统计学的研究方法范文

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中图分类号 K903；P962 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）09-0308-02

Abstract Resources and environment survey is necessary precondition for fully understanding the present situation of natural resources and environment，and provides effective indemnification for the rational planning and sustainable use of resources and environment，it is also an important basis for comprehensive control over future development of the resources and environment.Many researches on the survey methodology of the resources and environment had been discussed and researched，they are mainly based on geostatistical methods，their developments and applications in the field of resources and environment research are relatively mature at domestic and foreign.By summing up the research progress of such methods，it is very useful for clear-cutting the potential applications and future directions of such methods.

Key words geostatistical；resources and environment；survey methodology

资源环境的产生是由人们对自然资源到环境资源认识的一种深化，几乎所有的自然资源都构成人类生存的环境因子。自然资源是指在一定的时空范围内，可供人类利用的表现为各种相互独立的静态物质和能量，而环境资源则是静与动的统一体，这些资源包括矿产能源资源、土地资源、水资源、森林资源、海洋资源、草地资源、野生动物资源、再生资源、环境资源等。这些资源环境的损失评估、规划管理、保护决策等都离不开对这些资源的调查和监测，计算机技术的飞速发展为资源环境调查领域提供了新的途径和方法。目前已经有很多的研究成果能够实现详尽的调查监测方法，并最终优化样点布设方案，如传统的调查方法、基于地统计的调查方法、基于计算机模拟的调查方法等；所采集的数据经过人工数字化录入或者基于物联网的数据采集系统智能录入数据库等，然后运用地统计学相关技术绘制数据插值获取区域内相关数据的全局变化图或者趋势图等，为相关决策方案的制定提供数据支持。

1 地统计学概述

1.1 理论基础

矿物学家 D.R.krige最早将地统计学应用于南非金矿的查找工作中，而该方法的理论是法统计学家G.Matheron 创立的，有一套完善的理论体系作为基础，即在二阶平稳假设和本征假设的前提下，将区域化变量作为基本概念，以变差函数为工具，通过基本公式如估计方差、离散方差等的计算实现克里格方法。

地统计学理论的提出为资源环境调查提供了新的思路和方法，并促使这些方法在地统计学理论的蓬勃发展下越来越完善[1-3]，发展至今，理论技术已经非常坚实，实用的数学工具数量也非常多。地统计学的应用非常广泛，能够对空间数据进行最优无偏内插，模拟空间数据的离散性及波动性，研究空间分布数据的结构性和随机性、空间相关性和依赖性、空间格局与变异。

1.2 发展及应用

地统计学的组成部分有2个，分别为分析空间变异与结构的变异函数及其参数和空间局部估计的Kriging（克里格）插值法，广泛应用于土壤、地质、生态、地球物理等方面。在气象领域的主要应用是使用Kriging法进行降水、温度等要素的最优内插的研究及气候对农业影响方面的研究。在资源环境调查方法的设计中，较为流行的方法是克里金方法。国内外很多学者结合已有的方法和日趋成熟的地统计理论创造出了大量的设计方法和评价指标，前者如随机选择法（Naive）[4]、枚举法（Enumeration）[5]、序贯法（Sequential Selection）[6]、模拟退火法（Simulated Annealing，SA）[7-9]、空间均衡布样（Generalized Random Tessellation Stratified，GRTS）[10]、适应性抽样（Adaptive Cluster Sampling）[11]等，后者如Kriging方差最小化准则（Minimization of the Ordinary Kriging Variance，MOKV）[12]、WM准则（Warrick-Myers-criterion）[13]、平均最短距离最小化准则（Minimization of the Mean of the Shortest Dista-nces，MMSD）[7，14-15]、极大熵准则（Maximum Entropy，ENT）[16]、分形维度（Fractal dimension）[17]、均方距离准则（Mean squared distance to sides，vertices，and boundaries）[18]等。这些指标和方法在生态[19]、海洋[20]、渔业[21]、林业[22]、农业[23]、人口健康调查[24]、环境[25]、土壤[26]以及水资源[27]等方面得到了广泛的应用。

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随机现象在实际生活中经常出现，而概率的研究为人们解决生活中的实际问题提供了有效的解决方法，它不仅与现实紧密相连，还与其他学科有着重要联系，因此对于高中数学概率统计学的研究势在必行。

一、高中数学统计概率简析

随着新课改的深入，要求将概率与统计作为高中数学课程的必修内容，概率统计是必修课程的五大模块之一，原本属于大学教材中的内容，却出现在了高中的教材中，充分说明了其重要性。学生将通过实际问题来研究、学习概率，学习随机抽样、样本估计、线性回归的基本方法。通过解决实际问题来积累数据与经验，体会统计思维和确定性思维的差异，深刻体会随机现象，并且通过典型案例解决，认识积累统计方法。

二、高中统计概率教学的现状

在新课标实施后，总体来讲，学生学习概率和统计的兴趣还是比较大的，这也肯定了概率知识在生活中的作用。但在高中数学概率教学的过程中仍存在不足之处，导致学生无法清晰地理解概率和统计的基本概念，并且在实际运用中无法掌握正确的方式，使得最后结论与实际存在很大的偏差。而教师则没有摒弃传统的教学观念，无法将新课改的要求落实到实处，新课改的实施离不开教师，若教师对新课改的内容理解不到位会影响其教学，从而影响学生的发展。

另外，课程本身也存在问题，新课改对于概率教学的具体要求比较笼统，缺乏具体的课程指导。例如，新课改强调理论与实践的结合，让学生体会它的影响和作用，却没有具体设定研究课程。学生仅仅学习理论知识，无法对生活中的实际情况进行实验，最后得出的实际结论不够准确，从而影响了学生对概率准确性的把握。

三、新课标高中数学概率统计教学方法研究

随着信息社会的不断发展，生活中人们常常面临着大量的随机事件以及各种随机数据，这就要求人们要具备概率统计的基本知识，从而进行问题的解决。在高中数学教学中，将概率知识引入其中，可以培养学生的概率统计能力，更好地促进学生全面发展。

1.重视理解概率统计的概念

教师对学生传授概率统计知识时，要改变传统的教学观念，运用新型的教学方式对学生进行教学。学生在初步接触概率知识时，容易将自身的生活实际经验融入判断思维中，导致结果出现偏差，所以，教师在教学过程中要引导学生运用正确的科学定义进行实际问题的解决，同时要通过不断的实验、计算以及积累来验证事件的发生概率，最终熟练应用相关概念，正确地进行问题的解决，防止出现偏差。学生只有对概率的概念有一个深刻的了解，才能够更好地运用概率知识进行实际问题的解决，提升自身的数学知识运用能力。

2.引导学生实际应用

实践是检验真理的唯一标准，对于学生概率知识的教学，主要是为了能够使学生在生活中得以应用，而且新课程改革的最大特征也是要求学以致用。概率与人们的实际生活紧密相关，所以，教师也应该引导学生理论与实际相结合，给学生创造思考与合作交流的空间，不断引导和帮助学生，使其主动发现并且能够运用概率知识解决生活中的实际问题，从而提高学生的兴趣和创新精神。举个简单的例子，对于“最小二乘数问题”的教学，教师可以采用学生感兴趣的话题，比如“学生的身高和体重的关系”等问题，让学生收集数据，并作出相应的散点图，再通过最小二乘法来分析处理数据，利用散点图的直观性来发现变量之间存在的关系。学生研究后再引入最小二乘法，给出线性回归方程。这样的方式不仅提高了学生研究问题的积极性，也养成了学生主动发现、主动积累的习惯。

3.运用信息技术，提高教学质量

随着经济与科技的飞速发展，概率所涉及的领域也越来越广，为了让高中数学的课堂教学更加直观、生动以及准确，可以将信息技术应用到教学中去，概率与统计的关键就是对相关数据的收集与整理。而计算机的应用很大程度上提高了数据的处理速度与效率，是学生建立记录和研究信息的有效工具。教师要留给学生充足的时间去研究实际生活中的问题，学生可以利用计算机对事物的随机现象进行试验分析，计算出模拟结果，使学生能够更直观地理解随机现象的特点。因此，教师应该正确运用信息技术的优势，将平时难以呈现的课程内容呈献给学生，改变学生学习方式，引导学生利用信息技术去积极探索，研究更多更有意义的数学内容。

4.突出统计思维的特点和作用

通过搜集、整理、分析数据最后得出结论是统计的特征之一。统计的结果可能是随机的，所以也可能出现错误的统计结果，这点与确定性思维不同，但它又是一种重要的思维方式，可以通过对不确定的数据进行推理算出结果。概率统计主要是对随机变化的数学数据进行描述，从而推理出合理的结果，并呈现出正确与错误的概率。教学中应该为分析结果提供有效依据，让学生认识到统计的作用，分辨出统计思维与确定性思维的差异。例如，通过随机抽取500名老人的年龄、寿命来推算老年人的平均寿命。像这样运用统计数据来估算整体时，应该认真分析搜集到的数据，让学生体会数据的随机性。

生活中的很多问题都离不开概率与统计，因此，教师在授课过程中应该着重引导学生将统计与概率的基本思想与现实的问题相结合，重视其在日常生活、科学领域中的广泛应用。在教学过程中，利用信息技术充分展现更直观、科学、真实的数据，让学生真实地面对实际生活中的问题，主动设计方案，收集和整理数据并进行分析交流。

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把系统论方法运用于法律领域的先驱者是控制论创始人维纳。他在《人有人的用处——控制论与社会》(1952年)一书中，专章讨论了法律问题。在他看来，法律的本质是一种信息通讯，是人们进行减熵努力的必要手段。运用这种手段可以消除纷争和混乱，保持和提高人类社会的组织化程度。维纳提出，“法律可以定义为对于通讯和通讯形式之一即语言的道德控制，当这个规范处于某种权威有力的控制之下足以使其判决产生有效的社会制裁时，更可以作如是观。”“法律是以所谓正义得以申张、争端得以避免或至少得以仲裁这样的方式来调节各个人行为之间的‘稱合’过程的”。维纳把法律的理论和实践分为两个方面：(1)关于法律的一般目的卻关于芷义的概念;(2)关于使这些正义概念得以生效的技术问题。他认为正义问题是一个道德观念胡选择问题，这种选择在不同的社会历史条件下会十分不同，但各有其必然性。在选择的前提下，就要解决使它生效的技术问题——将道德原则法律化，即依照道德观念对语言进行控制。作为人际澈讯形式之一的法律语言必须明确、无歧义、可重复，以使人们不致发生误解和混乱(即一个给定社会的“熵”值不致增加)，每个公民都能预先确定他的权利与义务，即使在与别人的权利义务发生冲突时也不受影响。因此法律的技术问题就是通讯和控制问题。鍾纳关于控制论的社会效用的观点在今天看来或许被某些人指为保守，但是他明确地把法律分为正义选择与技术处理两个方面的见解，仍然没有失去其方法论意义。

 

布尔丁(K.Boulding)的《纠纷的一般理论》是较早应用系统论方法的具有法理学意义的专著。书中提出了关于纠纷的各种理论模型并分析了它们在具体纠纷中的适用，具有较大的理论参考价值。例如他提出的“力量均衡曲线”描述了当事人互相服从的情形，对于我们认识法律的性质颇有启发。但他在研究纠纷解决问题时，以完备的法律制度为背景，着重于对选择的条件和要素进行分析，而没有论及立法和司法广瀨和子所著的<纠纷与法——用系统分析方法研究国际法社会学的尝试》(1970年)一书，补充了布尔丁的究。作者以帕森斯的“行动系统”理论为核心展开分析，把法律实效性、纠解决过程和法律解释机构都收入视野，并对苏伊士运河公司国有化绅纷的苛法过程作了实例研究。作者以一系列联立方程组对法律解_机制迸行了典型的系统分析，播述了纠纷过程(在更一般意义上则是社会对法律)的反馈机制。从这种分析中，我们可以获得一种简洁严密的科学美感，可以体会到系统论方法和数学思维在社会现象研究的精确化以及论证推导方面的潜力。但同时也应注意到，这种分析是以一定的理论假设或结论为出发点的，还不免给人以某种理论的符号翻译技巧的印象。

 

它力图用比一般语言更为简洁严密的方式来描述法律现象中某些内在的函数关系。然而目前这种方法的实用价值却十分有限。首先，将法律现象加以量化的原则和标准很难确定,因而函数式中的变量无法具有实际意义;其次，它能否解决法学的特殊问题，即^效地确定法律的“应然性”与“实然性”的相互关系，仍有待于探讨。

 

此外，我们还接触到一些部门法研究的材料。例如卢曼进行了以系统论为基础的整体法学理论的研究尝试，其特征是采用系统论的思维方式、沿着法律历史发展的一般图式展开论述。①棚濑孝雄等人利用系统论观点研究破产制度的社会机能、从变换控制和输入控制着手寻求处理破产案件的适当司法程序。®再如舒伯特(G.SchherU运用控制论方法论证一般审判过程，提出关于司法政策的整体模型。③又如沙弗尔(W.S-haffer)关于刑事审判系统动力学的研究，④布卢姆斯坦(A.Blumstcin)等人关于系统动态模型在刑事政策研究中的运用，⑤等等。似乎系统论方法在犯罪学方面应用得更为广泛和有效一些，这和芝加哥学派率先采用数学方法研究都市犯罪问题不无关系。

 

这里还有必要提及苏联学者的有关见解。在纠正了五十年代轻率批判控制论的错误之后，苏联法学界自六十年代以来对系统论方法的引进日益持积极态度，但是—般说来这方面的研究并不深入。亚维奇(几Sbhh)于1980年发表的《法的一般理论》一书具有某种代表性。®作者认为，在法学研究方法论中“系统分析在当代已被提到首位”。法的系统分析的最大特点是对法律现象进行发育的、整体的、结构的、功能的考察。图曼偌夫我国法学界引入系统论方法的努力起步较晚，目前尚处于探索性阶段。有的研究者提出可以把它分为三个层次：即法制系统学、法制系统技术学和法制系统工程。它们分别研究：(1)法制系统科学的一般原理、概念和方法;(2)运用系统技术进行法学理论的建构;(3)见诸立法、司法、守法等法制实践具体问题的技术手段。从已经公开发表的论文来看，基本上还属于第一层次即一般方法论的探讨，有关法学理论建构和法制实践应用方面的具体研究则十分少见。

 

二、系统法学研究必须解决的技术性难题

 

任何一种研究方法都难免有其自身的局限。作为一种新的探索，法学的系统论研究面临着一些技术性难题。它们主要是：

 

1.技术工程系统与法制系统的差异

 

人们常常使用“法治系统工程”这个词，但似乎很多人都忽略了用工程学眼光看待法治系统的潜在危险。由于法治系统以及整个社会系统与技术工程系统有着本质的差异，所以对它们进行系统分析时应该采取不同的方法和技术。参照国外有关研究并针对法律现象的特殊因素加以发挥，我们可以把法治系统与技术工程系统的主要区别概括为表1所列举的内容法治系统除了国家控制机制外，还有社区控制机制，个人也可以利用法律来争取自己的权利，达到一定目的。法律除了控制功能以外，还有评价、认识、教育、媒介、标志等多方面的功能。所以法治系统的目的往往是复数的，与工程系统相比有所不同。工程系统分析的手段很难直接用于法治系统的分析。如果要对法治系统进行研究，必须首先开发新的系统分析技术手段，而这项工作又必须以对法律制度及其机制的透彻把握和数理学科的髙水平应用研究为前提。

 

2.法律现象的数学化和定量分析

 

马克思早就说过，一种科学只有成功地应用数学时才算达到了真正完善的地步但是数学方法目前尚不能传达诸如法律行为的复杂动机和主观恶意程度等微妙差别。只有了解数学方法的优点和局限，我们才可能正确理解法律研究数学化的问题。

 

人们往往以法律现象的各个项目未必都能数量化为由，对法律的数学性研究表示异议。其实数量化只是数学化的特殊方面。数学的对象不限于实数及其集合，也不限于复数1素数、群或域。现代数学己经以广泛的集合抽象为研究对象了。在这种意义上，从公理体系的角度对法学进行数学整理是可能的。但回到系统论立场上来看，对法律系统的预测、最优选择和有效控制却并非仅有数学公理体系就能奏效。换言之，如果要用系统论方法研究法学，则无法回避法律现象的定量化问题。进行系统论研究的人都很清楚，如果要建立社会系统的模型，那么对于计量性的要求是极高的。

 

在目前阶段，法律现象大部分不能用实数来表现，即使能用实数表现也未必是连续性的。可以用微分方程等数学手段进行计量研究的只是极个别的场合。妨碍法律现象定量化的除了法律所涉及的人的行为的心理性因素外，还由于法治系统的状态变量的维数过大。为此，人们只好把法治系统的状态变量置入“黑箱”，通过“黑箱”输出的可观测到的变量即社会指标来把握它。但是社会指标的维数无论如何总是小于状态变量的，以偏概全几乎成为宿命的弊端。为了尽可能接近对状态变量的正确估计，就需要在适当期间内连续观测社会指标的变动过程，由此推定某一时点的状态变量的值。一般说来，用系统论方法研究法律的目标与其说是确定的状态变量值，不如说是给出状态变量值的范围或临界值。对于不能用实数表现的变量，固然可以借鉴心理学中把变量和实数连接起来的作法(如知能指数)，通过统计学的方法添加数值。但是这样—来，出现无意义结果的频率将增高，并且会失去许多统计学所期待的性质。

 

3.系统论在价值判断(包括意识形态)方面的局限性

 

系统论在价值判断方面的局限性是必须给以正视的。对法治系统进行研究时应当考虑与价值有关的两个问题：(1)对法治系统本身所选择或所包含的价值判断(如法律意识1伦理观念等)的技术处理“2)应用系统论方法进行研究和社会控制时对价值判断所施加的影响，也就是对价值判断的选择或对既定价值判断的修正问题。

 

对前一个问题似可采用“黑箱”方法来解决。有的研究者从对“法律”和“意识”的系统分析分别入手来把握法律意识的涵义，表明法律意识受到政治意识和社会意识的深刻影响，在它引导法律行为时述会受到个性、偏好、情绪以及状况因素的干预。以此为基础可以提出法律意识与整个法治系统的关系模型。但也只能是大致说明法律章识主要与哪些因素有静态关系，并不涉及它们之间关系的详细结构和动态机制，也不解释它们为什么和怎样发生关系。①更详尽的分析要牵涉庞大的变量，故尔只圩把视点局限在法律意识和法律行为之间的相互关系上，采用“黑箱”方法提出两者的关联模型。根据哮一模型来设计问卷并进行调查和统计，在一定程度上可以达到计量和预测的要求。但是，法律意识和法律行为的统计数据中&乏可以连续观测的社会指标，因而其可靠程度并不很高。

 

现在我们转入对后一个问题的讨论，即系统论方法对法律和社会价值判断的影响效果。民主德国学者克劳斯正确地指出，如果把系统论的模式机械搬用于社会问题，或者甚至试图用系统论取代社会科学，那是缺乏科学根据的。系统论忽视了具体的历史的个人，'并且舍去了各个系统所特有的历史性、物质性和社会性本质。对于象法律这样具有鲜明的意识形态色彩和耷满各种利害冲突的社会现象，舍弃本质问题而片面追求所谓纯粹的技术性与客观性，势将导致凯尔森那样的歧途。应当明瞭，系统控制过程中目标函数的不同可以导致结果的迥异。因而我们首先需要考虑和革新的是如何进行价值判断，进而选择什么样的目标函数——譬如在制定一项法律时(我们姑且假定它是破产法)，是应当选择社会安定优先呢，还是应当选择经济效率优先?若要两者兼顾，那么又应当怎样配置其关系?诉诸系统论方法本身并不能很好地解决这方面的狗题。

 

4.社会控制与民主改革的关系

 

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任何形式的教学活动，其最终目的是在于培养、激发和引导学生的自主学习，掌握所学的知识及学习方法。通过这种有效学习，使学生获得新知识和技能谐调地发展其智能与个体。随着科技进步的发展，教育心理学、教育技术学、认知神经科学、人类学等视角，对情境认知、在真实生活中学习、学习共同体等研究的深入，现代教育理论的研究创新，传统的教育模式下强调教师在教学中的权威地位的“灌输式”教学方式，近年来逐渐被新型的理论―建构主义所替代，推动着教育教学的不断革新。

一、建构主义理论的内涵

建构主义作为一种认知理论，是当代欧美国家兴起的一种社会科学理论，其哲学基础可以溯源自18世纪文艺复兴时代意大利的哲学家、人文主义者詹巴蒂斯塔・维柯。其最直接贡献者是皮亚杰关于儿童认知发展的理论，后来布鲁纳和维果茨基对此理论的发展也作出了重要贡献。早期建构主义雏形溯源自20世纪初的“俄国形式主义”，及20、30年代“捷克结构主义”，二战期间传入美国，50年代其理论再次返回欧洲，并达顶峰。是认知理论的一个分支，是认知主义的进一步发展。

建构主义既是一种认知理论，更是一种学习哲学，可以说它是对传统认识论具有革命性挑战的理论，其理论的核心为：以学生为中心，强调学生对知识的主动探索，主动发现和对所学知识意义的主动建构。其中最具代表性的流派有:激进建构主义、社会建构主义、社会文化认知观点、社会建构论、信息加工建构主义和控制论系统观等。

建构主义者主张，世界是客观存在的，但是对于世界的理解和赋予意义却是由每个人自己决定的。其具有鲜明的知识观、学习观、学生观、教师观和对学习环境的阐述。建构主义认为，知识主要不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情景及社会文化背景下，借助他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资源，通过意义建构的方式而获得的；学习是学习者主动建构内部心理表征的过程，它不仅包括结构性的知识，而且包括大量的非结构性的经验背景；学生是信息加工的主体，是意义的主动建构者，而不是外部刺激的被动接受者和被灌输的对象；教师是意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的传播者和灌输者；“情境”、“协作”、“会话”、和“意义建构”是学习环境的四大要素。

二、建构主义理论指导下的教学模式

教学模式是指在一定的教育思想、教学理论和学习理论指导下的、在某种环境中展开的教学活动进程的稳定结构形式。教学活动进程的简称就是通常所说的“教学过程”。传统教学过程中包含教师、学生、教材等三个要素。传统的教学模式是：“以教师为中心，教师利用讲解、板书和各种媒体作为教学的手段和方法向学生传授知识；学生则被动地接受教师传授的知识”。在这种模式中，教师是主动的施教者（知识的传授者、灌输者）；学生是外界刺激的被动接受者、知识灌输的对象；教材是教师向学生灌输的内容；教学媒体则是教师向学生灌输的方法、手段。

那么，建构主义的教学模式又应是怎样的呢？建构主义学习环境包含情境、协作、会话和意义建构等四大要素。我们将与建构主义学习理论以及建构主义学习环境相适应的教学模式概括为：“以学生为中心，在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。”教师、学生、教材和媒体等四要素与传统教学相比，各自有完全不同的作用，彼此之间有完全不同的关系。学生是知识意义的主动建构者；教师是教学过程的组织者、指导者、意义建构的帮助者、促进者；教材所提供的知识是学生主动建构意义的对象；媒体是用来创设情境、进行协作学习和会话交流，即作为学生主动学习、协作式探索的认知工具。在上述建构主义的教学模式下，目前已经形成了比较成熟的如下几种教学模式。

（一）抛锚式教学。抛锚式教学主要目的是使学生在一个完整、真实的问题背景中产生学习的需要， 并通过镶嵌式教学以及协作学习， 亲身体验从识别目标到提出和达到目标的全过程。

抛锚式教学由这样几个环节组成：⑴创设情境――使学习能在和现实情况基本一致或相类似的情境中发生。⑵确定问题――在上述情境下，选择出与当前学习主题密切相关的真实性事件或问题作为学习的中心内容。选出的事件或问题就是“锚”，这一环节的作用就是“抛锚”。⑶自主学习――不是由教师直接告诉学生应当如何去解决面临的问题，而是由教师向学生提供解决该问题的有关线索，并要特别注意发展学生的“自主学习”能力。⑷协作学习――讨论、交流，通过不同观点的交锋，补充、修正、加深每个学生对当前问题的理解。⑸效果评价――由于抛锚式教学要求学生解决面临的现实问题，学习过程就是解决问题的过程，即由该过程可以直接反映出学生的学习效果。因此对这种教学效果的评价往往不需要进行独立于教学过程的专门测验，只需在学习过程中随时观察并记录学生的表现即可。

（二）支架式教学。建构主义教学中建构的对象必须是完整的知识单元，并具有足够的复杂性，教师应当帮助学生把复杂的任务加以分解、设计， 为学生持续的建构提供一个类似建筑行业中使用的“脚手架”的概念框架，这就是所谓的支架式教学。

支架式教学由以下几个环节组成：⑴搭脚手架――围绕当前学习主题，按“最邻近发展区”的要求建立概念框架。⑵进入情境――将学生引入一定的问题情境。⑶独立探索――让学生独立探索。探索内容包括：确定与给定概念有关的各种属性，并将各种属性按其重要性大小顺序排列。探索开始时要先由教师启发引导，然后让学生自己去分析；探索过程中教师要适时提示，帮助学员沿概念框架逐步攀升。⑷协作学习――进行小组协商、讨论。讨论的结果有可能使原来确定的、与当前所学概念有关的属性增加或减少，各种属性的排列次序也可能有所调整，并使原来多种意见相互矛盾、且态度纷呈的复杂局面逐渐变得明朗、一致起来。在共享集体思维成果的基础上达到对当前所学概念比较全面、正确的理解，即最终完成对所学知识的意义建构。⑸效果评价――对学习效果的评价包括学生个人的自我评价和学习小组对个人的学习评价。

（三）随机访问教学。随机访问教学主张对同一教学内容在不同时间、不同情境， 基于不同目的， 着眼于不同方面， 用不同方式多次加以呈现， 使学生对同一内容或问题进行多方面探索和理解， 获得多种意义的建构，从而达到对知识的全方位理解。也就是说，随机访问教学并非对所学内容进行的简单重复， 而是对所学知识或内容意义的不断建构。

三、传统的教育模式与构建主义教学模式

虽然建构主义教学模式在自主学习与创新能力的培养上具有明显的优势，但传统教学模式也有其自身的优点。传统教学模式是以认知主义理论为基本出发点，认为知识呈现为稳定、客观的封闭型层级结构，学习就是要把外在的、客观的知识转移或内化到个体身上，体现在具体的教学过程上。整个教学设计过程都是围绕着教师“如何教”才能实现教学目标而展开的，学生参与教学活动的机会很少，基本上处于被动接受状态。虽然传统教学有其缺点，但其在学生学习教学中任具有无法替代的作用。

虽然建构主义教学设计强调充分发挥学习者在学习过程中的主动性和建构性，提出一系列的以“学”为中心的教学策略。但在实际教学中，知识没有通过教师的讲授而传递，是学生在真实的情景里，通过自主学习、协作学习和研究性学习，主动进行意义建构。由于真实的情景不会像书本上讲的简单明了，而是糅合在一起，一切都是模糊不清的，包含了太多复杂的信息，必须依赖学生自己发现有用的东西，知识的碎片化现象比较严重，对于学生获取信息的技术水平提出了极高的要求。但学生们在自主学习的早期阶段，往往都缺乏有效的学习经验、协作技巧及信息检索素养，往往在付出了大量的时间及努力，得到的都是一堆知识碎片，没有系统化条理化，需要很长时间才可用有效的进行组合吸收，转化为自己的知识，从而建构融入自己的知识体系。

现代大学生的课程中，很多低年级的基础课程中的基本概念、基本理论的学习以记忆为主，属于初级学习的范畴，传统的教学模式显得更为重要。而较高年级的的课程则多属于高级学习，则需要更加适合他们的教学方式（比如建构主义教学模式）。当前教学中最严重的弊端是混淆了初级学习与高级学习的区别，将建构主义教学方法不合理地应用于初级学习的教学中，其结果是事倍功半，反而造成教学效果削弱与教学资源的浪费。建构主义教学模式及传统教学模式在学习的不同阶段各具优势，在教学过程中应有所扬弃，结合应用，从而达到理想的教学效果。

总之，教学的过程是学生的认识过程活动过程，是人类认识世界的一种特殊表现形式。与传统教学模式相比，构建主义教学模式具有自主学习及创新能力培养上的明显优势。所以，要做好现代教学工作，要不断的提高教学质量，而教学质量又决定于教学方法的效果。针对不同的教学目的及教学对象，应用各种教学理论及方法，尤其是恰当的结合现代新式的教学理论及方法，无疑会充分利用教学资源，提高教学效果，在教学过程中合理的扬弃，从而达到理想的教学效果。

[参考文献]

[1]莱斯利・斯特弗，杰里・盖尔，高文译. 教育中的建构主义[M].上海:华东师范大学出版社，2002.

[2]Michael Chapman.Constructivism and the Problem of Reality[J].Jour2nal ofApp lied Developmental Psychology,1999,56(1):31-43.

[3]赵蒙成.建构主义的教学方法评析[J].外国教育研究，2002,29(9):15-19.

[4]黄飞莺.建构主义教学观对教师教学行为的影响[J].杭州教育学院学报,2002,2(2):90-92.

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）20-0203-02

一、引言

概率统计课程作为大学数学基础课程之一，其蕴含的数学思想方法已经广泛深入地渗透到计算机科学、医学、工程、金融以及其他自然学科各领域，具有强烈的实际背景，可以通过该课程培养学生的创新思维和创新意识。然而，目前大多数高校该课程的实施状况是普遍采用了比“黑板+粉笔”的教学方式丰富了很多的多媒体教学，但具体教学实践中仍以教师讲授为主，学生协作学习主动性不高，课堂参与度不高，甚至上课时间紧促不够完成教师的教学任务，很容易导致教学中过分“重计算，轻能力，重概率，轻统计”，学生往往死记硬背数学公式，并不能体现概率统计课程的教学评价意义和作用。因此，为学生提供一个良好的教学平台，弥补多媒体教学过程的不足，从多渠道完善教学过程是势在必行的。

值得庆幸的是，随着近年来信息技术的进步和智能终端的普及，为知识和信息的获取提供了极大的便利，在给以知识系统传授为主要模式的传统课堂带来极大冲击的同时，也给教育的多元化注入了新的活力。现代教育理念与计算机信息技术相结合可以为教育提供广阔的发展空间，混合式学习就是把传统学习方式的优势和网络化学习的优势结合起来，既发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性，以获得最佳的学习效果。

二、关于混合式学习教学的思考

混合式学习是指综合运用不同的学习理论、不同的技术和手段以不同的应用方式来实施教学的一种策略，有机地整合了面对面的传统课堂学习和数字化学习，采用教师讲授为主的集体教学和基于“合作”理念的小组自主学习为主要的教学形式，已经成为当前教学应用的主要趋势，其目的就是融合课堂教学和网络教学的优势。在过去十年中，美国和欧洲高校利用技术来支持教学活动的发展迅速，完全在线E-learning课程数量继续保持上升，而混合式E-learning增长速度最为迅速。宾夕法尼亚州立大学重视在线学习和传统教学两者之间的相互结合，认为这是“当今高等教育领域内一个毋庸置疑的必然发展趋势”。伴随着中国高校数字化校园建设的不断发展，混合式学习也成为国内高校教学改革的重要内容。调查数据显示，目前超过60%的中国高校已经开始使用课程管理系统，作为支持校内全日制学生的混合式教学之技术平台。国内多数著名大学都开展了混合式学习的应用与探索，黎加厚认为混合式学习即所谓“融合性学习”，是指对所有的教学要素进行优化选择和组合，以达到教学目标；何克抗教授认为混合式学习就是要把传统学习方式的优势和数字化或网络化学习的优势结合起来。目前，国内对混合式学习的研究中，大多数的研究对象都集中在企业培训和远程教育领域，是一种分散的以网络教学为主导的混合式学习。因此，笔者结合自己的教学经验，把混合式学习的理念方法应用于概率统计课程中，并根据学校教学特点，从集中的以面对面教学主导的混合式学习角度进行研究，通过教学实践检验混合式学习在该课程中的实用性，从而逐步改善教学效果，可以更好地培养学生利用概率统计解决专业问题的应用能力，为后续专业课的学习奠定坚实的理论基础。

三、混合式学习在概率统计课程中的应用模式

根据概率统计课程的具体学科内容，研究整个学习系统的要素，提出以下教学应用模式，如下图所示：

该模式中主要有学生、教师、学习内容、教学方式和学习活动等要素，通过学生自主学习，完成“了解基础知识和基本方法”的学习目标，学生之间通过QQ、微信、飞信、微博等现代化科技手段对某个主题开展探究性学习的网络交流，完成“培养学生创造性思维能力及解决问题能力”的学习目标，教师总结发现了问题之后顺利进入面对面教学，通过课堂讲授案例分析已达到“学习问题和解决问题”的教学目标，也可以根据教学反馈以微课视频为教学辅导手段，以小组协作为形式进行反思，既丰富了学习过程，更能提高课堂效率。从中可以发现，与传统教学模式中的“教师―教材―学生”相比，基于“自主学习―网络互动―面面授课”的混合式学习模式革新了传统教学模式，实现了三者多元化的有机融合。

四、混合式学习教学方法的教学措施

混合式教学不是一种具体的教学方法，而是学习理念的一种提升，这种提升使得学生的认知方式发生了改变，教师的教学模式、教学策略、角色也相应的发生了改变。笔者认为可以通过以下几方面的具体措施实施概率统计课程的混合式学习教学。

1.研究过程。概率统计课程为每周4学时，安排在每周二、周四进行。在周一、周三、周五学生自主学习的过程中，教师评价学生网络互动的学习效果，便于有针对性的在面对面授课中及时解决。基于概率统计的课程特点以及学生已经有了自主学习的基础，面面授课采用多媒体与“黑板+粉笔”相结合的传统授课以提高课堂效率。每周一次的提供网络教学平台的集中学习以及微课视频、教学大纲及电子教案的发放，这一学习过程是学生根据自身条件独立完成的，既解决了传统授课下，面向全体学生众口难调、个体差异的问题，又培养了学生的创新精神，帮助其提高发现、分析、解决问题的能力，充分激发了学生的学习热情。

2.教学案例。概率统计课程在科学研究和实际生活中有着广泛的用途，在自主学习环节用问题驱动的方式促使学生思考，不仅可以激发学生的学习兴趣，而且可以提高他们的动手能力，达到学以致用。笔者举如下两个教学案例。

案例a：给出中奖规则后，分析如下三个问题：（1）中奖几率与摸奖顺序有没有关系？（2）如果发行了100万张奖券，中一、二等奖的几率分别是多少？如果发行了2000万张、5000万张的中奖几率又会是多少？（3）如果让你摸奖，在什么情况下中奖几率会大一些？

类似这样的教学案例可以在自主学习环节中出现，以检验学生是否了解并理解即将授课的内容。通过互动交流教师会发现有不同的解答，教师在面面授课中分析总结这类问题的解答方法，学生就会明白真正中奖的几率是很小的，科学的看待“中奖”问题，也可以对周围类似的事情做出合理解释。

案例b：鼓励学生利用课下时间观察某一公交车一天时间段的乘车人数，结合数据为该公交线路设计一个合理的车辆调度方案，这个方案如何兼顾乘客和公交公司的利益？

类似这样的教学案例是一个数学建模问题，学生身体力行的实施了统计观察，搜集数据，解决问题的关键环节，使得学生真正体会到了概率统计的知识“源于生活用于生活”的学科特点。

3.微课视频。概率统计课程64学时，课时紧任务重，课堂授课容易造成“满堂灌”的教学后果，师生互动少，讲授中大多实行“概念―定理―例题”的死板教学方式，造成概念多难懂、例题多难解、方法多难想的局面。微课“短、小、精、悍”，一个议题，一个重点，都是针对学生学习中的疑难问题设计，非常适合学生自学。自主学习环节在课前复习中可以根据学生已有的知识基础和新知识所需的衔接知识点设计制作好微课，可以让学生在课下先看此微课，为新课做好准备。面对面教学中的典型例题也可以制作成微课，便于引导学生深刻理解探究规律。对于强化计算方法的教学内容，教师设计好少而精的习题并制作好微课，用于巩固本节知识。教师将录制的微课上传到网上，学生便可以随时点播学习。同时，制作微课就是微研究的过程，一线教师在实际教学中把发现问题、分析问题、解决问题的过程制成微课，简单实用，本身就是一个教学反思的过程，能有效促进教师的业务成长。

综上所述，在概率统计课程的教学过程中实施混合式学习教学方法，可以克服传统教学方式的不足，将先进的教育理念与先进的技术相结合能够提高学生的学习效率，学生也能够更加主动的学习，更多的利用网络作为认知的工具而不是娱乐工具，同时，能够使教师关注如何充分利用学习环境、方式和资源优势来促进教学，以顺应大学教学改革的发展趋势。

参考文献：

[1]彭艳妮，刘清堂，李世强，赵呈领.中国教育信息化[J].混合式学习在课程教学中的应用研究，2011，（07）.

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被称为“制高点”、“突破口”的教育技术涵盖社会、政治、文化、教育、心理和艺术等众多学科的研究领域，我们必须充分利用科学规律和各种技术，把教育和技术紧密地结合起来，解决教学过程中的实际问题。但只是从应用层面和技术层面发展教育技术是不够的，必须从系统方法的角度来认识教育技术。只有这样我们对教育技术的认识才具有高度和深度，才能实实在在地对教育技术的发展进行指导。

一、复杂科学的提出

教育是一种非常复杂的社会现象，它的复杂性不仅体现在教育的主体复杂多样，系统内

部纷繁变化，还体现在与教育系统息息相关的外部环境的复杂多变上。因此，研究教育有必要从复杂性的视角来审视。复杂科学是国外20世纪80年代提出的研究复杂性和复杂系统的科学。复杂科学包括控制论、信息论、系统论（简称“老三论”）和耗散结构论、突变论、协（简称“新三论”），以及相变论、混沌论、超循环论等其它新的科学理论。这些理论主要是研究和揭示复杂系统的有关特性，如非线性、混沌、突现、自组织、非还原性等。[1] 正是基于对教育系统复杂性的认识，人们提出将复杂科学的原理和方法引入到教育系统的研究中，从复杂性角度来理解教育系统及其复杂性，转变学习概念，重新设计与复杂性相适应的学习系统，为学生提供从复杂系统中涌现出的新的思维方法，帮助他们提高学习效果，最终达到增强教育系统效能的目的。

物理学中耗散结构理论、协同学提出了解决复杂自然系统的理论、方法，为统一自然系统和社会系统建立系统科学准备了材料。物理学以前讨论的系统是可逆的、退化的，牛顿第二定律、热力学第二定律判定了系统的演化方向和特点。这类自然系统的演化方向与生物界、社会科学中普遍存在的发展、进化等演变现象相矛盾，人们无法用统一的方法来研究自然系统与社会系统。I.Prigogine提出耗散结构理论：开放系统在远离平衡状态时，由于同外界进行物质、能量、信息的交换，可以形成某种有序结构。在自然界的物理、化学系统中可以发现存在着与生物学一样的进化现象，并可以利用耗散结构来统一讨论。H.Haken提出协同学，认为复杂系统的相变是子系统之间的关联、协调作用的结果。我国著名学者钱学森教授在80年代提出了系统科学体系的框架，分析了在不同层次上的学科内容，提出了它们之间的联系，使系统科学走上了全面发展的新阶段。我们从系统科学的角度来讨论问题，这就可以站得更高，对问题分析得更深入。对这些复杂系统的分析不仅是对系统理论的应用，同时在研究中所采用的新的方法，所得到的新的结论也会丰富系统理论本身的内容，使系统理论真正成为解决复杂系统演化的理论。[2]

二、系统科学方法指导教育技术，以实现最优化

系统科学理论“老三论”（控制论、信息论、系统论）和“新三论”（耗散结构论、突变

论、协同论）为许多学科包括教育技术学科的研究提供了新的研究思路和研究方法。系统科学的思想观点和方法对教育技术学学科的形成和发展有着广泛和深远的影响，成为教育技术学最重要的理论基础。系统科学方法具有以下特征：整体性、综合性、有效性、定量化和最优化。其中最优化体现了系统科学方法解决问题时所要达到的目标，它可以根据需要和可能为系统确定出优化目标，运用新技术手段和处理方法，把整个系统逐级分成不同等级和层次，在动态中协调整体和部分的关系，使部分的功能和目标服从系统总体的最佳目标，以达到总体最优。

教育技术（AECT）94定义：教育技术是为了促进学习，对有关的过程和资源进行设计、开发、利用、管理和评价的理论与实践。现代教育技术是以系统方法为核心展开全部教育实践的，即对学习过程与学习资源进行设计、开发、利用、管理和评价。现代教育技术的目的是追求教育的最优化。教育最优化是指一定的条件下，在同样的时间内，使学生学得多些快些好些。最优化标准有两个：一是最大效果；二是最少时间。用最少时间得到最大效果是教育技术所追求的目标。

如前所述，耗散结构理论认为：任何远离平衡状态的开放系统，都能通过与环境进行物质和能量的交换，这时系统可从原有的熵增的状态，转变为一种在时空和功能方面的远离平衡的有序状态，即形成一种组织化和有序化的耗散结构。孤立的系统只能出现负熵，最终导致有序结构的破坏。[3]目前，中国的应试教育还根深蒂固，必须以和谐的方式从教育系统的外部引入负熵，营造开放的教育环境，促进系统内部长期积累的熵增的逐渐减少，通过系统内部的各要素之间的相互作用，使教育系统从无序向有序进行。教育技术可以实现以上转变。教育技术具有开放性和旺盛的科学活力，它与全新的认知理念同步发展，并及时把相关科学和高新技术引入到教育系统中，促进人们更新教育观念，改革教学方法，使教育领域成为培养适应社会的创新人才的基地。

开放是系统减少熵增和内耗的调节剂，开放使系统不断更新，也使系统获得良性循环的保证。系统要达到开放必须具备两个条件：系统内部各要素的相互开放和交流，系统内部和外部的各种影响因素的相互开放和互动。开放的本质是系统吐故纳新，教育技术的灵魂是整合，它意味着教育对各个学科的开放，接纳和综合。[3]

教育技术具有开放的显著特征：（1）开放的教育观念 学会学习是当今教育的主旋律，培养每个公民的信息素养增强了教育技术的开放性，教育技术实现了教育理念的全面开放。（2）开放的教育对象 从教育走出校园，面对社会每个公民，面对不同职业，不同年龄的人，可以按学习者的需求，构建教育环境。（3）开放的学习 重视学习的过程，从学习方式的单一化向多样化开放，如集体学习，个别学习，研究性学习，协作学习等。传统的认知方式是人们长期形成的习惯，而电子学习创造了全新的学习空间和学习模式，激发了认知潜能。（4）开放的学习能力 从重知识的获取能力到处理信息的能力。培养人的信息素养是学习的主要目的，强调个人对信息的获取、分析、加工、评价、创新的能力。（5）开放的信息资源 电子阅览室、数字图书馆、多媒体教室、视频会议系统和信息高速公路把全世界的信息资源通过文本、视频、音频、动画、数据等传播形式呈现在学习者面前，让学习者能够随时随地获取信息。

三、阐释学、模糊逻辑、混沌理论与教学设计

教学系统由学生、教师、教学内容、教学方法和教学媒体构成，教学设计是对教学系统

的优化设计。教育技术的核心问题是教学设计。因此，教学设计应摆在教育技术学研究与实践的核心位置，这是因为教学设计不仅构成教学开发与应用的前提，更直接影响到开发与应用的质量。人们获取学习信息或学习资源的手段、环境及学习目的都发生着变化，因此，教学设计处于变化之中。传统的系统理论研究教学设计具有一些局限性，如教学设计的线性、确定性、封闭性和负反馈性等与当前以人为本的教学实际有一定的距离。[4]20世纪90年代以来阐释学、模糊逻辑、混沌理论等多种学科领域的研究为教学设计提供了多样化的视角。

（一）阐释学与教学设计

阐释学（Hermeneutics）是一种关于意义、理解和解释的哲学理论。从广义来说，它是对于意义的理解和解释的理论或哲学。阐释包括两个基本的意思：一是使隐藏的意义显现出来，二是使不清楚的意义变得清楚。“阐释学是一种理解世界的方法。通过阐释学原理的应用，在解释者对世界所熟知的意义和世界拥有的某种未知的意义之间架起一道理解的桥梁，缩短二者之间隔阂的距离。” [4]在阐释学发展过程中，有关学家研究总结出以下法则和原理：正确理解文本意义的法则。对文本的理解和解释不仅仅是一个语言的过程，而且是一个创造性的心里过程。（1）历史性原则——结合作者所处的具体条件理解文本的意义。（2）整体性原则——在一定的语境中理解每个词语的意义。（3）代入性原则——进入作者创造时的情景，重新体会其原意教学的主要目的就是对所学内容获得正确的理解，或者帮助学习者对所学内容阐发个性化的意义。根据学习者的理解过程来促进学习者的个性化理解，教学便有“建构”的意义。阐释学为教学设计思维提供了一种有意义的视角，对教学设计的启示主要表现在以下方面：（1）没有学习者的理解活动，理解不可能产生。学习的产生在于学习者能参与到理解的活动之中。阐释学认为，当理解者与文本以共同的观点融合在一起时，理解便产生了。（2）背诵不等于理解。以促进理解为目标的教学，应当关注文本创作者和解释者所处的不同文化或社会情境。文本的理解不是通过文本的背诵而获得，而是通过解释者的阐释。（3）教学不要奢望某种统一的意义理解或学习结果预定。理解并不是一种僵硬的过程，它涉及所处时代的社会和历史的影响。要从一个群体中期待一种可信的、客观的学习结果预定，是不可能的。（4）学习是一种个别化的社会性的活动。每个对话/交流都是不同的，忽视这一现象将导致在教学实践中错误地判断学习者理解了什么，学到了什么。

运用阐释学原理为教学设计寻求一种解决方案，意味着我们在为学习者深化某一问题的理解寻求方法。教学设计的思维和操作可以沿着以下原则展开：（1）利用理解的空白，促进学习者对学习内容表现他们个人化意义的理解。这种处理理解“空白”的活动，是基于阐释学的教学设计的主要任务之一。学习者在对待理解“空白”的问题上，要求表现个人化的解释/意义生成。教学设计就是要为学习者对文本形成个人化的意义创造/组合大量的机会。例如，为学习者提供开放性问题的课堂讨论练习，就有利于学习者展现个人化的反应和发展学习者的个人化意义。（2）多数学习者在学习过程中，在理解主题内容时，都会带着自身的偏见和切身的利益。这就意味着在学习课程内容开始，教师可以通过引发讨论的问题，来发展学习者的主观性意义。（3）为了促进学习者对学习内容的理解，教学应当在“文本创作时代”与“理解者所处时代”之间架起一座沟通之桥。在任何一种学习活动之中，学习者都会把其自身的时代和文化代入其中，对意义的解释产生影响。

（二）模糊逻辑与教学设计

模糊逻辑（Fuzzy logic）是美国工程师LotfiZadeh（1965）提出的一个概念。模糊逻辑对传统逻辑提出了严峻的挑战。传统的逻辑假设是：人的思想是精神的，人们在思维中所用的概念、命题的意义都是精神的，人们在思维中所用的概念、命题的意义都是精确的。它以命题的二值性为基础，以排中律为基本原则之一。因此，传统的逻辑所遵循的是二值性原则和排中原则。一个命题或者是真的，或者世界假的，并且一个及其否定必有一真。而模糊逻辑却与概念、命题意义的不精确性相一致，它推理的结论并不严格依据前提。模糊逻辑的出现，为解决复杂性、交叉性的问题开拓了道路。

模糊逻辑对教学设计的启示表现在以下三个方面：（1）模糊逻辑理论对教学设计中的需求分析和评价具有启示意义。这些分析在教学系统设计模式中居核心地位。从模糊逻辑理论的角度来看，在理念与行为只常常存在一种或然的、非线性的关系。因此，运用模糊逻辑作为一种分析工具，更能有效地解释行为。（2）模糊逻辑理论对认识/处理学习者的感知问题更为有效。学习者对自身能力的感知及自信心，与学习者获得好成绩同样重要。（3）运用模糊逻辑超越决定论的思维和设计方法，在评价“现实生活”的问题方面显得更为有效。[4]世界并非是黑白两极的，而是绚丽多彩的。

（三）混沌理论与教学设计

20世纪60年代，诞生于数学与物理学的混沌理论，与相对论、量子理论并誉为20世纪的三大科学革命理论。混沌理论的产生始于量子物理学不满牛顿机械决定论对物理现象的解释。牛顿物理学认为宇宙中的每种实践都是有序的、规则的并可以预测的。量子物理学认为宇宙并非是一个巨大的、事先决定的存在，所有的物理现象都是不可决定的，也是不可预测的。这种非决定论为解释世界的混沌现象提供了认识/研究途径。所谓“混沌”，是指非决定论的不可预测性与无序性、复杂性、不平衡性、多样性、非线性及不稳定性的存在。理解混沌，应当注意两点：第一，混沌系统中隐藏无序；第二，混沌是存在于无序中的有序模式。理解混沌理论要把握以下三个关键概念：

1．对初始条件的敏感依赖性（Sensitive dependence on initial conditions）：一个系统中的混沌是指系统内初始条件的小变化会引发后续的大变化。这也常被称为“蝴蝶效应（Butterfly Effect）”。混沌系统对其初始条件的异常敏感性说明，最初状态的轻微变化导致不成比例的巨大后果。当一个系统的初始条件不清楚或不确定时，我们是不可能预测到会发生什么结果的。

2．分形（Fractals）：分形理论创始人是美籍法国数学家B.Mandebrot.fractal，本意是不规则的、破碎的、分数的。用此来描述自然界中传统几何学所不能描述的一大类复杂无规则的几何对象。例如，弯弯曲曲的海岸线、起伏不平的山脉、令人眼花缭乱的满天繁星等。它们的特点是极不规则或极不平滑。直观而粗略地说，这些对象都是分形。分形，意指系统在不同标度下具有自相似性质。由于系统特征具有跨尺度的重复性，所以可产生出具有两个普通特征：第一，它们自始至终都是不规则的；第二，在不同的尺度上不规则程度却是一个常量。

3．奇异吸引子（Strange Attractors）：吸引子是系统被吸引并最终固定于某一状态的性态。而奇异吸引子则通过诱发系统的活力，使其变为非预设模式，从而创造了不可预测性。

混沌理论对分析学习系统提供了另一种科学视角，对我们在分析教学系统中常用的决定论科学方法提出了质疑。（1）如生物学系统一样，教学系统也是充满了混沌。传统的教学设计原则和假设在两个方面与混沌理论相抵触：一是教学系统的决定主义假设；二是学习者和学习过程是可预测的。（2）混沌理论挑战传统教学设计中的线性教学程序——设计者或教学者认为只要按照预定的教学程序，对学习者施加干预/影响，就可得到预期的学习结果。但事实上，预成的线性教学设计很容易被教学中的混沌实践所颠覆，导致教学过程难以预测，难以单靠线性的操作程序来控制教学过程，并得到预期的教学效果。（3）混沌理论认为教学设计必须认真考虑学习过程。学习的信息处理模式通常在本质上把学习描述为一种线性过程（短时记忆——长时记忆——工作记忆——绩效）。但是，学习的发生过程是学习者个体差异以一种混沌的形式相互交织在一起，共同发挥作用。（4）走向重视学习者元认知能力的发展。处理教学系统设计/实施混沌理论的最有效方法是：帮助学习者学会反思其学习活动，发展其元认知意识，提高其元认知/反思水平。发展学习者的元认知意识是一种帮助它们处理复杂现实世界问题的方法/途径。元认知是指关于我们如何人感知、记忆、思考和行动的知识。掌握这些过程并在学习中及时应用，直接影响学习者的学习成效。（5）情感与混沌。在学习中处理混沌现象最有力的促进因素要靠人类的情感。已有的情商研究表明，经常性的情感挫折或情绪波动会影响个体的智力水平，损害/削弱学习者的学习能力。自我意识是情商的关键性能力。了解和控制个人的自我意识，对于成功做出决策来说，是至关重要的。

就目前我国教育技术发展情形来看，以上这些研究还未完全体现在教学实践过程中。但是，积极地吸纳各种相关理论的研究成果，适应时展和健全自身发展，却是新时期教育技术发展的必然趋势。

参考文献

[1]王强．中国教育和科研计算机网．edu.cn/20031029/303496.shtml

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阿奇霉素为半合成的十五元环大环内酯类抗生素。白色或类白色结晶性粉末；无臭，味苦；微有引湿性。阿奇霉素适应沙眼衣原体及非多种耐药淋病奈瑟菌所致的尿道炎和宫颈炎；化脓性链球菌引起的急性咽炎、急性扁桃体炎；肺炎链球菌、流感嗜血杆菌以及肺炎支原体所致的肺炎；敏感细菌引起的鼻窦炎、中耳炎、急性支气管炎、慢性支气管炎急性发作；敏感细菌引起的皮肤软组织感染等。溶出度是指药物从片剂等固体制剂在规定溶剂中溶出的速度和程度。本实验采用高效液相色谱法对阿奇霉素片、阿奇霉素胶囊、阿奇霉素分散片中的阿奇霉素的进行了含量测定并考察溶出度。

1 仪器与试药

1.1 仪器：756PC紫外可见分光光度计（四川汇巨仪器设备有限公司）；KQ5200B型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；实验室高纯水机（上海技舟化工科技有限公司）；LC-4000单泵液相色谱仪（山东金普分析仪器有限公司）；FA1204CFAC型全自刃k子分析天平（北京同德创业科技有限公司）；HH-601超级恒温水浴（北京富瑞恒创科技有限公司）；RCZ-8智能溶出试验仪（北京新诺立华仪器有限公司）。

1.2 色谱柱：安捷伦 C18 色谱柱（218 mm×4.6mm，5μm）。

1.3 对照品：阿奇霉素 购自中国药品生物制品检定所。

1.4 试剂：磷酸氢二钾（北京亚太龙兴化工有限公司）、磷酸（北京亚太龙兴化工有限公司）、乙腈（北京亚太龙兴化工有限公司）、三乙胺（南京大唐化工有限公司）、甲醇（北京亚太龙兴化工有限公司）。水为纯化水。

1.5 试药：阿奇霉素片、阿奇霉素胶囊、阿奇霉素分散片

2 测定方法确定

2.1 色谱条件

分别考察甲醇-水（80∶20），磷酸盐缓冲液（取0.05mol/L磷酸氢二钾溶液，用20%的磷酸溶液调节pH至8.2）-乙腈（45∶55），甲醇-0.1moloL-1磷酸二氢钾-三乙胺（50∶50：0.01），甲醇-水（92∶18）不同比例的流动相，结果以磷酸盐缓冲液（取0.05mol/L磷酸氢二钾溶液，用20%的磷酸溶液调节pH至8.2）-乙腈（45∶55）为流动相为流动相，供试品各峰分离效果最好，故选用磷酸盐缓冲液（取0.05mol/L磷酸氢二钾溶液，用20%的磷酸溶液调节pH至8.2）-乙腈（45∶55）为流动相为流动相。依据查阅文献及考查的结果，确定色谱条件如下[1-5]。流动相：磷酸盐缓冲液（取0.05mol/L磷酸氢二钾溶液，用20%的磷酸溶液调节pH至8.2）-乙腈（45∶55），检测波长：210nm，流速：1.0m・min-1。柱温：30℃。理论板数按阿奇霉素峰计算应不得低于2000。

2.2 对照品溶液的制备

精密称取阿奇霉素对照品适量，置容量瓶中，加流动相制成每1mL含10μg的溶液，即得。

2.3 供试品溶液的制备

取装量差异项下的供试品精密称定，精密称取，置具塞锥形瓶中，精密加入流动相10mL，密塞，精密称定重量，超声处理10分钟，放冷，精密称定，用流动相补足重量，摇匀，滤过。取续滤液，即得。

2.4 精密度试验

精密称取阿奇霉素对照品适量，加流动相使溶解，制成浓度为10μg・mL-1的供试品溶液。照上述色谱条件，精密吸取10μl，连续进样6次，记录峰面积。结果，RSD=0.63%，表明本方法精密度良好。

2.5 对照品的线性考察

精密称取阿奇霉素对照品15mg，置25ml容量瓶中，加入流动相溶液使溶解并稀释至刻度，摇匀，分别精密吸取0.1、0.2、0.4、0.6、1.2mL，置于10mL量瓶中，加流动相稀释至刻度，摇匀。分别精密上述溶液吸取10μL，注人液相色谱仪，依照2.1项下的色谱条件测定，记录色谱峰。以峰面积（Y）为纵坐标，对照品进样量（X）为横坐标，绘制标准曲线，计算回归方程。结果表明，阿奇霉素在6～72μg・mL-1范围内呈良好的线性关系。

2.6 重现性试验

称取同一批的阿奇霉素片、阿奇霉素胶囊、阿奇霉素分散片样品6份，按测定方法项下的方法制备供试品溶液，测定含量，并计算样品的RSD值，结果RSD为0.93%、0.67%、0.96%，结果表明此方法的重现性良好。

2.7 准确度试验

精密称取已知含量的样品6份，分别加入一定量的阿奇霉素对照品，上述方法进行测定，计算回收率，平均回收率为99.1%、99.2%、99.5%，RSD=0.56%、RSD=0.63%、RSD=0.81%。结果表明此方法的回收率良好。

2.8 样品稳定性试验

取同一批阿奇霉素片、阿奇霉素胶囊、阿奇霉素分散片样品，按2.3项下的供试品制备方法制备供试品，将供试品置室温下放置，分别于第0、2、4、6、8、10小时，精密吸取供试品溶液10？l注入液相色谱仪中，记录色谱图。测定阿奇霉素片、阿奇霉素胶囊、阿奇霉素分散片中阿奇霉素的RSD=0.73%、RSD=0.71%、RSD=0.69%。结果表明供试品10小时内稳定。

2.9 溶出度测定

照溶出度测定法（中国药典2015版二部附录ⅩC第二法）[1]及《中国药品检验标准操作程》对奇霉素片、阿奇霉素胶囊、阿奇霉素分散片溶出度进行测定。

3 讨论

本实验表明此方法可用于阿奇霉素片、阿奇霉素胶囊、阿奇霉素分散片中阿奇霉素的含量测定。溶出度实验结果表明，三种剂型体外溶出度均符合有关规定，三种剂型之间有一定差异。

参考文献

[1]刘红梅，李欣，方光娟.反相高效液相色谱法测定乳糖酸阿齐霉素注射剂的含量[J].哈尔滨医科大学学报，2000（03）.

[2]纪标，王东凯，薛梅妍，李志强，徐飒.HPLC法测定注射用门冬氨酸阿奇霉素的含量和有关物质[J].中国抗生素杂志，2005（06）.

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简易小书架结构强度的技术试验。

1.2 试验目的

探究结构的强度与连接方式之间的关系。

1.3 需要备用的工具和材料

工具：刻度尺1把、钢笔1支、美工刀1把、剪刀1把、相关书籍、记录用的纸张、试验报告书等。

材料：KT板1块、透明胶1卷、牙签1盒。

1.4 试验方法

该试验采用强化试验的方法实施。

所谓强化试验，就是为了在尽可能短的时间内检测出试验对象的某些性能，通过扩大和强化试验的作用，以提高试验效率的技术试验方法。例如，检测样品的抗压、抗拉性能时就可以采用强化试验的方法。通过选用专用设备，对相关产品施加一定的压力或拉力，来考察该产品的最大抗压、抗拉性能，这种试验方法就是通过强化外力对产品的作用来检测产品性能的。通常情况下，强化试验用于对产品承受极限外界因素影响的检测。

1.5 试验过程

（1）在通过榫接或者是插接组成的书架上，间断性的往上面放置书籍，不断增加书籍的数量，直到书架的结构发生明显的变形，仔细观察书架发生变形的一系列过程，做好相关记录和添加书籍的数量。

（2）采用上述同样的过程和试验方法，对采用双面胶、透明胶连接和用牙签（代替钉子）连接的相同尺寸的书架，分别进行试验，并进行比较和分析试验过程的变化区别。

（3）及时整理出试验数据，填入表1。

1.6 试验总结

通过对试验数据进行比较发现，连接方式的不同对结构的强度有着明显的影响，即由于连接方式的不同，结构的强度也有着很大的区别。

1.7 试验过程分析

结构性技术试验的教学目的，主要是通过对简单结构的稳定性和强度的测试，一方面让学生探究影响结构稳定性和强度的主要因素；另一方面也是通过该技术试验，探索和发现一些结构设计中存在的问题，为分析技术设计的可行性及改进和评价技术设计提供重要依据。

这一主题的技术试验活动，应该以学生熟悉的结构、材料、工具等比较容易加工和使用的载体进行试验。如：纸张的结构与强度关系的试验、便携式小板凳稳定性与强度的试验、桥梁的承重试验、台灯的稳定性技术试验等。

2 流程的优化试验

2.1 试验项目

简易笔筒的制作流程优化试验。

2.2 试验目的

以提高制作效率为目的，优化制作简易笔筒的流程。

2.3 试验前的各项准备工作

工具：秒表1只、刻度尺1把、钢笔或铅笔1支、美工刀1把、小剪刀1把、做记录用的纸张、试验报告书等。

材料：KT板或硬纸板（5块大小相同的）、透明胶等。

2.4 试验方法

本试验采用模拟试验的方法进行。

模拟试验是以相似理论为基础，不直接研究真正的客体或过程，而是专注于研究与其相似的模型，通过对模型的试验研究，得出一些规律性的结论，继而推广得到所要研究的人造客体或过程的规律性的一种试验研究方法。利用模拟试验法进行试验，可以减少风险，很快发现问题，及时改进设计。

试验要求：首先可以简单勾勒、设计出一个简易的图样，结构统一由5块相应大小的KT板或硬纸板（不能折叠），用透明胶连接组成（连接工艺相同）。

2.5 试验过程

（1）编写单人制作简易笔筒的流程，画出流程图，并测量出单人制作一个简易笔筒所花费的时间。

（2）编写多人（6人以上）制作简易笔筒的流程，画出流程图，并测量和计算出流水化批量制作简易笔筒时平均每个人所花费的时间。

2.6 试验总结

（1）说出这两种流程中的时序和环节。

（2）计算出流水化作业制作与单人制作时的工作效率比率，即流水化制作比单人制作的工作效率提高了多少。

（3）探讨如何进一步提高工作效率的问题。

2.7 试验过程分析

该试验的目的主要有3个。一是让学生通过技术实践活动，理解流程是可以根据某种目的进行优化和改进的；二是让学生知道，流程的优化不仅与材料、设备及工艺等因素相关，而且对于以提高效率为目的的流程优化还与作业的方式有着密切的关系；三是通过本试验，让学生对流程优化的意义有更为深刻的理解和认识，并由此内化为流程思想和意识。

在设计此类流程的优化试验时，一般在载体的选择上不要过于强调产品本身的制作工艺的复杂度，以免冲淡学生对流程考虑的思想意识。应当把教学设计的重点放在如何通过简单的制作过程，充分且具适当难度地体现出流程因素对目的的影响上。

3 简单控制系统的制作与模拟试验

3.1 试验项目

模拟光控路灯电子系统安装试验。

3.2 试验目的

通过模拟光控路灯系统安装调试试验，探究开环控制系统的基本构成原理和工作流程。

3.3 试验准备

电子积木相关器材，试验记录器材（包括做试验用的记录纸、试验报告书等）。

3.4 试验方法

本试验采用模拟安装调试试验的方法进行。

3.5 试验过程

①按照如图1所示的电路图安装好相关器件；

②按照表2所给的条件和要求进行实际操作，并做好观察过程和数据记录。

3.6 试验总结

通过对上述试验结果分析发现：有光时（夜晚）LED灯发亮，无光时（白天）LED灯熄灭。这一目的是首先通过光敏传感器实现光电信号的转换，然后再通过电子控制电路，控制电源向LED通断电流来实现LED的照亮或熄灭的。据此可以推断出相关控制过程为：

光线电子控制电路电源LED亮或灭。

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1 计算机辅助设计教学的重要性

计算机辅助设计，英文Computer aided design，狭义是指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作，简称CAD；广义是指辅助设计的一种，以计算机为媒介，以软件代替画笔，表达设计内容，使其更加生动、全面。

在艺术设计教育逐渐普及的今天，计算机辅助设计教学在艺术设计的各个领域都已普及，并占据着更加重要的地位，它的持续飞速发展可以证明计算机辅助设计在艺术设计中的重要作用。发展至今，国内高校艺术设计专业计算机辅助设计课程日益多元化，主要包括Adobe公司的Photoshop，Dreamwear，Flash等，Autodesk 公司三维制作软件3ds MAX、MAYA等，借助这类计算机辅助设计软件，使得设计师所呈现的设计效果能够越来越全面地满足客户的多种需求。根据艺术设计专业长期发展的需要，教师在设计教育过程中需要引导学生清醒地认识到，设计的灵魂是创新意识与思维能力，而计算机辅助设计直接决定设计投入生产实践的现实效果，是实现设计的重要手段。

2 计算机辅助设计教学中的系统思维与方法

系统思维的核心是对象各部分之间的联系、关系及相互作用，即设计对象的结构、关系及整体之间的相互作用。与传统思维方式相比，系统思维是从单一到多元化的改变。

在计算机辅助设计教学中，系统思维与方法是引导学生认识并运用设计方法，完整、科学地进行设计的重要基础。主要包括设计对象的分析与综合，设计信息的传达、控制与反馈。

2.1 设计信息的传达、分析与综合

根据客户需求，对设计对象进行全面分析，以获得设计来源、设计要素、设计方法等基本信息，并对相关信息进行高效整合的过程，是艺术设计教学的基本内容，只有使学生精确掌握这一过程的步骤、方法，才能在未来的设计之路上有长足发展。因此，在计算机辅助教学中，需要运用现代科技手段将设计中的分析与综合落到实处，把案例分析中的数据分析、客户分析、设计样本测试等环节都融合其中，从基础教学环节培养学生的系统分析与综合的思维及方法。

2.2 控制设计过程中的有效信息

信息时代的今天，需要将碎片化信息整合为可利用的技术资源，来支撑创新设计的发展。因此，在计算机辅助设计教学中，学生需要养成信息敏感的习惯，并能及时对有效信息进行加工、处理，以满足设计活动中的技术和情感诉求。在设计活动中，有效信息主要通过前端资源积累、中端对象分析与末端全面整合等步骤进行控制。这些步骤落实到计算机辅助设计教学中，主要体现为培养学生建立电子素材库、从素材库中选取设计素材、对照设计需求对素材进行实质提炼（元素提取）、把握需求实质进行多方案原创设计等实践过程。

2.3 注重设计反馈

设计过程是计算机辅助设计教学中需要系统学习的实践过程，同时，设计反馈也是计算机辅助设计教学中需要重视的教学内容。设计反馈主要作用是完善设计过程中遗漏的市场需求及用户体验需求，经过再次设计，使反馈信息的实效最大化。有效利用设计反馈完善设计，可以通过CRM客户管理系统等先进技术，对客户及市场反馈的相关信息进行数据分析，形成同一客户群体或市场区域中新设计的信息来源，以此形成良性循环的完整设计系统。

3 计算机辅助设计教学改革的方法

第一，现代艺术设计已成为一项系统性活动，不再是单一的设计环节，所包含的信息量越来越大，对设计师的综合性要求也越来越高。这些发展趋势推动了计算机辅助设计教学的进步。以往的计算机辅助设计只是单纯意义的工具，没有太多创新成分，更多的是辅助设计，提高设计完成度；在学习过程中主要培养学生计算机辅助设计本身的各个操作功能的局部应用。

随着计算机辅助设计技术的发展，以及设计领域的多元化要求，设计要注重考虑客户的实用诉求和情感诉求。在教学过程中，需要更加重视培养学生操作应用的综合完成能力，将单个操作连贯成为设计行为中的系统性活动，并于最初的设计需求和最终的设计效果有机结合，在实践练习中不断强化系统思维与方法的重要性。

第二，计算机辅助设计的传统教学模式是以基础教学为主，案例练习为辅。在以往的计算机辅助设计教学过程中多以操作性和功能性为主，每门课程的设置多为48或64学时，面对每一门课程学生几乎都是零基础，所以，有限的课堂时间，教师大部分用来讲授基础操作，并且指导学生进行练习。这样的教学安排常常导致学生无所适从，既不能扎实掌握基础操作，也没有学习到相应课程所需的专业设计理念，更不了解当下的市场需求。

因此，计算机辅助设计的教学安排应该以当下相关专业领域的市场需求反观学生的学习，将学习时间延伸至课堂以外，可借助微课、慕课等多种学习途径，缩短课堂上基础操作教学所占用的时间，以学生课前的自学来弥补，如此一来，可以节省部分时间进行专业设计知识的学习，以及设计实例的练习。

第三，在计算机辅助设计的各门课程中，案例设计练习都是必经的阶段，以往的计算机辅助设计案例练习多以虚拟案例为主，设计评价标准多以教师为主体。虚拟案例的特点是无真实交流对象，无市场反馈，设计元素的综合性较弱。传统的计算机辅助设计课程的学习安排往往无法将学生的学习行为和学习目的有效统一起来。与此相比，真实案例的练习，尤其是阶段性练习，可以将前期阶段的软件基础操作部分与后期的设计实践部分连接起来，使整个设计过程统一在真实客户的需求下，并能够及时获得市场反馈。

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[中图分类号] G642.423 [文献标志码] A [文章编号] 1005-4634（2014）02-0114-03

0 引言

CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养学生的工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力[1，2]。基于此，燕山大学机械工程学院开展了CDIO项目式教学，增设了以项目为主线的实验课程――三级项目。三级项目，即教师为以小组为单位的学生分配项目内容，小组成员共同构思、设计、实现和运作项目，最终汇报验收。

传统实验课程是文化课教师在课堂授课过程中，为了让学生对课堂上某个知识点有更直观、深入的了解而开设的课程。三级项目与传统实验课程在立足点和培养模式上有着较大不同，三级项目能够在培养学生工程实践能力方面取得较好效果，在学生学习过程中不可或缺的传统实验课程应从三级项目中吸取有利因素，做出适当调整，让学生从传统实验课程中既能更好地学习并掌握相关基础知识，又能打好实践基础，为更为复杂的三级项目学习做好铺垫。

从三级项目教学中寻找传统实验课程的改革之路，同时要求实验教师加深对广泛知识点之间联系的理解，帮助学生拓展知识面、激发学习兴趣；加强教师个人素质品质，更加耐心的帮助学生解答疑问；不断提高学术水平，为学生解答在实验课程中碰到的高水平学术问题。

本文首先分析传统实验课程与三级项目在立足点和培养模式上的区别。从二者的优劣中，提出传统实验课程在课程项目、上课思路、指导实验的方式和评分依据等方面的改进措施，并提出改进后的传统实验课教学在知识点掌握、个人素质和学术水平上对实验教师的要求。对改进之前与改进之后的传统实验课结果进行了比较，可以看出改进后的传统实验课程在提高学生的实验水平和为三级项目做铺垫的效果上都有较为明显的进步。

1 传统实验课程与三级项目的区别

1）立足点。传统实验课程立足于课本的某一个知识点，相对孤立。因此，传统实验课程的每堂实验课操作量相对较少，加之实验教师对操作方法会有简单讲解，无法激起学生积极思考、完成实验的兴趣，使学生仍然处于一种被动的学习状态之下，对教师依赖性强。但传统实验课程知识点明确，学习过程目的性强，学生学习速度快。

三级项目立足于某一个具体问题（项目），具体问题包含一系列相关知识点。在完成三级项目的过程中，让学生带着问题进行，激发学生的求知欲，使其可针对其中不熟悉的知识点，主动翻阅课本，查阅资料[3]。三级项目能够：（1）帮助学生复习和巩固课本上的重要知识点；（2）通过自我主动学习的方式，将所学知识相互关联，灵活运用。但由于目标开始不明确，会造成学习周期长的问题。

2）培养模式。传统实验课程需要在规定的上课时间，由实验教师讲解实验，并带领学生根据实验所要求的内容，动手实践。但在实验教学过程中，部分学生只是按照实验教师所讲的操作步骤，照葫芦画瓢，并不独立思考。另外，传统实验课程中，不同小组同步进行同一个实验，有可能出现小组之间相互借鉴操作方法的问题，易出现“一人干活，多人偷懒”的现象[4]。但传统实验课程预习方便，学生间针对实验知识点易于交流。

三级项目需要学生利用课余时间，以小组为单位，完成不同任务，小组成员相互合作的方式来完成，最终以PPT汇报的方式答辩验收。使用这种方式，可以较大限度发挥学生自主学习的能力，不依靠实验教师的讲解，让学生在求知路上摆脱了依赖老师的心理[5]。三级项目并不能仅仅依靠小组某一个成员的力量就能完成，杜绝了“一人干活，多人偷懒”的现象。三级项目的这种培养方式对锻炼学生团队合作精神起到了积极的作用，PPT汇报方式也锻炼了学生在众人面前表达和沟通的能力。三级项目接近实际，可以锻炼团队能力，但不同组的实验方式不同，不利于学生课后交流。

2 对传统实验课程教学方法的改进

通过上文中对传统实验方法与三级项目的比较，得到两种方法的优劣，如表1所示。

表1 传统实验方法与三级项目的优劣

传统实验方法 三级项目

① 知识点明确，易上手， ① 教师干预少，充分发挥学

优点 适合初学者；②由浅入 生学习的自主性；② 可充分

深，条理清晰 锻炼学生实践能力

① 教师干预多，阻碍学生 ① 实验实施困难多，易陷

不足 积极性；② 课程内容少， 入僵局；② 不同组学生间

师生交流少；③ 易造成雷同 交流范围窄

从结果而言，传统的实验教学方法相对于三级项目有较大不足，但仍具有无法替代的作用，所以新形势下，急待改变以往的实验教学方法，形成以培养学生自主动手实践能力为目的的行之有效的方法。针对此，燕山大学机械工程学院液压实验室对目前所承担的实验教学工作，从三级项目上借鉴优势方法，在传统实验教学中进行了如下改进。

1）对实验开设项目进行调整。从学生角度，将一些在实验过程中学生不易清晰掌握的实验原理、只机械重复几个操作动作的枯燥实验去掉，替换成学生感兴趣的，且能够从中学到更多动手实践知识的实验项目。例如，在液压实验室开设的16学时综合实验中，将泵和马达的形式实验去掉，替换成利用PLC控制气缸的往复动作实验（如图1所示，图1（a）为泵和马达的形式实验台，图1（b）为PLC控制气缸往复动作实验台）。

2）改变以实验教师讲述为主的实验课程的上课思路。（1）实验教师在课堂上多创造机会给学生展示，多提问题，让问题贯穿在整个实验讲解过程中，增加学生与老师、学生与学生之间在课堂上的交流机会，从而提高学生的动手积极性[6]；（2）授课过程中将实验课程中的知识点进行扩展，与工程应用的案例相关联，拓展学生的思维宽度。

3）将实验内容分成小单元，各组以不同顺序完成各小单元。保证同一时间各组所做内容不相同，解决相互借鉴操作方法的问题，并根据各组各小单元的表现情况，记录下各小组平时操作得分。

4）实验操作过程中，实验教师以引导为主，不替学生动手操作。让学生多动脑，能对知识点理解性的接受。

5）成绩给定不单取决于学生上交的实验报告，还要将学生平时成绩（包括平时出勤、实验操作得分）计入成绩中。学生成绩将参考平时成绩与报告成绩。

3 传统实验课程教学方法的改进结果

2013年春季学期，燕山大学液压实验室对10门传统实验课程开始试点，这10门传统实验课程包括工程流体力学、液压元件、液力传动与流体机械、液压流体力学、液压与气压传动、液压传动系统、液压伺服与比例控制系统、控制工程基础、气压传动与控制、专业综合性实验。在每门传统实验课程上课班级中，随机抽取一半的班级采用改进前的教学方式教学，另一半班级采用改进后的教学方式教学。分别统计这10门课学生平均成绩，学生成绩依然采用平时成绩加报告成绩，如图2所示。

从图2中可以看出，传统实验课程教学中采用改进后教学方法的试点班级，其学生实验成绩明显高于未采用改进后教学方法的班级。说明，对传统实验课程的改进是行之有效的。

传统实验课程在教学方法上改进后，学生动手操作更加熟练，基础实践能力得到提高，直接体现在传统实验课程之后开展的三级项目上，如图3所示。图3（a）为学生在传统实验课程改进前，在三级项目中完成的气动压弯成型机，图3（b）为学生在传统实验课程改进后，在三级项目中完成的气动压弯成型机，后者较之前者具有更多的功能。

4 改进后传统实验课程对实验教师的要求

传统实验课程改进后，对于实验教师也有着新的要求。

1）加深对广泛知识点之间联系的理解。改进后的传统实验课程可以让学生对于多个知识点之间的联系有更深刻的理解，这些知识点有较多不在当前课程内。创新前并不要求实验教师对教授课程外的知识点进行掌握，这就导致在改进后的实验课程中对学生的引导上造成方向少、思路窄和命题难等问题[7]。为了使学生能在改进后的传统实验课程中更大的拓展知识面、激发学习兴趣，就要求实验教师做到对相关知识点面面俱到。

2）加强个人素质品质。改进后的传统实验课程主要是对学生的引导，让学生自己摸索。这就导致学生在学习过程中速度慢、问题多，但这正是学生理解知识点的一个必不可少的过程。在这种情况下，实验教师的任务量会比改进前大大提高，这就要求实验教师能更耐心的对学生的问题进行解答，肯花费时间对学生进行正确的引导，不能敷衍了

（下转第122页）

事，这样才能让学生真正的深刻理解课程内容[8]。

3）提高学术水平。改进后的传统实验课程中，学生的自由度大大增加，实验过程和实验结果可能都会超出预期，出现课程要求中不会达到的高度。这种情况下，实验教师应仍能解决学生出现的问题。这就要求实验教师在平时加强学习，不断提高自己的学术水平，才能解答学生在实验课程上所碰到的高水平学术问题，让学生能深刻的学习课程内容。

5 结束语

在积极倡导锻炼学生动手能力的教学体制下，实验课程的开展是提高学生这一能力的主要途径。在CDIO项目式教学模式的背景下，为了能够更好的培养学生的基础实践能力，更好的服务于三级项目，作为基础实验的传统实验课程在教学方法上进行了改进，体现在调整部分实验项目、改变上课思路、优化实验操作环节和改变评分制度方面。同时对实验教师在知识点掌握、个人素质和学术水平上也提出了新的要求。改革后的传统实验课程，无论从学生实验水平的提高还是为三级项目作铺垫的效果上都有显著的成效。

参考文献

[1]顾佩华，沈民奋，李升平，等.从CDIO到EIP-CDIO-汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究，2008，（1）：14-16.

[2]王硕旺，洪成文.CDIO：美国麻省理工学院工程教育的经典模式――基于对CDIO课程大纲的解读[J].理工高教研究，2009，28（4）：117-119.

[3]梁桂英，刘俊景.开放式实验教学改革的实践与研究[J].实验科学与技术，2012，10（3）：63-64.

[4]陈爱华.实验教学体系改革探索与实践[J].实验科学与技术，2012，10（3）：54-55.

[5]苏瑛，曹五七，黄冠庆，等.高校多元化实验教学组织形式的改革与发展[J].高校实验室工作研究，2012，111（1）：1-4.

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[分类号]C931

1　引言

创新是科学评价工作的灵魂，是遴选科研项目的基本着眼点，即科学评价工作的本质是对科学项目创新性的评审。学科交叉的实质是知识体系的渗透和多学科思想精华的融合，具有浓烈原创思想的科研项目，一般都来自于交叉学科领域，因此，交叉学科的科学评价问题倍受社会各界和科研管理者的重视。发现和支持原始创新是一项非常艰巨的工作，具有原创思想的科学评价项目怎样能够得到同行评议专家的共识，怎样进行有效评估和遴选创新项目，如何选择交叉学科同行评议专家成为科研管理工作中一个极为重要的核心问题。

2　交叉学科同行评议的难点

原始性创新的交叉学科研究项目对同行评议提出了挑战。首先这个挑战就来自于同行评议专家的选择上。常规学科的研究内容是严格收敛在某一科学范式所规定的狭小范围内的，这样做的好处是能够对某一科学问题进行仔细而深入的研究。但交叉学科的研究内容往往不在范式规定的研究框架内，这样会使从事常规科学研究的同行评议专家对交叉学科的研究成果或科学评价项目的创新内容视而不见，并且又因为这些交叉学科的创新性科研项目成果对同行评议专家所持的范式构成了威胁，这种状况常常使交叉学科科学评价问题成为同行评议方法的盲区和难点。

3　解决方案：交叉融合的科学知识图谱

同行评议专家的遴选问题与图书情报领域中专家检索和专长识别问题相近。专家检索和专长识别的目的是为了快速准确地找到某领域或组织内的专家，以获取帮助，共享其掌握的隐性专长知识等，主要利用组织和领域内外部能够表征专家专长的各种文档和资源，识别专家在某给定查询主题(领域)的专长(相关性)程度，并按程度高低排序显示专家结果列表的过程。虽然专家检索与专长识别的研究可以为科研管理中同行评议专家的选择提供相应的理论支撑，但在专家检索中，前人很少将科学知识图谱作为识别工具并应用于科研管理之中，因此，本文希冀借用科学知识图谱来解决交叉学科同行评议专家遴选问题。

3.1科学知识图谱的概念

科学知识图谱是显示科学知识的发展进程与结构关系的一种图形。由于它是以科学知识为计量研究对象的，所以属于科学计量学(scientometrics)的范畴。刘则渊、陈悦等学者将知识图谱定义为可视化地描述人类随时间拥有的知识资源及其载体，绘制、挖掘、分析和显示科学技术知识以及它们之间的相互联系，在组织内创造知识共享的环境以促进科学技术研究的合作和深入。

在知识图谱中，学科前沿之间的交互关系是以空间的形式展现出来的。研究发现，科学引文与被引文之间往往有着学科内容上的联系。通过引文聚类分析，特别是从引文间的网状关系进行研究，能够探明有关学科之间的亲缘关系和结构，划定某学科的作者集体，分析推测学科间的交叉、渗透和衍生趋势，还能对某一学科的产生背景、发展概貌、突破性成就、相互渗透和今后发展方向进行分析，从而揭示科学的动态结构和某些发展规律。

3.2科学知识图谱所用理论与方法

3.2.1　文献同引　文献同引分析是最基本的同引关系，它反映了同被引论文之间的结构关系，进而揭示学科之间的某些联系。通过文献同引分析，可以了解：①同被引文献簇的特征结构；②不同理论纲领、学派的汇集过程；③学科、文献类型、语种等的分布形式；④科学文献体系中互相引用的规律性。通过分析同被引文献群网络结构及其变化趋势，可进行科学学和科技管理方面的分析，研究学科之间或整个科学体系中相互联系、相互作用的发展变化状况及其不同理论纲领、学派的发展趋势。

3.2.2领域本体　所谓的领域本体(domain-speeific ontology)就是对某一特定学科概念的一种描述，包括学科中的概念、概念的属性、概念问的关系以及属性和关系的约束。领域概念(或称为类)是对领域知识清晰而规范的描述。领域本体针对特定的应用领域，抽象领域知识的结构和内容，包括各种领域知识的类型、术语和概念，并对领域知识的结构和内容加以约束，形成描述特定领域中具体知识的基础。

3.2.3多元统计分析方法　相关分析、多维尺度分析、主成分分析、因子分析和聚类分析是常用的多元统计分析方法。它们的主要目的都是从反映事物的多个变量中，抓住主要因素，舍弃次要因素，以简化系统的结构，认识系统的内核。通过这些方法，对有多个变量的数据进行分析处理，化繁为简，以期能从看似杂乱无章的数据中发现和提炼出直观的、概要性的结果或结论。

3.2.4信息可视化技术　信息可视化(Information Vi-sualization)的宗旨是在计算机协助下，通过对数据可见的、交互的表示，洞察数据、发现信息。具体而言，就是把文献、数据、信息等不可见的内部语义关系转换成图形，将高维性的数据库，在一个二维或三维的可视化空间中显示出来，使得不可见的关系用可见的方式表达出来。可视化空间中的普通对象表现为空间中的点，对象间的关系则表现为点间连线。可视化的关键是降低高维向量空间的维数。

4　实验、利用科学知识图谱选择交叉学科同行评议专家

确定一个交叉学科研究对象――水，有关水的研究是一个跨物理、化学、生物等多学科融合的研究领域。通过科学知识图谱的绘制，构建有关水的主要研究内容的主题概念网络和学科领域网络，并找寻到与水相关的某一领域(如环境科学)中某一热点研究主题(如废水)合适的同行评议专家。

4.1数据源说明

以世界比较权威的有关水科学研究的期刊Water Research为计量数据依据，从SCI数据库中查到2005至2007年Water Research一共有1063篇论文被其他期刊论文所引用，由被引论文可追溯到来自其他期刊的3386篇引用论文，并下载这些论文相应的数据信息，包括著者姓名(Author(s))、标题(Titie)、关键词(Key-words)或关键词附加(Keywords-plus)以及学科类别(subject category)。

4.2过程说明

把所有引用论文的作者视为同行评议专家的候选人，遴选的思路如下：①通过对与水研究有关的重要数据单元――学科类别进行分析，确定与水密切相关的学科，绘制出水研究相关学科的可视化图谱，并确定相关学科的亲疏远近；②利用下载引用期刊论文数据单元中的关键词信息，确定水研究中经常出现的高频科

学词汇，绘制水研究相关高频词汇的可视化图谱，确定词汇之间语义远近关系；③在与水研究最近的学科类别中，找到与水研究最相关的几个高频科学词汇，并通过这些高频词汇确定相应的论文著者，即为同行评议专家的最佳人选。

4.3结果分析

表1是与水研究密切相关的高频引用主题研究领域：

表1显示环境科学、环境工程、水资源、化学工程与生物技术与应用微生物五个主题研究领域与水研究有非常密切的学术关联，提示科学评价管理者从以上学科中挑选能够对水研究项目进行科学评价的同行评议专家。

图1是水研究相关研究领域三维关联图，图中圆点表示与水研究相关的学科：

表2显示了引用Water Research论文的高频关键词排序情况：

关键词揭示论文研究的主题内容，因此，关键词频次越高，代表的交叉学科的某方面主题内容越被关注，并逐渐成为交叉学科所研究的焦点或热点问题。

图2是水研究相关学科热点研究主题三维网络图：

在与水研究最为相关的学科中，选择Environmen-tal Sciences，观察Environmemal Sciences中的研究热点以及这些研究热点领域的专家学者，这些学者即为交叉学科中最为适合的同行评议专家的候选人。

表3是经过处理后部分引用Water Research的期刊论文AU、DE和sc字段的数据信息，其中，AU代表作者，DE代表所发文章的关键词，SC代表所属的相关学科。然后，在SC字段中查找与水研究最为相关的学科领域Environmemal Science(已用深色底纹标示出)。在所有sc中有EnvironmentM Sciences的行里，记录下DE包含的关键词，并将所有符合条件的关键词进行统计，统计出高频关键词，这些高频关键词就是Environmental Sciences学科与水研究相关的研究热点方向，见表4。

选取wastewater作为水研究与Environmental SCI-ences共同研究热点问题，找寻合适的科学家作为交叉学科的同行评议专家。在表3中找寻所属学科sc中有Environmental Sciences、关键词DE中有wastewater的行，统计作者字段AU中的高频作者，这些高频作者即为交叉学科某一领域中最适合的同行评议专家。这种遴选可以科学地得到在水研究相关学科Environ-mental Sciences中以wastewater作为研究重点的学者群，作为交叉学科同行评议专家最为合适的候选人名单，如表5所示：

通过对表5中候选专家进行调查，发现这些专家都是在水环境治污研究方面非常活跃的一线专家，对此领域颇有研究，非常合适做同行评议专家。

5　结语：给同学评议专家遴选系统的启示

5.1能够准确判定交叉学科相近研究领域

采用科学知识图谱方法，通过确定某交叉学科期刊被引用的情况，尤其是引用论文的所属学科等信息，反映此交叉学科涉及的学科研究领域。根据真实、可靠的数据和绘制的科学知识图谱来描绘交叉学科的学科结构以及交叉学科中相关学科的学术关联，为科研管理者提供同行评议专家相关学科背景知识的信息；同时也为科研管理者把握交叉学科发展方向、规律提供可靠的数据支持。

5.2能够准确判定交叉学科热点研究主题

篇12

[中图分类号]R543[文献标识码]A [文章编号]1673-7210（2008）04（c）-032-02

颅内静脉系统血栓临床表现复杂多变，加上临床医师往往对影像学认识不足，使诊断难度加大，易延误病情而影响预后，因此早期诊断是改善患者预后的关键，在治疗上，以往文献多不主张用溶栓抗凝治疗，因有容易引起出血的副作用，但近年作者越来越多的主张应用抗凝、纤溶及溶栓治疗。国内有关这方面的临床研究尚少。我科2002年1月～2005年10月用纤溶抗凝方法治疗32例颅内静脉血栓，均取得了良好的疗效，现将其与回顾性调查的28例颅内静脉血栓患者进行疗效对比观察，同时分析此60例患者的临床表现及影像学特征，总结如下：

1资料与方法

1.1一般资料

全部患者60例，男14例，女46例，年龄20～60岁，平均31岁，所有患者均临床确诊为颅内静脉血栓，分为观察组及对照组。观察组32例(上矢状窦血栓16例，大脑大静脉血栓16例，横窦血栓4例， 上矢状窦合并横窦血栓4例)，男8例，女24例，平均28岁，均在传统治疗的基础上早期应用纤溶和（或）抗凝治疗。对照组28例(回顾性对照病例，包括上矢状窦血栓18例，大脑大静脉血栓6例，横窦血栓2例，海绵窦血栓2例)，男7例，女21例，平均年龄35岁，均采用传统治疗方法。60例患者病因如下:产褥期20例，高热、多汗及脱水10例，口服避孕药4例，外伤及术后10例，人流术后2例，腹泻4例，病因未明10例。

1.2 临床表现

临床出现的症状和体征依次为，头痛(90.0%)，视水肿(66.7%)，脑膜刺激征(60.0%)，意识障碍(40%)，抽搐(36%)，病理症(33.3%)，运动障碍(30.0%)，视力障碍(16.7%)精神症状(10.0%)。全部患者症状见表1，同时将两组患者进行统计学处理，病情程度无显著性差异(P＞0.05)。

1.3 影像学特征

头颅CT 23例：其中，38例有脑水肿表现，30例患者有程度不等的双侧基底节区，丘脑，脑干对称性低密度。头MRI 48例：48例患者均有异常改变，除有脑水肿、双侧基低节、丘脑、脑干对称性异常信号表现外，40例患者显示静脉窦部分或全部节段性流空消失，4例患者见静脉栓子。头颅MRV14例：见相应静脉窦显影缺失，全脑血管造影或数字减影血管造影(DSA)；有4例患者做此检查，显示有静脉窦狭窄，充盈缺损和显影不良。

1.4 治疗

传统治疗方法为应用脱水(甘露醇及甘油)，扩容(低分子右旋糖苷及706代血浆)，治疗原发病及对症治疗，观察组除此之外于入院当天应用纤溶和（或）抗凝治疗，降纤治疗用东菱抗栓酶或降纤酶，首次用10 U，以后5 U，每日1次静点，5～7 d为1个疗程，抗凝治疗采用低分子肝素(速避凝)0.3 ml，每天2次皮下注射或法安明2 500～5 000 U，每日2次皮下注射，疗程7～14 d。观察患者症状缓解及体征恢复情况，统计痊愈率及死亡率，痊愈(颅内压转为正常，不遗留神经功能障碍)；好转(颅内压正常或稍高，临床症状明显缓解)。

2 结果

MRI和MRV能直接显示脑静脉窦闭塞及其血栓栓子，对早期诊断具有重要价值。两组患者在缓解头痛、控制抽搐、意识恢复、体征恢复、死亡率方面均有显著差异，观察组治愈26例(81.25%)，好转4例(12.5%)，死亡2例(6.25%)，对照组治愈12例(42.9%)，好转6例(21.4%)，死亡10例(35.7%)。观察组疗效明显优于对照组(P

3 讨论

颅内静脉系统血栓是脑血管病的一种特殊类型，其发病机制认为是多种原因导致的高凝状态所致，此外静脉本身受损、阻塞、狭窄均可使凝血系统激活形成血栓，由于静脉血流慢，压力低，一旦形成血栓则有扩散趋势，因此早期诊断及早期治疗是改善患者预后的关键。本病临床表现及体征各异，有人提出如下表现类型[1~2]：①进行性颅内压增高；②突然发病的神经系统局灶损害，酷似动脉性卒中；③神经系统局灶损害，有或无癫痫发作和颅内压增高，病情常在数日内进展；④突然起病的头痛，类似蛛网膜下腔出血或短暂性脑缺血发作等。因颅内静脉系统血栓主要引起颅内压增高与脑静脉循环障碍，其所致的脑水肿，软化或出血等病理改变，可使临床表现复杂多变，缺乏特异性体征，常造成漏诊和误诊，临床医生应对本病有高度的警惕性。确诊本病需依靠影像学检查结果。当患者具有静脉血栓的易患因素，如产褥期、脱水、高热等，临床上出现以头痛为主，伴或不伴有神经系统局灶体征，腰穿提示颅内压增高而不伴有影像学上的占位病变时，要怀疑本病并对静脉窦进行重点影像学检查。头颅CT扫描是颅内静脉系统血栓的首选检查方法，可排除颅内占位性病变。其特异性的变化为增强扫描时出现的空三角征，但头颅CT典型表现检出率较低，头MRI因其高分辨率和精确的定位性能为本病理想的检查方法。血栓形成初期，正常的血液流空现象消失，表现为T1加权像等信号和T2加权像低信号。发病1～2周，血栓内红细胞开始溶解，高铁血红蛋白增多，表现为T1、T2加权像均为高信号，以后由于血栓溶解，静脉窦重新出现血液流空现象。DSA是诊断的可靠手段，不但能清楚地显示颅内静脉系统闭塞的程度，而且能测定静脉窦显影时间，因此DSA检查明显优于MRI 和CT。但缺点是有创伤性，费用高，如有条件可行DSA检查以达到明确诊断和治疗的目的[3]。

本病传统治疗方法主要为脱水，扩容，对症，病因治疗及预防并发症等，致残及死亡率均较高。有报道死亡率为25%～30%[4]。近年来研究主张应用纤溶及抗凝治疗颅内静脉系统血栓，但意见尚不一致。抗凝治疗在20世纪60年代曾广泛应用于临床，肝素能激活循环中的抗凝血酸Ⅲ，后者能抑制多种已激活的凝血因子的活性，并抑制纤维蛋白原转化成纤维蛋白，因此主要应用于反复发作的一过性脑供血不足，进展性缺血性卒中等，但其所获得的效益多被脑出血的危险的增加所掩盖，因而限制了其临床应用[5]。抗凝治疗特别是肝素治疗颅内静脉血栓一直有争议，多数文献认为其有出血的副作用而应谨慎应用，或不主张应用。但也有文献报道肝素治疗安全，有效，但无统一的疗程，剂量和给药途径。Einhaupl等[6]研究发现肝素组患者治疗3个月后，80%恢复正常，20%留有后遗症：而非肝素组患者治疗3个月后，仅有10%恢复正常，60%留有后遗症，30%死亡。新一代抗凝药物低分子肝素的出现为颅内静脉血栓患者的治疗带来了新的希望，该药对Ⅹa的灭活作用保留，而对Ⅱa的灭活作用大大减弱，同时可促使血管内皮细胞释放纤溶活性物质，因此低分子肝素抗凝、抗栓作用强，而出血的副作用不大，不需要做更多凝血指标的监测。纤溶剂能够降解纤维蛋白原，减少血栓形成的基质，同时能增强纤溶系统的活性，从而阻止血栓形成促使血栓溶解，但有关颅内静脉系统血栓纤溶抗凝治疗方面的研究报道较少。本研究对临床确诊为颅内静脉系统血栓的60例患者进行了临床及影像学特征分析，明确了影像学检查对早期诊断的意义，在治疗方面对32例患者早期应用纤溶及抗凝治疗与28例回顾性观察病例进行对比研究，在症状缓解，体征恢复、治愈率及死亡率方面均有显著差异。本组患者81.25%痊愈，与Perter等报道的77例痊愈率85.7%相近似。因此，我们认为纤溶抗凝治疗是本病有效治疗方法之一，并且早期诊断对于预后恢复也起重要作用。因此临床上如怀疑颅内静脉系统血栓时，应尽快做MRI等检查，以求早期正确诊断，确诊后立即进行抗凝或纤溶治疗是缩短病程，改善患者预后的关键。有报道静脉系统20 d左右开始消溶，较大血栓60 d内可以消溶再通，更提示早期纤溶抗凝治疗的重要性。疗程至少1周以上，最多2～3周，治疗过程中应监测凝血功能防止合并出血。

[参考文献]

[1]Preter M，Tzourio C，Ameri A,et al.Long-term prognosis in xerebral venous thrombosis;Follow-up of 77 patients[J].Stroke，1996，27:243-246.

[2]Zuber M，Toulon P.Factor V Leiden mutationg in cerebral venous thrombosis [J].Stroke，1996，27:1721-1723.

[3]方岩,袁向东,李家亮，等.临床脑血管病[M].郑州：河南医科大学出版社，1998.234-240.

[4]王晔，郑惠民，谢惠君.脑静脉血栓形成[J].国外医学脑血管病分册，1999，7(1):16-18.

[5]孟家眉.神经内科临床新进展[M].北京：北京出版社，1994.3-8.

[6]Einhaupl KM，Villringer A，Meister W，et al.Heparin treatment in sinus venous thrombosis [J].Lancet，1991，338:597-600.