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科学技术与创新精品(七篇)

时间:2023-06-02 15:26:27

科学技术与创新

科学技术与创新篇(1)

为了能更好地实现这个目标,我们可以将美术教学与信息技术教育整合起来,利用信息技术教育的优势,让孩子以各种方式积极参与接触相关的美术活动。在日常的课堂教学过程中,我们大都是以图画、教科书等局限的方式向同学们传递相关信息,把信息技术和小学美术课程整合之后,老师可利用电脑资源把图片、文字、声音、视频等多方信息进行整合做成生动有趣的课件。老师还可以利用校园局域网、电脑网络等向学生传递学习资源信息,丰富课堂教学,使之更趋于完善,促进课堂教学,不断提高教学效果。

美术学科与信息技术相整合也会不断促进同学们的自学能力和互助式学习的开展。信息技术的得以利用,可营造出优化的互助式的学习环境,也可形成浓厚的学习氛围,因此可使不同认知风格及水平的学生得到满足,在学习过程中,老师也可通过互助式学习策略的实施,使学生对问题提出不同的观点并加以分析比较,通过集思广益,加深对学习知识的掌握与理解。在对课程的学习过程中,通过网络,同学们可互相交流不同的观点、传递学习信息,加深学生对知识的理解及掌握,也可加强学生的团队互助精神。

信息技术在美术课程中的应用可使教学难点、重点得以突破。在传统教学模式中,美术老师在授课的准备过程中煞费苦心,尤其是对教具的选择上,老师要准备很多的图片等,同时还要在有限的课上四十分钟内解决教学的重点与难点知识点,留给学生自己思考与练习的时间微乎其微,因此在课时相对紧张的情况下,教学的质量很难达到理想要求,通过信息技术与美术课程的整合,使学生由原来的被动学习变为主动地去学习、去探究,使知识的重点难点变为更易理解与掌握,授课的老师也从原来的“满堂灌”讲课中“解脱”出来,使计算机功能的运用发挥到极致,不断提高教学效率。

信息技术在美术课程中的应用可使技能限制得到突破。传统的小学美术课教学过程中,有的学生作品会有非常棒的设想与创意,因为技能得到了限制,作品在最后还是未能达到预想的效果,而且在平时绘画方面技能差些的学生会越来越没有了自信心。在信息技术与美术整合之后,创新逐渐取代了传统绘画技能的主导地位。这样也就使同学之间的差异相对缩小,使他们能够大显身手、尽情发挥。

信息技术与美术课程的整合使因材施教得以真正地实现。在我们的教学课程中,信息技术有其先进性,其交互性是明显强于其他任何教学媒体的突出特征,因此也就能够实时地对信息做出反馈,真正使师生之间做到双向交流,加强对每个学生进行学习指导,同时也能增强互助式学习氛围,因此可以使不同认知水平及风格的学生得到学习知识的满足,真正使因材施教在教学过程中得以实现。

在美术课程的教学中,结合信息技术学科,进一步增强学生的综合实践能力,因而综合性也就理所当然地成了美术课程进行改革突破的难点和重点,使素质教育在美术学科教学中真正得以实施和体现,综合性既是体现了美术与其他学习范畴的互相融合,也是与其他学科的互相联系结合。而且是学习理论知识与社会生活及现实联系起来,美术学科教学与信息技术教育的整合,既使学习的内容得到扩展,丰富了教学,同时又使学习途径得到了开阔,使美术学科教学的发展获得了极大的促进。信息技术教育的发展,出现了电脑美术,例如设计、绘画、动画制作等内容。

在美术教学备课过程中,老师可依据美术课程教学的内容,精心制作设计一些教学课件,利用多种教学手段,开展多元化的美术教学。老师也可以引导同学们进行简单的电脑设计、绘画等,注重学生的认知理解与参与,激发他们的学习热情,使他们对美术课程产生浓厚的学习兴趣,还可以让学生打破与其他学科相结合的局限性,让学生开展综合性的学习。例如结合语文、音乐、英语,进行歌曲配图画、插图等。此外也可利用一些材料制作综合手工,比如小面具、小装饰,并进行表演等。同时多方面开阔学生的视野,引导学生利用计算机进行设计,在设计制作过程中,遇到问题要做到主动向他人进行请教,并积极与老师、同学或家长进行合作设计制作。平时要注重收集网上相关有用的学习信息资料,例如:民间的艺术作品、国内外一些著名雕塑作品、世界著名建筑介绍等。对它们分类建立档案,形成资料库,不断地进行探索性的学习研究。

美术学科与信息技术教育的整合,很融洽地、多角度地、立体地展示了美术教学的内在魅力与规律,使美术教学更形象、更直观、更生动,有机地与其他学科形成合力,相互影响,实现了现代多媒体技术的完美组合,使美术课堂教学增添了无限乐趣,给人以耳目一新的感觉,使美术教学达到了新的突破。而且教学变得更直观形象,教学的难度也相应变得容易了。同时学生通过多媒体给他们带来的视觉、听觉等多方面的外部刺激,也为他们提供了更多的学习和认知的途径。在规定的时间内,加强了教学知识的掌握密度,使教学内容更加丰富,提高了课堂教学效率,同时老师可以利用投影仪,使同学们视野得以开阔,并培养同学们的观察能力,丰富他们感观认识,加强记忆,拓展他们的思维,让学生的智力更好地发展。

信息科技与美术课程的整合,是教学要素及资源的有机的集合,是运用正确的方法,在相关教育和学习理论的指导下,使教学系统工程中的老师、学生得到完美的协调,教育教学相关的诸元素相互作用、相互影响。将信息技术与美术学科整合,可充分利用现代化的资源,挖掘其可发挥的最大潜力,实施高质量及高效率的教学。

科学技术与创新篇(2)

模块化教学容易产生脱节与重复的现象,因此在本专业的教学设计中通过课时的互补、连贯性课程的穿插、课程内容的协调等进行突破,围绕会展设计人才的目标技能点进行课程开发,舍弃一些“生老虚累”的课程,新增一些“鲜实效用”的课程。大学一年级同步开设素描、色彩和三大构成,以及设计理论课,总约550课时。让学生在比较中感悟,通过不同的知识体系和不同的授课教师,混合作用、联合培养。多元化、差异化的教学可以让学生脱离单调,师从多家。大学二年级开始专业基础技的增加了空间设计基础、模型工艺、雕塑等课程,以明确空间训练的主导地位,总约320课时。同时,通过版式设计、图形创意等课程提高学生的平面素养,以拓宽视野。大学二年级暑假设立实习短学期,以专业实践自然过渡到高年级的专业课程中。大学三年级开始专业课程的训练,相对应的会展空间、理论、专题模块同时进行,涉及的课程达到十五门左右,长短不一、相互联系,总约620课时。同时开展的设计选修课和第二课堂,起到了培养学生专业综合素质的作用。两个学期中不定期的专业考察,让学生有机会接触最新鲜的行业发展状态。大四四年级作为总结,延续了三年级的课程体系,课内学时相对减少,给学生相对充裕的时间做自我培养。其中,下学期主要安排毕业实习和毕业设计。作为教学难点的模块衔接问题,其一半是课程计划的合理性,另外一半是授课教师的贯彻落实。系部和教研部门要组织相关课程的教师坐下来探讨授课的安排,并确定小训练的选题。条件允许的情况设计子模块的负责人,充分研究课程群与模块间的过度和联系问题,避免训练的重复和流失。

二、核心模块的明确完整

核心模块是对专业教育影响较大,构成人才专业技能的核心知识体系。通过对高年级学生的简单访谈,笔者发现很多学生的就业选择直接将本专业排除在外,其主要的原因不是待遇、发展等问题,还是缺乏自信、不敢应聘的问题。这样的结果,在国内会展设计行业几十万人才缺口之大背景下显得格外遗憾[2]!因此,通过提高核心模块的教学效果提高对专业的自信意义重大。核心模块首推空间设计模块。针对会展项目的类别,考虑了商业空间、展馆空间、文化教育空间、品牌会、虚拟空间等系列会展空间设计的课程。以40课时的长度为主,4周内完成课程,其中16课时为实践课以引入模型设计的表达方式。商业空间以专卖店、橱窗设计等为内容,强调灯光与环境气氛的营造,了解商业展示的特点,满足商业空间诉求的特点。展馆空间以会展中心场馆内的独立品牌会展为主,以产品展销为核心,通过虚实空间的处理和色彩、光线形成完整的项目空间,注重空间的划分和有效的利用。文化教育空间突出展示类别的特殊性,强调场所性格,能够在限定条件较多的情况下实现设计初衷。品牌会以服装会、新产品会等为内容,注重展示效果的营造,舞台美术、灯光效果、声音特效等都属于教学内容。虚拟空间设计根据信息时代文化传播的特点,以新媒体会展为内容,通过对虚拟会展的掌控迎合行业的新趋势。

三、常规模块的体系完整

设计基础模块、设计表现模块和会展理论模块、会展专题模块,归属常规模块。其特点为知识体系完整、拓展性能优异。通过这四个常规模块的教学,完成会展设计基础和专业知识的积累,同时通过一定的拓展,为就业口径和个性化发展奠定基础。设计基础模块旨在提高学生美学的鉴赏能力和构建原理,并通过透视、人机和素描、色彩等训练将自然中的美吸收、提炼、凝结和运用到自己的作品中。设计表现模块重在将思维想法通过各种常规渠道进行表达,草图、施工图、效果图、模型都是需要了解并掌握的。会展理论模块包括会展项目所需要的预算、组织、策划、行销、管理等内容,围绕该专业设计人员的行业技能进行教学。会展专题模块作为会展空间模块的查漏补缺,解决空间设计之外会展项目所涉及的知识点,以陈设道具、广告传媒、导向设计、会展礼仪等为内容。

四、辅助模块的有益补充

会展素质模块属于辅助模块,贯穿大学四年的始末,包括产品设计、设施设计、民艺文化、景观设计、会展口语、CIS设计等课程,多以专业选修课的形式出现。另外,还包括第二课堂的内容。会展设计作为一门跨度较大的新兴学科,注重学生自主学习机能的发挥,专业氛围的营造起到直接的作用。设立会展素质模块可以提高学生对设计学科的学习兴趣,积极利用课外时间自我塑造,诸如产品、景观、CIS等课程拓宽了学生的专业视野,民俗民艺、专业口语等课程提高了学生的文化底蕴和综合能力。第二课堂作为素质模块中一个特殊而重要的部分,有别于常规的课堂教学,成功的关键不仅是“学”的部分,“教”的环节更有讲究。首先努力提高教师的实践能力,自己没有做过好的设计怎么可能教好学生?基于国情,很多设计教师从学生直接变为教师,没有结果实践环节的积淀,难以取信于学生。通过高校、教师双方合力创造实践机会,以提高教师的实践能力。第二课堂的建设可以与学生社团、课后兴趣小组等紧密结合,充分发挥学生的主人翁精神,通过网络微博等搜集竞赛和项目的信息,组团配置后协调相关的指导教师,通过学校、教师、学生三位一体的模式取得第二课堂的成功。

五、结束语

科学技术与创新篇(3)

【关键词】计算机科学与技术专业 创新能力 培养

一、高校计算机专业人才培养现状

1956年,哈尔滨大学首先创办了“计算装置与仪器”专业,在四十多年的发展过程中,学科分支的细化,师资队伍的进一步完善,教育理念的与时俱进,都为计算机专业人才的培养带来了可喜的变化。在看到成绩的同时,我们也要看到,高校计算机专业人才的培养确实还存在许多不足,特别在创新模式下教育理念下,以信息化核心技术的计算机技术的教育还尚有缺失,具体表现在:学生的动手能力不强,陷入了“死记硬背”的瓶颈,缺乏创新精神,无法真正适应实践工作和适应市场与产业发展,这也就是为什么那么多的计算机人才没有能充分就业的原因之一。面对这一现状,高校计算机专业教育必须以创新精神和能力为培养目标进行教学改革。

二、计算机科学与技术专业的培养目标

计算机科学与技术专业的培养目标是:培养具有良好的科学素养,系统地、较好地掌握计算机科学与技术包括计算机硬件、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法,能在各单位从事计算机教学、科学研究和应用的计算机科学与技术学科的高级专门科学技术人才。

业务培养要求为本专业学生主要学习计算机科学与技术方面的基本理论和基本知识,接受从事研究与应用计算机的基本训练,具有研究和开发计算机系统的基本能力。本科毕业生应获得以下几方面的知识和能力:(1)掌握计算机科学与技术的基本理论、基本知识。(2)掌握计算机系统的分析和设计的基本方法。(3)具有研究开发计算机软、硬件的基本能力。(4)了解与计算机有关的法规。(5)了解计算机科学与技术的发展动态。

三、创新能力培养的途径

1.加强创新能力的宣传,营造“创新精神”的良好环境,把创新作为一种校园文化。高等院校要全面培养高层次的创新型人才,单靠学校某一职能部门的工作是做不到的,需要全校都提高认识,上下齐心协力去做,牢固树立创新教育、素质教育、开放教育和个性教育的新型教育观念,形成良好的校园“论创新、学创新、行创新”的创新环境与创新氛围,才能取得良好的效果。学校要鼓励学生学术自由,成为学习的主题,给予学生更多地学习自主权和选择权,积极鼓励学生发掘自身的学习兴趣,促进个性化发展;鼓励学生提出新问题,养成质疑的习惯,鼓励学生迈向学科发展的前沿,及时是尚未成熟的创造性的设想,学校也应该积极予以支持,从而保护和激励学生的创新精神和积极性。作为前沿性学科的代表计算机科学与技术专业,更应该鼓励运用本学科丰富的教学资源和不断发展尖端技术开展各类的课外活动和实践,这不仅可以丰富学生的校园文化生活,更能够引导学生积极投入思考,激发创新思维,从而为其发展提供了广阔的舞台和空间。

2.建立一支高效地、具有创新精神的师资队伍。教师对于教学、对于学生培养的重要性众所周知,在此不再赘述。要培养具有创新精神的学生,首先,需要一支富有创新精神的教师队伍。教师的创新意识是创造力在教学创新活动中的出发点和起动器。教师要自我强化与培养自己的创新意识,不仅在于提高本身的创新思维和创新能力,更重要的在于通过教师强烈的创新意识感染与培养学生的创新意识。要培养和爱护学生的好奇心和问题意识,因为这是唤起学生创新意识的起点和基础。第二,教师要建立起“互相尊重、互相理解”的师生观。对待学生,教师要予以关爱和理解,尊重和理解学生的想法、观念,支持和鼓励学生的追求,注重与学生的心灵沟通。引导学生突破思维定势,激发创新精神,并源源不断地给学生输送学习的动力。第三,要注重多元化知识的吸收。社会的发展是多元化的,学科教学的也是整体化、多元化的,这就要求教师善于进行交叉学科的角度来进行教学,从而塑造知识结构丰富、具有高度创造力的学生人才。

3.改革教学培养方案。计算机专业涉及的知识面较广,为了让学生在有限的时间内学到更有用的专业知识,所谓“术业有专攻”,因此,可以将计算机科学与技术专业细分为几个专业方向,例如围绕计算机程序设计可以分为net、.java、嵌入式设计这三个方向,由此培养“精”、“专”的应用性人才。

同时,要改革教学模式。教师在授课的过程中,要注重学生创新能力的培养,不能只是“耳提面命”式的灌输知识,而是要引导学生的发散性思维,鼓励学生质疑现状,挑战现状,培养学生的归纳、演绎能力。教师还需要优化课程结构,增加选修课的比重,对于计算机科学与技术专业的学生,要提倡其进行跨校、跨院、跨学科选修课程。此外,学校还应开设创新教育课程,使学生接受较系统的创造性思维原理与创新技法等方面的知识,提高创新的积极性。最为关键的一点,是需要切实培养学生的动手能力,增加实践性的教学环节。计算机科学与技术专业本身是一门实践性很强的应用性学科,因此,教师在进行课程设计和课程教授时,就应更加重视培养学生的动手能力,特别是可以带领学生参加一些科研课题的开发,从实践经验中进一步激发学生的创造力,从而发挥出学习的主动性、积极性。

4.开展课外科技创新活动。课外科技活动是学生的“第二课堂”,其可以最柔性的方式来开阔学生的想象空间,激发学生学习的动力,从而丰富学生的创新潜质。例如,可以定期举办校园科技文化艺术节,成立专门的科技文化创新指导中心对学生的科技创新作用进行指导与评估;还可以举办各类科技文化竞赛,鼓励学生积极参加,并制定一些相应的奖励政策来吸引和鼓励学生投入各类科技创新活动,从而培养学生的创新精神和创新意识,开发他们的创新思维和创造潜能。

参考文献

[1]肖云龙.脱颖而出——创新教育论[M].长沙:湖南大学出版社,2000.

[2]陈凯.加强高校校园文化建设提高大学生创新能力[J].中国教育与社会科学,2009,(7).

[3]朱洪,张卜林.学生创新能力培养途径初探[J].现代特殊教育.

科学技术与创新篇(4)

[关键词]基础科学;军事技术创新;历史演变

从军事技术发展史来看,基础科学与军事技术创新的关系经历了独立发展、相互联系和高度融合的三个历史阶段,随着科学技术一体化的日趋加强和军事技术体系错综复杂,基础科学与军事技术创新的关系将更加密切。

1、古代:基础科学与军事技术创新的关系处于初级阶段

在火药应用于军事之前,高频率的战争次数导致冷兵器的种类繁多、内容丰富,但这一时期的基础科学并不发达,军事创新主要依靠工匠们的经验积累和不断摸索。

就冷兵器的材质而言,冷兵器可分为木兵器、竹兵器、石兵器、陶兵器、青铜兵器和铁兵器,在这演变的过程中,冶炼技术起着主导作用。在冶炼技术出现之前,人们的武器一般都就地取材,使用木质或者石头打磨的工具,而金属铜的出现并有目的的应用战争则使武器装备有了质的飞跃。大约公约前1万年,石器时代的人们开始认识并使用铜,通过不断地艰难摸索,掌握了通过制造高温热源和去除杂质的冶炼技术。这一时期,化学等基础科学的知识根本没有系统的出现,武器装备材质的创新主要依靠工匠们不断的摸索实验,“最初控制燃烧温度的知识被看做一股神秘的力量,随后人们才逐渐认识到,那些不过是知识和技术的应用而已。几乎可以肯定,同样是靠着运气和反复试验、反复失败,金属制造最终获得了飞跃式发展。”[1]

冷兵器性能优劣的另一个重要影响因素是制造工艺的高低,这取决于工匠技术的经验积累和技术的熟练程度。最初,工匠通过模仿自然界的实物形状来制造兵器,并不需要科学知识的指导,古希腊哲学家亚里士多德也说过,“人最初的认识是从模仿中得来的”[2],模仿在武器装备的创新中起着重要的作用,如“戈的形状丰本锐末而微曲,如同鹰嘴兽角,用以钩挽和啄刺敌人”[3]。通过模仿,工匠们可以制造出各式各样的冷兵器,而且由于工匠们的经验技术的不同,同等质料的兵器在性能上也会大相径庭。1965年在湖北江陵出土的越王勾践剑虽埋藏地下2300多年,仍然光洁如新,寒气逼人,锋利无比。在《吴越春秋》中也有干将莫邪铸剑的记载:“干将,吴人;莫邪,干将之妻也。干将作剑,莫邪断发断指爪投入炉中,金铁乃濡,遂以成剑;阳曰干将,阴曰莫邪。”可见,古代工匠的铸造工艺决定了武器性能的优劣。在基础科学尚未系统出现的古代冷兵器时期,基础科学与军事技术创新的关系较弱,工匠的经验技术水平对武器装备的创新起到了主导作用。

2、近代:基础科学与军事技术创新的关系处于中级阶段

14~15世纪的文艺复兴运动,促进了近代科学的形成与发展,以实验材料和逻辑推理为基础的研究方法,指导人们更好的认识世界,探索事物的发展规律,数学、化学、物理学等基础学科获得了较快的发展,取得了一系列的新理论、新知识,这些基础科学的突破往往带来军事技术创新。

在近代科学形成之前,火药就已经被认识和使用,最早关于火药的记载可以追溯到公元8~9世纪,当时的炼丹家已经知道炭、硫、硝三种混合物的性质,并在宋代第一次运用于军事的记载。但是直到14世纪末出现的明火枪,也是因为射速慢、射程短和准确性差,没有产生重要的军事影响。从火药的发明到14世纪轻火器的出现,在将近6个多世纪里,火药的性能将一直没有显著地提高,军事效能并不理想,直到15世纪发明了粒状火药后,这种状况稍有改观。然而,真正满足军事需求的高爆炸药的发明,则是近代科学尤其是化学发展的产物。18世纪拉瓦锡氧化学说的提出,开启了化学革命的大门,使人们对物质和物质的变化从定性的朴素认识进入了定量的研究;19世纪初道尔顿的原子论阐明了化学变化的统一理论,从而有力地推动了化学的新发展;19世纪60年代,门捷列夫创立的元素周期表不仅对化学理论有重大意义,而且对化学工业以及其他工业的兴起也有重要的促进作用。从18世纪到19世纪60年代,在不到200年的时间里,基础化学取得的理论突破使化学工业蓬勃发展,火药由传统的黑火药变为硝化甘油、炸胶、无烟火药苦味酸和梯恩梯等强力炸药,使火药的性能显著提高,满足了枪炮对火药的性能的要求,奠定了现代军事工业的基础。

基础化学的发展为枪炮提供了稳定可靠的炸药,解决了弹药动能和杀伤力的问题,但射击精度的提高还需要外弹道学理论的支持,这离不开数学、物理学等基础科学的发展。1546年,意大利数学家塔塔格里亚出版了《投弹技术》一书,发现了炮身在倾斜45°时射程最远。17世纪时,伽利略在大量观察实验的基础上,并结合惯性定律等物理学知识,导出弹丸运动的抛物线方程,并且以其为依据写出了关于自由抛射运动的著作,用科学的理论解释了射角为45°射程最远的事实,标志着弹道学的理论初步形成。从17世纪末18世纪初,牛顿通过介质对运动物体的作用的研究,在《自然哲学的数学原理》中四章讨论了外弹道学理论,确立了力学定律和微分学是外弹道学问题的理论基础,成为近代外弹道学奠基人。19世纪战争对枪炮技术的要求逐渐提高,枪炮的准确性、射程和威力要求及高精度的射表是外弹道学必须解决的课题,战争的现实需要极大的刺激了外弹道学的发展,使外弹道学理论出“井喷式”涌出,如西亚切近似法、弹丸运动微分方程的数值积分法等,这些方法的核心就是微积分理论。微积分在外弹道学中的应用,使外弹道学摆脱了经验判断的局限,以“无限细分”和“无限求和”的微积分思想让运动弹丸的轨迹细分到静止弹丸点的集合。[4]通过研究每一瞬间弹丸的特征来归纳出整个弹丸运动规律,使枪炮技术成为一门以数学为工具的学科。

3、现代:基础科学与军事技术创新的关系处于高级阶段

进入20世纪后,科学活动日益从个人或少数人的独立研究发展成为大规模、有分工,高度组织化的集体,从“小科学”逐渐发展到“大科学”。在科技体制化逐渐形成的“大科学”发展阶段,武器装备创新往往是涉及学科门类众多、工程技术综合、管理系统复杂、社会影响巨大的大工程项目,如“曼哈顿工程”、“阿波罗登月计划”和“星球大战”。1942年,美国动员了15万人员,耗费了23亿美元,动用了全国1/3的电力,实施了“曼哈顿工程”,制造了首批原子弹。[5]在研制原子弹的过程中,基础科学与武器装备创新的关系比以往任何阶段都要密切,二者相互融合,一方面表现在物理学基础理论的突破是原子弹研制成功的理论源泉,另一方面,在解决研制过程中的困难时,“曼哈顿工程”又极大的发展和丰富了物理学的基础理论。由传统的以基础科学推动武器创新为主的单向线性推动模式,转变为双向相互推动发展模式。

20世纪初,爱因斯坦提出了著名的质能方程E=mc?,解释了物质内部能量和质量相互转化的关系,正是在这一理论的指导下,量子物理学家们积极探索原子内部结构规律,取得了一系列惊人发现,为原子弹的发明提供了理论基础。1919年,卢瑟福利用镭放出的“射线”轰击其他元素,实现了原子核人工嬗变,打开了实现人工核裂变的通道,为人们深入研究核反应,利用核能奠定了基础;1932年,英国物理学家查得威克在卡文迪许实验室发现了中子,被当成轰击原子核的理想“炮弹”,人类找到了打开原子核内部的“钥匙”;1938年,居里夫人、费米和哈恩等著名的物理学家,在大量实验的基础上提出了核裂变理论,为人类开辟一种新的能源。这些物理学的基础理论的发现被誉为“通往核时代的三个阶梯。”[6]

正如“曼哈顿工程”的成功依赖于基础科学的突破一样,“曼哈顿工程”也极大的促进了量子物理学的发展,使人们对理论物理学的认识得到了极大的强化,使量子物理学在战后相当长的一段时间内成为带头学科。“曼哈顿工程”集中了当时大量的顶尖物理学家,为学术交流提供了良好的平台,“他们有时在国际会议上碰头,交换意见,有时在声望卓著的科学刊物上,介绍新发现。一大批这方面的科学家会聚在阿拉莫国家实验室,形成了一个无与伦比的思想库”,7这些物理学家们在阿拉莫实验室进行问题探讨,学术交流,将观众的焦点集中到共同的目标,极大地推动了量子物理学在短期内的迅速发展。在研制的过程中,有政府出资建立的先进实验室,也为基础科学的研究发展提供了优越的硬件设施。此外,从“曼哈顿工程”中总结出来的“大科学”管理模式,被成功地应用与其他基础科学项目的管理,间接地推动了其他基础科学的突破与发展,基础科学与军事技术创新高度融合。

参考文献:

[1]怀特.战争的果实:军事冲突如何加速科技创新[M].北京:三联书店,2009:53

[2]迟轲:西方美术史话[M],中国青年出版社,1981:58

[3]刘戟锋,赵阳辉,曾华锋:自然科学与军事技术史[M].长沙:湖南科学出版社,2003:14

[4]张奠宙:二十世纪数学史话[M].上海:知识出版社,1984.

[5]高嘉社.科学社会学[M].北京:科学出版社,2011:27

科学技术与创新篇(5)

关键词:创新;分组教学;CAD/CAM

计算机辅助设计与制造技术(CAD/CAM技术)体现了一个国家现代化制造的技术水平,推动制造业的革命。要加快我国从制造大国向制造强国转变,就必须重视CAD/CAM技术的应用。因此,培养具备创新思维与综合应用能力的创新性应用型CAD/CAM技术人才是当前工科院校机械设计与制造专业的一项迫切任务。

CAD/CAM技术是高等工科院校机械类专业的一门主干课程,它将机械制图、机械设计原理、材料工程、机械加工技术等专业课程系统地联系起来,在整个专业课程体系中处于非常重要的地位。

一、创新教学改革的思路

传统的CAD/CAM技术教学,在教学内容上,有的注重理论教学、轻实践,有的以教授某种软件为主;在教学方法和手段上,以简单的板书、视屏演示为主;在能力训练上,缺乏有效的组织,其结果往往是学生听不懂、不愿听或学生能够听懂但不会用。因此,提高课堂教学质量,改变当前教师“满堂灌”、学生“被动听”的传统教学模式是本教学项目研究的重点。

本项目的目标是实现教学并重,教师既要精讲,做到深入浅出,又要指导、引导、启发学生做好训练,利用和创造各种有效的方式方法,充分利用课堂每一分钟,使学生不但掌握课堂教学内容,还要深刻领悟教学内容的精髓,提高应用能力,最终实现应用型人才培养目标。

二、创新教学改革内容

1.兴趣培养

在人们主动学习新知识、完成任务的过程中,兴趣是非常关键的因素。本课堂教学改革的首要工作就是激发学生对CAD/CAM技术课程的自主学习兴趣。在本课程的前两课时,通过多媒体演示和专题演示介绍现代机械设计与制造基本过程,教师在软件平台上演示相关案例的实现过程,如凸轮单摆机构、减速器机构以及空压机等产品,形象地展示出机械产品如何从无到有,从平面到立体,从零件到数字样机,从数字样机到实体机械装备;通过展示往届学生设计的产品模型,参加机械设计比赛的视频画面和获得的荣誉、奖励,列举毕业学生在相关行业领域取得的成就,从而激发学生自主学习的兴趣。

2.知识学习

现代CAD/CAM技术课程的教学应紧跟现代化制造的潮流,以数字化设计为先驱,以数字化制造为根本,培养学生理论指导实践的能力。

在本课程教改中,要求学生在实践中应用前期所学理论知识,如在课程初期训练设计与制造单摆凸轮模型中实现各部件的虚拟设计、零部件的装配、机构的运动分析、关键部件的材料和力学性能分析、零件的机械加工工艺分析、数控加工技能、机械产品的检测等,巩固已学的机械设计、机械制造、材料工程等专业理论知识。

本教学改革中始终以案例教学贯穿整个教学过程,每个课题组成员4~5人。要求每组学生对所布置的教学项目进行小组讨论,准备项目实施所必需的机械设计、材料学、力学、机械加工工艺等相关知识,从而巩固前期课程知识点;讨论案例产品涉及的结构、机构性能、机械加工等相关知识,制订项目实施的方案并组织教学组教师和全班学生对制定的方案进行听证;课题组自行组织实施项目,成员相互配合完成零部件的设计、装配、机构运动性能分析、关键部件的力学性能分析、机械加工工艺分析等任务;在部件的加工过程中,小组成员在教师指导下完成部件加工,完成所加工零件的检测、样机组装与测试,并撰写项目实施过程报告书。在整个案例的实施过程中,由于课题组每个成员都有具体的任务,同时各个任务是保障整个课题顺利完成必不可少的、相互依存的组成部分,因此在课题实施过程中课题组成员间将逐渐形成团队合作意识,并在课题实施和问题交流过程中逐步提高专业知识和技能。项目教学实施流程如图1所示。

3.能力培养

综合应用专业知识的能力是学生从事工作后能力得以提升的一个重要因素。

后期教学,教师引导学生参观企业一些当前先进的机械产品,浏览各大机械公司先进产品网页后,布置案例任务或由学生自行设计课题任务,实现在设计与制造过程中不断汲取新的知识,锻炼创新的思维。同时,教学组教师积极引导学生参加各种与机械相关的竞赛,如全国三维数字化设计大赛、信息技术大赛、机械创新设计大赛、浙江省大学生力学竞赛等相关赛事,通过比赛不断激发学生的学习能力、创新能力、综合实践应用能力的提升。同时,教师积极引导学生参与教师的科研项目及当地企业的产品开发与制造项目,使得学生不断学习和提高机械设计与制造的相关知识,培养学生创新意识和实际综合应用能力。综上所述,本课程的教学改革实施思路如图2所示。

图1 项目实施流程

四、总结

通过上述的针对CAD/CAM技术课堂教学改革,我院经过四年的摸索实践,在教学流程和学生能力培养上形成了一套有效的方法,极大程度上提高了教学效率,激发了学生的自主学习意识,提高了学生的创新能力和工程应用能力。

教学组成员指导学生参加全国三维数字化创新设计大赛获全国一等奖3项,二等奖6项,三等奖16项;浙江省挑战杯创新创业竞赛奖项6项;国家大学生训练项目3项;省大学生力学竞赛一等奖1项,三等奖4项;省大学生科技创新活动计划项目10余项等成果。

图2 教学改革实施思路

参考文献:

[1]王军,项目学习和情景教学在CAD/CAM教学中的应用[J].教学研究,2010,5(33):57-59.

[2]申爱玲.“CAD/CAM技术”课程教学改革实践[J].当代教育理论与实践,2011,3(8):74-75.

科学技术与创新篇(6)

自1978年至2003年底,我国出国留学人员达68万多人,分布在全球100多个国家和地区,留学规模和数量在中国历史上是前所未有的。最近25年来,留学回国人员已达20多万人,其中科技人才占很大比例。目前仍在外的48万留学人员中,共有31万仍在国外高校学习。国家在对科技人才过度外流担忧的同时,也加紧了对海外科技人才引进策略的研究。

一、借鉴其它国家和地区的经验,坚持制度持续创新

在世界各国的经济发展过程中,许多国家和地区都十分注重发挥海外科技人才的作用,制定了许多海外科技人才的相关政策,我国在制定海外科技人才引进政策时,应借鉴他们的经验,从而少走弯路。据不完全统计,一些国家和地区的海外人才的相关政策见附表。

通过对附表的分析可以看出,政府支持的力度和制度的不断创新对吸引海外科技人才的引进起着较强的促进作用,主要体现在4个方面:一是成立固定机构,制定专门规划。二是政府部门牵头,加大资助力度。三是建立科技园区,优化创业环境。四是设立人才库或赴海外招聘,收集信息和网络人才。综合其他国家和地区的经验,我国应始终重视政策持续创新,审时度势,不断制定新的引进海外科技人才的政策,并在此基础上坚持走制度持续创新之路。

二、海外科技人才引进的策略研究

第一,围绕经济发展目标,分层次有重点地引进海外科技人才。引进海外科技人才要重点突破,应按照自身发展需要,确定吸引人才的重点行业和企业,集中资金引进人才。目前我们吸引人才有些还停留在浅层次上,对哪些行业需要人,需要多少人等还缺乏总体考虑,导致引进工作的简单化。以上海为例,海外科技人才引进的重点,应是上海经济发展中最紧缺、最急需的高科技、金融、管理等方面的人才,对一般性人才,则应用市场机制调节。

第二,进一步创新海外科技人才管理体制。吸引优秀的海外科技人才回国创业是一项综合性工作,涉及官方和民间外交、教育与科技、对外经贸等各个方面,任何一个具体部门难以协调,所以必然要求一个既能兼顾各方又能超越部门职能和利益的高层协调机制。而当前在实际工作中存在着“政出多门、四面出击,信息杂乱,实效不高”等问题,各部门往往站在本部门角度开展工作,带有一定局限性且相互矛盾。如上海可以考虑成立上海市海外科技人才管理委员会,避免多头管理。还可以考虑设立上海市海归人才基金会。基金会包括安家基金和留学生创业(风险)投资基金,或留学人员高新技术企业发展基金。对留学人员回国创业风险投资基金的管理,应由市政府支持建立,符合国际规范,按国际惯例运作。

第三,为海外科技人才搭建事业平台,提升创业软环境。对一些回国的海外科技人才来说,吸引他们的关键或者是就业单位自身的改革和良性发展、单位的氛围和竞争力,或者是公平、规范和高效的市场环境。因此,应建设更多的具有国际先进水平的实验室,配置先进的科研设备,同时要根据引进海外高层次科技人才的学科、专业和研究方向,给予专项科研启动资金,使海外高层次科技人才能够继续从事世界前沿水平的科学研究或进行科研合作;完善特别聘任制,可以进行公开竞聘;不受时间、职务与任职资格等限制。营造海外科技人才回国创业的软环境不能简单地等同于颁布条文政策,还要创造一个和谐的环境。创造一个鼓励冒险容忍失败的创新氛围。对企业发展来讲,还有创业后续资金不足的问题,政府除在投融资体制上加大改革力度外,还要强化服务意识,建立有效的服务体制。

第四,进一步探索柔性的海外科技人才流动机制。首先,继续鼓励留学人员以各种方式回国内工作或服务,落实“来去自由”的方针,建立柔性的海外科技人才流动机制。目前上海市己经建立的绿卡制度,使优秀的海外科技人才既可以享受国民待遇,又便于两地流动,很受他们的欢迎。

其次,对海外科技人才还可以实施候鸟政策,邀请海外高层次人才来做短期讲学、提供咨询、科研项目合作等,这是海外科技人才为国和回国服务相结合的一条行之有效的办法。这一形式为他们熟悉与了解国情,将所学专长用于国内实际,并帮助他们中的一部分人通过与国内单位的双向选择提供了捷径。

三、结束语

科学技术与创新篇(7)

摘要:本文介绍了国防科技大学计算机学院在人才培养实践方面的具体做法,即将实验课程体系划分为基础验证性实验、课内综合性实验、综合课程设计和自主创新实践四个层次,在计算机科学与技术专业的计算机硬件、计算机软件和网络工程三个专业方向上大规模设立综合性课程设计。

关键词:实验课程体系;创新与实践;计算机学科

中图分类号:G642

文献标识码:B

1紧跟学科前沿,构建实验教学体系

我院长期跟踪、研究了ACM和IEEE联合推出的教学计划和美国CC2001教程,并深入剖析了国内外十多所一流大学和著名军事院校的专业课程体系,并据此制订了国防科技大学计算机学院计算机科学与技术2002本科教学计划。我们将实验课程体系划分为基础验证性实验、课内综合性实验、综合课程设计和自主创新实践四个层次,如图1所示。这四个层次之间点面结合、融会贯通、配合紧密、循序渐进、环环相扣。

以计算机硬件方向为例,在“模拟电子技术”、“数字电子技术”和“数字逻辑”三个课程内的基础验证性实验和课内综合性实验基础上,开设“数字逻辑课程设计”;在“计算机原理”和“数字系统设计工程”两个课程内的基础验证性实验和课内综合性实验以及“数字逻辑课程设计”基础上,开设“计算机原理课程设计”;在“计算机控制基础”、“计算机体系结构”和“嵌入式系统”三个课程内的基础验证性实验和课内综合性实验以及“数字逻辑课程设计”和“计算机原理课程设计”基础上,开设“嵌入式系统课程设计”;形成从电子器件到功能单元、再到部件、最后到系统的实验课程体系,依次推进,最终让学生深入而系统地掌握计算机硬件的原理与技术。

这种创新性的实验体系科学、可行,有效保证了实验建设具有先进的水平和显著的效果,为后续实验内容、实验平台、实验组织管理等方面建设奠定了坚实的基础。综合课程设计和自主创新实践采用项目团队的方式组织和实施,帮助学生树立团队精神和协作精神,培养学生的组织能力和创新能力。

为了能够更好地发挥综合课程设计的作用,我们率先在计算机科学与技术专业学科课程体系三个专业方向上大规模设立了综合性课程设计并单独设课,见表1。这些综合性课程设计穿插在系列课程学习的各个阶段开展,实验内容结合了我们的科研方向,体现了综合性和系统性,不仅强调培养学生具有综合运用所学的多门课程知识解决实际问题的能力,更加强调系统分析、设计和集成能力,以及强化培养学生的独立实践能力和良好的科研素质。

图1 实验课程体系的层次

表1 计算机科学与技术专业的专业方向

2教学科研结合,创新实验教学内容

我院在坚持依照教学大纲施训的基础上,根据计算机技术发展迅速的特点,结合我院科研实践和成果,设置了9门综合课程设计并逐步开设一批新的实验项目,使学生能够学到较新的知识,取得了显著的效果。

例如“数字逻辑课程设计”课程,作为“数字电子技术”、“数字逻辑”的后续课程,要求学生在计算机系统综合设计平台上掌握计算机部件级的逻辑功能设计,通过数字闹钟、八位运算器、交通灯、乒乓球游戏、流水算术逻辑部件、串行收发器等课程实验内容,可以使学生在进一步理解课程内容的基础上利用较先进的设计手段掌握数字系统设计和调试的工具和方法,增加集成电路应用知识,培养学生的实际动手能力和分析、解决问题的能力;在后续的“计算机原理课程设计”课程中进一步要求学生学习和掌握HDL语言描述电路,并使用HDL语言设计和实现一个完整的八位机,通过逻辑模拟和综合,在计算机系统综合设计平台上测试和验证。通过这一系列课程的学习,可以使学生进一步理解计算机原理和组成,掌握计算机部件的设计方法,培养学生的实际操作能力和分析解决问题的能力。

再比如“人工智能导论”课程,我们在实验教学过程中尝试对以Agent为中心的教学方法进行扩展,以机器人为主线,将人工智能的各个论题处理成机器人任务,学生通过构建机器人并编程完成任务,更好地将人工智能的各个知识点有机整合起来。更重要的是,机器人论题对学生来说是个极大的激励,学生的学习过程有相当的成就感。目前我们用于实验教学的典型实验内容如表 2所示。在学校“十一五”实验教学经费的支持下,我们将继续丰富和拓展更深层次的实验教学内容。

表2 “人工智能导论”实验教学内容

3 依托学科优势,完善实验支撑体系

经过“十五”的建设,依托计算机科学与技术国家重点学科的优势,我们进一步完善了实验教学软硬件条件的建设,形成了完整的实验教学支撑保障体系。

在实验教学硬条件建设上,一方面我们建设并完善了专门的基础教学实验室“计算机技术与网络实验中心”,下分“计算机系统实验室”、“计算机软件及应用实验室”和“计算机网络实验室”三个分实验室,制定了一系列的实验教学规范和管理制度,方便老师与学生开展课程实验教学;另一方面我们依托“211”工程和“985”建设,利用“高性能计算中心”等专业科研环境支撑创新活动、毕业设计等实践教学活动。

在实验教学软条件建设上,一方面我们充分贯彻教学科研相互促进的宗旨,将一些科研成果,如银河系列巨型机系统等直接服务于课程实验教学,更好地帮助学生学习内容;另一方面我们充分开发调动老师的创造性和积极性,自主编写配套的实验教材、自主研制配套的软硬件实验平台。

在不断吸取国内外著名大学教材建设先进成果的基础上,面向我院的课程体系改革和建设需要,自编实验教材和讲义十余部,例如《收音机安装指南》、《数字逻辑课程设计》、《计算机系统课程综合设计指导书》、《嵌入式系统课程设计实验指导书》、《程序设计课程设计》、《操作系统课程设计》、《软件工程课程设计》、《网络工程课程设计》和《网络攻防课程设计》等,并有多部高水平教材已经正式出版。目前我们已经逐步建立起了和课程体系相配套、结合自身科研实际的富有特色的完整实验教材体系。

在硬件实验平台方面,我们在国内率先自主研制成功了计算机系统综合设计平台,见图2。该平台可以满足数字逻辑课程设计、计算机原理课程设计、数字系统设计工程、计算机系统结构和超大规模集成电路(VLSI)设计等多门课程的实验教学需求。

在软件实验平台方面,我们自主设计研发了NetDemo计算机网络原理辅助教学系统,见图3。该系统可以对计算机网络的主要原理和有关协议进行参数可配置的、直观的、动态的多媒体演示,使原来静态的板书式文字教学成为动态的、图文并茂的、交互式演示性教学,在提高学生对网络原理理性认识的同时增强了学生的感性认识,并提高了学生的学习兴趣。

图2 计算机系统综合设计平台

图3 NetDemo计算机网络原理辅助教学系统

4整合教学资源,加强实验队伍建设

我们十分重视实验教学队伍建设,通过各种途径加强实验教学队伍建设。目前我们的实验教学队伍主要包括专职实验教师、兼职实验教师、TA(教学助理)和研究生教辅组成。从2004年开始我们借鉴国外大学成功经验,在综合性课程设计课程中聘请TA。此外在学院的研究生培养方案中明确规定,所有研究生学生必须参加课程辅导,课程辅导成绩合格方可毕业,研究生教辅力量成为实验教学队伍的有力补充。通过整合各种教学资源,增强了学院实验辅导力量,促进了实验队伍建设,对人才培养起到了很好的支撑作用。

5注重全面发展,开展创新实践活动

通过“十五”期间的全面实施,实验教学效果明显,学生的综合素质、工程实践能力、团队意识、创造性思维得到进一步提高,2006年我院“创新实验课程体系、增强学生实践能力、培养高素质人才”获国防科技大学教学成果一等奖。我院毕业学生业务能力强,能够适应军队和国家建设要求,受到用人单位和领导机关的高度评价。

2004年以来,我们组织本科学生参加各种学科竞赛60余次,参加人员近700人次,有415人次获奖,学科竞赛成绩突出。其中有代表性的奖项有:8人次获国际数模竞赛一等奖;14人次获国际数模竞赛、ACM国际大学生程序设计竞赛二等奖;18人次获全国数模竞赛、电子设计竞赛、机械创新设计大赛一等奖;43人次获全国数模竞赛、嵌入式系统设计竞赛等二等奖。本科生组队参加主要由研究生参加的全国微软“创新杯”软件开发大赛获团体银奖。

6致谢

感谢国防科学技术大学“十一五”教学研究项目“探索开拓博士研究生国际学术交流空间的方法和途径”和国防科学技术大学“十一五”本科重点课程建设项目“计算机网络”和“计算机程序设计”的资助。