主题词科学技术创新复杂性系统整体思维
科学技术创新是复杂的非线性系统，而复杂性来自混沌与秩序的边缘。在圣塔菲研究所成立的时候，原来“混沌理论”一词已被宏大的“复杂性理论”所取代了。混沌理论对其范围有严格限制，仅限于对自然界系统的非线性动态行为的数学研究。相反，复杂性理论则被认为可以用于复杂自然系统和社会系统中随时间变化的行为层面。社会系统并不仅仅是由它们的组成部分之间相互作用的固定规律所限定的“复杂适应性系统”（complexadaptivesystems）。相反，它们是可能随时间演化而改变其自身发展规律的“复杂演化系统”（complexevolvingsystems）。
科学技术系统创新运动是一个貌似无规则运动的有序性演化过程，具有典型的复杂系统特征。第一，多因素性。技术本身是各因素非线性相互作用的结果，技术不等于各因素简单相加。各技术要素在技术系统中也不再是原来的因素，因素自身在技术系统动力下也发生了相变，或者说，技术性因素、实体性因素与知识性因素都具有了技术所拥有的整体性。技术因素的作用方式要受技术系统运行模式和运行状态的制约。第二，多层次性。尽管技术的各因素受技术系统动力的作用发生了相变，但技术本身却生成了一种稳定模式。技术的稳定模式是由技术本身决定的，是由科学的技术应用与技术理论的层次性决定的。科学技术系统内有稳定的周期解，周期解内还有混沌区，这种结构无穷次重复着，具有各态历程和层次分明的特征，即存在有界性。第三，多变性。复杂非线性科学技术的创新过程本质就是经历混沌走向有序，因此具有混沌伸长和折叠的特性，这是形成敏感依赖于初始条件的主要机制。伸长是指系统内部局部不稳定所引起的点之间距离的扩大；折叠是指系统整体稳定所形成的点之间距离的限制。经过多次的伸长和折叠，轨道被搅乱了，形成了新对称结构或混沌。
由于科学技术创新系统具有典型的复杂非线性系统特征，因此，可对其运用复杂性理论进行管理。
1转变思考方式
牛顿力学是近代科学的典范，是近代科学建立的基础，牛顿力学是典型的决定性理论，是可测量和可预测的。20世纪初物理学的两次重大变革所创立的相对论和量子力学，分别排除了牛顿的绝对时空观和测量过程的完全可控性。混沌理论的诞生打破了拉普拉斯决定论，被视为20世纪继相对论和量子力学的第三次革命。混沌理论认为，非线性系统运动具有无穷大周期且始终限于有限区域、轨道永不重复的、性态复杂的运动，不可能无限精确和无限长时间地测量和计算连续变量。混沌理论解决了困扰牛顿（Newton）力学的三体问题，创立了研究n维相空间的不确定解的理论，混沌理论使人们认识到非线性系统演化既是决定论的又是随机论的。决定论的可预测性，只适用于那些宏观的缓慢的周期或准周期的稳定运动，然而，这样的运动实在是太少了。
科学技术创新复杂系统倡导最重要的事情是改变固有的思考方式，放弃机械论和宿命论，学会欣赏并应付联系、物力论（Dynamism）和不可预测性。因为科学技术创新过程是多因素复杂非线性相互作用的结果，所以对确实存在的运行模式（即现实存在）进行领会，即正视多元化存在，并对不可预测的事件进行反应。为了使科学技术创新过程自我发展为“复杂演化系统”，有必要对学习、多样性和影子系统（Shadowsystem）观点的多元化进行鼓励。
2并不是对每件事都需要进行控制
科学技术对客观事物既进行决定论描述又进行概率统计论描述，这两种描述方法已经共存了几百年。决定论认为，任何一个力学系统只要知道现在的行为就可预测系统的未来行为。概率统计论认为，受许多偶然因素的影响，系统的未来状态并不完全确定，需要用概率统计方法来描述。
KAM定理很好地解决了决定论和概率论这对貌似矛盾的问题。KAM定理指出，保守系统有可积和不可积之分，可积系统的运动是规则的，遵循决定性规律，不可积系统表现出随机性，成为统计物理学的基础。对不可积系统，KAM环面包围着随机层，当不可积系统的自由度少和扰动不大时，KAM环面包围的随机层测度极小而可忽略不计，统计物理学就不适用了，而应该应用牛顿定律。当不可积系统的自由度和扰动很大时，根据“阿诺德扩散”，KAM环面逐渐减少而随机层迅速扩大，系统只具有极少数的规则运动，规则运动变为次要的，系统出现了大量的混沌运动，这时才能用统计物理学来研究该系统。
科学技术创新过程是一个近可积哈密顿系统，随机成分有限，导致不可积性的扰动项很小。在科学技术创新知识系统处于混沌性态时，确定论和概率论随机交替作用，但确定论占据主流位置，基本能朝向希望的途径发展。随机成分确实存在但有限，因此，在复杂的非线性技术创新过程中，不可能对每件事都进行控制。应该相信混沌性态是貌似不规则的有序，科学技术复杂演化系统不仅反作用于环境，还会反作用于自身，随着时间的发展，科学技术总会不断出现新的有序状态。
3与环境共同演化
复杂性理论借鉴湍流研究思路和方法，认为科学技术创新系统同时存在混沌子空间和对称子空间，两种性态此消彼长，不断和外界环境互动而发生转换。在湍流中规则运动包含有小尺度的混沌运动，在混沌运动中又包含着更小尺度的规则运动。这说明，科学技术创新系统是与外界环境紧密联系，并不断互动发展的耗散系统。
科学技术创新系统与环境相互影响、共同演化，这就需要时刻准备好对环境进行反应，凭直觉领会那些驱动科学技术创新变迁的环境模式，根据需要进行适应，而且随时准备抓住各种出现的机遇。科学技术创新系统的三种性态，稳定区域（墨守陈规）、不稳定区域（瓦解崩溃）和混沌边缘（变革栖息地）中，混沌边缘最适宜与环境共同演化。
在混沌边缘，在一种“有限不稳定状态”下，正统系统（主流文化、结构权力等级体制）和影子系统（蕴藏矛盾、变化潜力的非正式组织）能维持一种具有创造性的张力。正统系统可以提供清楚的指导，对适当的结构和程序进行授权，以及抑制人员中的不安情绪。同时，影子系统可以激发观点的多样性，并且削弱正统系统的力量迫使它进行不断变革。这样，组织行为表征为耗散结构，组织在不断变化的现实面前能以新的方式执行基本任务或者追求崭新的基本任务，组织的创造性和创新方面的潜能都展现了出来。
4整体思考
技术创新系统的复杂非线性要求寻找整体模式来思考问题，并用整体的方式来控制创新过程，而不是试图控制每一个细节。整体思考是探索那些在不利的模式下能够产生最大影响的微小变化，并施加微扰改变系统运行轨道，避免蝴蝶效应。
4.1建立连接
在经典物理学中，时间是可逆的，事物的发展不存在演化；空间是平滑的、线性的；时间和空间不相关联，各自独立存在。复杂性理论认为，由于非线性的作用，时间的变化是单向的、不可逆的，既可以实现从有序到无序的变化，也可以通过自组织实现从无序到有序的演化；空间也不是平滑的，不仅存在整数维也存在分数维，整数维是分数维的近似和抽象。此外，通过考察系统中某一物理量随时间的变化序列，可以重构相空间，得出奇怪吸引子的维数。这表明复杂性空间的形成也反映了事物发展在时间上的积累。因此，在复杂非线性系统运动中，时间和空间是相互关联的，应该将时间和空间看成一个统一体，系统地把握事物发展过程中时间和空间的关系。
科学技术创新过程从本质上来说是一个时空整体性的，任何因素在时间维度或者空间维度的变异都可能影响到其他因素的正常功能，进而影响整个进程。而整个系统的各个组成部分在复杂系统的动力机制下，似乎只能通过彼此之间以及与整体的关联来得到了解。因此，科学技术创新过程关注的焦点应该是各种因素的时空关联，正是时空关联的模式决定了一个系统的表现。整个系统处于密切关联之中，并与他们的环境不断进行交换，与之共同演化。
4.2适应复杂性
混沌理论是关于非线性的科学，它认为世界的本质是非线性的，线性只是非线性的特例。经典物理学的线性观，导致了事物发展的简单性、确定性和还原性。复杂理论的非线性观，是线性与非线性、简单性与复杂性、确定性与随机性、局部与整体的辩证统一，它们之间是可以互相转化、对立而统一的，前者是事物发展的暂态，后者是事物发展的更基本的更普遍的本质特征。因此，研究问题时应把握事物发展的本质特点，具体问题具体分析。在研究复杂性现象时，用复杂性方法来处理将会显得简洁而有效，反之，采用简单性的方法来研究将会显得繁杂而无效并且得不到事物发展的本质特点。例如，奇怪吸引子是很复杂的，它可以采用自相似和分数维来简单表示，但如果采用探究轨道的简单方法来研究将是得不到一条确定轨迹的。同样，在研究简单性事物时，如果采用复杂性的方法来研究也将是无效的。
将多元高阶方程化简以便求解，即将复杂现象简单化是我们的思维定势。然而在科学技术创新过程中，过于关注细节往往不能产生创新成果，在创造性思考时，复杂性思维是必要的。虽然复杂性思维可能不符合常规，甚至会引来混乱和困惑，那是不可避免的，甚至是受欢迎的。很多创新团队刻意追求工作环境、工作方式的不可思议，目的是激发人的创造性，而不是被惯常的生活习惯所泯灭。最好的想法不总是来自高层，而且组织内的人都想事业有成，控制只是一种幻想，如果给予适当的扶持，每个人都有可能做作出一番自己的事业。
4.3让过程成为进行时
物理学中的经典力学、相对论和量子力学，它们所揭示的是关于简单性事物的基本规律，事物的发展是线性的、可逆的，必然也是前因后果的。而关于非线性现象的复杂理论，由于存在奇怪吸引子，事物的发展结果必然会导入吸引子，呈现出目的性。由于生物学、社会学等是关于复杂性现象的科学，因而也就是目的性的科学。事物发展的因果性是基本的、暂态的，而事物发展的目的性是事物的最终结果，两者是不可分离的。事物发展的目的性要通过事物发展的因果性来保证，而事物的因果发展必将会导致一定的目的性。
物理系统，如天气预报是由有限的确定性定律来支配的，有可能观察到奇怪吸引子是怎样产生的。然而，科学技术创新是人类一项复杂的创造过程，受到无穷多个因素及大量随机因素的影响，奇怪吸引子似乎说明不了什么。由于人类表现出来的自我意识和自由意志，科学技术创新的行为不可能用相同的方式进行解释。人类可以思考和学习，根据自身目的进行行动，而且能够反对及驳斥假定适用于他们行为的任何规则。因此，在方法论上要求我们做每一件事情时必须要制定所要达到的目的，而对于实际工作中的每一步则要实事求是地遵循事物发展的基本规律，只有这样才能最终取得成功。
4.4复杂演化管理
逻辑思维是从事科学研究的强大思维武器，科学研究中所揭示的规律性是通过严密的逻辑推理来保证其正确性的。当然，知觉、灵感等非逻辑思维也是很重要的，它往往能导致科学研究的重大突破。在研究科学问题的过程中，往往会陷入混沌迷蒙的境地。根据混沌现象的长期不可预测性和遍历性，我们将无法通过逻辑思维一步步地走出混沌。因此，这时就应该不拘泥于传统理论，而要大胆地猜测、冒险和创新，进行直接的下意识思维，然后再把中间过程联系起来进行逻辑思维来判断这种猜测的正确与否。所以说，逻辑思维是很重要的，知觉、灵感等非逻辑思维也是不可缺少的。
复杂性理论不是系统的，而是整体观的方法，它所强调的不是稳定性而是重视创造性与变革，追求的是“成为学习型组织”。当创新思维被非逻辑思维推向远离平衡态的时候，自组织过程会自然而然发生，它们可以产生更多的变异体并且对周围环境进行更加灵活反应。
参考文献
1AliOkasaoglu，TayfunAkgul.ChaoticMaskingSchemewithaLinearInverseSystem[J].PhysicalReviewLetters，1997（4）
2H-JStockmann，QuantumChaos：AnIntroduction[M].北京：世界图书出版公司，2003
3迈克尔·C·杰克逊著.高飞，李萌译.系统思考——适于管理者的创造性整体论[M].北京：中国人民大学出版社，2005
4黄润生，黄浩.混沌及其应用[M].武汉：武汉大学出版社，2005
5王兴元.复杂非线性系统中的混沌[M].北京：电子工业出版社，2003
6周守仁.复杂性研究与混沌控制及其哲学阐析[M].成都：四川教育出版社，2001
7弗朗索瓦·吕尔萨著.马金章译.混沌[M].北京：科学出版社，2005
1.导课多媒体资源选取：有利于创设问题情境，激发学生质疑
根据物理学科特点，物理知识源于生活，而又运用服务于生产生活。而物理学科新课程理念着重培养学生的探究精神，是从质疑起始的。所以在导课中可以运用图片、动画、音乐与视频等形式，创设问题情境。从相关知识的生活现象、物理故事、物理实验等入手搜集选取材料，激发学生质疑。例如：《声音的特性》一课可以搜集《春江花月夜》纯音频作为导课素材，在《流体压强与流速的关系》这一课中，可以搜集有关龙卷风的视频作为导课素材等。
2.自学合作释疑环节多媒体资源选取：有利于学生完成教师预设的自学指导问题，帮助学生释疑
在“四环节循环”教学模式中，合作释疑环节由教师针对本节教学目标预设每循环学习指导问题，编制学案；学生根据课本文本素材、实验、多媒体等学习资源自主、合作解决问题。因此本环节的多媒体的资源选取应是针对问题的文本、图片、视频等学习资源，并且是课本文本学习资源、演示实验或分组实验学习资源的补充，不能以现代教育技术的仿真实验代替教师的演示实验及学生的实际操作，应有利于突破重难点。如在《变阻器》一课可以搜集变阻器的构造和动态连接的动画资源等。3.展示评价环节的多媒体资源选取：有利于教师对知识点汇总的展示。学生对合作释疑环节的问题处理结果的展示，教师在评价环节应做精当的点评并对该环节的知识点进行汇总。此时资源的选取根据需要针对知识点内容，可以是文本、知识脉络图等。
二、定位在“辅助”：现代教育技术在物理“四环节循环”课堂的立足点是“辅助”，教师运用时应该适时适度
教学目标是教学活动的出发点和最终归宿，所以选取多媒体素材的整合应以“辅助”教学为立足点。调研发现，部分物理教师制作的多媒体课件只是在形式上符合“四环节循环教学模式”，课件结构非常完整，操作性强，但教师使用后教学效果不好。原因是教师在课堂中没有充分发挥主导作用，过于依赖现代教育技术，不能展现教师的主观能动课堂设计，“隶属”于课件，课件的“辅助”变成“统领”，自始至终处于被动状态，这就谈不上以学生为主体进行教学。如把四个环节内容制作进课件，按顺序演示，教学中并没引导学生进行四个环节的学习活动；又如自学质疑环节不能充分运用现代教育技术资源创造问题环境；还有把自学指导的学案内容放入课件，分页播放时一带而过，学生无法记录自学需要解决的问题等。多媒体课件的结构可以做得比较松散，只提供导课资源、学习资源、知识点展示或课堂训练题，创设学习情境。内容比较多的自学指导的学案可以选取纸质媒介，如课堂练习册、印制学案等，不应制作入课件，因为不方便学生记录。课件内在的结构联系并不重要，这样的课件可能看起来没有成型，但教学是动态的过程，教学效果的好坏是以能否有效达到时教学目标为尺度衡量的，在使用时，把握住“度”，要给学生看、听、想、做留足发挥的空间，充分突出学生的主体地位，最终实现多媒体技术与物理教学的有效整合。
三、综合运用现代教育技术手段，打造四环节循环教学高效物理课堂
在现代教育技术手段中，除了应用多媒体课件外，还可以运用实物展台辅助教学。例如:
（1）不方便观察现象的演示实验，老师可以在展台上进行实验；
现代信息技术的迅猛发展，使得其进入课堂成为可能、成为必然。而现代信息技术进入思想政治学科教学课堂，是时代赋予思想政治学科教学的机遇与挑战，是思想政治学科教学质量提高、思想政治学科教学创新的重要手段与有效途径。
(一)课堂导入环节
思想政治学科老师导入新课时，运用现代信息技术引入新课程，能够让学生们提高学习的兴趣，感受到学生的乐趣，迅速地将思想集中到课堂上，进入学习的状态。比如，初中思想政治课有一节内容《磨砺坚强意志，拒绝不良诱惑》，任课老师完全可以在课堂导入时，播放电视连续剧《西游记》的片尾音乐，甚至可以剪辑一些唐僧师徒四人经历磨难、取得真经的电视片断，作为该课教学的情绪引导，往往能够取得良好的引导效果。运用这样的课堂导入形式，比传统教学模式下的口述故事或问题式导入等形式具有明显的优势。
(二)内容展开环节
思想政治学科运用信息技术辅助最多的环节就是内容展开环节。当前，众多的任课老师在政治学科课堂教学时运用的多媒体，主要是“幻灯片”课件进行教学辅助，这只是用电子文本代替了传统的板书及书本，但内容同样的枯燥，并没有真正利用到信息技术的真正功能。所以，要想真正将信息技术运用在思想政治学科教学之中，就必须针对思想政治学科的内容，运用具有针对性和吸引力的多媒体技术，比如一曲动人的音乐、一段感人的视频等都能够帮助到任课老师的教学。比如，初中思想政治学科中“遇事要沉着冷静”这个知识点，任课老师完全可以用“司马光砸缸”的视频或动画来展现，同时配上砸缸的声音以及故事讲述的话外音，这比老师单纯地念课文或文字讲述要有趣的多。
(三)学习讨论环节
任课老师在学习讨论环节，将课堂交给学生，让他们自主地学习，最常采用的形式有模拟情境及小组讨论。学习讨论环节可以大量地应用信息技术:第一，收集相关资料与信息。课堂教学运用信息技术后，师生们能够通过网络快捷方便地获取资料与信息。学生学会使用网络收集资料后，就能够为其自主学习、思考提供丰富的资料来源、知识来源;第二，在小组学习过程中，情境模拟经常被用到而且效果大多很好。当课堂上在进行思想政治学科的真实情境模拟时，运用信息技术能够提高情境的真实性，从而吸引更多的学生参与进来。比如，情境模拟时全程摄像，能够让学生感觉到情境的真实性，让他们全身心地投入模拟，获得最真实的感受，从而加深对思想政治学科教学信息的理解。(四)总结点评环节总结点评环节是对教学知识点升华的重要环节，思想政治任课老师在这个阶段对整堂课的内容进行总结与点评，不需要应用过多的信息技术。但是，老师同样可以适当地选择背景音乐、电视剪辑、名人讲话录音等新媒体，配合自己的总结与点评，往往会取得特别的效果。
(五)实践提高环节
新课标改革的重要内容就是增加“教学实践”环节的比重。思想政治学科的实践提高环节应当以实践为主线，让学生在实践的过程中更好地掌握知识、灵活的使用知识，从而获得真正的提高。这个环节虽然大多是在课后开展，但同样离不开老师的引导，这是思想政治学科教学的辅助。比如学生在对社会案例进行分析时，任课老师完全可以通过电子邮件或教学平台等信息技术手段为学生提供必要的帮助。实践提高的目标是体现学生的自主性，教师应当像重视课堂讲授一样地重视学生的实践提高，从信息的获取、传达到实践过程及结果的评价，通过信息技术的运用实现实践环节的教学最优。
二、结论
关键词 人文环境 科学技术发展 新李约瑟命题
中图分类号：G301 文献标识码：A
Abstract Throughout human history of science and technology， the humane environment plays an important part as an engine to push different nationalities and different countries in different time on their way to the development of science and technology. Summarize the historical experience and lessons， combining with the current China's science and technology development reality， if we want to achieve scientific development and technological progress， we must innovate humane environment factors constantly through the art and humanities， cultural traditions， ethics and values， scientific literacy and many other complex， so as to elevate the construction of humane environment to the key position.
Key words humane environment； the development of science and technology； the new Needham Thesis
1 “新李约瑟命题”带来的深思
被美国经济学家肯尼斯・伯尔丁称之为“李约瑟难题”的谜团，是由英国皇家学会（FRS）会员李约瑟（Joseph Needham，1900-1995）在其编著的《中国科学技术史》（Science & Civilization of China）中提出：“如果我的中国朋友们在智力上和我们完全一样，那么为什么像伽利略、托里扯力、斯蒂文、牛顿这样的伟大人物都是欧洲人，而不是中国人或印度人呢？为什么近代科学和科学革命只产生在欧洲呢？……”它表明了一个事实，即古代中国为人类科技发展中做出了卓越贡献，但近代科学成长发展于欧洲文明。
在2007年的伦敦DEMOS会议上，剑桥大学李约瑟研究所所长古克礼教授重提李约瑟难题，继而抛出第二个问题：“当前中国科技和经济发展这么快，中国有无可能引领下一轮科技革命”？这一“新李约瑟命题”比 “李约瑟难题”更难回答，即一是要对中国的科技现状进行分析，二是要对科技革命进行预测。要准确判断中国既成的科技现状并进而预测科技发展的趋势，首先应分析影响科学技术发展的因素，即包括由科学技术规律所决定的内在因素和非科学技术规律所制约的外在因素。
2 影响科学技术发展的人文因素
影响科学技术发展的外在因素中，文化因素所决定的人文环境对科学技术产生的影响虽然不及政治、经济因素极具速效且显见，但是对科学技术长期的潜在的推动力和制约力难以估量，是巨大且意义深远的。
2.1 人文环境的界定
现代科学技术发展的人文环境是在自然与历史的演进中，随着自然科学技术与社会科学、人文科学（以哲学、文学、艺术等为代表）之间的相互碰撞、相互渗透、相互交融下而形成的长期、自然、平等、宽松的环境。
2.1.1 人文学科的建立
以哲学、史学、法学、伦理学、文艺学、语言学为内容的人文学科是人文环境的思想基础，它对社会和文化艺术中伦理、道德、审美、艺术、哲学、意识形态的研究可谓新学科诞生的酵母，不仅能够为科学技术的孕育提供创意的温床，更能够为科学技术的发展扫清各种思想障碍，提供思想武器。
2.1.2 地域性文化传统
人文环境因地制宜，在历史发展过程中随物质条件的改变而演变，最终积淀下来的是带有显著地域性的观念形态，代表着该地区人们的人格性情、思维方式、价值取向、伦理观念、精神风貌等等。地域性文化传统通过三个渐进的方式影响科学技术的发展：一是，直接地以传统文化内生的逻辑模式阐释客观世界。这使得以两极矛盾同一体系下看待世界的东方文化重整体、重演化，而以结构量化的理性来看待世界的西方文化重结构、重抽象；二是，以世界观衍生的思维模式探究科学技术。科学技术的理论体系建立在逻辑思维的构架之上，而思维模式包含于世界观之中，这导致崇尚经验的东方文化演进出直观、综合性强的思维模式，崇尚理性的西方文化促成了发达的逻辑演算能力；三是，间接地潜移默化科技工作者的价值观和精神态度进而作用于科学技术的研发过程。深植在科技工作者内心的价值观决定着他们的志趣和追求，不仅左右工作时的事业观、道德观、功利观，更反映在个人对待科技工作时的内在精神。历史已表明，古代中国对仕途的追求和对民间“奇技淫巧”的嗤之以鼻极大地扼制了科技工作者的积极性，间接导致了中国在近代科技史上的没落，而欧洲文艺复兴后，西方对怀疑精神、冒险精神、求实精神的极大阐扬则推动了近代科学的孕育。
2.1.3 价值观念
从被动认识到主观意向，从内在决策到实践行动，价值观念作为转化的中介桥梁，是个人或群体关于客体相对主体需要是否具有意义的认识和判断，具体表现为好与坏、对与错、提倡与反对等等。它对科学技术发展的影响分为宏观与微观两个方面。宏观的导向作用集中地体现在国家的科技政策之中，科技政策所制定的目标和方向正确，可促进科学技术的飞速发展，反之，则停滞或倒退。日本提出的从“贸易立国”、“科技立国”到“知识产权立国”的科技政策和美国的曼哈顿计划、阿波罗计划正是宏观导向的积极例证；微观的导向作用则反映在个人和群体的价值观中，提倡科技的同时正视科技的负面效应，才可能营造推动科技良性发展的人文环境。
2.1.4 科技工作者的人文素养
科技工作者的人文素养包涵哲学素养、艺术素养、历史素养、法律素养等等。它对科学技术发展的影响表现为：通过影响科技工作者的世界观进而影响科技工作者的思维方式，使科技工作者对科学研究产生不同的态度和精神，最终采用不同的操作方法。科技工作者哲学素养的高低程度直接决定科技工作者个人的思维方式，不仅使科技工作者具有更开阔的视野、更活跃的思维和更多元的角度，而且有助于陶冶情操、磨练意志，使得科技工作者在科学的道路上锲而不舍地追求，具有不达目的誓不罢休的精神，甚至可以激发科技工作者非逻辑思维的产生进而决定其创造性能力的高低。因此，人文素养的微妙差别往往指向的是迥异的科学发展轨迹，甚至于引起科学技术的变革。
2.2 “汤浅现象”中的人文环境因素由图1可看出：科学中心转移的时序依次为：意大利（1540-1610），英国（1660-1730），法国（1770-1830），德国（1830-1920），美国（1920-至今），这表明：当某个国家在某一时期内产生的重要科技成果超过全世界总量的25%，就可认定该国家是当时世界科技活动的中心，这一持续时期被称为科学兴隆期，平均长达80年。
“汤浅现象”中阐述的科学中心转移过程有很强的突变性，原因涉及社会大系统中诸多因素的作用和耦合，其中文化的震荡以及由文化的震荡所带来的文化张力是促进科学技术变革和高速发展的深层次因素。在平衡或超稳态特征的人文环境中，科学的发展也相应地平稳但发展步伐却极为缓慢。只有当人文环境表现出某种动态特征，即文化体系和结构产生大幅度激荡，新旧环境相互碰撞并与产生的文化张力相耦合，才会导致科学技术的革命式跃进，形成并发展一种孕育在新型人文环境下的科学技术。16世纪中期的意大利在文艺复兴运动后成为第一个世界科学中心，很大程度上可以归因于它主张平等人权、思想自由，并且这种文化的激荡最终引发哲学认识领域内的文化张力，突出体现在科技工作者重识本体论、认识论、方法论与科学的互动关系上。
3 人文环境是科学技术发展的引擎
纵观人类科学技术发展史，结合“李约瑟难题”和“汤浅现象”所揭示的共性，可以看到任何时代、任何民族、任何国家在其科学技术发展过程中人文环境因素所起的重大作用。当所处时代的人文环境成为科学技术发展的阻力时，文化的激荡将直接导致对旧有环境模式的突破，这种突破带来的直接后果将为科学技术活动注入全新的精神和思想动力，进而引发科学技术创新活跃时代的到来。因此，一个国家、一个民族要实现科技事业的腾飞，必须不断地通过变革文化中的阻碍成分引发文化张力来为科学技术发展提供强大推动力。科学技术的发展与人文环境的革新是一个互动的过程，科学技术渗透到人文环境中不可避免地改变着社会文化结构，促使形成新的人文环境；反之，人文环境的新旧变革又会更有利于科学技术的孕育和发展。
4 未来科学技术的发展趋势
科学技术史的发展表明，科学技术从未脱离过人文环境的影响和制约。影响科学发展、技术进步的各要素在其领域内营造着有效、和谐的氛围，合力开辟着科学技术的发展道路。
4.1 人文环境的发展趋势
未来科学技术发展的人文环境，有赖于包括哲学、史学、法学、伦理学、文艺学、语言学、教育学等在内的人文社会科学的繁盛，有赖于一个民族、一个国家的民族文化传统和丰富的文化积淀，有赖于科技工作者的人文素养和社会价值观念的综合提升。如商品中知识含量特别是人文含量的增加、技术中高技术与高文化的联姻，企业中具有创新精神和人文精神的复合型人才的招聘，文化产业中人文资源的开发和应用等等，普遍反映着现代社会中明显的人文特征，即科技发展中的人文化。人文环境一改往日的辅、被动性角色，从潜在力量积极转化为主导力量，使得当代的科技发展中不仅有科学和技术的向度，而且有知识和人文的倾向，人文资源将毋庸置疑成为更具高价值、更具创造力、更具战略性的可开发资源。
4.2 未来科技革命的趋势
“汤浅现象”曾以平均80年的科学兴隆期来预言美国的科技中心地位将终止于2008年，贝尔纳曾预言苏联将会是继美国之后的世界科技中心。现实表明，美国仍然处在尖端科学技术的前列并领导着全球的科技发展方向，而继承苏联主体的俄罗斯在苏联解体后其政治经济秩序方面远未达到稳定阶段，更不用提何时能成为全球科技的中心。审视现状，现代科技所创造出来的科技成果比以往任何时期加起来的总和还要多得多，呈现出爆炸式的增长，但同时也得出一项结论：研究近代科学中心转移的“汤浅现象”，已经不适用于国际政治格局多极化、经济格局一体化的今天，仅由一个国家、一个地区主导世界的可能性越来越小，科学技术活动在未来的发展过程中没有任何一个国家能够独霸世界科学技术的舞台。所以，具有当今时代特征的是大国之间的博弈，若借用国际政治格局向多极化方向发展的趋势这一思想，则未来世界科学技术的发展必与政治趋势互相影响，将呈现出“多中心”的趋势。
综上所述，在日益激烈的国际竞争局面下解决科学技术又好又快地发展这一问题，有效地营造能够促进科学技术发展的人文环境是关键。如前所述，中国在近代没有保持住科技的优势并孕育出近代科学，究其原因，人文环境的不协调所导致的观念和文化的滞后、学科设立的缺陷、科技工作者素养和能力的落后以及科技体制的制约等等都是问题的症结。如同“李约瑟难题”是后人对中国科技史的反思，“新李约瑟命题”不可以再度覆辙，中国必须严肃对待自身的科学技术发展，中国在经历了60多年的飞速发展后要引领下一轮科技革命，机遇是存在的，但也存在不少的问题：只谈科技所涉及的政治、经济是不够的，必须考虑人文的因素，将良好人文环境的营造摆在首位，以思想观念的创新、制度体系的创新、学科建设的创新、教育体制的创新、人文素养的创新、战略政策的创新等等为科学技术的前进提供多层次强有力的保证，并且将人文因素融入各个领域统筹看待，把构建人文社会环境的重要性提升至事关成败的关键位置。
参考文献
[1] 杨莉.现代科技人才素质论.内蒙古：内蒙古大学出版社，2001.
[2] 张先恩.科技创新与强国之路.北京：化学工业出版社，2010.3.
[3] 刘钒.“汤浅现象”内涵解析及其现实意义.社会科学论坛，2007（7下）.
[4] 王晓文，王树恩.“三大中心”转移与“汤浅现象”的终结.科学管理研究，2007.8.25（4）.
[5] 王春，杨芒.创新人文环境是科技事业腾飞的引擎――“汤浅现象”的人文思考.华中农业大学学报（社会科学版），2006（4），总64期.
[6] 周济.“汤浅现象”的机制分析与中国科学发展的后顾前瞻.科学学与科学技术管理，1995.16（11）.
[7] 傅正华.试论科技工作者的人文素养对科学技术发展的影响.江汉石油学院学报，1999.3.21（1）.
[8] 傅正华.人文环境对科学技术发展的影响分析――兼论世界科学活动中心转移的人文因素.科学学研究，1999.3.17（1）.
[9] 傅正华.试论民族文化传统对科学技术发展的影响.科学管理研究，1999.6.17（3）.
（一）科学技术的发展有力促进人类社会的进步
首先，马克思在他寻找新的世界观的同时，在深入研究资本主义社会的生产实践中，逐步认识到了科学技术的生产力作用。他早在1844年的《共产党宣言》中写道“资产阶级在它不到一百年的阶级统治中所创造的生产力，比过去一切时代创造的全部生产力还要多、还要大”，“蒸汽和机器引起了工业生产的革命”，这种工业革命的直接社会后果就是创造了丰富的、前所未有的物质财富，对此，马克思说“一切财富都成了工业的财富”。他强烈的批判封建农奴制对工业文明发展的压抑，明确肯定了科学技术的生产力功能，肯定了资本主义的生产劳动是立足于科学和技术的工业社会的生产劳动的，生产力中也包括科学。马克思进而论述在资本主义社会中科学技术已经取代了劳动时间成为了衡量现代财富的尺度。他说“随着大工业的发展，现实财富的创造较少地取决于劳动时间和已耗费的劳动量，较多地取决于在劳动时间内所运用的作用物的力量，而这种作用物自身——它们的巨大的效率——又和生产它们所花费的劳动时间不成比例，而是取决于科学的一般水平和技术的进步，或者说取决于这种科学在生产上的运用”。其次，科学技术变革生产关系。马克思认为资本主义除非持续地利用科学技术，否则，生产的发展和社会制度的持续将受到威胁，他说“资产阶级除非对生产工具，从而对生产关系，从而对全部社会关系不断地进行革命，否则就不能存在下去”，也就是说，科学技术在成为促进生产力发展的主要因素的同时也改变着社会关系，因此，“手工磨产生的是封建主为主的社会，蒸汽磨产生的是工业资本家为主的社会”。最后，科学技术的发展促进人的全面自由的发展。依照历史唯物主义的观点，生产力决定生产关系，经济基础影响上层建筑，马克思指出在科学技术充分发展的社会里，人可以更加充分的享受人类创造的物质的和精神的财富，这就使得人类的社会生活条件大大提高了。马克思历来注重社会的发展应“以人为本”，强调任何经济、科技、社会的发展都不得脱离对人的重视。科学技术从多方面体现了人的实践能力的提高，也产生出了人类可以自由发展的前提，即个人可支配的自由时间。自由时间的获得，在马克思看来，才是人的其他所有能力获得的条件。所以马克思说：“所有自由时间都是供自由发展的时间”，也即科学技术成为人的全面自由发展的重要实现形式。由上论述我们可以看到，马克思对于科学技术的社会作用是持有肯定态度的，是从积极的角度去看待科学技术的。也从另一方面反映了人类进步的脚步由于有了科学技术的参与而更加快了，在现实的历史阶段及将来的发展中，科学技术发挥的作用将越来越至关重要。
（二）科学技术的发展给人类自身的发展带来了很多负面影响
马克思在分析资本主义社会制度的时候，逐渐认识到了对科学技术的分析是不能脱离其所存在的社会制度的，而是应将其置于一定的社会制度框架之内。在资本主义社会制度之下，科学技术的使用是任意的，这种任意性使科学技术的发展带来了人的异化的问题。在异化的过程中人不是感到幸福而是感到不幸，人的能动性丧失了，在高度发达的工业文明面前、在丰富的物质财富面前，人的自由全面发展反而受到了限制，人越来越表现为物的奴隶、工业的附庸。然而，马克思对科学技术的批判并没有停留在对这些表面现象的描述上，而是运用辩证的方法和历史的方法深刻揭示其社会根源。他首先肯定科学技术是推动社会前进的重要力量，之所以会发生一系列社会问题，之所以有科学技术对人的报复，其根源在于资本主义私有制。因而，科学技术究竟是生产性的力量还是破坏性的力量，究竟会给人类带来利益还是祸害这与科学技术本身无关而是要去揭露它所存在的社会制度，要看操控和使用它的主体“人”。因此，马克思指出，异化活动是短期的历史现象，它的消除同样依靠科学技术的发展。现代科技已经并将继续为人类带来巨大的生产力，这将有力促进社会的发展，为人的全面自由发展准备充足的物质条件，会促使人类进入共产主义社会。
二、注重科学技术发展的现实意义
1.1创设虚拟情景教学
外科护理学具有前沿性、实践性的特点。科技的迅猛发展给医疗技术带来了翻天覆地的变化，有些临床疾病的护理措施在教材上得不到及时更新，使理论与实践脱节，而有些疾病发病率低，平时难得一见，在课堂讲解时教师有“无从说起”之感，更谈不上让学生见习或实施护理操作了。针对这种情况，可运用现代教育技术有效改善这一状况。教师根据教学大纲和教学内容需求，创设虚拟情景，即利用模拟系统程序创造出多种真实病例和临床急救场景，使学生能以直观、形象、生动的方式融入特定的情景中，激发学生发现问题、探究问题和思考问题的兴趣和能力，从而加深学生对理论知识的认识和理解。
1.2搭建师生互动交流平台
为更好地满足学生学习的需求，任课教师可根据学生实际情况建立班级QQ群、微信群等，把教学课件和学习资料上传到“群共享”，设置“在线答疑”。学生可利用班级群下载文件、交流、讨论等，逐步提高学生自学能力和解决问题的能力，还可利用班级QQ群、微信群等充分进行交流互动，以便教师及时了解学生反馈的信息，从而对教学内容、进度、方法等适时调整、改进。此外，教师还可以利用网络技术将学科的最新进展信息反馈给学生，培养学生利用信息技术获取学科前沿信息的能力。
1.3构建多元化学习模式
现代教育技术的教学系统使学生面对的不再是单一枯燥的文字教材和一成不变的粉笔加黑板的课堂，而是呈现给学生图文并茂的音像教材、视听结合的多媒体教学环境，使传统教学法中抽象的书本知识变得易于学生接受，使教学过程与教学效果达到最优化状态。学生在整个学习过程中，充分利用视觉与听觉功能，满足了思维的多元化和学习的多元化需求。
2发挥现代教育技术优势，提高教育教学质量
2.1掌握现代教育技术，激发教师教学热情
我校外科护理学课程组教师大部分是青年教师，缺乏临床实践经验，教学方法也不够丰富，在授课时往往照本宣科，内容讲解无新意，授课无特点，久而久之教师会觉得授课枯燥乏味，逐渐降低了教学热情。如果在课堂教学中运用现代教育技术手段，充分发挥青年教师对计算机、网络的应用优势，打破传统的课堂讲授方式，针对学生学习需求制订新颖的现代化教学方案，从而培养青年教师勇于创新、善于求变和勤于反思的现代教学理念，激发他们的教学热情。
2.2改革教学模式，丰富教学内容
将现代教育技术充分应用到外科护理学的教学中，可极大地丰富教学内容，帮助学生理解、记忆。如在讲解“泌尿系结石”时，由于知识点零乱、抽象，仅通过语言描述很难让学生了解它的病因、发病机制、临床表现及护理措施。但教师如果运用现代教育技术，以图片、动画来展示泌尿系结石的形成、排出过程以及引发肾绞痛的原因，通过形象生动的感官刺激，激发学生的学习兴趣，就会使学生对教学内容的理解和记忆更加深刻。
2.3利用网络资源，突破教学难点
为让学生更加清楚地理解教学内容，教师可制作生动、形象、图文并茂的教学课件以增强学生的感性认识，促进学生对知识的理解和掌握。如讲授“烧伤患者的护理”这一章时，在讲解“烧伤深度评估”这个重点内容时，可应用网络教学图库资源，通过皮肤组织结构图片清晰而直观地展示不同程度烧伤所达到的皮下组织深度；还可通过列表比较来直观展示“三度四分法”不同级别的相同点和区别，使平时在课堂上难以表达的重点内容形象、直观地再现出来，这样学生就会更加深刻地记住它们。
2.4激发学习兴趣，提高学习效率
教师使用计算机辅助教学软件或多媒体素材库，利用各种教学素材编写演示文稿或多媒体课件，形象生动，使学生在学习各种临床护理操作时，如同亲临医院真实场景，可真切感受临床护理工作程序，激发了学生的学习兴趣，学习效率明显提高。
2.5注重师生互动交流
实现教学相长现代教育技术的应用打破了传统“教师—学生”的单向交流模式，建立起“教师—学生”、“学生—教师”、“学生—学生”的多向交流模式，突破了时间和空间的限制，加强了教师在教学中对学生的指导与反馈，创造了师生平等交流的课堂气氛，充分调动了学生参与教学活动的积极性，使师生在积极的互动中产生教学共鸣，实现教学相长。
3效果评价
3.1教学效果满意度评价
学期末采用自行设计的调查问卷对授课班级学生随机进行抽样调查。统计显示，学生对现代教育技术教学效果的评价明显高于传统教学模式（P<0.05）。
3.2期末理论考核及综合能力测评
运用现代教育技术教学后，期末理论考核优秀率79.2%，综合能力测评优秀率89.9%，总体效果较好。
4结语
1临床资料
纳入标准:患肝胆胰疾病,有手术指征,无明显手术禁忌证,并且同意手术,意识清楚的患者。收集我院肝胆外科2011年12月—2012年12月符合标准的手术患者200例作为对照组,年龄(53.10±11.20)岁,男112例,女88例;肝胆管结石病55例,原发性肝癌48例,胰腺肿瘤10例,门静脉高压症12例,肝门部胆管癌30例,胆囊癌45例。收集2013年1月—2014年1月符合纳入标准的接受个体化3D诊疗模型指导术前讨论的手术患者200例作为观察组,年龄(54.4±12.7)岁,男118例,女82例;肝胆管结石病57例,原发性肝癌53例,胰腺肿瘤12例,门静脉高压症8例,肝门部胆管癌40例,胆囊癌30例。两组患者年龄、性别、疾病诊断的构成比等方面相比差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。
2方法
2.1对照组
实施常规术前讨论模式。术前讨论开始前,主管医生准备患者资料、各项检查结果及影像学资料。讨论时只由医疗团队组成,各级医生按病历记录进行讨论。护士遵医嘱执行各项操作。患者及家属被告知讨论结果。
2.2观察组
实施以数字医学技术三维可视化系统为依托、医护患三方参与的术前讨论模式。(1)重建出患者病灶的数字医学技术三维重建图像,具体步骤:患者术前行64排螺旋增强CT薄层扫描;将CTDICOM图像数据上传HP服务器,将服务器的DICOM导入到Mxview工作站;在Mxview工作站中,进行数据的刻盘存贮;将数据导入腹部医学图像三维可视化系统(MI-3DVS)软件中,进行三维重建,得到患者病灶的数字医学技术三维重建图像。(2)责任护士、护理组长及护士长在术前讨论之前,掌握患者护理资料,并查阅相关资料。(3)全科医生、护士长、护理组长、责任护士、手术配合护士、患者及家属围座一起,共同参与术前讨论。(4)主管医生汇报患者病情及相关资料,使用旭东公司三维阅读软件(viewer)播放患者病灶的数字医学技术三维重建图像。(5)责任护士汇报患者的护理资料。(6)各级医生讨论制定手术方案,并进行仿真手术演示。(7)护士长、护理组长和责任护士根据术前讨论情况,以及患者的病情、手术情况、个性特征和需求制定护理措施。(8)手术配合护士根据讨论结果预先做好器械、耗材及患者等准备。
2.3评价指标
评价两组患者在并发症发生率、住院日、护理服务满意率。并发症包括胆瘘、肠瘘、胰瘘、吻合口出血、胸腔积液、伤口出血、伤口及腹腔内感染、肺部感染、泌尿系感染、门静脉及下肢深静脉血栓、压疮等,统计并发症发生率。以上数据均由医院质量管理科在患者治愈出院后统计所得。
2.4统计学方法
用SPSS13.0进行处理,计量资料采用两独立样本t检验,P<0.05为差异有统计学意义。
3结果
对照组发生1起医疗纠纷,观察组未发生医疗纠纷。两组患者并发症发生率、平均住院日、护理服务态度满意率比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。见表1。
4讨论
4.1实施以数字医学技术三维可视化系统为依托、医护患三方参与的术前讨论模式,降低了患者术后并发症的发生率,缩短了平均住院日观察组实施以数字医学技术三维可视化系统为依托、医护患三方参与的术前讨论模式,一方面,医学图像三维重建是通过64排螺旋CT和MI一3DVS软件得到的仿真模型,重建的三维图像有较强的真实感,能立体地显示肝胆、胰、脾病灶及其内部管道结构的位置、形态及其与周围大血管等结构的解剖关系,可按照使用者的意图,通过放大、缩小、旋转从任意角度和任意距离来观察,并可设置肝脏、胆管或血管的透明度,充分显示出它们的解剖学关系,帮助医生在手术前合理制定个体化的手术方案,选择最佳的手术方式[2]。护士通过直接、形象地观看,等于参与了整个手术过程,对于手术的方式、部位、引流管放置的具置等有了预先、清楚地了解,为提前做好术后准备、护理计划和应对措施提供了依据。另一方面,医、护、患三方共同参与的术前讨论,不仅使责任护士对疾病的病因、治疗、诊断、护理等方面的知识有了更深、更全面的了解,使医生能及时获取患者的病情变化、心理状况和护理计划;配合手术护士能为第2天的手术做好周密的仪器和材料准备;而且由于患者及家属的参与,使护士能针对不同文化背景、不同职业、不同需求的患者制定出更合适、具有个性化、全面的术后诊疗护理路径。医护患三方参与术前讨论模式的实施,增加了手术成功率、减小了手术损伤、降低了手术风险和术后并发症发生率,从而缩短了平均住院日。
4.2实施以数字医学技术三维可视化系统为依托、医护患三方参与的术前讨论模式,提高了患者满意度,减少了医疗护理纠纷因文化背景、职业和来源的不同,不同患者对专业知识的理解能力存在很大的差异;也由于手术的不可知性,使患者及家属在手术前产生很大的心理、精神压力,无法充分理解手术的必要性和可能性。一方面对手术寄予很大的希望,一方面又心存怀疑和恐慌,一旦手术出现意外,医疗纠纷很快产生。运用腹部医学图像三维可视化系统得出的仿真模型和仿真手术的演示,能更加直观和形象地显示病灶的部位、大小、与周围血管的关系等等,再通过医护双方进行通俗地讲解,使患者清楚自己的病情和手术情况。在可知的情况下,把人体内脏及手术所带来的神秘面纱揭开,增强了患者康复的信心和科学的期望值。而医、护、患三方共同参与的术前讨论,不仅满足了每例患者的个性特征、不同需求和情感心理需求,减轻了焦虑,使患者从以往的被动接受治疗转 为主动参与治疗,更了解了如何配合治疗,从而增强了患者战胜疾病的信心和毅力,促进了疾病的康复;又密切了三方关系,使患者对医护人员的理解和信任度增加,提高了服务态度满意率,减少了医疗护理纠纷的发生。
1.1信息类工科网络理论课程体系
《工程教育认证标准》指出，课程体系应是“符合本专业培养目标的工程基础类课程、专业基础类课程与专业类课程(至少占总学分的30%)，工程基础类课程和专业基础类课程应能体现数学和自然科学在本专业应用能力培养，专业类课程应能体现系统设计和实现能力的培养”。围绕工科学生信息类专业的人才培养目标，以计算机通信与网络课程为理论主导，全面构建适合工科学生的信息类网络课程体系。注重理论教学与实践教学相促进，根据不同专业学生对网络知识的需求和水平，推动层次化网络工程能力培养。从网络理论、网络编程、网络协议仿真、网络规划等方面设计多层次、多类型的教学课程；设置多个实践环节，培养学生的自主学习和实践能力；结合学生的具体科研项目，将所学网络理论运用到实际科研工作中，提高学生的创新能力和工程能力。理论层是其他课程的基础，需要具备的先修课程较少，是学生起步学习网络技术的开端。实践层中的课程以必修课和选修课为主，培养学生在网络应用开发、组网技术、网络编程、网络规划和设计、分析和解决网络问题等方面的理论和实践能力。工程层中的课程以科研项目研究和实践为主，进一步培养学生网络协议分析和创新开发的工程能力。
1.2网络工程技术的重点
不同专业的网络工程能力培养要求侧重不同，因此设置了不同的网络课程和实践环节。以计算机科学与技术专业为例，可以具有4种不同的培养侧重目标。培养目标不同，除计算机通信与网络主干课程相同，其他的网络课程设置有所区别，所对应的网络工程能力培养与实践要求也有所不同。表2中不同培养目标对应的网络工程能力培养要求分4个等级，其中等级1为低要求，等级4为最高要求。
2网络工程能力培养与实践
2.1网络仿真工程能力培养与实践
工科信息类网络课程体系中包含多门实践性课程，如果增加对重点、难点的实际演示和实验，将提高学生对新知识的接受能力，提高工程能力。使用仿真软件可以部分替代实际设备的需求，具有低成本、易操作、方便快捷的特点。网络仿真工程能力培养与实践的内容主要包括：（1）针对课程体系的难点和重点，开发课堂教学过程中的仿真软件，通过仿真演示和实验，增强理论指导工程实践的效果。（2）增强仿真软件的实践环节，网络课程体系是实践性很强的课程，演示环节的设计需要充分利用课程特点提高学生的主动性，激发学习兴趣。（3）对仿真软件提供操作指南，使授课教师方便对重点、难点进行演示选取和操作。包括VmWare、Wireshark(Ethereal)、Sniffer、数据包生成器、PacketTracer、BosonNetsim、NS-2等仿真软件对学生网络工程能力的培养大有帮助。（4）学生课后可以通过仿真软件学习和实践网络知识。仿真软件对实际硬件要求低、成本低，学习效果明显。
2.2网络编程工程能力培养与实践
很多IT企业非常重视网络软件的开发经验，在工科学习阶段应该培养学生的网络编程能力。网络编程工程能力培养与实践的内容主要包括：（1）以最小化的资源需求实现网络编程的能力培养。网络编程需要搭建网络环境才能测试程序的可行性和执行性能。利用虚拟技术将一台物理上的计算机变成逻辑上的实验网络环境，从而满足编程环境的测试要求。（2）网络编程实践将复杂的网络编程知识分解为相关的单元训练，让学生从简单到复杂，从零起步进行网络编程，模块化地进行设计和实现，在短时间内实现网络编程的基本要求。（3）网络编程的教学过程以网络层的核心协议IP为中心，涉及从链路层的地址解析协议，网络层的多播协议和控制协议，传输层的两大协议以及应用层的各种应用协议的综合。（4）设计大量实例使学生深入了解各种网络应用程序的开发技巧，从而培养分析解决网络问题的能力。解决的实际问题包括网络流量统计与分析、网络扫描、网络拓扑发现、网络攻击与防范、网络服务等。
2.3网络配置工程能力培养与实践
学生在实际中接触网络都是一些具体的应用，比如电子邮件、FTP、WWW等网络提供的服务，这些内容是无法直接观察到的，讲授的知识点比较抽象。作为工程能力的培养，需要让学生掌握和应用这些方面的网络应用实践。（1）学生最为熟悉的是网络应用，所以首先指导学生从服务提供者的角度来构建服务器，包括DNS、DHCP、WWW、FTP、e-Mail、VoIP等服务器的构建和服务配置，实现服务器集群的网络规划培养。（2）网络配置必须依赖具体的操作系统，不同的操作系统对应的网络服务配置方法也有所差别，需要对网络操作系统的安装及网络配置进行实践，从操作系统的底层开始掌握网络配置的工程能力。（3）网络层和链路层的路由和交换设备在网络实验室中也是可以配置的，学习路由器的初步配置，实现报文正确转发及基本的防火墙功能。对于路由器和交换机配置命令的熟悉，由于学生已经具有了初步配置网络设备的能力，所以这里可以采用网络仿真软件的方式，以便让更多的学生都能参与进来。
2.4网络规划工程能力培养与实践
网络规划工程能力要求学生在系统掌握数据通信基本原理和计算机网络原理的基础上，能够从事网络规划、设计、网络布线方面的工作。综合掌握网络规划技术，将提升所培养学生远期的职业潜能。（1）设计实际的网络规划案例，指导学生从实际案例中学习需求分析、规划设计、部署实施、评测、运行维护等阶段的具体实践操作。（2）研究网络规划所涉及的高级网络理论知识，包括计算机网络原理、网络规划与设计、网络资源设备、下一代网络技术等理论知识，为学生对网络规划的实际操作打下基础。（3）对网络规划中的网络优化、网络安全和信息安全技术、网络故障分析、网络扩展与升级、网络测试及评估等问题进行实践练习。（4）网络布线工程能力培养与实践是网络规划中很重要的部分。由于实验条件限制，学生只能在认知实习中参观校园网中心的布线，感性认知网络布线的规范，也可以让学生分析学校宿舍、教学楼等综合布线的规划和不足。
3工程能力培养效果评估
网络工程能力的培养效果，需要建立客观的评价机制，一方面评估学生掌握的网络工程能力，另一方面便于改进网络工程能力的培养方法。
3.1网络工程能力评估指标
首先应当建立一套客观的网络工程能力评估指标，采用合适的评估技术衡量学生的网络工程能力掌握情况，最终给出合理的评价结果。根据工程能力培养涉及的四个方面内容，将工程能力评估指标细化。网络理论知识的掌握情况是网络工程能力评估的重要组成部分，对网络工程能力的评价由5个部分组成。每部分所占比例可根据工科不同专业对网络工程能力的要求而定，比例高的工程能力需要重点训练。对每个工程能力实践的方面，细化成多个量化等级指标。例如网络理论知识掌握程度，可以根据成绩的区间划分成A~D4个等级，而对于网络仿真的工程能力，从“C”等级能够理解仿真演示的原理与内容，到“B”等级能够对网络传输的报文进行抓包并分析其有意义的字段含义，达到“A”等级能够熟练使用高级的网络仿真软件，或者能够熟练运用路由协议配置仿真软件的能力。这样从简单到复杂，从容易到困难的工程能力锻炼，使学生能够逐步掌握相应的网络工程能力。
3.2工程能力效果评估技术
网络工程能力的评估转换成量化评估指标后，定量评估学生的网络工程能力。根据学生对每个指标中A~D4个等级量化分值的掌握情况取最高等级，再结合指标间的权重变化，可以清晰地反映出学生的工程能力掌握情况。因为每个评估指标中的高级别均覆盖了低级别的工程能力，所以每个评估指标取学生掌握程度最高值，每个评估指标根据模板可以转换成相应的百分制数值。对计算机科学与技术专业，如果考虑学生培养目标侧重“计算机工程”，可以将各指标间的权重X1~X5设置为均等，如果培养目标侧重“计算机科学”，可以选择指标间的权重，如果培养目标侧重“软件工程”或“信息技术”，可以选择指标间的权重。
3.3工程能力效果评估结果
根据各专业不同的培养目标评估学生的网络工程能力。如果需要衡量简单快速，则适合选择方案1；如果强调理论深度，则适合选择方案2；强调软件工程或者信息技术能力，则适合选择方案3。每种方案会有不同的结论。例如学生1，在评估方案2中是良好成绩，而在方案1和方案3中则可能为中等成绩，从指标等级可知，该学生网络理论知识掌握较好，需要加强对网络配置能力的实践。再如学生3在方案1和方案2的评估结果为不合格，而在方案3的评估结果中为合格，从指标等级可知，该学生的网络理论知识不足，但具有较强的网络编程能力，所以该学生的编程能力较强，需要加强网络理论学习。
4结语
1.1明确科普工作的社会定位科普具有典型的公共产品属性，即消费上的非竞争性、非排他性。不论是政府投入的面向全社会免费开展的科普宣传活动如科技周、科普日、科普进校园等大型科普活动、科普讲座，以及免费开放的科技馆、博物馆、科普大篷车、科普宣传栏等科普基础设施，还是一些NGO组织建立的科普网站如“果壳网”等，都是提供全社会共享，追求社会公共利益的最大化。“科技传播与普及是关系到社会全体公众整体的共同利益、关系到社会长远的发展需要并为社会进步和国家发展提供服务的一项社会事业”［3］科普工作对提升全民科学素质、建设科技创新型国家具有基础性、先导性作用。如果将一个社会的科学创新能力比作金字塔塔尖，那么，全社会的科学素养正是这个塔尖的庞大基座，没有这个坚实的巨大基座，就没有那迸发创新的灵感与火花的塔尖;科普教育作为学校常规教育的良好补充，相对学校教育而言，它具有自主性、生动性、趣味性、可实践性、可选择性等特点，丰富的科普教育资源既可弥补青少年在学校教育中难以直观了解的科学知识，也可使成年人有接受终生教育的机会，这正体现了国家倡导的终生学习理念和基本公共服务均等化原则;科普基础设施作为公共文化设施的一部分，能为城市打造良好的文化环境，提升一个城市的品质和形象，丰富新型城镇化建设内涵，对全面建成小康社会具有重要意义。
1.2营造良好的社会科普环境
1.2.1构建良好科学传播氛围科普的开展是为了普及科学知识，倡导科学方法，传播科学思想，弘扬科学精神，引导社会形成良好的崇尚科学的风气，从而促进全民科学素质提高。社会风气的形成，很大程度上取决于主流文化的倡导，是娱乐至上还是崇尚科学，这需要一个氛围的构建!丰富的、令人喜闻乐见的科学传播手段构建出的科普资源环境，能够为社会公众营造触手可及的良好的科学传播载体;对国家科普法律法规、政策、规划的宣传，能够让社会公众了解国家对科普的重视，从而引导和提高社会公众对科普的关注度;对现有科普资源如科普网站、科普书籍、科普场馆、科普活动等进行宣传，能够激发公众主动参与科普的兴趣，奠定科普自觉的基础，等等。通过这些方式构建良好的科学传播氛围，能够让科学普及达到“润物细无声”的效果，使社会公众吸取科学知识就如呼吸空气一样自然、像摄取食物一样变成日常功课，如果从孩童时代就处在这样一种良好的科学传播氛围中，热爱科学自然很容易成为人们一辈子的良好习惯，因为这种潜移默化的力量是任何外在的强行灌输所难以比拟的。
1.2.2完善科普工作运行管理机制《科普法》强调“科普是全社会的共同任务”，并在“第三章社会责任”中对需要承担科普责任的部门和群体作了详细规定，明确各级人民政府、各级行政部门和各类社会组织及群体都有履行科普工作的职责，但是，由于缺乏具体的运行管理机制，在实际工作中，科普工作的开展更多地取决于各部门本身的科普意识强弱，意识强的，这项工作开展得多一些，意识弱的，这项工作就开展得少一些。以气象部门为例，由于该部门有着长期坚持开展科普工作的优良传统，目前已建立了以各级气象主管部门主导、各级气象学会具体承办、各级气象业务部门协助开展的国家、省、地、县4级气象科普体系，2007－2012年的5a间，142个部级、79个省级、186个地市级气象科普基地接待参观者850余万人次。蓬勃开展的气象科普，使得全社会的气象意识得到增强，增进了社会对气象科学知识的了解、对气象工作的理解、对气象事业发展的关注，促进了公民气象科学素质的极大提高，理解气象科学、利用气象科学知识安排工作和生活的能力也大为提高，趋利避害的气象防灾减灾意识大为增强，反过来也促进了气象监测预测能力和服务能力的提升，促进了我国气象事业的快速健康发展。因此，一套行之有效的运行管理机制，是科普工作得以顺利开展的前提和保障，而有效的科学普及工作，又可促进相关行业的健康发展。
1.2.3增强社会科普意识科普是一项社会事业，它强调社会参与性，在坚持政府主导的原则下，必须尽可能动员社会力量参与，这包括两个方面:一方面要动员尽可能多的有科普能力的单位、团体、组织和个人投入到科普工作中，另一方面要尽可能调动民众接受科普的参与性和积极性，不能让科普活动成为“没有观众的演出”。
1.3提升科普能力
1.3.1加强科普基础设施建设和运行管理科普基础设施是科普能力的重要组成部分，是开展科普的基础。“科普公共基础设施主要指科技类博物馆(包括科技馆、科学技术博物馆)、基层科普设施(如科普画廊、科普大篷车等、科普活动站)、数字科技馆以及其它具备科普展示教育功能的场馆(如青少年科技馆)等类型。”［5］。2000年以来，随着我国科普经费逐年增加，重要科普场地———科技馆和科学技术博物馆的建设发展迅速，但从全国来看，由于部分科普场馆在建成后缺乏后续投入、管理机制不完善，使得展品无法维修、更新和扩充，专业管理和讲解人员缺乏，展教形式无法丰富生动，导致展教功能削弱甚至难以为继，门庭冷落，参观者寥寥无几，处于“守摊子”的状况，统计显示，2010年全国科技馆平均接待观众量和单位建筑面积接待观众量与2006年相比有所下降［2］。
1.3.2丰富科普活动内涵、提升科普活动质量科普活动是体现科普能力的载体。科普活动包括科普讲座、科普论坛、科普展览、科普咨询等等。每次科普活动都应从受众、内容、主题、场地布置、参加人员，活动资料发放内容、方式、对象等方面精心设计，使之既有对参与者的吸引力，又能传达活动组织者的科普意愿。同时，科普活动要不断丰富内容，充实内涵，在科普内容上既可涉及基础科学知识、生产生活常识，也可包括灾害防御与处置的基本技能等，比如遭遇不同自然灾害时如何自救、逃生的应对方法，生活食品、用品优劣的判别方法等等，形式上可加强趣味性互动式体验科普，以提高对参与者的吸引力。如可确定科学主题，借鉴国外“以学习为中心”的科普展览理念，精心设计参观者能够亲身参与体验的大型科普展览活动，如在气象科学普及方面可以“大气奥秘”为主题，设计大气环流的游戏式展览活动，让参观者在模拟的场景中体验一粒水分子是如何演化成各种天气现象。
1.3.3探索多部门联合开展科普工作机制，提升科普社会效益科普工作的开展，尽量扩大受益面是一个基本原则，但目前科普活动更多处于被动接受的现状，缺乏科学的、创新性好的科普活动策划，科普资源分配不均、各部门开展科普活动各自为政，科普活动的覆盖面有限，科普活动的参与程度有“马太效应”现象存在，多寡不均，多者愈多，少者愈少。因此，应探索多部门联合开展科普工作机制，提升科普社会效益，如尝试与教育部门进行合作，相关部门组织专家等科普资源、教育部门组织推荐学校，在中小学、特别是面向一些教育资源相对薄弱的学校开设常规化的科普课堂模式来联合开展科普活动等，以扩大科普的受益面，提升科普社会效益。
1.3.4加强科普人才队伍建设2013年6月20日，神十航天员王亚平的那堂精心策划、内容丰富、讲解生动形象的“太空一课”相信大家仍然记忆犹新，航天员通过在轨讲解和实验演示，使得学生了解失重条件下物体运动的特点、液体表面张力的作用，加深对质量、重量以及牛顿定律等基本物理概念的理解。这堂妙趣横生、堪称最令人印象深刻的科学普及课，对于推动我国科普事业的发展具有非常积极的示范意义，科学，通过这种令人喜闻乐见的方式走进我们的生活，也从一个侧面佐证了能够做科普的人恰恰都是优秀科技人才，“有一瓶水才能给人半瓶水”，否则，以己昏昏，又如何能使人昭昭呢?因此，要破除传统观念，制定有效的激励措施鼓励高层次科技人员兼职参与科普，加强科普组织与科技工作者的联络，让那些乐于做科普的科技人员能够有通畅的渠道参与科普。同时，要加强对现有专职科普工作人员的知识技能培训，促进知识更新，创新科普工作思维，提升科普工作能力。
1.3.5加大科普经费筹集力度美国科学促进会于1989年推出了题为《面向全体美国人的科学》的报告，提出这样的理念:“如果广大公众不了解科学、数学和技术，没有科学的思维习惯，科学技术提高生活的潜力就不能发挥。没有科学素养的民众，美好世界的前景是没有指望的”。“世界的变化已使得科学素养成为每个人的需要，而不为少数人所特有”［7］，科普作为社会公益性事业，它面向所有国民，必须坚持其公益性原则，在经费筹集上坚持政府主导、多方筹措。如加拿大安大略省科技交流中心，建筑面积4.5万多平方米，年保障经费4千多万加元，均为财政拨款。美国航空，航天展览馆的经费也由政府拨给。［8］同时也要广开经费筹集渠道，将《科普法》中关于“依法对科普事业实行税收优惠”、“科普组织开展科普活动、兴办科普事业，可以依法获得资助和捐赠。”、“国家鼓励境内外的社会组织和个人设立科普基金，用于资助科普事业。”、“国家鼓励境内外的社会组织和个人捐赠财产资助科普事业;对捐赠财产用于科普事业或者投资建设科普场馆、设施的，依法给予优惠。”等条款落到实处，鼓励社会参与、社会捐赠(包括企业捐赠和个人捐赠)，吸引社会力量办科普。
1.3.6充分利用互联网工具，建立优秀科普资源共享平台科普资源包括科普场馆、科普人才、科普图书、科普音像资料、科普展览、多媒体科普游戏等。第八次中国公民科学素养调查结果显示，虽然电视和报纸等传统媒体仍是公民获取科技信息的主要渠道，但公民利用互联网等现代媒体获取科技信息的比例明显攀升。现代信息技术的发展为资源的共享提供了良好的载体，科普工作也应充分利用多媒体技术和互联网，通过制作多媒体科普宣传资料、建立科普网上课堂、开发科普趣味游戏网站、完善数字科技馆的建设，充分利用微博、微信公众号等快速、直接、互动性良好的传播媒介等等，建立权威的科普知识渠道，使优秀科普资源通过网络实现共享，提高优秀科普资源的社会利用程度。
2结语
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