才能达到讨论的最佳效果呢?本人结合我教学实际来谈谈体会!以便同各位同人共享。
一、讨论小组的建立要合理
以往的讨论一般按原先的座位同桌讨论,或者是前后排的学生讨论,这样可能导致有的小组学习力量强,有的小组学习力量弱的局面,针对这种情况,教师应根据学生的学习成绩,学习习惯、性格、兴趣、需要等因素加以分组,分组时不仅要重视学生智力因素的发展,而且要重视学生非智力因素的培养。每组各个层面的学生都应兼顾,这样才能取长补短,同时教师可设计不同层次的问题让学生讨论,使每个学生生动活泼的、主动的发展。
二、调动学生的“思维参与”
新课程倡导的自主学习、合作学习、探究性学习,都是以学生的积极参与为前提,没有学生的积极参与,就不可能有自主、探究、合作学习。实践证明,学生参与课堂教学的积极性,参与的深度与广度,直接影响着课堂教学的效果。正如有的专家所说,“没有学生的主动参与,就没有成功的课堂教学”。
为此,应当创设情景,巧妙地提出问题,引发学生心理上的认知冲突,使学生处于一种“心求通而未得,口欲言而弗能”的状态。同时,教师要放权给学生,给他们想、做、说的机会,让他们讨论、质疑、交流,围绕某一个问题展开辩论。教师应当给学生时间和权利,让学生充分进行思考,给学生充分表达自己思维的机会,让学生放开说,并且让尽可能多的学生说。条件具备了,学生自然就会兴奋,参与的积极性就会高起来,参与度也会大大提高。只有积极、主动、兴奋地参与学习过程,个体才能得到发展。
三、讨论的时机要恰当
对问题的讨论应把握时机,过早学生的认知水平没有达到最近发展区,学生找不到解决问题的切入点,白白地浪费时间而一无所获。过迟学生对问题已基本弄懂,讨论的意义不大。教师还应设计多层次的问题满足各层面学生的多元需要,把握好学生思维的,及时提出问题让学生讨论,以激发学生思维的火花。此外,讨论时应把握“跳一跳,能摘到”的原则,在讨论的效果上做文章。
四、讨论的方法要科学
常见教师把题一呈现,便马上让学生讨论,讨论了两三分钟,教师便草草收场,只留于表面形式,没有注重效果。教师不能由于时间关系,相互交流未充分展开就终结,应给学生提供自主探究、合作交流的广大空间。在教学实验中,我曾经把班上的学生分成三组,第一组对问题直接讨论,第二组独立思考,第三组先独立思考然后讨论,经过多次实验结果发现:第三组学习效果最好,第一组效果最差。第一组的学生容易注意到别人的意见,思维活动受到了束缚,容易得出一些倾向性的结论;第三组表现在它的“预热效应”上,学生有各自不同的思维活动,出现了多种解决问题的途径,有利于学生积思广益的学习。第三组的学生无论是在解决问题的途径上、质量上都优于其它两组。可见,讨论的方法很值得推敲。
五、讨论的氛围要和谐
讨论应营造一种氛围,使每位学生不用担心自己的意见被批评,而是坚信自己的观点是受欢迎的,小组中的成员不是批评别人的意见,而是倾听、补充、完善所提出的问题解决方案,教师应鼓励学生大胆发表自己的观点、观点即使错了,在教师的指引下学生才能真正明白问题的关键所在。只有这样,学生讨论起来,才心无疑虑,才能互相启发,取长补短,不同层次的学生才能各有发展。
六、要培养学生“三会”
有的老师将小组合作理解为小组讨论。我们经常可以看到这样的教学场面:讨论时,学生各说各的,有的学生不善于独立思考,不善于互相配合,不善于尊重别人的意见,也不善于做必要的妥协。学生讨论后,教师依次听取汇报,汇报完毕,活动便宣告结束。
经济学方法论及其争论从来都是经济学领域不可避免的主题。该主题也引起国内学者的极大兴趣并进行了深刻的研究。本文在其文献基础上以四个层层递进的问题来统领方法论的发展逻辑,从而为解释西方经济学的理论发展及其方法论提供了清晰而完整的框架。
关键词
观察-归纳逻辑;假说-演绎逻辑;证实与证伪;解释性理论;逻辑批判
一、国内文献及其缺陷
国内学者对西方经济学方法论进行了深刻的探讨。
黄少安(1994)认为经济学方法论的三个层次为:经济学的哲学基础或哲学意义上的经济学方法;经济学的思维原理或方法;经济学的技术方法。在逻辑主义和证伪主义上,张斌(1998)指出西方经济学方法论的经验主义哲学基础和方法论特征。蔡仲(1998)对证伪主义在经济学方法论中的起因及其发展的历史线索进行了探讨。韩永进(1999)对波普的证伪主义及其对二十世纪经济学方法论的影响进行了阐述和评价。桂起权(1999)认为科学研究纲领方法论是评价经济学理论的一种可以通用的概念框架,并对马克思经济学和西方主流经济学的研究纲领进行了比较分析,并(2002)扼要的阐述了西方经济学方法论的基本脉络和当代西方经济学方法论中若干代表性成果。在个人主义与整体主义方法论上,林岗、刘元春(2001)对马克思制度整体主义与新制度经济学制度个体主义进行了比较分析,认为制度个人主义将陷入“人与社会相互决定、无限倒推”的二律背反的困境之中,汪浩瀚(2002)则认为个人主义与整体主义方法论将出现整合的趋势。在方法论发展问题上,郭箭(2001)指出新古典经济学和进化经济学在经济理性、多样性以及时间和过程等问题上的差异。杨燕青、吴佳(1998)认为新制度经济学仍在新古典的分析框架内。汪浩瀚(2001)认为主流经济学的演进正出现方法论、范式转换;为宏观经济学寻求微观基础;为微观经济学构建宏观基础;非主流经济理论不断融入主流;基本假设宽泛化等特征。付耀(2002)将科学方法伦的发展划分为四阶段:前实证主义;实证主义;证伪主义;历史主义,并认为历史主义方法论将取代逻辑主义方法论成为经济学方法论的未来发展方向。
然而上述文献集中于西方方法论中的若干科学哲学问题而没有给出一个清晰的分析逻辑或完整的解释框架,从而给人以一种只见树木不见森林的感觉。
本文认为,关于理论的方法论必须回答下述四个构成递进关系的问题:1.理论是如何形成的;2.什么样的理论是正确的理论;3.什么样的理论是有效的理论;4.理论是如何发展的。上述四个问题的递进逻辑如下:理论是如何形成的?形成的理论是否正确?如果理论正确,那么理论是否有效?理论又是如何发展的?前三个问题关乎理论本身的科学性,第四个问题则关乎理论的发展问题。本文将遵循上述逻辑展开对理论方法论的论述。我们发现,上述逻辑为我们评价西方主流经济学的发展状况及其方法论问题提供了清晰而完整的分析框架。
二、理论本身的科学性及其发展
(一)理论是如何形成的
显然,我们需要理论来对事件之间的因果关系进行解释。然而紧随而来的问题是理论是如何形成的?或者说,我们是如何获得理论的?
1.观察-归纳逻辑及其缺陷
按照经验主义认识论,理论的发现和形成来自于对经验的观察与实验并进行归纳。穆勒(J.S.Mill)在《逻辑、推理和归纳体系》一书中对归纳逻辑作了系统的阐述。然而,休莫(Hume)指出观察-归纳逻辑所隐含的一个难题:即单纯由过去的经验推断未来在逻辑上是否可行。没有什么正确的逻辑论证容许我们确认“那些我们不曾经验过的事例类似我们经验过的事例。”因此,“即使观察到对象时常或经常连结之后,我们也没有理由对我们不曾经验对的对象作出任何推论”。波普(KarlPopper)继休谟之后重新提出归纳逻辑的缺陷。“理论,至少是一些基本的理论或期望,总是首先出现的,它们总是先于观察。”如果我们一直往前追溯,可以追溯到越来越原始的理论和神话,“这里并没有无穷倒退的危险。”最后我们将找到无意识的、天生的期望。波普认为人生来就有期望,就有“知识”,其中最重要的就是找到规则性。波普由此反对休莫将人类因为类似现象在经验中多次重复而产生的认为类似事件今后还会发生的习惯、联想和信念作为归纳法则的心理学解释,波普声称,科学发现的方法不是归纳法,而是试探错误的方法,即“猜想和反驳的方法”或“演绎检验的方法”。
2.演绎逻辑的心理学基础
然而波普对理论发展的回答是有缺陷的,人们生来可以有期望或需要,但期望和需要与知识却是完全不同的概念,心理学或遗传学先天所给予人们的并不是知识,而是人类头脑的记忆和思维功能,人类根据大脑记忆的信息进行逻辑推理,即演绎推理,演绎推理是人们思考因果关系问题的唯一方式。归纳推理正是来自于人类头脑的演绎推理能力,由此,归纳逻辑只是演绎逻辑的反面,或者更进一步说,归纳是一种演绎。
一旦我们将人类的演绎逻辑思维能力作为观察和归纳推理的前提,观察与归纳便不再仅仅是对事物属性的“客观”描述。观察总是以逻辑演绎推理能力为基础,这种演绎推理能力包括,对观察的事物要问一个为什么,即寻求因果关系的答案,这一点是与目的性相联系的,另一方面是,演绎推理使人们能够从观察中推论出因果关系的结论,并根据演绎推理使用已有的知识或理论。这样,演绎逻辑成为归纳逻辑的前提,演绎推理成为问题的来源从而成为理论的源泉,而归纳推理仅仅是演绎推理的一个环节。当我们将逻辑演绎推理作为人类思考因果关系的唯一思维方式时,我们也将不得不放弃理论形成的观察-归纳逻辑,转而寻求基于人类生理和心理的、与人类演绎推理思维方式相一致的假说-演绎模型(Hypothetica-deductiveModel)。
3.假说-演绎模型
观察-归纳逻辑由于上述无法解释的难题而被逻辑实证主义所倡导的“假说-演绎模型”所代替。逻辑实证主义包括6项主要原理:1.科学论题的一致性;2.理论结构的有前提演绎模式,所有的学科都使用理论,这些理论可能被正式表达为公理、有前提的理论结构;3.间接验证原理:并非所有的判断都具有经验主义的解释,特别是包括概念的判断。但这些判断并非便是被认为“缺乏认识意义”的,在其所嵌入的理论被证实时,这些判断也便被证实从而间接的获得了认识意义;4.内涵实证原理(确认主义):作为理论判断的原则,理论是可证实的,则是科学的,从而是可接受的,可接受的程度取决于可验证性的程度。若经验主义的标准不适用,则采用非经验主义的评价标准如简洁、优美;5.演绎列线逻辑和归纳或然性涵盖科学科学解释定律:所有的学科解释必须采用演绎形式来表达;6.对称命题:科学解释和科学预言在逻辑推理结构上是相同的,唯一的差别是临时性:科学解释所描述的是已经发生的事情,是事后概念;而科学预言则是事后概念,事情尚未发生。在亨普尔和奥本海姆(1965)看来,这种对理论的逻辑结构的公理化的表述被称作“假说-演绎模型”,用以表明事件之间的因果关系从而做出预言。
逻辑实证主义者将公认的作为理论结构的三段论演绎推理的前提假设解释为一种假说从而避免休莫难题,并通过上述间接验证原理得以证实。这样,假说-演绎模型重新获得了经验论的基础,理论演绎前提来自于由经验观察和对这些经验观察的不完全归纳所获得的假说。
(二)什么样的理论是正确的理论
然而我们如何判断我们所得到的理论是正确的理性呢?在穆勒看来,理论本身只要是从真实的假设前提出发进行逻辑推理得出,那么理论本身在任何场合都是正确的。凯尔恩斯(JohnElliotCairnes)认为,要否定经济原则,必须要么否定其演绎的前提假设,要么否定理论本身的逻辑推理过程,但无论何时都不应将被否定的预言作为抛弃某项经济理论的理由。
按照上文的逻辑,要判断理论是否正确,我们只需要通过逻辑实证来判断该理论在从假设前提到逻辑推论过程中是否保持逻辑一致性。关键在于,我们必须对理论的逻辑正确性与经验有效性作出区分,在讨论理论的逻辑正确性时,我们既肯定凯尔恩斯将否定理论本身的逻辑推理过程作为否定理论的理由,又不同意他将否定前提假设作为否定理论的原因,事实上,我们在某种程度上默认弗里德曼(MiltonFriedman)的“假设无关论(Irrelevance-of-assumptionsThesis)”。只有在涉及理论的经验有效性时,我们才对理论演绎前提假设的合理性或科学性进行判断。
如果理论不能保持逻辑一致性,那么我们称该理论存在逻辑悖论。然而理论是否都存在逻辑悖论呢?罗素所说的逻辑悖论的普遍性只是一种可能性,虽然我们不可能找到一个最终的公理,但只要在理论演绎推理过程中将研究对象严格限定在假设范围之内,对概念的应用也严格限定在所定义的内涵和外延范围之中,那么我们将可以避免逻辑上的矛盾。一旦我们超出了定义所允许的假设和概念范围,逻辑悖论就会出现。而一旦我们发现理论本身存在逻辑不一致或逻辑错误,那么就可以断言,理论本身肯定是错了。我们将这种通过寻找理论本身的逻辑错误来否定理论的方法称为逻辑批判。在这里,我们仍然没有涉及理论的有效性或经验的证实和证伪。
(三)什么样的理论是有效的理论
如果形成的理论在逻辑上是正确的,那么我们再考证理论是否有效。在这里,理论的正确性是指通过逻辑实证判断理论在形式逻辑上的一致性,而理论的有效性则指通过经验检验即证实和证伪来判断理论与其现实解释和未来预测是否一致,从而二者事实上是两个不同的命题。
1.原理论对证实与证伪的拒绝
然而,如果经验能够支持理论,我们是否便认为理论是有效的,或理论被证实呢?而如果经验不支持理论,我们是否便认为理论是无效的,或理论被证伪?证实的逻辑由于休莫难题而难以成立。波普证伪主义采用了休莫的非对称性论断进一步对归纳逻辑进行批判:如果A为真,则B为真;B假,则A假;因此,不存在证实的逻辑,而仅仅存在证伪的逻辑。波普由此对逻辑实证主义的证实原则进行否定:“应作为分界标准的不是可证实性,而是可证伪性,···一个经验的科学体系必须可能被经验反驳。”弗里德曼在《实证经济学方法论》也以充满波普主义色彩的文字写到:“事实证据从来不能‘证明’一个假说的正确性;它只能证明假说的不正确性。”
然而波普证伪主义(Falsificationism)本身由于理论的假说-演绎逻辑结构而存在逻辑缺陷。“杜海姆认为没有哪一个个别科学假说可以对之进行结论性的证伪,因为我们总是检验全部前提,特定的假说是和辅助的论证连结在一起的,因此我们永远不能肯定我们所证实的或拒绝的是假说本身。这样,任何假说都能够不顾反对的证据存在下来。”。这即是著名的杜海姆不可驳斥性论题(DuhemCsirrefutabilityThesis)。波普意识到了证伪主义方法的这种困难,他写道:“从事实方面看,永远也不能得出对一个理论的结论性的反驳;因为人们总是有可能说实验的结果是不可靠的,或者断言在实验结果和理论之间存在的差异仅仅是表面的,这些差异随着我们理解的进展而消失”。波普朴素证伪主义陷入尴尬局面:既不能构成证伪的逻辑,也不能构成证实的逻辑。
2.解释性理论的证伪
按照假说-演绎逻辑构建的理论拒绝证实与证伪,然而这是否意味着我们无法通过证实与证伪触动到该理论呢?事实上,当我们进行经验解释和预言时,我们并非直接根据原理论进行,而是自觉不自觉的在原理论狭窄的假设前提和概念基础上加入新的假设和概念以符合检验现实的要求,我们称其为解释性理论,用以对经验事实进行解释和预言,从而所有的经验证实和证伪问题,事实上都是与解释性理论有关而与原理论无关。
然而对于解释性理论,证实的逻辑同样是不存在的,而证伪的逻辑是否同样不存在呢?由于解释性理论在原理论基础上新加入的假设或变量是经验的或现实的因素而非定义式因素,因此证伪的逻辑是存在的,杜海姆所谓的不可驳斥性并不成立。这样,当实际中出现了反例或根据解释性理论进行的预言失败了,我们就可以否定这种解释性理论。然而否定解释性理论并不等于否定原理论,因为并不是原有的理论错了,而是我们在应用原理论时即加入新的假设和变量构建解释性理论时可能构建得并不恰当。只要没有出现一种新的更好的理论,人们总是会在原理论的基础上再加入新的因素来解释那些反例。
(四)理论是如何发展的
当我们不能用经验或归纳法去证实和证伪原理论,也不能用归纳方法去形成一种新理论时,原理论是怎样被否定和被发展或新理论是怎样产生的呢?
1.波普的理性批判
波普对科学理论或知识的来源的回答是:通过批判其他人的以及我们自己的理论或猜测。波普声称,该回答概括了他所谓的“批判理性主义”的立场。波普关于理论增长的“四段图示”如下:
P1TTEEP2
其中P1表示问题:指的是一种理论内部,或两种不同的理论之间,或理论与观察之间的冲突和矛盾;TT为试探性理论;EE为排除错误:通过观察和实验的严格检验,对尝试性的猜想,假说或理论进行批判、反驳或证伪;P2为新问题。由于科学理论都是可以被证伪的,因此,科学知识的增长就是四个阶段的永无止境的循环往复的过程。然而假说-演绎逻辑的结构导致波普朴素证伪主义既不构成证实的逻辑,也不构成证伪的逻辑。这样,上述理论增长的“四段图示”便面临一个严重的问题:如果理论不能被经验所证伪,那么人们是怎样提出问题的呢?波普的回答是,我们所凭借的是猜想和反驳。这样,在波普看来,科学发现依然是一种猜想、直觉和非逻辑过程的跳跃。
2.理论发展的逻辑:从理性批判到逻辑批判
波普的理性批判主义并未告诉我们如何批判。事实上,在前面采用假设和变量表示的演绎逻辑理论结构中,一个逻辑要求就是,作为模型的各个变量和参数必须相互独立,从而使模型保持稳定并通过比较静态方法来讨论参数值的变动对变量的影响从而作出预言。这一点是通过定义式的假设来保证的。而对于解释性理论,其理论结构是根据具体情况增加原理论模型中的假设和变量而得到的,正是这种根据经验现实加入假设和变量对理论进行应用的方法,蕴含着解释性理论逻辑矛盾的可能性,这时,我们需要重新审视解释性理论的正确性而不是有效性。
在讨论理论正确性时我们曾经指出,一种逻辑一致的理论在其假设和概念范围内肯定不存在逻辑矛盾,但只要超出其假设和概念的范围就必然会产生逻辑矛盾,经验证伪就会出现。当解释性理论被经验证伪时,我们可以肯定的是:理论本身的正确性或逻辑一致性出现了悖论。解释性理论的这种逻辑悖论为我们提供了一种否定(或肯定)原理论的方法,即逻辑批判。由于加入了新的假设和变量,我们转而需要重新检验解释性理论的逻辑一致性或正确性,借助逻辑批判由解释性理论指向原理论,而经验证实和证伪却无助于我们将问题指向原理论,因为经验不可能检验最初的理论,而检验的解释性理论却可能是一种带有逻辑错误的理论。逻辑批判要求我们指出解释性理论中新加入的假设前提的合理性,或新加入的变量与原变量之间的相关性,即变量向量之间的相关性,并通过重新建立假设或对变量进行重新定义来解释包含新变量的问题以保持解释性理论的逻辑一致性。正是在这个意义上,我们并不同意弗里德曼的“假说无关论”:假设条件的科学性对于理论能否经受经验检验而不产生逻辑错误同样是重要的。
通过逻辑批判,我们可以在新理论的假设和变量向量中包含新的因素而不导致逻辑悖论,从而可以比原理论更能够逻辑一致地或更有效地解释更大范围的问题。只要排除掉新加入的因素,这种新理论就可以还原为原理论,或者说原理论只是新理论的一个特例。这样,我们可以明确地断言,这种新理论是我们所获得的知识增长或理论增长。然后我们再检验新理论的有效性,如此循环。
借助于上述分析,我们可以把解释性理论作为通过逻辑批判从一种旧理论到一种新理论的过渡阶段。正是逻辑批判使科学家的研究建立在前人理论研究的基础上或牛顿所说的“巨人肩膀上”并使观察建立在演绎推理的基础上,它使理论研究不再是靠波普意义上的直觉、猜想或非逻辑过程而变成非常的确定:只要我们知道原有的理论和所要研究的问题,依靠我们的演绎逻辑思维能力——即逻辑批判方法必然会使理论获得发展。
3.理论发展的形式
可以肯定,每一种解释性理论都可能带有逻辑悖论,那么是否每一次证伪和逻辑批判都将导致一种新理论的产生?这一点显然与科学史不相符。库恩(Kuhn,1962)由此向波普的证伪主义发起了反击,一种理论一旦产生后将会是相对稳定的,在相当长的一段时间中成为理论科学家解释问题的基础和应用科学家的有效工具,这就是库恩所谓的规范科学和范式(Paradigm)。拉卡托斯(Lakatos)试图将波谱的进攻性方法论(AggressiveMethodology)和库恩的防御性方法论(DefensiveMethodology)相融合并提出“科学研究框架(ScientificResearchPrograms)”概念及其退化和进步性质。与朴素证伪主义不同,人们并不是根据经验证伪来否定原有的理论,一种旧的理论要被否定和取代,需要一种新的理论体系或科学研究框架与之相竞争,该理论必须不仅能够解释另一个研究规划所不能预测的事实,而且还要能够解释更多的能够被经验证实的事实。也就是说,需要一种更一般的理论来取代旧理论,以免出现科学的真空而使人们无所适从。
三、结论
上文分别回答了我们所提出的关于理论的四个层层递进的问题。我们发现,上述逻辑为我们评价西方主流经济学的发展状况及其方法论问题提供了清晰而完整的分析框架:西方主流经济学正是遵循本文所提出的理论发展的逻辑而得到发展的,而其对方法论的讨论则无非是对上述四个问题的回答。限于篇幅,我们不再进行探讨。
参考文献
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[12]廖士祥主编:《经济学方法论》,社会科学院出版社,1991年。
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[17]杨善解:“波普论科学知识的增长”,《安徽教育学院学报》,1994年第4期。
1.教师层面。
(1)教学理念把握不准。由于部分教师对案例教学的盲从,以案例教学贯穿整个“管理学”的授课过程。这些教师完全颠倒了理论教学与案例教学的主次地位,教学的效果可想而知,学生对基本理论与基本知识掌握不牢,起不到应有的效果。(2)案例选择不当。案例是案例教学法的首要条件和关键所在。它是理论与实践相结合的产物,是理论作用于实践的载体,它既是案例分析的出发点,又是案例分析的归宿。如果案例选择得不恰当,相关因素处理得不好,就会降低案例教学的质量,直接影响案例教学的整体效果。授课教师应结合课程所讲授内容及学生受众的实际情况,选择适宜的案例来开展教学。既有助于学生对基本知识与基本理论的应用与掌握,又有助于提高学生分析问题、解决问题的能力,实现案例教学的目的。(3)教师素养欠缺。案例教学是管理学一个实践性很强的教学环节,不同于传统的理论教学,对授课教师有较高的要求。要求授课教师既要具备坚实的理论功底和较高的学术水平,又要具备丰富的教学经验和企业实践经验。但部分教师因为受传统“师道尊严”的思想的影响,害怕授课过程中出错,从思想上不乐于接受案例教学方法。另外,案例教学法从西方发达国家引入我国时间尚短,高校教师在教学实践中积累的经验不足。再加上目前高校从事管理学教学的教师多为经济与管理类相关专业的毕业的硕士与博士研究生,且其中有相当一部分人都是从学校毕业即到学校工作。他们虽拥有较高的学历和学位,从事过相关领域的科学研究工作,但普遍缺乏企业管理的实践经验和丰富的教学经验,难以采用创造性的方式开展案例教学。
2.设施层面。
(1)案例资源有限。案例教学的顺利开展依赖于丰富的案例资源。目前管理学教学案例主要来源于部分高校教师和科研工作者编写的相关案例教材。案例内容涉及国内外企业,国外企业主要是美国、加拿大等发达的资本主义国家,国内企业主要是一些知名的大企业。虽然利用国外现成的案例资料有利于学生将所学管理理论知识运用于实践,但国外企业文化背景与中国差异较大,不利于学生的案例讨论。而国内企业案例又主要是国内知名的大企业比如海尔、华为等,普遍缺少中小型企业的案例。总之,国内现有的管理学案例资源不能很好地满足管理学案例教学的需要,不利于教学质量的提高。(2)教学设施落后。一般而言,硬件设施主要包括专用的案例教学场所、幻灯片演示设施、电视录像演示设施和多媒体演示设施等;软件设施包括多媒体教学软件、数据库、定量分析软件等。然而,目前许多高校扩招后,因建设新校区等原因,导致“负债”运营。因而在各方面都投入不足,教学设施的落后,影响到案例教学的开展和最终的教学效果。(3)激励制度不全。有效的激励,能充分调动人的积极性,从而实现既定目标。管理学案例教学的激励制度包括两个方面,一方面是学校制定相关制度以提高教师进行案例教学的积极性和主动性,另一方面是教师制定合理的考核制度以提高学生参与案例教学的积极性和主动性。但从目前许多高校的现状看,这两方面的制度都很不健全。最终导致教师不愿意主动进行案例教学,即使进行了案例教学,积极性也不高。
二、本科管理学案例教学困境突破
1.建立健全案例教学相关制度。
(1)激励制度。激励机制是否合理,直接会影响到教师的积极性与主动性。案例教学需要授课老师比理论讲授投入更多的精力,编写或选择案例、备课、组织开展案例教学等。因此学校要制定合理的激励制度,以体现对教师劳动的尊重,从而激发教师进行案例教学的积极性与主动性。(2)教学评价制度。案例教学不同于一般的理论教学,因而从评价体系上应区别于理论教学。因此,从学校层面上要制定与之相适应的教学评价体系,形成相应制度。从事案例教学的教师可以在该制度的引导下有效开展教学活动。(3)考核与考试制度。案例教学是一种体验式教学,主要来培养学生分析问题与解决问题的能力。因而对学生学习效果的评价,不能完全依赖于最终的考试成绩,而更多地应关注和评价学生在案例分析过程的参与主动性、发言积极性和团队合作性等方面。因此,应该制定与之相适应的考核与考试制度,采取灵活的考核方式,加大考核成绩在最终考试成绩中的比重等措施,以提高学生参与案例教学的积极性与主动性。
2.加大投入完善教学基础设施。
(1)软硬件设施。软硬件设施是教学的媒介,直接关系到教学的顺利开展与效果。目前,大多数高校软硬件设施比较薄弱,因此应该多方筹集资金,加大投入力度,尽快完善教学的软硬件环境。有条件的高校应建立专用的案例教学场所,比如“管理学案例教学实验室“”管理学模拟实验室”或“管理仿真模拟室”等,同时完善和更新多媒体演示设备、录像演示设备、幻灯片演示设备和案例教学用具等。软件方面购买或鼓励教师编制多媒体授课软件,购买管理定量分析软件、企业管理相关数据库等。有了良好的软硬件设施的支持,就能使学生不出学校,模拟仿真企业的运营过程,将抽象、复杂的理论具体化、直观化,从而可以提高学生的学习兴趣和案例教学的效果。(2)教学案例库。案例是实现案例教学的重要媒介,其质量的高低直接影响教学的直接效果。因此,鼓励授课教师根据授课内容选择合适的案例构建教学案例库是一项必要而紧迫的工作。案例库可以是电子形式,也可以编写案例教材。目前寻找的案例来源于三个方面:第一种从国外引进管理案例,第二种是近年来国内编写的案例教材,第三种是新闻报道、报纸、杂志摘录改写的实例。这三种案例,各自有优缺点。国外案例比较成熟、比较经典,但有文化环境不同的缺点;国内案例大多来自于北京大学管理案例研究中心、清华大学经济管理学院案例中心和大连理工大学管理学院案例研究中心三大中国案例研究中心,但存在数量不足、质量不高的缺点;第三类案例在兼具紧跟时代,把握管理学实践与理论前沿的优点的同时,也具有因时间紧、编撰不全面的缺点。因此,教师在构建案例库选择案例时要考虑案例的本土性、时效性、典型性、针对性、实用性、适应性、理论性和启发性等特点,以使所选择的案例能够发挥最大的效能。
3.加强培训提升教师教学水平。
教师是案例教学的组织者和引导者,其案例教学水平的高低,直接决定着案例教学成败。但高校绝大多数教师都是走出校园就走上讲台,成了授课教师。学历虽然很高,但缺乏企业实践经验。而且许多讲授管理学的教师大多数是经济、管理类研究生毕业,不同于正规师范院校毕业生接受过教学法等方面的培训,在授课经验方面也比较欠缺。因此,学校应该创造条件,多途径培训教师,以提高其教学水平。可以组织进行教学观摩活动,向教学经验丰富的老师学习;可以选送优秀教师到国内知名院校进行短期的培训学习;可以聘请企业管理人员共同来开展案例教学活动;还可以选派教师到企业,在管理的实践中收集典型案例以丰富管理案例教学内容,提高案例教学质量,达到教师与企业管理人员的双向沟通、优势互补,以丰富教学经验。
4.创造条件提高学生适应能力。
1地理科学在科学体系中的地位
钱学森在20世纪80-90年代逐步完成了总结全人类研究的科学体系。概括起来分11个门类、5大巨系统、4项建设(图1、图2、图3、表1),下面分别表述原著与解解的内容。
附图
图1钱学森论人类的知识体系
Fig.1ThestatementofhumanknowledgesystembyQianXuesen
钱学森将当今人类对科学知识的体系,分为数学科学、自然科学、地理科学、社会科学、建筑科学、军事科学、人体科学、思维科学、行为科学、系统科学与美学11个体系。对上述人类知识体系解读,可以将自然科学、社会科学和地理科学作为客体世界的主要研究对象;而人体科学、思维科学和行为科学作为人类主体的主要研究对象;建筑科学界于客体与主体科学之间;军事科学实际上是指谋略科学(包括经济、政治、军事等),是在掌握所有科学基础上的智慧较量;美学是纵贯于各个学科的;数学科学与系统科学是横贯于各个学科的。因此有以下的科学分类网络系统(图2)。
附图
图2科学分类的网络体系
Fig.2Thenetworksystemofscienceclassification
在五个开放的、复杂巨系统中(图3),地理系统与星系系统、社会系统、人体系统、人脑系统并列,其中的物理、地理、事理、人理、脑理中的“理”都是指研究的“规律”。
钱学森提出的社会主义总体设计部(表1)中,除了政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设外,特别提出地理建设,笔者将其修改为地理系统工程,并增加了人口、科教、城镇、资源、灾害、产业。
表1社会主义建设的系统结构(略有修改)
TablelThesystemstructureofsocialismconstruction
附图
2地理信息科学
20世纪70年代以来,随着航天技术的迅猛发展,来自外层空间的遥感、遥测、定位、通讯信息海量地增加;随着计算机技术的迅猛发展,处理与解决这些海量数据的能力大幅度地提高。地理信息系统、地理专家系统、管理信息系统、辅助决策系统应运而生,使得地理信息科学首先获得发展的机会。正是地理信息科学这门用高新技术武装起来的技术科学的发展,带动了整个地理科学的建立与发展。
附图
图3五个开放的复杂巨系统
Fig.3Fiveopencomplexgiantsystem
地理信息科学的主要内容就是天地信息一体化网络系统,包括航天信息网络系统(外层空间卫星之间的信息网络)、地面的网络系统、天地之间的网络系统三部分,是有线网络与无线网络连通的一体化网络系统。1998年笔者发表了“航天信息与地理信息一体化网络系统及其应用”的论文[5],2002年又发表了“论地理信息科学的发展”[6]一文。两篇论文基本上代表了地理信息科学的创始与发展,当前各行各业都在进行数字化或信息化的建设,实际上都是天地信息一体化网络中的部分子网络或子系统。地理信息科学中最重要的原创性的成果是遥感信息模型与地理信息编码模型。
随着遥感信息的大量获取,数学家以模式识别为工具对遥感信息进行图像处理与分类,使用的数学工具主要是数理统计的方法,把遥感信息看成是没有成因关系的随机变量;物理学家则把获取遥感的物理过程视为遥感信息的成因,因此采用反演的方法,使用辐射传输方程为主的数学工具,事实上不承认地理现象的不确定性;大多数地理学家将遥感信息当成系列成图的基础信息,快速、准确地制作系列地图。地图是符号系统,其信息量远不可与遥感信息量比较,地图学家把遥感信息转化成符号系统的系列图谱。遥感信息模型则是将地理复杂现象中的非遥感信息转变为归一化的影像信息,与遥感信息一起用方程、统计与相似准则结合,也即演绎逻辑、归纳逻辑与类比逻辑结合;确定性与不确定性(包括随机的不确定性、模糊的不确定性、灰色的不确定性、分形的不确定性)辩证统一;图像与方程(一个像元或一个图斑、一个方程)耦合;抽象思维与形象思维互动而建立起来的一种地理复杂信息模型[7-9]。这种信息模型只有在遥感技术的推动下才有可能产生。这种信息模型是遥感信息与地理信息连接的纽带。地理信息系统本来就是为了制作地图而创建的,因此地图学家将从遥感中提取的系列地图存入地理信息系统,是顺理成章的。但是这种地理信息系统无论空间分析功能多么强大,也不可能进行模型计算,外挂、内嵌种种方式都不可能解决直接进行模型计算问题。系列地图存入计算机的图形库时,信息又是冗余的,因此带来一系列与计算机技术发展格格不入的疑难,最为典型的是数据挖掘,数据挖掘说明存在数据库中的信息有冗余。遥感信息模型的运算要求地理信息系统可以直接进行模型计算,由此地理信息编码模型应运而生[10,11]。传统的地理信息系统以图形的叠合(Overlay)为主;而能够进行遥感信息模型运算的地理信息系统则以像元或图斑中的多位编码的抽取(Extract)为主。这又是完全相反的途径。地理信息编码模型还是地理定量信息与定性信息转化的纽带,也是地理信息系统中属性库与地理专家系统中知识库联系的桥梁。
总之,天地信息一体化网络系统是开放的复杂巨系统,研究这个巨系统的地理信息科学的内容远远超过了3S(RemoteSensing,GlobalPositioningSystem,GeographicalInformationSystem)的范围,而是以天地信息一体化网络系统为核心的天—地—人—机系统。地理信息科学虽然是从属于地理科学的技术科学,但是地理信息科学的诞生与发展是引领地理科学成长的核心力量,因此本刊更名时,将地理信息科学与地理科学相提并论,突出了地理信息科学的重要性。
3地理系统工程
地理系统工程当前尚未被广泛认识,已经认识到的也仅仅是系统工程在地理学中的应用。当地理信息科学中的模型在实践中应用时,必然会涉及地理系统工程的可操作性。地理遥感复杂信息模型的建立,可以进行定量预报和回溯,因此为地理系统工程打下了工程的基础。国民经济的主战场主要包括人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业等8个方面,这8个方面是互动的。中国的人口问题、西部开发问题、21世纪水资源问题、能源问题、洪旱灾害问题、环境问题、生态农业问题、城镇体系问题、基建布局问题、产业结构动态调整问题以及相互之间的协调发展问题,无不属于地理系统工程。
地理现象是复杂现象,地理系统是开放的复杂巨系统。当研究西部开发时,如果国家各个部门各行其是,石油开发只考虑石油开采与输送管道;交通只考虑公路建设;铁路只考虑铁路建设;水利只考虑南水北调问题;城镇建设只考虑城市规划等,那么整体的西部地区有可能产生许多事倍功半的现象,例如修了公路没有物资运输;城市居民结构不尽合理;劳动力与产业结构不配套等。钱学森的社会主义总体设计部就是要把地理系统工程与政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设系统地结合起来,地理系统工程仅是其中的一个子系统。而人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业是地理系统工程中的子系统。人口中的数量、素质、结构、分布是人口系统中的要素;资源中的矿产资源、水资源、生物资源、土资源、大气资源等又是资源系统中的子系统;大气环境、水环境、土环境、生物环境、地质环境是环境系统的子系统;交通、铁路、航运、航空、供排水、供电、供气、供暖、电讯、电视、计算机网络是基础建设系统的子系统等。系统嵌套系统,分层次子系统与交叉子系统,构成完整的、开放的、复杂的巨系统。
研究开放复杂巨系统的方法,首先是将系统分解为多层次的子系统,明确其中的交叉子系统;其次是从定性到定量地确定子系统中各个要素与指标体系;第三是根据指标(相似准则)建立模型进行预测预报;最后是检验该巨系统的效益与效率。当前大多数是分别研究人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业等子系统,在一个地区全面研究区域地理系统工程的有效实例不多,区域经济地理的研究还远远够不上地理系统工程。笔者曾在2000年底提出中国水资源、水灾害、水环境、生产用水、生活用水统一解决的洪水充分利用,全国水系网络化与渤海淡化的地理系统工程,中国科技报曾进行报道,之后笔者在“21世纪黄河系统工程方略”一文中进行阐述,首先所能进行的研究是虚拟地理系统工程。全国水系网络化与渤海淡化是21世纪的世纪工程,尚需有识之士共识,广泛地深入研究,进一步的论证。如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑,研究复杂的地理系统工程就是空想,然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术,地理系统工程的实践指日可待。
4理论地理科学
地理信息科学一方面可以进一步为地理系统工程提供研究方法与手段;另一方面又为理论地理科学提供技术基础。从遥感信息模型发展到地理复杂信息模型再到地理数学[8],为理论地理科学奠定了坚实的基础。
理论地理科学中首要的是建立开放的复杂巨地理系统的理论;其次是地理类比的广义相似理论[13];第三是一般地理复杂模型理论与地理数学;第四是地理数学在部门地理—部门子地理系统工程与区域地理—区域地理系统工程中的应用。理论地理科学如果不能指导部门子地理系统工程的研究和区域地理系统工程的研究,那么就失去了理论意义。
如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑,研究理论地理科学也是空想,然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术,理论地理科学的建立指日可待。
5地理科学在可持续发展信息社会中的作用
地理学的发展经历了“地理环境决定论”、“人类中心主义”,然后达到了地理科学的可持续发展的阶段。地球上人类消耗的资源、能源是极其不平衡的,按照发达国家的水平,一个地球是满足不了全人类的需求的。可持续发展只有在信息社会中才能实现,人类一方面需要依靠科学技术开发资源,如太阳能的利用,靠基因工程使绿色植被更多地利用太阳辐射,靠纳米技术直接转化太阳能为电能;另一方面是靠信息技术节省资源、能源,如天地信息一体化网络系统就是信息社会的重要支柱之一,靠航天技术获取外层空间信息源,靠计算机技术建立信息网络。由此可见,地理信息科学在可持续发展信息社会中的作用[14]。随着地理信息科学的发展,地理系统工程与理论地理科学的发展,将为国民经济的主战场做出重要的贡献。
由上分析,可见地理科学与地理信息科学已经被广泛共识,地理系统工程与理论地理科学的发展尚不够充分,因此本刊更名为“地理与地理信息科学”是适时的,是既有继承性又有发展性的;是既有前瞻性又有现实性的。在这里我们希望地理科学界的同仁,切不要轻视技术,高新技术恰恰是新理论、新应用的强大推动力。
【参考文献】
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[3]钱学森.就“地理科学”答《地理知识》记者问[J].地理知识,1990,(1):90-93.
[4]马蔼乃.论地理科学的发展[J].北京大学学报(自然科学版),1996,32(1):120-129.
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[6]马蔼乃,等.论地理信息科学的发展[J].地理学与国土研究,2002,18(1):1-8.
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[11]马蔼乃.地理知识的形式化[A].地理科学与地理信息科学论[C].武汉,武汉出版社,2000.261-274.
[12]马蔼乃.21世纪黄河系统工程方略(首届黄河论坛暨王化云治黄思想研讨会)[N].黄河报(转载),2002.
1.科学史与科学的动态性和发展性
科学是一种动态、不断进步和持续变化的过程,而并非是一成不变的,即科学是一种动态过程,而不仅仅是一种产品.有了这些科学史内容,学生就容易理解教科书中所呈现出的科学不是静态的,而是随着社会发展不断变化的,现在所学习的科学知识只是科学发展历程中的特定阶段的成果,在将来还有可能发生变化和得到进一步发展.因此,科学史的主要作用是为学生展示一种关于科学本质的完全不同的观点,而不仅仅是让学生通过学习当前的科学理论、进行实验操作和分析实验数据来理解科学的本质.例如,学生在学习“光合作用”时,如果没有相关科学史的介绍,学生所获得的知识只是该领域当前的研究成果,至于这些成果是如何获得的,以及还有哪些有待进一步研究的问题,学生很难获取这方面的信息,这将导致学生对“光合作用”的认识只是停留在静态的层面,无法认识到科学的发展过程,进而限制其思维发展.经由科学史的学习,如果学生将来从事相关领域的研究,他们的研究视野在某种程度上会得到拓宽,而这反过来又会影响该学科的发展.因此,从这一点上讲,科学史对学生理解科学的动态和发展性本质,以及科学的长远发展都将是有益的.
2.科学史与科学研究方法
科学的发展过程总是依赖于研究方法的不断更新,根据其发展的不同阶段所依赖的技术及其相应的成果,可以将其视作是基于实证研究的发展过程.在科学教育中,学生不仅应该学习已知的科学知识,还应该经历科学探究的过程.这种探究过程既包括科学家曾经实施的实验或教师设计的类似实验,也包括教师引导学生对科学史资料的分析.不管采用何种形式的探究,其根本宗旨是训练学生的探究能力和解决问题的能力.当前的科学课程虽然强调科学过程技能的训练,学生可能有机会体验实验设计过程并学习实验操作能力,但是对于这些科学过程技能在科学知识的构建过程中扮演何种角色并未进行深入思考.因此,这种课程只是以脱离情境的方式教给学生科学过程技能,未能向他们提供认识和探讨科学本质的机会.而强调依托特定情境的教学正说明了科学史在这方面所特有的教育价值.通过展示科学史中不同研究方法的研究成果,可以使学生感受到科学方法对于科学发展的重要性.同时,学生还可以比较各种不同的研究方法,理解各自的优点及其局限性,从而为其科学思维的发展搭建平台.例如,在教授高中生物学中“DNA是主要遗传物质”时,教师可以先向学生展示艾弗里的肺炎双球菌实验,通过问题引导学生充分理解该实验的设计原理和目的,然后得出初步结论“R型和S型肺炎双球菌中存在某种转化因子”.基于这一结论,再进一步引导学生思考“这种转化因子是什么呢?”教师可以直接呈现格里菲斯的实验设计和赫尔希的噬菌体侵染实验,通过讨论和引导,确定遗传物质主要是DNA.在这一教学过程中,教师通过引导学生分析相关的科学史材料,使他们逐渐理解实验设计的基本原则.这对他们更加深刻地理解科学的本质是必不可少的.在教学中,教师还可以根据科学史设计特定的教学活动,并非将科学史内容像讲述历史故事那样直接呈现给学生.例如,在上面的教学内容中,教师引导学生分析完艾弗里的肺炎双球菌转化实验后,进一步思考“这种转化因子是什么呢?”接下来,教师不要急于展示格里菲斯和赫尔希的实验设计,而是让学生以小组为单位尝试设计实验回答这一问题,教师为他们提供必要的教学支持,例如,通过问题串引导逐步思考解决方案.通过这种基于科学史特定设计的教学活动,既可以使学生理解科学研究的设计原则,还可以训练他们设计实验和解决问题的能力.
3.科学史与科学事业
科学的发展过程是不同时代诸多科学家、社会学家等多个研究群体共同努力的过程,是一项人类事业.科学史正是反映这一科学本质的重要教学媒介之一.科学史材料一方面可以呈现众多科学家在同一研究领域的不同研究成果,例如,在细胞膜结构模型的研究过程中,至少涉及欧文顿(E.Overton)、戈特(E.Gorter)和格伦德尔(F.Grendel)、弗雷(L.D.Frye)和埃迪登(H.Edidin)、桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)等科学家的重要研究贡献.这可以使学生意识到当前的科学成果是现代科学家在前人研究的基础上的修正和完善,这将影响他们对科学的认识.作为社会中的个体,任何科学家都需要与同行及其研究成果有直接或间接的交流,只有在这种交互作用下,才有可能取得新的科学研究成果.另一方面,科学史还能使学生意识到某些科学家对于新发现的抵制,这也是科学社会学家和科学史学家所研究的重要主题.此外,将科学史恰当地整合到科学课程中还能展示在科学发展过程中所经历的困境和曾经受到的批评.科学研究、科学家的研究动机等相关内容,不仅可以用来解释科学的本质和优势,同时还应呈现其不足之处.这也是科学得以持续不断发展的原动力所在.因此,对于科学是一项人类事业这一观点的理解,将有助于学生更加充分地理解科学的本质,这是科学史无可替代的教育价值.
二、科学史能促进学生的概念转变和知识建构
人们每时每刻都在通过观察构建和重构他们对于自然界的看法,即意义建构.学生的学习也是一种类似和持续的意义建构过程.通常认为这种心理过程从本质上讲与专业人员构建新知识的认知过程是相似的.知识的建构过程是人类形成共同意义的复杂过程.如果能够很好地理解一个人是如何获取和组织知识的,那么就能够理解该学科领域的学者所构建的知识结构.在科学教育领域,许多研究者开始尝试运用各种教学材料或教学策略来帮助学生认识科学知识的建构过程.例如,皮亚杰(Piaget)提出的临床访谈研究法(clinicalinterview)、凯利(Kelly)的方格分析法(repertorygrid)和诺瓦克(Novak)的概念图法等.后来,人们又提出运用科学史教学的方法来帮助学生构建知识.
1.科学史有利于学生基于真实情境建构知识
当前的科学教育强调科学是“辩护知识”的过程,并且验证已知的内容,而对于科学知识是如何产生的则关注不够.科学知识的本质包含了两个方面,“辩护知识”是其中之一,强调我们已经知道了哪些知识;另外一个方面是“发现知识”的过程,主要突出已知的知识是如何知道的.在科学课程中融入科学史内容,能够帮助学生认识到科学发展过程中不同事件之间的相互联系,而学生往往容易忽视或意识不到这一点.例如,在化学课程中,在讲到阿尔弗雷德•维尔纳(AlfredWerner)的配位理论(co-ordinationtheory)时可以为学生提供如下科学史材料:19世纪上半叶,确定分子重量的唯一方法是测量蒸汽密度.直到后来法国化学家Raoult和荷兰化学家Van’sHoff对溶液依数性的研究,人们才发现没有一种可靠的方法可以用来测定非挥发性化合物的分子质量.因此,人们通过分析挥发性物质Fe2Cl6认为CoCl3含有Co2Cl6组分,瑞典化学家Blomstrand从而推测钴氨络合物是二聚体.直到1890年丹麦化学家S.M.Jorgensen和1892年美国化学家J.Petersen通过冰点和测量金属氨合物(Blomstrand最初将其分子式二等分)溶液的电导率,推演出单体分子量.既然根据配位数6提出的八面体构型是Werner理论的基本假定,那么如果没有Jorgensen对Blomstrand分子式的二等分(例如,将Co2Cl6•12NH3二分为Co2Cl6•6NH3),也就不会产生配位理论了.通过阅读和分析这些材料,学生可以认识到配位理论的提出并不是一蹴而就的,需要不同时代的众多科学家不断地修改和完善.融入科学史的科学课程能以更加真实的情境呈现科学的重要发现,学生不再将科学视作伟人创造的完全独立的事件,而是能够将这些事件有机地联系在一起,从科学发展的逻辑视角认识科学发展过程,有利于其理解科学知识的构建,并将其整合到自己的认知框架中.此外,在科学课程中引入科学史不仅是介绍科学家个人或他们的研究成果,而更重要的是展示科学知识的不断积累过程.这种真实的知识产生背景对于学生构建科学知识是一种有效的情境支持.
2.科学史有助于揭示学生的前科学概念,并促进概念转变
科学知识可以分为果性知识(ready-madescienceknowledge)和过程知识(science-in-the-makingknowledge).其中,果性知识是指科学事实或对客观现实的陈述,是无可争议的,也与产生这种知识的特定情境无关.而过程知识则是具有争议性和不稳定性的知识.学生学习过程知识的过程是一个主动构建的过程,需要提供具有吸引力的情境,以使他们有机会参与小组讨论和实验活动,进行口头和书面交流,解决问题,并进行持续的个人反思.学生在学习科学的过程中,他们的某些观点与前范式时期科学家的观点(pre-paradigmaticthinking)有可能是相似的.而学生持有的某些前科学概念或错误概念与历史发展过程中某个时期的认识是类似的,这就使得科学史成为预测学生在构建概念过程中可能遇到的困难的一个有用的工具.例如,在光合作用的研究历程中,科学家曾一度认为构成植物体的主要物质来源于土壤中的营养物质,这种观点在现在看来是错误的.而低年级学生在接受正式教学之前也存在类似的观点,这就是学生所持有的前科学概念.如果教师能够充分理解科学概念是如何演变和发展的,那么他们就能够预测学生在学习这些概念时可能遇到的困难,这可以帮助教师在备课时将这些因素考虑在内,设计有效的教学活动和创建有效的学习环境,以促进学生的学习.在这种情况下,这种困难不能视为学生学习真正的障碍,而应将其转化为有意义学习的有效工具.科学史可以提供恰当的素材,以展示科学知识的修正与完善、排斥与重述,及其相对性并依赖于当时的社会等研究背景.与自我评判个人所持有的前科学概念相比,学生更容易先评判科学发展史上的科学知识或模型.这也为学生继续意识到自己认知结构中存在的前科学概念,进而创造认知冲突奠定了良好的基础.例如,教师可以通过提问的方式,让学生说出自己对“构成植物体的主要物质来自于哪里?”这一问题的观点,暴露其前科学概念.然后,再通过讨论和分析科学史材料,让他们分析历史上科学家所持有的观点,通过讨论,逐渐理解自己原有认识是不科学的,而且还与科学家认识事物的过程是相似的,从而帮助其建立科学概念,实现概念转变.同时,还能让学生认识到自己的这种错误认识具有普遍性,通过材料分析,可以形成科学概念.由此看来,学生概念的发展过程与科学史中科学概念的演变过程是平行的,科学史教学可以帮助学生转变观念和构建科学概念.
三、科学史能改进学生对科学的学习兴趣和态度
科学史材料涉及科学发展和有关科学家的“故事”,能够引起学生的兴趣,为学生建构知识和思考问题提供了线索.同时,学生还能从中体会到科学与个人健康和生活的紧密联系,从而进一步认识到科学作为学校教育课程的重要意义.科学史不仅可以将抽象的科学知识通过案例的形式予以具体化,并呈现给学生;同时,融入科学史素材的教科书能以叙事的方式引导学生思考,符合学生的认知发展规律,从而创造有意义的学习情境,建立起所学内容与其前科学概念之间的联系,这将最终有利于学生构建科学知识和概念的意义,即形成科学知识.此外,这还能帮助学生形成对待科学的积极态度,并进一步激发他们的科学学习,在以科学史为背景所进行的科学家角色扮演活动中这一优势更加突出.例如,生物进化是一个抽象的生物学概念,可以通过科学史材料将其具体化.在生物进化理论的发展过程中,不同时期的不同科学家分别提出了不同的学说,按照时间顺序可以分为三个主要阶段:神创论、拉马克“用进废退”“获得性状遗传”和达尔文自然选择学说.通过展示不同观点提出的背景和不同观点互相“博弈”的过程,可以使学生认识到科学发展的过程会受到社会因素、文化因素、意识形态、科学证据等多方面因素的影响.在这种科学史材料的辅助下,学生的学习兴趣不仅受到背景材料的刺激,同时,他们还能够逐渐形成对科学发展的正确认识,即形成良好的科学态度.澄清和展示科学史的影响可将科学带到生活中去,使学生建立起二者之间的联系,这在传统的去情境化教学中是无法实现的.这种教学方法可以帮助学生学会欣赏科学是植根于特定价值观的过程,例如,客观性、好奇心、对真理的追求、诚实、谦逊和为人类福祉献身等.此外,学生还能意识到科学知识并非像教科书上所呈现的那样客观,而是人类共同努力的成果,既有成功,也充满了失败和挫折.那么,在教学中教师不仅要考虑学生的前科学概念,而且还应考虑学生的情感因素,例如,恐惧、焦虑、希望和期望等.
四、科学史能拓宽学生视野,促进科学与人文的交流
科学的发展同时还受到不同哲学、审美、宗教和政治观点,以及社会实践活动等因素的影响.从这一点上讲,科学史又被看做是一种社会和文化现象,因此,科学史学家应该在当时的空间和文化背景中研究科学的发展过程.萨顿认为在旧人文主义者同科学家之间只有一座桥梁,那就是科学史.科学史教育的目的之一在于尽可能填补二者之间的鸿沟.因为即使在科学课程中,坚实的文学艺术基础和强调历史观点也将会迫使具有更多科学头脑的人更细致地考虑人生中非科学的方面.另一方面,由熟悉科学史的人解释科学方法将会使比较有文学头脑的人认识到现代文明精神.也可以说,“向人文科学工作者说明科学发现的内在意义不仅是外在用途,向科学家说明人文科学的深刻人性,从而使他们紧密团结起来.”通过科学史内容的学习,可以帮助学生全方位地认识科学家,科学家不再是天才,而是和他们一样,都是既有优点也有缺点的普通人.由此,学生在学习中会发现有创造性的科学家与有创意的艺术家具有许多共同之处.因此,通过科学史使科学与人文之间建立关联,对于学生理解科学与人文之间的关系是至关重要的.此外,学生在学习过程中会发现直觉和逻辑都是解决问题的合理方法,而且也会发现科学家的性格多种多样,从而使得他们能够对自己的创造力有更好的认识.学生通过科学史可以了解到没有任何一个国家可以垄断科学发现,这使他们能够充分地认识到科学无国界的特征.因此,从这一点上可以看出,科学史可以在科学与人文之间搭建沟通的桥梁.例如,化学家凯库勒研究苯分子式时,从梦境中得到启发,提出了苯环的结构.这种类似于艺术中的想象力和人文因素促成了他的重要研究成果.他曾经说:“……我梦到有一条蛇咬住了自己的尾巴,在我眼前快速旋转,仿佛是被一阵灵感惊醒,就是在这个晚上,我形成了苯环结构这一假说.”当然,他成功地提出重要的结构学说并不能完全归功于梦境,这是以其科学知识为基础的,因此并不是偶然的.凯库勒在大学里学习的是建筑专业,后来因为听了化学家李比希的化学课才转而学习化学.他的建筑学修养、化学专业基础和想象力共同促成了苯环结构理论的诞生.因此,科学史在拓宽学生视野,促进科学与人文交流方面有其独特的价值,能使学生用多个角度(人文的视角)认识科学的发展,以全方位地理解科学.
五、结语
科学论文是对科学领域的现象进行研究并描述科学研究成果的文章,它记载科学工作者探索未知的过程,反映科研工作的水平和价值,也是科学家之间进行学术交流的文字记录。
医学的任务在于认识疾病,掌握疾病发生、发展的过程和规律,寻找防治疾病的有效措施,增进健康和延年益寿。医学科学论文是医学工作者在医学科学实验或临床实践过程中的经验总结。
一、医学论文的性质、特征和要求
科学论文的特征是由科学研究的性质所决定。科学研究的本质是创造和无止境地探索未知的过程。
它的显著特征是①系统性②客观性③继承和创造性
医学研究的基本程序:
问题的提出—假说的形成—假说的验证—现象事实资料的收集分析—结论的得出—形成科学论文
论文的形成也是科学研究基本程序的描述、概括和反映。
论文的特征是:1、高度的科学性
2、严密的逻辑性
3、语言文字的准确、客观、概括性
4、理论性(由感性上升至理性)
5、规范性
二、医学论文的类别
1、按专业性质分:
医学论文:A、基础医学论文(方法、结果、讨论(结论))
B、临床医学论文(临床经验体会、临床总结报告、专题研究总结、新技术新方法报道、病例分析、病例报告、病案讨论)
2、按研究性质分:A、探索性研究
B、发展性研究
3、按科研手段分:A、调查性研究课题
B、观察性研究课题
C、实验性研究课题
D、总结经验性研究课题
E、整理资料性研究课题
4、按功用分:A、学术论文
B、学位论文:学士论文5000~10000字,反映作者学识水平和解决问题的能力
硕士论文1~5万字
博士论文>5万字
硕士论文的要求:
①反映著者专一专业的知识广度和深度
②反映著者已能独立从事该专业的研究工作
③有独立解决问题的能力并有新见解
④对该专业的学术水平的提高有推动作用
博士论文的要求:
①对某学科某领域有深入广博的学识
②能对某学科提出创造性的见解
③对该学科的研究水平有重大突破和重要推动作用
④能独立选择具有创造力的研究方向,并能开辟新的研究领域
三、医学科学论文的体裁
1、论著性
2、学术讨论性
3、综述性
4、交流性
5、评论性
四、医学科学论文的评估
1、内容的独创性
2、资料的正确性
3、结果的确证性创新、求是、达理
4、成果的应用性
5、文章的可读性
五、医学论文的基本格式和规范要求
㈠标题(题目)
要求:1、能揭示论文精髓(研究目的、对象、指标、效果)
2、简明、醒目、新颖、准确、生动、富有吸引力
3、<20个字,尽量不设副标题,需要时用破折号分开
4、缩写和原形不宜同时出现。10以下用汉字,11以上用阿拉伯数字(十二指肠除外)
㈡署名
作用:1、成果的归属
2、文责的归属
要求:1、单位左侧,姓名右侧
2、个人成果属个人姓名,集体成果按贡献大小排序
3、著者工作单位一般只列出单一作者,余可作脚注
4、确认他人帮助可用致谢
㈢目录:对长篇论文而言,起提供作用,供读者了解论文内容梗概及各论点之间的联系。
㈣提要(摘要)
要求:1、字数250~500字左右
2、内容包括:本课题的研究原由、目的、范围和重要性;研究内容和方法;突出成果和成果的价值和意义;阐明结论(结论的提出有三次:提要、前言、讨论)通过阅读提要可获得本文的概念、论点、准确数据和基本结论
3、文字简明扼要,独立完整
4、忠实原文,不加评论,不与其它研究工作对比关键词:不超过5个,列于摘要之后
㈤引言(前言、导言、序论)是论文的开头、总纲,扼要点破论文的主要内容
要求:1、内容包括:论文的主题、目的和范围、课题研究的背景和起点,阐明本课题希望解决的问题及意义
2、防止“夜郎自大”和“过度谦虚”
㈥材料与方法是论文的一个重要内容,主要说明试验和观察所使用的材料方法、研究过程、测试方法,以便重复验证和估计其可靠性。
要求:内容包括:实验装置、实验方法、实验和观察所用的材料和研究的基本过程,可借助图表、实物照片来表示。
㈦结果——主要陈述实验和观察到的事实结果
要求:1、客观、可靠、准确
2、不要主观臆测,任意取舍
3、主要是摆事实,不必分析评论、评价
4、必要是用统计图表、实物照片帮助陈述事实结果
㈧讨论—根据“结果”提供的事实,探讨主题的一种研究方式
内容要求:1、对实验结果进行分析、判断,估计结果的正确性,评价其意义,从感性认识提高到理性认识。
2、与前人的工作联系起来,比较其异同,解释其因果关系或提出自己观点和建议。
3、指出结果的理论意义及大小,应用价值如何
4、实验过程有何经验教训,尚待解决的问题及今后进一步研究方向。
5、引用文献要注明出处,避免与自己的结果混为一谈。
6、避免主观臆测,自圆其说。对结果进行深入广泛的分析和综合,提高对结果的认识,为结论提供理论依据。
㈨结论(小结)说明论文阐述的主要发现所能说明的理论认识,是全文的概括和总结。
要求:1、同研究目的保持一致与前面提出的问题前后呼应
2、把讨论分析得出的认识,以简明扼要的论点形成表达出来,结论应能概括研究工作的主要内容和结果
3、讨论中引用和涉及的材料只作旁证,不能作为结论的依据
4、要客观科学准确简练地使用文字,避免笼统,过宽过窄的断言
㈩致谢
[十一]参考文献——列在论文末尾’’用温哥华格式
1、期刊参考文献格式:
著者文题刊名出版年卷(期)及页码
孔详彬伪石蒜碱抗癌作用原理的探讨癌症1988;2(3):144~145HuthE.Newformsforreferences.BrMedJ1979;1(6):1697-8
2、图书参考文献格式:
著者书名版次出版地出版社出版年页码
齐顺贞主编实用外科诊疗技术第1版北京:中国医药科技出版社1992:1741DavenportHW.Adigestofdigestion.2nded.Chicago:YearBookMedicalPublishers’’1978:123-5
[十二]附录
1、实验中获得的大量第一手资料由于正文篇幅关系无法列入,又有旁证价值
2、论文已完成后,发现有新材料或遗漏材料必须补充
[十三]外文摘要及英文关键词
1、英文文题
2、作者姓名和单位
3、摘要内容
环境科学论文3500字(一):浅谈地理信息系统在环境科学中的应用论文
摘要本文主要针对地理信息系统在环境科学中的应用展开研究,先阐述了GIS的概念和功能,然后重点论述了GIS技术在环境监测、环境影响评价、环境规划等方面的具体应用,旨在将地理信息系统的应用价值充分发挥出来,给予环境科学强有力的支撑和保证,为环境科学领域提供更为广阔的发展空间。
关键词地理信息系统;环境科学;应用
在科学技术不断发展的强大推动下,地理信息系统发挥着不可比拟的作用和优势,其应用价值极其显著,尤其对环境科学领域产生了很大的影响,借助地理信息系统的应用,对于环境科学发展也具有显著的促进作用,其发展前景十分广阔。现阶段,人们对环境的重视程度越来越高,在环境科学不断发展过程中,投入了较多新型技术,其中,地理信息系统不容忽视,已经得到了社会上的高度认可和关注。
1GIS的相关概述分析
1.1概念
对于地理信息系统来说,作为计算机系统之一,可以促进空间数据的采集、储存以及查询检索等顺利进行,有助于对海量地理数据予以分析和处理,已经成为一大通用技术。地理信息系统的关键就在于地理空间数据库,基于计算机软硬件环境,采集和储存整个空间相关数据,所以已经成为不可或缺的技术系统。
1.2功能
对其功能进行分析,主要是指在地理数据处理工程中,GIS的作用显著
数据的采集和输入,也就是在数据处理系统中,实现系统外部原始数据向系统内部的顺利传输,并将这些数据从外部格式实现向内部格式的顺利转换,为系统处理提供便利性。第二,数据编辑,首先,对于图形编辑来说,主要涵盖、图形编辑、图形修饰等功能,其次,对于属性编辑来说,主要是指与数据库管理相整合,其功能主要体现在修改和删除等。第三,数据存储和管理,对于数据存储来说,要求在计算机内部或外部存储介质上,记录好数据,其存储方式与数据文件的结构之间的关系是紧密联系、密不可分的,关键要加强记录的逻辑顺序的构建,属性数据,在关系数据库管理中得到了广泛应用。第四,空间查询和分析,其中,对于数据查询和检索来说,主要是指從数据文件和数据库中,对所需数据予以查找或选取。借助GIS技术,可以对所定区域的各种现象予以有效分析。
2GIS在环境监测中的应用
环境监测,与信息的采集和处理有着密切的联系,而环境信息与空间位置的关联性极其明显,所以在环境监测中,地理信息系统得到了广泛应用。借助该项技术的应用,可以为各种环境信息的获取和存储等提供很大的便利性,并确保环境信息具有高度的全面性和准确性,为环境监测的开展助益。地理信息系统的空间分析和数据处理功能显著,要加强GIS的功能模块的应用[1],与选定的环境监测模型结合在一起,有效处理多源环境信息,将环境演变的动态规律挖掘出来,动态化监测环境,并直观展示出环境的变化情况和规律等,将其制作程图片。
2.1在大气环境动态监测方面
在城市工业化不断发展过程中,城市工业企业数量越来越多,在城市空气中,充斥着较多的有毒有害物质,诸多国家和地区都对大气环境质量的改善予以了高度重视。对大气环境的特点进行分析,主要是指其空间尺度较大,人类生存的大气圈中,其厚度是不可想象的。空气在自然环境中的流动性较高,所以GIS技术,在大气环境动态监测方面具有较高的应用价值,以此来将监测和分析功能发挥出来。加强地理信息系统的应用,可以有效收集和整理大气污染隐患的企业和位置信息等,并加强地理信息数据库的构建。通过对GIS空间分析和数据显示功能的发挥,可以为污染物在大气中浓度分布图的获取提供便利性,从而对污染物的空间分布和超标情况予以充分了解。
2.2在水资源环境监测方面
在工农业发展中,水资源发挥的作用不可小觑,但是水源污染现象越来越严重化,而且复合型污染特点比较明显,对于饮用水产生了很大的影响,所以针对水资源环境,必须要注重监测和管理的实施。对水资源环境的特点进行分析,具有庞大的空间信息量,GIS的优势主要体现在有效管理和分析空间信息这一方面。在水资源环境监测中,加强GIS的应用,可以将水质监测数据和空间数据管理的科学性和有效性提升上来,为管理人员有效查询和修改各种空间信息创造有利条件[2]。GIS的空间分析和图标分析功能显著,可以更好地制作空间和检测数据的专题图,确保污染治理方案的制订具有高度的可行性和合理性。比如某一研究人员借助GIS技术,合理设计地下水监测网络,有效监测和分析所选研究区域的场地,不断提高管理地表和地下废物的有效性,及时将潜在污染源挖掘出来,更好地保护水源井,并且作用于填埋场选址这一方面。
3GIS在环境影响评价中的应用
对于环境影响评价来说,主要是指系统化分析和预测拟议中的建设项目实施后对环境产生的影响程度。环境影响评价,旨在对在规划和决策中考虑环境因素予以积极引导,确保人类活动具有较高的环境相容性。现阶段,环境影响评价的诸多环境问题,可以借助成熟模型来进行描述,但是这些环境模型空间数据的难度性较高,尤其在操作和显示方面,而且空间特性较为显著。借助GIS技术,可以集中整合数据和地图,加强拓扑关系的构建,为空间分析和查询各类专题图创造有利条件,并将环境质量和污染状况直观展示出来。
3.1在项目环境影响评价方面
在项目环境影响评价方面,环境信息数据库发挥着重要的作用,项目环境影响评价,要对相关环境信息予以充分掌握,如区域自然与社会经济、区域环境质量等。环境信息数据量比较庞大,而且与空间位置的关系是密不可分的。在环境评价的各种模型中,要对GIS集成与场地相关的各种数据予以应用,给予综合化分析和模拟强有力的保障,更好地分析环境质量现状。GIS的数据管理和跟踪能力较为强化,可以对环境影响评价单位和工程建设单位予以协助检查,引导单位自身将自身的职责履行到位,并将环境影响报告书的事后验证工作落实下去。
3.2在区域环境影响评价方面
对于区域环境影响评价来说,主要是指加强科学技术的原理和方法的应用,将该区域环境中与发展过程相关的人类活动、自然作用的规律予以反映。借助区域环境影响评价,旨在协调发展区域内的社会、经济以及环境等,确保与可持续发展战略规划的要求相互统一。在区域环境影响评价中,GIS的应用,可以对地理区域复杂化的污染源信息等予以管理,并对区域环境影响因素的变化情况进行统计和分析[3]。此外,叠置地理对象的功能不容忽视,将同一区域不同时段的多个环境影响因素与特征叠加整合在一起,对区域环境质量演变和其他因素的相关关系予以合理化分析,从而更好地预测区域的环境质量。区域的污染源数据关联于各种环境预测模型,加强模型预测法的应用,可以为预测区域的环境质量创造有利条件。
3.3累积环境影响评价
对于累积环境影响评价来说,主要是指针对累积环境变化的过程,应进行系统分析和评估,也就是分析和调查,对影响源和过程的累积,并解释各个影响在时间和空间方面的累积,对以往、现在的人类活动的累积影响进行预测,当然也包括对社会发展的反馈效应。结合可持续发展目标,如果具有统一的潜在发展行为的方向和内容等,应予以合理化选择。累积环境影响评价,可以将环境影响评价的时空分析范围予以拓展化,并将环境变化的时空放大作用发挥出来,所以对评价方法的能力提出了较高的要求。而GIS技术,在编辑和加工长时段区域数据的能力方面发挥着重要的作用,可以对环境影响在时空的累积特征进行有效识别,所以可以广泛应用于累积环境影响评价。
4GIS在环境规划中的应用
对于环境规划来说,主要是指调查和监测一个区域的环境现状,由于经济发展可能造成的环境变化进行预测,并基于生态学原理,要对工业部门结构和生产布局等予以调整,作为战略性部署之一,实现保护和改善环境的建设目标。在环境规划中,GIS的应用,有助于集中整合GIS空间分析技术、空间图形库,促进环境数据收集和管理工作的顺利进行,并为预测和污染控制规划方面的处理提供帮助,确保环境规划决策的过程,具有高度的直观性和有效性。
5结束语
综上所述,GIS的空间数据和非空间的属性数据管理优势显著,而且具有较高的空间分析能力,GIS可以有效编辑多种空间数据,并借助对各种专题图和统计图的分层输出,可以满足资源节约化需求,避免浪费更多的人力和财力等,同时所获取的精准度较高。在GIS技术发展中,将会大大完善环境领域中的应用范围,促进我国环境科学领域的健康发展。
作者简介:赵一蕊(2003-),女,上海七宝德怀特高级中学在读,研究方向:环境科学。
环境科学毕业论文范文模板(二):浅谈地理信息系统在环境科学中的应用论文
摘要本文主要针对地理信息系统在环境科学中的应用展开研究,先阐述了GIS的概念和功能,然后重点论述了GIS技术在环境监测、环境影响评价、环境规划等方面的具体应用,旨在将地理信息系统的应用价值充分发挥出来,给予环境科学强有力的支撑和保证,为环境科学领域提供更为广阔的发展空间。
关键词地理信息系统;环境科学;应用
在科学技术不断发展的强大推动下,地理信息系统发挥着不可比拟的作用和优势,其应用价值极其显著,尤其对环境科学领域产生了很大的影响,借助地理信息系统的应用,对于环境科学发展也具有显著的促进作用,其发展前景十分广阔。现阶段,人们对环境的重视程度越来越高,在环境科学不断发展过程中,投入了较多新型技术,其中,地理信息系统不容忽视,已经得到了社会上的高度认可和关注。
1GIS的相关概述分析
1.1概念
对于地理信息系统来说,作为计算机系统之一,可以促进空间数据的采集、储存以及查询检索等顺利进行,有助于对海量地理数据予以分析和处理,已经成为一大通用技术。地理信息系统的关键就在于地理空间数据库,基于计算机软硬件环境,采集和储存整个空间相关数据,所以已经成为不可或缺的技术系统。
1.2功能
对其功能进行分析,主要是指在地理数据处理工程中,GIS的作用显著
数据的采集和输入,也就是在数据处理系统中,实现系统外部原始数据向系统内部的顺利传输,并将这些数据从外部格式实现向内部格式的顺利转换,为系统处理提供便利性。第二,数据编辑,首先,对于图形编辑来说,主要涵盖、图形编辑、图形修饰等功能,其次,对于属性编辑来说,主要是指与数据库管理相整合,其功能主要体现在修改和删除等。第三,数据存储和管理,对于数据存储来说,要求在计算机内部或外部存储介质上,记录好数据,其存储方式与数据文件的结构之间的关系是紧密联系、密不可分的,关键要加强记录的逻辑顺序的构建,属性数据,在关系数据库管理中得到了广泛应用。第四,空间查询和分析,其中,对于数据查询和检索来说,主要是指從数据文件和数据库中,对所需数据予以查找或选取。借助GIS技术,可以对所定区域的各种现象予以有效分析。
2GIS在环境监测中的应用
环境监测,与信息的采集和处理有着密切的联系,而环境信息与空间位置的关联性极其明显,所以在环境监测中,地理信息系统得到了广泛应用。借助该项技术的应用,可以为各种环境信息的获取和存储等提供很大的便利性,并确保环境信息具有高度的全面性和准确性,为环境监测的开展助益。地理信息系统的空间分析和数据处理功能显著,要加强GIS的功能模块的应用[1],与选定的环境监测模型结合在一起,有效处理多源环境信息,将环境演变的动态规律挖掘出来,动态化监测环境,并直观展示出环境的变化情况和规律等,将其制作程图片。
2.1在大气环境动态监测方面
在城市工业化不断发展过程中,城市工业企业数量越来越多,在城市空气中,充斥着较多的有毒有害物质,诸多国家和地区都对大气环境质量的改善予以了高度重视。对大气环境的特点进行分析,主要是指其空间尺度较大,人类生存的大气圈中,其厚度是不可想象的。空气在自然环境中的流动性较高,所以GIS技术,在大气环境动态监测方面具有较高的应用价值,以此来将监测和分析功能发挥出来。加强地理信息系统的应用,可以有效收集和整理大气污染隐患的企业和位置信息等,并加强地理信息数据库的构建。通过对GIS空间分析和数据显示功能的发挥,可以为污染物在大气中浓度分布图的获取提供便利性,从而对污染物的空间分布和超标情况予以充分了解。
2.2在水资源环境监测方面
在工农业发展中,水资源发挥的作用不可小觑,但是水源污染现象越来越严重化,而且复合型污染特点比较明显,对于饮用水产生了很大的影响,所以针对水资源环境,必须要注重监测和管理的实施。对水资源环境的特点进行分析,具有庞大的空间信息量,GIS的优势主要体现在有效管理和分析空间信息这一方面。在水资源环境监测中,加强GIS的应用,可以将水质监测数据和空间数据管理的科学性和有效性提升上来,为管理人员有效查询和修改各种空间信息创造有利条件[2]。GIS的空间分析和图标分析功能显著,可以更好地制作空间和检测数据的专题图,确保污染治理方案的制订具有高度的可行性和合理性。比如某一研究人员借助GIS技术,合理设计地下水监测网络,有效监测和分析所选研究区域的场地,不断提高管理地表和地下废物的有效性,及时将潜在污染源挖掘出来,更好地保护水源井,并且作用于填埋场选址这一方面。
3GIS在环境影响评价中的应用
对于环境影响评价来说,主要是指系统化分析和预测拟议中的建设项目实施后对环境产生的影响程度。环境影响评价,旨在对在规划和决策中考虑环境因素予以积极引导,确保人类活动具有较高的环境相容性。现阶段,环境影响评价的诸多环境问题,可以借助成熟模型来进行描述,但是这些环境模型空间数据的难度性较高,尤其在操作和显示方面,而且空间特性较为显著。借助GIS技术,可以集中整合数据和地图,加强拓扑关系的构建,为空间分析和查询各类专题图创造有利条件,并将环境质量和污染状况直观展示出来。
3.1在项目环境影响评价方面
在项目环境影响评价方面,环境信息数据库发挥着重要的作用,项目环境影响评价,要对相关环境信息予以充分掌握,如区域自然与社会经济、区域环境质量等。环境信息数据量比较庞大,而且与空间位置的关系是密不可分的。在环境评价的各种模型中,要对GIS集成与场地相关的各种数据予以应用,给予综合化分析和模拟强有力的保障,更好地分析环境质量现状。GIS的数据管理和跟踪能力较为强化,可以对环境影响评价单位和工程建设单位予以协助检查,引导单位自身将自身的职责履行到位,并将环境影响报告书的事后验证工作落实下去。
3.2在区域环境影响评价方面
对于区域环境影响评价来说,主要是指加强科学技术的原理和方法的应用,将该区域环境中与发展过程相关的人类活动、自然作用的规律予以反映。借助区域环境影响评价,旨在协调发展区域内的社会、经济以及环境等,确保与可持续发展战略规划的要求相互统一。在区域环境影响评价中,GIS的应用,可以对地理区域复杂化的污染源信息等予以管理,并对区域环境影响因素的变化情况进行统计和分析[3]。此外,叠置地理对象的功能不容忽视,将同一区域不同时段的多个环境影响因素与特征叠加整合在一起,对区域环境质量演变和其他因素的相关关系予以合理化分析,从而更好地预测区域的环境质量。区域的污染源数据关联于各种环境预测模型,加强模型预测法的应用,可以为预测区域的环境质量创造有利条件。
3.3累积环境影响评价
对于累积环境影响评价来说,主要是指针对累积环境变化的过程,应进行系统分析和评估,也就是分析和调查,对影响源和过程的累积,并解释各个影响在时间和空间方面的累积,对以往、现在的人类活动的累积影响进行预测,当然也包括对社会发展的反馈效应。结合可持续发展目标,如果具有统一的潜在发展行为的方向和内容等,应予以合理化选择。累积环境影响评价,可以将环境影响评价的时空分析范围予以拓展化,并将环境变化的时空放大作用发挥出来,所以对评价方法的能力提出了较高的要求。而GIS技术,在编辑和加工长时段区域数据的能力方面发挥着重要的作用,可以对环境影响在时空的累积特征进行有效识别,所以可以广泛应用于累积环境影响评价。
4GIS在环境规划中的应用
对于环境规划来说,主要是指调查和监测一个区域的环境现状,由于经济发展可能造成的环境变化进行预测,并基于生态学原理,要对工业部门结构和生产布局等予以调整,作为战略性部署之一,实现保护和改善环境的建设目标。在环境规划中,GIS的应用,有助于集中整合GIS空间分析技术、空间图形库,促进环境数据收集和管理工作的顺利进行,并为预测和污染控制规划方面的处理提供帮助,确保环境规划决策的过程,具有高度的直观性和有效性。
5结束语
一、预设问题要有“障碍”,防止“滑过现象”产生
“滑过现象”源自于英国学者EdardBeBono关于思维训练中“注意滑过”的一个形象比喻。他说:当我们驱车从A地到B地欣赏美景时,往往由于车速太快,忽略了途中更美的风景C;由A地到B地的路越顺畅,C地被忽略的可能性就越大。课堂教学也是如此,如果教师将教学任务设计得面面俱到、自然流畅,问题坡度太小,没有给学生留下跨越“障碍”的空间,学生无需要多少时间即可一蹴而就,就会使许多有价值的内容在不经意间滑过。在浙教版数学八年级(下)《三角形中位线》合作学习中有一个问题:将一张三角形纸片剪成一个三角形和梯形,如果要求剪得的三角形和梯形拼成平行四边形,应当怎样剪?对于这个问题,一教师预设了三个小问题来引导学生:
(1)、像图1那样剪,可以拼成平行四边形吗?
(2)、像图2那样剪,可以拼成平行四边形吗?
(3)、怎样剪才能拼成平行四边形呢?
SHAPE\*MERGEFORMAT
教师预设的前两个问题,的确能很好地为第(3)问做好铺垫,是不错的引导;但是由于教师问题设计过于详尽、顺畅,没有给学生留下“障碍”,学生轻而易举地回答出第(1)、(2)问,第(3)学生短暂思考就回答出来,这个问题便显得没有挑战性,探究价值就“一滑而过”,这对提升学生的思维层次没有益处。笔者认为,这个问题先不给出任何预设的小问题,就让学生先动脑动手画,再让学生动手剪。在大部分学生没有结果的情况下给出预设第(1)问。这样整个问题的处理上坡度不会太小,学生能经历一个相对完整的思考过程,也把握了时机,在知识的关键处、疑难处预设有效问题引导学生思考。
数学教学过程应当将学生主体的“做数学”摆在突出的位置。教师对一些关键问题、关键环节且慢“说破”,留下“更美的风景C”让学生“欣赏”,使其在探索、思考问题的体验中提升思维和激发兴趣,这是防止“滑过现象”的基本策略。教师的教学智慧不是体现在“先知于学生、胜学生一筹”上,而是体现在“与学生同步”甚至“落后于学生”。“说破”的火候掌握在教师的手里,但取决于学生的需要,所谓“教不越位,学要到位”就是这个道理。
二、预设问题要符合学生的“最近发展区”理论
研究表明,知识处于“最近发展区”时,最能激发学生的学习动机。教师在预设问题时,不考虑学生现有的生活经验、知识基础、认知发展水平和思维发展水平,预设的问题坡度太大,超出学生的“最近发展区”,过于复杂,从头到尾受益的学生寥寥无几,提问也只能流于形式、走过场,结果多数情况下教师自问自答。比如说某教师在上浙教版八年级(下)数学《一元二次方程的解法》第三课时——公式法解一元二次方程中,先要求学生用已经学过的配方法解两个方程:x2+15=10x;3x2-12x=6,在学生解完这两个方程后,教师说:大家能用配方法来解关于x的方程ax2+bx+c=0吗?结果全班基本没有人解出。教师原本想用配方法解系数为常数的一元二次方程来作为解系数为字母的一元二次方程作一个铺垫,但由于教师没有充分考虑到解方程ax2+bx+c=0的复杂性,也没有充分认识到这个问题大大超出学生的“最近发展区”,因而没有为解方程ax2+bx+c=0预设引导性的问题,最后教师不得不自己一步一步讲解。
一堂课中多有几个这样的问题,学生就对这节课失去了信心和兴趣,多有几节这样的课,学生就对这门学科失去了信心和兴趣,教学效果可想而知。有经验的教师在预设问题时,能把预设问题控制在学生的“最近发展区”。一教师在上浙教版七年级(下)数学《分式方程》时,在上课导入时这样预设四个解方程的题目:
(1)3x-2=2x+3;(2)(3);(4)
听课的很多老师当时就在嘀咕:在学生连分式方程的概念还没有了解教师就给出了分式方程让学生解,这样做不恰当。其实,事实说明,这位教师这样预设问题问题,恰恰把握住了学生的“最近发展区”。学生在有解一元一次方程的基础上很容易就解出了第(1)、(2)小题。学生在解第(3)小题时,有的凑出了答案,有很多学生就是两边乘了x解出了方程。其实学生解第(2)小题时利用了去分母解了方程,这无形就为解第(3)小题作好了铺垫,学生只要在理解“字母表示数”的基础上就能利用去分母解第(3)小题。教师就是抓住了这点,放手让学生自己去解,“学习过程就不是被动地接受知识,而是主动构建知识的过程”。
三、预设问题要避免低级庸俗,应具有启发引导性
在新课程“一波未平,一波又起”改革的浪潮下,有的教师为了体现启发式原则,达到一种双边互动充分、课堂气氛热烈的效果,经常大量设问,于是不由自主地提一些不疼不痒的问题。例如:一教师在讲“雉兔同笼”问题时,提出“雉就是我们现在说的什么?”“雉有几只脚几只头?”“上有三十五头,下有九十四足的意识是什么?”这样一些不是问题的问题,还有“对不对”、“是不是”、“好不好”、“行不行”等问题。这种问题缺少启发性,难以引起学生深层次的思考,是不相信学生的能力及其主观能动性,是对学生主体性和创造性的漠视。“有疑而问”本是天经地义,但这种浅显的问题,往往问而无疑,学生对答如流,表面上互动得轰轰烈烈。但实际效果如何呢?学生从这些问题中得到了什么呢?这种设问除了在形式上给人一种热闹的感觉外,没有什么教学价值。除此,有些教师预设问题太庸俗。一教师在介绍圆柱和圆锥的三视图画法后,他给学生提出这样一个问题:“谁能画出人的三视图,就画我们的校长?”结果一学生在黑板上画了三个椭圆,引得全般哄堂大笑。这样的问题令人啼笑皆非,庸俗及至。
有经验的老师设问能提纲挈领、纲举目张,牵一发而动全身,提出的问题恰当、对学生数学思维有适度启发,能引导学生思考和探索,经历观察、实验、猜测、推理、交流、反思等理性思维的基本过程,切实改进学生的学习方式。一教师在讲三角形三边关系时,让学生带好长度分别为3cm、4cm、7cm、10cm的小木条,预设以下个问题让学生分小组后思考讨论:(1)能拼成几个三角形,三角形的边长分别是什么?(2)哪三根不能拼成三角形?这三根的长度都有什么关系?(3)三根木条符合什么要求才能拼成三角形?教师层层设问、逐步推进,充分突出学生“做数学”的同时,启发引导了学生主动发现三角形三边的关系,而不是简单的让学生记忆“三角形的任意两边之和大于第三边,任意两边小于第三边”的定理。
很多教师不研究教材内容,不分析知识与问题之间的关联,预设的问题单一且不能揭示知识发生过程。一教师在上浙教版七年级(下)数学《二元一次方程组》中,在探求二元一次方程组的解的教学环节时,教师是说:这个方程组的解是什么呢?我们利用一个表格来探求。
接着学生就填写表格,找出了解。笔者却要反问:用表格来探求方程组的解,为什么表格中x只列举20、21、22、23、24呢?教师没有预设其他问题,这就没有把握探求方程组的解的内在规律,没有正确引导学生探求方程组的解。
其实,初中生好奇心强,喜欢刨根问底。心理学研究表明,初中生的思维活动开始由形象思维向抽象思维过度,他们的思维活动越来越具有独创性,并试图解决问题。高明的教师会利用这一心理特征,在预设的问题往往循循善诱、层层设疑、步步为营、节节出新,最后水到渠成,让人恍然大悟,造成学生渴望、追求新知的心理状态,使大脑皮层出现“优势兴奋中心”,产生强烈的学习欲望。例如,一教师在教学“圆的定义”时,问学生:“车轮是什么形状?”同学们都会回答:“这还用问,当然是圆的。”接着问:“为什么要造成圆形?难道不能造成别的形状,比如说三角形、四边形……”同学们就会兴奋起来,纷纷说:“不能!这样的轮子无法滚动。”教师接着再问:“那就造成鸭蛋的形状吧!行吗?”学生开始感觉茫然,继而大笑起来:“若是这样,车子会忽高忽低的。”教师继续追问:“为什么造成圆形不会忽高忽低呢?”学生又一次活跃起来,纷纷议论,最终找到了答案“因为原形车轮上的点到轴心的距离处处相等!”这样自然而然地得到了圆的定义。教师在讲圆的定义时,根据学生身边的生活实例,预设了四个逐步推进的问题,学生生成圆的定义非常自然且记忆深刻,收到了很好的教学效果,同时激发了学生的学习兴趣,余味无穷。
新课程改革提出要提高课堂教学的有效性,预设有效的数学问题便是提高数学课堂教学的有效性的一个重要方面,也是教师教学环节中重要组成部分,更是“互动教学”的必要措施。当然,数学课堂教学中预设有效提问时要注意的不只是以上四个方面。比如说,预设有效问题应当在何处何时用何种方式何种方法进行预设,这些都是数学教师值得研究和探讨的问题。笔者认为教师预设的问题必须和学生的知识基础、认知水平、思维发展水平相一致;必须要吸引学生,用问题驱动学生在互动中的生成知识,激发学习兴趣;必须启发引导学生“做数学”,促进学生思维水平的发展,从而提高教学效率。