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1 机械传动技术的发展历史
1.1 机械的主要传动方式介绍
机械的主要传动方式包括:机械传动、流体传动、电传动。目前,电磁轴承、电磁传动等非接触式传动也逐渐出现,将传动技术的范畴拓宽。但具备了机械传动系统必须的要件的“机械传动”仍是最主要的传动形式,如恒功率输出、速度影响、效率等都很好。
1.2 机械传动技术的特性
高效、高速、多功能、精密是机械逐渐达到的范围,那么就必然要求传动机的功能和性能也达到一个高端和精准的层面。在某种程度上,传动技术对机械的工作性能、寿命、能源的消耗、振动的噪声等影响很大。机械传动的形式包括齿轮传动、带链传动、摩擦传动等。
在最近几年,机械传动技术得到了长足发展,其作为组成机械设备的重要部分之一,与机械诞生及其进步、更换有着紧密的联系,它有助于推动生产力的更新换代,有助于解决一系列的生产难题。在我国早期,指南车有着类似于齿轮传动的装置,美国在20世纪中期将指南车模型进行展览。战国到西汉期间,机械传动的重要标志就是齿轮已经诞生,指南车的发明早于宋代,中国古代科技史学家王振铎认为,三国时期的马钧发明了指南车。
据相关文字记载,表明了机械传动装置大约3000年的历史。在罗马时代,人类文明逐渐进步,谷物碾磨的木制齿轮是在水力驱动下运作的,传动随之出现在人们的视野。瑞典人在谷物磨中率先采用了传动技术史上称得上是突破斜齿轮传动,斜齿轮是由石头制成的,在材料上稍为原始。
14世纪,由于时钟较为精细,传动齿轮逐渐精密、小巧,人们开始研究金属齿轮,以减小尺寸。
18世纪初,蒸汽机进入使用,相续在矿井排水、铁路机车、加工制造等领域。蒸汽机本质上是机械的动力系统,它的发展对于传动系统提出更高的要求,高标准、高质量的金属齿轮传动在之后得到应用。
19世纪末期,电动机和内燃机出现。
20世纪初期,摆线、渐开线齿形的齿轮传动先后出现。40年代左右,渐开线和非渐开线齿轮传动的齿形计算方法、齿轮刀具、被加工齿轮、相互啮合的齿轮之间关系及齿形计算方法、空间三维齿形及其啮合计算方法,逐渐发展开来。20世纪50年代,初步形成了齿轮传动的表面接触和轮齿弯曲强度,以及动载荷的传动设计方法。20世纪60年代,宇航技术的发展要求机械传动更加精确。90年代,人们开发了被广泛用于冶金、船舶、电厂等关键设备及故障诊断的齿轮传动系统的状态监控。这一开发是基于传动系统动力学研究,并在故障诊断与失效预报两个方面也开发了相关的诊断系统。
2 机械传动技术的相关研究
2.1 机械传动的信息化与智能化
信息化和智能化作为现代社会科学发展的重要特征,涉及生产和生活的多方面,机械传动领域也如此。根据原动力系统的效率特征和执行系统的功能,结合了机械传动技术与计算机控制技术,实现了信息化和智能化,通过计算机控制技术,精确实现动力传动功率和速比的实时控制,使原动力系统、传动系统和执行系统趋于融合,这一研究也成为机械装备实现自动化和智能化的重要基础。
在科研人员的研究下,传动系统的信息化与智能化和机械装备的信息化与智能化,已获得了重大进步,在汽车、工程机械和军工机械生产领域被广泛使用。在结合了信息、计算机和控制技术与机械传动技术的基础下,出现机械传动的信息化与智能化,使动力传动功率和速比的实时控制出现,在车辆中广泛应用,包括机械自动变速传动、液力机械自动变速传动和无级自动变速传动三种形式。
2.1.1 液力机械自动变速传动。由液力变矩器和行星齿轮传动构成的液力机械自动变速传动(AT),液力变速器不仅仅可增加扭矩、吸收冲击振动,也可在较小的范围内将无级变速变为现实。机械自动变速传动采用液力变矩器,使得车辆起步换档平稳、舒适。
2.1.2 无级自动变速传动。实现“发动机一变速器一道路负载”的最佳匹配和汽车动力传动系统的最佳燃油经济性和动力性,就是无级自动变速传动(CVT),即带式无级自动变速传动和牵引式无级自动变速传动。
20世纪90年代末期,和日产汽车公司与日本山一油有限公司合作,率先研究并成功开发了牵引式无级自动变速传动,将装车运行实现。由于无级自动变速传动的承载能力较大,被广泛用于大排量的汽车、工程机械和重型装甲车辆,作为未来日本和欧美等发达国家及部分地区的研究重点。
2.2 械传动装置的高性能、低成本、小型轻量化
从传动原理和结构出发,采用高强度的新材料,喷丸、冷挤压、表面涂层和表面复合处理,均可提高传动系统的承载能力和使用寿命,减小传动系统的体积和
重量。
显示在诱导传动部件微点蚀的表面微缺陷和裂纹扩展和热处理交变应力,微点蚀的影响下和裂纹扩展;啮合传动副分析负载条件下,负载分配和牙齿评价之间的关系压力,牙齿牙齿表面改性和负载分布和应力强度,传动部件,如每一个的实力,如寿命设计,是提高承载能力和使用寿命,减少了重量和所需要的传输容量研究的传输系统主题。
现代机械工程的发展对于机械传动系统的要求也越来越高,比如,宇宙空间的真空高、重力微、温差大,海洋环境下的海水腐蚀,强磁场或强强电场等特殊环境下的机械,就需要与该环境相适应的传动系统。
3 传动系统新材料的突破
20世纪50年代,在苏联成功发射人造地球卫星之后,先进材料对高科技的发展影响很大。在机械传动技术领域,性能特点鲜明且独特,如梯度、纳料、陶瓷、高分子聚合物、智能、表面涂层,以及自修复材料等,机械传动技术的发展和性能被这些独特的性能推进发展。作为多学科交叉与结合的结晶——材料科学,与工程技术是密不可分的,并且在全世界的排名中也位居前列。
4 提升机械传动的适应性
真空高,重力微,高温,腐蚀性海水的海洋环境,以及强磁场或强电场作用下的空间特机械环境,我们需要适应传输系统的环境。
此外,微型传动系统作为微机械中重要的研究方向。微型传动系统与普通机械传动的工作原理和性能特征受到尺度效应的影响,存在一定的差异,当传输系统的微米或纳米级的小尺寸,这将是一个很大的新的科学问题。表面积的传输副成分增大,表面力学,表面物理效应,摩擦学,传输和不同规模的常规热传导体积比,我们需要加大研究力度。
5 结语
进入二十一世纪以来,科学技术的发展,包括信息和控制、新材料、能源和环保以及先进的制造技术,已逐得到创新和发展,科学在这些领域的技术进步的一个重要领域,以促进科学和技术的发展的机械传动。在很大程度上机械传动技术的发展与突破影响着机械传动的发展与振兴,对机械传动的研究必将更加深入。
参考文献
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电气工程(Electrical Engineering)是现代科技领域核心学科之一,传统的电气工程定义为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和。21世纪的电气工程概念已经远远超出这一范畴,如今电气工程涵盖了几乎所有与电子、光子有关的工程行为。电气工程的发展程度直接体现了国家的科技进步水平,因此,电气工程的教育和科研在发达国家大学中始终占据重要地位。
1.电磁学理论的建立及通讯技术的发展
大自然中的雷电使人类对电有了最早、最朴素的认识,天然磁石吸铁是人类对磁现象的最早观察,然而,人类对电磁现象的研究始于16世纪的英国,1663年德国科学家盖利克发明了摩擦起电的仪器,1729年英国科学家发现电荷可以通过金属传导等等,这是人类对电的早期实验,之后又出现了一系列具有里程碑意义的发现与发明。
(1)库仑定律。1785年法国物理学家库仑通过扭秤测量静电力和磁力总结出:两个电荷之间的作用力与它们间距离的平方成反比,与它们所带电荷量的乘积成正比,这就是著名的库仑定律。这一发现的历史意义在于它标志着人类对电磁现象的研究从定性阶段进入了定量阶段。
(2)“伏打电池”。1799年意大利物理学家伏特经过反复实验发现把任何潮湿物体放到两个不同金属之间都会产生电流,一年后伏特发明了世界上第一个电池,自此人类对电的研究由静电扩大到了动电,开辟了电学研究的新领域。
(3)奥斯特发现电流的磁效应和安培右手定则。1820年奥斯特偶然发现通电铂丝周围的小磁针发生轻微晃动,之后他经过反复实验证实了这一发现。其后安培进行了更深入的研究,提出了右手定则,发现了电流方向与磁针转动方向之间的关系。安培还通过实验发现了两个通电导体和两个通电线圈之间相互作用的规律,从而奠定了电动力学的基础。
(4)法拉第发现电磁感应。英国科学家法拉第是第一个成功完成磁生电实验的人,并归纳出产生感应电流的五种情况:一是变化着的电流;二是变化着的磁场;三是运动的稳定电流;四是运动的磁场;五是在磁场中运动的电线。法拉第把这一现象叫做“电磁感应”。电磁感应的发现使生产电成为可能,至今,发电机、电动机、变压器都是运用电磁感应原理工作的。
(5)麦克斯韦建立电磁场理论。英国数学家、物理学家麦克斯韦总结了前人的一系列成果,用数学方程式表示电磁场,建立了完整的电磁理论体系,揭示了光、电、磁本质上的统一,并预言了电磁波的存在。1873年他出版的电磁场理论经典著作《电磁学通论》是里程碑式的自然科学理论巨著。
任何科学发明与发现都是许许多多的科学家不懈努力的成果,德国物理学家欧姆、高斯、赫兹,美国物理学家亨利,俄国物理学家楞次等等都为电磁理论的形成作出过贡献,本文不在一一类举。
电磁理论的建立为无线电通信揭示的发展奠定了基础,19世纪通信技术取得了突破性成果,先后发明了有线电报、有线电话和无线通信。
2.电工技术的初期发展
人类社会发展历程中经历了三次工业革命,对人类的进步起到了巨大的作用。第一次工业革命从18世纪中叶到19世纪中叶,以瓦特发明的蒸汽机为标志,以机械化为特征,中心在英国;第二次工业革命从19世纪后半期到20世纪中叶,以工业生产电气化为主要标志,其成果是电力、钢铁、化工“三大技术”与汽车、飞机和无线电通信“三大文明”,其中心在美国和德国;第三次工业革命从20世纪中叶到21世纪初,以社会生产、生活信息化为特点,又叫新技术革命。第二次工业革命就是从电工技术初创和应用开始的。
(1)直流发电机的诞生。1831年英国企业家研制出了史上第一台发电机——蒸汽动力永磁发电机;1832年法国科学家匹克斯发明了世界上第一台直流发动机;1866年西门子发明了自激式励磁直流发电机;1870年格拉姆发明了实用自激直流发电机,结构可靠,电流稳定,输出功率大,被各国广泛采用作为照明灯电源。
(2)远距离输电和电力工业技术体系的初步建立。1875年法国巴黎火车站建成世界上最早的一座火力发电厂。爱迪生不仅发明了灯泡,他还在1882年建立了美国第一家直流发电厂,装有6台直流发电机,通过电缆输送照明用电,不过当时的最大输送距离只有1.6km。之后爱迪生还建立了一座水电站,形成了电力工业体系的雏形。
(3)交流发电机电荷电动机的诞生。1876~1878年俄国人亚布洛切科夫成功试验了单相交流输电技术。1885年,英国工程师菲尔安基设计的第一座交流单相发电站建成。同年,美国人威斯汀豪率领的团队完成了交流发电、供电系统,并创建了交流配电网。1883年,美籍电气工程师特斯拉发明了世界上第一台感应电动机,5年后他又发明了两相异步电动机和交流电传输系统。1888年,俄国工程师德布罗夫斯基和德尔伏发明了三相交流制。1891年,德国安装了世界上第一台三相交流发电机,并建成了第一条三相交流输电线路。自此,三相异步电动机得到了广泛应用,电能逐步取代了蒸汽成为动力源,电力工业得到了迅速发展。
3.电工理论的建立
(1)电路理论的建立。关于电路的早期研究有:1778年伏特提出了电容的概念,给出了导体上储存电荷的计算方法Q=CU;1826年欧姆发表了欧姆定律;1831年法拉第提出了电磁感应定律;1832年亨利提出了磁通量计算公式。
1845年德国物理学家基尔霍夫提出了关于任意电路中电流、电压关系的基本定律:电流定律(任意时刻电路中任何一个节点的各条支路电流的代数和为零);电压定律(任何时刻电路中任意一个闭合回路的各元件电压的代数和为零)。这两个定律发展了欧姆定律,奠定了电路系统分析的基础。
1853年英国物理学家汤姆逊推导出了电路震荡方程,并得出了莱顿瓶发电过程中电流在反复震荡且不断衰减的结论,并计算出震荡频率与R、L、C参数之间的关系,奠定了动态电路分析的基础。1855年,汤姆逊还建立了长距离电缆的等效电路模型。
1893年美籍电气学家施泰因梅茨提出了计算交流电路的方法——“相量法”,其实用、易懂,至今在分析正弦交流电路时依然沿用此法。
其间,赫尔姆霍兹提出的等效发电机原理、基尔霍夫建立的长距离架空线路参数电路模型、亥维赛德找出的求解电路暂态过程运算法、傅立叶用数学方法建立的热传导定律等等都对电工理论的丰富和完善起到了重要作用。
(2)电网络理论的建立。通信技术的兴起推动了电网络理论的发展。1924年,福斯特给出了电感和电容二端网络的电抗定理,建立了由给定频率特性设计电路的电网络理论。
1945年美国科学家伯德总结出了分析线性电路和控制系统的频域分析方法。1953年梅森创建了采用信号流图分析复杂回馈系统的方法,并被广泛应用。20世界50年代美国科学家达默制成了第一批集成电路,从此电路理论中增加了对含源器件的电路分析和综合。20世纪70年代在L.O.Chua等科学家的努力下,器件建模理论逐渐日趋完善。20世纪中期计算机的出现使电网络的计算机辅助分析和设计成为电路理论研究中的基本手段。
4.新技术革命对电气工程技术的推动
20世纪中叶开始的第三次技术革命又称为新技术革命,以核能、宇航和电子计算机这三大技术为主要标志。这个时期的主要理论是信息论、系统论和控制论,这三大理论的创立为通信工程技术和现代科学技术的研究提供了全新的科学方法。
(1)计算机的升级换代对电气工程技术的推动。自19世纪第一台计算机问世以来,经过几十年的发展,计算机给人类社会带来了翻天覆地的变化,人类社会从此走进了信息时代。1952年出世的第一代计算机使用的是真空电子管,不仅体积巨大,而且耗电量惊人。1959年~1963年生产的第二代计算机用晶体管替代了真空电子管,大大提高了运算速度,减少了耗电量,减小了体积,运用在了军事和科研领域。1964年~1970年生产的第三代计算机用集成电路替代了晶体管,不仅极大地提高了运算速度而且降低了成本,计算机开始进入到了普及阶段。1971年至今生产的第四代计算机使用了超大规模集成电路,实现了计算机网络化,计算机普及到了个人。计算机的升级换代推动了控制技术的发展,形成了计算机管理生产系统,提高了生产效率和产品质量。
(2)电子信息技术的发展。电子信息技术是计算机技术和电信技术相结合而形成的技术手段。20世纪通信技术得到了迅猛发展,人类社会生活也由此发生了巨大变革,人类从此进入信息时代。
1920年人们发现电离层对无线电短波有反射作用。1935年人们发现了雷达并广泛应用于军事和民用通信领域。1964年美国发射了第一颗地球同步静止轨道通信卫星,突破了大气层对无线电波的屏蔽,实现了宇宙范围的无线电通信。20世纪70年代计算机网络系统的建立使人们开始通过互联网获取信息。20世纪80年代以后寻呼机和移动电话逐步得到广泛使用,现今信息服务业已成为世界上发展最快的新兴行业之一。
电气工程技术发展史再次印证了这样两个真理:一是任何理论的创立和技术的进步都要靠众多科学家甚至一代代人的不懈努力而实现,特别是在学科相互融合交叉的今天。二是科学技术的每一次重大突破都会导致生产力的跨越式发展和人类社会的巨大进步,科技是第一生产力,创新是社会发展的推动力。
二、电气学科的形成与发展
按我国高等教育学科划分,电气信息学科类属工学门类(门类编号08),其下设五个一级学科:电气工程(一级学科编号0808)、电子科学与技术(0809)、信息与通信工程(0810)、控制科学与工程(0811)和计算机科学与技术(0812)。这五个学科有着相同的学科基础,都是研究电磁现象及其应用的基础学科与技术工程的综合,电能的突出优点在于:它既是易于传输的工业动力,又是非常可靠的信息载体。电子科学与技术、信息与通信工程和计算机科学与技术都是从电类专业派生出来的弱电学科,在19世纪末电工科学技术已形成了电力与电信两大分支。
我国电气工程一级学科下设五个二级学科:电机与电器(二级学科编号080801)、电力系统及其自动化(080802)、高电压与绝缘技术(080803)、电力电子与电力传动(080804)、电工理论与新技术(080805),电气工程包含的专业基础理论有电路原理、模拟电子、数字电子、微机原理与接口技术、单片机原理、自动控制原理、电磁理论、MATLAB仿真等。专业理论有电力系统及其暂态分析、电力电子、电机学、高电压与绝缘、电力拖动、输配电、工厂企业供电、电力市场等。
19世纪末欧美大学先后设立了电气工程(Electrical Engineering)专业,100多年来,其名称虽然没变,但内涵已随着科技的飞速发展有了非常大的变化。过去欧美的电气工程专业是以电力工程为主,现在电子技术和计算机已成为该专业的核心,美国一些著名高校甚至已不开设电力工程研究方向。有些大学把计算机技术从电气工程系分离了出去,单独成立了计算机科学系。
我国的电气工程始于1908年上海南洋公学的电机电工学科,就是上海交大的前身,距今也有100多年的历史了。1917年该校的电机专科设立了电讯门,即我国最早的无线电专业,如今的电子信息及计算机专业群都是由此发展演化而来的。1932年,清华大学设置了电机系。建国后,我国建立了一大批以工科为主的多科性大学,其中大多设立了电机工程系。1977年以后,大部分高校的“电机工程系”陆续更名为“电气工程系”,近几年来,部分高校又把“电气工程系”发展成为“电气工程学院”。我国的电气工程虽然与国外名称相同,但内涵有很大区别,我国大学一般都是强弱电分开,即电气类与电信类分设在不同的学院。
100多年以来,电气工程学科已发展成为覆盖多门类交叉学科、应用领域广阔的完善的学科,形成了强弱电结合、软硬件结合、机电结合的学科特点。
国外发达国家电气工程学科的发展呈现以下趋势:
(1)在学科中融入大量信息技术知识。在全球信息化的当今,信息技术以指数速度进步,它曾对电气工程学科的发展起到了巨大的推动作用,还将为电气工程领域的技术创新提供工具与技术支持,对电气学科的发展产生了决定性作用。国外发达国家的著名大学(如耶鲁大学、麻省理工学院等)大都把电气工程、通信工程、计算机工程放在同一学院,以利于在电气工程学科中融入大量的信息技术知识。
(2)与其他学科不断交叉融合,拓展了研究领域,大量的研究都是在跨学科领域开展的。
(3)与企业联系密切,科技成果转换能力强,引领产业技术更新。
三、电气技术的发展趋势
与电气工程学科相关的产业主要有电力工业、电气装备制造业以及几乎所有使用电力的行业,电气技术的发展与应用也主要集中在这些行业。
1.可再生能源技术
1995年全球可再生能源仅占一次能源的18%,预测到2050年可再生能源要占一次能源的22%,21世纪,光伏技术、风电技术、生物质发电技术等得到了快速发展。下面着重介绍人类的未来能源——氢能。科学家们一直致力于研究把氢能作为人类未来的能源,氢能有其他能源无与伦比的优势:
(1)清洁。其反应后的生成物为水和氮化氢,对环境没有污染。
(2)储量丰富。地球上的海水所含的氢用来发电就够人类用数亿年。
(3)热值高。单位重量的发热量叫热值,氢的热值是汽油的3倍,煤炭的4倍。现在世界上很多国家正在斥巨资研究这一能源,但目前还处在实验室阶段,距工业应用还有一段距离。
2.输电信技术
超导技术在电气工程中的广泛应用已成为发展趋势。
(1)超导储能系统。将电能转换为电磁能,利用超导线圈储存起来。超导储能系统是除电池储能系统之外的又一储能系统,其使用将提高电网的安全性。
(2)超导故障限流器。利用超导体超导与正常状态的转变特性,快速限制电力系统故障短路电流,保障电网安全。
(3)超导大容量电缆。可大大降低输电过程中的电耗,提高能源效率。
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0 引言
随着计算机及信息技术的不断发展,对于计算机科学与技术的进步程度及速度的衡量方法的研究越来越受到相关工作及研究人员的关注。库恩提出的科学革命模式就是一种以模式的形式将计算机科学与技术的发展趋势表现出来的一种方法。①此论文基于库恩理论对计算机科学与技术的跨越式发展进行了较为系统的研究。
1 库恩理论概述
库恩理论主要是对科学的动态发展状况进行了一个较为系统的论述。该理论冲破了古典经验论,指出科学之所以能够成为科学或称之为科学就是因为范式的形成的理念。库恩理论诞生之后,不仅被广泛应用于科学技术发展的各个领域,而且有效地促使相关工作人员在范式的指导下从事科技工作。所以,从这个角度上来说科恩理论的提出具有十分重要的理论与实践意义。其实,库恩提出的理论主要包括:前范式科学理论,常规科学理论及科学革命理论,其中科学革命理论也称为新常规科学理论。而科学革命实质上就是新的范式来替代旧的范式的一个过程,新旧范式之间是不可以通约的。②
2 基于库恩理论的计算机科学与技术的发展历程分析
基于库恩理论的计算机科学与技术的发展历程可以分为三个时期,即计算机科学与技术前科学时期、计算机科学与技术常规科学时期、计算机科学与技术革命时期。
首先,对于第一个时期来说,也可以大致归纳于三个阶段——计算工具的发展阶段、机械式计算机的发展阶段、继电器式计算机发展阶段。由此也可以看出,计算机科学与技术前科学时期的时间跨度比较大,而且各种思想和学派比较繁杂。不论是计算工具阶段、机械式计算机阶段还是继电器式计算机发展阶段都没有系统的结构,也没有相关的指导理论,所以整个的发展来看,方向非常地模糊,发展进度的衡量标准也不明确。而这些都是库恩的前科学时期的典型特点。虽然,计算机科学与技术的前发展阶段存在很多突出的问题,但是这个阶段的一些基本原理和基本思想是现代常规科学时期的电子计算机发展的基础。
其次,计算机科学与技术常规科学时期。在这个时期人类历史上真正的第一台电子计算机诞生,而且理想计算机理论和计算机体系结构的提出,为计算机的发展提供了一定的理论标准,计算机科学与技术的发展形成了一个相对稳定的范式,这个范式的形成,有效地促进了计算机的快速发展。在这个时期计算机的演变经历了电子管时代、晶体管时代、集成电路时代、大规模集成电路时代、智能计算机等阶段。③
第三,计算机科学与技术的革命时期。这个时期虽然计算机的发展非常地迅速,而且功能也在不断地完善。但是计算机科学与技术的发展与摩尔定律密切相关。有相关专家在回顾40年来半导体芯片行业的发展中提出在今后的几年里摩尔定律可能还可以适用。但是,如果晶体管电路的性能接近极限的话摩尔定律将走到尽头并有可能完全失效。所以,很多专家预言,一旦摩尔定律走到尽头,电子计算机科学与技术发展的革命必然到来。
3 基于库恩理论计算机科学与技术跨越式发展的可能性分析
通过上面的分析可以看出范式其实是一种相对稳定的模式,一般来说一种范式要被彻底地必须有一个长期积累的过程。必须要一定的量变才会引起最终的质变,一种旧的范式才能被一种新的范式替代。而单个的事实或单个事件通常不能证实或一种范式。所以,对于计算机科学与技术来说,只有当旧的范式不能满足实际需求的时候,而且有更好地范式代替旧的范式时,才会出现新旧范式的更替。所以,从这个意义上来说科学革命的实质就是新旧范式的转化、过渡或者更替。
同时,计算机科学与技术的发展存在很大的潜在威胁性,所以很多相关工作者及科技研究人员,都在致力于研究一些新材料和新技术。如果这些新材料和新技术的研究能够在危机出现之前研究出成果的话,就可以有效地避免危险的出现。这样就可以有效地实现计算机科学与技术的跨越式发展,计算机科学与技术就可以从以电子计算机为标志的常规科学阶段,直接进入新的常规科学阶段,而这必将加速计算机科学与技术的发展。现阶段人们正在着力研究的新领域包括:光子计算机、量子计算机、DNA计算机等。
4 结语
通过论文的分析可以看出,库恩理论的提出揭示了计算机科学与技术发展的内在规律,基于库恩理论的计算机科学与技术的发展历程可以分为前科学时期、常规科学时期以及科学与技术革命时期三个时期,而且基于库恩理论计算机科学与技术跨越式发展的可能性很大。最后,希望论文的研究为相关工作者及研究人员提供一定的借鉴与参考价值。
注释
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2 教学内容与教学手段的改革
针对传统教学模式下,教师讲解、推导,学生缺乏感性认识、被动接受、不易理解等问题,在授课过程中可以向学生展示实物并讲解其原理、结构及应用,如各种常见激光器、全息工艺品、激光测距仪等,以增强学生的感性认识、培养和激发学生的学习兴趣。利用Matlab软件对激光原理与技术课程的相关内容进行动态仿真、播放视频、展示图片等多种灵活的教学模式,从而使学生想学、乐学、善学,真正发挥学生学习主体的作用,激发学生的学习积极性,为激光原理的学习、光电信息创新型人才的培养打下坚实的基础。
要实现上述教学模式描述的教学效果,制作一套文字精练、层次分明、条理清晰、便于操作、生动形象的多媒体课件,是教学环节中至关重要的内容。通过多媒体课件播放与教师讲解,使学生对课程中的重点、难点有一定的感性认识,便于他们理解和掌握,如对原子发光机理中的能级跃迁过程,光学谐振腔的结构及工作机理,对高斯光束的形象描述,激光在物质中的传播,光与物质的相互作用,激光特性控制与改善的原理与过程展现,激光在国防、工业、医学等领域的具体应用进行实例描述等,可以结合LabVIEW,Matlab软件进行模拟、仿真,采用动画、视频等生动灵活的方式进行教学。使学生在轻松愉快、趣味横生、内容多变的教学环境中学习和思考,以激发学习兴趣,拓展想象空间,提高学生对知识的掌握水平,培养学生的创新能力与创新水平,从而达到提高教学质量的目的。制备了丰富多彩、内容充实的多媒体课件,并不意味着万事大吉,还要避免课件华而不实、夸夸其谈,要注重基础知识、基本概念、基本性质、基本现象的讲解,注重公式的物理意义、内涵与外延、应用领域及应用范围的讲解,要注重培养学生分析问题、解决问题的正确方法,以提高学生分析问题及解决问题的实际能力,同时要注重启发式教学,注重学生创新意识与创新能力的培养。
3 实验与考核模式的改革
目前,激光原理与技术实验主要包括激光器的组装调试与主要参数调试、应用激光干涉进行位移测量、He-Ne激光器光斑尺寸与远场发散角的测量、激光全息的记录与显示。实验目的是让学生掌握激光器的结构原理,主要参数调试,激光在工业、安全等领域的应用,帮助学生建立激光系统的完整概念和综合运用所学知识的能力。
对于我校而言,光电信息工程专业是一个新开设的专业,光电信息方面的各个实验室仍处于建设阶段,因此,激光原理与技术实验教学面临实验仪器数量、种类有限,可开展的实验项目受限等困难,然而,这对教师而言既是挑战又是机遇,教师要化不利为有利,可摒弃传统以验证性实验为主的教学模式,代之以应用型、创新型实验为主导,以验证性实验为辅的实验教学模式进行教学。首先,教师带领学生以现有的芯片、微机电产品、光学产品为基础,自己动手搭建相应的实验平台与实验系统,进行应用型实验与创新型实验研究。这对我校的本科实验教学理念产生了较大影响。其次,利用软件编写代码在自己搭建的实验平台与系统中进行实验模拟及开发,如模拟激光的传输、干涉、衍射、激光全息的生成与再现等效果,从而建立一套以目前主流软件和先进硬件为基础,可以方便灵活地模拟用激光进行信息处理、测量的仿真、创新实验系统。利用建立的实验系统与平台,结合重大科技竞赛,如飞思卡尔智能车竞赛、大学生挑战杯竞赛等,达到全方位、立体化地培养学生理解知识、应用知识及创新能力的目的。
在考核方式上,采取理论课+实验课的考核方式,适当降低理论课的考核比例,增加实验,尤其是创新实验的考核比例。此外,如果学生在与此课程相关的竞赛、专利等方面获得较好成绩,可以等同该课程实验考核为优秀。
通过这种方式,可以最大限度地拓展激光实验的数量与领域,锻炼学生实验技能及工程实践能力,真正理解与掌握激光原理与技术课程的相关内容,从而真正激发学生的创新思维,达到为社会培养创新型人才的目的。
4 结束语
分析了我校激光原理与技术课程的教学现状,以满足社会经济、科技发展对人才培养的要求。以服务地方经济发展为目标,提出了充分利用当前科技手段和现代教育教学理念,对激光原理与技术课程教学内容、实践教学方法进行改革,并对提高学生分 析问题、解决问题以及创新能力的培养提出建议和思路,以期对该专业本科教学质量的提高有所帮助。
参考文献
[1] 范爱平.多媒体教学方式应用的调查与思考[J].电气电子教学学报,2006,28(3):98-101.
[2] 李纪红,李良洪,胡云朋.多媒体技术在教学中的利弊分析[J].科技视界,2012(5):91-92.
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首先是坚持了以人为本。从机关干部管理到村组干部待遇的改善,从改制引进创办企业到“抓大扶小”的税收管理措施,从综治计生工作到群文及工会活动的开展,特别是对老年工作一以贯之的重视,无不体现着人文关怀的情愫,人性化管理得到最充分的发挥与认可。以干部管理为例,尽管也制定了不少的管理制度,但这些制度无一例外的体现了人文关怀的因素,从未体现处罚,完全寄希望于干部的自觉。此外在众多的重点工程建设中,从未加重群众负担,完全由财政负担,特别是数十万元教育债务的化解,都是发展惠及民众的真实体现。
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一、中职数学分层分组数学模式分析
分层分组的教学模式是由两部分组成的,第一部分就是分层,将学生的个性特点、课余爱好、考试成绩等诸多因素作为参考对象,其次对学生进行分类,比如按照这样的方式进行分类:分为a、b、c三类;第二部分则是分组,把不同类别的学生再按照一定的比例分配到一个组,一般都是采用1:2:1的比例进行分配。
(一)深入调研并进行问卷的设计
对学生的注意力、想象力、思维能力和记忆力等智力因素,以及情感、态度与价值观等非智力因素进行实际调研,使分层分组的教学模式具体实施时有合理的依据。可采取对学生进行分别谈话、集体填写问卷调查和心理咨询等方式进行实际调研。在采取问卷调研方式的时候,可以根据智力因素和非智力因素两大类分别设计调查问卷,最后根据问卷调查的数据,作为对班级进行分层分组教学的依据。
(二)合理的进行分层、分组
通过对调查所得的数据进行客观科学的分析之后,促使教师更好地把握学生心里的真实情感和学习成绩等因素,同时在大部分学生、家长的支持下实现分层分组的科学性和合理性。将学生的自主学习能力、数学成绩、智力水平等因素作为评判依据,将全班学生分为a、b、c三个层次,然后根据每个层次学生的具体情况将教学问题也相应地设计为上、中、下三个等级。其中,在a组的学生接受的问题难度较大,在教学时需要采用比较分析等难度较高的思维方法才能解决问题;b组的学生则接受的问题难度中等;最后基础性的题目由接受能力较差的c组学生接受并解决。这样对全班学生进行明确的分组,能让处于不同层次的学生都能在接受范围能力内,最大限度地学到更多的知识。
二、中职数学分层分组教学的突出特点
(一)体现差异、尊重差异
通过对分层分组教学方式的有效使用,充分体现了每个学生所具有的独特性和之间存在的差异性,分层分组就是在对存在的差异有所了解之后,不是对这份差异有所偏见,甚至是歧视,而是应该学会尊重它,尽量做到弥补,达到通过教学使学生有所长进的目的。
(二)因材施教的充分体现
老师教育学生,因材施教。只有深入了解了每个学生的具体情况,才能“对症下药”,分层分组的教学方式就是这一教学原则的重要体现。
(三)高效培养学生学习能力
以分层为基础,以分组为群体,是分层分组教学的具体实践方式。这样的分组方式使小组之间的合作交流帮扶充分有效的发挥出来,满足了学生喜欢钻研、与他人竞争的心理特征,对培养学生的自主学习能力、团队合作能力、探究问题的能力有很大的作用。
二、分层分组教学模式在中职数学教学中的应用实践
(一)分层次的教学方式
1.有一个较为突出的问题一直存在于中职数学的教学过程中,学生对立体空间感的缺乏,从而在学习立体几何知识的过程中存在很大的问题。所以,教师应该将分层分组教学模式运用于数学教学中,引导空间想象能力较差的学生通过观察立体图形再去学习立体图形,让其首先在真实的空间内感受立体图形的存在,然后再对其空间概念的树立加以辅助作用。例如,
在中职数学教学的课堂中,教师准备一个长方体,放在讲桌最突出的位置,让每个学生能清楚地观察到长方体的12条棱、8个顶点和6个面,让学生能够深刻理解空间线线关系、线面关系以及面面关系。
2.让能尽快理解知识的学生在具体的实践过程中学习立体图形。要求他们从三角形、圆形等平面图形的作图拓展到金字塔、圆柱体等立体图形的作图,与此同时,为他们安排一些与生活有密切关系的课后习题,让他们独立完成。例如,
在校园的东侧有一块长50米,宽25米的矩形草地,如果学校打算将其改造成20%的小路,80%的地专门用于种植花草,你会怎样利用这块矩形的草地设计一个完美的方案呢?提示学生利用直观图解答。
(二)分层次的课堂练习
学生从最初的学习知识到理解掌握知识的过程中,最值得重视的一个有效途径就是加强数学技能的训练。所以,教师在设计课堂练习题时,应该根据学生的具体情况分类分布地进行,对于数学基础较强的学生,适用弹性强化练习,将学生在解题过程中运用的思路加以还原;对基础较差的学生,提高其在课堂中对新知识训练的次数,把知识分解之后进行局部重点讲解和练习;这样的练习方式使每个阶层的学生都能学到知识。在实际的数学教学中,还要结合对学生动手联系能力的培养,加强对学生理解不了的知识点的讲解力度,引导学生思考和改正在联系和作用中发现的问题。
(三)分层次的课后作业布置
在中职数学教学的课后,教师所布置的作业也要进行分层。应该将必做题和选做题都设置到课后作业的任务内,将必做题作为基础练习,具有较高难度的题型设置为选做题,这样的设置方式极大地满足了各层次学生的发展需求。教师还应根据实际情况,设置更高难度的拓展类型试题,对提高学生的能力有很好的促进作用。
综上所述,在中职数学教学过程中采取分层分组的教学模式具有很重要的现实意义。教师通过教授学生从多层面、多角度思考问题的方式,从而达到学生尽快掌握基础知识的效果;而教师在教会学生的同时也应该提高自己的教学水平,不断创新自己的教学模式,在教学过程中时常进行教学反思和自我批评。分层分组教学模式是符合中职数学教学现状,也是一项既优秀又实效的教学方法,应广泛应用于教学中。
参考文献:
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关键词 :园林美学;可园;虚拟现实技术
中图分类号:TU986 文献标识码:A 文章编号:1673-260X(2015)01-0013-03
中国的园林艺术历史悠久,有着光辉的历史,在整个园林美术的设计中,充分融合了中国灿烂悠久的文化,形式鲜活,神韵优美,神形兼备,其中不乏各种文化名园.
作为岭南园林的代表作之一的东莞可园,与顺德清晖园、佛山梁园、番禺余荫山房合称清代粤中四大名园.被称之为“可羡人间福地,园夸天上仙宫”.因其历史久远,产生了许多优美的故事.园林始建于清朝道光三十年(公元1850年),因园内建筑多以“可”字命名,故称可园.随着社会和科技的巨大发展,新时期数字化时代给可园这个古老而美丽的园林注入了新的活力,借助计算机技术和艺术的充分融合能帮助人们更好地了解想要观照的物体的多元内容.
1 计算机数字化时代可园布置背景
随着计算机的普及使用,整个数字化时代都在向前发展,早前以印刷术为媒介的宣传主编被当今数字化生活所替代,人们坐在家中就可以通过计算机了解到想看的景观风貌.随着科技日新月异地发展,众多归属艺术类别的文化景观也被结合了科技因素,各地的现实园林建筑也被翻致到计算机当中,数字化技术使得的园林美学的内容得以广泛传播.基于各地的数字化工作都在展开此种情况,我们认为,对于可园的数字化工作,可以基于两个方面,一是在基于计算机三维现实空间的基础上采用高动态光照渲染技术(HDR)的全景图像实现虚拟现实技术(VR)的映射;另一方面是通过计算机建造可园建筑群的完整档案,形成图形图像、文字史料及声音观感的统一,真实建筑与数字建模呼应的传播与发展体系,以求达到多维统一的效果.
虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界(Virtual World)的计算机系统.虚拟世界是全体虚拟环境(Virtual Environment)或给定仿真对象的全体.虚拟环境是由计算机生成的、通过视、听、触觉等作用于用户,使其产生身临其境的感觉的交互式视景仿真.[1]2008年我国第一部虚拟现实作品《紫禁城》的完成,对后期的园林美学景观的数字化建设起到了一个奠基作用,使得可园作为园林美学的代表之一在计算机数字化时代有新的发展,同时也为其他的园林美学景观起到一个借鉴作用.并在此基础上将虚拟园林美学的艺术性、功能性、生态性发展到一个统一的高度.
2 计算机数字化时代可园布置技术实现
针对岭南园林的不同建筑形态,在计算机数字化建模要从多方面开展技术实现,针对不同的建筑群的主要功能,要考虑到特定的因素氛围.可园的数字媒体传播与发展的显示实现必须有几个方面的准备基础:
2.1 构思与现实准备
在针对计算机数字技术园林艺术的技术表现上要充分把中国文人思想的独特情怀描绘其中,“一花一世界,一叶一菩提”.中国人不仅从简简单单的花和叶中看出了世界的发展规律,并且中国文人还把植物中的“梅兰竹菊”也深刻地反映出了文人思想、文人意识的体现.所以,在中国的建筑中,特别是园林建筑中,一个植物群的位置安排一方面是根据风水和环境的布置需要,另一方面也体现出了当时的设计者对建筑中要求表现出自身人格的文化需要.
作为中国园林美学的南方代表,可园的建筑风格与北方园林建筑中的紫翠房、环碧楼、大琉璃宝殿有不同之处,走进园林所看到的了艺术风格都是南方婉约式的山水构成之展现,同时又独具岭南特色,艳丽多彩、纤巧繁缛.所以在构思方案形成以后要开始收集准备可园的相关资料,进行实地考察之后作出分析.要充分了解可园的历史、文化和艺术背景,对园内的楼阁、亭台、池、桥等一系列园林美学景观作出严密的现场考察,设计实施方案,在绘制基本图形时也应考虑后期可以根据CAD及3D渲染等软件作出相应的数字景观建模等.
2.2 采用高分辨率的图形采集器材采集图像
根据虚拟现实技术的要求,数字图像的展现过程应该是显示一种360°的全方位真实现实场景,为了把握物体再现的最大真实,在图像采集的过程中除了要考虑高分辨率的数字采集器材外,还要考虑统一时间的光照效果.众所周知,在成像过程中CCD/CMOS面积越大,捕获的光越多,感光性能越好,获得的真实程度也就越高.所以,在图像采集时和成像后都应当采用RAW格式来采集和无损储存,可以保证数字图像的最大质量,以求在计算机媒体中得到最好的效果.
2.3 数字采集的规划范围及时间节点
在进行数字采集时,应考虑到艺术与科技相结合的这一工作的全面性.故在图像采集时还要考虑到该园林是否为修缮后的情况,如果是,则要比较修缮前后其中园林景观发生变化的地方数据差值是否过大,如果差值过大要对比园中其他建筑部分进行园林建筑调整,以求达到与原来景观部分统一,以其最大化的求得园林景观艺术效果的整体一致.
2.4 在具体数据采集时,还要考虑可园的建筑安排,据了解,可园的景观和功能分为东南门厅建筑群、西部楼阁建筑群及北部厅堂建筑群三大部分,每个建筑组群都要考虑一个主要的建筑,通过主体辐射的方式将周边的环境、各建筑之间的位置、建筑群体的数量等规划出来,对于可园内部古建筑厅堂内外、露天园景、小品、植被、花隐园、荷花池、三个湖景等不同类型的园林美学景观要考虑到其中的统一关系,力求在表现上将园林景观和文人思想结合起来.
2.5 在选择图像采集角度时,要考虑到使用的机器镜头不是带有变形功能的,如广角镜头、鱼眼镜头等皆不做考虑,因为这些镜头的使用会使得物体的真实度产生严重差值,故建议使用标准镜头.在使用标准镜头时,在图像采集过程中要考虑对所有需采集的园林建筑组群的对象确定一个统一的光照时间和视平线.另外还要注意几个问题:
(1)在时间处理方面:尽量避开清晨、正午和黄昏,这三个时间段由于光照的角度使得在成像时会产生一些对比太强或者对比太弱的效果.要确实一个特定的时间,使得日光能成一定角度进入到CCD芯片中,一般情况下选择光照方向以45°左右为宜,拍摄时间考虑为上午9点到11点、下午3点到5点比较适合.同时在拍摄的后期图像处理中也可适当增加一定的立体效果;
(2)在拍摄取景方面:对每个同一角度的图像采集都要多拍几张图像,确保有清晰的图像;每个同一角度的图像采集最好要有固定拍摄器材的工具,确保在每次采集图像时位置不会发生偏移.对于全景连续性的的图像采集最好有部分图像相互重合,这样是为了更好地确保在后期修剪时方便图像的拼接整合;
(3)采集图像的器材必须是高像素,确保图像出图效果的清晰度,高像素的图像能更好地运用于计算机数字化媒体软件中;
(4)在图像采集过程中要有连接顺序,采集图像要一组一组地进行,尽量避免东一张西一张的情况出现.在后期的图像导入中,建立个体相关文件夹,将图像进行分组、编号,加入一些背景信息,便于快速查找及增加这一部分的知识内容和背景构成.
2.6 采集图像数据的整理及归纳
在数据整理阶段要考虑所使用软件的专业性,常用的有3D MAX, AUTO CAD及PHOTOSHOP等.采用专业性强的后期处理软件有助于在处理大信息文件的时候也能确保文件的较高的真实性效果,并且相对保证文件中丢失信息不多.虽然专业的软件能提高计算机数字化的工作成效,但是在这部分还需要注意的是:
要注意通道和色阶的关系:在后期处理中将一些遮盖到主建筑物的无关信息其抠出,统一调整建筑物的相互关系;
要注意采集图像的色彩范围:在不同场景的图像采集过程中,必然会发生拍照时间的不一致性和角度的不一致性,会出现冷暖光场景的不一致性,这就需要后期在色彩处理中要做调整将图像色光统一起来;
要注意采集图像的像素性:由于是要将现实园林景观通过电子器材完整还原到模拟数字空间中,所以在图像采集时要考虑到图像的完整性,用相对较高的ISO设置及无损的RAW存储格式,确保出图时图像质量完整性.
要注意采集图像的画幅完整性:在图像拼接过程中,要使用大分辨率的图像对接技术,确保在2张图像的对接时能产生最佳的无差别效果;
要注意采集图像的多维性:在最后的数字虚拟现实制作阶段,将专业软件运用其中,在拼接后通过对场景的渲染,最终形成光、声、影三位一体的效果整体统一数字三维场景.
2.7 认真做好现代计算机数字化技术和古代可园优秀园林艺术的有机结合
计算机数字化技术是一种现代科学表现技术,运用它的目的是为了更好地表现可园优秀园林艺术风貌和内在精神.必须做到根据内容的需要来运用这种现代表现技术.通过利用计算机进行数字化处理,结合光电再现技术,实现对可园园林所在时空的一切声音、文字、图像和数据的编码和解码.做到可园实际建筑艺术的空间三维影像再现,实现声音、图像和色彩的的完美结合.把静态的园林建筑和动态的场景变换结合起来,把对可园历史沿革的介绍和展现古代园林艺术的时代意义结合起来.特别要注意的是在制作时要突出可园作为古代园林建筑艺术的“这一个”本身所具有的特点.这里我们认为主要做到两点.第一,要凸现可园小中见大,浑然一体的建筑风格.使人领略可园占地仅三亩三,但却有1楼、6阁、5亭、6台、5池、3桥、19厅、15房,通过130余道式样不同的大小门及游廊、走道联成一体,四通八达,布局有如三国孔明的八阵图.沿着暗中通明、高低回转的环碧廊,可通游全园,若逢雨天,也不需雨具的特有的建筑特色.[2]第二,要突出展示可园作为岭南画派艺术渊薮的重要地位.除建筑艺术之外,可园最能载入史册的是它对岭南画派的重要贡献.岭南画坛先师居廉、居巢作为园主张敬修的幕宾,曾在可园的草草草堂客居多年,创立花鸟画中的撞粉、撞水法.因此,我们在运用计算机数字化技术揭示可园艺术内涵的时候,就要注意对“二居”在可园留下的遗迹如双清室中五彩玻璃上的篆字诗、至今犹存的可园门窗花楣木椅所作之画以及利用草草草堂设立的陈列室中,常年展出的“二居”以及张氏族人的书画作品着重进行介绍.
3 计算机数字化时代可园园林美学的传播与发展思考
纵观当今全国的文化艺术景观,利用基于计算机三维现实空间的基础上采用高动态光照渲染技术(HDR)实现的全景图像实现虚拟现实技术(VR)的映射作品还不算多,虽然有些地方有一些阶段性的工作,也取得了一定的成效,但是将整个园林美学建筑群做统一虚拟空间实现的工作还是比较少.取可园作为一个试验点,对某地的园林美学的建筑艺术做一个完整性的映射,有着重要的意义.在虚拟现实环境中,设计者置身于一个相对真实的模拟空间,是对园林景观设计能够突破“平面、里面、剖面”的常规模式,让设计者从各个不同的角度直观地面对设计对象、更加深入地研究环境中个设计要素及空间之间的关系和比例.[3]这一工作最大的好处在于,既把相关的数据信息纳入计算机,实现电子信息的深度存储和快速传播,又节省了每年数据变化之后的大量的纸张的浪费,节约了成本,保护了环境.另一方面,在整个园林美学的传播过程中,用户可以在基于云技术数据库系统的支持下,通过点击某个想要了解的对象,进入到更深层次的信息数据库,快速了解某一对象的时代背景,建筑艺术风格、地理位置、范围尺度等一系列信息.
随着科技的日新月异,计算机科学的深度发展,基于计算机基础的各种空间虚拟现实技术会更进一步的铺开,这对于用户通过网络互连直接观察到想要了解的某地的现实景观有极大的帮助,通过此模拟基础,既使得属于艺术范畴的园林美学得到了进一步发展,实现艺术与科技的相融合;同时在一定意义上也促进了整个民族文化的多元化发展及传播.
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参考文献:
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一、理论依据
自从20世纪70年代以来,建构主义(Construe—tivism)作为一种能更充分解释教与学过程复杂性的理论就越来越为人们所推崇。近年来,建构主义的教学思想为越来越多的教育者所认同。无论是以皮亚杰为代表的认知建构主义,还是以维果茨基为代表的社会建构主义,都主张教师在学生知识建构的过程中应当扮演“合作者”和“促进者”的角色。建构主义强调“学习者要在完整、真实的环境中进行有意义的体验活动”,同时也明确指出“学习者应在教师和同学的参与和帮助下,掌握他无法单独领会的概念和思想”。建构主义学习理论还提出要利用各种信息来支持学习,强调创设真实情境,并将其视为意义建构的必要前提。这一理论把人们的视角从“知识是一种产物”转向了“学习是一种过程”。
依据建构主义学习理论,学生成为学习过程中的主体,多媒体技术则是创设真实学习情境的最有效工具。而教师的任务,一方面,要充分利用多媒体技术所提供的各种信息源来引导、支持学习者进行主动参与学习,形成新的认知结构,监督和促进学习者准确作出自我评价;另一方面,开展相关的各项科研探索。
二、多媒体技术的固有特性
现代教育技术的发展过程表明,它的主要技术内容产生于本世纪,它含有对人的心理诸因素较多的研究,也含有对学习者日益增加的重视或尊重。当然,它也广泛采用了物化形态的技术成果,如幻灯、电影、电视、收音机、计算机网络系统等作支撑,其结构已较为复杂,所覆盖的范围相当广泛。现代教育技术至少涉及以下领域的研究或实践,即基础性研究、技术性研究、教育系统的开发研究、教学媒体的开发利用、教育环境的相关研究、教学管理研究。
在现代教育理论指导下的多媒体技术,以现代信息技术为支撑,通过对学习过程和学习资源进行设计、开发、利用、管理、评价,以实现教育的最优化的理论与实践。其特点在于,通过信息技术集声音、文本、图形、图表、图像、动画于一体,把教学内容立体地呈现出来,充分调动学习者视觉、听觉等多种感官,使其全方位、多角度地获取信息,参与学习过程。
研究表明,人类接收信息是通过视、听、嗅、触、味这五种感官进行的,其中80%的信息是通过视觉从大量图像中得到的;心理学家Treicher也曾证明,人类获取信息的94%来自于视觉和听觉。不仅如此,关于人类对其所接收信息的记忆持久性方面,Treieher的实验进一步表明,人们能记住自己阅读内容的10%,听到内容的20%,看到内容的30%,听到和看到内容的50%,在交流过程中所说内容的70%。鉴于以上研究和实验,人类在接收、记忆信息的过程中对于视觉和听觉感官的依赖程度之深令人毋庸置疑,这与多媒体技术的固有特性高度一致,故成为多媒体技术应用于教学过程、提升教学效率、提高教学效果、促进教学科研的有力佐证。
但是,必须指出,多媒体这种通过多样形式营造非凡表现力和强大冲击力的视听效果的固有特性在发挥其积极作用的同时,也表现出一定的弊端,如降低学生的注意力。认知心理学有关注意力持续度的实验表明,如果一堂课投影播放超过20分钟,学生就会由于视觉疲劳而引发习得知识能力的下降。因此,为了保证多媒体技术应用下的良好教学效果,在教学过程中,图像必须要辅以教师的说明性语言或文字,才便于引起信息接收者的兴趣,促使其长时间的关注与记忆,保持其思维的活跃状态,进而维持其接受知识的能力始终处于较高水平。而且,就评估教学效果而言,一方面,多媒体技术的固有特点使其自身无法监测并评估学生对于教材内容和多媒体材料的反应和习得情况;另一方面,学生对教学效果的评估也是同师生之间的呼应与关系的和谐程度高度相关的。综上所述,这种现代教育技术的固有特性在客观上对高校教师提出了新要求:适度、有效地利用并驾驭多媒体技术,在教学过程中发挥主导作用,在科研探索中调整研究策略与理念。
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课堂事件一:我们要自由上机
在信息技术上课期间总是有同学问我能不能玩游戏,并表现出想玩一玩的意思……我对学生的这种行为虽然心里不悦,但是并没有重视。但是一段时间后,我发现班上竟有个别“不上进”的学生和我在课堂上玩起了“游击战”:我走近时,他们假装操作,把游戏窗口隐蔽;我一离开,他们又恢复了原样。时间不长,我发现这部分学生对学过的知识和操作一点都不会。
课堂事件二:我要玩游戏
张×同学是五(4)班的男生,记得那是五(4)班的一节信息技术课。上课时间过了30分钟,他竟然在专心地玩网上游戏,而且对我的批评丝毫不以为然。下课后,柔声询问他平时在哪玩游戏,他说在同学家和网吧。像张×这样的学生有许多,家里没有电脑,而又喜欢玩电脑游戏,自控能力差。他们脑子里想的是游戏,想自由上机,一有上机时间,就开始玩游戏。学生们的这种想法和欲望,我把它称为“游戏心理”。
课堂事件三:破坏电脑室电脑设备
在电脑课中,有的少数学生因为上课不注意听讲,受到老师的批评后,在我管理的机房内竟暗地里以“破坏耳机、偷走鼠标球”等行为“报复”老师。
课堂事件四:我可以不需要自由上机或玩游戏
我也发现一部分这样的学生:上课师生配合的较好,“游戏心理”很少,即使自主上机的时间里,他们也能学习一些其他的知识。那么是什么原因促使他们的克服“游戏心理”呢?经过调查我发现,家长正确引导孩子用电脑,对于他们能够正确使用电脑影响很大。
二、研究的对象
这些在信息技术课中发生的事件主要由三、四、五、六年级的学生(一、二年级的个别学生也有)做出来的,这使我不能再轻视学生上信息技术课时产生的“玩一玩”的游戏心理。于是我开始研究“游戏心理发展”的问题。
三、研究实施过程――我的教学事件
根据小学生的这种“游戏心理”现象的存在,于是我做了以下方面的尝试。
1.在学生行为规范上,首先明确地告诉学生:小学阶段在国家相关法规上明文规定小学生禁止上网吧玩游戏;在学校,规定在电脑室不得自由上网玩在线游戏,必须在老师的引导下,进行游戏类的活动。这就在思想上给学生打下了一个烙印:“我不能随便地在电脑课上玩在线游戏,否则后果是我违反国家的法规,违反校规。”学生意识到了,才有可能行动。
2.在教学进度上,为了使学生们的“游戏心理”而产生的欲望得以正确地释放,我首先在每学期课程内容上安排出二节学生“自主学习”的课时,开学初明确地告诉学生们,和学生商量并争得学生们的同意,安排在学生认可的周数上,一般在节日的前一周或节日过后第一周的电脑课上,间隔时间是6周左右上一次。
3.在教学内容的表现手法上,在每一节教学内容上,尽量增加趣味性、游戏性。例如素材选用方面:全部选用学生们喜欢的画面,有时还用“动画”形式。这样的处理方法,学生们愿意学,容易被他们接受。他们开始喜欢上课的我,喜欢和我一起来学习电脑操作。
4.在教学内容上,引导学生们上健康的网站和内容,常告诉他们哪些网站的游戏可上,并且安全。在学校停电时,给同学们上了“QQ十大防身术”的课,后来在我的引导下,学生们能正确使用QQ,遵守《网络QQ安全使用规则》了。比如:遵守QQ群规则,不传播真假不知的信息,不伤害群内同学,不和陌生人交朋友等。
但是经过一段时间的实践,我发现这种方法会影响同学们课间休息及上课秩序。我果断地终止了这种方法。
经过一个学期的实践,学生们上课专心了,“游戏心理”在逐渐地得到较合理的疏导,而且在以后的学期中,学生的情况越来越好。
课堂事件五:《猪之歌》
记得在这实践阶段里,有一次是五(2)的电脑课,学生们课间比我先到了电脑室,当时我就发现大部分学生在Internet网上听歌。
我感到歌曲的旋律还是很美的。这时上课的铃声响了,是马上停止学生上网,开始上课;还是参与到同学中?沉思片刻,于是我在教师电脑上找到这首歌,打开,并组织学生一起演唱歌曲。歌声回荡在电脑室,同学们开心地唱了10分钟的时间,之后我才开始组织教学。由于同学们和我配合成功,很顺利地上完了学习内容。我不会忘记这节课的“唱歌效应”。
四、研究结果的分析
通过我的信息技术课堂上的事件和我的研究实施的过程,我把制约小学生的“游戏心理发展”的因素归纳为表格一中D、E、F、G、H五个方面。
表格一:制约《小学生游戏心理发展》因素编码表
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续表
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1.小学生身心发展的规律和特点
小学生身心发展的规律和特点是小学生极易产生“游戏心理”的前提条件(基础);学生学习环境学习工具:计算机教室、网络、电脑是使小学生在信息技术课堂上产生“游戏心理”的环境诱因。以上两个因素都可能使小学生产生一定的语言和两类行为(C1、C2)。而教师的语言和行为、学生学习环境:家庭、社会和课程要求三者影响小学生“游戏心理”的健康发展,也使小学生产生一定的语言和两类行为(C1、C2)。
2.教师的语言和行为
在“课堂事件一”和“课堂事件二”中,由于我的教学指导思想是重视教学内容的传授和学生知识技能掌握的深度和广度,对于C1学生内心的想法和情感关注的不够,我的语言和教学行为没有针对性和根据,是普通单一的说教方法。对于C2类学生,这种方法是有效的。对于行为偏激的类学生,我采取“更严厉的批评方法”。没有考虑影响学生的游戏心理、家庭无电脑,家长疏忽对他的教育,没有合理的引导等因素,而这些因素导致该学生产生严重的“游戏心理”问题。
当我意识到自己的教学指导思想、语言和教学行为不能很好地解决的问题时,课程改革的理念正逐渐渗透到我的教学思想中,我的语言和教学行为发生了改变,结果使A、B、C都向着良性的方向发展。
3.学生学习环境:家庭、社会
在“课堂事件四”中,对于有C2行为的学生,和谐的家庭环境,父母与孩子良好的沟通方式,父母的正确引导对学生的语言和行为起到重要的影响作用。C2促使学生有了“游戏心理”后,能使学生得到合理的缓解和释放,这使教师的语言和教学行为得到顺利的实施,弥补了D的不足。结果是C类学生在信息技术课堂上表现出良好的综合素质。
4.信息技术课程的要求
信息技术课程内容的安排、教学进度要围绕着这两方面安排。在实施过程中,要受到六方面的制约。
深圳的许多家庭是外地移民的家庭,家庭成员不稳定的因素影响对学生的教育,使学校在教学课堂上难于管理学生的行为。这制约H的第一方面实施。这要求D要随着B、C的变化而变化,否则G会加重学生学生“游戏心理”。
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一、凝视:直面说课现场,揭示教师教学品质的现实缺憾
1.重就位少到位,说课过程缺乏规范性
教师良好的教学品质中应该有一个“严”字。严即严肃、庄重;严即严谨、填密;严即严格、泼辣。落实到说课上,就是要求教师在说课中,思路清晰、层次分明、逻辑清楚、结构完整,努力提高说课过程的规范性。总结两次说课的情况,我们认为,说课的不规范主要表现有三个方面:其一,不熟悉说课要求,如个别的教师错把说课当上课,错把评委当学生。其二,说课环节严重缺失,如许多教师的说课没有学习设计环节,没有作业设计及反馈环节,更没有注意课型的区别。其三,说课说不到位,如许多教师的说课只说是什么,不说为什么,更没说怎么样。
2.重文本少人本,教学设计缺乏针对性
教师良好的教学品质中应该有一个“实”字。实即真实、客观;实即务实、有效;实即实在、本分。回归到说课上,就是要求教师在说课中,既重视文本知识的梳理,又重视学情生情的研究,努力提高教学设计的针对性。总结两次说课的情况,我们认为,这几方面的情况值得商榷:其一,轻视学情生情的分析,大多数教师,即使分析了生情也会忽视了学情的分析。其二,重教轻学,过多注重教师教的设计,而对学生学的设计大多准备不足。其三,不能正确处理主导和主体的关系,教师主动的教,学生则是被动的学。
3.重共性少个性,教学应对缺乏灵活性
教师良好的教学品质中应该有一个“活”字。活即活泼、热情;活即鲜活、逼真;活即灵活、生动。就说课而言,就是要求教师在说课时,精神饱满,具体情况具体分析,因材施教,努力提高教学应对的灵活性。反思两次说课,我们认为,以下几个方面值得进一步探讨:其一,要考虑到教师自身的素质特点和个性特点,切忌教条主义地选择教学方法。其二,要考虑到学生的发展差异,切忌笼统地提问、作业和学法指导。其三,要因课型的不同,说课环节而有所差异。
4.重内容少内涵,课堂实践缺乏深刻性
教师良好的教学品质中应该有一个“新”字。新即新颖、别致;新即清新、亲切;新即创新、进取。拿说课来说,就是要求教师透过教学现象去寻找教育的内在规律,以科学的理论为教学活动奠基,不断增强课堂实践的深刻性。反思两次说课的情况,我们认为,深刻性方面主要存在着这几个问题:其一,条件性知识缺乏,大多数教师不知道说课常用的教育学和心理学理论。其二,不能把相关理论和教学实际结合,一些教师只会报节目似的炫耀理论。其三,新课程理念理解片面,更谈不上恰当地运用,课堂组织缺乏时代感。
二、透视:聚焦发展瓶颈,点击教师教学品质的本真奥义
1.规范教学是教师良好教学品质凸现的前提
规范教学是指教师在教育规律和教学大纲的指导下,根据业内公认的行之有效的教学范式实施教学。规范教学是基于说课的教师教学品质的客观要求。说课的目的是什么?说课的目的在于论证教学设计的合理性、可行性和有效性,为课堂教学提供理性预设。因此,在说课的过程中,教师必须具备规范、严谨的教学品质。规范教学可以说是应对说课随意性的一味良药,没有规范教学就谈不上教学的有效性,更谈不上教师教学品质的体现和提高。
说课中,规范教学的实施,要求教师追求三种境界。其一,了解规范,实现就位。从内容上而言,说课不仅要说教材、说教法、说流程、说板书,还要有说学生、说学法、说作业、说反馈等环节。从程序上而言,说课的诸环节,不仅要指出是什么,还要分析为什么,更要点明怎么样。其二,把握规范,争取到位。比如说教材环节,不仅要说教学目标和重点难点,还要说地位作用、课型类别和学情生情。其三,发展规范,科学进位。比如说教学目标环节,传统的说课一般都是三维目标,即知识与技能、过程与方法、情感态度与价值,其实在新课改形势下,教学目标完全可以整合成五个模块,即知识与结构,能力与技术,方法与习惯,过程与体验,情感与价值。
2.有效教学是教师良好教学品质衡量的标杆
有效教学是指教师通过教学过程的有效,即符合教学规律,能成功引起、维持并促进学生的学习,相对有效地达到预期教学效果的教学行为。教师的价值何在?在于教育能促进学生的全面发展和健康发展。教师教学品质优劣的标准何在?在于教学的有效性。为达成有效教学,在说课过程中,教师必须具备务实、细致的教学品质。教师应该把教学品质的提高同有效教学的实践有机地结合起来,即通过良好的教学品质来启动有效教学,通过扎实的教学实践来提升教学品质。
说课中,有效教学的实施,要求教师放眼四个维度。其一,以学生为本,注重教学效益。以人为本,这是就教学的对象而言的。教师的教学过程也是学生的学习过程,因此,教师在说课时,既要重视教师教的设计,也要重视学生学的设计,在课堂中逐步建立起师生双向互动机制,充分体现学生的主体地位。其二,以大纲为本,注重教学效果。以纲为本,这是就教学的要求而言的。教师在说课前要熟悉教学大纲、课程标准、参考用书,要研究考试说明和高考动态,努力寻找教材的教育要求和学生的个别发展之间的最佳结合点。其三,以双基为本,注重教学效率。以基为本,这是就教学的内容而言的。教师在说课时,从面上来说,要注意单元知识的结构设计,从点上来说,要注意课堂知识的板书设计,因为这对于学生知识的意义建构至关重要。另外,教师也要注意重点和难点的确立及其落实问题,最好还能备有错点的分析,这样会事半功倍。其四,以教师为本,注重教学效能。以师为本,这是就教学的组织而言的。教师在说课时,要重视教师在教学过程中主导地位的发挥,注意方法的选择和情境的营造,甚至要注意自身的语言习惯和仪表体态。另外教师还要提高自身的效能意识,在说课中,拥有及时预判自己达成教学目标的能力和信念。
3.差异教学是教师良好教学品质养成的关键
差异教学是指教师根据学生的发展差异,实施个性化的教学,以满足学生的不同层次的需要,使学生的优势智能得到充分发展,劣势智能也有所提高。差异教学是实践教育以人为本的核心,也是教师良好教学品质养成的关键。新课程背景下的课堂教育,提倡人文关怀、强调自主学习、鼓励合作探究,这就要求教师必须具备民主、灵活的教学品质。我们认为,实施差异教学是教师教学品质成长的必然选择,因为差异教学是在尊重学生个体差异的前提下开展的,教师对待学生一定会是亲切的、民主的;因为差异教学要满足不同层次学生的发展需要,教师在教学组织上也一定会是个性的、灵活的。
说课中,差异教学的实施,要求教师关注三个对象。其一,适合学生,分层发展。根据多元智能理论,学生在个性、认知、基础和兴趣等方面存在着普遍的个体差异。因此,教师在说课时,内容的安排、进度的把握和方法的选择都要进行宏观的统筹。微观的分层教学,首先是学生分层,即根据学生个体差异进行人员分层;其次是目标分层,即变单一目标为弹性目标,基础性目标、提高性目标、发展性目标要循序渐进;最后是施教分层,即对不同层次的学生进行不同目标层次的教育。其二,适合教师,自主发展。适合别人的,不一定是最好的,适合自己的才是最好的。教学是个性化的劳动,学生有差异,教师也是有差异的,对学生要因材施教,教师也应该因材从教。教师应该努力地将自己的个性特点与新课程的要求结合起来,走规范条件下的专业自主发展之路,唯有如此,差异教学才能落到实处。其三,适合课型,重点发展。教师在说课时要注意课型的差别,谁曾说过说课就一定是新授课,为什么不能是习题课?为什么不能是讲评课?为什么不能是活动课?为什么不能是复习课?而不同的课型,说课的侧重点显然是有所区别的。
4.创新教学是教师良好教学品质提升的灵魂
创新教学是指教师在创新教育理论指导下的教学实践行为,它以培养学生的创新精神和创新能力为重点、以塑造创新型人才为价值取向。日常教学中,我们常思考这样一个问题:怎样才是好的教学?我认为好的教学就是有效教学,就是能促进人健康发展的教学,而通向有效教学的则必然包括规范教学、差异教学和创新教学。创新教学是教师良好教学品质提升的灵魂,因为,知识的传递需要创新,课堂的组织需要创新,和谐的氛围更需要创新。只有实施创新教学,教师开拓进取、别具匠新的良好教学品质才能更大程度的得到培养和展现。
在说课中,创新教学的实施,要求教师理清四组关系。其一,处理好 隐性和显性的关系。根据波兰尼的知识理论,课堂中的知识分为显性的课程知识和隐性的缄默知识。当个体发展越来越被认为是一种唤醒的过程,一种激发其创造性力量和释放其个体作用的过程的时候,教师的作用即在于帮助学生反思他们在学习活动中的缄默知识,并使之显性化。因此,教师在说课中要把学习建立在学生的缄默知识基础之上,把显性的课程知识融人他们的缄默知识之中。其二,处理好理论和实践的关系。说课应该是教育学和心理学等抽象理论的具体化,理论是说出来的,更是在具体做法中体现出来的。比如导人新课,你可以说自己想运用先行组织者理论,但是在你的教学策略中既看不出分层渐进,也看不出逐级归纳,更看不出整合协调,所以说,你的先行组织者理论也就是提提罢了。其二,处理好知识和能力的关系。知识是死的,能力是活的,新课程的考查强调从知识立意向能力立意的转变。教师在说课中,既要注重知识结构的梳理,更应该注重学生运用知识的相关能力的培养。其四,处理好传承与发展的关系。创新教学强调与时俱进,但并不拒绝历史传统,传统是发展的基础,发展是传统的创新。教师在说课中,一方面要重视新课改新理念,但是不能置传统的有价值的教学策略于不顾。创新的三种境界是:有中生无、无中生有和有无相生,创新教学应遵循此理。其实,创新教学就是在对传统教学的批判继承中向前发展的。
三、审视:着眼教学品质,探索教师专业素养的成长策略
1.制定专业成长规划,细化教师的发展目标
教师专业发展的研究兴起于20世纪60年代的美国,其目的在于通过教师反思性的发展推动教师自主性的发展,以教师自主性的发展实现教师和谐性的发展。新世纪以来,中国的相关研究也逐步兴起,但是在研究中也出现了一些问题,如发展动力上的主体性迷失、发展内容上的技能化倾向和发展阶段上的整体性分割等。
在综合国内外经验得失的基础上,常熟市历史教研室提出了改善教师教学品质的先行策略:制定教师专业成长规划。为了加强规划的科学性、可行性和有效性,在教师专业成长规划的制定和执行过程中,我们做了三件事情。其一,唤醒发展主体,变被动发展为主动发展。一方面,历史学科教研室联合学科基地,组建学科专家组,对全市的历史教师进行问题把脉,针对他们的发展瓶颈,提出中肯的改进意见。另一方面,教师对自己的教学实践进行反思,结合专家组的意见,制定基于问题改进的个人成长规划。这样,外在的发展压力就转变成了内在的发展动力。其二,立足教学实际,.变技能取向为实践取向。教师专业成长的根本目的在于以自身教学品质的发展来带动教学质量的提高。基于这点认识,我们在重视教师技能培训的同时,如开设研习班进行教学理论和教学规范的培训,更重视教师技能的实践运用,如开展基本功竞赛,将教师技能水平的考核置于课堂教学能力的考查之中。这样,方向性的技能就转变成了工具性的技能。其三,跟踪成长过程,变突击培养为有序培养。教师的专业发展是一个系统工程,就过程来说,可以分为职业定向、职业适应、职业调整和职业成熟等四个阶段,这四个阶段分别对应准教师、新教师、骨干教学和专家型教师。为了有效地推进教师专业成长和事业发展,历史学科针对教师成长的不同阶段,提出了不同的发展目标。这样,粗放型的突击性培养就转变成精细型的有序培养。
2.丰富常规教研内涵,优化教师的知识结构
新课程改革,目前已经进人到全面实施阶段,它鲜明的时代气息和全新的价值理念,对教师的知识结构提出了更新、更高的要求。历史教师如何应对挑战?我们认为,要巩固本体性知识,即学科知识;要学习条件性知识,即理论知识;要积累实践性知识,即经验知识;要总结文化性知识,即环境知识。yz}历史教师应以知识结构的优化来改善自身的教学品质,提高教学质量。
丰富常规教研的内涵,是优化教师知识结构的必由之路。为此,我们进行了五点尝试。其一,成立研习班。进行理论学习和学术研讨。其二,组建导师团。进行专业引领和课堂示范。其三,派遣调研组。进行教学督导和问题会诊。其四,组织支教队。进行校际合作和区域推进。其五,建立备课组(注:指全市的大备课组,历史学科从初一到高三的每个年段都建立了一个大备课组,所有任教该年段的历史教师都是大备课组内的一员,设正副组长各一名,加强常规管理和教学研究)进行师徒结对和同伴互助。
3.加强学科规范管理,养成教学的良好习惯
教师教学品质的成长,个人因素是内因,教育管理是外因。尽管是外因,但作为教育主管部门的学校,和作为教学指导部门的学科教研室,对于教师专业发展的影响和引领作用却是不容低估的。在当今时代条件下,学校不仅是学生发展的场所,同时也应是教师发展的场所,学校在促进教师的专业发展中有其独特的功能。学科教研室和学校一样,同教师的专业发展也是统一的。一方面,教师发展需要学科教研室的支撑,另一方面,全市学科教学水平的提升也依赖于教师的专业发展。
为引导教师的教学行为,促使良好教学习惯的养成,提高教学质量,历史教研室出台了三个重要的教学规范。其一,青年教师“五先五后”。即先备课后听课(对所听课的内容要先备好课再去听,确保听课效果),先听课后说课(要上课,须先听同一备课组的骨干教师上课),先说课后上课(根据听课情况二次备课后再说课),先做题后作业(布置作业前必须先做题,然后进行作业设计),先批改后讲评(作业必须批改统计分析后再有侧重点评)。其二,教学工作“十到位”。即课前两到位:计划安排要到位、校本研究要到位;课中三到位:重点难点要到位、习惯方法要到位、教学管理要到位;课后五到位:督查反馈要到位、单元训练要到位、补差工作要到位、交心工作要到位和教学反思要到位。其三,课堂教学“三式六化”。三式就是课堂教学三种模式,即自学指导式、问题讨论式和引导探究式;六化就是课堂教学的六种观点性做法,即教案学案化、新课复习化、教学问题化、设问层次化、知识结构化、作业练习化。
篇11
key word:Technical pessimism Technical optimism Double-edged sword
一、技术概念的内涵及其演化
英语中的“技术”一词technology,源于希腊词τεχνη或techne(技艺、工艺、技能)和logos(言辞、逻各斯)的组合。technē有许多意义,原表示所有与自然(phusis)相区别的人类活动,尤其是表示一种技能性。另外,techne还与两个词有关:一是表示科学知识的episteme(认识),另一个是表示创造、写诗及艺术技能的poiesis。因此,在希腊人的眼中,科学、技术和艺术三者是不做区分的。17世纪 technology在英国首次出现,仅指各种应用技艺(arts)。1859年它正式进入英语词典。20世纪初,technology的含义逐渐扩大,它涉及工具、机器及其使用的方法和过程。到20世纪后半叶,它被定义为“技术是人类为实现社会需要而创造和发展起来的手段、方法和技能的总和”。
中文古籍中的“技术”一词出现在司马迁《史记・货殖列传》:“医方诸食技术之人,焦神极能,为重糈也。”,意为“技艺方术”。在中国,要问何人、何时、何处采用“技术”一词翻译technology,还是一个有待考证的问题。《自然辩证法百科全书》也有中国人对技术下的定义:“人类为了满足社会需要而依靠自然规律和自然界的物质、能量和信息,来创造、控制、应用和改进人工自然系统的活动的手段和方法。”
二、对科学技术的价值反思
从不同的层面理解科学技术的价值导致了不同的科学技术价值观,其中最为系统的则是从科学技术的社会价值层面来理解科学技术的价值。科学技术是在人们的认识、实践和社会交往活动中形成的,存在着价值主体、价值客体和价值关系不同层面的理解差异,正是这种复杂性,在一定程度生使人类对于科学技术社会价值的认识历经了曲折的过程。
在科学还处于孕育和萌芽状态时期,它虽然在实践中产生了一定的社会效果,但由于历史条件的局限,这种效果并未引起人们的太大关注。直到,15世纪后半期开始到19世纪这一时期,由于科学技术本身的发展及其应用范围越来越广泛,许多思想家才开始觉察到科学技术的重大社会价值。特别是人类进入工业社会后,由于不合理地利用科学技术,使其再为社会服务的同时,也造成了对环境和社会等方面的负面影响,与之相应的是涌现出来一批否定科学技术的观点。除此之外,马克思和恩格斯等者也曾对科学技术的社会价值做出过较为深刻的表述。下面分别对其进行介绍。
1、 科技乐观主义
科技乐观主义。实际上就是“技术崇拜”或“技术救世主义”,其本质特征是把技术理想化,绝对化或圣神化,认为技术的社会发展的决定因素和根本动力。主要认为是指对科学技术的社会功能及其社会后果持乐观的态度和看法。科技乐观主义认为科学技术的发展的可以解除和摆脱人类社会的各种难题的困扰,是社会进步的动力,能给人类带来美好的未来。“技术乐观主义”认为,技术不仅能发展生产,繁荣经济,而且还能解决经济危机、失业、能源危机、环境污染、人口、战争等问题,技术将会给人类社会带来文明。托夫勒、贝尔等人就持这种观点。“技术万能论”则是技术乐观主义的极端表现。
就思想和学术来言,科技乐观主义可以追溯到认识论乐观主义。16世纪技术的乐观主义的代表人物,培根就曾提出“知识就是力量”的口号。但是只作为一种思潮,直到19 世纪技术乐观主义才真正形成。18世纪60年代爆发的产业革命,显示了技术在社会经济生活所产生的重要作用。成为推动社会进步,社会机构和经济生活的决定因素。因此,技术乐观主义者认为,技术科技兴国,技术可以救世,技术可以解决生活中遇到的问题。进入20世纪,随着信息技术,电子技术和克隆技术的发展成熟。一些持有技术乐观主义的哲学家和社会学家就认为,技术得到了广泛的应用,技术的正面效应逐渐呈现并扩大,人类完全可以凭借自己掌握的技术解决我们的问题,更好的控制和利用自然。认为现在的全球性生态问题不足为虑,人类可以利用自己的技术去开发利用地球、海洋、以及内层和外层空间。与古代希腊和近代相比,现代的科学技术发展相当神速、涉及面广、创造性强、波及的国家和地区多,是前所未有的。
2、科技悲观主义
科技悲观主义。科学技术在推动社会全面进步的同时,也带来了影响人类生存的全球性问题的出现。由此,一些思想家对科学技术的作用产生了消极态度对科学技术的社会功能和社会后果持悲观的态度和看法,科技悲观主义便应运而生。这一思想主张抑制科学技术和工业的发展强调人与自然的协调发展。
在《自然辩证法百科全书》中,技术悲观主义(pessimism on technology )是这样定义的:“指认为技术的发展直接主宰社会命运,并必然给人类带来灾难的一种观点,又称反技术主义。它是技术否定论的一种表现形式。它怀疑、否定技术的积极作用,主张技术必须停止乃至向后退, 尽管这个定义有以偏盖全之嫌、值得进一步商榷。当然,从现在的角度考虑,一些科学悲观论者,还有一些持有其他观点的人,如西方某些极端环境主义者、后现代主义者、科学的某些研究者有技术悲观主义的倾向,但是,科学的巨大负效应可以说还没有出现。自卢梭以后,对技术的批判就不曾停止过,而且技术越发展,对技术的批判和指责越强烈。因为“技术正在变成全球性的力量,它开始染指于人类历史的根基,而且正在向人类历史注入极不稳定的因素”。
因此技术悲观主义作为一种否定性的技术观,自始至终都存在于人类文明的历史进程之中,只不过由于人们的观察角度不同、生活体验不同、价值追求不同,而对技术的恐怖心理、批判程度表现不同。其极端表现便是彻底否定技术的作用,主张放弃技术,远离现代文明,退回到原始的自然状态,真正持这种极端技术悲观主义观点的学者并不多。多数技术悲观主义认为,现在社会发展所存在的一切负而效应都可以归罪于技术,技术是现代社会发展中的危险物,社会最终将毁灭于技术之中。例如,海德格尔认为,现代技术不仅是改造自然的一种展现,它还是一种“座架”或“框架”,它把自然和人类社会都遏人到其中并把它们改造成一种失去其独立性甘受其奴役的“持存韧”,把人类社会推向生态毁灭和政治自杀的危险边缘。
3、科学技术是一把双刃剑
从历史的角度来看,科学技术的每一次革命都对人类的生活、生产产生重要影响。它不仅带来生产方式的变革,社会文明的进步,还推动社会制度的转换。但不能否认的是,科学技术是把双刃剑,一方面提高了人类的物质、精神生活水平,另一方面也助长了威胁人类未来的全球问题。如今,科学技术的发展使更多的人为人口增长、资源枯竭、环境污染等一系列问题所困扰,因此,我们对科学技术的社会价值进行评价就应该用辩证的眼光,注意发挥它的正面功能,同时正视并抑制它的负面影响。只有在这一观念的指导下,才能保证人类利用科学技术来拓展未来的发展之途,而不把科学技术发展与人类的前途对立起来,不被科学技术的负面影响所累。
科技乐观主义和悲观主义的两种观点都是以历史为依据,却显示一定的片面性。科学技术的价值总是两面的,既能造福社会,也会破坏社会的健康发展。如何发挥科学技术这把双刃剑的正面功能,尽量减少其负面影响,并非仅仅取决于科学技术本身,更主要的是人类如何去运用。现在,科学技术是一把双刃剑的观点已经得到越来越多人的认同。只有充分认识到科学技术的这种双重影响,科学技术对社会的负面效应才能得到有效控制,变成真正造福人类的利器。
技术悲观主义和技术乐观主义在对“转基因”技术和“电脑能否代替人脑”的认识问题上产生了分歧。前者担心转基因技术将会危害人类身体健康,电脑会完全超过人脑井取代人的地位:后者却认为.转基因技术可以解决温饱,造福于人类,不能因为“转基因”技术存在着负面效应而阻止对它的研究.阻碍它的发展。电脑不会战胜人脑,机器人只能模仿人类的某些行为.能够高效率地为人类服务而不会战胜人类。
三、的科学技术价值观
对待科学技术,无论是悲观主义还是乐观主义态度,其共同点都是科技决定论,把社会出现的许多问题单纯地归咎于科学技术。按照马克思、思格斯的技术社会观思想不难看出,技术决定论极端和片面地夸大技术在与社会关系中的地位和作用,忽视了社会环境对技术的影响和塑造。在技术与人类社会的关系中,技术只是一种带有中介性的客体,人类则是主体,技术虽然表现出一定的自主性,但它不能取代人类的丰体地位,它将永远受到人类及社会的影响和牵制。技术给人类社会带来的诸多负面效应不能绝对地取决于技术本身,应该通过完善人类自身和社会的体制并依靠技术来加以克服。因此,以技术取代人类的地位是本对的,而围绕技术给人类社会影响的后果所产生的极端乐观主义和极端悲观主义思想都是不可取的。
马克思充分肯定了科学技术的重要社会作用,提出了科学技术是生产力,科学是历史发展的有力杠杆,是最高意义上的革命力量等深刻的认识。更为深刻的是马克思认识到,科学在资本主义大生产条件下以及变成了“直接的生产力”。马克思关于科学技术的观点已经成为近现代实践所证实,因此,发展科学技术是人类指向美好未来的重要途径。科学技术不仅在物质方面增强了人类认识可征服自然的能力,也为人类创造了丰富的精神财富。
科学技术是人类认识和实践发展到一定阶段的产物,反映了人们对自然的认识、把握和应用。实际对科学技术的效应及其他方面的负责联系都难以有个绝对清晰的预测,科学技术社会功能的发挥也是有限的。
四、结论
综上所述,技术决定论和社会决定论各自片面强调技术、社会在二者关系中的地位和作用,从而使其观点具有片面性。马克思、思格斯是辩证唯物主义者,他们既承认技术对社会发展的作用与影响,也强调了社会对技术及其发展所起到的引导和作用。马克思、思格斯的技术社会观既不是单纯的技术决定论,也不是单纯的社会决定论.而是关于技术系统与社会系统互动的理论。因此,不能对马克思、恩格斯的论述进行断章取义地片面臆断,而应当今面、准确地理解和把握马克思、恩格斯的技术社会观思想。只有这样.才能正确认识技术与社会的辩证关系,树立科学的技术社会观。
参考文献:
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[4]赵建军.技术悲观主义思潮辨析〔J〕.华侨大学学报(哲社版),1996(3)
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根据上述三原则,笔者认为,思想政治教育专业现代科学技术概论课程的内容与体系可做如下安排。导言。概要介绍现代科学技术及其理论基础、前沿阵地、中心内容和综合体现。
第一章,现代物理学革命及其影响。介绍现代科学技术的理论基础———相对论和量子力学。引言,概述近代物理学的辉煌成就及其所遇到的“两朵乌云”。第一节,相对论的建立。根据逻辑与历史相统一的原则,具体讲授伽利略变换和力学相对性原理,迈克尔逊—莫雷实验,洛伦兹变换的提出,爱因斯坦的狭义相对论及其主要结论,广义相对论及其验证。第二节,量子力学的建立和发展。一、量子力学产生的历史背景,概要介绍黑体辐射理论和紫外灾难。二、量子力学的建立与发展,具体讲述普朗克的量子假说,爱因斯坦的光量子理论,玻尔对原子结构的量子解释,德布罗意的物质波,薛定谔的波动方程,海森伯的矩阵力学。第三节,现代化学理论的发展。主要讲授元素周期理论的新发展和现代化学键理论。
第二章,原子物理学的开发研究及应用。主要讲授从物质结构的研究到原子能的开发和应用。第一节,对微观世界的探索和认识。一、物质结构初探,复习回忆德谟克利特的原子论,道尔顿的原子说,门捷列夫的元素周期律。二、向原子世界的进军,主要讲授X射线、放射性元素及电子的发现,原子结构模型及其实验和发现,原子核结构模型及其实验和发现,对基本粒子家族的认识。第二节,原子能的开发研究及应用。一、原子能的开发研究:重点介绍原子能开发研究中的三大发现,即慢中子效应的发现、核裂变的发现和链式反应的发现。二、原子能的应用,包括能源方面的应用和放射性同位素的应用。能源方面的应用包括两个方面:一是军用三弹即原子弹、氢弹和中子弹的研制;二是核电站的发展,主要介绍从慢中子反应堆到快中子增殖堆再到核聚变反应堆的历史发展。放射性同位素的应用可概要介绍在生产、生活、科研、军事上的应用及其成果。
第三章,生物学与生物工程技术。生物学是研究生命的科学;生物工程技术是用人工的方法创造生命的技术。生命科学是现代科学的三大前沿阵地之一;生物工程技术是现代科学技术的主要内容。第一节,生命的起源和生物的进化。一、生命起源的化学进化历程:从无机小分子物质生成有机小分子物质;从有机小分子物质形成有机高分子物质;从有机高分子物质形成有机多分子体系;从有机多分子体系演化成原始生命物质。二、生物进化论,主要介绍拉马克的生物进化学说和达尔文的生物进化论。第二节,现代遗传学和分子生物学。一、遗传学:主要讲授孟德尔的豌豆实验及其遗传学说;摩尔根的果蝇实验及其遗传学说。二、分子生物学:重点介绍蛋白质的性质、结构和功能;核酸的性质、结构和功能。第三节,生物工程技术。生物工程包括酶工程、发酵工程、细胞工程和基因工程四个部分的内容。因学时限制,可重点介绍细胞工程和基因工程两个部分。一、细胞工程,应首先讲授细胞的全能性,然后在细胞全能性的基础上具体介绍植物组织培养技术、细胞融合技术、细胞折合和胚胎移植技术、克隆技术等内容。二、基因工程:(1)基因工程的基础研究,主要介绍限制性内切酶、连接酶和基因载体的发现和研制。(2)基因工程的基本程序和方法,包括获取目的基因DNA、获取载体基因DNA、目的基因DNA与载体基因DNA的重组、把重组的DNA转入受体细胞进行增殖和筛选转基因生物体五个步骤及方法。三、生物技术的应用前景。主要介绍生物医药的研制及应用、生化工业的迅速发展、转基因动植物的大量出现,人类基因组计划(HGP)及其广阔的应用前景。
第四章,天文学和天体演化学说。天体演化学说是现代科学的三大前沿阵地之一,本章在重点讲述天体演化学说之前,先把天文学的相关知识作一简单介绍。第一节,天文学及其产生和发展。一、概要介绍天文学的研究对象和分类;二、重点讲授天文学的产生和发展:具体介绍古代天文学、近代经典天文学和现代天文学的发展情况。第二节,获取天体信息的渠道和手段;可分三个大问题来讲述。一、获取天体信息的渠道,主要介绍电磁辐射、宇宙线和中微子三条途径;二、获取天体信息的物质手段和仪器设备,主要介绍人眼的构造和功能、光学望远镜、射电望远镜和天体摄谱仪;三、天文观测发展简史:依次介绍光学天文学、射电天文学和空间天文学。第三节,天体的起源和演化。一、宇宙的起源和演化:主要介绍牛顿“无限无边”宇宙模型及其疑难、爱因斯坦“有限无边静态”宇宙模型及其疑难、哈勃定律与大爆炸宇宙模型;二、星系的形成和演化:先对星系及其类型作一简单的介绍,然后在此基础上介绍星系的形成和演化;三、恒星的形成和演化:具体介绍恒星的形成,表征恒星演化过程的赫罗图,恒星演化过程的三阶段,即主序星阶段、红巨星阶段和恒星的三种归宿(白矮星、中子星和黑洞);四、太阳系的形成和演化:主要介绍太阳系的基本情况和太阳系的形成和演化两部分内容;五、地球的构造和演化:包括地球概况、地球的圈层构造和地球的形成和演化。
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经济学手稿是马克思经济思想的重要成果之一,也是我们研究马克思经济思想形成过程的重要依据。马克思的一生中留下了许多著名的经济学手稿,如《1844年经济学哲学手稿》《1857—1858年经济学手稿》和《1861—1863年经济学手稿》等。其中,《1844年经济学哲学手稿》是马克思早期思想的重要概括,也是马克思对经济学问题的第一次探索,其本身并不是严格意义上的经济学著作,而是马克思用哲学的语言和辩证的思维来阐述经济问题的著作。但《1844年经济学哲学手稿》包含着马克思对科学技术最初的理解和判断,为他后来科学技术思想的形成奠定了基础。1.《1844年经济学哲学手稿》中作为人的类本质的科学技术科学技术是一个历史的范畴,在马克思早期的思想中,对科学技术的认识始终是同对人的类本质问题探究联系在一起的。从费尔巴哈的自然主义出发,马克思在肯定人是自然存在物的同时,从实践唯物主义的角度创造性地将人的类本质归结为自由自觉的社会性的劳动。马克思批判了那些将宗教、政治、艺术和文学等看作是“人的本质力量的现实性”和“人类的活动”的唯心主义观点,明确指出只有工业的历史和它已经产生的对象性的存在,才是一本打开了的关于人的本质力量的书,而“自然科学却通过工业日益在实践上进入人的生活,改造人的生活,并为人的解放做准备,尽管它不得不直接地完成非人化。工业是自然界同人之间,因而也是自然科学同人之间现实的历史关系”[1]85。作为人本质力量公开展示的工业,随着自然科学在其中的不断运用,自然科学不断技术化,科学技术将成为改造人的生活,实现人的解放的重要力量。从这一角度而言,科学技术也是人的本质的客观展现。尽管在资本主义社会,在私有财产所决定的工业生产中,科学技术是以异化的形式存在着,但它仍然是人的对象性活动或活动成果,并没有外在于人的实践活动。它不断改善着人类的生存条件,为人的全面解放创造条件。不难看出,《1844年经济学哲学手稿》中,马克思是从人的类本质的角度来看待科学技术的。在他看来,对科学技术的认识不应局限在对人类认识自然、改造自然、改善生产、生活环境的“有用性”上,而应将科学与人的类本质联系起来,深入科学对于人的类本质的认识和人的类本质力量的展现具有的本体性意义。这与他之前的康德和之后的西方人本主义思潮对科学技术批判的理论是根本不同的。正是基于对人的类本质的分析,马克思形成了他早期的科学技术思想。2.《1857—1858年经济学手稿》中被固定资本客体化了的科学技术《1857—1858年经济学手稿》是马克思重新开始研究经济学的重要成果,在这部手稿中,马克思第一次明确提出了“生产力中也包括科学”的著名论断,并对科学、技术在资本主义社会发展的动力和应用问题做了精辟的分析。马克思指出,资本主义的生产过程是劳动过程和价值增值过程的统一,其秘密在于资本家迫使工人整个的劳动时间超过必要劳动时间,使价值形成过程转化为价值增值过程,成为剩余价值的生产过程。资本主义剩余价值生产有两种基本方法:绝对剩余价值生产和相对剩余价值生产。其中,绝对剩余价值生产是在必要劳动时间不变的条件下,通过绝对地延长工作日而增加剩余劳动时间的剩余价值生产方法。相对剩余价值生产则是以提高和发展生产力为基础来生产剩余价值的方法。由于受工人的生理界限和社会道德等方面影响和制约,绝对剩余价值的生产方法逐渐被淘汰,而相对剩余价值的生产方法成为资本主义剩余价值生产的主要方法。然而,提高和发展生产力需要探索整个自然界,探索地球,以便发现新的有用物体和原有物体的新的有用属性。因此,以提高生产力为生产剩余价值主要方法的资本主义必然“要把自然科学发展到它的最高点”。马克思高度评价了以资本为基础的生产的伟大文明作用,充分肯定了资本主义制度对于自然科学发展的积极作用。他指出,以资本为基础的生产“创造出一个普遍利用自然属性和人的属性的体系,创造出一个普遍有用性的体系,甚至科学也同人的一切物质的和精神的属性一样,表现为这个普遍有用性体系的体现者”。“只有在资本主义制度下自然界才真正成为人的对象,真正是有用物;它不再被认为是自为的力量。”[2]390这就是说,正是资本创造出的资产阶级社会和社会成员对自然界以及社会联系本身的普遍占有,推动了人类对自然界的独立规律的认识和研究。但同时马克思也十分清楚地指出,这种对自然界的探索和研究的目的在于使自然界服从人的需要,因而也成为这个“普遍有用体系的体现者”。马克思进一步指出,在资本的生产过程中,劳动是一个总体,是各种劳动的结合体。它的精神的统一处于自身之外,而它的物质的统一“则从属于机器的,固定资本的物的统一。这种固定资本像一个有灵性的怪物把科学思想客体化了”[2]464。在这里,马克思对科学技术的理解已经从《1844年经济学哲学手稿》中人的类本质的哲学思辨,深入到资本的生产过程,从固定资本的变化角度去揭示资本对于科学及其应用的支配性和决定性作用。在马克思看来,社会的生产力是用固定资本衡量的,而固定资本中包括科学的力量。在资本主义社会,资本像一个“有灵性的怪物”拥有支配一切的权力,资本的力量不仅影响和决定着社会物质生产方式,也影响和控制着科学技术的发展及其在实践中的应用。马克思在《1857—1858年经济学手稿》“资本章”中详细论述了资本、科学和社会生产力的关系。他指出:“资本是以生产力的一定的现有的历史发展为前提的———在这些生产力中也包括科学。”[3]94科学是社会生产力中的一个重要因素,属于潜在的、间接的一般生产力。当被应用于物质生产过程,物化在机器以及其他物质生产资料中,科学就可以转化为直接生产力。资本主义机器体系的出现,使得资本主义生产过程不再取决于工人掌握的直接技巧,而是取决于科学在生产工艺上的应用。随着大工业的发展,资本唤起了科学和自然界的一切力量,一切科学都被用来为资本服务,从而使资本主义财富的创造也取决于科学技术的发展及其在生产上的应用。在这种条件下,科学技术成为推动社会生产力发展的决定性力量,而“科学在直接生产上的应用本身就成为对科学具有决定性的和推动作用的着眼点”[3]99。这就是说,在资本主义条件下,资本通过对科学在生产上的直接应用获得了充分发展,而推动科学发展的真正动机并不是来自人们对自然的好奇或现实生产、生活的客观需要,而是来自资本增值,增加剩余价值的内在需要。科学一旦成为资本增值的手段被引入生产过程,就会成为具有资本特性的科学。3.《1861—1863年经济学手稿》中作为推动社会变革力量的科学技术《1861—1863年经济学手稿》在马克思经济思想发展中占有十分重要的地位,被视为马克思经济思想发展中的“历史路标”。[4]在这一手稿中,马克思对科学技术的经济学考察主要集中在《相对剩余价值》一章中的“机器、自然力和科学的应用(蒸汽、电、机械的和化学的因素)”部分。马克思立足科学技术本身发展情况,从机器的技术史演进出发,充分肯定了科学技术作为生产力发展因素在直接生产过程中的重要作用,高度评价了科学技术对社会经济关系发展的革命性作用,深刻分析了资本主义应用机器的目的、前提和后果。在马克思看来,科学技术是“一般历史发展过程的产物”,是社会历史发展到一定阶段产生的。科学在社会生产力发展中的直接后果是机器的产生和应用。“应用机器,不仅仅是使与单独个人的劳动的社会劳动的生产力发挥作用,而且把单纯的自然力———如水、风、蒸汽、电等———变成社会劳动的力量。”[5]279-280在自然力并入生产过程,变为生产力,变成“社会劳动的力量”的同时,科学成了生产过程的一个独立因素发挥重要作用。科学推动着社会生产力的极大发展,同时生产力的发展又必然引发生产关系的变革。然而,在资本主义生产中,资本家应用机器的目的不在于缩短工人生产商品所费的劳动时间,也不在于缩短工作日,而在于缩短工人为再生产其劳动力所需要的劳动时间,从而延长剩余劳动时间。这表明机器的资本主义应用使机器扭曲为生产剩余价值的手段,而不再是满足社会需要的手段。因此,资本家不断改变劳动手段的真正动因在于获取巨大限度的利润。马克思进一步分析了资本主义使用机器的两个一般性前提和一个基本原则。由于人类社会每一种新的物质生产方式的可能性都是由先行存在的物质生产方式基础上创造产生的,资本主义机器大工业的生产方式也是在简单协作和以分工为基础的工场手工业基础上发展起来的。资本家使用机器遵循的一个一般原则就是“进入商品的机器的价值,要少于它所代替的劳动的价值”[5]281。马克思结合当时一些工业部门使用机器的具体过程,揭示了资本主义使用机器的结果是有利于整个资本主义生产的,其后果包括刺激技术的不断改进、造成工人劳动时间延长、劳动强度提高、机器代替劳动甚至成为资本家对付工人的手段等多个方面。此外,在《1861—1863年经济学手稿》中,马克思还对资本主义利用科学技术的未来趋势进行了预测。在资本主义生产方式下,资本的影响和控制下的科学技术具有双重作用,既可能成为社会生产力发展的积极因素,也可能成为阻碍社会生产力发展的消极因素。资本主义国家通过对科学技术的开发和应用,推动了社会生产力的巨大发展,缓解了资本主义社会的基本矛盾,巩固了资本主义生产关系,但却无法从根本上解决资本主义社会固有矛盾,更不可能改变资本主义生产关系成为生产力发展桎梏的必然趋势。当科学技术发展推动的生产力发展到一定阶段,资本主义生产关系再也容纳不下它的发展时,资本主义生产关系将会为新的生产关系所取代。
二、《资本论》中对科学技术的系统考察
《资本论》中,马克思对科学技术的分析主要是以生产方式的变化,即生产力的运动方式展开的。《资本论》第一卷中,马克思详细分析了资本主义生产方式从简单协作、工场手工业向机器大工业转变过程中,科学技术进步在社会生产力发展中具有的基础性作用,他指出:“劳动生产力是由多种情况决定的,其中包括,工人的平均熟练程度,科学的发展水平和在工艺上的应用程度,生产过程的社会结合,生产资料的规模和效能以及自然条件。”[6]53在这里,马克思把科学技术的发展放在了人之后,充分说明人和科学发展在社会生产力进步中的重要作用以及人和科学的应用之间的紧密联系。其次,马克思详细论述了科学技术在资本主义生产方式变化中,特别是在机器大工业生产中对生产力发展的推动作用。简单协作、以分工为基础的工场手工业和机器大工业是三种典型的资本主义生产方式。马克思指出,协作不仅可以提高个人生产力,而且还创造了一种生产力。这种生产力本身是一种集体力。在工场手工业初期,协作以简单的形态存在,只有在资本主义发展到工场手工业占统治地位的时期,协作才达到了它更高的发展形式———以分工为基础的协作。在这一时期,科学的发展和应用推动了不同种的劳动工具和复杂的机械装置的生产,从而为工场手工业发展到机器大工业奠定了科学技术基础。在这个基础上的进一步发展,不同的工具被连接起来,逐渐产生了机器。随着劳动资料从工具向机器转变,资本主义生产方式也由此从工场手工业阶段过渡到机器大工业阶段。在《资本论》中,马克思多次论证“劳动生产力是随着科学和技术的不断进步而不断发展的”[6]698。在考察机器价值向产品转移规律时,马克思指出:“大工业把巨大的自然力和自然科学并入生产过程,必将大大提高劳动生产率。”[6]444在大工业阶段,科学技术的发展使劳动生产力中的所有要素都发生重大变化。科学技术推动劳动资料从工具转化为机器和机器体系,并使之得到不断改良和更新;科学技术的发展扩大了劳动者的范围,妇女和儿童加入雇佣工人队伍,并在客观上要求劳动者具有较高的文化知识。科学技术的进步不断增加现有物质的数量和新用途,开拓新的投资领域。此外,科学技术还教人们对废弃物的回收和循环利用,创造新的资本材料。“科学和技术使执行职能的资本具有一种不以它的一定量为转移的扩张能力。”[6]699第三,马克思从生产力运动方式变化的角度揭示了科学技术发展对社会变革的重要作用。正是基于对资本主义生产方式变化的分析,马克思深入分析了科学技术在人类社会发展中的变革作用。在马克思那里,科学技术是具有最高意义上的革命力量,在推动社会生产力巨大发展的同时,科学技术通过生产力的中介作用,又促成生产关系的变革以及新生产关系的产生。在资本主义生产方式下,资本主义生产本身的内在规律与科学技术发展和社会生产力的发展存在不可避免的矛盾。科学技术作为生产力的重要因素,它的发展必定促进资本主义生产社会化的进一步发展,而生产社会化和资本主义私有制的矛盾在资本主义框架下是不可能解决的。因此,从资本主义发展的历史趋势看,科学技术的发展必将加速资本主义生产关系瓦解。
三、马克思经济学视野中科学技术思想的内在逻辑与现实意义
1.马克思经济学著作中科学技术思想演进的基本主线从《1844年经济学哲学手稿》《1857—1858年经济学手稿》《1861—1863年经济学手稿》到《资本论》,科学技术问题贯穿于马克思经济思想发轫、形成和发展的全过程。科学、技术的本质及其与社会生产力发展、生产方式变革的关系一直是马克思经济思想中十分重要的研究内容。总体上看,马克思在经济学手稿中对科学技术的认识和研究遵循着两条基本主线:一是以辩证唯物主义和历史唯物主义的创立、逐步发展和完善为主线;二是以分析、批判资本主义生产方式为主线。前者重点研究了科学技术作为历史的有力杠杆所具有的革命性及其对社会生产力发展的重要作用,后者主要论述了科学技术的资本主义应用及其对资本主义生产方式变革的重要意义。马克思立足于历史唯物主义,从现实的生产劳动出发研究科学技术问题,将科学技术与人的类本质、生产劳动、现代工业、资本生产、经济发展、社会变革等的关系纳入对科学技术研究视域中,在批判唯心主义,研究技术史、工艺史和自然科学史的过程上,深入分析了科学技术的本质,揭示了科学技术与社会生产力的关系,提出了“生产力中也包括科学”的重要思想,并充分肯定了科学技术通过大工业并入生产过程,成为生产力发展的重要因素,在提高劳动生产率和推动生产力发展方面的重要地位和作用。科学技术本质上是人类本质的展示,但在资本主义生产条件下,科学技术一旦与资本相结合,就成为具有资本形态规定性的科学技术,受资本本质的制约。在资本主义广泛应用科学技术推动社会生产力发展的同时,也造成了科学和直接劳动相分离,使科学技术成为与劳动相对立的、服务于资本的独立力量。科学技术的资本主义应用加剧了资本对人本身具有的生产力更大规模、更深层次的剥削和掠夺,不可避免地激化了资本主义社会的基本矛盾,从而为资本主义社会变革准备了物质条件和革命力量。正是通过生产力的中介作用,科学技术不断促进资本主义生产关系的调整、变革和新生产关系产生。因此,马克思对科学技术问题的研究是与资本主义生产方式的剖析紧密联系在一起的。没有马克思对唯心主义的批判,就不能深刻认识科学与人的类本质的内在联系。没有马克思对资本主义生产方式的分析,就不能科学揭示科学技术对社会生产力发展和社会变革的重要作用,更不能深入认识科学技术发展与资本主义命运变化的关系。从科学技术本身来看,科学技术是人的本质力量的体现,也是一般社会生产力的基本要素,更是实现人类解放和人的全面而自由发展的重要力量。自人类进入文明史以来,随着科学技术本身的不断发展,科学技术不仅改变着自然界,也变革着人类社会。作为人类社会进步和发展的重要推动力量,科学技术使人类逐渐从自然界中解放出来,并不断为人类的最终解放创造物质条件。因此,资本主义在积累、发展科学技术方面是必需的,但也是暂时的。在资本主义所能容纳的全部生产力发挥出来时,伴随着资本主义灭亡,人成为自然界和自身社会生存的主人,科学技术将再次回归其本质,成为人类谋求幸福和发展的重要工具。2.马克思经济学著作中对科学技术的多重理解马克思对科学技术的认识和研究始终是建立在辩证唯物主义和历史唯物主义基础上的。在不同时期,马克思经济学手稿写作的思路和角度不同,对科学技术的理解也不尽相同。比如《1857—1858年经济学手稿》是从固定资本变化的角度展开的,马克思提出的“科学技术也包括生产力”的思想也是基于分析科学技术对固定资本的控制和影响作用而形成的。《1861—1863年经济学手稿》以科学技术发展史为重要线索,揭示了科学技术的生产动因及其在社会变革中的重要功能。《资本论》第一卷则从资本主义生产方式运动变化的角度揭示了科学技术的革命性作用。马克思在不同经济学手稿从对科学技术不同角度的考察可以看作是马克思对科学技术的三种理解,这三种不同的理解具有内在的联系性,它越来越接近于马克思经济学的研究对象———资本主义生产方式以及和它相适应的生产关系与交换关系。马克思研究科学技术的目的主要在于揭示资本主义条件下科学技术在发展社会生产力、加深资本对工人剥削、加剧资本主义社会基本矛盾等方面的作用。马克思对科学技术问题的分析也始终是同资本主义生产力和生产关系密切联系在一起的。因为只有资本主义生产方式才第一次使科学技术直接进入生产过程,成为生产过程的一个独立要素。正是科学与资本的结合,才促进了资本主义社会生产力的巨大发展,并对资本主义社会生产关系产生重要影响。因此,只有准确把握马克思对资本主义经济关系分析和批判的基本思想,才能深刻地理解马克思科学技术思想的丰富内涵。马克思在经济学手稿中对科学技术的多角度分析充分说明,科学技术是一个内涵丰富的多维概念,概括起来,至少包含四个方面的涵义:一是作为人的类本质力量体现出来的科学技术;二是作为人类认识、改造和利用自然界的成果,以知识形态存在的科学技术;三是作为一般社会生产力的科学技术;四是作为社会变革力量,推动人类社会发展的科学技术。这四个方面是紧密联系、相互作用的有机整体,其中作为人的本质力量展现出来的科学技术和以知识形态存在的科学技术,是人对自然认识和实践关系的产物,是科学技术进入生产过程的前提和基础。作为一般社会生产力,科学技术进入生产过程,大幅度提高了生产社会化程度,必然导致社会生产关系出现新的变化。3.马克思经济学手稿中科学技术思想的现实意义马克思在经济学手稿中对科学技术的本质、发展过程、发展规律的深入考察和分析,不仅为人们正确认识科学技术的本质特征以及科学技术对社会生产力、生产关系的影响提供了理论武器,也为人们研究和考察当代科技发展与资本主义未来趋势提供了重要的方法论指导。20世纪中叶以来,伴随着信息技术的广泛应用,资本主义社会生产力得到空前发展,以美国为主导的西方发达资本主义国家在新科技革命等因素的推动下,相继进入了国家垄断阶段甚至国际垄断阶段。在这一阶段,科学技术与生产社会化和资本主义关系全球化问题交织融合,形成错综复杂的关系。科学技术对社会生产力和生产关系作用的形式、内容、深度和范围都超越了以往任何一个时代。如何认识当代资本主义出现的新变化,并从中揭示出现代科学技术发展的一般规律,为中国特色社会主义建设提供参考和借鉴是当前政治经济学研究的重要问题。在经济学手稿中马克思坚持从批判的角度,将科学技术置于资本主义生产方式下,研究和分析科学技术本质及其发展规律,为我们深入理解科学技术与社会生产力和社会经济发展的关系,正确把握当代资本主义发展趋势提供了一个全新的视角和方法。同时,马克思提出“生产力中也包括科学”的重要论断,也是我们正确认识科学技术在当代生产力中的中心地位,坚定不移地依靠科技创新,提高社会生产力和综合国力,实现中华民族伟大复兴的中国梦的重要理论支撑。
作者:李天芳 单位:中国社会科学院
参考文献:
[1][德]马克思.1844年经济学哲学手稿[M].北京:人民出版社,1985.
[2][德]马克思,恩格斯.马克思恩格斯全集:第30卷[M].第2版.北京:人民出版社,1995.
[3][德]马克思,恩格斯.马克思恩格斯全集:第31卷[M].北京:人民出版社,1995.