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【摘 要】科技史对于学生感悟科学精神、理解知识以及提升人文素养有着重要的作用,但是当前高中信息科技课程对此体现不足。我们应让学生了解计算机从无到有的过程,从计算机的逻辑结构梳理计算机发展的脉络,并应注意精简内容,把握其中具有里程碑意义的发明创造。
【关键词】科技史;计算机发展史;信息科技课程
【中图分类号】G424 【文献标识码】A
【论文编号】1671-7384(2014)03-0040-03
人为什么要学习历史?有人说,以史为鉴,知兴衰,使人明智;有人说可以传承文化。科技史从属于历史,揭示了科学技术的产生、发展及其规律,不仅再现了科学技术艰难曲折的发展历程,还展现了科学家求真务实的精神。计算机软硬件以及因特网的发展历程作为科技史的一部分内容,是当前高中信息科技课程中为数不多的“非技术”内容,为课程增加了一抹人文色彩,却又存在严重的不足。那么,高中信息科技课程中学习科技史的意义何在?怎样才能更好地学习呢?本文以计算机硬件的发展历程为例,谈谈对高中信息科技课程中科技史的思考。
在信息科技课程中学习科技史的意义
1. 有助于感悟科学精神
通过对信息科技发展历程的回顾,让学生了解科学技术发展的真实过程,科技史并不是科学家和工程师们的成功史,其中有大量的失败经历。德国哲学家韦伯尔曾讲过:“在每一历史事件背后,必须有一种精神。”巴贝奇为把“分析机”的图纸变成现实,耗尽了自己的全部财产,使他一贫如洗。晚年的巴贝奇已经不能准确地发音,甚至不能有条理地表达自己的意思,但他仍然百折不挠。1871年,巴贝奇怀着对“分析机”无言的悲怆离开了人世,但他为计算机科学留下了一份极其珍贵的精神遗产,包括30种不同设计方案,近2000张组装图和50000张零件图……更包括在逆境中自强不息以及为追求理想奋不顾身的精神。学生能在科技史的学习中,了解科学历程的艰辛,感悟求真、求实、敢于怀疑、敢于创新、不怕失败的科学精神。
一种对计算机发展史展开研究的策略
一、引言
随着中国的开放,科学技术的国际交流日益深入,现代化意义上的计算机产品与技术被不断介绍并引入到国内,且在短时间内取得了迅论文联盟猛的发展。然而,作为一名计算机基础教学工作者,笔者深切地感受到:计算机是一种多学科共同研究和推动的科研成果,哲学、数学、物理学、人工智能等都对其发展起到巨大的推动作用。当下的学习者受到各种客观与主观因素的影响,主要是对计算机产品的一种自我环境下的适应性使用。缺失对计算机发展过程的整体了解和把握(无论是软件还是硬件),学习者的学习效果大打折扣。笔者在已有的研究成果基础上,在本文中提出,在计算机发展史研究的策略上应以需求的产生与实现为引子,以软硬交替发展为主线,以性能不断提高为成果,以突出学科交叉为亮点。
二、计算机发展史概述
历史是一种文化,文化是一种巨大的精神力量。
计算机(computer)是历史名词。算盘,被人们公认为是人类最早的计算机,体现了中华民族数学方面的伟大智慧。然而,由于历史的原因,现代意义上的计算机发展脉络,中国几乎没有亲历者。尤其在以计算机为代表的信息技术发展的关键期(上世纪中叶),中华民族一度落后西方发达国家若干年。没有亲历计算机发展的历史,则意味着在骨子里缺乏一种精神力量。而这种力量是进一步推动计算机的发展,利用计算机推动相关学科与产业的发展所不可或缺的。
三、计算机发展史研究的基本情况概览
在主流中文网络数据库中,以“计算机发展史”为关键字搜索所得到的结果是:三大主流数据库所收录的文章总数为18篇(如图1所示)。这说明:对计算机发展史的研究比较薄弱。
浅析计算机辅助历史教学的作用
如今,随着现代科学技术论文联盟的发展,计算机早已进入“寻常百姓家”,走进学校、走进课堂。那么,计算机辅助历史教学有何具体作用呢
一、多媒体计算机是历史教师得力的助手
历史学科的过去性和不可重复性,一直是教学中的难点,因此历史知识的形象化、具体化是学生获得理性认识的重要条件。传统教学一般利用课本插图、历史挂图或幻灯演示,但这些手段缺乏动感、不够直观和形象,而计算机辅助教学却可以克服这些局限性。首先,计算机可以替代以上各种手段,将多种素材有机地融为一体,具体表现为多媒体课件的运用。课堂上,教师只需轻点鼠标就可将预置的图文表画等资料展示在屏幕上,方便快捷,大大节约了教学时间,加大了课堂的容量。其次,计算机还具有强大的多媒体功能,集文字、表格、图像、声音、动画和视频为一体,教师可以根据教学需求,通过计算机演示形象生动的动画、色彩丰富的历史图片和声情并茂的有声画面等。总之,计算机的使用可以使抽象的问题形象化、静态的问题动态化,尤其在帮助教师解决一些难以用语言表述而学生又难以理解的问题上,发挥了巨大的优势。
二、计算机辅助历史教学可以极大提高学生的学习兴趣
在传统教学中,教师上课凭的就是“一根粉笔一张嘴”,是一种“单媒体”活动,而有关资料表明:众对通过听觉获取的知识能记忆15%,从视觉获取的知识能记忆25%,如果把听觉、视觉结合起来,能够记忆的内容就可高达65%。而计算机辅助教学恰恰在视听效果方面具有独特的优势,它以声光结合的手段给学生以强烈的刺激和心灵的震撼,引发学生的好奇心,调动学生全身的神经细胞,从而使学生在教师设计的“质疑——思考
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分析——解疑”的各个环节都可以保持高度的兴奋,激起他们的学习兴趣、提高他们的学习效率。在我制作的《帝国主义瓜分中国的狂潮》课件中,各种资料的出现设计为不同的形式、不同的动画,并伴有不同的声响效果。当德国出现时,我配以震耳欲聋的炮声,使学生对这个抢先在中国强占租借地和划分“势力范围”的帝国主义的急先锋产生深刻的印象,而俄、法、英、日则同时出现,并配以急刹车的声音,以此来体现这四个国家继德国之后,一哄而上,纷纷在中国抢占地盘的情况。对于最形象的《时局图》,我在原图的基础上,沿着熊、肠、虎、蛙、日、鹰等物体的外圈各加画了一条封闭的曲线,其动画设计为闪烁;在声音效果上,前四个设计为激光,最后一个(鹰)设计为鹰的声音,以此来反论文联盟映美国因故来迟而急不可耐的心情。
普通高中历史新课标在教学建议中指出:“历史教学是师生相互交往、共同发展的互动过程,教学中应充分发挥学生的主动性,逐步推动教学手段、教学方法和教学形式的多样性与现代化。”随着校园网络的发展和教学观念的转变,网络在高中课堂教学中广泛应用,为课堂教学注入活力,对提高课堂教学效率,优化课堂教学过程,培养学生自主学习和创新能力提供了平台。本文主要就高中历史教学与网络教学的有效整合谈一些粗浅看法。
1 应用计算机网络进行高中历史教学的基本条件
1.1 网络技术的发展和校园网络环境的改善
20世纪90年代以来,中学已经建成校园局域网和网络教室,教师能够在办公室中调取本校教学资料,制作简单教学课件并通过校园网传输应用于教学,能够通过校园网浏览Internet上的信息,随时获取最新教育教学动态和丰富的教育资源,加速知识更新的速度,为课堂教学奠定扎实的基础。
1.2 师生应用计算机网络教学的兴趣和技能提高
随着现代信息技术的普及,学生应用计算机的能力增强,将网络作为课余学习、获取信息、进行交流的重要工具。多数学生愿意进行在网络上自主学习学科课程的尝试。历史教师基本掌握多种工具软件的使用技术,取得自行设计、制作课堂演示型教学课件的经验。随着驾驭信息技术的能力的提高,教师教改意识逐步加强,开始以现代教育理论为指导,探索运用计算机网络技术指导学生自主学习、因材施教的新模式。
1.3 当代教育理论的支持
近年来,以建构主义理论为代表的一些先进的教育理论在教育界盛行,建构主义的学生观、学习观、师生观等促使教学观念发生深刻变化:传统的接受教育观、共性至上教育观逐渐向自主教育观、个性发展教育观转变;人的整体素质观、注重培养创造能力的人才观进一步明确提出。随着计算机网络技术的发展,人们逐渐认识到:建构主义的理念在计算机网络环境中更容易被实践。一些历史教师在接受建构主义理论的同时,开始以“教学活动应是在教师指导下的学生自主建构知识的过程”的理念设计开发计算机辅助教学设计,促成教育理论与高中历史教学实践的初步结合。
中图分类号:G63 文献标识码:A 文章编号:1007-0745(2013)08-0172-01
摘要:在中学历史课堂教学中,多媒体信息技术集文字、图形、图象、声音、动画、影视等各种信息传输手段为一体,具有很强的真实感和表现力,可以激发学生学习兴趣,引起注意、可以更加形象直观的再现历史,极大地提高教与学的效率,使教学效果达到最佳。
关键词:历史教学 信息技术
一、多媒体在历史教学中的优势
“多媒体”一词译自英文“Multimedia”,是指这样的一个计算机系统:交互式综合处理多种媒体信息-文本、图形、图像和声音等,使多种信息建立逻辑连接,集成为一个具有交互性的系统。
(一)直观性。直观性,能突破视觉的限制,多角度地观察对象,并能够突出要点,有助于概念的理解和方法的掌握。著名教育家夸美纽斯认为:“一切知识都是从感官的知觉开始的”。历史知识的特点是一度性即一去不复返,借助多媒体直观教学,努力再现过去历史的生动情景,为学生直接观察和认识过去塑造了有价值的形象,从而帮助学生感知和理解历史知识。
(二)图文声像并茂。图文声像并茂,多角度调动学生的情绪、注意力和兴趣情境复现法是历史教学的基本方法之一。历史教学中,采用各种手段,运用各种历史资料复现情境,或者创设情境,将学生置于某种特定的历史情境中,以激发学生的学习情趣,提高教学效果。在这方面多媒体技术有明显的优势,多媒体功能齐全强大,采用某种多媒体软件把历史图片、照片、地图、文物、电影和录像等制成历史教学软件,复现或再现历史情境。
(三)大信息量、大容量性。大信息量、大容量性,节约了空间和时间,提高了教学效率。多媒体容量大,可以存放大量的信息数据;兼容性强,它可以把照片、各种图片、动画、VCD、电影和录象带等转换为计算机数据存储在计算机硬件里,“特别是Windows软件能够同时执行多项任务”。
摘 要: 随着教学实践的深入,如果在教学过程中适当介绍计算机行业相关的历史知识,不但可以激发学生的学习兴趣,增强学习效果,而且会加深学生对这门学科的理解,甚至会对学生的未来职业规划有帮助。作者讨论了进行计算机历史教育的重要性和必要性,总结了自身在授课过程中的一些经验。
关键词: 计算机行业 历史知识 计算机教学
一
无论是科学技术的发展还是人文学科的发展,都是从无到有、从简单到复杂的过程,需要一层层地积累,不断地发展演变。比如中国文字的发展,经历了从甲骨文、金文、篆文、隶书、楷书、行书等变化发展;比如数学中对数的认识,经历了从自然数、负数、无理数到复数等的过程;物理学也是这样,伟大的物理学家牛顿曾说:“我是站在巨人的肩膀上。”相比之下,计算机是一门新兴学科,发展的历史不足百年,尽管如此,这几十年来计算机行业的发展还是超过了任何的学科,现如今已经达到非常成熟的程度,并且已经同其他学科融合在一起,成为自然科学和社会科学中很重要的一部分。尽管发展的时间不长,但学科内容却很丰富,很多技术彼此都存在承前启后的关系,如果把技术与历史隔离开来,那对于计算机学科的认识就是不全面的。
二
计算机专业的方向很多,学生需要学习的内容很多。要学习这门应用型学科,学生除了具备理论知识外,还必须具备动手能力。我个人认为,让学生明白所学的东西在实际中有什么用处,对于增强教学效果是很重要的。所以我在平常的教学过程中,会注意给同学们介绍下,我们现在学的东西,在实际社会生活中究竟有什么用、怎么用。计算机的发展,不是单个学科的发展,而是整个行业的发展,包括计算机硬件、操作系统、软件工程、编译技术、网络技术,乃至现在的通信技术等。每一门学科,都是整个行业不可或缺的一部分,所以我们在介绍本课程的实际应用时,要顺带介绍下与之相关的行业背景,从而自然而然地牵涉到行业发展的问题。如果仅限于在课堂上讲述书本上的知识点,在实验室里做些简单的实验,仅仅让学生明白操作步骤,那么“有什么用,怎么用”这个概念对于学生来说并不是很有说服力的,但如果用实际的应用例子,用曾经发生过的事情来说明,效果就不一样。
我原来学习数学,然后从事计算机行业,我发现两个学科在知识结构上是有很大不同的。数学是个理论专业,很多方向没有直接应用的需要,所以,数学的发展经常是颠覆性的:当产生了新的理论,旧的理论框架就可能完全被和抛弃,然后进行重建。这样的事例在数学历史上发生过多次,不少类似的理论学科,比如物理学、化学都有这样的现象,但计算机科学则有其特殊性,因为计算机行业,不论是硬件还是软件,都与商业市场或者实际应用有着密不可分的关系,可以这么说,商业市场的应用需求是计算机行业发展的动力源泉之一。
既然有商业的因素,那么企业一旦推出市场的产品,该企业就有维护该产品的义务或者动力。硬件和软件都需要升级,但“兼容”是计算机行业的一个重要主题。所谓兼容,讲得通俗些,就是你卖出去的产品,不能因为新系统或者硬件升级了或改动了,导致原来运行正常的系统现在突然不能用了。客户出于各种原因,不一定愿意升级系统,或者花钱购买新版本的系统,如果他们坚持用旧的系统,那么企业为了维持和遵守与客户的契约,经常不得不采用新系统兼容旧系统、新硬件兼容旧硬件的方法,除非不得不彻底更新换代。所以在设计硬件和软件系统的时候,技术创新是一个方面,另一重要方面则需要考虑如何与旧系统兼容,因此很多产品设计的方案就会表现出奇怪的、甚至与正常逻辑不符的方面。这些知识如果出现在课本里面,那么学生学习起来就会觉得知识点难以理解,难以记忆。
摘 要:素质教育是通过提高学生的国民素质和劳动素质,促进学生身心发展,培养良好的个性心理品质,开发潜能的国民教育。在实施素质教育的过程中,广大高中历史课教师要转变教育思想,不仅注重学生文化科学素质的提高,还注重学生综合素质的提高。只有运用现代教育思想指导工作,才能将素质教育落到历史教学的实处。
关键词:高中历史;素质教育;思想道德修养
1 对学生要加强学习方法的指导
学生学习不好,常常不是因为不努力,而是因为不会学习。学校首要的任务就是把学习方法教给学生,教会学生学习。教师要加强对学法指导的研究,结合学科的特点和学生的特点,把教学重点放在培养学生正确的学习方法上,在学习方法上给予指导,教会学生运用概念、判断、推理、分析与综合等科学思维方法,让学生既知其然,又知其所以然。在指导学生学习上,应从以下几个方面着手:指导学生学会预习;指导学生提高听课、记笔记的能力;指导学生掌握科学的记忆方法;复习指导;教会学生在学习过程中注重信息反馈。好的学习方法能使我们在最短时间内获得更多的知识,认识到自己的不足和知识缺陷,带着问题学习和探索,比盲目地、抽象地学习更深刻、更有效。指导学生既学好文化课程,又博览群书,这样学生思想才会开阔,头脑才会灵活,从而达到触类旁通、举一反三的良好效果。同时还要注意指导学生积累经验,相互交流心得和体会,总结出适合自己的学习方法和规律,这对学生的终身学习会大有益处。
2 高中历史教师应该具备较强的创新思维能力
在全面实施素质教育的今天,要做一名合格的高中历史教师,必须能够随时了解和掌握历史专业内容发展变化的脉络,在更高层次上驾驭教科书,而不是照本宣科地使用教科书。例如,现行的高中历史教科书,自1978年以来,已经经过了4次大的修订,其原因之一就是其中存在着谬误。近十年来,史学界研究的成果丰硕,高中历史教师应该涉猎历史上重大历史现象的最新研究动态,并恰当地运用到历史教学中去。“那种把知识看成是一成不变的真理,而产生的知识迷信,书本迷信,权威迷信和以固定观念看待事物,以老经验处理新问题等都是阻碍创造力发展的因素”。同时,我们强调创新思维精神,并不是说高中历史基础知识的传授与创新思维精神的培养相比,是处于次要的地位。如果脱离了历史基础知识的传授,那么培养学生创新思维精神就成了无源之水,无本之木。从这个意义上来说,传授历史基础知识与创新精神的培养是并重的,更无主次之分,没有必要作一个“排队”。轻视历史知识的传授而专注于创新精神的培养,最终将会使创新思维意识的训练流于形式,从而出现前面所说情况。只传授历史基础知识而忽略创新精神的思维训练也违背了实施素质教育的初衷。
3 高中教学中对进行学生情感教育的有效策略
所谓情感教育,就是通过对历史教学内容的学习,将学生对历史人物、历史事件、历史环境所产生的情感,转化成学生对党、对社会、对人民的热爱,转化为对祖国、对社会的奉献,使学生产生热爱祖国、尊敬师长、团结同学、积极上进、以集体为核心的个体情感,并将这种情感寓于历史学习中。历史教学中的学生情感教育是一个长期的教学任务。
近十年来,信息技术飞速发展,知识经济初见端倪,人才竞争日益激烈,社会的进步对基础教育提出了新的要求。随着校园网络的发展和教学观念的转变,计算机网络技术开始应用于中学的课堂教学中,为深化基础教育改革,发展学生个性,培养学生自主学习能力和创造能力进行了有益的尝试。当前我国基础教育阶段的网络教学大致可分为:运用校园局域网传输教学资源,辅助教师讲课的教学形式;运用网络教室学生人手一机的环境,教师通过计算机指导学生自主学习的教学形式;运用某种专线(有线电视线等)传输录像资料或计算机课件,超时空的远程教学形式,以及将校园局域网与互联网结合使用,使用部分互联网上信息资源的教学形式。本文主要就应用学校网络教室进行高中历史教学问题,谈一些浅见。
一、应用计算机网络进行高中历史教学的基本条件
1.网络技术的发展和校园网络环境的改善。
90年代以来,中学校园计算机网络从无到有,学校的计算机软硬件环境不断改善。仅在天津市,不少中学已经建成校园局域网和网络教室,一些学校还特别注重网络的升级、扩展,使之能够兼容各种拓扑结构,具有良好的网络互联性,适应高速、多媒体传输的需要,并实现了与互联网的连接。在此基础上初步实现了:将校园网延伸到各教研组,使教师不但能够在办公室中调取本校教学资料、制作简单教学课件并通过校园网传输至教室应用于教学,而且能够在办公室中通过校园网浏览Internet上的信息,随时获取最新的教育教学资料;建立电子阅览室,教师以及学生能够在电子阅览室查阅各种图书,并能通过国际互联网查阅外部资源以Shockwave形式和Webpages形式向社会提供部分自制教学软件等目标。
2.师生应用计算机网络教学的兴趣和技能提高。
天津市进行新课程计划试验以来,高中普遍开设计算机课程。随着现代信息技术教育的迅速普及,学生应用计算机的能力大大增强,不仅具有较高的文字输入速度,而且掌握了上网、浏览、下载以及在网上信息的方法。设计编程、制作主页也不再是个别计算机爱好者的“专利”,仅在“天津热线”的耀华中学网站上的学生班级主页就已达19个。不少学生不仅对计算机和网络非常熟悉,而且将其作为课余学习、获取信息、进行交流的重要工具。在这样的条件下,多数学生愿意进行在网络上自主学习学科课程的尝试。
随着基础教育改革的深入发展,天津市各中学加大在职教师培训力度,掌握一定的现代信息技术成为许多学校对中青年教师的基本要求,如:有些中学要求青年教师必须参加计算机技术培训,任职初期必须使用自己设计制作的课件作汇报课,有的学校采用定期轮训的办法等,使青年教师达到独立设计制作计算机辅助教学课件的水平。历史学科的许多中青年骨干教师分别掌握了AnimatorPro、Photoshop、PowerPoint、FrontPage、Flash、Authorware等多种工具软件的使用技术,取得自行设计、制作课堂演示型教学课件的经验,教师驾驭信息技术的能力提高,教改意识加强。开始以现代教育理论为指导,探索运用计算机网络技术指导学生自主学习、教师因材施教的途径。
3.当代教育理论的支持。
随着第四代计算机在上世纪70年代的出现,诸如概念图、地理信息系统、数据丰富的图表、三维信息空间和虚拟现实等可视化形式已迅速渗透到社会的各个领域,古老的历史学也不例外。实际上,许多计算机科学家坚持认为在信息时代,快速增长的是信息的视觉形式而不是文字形式。当前,史学研究正深陷因用文字记录而导致的单维世界的窘境,令人窒息。历史学是否可以借助新技术摆脱困境?众多的可视化技术是否更利于思想的表述、观点的传达?越来越多的历史学家开始在工作中使用计算机,他们是否关注到了计算机可视化能力这个方面?历史学家又是否应给予可视化同等或比文字更高的地位呢?这一系列疑惑都是关注新技术和史学研究的学者不得不回答的问题。
由戴维•斯塔里(David J. Staley)教授主编的《计算机、可视化和历史学:新技术将如何改变我们对过去的理解》(Computers, Visualization, and History:How New Technology Will Transform Our Understanding of the Past)一书可以说正是回应了上述一系列问题的多方位探讨。本书论述了历史学家将计算机视觉作为学术思想交流工具的方法论与哲学含义,同时指向历史学本质和历史表征这些更大的主题。它提出以下核心观点:新的视觉显示技术不仅将彻底改革历史学的具体内容(尽管它随时都在改变),而且还会改变人们思考与表征历史事实的方式;与当年技术对自然科学产生的影响类似,现今的技术革命对史学思想的影响同样意义深远,历史学可能变得越来越像自然科学。该书共五章:
第一章(Prose and History)详细研究了文字在塑造人类对过去叙述中的作用,说明文字在历史上作为惯用的表述媒介,这一点是不言而喻的。用文字记载过去,与其说是历史学家做出的选择,还不如说是对信息设计方式的一种选择。人类发明多种方式传递思想和描述现实,如绘画、雕刻、舞蹈和乐曲等。人们对信息设计方式的选择决定其如何赋予观念以形状和形式,而历史学家几乎总是选择文字作为学术交流的媒介。选择何种媒介决定了人们如何理解过去,因为交流中使用的惯用媒介就像一块模板塑造着人们的思想。本章将书面文字叙述构成要素分解为单词和语法,它的语法是单维和连续的,这意味着书面语言是以线性序列方式来组织单词的,这也决定了人们以此方式思考和理解过去,因为记录历史的惯用媒介文字是以线性序列形式编排的。人们只有改用以二维或三维语法为特征的媒介,才能改变自己对过去的理解。
第二章(Visualization As an Alternative to Prose)提出一个历史叙事的替代媒介:可视化。可视化指在二维或三维空间组织有意义信息的任何一种形式的图形,包括地图、图解、全景画、图示、图表和时序图等,它是所有可能性图像的一个特定子集。此外,可视化本身就是信息的主要载体,而不仅仅是作为文字叙述的补充或说明。事实上,在一个信息设计良好的可视化中,文字将成为图像的补充。可视化不仅仅指任意一种图像,而是一种可以组织和呈现有意义信息的特殊类型图像,是一种“认知艺术”形式。同样,如果将可视化构成要素分解为符号和语法,那它的语法是非线性的;符号可以被组织编排在非线性空间中,这使得可视化能够同时传达其中文字所有的或部分的线性关系,人们可以利用可视化的这种语法性质,将其作为传递有意义信息的主要媒介。
第三章(Visual Secondary Sources)力图扭转文字叙述和视觉叙述的基本关系。因为相对于在记录、保持和传承人类文明中一直处于统治地位的文字叙述而言,传统的历史学家更相信视觉叙述处于从属地位或视其为“不严肃”历史记录形式,他们并没有注意到可视化作为学术交流工具的实效属性。本章建议将设计良好的视觉显示方式作为间接史料的类型之一,历史学家在重构历史过程对于实地经验的提取和压缩整理才是史料的直接来源。只有充分理解了间接史料的形式属性,人们才能清晰地认识到可视化形式作为间接史料的真正价值。可视化作为间接史料形式,包括历史重构、电影、历史再现、图解和地图等。
第四章(Virtual Reality)研究了一种计算机辅助的视觉叙述形式。虚拟现实指的是参与者沉浸于一组逼真的图形显示中并能与其中经过数字化渲染的对象进行交互。如同历史再现,虚拟现实可以穿过历史长廊为参与者提供与历史人物交流的空间。为了创造还原尽可能真实的历史场景,这就需要历史学家深入研究和熟悉某段历史的文化、习俗、自然环境和人物等内容,本章也列举了一些最早使用虚拟现实技术表征历史的实例。但本书作者同时警告说,虚拟现实毕竟只是依据大量史料的描述用数字技术仿真模拟了过去的某些历史片段,只是建造的人工制品罢了,它与真实的历史情景还是不能等同的,也不能真正使过去的历史复活,这是所有参与者必须清楚的一点。
第五章(History Takes Shape)调查了可视化间接史料作为视觉符号编排进抽象的形状,而不是作为线性序列的单词。很早以前人类就开始书写,他们通过创作视觉形状来表示自己的想法。人们无论何时看见这些图解、图表,或其它视觉图式,都可以理解这项古老技能的各个方面,即使回溯到很早以前人类制作的首尊维纳斯雕像或用于代表记忆、地位或权利这些抽象概念的服饰。历史学家或许应该尝试使用计算机去挖掘这些古老技能并将过去当作一个抽象的形状来思考。他们应该如何在虚拟现实中展现抽象数据和概念也是本章探讨的内容,这为人们探究数据空间和理解抽象数据提供了一条很好的途径。
总体看来,本书共有三个方面的显著性特征:
据说一百多年前,数学、物理、化学课给人的感觉有点冷冰冰,甚至让人昏昏欲睡。原因是教师只知道从头到尾向学生灌输干巴巴的定义、定理,课堂上全无生气。于是,西方一些高校的理科教授开始尝试在课堂上聊一聊这门学科的历史。没想到,竟一下子激起了学生的兴趣,课堂开始变得津津有味起来,这就是科学史教育的发端。慢慢的,在课堂上聊历史已经不再是为了取悦学生,而有了更为重要的意义。但直到今天,在信息技术课上似乎还不太容易听到这门学科的历史。是因为信息技术学科太年轻,历史匮乏吗?答案当然是否定的,下面咱们就看看在课堂上聊历史的好处。
最早在课堂上聊学科的历史当然是想让课堂变得有趣起来,在那些教授的嘴里,大科学家们的发明变得颇具喜剧色彩――阿基米德在洗澡时发现了浮力原理,牛顿被树上掉下的苹果砸中而发现了万有引力定律……同样,牛顿、伽利略、爱因斯坦们的人生故事也让科学巨匠变得更有人情味、更真实。
在信息技术领域同样不乏这样的人物,如因对博弈论做出开创性贡献从而影响到人工智能发展的怪才约翰・纳什,他极富传奇色彩的一生甚至还被拍成了电影《美丽心灵》,在2002年一举获得了4项奥斯卡奖。从21岁时提出奠定其博弈论大师地位的“纳什均衡”理论,到30岁时突然精神失常,再到66岁时奇迹般的从疯癫中清醒过来,获得诺贝尔经济学奖。约翰・纳什如过山车般的人生就如同剧本一般,并有着颇为喜剧的结局。
在课堂上聊历史当然不仅仅是为了吸引学生,因为,历史、人物还具有励志作用。爱迪生历经6000多次实验后,终于点亮了第一盏电灯;富兰克林冒着生命危险坚持进行雷电实验,最终发明了避雷针……这些“励志故事”无不激励着孩子们对科学的向往。
在计算机发展史上,也有这么一位“励志大师”――1978年图灵奖得主罗伯特・弗洛伊德。提到计算机科学家这个群体,绝大多数人都是受过长时间专门教育的科学精英,弗洛伊德的成长故事绝对另类,是一位完全自学成才的计算机科学家。本是学文科出身的他误打误撞当上了一名计算机操作员,给IBM的计算机房值夜班却勾起了对计算机的兴趣,于是,凭借刻苦自学,弗洛伊德终于成为计算机的大高手:26岁开发出世界上最早的ALGOL 60编译器;31岁发明了验证程序正确性的“归纳断言法”,34岁被聘为斯坦福大学教授……
除了趣味性和激励性,学科历史最大的价值在于它有助于学生理解学科的本质。因为,让学生知晓整个学科发展的历史脉络比让他们记住某些固定的结论更能接近学科的本质,就像爱因斯坦和玻尔的一系列尖锐论战能让我们更深刻地理解量子力学的本质一样。
在现代计算机诞生的过程中就曾有过一场“工程师派”和“逻辑学家派”的激烈争论。那是在ENIAC接近完成时,大家开始讨论它的后续机器EDVAC的设计方案。由谁来主导EDVAC的设计就成了一次“论功行赏”的大好时机,“工程师派”的领导者――在ENIAC开发中立下大功的埃克特认为新机器应该由他来主持设计,因为让15000根热真空管共同完成一项工作,这可不是一般人能实现的;但EDVAC的领导者们却并不这样看,在他们看来,不管ENIAC有多少工程技术上的突破,它仍然得服从计算机器的逻辑思想,那才是一台机器运行的幕后法则。因此,他们坚定地在EDVAC设计报告上写下了逻辑学家派的领导者――冯・诺依曼的名字,这才有我们今天学习到的“冯・诺依曼结构”。事实证明,半个多世纪以来,计算机的基本结构依然是当年冯・诺依曼奠定的。这段历史无疑能让学生理解计算机背后的科学原理才是计算机的基础。
学科历史是学科教育的一笔财富,它能让课堂更有趣味、更能激励人心、更能碰触到学科的本质,在信息技术课堂上聊聊历史,何乐而不为呢?