高校学报的信息传播方式
在信息化时代的今天,科技期刊正在尽力借助各种网络传播形式等新的载体形态,改变信息的传播方式,提升知识信息的传播能力,特别是在知识经济时代,科技期刊在科学技术知识的传播方面,将会发挥越来越重要的作用,高校学报目前的信息传播模式也面临严峻的挑战。世界上第一本科技期刊诞生至今已有340多年历史,第一份高校学报《利济学堂报》至今也有100多年的历史,在科学技术进步和文化传播等方面发挥了不可替代的作用。15世纪以后,人们传播和交流知识信息的主要媒介是书籍,然而,用书籍交流存在实时性、互动性等方面的缺陷。17世纪之后,信函交流成为人们传播新思想和新发现等信息的热门手段和主导传播方式,同时以此来确立知识发现时间的先后顺序。到了18世纪,由于工业革命和科学技术的发展,开始形成印刷商、书商、出版商等职业化的信息传播者,科技期刊赖以发展和传播科学文化知识的条件日渐成熟。到18世纪末,科技期刊开始向行业化、学科化和专业化方向发展。到19世纪,专业性科技期刊几乎遍及所有的科学技术研究和应用领域。20世纪以来,科技期刊(高校学报)获得了快速的发展,特别是第二次世界大战以后,科技期刊获得前所未有的发展机遇,科技期刊的种类以每50年增加9倍的速率发展,使科技期刊逐渐演化为科学交流的一种主要的知识信息媒体。
高校学报的信息传播模型概况及结构
(一)整理的信息传播模型
1948年,美国数学家、信息论奠基人香农(Shannon)提出了信息传播的一般模式,如图1所示。该模型高度概括了信息传播的整个过程,无论是人人、人机、人物、物物之间的通信都适用于该模型,因此该模型也适用于物联网的信息传播过程分析。无论是什么环境下的信息传播,都应该包含四大要素:传播者、传播内容、传播媒介、受传者。
同时,⑴信息传同时,⑴信息传播是一种社会信息共享活动。信息可以同时为许多个个体拥有,这是信息的共享性特征。信息在经过传播之后,对受传者来说,增加了所接收到的信息,而传播者并不因为该信息为受传者所获取,自己就失去这一信息,而是与受传者同时拥有这一信息。⑵信息传播在一定社会关系中进行,又是一定社会关系的体现。传播活动的“人类社会实践活动”性质决定了我们所研究的对象是发生在人类社会中的。只要有信息传播活动出现,就必然是在一定的社会关系中发生的。信息传播又是一定社会关系的体现,社会成员在信息传播过程中为了适应新的社会环境和工作环境,还会创造新的社会关系。⑶信息传播是一种双向的社会互动行为。信息传播是在传播者和受传者之间进行的,传播者总是由于某种目的向受传者传播信息,受传者在接受信息之后也总是要考虑所接收的信息与自己的关系:接受、部分接受还是不接受,而这一点正是传播者迫切需要知道的。⑷传、受双方具备共通的意义空间是信息传播实现的前提。信息传播必须以符号为中介才能实现,而符号的含义必须是传、受双方“共通”的。
共通的意义空间指的是传、受双方必须对符号的意义拥有相同的理解。在广义上,共通的意义空间还包括人们大体一致或接近的生活经验和文化背景。
对于信息传播过程,一些专家从不同角度提出了不同的各有优劣的传播模型,美国政治学家拉斯韦尔对人类社会的传播活动进行分析,提出“5W”模式:谁(Who)说什么(SaysWhat)通过什么渠道(InWhichChannel)对谁(Towhom)取得什么效果(Withwhateffects)。另外,奥斯古德与施拉姆的循环模式、施拉姆的大众传播过程模式、德弗勒的互动过程模式以及卢因的“守门人”模式等等,对于信息传播研究和应用具有一定的理论借鉴,同时也有一定的理论缺陷。本文主要依据Shannon传播模式进行研究和分析。
(二)高校学报传统的信息传播模型
根据高校学报对知识信息的编辑加工处理和出版发行过程,对照香农的整理信息传播模型,具体分析模型中的各个要素可以得到:传播内容(即信源)包括论文全部的创新性内容及其相关信息(如参考文献等);传播者应该包括论文作者、编辑、审稿专家和印刷者;传播媒介包括:纸质期刊和发行渠道等;受传者包括:审读专家、一般读者等。由此分析可以得到高校学报传统的信息传播模型如图2。
1.信源:知识信息。这种知识信息是客观实在的,知识产品是客观的,不以个人的主观意志为转移。而且这种知识信息由问题、事实、假设和理论等组成,具有复杂的结构,每一种知识信息都有自己的内核,或表现为一种逻辑结构,它们在变换中是不变的,但是内核的具体形式可能会发生变化。高校学报要传输的知识信息包括:传承科学理论,如:研究报告、学术论文、综合评述;传播工程技术,如:新技术、新工艺、新设计、新设备、新材料等相关的知识集合及文献信息。
2.编码:信源的编码涉及论文作者、编辑加工、专家审稿及印刷出版等多个方面的方法、技术和规范,编码水平的高低将直接影响信源的传播质量和效率。其中论文作者通过自己的学习研究和相互的交流研讨决定并给出知识信息,因此其在高校学报传播模式中居于重要地位;编辑部包括编辑加工和专家审稿,其主要责任在于把作者提供的初始文稿信息进一步选择、处理、分析、加工、完形等,保证知识信息的质量和提高知识信息的强度,以求达到知识信息出版发行的目的。
3.信道:纸质媒介或网络传输,其主要功能是将作者和编辑部处理转化过的信息符号,依照适应性和媒介性原则进行有效的技术处理和编辑(诸如划版、标注、排版、校对、改版等),使之进一步具体化、畅通化和对应化,并最终通过完整化的期刊文章的文字转换(由手稿转换成印刷符号)。而这其中只是将学报作为知识信息传播的一个通道。
4.译码:对传输的知识信息的理解和接收分析,主要涉及读者或读者群等。通常,读者意味着高校学报传播功能价值和功能意义的直接承接者、呈现者和评价者。
5.信宿:对信息传输的结果、效果进行评估,读者经过理解和分析得出学报论文的学术水平和知识信息熵的大小。信息熵是反映论文价值高低的量度和读者对论文的认知度和接受度。
基于物联网的高校学报信息传播体系结构
物联网(TheInternetofthings)可简单定义为:物物相连的互联网。具体包含两层涵义:第一,物联网是互联网的核心和基础,是互联网的进一步深化和扩展;第二,物联网用户终端延伸和扩展到了任何物品与物品、物品与人之间进行信息传播。因此,可以说物联网是通过射频识别(RFID)、各类传感器、全球定位系统(GPS)、激光扫描器等信息传感设备,按照特定的协议,把各种物品与互联网实现连接,进行信息处理、传递和交换,以实现物品的智能化和信息化的一种网络。为了实现物联网的功能目标,其中的“物”应该具备:(1)要有唯一的身份标识码;(2)要有存储功能;(3)要有被感知的数据接口;(4)要有处理数据的能力(CPU);(5)要有数据传输通道(含协议)。否则,难以实现互联互通、资源共享。
基于物联网的高校学报信息传播系统,其中的“物”主要包含两个方面,一是与知识源的真实性、科学性相关的所有“物”,如:实验地点、实验设备、实验数据的原始记录,还有分析检测的、实验验证的相关信息、论文作者的背景信息等等;二是与信息受众相关的终端设备,如:计算机、手机、电视和其它阅读设备等等。这样可以构建一个宏观与微观、定性和定量地分析高校学报承载知识信息、编辑加工和专家审稿的水平、信息传输效率等功能的物联网系统(具体如图3),同时又可以很好地了解论文作者的创新过程,增大受众的信息量,又可以方便验证论文数据的真伪,防止实验结论造假。该体系结构模型包含感知层、网络层和应用层三个层次,在感知层实现知识信息的可追溯性和验证性,在网络层实现知识传播的实时性和传播信息受众的广泛性,在应用层实现多媒体手段的知识信息获取和高校学报的综合评估认证。需要解决的关键技术主要有:对各种科学实验设备和检测设备的感知和实验数据的汇集,以及对这些设备唯一身份的编码标识,对论文作者研究背景数据库的建立和作者知识背景的溯源分析;还有高校学报知识资源共享平台的建立和关于知识逻辑的云计算模型分析等等。无论怎样,这些关键技术的逐步解决,对于高校学报数字化、网络化的应用和发展,特别是基于物联网的数字化、网络化的应用,提高高校学报的协作效率和资源共享程度均具有很好的应用前景。
【摘要题】图书情报工作论坛
【英文摘要】Thispaperisdesignedto&n……
信息素质教育是20世纪70年代形成的一个新兴研究领域,它的出现是与社会的发展变化相一致的,它是现代社会的产物。作为一门在信息科学与教育学交叉点建立起来的信息素质教育学,是一门以信息检索技能为研究对象,探讨信息检索技能的生成、本质、功能及其发展规律的科学。
经过国内外学者近30多年的初步探索,信息素质教育学科体系初步形成。随着信息素质教育理论研究的深入,构建科学的、具有中国特色的信息素质教育学理论体系,已成为学术界普遍关心的一个课题。本文试图以当代信息素质教育学的研究主题的反思为基础,探讨此研究领域的基本架构。
1信息素质教育领域国内外研究现状述评
1.1信息素质(Informationliteracy)的内涵
近年来国外大学教育发展的一个重要趋势是“信息素质”教育(InformationLiteracy)。因特网上有500多个专门的网站,1200万条网络信息涉及这方面的内容。
在技术变革和信息爆炸的时代中,不管是学术研究,工作还是日常生活中,每个个体都面临着丰富繁杂的信息选择,都必须了解信息需求,知道如何及何时借助各种工具进行信息检索、评价和有效利用,对这种技能的见解逐步形成了信息素质的观念。由于信息素质对个体事业和生活的重要性,在某种程度上,它也是信息社会中的重要生存技能之一。
信息素质的概念首先是从图书馆检索技能发展和演变过来的,最早是1974年由美国信息产业协会主席保罗·泽尔斯基(PaulZurkowski)提出的,当时将信息素质解释为“解决问题时利用信息的技术和技能”。1989年,美国全国图书馆协会(AmericanLibraryAssociation)对信息素质作了定义:“个体认识信息需求,检索,评价和有效利用信息的综合能力”[1]。1998年,美国全国图书馆协会和教育传播与技术协会制定了信息素质的九大标准,分信息素质、独立学习和社会责任三方面的表述,丰富了信息素质的内涵。2000年,美国全国图书馆协会的学院与研究图书馆协会颁布了适用于高等教育的信息素质标准和性能指标。
在我国,信息素质通常被定义为:从各种信息源检索、评价和使用信息的能力,是信息社会劳动者必须掌握的终身技能。信息素质的内涵包括:认识到准确和完整的信息是明智决策的基础;认识到信息需求及问题所在;制订信息检索策略;掌握信息检索技术;能评价信息;根据实际用途组织信息;将新信息融会到现有知识结构中,在批判性思考、解决问题和交流的过程中使用信息。
早在1985年美国教育家就认为,面向21世纪的学生,除了要接受传统的阅读、写作和数学教育外,还需要具有信息交流、批判性思考和解决问题的能力。教育的最基本的目标是让每个学生学会如何识别所需的信息,如何寻找、组织、并能以明晰和有说服力的方式加以描述。1992年美国“信息素质全国论坛”将45项评价标准列为全国教育总目标的评价内容。
长期以来,信息素质教育仅局限于将专门从事信息服务的学生中间,主要教学内容是传授图书馆学、情报学知识,因为这一学科所要研究的正是如何搜集、整理和提供信息。但根据信息社会对各行各业的人才需求来看,了解和掌握信息组织、检索和分析加工等一些图书馆学、情报学理论知识和方法对于加强自身的信息素质是非常有用的,是信息素质教育中的一个重要内容。国外不少图书馆学校开始开设这类远程教育课程,网络上也有各种类型的用户培训服务。知识经济时代,文献信息的传播方式、渠道等都发生了变化,教师的角色也会发生变化。这些问题的提出对信息检索课程体系的研究和教育都提出了新要求。信息素质是大学生必须具备的基本素质之一,培养学生的信息素质也是高等教育的基本任务之一。
1.2国外信息素质教育研究现状述评
美国1988年,学校图书馆员协会出版了《信息就是力量》指南,提出学校媒体中心应提供各种形式的信息获取途径,培养学生利用信息的兴趣和能力,与其它教育者一起制定适应学生的学习策略。1987年,美国图书馆协会成立了信息素质教育委员会,目的是明确信息素质在学生学习、终身教育和成为一个良好公民的过程中的作用,设计在正式和非正式学习环境下的信息素质教育模型,决定继续教育和教育培养的发展方向。委员会由教育界和图书馆界主要负责人组成。1989年1月,委员会出版了关于信息素质问题的报告(ALAPresidentialCommitteeonInformationLiteracy)。报告论述了信息素质教育对个人、企业、国家的重要性,分析了信息素质教育的机遇,说明了信息时代学校的主要任务,并提出了若干建议。1990年,“国家信息素质教育论坛”(TheNationalForumonInformationLiteracy)成立,目前已发展到超过65个国家组织委员会代表企业、政府、教育等不同部门。1990年,美国大学与中学教育中部协会的高等教育委员会制定了“信息素质教育结果评估大纲”,1996年又确定了“信息素质教育在普通教育计划中的框架”。1994年至1995年,美国对全国3236所大学的信息素质教育情况进行了调查。美国高等教育协会(AAHF)成立了“信息素质教育行动委员会”,定期开展活动。1998年美国学校图书馆协会(AASL)和教育通信和技术协会(AECT)出版了《学生学习的信息素质标准》,对中小学学生的信息素质能力标准进行明确的规定。2000年1月,美国大学和研究图书馆协会(ACRL)通过了《高等教育中信息素质能力标准》,包括5项标准和22项操作说明,作为教师或图书馆员评估学生信息素质能力的一个指南。
英国20世纪80年代以来,英国也开始了新一轮的教育改革。1998年英国议会通过了《1998教育改革法案》。该法案以法令的形式规定从1989年起全国所有中小学实行统一课程,法案规定开设两类课程:核心课程和基础课程。“信息技术和信息检索”课为中小学的公共基础课。
日本1984年,中曾根首相成立临时教育审议会,三年中提交了四次咨询报告。第一次咨询报告提出了八项基本报导思想,明确指出:“适应信息化社会”,可见日本在80年代即重视“信息化意识”的培养,加强信息技术与信息检索课的教学。
1.3国内信息素质教育现状述评
我国高等学校的信息素质教育源于1984年教育部下达的[84]教高—字004号文件《关于在高等学校开设〈文献检索与利用〉课的意见》[4]。该文件规定在全国有条件的高校广泛开展文献检索与利用课教育,旨在提高大学生的情报意识和文献检索技能。1992年,国家教委印发《文献检索课教学基本要求》,标志着我国高校的文献检索与利用课教学开始朝着规范化方向迈进。1996年高等教育出版社先后出版了《科技文献检索教学大纲》(国家教委1994年12月编发)和《社科文献检索教学大纲》(国家教委1995年编发),该大纲的编发,对于规范教学内容、指导教学工作、保证教学质量、搞好课程建设、进行教学质量评估等有了重要依据。2002年,教育部高等学校图书情报工作指导委员会主办的全国高校信息素质教育学术研讨会在黑龙江大学召开。首次将文检课教学学术研讨会改名为“信息素质教育学术研讨会”,表明文献检索课教学已进入了新的阶段,发生了质的变化,图书馆用户教育又向前迈进了一大步。最近几年,教育部大力提倡包括信息素质教育在内的素质教育,高教司已在“新世纪高等教育教学改革工程”中立了一个“网络条件下的文献信息用户教育研究”项目,委托清华大学图书馆刘桂林馆长主持研究。
2.构建我国信息素质教育学科理论体系的原则
任何一门学科,都必须有它不同于其它学科的理论体系。形成独特的理论体系,是一门学科建立的标志,学科理论体系是否完善,在很大的程度上反映一门学科的发展水平。关于理论体系在学科发展中的重要性,黑格尔在谈到哲学的理论体系对哲学的重要性时的看法很具有代表性。他曾提出,“哲学若没有体系,就不能成为科学。没有体系的哲学,只能表示个人主观特殊心情,它的内容必定是偶然性的。哲学的内容,只有作为全体中的有机环节,才能得到正确的证明,否则便只能是无根据的假说或个人的主观确信而已。[3]”鉴于理论体系在学科发展中的重要作用,构建学科理论体系一直是学科建设的重心所在。
为此,著名科学史学家G.霍尔顿提出:“科学的主要任务,就是要从那些混乱和不断变化的现象中探索出一个有秩序和有意义的协调一致的结构,并以这种方式解释和超越直接的经验。”[4]对于信息素质教育学学科而言,这些道理同样是适用的。
万物皆系统。信息素质教育学科及其理论也不例外。我们在构建信息素质教育学理论体系时,除了应用唯物辩证法外,还应以系统论所提示的一系列科学方法、原则作为指导。
2.1整体性原则
人们对事物的属性认识要进入到“组织性”、“相关性”、“有机性”的认识,从对事物的单向研究,从而开拓对事物整体性研究到非线性研究,从而开拓对事物整体性研究的新领域。我们不能将视野仅仅局限于传统的文献检索和情报学,而应开阔视野,将宏观信息与传统的文献检索统一起来,透过各个子系统,要素之间的组织性、相关性、有机性,从总体上构建信息素质教育学科理论体系。
2.2有序性和动态原则
有序性原则认为,系统内部诸要素之间的相关性有一定规则,而不是杂乱无章的,认识一个系统就是要认识相关性中产生的“有序性”或规则性。这一原则表明,系统内部的“序”必须在与环境的物质、能量信息的动态交流中,才能保持和发展起来。人们从系统内在的有序过程和系统与环境的交换过程来分析系统,认识就进入到系统整体性的本质中。这就要求我们在构建信息素质教育学理论体系时,要充分考虑理论体系内部各个理论要素之间的相关性,使之保持有序性;同时,要从动态上研究信息素质教育学理论与信息环境之间的关系。以社会信息环境作为研究的起点,可深入到信息素质教育系统整体性的本质中。
【关键词】物联网信息传播动力学建模与仿真
当前,较为复杂的网络传播模型基本都有由两类方法扩展而来的,一类是随机网络模型,这类模型的理论基础是概率论和随机过程理论;一类是病毒传播模型,这类理论的理论基础是生物学病毒或者是计算机病毒。不难看出,这两类模型都是比较宏观的,模型建立者是从整体的层面来考虑问题的,并为考虑局部环境等微观因素的影响。目前的物联网的信息传播有个特征,即感知性和适应性互相交错,你中有我,我中有你。本文即基于这个特征,分析了物联网信息传播动力学的建模与仿真。
一、相关理论概述
一般情况下,问题的研究都有比较系统的思路,社会物理学也有其自身的问题研究思路:任何自然或社会系统,从广义上讲,都存在时空意义上的差异;差异的存在,也就产生了梯度;梯度的存在,可以产生“力”;有“力”则必然有“流”,而有“流”则然后可以达到“均衡”。在自然或者社会系统中,都“差异:到”均衡”,经过了复杂的时空过程。因此,社会物理学研究方向也就可以从中推测出来,即研究存在形式、演化的方向、表现的强度等等,以及广泛存在于其间的动力学原理等等,从而可以揭示微观行为和宏观机制之间的动态关系。
社会物理学产生后,社会引力、社会温度、社会能量、社会引力等理论应运而生。从这里我们可以看出,社会系统的运转模式与自然界的运转模式竟是如此的相似。
二、场景的假设
现代社会物理学已形成了完整的体系,一般情况下,将微观个体和其空间占位比拟为粒子运动,而把宏观整体及其时间上的演化比拟为连续的波动行为,这是一种“波粒二象性”的特征,好处是可以从微观个体的随机以及无序中寻求到宏观上的认真和管控。
众所周知,实现物联网“智慧地球”功能的普及应用尚需时日,其信息传播的动力学行为模式还没有清晰地呈现出来。但我们可以把人和物视为两种不同的两类具有微观属性的粒子,在各种力的作用下,寻求能量的平衡与转化过程。
三、设计与建模
在功能层面上,在互联网人与人之间通信的基础上,物联网实现了人和物之间的通信和物与物之间的通信。而在构架层面上,在互联网较为可靠传输的基础上,物联网则实现了全面感知以及智能的处理。本文选取的就是物联网最为核心的,也就是人与物之间的交互特征,并且提炼除了人对物的感知性和物对人的适应性。但是,与互联网的较为被动的等待传输不同,物联网实现了主动对物理、对数据信息、对感知信息的识别。在这方面的例子也就是物资运输实例。通过物联网,人可以实时监测货物的发货、运输、配送等各个环节,全面掌握当下极为精确的路况信息。再者,互联网的数据传播是十分被动的,但是物联网却是很主动的,能够主动理解行为,为客户服务。而这方面的应用实例就是智能家居。物能够根据个人的睡眠、学习等状态,自动调节出最适宜人体环境的是室内温度、光线等等。在生活中,我们还可以见到很多这方面的实际应用,物联网在医疗保健方面,在消费购物方面,在工作协助方面都将得到广泛的应用。
根据以上两个方面,仿照物理学中振动传播概念及其在数学中的描述,笔者大致定义了物联网在信息传播过程中的各个特征量及其意义:A表示振动幅度,δ表示阻尼系数,r表示平衡位置,t表示实时位置。
四、仿真实验
在本文中,笔者通过模拟微观个体之间的相互作用来探究个体在宏观层面上的复杂行为,然后跟踪系统状态的演化过程揭示真实世界中的极为复杂的运行机理。本文的仿真模拟实验的理论假设基础是:微观个体之间的自主互;微观个体之间的相互依赖;微观个体的行为非常简单;微观个体具有很强的适应性。本文的仿真模拟实验是在较为复杂的适应性系统理论(CAS)上的建模思路,利用MA仿真技术和NTE仿真平台,来搭建物联网信息传播动力学仿真模型的。仿真模拟实验略。在仿真模拟实验过程中,可以得到五个方面的数据和图表信息:一是物联网信息传播动力学仿真实验参数设置,二是物联网信息传播动力学仿真模拟实验变化趋势图表,三是信息价值对传播概率影响示意图和信息的实效性对传播概率影响的示意图,四是传播动力学仿真参数影响曲线示意图。通过这些数据和图表,我们可以很清楚地了解仿真实验中的信息价值以及信息实效性与传播概率之间的关系。由此,笔者认为,物联网在实现人与人、人与物以及物与物之间信息实时传播和共享上将会有广阔的应用空间。
通过上文中的建模与仿真,可以得出以下结论:1.物联网信息的价值与信息传播概率之间存在着正相关关系,但是一种非线性的正相关关系。这是因为在社会环境的影响下,人的价值挂念就如同流水线上生产的铲平,其没有很强的不可替代性;2.信息的实效性与信息传播概率之间存在着负相关的关系,也是一种非线性的负相关关系;3.传播比例与信息传播概率之间存在着正相关关系,这也是一种非线性的正相关关系。这主要是因为人们的从众心理在作怪,如果两个人长久待在一起,那么这两人的行为习惯就趋于相似。
参考文献:
[1]艾丽莎,李钢,李峰.物联网信息传播动力学建模与仿真[J].重庆大学学报,2012(12)
[2]胡晓峰,司光亚,罗批.网络信息传播动力学研究[J].装备指挥技术学院学报,2009(3)
作为物理学专业学生重要学习环节的毕业论文写作,是一种重要的专业实践教学形式,是全面发展学生信息素养的一个有效途径。教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会制订的《高等学校物理学本科指导性专业规范》指出:“论文内容可以是理论研究、实验研究、文献综述、调研报告或应用开发。论文应具有完整性和一定的系统性,对所研究的问题应有比较充分的调研,分析具体,结论可靠。提交的论文应符合通常科技论文的规范和要求,内容基本正确。对论文的评价重点是学生的学风、对知识的综合掌握、应用能力、分析能力和解决问题的能力”。[6]因此,结合物理学专业特点制订毕业论文写作的信息素养教育目标就显得非常重要。因为科学合理的信息素养教育目标,能够促使学生主动将信息素养能力纳入自身能力建设中,使学生的信息素养能力随着专业知识的增长而得到不断的强化,并最终成为保障其终身学习的一种能力。[7]对于物理学专业学生而言,基于毕业论文写作的信息素养教育的总目标是在发展学生物理学专业素养的同时,促进信息素养的发展,使学生成为终身学习者。具体的信息素养教育目标:一是使学生掌握信息检索策略,学会运用专业数据库,具备检索物理学专业信息的良好能力;二是使学生学会批判性的运用所获得的信息,并选择有益信息融入自己的知识结构和价值体系,会在所获取信息的基础上进行初步的学术创新;三是在论文写作过程中遵循学术规范、学术道德和信息道德;四是在答辩过程中能够有效的传递、交流信息。
二、基于毕业论文写作的信息素养教育策略
毕业论文写作中的信息素养教育是基于物理学专业情境的学习过程。这种渗透式的专业信息素养教育可以使学生巩固所学物理学专业知识,扩大知识面,发展学术素养,全面提升信息素养。
1.通过论文选题培养学生的信息检索能力物理学专业学生的毕业论文选题可以是教师科研项目的组成部分,也可以在教师指导下自由选题。例如,与教师科研项目相关的毕业论文题目:一维三原子链的晶格振动分析,一维线性谐振子薛定谔方程的数值计算,相互作用带电粒子运动轨迹的数值模拟与分析,航天器变轨过程分析,光学涡旋的产生及衍射特性,数字全息显微技术研究,光学实验中的图像处理与应用,等等。学生参与教师的科研项目,可以增加科研实践机会,拓展物理学专业知识视野。学生在导师的指导下自主选题时,要综合考虑自己的知识掌握情况和专业能力,并根据自己的专业兴趣选定论文题目。学生可以从科学研究中尚未解决的难点问题,以及公众关心的热点问题中自主选题,也可以在他人研究成果的基础上进行选题。无论如何选题,都是以大量信息为基础的,充分利用信息,善于捕捉为己所用的信息,了解课题的学术意义、学术创新和国内外最新进展,就会大大拓宽研究思路。[8]在论文选题过程中,课题检索是一个必不可少的环节。通过课题检索,有助于学生掌握各种物理学专业数据库的检索途径、方法和技巧,如学会熟练运用中国知网、超星数字图书馆、万方数据库、维普等中文数据库的使用方法,了解SCI、EI、ISTP、EBSCO、IOPP、ScienceDirect、SpringerLink、IEEEXplore等外文数据库的使用方法。这样可以督促学生自觉主动地利用图书馆的各类馆藏文献资源进行自主探究学习,使学生学会课题检索,掌握文献检索知识,丰富信息知识,巩固所学物理学专业知识,使学生的专业信息能力得到发展。
2.通过文献综述培养学生的信息能力在确定好论文题目之后,学生需要进一步进行文献的检索和整理,并在此基础上进行文献综述。文献综述是指在全面掌握、分析与课题相关文献的基础上,对该课题在一定时期内的已有研究成果进行分析、归纳、整理和评述而形成的论文。文献综述一般要对研究现状进行客观的叙述和评论,以便预测发展、研究的趋势或寻求新的研究突破点。[9]在文献检索过程中,教师要指点学生注意文献资料的新颖性、价值性和真实性,引导学生科学合理的筛选、评价所获取的信息资源,提取有价值的信息内容,并将收集到的文献资源进行分类,将其融入到自己的知识体系中。在此基础上,应充分利用所获取的信息,完成文献综述。当然,本科生的文献综述只要能够对已有研究成果进行较为全面的分析和述评即可。文献综述的作用体现在多个方面:第一,充分了解课题的全面情况,把握课题的发展规律,熟悉已取得的成果和存在的问题,以及从事该课题工作的主要学者的成就和水平;[10]第二,可以培养学生熟练运用信息检索工具的能力以及根据主题收集信息、整理信息的能力;第三,文献综述对参考文献的要求可以帮助学生掌握学士学位论文的规范要求;第四,文献综述可以有效减少学生的抄袭现象,便于对学生进行信息伦理道德教育。
3.通过毕业论文写作全面提升学生的信息素养毕业论文的写作不仅需要学生掌握系统的物理学专业知识,还需要学生具备复合型的知识结构、良好的逻辑思维能力和扎实的文字功底。在论文写作过程中,学生要充分利用所占有的各类信息资源,运用各种创造性思维,在综合归纳材料、分析实验数据的基础上形成自己的见解。教师要指导学生掌握论文写作的各个细节,如要让学生掌握科技论文的结构:一是论文前置部分,包括封面、题名、中英文摘要、目录;二是主体部分,包括引言、材料和方法、结果与分析、讨论、结论、致谢、参考文献;三是附录;四是致谢。在开始论文写作前,要列出论文的写作提纲。写作提纲要提纲挈领、主次分明、组织合理。在写论文的主体部分时,要注意结构严谨、层次清楚、文字通顺、衔接自然、用语符合技术规范,图表清楚,格式规范。论文中的论据应该真实可靠;论证要合情合理;论述要具有科学性、专业性、创新性;结论与全文观点要保持高度的一致性。
4.通过论文答辩评价学生的物理学专业信息素养能力论文答辩是毕业生在规定时间内展示自己毕业论文的研究内容、研究方法和主要结论,由答辩委员会就论文进行点评,指出优缺点及修改意见的过程。论文答辩是学生展示、交流毕业论文成果及学业成就,检验学生信息能力的重要环节。通过论文答辩可以全方位检验学生对所写论文的认知程度,对物理学专业知识的掌握程度及运用能力,运用论文观点回答问题的应变能力,以及对文中创新点的解释能力。
三、结论
其实牛顿用力和物质给出世界图景的方式并不是惟一的,不同于牛顿的质点和机械力学说,莱布尼兹力图超越牛顿物理中的力和物质实体的描述,其提出的形而上学式的单子论更倾向于主客体融合,以今天的视角看来是更为合理的信息宇宙实体概念,逐步形成了莱布尼兹-罗素逻辑计算传统,可以说它是另一条物理学传统。可以有效地克服上述原子论的物质和力实体的困境,可惜300年来并没有引起足够的重视,它的光芒被顺应了工业革命潮流的牛顿力学的近现代科学大大掩盖了[3]。近年来,近现代科学遭遇到的挑战正使情况发生改变,人们开始重新审视世界的图景。热力学的兴起是一个转折点,爱因斯坦将熵理论在科学中的地位概述为:熵理论对于整个科学来说是第一大法则,指出熵理论是科学定理的培养基。由于熵紧密联系着信息,这相当于肯定了信息对认识世界图像的重要性。诺贝尔物理学奖得主Gerard'tHooft指出物理的下一次大突破或许来自信息理论,而不是量子力学或相对论[2]。近年来,JohnAWheeler、LeeSmolin等人意识到“熵原理是宇宙第一法则可提升为“一切来自比特,也等价于“宇宙就是一台计算机,也等价于“信息原理是宇宙第一法则[4]。这些事实表明,我们对世界的看法需要从信息角度来进行,回答以物质和力为基础的现代科学在客观与主观、物质与精神、唯物与唯心、可逆与不可逆、生命与非生命、G?del不完备性等一系列根本问题上所遭遇到的根本性挑战。
本文进一步指出,信息/熵是比质点、物质、力、引力更重要的物理实在,通过信息/熵可以了解力、引力、量子等。换句话说,信息/熵是本质,力是表象,力起源于信息/熵。从某种程度上说,信息/熵即量子引力作用,量子即信息。因此本文立足于更本质的广义信息,以一种全新的视角看我们的世界,给出了描述我们这个世界的一种新框架,可以贯通物理、化学、生物、生态、经济、社会、心理等分支,实现客观与主观、物质与精神、唯物与唯心、可逆与不可逆、生命与非生命等的统一。本文最后给出该新框架在复杂生态系统中的应用案例。
2一个唯信息论的理论模型
2.1近现代物理学的理论模型
近现代物理学以小球(质点或场)为对象,坚持先有物质、后有联系的原则,在简单动力学因果(力学的、可还原的、对称的、单调的)下,定义质点、惯性系、运动、力(场)、时空,得到了牛顿力学方程或哈密顿力学方程。
形成了从牛顿力学、电磁场理论、平衡统计力学、相对论到量子力学的近现代物理学的理论框架,论述了物质、时空、运动、力等大千世界的可逆的、确定的物理运动现象。这种基于简单动力学因果的法则导致了力、运动、物质(或能量)的还原性和客观性,也即式(1)有如下特征:牛顿力学方程必须基于惯性系;能量或哈密顿函数H是可积的;刘维算符L具有正则性和厄米性。于是世界便是物质(或能量)在力的作用下运动或转化,因此便有了“世界除了运动的物质或物质运动以外,什么都没有的图像。这种图像看似很合理,但似乎还有不少东西(如主观、精神、心智、不可逆、有机性、活力、生命等)没法包含进来,因此也会有上帝第一推动的困惑。
确实,由于简单的物理运动还属于比较低等的运动现象,大千世界还有许多更高级、更复杂的运动现象,因此,在物理学的前沿领域,则进一步兴起了系统科学、非线性科学、自组织理论、非平衡统计力学、复杂性科学等,它们主要以式(1)所示的微观动力学为基础,引入粗粒化、新概率因果或其它假设,形成以经典熵/信息为核心的统计力学,实现从微观可逆动力学、中观动理学到宏观非线性偏微分方程的推演,从而研究生命、秩序、心智、文明、进化等更高级、更复杂的世间万象。显然,这种思路仍是基于物理学的还原逻辑,具体说来就是,以近现代物理学的可逆动力学为基础,要么是像非线性科学那样在可逆的动力学基础上加入非线性作用,要么是像自组织理论和统计力学那样人为地引入了粗粒化和新概率因果假设,要么像系统科学和复杂性科学那样人为地假设组元间的复杂作用规则,从而实现对生命、秩序、心智、文明、进化等复杂世间万象的形成机理的分析。不可否认,这种思路取得的成就是巨大的,目前也是科学界的研究主流。但显然,近现代物理学中所谓的质点、物质、惯性系、运动、力(场)、时空都是一种简化,是一种实用主义的唯物观,描述了一个客观的、简单的、可逆的、确定的机械唯物的世界,以其揭示宇宙的简单物质性方面是足够的,但进一步以其为出发点研究宇宙的生命、秩序、心智、文明、进化等复杂世间万象方面有先天的固疾。其实在力的起源上牛顿必须求助于上帝的第一推动时已揭示了这种固疾确实是先天存在,今天现代科学在许多前沿问题如四种力统一、宇宙奇点、客观与主观、物质与精神、唯物与唯心、可逆与不可逆、生命与非生命、G?del不完备性等一系列根本问题上的大量困惑只是具体表现,它们只是让这种科学根基的先天固疾昭然若揭而已。所以总体来说近现代科学的唯物论正遭遇到重大挑战,必须从根源入手探讨修正方法。
2.2一个唯信息论的理论模型
我们把自然实在看成生成性网络(整体),大自然是个整体,对大自然来说,是先有联系(信息),后有物质,生成性网络的联系、信息创生万物。换句话说,对自然来说,信息是比物质和力更根本的本体,可以用一种以信息为本体的唯信息论去取代以物质和力为本体的近现代科学的唯物论。
当然以信息为基础建立物理学并不是一个陌生的概念[5]。300多年前,莱布尼兹就有了从信息出发建立力学的思想。自上世纪50年代以来,学术界已在热力学的基础上发展起了信息熵的概念。近年来,量子信息的出现,信息概念开始融入量子力学研究,为理解量子物理学的基础问题提供了一个新的途径,量子信息和量子计算对整个社会的信息格局有巨大的冲击。最近,不少著名物理学家如JohnAWheeler和LeeSmolin等意识到,对整体网络这样的研究对象,应坚持先有整体网络结点的物理过程之间的信息交换、后有场和时空的观点[4]。现有不少研究也暗示,很可能是先有表征正如现代科学自身逻辑揭示出的黑洞视界熵、确定性混沌、彭加勒共振、量子测量坍塌之类的整体论的信息、或全息原理,后有力/量子引力[2]。一句话,我们需要直接从整体网络中提炼信息概念,重新诠释力、时空和动力学等概念。如目前Frieden利用Fisher信息重构了物理学,也有人从量子信息角度理解重力[2]。这些研究确实是试图从反映整体网络的信息/熵角度修正牛顿力(能量函数、哈密顿函数或作用量函数)、时空观和动力学,提出新的物理学方程,从而尝试重建物理学[6-7]。
不过,总体上,这些信息概念起源于经典熵,仍基于物理学的还原逻辑,对本原的整体性和有机性理解是不充分的;这种信息熵概念是狭义的,不具有本体论的意义,仍是附属于物质上的派生品而已,没有从根本上替代力和物质实体,也仅限于用在通讯等技术和数据统计领域而已。遗憾的是,目前几乎所有的信息熵概念都是以其为基础的。因此,不难理解,以其为基础来重建物理学是不可能成功的。
广义信息熵及其最大化原理会导致涌现出有序结构,实际上是产生沿λk0模式的最小流动阻力或最大流量的流动(即形成特定构形或流动)。直观看来,由于组元xi的不断时空演化,对应的网络前峰就不断在以最小阻力的形式流动并持续变形,就像一团流体,从而导致复杂系统结构的演化。因此,一个复杂开放系统结构的演化实际上就是生成性网络或一团流体(或气)在时空上以最小流动阻力或最大流方式的蔓延,条件允许,其往往会形成发展层次分形结构。这是一幅生动的宇宙图像:物质、时空、生命、活力、社会、组织、秩序等,该图像可给出牛顿式的物质世界图像(最简单的、最低层次的图像),也可给出引力理论和量子理论给出的图像,也是系统科学、非线性科学、自组织理论、复杂性科学、统计力学给出的图像。它可以看做是这个有机自然的图像。
显然,通过定义ρJ及MFP这种方式就产生和构造了力和时空,即在图2的网络上由不断的信息操作(多样化的、复杂的、内置的、非对称或更高级对称的联系)这种全新的因果关系而产生流动的、进化的、稳定的、公用的序结构,这种结构的出现不仅就是我们感受到的物质、时空、运动、力等物理现象的起源,也是生命、秩序、心智、意识、文明、进化等世间万象的起源。而MFP揭示了信息熵最大原理正是产生流动的、进化的和稳定的结构,从而产生物质、时空、运动、力、生命、秩序、心智、意识、文明、进化等世间万象的调控法则。上述体系相当于找到现代物理学的深层次基础。相对论力学认为,没有万有引力,只有时空弯曲。现在则可以这样表达,没有万有引力,只有最大化的广义流或信息传递,万有引力是最大化的广义流或信息传递的结果。时空、物质、力、量子、生命、意识、社会、进化等也是最大化的广义流或信息传递的结果。
信息、认知是产生一切的终级理由,这就是终级解释,所以进一步地追问终结原因是不必要的。其实作为一种哲学和科学的根本信念,或者说一种假设,是无法基于逻辑推理加以论证的。
如上所述,在现有的现代科学逻辑中实现从物质到生命这样大跨度的贯通,必须基于以牛顿力学为基础、以经典熵/信息为核心的统计力学,从微观可逆动力学、中观动理学到宏观非线性偏微分方程,令人困惑的粗粒化和新概率因果假设不可少。本文则改变力和物质的思维方式,引入新本原,这不仅可描述物理学现象,也可与生命、意识现象等贯通起来。与现有系统科学、非线性科学、自组织理论、非平衡统计力学、复杂性科学等的研究思路有根本的不同。
3唯信息论新模型在生态系统中的应用
生态系统作为由大量组元组成的典型复杂开放系统,其演化动力学是当前学术界的研究热点和难点。生态系统不同于以力和原子概念为主导的经典力学体系,而是一个以熵和信息概念为主导的非平衡热力学和统计力学系统,因此,上述的唯信息论的新模型可以在研究生态系统的演化中得到良好的应用。
以位于“日光城拉萨市的拉鲁湿地为例,该湿地是目前青藏高原上受人类活动影响,生态环境和结构发生重大变化较为典型的生态系统之一。60年代以前,该湿地面积曾有数十万平方公里,生态环境良好,生物多样性丰富。然而,70年代后期以来,频繁的人类活动导致了拉鲁湿地生态系统的退化,严重地破坏了当地的生态环境。因此必须从湿地形成的机理上寻找原因,分析湿地结构形成的影响因素,从机理抓起,从而来治理高原湿地。分析其原因,主要是人类活动的影响。自20世纪80年代中期在湿地东北面娘热沟、夺底沟山角下相继建立的一些采矿场和1990年修建的“一江两河农业灌溉引水渠对湿地积水状况影响最为显著。同时,1990年后修建的一条长7.3km,宽3-5m,自东向西横穿湿地而过的拉萨中干渠,因渠底低于湿地地面高程1-2m,湿地中60%的积水和地下水通过该渠排走,因而湿地地势相对较高的东面就逐步成为了季节性积水或无积水的地带。虽然夏季雨季开始后,上涨的河水可冲越抬升的河床增大湿地积水覆盖面积,但湍急的河水所挟带的大量泥沙已致使北面河水入口处约有6.7-13hm的湿地被沙化。同时,随着城市建设的加快发展,又有一些单位和个人进驻湿地,开展旅游项目和进行无规则放牧,对该湿地和拉萨市的生态环境造成严重威胁,进一步加速了湿地退化的进程。
从广义信息熵最大的角度来说,各种条件自始至终都影响着湿地生态系统中组元的变化,从而影响湿地生态系统中结构的形成,或者说,生态系统中的组元会通过信息的传递,极力去争取最大广义信息熵,协调发展形成新的食物链网络从而适应新的环境要求。在外部条件的影响下,湿地生态系统会突然失稳、结构发生突变,这就可能造成湿地生态系统向退化的方向发展。延伸阅读:农业田间信息技术的应用
2000年湿地生态结构模式和1990年的湿地生态结构模式比较接近,说明自1990年后湿地的生态结构模式又逐渐的稳定下来,湿地生态结构没有发生太大的变化,湿地的衰退现象得到了一定的抑制,究其原因,是人们为了留住拉鲁湿地这片独特的高原内陆湿地生态系统,做了很多有效的保护工作。通过这些保护工作,鸟类,鱼类的数量减少趋势得到了控制,湿地芦苇、藏青苔草的生物量开始逐渐的增加。此期间的湿地生态系统中,人类的对外部环境的干预增强了关键物种从外界获取环境流的能力,物种通过竞争和协作,物种之间形成某种联系,从而组成新的自然生态网络;这种有序结构的形成增强了物种抵御外界干扰的能力,保持了系统的稳定性,有利于湿地生态的发展。
4结语
本文的理论内核是信息生成万物,自然界多样化的现象可以看成是网络上信息的动态演绎过程(动力学原理就是MFP)。从无到有、从无序到有序、从简单到复杂、从无生命到有生命、从低等到高等、从物质到意识等,都可以看成是这团网络流体的流变形态的进化而已。过去,以物质为核心的近现代科学,在揭示宇宙的简单物质性方面是相当成功的,但在研究宇宙的生命、秩序、心智、文明、进化等复杂的、高级的世间万象方面遭遇到了客观与主观、物质与精神、唯物与唯心、可逆与不可逆、生命与非生命、Gdel不完备性等一系列根本问题的挑战。本文提倡用信息本体取代近现代科学中的物质和力(或场)的本体,用信息论来解释现有的物理定律,重新看所谓的客观世界,许多挑战性疑难都可得到一定程度的解决。
另外,从实用方面看,本文的基于信息论的新物理学模型得到了对称破缺的力学方程,可以应用到物理、化学、生物、生态、经济、社会、心理等不同学科,描述结构、组织、生命、社会等复杂系统展示的现象。以拉鲁湿地复杂生态系统为例,本文的方法清晰地给出了生态系统结构的演化规律,论述了一个具有严格理论基础的完整分析复杂系统的模型,说明新的理论模型可以很好地应用到实际研究当中。
[1]JaynesET.PapersonProbability,StatisticsandStatisticalPhysics[M].RDRosencrantz(ed.)。Dordrecht:KluwerAcademicPublishers,1989:1-10.
[2]FriedenBR.PhysicsfromFisherinformation[M].Cambridge:CambridgeUniversityPress,1998:1-5.
[3][比]普里高津。确定性的终结[M].上海:上海科技教育出版社,2000:20,107.[5]刘钢。信息哲学探源[M].北京:金城出版社,2007:73-74.
[6]邬焜。信息哲学:理论、体系、方法[M].北京:商务印书馆,2005:424.
[7]StonierT.Informationandmeaning:anevolutionaryperspective[M].London:Springer,1997,p1-5.