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一、指导思想
为贯彻落实《徐州幼儿师范高等专科学校第十八届校园文化艺术节活动意见》,积极配合校学工处开展好以“倡导主流校园文化,创设和谐文明校园”为主题的校园文化艺术节活动。丰富大学文化生活,强化我系学生的专业特长,选拔优秀作品和优秀人才。学前教育系特制订第十八届校园文化艺术节活动方案,具体安排如下:
一、 活动内容及参赛对象:
1、 纪念一二·九歌咏比赛(承办全校比赛,详见活动通知)
2、 群舞比赛(音舞系承办,学前系08、09、10级各班自愿报名参加)
3、 服装设计比赛(美术系承办,学前系各班自愿报名参加)
4、 双语剧比赛(外语系承办,学前系各班自愿报名参加)
5、 课本剧比赛(基础部承办,学前系各班自愿报名参加)
6、 校园之星比赛参赛对象(学前教育系全体学生,根据特长自愿报名)
7、 10级免费男师范生专业汇报(全体10级免费男师范生)
二、 比赛内容及要求
1.纪念一二·九歌咏比赛
曲目:以弘扬爱国主义为主题,各班准备一首思想健康、积极向上的歌曲。
人数:全体同学
要求:指挥由班内同学担任,伴奏可由本班或高年级同学担任,服装规范统一。
指导老师:音舞系老师
学生负责人: 08级学前1班 时甜 09级学前4班 李芳
10级学前11班 李刘熙典 10级学前6班 常鑫
2、群舞比赛
内容:以中国民族舞蹈为主要内容,体现思想性和艺术性、专业性。
人数:每个舞蹈参加人数为6人以上
指导老师:音舞系老师
学生负责人: 09级学前1班 经紫薇 10级学前7班 秦佩如
3、服装设计比赛
要求:作品数量不限。服装设计模特由本班同学担任,作品原材料自定(旧衣服,布料,报纸,塑料等均可)每班作品必须是创意服装,但不可过透过露,各班服装展示时间不超过6分钟,可带有解说词。
指导老师:美术系老师
学生负责人:08级学前5班 李凯莉 10级学前2班 王晨龙
4、双语剧、课本剧比赛要求另行通知
双语剧学生负责人:09级学前4班 蒋雨伶 10级学前8班 刘婉
课本剧学生负责人:09级学前5班 陈思 10级学前4班 李旭
5、校园之星比赛
(1)舞蹈之星
形式:独舞、双人舞、三人舞均可。各班限报1个。
指导老师:音舞系老师
学生负责人:09级学前1班 任昱蓉 10级学前5班 袁晨
(2)歌唱之星
形式:可为独唱、对唱、小组合(三人以内)等形式,通俗,民族,美声,戏曲等均可。内容健康向上,各班限报2个
指导老师:音舞系老师
学生负责人:08级学前5班 陈虹宇 10级学前12班 秦娜
(3)器乐之星
形式:可为器乐独奏或协奏,曲目时间不超过5分钟,参赛乐器自备(钢琴除外)。
指导老师:音舞系老师
学生负责人:08级学前4班 陈培 10级学前2班 陈前程
(4)绘画之星
内容:作品题材,形式自定。
形式:公益广告、招贴画、手绘、电脑设计等形式均可
指导老师:美术系老师
学生负责人:08级学前3班 毕悦 10级学前12班 郑思甜
(5)书法之星
要求:软、硬笔均可,每人作品两篇以内
评比办法:软、硬笔分别设奖
指导老师:美术系老师
学生负责人:08级学前1班 郑青 10级学前2班 王诗柔
(6)幼儿故事大王
要求:健康、有趣的幼儿故事。各班限报2个。
指导老师:基础部语文组老师
学生负责人:08级学前2班 蒋小红 10级学前7班 王涵
3、10级免费男师范生专业汇报
(1)美术、书法作品展:
要求:结合专业特色,每位免费男生完成一幅美术或书法作品,以班级为单位展出,每班至少出两块展板,也可以是展板和手工作品展区。
指导老师:美术系老师
学生负责人:10级学前6班 秦佩如 10级学前12班 郑思甜
(2)免费男生专业汇报专场演出
要求:免费男生可以以班级为单位,也可跨班进行自由组合,在舞蹈、声乐、器乐等方面进行专业展示。群舞每班至少1个,同时可以兼报独舞或双人、三人舞。声乐每班至少2个,器乐每班至少2个,跨班自行组合的节目不算班级节目。
指导教师:音舞系教师
学生负责人:10级学前11班 李刘熙典 10级学前6班 常鑫
四、比赛时间安排(未涉及项目另行通知)
比赛时间
比赛内容
参赛班级
地点
负责人
12月1日
大合唱初赛
全校各班
各班教室
音舞系老师
12月6日七、八节
幼儿故事大王预赛
碧螺校区二楼阶梯教室
王辉、语文组老师
12月8日七、八节
大合唱决赛
A、B组
校演播厅
刘祥海、陈繁、李海芸、音舞系老师
12月9日七、八节
大合唱决赛
C、D、E组
校演播厅
刘祥海、陈繁、李海芸、音舞系老师
12月13日七、八节
幼儿故事大王决赛
碧螺校区二楼阶梯教室
王辉、语文组老师
12月13、20日七、八节
舞蹈之星初赛、决赛
碧螺校区舞蹈房
李海芸、音舞系老师
12月14日、20日七、八节
歌唱之星初赛、决赛
碧螺校区二楼阶梯教室
陈繁、音舞系老师
12月15日、20日七、八节
器乐之星初赛、决赛
碧螺校区音乐教室
魏立、音舞系老师
12月22日七、八节
艺术之星展演
洞山校区演播厅
陈繁、李海芸、音舞系老师
12月23日
美术书法作品比赛
美术系老师
12月29日七、八节
免费男师范生美术书法作品展、专业汇报演出
洞山校区演播厅
刘祥海、陈繁、李海芸
关键词:C语言教学;函数分类;函数编程
中图分类号:G642 文献标识码:B
文章编号:1672-5913(2007)18-0056-03
1前言
很多从事C语言教学的高职高专老师感到学生学习函数时很吃力,而且效果不好。学生学了之后,语法知识知道一些,但具体编程能力则很弱。如何改变这种状况?下面先从分析传统教学方案开始。
为了便于叙述,下面我们所讨论的内容仅限于如何进行函数的定义与调用。
2传统教学方案概要及分析
目前大多数高职高专学校依然采用传统的教学方案,其概要如下。
2.1传统教学方案概要
(1) 教学目标
理解函数的基本概念,如形参、实参、调用等;掌握函数的定义、声明、调用等语法规定;掌握函数的参数使用格式及其数据传递的机理。
(2) 教学内容及安排
1) 函数定义的三种形式及其定义格式。具体包括:无参函数、有参函数、空函数。
2) 形参、实参与返回值。具体包括:形参、实参与返回值的概念;形参、实参的若干注意点;return语句的格式及其作用;函数类型,默认的函数类型。
3) 函数的调用。具体包括:函数调用以及函数调用的三种方式――函数单独作为语句、函数作为一个表达式、函数作为另一个函数调用的实参。
4) 函数的声明。具体包括:函数的声明格式、函数声明的位置,什么情况下可以省略函数的声明。
5) 函数定义和调用举例。
上述方案可以分为两部分,第一部分是语法知识,包括上述的1~4,第二部分是函数编程举例,即上述的5。
2.2传统方案在高职高专教学中的问题
(1) 语法角度的罗列对编程没有直接的指导作用
传统方案中,语法知识是从语法角度系统地进行罗列,从函数形式、参数等分别进行介绍,这种语法角度的罗列对编程没有直接的指导作用,学生编程时不知道该选择哪种形式。
(2) 开始时过多的语法介绍影响了编程实例的讲解效果
传统方案中首先系统详细介绍函数、形参、实参等概念与语法知识,这些概念讲授花了大量时间,学生的接受效果却不理想,后面的函数编程等实用知识的讲授时间不够,学生就更难以接受了。
(3) 编程思路与步骤方面的训练不够
对于高职高专学生来说,拿到一个涉及函数的编程题目,如何开始着手编程,应该采取什么样的步骤和思路,针对不同的问题如何采取相应的对策,这在传统教学方案中训练不够。
由于高职高专传统教学方案存在的上述问题,导致学生学完之后掌握了不少的语法知识,但碰到实际编程题目时还是有困难。
由此可见,设计一种新教学方案时,应该首先考虑编程能力的培养,为此我们提出一种新的函数分类方法。
3一种新的函数分类方法
从语法角度,通常是从参数个数和有无函数体方面将函数分为无参函数、有参函数、空函数三类,但这种分类方法对学生编程帮助不大。为了让学生能最快掌握编程方法,需要一种新的函数分类方法。
从编程角度,我们通常首先考虑编写函数的目的,然后着手编写和使用函数。根据编写函数的目的、功能或者说用途,函数可以被分为以下三类:
1) 求值类函数:使用这种函数是为了求一个值。如函数A,其功能是根据收入计算一个人的所得税。
2) 判断类函数:使用这种函数是为了检查一个判断是否成立。如函数B,其功能是判断一个整数是不是素数。
3) 操作类函数:使用这种函数是为了完成某一项操作。如函数C,其功能是将一个数组进行排序。
上述三种类型的函数在定义和调用时其方法均有明显的差异。学生拿到涉及函数的编程题目时,应该首先分析所要编写的函数是上述的哪一种类型,然后再采取相应的编程方法。
4新教学方案
基于上述新的函数分类方法,针对高职高专学生给出一种新的教学方案,其核心指导思想是:根据不同的函数类别,分别给出完整的一套编程方法,最快最直接地教会学生如何编写和使用函数。
4.1教学目标
新教学方案的教学目标只有一个:从编程角度出发进行教学,尽快让学生学会编写和使用函数。
4.2教学内容和安排
首先简单介绍一下函数最基本的概念,但不需占用过多教学课时,要把最主要的时间放在编程方法的传授。至于各概念与语法细节的进一步掌握,应该通过学生多编程而逐步加深理解。
(1) 通过认识法理解各概念
给出少数几个程序实例,引导学生认识函数、函数头、函数体、形参、实参、调用、定义等概念,在讲解概念时尽量简化,让出更多教学课时传授编程方法。
(2) 传授各种类型的函数编程方法
1) 求值类函数的定义与调用。讲解求值类函数定义和调用方法:
求值类函数的一般定义格式:
函数值类型 函数名(类型 形参1, 类型 形参2, ……)
{
根据形参的值计算所求的值;
return 结果;
}
求值类函数的定义步骤是:
① 编写函数头:根据函数所求值的数据类型确定函数值类型,分析函数要提供的参数及其类型从而确定形参。
② 编写函数体:根据提供的参数 (即形参) ,求出所需的值,最后返回 (return) 该值。
求值类函数在调用时通常作为表达式使用,可用于赋值、输出、运算、或作为另一个函数调用的实参。调用格式:
函数名(实参1,实参2,……)
在讲授中,应多举例子让学生完全理解与掌握其方法。
2) 判断类函数的定义与调用。讲解判断类函数定义和调用方法。
判断类函数是一种特殊的求值类函数,其值为1或者0,表示判断成立与不成立。因此判断类函数值的类型固定为int。下面给出判断类函数的一种参考格式:
int 函数名(类型 形参1, 类型 形参2, ……)
{
int f; /* 代表判断结果 */
根据形参的值进行判断,判断成立则令f为1,否则令f为0
return f;/* 将判断结果返回 */
}
判断类函数调用时通常用于在选择结构或循环结构中作为判断条件。如:
if (函数名(实参1, 实参2,......)==1)......
在讲授中,通过举例让学生完全理解与掌握其方法。
3) 操作类函数的定义与调用。讲解操作类函数定义和调用方法。
操作类函数不是为了求值,即函数没有值,其函数值的数据类型是void。函数体中不能使用return (值); 语句来返回一个值,但可以使用return来结束函数的运行返回到主调函数。
操作类函数定义格式:
void 函数名(类型 形参1, 类型 形参2, ……)
{
根据形参的值进行处理
return;/*或者无return */
}
操作类函数调用时通常单独作为语句,其调用格式:
函数名(实参1,实参2,……);
在讲授中,通过举例让学生完全理解与掌握其方法。
(3) 综合编程举例
再举若干编程例子,引导学生如何判断函数的类型,然后再根据前面传授的方法进行编程,巩固学生的编程能力。
4.3一个编程实例教学设计概要
下面给出一个具体编程实例的教学设计,为方便说明主要问题,忽略了其他的一些教学细节。
例:编写函数计算一个整数的阶乘。利用函数计算8!-4! 5!。
编程步骤:
1) 判断函数类型。所要编写的函数是为了求值――阶乘,因此是求值类函数,下面其定义和调用将采用前面给出的方法。
2) 编写函数头。函数值 (即阶乘) 的数据类型为int,因此函数的数据类型为int。求阶乘需要提供一个整数(即形参),据此可以写出函数头。
int jiecheng(int x)
3) 编写函数体。函数体的内容是求出形参 (在这里是x) 的阶乘,然后将其返回。
{
int r,i;
r=1;
for(i=1;i
return r;
}
4) 函数调用。main函数中调用求值类函数时,需要提供实参,然后将函数值作为表达式进行运算。
main()
{
printf("%d\n", jiecheng(8)-jiecheng(4)* jiecheng (5));
}
注意:在讲解时要时时联系4.2.2中的编程方法。通过例子的讲解使得学生对4.2.2中的编程方法加深理解并能灵活运用。
4.4若干注意点
(1) 语法细节的淡化
在传授编程方法时应尽量淡化或避开一些语法细节,比如避免在一开始过多强调函数的声明及其各种可省略声明的条件,可有意识地引导学生将函数定义在前、调用在后,避开函数声明;编程举例时避免向学生传授如何省略函数头前面的函数值类型,引导学生所有函数定义时都要加上类型说明;避免一开始就向学生传授参数传递的机理,可在编程举例时引导学生如何提供不同的参数让函数进行相应的处理,让学生对实参和形参有一个直观的认识。
(2) 掌握一种函数以后,再传授下一种函数
考虑到学生的接受能力,不要把求值、判断、操作这三种函数的编程方法一下子传授给学生。可以先传授求值类函数的编程方法,然后多举例子,让学生充分掌握后,再传授其他两种函数的编程方法。
(3) 涉及函数的程序分析
程序分析是提高程序调试与维护能力的基础。在学生能够顺利进行编程之后,可以对学生进行程序分析能力的训练。
避免在学生尚未掌握编程方法时就引导学生进行程序分析,等学生能熟练地自主编程以后,再引导学生进行程序分析,使得学生编程碰到错误时能够自己解决。
5两种教学方案对比
5.1目标定位与侧重点不同
传统教学方案中重点在于各语法知识点,编程方法则不突出;新教学方案中重点在于介绍三类函数的编程方法,语法知识点尽量淡化。
5.2传授的角度不同
传统教学方案从语法角度进行教学,有利于掌握语法知识点,不利于掌握编程方法;新教学方案从编程角度进行教学,与编程者编程时的思路更加吻合,更容易掌握方法。
5.3效果对比
传统教学方案的优势是能全面介绍语法知识,让学生能全面准确地理解所有概念和语法,劣势是基础较差的学生较难自主编程;新教学方案的优势是学生能很快自主编程,劣势是对个别概念和语法不能一下子全面准确掌握,需要在编程过程中逐步加深体会。
5.4适合的学生对象不同
新教学方案较适合高职高专类学生,对于基础较好的本科学生或者已经学过其他语言的学生,可采用传统的教学方案。
6结束语
笔者采用新的教学方案进行了三年的高职高专教学,与之前的教学情况相比,发现大部分学生均能较快掌握编程要领,自主进行编程。
参考文献
[1] 徐晓,匡泰,涂嘉庆等. C语言程序设计实践教程[M]. 北京:电子工业出版社,2006.
【关键词】美术活动;点评;创新教育
幼儿美术教育是以幼儿美术为手段,实施全面和谐发展教育的重要学科,是促进幼儿心理及其整体素质发展的良好途径;同时,幼儿美术的本质特性即在于求新求异。这里通过对一节大班美术活动的方案研析,可以看到对幼儿美术进行创新教育的重要性。
一、大班美术活动方案
活动名称:感觉画
教学目标:1、通过视觉、听觉、触觉的刺激,引发幼儿的联想、想象,并用画笔表现出来;
2、幼儿通过讲述画面内容,发展语言表达能力。
教学过程:1、幼儿欣赏世界名画,说一说自己的感受;
2、教师示范,摸箱内的物品,并讲解怎样联想、想象;
3、幼儿分组摸箱内的物品,然后作画,教师个别指导;
4、幼儿大胆讲述自己的绘画内容。
二、专家点评
中国科学院心理研究所李文馥教授,对本次美术教学活动进行了点评:
新时代对幼儿美术教育的需求动向应定位在求新求异上,即突出它的创造性和创新教育功能,并强调开发幼儿智力潜能和唤起情感的作用。
本次活动中,教师开始尝试打破临摹示范画、教授技法、机械模仿、亦步亦趋的旧的美术教学模式,引导幼儿依据自己的意愿和想象进行自主性绘画,从而达到幼儿能主动表现自我并不断创新的目的。
活动的不足之处在于:1、设计载体有问题,触觉对幼儿发挥想象有局限性;2、教师在开始部分不应给幼儿路线性引导,应给予幼儿足够的启发,尽量让幼儿插上想象的翅膀,鼓励其要有自己的创新,不一味模仿别人;3、幼儿的讲述能力不够,局限于生活经验,这就要求在平时的教学中,尽量丰富幼儿的知识经验及技能技巧。
三、通过以上案例,可看到对幼儿美术进行创新教育的重要性
在幼儿美术中进行创新教育,不仅让幼儿体会到美术所特有的生动的形象性、灵活的操作性、给幼儿其乐无穷的愉悦性、令幼儿身心舒畅的宽松性,最重要的是让幼儿可以大显身手的创新性,创新教育可以启迪幼儿创造的灵感,培养幼儿创新的能力。
1、在幼儿美术创新教育中,能充分体现幼儿的自主性。
在幼儿美术创新教育中,幼儿可以按自己的意愿去发挥,按自己的想像去创造;在美术活动中充分的进行自我表现,这种表现不是机械的、模仿式的,而是由他自己心灵活动的参与或主导。教师在这个过程中,是策划者、组织者,是引路人,幼儿是主动的角色,用他们的自主性来表现知识、经验、思想和情感。
2、在幼儿美术创新教育中,能培养幼儿大胆而浪漫的创新精神。
幼儿期是最富有创新精神的阶段,是最大胆、最浪漫、最富童趣的表现新异的群体。幼儿虽然缺乏经验,缺少知识,但就是他们的无拘无束、童心童趣,才成就了大胆的创新。对幼儿美术进行创新教育,让幼儿用自己特有的眼光去理解和看待世界,所以被他们表现的事物经过自己的心灵折射后,呈现在我们眼前的美术作品,就变得神奇而风趣,同时将更有效地发挥美术的创新教育对幼儿潜在创新能力的启迪作用。
3、在幼儿美术创新教育中,能帮助幼儿树立自信心。
信心是相信自己的愿望并预料自己一定能够实现的心理状态,无论成人或幼儿,对待自己面临的事情如果缺乏自信,是不容易做好的。如在上面的案例中,有一个叫欣欣的女孩,在绘画中一直用手盖住自己的画不让别人看,为什么会出现这种状况呢?那是因为欣欣只会模仿画,当要求她自由地进行创新画时,她就不会了,也不敢往上画了,教师看时,欣欣又怕别人说自己画得不好、不象,所以会产生很大的心理压力。在平时的绘画教学中,也经常会遇到类似的情况,如有的幼儿会直截了当的声称:“我不会画”“老师没教过”……显然,这些幼儿是模仿画“出身”的,离开老师的画样,离开老师已经让临摹过的画,他们就一筹莫展,更谈不上自想自画的信心了。也有一些孩子愿意做新的尝试,但是他们拿起笔来却无从下手,或犹豫不决,或有开头而无继续画下去乃至画得好的信心。然而,对幼儿美术进行创新教育,用科学的自主性绘画来启迪幼儿的自主性,重视发挥幼儿自己的特长,重视培养他们的成就感,尽量避免让幼儿体验遭遇挫折感的滋味,经过这样的培养,幼儿对待用绘画表现事物、表现生活、表现自我就能够胸有成竹、充满信心。
对幼儿美术进行创新教育,不仅能激发幼儿的自主性、能动性,为培养幼儿的创新素质打下良好基础;在幼儿美术的创新教育中,让幼儿说画、讲画的过程,就是自己加深认识、加深理解的过程,在幼儿美术创新教育中,打开了幼儿的心灵之窗,启迪了心智与情感;融德、智、美等多元素多学科为一体,让幼儿美术教育得到了进一步的升华。
参考文献
会议首先由教育部教育管理信息中心展涛主任介绍了评审会有关情况,宣布了评审专家组成员名单,确定了专家组组长。各省依次介绍了本省的建设方案,并听取了专家点评。与会专家根据应用集成、运行环境、安全、教育CA等几个主要方面给出评审意见,为下一步各省具体建设工作提供指导。
省级教育数据中心建设是金教工程建设重要的一环,部领导对此项工作高度重视,国家也在财政上给予了大力的支持。同时,为保障其建设的规范性,日前教育部还印发了由教育管理信息中心编写的《省级教育数据中心建设指南》,指导地方数据中心建设。各省也对此项工作非常重视,力争此次难得的机遇,推动地方教育信息化工作的开展。
根据各省市建设方案的编写情况,预计今年9月中旬将完成全部省级教育数据中心建设方案的评审。评审要点具体如下。
一、应用集成部分
应有应用集成的概念和思路,并有具体应用集成的内容,以便教育部下发的业务信息系统能够顺利安装部署并集成运行。
1. 应包含的建设内容
* 教育管理综合服务门户的建设;
* 综合数据展示系统建设;
* 统一用户管理认证系统建设;
* 数据共享交换平台建设;
* 公共软件平台集成;
* 应用系统集成实施(门户集成、用户集成、数据展示集成、服务集成)。
2.应采购的产品及服务
* 综合门户系统平台;
* 统一用户认证管理系统;
* 数据共享交换平台;
* 目录服务;
* GIS地理信息系统;
* 商业智能及报表工具;
* ESB企业服务总线(含在应用支撑平台中下发);
* 内容管理软件(非结构化数据管理)。
二、运行环境部分
1.硬件环境能否满足国家教育管理信息系统在省级运行需要。硬件包括数据库服务器,Web应用、中间件服务器,存储,网络带宽等。
2.基础软件环境能否满足国家教育管理信息系统在省级运行需要,基础软件包括Oracle RAC、红旗Linux、Vmware、Weblogic,关注是否采购了,采购的数量够不够。
3.组织实施方面能否满足要求。包括是否考虑总集成、应用支撑服务平台、教育基础数据库的相关工作和预算,建设进度安排能否满足业务系统在省级部署的要求。2013年年底前满足部署中小学生学籍信息管理系统、学前教育管理信息系统、中职学生信息管理系统、学生资助信息管理系统、教师信息管理系统,2014年6月前满足所有系统部署。
三、安全部分
1.是否按照等级保护要求进行安全设计,关键点主要包括:
①是否明确数据中心基础环境的安全等级(三级);
②安全设计是否覆盖安全技术、安全管理两个层面,安全技术和管理措施是否满足等级保护三级要求;
2.是否按照教育部总体要求进行安全设计,关键点包括:
①网络整体架构设计是否合理,是否为国家教育管理信息系统设置独立安全区域;
②为保障国家、省两级的互联互通及安全工作的统一部署,建设方案中安全运行维护管理系统、应用安全监测与预警平台、安全工作管理平台、数据存储加密服务平台(原名:密码安全服务平台)、IPSec VPN和SSL VPN等关键安全产品是否按照教育部要求统一技术配置。
3.教育部要求对安全咨询设计工作单独立(子)项,并在系统建设完成后进行等级保护测评,需要关注建设方案中是否为安全咨询服务及等级保护测评两项工作做出预算。
四、教育CA部分
1.在建设方案的需求分析中,应对本省的教育电子证书应用规模进行初步的分析;
2.建设内容应明确“教育数字认证省级服务系统”的建设任务,在后续建设方案中,作为“安全技术体系”的建设内容之一,与物理安全、网络安全、安全监管等技术体系的建设在同一级别的标题进行阐述;
3.机房建设内容中应增加“教育数字认证省级服务系统”专用机房区域的建设内容。“教育数字认证省级服务系统”的机房区域面积不小于30平方米,与其他机房区域通过指纹+IC卡门禁进行隔离,部署有24小时视频监控系统;
4.“教育数字认证省级服务系统”的建设,采用“二级部署”模式,由教育部统一配发的“教育CA二级服务系统”软件;各省按系统建设要求,采购系统建设所需的硬件设备(包括密码机、屏蔽机柜、服务器等)、系统软件(操作系统、数据库、LDAP等);
大数据时代科技与科学教育面临着诸多的问题
首先,科学出现了新的形态。现代科学之父伽利略是个里程碑式的人物,正是伽利略明确地将实物实验和数学推理方法引入到了科学研究之中,科学才得以系统而迅速地发展。从那时起,科学家们开始以实物实验和数学推理的方式认识自然世界,科学因此形成了两种形态,其一是实物实验形态,其二是数学推理形态。随着科学发展到今天的大数据时代,一些科学家和工程师离不开借助计算机手段研究事物,科学出现了基于计算机的第三种形态——计算形态。各个学科的边界变得模糊,科学研究的范式有了新的变化。以前学科分化越来越精细,但是科学发展到今天,信息科学、纳米技术、生物科学和生命科学、认知和神经科学被公认为最具革命性的学科领域,这四种科技的整合,将对人类社会产生深刻的影响,并可能再次改变我们人类的物种。学科在高度分化的基础之上开始走向学科之间的渗透和融合,特别是开始走向自然与人的融合。基于计算机的整合是当今科学发展与突破的必由之路。但是如何整合却是仁者见仁智者见智之事。
其次,技术的高速发展带来了日益严重的社会问题。比如生命科学中的克隆技术直接挑战人类社会传统的伦理问题;对于自然界的无节制索取,带来了日益严重的能源危机和生态环境恶化危机等。此外,物质生活的丰富与网络的言论自由带来了日益高涨的民主与平等的社会诉求。这些问题可能直接源自高速发展的科技,以致于我们的精神与理解出现相对滞后。诸多危机与问题要得到根治,除了需要加快人类智慧文明发展,还需要科技与科学教育的进一步高度发展,此所谓解铃还须系铃人。科学史上,科学家们为人类积累了丰富的化解人类危机的智慧与知识。
最后,一方面“科教兴国”得到普遍共识,人们开始懂得在科学教育之信息化方面投入大量的人力和物力;另一方面人们对技术的发展给生存环境构成影响认识不足,主要表现在看不到现代教育技术的革命性影响潜力,或者在现代教育技术面前感到茫然。这种状况除了造成设备因为闲置而带来的严重浪费现象之外,还限制了我们破解当今科技与科学教育难题的思考与方法。
为了解决诸多危机与冲突,需要探讨各种可行而有效的解决方案。通过分析大数据时代的科学教育的现状不难发现,如果只是从局部进行个别改动,问题难以有效地得到解决,当今的科学教育问题要想从根本上得以解决,必须运用系统观念,从整体上改变或者构建科学教育体系,换句话讲,需要从整合的角度才能提出可行的解决方案。
数字科学家计划
针对大数据时代人类面临的诸多危机,人们提出了一些对策与良方,其中影响最大的是国际21世纪教育委员会在向联合国教科文组织(UNIESCO)提出的21世纪教育的四大支柱策略:(1)学会认知(Learning to know):培养学生学会运用认知工具求知,学会发现问题,学会探究知识,学会构建知识。即培养学生认知方法,引导学生通过发现、探究和意义构建的途径获取知识,培养学生的继续学习能力。(2)学会做事(Learning to do) :既要学会实践,也要学会创造。重视建造可供学生参与的环境,激发学生兴趣,使学习者通过环境的交互作用,通过实践,通过做事获得知识和能力。(3)学会合作(Learning to together) :要培养学生学会与他人共同生活,就要学会合作生活,合作学习,从过去的集中教学方式到个别学习方式,到现在提倡的协作学习。(4)学会生存(Learning to be) :学会生活、学会做人、学会自身的发展。既要传授知识,还要注重能力和高尚情操的培养。
在科学教育领域之中形成了一种强调亲自动手学习科学的潮流。在美国、法国、英国、加拿大等国的国家科学课程改革方案中,科学探究被列为课程目标和课程体系的关键而基本的要素。“学习必须是主动的”已成为国际上基本的教育理念。其中影响较大的有“做中学”、“Hands-on”(动手做)、“Minds-on”(动脑做)、“STEM”(科学、技术、工程、数学)等科学教育实践。这些科学教育实践旨在使学生以科学的方法学习知识,强调学习方法、思维方法、学习态度的培养。
这些先进的科学教育理念与实践推动了科学教育的创新与实践。但是实践表明,一个好的理念要想转化为教学行为,往往需要一个较长时期的培训与转化过程,这个过程是艰难的,特别是对于教师和学生需要具有一定的专业理解能力。能否综合上述先进的科学教育理念,提出一种直观、易懂而且有效的科学教育模式的推广方案呢?数字科学家计划(E-scientist Project, ESP)给出了一种大数据时代下科学教育模式的推广方案。
所谓数字科学家计划,就是一种大数据环境下以提高每一位学生科学素养水平为宗旨,以探究式教学为鲜明特征,以科学思想、科学方法和数据挖掘方法为核心,播种未来科学家种子的教学模式的推广方案。
数字科学家计划主要有两方面特征,其一,数字科学家是一种科学教育模式符号,以“科学家”符号将抽象的科学教育理念人物化和直观化,即准确地表述了现代的科学教育理念,也便于师生理解与实施。榜样的力量是无穷的,虽然科学不能解决人类所有的问题,但是科学家们为我们积累的知识、思想、方法、科学精神在过去和将来都是破解社会难题的重要途径;其二,强调发挥大数据环境下第三种科学形态的育人功能,这是当今科技与科学教育创新的重要切入点。
数字科学家的教学模式是在WebQuest(基于网络的主题探究)模式的基础上改造而成的。主要有以下五个模块:(1)核心问题:WebQuest的核心是设置一个开放性的问题。这个问题设定了WebQuest的清晰目标,鼓励学生回顾原先掌握的知识,激发学习者进一步探索的动机。(2)任务指南:提供一个“脚手架”,引导学生设计、经历和体验专家的思维过程。“脚手架”将令人望而生畏的探究项目打碎成若干个片段,引导学生研究较为复杂的科学问题。(3)海量资源:创建一些到其他互联网站点的链接来共享网络资源。通过运用多样化的互联网资源,可以为不同学习水平或不同学习方式的学生提供信息资源。(4)实施“做中学”:要提供高层次的思维指南,体现“做中学”的教学理念,保证动脑和动手的教学方式落到实处。(5)交流与评价:WebQuest一般用量规提供了自我评估的标准,提示学生已经学到了什么,并鼓励把这种探究的经验扩展到其他领域。评价人员可以是教师,也可以是家长和同学。
数字科学家计划产生于笔者主持的北京市教育科学“十一五”规划课题《数字科学家计划:基于数据探究理论的物理选修课程建设与研究》(2010年立项),已经在北京景山学校、北京一零一中学、北京师范大学亚太实验学校等学校展开实验。该项目在课题阶段探讨了校本特色选修课程的建设,但是随着课题研究的深入开展,数字科学家计划已经不再局限于校本选修课程,开始运用到正规的物理课堂教学;也不仅局限在物理学科教学,已经开始运用到小学高年级的科学课程与教学;还不仅局限在学校科学教学,已经开始运用于北京市东城区青少年科技馆的科普性质科学课程,并配合教学,于2013年11月成功地举办了北京市东城区“数码探科学”大赛。大赛令人耳目一新,引起了学者和教师的广泛关注。著名教育家顾明远先生在颁奖会上讲到,这次大赛让人们看到了大数据环境下的教学实践,学生们在数码探究中有模有样,学到了科学思想、科学方法,体验到了数码探究的乐趣。
经过三年的探索与实践,数字科学家计划已经从课题研究转向项目推广的初期阶段。初步建设了数字科学家网站,形成了一种大数据环境下的科学教育模式,也形成数字科学家课程的教师培训经验,还形成低、中、高端数字环境装备下课程实施经验,已经具备了在更大范围试验与推广的条件。
数据探究理论——数字科学家计划的基石
探讨破解大数据时代的科学教育难题的途径涉及大而复杂的社会问题,仅凭经验而没有理论的指导是难以理解与完成的。但是数字科学家计划已经形成了一些基本的概念与教学原理。这些基本概念与教学原理构成了所谓的数据探究理论。数据探究理论是数字科学家计划的基石。
信息(Information)是数据探究理论的逻辑起点。何谓信息?这是一个复杂而神奇的概念,学者们有着不同的见解,美国数学家和控制论创始者维纳不得已这样定义信息:信息就是信息,既非物质,也非能量。笔者考虑到人的因素,对信息进行了如下的定义:信息既不是物质,也不是能量,而是物质的波-粒二像性与人相互作用的存在形式。
数据(Data)是数据探究理论的另一个重要概念。数据是载荷或记录信息而留下的明确印迹。数据可以是数字、文字、图像、录像,也可以是计算机代码等。对数据背景的解读是获取意义的一种途径。数据背景是接收者针对特定数据的意义准备,即当接收者了解数据序列的规律,并知道每个数据或数据组合的指向性目标和含义时,便可以获得数据所载荷的意义。观察数据或者数据挖掘就是对数据背景的解读过程。数字科学家计划的核心环节在于信息观测、数据挖掘和数据价值与交流。
探究式教学是一种以科学探究为基本特征的教学模式,其实质是引导学生通过类似科学家的探索过程理解科学概念和科学本质。依据科学的三种形态,将探究式教学分成实物实验探究、数学推理探究和数据探究。所谓数据探究是一种基于计算机的探究式教学,是提高学生数据素养水平的必要途径。数据探究与其说是一种适应大数据时代的手段和途径,不如说是大数据时代的一种生活理念和生活态度。