科研课题研究的方法汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇科研课题研究的方法范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

可以说，在我们的历史长河的教育评价体系中，起主导地位的一直是封闭式的、自上而下的量化评价模式，它很容易让人联想到甄别、奖惩、选拔等含义。《纲要》中明确提出：“幼儿园教育评价实行以教师自评为主，园长以及有关管理人员、其他教师和家长等参与评价的制度。”教师自评，也就是让教师成为评价的主体，教师本人在发展性自我评价中处于一种主体地位。课题研究档案袋制度改变了传统的教育评价模式，让教师成为评价的主人。同时，这一制度的出台，让我们更加明确地看到，教师评价的目的是：促进教师的专业成长。教师在课题研究中对档案袋的运用是实现自主性评价的重要而有效方式之一，会让教师形成一种内在的激励动机。当全体教师认识到这一点时，评价的效度和信度很快提高，这一课题的开展首先得到教师的支持。

二、确定教师课题研究档案袋运用的方法

首先，建立教师课题研究档案袋，教师依据总科研课题与自己的实际水平和班级情况，填写“子课题申请表。”针对课题研究的背景、目标、方法、实施阶段、预期成果等进行设计，并全面反思、评价自己在工作生涯中专业成长及课题研究的路线；为了更客观体现教师评价的效度与信度，在自我评价的基础上，加入“管理者和同事评价、家长评价”等透明的评价方式，让教师获得更加充实、更加全面的评价信息，评价结果也就更有利于教师自我把握专业成长的方向。

其次，在经过评价面谈后，教师根据评价结果，调整个人或两人合作式的课题研究具体目标与计划，明确课题研究的近期发展目标和长期发展规划。通过目标的确定，教师在实现目标的过程中会通过自我约束、自我调整、自我检测等方式来达到实现课题发展的目标。

第三，教师搜集有关课题研究、自我专业成长的素材，并通过以自我评价为主的形式，促进课题和自我发展。在“教师成长档案”中，大部分素材来自于课题研究本身，包括：第一类：准备阶段；第二类：实施阶段；第三类：总结阶段。

第四，针对在业务能力强，反思能力强的教师，给他们创造自我展示的机会。教师自主选择展示的内容，在展示、评价活动中发扬自身的优势。美国心理学家波斯纳曾提出教师成长的公式：成长=经验+反思，在他们给同事展示的同时，给全体教师创造了相互交流、学习、评价、反思的条件，在评价与反思中，教师们更容易看到自己的优势与不足，找准改进的方向，获得课题研究的经验实现专业成长。

第五，从教师专业成长档案中的评价指标来看，幼儿园提出的评价标准基本是粗线条形式的。因为每位教师的起跑现都存在着差异，确立个性化的评价指标尤为重要，根据教师制定的自我评价指标，我们针对不同的教师提出不同的个性化评价指标，让教师充分发挥专长和潜能，更好的促进教师的专业发展和主动创新。

三、开展教师课题研究档案袋研究的实效

篇（2）

【中图分类号】G424 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2013）9-00-02

课程实验作为课程教学目标的重要载体，其教学效果直接影响学员对理论知识的理解程度以及学习的兴趣。“通信原理”是通信工程、信息工程和指挥信息系统等专业的专业基础课，涉及“信号与系统”、“数字电路”、“高频电子线路”等多门先修课程，是其他后续专业课程的基础。该课程理论性强，知识面广，概念抽象，数学公式推导多，与基础课联系紧密。“通信原理”课程实验，能够实现加深学员对本课程的基本理论知识及基本概念的理解，建立起完整的通信系统概念，提高学员理论联系实际的能力，培养学员的工程应用能力、综合设计能力和实践创新能力，如何提升课程实验教学效果已成为专业实验室研究探索的目标之一。

1 目前实验教学存在的问题分析

通信原理课程实验大致可分为验证性实验、综合性实验和设计性实验。目前，通信原理实验主要是依托现有的通信原理实验箱开设相应的验证性实验，硬件实现较多，学员动手操作范围受到限制，创新性思维训练不足。综合性实验涉及本课程的综合知识及与其相关的其他课程知识，要求学员运用多方面理论、多种实验方法进行实验。设计性实验给定实验目的、实验要求和实验条件，由学员自行设计实验方案并加以实现。设计性实验不但具有基础理论和专业知识研究的性质，还具有项目（工程）设计、优化、改进等特点。增加综合性、设计性实验内容的比例是课程实验改革的主流，对全面培养学员的独立思考能力、综合运用、综合实践技能和严谨的工作作风具有重要作用。

现工科各专业进行科研探索和工程设计不可缺少的重要环节是系统建模与仿真。而目前的通信原理实验恰恰缺少这一环节。随着通信与信息处理专业函数库和专业工具箱的完善，仿真软件在通信理论研究、算法设计、系统设计、建模仿真和性能分析验证等方面的应用更加广泛，已逐渐为广大通信技术领域专家和工程师的日常工具。目前的通信原理实验，可以满足部分设计性实验，主要是在实验箱的基础上对硬件进行编程控制，缺少对仿真应用软件的学习和使用。在实验课上掌握一种或两种仿真软件的使用方法，不仅对学员开展毕业设计、科学研究等具有帮助作用，更重要的是提高了学员的工程应用能力和信息化素养。

此外，目前的通信原理实验课均是开设在本学期理论教学的全部内容结束之后，利用10学时进行实验。而当学员着手实验时，往往对开始所学习的原理有所淡忘，实验效果不好，对原理的认识理解也不够深刻。另外，现有的课内实验学时量不能够保证设计性实验课的开出，所以，将这部分实验课开设在通信原理课程结束后的第二个学期，在“信息综合课程设计”等综合实践类课程中加入通信系统中的部分内容，进行设计性、综合性实验。这样不仅使学员的动手实践环节有了连贯性，加深了对整个通信系统的认识，而且会使学员的工程应用能力和创新思维能力有大幅提升。

2 多种实验方法的融合

为了进一步提高通信原理课程实验环节的教学效果，充分发挥专业实验室的作用，在现有的实验学时的条件下，将验证性、综合性、设计性实验进行融合，不但能够加深学员对理论知识的思考，同时有效地提高了学员的综合技能和工程基础。

在通信原理实验课程中我们选用的实验箱是南京捷辉公司的JH5001通信原理综合实验系统，该实验箱能够满足验证性实验的基本要求。验证性实验内容与课程内容结合十分紧密，在什么时候开设哪些实验，应该是与理论课同步进行的，由主讲教员根据理论课的教学的需要与实验教员共同商定。为了形象地说明理论课程中的原理，加深学员对原理的理解，主讲教员可以将部分实验在课堂作以仿真演示，然后在原理课程学习完之后，马上安排学员利用实验箱进行实验，让学员自己动手具体验证这部分原理，进一步加强学员对这部分理论课程的理解。比如用户环路接口实验、PAM编译码系统、帧成形及其传输实验、帧同步实验等，都可以安排在该课程内容讲解完相关原理之后立即安排学员着手实验，使得理论课和实验课的教学相得益彰，两方面的教学质量都有较大的提高。

在利用通信电子电路综合设计实验平台及信息通信类综合创新实践平台的综合性实验中，以实验箱和仿真实验相结合的方法进行。在实验开始前为学员提供实验目的、实验要求，以及部分实验步骤，让学员根据所学的相关理论知识综合解决实验问题，采取硬件、软件或硬软件相结合的办法实施。使学员了解FPGA/CPLD可编程开发技术、DSP数字信号处理技术、软件编程技术、电路仿真技术等，提高学员的综合开发能力。

在全部理论课内容结束之后，由教员给出实验应完成的设计指标，让学员利用实验室已有的仪器设备自行设计实验方案，完成实验任务。设计性实验不但可以激发学员生的学习兴趣和积极性，而且设计方案的实施过程是学员运用所学知识与实践结合的过程，这使学员的综合思维和实践能力有了大幅提高。学员可以利用仿真软件进行系统设计，在满足实验预期的设计指标后，选择部分仿真效果好，电路设计合理且易实现的电路独立制作成电路板，通过仪器测量，进行可变参数器件的调整，使电路达到设计要求。例如：电话机呼叫处理系统的设计、计算机数据传输通信测试以及单边带调制系统的调制、解调和抗噪声性能的仿真等，通过设计性实验这一环节，让学员独立思考、分析、判断并反复实践，促进了学员独立学习的积极性，同时极大地提高了实验教学的效果。

3 仿真教学内容的构建

在通信和电子工程领域，系统仿真技术一直是新型通信协议研发、通信体制的性能研究、通信系统设计、信号处理的重要手段。仿真软件，提供丰富的部件资源可方便、直观、形象地构建通信系统，具有强大的分析功能，可对硬件开发提供方案论证和实践指导。在通信原理实验中引入软件仿真技术，可以把系统性能和参数之间的关系形象地展现出来，而且可以将实验箱和仿真软件结合开设设计性实验和综合性实验，使学员对通信系统的原理有更深刻的认识，有利于理论教学和实践教学的融合，有利于学员创新能力和信息化素养的提高。目前，各高校用于通信原理仿真实验的软件主要有两款：Systemview和Matlab/Simulink。这两款软件都可进行通信系统的仿真设计与分析，有助于学员构建系统的整体概念，可让学员对常用的模块自己编写文件，从具体模块的实现到整体系统的架构。

以System View为例，它是美国ELANIX公司的一个完整的动态系统设计、仿真和分析的可视化设计环境，是一个功能强大、用途多样的工具平台，提供开发各种系统的模拟和数字工具，包括数字信号处理、通信、控制以及构造通用数学模型。该软件不需要复杂的计算机编程，可以只通过点击图标和参数输入的方式来完成复杂系统的建模、设计和测试。在二进制振幅键控（2ASK）中，利用System View进行仿真实验的步骤一般为：

①根据2ASK的调制解调原理进行系统分析，画出系统框图；

②根据原理图，建立系统仿真模型；

③进行2ASK调制参数设置；

④系统仿真，分析结果，对系统进行评估和改善。

它要求学员在把课堂上讲授的抽象的理论进行消化的基础上，通过独立思考，自主设计，建立系统模型，有利于克服硬件实验箱电路固定、学员缺乏参与性的弊端。利用SystemView可以完成验证性实验，又可以通过改变参数及相关模块进行设计性和综合性实验的设计，能够很好的调动学员学习的积极性，增强学生的系统分析能力、设计能力。

将仿真软件应用在通信原理实验教学中，充分利用学校现有的教学环境，在现有的条件下为学员提供了更多的实验机会，增强了实验的多样性，扩大了实验范围。不但将通信原理课程中较难理解的内容，通过软件仿真形象生动的展现出来，使学员对知识的理解更加透彻，有效地提高了学员的学习兴趣，而且提高了学员分析和解决实际问题的能力。

4 自主性实验模式的探索

传统的实验模式往往受到学时和资源的制约，而自主性实验模式是一种创新性实验，与研究性实验类似，是指学员在课程实验中，结合自己的兴趣点确定自己的研究项目并进行实验，不占用实验教学学时，但是实验室对学员全天候开放，学员可以充分利用业余时间查阅资料并进行实验，实验教员全程跟踪给予保障和指导。对于自主性实验，自行命题这一环节至关重要，首先是学员要想到什么？这是理论知识与实践认知的积累，也是钻研精神的体现。因此，“命题”是学员理论学习与实践过程中的问题发现和更深层次的探索。在这一环节，实验指导教员要给予充分的指导和论证，帮助学员改进命题，以便更好地进行实验。其次是如何做？在学员命题后，要进行方案设计、选择仪器设备、建立实验方法等，这是实验过程的再造，是在科研技术方法上的提高。最后由实验指导教员给出实验评价，通过自主实验过程和实验报告总结，检验设计方案的科学性和实验方法的合理性，这对培养学员的科研工作能力有着重要的帮助。当然，这部分实验要在学有余力的学员中开设。将科学研究融人实验教学中，会使实验教学真正成为培养学员创新能力的重要环节，是课程实验教育教学改革的重要趋势。

5 结束语

针对目前通信原理课程实验仅采用实验箱进行验证性实验，实验方式单一，效果较差，未充分利用现有的实验条件的情况，将多种类型的实验平台进行整合，在学校人才培养方案和实验目录框架下，将课程内容调整为验证性、综合性和设计性实验三部分，使实验内容既配合理论课程的教学，又与现代通信技术同步发展，使课程实验的教学从内容到形式上都有较大改观。总之，通过采取多种实验模式相结合的灵活教学方法，最终目的只有一个，就是希望使学生经过大学四年的学习，成为具有扎实理论基础、较强动手能力的高素质人才。

参考文献

[1]蒋鸿雁，刘敏.通信原理实验教学改革[J].中山大学学报，2003（23）.

[2]王卫红，袁少强.现代控制理论研究型自主性综合实验教学方法[J].实验室研究与探索，2006（6）.

篇（3）

[中图分类号] G643.2 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）04-0127-03

推动“大众创业、万众创新”的背景下，每个人具备基本的科学素质是开展创业和创新活动的前提基础。[1]根据秦大河院士的提议，《提高全民科学素质 筑牢创新驱动发展基础》将2020年公民具备基本科学素质比例超过10%纳入“十三五”国家国民经济和社会发展的总体规划。这在一定程度上表明了公民科学素质与创新创业之间的关系，而科学素质对于人们处理实际生活问题及社会事务的作用不可低估。作为肩负创新型人才培养的研究型大学来说，将成为创新创业人才科学素质培养、求真精神塑造的重要基地。[2]

对于研究生教育而言，其科研训练的过程可以说正是科学精神培养的过程。美国著名高等教育专家伯顿・克拉克（2001）在其著作《探究的场所――现代大学的科研和研究生教育》指出，研究生教育“以科研为首要的成分，教授的作用在于把科研和教学结合起来――科研活动十分恰当地成为一种教学模式。学生的作用就是把科研和学习结合起来――科研活动转变为一种学习的模式”。[3]研究生课程学习的主要目的之一是为科研训练奠定基础，因此旨在提升研究生科研水平的研究方法类课程，尤其是在学术型研究生科研训练过程的早期开设此课程成为必要。[4]本文将以国际贸易学研究生培养为例，阐述国际贸易实证研究方法课程体系的构建如何满足学生的科学与求真精神的培养。

一、国内国际贸易研究方法类课程开设的现状

与国内国际贸易学专业普遍开设此课程相比，通过整理“中国教育在线”网站提供的“国际经济与贸易”本科招生专业的数据可知，2012年全国共有748个[748个专业招生而非748所院校，例如东北师范大学人文学院有“国际经济与贸易（国际实务方向）”、“国际经济与贸易（与丹麦合作）”分别招生，记为两个；中南财经政法大学在“国际贸易与经济”、“贸易经济”两个专业下分别招收本科生，也记为两个。因此与冷柏军教授提出的“我国高校中开设国际经济与贸易专业本科教育的学校超过580所”不矛盾。]国际贸易相关专业（大多数院校的专业名称为“国际经济与贸易”；部分院校称作“贸易经济”、“国际贸易”、“国际贸易实务”、“国际商务贸易”等，此类也计入统计。）招收本科生，其中普通本科高校设置的该学科的招生专业518个，占全国普通高校数量的24.23%。根据对外经济贸易大学国际经济贸易学院冷柏军教授统计，截止到2010年，开设国际贸易学专业硕士的高校达到120所，培养国际贸易学专业博士研究生的高校和科研单位达26所，国际贸易研究方法类课程仍相对较少，仅有少数国际贸易学排名靠前的学校如北京大学、对外经济贸易大学、上海财经大学、中央财经大学、中南财经政法大学等开设此门课程。以对外经济贸易大学为例，其国际经济贸易学院在2004年针对博士研究生开设国际贸易实证研究，该课程开设较早，当时在全国具有唯一性，主要讲授某一国际贸易理论和与研究领域对应的实证文献及相应的实证技巧；国际贸易学专题课程分专题讲授国际贸易经典理论及最新发展前沿，可使学生掌握国贸领域文献体系以及切入感兴趣的研究领域；计量经济学、应用多变量分析、时间序列分析、数理经济学等课程作为数量基础课模块开设，为学生掌握实证工具和方法奠定基础；另外，还开设经贸论文写作，为学生介绍科研伦理、写作规范以及研究结果的呈现。

二、“三位一体”的国际贸易实证研究方法课程体系

国际贸易实证研究的过程可以类比为蜜蜂的采蜜和酿蜜，阅读文献、收集数据等准备资料的过程好比“采蜜”，研究的目的是写出好的论文或研究报告，这个结果好比已经酿出了上好的蜂蜜。采蜜不是蜜蜂的目的，蜜蜂的目的是蜜，而蜜蜂要酿出好的蜜就必须采到好的蜜。因此要“酿”出好的研究报告，前期“采蜜”的基本功就是必不可少的。采蜜-酿蜜-上好的蜂蜜产品是“三位一体”的过程。

篇（4）

中图分类号：TP393.08

随着信息化网络愈来愈广泛地运用于我国电力系统建设中，计算机网络的可靠性问题逐渐受到了人们的高度重视，尤其是电力工业对于我国国民生产具有十分重要的意义，而随着计算机网络应用领域的不断深入，网络系统遭到破坏的事件频发，使人们对计算机网络可靠性进行了更深层次的思考，对计算机网络的可靠性进行研究，能够帮助我们更好地理清计算机网络安全与电力工业发展的关系，以及如何更好地通过保障计算机网络的可靠性来促进电力工业建设的发展。

1 影响计算机网络可靠性的因素

计算机网络自20世纪50年代产生以来，从单个计算机为中心的联机系统到如今与其他计算机、终端等连接在一起的综合系统。计算机网络不断发展成为庞大的，能够将不同地理位置且功能独立的系统互联，以完成信息传递及资源共享。

在计算机网络发展的过程中，各种信息网络技术的设备、软件等也不断完善，我们认为，影响计算机网络技术可靠性的因素主要有以下几种：

1.1 计算机网络技术的设备

计算机网络在将不同位置的计算机系统连接起来时，不同类型、生产厂家的设备的差异会对计算机信息传递产生重大的影响。计算机网络技术的设备主要包括交换机、路由器等，完善良好的设备有利于保障计算机网络工作的稳定性，通过各种电子设备完成信息的转换与传递，性能差、功能弱的设备对于冗余的数据和信息的容错能力较差，不仅难以真正实现信息化的要求，还可能导致系统的瘫痪崩溃。对于像电力系统这样重要的系统而言，必须要进行科学合理的布线，以确保在计算机网络扩展时能够更好地兼容，而且要采用双线模式的布线措施，以免在出现其中一条线路出现故障时，能够及时地切换到另一条线上，从而保证系统能够正常地运行。

1.2 计算机网络管理的因素

计算机网络将不同的机器设备连接起来，形成有效的信息传递与资源共享，而要确保这个庞大复杂的系统能够正常运转，则需要人的力量。人既是计算机网络的使用者与最终受益者，同时也应加强计算机网络的管理，使系统的运行更有效率。计算机网络管理对系统的影响主要体现在两个方面，一是相关硬件设备的维护，不同生产厂家，不同型号的设备的使用要求不尽相同，如果长期缺少监控维护，对机器出现的某些故障问题不能及时处理，则会对计算机网络产生不利的影响。二是对于计算机网络通信的管理，对于网络运行的标准与通信协议，需要进行科学的分析，建立明确的管理方案，保障计算机网络安全可靠地运行。

2 电力系统中计算机网络可靠性存在的问题

2.1 计算机网络的故障测定问题

由于TCP/IP协议主要是以资源共享为目的的，因此，基于此协议的计算机网络对于电力系统而言存在一定的漏洞，电力工业的安全难以得到充分的保障，而目前对于电力系统的网络故障还缺乏较为全面的定义，电力通信网络的安全还没有明确的分类及分析，因而电力系统的计算机网络故障性质还缺乏相应的评定标准，也缺少测定的手段依据，导致在计算机网络的故障无法及时处理，降低了电力系统计算机网路的可靠性。

2.2 工作环境的安全漏洞问题

当前我国大部分电力工业的电力系统缺乏相对独立的可靠性设计，电力系统的用户环境与公网的用户环境差异化小，没有体现出电力工业操作系统的独立性，在加上计算机网络自身结构上的漏洞，导致电力工业计算机网络很容易受到外界的干扰，使电力企业生产遭到极大的威胁，严重危害了电力企业的发展。如果出现特定的计算机网络病毒，电力系统脆弱的防御能力发挥作用，而且当前计算机病毒的复制能力强，危害大，能够在很短的时间内破坏系统数据，泄露重要安全数据，这些都会对电力企业的安全生产造成严重的损失。不仅如此，在电力系统的计算机网络管理中，技术人员的技术不到位，管理人员的措施不完善，都会导致电力企业的信息外漏，这些都表明电力工业系统的计算机网络安全可靠亟需高度的关注与重视。

3 电力系统中加强计算机网络可靠性的方法

提升计算机网络可靠性的方法建立在对系统网络潜在风险因素准确理解与掌握的基础上，电力系统的建设是一项复杂的、动态的过程，在实际的操作中，可以通过增强计算机网络管理、明确电力系统网络规范设计等方面进行。

3.1 加强计算机网络管理

计算机网络管理涉及的硬件、软件及各个环节的管理，提升网络管理的可靠性就应使每个组成部分各行其是，使整个网络安全顺畅地运行，在电力系统中，可以设置多条线路，预防因线路损坏而造成的系统瘫痪，根据电力系统的内容设定不同的安全级别，对管理与技术人员进行严格的培训，提升相关人员对计算机网络安全的认识，加强对计算机可靠性的监控，与相关技术开发单位签订保密协议，明确相互责任，严格按照保密等级进行用户管理，对电力系统的信息安全问题，应及时上报并尽快解决，防止重要机密数据泄露。

3.2 增强计算机网络技术防范

电力工业在国民生产的重要支柱，现代社会信息化的发展对计算机网络风险防范提出了更高的要求，电力生产中的计算机网络应用必须配置高级别的防范措施，以确保计算机网络的可靠性，首先，在安装计算机杀毒软件的基础上，还需要进行特定的防火墙设置，加强重要信息系统的服务器管理。提升计算机网络对外风险的防御能力。对于系统中的工作站等配置不同级别的防病毒客户端，使电力系统网络在整体防范的基础上，各个工作站又具备自身的防范措施。在电力系统的计算机网络中，还需对病毒库应进行全面及时的更新，掌握病毒的特征，运用相关查杀软件加强对病毒的防范管理。

其次，建立起专门的电力系统的防范技术措施，如隔离岛及双处理器技术，提升信息传输的安全性及数据处理的效率。在电力系统的硬件软件上，应采用单向传输控制技术，从而有效地保证了电力系统的可靠性。对不同区间的电力系统进行全面隔离配置，运用各种技术措施最大限度地保障电力系统网络的可靠性。

最后，加强电力系统硬软件设备对于提升计算机网络可靠性也具有重要的作用，电力工业应该建立科学的设备使用规范，在实际条件允许范围内，选择性能优良的硬软件设备，采用符合标准的兼容性强的设备，提升使用周期，从而为计算机网络的提升打下坚实的基础。

4 结束语

综上所述，计算机网络的安全可靠性将会随着信息化社会的不断发展而引起人们广泛的关注，在现代社会建设中，计算机信息技术越来越多地进入到各项生产事业中，而网络信息的安全可靠成为了企业信息化建设的重要内容。在电力企业的信息化实践过程中，需要对计算机网络的安全技术进行全面细致的考量。在深入影响计算机网络可靠性因素的基础上，探索科学有效的方法，从硬软件设备配置、网络管理机电力系统计算机网络技术防范措施等方面加强计算机网络的可靠性。从而使计算机网络更好地电力工业的安全生产与长远发展提供更加充足的动力。

参考文献：

[1]郭雪，朱永刚.提高计算机网络可靠性的有效策略分析[J].科技创新与应用，2012（18）.

[2]丁开盛，张学渊，梁雄健.通信网可靠性的定义及其综合测度指标[J].通信学报，1999，20（10）.

篇（5）

 

【关键词】计算机网络；网络可靠性；局域网络；服务器机群；防火墙系统

计算机系统长久稳定的工作，为用户提供稳定的网络使用功能，这是目前网络用户最为关心的问题。计算机网络的不受干扰，增加计算机网络的稳定性这是提高计算机网络市场竞争力的基本要求。所以，计算机网络稳定性的探讨和设计具有很大的现实意义和理论意义。

 

一、计算机网络概述

计算机网络是计算机技术与通信技术紧密结合的产物，是通过数据通信系统把分布在不同地理区域，具有独立功能的计算机，通过功能完善的网络软件实现数据通信、资源共享和协同工作的一种计算机系统。自从上20世纪中期开始，第一台计算机，便产生了单台机远程交换信息的系统。第二代计算机网络产生于20世纪60年代中后期，此时的计算机网络已经由单台机远程交换信息变成了分组交换网络。20世纪80年代和90年代中期的因特网是第三代计算机网络产品。第三代网络产品是计算机网络的杰出成就代表。21世纪的今天第四代计算机网络产生了，他就是三合一体的综合数字网络。并且计算机网络近年来向可靠性和综合性业务的发展更加迅速。20世纪80年代的计算机局域网是计算机发展史上的一个里程碑式成就。计算机局域网能够使几台计算机终端的用户实现信息资源共享，使一个或几个计算机的控制设备和安全软件实现信息互换。1980年2月美国电气和电子工程师学会组织颁布的IEEE 802系列标准，对局域网的发展和普及起到了巨大的推动作用。

 

二、计算机网络的可靠性设计准则

英国电气工程师学会在论文中曾声明：“在提供通信的英国天网系统的设计研制中，中心课题首先是可靠性”。应用系统的核心是计算机网络，它能够实现内部网络对外部网络的信息访问，还可以实现单位内部的信息交换。现代网络的应用广泛，这既为社会的发展带来质的飞跃，量的进步也为现代社会带来一些潜在的威胁，因为一旦网络系统发生了事故或是受到恶意侵害，就可能给企业或单位带来灾难性损失，安全可靠的计算机网络已经成为网络正常运行的前提。

 

（一）计算机网络可靠性的概念

计算机网络的可靠性简单的说就是指在规定的时间和条件下，网络系统能够持续保持网络稳定运行的能力。计算机网络的可靠性是计算机网络的设计者在计算机网络运行过程中，对其进行分析总结，使计算机网络的运行有条理有系统，这是计算机网络建设的基本原则。

 

（二）提高计算机网络的任务可靠性

提高计算机网络的任务可靠性通常采用余度设计和容错技术，具体表现为网络中的各台计算机可以通过网络彼此互为后备机。这样一来，即使计算机网络中的某一台出现了问题，其他计算机也可以正常工作，并且故障机未完成的食物可以有其他计算机代为解决，避免了有一台计算机引起的整个网络瘫痪的情况，增强了计算机的可靠性。

 

（三）加强计算机可靠性需要适当的采用新的计算机技术

计算机网络的发展日新月异，虽然目前的计算机网络技术不至于落后，但是随时可能会有更好的计算机网络技术出现。所以如果要保持计算机网络的可靠稳定性最好要确保该计算机网络不会被淘汰。适度的采用先进的计算机网络技术和设备，使设计的计算机网络能够紧跟时代潮流，既满足了业务的需要也能够降低计算机网络带来的风险，增强计算机网络的兼容性和扩充性，实现计算机网络的升级。

 

（四）在提高计算机网络的可靠性的同时也要考虑计算计网络系统的造价

计算机网络可靠性的提高是实现计算机系统升级改造的有效途径和方法，但是在计算机网络的使用过程中也要尽量的降低整个网络系统的造价，争取用最少的维护和开发费用达到最高的性价比。

 

（五）提高计算机网络的可靠性

提高计算机网络的可靠性，应根据现有的实际条件，在设计中选择质量优秀、有良好声誉的网络产品，并且所用的网络产品都应满足可靠性设计指标要求，严格遵守计算机网络的相关规范，所有器件及子系统均需满足最新、最高的国内标准（例如1995年通过的国际标准：ISO/IEC 11801；欧洲标准：EN 50173；北美标准：ANSI/EIA 568A；中国标准：GB50173-1993、GB/T 50311-2000等）。

 

（六）维护计算机网络的可靠性

维护计算机网络的可靠性需要对网络进行定期检查。现代网络大规模应用并且每个网络之间具有很大差异性。错综复杂又庞大的网络系统很容易出现故障，要想保持网络的可靠性，必须定时的对网络进行人工检查或自动检查，这样才能够在网络出现问题时及时发现并维护，避免由于网络中断和瘫痪带来的巨大损失。对网络进行检查不仅更方便系统恢复而且能够优越系统性能，使网络更加具有可靠性，优化网络功能。

 

三、高可靠计算机网络的工程实例

计算机网络是组成单位信息的基本元素，是实现数据传递功能的载体，他不仅关系着计算机用户的眼前利益，而且影响着计算机用户在未来一段时间内的信息化水平和网络使用的成败，在整个使用过程中促使计算机网络系统不断的升级变得更加可靠和经济。

 

举例来说，例如计算机网络在地震观测当中的应用。

中国数字地震观测网是全国地震行业信息服务网络，是整个数字地震观测网络和地震应急指挥的技术基础平台，该观测网络项目涉及全国31个省（市）自治区，它的建设规模是我国有史以来最大的防震减灾工程。其中，某省是中国数字地震观测网络的主要节点之一，该省地震局地震数据信息在中国地震监控服务的60个城市的地震信息服务系统中，网络平台是其中一个重要的组成部分，同时也是防震救灾的重点建设项目，因此我国地震局对于该项目中的计算机可靠性有较高要求并且也对该系统的可靠性进行了投资建设。在软硬件设施和服务器的选择上都选择了性价比比较高的基于AMD Opteron处理器的曙光服务器。

 

计算机是当今时代不可或缺的重要技术，是国家实现经济建设的重要工具，是产业建设实现现代化的重要途径，是企业不断自我进步和完善的重要手段。现代计算机网络的主要特点是规模大，实际应用性强，因此可靠性显得尤为重要，是计算机网络正常工作的保障，防止网络稳定运行受到干扰和破坏。可靠性高的计算机网络能够克服网络本身缺陷，减少网络的中断和计算机网络的瘫痪。计算机网络稳定措施能够对计算机网络进行全方位的监控和配置。我国计算机网络水平的提高很大程度上要看计算机网络的稳定性如何，换句话说，计算机网络稳定性的提高有利于我国整个计算机水平的提高。

 

参考文献：

[1]汪新民，耿红琴.网络工程实用教程[M].北京：北京大学出版社，2008.

[2]罗跃川.计算机网络教程[M].北京：经济科学出版社，2007.

[3]刘永华，张峰庆.计算机组网与维护技术[M].北京：清华大学出版社，2006.

[4]甘登文，叶继华，万宇文，等.计算机网络及通信[M].北京：机械工业出版社，2007.

篇（6）

中图分类号：G444；G623.5 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2016）08-0099-01

提升学生注意力是提高教学质量和教学效率的关键，这需要学生与教师身心合一，展开互动交流、实践探究。低年级学生集中注意力的时间较短、能力稍弱，容易导致课堂涣散、较难管理、课堂效率低。针对这些问题，经过实践研究发现，要想提升学生数学课堂注意力，不仅需要有基于他们认知水平、兴趣爱好的较为适合的教学内容，还需要运用科学的教学方法。

一、引入趣味游戏活动，打造生动活泼的课堂

案例1：一年级“加与减”。课前，教师故作神秘，说：“现在不上课了，我们来玩一个趣味游戏，大家想不想参与？”学生兴致勃勃。这时，教师运用多媒体展示出颜色相同的20颗扣子，有圆形与正方形的，有2个和4个扣眼的。教师提问：“大家能不能按照一种分类方法将它们分类呢？”学生运用画图的方法，与同桌互动分类。有的按形状分，分为方形与圆形的；有的按扣眼数分，分为2个扣眼和4个扣眼的。教师继续引导：“能不能将分好的两类，再细分一下呢？”这时，学生们七嘴八舌，小组间交流自己的分类方法，思考和讨论过后，每个小组继续着手第2次分类，按形状分类后的小组接下来按扣眼数分类，反之则相反。趣味游戏活动，是低年级数学课堂中提升学生注意力的较好策略。部分学生难以专注于一件事情，但如果选用他们感兴趣的游戏活动，他们会非常乐于参与到游戏中进行学习与探索。结合“分扣子”游戏，可以考察他们的思维能力，其中的互动游戏与提问引导，会使学生把更多的注意力放到课堂学习过程中，他们在游戏中认识了颜色、扣眼数、形状的区别，使学生对这些元素的认识更加深刻。游戏教学可以引导学生运用全身各部分器官，激活学生的创新思维与潜力，集中学生注意力，提升教学质量。

二、实施高效竞争模式，激活学生创新思维

案例2：“击鼓传‘数’”竞赛活动。小学低年级数学主要是学习20以内的加减乘除。对于数的认识、基本数的四则运算，是数学教学的重、难点。另外，还需要学习数在生活中的基本运用。组织“击鼓传‘数’”竞赛活动，可以让学生感知数字的趣味性，以此提升学生的课堂注意力，深化对数字和四则运算的感受。课前准备一些卡纸，每套卡纸上按规律写一些数字和运算符号，如6张卡纸依次写下5、+3、×2、-4、×5、÷4，并为每套卡纸编号。6人为一组，每个小组一套卡纸，教师喊开始，记录时间，时间规定为1分钟，观察哪个小组能最快、最准确地完成卡纸上的问题。结合学生态度、配合程度、准确度、速度等，选取出最优小组、最搭配小组。低年级数学课堂上，教师无数次“请安静”“请坐好”等话语，似乎成了课堂的代名词，而这些正是学生注意力不集中外在体现后教师的反应。为避免课堂上学生注意力不集中的问题，也为了提升教学质量与效率，让学生积极、主动地参与到师生、生生互动的学习过程中，可以引入竞争模式。基于学生的好胜心理，运用竞争元素，可以激活学生创新思维，让学生全身心投入到竞争中，让学生在竞赛中使思维得到锻炼，知识和能力得到提升。

三、鼓励展开实践活动，深化学习运用反思

案例3：“寻找身体上的数学秘密”趣味实践活动。教师为了培养学生发现知识、探索规律的能力及合作能力、分析能力、应用数学知识的能力，组织了“寻找身体上的数学秘密”趣味活动。该活动采用学生自主参与、合作互助的形式，鼓励学生全身心投入到活动中，将课堂还给学生。2人为一组，选好卷尺，测量身体各个部分的长度：头、步长、脖子周长、双臂平伸的长度、身高、腰的周长等。每做好一个长度的数据记录，再拿它与其他长度相对比，会发现很多趣味知识。比如，若用双手抱紧一棵大树，就能得出大树的周长。还可以根据自己的步长和步数，算出家到学校的距离，以及拳头的周长与脚长相同等。学生们积极参与活动，他们自主动手实践、互动参与、积极探索，热情分享自己的发现，在注意力提升的同时，还掌握了一些数学知识与方法，培养了类推解决问题的思维能力。每个学生都有自己的活动主题目标，他们会专心投入到自己的活动中，希望很好地表现自己，潜意识中的他们会集中自己的注意力。综合实践活动是一种以任务为驱动的活动形式，能激活学生思维，集中学生注意力，鼓励学生深入实践、学习与探究，还能很好地调动学生全身的感官系统，让学生积极参与、互动探索，奠定数学学习的基础。

四、结束语

学生注意力的提升是个循序渐进的长期过程，短期的刺激实质作用不大。为了更好地让学生在数学课堂上集中注意力，应该培养他们良好的学习习惯，培养他们的责任意识、规则意识和参与学习的兴趣与决心，鼓励他们在活泼、有趣、和谐、互动的数学课堂中，勇于探索与发现。另外，在教学过程中，需要认真分析学生的认知水平、个性差异及教学内容与目标，通过科学调整、有效实施，吸引和集中学生的注意力，提升数学教学质量，奠定学生身心健康发展的基础，促进学生成长成才。

篇（7）

[中图分类号]G420　[文献标识码]A　[文章编号]1672―0008(2012)01―0026一11

一、前言

20世纪中叶，探究人类感知、思维信息处理过程及心智工作机制的认知科学，成为引起全世界科学家广泛关注的新兴研究门类，随着计算机技术的发展，在70至80年代，为了更好地促进人类的学习，不少认知科学领域的研究者开始利用人工智能技术设计开发学习软件，并发起“人工智能与教育”大会。1978年，美国西北大学特聘请关注这一领域的耶鲁大学的尚克(Roger C.Sehank)成立学习科学研究所(the In，stitute of the Learning Science，ILS)，此时，学习与技术的研究日渐深入。1991年1月，由尚克、柯林斯(Allan Collins)和奥托尼(Onony)等学者发起，《学习科学期刊》(the Journal《kamin Science)创刊，同年在西北大学的学习科学研究所召开了被尚克称为学习科学的第一次国际会议Ⅲ，至此，经过不断酝酿的学习科学正式诞生了。2002年，国际学习科学协会(ISLS)创办，使得学习科学这一学术共同体日趋成熟，国内一些学习科学的研究机构纷纷成立。

而今，伴随着脑科学研究的深入进展，特别是功能性磁共振成像(FM-RI)、脑磁图(MEG)、正电子发射断层扫描fPET)等多种无创伤脑研究技术的问世，研究者可以对人脑高级功能进行诸多实证性的研究，不断揭示着大脑的学习机制，这促使人类对学习是如何发生的追问从猜想走向科学。

索耶(Keith Sawyer,2006)在《剑桥学习科学手册》的序言中做出如下界定：“学习科学是一个研究教与学的跨学科领域，学习科学家研究多种场景中的学习，不仅包括学校课堂中的正式学习，也包括发生在家庭中、工作中和同伴间的非正式学习”，而学习科学的目标则是“更好地理解学习的认知，过程和社会化过程以产生更有效的学习，并运用学习科学的知识来重新设计课堂和其他学习环境，从而使学习者进行深层学习”。本文就学习科学的缘起、发展、研究领域的重要问题及其方法论进行探讨。

二、“跨学科”的学习科学

20世纪40年代以来，科学的不断分化被看做是科学发展综合化的一种表现形式，原有学科的邻接区域纷纷成为新学科的生长点，早期的学习科学与认知科学息息相关，或者如达菲(TDuffy,2004)所说的“是认知科学的一部分”。然而，传统的认知科学所崇尚的事实规律，总是将人们身处的社会和自然情境抽离出去的结果，对当时认知科学狭隘视域进行批判的一些研究者，逐渐成为后来学习科学的奠基人。

实际上。关于人类学习能力相关的研究涉及一个包括生物学、心理和社会学等机制在内的宽广频谱，学习科学关注真实世界里的认知，知识的理解和创新逐渐成为其研究重心，为此，“它吸收了有关人的科学的多种理论视野和研究范式，以便弄清学习、认知和发展的本质及其条件”，它涉及有关学习的科学(The Scienceso0fLearning)的不同领域，如认知科学、神经科学、脑科学、教育学、教育心理学、信息科学、计算机科学、人类学、社会学等，从多学科领域吸收成果并综合了许多学科的方法，逐渐形成一个新的相对独立的跨学科的研究领域，

最值得一提的是，众多研究者对于将认知神经科学纳入学习科学。有着较为一致的共识，因为，成熟的学习科学不仅要关注学习的发生，还应了解学习为何发生，怎样发生：而神经科学的研究揭示了人类学习的内在机制和生理基础，来自脑科学的微妙、灵敏的技术手段及与行为数据的结合还可能对理解学习的个体差异提供帮助(Gopnik。Meltzoff＆Kuhl，1999)。

国际上，经济合作与发展组织(OECD)启动了“学习科学与脑科学研究”项目(1999-2008)，该项目召集了26个国家的相关研究者，在教育神经科学的研究领域取得了不俗的成果；与此同时，一些国家的学术组织也举办了相关论坛，如2000年美国的纽约论坛(主题为“大脑机制和早期学习”)、2001年西班牙的Granada论坛(主题为“大脑机制和青少年的学习”)、2001年日本的东京论坛(主题为“大脑机制和终身学习”)、2003年德国的乌尔姆大学论坛(主题为“情绪和学习”)等。世界一些著名大学也纷纷建立起跨学科、跨领域的认知神经科学研究机构，作为学习科学研究重要基础的脑科学及认知神经科学的不断发展，更新着对学习过程及本质的认识，激发着学习科学领域中更有价值的研究和探索。

三、学习科学研究的重要问题

自上世纪90年代开始至今，学习科学的研究发展迅速，涉及人类学习的诸多方面，尽管学习科学成为一个日臻成熟的独立的学科领域，但其研究领域的轮廓并不清晰，笔者认为很有必要对其研究的重要问题进行探讨和阐述。

(一)知识的本质

一般认为，本质即隐藏于事物背后的绝对不变的性质、结构与形式，被认为是通过理性而得到的对事物的正确认识，因此，独立于人的意志的客观知识也就具有普适性。知识的本质观对教与学有着长久的影响，也深刻影响着人们对知识价值和知识习得的看法。20世纪60年代以来，随着后现代主义(尤其是反本质主义知识本质观)对知识本质主义的批判与解构，人们开始重新审视知识的本质，并且形成了一系列带有浓厚后现代主义色彩的知识本质观。尽管人类对知识的探究总是在逐步地趋向某个“本质”或“真理”，现代复杂性科学认为。事物本身就是确定性与不确定性的统一体。这种不确定性也就决定了人类认识事物的有限性、暂时性和不确定性(石健壮，2010)。同时，人类的实践及其创造的世界却是不断变化着、生成着的，生成性便是知识的基本属性。

作为理性认识结果的知识是人们对客观世界的一种解释，如果过分地强调知识的绝对性，会导致人们对客观世界的误读，从而导致僵化的认识和理解客观世界的模式。后现代主义因此在对本质主义的批判与解构中逐渐壮大，确立知识本质的多样性、差异性以及不确定性。因此，知识在本质上是对事物认识的一种简约化，是对客观事物复杂性的一种理解与阐释而学习科学关注知识的复杂性、情境性和社会性，

能够帮助学习者在恰当的情境中逐步理解并实现对知识的完整建构，并不断地探究问题情境隐含的深层知识，得以解决复杂的实际问题。

当人类社会经由工业化社会、信息社会向知识社会转型的时候，强调知识的建构性、社会性、情境性、复杂性和默会性等知识观，成为创造知识生产和运用新范式的主要动因，而今随着自然科学、社会科学发展的日益深化，不断冲击着传统的知识观，越来越多的研究者认为，知识是人类在实践的基础上对无限发展着的客观世界的动态认识，是基于客观世界的主观构建，是动态发展的、开放的生态系统，呈现出相对性、不确定性、动态开放性、情境性、多样性与差异性等特征，而日常生活的多样化世界是文化和历史中各种差异性和偶然性的基础，对现象学家而言，“世界的知识需要有作为世界的认知者的自我(self-as-knower-of-the-world)的知识。

因此，有效的学习应该关注在自然情境下学习者个体的认知积储过程，扎根于社会文化境脉，探究个体的、社会的认知过程。在一系列的社会共同体内存在的多样性绝不仅仅是学习者学习的调为剂，由此而产生的差异更是深入学习的重要资源，在特定情境下的社会交互，尤其是隐含个体经验的案例呈现，使得缄默知识可视化，一定程度上促进学习者之间的相互学习。

20世纪上半叶，哲学家们通常认为科学知识来自于对世界的表述和应用这些表述的逻辑操作(逻辑实证主义观)，而当时行为主义支配下的学校教育以教授主义的方法实施教学，即向学生传播(“灌输”)事实和程序。自20世纪60年代开始，一些人类学家、社会学家、心理学家开始研究科学家是如何工作的，他们逐渐发现，科学知识并非简单的对世界的表述及相关的逻辑操作，而是包括科学研究的方法和深层知识的模型，并且两者通过解释原理(explanatoi~DrinciDles)连接为一个整体性概念框架。他们认可科学知识情境性、实践性的特征，并强调协作在科学知识产生的重要性。因此，他们认为传统教室内的教学无视科学知识的这些性质。

传统的学校教育以为学生提供显性的确定的客观知识为主，将考核的标准也界定为对这些客观知识的保持和记忆的程度，但知识毕竟是有情境性的，杜威把知识界定为“通过操作把一个有问题的情境改变成一个解决了问题的情境的结果”。波兰尼也在《隐性之维》(the Tacit 0f Dimension)一书中，探讨知识不可言传的另一特性，赋予知识的个人色彩和情境性，这都意味着强调学生在知识学习中亲历体验、探究的重要性，知识的“隐性之维”提醒我们，需要引导学生在不确定性的情境中探究某些确定性的结果。

不仅仅是学生，社会的从业者包括专家也需要不断地学习新知识，这些知识通常能够帮助人们快速地在新情境中解决问题，笔者在此想强调的是适应型专家知识(adaptive ex.oertise.有学者译为“适应性专长”)，即支持持续学习、即兴创作和自主扩充的专业知识。学习科学的研究发现，专家会注意到情境或问题的特征，而这常被新手所忽略。伯利纳(Berliner.2001)已经证实新手教师和专家教师在注意力上存在巨大的差异，而这又影响他们快速识别问题与时机，并做出回应的能力。对于“适应性专长”的关注，成为2005年4月在加拿大举办的美国教育研究协会(AERA)年会的重要议题，研究者们将通过常规专家(routine expert)与适应性专家的对比来界定适应性专长，并大多聚焦在概念性理解、对新情境(问题，任务)的反应、对已知与未知的反应、弹性或适应性改变、革新或发明与创造、作为学习者的身份意识和信念、元认知等多元维度，而以适应性专长作为目标的学习对知识的获取与应用有着不同于常规专长的理解。

(二)学习的实质

1.真的学会了吗

在课堂中，有些教师经常感到迷茫，该讲得都讲了，该解释的都解释了，为什么学生还是不明白?为什么对一些司空见惯的“常识”学生们就是不能理解和应用?在现实的教学中，教师与学生之间确实存在着理解的“鸿沟”，这一鸿沟经常使得教师与学生的知识(观念)难以共享。因此，教育者经常面对一个困惑的现象就是：尽管教师们用心良苦地为了学生而授业解惑，但学生的学习效果却往往与教师的期望有着明显的差距。如，王光明(2005)的调查表明，我国基础教育阶段的师生对于数学学习投入了很大精力，但对知识的理解水平远未达到深刻理解，多数学生对带有识记性与操作步骤的问题解答表现较好，但在陌生的问题情境中却常常不会应用数学知识，未能达到迁移性理解，意味着没有真的学会。

没有理解就没有真正的学习。诸多的研究者认为，面向理解的认知发展的特点是概念转变(Concepfion Change)，即学习者掌握知识(或概念)的过程中，主要的是在原有知识(概念)的基础上的发展或转变，而非简单的信息增叠。概念是异于个体的特殊主观性中的共同因素，是反映在主观性中的事物的客观普遍性。概念转变的意义，在于引发深层学习，为知识的有效理解和迁移准备了条件。杜威(John Dewey，1936)特别强调概念在人的理解过程中的作用，他认为，首先，概念使我们能够类化，使我们能够把对某一事物的理解转移于对其他事物的认识：其次，概念使知识标准化，它使流动的化为凝固，易移的化为永恒；再次，概念帮助我们认识未知、补充所知。

2.迷思概念

概念是构成知识最基本的成分，也是科学思维的网结，概念的获得和理解是学习科学重要的关注点之一。学习科学研究的一项重要发现就是：学是在原有知识背景下发生的，进入课堂的学生总是带着对现实世界各种各样的半成型的观点或者前概念(Preconception)　(有时被称为“朴素科学”、“孩童的科学”)，而课堂里“教师的科学”，是教师借由“课程的科学”转化成包含自我理解的意义，尽管儿童的前概念未必都是错误的，但往往是片面、模糊甚至是与科学概念对立的。在学习新知识时，不少学生只注意到自己所理解的部分，所以，即便在学习后，学生通常不会放弃原有的概念(观念)，而是对新概念加以排斥，甚至扭曲对新概念的理解。这些在学生头脑中存在的与科学概念不一致的认识，称为“迷思概念(Misconception)”或“相异概念(Alter-nati’ve Conception)”。

相关的研究(Gilbert et a1.1982)证明，通常的课堂教学后，学生并未真正获得对科学概念的理解，原因是他们习惯。性地将课堂中的知识与原有知识(概念)隔离，学习之后，他们仍会在真实的世界中应用原有的知识，而教师教授的知识则只用于学校的课堂中；或者学生获得了对科学概念有限的认知，却不能达到有效的理解和内化，因而，形成孩童的科学与教师的科学的混合物。

因此，从建构主义的理论视域来看，学习是学习者在选择知觉向度和从长时记忆中已经存在的概念之间获得联结，

并对获得的意义进行重构(Gamett et a1.1995)。但面对新的知识，他们并不喜欢转变来自长时间的经验和观察的“前概念”，只有当他们意识到原有概念无法进行指导现实的问题解决，进而对他们的概念不满意，才会真的接纳科学的概念，实现概念转变(Posner.Strike.Hewson.1982)。

3.理解性学习

从行为主义的学习观到建构主义的学习观，对于学习的界定发生着变化，越来越多学习科学的研究者开始关注“有效学习”、“深层学习”，来自脑科学和认知科学的研究成果不断推动着该研究的进展。Petitto和Dunbar等研究者(2004)曾利用FMRI技术对物理系大学生和非物理专业的成年人进行“自由落体运动”概念的实验㈣，研究显示，当出现正确的运动图像时，物理系学生脑中的相应区域(尾核和副海马区)激活，说明他们已经接受了正确的科学概念：当出现错误的运动图像时，他们的前扣带回激活增加，表示了概念上的冲突，普通成年人面对正确的和错误的图像时，脑中激活的区域则相反，说明非物理专业的成年人仍然持有自由落体运动的错误概念。

以技能训练、知识记忆为指向的传统教学方式，容易造成学生对知识和概念的迷思，因此，与机械的记忆性学习相对的“理解性学习”备受关注。美国哈佛大学教育研究院主持的零点计划(Project zero)中，已将理解性学习与教学(Learn.ing and Teaching For understanding，LTFU)作为其研究的重点之一。

那么，什么是学习中的理解?认知心理学中将其阐述为学习者基于原有图式的个体心智的意义建构过程。从心智表征模型来看，理解是一种学习的程度和状态，表明了心理意义的获得，也是个体内隐的“意义生成”的心智活动，当然这一活动过程往往依赖于社会文化的中介作用。笔者认为，心智模型@的建构是理解的内在心理学机制，基于心智建构而在环境中表现出来的能力，即理解性实作(Understandin~Performance)也是理解的重要成分，因此：(1)理解是基于个体的已有知识和原有经验来建构意义：(2)理解是一个层次上深浅的问题(所谓的浅层理解与深层理解)；(3)理解是有个体差异的、多样的(因个体的心智结构差异)；(4)理解是基于心智建构而在环境中表现出来的行动和“实作能力”。

从学习科学的视角看待有效学习，其实质便是理解性学习，即学习者对某主题知识的掌握，在量增加的基础上，逐渐的精致化，围绕专业知识的核心概念或原理形成知识结构的内在表征或心智模式，在事实和观点之间直接建立关联，并能用不同的方式在真实情景中去运用。学习科学强调的就是理解性学习，为学生设定的目标便是达到深层理解(deeo un.derstandin)，即获得专家用来完成有意义的任务时所用的那种知识，这绝不是对事实或程序的机械记忆与再认，而是把概念和策略组织到一个层级框架(hierarchical framework)中，用于决定以怎样的方式在何时把知识应用于理解新材料并在特定环境中解决相关问题。

因此，理解性学习就是让学习者将陈述性的有序的知识结构化，将程序性的知识整合原有经验得以条件化，最终表现为环境中理解性实作能力的提升，这也体现出理解性学习的“迁移”本质，即学习者将已有知识和技能“迁入”新情境时的适应性改变与调整，进而能够弹性的适应新环境，“为新学习做准备”。

最近的一些研究认为，教师、教材是不能把知识传递给学习者的：相反，学习者通过探究周围的世界、与环境交互、观察现象、产生新想法、与他人讨论，来积极建构知识，即学习者只有根据自己的经验与外界交互并积极建构意义的时候，深层理解才会发生吲。尽管在不同生活情境中的学习者有不同的描述生活情境的方式，以及因此所产生有差异的“意义”，但学习者在描述情境过程中，意义也就被建构起来。而且他们对自己的表达和想法的反思，也会让他们学到更多，也即他们自身想法(观点)的可视化有利于在新旧知识之间建立联系。现在，越来越多的方法和工具被用于支持这种有意义的学习，如小组学习、类比策略、概念图工具等；不仅如此，有研究者发现学生群体在学习科学概念时，会随意地与同伴使用“隐喻”(Joel J.Mintzes.2002)。隐喻具有对某一不熟悉概念的符号相似性(symbohc similarities)，可以促进学生在概念上的理解，学生使用的隐喻是依据他们的经验而产生的，可以作为有效的认知策略。

布兰思福特(Bransford,2000)等研究者在《人是如何学习的》一书中总结出7个促进理解性学习的策略，即：(1)围绕学科的主要概念和原理形成结构；(2)运用已有的知识建构新理解：(3)运用元认知促进学习；(4)利用学习者之间存在的差异：(5)激发学习者的动机；(6)在实践活动的情境中学习；(7)构建社会交互的学习共同体。

值得注意的是，学习科学家还发现，当学习者外化并表达自己正在形成的知识时，学习效果会更好(Bransford，Brown＆Cocking,2000)。原因是表达引发了学习者思考的过程，产生了可能的反思，即自我启发的学习：最好的学习方式是在学习者知识尚未成形时就开始尝试进行表述，并一直贯穿于整个学习过程。因此，学习者之间的协作和对话是很关键的，可视化的社会交互，使学习者从清晰表达中获益，而如何支持学习者的表达过程，也成为学习科学重要的研究主题。

4.从新手到专家：学习的过程

专家们是怎样获得那些专业知识的?从新手到专家的转变，学习者经历了怎样的心智阶段?

一般认为，专家是在特定领域具有专门技能、知识和经验的个人，能够有效地思考该领域的问题。与新手相比，至少在三个方面体现出专家知识的特征：第一，在知识的组织上，专家从理论发展与实践应用密切相连的纵横维度，围绕核心概念或“大观点”构成了开放稳定、丰富内涵的体系化知识网络或图式(sehema)，专家能够挖掘事物中隐含的条件和联系，觉知有意义的信息模块或组块(chunk)。并据此进行推理和评价，因此，“知道得越多”意味着在记忆中拥有的彼此联系的概念模块或组块就越多：第二，在面对问题解决时，专家所运用的科学方法隐含哲学的思想智慧，善于纵观整个问题的背景和其中各成分间的关系并对问题进行分类(新手往往只看到孤立的问题本身或表面特征对问题进行归类)，然后结合自己的体验(或经验)自动地调用大脑中的图式应对当前的情境要求。提取相关信息以执行一系列的认知操作。因此，专家的知识是在经久训练和具身体验中得到的相互连接、融合、组织化的体系，是“条件化”的。并且能做到“自动化”的顺畅提取。第三，与新手相比，专家更擅长规划和检查自己的工作，即进行反思性(Reflective)的思维活动，如同作家，边写作边出声说出自己的思考过程，当觉察到不

妥之处时进行反省和调整，

由以上二者的差异看出，其实学习也就是“某领域的新手转变为专家的过程”，不过，从心智模型的相似性来衡量新手向专家转变的程度值得推敲，因为其前提认定专家们的心智模型是高度相似的。就简单任务的完成而言，成功高效地完成者确实有着相似的任务技巧，相似性也体现在具体情境下运用哪些关键概念和程序的信息，但环境因素的复杂及可变性，专家心智模型的唯一性也难以存在，而且不适应环境变化的心智模型也会是僵化、低效的。因此，即使相同领域的专家也可能存在有差异的心智模型：同理，先前经验在新手的学习中也起着重要的作用，为准确把握专业知识的内涵属性，仅仅通过观察模仿专家间接经验的学习是不够的，而是要去经历体验，让新手沉浸在特定的情境中，通过参与特定领域真实的活动，在与专家的互动交流中，逐渐形成自己对专业知识的理解(Lave＆Wen~er,1991)。当然这类活动会对新手来说是有难度的，脚手架的搭建帮助他们更好的跨越因实践经验差异造成的“专业鸿沟”。

5.学习的情感考察

学习作为人类重要的心智活动，个体心智模型的差异演绎着个体学习风格的不同，而个体内在的动机、态度、兴趣、自信、焦虑程度等与学习效果息息相关，这已成为研究者们的共识并对此开展了诸多深入地研究。然而，直到20世纪末，情感作为认知过程重要组成部分的身份才得到了学术界的普遍认同。实际上，人们在认识客观事物时，总是带有某种倾向性，表现出鲜明的态度体验，充满着感情的色彩，即内心主观体验的外部表征。认知科学家们把情感与知觉、学习、记忆、言语等经典认知过程相提并论，重视学习者在学习过程中的非智力因素，认为学习情感(即学习中所产生的情感过程)贯彻于学习过程的始终，正向的学习情感对学习者的认知活动将产生增效的作用。

人的学习本身就是一个复杂的认知过程，情感参与和认知投入是紧密地结合在一起的，而情感也是错综复杂的心理现象，是各种心理因素的组合体。加之情感的易变性、不确定性和社会性特征，若与人们的愿望和期待相符合的情境则能够引发积极的情感，反之则引起消极的情感。我们需要更多关注学习中情感、归属和交互的融合，探索学习中情感的多维心理特征的外在表征及其对学习的正向和反向的作用。如相关研究(焦彩珍，2008)表明，“学困生”在学习中情感的心理特征对数学成绩就有着显著的影响，而这些情感心理特征的各不同维度之间也密切联系，相互作用。

如今，情感与其他认知过程间相互作用的研究成为当代认知科学的研究热点，以至于由此产生的情感计算(AffectiveComouting)成为一个计算机科学中新兴的研究领域，这是一个高度综合化的研究和技术领域，通过计算科学与心理科学、认知科学的结合，研究人与人交互、人与计算机交互过程中的情感特点，设计具有情感反馈的人与计算机的交互环境，让计算机通过对人类的情感进行获取、分类、识别和响应。最终可能让计算机像人一样能进行自然、亲切和生动的交互，即人与计算机的情感交互。

(三)学习的方式与形式

人类学习方式的演变体现出不同时代的人类学习活动的特点与规律，传统的学习研究，常常聚焦于个体如何主动加工和建构知识，作为“完成学习任务时的基本行为和认知策略与倾向总和”的学习方式。而今，在逐渐摆脱行为主义指导下以“教”为中心的教学理念后，随着人类学习的认知、心理、神经学基础的发展，特别是近十余年来产生的一些有关学习的新理论，如建构主义学习理论、协作学习理论、情境学习理论以及泛在学习理论等等，推动着教与学方式的变革，而学习的形式也趋于多样化。

1.正式学习与非正式学习

从知识获取角度看学习发生的方式，学习可以分为正式学习(Formal Learning)与非正式学习(I,fformaI Learning)两种基本形式。非正式学习通常发生在学校以外，但与正式学习区分的主要依据却不是学习发生的地理位置，而是是否发生于具有说教色彩的教学实践。也就是说，在学校中也广泛存在非正式学习，而在非学校的环境中也可能有正式学习的发生(如社区教育中的培训活动)。作为正式学习的学校教育，提供的是与学习者日常生活并不连续相关的知识体系，密集的训练使得学习者的抽象推理能力得到提升，但人脑的发展不单纯是教育的产物，儿童在日常生活中通过模仿学习获得的经验也有助于对其大脑的塑造，“镜像神经元”(mi‘rror neu，ronsl的发现验证了这一观点，凸现了“非正式”的模仿学习的意义。更为重要的是，日常生活中的学习者在没有正规的教学(或学习意识)参与的情况下，为适应新环境而与周围人或物的互动(或观察模仿)中，获得了那些用言语难于表达的知识，这也即内隐学习的发生。

对非正式学习实质的探究，也可以从正式学习的内涵来推演。众所周知，正式学习通常发生在学校，信奉普适的行为价值和标准，以语言为主要媒介来传递常常脱离境脉的知识，学习者也倾向于用语言来描述习得的知识或问题解决的过程。对比正式学习，斯克里布纳和科尔(Scfibner＆Cole，1973)提出非正式学习三个特点：(1)非正式学习是个人取向(person-onented)的，或者说是自我发起的，目标的设定取决于个体本身的意愿而非掌握的知识基础：(2)非正式学习的过程融合了情感和智力，常常表现为包含着认同和移情的“观察学习”之中；(3)非正式学习中因个体身份的建构而助长传统主义，非教学性质的社会交互形成“实践共同体”，学习者身份及参与结构把专家于核心位置，

现在，学习科学专家对非正式学习的关注体现在三条线索的研究：(1)内隐学习与大脑；(2)非正式学习；(3)正式学习与非正式学习的设计。研究者将他们的观点和发现应用于教育中，并提示学习科学家如何借鉴这些研究更加深入地理解学习㈣。

随着通讯移动设备的普及，非正式学习的形式和机会越来越多。需要注意的是，新手在非正式学习中仅仅观察模仿专家的示范，尚不足以保证他们注意到所有相关细节，如前文所述，专家的知识不是一张互不关联的陈述性知识的清单，而是依据学科中的重要观点(或核心概念)进行有机连接和组织的知识网络，包括了应用关键概念和程序的情境信息。因此，强调专业知识和注意力也暗示学习者不能简单地从经验中学习，而是要学会去经历。

2.个别化学习与协作学习

个别化学习源于个别化教学的概念，是学习者高度自主性的学习方式，通过自我探索、自我思考实现知识的获取或更新，适合于认知领域和动作技能中大多层次的学习目标，个别化学习体现以学习为中心，以学习者为中心的理念。协作学习则是一种通过小组或团队的形式组织学生进行学习的一种学习方式或策略，学习者个体之间通常采用对话、商讨、争论等形式在进行问题解决的过程中获得知识进而达到学习的目标。

学习科学的研究者将个体认知延伸到群体认知是相当

有价值的，一系列的相关研究也证实，小组合作的学习者较之个别化学习者更易在交互中提取有用的信息，更易得出有产出的推论(Simon，1997)。计算机技术和网络技术的快速发展为学习提供了良好的环境，如今，计算机支持的协作学习(Compu~r Supported Collaborative Learning，CSCL)成为研究和应用的热点。众多学者认为。CSCL是继承计算机支持的协同工作(CSCW)理论和技术的基础上将协作学习的教育理论融人其中发展演变而来的，考希曼(Kosehmann,2002)曾指出，CSCL的历史发展轨迹为：计算机辅助教学一智能导师系统一学习LOGO程序语言CSCL。Gallaudent大学的ENH项目(让聋人学生以新的文字媒介方式进行写作)、多伦多大学的CSILE项目以及加州圣地亚哥大学的“第五维度”项目(the Fifth Dimension Proiect)，成为稍候出现的CSCL研究领域的先驱，这三个研究都通过尝试使用技术来促进有关读写能力的学习，

尽管小组合作学习的研究要比CSCL早得多，但CSCL的软件环节提供不同形式的教学支持和脚手架支持，即通过设计技术(工具及人工制品)来支持学习者的意义建构，技术的社会性提供了更多地学习机会，而技术本身也表现出在支持协作学习过程中的独特性，如：(1)自由配置的计算机媒介实现了动态表征，技术的潜能本身又促成了新的交互，(2)计算机为媒介的沟通“实体化”，使得学习活动本身可以被记录和重现，成为新的学习资源。为此，考希曼在2002年CSCL的会议上做主题演讲时，对CSCL给出了一个概括性的描述：“CSCL着重研究在共同活动环境下的意义和意义建构的实践活动，以及设计的人工制品被这些实践活动应用为媒介的方式。

3.学习共同体

“共同体”是人类群体生活的表现，从社会学的视角看待人类学习，那些有价值的综合的实践性知识都隐含在特定的共同体中(赵健，2007)，共同体内部面向共同愿景的社会建构和文化协商，促进了成员的认知成长。从这个意义上说，学习本质上是对一定文化历史背景下的特定实践共同体的参与。

很多的研究者将学习置于共同体境脉中考察知识的社会建构性。维果茨基认为，每个学习者在协作的情境下发展的知识和能力和他们单独学习时是不同的，他用“最邻近发展区”的概念来衡量这两者的差异，大多研究者也认为“共同体”在促进个体学习方面表现得很有效。群体认知或主体间的学习，存在于共同体内面向知识建构的互动，实际上，共同体内部因成员差异而存在着客观的异质性。根据知识分布式的特点，协作团队中的知识会呈现出异质性和多元化，Jehn(1999)等研究者称之为“信息异质性”(另外还存在着“社会属性异质性”和“价值观异质性”)，由此，协作中的会话(discourse)显得尤为重要。贝克(Bake~2004)曾将其作用概括为：明确知识、通过差异化促进概念转变、阐述新知识及知识精致化等方面。

因差异而产生的认知冲突在协商会话中起着中介的作用，成员之间能够从不同的视角提供解释来为自己的观点辩护，进而能够促使参与者在彼此思想的基础上共同建构新解。因此，共同体内协商合作的过程也就是基于知识异质性而进行的心智模型共建共享的过程，而共同体内的学习可以看做是协商不同观点的行为，这种协商是基于真实的辩论而非等级观念下的妥协。我们需要关注群体互动中如何达成主体间性，需要了解学习本身如何在成员之间的互动中发生。不仅如此，在协作学习的氛围中，参与者会利用持续交谈的方式进行群体思考来建构共同知识。辅助以手势、图板等进行观点(知识)的可视化表达，进而实现相互理解或共同解决问题。而且即使同伴缺乏成熟的观点，仍然可以通过有意或无意的提示为其他学习者搭建脚手架，这种即兴发生的同伴脚手架(peer scaffolding)是成员个体心智模型分布与认同的联结，是增强团队效能的潜在动力；当然。协作活动有时并不顺畅，协调的工作也是非常必要的。

4.数字土著的“多任务”学习

信息技术的快速发展，不断拓展用以呈现和信息加工的技术手段，由早期的多媒体通道呈现发展为以超媒体、计算机网络等为支撑的新媒体技术，支持着社会协商和意义建构，构造出丰富的学习情境脉络。而信息技术成为认知工具、学习伙伴，这对学习者的心智模型产生着深刻的影响，学习的方式也悄然发生着变革。早年尼葛洛庞帝在面对数字时代的学习时，认为年轻的学习者是活跃的独立学习者。当时，他试图以其设计的百美元电脑实现“人人电脑”，让孩子们的可以进行直接探索、表达、体验，直至跨语言和文化的无缝学习。今天看来，尽管尼葛洛庞帝认为的只要借助于数字化技术，学生就能自发实现有效的学习的理念确实是缺少说服力的，但是对于学习者来说，他们的主体性增强。而且教师的角色重新定位已是不争的事实。

而今，随着智能手机、iPad等各种数码产品的使用及其无线上网的普及，在学校里就读的学生便成长在数字化的环境里，钟情于“三屏”(手机、电视、电脑屏幕)，生活在由网站、电子邮件、短信和移动电话组成的数字世界里，(美国神经学家盖瑞・斯莫尔的著作《大脑革命》把从小接触数字技术的年轻一代称为“数字土著”，而把只在成年后才接触计算机和网络的人称为“数字移民”)，他们喜欢也擅长同时处理多种任务，他们敏锐的快速的接收着各类信息，对于知识的学习习惯于“随机进入”，喜欢游戏而非“严肃”的有条理的工作。传统的教育者坚持认为他们的学生在上网或者听音乐的同时不能成功的学习，因为这些教育者们自己不能做到(MarcPrenskv。2009)：而且知识的获取必须是个人参与的结果，离不开参与者的热情、信念和理解，当学习者的生活空间和信息空间融合的时候，在个别化学习、小组学习等正式的学习方式之外，泛在学习将与之并存。

基于数字土著的学习特点，教育者们不仅关照诸多教育情境中具有的共同性与一致性要素，而且更专注于把握教育情境中知识本质变化的复杂性与规律性，关注于以学习者为中心的学习情境设计：如今，特定情境与条件下知识变化与发展的多样性与差异性备受关注，而多样化和人本性的学习活动设计和课程设计越来越得到重视，而学习方式变革的重点也放在了变“浅层学习”为“深层学习”上，要让学习者变消极应付为主动加工，变机械记忆为探究思考。在学习方式“转型”的十字路口，越来越多的研究者发出倡议，他们不仅提倡与“他主”性、被动性相对的自主学习，还要求教师创设恰当的问题情境，引导学生关注学习中的创意和深层的情感体验，促成认知深加工和行为卷入，而且还要关注学习者之间的协商合作、共享互补，重视学习中的主体间性口硐。

(四)以学习者为中心的设计

信息技术融入日常教学使得教学的手段和方式发生了很大的变化，然而一线的教师发现，信息技术在教育教学中

带来的效果有时并不如原来期望的那么大。库班(Cuban，1986)探究了技术没能成功支持学习的原因，Soloway、Guzdial及Hay等研究者(1994)在此基础上提出信息技术的应用应该围绕学习者的(特殊)需求、目标、活动过程和教育情境来设计教育软件，即以学习者为中心的设计(Learner-CenteredDesign.LCD)。通过搭建基于软件的脚手架(Scaffolding)构建知识整合的环境来帮助学习者构建新的理解。

以学习者为中心的设计，突出了“使知识更易于理解”，主要体现在：

首先，使得知识具有情境性(Situativity)。“情境”是一个现象学的概念，它是指通过个体或群体的“意向性”组织起来的环境因素。情境化观点认为，学习环境是活动系统，学习者在活动系统中与环境中的其他人，以及物质、信息与概念资源相互作用。传统教学中的学生常常获得不易激活和提取的僵化的“惰性知识”，即便所接受的结构化组织的知识，但这样的结构化也多依赖学科逻辑的链接，缺乏情境脉络的支持，而导致学生在遇到问题时无法将知识和问题情境对接而不知所措。

后胡塞尔主义的现象学研究所产生的知识形式不是自然法则性的，而是情境化地理解和交流意义。因此，知识是情境化的，学习者需要在有同伴和专家的共同体中建构他们自身的知识(Brown et aI.1989)。所以，获得专业知识需要参与到专门的文化情境中，这样可以使学习者明白共同的实践、语言、工具和文化的价值所在。如Jasper系列给学生提出个性化的有意义的问题，激励学习活动，将学习者当前所学的材料与具有相似情境的或者先前的知识建立联系。

其次，采用不同的方式为学习者提供“脚手架”。在维果茨基(Vy~otsky，1978)关于脚手架的理念之后，更多地研究者进一步明确脚手架在为学习者提供协助的支撑本质，并在不同的情境中应用，如提供辅导训练、建构任务、提供建议或指导等。让学生可以投入到真实的练习中。在以学习者为中心的设计中，脚手架将整合知识建构与应用的方法，面向提升学习者的自主学习能力，而将知识更易理解，在情境中使得思维过程可视化，进而加强了学习者知识的广度和深度。

不过，信息技术应用到课堂中对教与学的效果的促进很多时候却不尽如人意，尤其是早期的一些教育软件的设计开发，设计者一贯的思维是关注软件的功能及可用性，而忽视了学习者的真实需要和教育情境的特殊要求，教育软件本身也即学习情境的一部分。古兹德尔(Guzdial，1994)在传统脚手架的理念基础上，提出的“基于计算机软件实现的脚手架”(software-realized scaffolding)受到关注，搭建起来的脚手架将学习者置身真实的实践情境中(如软件呈现的虚拟实验室)，使学习者学习的各个方面可视化和直观化而提供认知支持(特别是类似科学、数学那些需要运用软件工具进行练习的学科)。在特定方面给学生提供帮助，这些特定方面决定了软件中脚手架特征的类型，设计者开发不同的搭建脚手架的方法，例如，制订计划是一项比较内隐的活动，因为专家似乎凭先前经验就可以自动产生计划，而不需要刻意思考：而学生由于经验不足，未能认识到制订计划在调查过程中的重要性。因此，给学生提供提示和引导成为支持学习者将操作步骤概念化的一项策略，以帮助学生制订有效的计划(Ouintanaet a1.2004)。在实践中，以学习者为中心的设计的效果评价的重要内容之一，就是使用不同的基准去判断脚手架的可用性及其对学习者的支持活动是否成功。

值得关注的是，有研究者以学习者为中心提出了促进学习的新的教学方法――从设计中学(Learning bv Design，LBD)，该方法采用基于项目的探究方法安排学习过程和课堂环境，如通过设计某岛屿侵蚀问题，来学习关于侵蚀、潮汐及水流方面的知识，设计的具有挑战的活动为学生提供了参与并学习复杂认知技能、社会技能和交流技能的机会。重要的是，这样的学习能够提供学生引发其深层学习的各种经历，促进学生对学习经验的反思(Kraicik＆Blumefeld，2009)。LBD的学习活动为实现挑战目标而从设计开始，利用调查手段，并以循环的形式整合了设计、合作、沟通等方面的技巧，如图3所示，学习活动从“设计，再设计”循环开始，当学生发现有新知识需要学习的时候就开始了“调查，探索”循环过程，而调查的结果又为设计过程提供了应用的内容。

在实际的教学过程中，LBD活动的设计最终是为学生的深入思考提供脚手架，上述的循环通常呈现出两类课堂脚本，一类是行动，一类是会话；前者融合了科学和设计的技能，后者则安排报告呈现及内容讨论的活动。

(五)学习环境及其支持

威廉・格里诺和他的同事以“环境对大脑的影响”进行了前沿研究，认为人类的进化已使其大脑的神经系统在特定时期对环境的信息输融入产生“期待”(expect)，大脑的发展是一种“受期待的经验”(experience expectant)，而丰富的环境资源提供大量的社会交互、直接接触环境的机会，增进并加深了参与者的认知体验，构建良好的学习情境将可能促进更为有效的学习。而“情境化(situative)”的学习将焦点集中在促进意义建构与有效理解的活动系统上面，让参与者在活动中进行着经验的积累与改变。

在使抽象知识具体化的过程中，计算机系统的支持不仅有助于概念的可视化和空间理解，还会在学生表达抽象概念知识时提供脚手架。计算机应用于教育实践，经历了上世纪60年代的计算机辅助教育(CBE)、70年代的智能教学系统(ITS)、80年代的学习环境建设和90年代开始的计算机支持的协作学习(CSCL)。CSCL的方法体现出网络交互作用的优势，支持更多社会层面的学习环境的创设，具有支持有效辩论、引导深层理解的潜能，在这样的学习环境中，个人可能通过参与学习，也可能通过内化经验进行学习，也促进了小组内知识的构建。如CSILE软件就是为了让学生在几周的时间中，异步合作地建构科学概念和知识而设计的(Scardamali，a＆Bereiter.1991)。

当前，CSCL的研究突出了技术化、多元化的趋向，应用计算机智能技术和网络技术为支撑，促进学习者的知识建构、概念学习、问题解决和设计创作等等学习活动；这些研究的热点如：CSCL中的协作交互(黄荣怀，刘黄玲子等。1998，2005；Henfi.F.1991)、CSCL促进知识建构(李克东，2007；王陆等，2009；Stahl.G.1999)、协作学习模式(赵东轮、黄荣怀等，2008；Wilfred Rubens等，2005)等等，也因此涌现出一批优秀的学习平台，如国际教育资源网I'EARN(1988)，Scardamalia等开发的CSILE平台(1989)，Berkeley大学(1998)开发的

WISE平台，斯里兰卡国际中心(SRI)开发的教师专业发展的网络学习平台Tapped In(2005)、亚卓市(EduCities，陈德怀等，2005)、思摩特网(SCTNet，台湾中山大学)等。

计算机硬件和软件性能的提高为将更多学生提供新的学习机会，在20世纪80年代中期，约翰.R.安德森(John R.Andemon)提出一种在智能导师系统发展和测试方面跨越更多学科的方法，即把认知心理学的原则融ru 到人工智能中，这样的智能导师系统将围绕学生已有知识的认知模型而建构，成为“认知导师(Cognitive Tutors)”系统，该系统监控学习者完成预设任务的程度，并采用模型和知识跟踪的算法来体现辅导和(共同体内的)学徒制训练。大量的实践证明，将认知原则从个体延伸到群体活动是很有价值的，因此而产生的“情境化视角”整合了个体认知与交互研究这两种取向，将学习环境界定为活动系统，关注个体的表征(即其信息结构的呈示)符号与情境之间的联系，即学习者在活动系统中与环境中的其他人、物、信息等相互作用，与之周围的存在物结成认知伙伴关系(cognite partnership)(Nersessian et M.2003)，个体的学习就是在这样的交互中产生。

(六)学习效果的评价

学习的目的是内化以熟练掌握相关知识并在真实的情境中得以应用，学习效果的认定不应该像传统的课堂测试和基于标准的评价测验那样关注学生对所授课程内容的辨认和回忆，因为那样的评价既不适合于探测学习者对知识的深层理解程度，也难以揭示学习者的真实思维过程和问题解决能力。瑞典的Marton和Salia最早进行了对学习的“表层方式”和“深层方式”的研究(Thomas＆Nelson,2005)，在Ma~on的理论框架中，采用深层方式进行学习的学生，对学习有内在兴趣，注重理解，强调意义，集中注意于学习内容各部分之间的联系，系统地陈述问题或概念的整体结构的假设。

“真正的理解，只有当学生在新的或者是未预料的情境中灵活而恰当地运用知识和技能的时候才发生的”。也就是说，知识迁移是深层理解的一个重要特征，有效地运用知识是深层理解的本质，按照建构主义的观点，任何学习都是在学习者已经具有的知识经验和认知结构、已获得的动作技能、习得的态度等基础上进行的，而这种原有的知识结构对新的学习的影响就形成了知识的迁移。知识的深层理解意味着学习者能够在不同的情境中顺畅、灵活而有效的运用习得的知识，类似“举一反三”、“触类旁通”的说法。从个人的角度来看，知识是指经过检验的确实可靠的信念。一般来说，对于知识的深层理解也一定与学习者的兴趣、偏好及家庭背景、所受的教育等有关，个体对外部世界的知觉形式、概念归类及信息处理策略，形成路径依赖(Dath-dependence)。深层理解的另一个重要特征是学习者能够在个人所掌握的知识的基础上经过重构或调整创造出新的知识。因此，对深层学习(Deep Learning)效果的评价，应在复杂情境中设置有层次的递进式问题间接评价、设置开放的、结构不良的问题进行对知识和技能要求的深入评估。

鉴于有效的学习通常发生在复杂的社会和技术环境中，那么评估的手法也不应单一，考虑多种来自不同学科(如人类学、社会学、发展心理学等)的评价方法的融合，如，民族志、对话分析、参与观察等。

四、学习科学的方法论

学习科学的研究者认为，深层学习通常发生在复杂的社会和技术环境中，为此，学习科学在多重理论基础的指导下，发展了一系列新的方法论以及可操作性模式，采用各种方法论的组合来理解、探究学习的过程。如认知心理学的实验研究、教育学领域的比较实验、采用社会学和人类学方法论进行的社会交互研究以及一种称为“设计研究”的混合方法论。根植于对理解“儿童如何思考”这个问题的持久兴趣，在早期皮亚杰的发生认识论和临床访谈法、维果茨基的“发生历史法”和单元分析方法、杜威实用主义探究思想的基础上。基于设计的研究过程fDesign-Based Research Collective)已经逐渐成为学习科学的研究方法，作为方法论的设计研究(De.siva Research)，在继承临床访谈研究的基础上延伸了教育领域的实验设计，尤其是教学交互研究，旨在提供系统的、有根据的关于学习的知识，并试图运用建构理论来指导和促进学习的教学决策(徐晓东，杨刚，2010)。

基于设计的研究(DBR)仍然是一种正在发展中的研究新范式，更多的学习科学家将其看做是“方法论工具箱”，以期通过有效的设计改变环境来研究该环境中的学习，通常在自然情境中通过多次迭代循环，采用民族志、会话分析等方法深入探究学习者的学习过程，以此发展能推广到其他学校和课堂中去的新理论、人工制品和实践方案(Barab&Squire,2004)。也即是说，设计的目的不仅是为了满足当时的需求，重要的是形成一种理论框架，以及揭示、探索和辨别知识之间的联系。

如在“探究亚特兰蒂斯岛”的项目中，根据角色扮演的在线游戏策略，糅合了商业游戏策略和教育研究中有关学习和动机的课程，并围绕教学中的复杂问题构建“探索”(Ouests)、“使命”(Missions)和“单元”(Units)三种层级的任务体系，项目让用户在虚拟的环境参加教育活动，并与虚拟空间上的其他学员和教师进行交流，建立个人的形象，逐步让学生实现对相关知识和理念的意义建构。“探究亚特兰蒂斯岛”项目最初的设计，是基于“娱教理论”创设三维多用户环境，结果当时的调查发现，大部分的学生都只是被华丽的在线学习环境吸引，对活动的讨论、学习及他们所参与的活动的类型都知之甚少。后来，Barab等研究者通过实地走访师生、分析与学习者互动日志寻求需要改进的因素，不断尝试改变设计路线，经历了螺旋上升的迭代修正，明晰了三位一体(教育、娱乐和社会责任)的设计方案，获得了良好的社会反应。而设计者的思想也经历了多次转变，逐渐将最初的思想发展为设计实践的…情境中的理论”，深刻理解了理论与情境的相互作用，以设计研究的方法完善了寓教于乐的理论框架。

在学习科学的方法论体系中，民族志和会话分析是最为常用的方法，

(一)民族志

民族志(Ethnographv)是20世纪初期由文化人类学家对其所研究的文化对象或目的做田野调查所创立的一种研究方法，需要研究者深入到研究对象所在的特殊的社区生活中去，从其内部着手，通过观察和体验，记录客观行为的民族学描写，然后对这些记录进行分析，以期理解和解释社会或文化现象，因此。“真实性”成为民族志研究的核心理念。

在对“学习共同体”进行考察时，民族志的方法在记录一系列的描述性案例显得很实用，研究者随着时间的推移与被观察者进行的复杂互动中寻求不同层次的细节，也可以采用共同体成员交谈的影音或记录来揭示小组成员完成学习的

情况。寻找出共同体内意义建构过程中的重要规律。从这个意义上说，民族志方法本身也是一个知识生产的过程，包含了长期参与的细致观察以及民族志文本的撰写和记录，在必要的时候，民族志方法也可以采用设计研究的理念，或者一种混合的研究方法论(Johnson＆Onwue uzie，2004)。

如今。互联网已成为新的传播媒介。将人类学领域的民族志法移植于Web中，基于其多元互动及超文本的特点，形成虚拟民族志法(Virtual Ethnographv)(孙建军，2009)，是民族志方法在网络中的延伸。所以，网络共同体内部，来自不同地域的学习者进行共同主题下的学习，即使是儿童，他们也会通过观察、提问或参与某些活动来进行主动学习，对学习者与他人日常交互进行民族志研究，有助于了解学习者在共同体内推进自身发展的过程和方式，笔者在进行的基于网络的校际协作学习的实践中，通过提供较为有效地技术环境支持，参与者逐渐构建起具有共同性、建构性为学习活动特征的“网络学习共同体”，采用虚拟民族志法参与观察和交互活动，对成功的学习活动进行记录、归纳和分析，发现学习主题共同性基础上的“差异”(反映出社会和自然的属性)是校际网上协作的重要资源和深层学习的出发点，这样“基于差异的学习”逐渐在网络共同体内清晰起来，成为开展校际学习活动的重要指导策略。

(二)会话分析

始于20世纪60年代社会学领域的会话分析方法(con―versation analysis.CA).现已成为研究“互动中的言谈”常用的，实证研究分析方法。在教育领域，关于会话的早期研究关注在课堂中发生的师生会话，第一个对课堂会话进行录音并转录的研究出现在美国学者贝拉克(ABellack)在1966年出版的《课堂语言》一书中，该研究采用话轮转换(interactional turns)来分析课堂会话，即首先把会话分割成话轮，然后对每个话轮进行分析编码。来分析课堂结构和教学方式。

自20世纪80年代以来，教育研究者开始研究协作学习中的会话交互(conversational interaction)，出现了不同的研究流派，其中，社会文化流派最为重视协作中的会话研究，他们结合皮亚杰的认知冲突理论及维果茨基的社会文化理论，强调“知识(意义)是在社会情境中通过话语交互共同建构的”。现在越来越多的研究者关注协作学习中发生的会话交互，会话分析研究的语料完全来自于自然发生的会谈，研究者们采用录音或录像的方法如实记录包含开端、发展及结尾的整体的会话过程，通过转录(transeription)捕捉文字所不能提供的信息，如在基于项目的协作学习中，成员之间在协商问题解决时的谈话语气、停顿、中断以及重叠性的话语等现象所隐含的信息，可探测成员在共同体内的角色地位、认知程度及觉知(awareness)水平。

笔者在对基于网络校际协作学习进行知识建构的效果分析的研究中，从共同体内成员的参与程度、话题集中程度、交互程度、观点多寡、协调结果，知识共享程度等方面进行考察，在借鉴Robert Heckman和Hala Annabi(2002)的内容分析表(Content Analytic Scheme)的基础上，制作了一个“协作呈现(Collaboration Presence)”的标示器(Marker)，据此可以将对话分析得到的数据进行统计分析，较为客观地把握成员在协作过程中知识理解和建构的过程。

五、发展中的学习科学

(一)走向协同的学习科学

索耶在2006年主编的《剑桥学习科学手册》中，列举了跨学科的学习科学所关注的学习的基本问题，即概念理解、教与学并重、学习环境创设、原有知识及反思与学习，对这些问题的研究分布在内隐学习与大脑、非正式学习、正式与非正式学习的设计这三条相对独立的研究主线中，并指出未来的学习科学将整合神经和行为层面的学习，自然促使内隐的、非正式和正式学习活动及其成果的整合。但并不意味着各自研究领域独特观点的消解，甚至所有这三条研究主线都试图用各自独特的研究工具探究并解决类似的问题，这些超越个人层面研究取向的不同观点的彼此交叉和影响呈现出研究触角多元兼及的状态，并在这样的融合中，可能会形成更有用的理论来解释人类的学习。

如前所述，走向协同的学习科学，得益于其丰厚的学科基础，比如发展神经学对于大脑的研究中，解释“大脑如何在交互中发展”等相关成果，有助于学习科学的研究者们更好的理解学习的内在机制，或者提出更为合理的学习策略。总之，学习科学越来越具有生态学的理念：“没有孤立的存在”。

(二)从“如何学”到“学什么”

这个观点的提出或许能引发一些批判的声音，因为通常的看来，社会及人类发展决定着其成员学习的内容，而学习科学的工作应该是促进人们更好更快地掌握这些内容，其研究的重点聚焦于“如何学”。比如在《人是如何学习的》一书中，从大脑、心理、经验及学校等多个视角，探索采用更好的教学来让学习者掌握尽可能多的知识，被很多的研究者视为里程碑式的著作。即使如此，该书中仍不否认“即使是婴幼儿也可以进行富有成效的学习”，而作者本身对当前的学校教育状况也并不乐观。

教育者们常常将“素养”作为学习者知识获得和增长的评价维度，在网络和信息通信技术日益发展的今天，现代教育必将赋予素养新的内涵，学习科学视域下的素养观将更加关注特定社会文化境脉中的真实性实践。一个典型的现象是：计算机已经较为普遍的应用到学校的教育中，但儿童们发现学校使用计算机的方式与越来越数字化的社会中的行事方式并不一样：而且高校中越来越多的学生宣称他们所学的知识与现实生活并不相关，新的“读书无用论”抬头，“学无力”在学生中蔓延。然而与之对应的事实是：他们在学习复杂的电脑游戏时并不无力。因此，仅仅通过一些手段或策略教会学生如何正确理解知识是不够的，还应该通过变革教和学的内容来改变这样的现象。

篇（8）

东莞乡镇初中学生生活水平提高了，体育锻炼意识淡薄，年纪小，社会经验少，有怕苦怕累思想。计划生育的原因，普遍一对夫妻只生一个小孩，家庭的宠爱，放纵自由，都变成了“小皇帝”，“小霸王”。如何培养年轻一代，使他们成长为合格的、社会有用的人才，是教育改革的重大课题。体育具有强大的育人功能，改革体育教学，实施《体育与健康》课程有效教学，对培育德、智、体、美全面发展的一代新人，具有十分现实的意义和深远意义。

1转变观念 加强管理

一定的研究性工作要建立在理论的学习之上，理论学习是一切研究性研究的基础。首先“开视野”。看、听一些教育发达地区的教育新理念、新观点，或是国外的一些体育教学的方式、方法。自己的眼界宽起来，头脑充实起来，这样在实际的工作中才大有益处。看一些层次较高的，专业性强的期刊、杂志，来提高自己的理论水平，促进教育观念的转变。其次，注重“三思、三动”。“思”什么？“思”教学设计、“思”教学方法及教学反思；“三动”是指脑动、身动、手动。这其实是一个非常重要的学习、积累的过程。课前思教学设计、教学方法，课后进行反思，这样可以课前、课后比较互补，有利于弥补课堂教学的不足。第三，进行多课程间的整合，对比。不论什么课在教法，学生的组织方面有着自己的特点，要注意听课时别的课的教学方法特点，进行多课程间的整合，取其所长，补己之短。

2科学设计教学

有效教学的核心就是教学的效益，所谓“有效”，主要是指通过教师在一段时间的教学后，学生所获得的具体进步或发展。学生有无进步或发展是教学有没有效益的惟一指标。体育新课程教学有没有效益，是指学生通过体育课堂教学后，在身体健康、运动技能、运动参与、心理健康和社会适应方面有没有学到什么或学生学得好不好。这里的进步或发展不仅有体育健康知识和技能获得这一方面，还包括能力、情感、态度、价值观等方面的发展。

提到教学设计，大家就会想到教案。李义香教授在讨论教学有效性的问题时直说道：“我想确切的讲，最起码离不开教师的‘认真备课’。”仅仅四个字就一针见血的课堂教学的重点。在教学设计中通过设计怎样的教学目标、选择怎样的教学内容，运用怎样的教学方法，这些都是提高课堂教学的前提。选择的教学内容要适合学生的生理、心理需求，确保每个学生都受益。在中学阶段，首先要关注学生的心理需求，教师要深入了解、分析学生的体育兴趣、性别差异，能力差异。将教学内容分解、分层，让学生选择练习，让不同的学生在实践过后都有小小的“成就感”，也就是真正落实因材施教的教学原则，确保每一个学生受益。

3优化课堂教学

3.1优化课堂结构

体育教学课堂结构与形式不应拘泥于现阶段的“传统模式”。要根据不同的教学内容，制定出相应的教学目标，根据环境和学生的不同，采取相应的课堂结构。例如在跨栏跑的教学中我们可以采取教学欣赏、热身活动、分层教学、自主教学、展示自我的教学步骤。这种教学结构有别于传统的竞技运动教学模式，它以促进学生自主学习、积极参与、激发兴趣、体验成功为最终的目的。在实际教学中我们应注意以下三点：第一、每节课都应重点突出，并且所安排的教学内容都是为突破这个重点而服务的；第二、从学生的需求出发，能够满足学生的活动欲望；第三、有良好的课堂气氛和融洽的师生关系，教师和学生都在教育学中得到发展。合理的课堂结构应该是从教学任务的需要出发、从学生的生理特点出发、遵循学生学习的心理规律出发、从满足学生的活动愿望，为学生的个性发展提供广阔的空间出发，多层次的教学组织结构，把握学生身心发展规律，多向性、多变化的去安排，以利于学生的积极参与。

3.2激发运动兴趣

我国古代教育家孔子说过：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”。一个对体育课不感兴趣的学生，他会因为体育活动需要付出较多的体力而感到“枯燥乏味”；反之，如果他对体育课有着浓厚的兴趣，在学习中必然精神饱满，积极主动，由要我练变成我要练。因此，激发运动兴趣是提高体育课堂教学有效性的前提。

篇（9）

中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）11-0079-02

配电网供电可靠性是指配电系统对用户连续供电能力的程度。配电网的可靠性指标实际上是整个电力系统结构及运行特性的集中反映，因此，对配电网进行精确的可靠性评估，分析其薄弱环节并加以提高对配电系统规划、改造、运行和维护具有十分重要的现实意义。

常用的负荷点指标有平均故障率、平均故障持续时间、年平均停电时间。常用的基于用户的指标有系统平均停电频率SAIFI、系统平均停电持续时间SAIDI、用户平均停电持续时间CAIDI、平均供电可用率ASAI、用户全年总停电次数ACI、用户全年总停电持续时间CID和总电量不足AENS等。

目前配电网供电可靠性评估方法主要有模拟法和解析法，本文在考虑元件老化因素的基础上，提出一种考虑元件老化的故障模式后果分析法，该方法能够科学、合理地评价出配电网可靠性等级。

1.考虑元件老化的故障模式后果分析法

1.1 元件的不可用率

元件的不可用率由可修复不可用率和老化不可用率组成，元件的可修复不可用率为：

式中为失效率（失效次数/年），为修复率（修复次数/年）。

元件老化失效引起的不可用率被定义为，给定元件已服役年的条件下在时间期间内不可用的概率[3]。

如图1，首先把考察的后续时间t按时间长度等分成个时段，元件在第时段内的失效概率为：

元件在第个时段内失效时，在时间内元件的平均不可用持续时间为：

元件在给定的后续时间期间内的不可用率为：

元件的服役年龄T分别为0.1年、0.5年、1年和5年时，元件的不可用率与时间的关系的MATLAB仿真图如图2所示。

仿真图中的实线、虚线、双划线和点划线分别对应服役年龄T=0.1、0.5、1和5。

元件的不可用率为：

1.2 考虑元件老化因素的故障模式后果分析法

本文在考虑元件老化因素的基础上应用故障模式后果分析法对简单辐射状配电网的可靠性进行评估，其评估流程如图3所示。

1.3 配电网可靠性的等级化

应用等级评判方法来综合评价配电网的可靠性，其评判的步骤如下：

（1）计算配电网的各项可靠性指标的隶属度。

（2）确定可靠性指标评判矩阵。

（3）结合实际情况确定可靠性指标的权重向量。

（4）计算可靠性评估结果。

（5）对评判结果向量进行加权平均。

2.实例分析

本文以图4所示简单配电网为例，应用考虑元件老化的故障模式后果分析法对其进行可靠性评估计算。

图4中，MS为主电源，AS为备用电源。备用电源侧隔离开关倒闸操作时间为1h，系统其他元件的可靠性指标及参数如表1所示。配电网的评估结果见表2和表3。

根据V值即可确定配电系统的可靠性等级在2级和3级之间，并且十分接近2级。

3.配电网可靠性提高方法

通过分析可得出提高配电网可靠性的方法主要有：改善电网结构，建立双回路供电、环形回路供电及多分割多联络的网络结构；确保设备裕度，加强配电线路之间的联络，增强切换能力，增大导线和设备短时间的容许电流，安装故障切换开关和备用线路，提高地区或网络间功率交换的能力；提高对重要用户的供电能力，对有条件的重要用户，要求安装能够紧急启动的自备发电设备或恒压恒频设备装置；除合理地安排检修和施工计划，减少重复停电外，还应尽可能地采用带电作业法及各种形式的临时送电工作法。

4.结论

本文在分析元件老化因素对配电系统可靠性的影响基础上，对故障模式后果分析法进行改进，取得很好效果，并提出配电系统可靠性等级化方法以及配电网可靠性提高的方法。主要得出如下结论：

（1）考虑元件老化因素后，配电网可靠性评估结果更为客观真实；

（2）配电网可靠性的等级化使得可靠性评估结果更为直观全面。

参考文献

[1] 程浩忠等编著.电能质量[M].北京：清华大学出版社，2006

篇（10）

数学是人类科学之母，而如何提高数学课堂教学的效果，发挥好课堂数学教学的主阵地作用是我们的目的。许多中学生认为，数学课数字加公式死气沉沉，毫无趣味，为此我在课堂教学过程中经常设置一些有利于张扬学生个性的机会，让学生在宽松、愉乐的氛围中得到释放进而快乐的掌握学习内容。结合学生的实际情况，在新课改教学过程中提出一些有助于提高数学课堂教学效果的几个案例。

一、有效引课有助于提高学生注意力，增强课堂效果

七年级下学期，在上日历中的数学这一课时，我先出示了这样一个谜语“岁数越来越大，身体越来越小。面貌日新月异，家家不可缺少。 ”请学生打一个物品。同学们都异口同声的回答――月历；紧接着我让学生举例月历的作用，最后我又接着说其实月历还可以变魔术，只要你圈出你手中月历中任意一个竖列上相邻三个日期并算出它们的和，把这个和告诉我，我就知道这三天是哪三天？学生们纷纷举手，我很轻松的说出了答案，同学们都很惊讶。当我问学生想知道是怎么做到的吗？学生的热情油然而生，迅速的投入到数学知识的学习中，最终学生在欢乐中思考讨论分析后得到了共识，很轻松的掌握了本课的学习内容。

二、“一题多变”，启发学生思维，激活课堂氛围

习题课在初中数学教学中，一般只是忙于重复的大量练习，导致一些学生在课上，态度不认真，应付了事，“人在课堂，心在外”的现象时有发生，学生逐渐失去学习数学的兴趣。在复习直角三角形的应用课时，为了使学生加强巩固相关知识，我设计了这样一道题目：一段防洪大堤的横断面为等腰梯形ABCD，路基顶宽BC为2.8米，大堤高为1.2米，斜坡AB的坡度i=1∶1.6，计算路基的下底宽（精确到0.1米）；随后在学生分析完成这道题的基础上对该题进行了多种角度的变式讨论。

三、寓教于乐丰富学生的想象力，提高学习能力