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关键词:羊绒羊毛 纤维检验
1、物理检验法:
1.1扫描电子显微镜法
扫描电子显微镜法的测试原理是利用细聚焦电子束在固体样品表面逐点扫描,激发出二次电子、背散射电子、X射线等信号,经过放大后在阴极射线管上产生反映样品表面形貌的图像。从待测样品中取得的短纤维片段,经镀金膜后放入扫描电子显微镜中,在约1000倍的放大倍数下,通过SEM的监控器结合动物纤维鳞片结构与其他特征,利用图像判断纤维片段的类型,即可得到每个类型纤维的数量。其依据就是纤维表面的鳞片厚度之间的差异,如果一种纤维的鳞片厚度大于0.1155μm,则应认定为羊毛,而羊绒的鳞片厚度应该小于0.1155m。
1.2计算机图像识别法
获得扫描电镜的微观结构图像后通过图像采集卡输入计算机图像库进行处理,图像处理是为了突出图像中重要的、有用的信息,淡化不必要的部分,以利于以后的分析和理解,对图像处理过程包括灰度变换、滤波、锐化处理,抑制低频分量,增强高频分量,去除大量噪声使纤维鳞片线条变得清楚。而图像分割直接影响到对纤维进行分析识别的有效性,通过阈值定义不同部位的区域归属,实现目标纤维图像和背景的分离,力求达到对图像实施准确而有效的分割。
1.3近红外光谱技术法
近红外光谱(NIR)是指波长为700nm~2500nm的光谱,它主要测定的是样品中X—H键(这里X代表C、N、O、S等)在中红外区基频振动的谐波和组合谐波吸收。首先需要利用常规分析手段获得所选校正集样品组分或性质的基本数据,再运用化学计量学方法建立校正模型,最终实现对未知样本的定性或定量分析。已有研究人员应用可见-近红外光谱鉴别山羊绒与细支绵羊毛,鉴别结果与实际相符,证明该方法可行。
1.4纤维内部结晶分析法
侯秀良等人运用广角X-射线衍射法(WAXD)和差示扫描量热法(DSC)对山羊绒和羊毛纤维结晶结构做了研究。他们通过对山羊绒、羊毛纤维衍射峰强度及熔融焓的比较分析,得到一个结论:山羊绒纤维的结晶度、α—结晶度高于羊毛纤维,大分子排列规整性好;羊毛纤维的结晶度、α—结晶度分别为山羊绒纤维的81.2 %和75.8 %。试验证实通过测定纤维中大分子的结晶度来鉴别羊绒和羊毛纤维具有可行性。
1.5溶液法
溶液法是根据同一鉴别溶液中纤维卷曲伸展状态的不同来鉴别细羊毛和羊绒纤维。羊毛的皮质层主要组成成分是正皮质和偏皮质细胞,而羊绒的皮质层主要组成成分是正皮质和间皮质细胞。另一方面,羊绒的鳞片层较细羊毛薄,溶液容易渗透到纤维皮质层,加之纤维细度较细,溶液能够渗透整根纤维。故经同一鉴别液处理后,两种纤维的卷曲变化发生不同:羊绒卷曲伸展,沿整根纤维方向曲率变得很小且均匀;而羊毛仍几乎保持原卷曲形态,且曲率不均匀。借助光学显微镜可观察到此伸展差异。
1.6贝叶斯方法
石先军等人根据细羊毛与山羊绒的鳞片形状与结构特征的不同,提出智能识别两类纤维的方法。通过CCD 系统获取两类纤维的灰度图像,采用图像技术将灰度图像处理成单像素宽度的二值图,从二值图中提取描述两类纤维鳞片形状特征的四个比对指标及细度、鳞片高度或密度、鳞片边界周长和鳞片显示面积。在样本数据库上基于四个比对指标的统计假设建立辨识细羊毛与山羊绒纤维的贝叶斯分类模型。仿真结果表明:该模型具有较好的纤维鉴别能力,对山羊绒纤维的识别准确度达到83%,对细羊毛则达到90%,并且随着参数的增加模型有进一步提高鉴别精度的可能。
2、化学鉴别法
2.1燃烧法
羊毛含有大量蛋白质,燃烧时,一边冒烟起泡一边燃烧,伴有烧焦毛发的气味,灰烬多,有光泽的黑色松脆块状。而羊绒燃烧时,情况与羊毛相似,略有不同的是,羊绒能够迅速燃烧,呈松脆状,一压就碎。笔者认为此方法操作简单,主观性较强,对羊绒羊毛的鉴别完全依靠技术人员的检测经验,准确率难以达到较高程度。
2.2染色法
染色法利用了羊毛和羊绒纤维染色性能的差异。羊毛和羊绒都具有较好的染色性能,由于羊绒比表面积大,鳞片较薄,且排列较稀,染料分子易向内部扩散,故羊绒纤维比羊毛纤维的上染率高。且羊绒纤维的等电点要高于羊毛纤维,导致上染率差异:在染色开始阶段,羊绒吸附染料量远大于羊毛,上染率差异最大。根据其染色性能的差异,选用相同的染料和处方,根据得色及上染率的不同来鉴别细羊毛和羊绒。
3.生物检测方法
3.1 SNP 在羊绒和羊毛纤维鉴别中的应用
SNP是一种利用多态性技术(SNP),通过聚合链式反应(PCR)的基因扩增和限制性片段长度多态性(RFLP)技术的酶切,根据各种纤维的线粒体DNA经扩增酶切后基因序列的不同,来鉴定羊绒与羊毛的新技术。单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms ,SNP)主要是指在基因组水平上由于单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性。SNP作为第三代分子遗传标记,因其密度高、可代表性、遗传稳定性、易测定性等方面的特点和多种检测方法,已被广泛应用于动物的种别鉴定,在羊绒与羊毛的定性定量鉴定中也得到了较多的应用。由于不同种别的纤维都有本身特征的SNP标记,因此提取其毛发中的线粒体DNA经PCR扩增后就可以鉴别其种别。基于此,Subramanian利用PCR-RFLP 技术,对羊绒和羊毛中的线粒体DNA进行PCR扩增,并成功开发设计出用于鉴别羊绒羊毛纤维的SNP方法。
3.2生物芯片法
美国Affymetrix公司和国立阿贡实验室开发出一种生物芯片,这种生物芯片采用微凝胶技术,在一块大小如显微镜用载物玻璃片的玻璃表面上,设计了多达一万个作用如同微型测试管的微机构。在测试时每个微凝胶结构中的化学物质与被测生物对象发生反应,便可测出DNA的序列、基因变异、蛋白质相互作用和免疫反应等。生物芯片在数秒之内就能进行数千次破译基因密码等生物反应。由于羊绒和羊毛在DNA链段上有着不同的结构特征,因此可利用DNA 特性来鉴别羊绒和羊毛。
4、结束语
本文综述了国内外羊毛和羊绒纤维的鉴别技术,即光学显微镜法、扫描电子显微镜法、计算机图像识别法等方法,并对这些技术的基本原理、应用范围进行了论述和简单的比较。不同的鉴别方法具有不同的特点、优劣与局限性,对不同性质的羊绒、羊毛应选择合适的方法来鉴别,并且仅靠某一种检测方法来鉴别羊绒、羊毛不能达到目的,建议多种方法搭配使用。
参考文献:
[1]王洪燕,潘福奎,张守斌. 羊毛纤维结构和细化方法概述[J]. 现代纺织技术,2009,01:55-58.
当今世界的竞争是以经济和科技为基础的综合国力的竞争,经济的发展一靠要素资源、二靠科技。经过几十年的发展,我国原有要素优势已经消退,经济的发展从速度向质量转变,科技创新将是新一轮经济发展中的重要推动力。我国已经进入经济新常态,结构调整、创新驱动对高素质的创新型人才产生强烈的需求。高校作为人才培养的主阵地,如何适应新形势、新常态的需要,打破传统的教学手段,融合高校功能,实现教育与科研有机互动,为社会培养大量一线创新型人才是高校教育工作者迫切需要研究与实践的问题。
二、高校创新型人才培养的误区
《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020)》中指出,创新型人才是指具有较强创新意识、创新精神和创新能力,进行创新性劳动并对社会做出贡献的人,是国家创新驱动的第一资源。当前高校创新型人才培养中还存在误区,在培养层次上,认为创新型人才培养主要是针对研究型大学、研究教学型大学,是以高学历、高层次的人才为培养目标,忽视了应用型大学本科层次的人才培养;把成绩排名高等智力因素作为培养的基本要求,而忽略了大量的具有一定的潜能和创新意识的本科学生的需求。在教学手段上,传统的课堂教学,通常把学生视为“知识的容器”,其教育理念是把学生当成受教育者,是教师授课、灌输的对象。学生的大脑就如同器械,被植入了新的理论“芯片”灌输了无数的专业理论和知识,一旦踏上毕业征途,学生就会发现,在社会这个大熔炉面前,在专业性的工作岗位面前,学生的综合素质能力、发现问题能力、解决问题能力,显得是那么的“弱不经风”和无所适从,这与创新型人才培养的要求相差甚远。在培养模式上,广为宣传的产学研结合的创新型人才培养,更多的体现为博士和硕士研究生提供了真实科研课题进行创新创造的平台,而对于本科生来说体现为到面向企业一线的顶岗实习,训练的是学生的岗位业务能力。
为了扭转局面,全面提高大学生的探究能力和创新能力,通过科研与教学相融合,在教学中融入科研项目、创新理念,培养学生创新意识、提高学生创新能力是一条值得探索的发展之路。
三、教学与科研相融合的创新型人才培养模式
所说的教科融合的人才培养模式,是指“在教学过程中,以科研领域为背景、以科研问题为主线,以教师为主导,引导学生向自主性、探索性、研究性转变,以学生为主体,在完成一定的科研项目中走向自我认知和知识体系的自我构建”。这个过程中教学占主体地位,科研是实现手段。通过教学与科研的结合,不但能将科学研究的成熟成果植入到教学研究中,还能全面引导学生在问题中探索、在研究中学习、在学习中解惑,在解惑中提高,从而全面提高自己的学习能力、探究能力和动手能力,这也是科研与教学相融合的主要意义。
在应用型本科培养中,遵照“以人为本”的教育理念,相比较于传统的应试教育和灌输式教育,更注重的是学生的自主能力、实践能力和创新精神的培养,力求多方面、多角度,增强学生的认识,提高学生的能力。其人才培养规格、特点和定位都具有创新意识和创新能力的培养要求。在应用型本科高校中将教学与科研进行有机结合,其效果是不言而喻的。以经管类专业为例,教师紧密围绕经济社会、企业发展的热点问题,开展科研立项并引导学生广泛参与,不但能实现教学内容与经济社会有效衔接,还能提高学生探究解决真实问题的能力,提高学生的就业竞争力。教师的科研有了企业、专家和学生的参加,不但能获取更多的科研灵感、更多的奇思妙想,还能适时的扩大、加深科研的范围和影响。这种“生师校企”多方共赢的局面,也是教学与科研融合在培养创新型本科人才方面的最大优势。
四、科研与教学无法和谐发展的主要现象及原因
(一)学校不完善的管理体制和评价体系制约了教学科研的和谐发展
首先,科学研究投入能在短时间之间发挥良好的效益,收获良好的口碑,而教学投入则是一个漫长的过程,需要在长时间之后才能达到理想效果,且在投入期间总会受到外界因素的干扰,中间夹杂着太多的不确定性原因。因此,学校在制定人才培养的计划过程中,出于利益的驱使,只想尽快提高学术水平的研究,将大量的物力、人力和财力都投入到科学研究的层面。其次,学校资源配置失衡。在资源配置方面,学校没有一个全面的安排计划,不但缺乏一套完善的资源开放共享机制,还重复混淆了软硬件设备和其他资源的投入,很多科研设备与数据资料都无法对学生全面开放和使用。最后,学校普遍缺乏完善的考核制度与评价机制。学校在评价科技成果的政策引导方面,对于科研创新与教学研究的相互融合,存在着明显的“轻视态度”,从而滋生了重科研经费、重论文、不重视教学研究、科学实验的现象产生。
(二)教师对学术价值的理解偏差造成教学科研失衡
学者型教师形象是众多高校所一直推崇倡导的,但在这现象背后,确使诸多教师走入了思想误区,将学术与科研等同,把学术的价值理解为单一的知识创新,这种根深蒂固的思维模式,在很多程度上,为教师的发展树立了不良的行为模板。
首先,思想层次的误区会让教学与科研相互脱节。教师在上课过程中,只会单一的讲解课本知识,为学生强行灌输某种思想,师生无法在学术领域架设沟通的桥梁,也无法体验到科研的奥妙精髓。部分学者过于注重刊物发表与的篇数和等级,而对于将个人研究领域的研究成果和课题如何通过引入课堂教学、引导学生参与研究、培养学生创新能力的投入远远不足。其所研究内容与教学内容是基本不挂钩的,最新的研究成果也无法融入到教学内容中,照这样的发展情形,科研创新与教学研究必然无法完成培养新型人才的重任。
其次,教学与科研的时间相互对立。教师在承担教务与科研两项任务时,就以目标最大化为出发点决定在教学领域与科研领域所投入的精力与时间。一般情况下,两院院士、知名学者和专家教授由于繁忙的科研任务,极少有机会能参与到本科教学之中,在不得已必须要承担本科教学任务时,也会以多种理由派研究生代课。而那些承担大量本科教学工作量的教师,由于繁重的工作任务,教学时间挤占了科研时间,科研成果和项目少,无法实现教学和科研的有效融合。
最后,科学研究成果有利于教师提高社会地位和教师福利。因此,有人便认为科研是硬指标,教学是软任务,优异的科研成果可以令教师产生巨大的优越感,而教学教育的再出色,也会因为缺乏特别的突出贡献,而得不到他人的认可。很多学校将科研成果视为教师晋升、职称评审和岗位聘任的关键要素,那么教师会更愿意把更多的时间花在科学研究的领域,这样一来,必然会弱化了教学,加深了教学与科研之间的距离。
五、发展教科融合培养创新型人才的对策建议
(一)推进研究性教学是培养创新型人才的关键
教学与科研的有机结合是培养创新型人才的基础,高校在人才培养的过程中,必须要明确“以学生为中心”的主题思想,注重学生综合素质的培养,从而优化教学过程,而研究型教学模式的内涵正是解决这一问题的关键。所谓研究型教学,就是要突出学生在教学中的主体地位,突出研究在教学中的引导作用,突出综合能力、综合素质在创新型人才中的培养;而研究性教学的目标;则是指全面提高学生的探究能力和动手能力等素质培养,在研究性教学的实施过程中,必须要强调教与学、教学与研究的紧密关系,鼓励学生以批判、质疑的态度来进行学习与研究,发挥自身的想象能力与创造能力。
(二)发挥科研对教学的支撑作用是培养创新型人才的重要途径
科研有利于建设高水平的师资队伍,然而高校青年教师绝大部分是刚刚毕业的研究生,他们虽然有着深厚的理论功底,但缺乏对课程体系的准确把握能力,不能敏锐的洞察出,现代科学的发展趋势。首先,部分青年教师必须要经过千锤百炼,构建广阔的知识体系,全面了解专业科研知识,学习授课技巧,才能在更高层领域教书育人。要全面发挥科研对教学的支撑作用,必须要大力推进教学与科研的有机结合,形成紧密而独立的教学实践队伍与科学研究团队,充分发挥科学研究成果和科研项目在培养创新型人才中的积极作用。
其次,科学研究成果与科学研究项目可适当的引入到高校教材之中,走进课堂,不但能适时更新教学内容,还能丰富学生的视觉感官,加深学生对科研项目的了解程度,从而提高教学质量。最后,实验是检验真理的唯一标准,实践是创新之根本,为了拓展学生的实践探究能力,加强学生毕业设计选题与科研课题结合,学校各类科研实验室,以及各种科研仪器与设备,必须要向广大学生进行全面开放,并设立专项的独立经费,开设大学生科研训练项目,鼓励学生参加课外科技活动,以此提高大学生的实践能力。
(三)建立和完善教学科研协调发展机制是培养创新型人才的保障
构建科学的教学与科研协调发展的机制,就是要协调教师在教学科研时间和精力的矛盾,防止教学科研脱节,坚持教学科研并重,建立教学科研综合评价指标体系,让教学与科研在更高的水平上实现有机的统一。
首先,完善管理体制,促进教学科研的有机融合。在制度政策上,校方必须要坚持,教学与科研共同发展的政策与措施:坚持教学出题目,科研做文章,成果上课堂,促进教学与科研一体化,在科研成果表彰大会上,设立各类优秀奖和科研成就奖、以及教材出版基金、人才培养基金等多项奖励;并在此基础上,制定出学术休假制度,充分缓和教师在教学与科研方面所花费的时间和精力。
其次,建立教学与科研综合评价指标体系,使教学与科研评价一体化。这套指标体系的主要内容,涉及到科研与教学这两方面的涵括、相互影响的因素,在功能上要有助于两者相互促进、相辅相成。在评价教学质量高低的指标中引入学术活动要素,如任课教师对该课程中有关热点问题的介绍和研究动态跟踪情况,教师是否有相关的研究成果等;在评价教师的科研活动中引入教学性因素,如研究方向与所任课程的关联性、科研选题与教学的结合性等。通过考评指标的调整,引导教师自觉地实现教学与科研的有机结合,从而实现科学研究的良性循环。
关键词 终身学习 冗余控制 实验教学
中图分类号:G424 文献标识码:A
Lifelong Learning Capacity Training in Redundant
Control Experiment Teaching
WANG Yizhong, LV Duanliang
(Shandong University of Science and Technology, Taian, Shandong 271021)
Abstract This article discusses the problem of redundant control of experimental teaching in the lifelong learning ability. Advocating change University education stages one to solve all the problems of the traditional "vocational education" concept, to lifelong learning ability in its place. Problem discovery and definition, design processes, simulation and correction of problem-solving and implementation issues for in-depth discussion and research, proposed improvements and appropriate teaching methods for college students for lifelong learning ability.
Key words lifelong learning; redundant control; experimental teaching
当今世界科学技术突飞猛进,知识经济已见端倪,国力竞争日趋激烈。人类社会已经进入了知识大爆炸和高速信息时代,一个人几乎不可能在大学阶段学完和被培养出其终身够用的知识、技能和各种专业素养,大学毕业生走向工作岗位后需要不断地学习新的知识,发展所需要的实用技能,以适应社会并以具有开创性的工作服务于社会。因此,必须转变那种一次性解决所有问题的传统“职业教育”观念,使大学教育成为以培养学习能力、思考能力以及操作能力为主的终身教育。冗余控制实验教学在培养学生的设计与操作能力等等终身学习能力过程中扮演着不可或缺的重要角色。
同志指出:“当今世界综合国力竞争的核心,是知识创新、技术创新和高新技术产业化。”我们要赶超世界科技的先进水平,很关键的一个问题就是要把世界领先水平的新思想、新理论、新方法和新技术迅速地转化为生产力。这就要求我们的高等教育要彻底转变那种仅着眼于教师单项灌输知识为主的传统教育观念和教育模式,通过必要的知识的传授,培养其终身学习和把知识转化为现实生产力的能力。冗余控制实验教学要把培养学生的设计与操作能力摆在重要的位置上。教学过程中注意引导学生形成科学可行的研究问题解决问题的思路,具体的过程应该是:一、发现并界定问题;二、设计阶段;三、仿真实验与修正阶段;四、模拟转化为现实生产力阶段,也就是实现阶段。
1 发现并界定问题
科学技术的进步往往是与新问题的发现相伴而生的,发现问题往往比解决问题更重要,因为解决问题经常仅仅是一个数学逻辑问题或是实验技能问题。而发现新的问题往往需要打破旧有模式、突破惯性思维而开创性的从新的角度重新审视事物,这需要丰富的想象力和非凡的创新能力,这恰恰是我国教育的薄弱环节。新问题的发现不能闭门造车凭空想象,而应紧密联系实践。在实验教学或实习中教师要注意引导学生去关注研究对象的适用范围、所需的各种条件以及其工作机理,再结合其欲达到的目标和产生的结果去考察研究适用范围的突破、条件的改变或是否能从其它角度来达到目标,这个过程中要注意打破旧有模式,走出自己的领域,尝试各种各样的新组合。
众所周知,在信号处理领域傅立叶变换扮演着十分重要的角色,甚至可以说信号分析本质上就是傅氏分析。但任何事物都有其不足与局限,傅氏变换也不例外。人们通过提高它的刻画能力提出了诸如小波变换等一些变换;通过扩大其适用范围,引出了控制领域重要的工具:拉普拉斯变换。由此可见,关注事物的适用范围及其不足,就容易有所突破。另外,要发现新问题,还应注意从那些能改变你的思路的问题开始,必须独辟新径,寻求新的突破、发现新的联系,打破旧的模式。要善于接受新事物,跳出自己的领域,一般说来专业技术问题的解决需要专门领域的知识、技能和策略,专门的知识经验对于解决问题至关重要,但长期的专门训练也容易使人形成思维定势和功能固着。研究表明,在问题情境不变的情况下,定势能使人们应用已掌握的方法迅速地解决问题,但在问题情境发生变化的情况下,定势往往就会妨碍人们采用新的开创性的方法解决问题。功能固着使人习惯于从事物的常规功能角度来考虑问题,它常会妨碍人们去发现事物的新功能,容易造成创造性的枯萎。不要让自己所受教育形成的惯性思维与功能固着束缚住自己,结合其它领域的知识与思维方法去探索新事物,发现新问题。
新的思想往往是原有要素的新组合,有人曾经说过“一个想法是旧成分的新组合,没有新的成分,只有新的组合。”旧成分的新组合所产生的创新其威力可能是十分巨大的,令人遗憾的是我们传统的教学模式严重地忽略了这种思想方法的传授,我们在实验教学中要有意识的去引导学生尝试对旧成分的新组合。
传统的教材是按照科学的逻辑的体系编写的,教师自然按照这一体系进行教学,考试大多都是建立在一个问题只有一个正确答案的原则上,寻求那唯一正确的答案的思维模式被牢固地植入学生的脑海中,当然有些问题的答案是唯一的,比如一些数学问题便是这样,那是因为问题的条件被严格的界定了。但现实世界中的大多数问题并非如此。如果你认为问题只有一个正确答案,那么当你找到它时,你就会停止进一步的探寻,容易使学生孤立而不是用联系的观点去看问题,这将严重的禁锢了学生的思想、抑制其创新思维和发散思维,长此以往,学生就学会了简单地接受而磨去了发现的兴趣。我们在教学中应强调打破逻辑的体系,重视新组合的发现教学,注意研究各个板块之间的联系,比如在冗余控制实验教学中,我们可以把确定性系统的已有成果与随机系统结合;把脉冲控制与连续状态反馈冗余控制相结合等等,这样就可能取得许多意想不到的优秀成果。因此重视旧成分的新组合教学对于激发学生的发现问题能力是十分有益的。
2 设计阶段
发现了问题,有了目标,就要解决问题,达到既定目标,接下来就是设计阶段。首先要分析了解事物,采集数据,然后再结合既定目标制定切实可行的方案。
分析了解事物的过程中要注意引导学生学会运用整体分析法与整体动力学的观点去处理问题。当我们认识事物时不是简单地将整体分割为一个个孤立的实体,而应该把局部看作不与整体分离依附于整体的有机组成部分,把局部做为整个有机体的一种表现形式与存在形式来研究,试图在它与有机体以及有机体的其它表现与存在形式之间丰富多彩的相互关系上来进行理解和把握事物。同时提倡非干预的仔细观察,这种认识中的承受态度在以往的教学中还没有作为一种科学的技术看待,没有受到足够的重视,而这样一种道家所倡导的承受态度在许多知识领域是非常重要的。我们要能动地改造世界,首先要建立与自然之间的和谐关系,把我们自己看作客观世界的一部分,使我们与研究对象成为和谐的一体。应该以不干扰、不插手、延缓行动和承受的态度,以非干预的仔细观察去认知,这种承受策略几乎在所有领域都是很有效用的。
有许多人认为科学的本质在于它的研究对象、各种软硬件和方法,而不是它的疑难、问题、功能或者目的,这就要求我们在教学中要注意科学与科学方法两者之间的区别。方法论固然重要,实际上只有科学的目标或目的才使方法论显示出重要性和合理性,我们要关心方法问题,但前提应该是它们能够帮助我们达到期望的目标,也就是要解决问题。要清楚技术是服务于问题的解决的,决不能使问题适合于自己的技术。另外,我们每个人的研究领域都是相对狭窄的,领域的划分往往不是由关于客观世界的一个根本问题来划定的,而是由学科的发展和技术的局限来决定的,这就要我们我们教学中提倡协作和团队精神,实验尽量安排大家协作完成,客观世界的复杂性,系统的高度非线性性和目前科学技术的飞速发展,这些都要求我们要有协作和团队精神,只有和谐地协作,知识技术互补才能更好地解决问题,达到预期的目标。
在对事物有了一个整体把握之后就要收集数据,利用数学工具对数据进行处理,再利用相应的专业技术设计制定出解决问题的方案。前面所说的一些原则不光适用于对事物的整体把握理解,同样适用于设计、实现等其它过程。
3 仿真实验与修正阶段及实现
设计制定出方案以后,要进行仿真实验,并进行反复的修改完善,接下来可组织同学们研讨将技术转化为生产力过程中可能会遇到的困难问题及应对策略。这样反复的训练不仅可使学生掌握一些非常实用有效的方法,而且对于他们的能力与素质有一个全方位的提高。另外,到生产一线的实地调研也是模拟把研究成果转化为生产力的一个很重要的过程,这个过程中不仅能增强学生的生产实践经验,而且也是一个很好的了解社会的过程,对于他们走出校门以后能够尽快地适应社会也是很有帮助的。
大学阶段终身学习能力培养问题解决得好与不好对于学生本人和社会都是至关重要的,解决得好,我们就可以为社会多培养一些栋梁人才,学生本人可以为社会做出更大的贡献。不然的话,我们的学生就不能够最大化的发挥他们的才能以服务于社会,这是极不可取的。只要我们教育工作者重视这个问题并采用科学合理的方法去培养学生,相信我们能够为社会培养出更多更优秀的人才。
基金项目:2011年山东省高校精品课程项目(2011BK029);山东科技大学群星计划(qx0902152);山东科技大学521工程项目(CXJ1151)
参考文献
[1] 宋永泽.终身教育、终身学习和学习化社会的社会基础与逻辑关系.教育理论与实践,2007(6):7-9.
[2] 王以忠.实验教学中创新能力的培养.科技创新导报,2011(12):184-185.
[3] 黄鹤飞.以终身学习为导向的E-Learning系统的设计.安徽教育学院学报,2005(5):106-107.
【关键词】音乐教学 信息技术素养 计算机辅助音乐教学 音乐教学改革
一、背景与问题
当今社会,人类许多活动都与信息技术密切相关,中小学的音乐教学也不例外。实际上,人们在日常生活中所接触到MP3、手机、电视、电影等都贯穿了信息技术与音乐的结合。音乐教学内容包括乐感训练、识谱教学、唱歌与器乐教学、音乐创作以及音乐欣赏等。新课程理念下对音乐教学内容的分析包含分析音乐作品的内容、表现手法与曲式结构;介绍音乐家及作品创作背景;关注音乐作品的创作价值和艺术特色;注重对音乐作品的直接体验与感受。将信息技术融入音乐教学内容与活动通常可包含计算机编曲、作曲、制谱、音乐基础训练、音乐欣赏、辅助学习等。为了满足学生对音乐学习和欣赏的实际需求,激发学生学习潜能与创意,提升音乐课程的教学效果,探讨如何应用信息技术来辅助学生学习音乐,以使音乐教学过程更具吸引力与变化性,并能让学生在多元学习过程之中,达到个性化满足的需求,是所有音乐教育工作者应不断努力的目标,也是音乐教学手段改革的趋势之一。
将信息技术融入音乐教学,我们面临两方面重要挑战。一是中小学音乐教师本身的信息技术素养,是否适应将信息技术融入音乐教学这一需求;二是究竟从哪些角度,以及应用哪些信息技术资源,来提升音乐教学的效果。本文将对这两方面的问题作以探讨。
二、相关名词释义
(一)信息技术
信息技术(Information Technology,简称IT)泛指运用计算机、多媒体、网络媒介进行收集、处理、储存及传输文字、图形、影像、语音的技术。在教育应用方面,信息技术可以促进教育改革,对传统教学手段的改革最为明显。本研究所指的信息技术为在音乐教学环境之下,教师能运用相关信息软件、多媒体和网络媒介等进行教学、信息处理及传递。
(二)信息技术融入音乐教学
信息技术融入到音乐教学方面,意指在音乐教学时,能配合教学内容与教学策略的需要,应用计算机、多媒体和网络的特性,将信息技术视为教学工具。信息技术融入音乐教学,并非取代传统音乐教学,而是将信息技术不着痕迹地、潜移默化地融入音乐教学主题,以此来增进教师的教学效果和改进学生的学习方式,使教学活动更加贴合学生需求和增强师生的互动性。
(三)教师信息技术素养
在信息化的社会中,培养每位公民具备信息知识与应用的能力,已经成为各国教育发展的重点,并纷纷推动相关的信息技术素养指标。无论学生还是教师,都必须具备一定信息技术素养,才能适应社会发展和工作岗位需要。
三、音乐教师信息技术素养构成
一般而言,信息技术素养指一个人在信息技术中,能与外界沟通所需要的能力。在信息化时代,教师的教学方法应该跟上时代潮流,借用信息技术来提高教学效果,由此教师应具备一定程度的信息技术素养,才能帮助学生更有效地学习。
关于信息技术素养(Information Technology literacy)的研究,国内外已经有很多学者提出自己的见解。例举如下:
Adessi,A.& Pachet,F(2005):信息技术素养是利用信息来解决问题的技巧,包括信息的搜集、信息的传递、信息的组织与对信息的评价等,不只是思考上的分析,也可作为学生生活沟通的工具。①
Hallam,S.(2006).:认为一位具有信息技术素养的人能做独立研究、知道相关的信息、积极参与信息交流以及有解决问题的能力。②
Ho,W.C.(2007):信息技术素养是能寻找、撷取、分析及使用信息的能力,延伸至课程学习,教师能针对所遇到的问题,使用信息技术来解决、评估执行、策略思考和实际融入教学活动之中。③
陈友良(2000):教师的信息技术素质的指标至少应该包括:1.信息技术基本素质:例如能尊重知识产权,能把计算机作为一般教学工具。2.应用软件操作素质:会使用计算机辅助教学软件与网络资源。3.各课程应用网络教学基本素质:能利用网络资源进行教学活动。能利用网络资源与学生进行交互式教学。4.课程软件的设计素质:能制作多媒体课件。能建立基本的计算机辅助教学系统。④
胡立耘(2005):信息技术素养从低到高可分为三个层次:1.观念层次,包含信息认知与理解能力;2.技术层次,包含基础素养(文化素养、网络知识、计算机基础知识等)、信息检视能力、信息处理能力;3.内容层次包含判断、分析、组织和创新信息来源的能力⑤⑥。
综合上述,国内外学者对信息技术素养的内涵与看法,归纳为下列各种能力:操作信息设备及软件的能力,简易故障排除、软件安装移除的能力,用户能借由信息设备与因特网获取相关资料并解决问题的能力,搜寻相关信息的能力,判断思考、评鉴的能力,运用于生活及教育的能力。
四、信息技术融入音乐教学的应用方式
根据Barry (2003)⑦指出在17世纪工业革命后,当时人们就利用各种科技工具来制造乐器或进行声学的研究,一直到20世纪50年代中期,大型的计算机才被应用到音乐的教学上,用以作为听力训练和辅助教学。随着计算机科技的发展进步,运用信息技术于音乐教学之中也快速发展,各种录音、创作、记谱、编曲、伴奏等,甚至互动教学的软硬件应运而生。
(一)课前准备
教师利用信息技术融入教学活动,在课堂进行之前即可实施,能利用文书编辑软件,如建立学生学习状况、撰写教学目标、搜寻教学相关资料、编辑教学教材等。另外,可使用各种网站搜寻相关资源,制作较易编辑与存取的信息技术教学媒体素材,如简报、图片、影像、动画、声音等。在教学情境布置方面,教师可利用各种套装软件来进行教学情境布置。
(二)音乐知识与练习
1.乐感教学。信息技术应用于乐感训练的软件或网站相当广泛,可以选择较优秀的网站,根据学生节奏感、曲调、音程、音阶等的听力程度分级练习,并由计算机产生回馈;对于教师而言,也可由计算机记录学生的成绩观察学习成效。在乐感训练的研究中,显示信息技术融入乐感教学对照传统教学多呈现显著差异(Jennifer,D.2010)。⑧
2.识谱教学。借由音乐软件可提供学生交互式的练习机会,以通过聆听旋律之游戏,学生可以建立起声音与乐谱之间的联结;教师可以利用认谱功能的音乐软件,如Musicus、Menlothe Frog等,运用游戏方式来带动学习,或者使用大量图片与动画结合音响,吸引学生的注意力,达到学生对于音名、节奏、调号的音乐元素的了解与训练,强化学习的效果(Olson,C.A.2010)。⑨
(三)演唱与演奏
1.演唱基本技巧
在演唱教学时,教师可以利用数字媒体素材能重复播放的特质,引导学生针对较困难的旋律反复练习,也可通过计算机录音器或录音笔的使用,将学生演唱的内容收录并与同学分享;在合唱团的练习过程当中,运用信息技术辅助,训练声部的音准和独立性。另外,演唱教学辅助软件,如Singing Coach Software,此系统会显示出每个人的声波图,以调整适合的歌唱音调,从而提升歌唱能力。
2.演奏教学
信息技术融入于演奏教学,能有效帮助辨听、合奏表演、音乐表达和演奏的技能。学生时时刻刻都能立即听到自己所录制的声音和音乐,目的在于学生可以自我评估,指导他们检查自己的错误,对自己的学习更负责任。在演奏教学中,教师可以利用PPT,将乐器的图片加入影音文件,让学生对乐器的外形、音色与演奏方式有更加直观的了解,并能增加学生对音准、节奏的辨识能力。
(四)音乐欣赏
在音乐欣赏方面,通常切入的管道非常多,例如,时代风格与背景、作曲家简介、乐曲的曲式与配器、音乐诠释等。教师可以利用多媒体PPT、CD与DVD结合图像、谱例、文字与声音的多元方式进行教学,使学生对曲子能有更进一步的了解,让音乐欣赏更加有趣。
(五)即兴和创作
由于市面上音乐创作软件种类繁多,教师必须评估教学的需求与学生的能力,选择最适合学生的软件。有些音乐创作软件操作非常容易,学生只需要使用电脑点选鼠标、拖曳各式的图像,软件就可以播放出音乐,如Fruity Loops、Band—in—a—Box等,这对于音乐初学者而言,不必学会看谱就可以创作。研究显示,适当运用制谱软件作为创作工具,对于缺乏专业识谱与演奏能力的学生而言,此软件提供了一个环境,使他们不但可尝试创作、编辑与播放音乐并可探索音乐元素之间的关系,因而提高创作能力。
再者,稍微有音乐基础能力的学生,则可以使用较高级的专业音乐创作软件,可以通过键盘直接弹奏出音乐,并通过创作软件,如Cubase、Nuendo、ProTools101等,通过软件声音回馈和实时性,学生能够轻易创作和修改自己的作品。学生通过创作的过程,除了能表达自我创作的意念外,还能进行相关音乐元素如配器、和弦伴奏、音色等的学习,并与同学分享自己的创作。有研究结果指出,使用信息技术融入音乐创作教学,能有效提升学生的学习成效(Yu,P.T.,等.2010)。⑩
五、信息技术融入音乐教学常见的实施工具
信息技术融入音乐教学的形式包罗万象,音乐教师在教学上的需求,使用信息技术的种类与实施策略各有不同,根据研究和实践,归纳为以下三类:
1.计算机硬设备:指多媒体计算机系统。
2.计算机多媒体素材加工软件:支持教学在各个不同教学环节中使用的专门软件,如声音编辑软件、简报软件、影像剪辑软件、投影设备等不同音乐呈现方式。常见软件如下:
文字编辑软件:Microsoft Office Word、Windows记事本等。
影像处理:Ulead PhotoImpact6、Photoshop、Aperture3等。
影音编辑:SonyVegas、Windows Movie Maker、Power Director等。
声音制作与编辑:Windows录音机、Nero Wave Editor、Gold Wave等。
播放软件:Windows Media Player、WinAmp Media Player、RealPlayer、iTunes、Power DVD、Music Match Jukebox、QuickTime等。
多媒体与网页编辑软件:Microsoft Office PowerPoin、Macromedia Dreamweaver4、Microsoft FrontPage、Flash等。
3.计算机辅助音乐教学软件:计算机辅助音乐教学(Computer—Assisted Music Instruction,简称为CAMI),它可以让学生依照自己的学习状况调整学习进度,也可借由多媒体效果增进学生学习的兴趣。计算机辅助软件若以应用范围区分,则主要分为制谱(Notation)软件、编曲/混音/自动伴奏软件、音乐基础训练(乐理、乐感)软件、音乐欣赏辅助学习软件,常见的有:
乐谱制作软件:Encore、Finale、Overture、Sibelius4.0、Nightingale、Music Time Deluxe等。
编曲软件:Fruity Loops、Cakewalk ProAudio、Band—in—a—Box、Cubase、Nuendo、LogicExpress9、ProTools101等。
音乐基础训练(乐感、节奏与旋律)软件:Music Fun ForKids、EarMaster、MusicAce1、MusicAce2、Rhythm Tutor、Audio Mirror等。
演唱辅助学习软件:Singing Coach Software等。
音乐欣赏辅助学习软件: Introduction to Classical Music等。
结语
研究表明,将信息技术融入中小学的教学过程中,对引发学生的学习兴趣,激发学生在音乐方面的潜能,支撑学生在音乐方面的实践活动和创新活动都是有重要意义的。通过将信息技术融入音乐教学中,也提升了音乐课程教学效果,并且对教学评估和学生课程管理也带来了很多方便。将信息技术融入音乐课程的教学已经成为必然趋势。
研究结果也发现,要将信息技术融入音乐教学,关键是教师的信息技术素养的提升。音乐教师应不断进修与学习,充实自身信息技术能力,经常接触与练习信息技术操作,尤其是熟悉各类支持信息技术的软件使用方法。
而对信息技术融入音乐课程的教学,也需要教育行政部门加大这方面的投入,建立较完善的硬件环境,购置正版专用软件等。
注释:
①Adessi,A.& Pachet,F.(2005).Experiments with a musical machine: Musical style replication in 3 to 5 year old children.British Journal of Music Education,22(1),21—46.
②Hallam,S.(2006).Music psychology in education.London: Institute of Education,University of London.
③Ho,W.C.(2007).Students' experiences with and preferences for using information technology in music learning in Shanghai's secondary schools.British Journal of Educational Technology,38(4),699—714.
④陈友良,陈庆章.高校教师信息素质的现状与提高[J].教育发展研究,2000(6).
⑤胡立耘.论信息素养的结构与意义[J].教育资料与图书馆学,2005:42(4).
⑥黄淑珍.信息技术教育:中小学教师面临的新挑战[J].教育探索,2001(10).
⑦Barry,N.(2003).Integrating web based learning and instruction into a graduate music education research course: An exploratory study.Journal of technology in Music Learning,2(1),2—8.
⑧Jennifer,D.(2010).How music teachers got their groove back: Music instruction goes digital.Journal of T.H.E.,37(9),26—31.
⑨Olson,C.A.(2010).Making the Tech Connection.In MENC(Ed.),The national association for music education.(pp.30—35).Reston,VA: MENC.
一、金融数学教学概况
金融数学作为新兴的边缘学科——交叉结合了金融学与数学,它以经济为背景,以数学为工具,以金融为例证,即服从于经济的应用数学即这门基础学科具有很强的应用性。我国金融本科高等教育要追溯到上个世纪的80年代末,在90年代初初具规模,92年更是繁荣扩大时期,各类院校争相设立。伴随我国市场经济的发展,对金融数学专业的研究及应用也多了起来。96年我国将其与金融工程以及金融管理一并列为国家九五重大自然科学基金研究项目,03年中科院系统“金融工程与风险管理研究中心”正式成立,这无疑共同促进了我国金融数学学科的快速发展。以上种种足以彰显国家对这个领域的极端重视。
但是,这门应用性极强的基础学科涉及了基础数学和现代数学的高等知识,在某些地区,以西部地区新建的地方本科院校为例,存在着很多空白。如何进行完善教学,培养金融数学兼备的优秀人才是我们需要研究的问题。
二、金融数学专业存在的问题
(一)师资力量不足。
以西部地区的本科院校为例,金融数学专业经历了从无到有,存在着诸多不足:教学资源投入有限;实验室经费缺乏,甚至有些没有建设实验室;师资力量不足、质量低下,严重缺少硕士学位教师等等。无疑与发达地区再加上是老牌院校相较之下,差距可见一斑。
(二)区域劣势。
前已叙及,作为新兴的交叉学科其发展还是很迅速的,但是,地西部区域差异现状我们有目共睹,东部地区人才聚集,金融发达,研究所比比皆是;相比之下,西部地区存在明显的区域劣势,学科的研究和发展难与东部相较量。
(三)实践技能薄弱。
在不发达的西部地区本科院校倾向于为祖国培养合适的应用型人才,以满足社会需求,加强实践技能是举足轻重的环节。但是,大部分的由原有院校升级的新建本科院校传统教育痕迹颇多,教学和管理在很大程度上重视灌输专业知识,而轻视学生的技能培养和训练,导致学生毕业之后在社会上缺乏动手、实践和思考、自学的能力,难以与社会需求接轨。
(四)专业指导思想无科学定位。
既然在不发达的西部地区特别是偏远山区建设本科院校,其宗旨就是要培养应用型人才,而非研究型和研究教学型人才。但是,这些学校中的不少盲目与老牌院校攀比,致力于建设一流大学,培养研究型人才,迷失了目标,明显脱离学校的实际情况,这显然不是一蹴而就那么简单的。
三、金融数学课程体系与教材建设以及关于人才培养的研究
(一)课程体系。
在不发达地区更要注重必须以系统的基础知识与全面的理论武装该专业学生的头脑,以实践培养学生理论结合实际解决常见金融问题的能力,以应社会之需。前人的探索和实践业已具体形成四个教学环节:现代金融市场概论——介绍金融工程涉及的基本概念、方法与工具,培养学生金融意识,为后续课程的学习做好准备;金融衍生产品定价理论——介绍金融数学基础知识,使学生掌握数学建模的对冲原理、求解方法;金融工程案例分析——培养学生运用所学金融数学知识来解决实际问题的能力;毕业论文——实习环节,满足人才市场需求,提升本科生的就业率。
(二)教材建设。
教材承载了丰富的教学理念,是课改的核心。教材内容的建设应当和教学方法、人才培养模式一样,立足区域经济,面向地方,服务地方,实事求是,扬长避短,具备自己的特色,并且不断进行完善,沿着正确的方向和轨迹发展。