虚拟实验何以用于教授思想实验——基于科学思想史与认知具身观点的理论分析

物质实验在现实世界中展开,思想实验则在头脑中展开,二者共同构成了科学实验的两种基本类型,其历史分野背后展现的是经验论和唯理论这两种不同的认识论立场,以及由此导致的两者之间对立与统一的辩证关系。基于认知的具身观点,思想实验可分为描述或想象意象世界、模拟操作意象、根据想象的现象形成结论三个相互联系的认知过程,它是具身直觉系统中感性与知性的统一。以计算建模和虚拟仿真技术为基础的虚拟实验的快速崛起,有助于构建一种“人—机”融合的具身系统,并将其中的意象、心理模拟和想象结果外化为感知觉信号,其最大优势不是模拟物质实验,而是教授思想实验。作为一种具身直觉工具,虚拟实验被用于教授思想实验时,应采取实验场景生活化、实验材料意象化、参数控制自主化、操作体验具身化、实验结果直观化等策略,以提升应用效果。

教育数字化可持续发展的UGBS机制——从何处来?向何处去?

文章从历史哲学和政治哲学的高度出发,认为教育信息化是教育领域的“工业革命”,目标是实现作为“信息型”实践的教育从劳动密集型向技术密集型的制度转型,UGBS机制的产生在这一进程中有其逻辑必然性且揭示了这一转型独特的动力学机制。对此,文章提出了UGBS概念化这一理论命题,即明确四大行动主体及其交互关系。基于“大学—产业—政府”三螺旋结构这一概念框架,结合中国教育信息化发展历史对UGBS机制的产生与发展进行了回顾与阐释,实现了历史与逻辑的统一。文章从系统论和生态学视角出发,尝试对教育数字化进程中“UGBS机制究竟向何处去”这一问题进行了回答,提出教育变革的历史轨迹正从“布朗运动”向“莱维飞行”切换,UGBS机制未来需要应对教育创新之“莱维飞行”中潜藏的风险,教育数字化让教育生态系统进化始终处于混沌边缘,UGBS机制中蕴涵着教育数字化可持续发展的密码,在破解UGBS基因组密码的同时要谨防其发生负面的基因突变。

天山北坡经济带城乡聚落格局变化与影响因素分析

以天山北坡经济带城乡聚落为研究对象,采用景观格局指数、地理信息系统(GIS)空间分析、位序-规模法等分析1980-2020年间城乡聚落格局的变化,结合地理探测器从自然、区位及社会经济因素探究城乡聚落格局的影响因素。结果表明:1980-2020年间,城乡聚落数量、规模持续扩张且趋于集聚,前20 a扩张以耕地、草地为主,后20 a以未利用地为主;城乡聚落密度变化显著,高密度区主要集中在各绿洲呈现“多核集中分布”特征,中密度区沿高密度区周围扩张,低密度区沿绿洲边缘分布并在非绿洲区有扩张;首位聚落规模发展较好,趋于位序-规模曲线,中型聚落略微发育,小型聚落数量持续减少;交通等区位因素是天山北坡城乡聚落格局的首位影响因素,社会经济因素次之,自然地理因素影响较小,各影响因素差异显著。

具身何以认知——对为何有“做”而没有“学”的历史与理论考察

“做中学”在实践中往往会变成有“做”而没有“学”。在对百年教育改革进程中“做中学”的初衷、异化与乱象进行回顾的基础上,引入认知的具身观点,把“为何有做而没有学”这一现实难题转化为“具身何以认知”这一科学问题,从基于共同编码假说的具身模拟、作为预测器的内部前向模型、扩展想象和行动空间的技术具身之工具合并机制的认知具身三大边界条件出发,对“做中学”为何会变成“有做而没有学”以及如何才能实现“有做亦有学”进行了历史与理论的双重考察。如果说“做中学”以希望开始以失望结束,“发现学习”试图对“做中学”作出超越但最终也归于失败,那么“创中学”基于认知的具身观点则真正实现了对“做中学”和“发现学习”的扬弃与超越,最终实现了“动手”和“动脑”的统一,真正让“做中学”的理想走进教育的现实。可见,“做中学”是正题,“发现学习”是反题,“创中学”则是合题,而这一正反合的三段论隐喻了教育学思想发展与理论建构的辩证统一。

学术部落及其领地:当代学习研究中三种文化的对立与融合

该文使用学术部落及其领地这一学科文化的人类学隐喻作为概念框架,对当代学习研究的学术部落及其领地进行了分析,鉴别了其中存在的三种文化并对其内涵进行了阐释,提出学习科学的文化是认知的文化,学习技术的文化是认知造物的文化,学习工程的文化是造物的文化。以此为基础,对当代学习研究中三种文化的对立产生的历史后果及其超越进行了探讨,为此需构建科学—技术—工程的文化连续统,建立学习研究的“生态学隐喻”,改变学术部落中的学术实践,形成一种全新的、更具内在统一性的学习研究文化。

伊犁河谷“三生”空间景观生态风险时空演变与多情景模拟

基于伊犁河谷1990-2020年土地利用数据,利用景观生态风险评价模型探析“生产-生活-生态”(“三生”)空间及景观生态风险格局时空演变特征,借助PLUS模型模拟伊犁河谷2030年生产空间优先、生活空间优先和生态空间优先3种情景下“三生”空间格局及景观生态风险分布特征。结果表明:1990-2020年,伊犁河谷“三生”空间以草地生态空间为主,草地生态空间和林地生态空间面积呈减少趋势,其余空间呈增加趋势;1990,2000,2010,2020年景观生态风险均值分别为0.0355,0.0331,0.0348,0.0346,伊犁河谷景观生态风险呈先下降后上升趋势,风险等级在空间分布上呈现梯度变化;2020-2030年3种情景的景观生态风险均呈上升趋势,景观生态风险均值从大到小为生活空间优先情景、生态空间优先情景、生产空间优先情景。

动手、动脑与动心:论教学交互的具身转向与学习的三重境界

受经典认知科学影响,以抽象符号为中介的离身交互在教学中占主导地位,导致学习者左脑思维得到了良好塑造但右脑思维发展受限。具身认知科学和人工智能技术的快速发展,为教学交互向以身体信号为中介的具身交互转变和培育学习者的全脑思维奠定了基础。学习是一个从动手到动脑再到动心的过程。从具身交互的视角来看,动手主要表现为人与技术具身关系支持的在场互动,动脑主要表现为“感觉—运动”特异性模拟支持的隐喻互动,而动心则体现在手脑并用支持的认知与实践的持续对话。动手与动脑的交织造就了“会思考的手”与“能动手的脑”,而要想使学习走向动心,则必须让学习者在动手与动脑的协调转化中体验到创作之妙、学习之美。

学习领导者的共享调节能力对协作问题解决的影响研究

学习领导者对群体学习具有重要影响,能够引导、组织和促进协作学习活动,而共享调节能力作为一种重要的社会性能力,有利于个体在团队合作及学习中取得成功。为了探究学习领导者的共享调节能力水平影响协作问题解决的过程及其效果,研究实施了一项为期9周的准实验。研究揭示:高共享调节学习领导者通过强调资源共享与行动规范,能有效塑造团队稳定互动;在任务执行方面,高共享调节能力组展现出更佳的计划效率、监控共享及时序管理能力;学习领导者的共享调节能力显著影响团队协作问题解决的效果。研究建议应优化团队认知资源共享机制,构建规范化协作问题解决框架,强化团队自我调节与共享监控意识,以提高协作问题解决效率,提升学习者的学习效果。

高校党建引领乡村振兴的探索与实践——以福建农业职业技术学院为例

高校党建作为推动乡村振兴的重要力量,发挥着巨大的作用。近年来,福建农业职业技术学院坚持学校党建引领,强化组织保障,坚守强农兴农底色,积极承担福建新型职业农民培训工作,实施的“新型职业农民素质提升工程”,为福建省乡村振兴和现代农业可持续发展提供助力,对促进农业增效和农民增收,发挥了重要作用。基于此,文章在深入剖析高校党建引领乡村振兴的路径的基础上,总结了福建农业职业技术学院以“福建模式”助力乡村振兴战略的一些经验做法。研究结果表明,高校党建引领乡村振兴可以发挥出更大的作用,通过加强组织规范化建设、开展思想政治教育、加强队伍建设等工作,可以提升党组织的凝聚力和战斗力,为高校党建引领乡村振兴提供坚实的组织保障。

污泥生物炭对水体中磷的吸附

以污水处理厂剩余污泥(RS)制备成的污泥生物炭(SDBC)作为吸附剂,采用批平衡法研究SDBC对磷的吸附特征,考察投加量、溶液pH值等因素对SDBC吸附磷的影响,并通过响应面法(RSM)对影响磷吸附的条件进行优化,结合实验结果与表征数据对SDBC吸附磷的机制进行探究.结果表明,SDBC对磷的吸附动力学符合Elovich(R^(2)=0.984)方程,说明SDBC对磷的吸附过程是多种反应共同作用的非均相扩散过程;Langmuir(R^(2)=0.980)和Langmuir-Freundlich(R^(2)=0.979)方程能很好地描述磷在SDBC上的吸附行为,由Langmuir拟合所得的磷最大吸附量为4.508mg/g;Langmuir-Freundlich模型拟合均相指数n(1.143)较小,说明SDBC上吸附位点分布不均匀,SDBC与磷之间存在相互作用力.SDBC吸附磷的最佳初始pH值为4.0~5.0;SDBC对磷吸附的最佳投加量为8g/L.通过RSM分析得到SDBC对磷的最佳吸附条件为SDBC的投加量为5g/L,磷的初始浓度c0为10mg/L,pH为5.0.SDBC对磷吸附的可能机制包括静电吸附作用,共沉淀作用,置换作用,配体交换作用以及孔隙填充作用.

略论基础教育教师队伍数字化转型

教育数字化转型已成为国际共识,我国也在坚定推进教育数字化战略行动。教育大计,教师为本。教师是教育数字化转型的核心参与者和实践者,推进教师队伍数字化转型已是必然。为此,该文首先分析了教师队伍数字化转型的内涵,并从数字中国建设、教育数字化转型、教师队伍发展三个层面厘清了教师队伍数字化转型的动因。但我国基础教育教师超过1500万人,推动如此大规模的教师队伍实现数字化转型,需抓重点难点、分先后、有主次地推进。故该文进一步分析了现阶段基础教育教师队伍的数字化转型思路与内容。并建议在此项转型工作中,要缩小教师数字鸿沟、探索一体化教师发展模式、提高教师及管理者数字化领导力、完善治理激励机制,助力基础教育教师队伍数字化转型,支撑数字时代高质量基础教育体系建设。

人工智能推动教育具身何以可能——论具身的人工智能与具身的教育实践

文章从认知的具身观点出发,探讨了基于“表征—计算”的符号型人工智能向基于“模拟—复现”的具身型人工智能转变的逻辑必然。在此基础上,文章认为,具身人工智能实现了从身体延伸到技术赋能的跨越,为构建超生物肢体、超生物感官和超生物大脑整合的具身型智能教育技术系统,以具身认知基础科学与人工智能技术创新的耦合发展促进教育与经验的统一,推动教育实践具身水平持续提升,为解决长期以来存在的知行分离等离身教育难题开辟了新道路。

大数据驱动职业教育教师培训变革:模式创新与保障路径

职业教育教师培训是推进职业教育教师队伍高质量建设的重要手段。大数据在职业教育教师培训中的深入应用,可有效驱动培训需求识别更加精准、培训项目设计更具针对性、培训方式选择更加多元化、培训评价反馈更加及时。根据职业教育教师培训过程中的教师数据、课程数据、学习数据和评估数据,构建了基于大数据闭环系统的职业教育教师培训新模式。面向职业教育教师培训的实践,需要从培育教师培训的大数据文化,树立数据化治理思维;建立全周期管理的大数据平台,实现科学化过程管理;建设赋能教师成长的资源体系,满足多阶段培训需求;构建多元协同的教师培训生态,形成培训治理新格局等,保障大数据驱动职业教育教师培训变革的顺利实施。

智能环境下角色扮演的游戏化教学何以有效?——基于认知具身观点的理论透视

角色扮演游戏很早便已作为一种教学法存在,并在基于数字游戏的学习实践中焕发出新生机。但“基于角色扮演的游戏化教学何以有效”却一直是个悬而未决的问题。在对基于角色扮演之游戏化教学的应用效能和在实践中面临的挑战进行回顾和分析的基础上,文章试图结合新一代人工智能技术的创新发展,从认知的具身观点出发对这一问题进行回答。首先,以经验模拟对角色扮演体验进行解释,分析角色扮演过程中的内部心理和外部行为,揭示了智能环境下角色扮演游戏化教学的具身认知机制;其次,在分析角色扮演游戏化教学中技术变迁的基础上指出了智能技术的四点应用价值;再次,论证了智能技术作为中介如何促进角色扮演教学中的具身学习,并对其未来挑战进行了展望。

STEM教育中的跨学科教学何以可能——基于知识理论与历史向度的审视

跨学科教学何以可能,是STEM教育能不能做好的一个深层次基本理论问题。该文基于知识理论和历史向度,对这一问题尝试进行了回答。知识的统一性源于自然的统一性。自然演化的逻辑决定了学科在分化过程中的联系。这种联系表现为学科鄙视链和学科依存链正反两种基本形式。基于知识的进化论与学科的生态学,作者以课程设置的连续统诠释了基础教育学段课程设置的基本结构,并以数学、科学、技术与工程连续统揭示了STEM教育在层次上的丰富性。在对历史的回溯中,为STEM教育倡导的跨学科教学理念找到了进步教育综合课程这一思想源头,并面向现实与未来阐述了STEAM给STEM带来的三重新意涵,即想象力与创造力的彰显、科学与人文两种文化的融合,以及美学意蕴的释放,最终推动教育走向真善美统一的新境界。

生成式人工智能重塑教育及教师应对之道

随着以ChatGPT为代表的生成式人工智能横空出世,历经60多年曲折发展的人工智能再次走向浪潮之巅。坚持人机协同的基本思想,将生成式人工智能的功能优势与教育业务场景有机结合,有望驱动整个教育新生态的塑造。生成式人工智能将对教师的教育理念、能力结构、教学模式方法、伦理道德水平及专业发展方式等带来冲击和挑战。为此,广大中小学教师亟需“修炼”人机协同育人能力、持续反思与学习能力、批判性思考及选择能力、创造性思维与创新能力、跨学科领域合作能力等五项关键能力,以胜任人工智能时代的教师职业。

塔里木河流域水资源生态承载力动态评价与预测

采用水资源生态足迹模型,评估了塔里木河流域(简称为塔河流域)2005—2020年人均水资源生态足迹、生态承载力、生态盈亏以及生态承载状况的演变过程,并运用灰色预测模型对2021—2030年的生态盈余/赤字进行预测。结果表明:2005—2020年塔河流域水资源整体上处于生态赤字状态;多数区域水资源生态压力指数大于1.0,生态状况超载严重,万元GDP水资源生态足迹持续下降,而水资源负载指数均呈上升趋势;未来塔河流域水资源赤字状态呈现逐年下降趋势。研究成果能够有效服务于塔河流域生态环境保护和水资源规划与管理。

珠江流域浔江防洪保护区洪灾风险评估

洪水灾害具有发生频率高、破坏性强的特点,风险评估可揭示高风险热点区及其驱动因素,有助于科学、高效构建防洪减灾体系。以珠江流域浔江防洪保护区为研究对象,构建HEC-RAS水动力模型,提取最大流速、水深评估洪水危险性;利用层次分析法和熵权法,考虑人口密度、国内生产总值(GDP)和土地利用等要素,评估承灾体的暴露度和脆弱性;最后计算洪灾风险,分析洪灾风险时空动态变化。结果表明:水动力模型的平均命中率达0.80以上,误报率低于0.28;在浔江防洪保护区内,中高风险区占5.20%以上;1997—2017年间,不同等级的洪水风险均呈加剧趋势,值得警惕的是中高风险区近46.69%区域风险上升趋势显著。研究成果可为科学高效的洪灾风险管理提供决策支持。

黄土高原地区干旱可预报性的时空分布与驱动机理

变化环境下全球干旱频发,对社会经济与生态影响重大。已有研究重点关注干旱预报技术的研发,而对干旱预报的理论如干旱可预报性的时空分布与驱动机制等关注不足。以黄土高原为研究对象,构建支持向量机模型对2008—2019年区域干旱进行预测,并以预报效果克林-古普塔效率系数(Kling-Gupta efficiency,KGE)量化干旱可预报性,探究不同时间尺度干旱可预报性的空间分布特征、甄别了影响干旱可预报性分布变化的主导因素。结果表明:黄土高原地区干旱可预报性随着时间尺度的增大呈上升趋势,SPEI12的KGE比SPEI1提高73.8%,且季节干旱可预报性在秋季最高,其次为夏季、春季、冬季;干旱可预报性存在空间异质性,呈现北高南低的分布格局,春季黄土高原中部和冬季黄土高原西北荒漠区干旱可预报性极低;季节间干旱可预报性的主要影响因素存在差异,秋季q值最高的因子是气温,夏、春季是干燥度,冬季是海气耦合PRE_AMO;各变量因子双双交互后对干旱可预报性的影响力明显高于单因子。该研究为干旱可预报性提供了新的见解,有助于进一步提高黄土高原地区干旱预报预警能力。