机械导论论文范文10篇

机械导论论文范文篇1

南京林业大学机械类招生从2016年开始实施，包括机械设计制造及其自动化专业、机械电子工程专业、过程装备与控制工程专业。在2016版的人才培养方案和课程大纲制定时明确要求机械工程导论课程既要满足教育和教学的需求，又要适应机械大类招生和人才培养要求。（一）高等教育人才培养的需要。高等教育是为社会培养各类高级专门技术和管理人才，机械类专业是高等教育工科门类重要的分支，对新生而言，大学课程，特别是机械类专业课程的学习目标、教学方法等方面与高中学习有很大差别，能否适应这种变化，不仅关系到大学阶段的学习成绩，还与后续的职业发展息息相关。因此，开设机械工程导论课程非常重要。（二）适应机械工程领域发展的需要。机械类专业的毕业生要求具有工程实践能力和创新意识，人文素养和职业素养，团队合作能力和国际视野，能在机械工程及相关领域有效运用专业知识和工程技术原理解决机械工程领域复杂工程问题的能力，能够适应社会发展趋势，以实现终身学习和可持续发展的目标，机械工程导论课程作为早期的专业知识教育课程，其课程内容的内涵建设尤为必要。信息化、智能化、自动化、绿色安全是当前我国机械行业发展的主要趋势也是国家经济发展的重要战略，这些变革使得机械类专业的内涵越来越丰富，面向现代机械发展趋势，改革机械工程导论课程内容的广度和深度，更好地帮助新生了解机械工程专业的背景、专业知识链的构成，国内外机械行业的最新发展概况和趋势。（三）引导专业分流的需要。大类招生的关键环节之一就是学生的专业选择问题，学生在报志愿选择专业的过程中存在着专业理解不足，认识水平参差不齐的问题。开设专业导论课程可解决学生对专业的困惑问题，使学生建立起对本专业比较全面的、概括的初步的认识，从而有助于学生更加理性地选择专业，对专业分流起到导航作用。针对本校机械类3个专业的特点，开设一门可融合原有3个独立专业导论课程的新的“机械工程专业导论”课程非常必要，这也将是该课程改革的重点和难点。（四）课程教学与评价的需要。机械工程导论课作为一门重要专业基础课程，要满足专业教学基本要求，其主要目标是帮助学生了解专业的培养目标、学科概况、课程设置、就业前景和领域等，培养专业兴趣，使学生对所学专业及从事的工作岗位有比较清晰的认识，为提高本课程的教学效果，培养学生工程伦理意识，根据课程特点，以工程教育认证为标准，以现代工程教育理念为指导，应该科学地从教学内容、教学组织、考核方式等方面设计机械工程导论课程。

二、“机械工程专业导论”课程改革的具体举措

（一）专业导论课程的目标定位。机械工程学是人类科学技术发展史上历史最为悠久的学科之一，也是对人类社会进步具有巨大贡献的工程领域之一。三百多年的发展可以说是一部灿烂辉煌的工业文明史，在世界进入知识经济时代的今天，制造业的发展和变化是令人炫目的，设计手段、制造理论、工艺方法不断推陈出新，微电子技术、控制技术、信息与计算机技术、传感技术、生物技术与机械学科的交叉、渗透、融合，逐步形成了制造科学与技术的许多新理论、新观点、新方法、新成果[3]。机械工程学涉及的专业方向很多，如机械设计、机械制造、机械电子、过程装备等等，对于刚入校的新生而言，专业选择存在专业不了解、盲目跟风的问题。在了解和选择专业的过程中，高校应该进行相应的课程安排和咨询指导，为学生提供有价值的、专业性强的信息，便于学生找到与自己个性特点相匹配的专业。机械工程专业导论课程作为一门“专业启蒙教育”课程，不仅描绘了机械工程的发展历史，也展示了当今制造业的设计手段、加工方法、服务领域、机械制造业的未来发展方向[4-5]。通过学习，学生能够对制造业有一种豁然开朗、回味无穷的感觉，通过了解不同专业的发展方向、培养目标、教学内容和就业领域，能从设计、制造、机电、控制等几个方面综合考虑，选择适于个人发展的专业方向。因此，机械工程专业导论课程的定位是为机械类招生的生源对象提供全面而清晰的本校机械类专业认知平台，对专业分流起到导航作用，同时为以后专业课程学习起到先行先导功能和宏观统领作用。（二）专业导论课程的内容设置。机械工程导论课程的教学内容需要针对入校新生对机械类各专业最关切的问题，如：针对机械类的几个专业是干什么的、专业需要学什么、毕业后自己能做什么等问题[6-7]，引导学生明确学习目标，让学生了解专业、热爱专业，激发学生的学习热情，提高学生对专业的认同感，为学生答疑解惑。本校机械工程导论课程设置为16个学时（1个学分），主要包括机械与机械工程、机械类各专业内涵、人才培养课程体系、学习规划及方法4个篇章。1.第一篇机械与机械工程从介绍机械、机器、机械工程的基本概念入手，通过18世纪工业革命到工业4.0、中国制造2025机械工程发展历程、机械工程在各领域的成就、机械工程的社会重要性的教学，让学生对本专业有一个感性的认识，加强、坚定学生的专业信念。2.第二篇机械类各专业内涵以学科门类、机械类别为索引，并结合本校机械类专业特点，特别强调机械设计、机械制造、机械电子及过程控制在机械工程中的重要性及先进性，介绍机械设计方法引导学生对机械语言———图纸的认识，了解设计是机械产品的灵魂，而力学和运动分析是设计的关键；介绍先进制造技术引导学生了解机床加工、特种加工、工艺规程等最新制造技术，明白中国从制造大国到制造强国的发展意义；介绍机器人、数控技术等控制技术对机械产品的重要作用，人工智能化及信息化是机械工程将来的重要方向；介绍过程装备及其系统的状态和工况进行监测，控制方法，让学生认识到生产过程的有序稳定是提高过程装备的可靠度和功能可利用度的关键。通过对机械类中不同专业的内涵、特点、毕业生可从事的工作岗位、发展目标与前景等方面的教学，让学生了解专业门类，了解自己对不同专业门类的兴趣，为后期专业分流奠定基础。3.第三篇人才培养课程体系课程体系由一个专业所设置的课程相互间的分工与配合构成，高等学校课程体系主要反映在基础课与专业课、理论课与实践课、必修课与选修课之间的比例关系上。考虑机械类招生和培养模式，涉及3个专业的课题体系具有异同性的特点，（1）4年总学分为175左右，前1.5年的课程是完全一样，后2.5年的课程根据专业需求可设置不同的课程，满足大类招生和专业分流的需求；（2）为了满足机械大类人才培养需求，各专业均设置有大类通识课程、专业基础选修课（大类公共部分）、实践教学（大类公共部分）；（3）为了培养学生创新创业的能力，各专业均增设了创新拓展模块。对课程体系的介绍能帮助新生了解本专业的人才培养模式知识结构，了解课程模块的比例与学分分布，了解理论课程及实践教学环节的设置及各专业课程内在的逻辑关系，了解毕业生应具备的知识、能力和素质的要求，有助于制定学习规划。4、第四篇学习规划及方法对大学生而言，大学课内成绩是基本，大学提倡自主性学习，课堂学习、网络线上学习、交流讨论、聆听学术报告等等都是非常好的学习方式。此外大学期间还要注重能力培养，包括：（1）奖学金：国家奖学金，国家励志奖学金，社会奖学金，学校奖学金；（2）荣誉：江苏省三好学生、江苏省优秀学生干部等等；（3）学科竞赛：数学、英语、力学、机械设计、机器人等；（4）大创项目：大学生实践创新训练计划项目等；（5）科研成果：本科生授权专利、、软件著作等；（6）毕业论文：江苏省普通高等学校本科优秀毕业设计。了解这些目标和方法，有助于新生更快适应大学学习生活，有序地、循序渐进地完成大学学业和既定目标。（三）专业导论课程的教学模式。专业导论课内容主要是以课堂介绍为主，以学生了解或比较熟悉为深度，具有难度不大但信息量大的特点。针对该课程的特点，以上述四大篇章为索引，结合专题讲座、视频演示、小组讨论等形式开展教学。譬如，在课堂教学中邀请教授对所研究领域的知识学科发展概况、学科发展前沿问题等进行专题讲座，并在此基础上进行讨论，从而帮助学生从不同角度来了解专业内容；借助国际知名企业产品制造视频、工业机器人作业视频等等，让学生更直观地了解先进制造技术和机电一体化技术，提升专业认知度。在实际的授课过程中，教学团队由各专业负责人组成，将专业特点与本校科研方向集合，将理论研究和工程实践案例相结合，将专业发展和人才培养目标结合，反映工程职业能力和标准，紧靠机械工程发展和专业的前沿。（四）专业导论课程的考核评价。课程考核的内容与形式对学生的学习有很强的促进和导向作用。基于目前专业导论课的考核没有统一的规范要求的实际，建立适应专业导论课特点的考核制度，对检查教学效果、提高教学质量非常重要。专业导论课课时较少，课程主要是引导大一新生对本专业相关内容有所认知，进行专业启蒙教育的课程特点，机械工程导论课的课程考核采取小论文的形式进行。论文包括五个主题内容：（1）入学前对机械工程的认识；（2）目前对大学课程学习的认识；（3）谈谈专业导论课后对机械工程的了解；（4）谈谈对机械类专业即“机械设计、机械制造、机械电子、过程装备”等专业方向的了解；（5）制定大学四年的专业学习规划。论文要求字数不少于3000字，层次清楚、主题突出、观点明确，其中对专业的了解要有自己的观点；论文格式规范、语言流畅、文字表达能力强。论文的评定标准主要体现在：（1）论文内容充实程度，占20分；（2）专业学习体会的深刻程度，占50分；（3）文字表达的逻辑性及流畅程度，占20分；（4）书写的规范程度，占10分。根据论文的评定标准，机械工程导论的成绩分为优、良、中、及格、不及格5个级别。优秀（90分-100分）：针对机械专业论述很详尽。文理通顺、收集数据正确、资料新颖、内容翔实。论述清楚，有自己的独到见解或心得，满足撰写论文要求。良好（80分-89分）：针对机械专业论述详尽。文理通顺、收集数据正确、资料翔实。论述清楚，有自己的见解或心得。满足撰写论文要求。中等（70分-79分）：针对机械专业论述内容较充实。文理较通顺、收集数据正确、资料较充分。论述较清楚，无原则性错误。满足撰写论文要求。及格（60分-69分）：针对机械专业论述内容单薄。文理基本通顺、收集数据正确，论述较清楚，无原则性错误。基本满足撰写论文要求。不及格（＜60分）：针对机械专业论述内容过于简单。内容混乱，语病多，没有体会。专业导论课程的考核注重对学生整个学习过程的考核，使学生学习的自觉性和主动性得以培养、形成及提高，从而增强了教学效果，提高了教学质量。

三、结束语

目前，各高校对专业导论课的认识和教学研究尚未达成广泛的共识，专业导论课程的开设尚处于探索阶段，本校就机械工程导论课程的定位、教学内容、教学方法及考核方式等方面进行了深入探讨及实践，对于高等学校提高人才培养质量具有重要的现实意义。实践证明，机械专业导论课的设置，对引导机械大一新生了解专业，明确专业学习目标，培养专业学习兴趣，调动学生自主学习积极性等方面都起到了较为明显的积极促进作用。

参考文献：

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[6]张文生，唐庆菊.浅谈机械专业导论课的重要性[J].教育教学论坛，2012（33）：135-137.

机械导论论文范文篇2

《生物技术导论》是贵州大学为全校本科生开设的一门公共选修课，课程设置为纯理论教学32学时，包含现代生物技术的概念、研究的方法与应用的实例，内容主要包含基因工程、发酵工程、酶工程与生物技术在农业、食品和环境等这些方面的广泛应用。通过对这门课的深入学习，学生们能大概知道生物技术的原理、应用以及未来发展的趋势，也扩展了学生们的视野，培养了学生探究未来的欲望，为学生的自主学习打下了良好的基础。

二、《生物技术导论》教学过程存在的问题

首先，这本课程的教学对象比较多元化，学生们来自各种各样的专业，涉及安全工程、材料科学与工程、材料成型及控制工程、采矿工程、建筑学、工业设计、电子信息工程、生物工程、环境科学、机械制造及其自动化、土木工程等，也来自不同的年级，包括大学二年级到四年级的学生，他们背景知识参差不齐，有的甚至从未接触过生物技术，无法理解很多专业名词和专业技术。同时，本课程教授的主要内容都是生物技术专业课程的概括的内容，每章的内容都可单独设一门具体的课程，如何选择合适的教学内容、教学方法的选择和提升学生的学习兴趣等都是教师需要面对的挑战。其次，这门课程的内容差不多包含了整个生物技术行业的全部领域，但是教师也不是全能的，不可能掌握所有的知识点。教师个人会面临很大的压力，不可能每一节课都让学生们感到很满意，讲解的大部分时间可能是不那么精彩，学生可能会感到失望。最后，这门课没有设置实践教学的相关内容。生物技术是一门综合性与实践性都非常强的科目，有的内容如果只是通过教师课堂上说教讲解，学生们很有可能感到内容不够生动，不容易消化，不利于培养学生们解决问题的综合能力，不利于培育学生的实践能力与探究科学的能力，不利于提高学生的总体实力和竞争力。

三、“生物技术导论”课程教学改革的措施

（一）深度优化课程体系。生物技术导论是一门综合性公共选修课程，内容丰富，理论复杂抽象，涉及面广，并与实际密切联系，研究方法发展迅速。由于公选课的学生们来自不同的年级和学院，有理工科的，他们对生物知识有一些了解；而那些文史专业的学生，对相关内容就是一无所知了。所以，为提升学生们的学习兴趣，确保课堂教学效率的不断提升，既选用那些比较经典和通俗易懂的生物探索丛书，比如《生命的奥秘》等当做参考书目，也为那些有相关基础的学生提供比如《生物工程》和《现代生物技术》等相关专业教材，让不同基础的学生都能够找到那些比较适合自己的课本来学习[2]。课程既要体现基础性和前沿性，还必须注意内容的深度和广度，尽量考虑到每位不同需求的学生。（二）创新课程组织形式。由于课程所涉及的内容比较多，对教师的要求比较高，所以可以考虑打破一个人承担这门课程的传统教学模式，可以考虑采用一个教师来负责，多个教师一起来完成的模块式教学来进行课程的组织。学校要努力组建一个比较强大的团队，对不同专业背景的教师安排他们比较擅长的内容进行教学，才能发挥出他们的巨大优势，提升教学的质量。（三）整合这些多元的教学方法。生物技术导论是一门集宏观、微观于一体的课程，可结合多媒体网络辅助教学、启发式教学以及互动式教学等多种方法，提升学生的参与积极性，让课堂活动变得丰富多彩，学生愿意听愿意学；提升学生的学习效率，让学生们了解到本专业最前沿的知识资讯，让他们获得成就感；还可引入“PBL”教学模式，开展以问题为基础、以学生为主体、以教师为导向的启发式教学模式[3]。同时可以借助网络如QQ、微信等这些交流平台来进行各种课下的沟通交流，通过这些有效的互动让学生对问题的答案产生了刨根问底的冲动，提高了学生的学习热情和思考、分析能力，真正发挥出学习的潜能。（四）增设实践教学环节。生物技术是一门综合性和实践性都很强的学科，应当开设一些必要的实验教学相关课程，让学生们有充足的实验训练机会以期巩固理论教学所学的书本知识，如因为课程教学的时间有限而不能充分满足开设的话，可考虑在理论教学的时候通过播放生物技术实验内容的视频来得以实现，让学生们对生物技术有个比较直观的了解，加深学生们对于理论知识的认识。也可适时组织学生们去相关高新生物技术产业开发基地或者生物技术实验室去实习参观等，从中可以充分了解生物技术在不同领域当中的应用，加深学生们对理论知识的理解程度。（五）创新课程考评方式。从综合能力和注重过程这两方面设计科学的考核方式，对学生们的学习效果进行多途径和多方位的客观评价。考评的方式分两个部分：平时成绩占到30%，考查学生课堂的出勤率、作业题完成情况、小论文完成情况，以及课堂提问的积极性等诸多方面；期末考试成绩占到70%，但是期末考试又不同于传统的笔试方式，是让学生们结合自己所学的专业，选取一个他本人最有兴趣的生物技术，通过查阅文献总结材料，撰写2000字左右的论文，并做成PPT，在课堂上讲述，加深了他们对所学知识的掌握与应用程度。

参考文献：

[1]吕虎,华萍.现代生物技术导论[M].北京:科学出版社,2011.

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机械导论论文范文篇3

一、科学史是人类文明史的一个部分

李约瑟在SCC第一章序言中指出：“现在，已经有越来越多的人认识到，科学史是人类文明史中一个头等重要的组成部分。”（〔2〕，p．1）科学史的发展既影响文明史的进程，也受文明史的制约。因此它的研究不能孤立地进行，而必须具备统观人类文明的广阔视野。这可以说是李约瑟研究科学史的指导思想。

按照英美文化学及科学史的传统，“文化”与“文明”在其广义上可以混用，而科学技术作为一个组成部分则包含在其中。在文化学方面，泰勒（EdwardBurnettTylor,1832-1917）对“文化”概念作了基础性的开拓。他指出：“文化或文明，就其广泛的民族学意义来说，乃是包括知识、信仰、艺术、道德、法律、习俗和任何人作为一名社会成员而获得能力和习惯在内的复杂的整体。”（〔3〕，p．99）显然，科学作为知识被排到了第一位。这个经典定义在西方具有深远的影响。继泰勒之后，弗雷泽（J.Frazer1854-1941）进一步从进化的角度提出了“巫术——宗教——科学”的发展模式，在西方科学史中引起广泛地共鸣。比如，李约瑟关于中国古代科学技术主要起源于道教的观点，便与弗雷泽的影响有关。（参见〔4〕，p．304）继弗雷泽之后，马林诺斯基（BronislawKasparMalinowski,1884-1942）进一步完成了文化学从古典研究到现代研究的转折，他从泰勒的广义文化着眼，打开了跨学科研究文化动态发展的大门，揭示了文化功能的整体性。精通自然科学与人文科学的马林诺斯基对于开拓科学史家的视野起了积极的作用。

在科学史方面，萨顿（GeorgeSarton,1884-1956）的五卷本《科学史导论》给李约瑟留下了深刻的印象。李约瑟指出，“它是一部卓越的巨著”，并且“将永远是指引这方面研究的宝库，同时也是提供资料的百科全书。”（〔2〕，p．42）《科学史导论》在内容上包括三大系列：一，总概述（以年代为序）二，不同文明概述（犹太、穆斯林、印度、中国等）三，各门科学发展概述（数、理、化、生等）。显然，这是一个既有“总”又有“分”；既有“块”又有“条”的庞大体系结构。萨顿自称：“我这部《科学史导论》可以毫不夸张地说是人类文明的首次概观”。“我努力勾划出一幅文明图，它尽可能地全面和精确，却又足够简单；尽量避免不必要的细节，尽量浓缩，而又不有损于全面的看法。”（〔5〕，p．159）在这个设计的背后包含着他的科学史观：“简言之，按照我的理解，科学史的目的是，考虑到精神的全部文化和文明进步所产生的全部影响，说明科学事实和科学思想的发生和发展。从最高的意义上说，它实际上是人类文明的历史。”（〔6〕，p．29）

李约瑟高度评价萨顿的《科学史导论》还因为：“在一切关于科学史的著作中，它是最先详细地谈到许多中国科学家和他们的成就的。……当然，该书采用的百科全书式的方法无法对世界的这一部分的科学发展给出一个连续的史实。”（〔2〕，p．42）萨顿不能做到的事李约瑟做到了。SCC正是一部专门系统介绍中国古代科学文化的百科全书。在内容上它包括四大部分：第一部分，导论。它介绍了中国的地理、历史、语言以及科学文化传播、交流的概况。第二部分，科学思想史。它从哲学的角度概述了各家传统对科学发展所起到的作用。第三部分，各门科学史。它按数、理、化、生的顺序依次介绍了科学和技术的发展及成就。第四部分，结论。它集中探讨了中国科学技术发展的社会、文化背景。可以看出，前三个部分与萨顿的“三大系列”具有某种对应关系。仿佛李约瑟的SCC是萨顿《科学史导论》的一种缩影。第四部分则表明了，李约瑟在把科学史当作文明史来研究这一点上比萨顿有过之而无不及。这种写法在某些专业科学史家看来或许太过于广泛。然而李约瑟却不这么看，他认为：“在这部交响乐中并没有一个多余的音符。”（〔4〕，p．1）这正好表明了其科学史观的人文主义特点。

关于SCC基本设想，李约瑟指出：“它的对象是一切有一定文化程度的人们。不管他们是不是科学家，只要从全人类文明史的角度对科学史、科学思想史、技术发展史，特别是对欧亚两洲的发展的对比情况感兴趣就行了。因而本书的意图是使内容广泛到不遗漏重大史实的程度。可又并不是象学术杂志上的论文那样详尽无遗，对最细微的情节都详加考证……。”（〔2〕，p．6）这些话就象从萨顿口中说出的一样！这种广而不泛、精而不繁的风格正好能够达到他们把科学史当作文明史来加以阐明的目的。

李约瑟是成功的。SCC的出版在世界上引起了巨大的反响。（参见〔7〕，p．23～p．24）比如，英国评论家皮肯（LanrencePicken）把它誉为：“由一个人所独立进行的历史综合与沟通各国文化的最伟大的前所未有的举动。”法国科学史家华德（P.Huard）认为：“李约瑟把科学和技术戏剧性地溶化在汉学中……这部书可以说是划时代之作。”德国科学史家卡罗（OttoKarow）指出：“李约瑟在西方科学领域内开创了一个新的至今不为人所知的领域——中国文化史，为此他应得到我们的感谢。”美国著名汉学家富录特（L.CGoodrich）感叹道：“李约瑟的阅历及其思想之透彻，使人对他的研究及其结论产生最大的敬意。正是这样一部书在改变着所有以后的中国思想史和整个世界范围内的思想史。”从上述评论可见，SCC的确不是一部通常含义的“中国科学技术史”，而是一部中国古代科学文化的壮丽史诗！

二、科学史具有沟通文理的两栖特性

李约瑟认为，科学史不仅是文明史的组成部分，也是沟通科学与人文、社会的重要桥梁。因此，科学史的作者必须具备多方面的良好素养。在这一点上李约瑟本人是非常杰出的：他在剑桥大学先后得到哲学与科学两个博士学位；他在英国先后荣获皇家科学院和文学院两个院士的称号……正如鲁桂珍博士所指出的：“他的特点之一就是‘多面性’，就在于他从不肯从他生活中摈除多种形式的人类经验的任何一个方面。”（〔8〕，p．1）这种难得的“多面性”是其科学史观的心理基础。因此，我们可以从个性发生与发展的角度来考察其科学史观的形成。

斯诺（CharlesPercySnow,1905-1980）在其《两种文化》中指出：“整个西方社会的智力生活已日益分裂为两个极端的集团。……一极是文学知识分子，另一极是科学家，……二者之间存在着互不理解的鸿沟。……他们对待问题的态度全然不同，甚至在感情方面也难以找到很多共同的基础。”（〔9〕，p．3～p．4）此说虽然过于极端，但也反映了部分的现实。李约瑟的家庭正好是这样一个缩影。他的父亲专长医学，曾在苏格兰的阿伯丁大学任教，后成为一名专职医生。他的母亲善长音乐，特别是作曲，有不少作品在社会上流传，其中有一首（《我的黑玫瑰》）差点被选为爱尔兰的国歌。父母性格不同，缺乏共识，管教孩子也没有默契。比如，父亲要李约瑟早认字，母亲为此大发雷霆……类似这样的当面争吵可以说是家常便饭。可见李约瑟从一开始就生活在“两种文化”的冲突之中。

鲁桂珍博士在《李约瑟的前半生》一文中精辟地分析到：“父母性格的分歧到底对李约瑟产生了什么影响呢？一个敏感的少年的心灵，在力求达到它自己的平衡过程中，可能无意识地从这边吸收一些因素，又从另一边吸收另一些因素，实际上也正是如此。……可以想象，这孩子企图连结这两块陆地的努力，使他的心灵形成了永远是在搭桥的状态之中，永远谋求调和，谋求使分裂的东西结合起来。”（〔8〕，p．13）确实，李约瑟的一生可用两个字来概括，那就是“搭桥”。

回顾自己的成长过程，李约瑟写到：“我自小就继承了一种颇为灵感性的禀赋，即理论与浪漫性的结合。”（参见〔10〕，p．21）开始“我深为父亲的治学精神所感动，所以有意识地模仿父亲。但是后来我又觉得从母亲那里也受益匪浅。”（参见〔1〕，p．563）在父亲的影响下李约瑟考进了剑桥大学，并有幸成为世界著名科学家霍普金斯（FrederickGowlandHopkins,1861-1947）的学生。在霍普金斯的诱导下，李约瑟改变了原来打算要走的医学道路，转而研究生物化学并取得了成果。在母亲的熏陶下李约瑟多才多艺：背诗、唱歌、跳舞、拉琴……可别以为这只是工作之余的雅兴，其中所包含的审美价值观反过来也影响他的科研风格。即他不满足于象父亲那样在狭窄的领域中埋头钻研，而更喜欢以广阔的视野去思考问题。三卷本的《化学胚胎学》和大部头的《生物化学与形态发生》明显带有广泛综合的特点。实际上这也是一种“搭桥”：前者把化学与胚胎学连结起来开创了新的学科；后者把微观的生化过程与宏观的形态发生连结起来更是生物学中的一大创举。

以广阔的视野看问题，使得李约瑟的科学研究总伴随着哲学的思考。从1925年到1942年，李约瑟编著并出版的哲学著作有：《科学、宗教与现实》、《人，一部机器》、《唯物主义与宗教》、《秩序与生命》。同期撰写并发表的哲学论文有：“生物化学的哲学基础”、“机械论生物学与宗教意识”、“生物学中的有机论”、“生物学哲学的最新发展”、“哲学与胚胎学”、“物质、形态、进化与我们”。从以上论著可见，李约瑟的哲学思想有一个从倾向机械论到倾向有机论的转变。李约瑟在生物与化学之间搭桥，开始受到机械论的驱动，但后来却被有机论所征服。这一转变为他日后“皈依”中国文化奠定了重要的思想基础。

以广阔的视野看问题，在科学与哲学的结合点上，李约瑟步入了一个新的领域——科学史。在这方面对他帮助最大的是著名科学史家辛格（CharlesSinger1876-1960）。辛格是牛津大学医学、科学和文学三个博士学位的获得者，精通医学史、解剖学史、生物学史和科学通史。他的夫人也是一位科学史家。李约瑟有幸通过剑桥大学的化学史家帕廷顿（JamesRiddickPartinton,1886-1965）的介绍认识了辛格夫妇，以后便成为辛格家的常客。在那里李约瑟读到了大量的科学史著作，包括丹皮尔（WilliamCecilDampier,1867-1952）的《科学史——及其与哲学和宗教的关系》和萨顿的《科学史导论》。在那里李约瑟还同辛格夫妇讨论了许多的问题，他们保持着终生的联系和友谊。

在辛格的帮助下李约瑟开始在科学史方面初露锋芒：从1925年到1942年，先后出版了《插图本生理学与生物化学史》、《胚胎学史》、《近代科学的背景》等专著；先后发表了“生物化学的最新发展”、“从胚胎学史看科学发展的限制因素”、“十七世纪英国的科学技术与社会”等论文。为其日后写作SCC打下了良好的基础。从以上论著可见，李约瑟科学史的兴趣有所改变：即从“专史”到“通史”；从“内史”到“外史”；从“科学与哲学、宗教”到“科学与社会”。其中关键性的影响来自1931年在伦敦召开的第二届国际科学史大会。李约瑟协助辛格（主席）筹备并参加了这次大会。会上苏联代表的发言给人以耳目一新的感觉，特别是著名物理学家、莫斯科物理研究所所长赫森（BovisHessen）的报告《牛顿‘原理’的社会经济根源》给李约瑟留下了深刻的印象，进一步开阔了他科学史研究的视野。1937年鲁桂珍等中国留学生的到来，以其毫不逊色的才华使李约瑟为之震动，由此产生了了解中国文化、比较东西方科学发展的念头。1942—1946年的援华之行，使李约瑟有机会与许多中国科学家、社会科学家深入地接触，从而加速了他科学史观的形成，甚至改变了他后半生的道路。

三、科学史东西方比较的三个问题

在李约瑟看来，科学史不仅是连结科学与人文的桥梁，而且也应当成为沟通东西方文化的桥梁。SCC正是这样一座雄伟的桥梁。它充满着东西方比较的色彩，通过比较令人信服地说明了“近代科学实际上包含了旧世界所有民族的成就，”，“不同文明的古老的科学细流正象江河一样奔向现代科学的大海。”（〔7〕，p．195）具体来说，李约瑟的功绩在于提出并初步回答了以下三个问题：第一，古代中国人对科学技术的发展到底有多少贡献？第二，近代科学为什么没有在中国产生？第三，现代科学革命中的“有机自然观”是否根植于中国？整部SCC正是围绕着这三个问题而层层展开的。

回答第一个问题是李约瑟写作SCC的主要动机，在“本书的计划”中李约瑟强调说：“我们试图回答这样一个问题：在历史上各个世纪中，中国人对纯科学和应用科学究竟作出了什么贡献。”（〔2〕，p．41）提出这个问题基于这样的现实：一方面以往西方人写的科学史，受“欧洲中心论”的影响而很少提及东方人的贡献；另一方面中国人受儒家正统的影响，看重社会伦理，轻视自然科学，因此，不但没有写自己的科学史，而且在正史中也很少记载科学发现的事实。值得一提的是，萨顿虽然承认“光明从东方来。”（〔6〕，p．116）但其所指的却并非远东。而冯友兰对中国的了解虽然透彻，可还是断言“中国没有科学”。（参见〔7〕，p．266）李约瑟竟然不受其影响，也可算是一个奇迹。

李约瑟的最大功绩在于，从大量被儒家学者视为“异端”或“杂著”的文献中；甚至于从人们完全意想不到的地方（比如民谣、诗歌、绘画、雕像等）发现并收集了大量有价值的资料。它们足以表明中国人在许多方面都“走在那些创造出著名的‘希腊奇迹’的传奇式人物的前面……并在公元三世纪到十二世纪之间保持了一个西方所望尘莫及的科学知识水平。”（〔2〕，p．1）英国记者坦普尔（RobertTemple）利用李约瑟收集到的资料，并在其指导下写成通俗读物《中国——发现与发明的摇蓝》。其中列举出中国古代科技的“100个世界第一”，让世人能在SCC尚未完成时便得以先睹为快地领略其中的点点滴滴。其实“100”只不过是一个有份量而引人注目的数字，作者的结论是：“在现代世界赖以存在的重大发明创造中有一半来自中国。”（参见〔1〕，p．503）这一点连中国人本身也感到惊讶。

第二个问题的提出以第一个问题的解答为逻辑前提。即“为什么直到中世纪中国还比欧洲先进，后来却会让欧洲人执了先鞭呢？”（〔7〕，p．7）李约瑟认为这是“比较科学史的领域中最诱人的一个问题”。也是“文化与文明史中一个最大的问题”。（〔7〕，p．56，p．36）正因为如此，李约瑟在他所有涉及SCC的演讲、报告和著述中不厌其烦地一再发问，而且又常常不急于作答。因为这个问题广泛涉及地理、水文、经济、政治、学术和习俗等众多的相关因素。要理出一个头绪决非易事，恐怕第七卷（结论）的出版也未必能够解决这个问题。所以被称之为“李约瑟难题”（Needhampuzzl）

或许李约瑟的真正功绩不在于给出一个最终的答案，恰恰在于提出了这个问题。半个世纪以来，它一直吸引着人们不断加入讨论的行列。尽管问题的表述及本身的合理性引起了一些疑议。（参见〔11〕，p．35～p．44）但即使是批评者也还承认：“李氏难题实际上已成为中国科学史这门学科的一面号召性的旗帜”，它“日益成为联系多学科学者进行中西科学史比较研究的纽带和桥梁”，并“成为促进东西方两大文化体系之间真正了解与沟通的一个文化生长点”。（参见〔11〕，p．35p．43）笔者认为，李约瑟的前两个问题是不可分割的，它们构成一把锋利的“双刃剑”：一面横扫“欧洲中心论”；另一面直砍“中体西用说”。其结果不仅使西方人，而且使中国人都大开眼界，进一步认识了对方，也反省了自己。这一功绩是不可磨灭的。

第三个问题与前两个问题都有关系。李约瑟认为，东方古代科学的繁荣与西方近代科学的腾飞，同两地自然哲学的传统差异有关。具体来说，中国的“有机论”与欧洲的“原子论”在科学发展过程中分别扮演过重要的角色，也各有其发展与传播的过程。问题是这些古老的传统与现代科学的关系如何？李约瑟有如下的概说：“中国的这种有机自然主义最初以‘通体相关的思维’体系为基础，公元前三世纪已经由道家作出了光辉的论述，又在十二世纪的理学家那里得以系统化。早期‘近代’自然科学根据一个机械的宇宙假设取得胜利是可能的——也许这对它们还是不可缺少的。但是知识的增长要求采纳一种其自然主义性质并不亚于原子唯物主义而却更为有机的哲学的时代即将来临。这就是达尔文、弗雷泽、巴斯德、弗洛德、斯佩晕、普朗克和爱因斯坦的时代。当它到来时，人们发现一长串的哲学思想家已经为之准备好了道路——从怀特海上溯到恩格斯和黑格尔，又从黑格尔到莱布尼兹——那时的灵感也许就完全不是欧洲的了。也许最现代的、‘欧洲的’自然科学理论基础应该归功于庄周、周敦颐和朱熹等人的，要比世人至今认识的更多。”（〔4〕，p．538）

李约瑟首次为我们勾划出一条有机自然主义东西接轨而连续发展的线索。其中包含着一个重要的猜测：“莱布尼兹在哲学史上起了一个桥梁建筑师的作用”，（〔4〕，p．529）应该承认李约瑟的猜测是有根据、有道理的，只不过有机自然主义由东到西的传播未必是一条“单通道”。然而有一点是可以肯定的，李约瑟的这种“寻根意识”在倡导现代观念的科学家中引起了不小的共鸣。他们纷纷把目光转向东方以寻求新的灵感和启迪。在国内有人把它称之为“李约瑟现象”。（〔12〕，p．49）

最后，必须指出的是，上面三个问题的提出和解答都与李约瑟的科学史观密切相连。首先，李约瑟坚信古代科学的发展必然在文化整体中留下痕迹，一种伟大的古老文明中不可能没有科学。问题是怎样把它们挖掘出来？其次，李约瑟坚信近代科学的兴衰必然有其相应的社会、文化背景。不深入探讨这一背景就不能理解科学发展本身。问题在于怎样从中理出一个头绪？再次，李约瑟坚信现代科学的革命有其古老的思想渊源。任何伟大的自然哲学传统都不会轻易地丧失其生命力。问题是怎样从眼花liáo＠①乱的丛林中寻得其根，从而发扬光大？李约瑟以其卓越的研究，为我们树立了光辉的样板。

参考文献

［1］王国忠：《李约瑟与中国》，上海科普出版社，1992年。

［2］李约瑟：《中国科学技术史·第一卷》，科学出版社，上海古籍出版社，1990年。

［3］庄锡昌、顾晓鸣、顾云深编译：《多维视野中的文化理论》，浙江人民出版社，1987年。

［4］李约瑟：《中国科学技术史·第二卷》，科学出版社，上海古籍出版社，1990年。

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［6］萨顿：《科学的生命》，刘jùn＠②jùn＠②译，商务印书馆，1987年。

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［9］斯诺：《两种文化》，纪树立译，三联书店，1994年。

［10］张孟闻编：《李约瑟博士及其〈中国科学技术史〉》，华东师大出版社，1989年。

机械导论论文范文篇4

关键词:新时代;采矿工程;人才培养;智能采矿

我国能源自然禀赋的特征决定了在今后一段相当长的时期内煤炭仍将是主要能源，科学绿色合理开发利用煤炭资源是一项长期的不断改革技术革新的研究课题，尤其是实现矿山智能化、无人化开采是当前必须解决的技术难题。近年来，国家出台了一系列关于矿山智能开采的相关政策及配套措施［1］，促进了智能采矿领域人才的知识、技术等不断淘汰和日益更新换代。随着智能采矿行业领域转型升级发展对专业人才需求的更新变化，对智能采矿人才所需的知识、技术、素质、能力等方面提出了更为具体明确的要求，从而倒逼高校对专业人才培养改革发展以适应新时代智能采矿行业领域的用人需求，要针对智能采矿行业领域所需人才的素质、知识及技能等特点，结合工程教育专业认证、新工科教学改革需求等，以传统采矿为基础，以学科交叉为特征，以跨界融合为途径［2］，以实现智能化开采为目标，全面融合智能控制、大数据、电气控制、云计算以及物联网等学科专业的复合型新型化专业。新时代智能采矿是对传统采矿的革新与发展，主要依靠智能机械完成采矿全过程，通过计算机远程控制、操作与指挥作业，达到全过程实现智能化开采，则亟需培养掌握智能采矿知识、技术及技能的高素质应用型人才。针对传统采矿专业人才培养与新时代智能人才所需具备的知识、能力、综合素质等有差距的客观实际，尤其对矿山智能开采方面的知识偏少和不足，与智能采矿行业领域飞速发展不匹配，所以，探索性地从智能采矿人才培养目标、培养要求、专业特色、培养规格、专业定位、课程体系等多维度开展培养模式构建与探讨，提出一套适应新时代智能采矿人才培养的创新模式，对智能采矿行业领域人才培养具有一定的现实意义。

1科学确定人才培养目标，全面践行人才培养宗旨

按照国家对专业人才培养目标的定位，结合工程教育专业认证、新工科教学改革理念以及智能采矿行业领域转型升级发展变化对专业人才培养的需求，同时考虑服务好地方经济发展等诸多因素，综合确定智能采矿人才培养目标为:在满足传统采矿人才培养目标的基础上，进一步拓展培养具备适应新型工业化发展需求、智能采矿前沿领域的智能科学技术、电气控制、自动化、计算机等智能采矿的专业知识及理论，强化专业情怀、大国工匠精神及创新创业创意的普适性培养，最终培养成为智能采矿领域的高素质国际化应用型专业技术人才。人才培养过程中坚持执行科学确定的人才培养目标，通过培养要求、专业定位、课程体系及知识体系等方面改革来实现人才培养目标。

2合理制定人才培养要求，始终贯穿人才培养全过程

新时代人才培养要求相比于过去，已经发生翻天覆地变化，新时代人才需要更加具有知识全面融合、学科专业交叉、新型产业渗透等符合新工科人才特征的多维度综合性应用型人才，新时代特征及新型产业发展对所需人才所具备的各类知识、能力及素质提出了更新、更广、更具体的要求，从而倒逼高校根据新时展、行业领域转型升级以及先进教学改革等诸多因素重新合理制定人才培养要求。培养要求是人才培养全过程遵循的规则和架构，是人才培养质量的标准与规范。结合工程教育专业认证、新工科教育教学改革理念、智能采矿行业领域转型升级发展及现代企业用人需求变化等方面要求，在传统采矿专业人才培养要求的基础上，工程知识指标项增加智能采矿、智能控制、矿山智慧等先进的智能科学知识;问题分析指标项增加智能采掘、智能通风与智能安全、智能设计与优化、系统控制等前沿矿山开采技术管理控制知识;设计/开发解决方案指标项增加3DMine、通风网络解算等智能设计前沿知识;研究指标项增加智能采矿科学原理和方法、智能采矿试验及智慧矿山等有关智能采矿的专业基础知识;使用现代化工具指标项增加智能采矿虚拟仿真实验平台、数值模拟软件等现代化的智能采矿工具知识;工程与社会指标项增加责任意识、责任担当、专业情怀以及职业操守等社会责任的知识;其余指标按照传统采矿专业培养要求执行，起到承上启下的传承作用，既发扬了传统专业的优良基因，又做到了适应新型产业发展对人才需求的各种变化。

3整合更新优化课程体系，科学构建知识新体系

人才知识体系是培养人才综合素质的框架，是衡量人才产出的高质量标准，知识体系构建是否完善将影响人才培养质量和培养目标达成度［3］。随着行业领域转型升级发展、用人单位对专业人才具备知识的更新变化、工程教育专业认证、“国标”出台、“新工科”教学改革等一系列的新要求，促进智能采矿人才知识体系更新与适应新时代人才培养的新需求，对照新要求进一步淘汰整合更新优化本专业课程体系，将不适宜新要求的课程逐步淘汰，具有交叉重复的课程优化整合，行业领域新拓展课程全面纳入充实课程体系，逐步科学地构建起适应新发展要求的智能采矿专业知识新体系，将淘汰整合更新优化后的智能采矿专业课程体系设置为“平台+模块”形式，将其划分为通识教育、专业教育、实践教育和创新创业教育等4个平台［4］。其中通识教育平台划分为通识课程和素质导学2个模块，专业教育平台划分为工程基础、专业课程2个模块［3］，实践教育平台划分为课内实践、集中实践2个模块，创新创业教育平台划分为创新训练、创业实操、人文素质、综合技能4个模块。通识教育平台中加大思政类课程的比重，强化了思政类教学内容的重点，增设了人工智能与智能控制类课程(如:《Python语言程序设计》《3DMine》《人工智能基础》《智能控制基础》)和导学课程模块(如:《智能采矿导论》《能源开发概论》《经济管理概论》《采矿工程学科导论》)等，进一步丰富和充实专业人才知识，更好地适应新工科教学改革对专业人才知识体系的需求。工程基础课程模块中将《电工学》更新为《电工电子学》，增设《智能机械设计基础》《物联网技术》和《测试与控制技术基础》等智能控制方面的课程，融合机械、智能控制、大数据、物联网、云计算等方面的基础课程，夯实了专业人才培养的知识基础。专业课程模块中将整合优化更新部分课程名称及内容:如将《智能采矿学》《透明地质学》《矿井智能通风与安全》《矿山压力与岩层智能控制》《矿山智能采掘装备》《智能监测监控》《智能采掘工程设计与施工》等一系列课程进行了整合优化与更新，增设了《智能矿山设计与优化》《矿山机械智能控制》《人工智能技术与应用》《自动控制技术》《机器学习》《矿山智能机器人》《矿山虚拟仿真》等紧贴行业领域转型升级发展急需的新兴课程。结合新工科教学改革要求，将《矿山压力与岩层智能控制》设置为专业教育与创新创业深度融合的特色课程、《智能采矿科学与工艺》设置为英语与汉语的双语教学课程。课内实践教学模块中增设了《专业实验一》《专业实验二》为期4周的独立实验周，《矿山虚拟仿真开放实验》等实验环节，加大独立实验和开放实验比重，逐渐弱化课带实验，将课带实验有机融合到独立实验周，进行系统的全面实验训练，同时将《专业实验二》设置为专创融合的特色实验，既可以开展专业实验训练，又可以促进创新创业教育，达到“双效”丰收的培养效果。集中实践教学模块中增设了《智能监测监控实习》《智能采矿识图与制图》《智能采矿专业综合设计能力训练》等集中实践环节，重点突出培养高素质应用型人才培养的实践实操能力，强化了虚拟仿真过程中的实务操控能力，达到到岗即用的人才培养目标。创新创业教育平台人文素质模块中增设了社会责任感、职业操守、职业道德、专业情怀、大国工匠等，培养学生强烈的责任意识、职业担当、传承工匠的综合培养环节。同时在创新模块中增设了科研导论、科技创新与发明、学术研究及、学术交流等环节，培养学生学科专业的创新能力与实践能力。创业模块中增设了组织管理、服务社会、运营企业等环节，培养学生的创业能力与实践能力。综合技能模块中增设了从业资格考试、学科竞赛、才艺竞赛等环节，培养学生的专业实战能力。

4结语

按照工程教育专业认证及国家最新教育教学改革要求，结合智能采矿行业领域转型升级发展对专业人才培养的新需求，通过对新时代智能采矿人才培养目标科学确定、培养要求合理制定、课程体系优化更新等方面的研究探讨，初步构建一套适应现代产业发展、“新工科”教学改革、现代化企业用人需求等具有智能采矿特色的人才培养新模式，将新模式逐步推广运用到现代产业学院建设与发展中，不断运用实践与修订完善，使新模式既符合高校人才培养的改革需要，又符合现代化企业用人需求变化的客观实际，新模式更加突出培养学生的创新创业创意能力、厚重的社会责任感、职业操守、专业情怀以及传承大国工匠精神。为传统工科专业转型升级发展，为新工科专业改革提供一定的借鉴和参考，对智能采矿行业领域人才培养具有一定的现实意义。

参考文献:

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［2］冯福平，张继红，杨二龙，等．行业特色专业新工科建设方案探索［J］．高教学刊，2020(31):73－76．

［3］龚旌．构建应用化学专业本科人才质量保障体系的思考［J］．价值工程，2012(18):221－222．

机械导论论文范文篇5

数控技术作为未来先进制造技术的核心内容之一，正在朝着开放化，网络化，柔性化和智能化方向发展，数控装备产品的设计制造和应用开发都日益显示出基于开放接口标准的模块形态。基于模块和组件的系统构建策略更能体现产品设计制造过程中的人性化思想，每一个模块都是一个有针对性应用领域的技术产品形式，是该领域技术原理，应用方案和实现形式的综合体现，是其在数控加工环境下的具体应用，其设计理念和性能指标都体现数控加工技术的要求和市场应用的需求，这些充分体现设计者个性化的产品组件通过开放的标准接口形式有机的结合，组成了功能丰富性能完善的数控装备产品。

数控技术是一个综合性很强的技术学科，涉及系统控制，工业设计，机械结构，变频调速，网络通讯，信号分析等范围很广和适用性很强的技术领域，这些技术原理在工科学校的机电一体化教学中都有涉及，但在应用实践上相对分散，目前只注重在数控操作技能上的能力培养，一系列的计算机辅助设计制造软件也都是针对于这一目标，缺少一个贯穿于整个数控技术领域中的开发应用环境，来从系统规划的高度和应用开发的层面来实施数控技术能力素质培养的目标。

正是针对于这一数控技术培养模式的局限性，本文建立了一个针对于整个数控技术应用开发领域一体化实验平台，采用组件和模块的思想建立了一个集成的设计开发环境，实现从数控装备产品规划，方案选择，运动算法和人机交互等各个环节的教学实践活动，下面将从总体策略，结构特征，关键技术等几个方面给予阐述。

2系统组建策略

2.1数控系统的组成

在这里我们将一般数控系统的概念广义化，定义成由控制器，机械结构，伺服单元等三个主要部分组成的产品模式。控制器就是我们通常所说的计算机数控系统，它由专用或通用计算机硬件加上系统软件和应用软件组成，完成数控装备的运动控制功能，人机交互功能，数据管理功能和相关的辅助控制功能，是数控装备功能实现和性能保证的核心组成部分，是整个数控体系的中心模块。机械结构是展现控制器运动控制功能的执行机构和机械平台，如数控机床系统中的铣床、车床和加工中心等机械部分；数控机器人系统中机械手和机械臂等。机械结构根据具体应用场合的不同，具体形态千差万别，但都可以按照运动学和动力学方法简化成运动机构的各种组合形式，这种组合越复杂其对控制器的能力要求就越高，同一种控制器可以完成对不同机械结构的控制，同样一种机械结构可接受不同控制器的控制，这说明机械部分和控制器组合起来可形成形式多样的产品类型。伺服单元是连接控制器和机械结构的控制传输通道，它将控制器数字量的指令输出转换成各种形式的电机运动，带动机械结构上执行元件实现其所规划出来的运动轨迹。伺服系统包括驱动放大器和电机两个主要部分，其任务实质是实现一系列数模或模数之间的信号转化，表现形式就是位置控制和速度控制。在此基础上，随着开放式数控技术的出现，数控系统体系具备了自我扩展和自我维护的功能，这得益于各种二次开发手段提供了自由完善和自定义系统软硬件功能和性能的能力。因此，开放数控所特有的二次开发平台也作为一个新的组成部分融入了数控系统体系结构中，并在深刻改变着传统数控系统的结构特征和应用方式。

2.2应用开发系统组成和功能规划

本文所建立的一体化数控系统应用开发平台，完成对上面四个组成环节的统一管理控制，系统规划，设计开发和仿真校验流程，其组成结构如图1所示。系统组成规划模块完成所需数控装备产品的单元组合，功能规划和性能规划；机械结构设计模块完成对机械执行机构的物理建模，动态性能仿真，实体造型，结构绘图和工艺设计；伺服单元控制模块完成伺服系统的选型，位置控制规划，速度调节规划；运动规划控制模块完成运动轨迹规划，插补算法设计和仿真，控制策略设计和仿真；人机交互管理模块完成人机交互界面的设计和实现，数据管理和通讯功能。

整个应用开发系统的每个模块都分为应用和开发两个部分：应用部分针对于现有的系统模式和控制方法，从熟悉、使用、理解角度出发通过相应的软硬件技术手段实现对现有技术资源和产品资源的消化吸收；开发部分在应用部分的基础上，针对应用中发现的问题和产生的创意，对数控系统体系的某些组成环节进行旨在提高其性能和丰富其功能个性化的二次开发并提供进行这种二次扩展的软硬件技术支持环境。

应用开发系统以硬件调试平台和集成开发软件两种形式组合展现，硬件部分主要包括典型特征的机械结构实体和伺服单元实体，以及控制器的硬件实体部分，主要是满足对硬件组成部分的扩展和对软件应用开发的效果体现；集成开发软件是个基于PC机系统的统一的资源管理配置和开发调试环境，满足从系统规划、控制策略、人机交互和扩展应用等各主要环节的开发过程。集成开发软件由多个功能单元组成，既包括内嵌的功能单元也包括可与第三方软件进行通讯和数据交换的接口，这使得系统软件的可以灵活的集成到别的软件中或将其他优秀的组件集成到统一的开发环境中。系统采用网络化分布式的模块组合形式，使得多个模块可以分散地工作在不同的平台上，而且通过计算机网络远程共享彼此的数据资源和相对集中的同一个硬件资源。

2.3应用开发系统构建策略

应用开卡系统的构建始终遵循应用与开发紧密结合的原则，按照层次化教学的思路，从软件和硬件两个方面来规划实现不同规模的应用开发系统。

2.3.1应用与开发相结合的策略

熟练应用现有的技术方案是进行创新开发扩展的基础，而个性化开发扩展也是进一步加深对相关技术理解使用的有效途径，二者相辅相成，必须贯穿于整个数控技术的教学过程中。从应用角度将现有的技术和资源以可交互的方式体现在统一的软硬件平台中，是构建系统时的一个核心任务，为此我们充分采用了多媒体技术。首先集成了应用准备阶段所需的文档和图片资源，涵盖技术背景、技术原理、应用例程和产品资源等多方面内容；其次针对于其中涉及的操作实践环节，依托于某些具体的典型产品，建立了一整套操作仿真系统，实现对真实系统功能和操作的全真模拟，从技能层次加强对某种技术资源的深入理解。从开发角度将现有的各种计算机辅助设计制造手段有机集成是实现各个环节开发的有效途径，开发从仿真阶段开始，如机械结构的造型和动态评测，伺服单元的调速和位控测试，控制算法的轨迹规划曲线等；然后再进入到实际的硬件配合调试中，具体验证执行机构的运行特性；涉及到硬件结构扩展的部分，则需要从电路设计，逻辑测试方面去实践。

2.3.2结构和流程的层次化策略

根据不同的教学实验阶段和不同的教学目标，搭建相适应的应用开发环境和实现层次化系统结构是贯穿于应用开发系统功能规划和模块组建过程的重要原则。依赖于模块化的构成特征，用户可对系统进行策略配置改变应用和开发的难易水平、应用范围和流程顺序。如对处于原理性熟悉阶段的教学活动只保留系统组成中数控系统体系规划部分；对处于技能性培训阶段的实验活动可增加某些典型产品的仿真操作系统；对于控制能力实践阶段的开发活动又可以再增加运动规划控制模块等一系列逐层扩充功能的应用开发步骤。

2.3.3软件和硬件紧密结合策略

以往的教学活动只从上层控制软件的角度开展数控技术的教授，使得学生对于具体完成功能的硬件部分结构缺乏足够的认识。这种不明确造成了很多情况下对一些控制思想和控制算法的理解模糊，因为很多软件算法的形成都是跟底层硬件特征密切相关，特别是涉及到多种硬件平台的时候，这种相关性就更加明显，因此加强对硬件一定程度上的深入理解是机电一体化教学的必然要求。

应用开发系统采用两种模式来实现这一目标：第一种是硬件仿真模式，即为特定的典型硬件结构建立一个由软件虚拟的硬件层。硬件层以硬件电路图框的形式展现，其输入输出口可进行交互，以此来模拟整个硬件部分工作时的信号流程，并可像真实硬件一样接受软件算法的代码控制。第二种是建立模块化的硬件单元框架，以真实的硬件模块封装后加入到系统结构中，模块之间采用便于安装和检测的接口，以此来实践系统硬件部分的实际搭建能力。

2.3.4与实际产品相结合的策略

对现有的产品资源是消化吸收是进行独立个性化开发的重要手段，特别是一些技术成熟度高、技术资源丰富的产品更是应该广泛进入教学活动的过程中，让市场产品的发展态势来影响教学和实践活动的指向和重点。为此我们充分运用了互联网上的丰富资源，将众多数控技术厂商的网站集成到应用开发系统的资源模块中，并制作了可进行交互处理的资源向导。另外我们还专门制作了行业性专业网站——中国机床工具网（）,该网站已全面运作并积累了丰富的产品资源。

3．关键技术及其实现

引导型应用和开发模式

层次化的教学模式要求应用开发活动有一个可依附的实践模板，它体现一种交互式的资源响应机制，对学生的实践活动作出引导和评价，并提供获取相关资源的渠道。本系统所建立的引导环境是一种浮动式内嵌帮助平台，它底层以数据库的形式作为资源实体，按照具体应用开发的层次和场合，主要采用交互对话模式，符号描述模式，精灵向导模式三种手段来集中或分散地展示资源。交互对话模式是采用工作步骤预定义的方式，将一些比较成熟的应用开发流程的顺序和内容固定下来，以对话框的形式体现配置环境，最后展现出整个过程的信息结果。符号描述模式采用自定义编程语言的模式对一些需要验证的软件算法和控制流程进行规划，它有别于一般通用的编程语言，只是针对于具体应用场合采用特征描述的方式搜集特定的信息表示，与其所连接的资源数据库进行交互后，给出算法或流程运行的结果和评价。精灵向导模式是提供一个实时在线的帮助信息窗口，该窗口具备智能化的交互形式，可自动根据当前所处的状态提供出相关的引导型帮助信息，并具备自学习的记忆模式，按照用户的应用开发进展调整引导的策略。

图2所示的是针对与控制器部分建立的引导型开发平台的结构，借助于预先定义的各种信息库，将使用特殊语言描述的用户功能要求转换成信息库中特定策略的组合，然后通过与控制器的微控制核心相匹配的代码编译器，将策略描述翻译并通过计算机的并口经由下载电缆传送至控制器的仿真开发接口。控制器内部存在一个与之相对应的仿真开发专门存储区，用于用户订制功能代码的在线校验，该存储区与正常数控程序存储区相互屏蔽，保证二次开发的安全性，并通过校验策略和评价机制返回二次开发的性能指标。

网络化分布式应用体系

网络为分布式资源的集中利用提供了有效的共享途径，经由互联网的交互式通讯机制和监控诊断机制为应用开发系统的远程教学活动提供了安全可靠的媒介。模块化组件、开放式接口和分布式互连三个关键技术实现了这种网络化的应用开发环境。其中模块化组件是基础，分布式互连是形式，开放式接口是连接手段。功能组件的模块化是基础，是对特定功能单元的软硬件进行封装的实体，具备明确定义的交互形式；分布式互连是个单元模块的运行模式，通过网络的连接使分散在不同平台上的软硬件建立起通讯和一种层次化的控制策略，并采用网络激活的技术方案动态配置整个网络中各模块资源的运行和响应特性；开放式接口是各个模块之间的连接通道，接口的开放特征体现在单一模块的多接口和分层次接口两方面：如运动控制单元模块具备伺服电机驱动、步进电机驱动和直线电机驱动三种接口，可按需要配置激活或屏蔽；又如运动轨迹算法模块具备表层的速度加速度曲线配置接口，中层的特定曲线轨迹插补算法定义接口和底层的运动规划策略定义接口三个层次。

图三展示了一种基于校园局域网和互联网的应用开发系统工作模式，从事机械设计，伺服规划和运动控制交互的三个实验室内部的每台计算机上运行着不同的模块单元，并通过局域网共享数据资源；另一方面三个实验室又通过校园网进行连接，实现各教学环节的有机联系，再加上互联网络，系统的功能便可拓展的远程监控领域。

结束语

采用模块化组件技术建立的开放结构模块化数控系统应用开发系统通过组建校园局域网的形式在天津大学机械学院的数控技术教学活动中得到了应用，在交互式学习中取得了很好的效果。

参考文献：

1李德庆等.计算机辅助制造.北京：机械工业出版社，1994

2李伯虎.计算机集成制造系统约定、标准与实施指南.北京：兵器工业出版社，1992

3任仲贵主编.CAD/CAM原理.北京：清华大学出版社，1991

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5TienChienChang,R,A,Wysk.AnIntroductionTo

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黄乃康等译.工艺过程自动设计导论。西北工业大学出版社，1988

机械导论论文范文篇6

[论文摘要]控制论的认识论是一种建构主义的认识论,本文结合控制论早期和1970年代以来的研究成果和方法,从知识、认知形式、层次、目的这些最基本的认识论和控制论概念着手,挖掘出控制论在认识论上的意义。控制论的知识就是模型,认知不是被动反映而是能动建构,认知建构的多层次以及它对目的的新的解释都丰富和发展了哲学认识论。

控制论作为一门交叉学科,它给哲学研究提供了很丰富的素材。在认识论研究中,控制论方法尤其值得我们借鉴。控制论从上个世纪中期创立以来不断发展,在认识论研究中也给我们越来越多的启示。控制论奠基人维纳在他的黑箱理论中已经提到模型在认识和科学发现中的作用,黑箱理论实际上就是早期控制论的认识论。上个世纪70年代以来控制论有了一次新的发展,西方出现了几个新的控制论学派。从认识论的角度来看,它们的共同特征就是对主体认识过程有了更精细的分析,主体认知的能动性更受重视。本文将从知识观、认知过程分析、认知本质分析等几个方面展示控制论的认识论意义。

一、“知识-模型”说

控制论认识论的基本观点是知识即模型。一个系统有知识就是该系统建构了被感知的外部环境的模型。因为现实世界很复杂,要想认识和控制它,人们必须对它抽象,建立关于它的模型,一系列的模型就构成了对世界的知识。

这种观点最早出现在早期黑箱理论中。维纳和另一个控制论奠基者艾什比的著作中都有这方面的论述。艾什比《控制论导论》第六章讨论的就是黑箱问题。黑箱理论中的“黑箱”就是认知客体,所谓黑即不为人了解或认识。认识黑箱就是建构它的模型,在不影响黑箱原有结构的情况下,向黑箱输入物质、能量或信息,从而得到相应的输出。根据输入和输出的对比能得到黑箱的若干可能结构,建立关于黑箱的模型。随着输入输出的增多,黑箱的理性模型也逐渐完善,从相对简单的、高度抽象的模型发展为比较复杂的、更加具体化的模型[1]。

知识即模型这个观点在1970年代以来的控制论专家中得到更进一步地贯彻,他们对控制过程的动态分析以模型为基础。控制论研究对象包括两个系统,控制者系统和被控制系统,或者建模系统和被建模系统,前者在认识论意义上即认知主体,后者也被称为环境、外界、世界等等。它们之间会有相互作用,大量信息从环境流到控制系统,控制系统采取的行动作用于环境,构成一个反馈环。控制过程中的认识大致是这样的:系统观察或感知那些对它的最优状态发生影响的外界变量,感知过程就是系统对外界建立模型的过程,感知生成了对外部状况的内部表现。这种新的控制论的模型具有下面一些特点:

第一、模型是用来预测世界的工具。主体控制外界的过程中模型起着十分重要的作用。模型不是对环境静态的、机械的反映,而是动态的建构。由于模型要比它反映的环境简单,这样它的运行要比它反映的环境领先一步,因而主体即控制者系统能做出预见。系统可以在干扰还没有对它造成破坏之前,提前做出补偿行动。

第二、同样的外界环境,模型可以有很多,不存在实在的“绝对真实”的模型。建立模型是从世界到模型之间的一种对应,对应好像是世界中的客体和它们在模型中的表现之间客观一致。实际并非如此,否则的话主体能动性就没有了任何地位。认识论上的机械反映论把真实的知识视为不依赖观察者和外部实在的完美反映。但控制论的认识论本质上跟它是不同的,具体表现为两个方面:1.它不承认认识的目的是发现外部的客观世界。2.系统对外界的认识是有目的的认识,它只是感知对自己目标的潜在干扰的前兆。它的主体性很明显,不关心也无法获知客观存在于外在世界的东西。

二、“认知-建构”说

如果知识是模型,那么认知过程就是一个建立模型的过程。控制论的认识论本质上是一种建构主义的认识论。根据建构主义认识论,认识并非是主体对客体实在的简单的、被动的反映(镜面式反映),而是一个主动的建构活动,这就是说,所有的知识都是主体建构出来,在这一点上它是与机械反映论的认识论直接相对立的。它的另一特点就是在建构的过程中主体已有的认知结构发挥了特别重要的作用,此处它仍区别于机械反映论。建构主义认识论反对心灵白板说。主体能够对知识建构逻辑上要求主体在认识之前有一套“建构的工具”,心灵因而不是一块白板而是具有某种构成。

康德认识论差不多是最早的建构主义认识论。在康德那里,这样的一套“建构工具”就是他所谓的“我们固有的知识能力”。他认为这是先天的东西,认识过程就是主体把先天形式加诸感性材料的过程。控制论认识论中也不难发现这样的建构工具。在1970年代美国控制论专家鲍威斯的感知控制论里我们很容易能找到这种建构工具,它就是控制系统的基准信号。基准信号和下面要提到的感知信号、偏差信号一样都是神经信号,是在神经细胞中传输的电脉冲,但是它占着支配地位。基准信号相当于控制系统行动的目的。

感知控制论研究对象是人体这个控制系统。控制的基本进程是这样的:人通过传感器得到外界信息,此即感知过程。感知是有选择的,由基准信号来指导,主体只是对它的环境的某些特定方面进行反应。传感器模拟变量的状态产生了感知信号,在系统内部感知信号与基准信号相比较,比较结果输出为偏差信号;偏差信号使得系统产生行动即输出,实现控制。感知信号如果没有相应的基准信号指导,就是盲目的、杂乱的,不会得到理解,也不会有相应的行动。真正的控制过程不会有那样的情况,它必需有基准信号,基准信号规定感知信号的种类、大小,进而决定了控制过程。控制过程就是基准信号对感知的约束过程。正常运作的控制系统里感知信号和基准信号一致,所以我们说控制系统通过基准信号建构了它的外部世界模型,它对外部世界的控制实际上是对模型的控制。

感知信号与基准信号一致可以是感知信号向基准信号靠拢,我们还可以设想基准信号趋向于感知信号。后一种情况即基准信号的变动由上一层的控制系统来决定。高层的基准信号总要比低层的基准信号稳定,最高层的基准信号就不是个体所能变更的了,它来自于基因,是亿万年就生物进化的结果。鲍威斯的神经系统各个认知的模型就是康德的“范畴”,它是康德意义上的先天形式。

三、控制论认识论中的目的

认识是主体对环境的有目的建构。控制论对目的的全新解释改变了之前学者对目的的不公正的态度,同时也丰富了建构主义认识论。

近代科学具有机械论的特征,把目的看作是非科学的东西,从而把它排除在研究范围之外。尤其是活力论所说的目的性把合理的目的论声誉败坏之后,正统的科学家很少涉足目的论领域。活力论者断言,生命过程中的明显的目的性现象是无法用物理或化学的方式加以说明的,因而只能归因于神秘的活力、灵魂、生命力之类的东西。在生物学史上最有名的活力论者是杜里舒(HansDriesch),他的最重要论据是海胆胚胎的早期发育实验。这个实验表明个体发育具有明显的目标取向和等结果性。无论用一个完整的卵,或半个卵还是两个卵合并的卵作原料,最终结果相等:都是一个完整的海胆个体。于是杜里舒断言,这个生命过程的目的性只能归因于超自然的活力。

这样占主导地位的近代科学家在反对神秘的超自然的活力论时,连同一切合理形式的目的论也统统一起抛弃掉了。弗兰克(L.Frank)等人在1948年的一次控制论会议上对此作了很好的说明:“目的性行为和目的论的概念长期以来与神秘的、自我完善的、自动寻觅的能力或终极原因联系在一起,通常具有超人或超自然的起源。进展到事实的研究,科学思想不得不拒绝关于目的的那些信条和目的论的那些概念,而赞成一种严格机械决定的自然观。”[2]

现代系统科学的兴起,从科学的角度给予目的概念以新的解释,把“目的”带到科学的殿堂。贝塔朗菲把目的性问题看作一般系统论的最基本问题之一来加以讨论。他所谓的等终极性(果决性)就是目的性。贝塔朗菲认为,作为绝大多数无生命系统的基本对立标志的目的性,首先就是与系统的开放性相联系的,开放系统才有异因同果或等终极性。“对开放系统行为的研究导致自然哲学上具有深远意义的结果:在生命事件中尤为明显的目标追求性的等终极形式,是从作为一个开放系统的有机体的特性中必然地合乎规律地得出的,而人们曾把目标追求看作只有活力论才能得到解释的生命本质。”[3]

维纳等人对目的性行为的研究得出一个重要的结论,人的随意活动中的一个极端重要的因素就是控制工程师们所谓的反馈作用。就是说,从结构上看,技术系统与生物系统都具有反馈回路,表现在功能上则是它们都具有自动调节与控制的功能。说得更具体一些,由于负反馈使得一个控制过程得以趋近其目标值(目的),因此,“一切有目的的行为都可以看作需要负反馈的行为。”[4]这就是说,行为、目的以及控制都是以系统的反馈为基础的。他们还写道:“目的性行为成了受负反馈控制的行为的同义语,它由于充分限制了内涵而得到了精确的含义。按照这个作为限制的定义,目的论与决定论不是对立的。”[5]

所以我们可以说控制系统的认知都是有目的的行为,因为它们无一例外的都是反馈行为。鲍威斯的认知系统是一个典型的控制论认知系统,我们可以明显地从中看到这个反馈环的存在。控制论认知系统是一个闭合的环路,其中描述的系统是一个闭环系统,系统的输出端与输入端存在反馈,系统的输出能够影响输入,使得系统的基准信号能够和输入信号一致,系统的目的得以实现。

四、结语

控制论在认识论上给予主体极大的自主空间,并从反馈的角度给目的性以解释。这使认知主体能动性有了一个更牢靠的科学基础。控制论的建构主义认识论给我们提供一种新的视野,即使我们不能从中完全把握复杂世界,它仍不失为理解复杂世界的一种途径。

参考文献

[1]庞元正,李建华.《系统论控制论信息论经典文献选编》北京:求实出版社1989年版,第294页

[2]贝塔朗菲《一般系统论》,林康义、魏宏森译,北京:清华大学出版社1987版,第14页

[3]庞元正,李建华编.《系统论控制论信息论经典文献选编》,北京:求实出版社1989年版,第19页

机械导论论文范文篇7

（一）教学方式死板单一。从课堂教学方面来看，传统流通经济学教学普遍存在教师在课堂上照本宣科，学生在讲台下机械听讲和记笔记，师生双方缺乏教学反馈的有效沟通。从学生考察方面来看，考试内容也比较死板，无法发挥学生的创新想象能力。以往流通经济学考查方式多以考试为主，就题目的实现形式来看，多以基础理论知识本身进行考察，对于流通经济学知识应用方面的考察较少。另外，相较于宏观经济学、微观经济学以及计量经济学等基础性经济学学科，流通经济学所涵盖的学科内容较为广泛。如果教学方式过于死板单一，只是单纯讲授流通经济学知识，很多学生会产生困惑。这意味着要想全面认识、学透这门学科，必须要在教学方式上串联多学科知识，从而达到拓展学生知识面，提高学习深度的目的。（二）教学内容陈旧。传统流通经济学课堂一般是忠实执行教材，即使发现教材内容已经过时或者与现阶段情况有不相符的地方，教师也不敢随便处理，甘愿当教材和教学参考资料的“传声筒”，不敢越雷池一步。部分原因是因为教师对专家学者潜心编著的教材保持尊重的心态，更多的原因是缺乏“质疑”、“创新”精神。另一方面，传统流通经济学教材内容的陈旧，使得学生无法与实际结合，与教师教授内容产生共鸣，极大降低学习兴趣。（三）缺乏实践教学流通。经济学课程教学的一个重要目的就是培养出具有“扎实理论基础+实用管理技术”的复合型高级人才。但是，很少有任课教师在进行讲授时引入案例教学，课堂讲授主要以基础理论知识为主。即使学生对于理论知识部分可以充分地学习，但是缺乏案例指导以及实践操作试验，结果也只能是一知半解。进一步讲，实践教学的缺乏导致学生对于流通经济相关问题缺乏敏感，以至于之后在实际工作中无法有效运用所学知识解决实际问题。因此，理论教学与实际教学应该以怎样的方式去进行，怎样在理论教学过程中穿插案例教学等，都是目前需要解决的问题。

过程参与式教学模式的尝试

（一）以课堂表现考核促进过程参与式教学。在流通经济学教学过程中采用过程参与式教学，首先要改变传统教学方式。流通经济学作为一门理论和实际联系紧密的课程，教师不能死板单一地教学，对学生的考察也不能限于“会不会”、“会多少”，而是要在学生内部构成一个完善的流通经济学知识架构。因此，对于流通经济学的教学考察不能仅仅以最终考试的成绩来判定，考察的另一重要部分是，学生在课堂上进行自主问题探究的能力方面。自主探究，不是简单给予学生充分的“自由”，而是在教师的引导下让学生完成真正有意义的教学目标，展示出自身积极参与课堂活动以及探究问题的能力。考察学生在课堂上自主问题探究能力的意义，在于让学生真正经历知识形成的过程，体会学习乐趣，解决问题，成为知识再创造的主体。例如，在讲解消费需求上升规律内涵的同时，引导同学通过分析人民消费需求的变化，以及生产力水平提高的具体形式。包括不同时期人民需求的主要商品有哪些，以及当时社会生产发展状况来进行问题导向型课程讲解。此外，教师可以在讲台下方进行游走讲课，避免学生进行无关活动的同时也能够活跃课堂气氛。（二）以实践能力考核深化协作式教学。流通经济学课程是与社会发展联系紧密的课程，课程目标的一个重要部分就是学生在完成课程的学习之后能够学以致用，在日常工作过程中能够发挥应有的作用。基于此，在流通经济学教学过程中加入实践教学活动非常重要。考察学生实践能力的一个重要方式就是采用布置实践任务，引导学生进行案例研究。目的在于加深学生对于所学流通经济学专业知识的认识，获得新的知识结论。案例研究的目标和选题一定要有代表性以及理论意义，不能仅仅以带动课堂气氛为目的，要注重选题的目的是帮助学生更好地理解理论知识。例如在讲解供求关系以及产品价格变化相关问题时，选用“普洱茶价格疯涨的背后推手”一例，通过分析供应商、经销商、消费者以及收藏者之间的供求关系，来引出产品供求规律的理论知识。学生在进行案例研究的过程中，教师应该充分尽到引导、帮助学生的责任。学生实践任务的完成形式可以是报告、幻灯片展示、案例分析等多种形式。在案例研究进行以及最后的展示过程中，要实时观察学生的动向，帮助学生明确自己在研究内部的定位，帮助学生建立好良好的协作关系。（三）以创新能力考核带动研究型教学。高校对于学生能力考查的一个重要方面就是科研水平，陈旧的教学内容不利于学生在学科上的创新。所以过程参与式教学的一个重要目标就是对学生科研创新能力的培养。具体形式可以以课程指导论文的形式来进行。首先，在确定选题的过程中教师要把握好度。传统的选题方式较为死板，一般为教师提供几个基本题目供学生进行选择。主要是由于教师在教学过程中没有注重学生问题意识的培养。所以教师在确定选题的过程中可以综合考虑教学内容，结合学生自身提出的疑问，帮助、指导学生确定选题。另外在论文考核过程中要注重论文质量，帮助学生建立良好的自主论文完成意识以及学术道德风气。在论文内容方面不追求学生研究的宽、广，而是注重学生课程指导论文的深度以及精细程度。

过程参与式教学模式的关键点

（一）师生之间共同参与和设计。参与式教学与传统教学方法不同，传统教学活动大多是单纯由教师进行安排，而参与式教学法则强调学生的主体性，在保护学生个性化思想的同时，体现教师的引导作用。教师不再像从前一样按照流通经济学教学大纲进行教学活动。摆脱以往教师独自决定课程教学内容以及方法的模式，转变为引导学生、鼓励学生提出对课程授课方式、内容的意见，再由师生之间共同商讨来决定教学活动。过程参与式教学的一个重点就在于其对于学生的关注以及尊重。首先，过程参与式教学方法摆脱了以往学生盲目跟从教师的计划以及教学方式，单纯进行被动式学习的问题，将教学设计的部分过程交予学生；其次，通过对班级同学进行问卷调查等形式，了解学生真正期待的授课方式以及授课内容，尽量满足全体学生对于流通经济学方面知识的渴望，不忽视任何一个学生；最后，师生共同参与，无意间拉近了学生与教师之间的关系，不仅提高了学生学习的主观能动性，更能够提高学生自主学习的能力。（二）注重过程导向型教学。过程参与式教学法的另一个关键点在于注重过程导向型教学，传统“填鸭”式教学方法片面追求达成课程效果，认为学生最终考试成绩即为学生对于流通经济学课程的掌握水平，但这样的方法忽视了学生学习过程的多样性以及丰富性，对于学生个体之间的差异性也未能较好表现出来。参与式教学相比传统教学更加注重的不是课程目标的实现，而是课程目标实现的过程。参与式教学过程的教学目标是多元的、开放的，也会随着学生能力掌握水平以及学习需求进行改变。过程参与式教学活动强调要求学生能够大胆表达出自己对于流通经济学课程本身或者其中具体知识点独特的认识及思考。通过协作式教学活动，让学生能够在互相探讨、互相合作中对于学习产生新的认识及思考。同时，参与式教学关注学生在学习过程中的情感变化以及学习体会，对于学生在课程学习过程中的进步以及创意更加看重。所以说，过程导向型教学是过程参与式教学与传统教学方法区别的关键点之一。

总的来说，将过程参与式教学法运用于流通经济学教学过程中，可以更加丰富教学内容，通过讨论交流以及案例讲解形式，将理论与现实有机结合在一起，使流通经济学能够和学生的工作生活以及学习研究连接更加紧密，具有一定现实意义。

参考文献：

1.玛衣拉•吐尔逊.经济学教学过程中常见问题与解决思路[J].教育观察月刊，2017，6（7）

2.赵娴，车卉淳.以学科特色和模式创新培养高素质流通领域专业人才—经济学特色专业建设的探索与实践[J].中国市场，2013（6）

3.黄芳，宋寒.研究型学习导向的《流通经济学》课程教学内容设置[J].教育现代化，2017（35）

4.刘永凤.参与式教学的活动策略[J].教师教育学报，2014（4）

机械导论论文范文篇8

[关键词]热寂说；熵增加原理；近代宇宙论

“热寂说”是热力学第二定律的宇宙学推论，它既是哲学上的一个原则问题，也是物理学上无法直接验证的问题，它的意义关系到包括生命物质在内的万物生长、发展和消亡的普遍规律以及人类和宇宙的未来等问题。所以一经提出，就一直受到科学界和哲学界的广泛关注并引起激烈的争论，但尚缺乏较全面的专论。本文试图对热寂说提出的历史进行较系统的考察，并对其产生的社会影响及批判作进一步的探讨和阐述。

一热寂说的提出

一般的热学和物理学史教科书都认为最早提出热寂说的物理学家是威廉·汤姆孙和克劳修斯。其实早在威廉·汤姆孙(W.Thomson)和克劳修斯(R.Clausius)一百多年前牛顿就已看出了他们后来提出的热寂说(heatdeath)。牛顿在其《光学》一书的疑问31(problems31)中描述了后人在一百多年后描述的可怕的宇宙毁灭景象：地球、行星、彗星和太阳这些物体，以及它们上面所有的一切，均将冷却和凝冻，变为非活性的物体。并且所有腐烂、生长、繁殖和所有生命现象，均将停止。所有的行星、彗星将不再能留在它们的轨道上运动。这就是说，牛顿在建立自己力学体系之初，就已意识到它的体系不能解释非弹性碰撞过程(实际上就是牵涉到热交换的过程)的不可逆性与宇宙稳定性的矛盾。为了解决这一矛盾，牛顿提出了“主动原理保持和补偿运动”的物理思想。他指出：“所以，有一种按照主动保持和补偿运动的必要性，这就是重力的原因。行星和彗星由这个原理保持在轨道上，降落时物体获得大的运动，由发酵的原因，动物的心脏和血液保持永恒的运动和热量。地球内的部分持续生热，某些部分变得很热……太阳保持剧热并可见，以其光使万物变热。除去归之于这些主动原理之外，我们在宇宙间遇到的运动很少。”从这段话可以看出，虽然牛顿带有过分强烈的思辨性，但他在设法超脱机械论的局限性，希望用非机械论的解释摆脱力学带来的困难。然而在他那个时代，当能量、能量守恒定律以及各种运动形态均未出笼时，他的设想是很难有什么积极的成果的。为此，他只好求助于上帝的存在，希望上帝给以支援。他在同一书中又指出：“上帝既是宇宙的创造者，又是宇宙的持续的保持者。”“没有他的治理和监督，就会一事无成。说宇宙是一架大机器，无需神的干预即可以运转下去，就如同一个时钟不需要钟表匠的帮助而继续运转那样，这种观念实际上是以把上帝说成是超凡的神灵为借口，想把天意和上帝对现实的统治排除掉。”

随后，欧勒、拉格朗日、拉普拉斯和泊松等一批物理学家和数学家从数学分析方面发展了力学，他们证明，太阳系中所有的变动都是周期性的，这种变动不仅在某一有限范围内进行，而且其增强或减弱的变化也是周期性的。因此，他们得出结论，认为太阳系具有一种稳定性，而且在无限长的时期里，这种稳定性是永远不会改变的。从而他们从物理思想中排除了上帝，这当然是一个了不起的进步，但他们却由此而忽视了牛顿对于不可逆过程的担心，并想彻底抛弃这种忧虑，而宣布太阳系(乃至整个宇宙)将永远稳定，应该说这也是物理思想史上的一次后退。

由以上简单的历史回顾可知，当W·汤姆孙和克劳修斯揭示了自然过程的不可逆性这一曾在历史上争论过的问题后，为什么会引起当时许多一流物理学家的高度重视!

1852年，W·汤姆孙在关于自然界中机械能耗散的一篇论文中提出，在自然界中占统治地位的趋向是能量转变为热而使温度拉平，最终导致所有物体的工作能力减小到零，达到热寂状态。他在1862年发表了《关于太阳热的可能寿命的物理考察》论文，明确提出“热寂说”。他写道：“热力学第二个伟大定律孕含着自然的某种不可逆作用原理，这个原理表明虽然机械能不可灭，却会有一种普遍的耗散趋向，这种耗散在物质的宇宙中会造成热量逐渐增加和扩散，以及热的枯竭，如果宇宙有限并服从现有的定律，那么结果将不可避免地出现宇宙静止和死亡状态。”

从汤姆孙这段话可以看出，他从机械能转化为热而耗散和热力学第二定律，得出宇宙热寂的观点。随后克劳修斯在1865年的论文《论热的动力理论的主要方程的各种应用形式》中得出：“这个定律在宇宙中的应用，已得出一个结论，那是汤姆孙首先得出的，因此我才发表我所说的论文。”可见克劳修斯承认汤姆孙先于他提出热寂说，并启发他做进一步的尝试。

克劳修斯在1865年的上述论文中把宇宙看作一个孤立的绝热系统，在这个系统中热的正向变化总是大于负向变化，因此他认为宇宙热量的总和将向一个方向变化而趋于最终状态。另外他指出，他的熵只包含了“热含量”和“热离散度”，而未考虑当时已知的热辐射和由“以太”传播的热量等。他写道：“由此熵尚未用尽，还必须考虑辐射热，或以太振动方式通过宇宙空间弥散热的其它形式，以及不包括在热名义下的那些扩展更远的某种运动。”正是在上述前提下得出他表示的宇宙基本定律：1)宇宙的能量是恒定的；2)宇宙的熵趋于极大。克劳修斯在1867年作的《关于机械热理论的第二定律》的讲演中，又进一步提出：“宇宙越是接近于其熵为一最大值的极限状态，它继续发生变化的可能性就越小；当它最后完全达到这个状态时，就不会再出现进一步的变化了，宇宙将永远处于一种惰性的死寂状态。”这就是著名的克劳修斯的“热寂说”的来历。

值得注意的是，开尔文和克劳修斯提出“热寂说”时是有所不同的，前者明确认为把热力学第二定律推广到宇宙是有条件限制的，也就是假设宇宙是一个“有限”的体系；后者并没有做这样一个限定，而是毫无条件地推广到整个宇宙。在对“热寂说”的提出者进行客观评价时，这种区别是要特别认真对待的。

除W·汤姆孙外，在克劳修斯前提出热寂说的还有赫姆尔霍兹，这一点很久以来似乎被人们忽视了，他在1854年的一次讲演中就谈到热力学第二定律意味着整个宇宙最终将处于温度均匀的状态，并且“自此以后，宇宙将陷入永恒的静止状态”，即热寂状态。

二热寂说的社会影响

热寂说的提出，在社会上引起了巨大的反响，因为它是基于严谨的科学定律而预言的“世界末日”。这种世界末日的悲观思想造成了19世纪欧美所特有的悲观情绪，使很多人因此对社会进步感到悲观失望，以致不仅自然科学家关心，人文学者也同样关心。

美国历史学家亨利·亚当斯把它解释为19世纪所特有的低落情绪的原因，还把它与对社会进步的失望情绪相联系，正是这一观念给一些作家带来了一种对宇宙热死亡的忧郁心态。例如具有资产阶级自由思想的英国诗人斯温伯恩曾这样描述了热寂：

不论是星星还是太阳将不再升起，

到处是一片黑暗，

没有溪流的潺潺声，

没有声音，没有景色，

既没有冬天的落叶，

也没有春天的嫩芽，

没有白天，也没有劳动的欢乐，

在那永恒的黑夜里，

只没有尽头的梦境。

美国的物理学史家G·霍尔顿把这种没落情绪正确地归之于社会原因。他在《物理科学的概念和理论导论》一书中指出：“热寂说对于一些流行作家有一种不健康的吸引力，这些作家沉湎于席卷欧美社会某些部分的关于世界末日的悲观情绪。由于熵的增加意味着更大的无秩序的混乱，这也许就是对社会崩溃和环境衰退的一种解释!”

这样，热力学第二定律被视为堕落的渊薮。因为它断言，一切都不免从有序走向无序，从整齐走向混乱。甚至更有人延伸说，热力学第二定律表明人种将从坏变得更坏，最终都要灭绝。总之，在19世纪末，热力学第二定律和由它导出的热寂说，已成了社会声誉最坏的科学定律。

因此，从19世纪开始，就不断有人提出各种方案或假说来批判热寂说，试图证明热寂说只是一个佯谬，由此证明宇宙是不会热寂的。这些批判都十分令人钦佩，因为它们若成功了，就不仅拯救了物理学的名声，而且也“拯救了整个宇宙和人类”。三对热寂说的批判

长期以来，人们总以为宇宙基本上是静态的，而且在时间上既无始又无终。但按照热寂说的说法，似乎宇宙早就该处于热寂状态了。然而最使人不可理解的是，为什么现实宇宙至今并没有达到热寂状态?由于热寂说在感情上和理智上都给人以强烈的冲击，所以它问世不久，就遭到各方面的抨击。下面简要介绍对后世影响较大的两家之言以及比较流行的一些观点。

1．对后世影响较大的两个代表性说法

(1)“麦克斯韦妖”的提出。1871年，麦克斯韦(J.Maxwell)曾以“麦克斯韦妖”给热力学第二定律提出了一难题。他设想：一个容器分为A和B两部分，中间有一小孔，有一个小精灵能打开孔道，使快分子从A跑到B，慢分子从B跑到A，这样就在不消耗能量的情况下，使B温度升高，A温度下降。这样一来，热量自动从低温部分传向高温部分，系统的熵降低了，热力学第二定律受到了挑战。人们称这个小精灵为“麦克斯韦妖”。一百年来，“麦克斯韦妖”对许多物理学家一直有很大的诱惑力。麦克斯韦认为，只有当我们能够处理的只是大块的物体而无法看出或处理借以构成物体分离的分子时，热力学第二定律才是正确的，并由此提出应当对热力学第二定律的应用范围加以限制。然而1929年，匈牙利物理学家西拉德揭开了“麦克斯韦妖”之谜。他指出：麦克斯韦妖有获得和储存分子运动信息的能力，它靠信息来干预系统，使它逆着自然界的自发方向进行。1951年布里渊更明确指出，妖精要识别分子，它必须有一个温度与环境不同的微型光源去照亮分子，这就要输入能量，按现代的观点，信息就是负熵，正是麦克斯韦妖将负熵输给了系统，才降低了系统的总熵。麦克斯韦妖正是以此为代价，才获得了所需要的信息(即负熵)的这额外的熵的产生，补偿了系统里熵的减少，从而引起熵的增加。他由此断言妖精是不存在的。

(2)玻尔兹曼的质疑。1872年玻尔兹曼(L.Bo—ltzmann)也指出：热力学在局部范围内是正确的，但它不是绝对的规律。他首先赋予熵的增加以统计解释，按照这样解释热平衡态总是伴随有涨落现象，后者是不遵守热力学第二定律的。在宇宙的某些局部可以偶然地出现巨大的涨落，在那里熵没有增加，因此宇宙也就不可能产生热寂，甚至还在减少，因此宇宙也就不可能产生热寂。玻尔兹曼这种“涨落说”有一定的吸引力，但尚缺乏事实根据。天文学观测表明，至今没有任何有说服力的证据说明现在的宇宙是处在热平衡态并存在着上下“涨落”。而且从逻辑上看，玻尔兹曼的“涨落说”实际上是把宇宙“热寂”已经放在他的前提中了，因而他首先承认“涨落”是在平衡态附近发生的。而对于任何“涨落”，不论它有多大，最后必然会消失，重新回到平衡状态。尽管后来一些物理学家，如莱辛巴赫(H.Reihenbaeh)等发展了玻尔兹曼的思想，把时间增加的方向作为熵增加的方向，并进一步指出了存在着熵的涨落现象，但同样由于缺乏观测证据支持而最终被放弃。

2．恩格斯对热寂说的批判

由于“热寂说”涉及到宇宙未来和人类命运等重大问题，因而也引起了哲学界，尤其是马克思主义哲学的深刻关注，一百多年来，恩格斯对“热寂说”的批判产生了深远的影响。

“热寂说”刚刚提出，恩格斯就在1869年3月2日致马克思的信中指出，这种理论认为，世界愈来愈冷却，宇宙中的温度愈来愈平均化，因此，最后将出现一个一切生命都不能生存的时刻，整个世界将由一个围着一个转的冰冻的球体所组成。我现在预料神父们将抓住这种理论，把它当作唯物主义的最新成就，用来作为“必须设想有上帝存在”的论证，而这种论证实质上是与辩证唯物论背道而驰的。

恩格斯在其《自然辩证法》导言中，又从能量守恒与转化的观点出发，对热寂说也作了精辟的分析和批判。他指出：“散射到太空中去的热必须有可能以某种方法——阐明这种方法将是以后自然科学的课题一转变为另一种运动形态，在这种运动形态中它能够重新集结和活动起来。”恩格斯依据天文观测资料“新星之突然地闪现以及熟知的旧星的突然增加光亮”指出散射到太空中的热能有重新集结的可能，他坚持辩证自然观的正确性，因此他写道：“我们确信，物质在它的一切变化中永远是同一的，它的任何一个属性都决不会丧失，因此它在某个时候以铁的必然性毁灭自己在地球上的最高的花朵——思维着的精神，而在另外的某个地方和某个时候又一定以同一种铁的必然性把它重新产生出来。”

3．曾广为流行的其它观点

(1)熵增加原理只对孤立系统成立，目前我们没有任何根据说宇宙是这样的一个封闭的孤立系统。把在有限时空范围内得到的原理任意推广到整个宇宙是难以置信的。

(2)对整个宇宙而言，既存在着从有序向无序转化的过程，即熵增加过程，也存在着无序向有序转化的过程，即熵减少过程。因此，耗散结构理论认为宇宙在历史的长河中，熵只是在不断地增加的结论，是没有什么根据的。耗散结构理论认为，对于非孤立系统，熵的变化可以形式地分为两部分。一部分是由于系统内部的不可逆过程引起的，叫做熵产生，用dis表示。另一部分是由于系统和外界交换能量或物质而引起的，叫做熵流用des表示。所以整个系统的熵变化是ds=dis+d3s一个系统的熵产生永远不可能是负的，即总有diS≥0，对于孤立系统，由于des=0，所以ds=dis>0，这就是熵增加原理的表达式。

但对于非孤立系，视外界的作用不同，熵流des可正、可负。如果des<0，且|des|>dis，就会有ds=dis+des<0，这表示经过这样的过程，系统的熵会减小，系统就由原来的状态进入更加有序的状态。这就是说，对于一个封闭系统或开放系统存在着由无序向有序转化的可能。为此《纽约时报》曾于1980年发表特稿，宣称普里高津的耗散理论帮助人类解决了一项科学上最扰人的似是而非的问题。然而，尽管这种理论具有很广的应用范围，但对于整个宇宙来说，由于缺乏明确的物理图象和实验基础而不被天体物理学界所认可。

(3)熵增加原理的严格表述是：“一个热力学系统从一个平衡态出发，经过绝热过程，到达另一个平衡态，它的熵不减少。”这里很重要的一点是，体系在过程的开始和过程的终了都处在平衡态。而对于宇宙来说，在我们知识所及的历史年代里，宇宙一直处于远离平衡状态之中。因此，说我们所及的历史年代中宇宙的熵不断增加是没有根据的。四热寂说的终结

多少年来我们总有这样的感觉，对已有的对热寂说的批判说服力不强，并没有真正解决问题。1948年，美籍俄裔物理学家伽莫夫(G.Gamow)和他的同事提出了一个“大爆炸”的宇宙理论，使热寂说的佯谬迎刃而解。

热寂说是以宇宙整体正在从非平衡趋于平衡的结论为前提的。然而大爆炸宇宙学的研究和观测表明，宇宙起源于150亿年前“原始火球”的一次大爆炸，大爆炸之后宇宙一直在膨胀。它不是趋于平衡，而是越来越趋于不平衡。按照熵增加原理，只对于每个静态的封闭体系，熵才有个固定的极大值Smax；对于膨胀着的系统，每一瞬时熵可能达到的极大值Smax一是与时俱增的。如果膨胀得足够快，系统不但不能每时每刻跟上过程以达到新的平衡，而且实际上熵值S的增长落后于Smax的增长，二者的差距越拉越长。虽然系统的熵不断增加，但它距平衡态却愈来愈远。我们的宇宙中发生的正是这种情况。

大爆炸宇宙理论得到了三个强有力的直接证据的支持，即哈勃红移、氦元素丰度和3K微波背景辐射。1929年，美国天文学家哈勃(E.Hubble)在研究了前人测量的星系距离资料后发现，这星系光谱线的颜色要比近星系的稍红一些，哈勃仔细的测量了这种红化，发现它呈系统性变化，而且，星系愈远，光谱线红移愈大，在进一步测定了许多星系光谱中特征谱线的位置后，哈勃证实了这个效应，并指出红移现象的产生是由于星系在退行而使光波变长的结果。由此，他总结出了著名的哈勃定律：星系退行的速度与距离成正比。从哈勃定律人们会很自然地得出宇宙在膨胀的推论。这个重大发现奠定了现代宇宙学——大爆炸理论的基础。

支持大爆炸宇宙论的第二个证据是宇宙中氦元素丰度的预言和测定。大爆炸发生一秒钟以后，宇宙是由极高温的基本粒子组成的“羹汤”，这时整个宇宙处于均匀的热平衡态。随着宇宙的膨胀和降温，其中的一些粒子逐次与其余部分粒子脱耦。此时产生的核反应使中子和质子聚合在一起，形成氦核，余下的核子(没有聚合的质子)自然就形成了氢核。精确的理论计算表明，当时应有23.6％的物质质量聚合成了氦核，英国皇家格林威治天文台对众多星系中原始星云的发射光谱进行观测的结果表明，宇宙中氦的实际丰度为23.5％。这一结果与大爆炸的理论预言极为相符。

支持大爆炸理论的第三个证据是3K微波背景辐射的发现。大爆炸理论预言，现在的宇宙中应该存在着一种来自宇宙早期的均匀的、各向同性的微波背景辐射，它是宇宙早期的遗迹，频谱应该符合普朗克黑体辐射公式，温度约为3K。1965年这一预言被射电天文学家彭齐亚斯(A.Penjias)和威尔逊(R.Wilson)在宇宙观测中证实，此后亦为众多科学家进一步证实。这一结果表明，宇宙早期曾一度处于平衡态，处处都有相同的温度，而且物质也是相当均匀的，非均匀性不超过10-5，大爆炸之后，宇宙才逐渐偏离热平衡态，而今天宇宙中物质分布的不均匀性已高达10—103。

另一方面，宇宙膨胀的原因是由于引力的作用。有引力作用的热力学与无引力作用的热力学得出的结论完全不同。在不考虑引力的经典热力学中，加热则体系升温，冷却则体系降温，热容量是正值。而在一个自引力体系中情况则刚好相反，加热则体系变冷，放热则体系升温，热容量是负值。而负热容物体的存在对于热力学来说具有根本性的影响。在一个体系中，如果同时存在着正热容物体和负热容物体，那么这个体系就具有极大的不稳定性。稍有扰动，平衡就会彻底遭到破坏而产生温差。因此，只要有引力体系存在，原则上就不存在稳定的热平衡，而宇宙间的天体或天体系统大多数正是这种引力系统。尽管自引力系统中熵是增加的，但由于没有热平衡，因而熵的增加是无止境的，永远没有极大值。

因此，“热平衡的存在对整个热力学是至关重要的，热平衡是热力学的出发点，而对于引力起作用的体系，实际上不存在热力学意义上的热平衡态，而是不稳定的状态。”这种现象在静态宇宙模型中是不可能发生的，也是开尔文和克劳修斯等人没有料想到的。

机械导论论文范文篇9

关键词：文献检索培训；毕业设计质量；成果导向

文献检索对大学生毕业设计的各阶段都有帮助。从1984开始，原国家教委3次下发有关文献检索课的指导性文件，文献检索课在很多高校均已对本科生开设。但是，很多高校的文献检索课程在以手工检索为主、光盘检索为辅的时候开设过，等到文献检索以网络检索为主时，文献检索课程便没有再开设。在网络资源刚开始建立的时期，没开设文献检索课程，好像对本科生的毕业设计等环节影响不大，但是，随着时间的推移，计算机网络资源迅速发展，学生文献检索能力的下降，直接影响到了本科毕业设计的质量。笔者结合现在成果导向的教育理念[1]，为了让学生通过学习文献检索知识而提高毕业设计质量，机械设计制造及其自动化专业（以下简称“机自专业”）的教师通过以文献检索讲座的形式对本专业本科学生进行文献检索能力培训。

一、文献检索在毕业设计中的作用

在毕业设计资料查找的过程中，很多学生都是把毕业设计题目复制到搜索栏中，期望找到和自己题目一样的参考资料，这些情况说明文献检索与毕业设计是密切相关的，学生在进行毕业设计中的文献检索时要从大量文献中迅速、准确地找到与毕业设计题目相关的资料，以便于毕业设计的展开[2]。（一）文献检索是毕业设计的基础工作。在毕业设计前期，学生要通过文献检索掌握与毕业设计题目相关的国内外研究现状，从所收集的大量相关信息中了解别人的研究成果，找出对自己有帮助的研究方法，为自己的毕业设计寻找有价值的论证依据。（二）文献检索有助于培养学生创新思维。文献检索不只是培养学生获取资料的能力，还要培养学生处理和利用资料的能力[3]。学生在对文献进行处理和利用的过程中，要能将已有的资料进行分类、总结，并有所发现。通过文献检索所获取的与毕业设计相关的文献资料很容易激发学生的潜在意识，形成解决自己毕业设计课题的灵感。所以综合运用已有知识，在此基础上进行创新是文献检索和毕业设计相结合的必然结果。（三）文献检索有助于提高毕业设计质量。网络的高速发展，使得文献资料数量巨大，检索困难加大[4]。文献检索能力培训有助于学生提高检索质量，缩短检索时间。检索到的资料可以为学生的毕业设计观点提供理论支持，使学生从更高的层面上去研究和论述课题，而不是想当然的闭门造车。

二、利用文献检索培训提升学生毕业设计质量的策略

毕业设计质量的好坏直接影响到各个部门对本专业教学质量的评价。文献检索培训的目的是想从格式及内容两个方面来提升学生的毕业设计质量。文献检索培训过程中，以毕业设计答辩组为一大组（包括4到5个毕业设计指导教师所指导的学生），每个毕业设计指导教师所带的学生（不超过8人）作为一小组。每一大组按照系室对毕业设计不同阶段的要求分别对该大组学生进行集中讲座培训，而每一小组根据每次培训讲座的内容结合该组学生的具体毕业设计任务，通过教师指导和同小组学生之间探讨等方式，促进毕业设计相关任务的完成。（一）毕业设计格式质量的提升。文献检索能力集中培训时，培训教师先讲解毕业设计的格式要求，以及如何完成要求，然后以往届毕业设计为例，对其格式中出现的各种问题进行分析，提醒学生避免出现同类问题。各小组的毕业指导教师会对本小组每一个学生提交的毕业设计初稿中存在的格式问题进行批注，要求学生逐条修改。对于不能正确修改格式的学生，毕业设计指导教师会对其进行当面指导，或者让同小组做得较好的学生对他进行指导。通过文献检索的培训，学生对毕业设计的格式要求有了深刻的认识，能按照要求对毕业设计中表格的表头、插图的图名、公式的编号、文字和标题进行编排。从格式上来看，经过文献检索培训之后，学生毕业设计质量的提升还是比较明显的。（二）毕业设计内容质量的提升。1.摘要和关键词质量的提升。集中对文献检索培训的教师会给学生讲解摘要和关键词的书写要求，并提供几篇往届毕业设计的摘要和关键词，让学生分组讨论这些摘要和关键词是否合理，是否需要修改。每小组的指导教师会让学生根据摘要和关键词等不同方式进行毕业设计文献资料查找，让学生体会摘要和关键词对于文章的意义和重要性。另外，在各个小组中，指导教师会组织本小组的学生进行讨论，让每个学生将自己摘要和关键词读给本组其他学生听，看看别人是否能从中理解他此次毕业设计要做什么、怎么做的、得到什么结论。然后，指导教师再给出一定的修改意见。经过文献检索培训之后，学生能从研究的目的、采用的方法、得出的结论来书写摘要。经过培训之后，学生不再是随意书写关键词，而是在毕业设计中寻找核心词汇作为关键词。2.引言质量的提升。进行文献检索培训时，培训教师会以一个具体毕业设计题目为例，演示如何查找文献资料、如何阅读文献资料、怎么利用所查找的文献资料写出引言，并给学生提出文献检索篇幅和阅读笔记方面的要求。而每一小组的毕业设计指导教师则会批改本小组每一个学生的文献阅读笔记，指出其不足，给出修改意见，并且要求本小组成员进行阅读后的交流，促进学生对与自己毕业设计相关的国内外现状和发展趋势的了解。经过文献检索培训之后，大多数学生能综合查找的文献，在引言部分介绍自己毕业设计任务的背景和目的，点明毕业设计的理论依据、研究方法及研究的意义和前景，使毕业设计引言部分的质量有所提升。3.毕业设计主要内容质量的提升。进行文献检索培训时，培训教师通过一个具体的毕业设计问题，讲解如何从总体设计、机械系统设计和控制系统设计方面提出不同的设计方案，针对不同的设计方案如何进行对比分析并取舍。在毕业设计答辩组中，各小组指导教师会要求每个学生通过PPT的形式向大家展示他所提出的不同设计方案，对方案进行对比分析，并说明最终选择何种方案。毕业设计答辩组中所有学生和指导教师，都会针对该汇报者的讲解进行提问，甚至会对某些设计方案进行质疑，汇报者要给予相应的解释。最后指导教师进行总结，提出改进意见，学生针对意见再查找资料进行完善。经过文献检索培训之后，大多数学生会根据所查找的资料进行综合分析，提出两种以上的设计方案，并对设计方案进行对比分析，选出适合毕业设计题目要求的方案，然后再进入具体设计，使毕业设计的方案设计更加充实，内容更完善。另外，在毕业设计过程中，学生不再是完全地照抄别人的想法，而是能将自己的想法融入毕业设计，从而使自己的毕业设计重复率下降，毕业设计质量得到一定的提升。当然，通过文献检索培训，有的学生还将自己毕业设计的内容进行总结修改之后，申请了实用新型专利。这不仅体现出学生毕业设计内容的质量提高，更体现出学生创新思维能力的提升。

三、结语

通过文献检索培训，机自专业毕业设计的各个阶段学生都充分利用文献资料的收集，提升自己的毕业设计质量，进而提升自己的创新实践能力，达到了利用文献检索培训学生能力的初衷。

参考文献：

[1]解芳,蔡广宇,李阳,等.基于成果导向的机械类《专业导论与文献检索》课程目标达成度评价[J].才智,2018(24):124,126.

[2]窦允辰.优化文献检索实训课程内容,提升本科生毕业设计质量[J].教育教学论坛,2017(49):67-68.

[3]刘冲.论大学生毕业论文写作中的文献检索与利用[J].赤峰学院学报(自然科学版),2016,32(23):178-180.

机械导论论文范文篇10

[关键词]热寂说；熵增加原理；近代宇宙论

“热寂说”是热力学第二定律的宇宙学推论，它既是哲学上的一个原则问题，也是物理学上无法直接验证的问题，它的意义关系到包括生命物质在内的万物生长、发展和消亡的普遍规律以及人类和宇宙的未来等问题。所以一经提出，就一直受到科学界和哲学界的广泛关注并引起激烈的争论，但尚缺乏较全面的专论。本文试图对热寂说提出的历史进行较系统的考察，并对其产生的社会影响及批判作进一步的探讨和阐述。

一热寂说的提出

一般的热学和物理学史教科书都认为最早提出热寂说的物理学家是威廉·汤姆孙和克劳修斯。其实早在威廉·汤姆孙(W.Thomson)和克劳修斯(R.Clausius)一百多年前牛顿就已看出了他们后来提出的热寂说(heatdeath)。牛顿在其《光学》一书的疑问31(problems31)中描述了后人在一百多年后描述的可怕的宇宙毁灭景象：地球、行星、彗星和太阳这些物体，以及它们上面所有的一切，均将冷却和凝冻，变为非活性的物体。并且所有腐烂、生长、繁殖和所有生命现象，均将停止。所有的行星、彗星将不再能留在它们的轨道上运动。这就是说，牛顿在建立自己力学体系之初，就已意识到它的体系不能解释非弹性碰撞过程(实际上就是牵涉到热交换的过程)的不可逆性与宇宙稳定性的矛盾。为了解决这一矛盾，牛顿提出了“主动原理保持和补偿运动”的物理思想。他指出：“所以，有一种按照主动保持和补偿运动的必要性，这就是重力的原因。行星和彗星由这个原理保持在轨道上，降落时物体获得大的运动，由发酵的原因，动物的心脏和血液保持永恒的运动和热量。地球内的部分持续生热，某些部分变得很热……太阳保持剧热并可见，以其光使万物变热。除去归之于这些主动原理之外，我们在宇宙间遇到的运动很少。”从这段话可以看出，虽然牛顿带有过分强烈的思辨性，但他在设法超脱机械论的局限性，希望用非机械论的解释摆脱力学带来的困难。然而在他那个时代，当能量、能量守恒定律以及各种运动形态均未出笼时，他的设想是很难有什么积极的成果的。为此，他只好求助于上帝的存在，希望上帝给以支援。他在同一书中又指出：“上帝既是宇宙的创造者，又是宇宙的持续的保持者。”“没有他的治理和监督，就会一事无成。说宇宙是一架大机器，无需神的干预即可以运转下去，就如同一个时钟不需要钟表匠的帮助而继续运转那样，这种观念实际上是以把上帝说成是超凡的神灵为借口，想把天意和上帝对现实的统治排除掉。”

随后，欧勒、拉格朗日、拉普拉斯和泊松等一批物理学家和数学家从数学分析方面发展了力学，他们证明，太阳系中所有的变动都是周期性的，这种变动不仅在某一有限范围内进行，而且其增强或减弱的变化也是周期性的。因此，他们得出结论，认为太阳系具有一种稳定性，而且在无限长的时期里，这种稳定性是永远不会改变的。从而他们从物理思想中排除了上帝，这当然是一个了不起的进步，但他们却由此而忽视了牛顿对于不可逆过程的担心，并想彻底抛弃这种忧虑，而宣布太阳系(乃至整个宇宙)将永远稳定，应该说这也是物理思想史上的一次后退。

由以上简单的历史回顾可知，当W·汤姆孙和克劳修斯揭示了自然过程的不可逆性这一曾在历史上争论过的问题后，为什么会引起当时许多一流物理学家的高度重视!

1852年，W·汤姆孙在关于自然界中机械能耗散的一篇论文中提出，在自然界中占统治地位的趋向是能量转变为热而使温度拉平，最终导致所有物体的工作能力减小到零，达到热寂状态。他在1862年发表了《关于太阳热的可能寿命的物理考察》论文，明确提出“热寂说”。他写道：“热力学第二个伟大定律孕含着自然的某种不可逆作用原理，这个原理表明虽然机械能不可灭，却会有一种普遍的耗散趋向，这种耗散在物质的宇宙中会造成热量逐渐增加和扩散，以及热的枯竭，如果宇宙有限并服从现有的定律，那么结果将不可避免地出现宇宙静止和死亡状态。”

从汤姆孙这段话可以看出，他从机械能转化为热而耗散和热力学第二定律，得出宇宙热寂的观点。随后克劳修斯在1865年的论文《论热的动力理论的主要方程的各种应用形式》中得出：“这个定律在宇宙中的应用，已得出一个结论，那是汤姆孙首先得出的，因此我才发表我所说的论文。”可见克劳修斯承认汤姆孙先于他提出热寂说，并启发他做进一步的尝试。

克劳修斯在1865年的上述论文中把宇宙看作一个孤立的绝热系统，在这个系统中热的正向变化总是大于负向变化，因此他认为宇宙热量的总和将向一个方向变化而趋于最终状态。另外他指出，他的熵只包含了“热含量”和“热离散度”，而未考虑当时已知的热辐射和由“以太”传播的热量等。他写道：“由此熵尚未用尽，还必须考虑辐射热，或以太振动方式通过宇宙空间弥散热的其它形式，以及不包括在热名义下的那些扩展更远的某种运动。”正是在上述前提下得出他表示的宇宙基本定律：1)宇宙的能量是恒定的；2)宇宙的熵趋于极大。克劳修斯在1867年作的《关于机械热理论的第二定律》的讲演中，又进一步提出：“宇宙越是接近于其熵为一最大值的极限状态，它继续发生变化的可能性就越小；当它最后完全达到这个状态时，就不会再出现进一步的变化了，宇宙将永远处于一种惰性的死寂状态。”这就是著名的克劳修斯的“热寂说”的来历。

值得注意的是，开尔文和克劳修斯提出“热寂说”时是有所不同的，前者明确认为把热力学第二定律推广到宇宙是有条件限制的，也就是假设宇宙是一个“有限”的体系；后者并没有做这样一个限定，而是毫无条件地推广到整个宇宙。在对“热寂说”的提出者进行客观评价时，这种区别是要特别认真对待的。

除W·汤姆孙外，在克劳修斯前提出热寂说的还有赫姆尔霍兹，这一点很久以来似乎被人们忽视了，他在1854年的一次讲演中就谈到热力学第二定律意味着整个宇宙最终将处于温度均匀的状态，并且“自此以后，宇宙将陷入永恒的静止状态”，即热寂状态。

二热寂说的社会影响

热寂说的提出，在社会上引起了巨大的反响，因为它是基于严谨的科学定律而预言的“世界末日”。这种世界末日的悲观思想造成了19世纪欧美所特有的悲观情绪，使很多人因此对社会进步感到悲观失望，以致不仅自然科学家关心，人文学者也同样关心。

美国历史学家亨利·亚当斯把它解释为19世纪所特有的低落情绪的原因，还把它与对社会进步的失望情绪相联系，正是这一观念给一些作家带来了一种对宇宙热死亡的忧郁心态。例如具有资产阶级自由思想的英国诗人斯温伯恩曾这样描述了热寂：

不论是星星还是太阳将不再升起，

到处是一片黑暗，

没有溪流的潺潺声，

没有声音，没有景色，

既没有冬天的落叶，

也没有春天的嫩芽，

没有白天，也没有劳动的欢乐，

在那永恒的黑夜里，

只没有尽头的梦境。

美国的物理学史家G·霍尔顿把这种没落情绪正确地归之于社会原因。他在《物理科学的概念和理论导论》一书中指出：“热寂说对于一些流行作家有一种不健康的吸引力，这些作家沉湎于席卷欧美社会某些部分的关于世界末日的悲观情绪。由于熵的增加意味着更大的无秩序的混乱，这也许就是对社会崩溃和环境衰退的一种解释!”

这样，热力学第二定律被视为堕落的渊薮。因为它断言，一切都不免从有序走向无序，从整齐走向混乱。甚至更有人延伸说，热力学第二定律表明人种将从坏变得更坏，最终都要灭绝。总之，在19世纪末，热力学第二定律和由它导出的热寂说，已成了社会声誉最坏的科学定律。

因此，从19世纪开始，就不断有人提出各种方案或假说来批判热寂说，试图证明热寂说只是一个佯谬，由此证明宇宙是不会热寂的。这些批判都十分令人钦佩，因为它们若成功了，就不仅拯救了物理学的名声，而且也“拯救了整个宇宙和人类”。三对热寂说的批判

长期以来，人们总以为宇宙基本上是静态的，而且在时间上既无始又无终。但按照热寂说的说法，似乎宇宙早就该处于热寂状态了。然而最使人不可理解的是，为什么现实宇宙至今并没有达到热寂状态?由于热寂说在感情上和理智上都给人以强烈的冲击，所以它问世不久，就遭到各方面的抨击。下面简要介绍对后世影响较大的两家之言以及比较流行的一些观点。

1．对后世影响较大的两个代表性说法

(1)“麦克斯韦妖”的提出。1871年，麦克斯韦(J.Maxwell)曾以“麦克斯韦妖”给热力学第二定律提出了一难题。他设想：一个容器分为A和B两部分，中间有一小孔，有一个小精灵能打开孔道，使快分子从A跑到B，慢分子从B跑到A，这样就在不消耗能量的情况下，使B温度升高，A温度下降。这样一来，热量自动从低温部分传向高温部分，系统的熵降低了，热力学第二定律受到了挑战。人们称这个小精灵为“麦克斯韦妖”。一百年来，“麦克斯韦妖”对许多物理学家一直有很大的诱惑力。麦克斯韦认为，只有当我们能够处理的只是大块的物体而无法看出或处理借以构成物体分离的分子时，热力学第二定律才是正确的，并由此提出应当对热力学第二定律的应用范围加以限制。然而1929年，匈牙利物理学家西拉德揭开了“麦克斯韦妖”之谜。他指出：麦克斯韦妖有获得和储存分子运动信息的能力，它靠信息来干预系统，使它逆着自然界的自发方向进行。1951年布里渊更明确指出，妖精要识别分子，它必须有一个温度与环境不同的微型光源去照亮分子，这就要输入能量，按现代的观点，信息就是负熵，正是麦克斯韦妖将负熵输给了系统，才降低了系统的总熵。麦克斯韦妖正是以此为代价，才获得了所需要的信息(即负熵)的这额外的熵的产生，补偿了系统里熵的减少，从而引起熵的增加。他由此断言妖精是不存在的。

(2)玻尔兹曼的质疑。1872年玻尔兹曼(L.Bo—ltzmann)也指出：热力学在局部范围内是正确的，但它不是绝对的规律。他首先赋予熵的增加以统计解释，按照这样解释热平衡态总是伴随有涨落现象，后者是不遵守热力学第二定律的。在宇宙的某些局部可以偶然地出现巨大的涨落，在那里熵没有增加，因此宇宙也就不可能产生热寂，甚至还在减少，因此宇宙也就不可能产生热寂。玻尔兹曼这种“涨落说”有一定的吸引力，但尚缺乏事实根据。天文学观测表明，至今没有任何有说服力的证据说明现在的宇宙是处在热平衡态并存在着上下“涨落”。而且从逻辑上看，玻尔兹曼的“涨落说”实际上是把宇宙“热寂”已经放在他的前提中了，因而他首先承认“涨落”是在平衡态附近发生的。而对于任何“涨落”，不论它有多大，最后必然会消失，重新回到平衡状态。尽管后来一些物理学家，如莱辛巴赫(H.Reihenbaeh)等发展了玻尔兹曼的思想，把时间增加的方向作为熵增加的方向，并进一步指出了存在着熵的涨落现象，但同样由于缺乏观测证据支持而最终被放弃。

2．恩格斯对热寂说的批判

由于“热寂说”涉及到宇宙未来和人类命运等重大问题，因而也引起了哲学界，尤其是马克思主义哲学的深刻关注，一百多年来，恩格斯对“热寂说”的批判产生了深远的影响。

“热寂说”刚刚提出，恩格斯就在1869年3月2日致马克思的信中指出，这种理论认为，世界愈来愈冷却，宇宙中的温度愈来愈平均化，因此，最后将出现一个一切生命都不能生存的时刻，整个世界将由一个围着一个转的冰冻的球体所组成。我现在预料神父们将抓住这种理论，把它当作唯物主义的最新成就，用来作为“必须设想有上帝存在”的论证，而这种论证实质上是与辩证唯物论背道而驰的。

恩格斯在其《自然辩证法》导言中，又从能量守恒与转化的观点出发，对热寂说也作了精辟的分析和批判。他指出：“散射到太空中去的热必须有可能以某种方法——阐明这种方法将是以后自然科学的课题一转变为另一种运动形态，在这种运动形态中它能够重新集结和活动起来。”恩格斯依据天文观测资料“新星之突然地闪现以及熟知的旧星的突然增加光亮”指出散射到太空中的热能有重新集结的可能，他坚持辩证自然观的正确性，因此他写道：“我们确信，物质在它的一切变化中永远是同一的，它的任何一个属性都决不会丧失，因此它在某个时候以铁的必然性毁灭自己在地球上的最高的花朵——思维着的精神，而在另外的某个地方和某个时候又一定以同一种铁的必然性把它重新产生出来。”

3．曾广为流行的其它观点

(1)熵增加原理只对孤立系统成立，目前我们没有任何根据说宇宙是这样的一个封闭的孤立系统。把在有限时空范围内得到的原理任意推广到整个宇宙是难以置信的。

(2)对整个宇宙而言，既存在着从有序向无序转化的过程，即熵增加过程，也存在着无序向有序转化的过程，即熵减少过程。因此，耗散结构理论认为宇宙在历史的长河中，熵只是在不断地增加的结论，是没有什么根据的。耗散结构理论认为，对于非孤立系统，熵的变化可以形式地分为两部分。一部分是由于系统内部的不可逆过程引起的，叫做熵产生，用dis表示。另一部分是由于系统和外界交换能量或物质而引起的，叫做熵流用des表示。所以整个系统的熵变化是ds=dis+d3s一个系统的熵产生永远不可能是负的，即总有diS≥0，对于孤立系统，由于des=0，所以ds=dis>0，这就是熵增加原理的表达式。

但对于非孤立系，视外界的作用不同，熵流des可正、可负。如果des<0，且|des|>dis，就会有ds=dis+des<0，这表示经过这样的过程，系统的熵会减小，系统就由原来的状态进入更加有序的状态。这就是说，对于一个封闭系统或开放系统存在着由无序向有序转化的可能。为此《纽约时报》曾于1980年发表特稿，宣称普里高津的耗散理论帮助人类解决了一项科学上最扰人的似是而非的问题。然而，尽管这种理论具有很广的应用范围，但对于整个宇宙来说，由于缺乏明确的物理图象和实验基础而不被天体物理学界所认可。

(3)熵增加原理的严格表述是：“一个热力学系统从一个平衡态出发，经过绝热过程，到达另一个平衡态，它的熵不减少。”这里很重要的一点是，体系在过程的开始和过程的终了都处在平衡态。而对于宇宙来说，在我们知识所及的历史年代里，宇宙一直处于远离平衡状态之中。因此，说我们所及的历史年代中宇宙的熵不断增加是没有根据的。四热寂说的终结

多少年来我们总有这样的感觉，对已有的对热寂说的批判说服力不强，并没有真正解决问题。1948年，美籍俄裔物理学家伽莫夫(G.Gamow)和他的同事提出了一个“大爆炸”的宇宙理论，使热寂说的佯谬迎刃而解。

热寂说是以宇宙整体正在从非平衡趋于平衡的结论为前提的。然而大爆炸宇宙学的研究和观测表明，宇宙起源于150亿年前“原始火球”的一次大爆炸，大爆炸之后宇宙一直在膨胀。它不是趋于平衡，而是越来越趋于不平衡。按照熵增加原理，只对于每个静态的封闭体系，熵才有个固定的极大值Smax；对于膨胀着的系统，每一瞬时熵可能达到的极大值Smax一是与时俱增的。如果膨胀得足够快，系统不但不能每时每刻跟上过程以达到新的平衡，而且实际上熵值S的增长落后于Smax的增长，二者的差距越拉越长。虽然系统的熵不断增加，但它距平衡态却愈来愈远。我们的宇宙中发生的正是这种情况。

大爆炸宇宙理论得到了三个强有力的直接证据的支持，即哈勃红移、氦元素丰度和3K微波背景辐射。1929年，美国天文学家哈勃(E.Hubble)在研究了前人测量的星系距离资料后发现，这星系光谱线的颜色要比近星系的稍红一些，哈勃仔细的测量了这种红化，发现它呈系统性变化，而且，星系愈远，光谱线红移愈大，在进一步测定了许多星系光谱中特征谱线的位置后，哈勃证实了这个效应，并指出红移现象的产生是由于星系在退行而使光波变长的结果。由此，他总结出了著名的哈勃定律：星系退行的速度与距离成正比。从哈勃定律人们会很自然地得出宇宙在膨胀的推论。这个重大发现奠定了现代宇宙学——大爆炸理论的基础。

支持大爆炸宇宙论的第二个证据是宇宙中氦元素丰度的预言和测定。大爆炸发生一秒钟以后，宇宙是由极高温的基本粒子组成的“羹汤”，这时整个宇宙处于均匀的热平衡态。随着宇宙的膨胀和降温，其中的一些粒子逐次与其余部分粒子脱耦。此时产生的核反应使中子和质子聚合在一起，形成氦核，余下的核子(没有聚合的质子)自然就形成了氢核。精确的理论计算表明，当时应有23.6％的物质质量聚合成了氦核，英国皇家格林威治天文台对众多星系中原始星云的发射光谱进行观测的结果表明，宇宙中氦的实际丰度为23.5％。这一结果与大爆炸的理论预言极为相符。

支持大爆炸理论的第三个证据是3K微波背景辐射的发现。大爆炸理论预言，现在的宇宙中应该存在着一种来自宇宙早期的均匀的、各向同性的微波背景辐射，它是宇宙早期的遗迹，频谱应该符合普朗克黑体辐射公式，温度约为3K。1965年这一预言被射电天文学家彭齐亚斯(A.Penjias)和威尔逊(R.Wilson)在宇宙观测中证实，此后亦为众多科学家进一步证实。这一结果表明，宇宙早期曾一度处于平衡态，处处都有相同的温度，而且物质也是相当均匀的，非均匀性不超过10-5，大爆炸之后，宇宙才逐渐偏离热平衡态，而今天宇宙中物质分布的不均匀性已高达10—103。

另一方面，宇宙膨胀的原因是由于引力的作用。有引力作用的热力学与无引力作用的热力学得出的结论完全不同。在不考虑引力的经典热力学中，加热则体系升温，冷却则体系降温，热容量是正值。而在一个自引力体系中情况则刚好相反，加热则体系变冷，放热则体系升温，热容量是负值。而负热容物体的存在对于热力学来说具有根本性的影响。在一个体系中，如果同时存在着正热容物体和负热容物体，那么这个体系就具有极大的不稳定性。稍有扰动，平衡就会彻底遭到破坏而产生温差。因此，只要有引力体系存在，原则上就不存在稳定的热平衡，而宇宙间的天体或天体系统大多数正是这种引力系统。尽管自引力系统中熵是增加的，但由于没有热平衡，因而熵的增加是无止境的，永远没有极大值。

因此，“热平衡的存在对整个热力学是至关重要的，热平衡是热力学的出发点，而对于引力起作用的体系，实际上不存在热力学意义上的热平衡态，而是不稳定的状态。”这种现象在静态宇宙模型中是不可能发生的，也是开尔文和克劳修斯等人没有料想到的。