今天小编为大家推荐《定位技术论文范文(精选3篇)》,仅供参考,希望能够帮助到大家。摘要:近年来,随着城市化进程加快,大型建筑日益增多,建筑火灾发生概率攀升,使得室内消防定位技术研究成为热点。基于此,文中首先对目前主流的室内定位技术原理及发展现状进行介绍,并分析其在应用过程中存在的优缺点;接着,对目前国内外室内消防定位系统发展及相关产品进行介绍;最后,对室内消防定位技术的未来发展趋势进行总结和展望。
第一篇:定位技术论文范文
基于RFID技术的图书搬迁排架定位技术研究
摘要:随着云计算和物联网技术的普遍应用,很多图书馆采用了RFID图书管理系统,但该系统不能很好地解决图书搬迁过程中排架定位问题。介绍了基于RFID技术的定位方法和图书搬迁排架定位的流程,通过设计图书排架软件实现书架空间预留、解决图书频繁倒架和相同学科图书聚类上架等问题,扩展了基于RFID技术图书管理系统的排架定位功能。
关键词:RFID; 图书定位排架; 图书搬迁
DOI: 10.13897/j.cnki.hbkjty.2019.0046
1引言
随着信息技术的普遍应用, RFID技术被广泛应用到图书馆管理系统中。RFID技术是利用无线电波对记录媒体进行读写的非接触式自动识别技术[1]。基于RFID技术的图书馆管理系统(以下简称RFID系统)能够实现图书的自助借还、门禁防盗、图书盘点、馆藏管理等功能,能够有效提升管理效率,降低管理人员劳动强度,提高图书盘点及整理效率[2]。经调查和实践应用表明,基于RFID的图书管理系统在图书馆搬迁过程中的图书排架、上架、倒架等功能还需进一步完善。
天津交通职业学院旧图书馆于2014年7月拆除,新馆于2018年投入使用,期间有35万册纸质图书按图书大类打包封存,在大类内这些图书是无序的。新馆搬迁,面临的重要工作就是图书的排架、上架和定位。据对天津市采用RFID系统的高校图书馆进行调查得知,RFID系统不具备图书排架和上架功能,其定位功能是基于图书馆所有图书已上架的基础上,而图书排架顺序需靠人工计算和分析,在图书排架顺架过程中容易出错。笔者以天津交通职业学院新图书馆需要搬迁的35万册图书的排架定位为例,利用数据库和编程技术,设计新图书馆图书排架软件,提高排架速度和准确率;同时结合新图书馆图书排架上架需求,确定图书定位方法,优化了RFID技术在图书排架定位工作的应用。
2RFID系统图书定位方法
RFID系统的图书定位是将粘贴有RFID标签的图书与书架上的层架标识进行数据关联,实现图书与层架标识的“绑定”,从而实现图书的智能定位。目前基于RFID技术的图书定位方法主要有三种:全书定位、首书定位和邻居定位。
2.1全书定位
全书定位是根据图书所在的物理位置,人工逐册扫描图书,将粘贴有RFID标签的图书与层架标签进行关联绑定,实现图书定位[3]。
这种方法的优点是图书之间无关联,某本图书定位错误不会影响其他图书;定位操作简单,直接与层架标签关联,不受排架规则和质量影响。缺点是耗费人力和时间,工作量大;图书没有严格按照图书馆分类法排序,不利于读者同类图书的查找;随着时间变长,书架整理、圖书替旧、新书上架会导致图书实际位置与理论位置发生偏差,增加图书重新定位的强度。
2.2首书定位
首书定位指在图书严格按照图书分类法排序上架的基础上,采集书架每一层的首书信息,相邻两本首书索书号之间的图书被定位在前一本首书所在的层位。
这种方法的优点是因倒架导致的图书重新定位工作量小;缺点是如果图书没有严格按照图书分类法进行排架,图书定位信息将会非常混乱。
2.3邻书定位
邻书定位的原理与首书定位类似,其方法是在系统中找到与要定位图书相邻的前一本图书的索书号,然后将其定位在相邻前一本图书所在的层架上。这种方法适用于新注册的书籍。
3天津交通职业学院图书馆图书排架定位流程
笔者所在的天津交通职业学院图书馆在新图书馆搬迁过程中,馆藏35万册图书需要重新排架定位,图书排架定位流程如图1所示。
3.1图书排架定位设计
新图书馆图书的初次排架是一个既复杂又庞大的工作,必须解决两个问题:一是对新书科学预留空间,避免以后频繁倒架;二是按照《中国图书馆图书分类法》(以下简称“中图法”)利用索书号进行分类排架,实现相同学科图书的聚类排序,方便读者借阅图书[4]。
我馆图书的初次排架方案按照《中图法》,首先,将馆藏图书数据从图书信息管理系统中导出,并按照分类号与种次号分别作为第一、第二排序字段进行排序;其次计算出每架书架存放图书的数量,再利用数据库技术和编程技术依次读取馆藏数据表数据,精确计算出新图书馆每层每架书架上图书明细,不用人工计算和排架,速度快,准确率高,有效填补RFID系统不具备新图书馆图书排架功能的缺陷。
3.1.1书架布局及数量分析
依据2015年中华人民共和国颁布的《图书馆建筑设计规范》标准,核算出新图书馆共需书架总数。经过从妙思文献信息管理系统中导出的馆藏数据分析得知,我馆每类图书的新购比例基本与馆藏比例相符。因此:
每类图书所需书架节数=总书架节数*(每类图书册数÷馆藏图书总册数)
按照以上计算方法,结合图书馆建筑设计实际,计算出各个书库应馆藏图书大类及所需书架数量。图2就是自然科学书库书架布局示意图:
书库书架的命名由排、面、架构成,我馆RFID图书智能管理系统的层架标签标识与此一致。排的序号见图2,从西向东差值1逐次增加;面的序号是每排书架的西侧为A面,东侧为B面;架号由北向南差值1逐次增加。以第一排书架为例,从左至右(由北向南)生成自然科学图书阅览区排面次序表如表1:
其中,一个排面就是一节书架的一面,A面或B面。
经调研发现,RFID系统采用层架标签会给后期倒架、顺架带来频繁定位工作,因此我馆仅采用了架签标识方法,即架内图书定位不分层。
3.1.2书架预留空间分析
依据《图书馆建筑设计规范》,高校图书馆开架 6层双面书架每架存放图书410册,填充系数为75%的标准,我馆按照每架双面6层书架存放480册,每个排面存放图书240册,就可以计算出各个书库藏书容量和书架预留空间量[5]。以自然科学书库为例,其馆藏容量为240*480=115 200册,其书架预留空间为55%左右[4]。经调研,我馆自2014年至2017年新购图书的比例分配是依据学院专业设置及学生素质拓展需要设计的,四年基本没变化;经过妙思文献信息管理系统进行图书22大类比例分析,发现每年采购图书大类比例基本一致,因此,我馆采取基于各个大类下的架位平均分配预留空架[5],也即自然科学书库每面书架初次上架平均册数为109册。
3.1.3馆藏数据分析
从妙思文献信息管理系统中导出馆藏明细,保留数据列:索书号、ISBN、正题名、复本数。新增数据列:序号、分类节点、种次号。以“分类节点”和“种次号”为第一、第二排序条件进行升序排列[6],生成各库馆藏明细表(见表2)。
(1)序号:以步长为1生成的等差数列;
(2)分类节点:取“索书号”的图书分类号部分生成“分类节点”的数据;
(3)种次号:取“索书号”的种次号部分,种次号不够4位的前面补“0”,生成4位数据。
3.1.4创建数据库,设计软件输出排架结果
利用SQL server创建数据库,按照表1、表2数据结构创建数据表,并将各库排面次序数据、馆藏数据(表1、2的 EXCEL数据表)导入数据库。
基于以上分析及数据库的创建,笔者选择使用PowerBuilder 8.0编程,设计软件并输出35万册图书的排架结果。以自然科学书库为例(6层双面书架共240节,480个排面,需排架馆藏图书52 477册),软件的完整设计思路及计算方法如下:
设变量pmxh记录排面序号,赋初值为1;
设变量pmcs记录排面存放图书册数(如自然科学书库为109册,同节点下满架藏书为240册),赋初值为0;
设变量fbs累计排面图书的复本数,设变量jds统计排面藏书的节点数,设变量dls统计排面藏书的大类数,均赋初值为0;
依次从馆藏数据表(如表2)中取出每种图书,复本数累加到变量fbs上,每累加一次,就统计一次节点数和大类数,并分别赋值给变量jds和变量dls当变量dls>1时,变量pmxh加1,变量fbs重置0,变量jds重置0,变量dls重置0;否则当fbs>=109,且变量jds>1时,排面序号变量pmxh加1,变量fbs重置0,变量jds重置0,变量dls重置0;否则当fbs>=240时,排面序号变量pmxh加1,变量fbs重置0,变量jds重置0,变量dls重置0。此过程一直循环,直到导完所有馆藏数据表数据,也就输出了整个书库每架书架每个排面上的图书上架明细(在这个表中排面号仅仅是一个序号)。
以上算法的关键点是:一,图书大类变化时,图书上架至下一个排面;二,图书大类不变化,图书复本数累加超过109且图书节点数大于1时,图书上架至下一个排面;三,图书大类不变化且在同一个图书节点下,当图书复本数累加超过240时,图书再上架至下一个排面。
由排面次序表的“排面序号”字段与上述程序的排面序号变量“pmxh”相关联,就可以完整输出每个书库每架书架每个排面上的图书上架明细了,也就是图书上架定位一览表,如表3所示。
其中,表3中的“排面名称”字段对应的内容就是RFID架签的名称。由输出结果可知每册图书的上架位置,同时也非常明确每排面书架应存放图书的总册数以及应存放图书明细。
3.2图书整理
我馆要搬迁至新图书馆的35万册图书,首先要按照大类进行RFID数据注册,这样才能使图书的RFID数据库与妙思文献信息系统数据库中的数据实现对接和同步。
对RFID数据注册完成的图书,按照排架软件输出的排架定位顺序对图书进行排序、打包,并在每包图书上粘贴标识:×层××书库×排×面×架第×包,以便搬家时图书能够准确搬运至定位书架。
3.3单架顺架排架
将搬运至书架的图书,按照包次在书架上从上至下逐本上架,并在本架次内按照软件输出的图书顺序进行顺架排架。顺架时要注意几点:一、种次号连号的图书每架层填充系数为75%;二、每个分类节点后面要预留空架位。
3.4图书定位优化
基于RFID图书定位方法的优缺点和我馆仅采用架签的工作实际,在采用排架软件对图书索书号有序排序的基础上,我馆图书定位采用两种方法:全书定位和邻书定位。
对旧书(搬迁前已购图书)采用全书定位法,其优点是既保障所有图书均按图书馆分类法有序排序,方便读者同类书的查找;又能保障每一本图书都能物理定位,有效避免图书错定、漏定。
对新书(搬迁后新购图书)采用邻书+全书定位法。新书进行数据加工和RFID注册后,通过RFID的邻书定位法找到该书相邻前一本书的物理地址,再按照全书定位法进行图书定位。其优点是既能提高馆员对新书的上架速度,又能保障每册图书物理定位准确。
3.5单架纠错
我馆图书定位仅采用架签,为确保图书定位准确无误,在图书全面上架后,在图书单架内进行查架纠错。出现问题如下:一是图书定位失败,原因是采编环节RFID注册不成功,解决办法是退回采编再次加工注册;二是一本书显示多条有效记录,原因是图书在采编环节因操作失误注册了多条RFID数据,解决办法是有效去除多余RFID磁条;三是一本书既有RFID有效记录,又有乱码记录,后查明乱码记录是图书原有磁条的信息干扰,后与RFID系统供应商沟通解决。
4基于RFID系統的图书排架定位建议
4.1RFID系统增设图书排架功能
图书排架定位工作是图书馆的常规工作,其效率直接影响图书馆服务水平的高低。笔者虽然设计了排架软件,填补了RFID系统对图书排架功能的空白,但该软件相对于RFID系统是独立的,仅仅起到功能的补充作用,没有与RFID系统有机融合。RFID系统已经与图书馆文献信息系统实现数据对接和同步,因此可以结合书架数、图书页数、书架预留空间标准、图书排架原则等信息,增加其排架功能,从而有效提高馆员工作效率,释放馆员时间为读者去做更深层次的服务。
4.2实现RFID系统注册、定位、盘点三合一功能绑定
图书馆的图书要实现RFID系统的智能管理,要进行标签注册、图书定位和图书盘点三个步骤[7],大多数图书馆的标签注册工作都在采编完成,定位和盘点均有读者服务部的教师操作。不管是注册、定位还是盘点,均会出现因人工操作而造成的疏忽和失误,从而导致注册失败、定位不成功、图书盘点失败等现象。由于盘点书车不具备标签注册功能,图书盘点时会有问题图书频繁返回采编重新注册,增加馆员工作量和复杂度,工作局面较混乱。因此建议在盘点书车上增加标签注册功能,这样在图书盘点时,由于标签注册的问题造成的定位盘点失败,在读者服务部就可以得到一站式解决,从而能够提高工作效率,优化工作流程。
4.3规范工作流程,形成工作制度
RFID系统在图书馆界的应用虽然已有多年,但在排架、定位、倒架等方面的应用还不是很理想,再加上设备供应商不同,各馆在其操作使用上问题各异,对于新技术的使用经验不足,从而造成RFID系统功能不能充分发挥作用,系统问题不能全面显现。完善规范的工作流程,有助于发挥RFID系统在图书馆智能化中的作用。
5小结
虽然RFID技术在图书馆的实际应用还存在一些不足。随着物联网、大数据等新兴技术的不断发展,基于RFID技术的智能图书馆系统的问题会得到有效解决,随著机器人、智能制造等智能技术的不断完善和广泛应用,智慧书架、智慧图书馆会应运而生,图书馆的智慧化建设会使得图书的排架定位更稳定可靠,读者的满意度会得到极大的提高。
参考文献
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[7]邵纬.公共图书馆RFID图书定位技术研究[J].图书馆学刊,2017,39(1):118-122.
Technical Research on the Shelving and Positioning of Book Relocation in
Library Based on RFID Technology
— Taking the Library of Tianjin Transportation Vocational College as
an Example
Hou Song xia
Through the design of book shelving software, problems of bookshelf space reservation, frequent upside down turns of books and clustering of books on the same discipline are solved, and the function of shelving and positioning of books management system based on RFID technology is extended.
作者:侯松霞
第二篇:室内消防定位技术综述
摘要:近年来,随着城市化进程加快,大型建筑日益增多,建筑火灾发生概率攀升,使得室内消防定位技术研究成为热点。基于此,文中首先对目前主流的室内定位技术原理及发展现状进行介绍,并分析其在应用过程中存在的优缺点;接着,对目前国内外室内消防定位系统发展及相关产品进行介绍;最后,对室内消防定位技术的未来发展趋势进行总结和展望。
关键词:建筑火灾;消防定位;定位原理;定位系统;发展趋势
开放科学(资源服务)标识码(OSID):
1引言
室内消防定位技术作为室内消防救援系统的重要组成部分,不仅能提高消防救援效率,同时也保障了消防人员的生命安全。室内消防定位技术由于定位环境的特殊性,导致目前主流定位技术,如GPS定位系统无法满足其需求。虽然GPS定位技术运用范围广、使用方便、价格低廉,但在复杂的室内环境中,信号较弱,无法满足系统要求[1]。因此才使得室内定位技术呈现多元化发展。目前常见室内定位技术有:红外线定位、射频识别定位(RFID)、超声波定位、ZigBee定位、WiFi定位以及蓝牙定位[2]等。
2室内定位技术
2.1紅外线定位技术
红外线定位原理是通过在室内安装红外接收器,接收红外线IR标识节点发射的调制红外线实现定位。如:1992年,英国剑桥的Olivetti实验室首次提出了基于红外技术的Active Badge室内定位系统;2011年Ambip-lex提出了IR.Loc系统等。虽然该技术能够实现较高的定位精度,但由于红外信号无法进行非视距传播,且易受环境中的光线干扰,因此应用规模较小[3]。
2.2 RFID定位技术
RFID定位技术原理是通过磁场或电磁场耦合来发射电磁波进行信息传递,并通过传递的信息来识别目标。如:微软研究院于1998年提出的RADAR定位系统、2000年Jeffrey Hightower等人提出了SpotON定位系统以及2003年由香港科技大学和密歇根大学共同提出LANDMARC系统等。该技术具有响应速度快,非视距等优点,但由于其定位距离较短,易受环境中电磁波的干扰,因此不适合在定位面积较大的场景中应用[4]。
2.3超声波定位技术
超声波定位原理是依据回波与发射波之间的时间差得到待测点与参考点间的距离,并利用三角定位等算法实现定位。如:AT&T剑桥实验室提出的基于超声波定位的BAT系统;2000年麻省理工学院在Active Bat定位系统的基础上开发出的基于超声波技术的Cricket定位系统等。该技术在视距环境下定位精度较高,但易受非视距影响,并且需要大量的硬件设备,使得系统成本较高,因此很难得到大规模应用[5]。
2.4 ZigBee定位技术
ZigBee室内定位技术是通过在定位区域部署定位节点组成自组织网络,当移动定位设备出现在定位区域内,各个定位节点便被唤醒以接收来自移动目标发送的信号,确定移动目标所处位置。如:日本大阪大学和大阪府立大学共同研发出的基于ZigBee技术的室内定位系统LocalizationSystem等,该技术具有功耗低、安全性高、组网能力强等优点,然而产品开发难度大、开发周期长、产品成本高[6]。
2.5 WiFi定位技术
目前常用的WiFi室内定位方式分为基于测距和基于指纹库两种。基于测距的定位技术通过对定位目标接收的WiFi信号强度值进行测距,并利用相应的定位算法实现定位;而基于指纹库的定位技术通过对定位区域WiFi信号强度值进行采集,建立指纹库,并将定位目标采集的信号强度值放到指纹库中进行匹配,从而实现定位。如:赫尔辛基大学的Ekahau系统、微软的RADAR系统及其升级版系统RADAR2、莱斯大学的Rice系统、加利福尼亚大学洛杉矶分校研发的Nibble系统以及北京航天航空大学提出的Weyes系统等。WiFi定位技术由于无须额外布置无线设备,因此硬件成本较低,但其相比于其它定位技术,易受环境因素干扰,系统构建和维护成本较高[7]。
2.6蓝牙定位技术
蓝牙室内定位技术是在室内环境中部署蓝牙定位节点,组成局域网覆盖定位区域,当未知定位设备进入定位区域后,通过检测未知节点的信号强度实现定位。如:2011年,诺基亚首先提出了HAIP室内定位技术解决方案。随后于2013年全球开发者大会上,苹果公司首次发布了基于蓝牙4.0的iBeacon定位技术。中国的台湾大学及台大医院基于移动APP和iBeacon设备研发了一个应用于医疗环境的室内定位系统。与此同时,由于蓝牙技术得到几乎所有智能终端设备的支持,使得蓝牙定位技术具有良好的发展环境,同时蓝牙技术的不断成熟,使得蓝牙设备具有成本低、功耗低、稳定性高等优势,促进了蓝牙定位技术的普及和推广[8]。
3室内消防定位技术
随着城市室内火灾的频繁发生,每年有大量的消防人员为此献出了宝贵生命。其主要原因是缺乏良好的室内消防定位系统,从而错过最佳营救时机,同时无法保证消防人员生命安全。因此,各国都相继加大了对消防室内定位技术的研究投入。
3.1国外室内消防定位
国外在室内消防定位领域的研究相较于国内起步较早。如:加利福尼亚大学伯克利分校实现了一款火灾信息与救护设备系统(FIRE);Michigan大学的消防救援灾害现场的个人航位推算系统等。与此同时,国外的很多公司也推出了一系列消防定位产品,如:摩托罗拉公司生产了TRXNEON Tracking Units定位装置,内部包含磁强计、陀螺仪、压力传感器、距离传感器等,通过蓝牙与摩托罗拉公司的全双工对讲机[APXTMP25]连接,并由对讲机将测量数据传递给控制基站;SCOTT SAFETY公司推出的PakTrackerLocator产品可以用来搜寻失联消防员;美国霍尼韦尔(Honeywell)公司设计并推出的个人盲区推算模块(DRM Dead Reckoni- ng Module),能够依靠惯性传感器,对室内人员进行精确定位;美国博通(Broadc- om)采用了新型的Acculocate技术,通过WiFi、蓝牙、甚至NFC(近场通信)技术来提供IPS(Indoor Positioning System)支持等[9]。
3.2国内室内消防定位
相比于国外,国内对于消防救援室内定位技术的研究,起步时间较欧美等国晚。中国科技大学、北京邮电大学、西北工业大学等知名高校,均在这方面进行深入的研究,如:中国科技大学进行了行人室内外无缝定位系统的研究;北京邮电大学主要进行了基于无线定位技术的室内定位方法研究;西北工业大学则重点关注自主定位领域,相继提出了多种自主定位的方法[10];2015年,黑龙江省科学院自动化研究所与俄罗斯科学院西伯利亚分院伊尔库茨克科学中心联合研发灾难救援人员三维定位管理调度系统等。在产品方面,目前国内众多公司都在研制自己的产品,如:北京龙旗瑞谱科技有限公司研发的一种专门针对应急救援部门的消防人员三维定位系统;北京普天海弘通信技术发展有限公司、北京长城电子装备有限责任公司(原海军6971厂)和北京邮电大学共同研制的 “消防员遇险定位安全救援指挥系统”等[11]。
4结论
本文主要总结了目前室内定位技术的原理及发展现状,以及对室内定位技术在室内消防定位领域的应用现状和取得的相应成果进行介绍。总体而言,由于室内消防定位环境的特殊性,使得国内外在室内消防定位系统研究方面都未达到成熟,相应的产品也处于实验和完善阶段,在定位位置的准确性,产品的可靠性,时间的精确性,数据传输的稳定性等方面还有待提高。因此设计出一套精度高、成本低、普适性强的室内消防定位技术方案是未来的发展趋势。
参考文献:
[1] 郑海升.消防员室内定位系统研究[D].重庆大学,2015.
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[7] 谢泽亮.基于WIFI室内定位系统的研究[D].长春工业大学,2018.
[8] 许春璐.蓝牙室内定位系统的研究与实现[D].杭州電子科技大学,2018.
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[11] 王悦.基于WIFI室内定位的消防救援系统关键技术的研究[D].上海交通大学,2014.
【通联编辑:闻翔军】
作者:徐明
第三篇:信息技术教育课程的定位和设置
信息技术教育课程政策是制定信息技术教育课程标准的政策基础。当前,我国基础教育领域内信息技术教育课程政策出现了重大摇摆,引起了教学实践的混乱。要解决好这一问题,需要对信息技术教育课程的定位进行理性分析。
信息技术教育课程的定位和设置是重大的国家决策问题
信息技术教育的定位和设置问题主要是指在中小学如何开设信息技术教育课程,是作为独立的学科课程,纳入必修课,还是作为非独立的学科课程,把信息技术教育的学时分散到其他学科中,强调信息技术与其他学科课程的整合?从全国信息技术教育的实践来看,这依然是一個亟待解决的国家决策问题。
我国教育界对在中小学如何开设信息技术教育课程问题,主要有三种不同看法。第一种看法主张不单独开设信息技术教育课程,而是把信息技术很自然地作为一种手段运用到课堂中、运用到学习中,使信息技术很自然地融在教师的意识里,通过教师的教学体现出来,与其他学科实现有机的整合:第二种看法主张单独开设信息技术教育课程:第三种看法则介于两者之间,既主张开设信息技术教育专门课程,同时又强调学科整合。
近几年来,国家大力推动中小学信息技术教育,全国信息技术教育呈现全面推进、快速发展的势头。但由于对中小学开展信息技术教育的实践经验少,特别是理论上研究不够,出现了信息技术教育课程政策摇摆的问题。2000年全国中小学信息技术教育工作会议以及此后发布的文件提出:要在中小学普及信息技术教育,开设信息技术教育必修课,国家中小学教材审定委员会还对高中和初中信息技术教育教材进行了审定,并连续几次以教育部名义发布信息技术教育教学用书目录。这说明教育部已经把信息技术教育作为一门独立的学科课程列入了课程计划。但另一方面,在2001年《基础教育课程改革纲要(试行)》中,又将信息技术教育仅仅作为综合实践活动并作为必修课程的一部分教育内容,并未将其列为专门的学科课程。对于综合实践课程如何开设、信息技术教育如何开设、信息技术教育如何与其他学科进行整合等问题缺乏明确的规定。这对正处在起步阶段中的信息技术教育的普及是极为不利的。而这种课程政策的不统一、不连贯、不明确,正是理论上、观念上、认识上不一致的集中反映。
因此,宏观看来,我国对中小学信息技术教育的定位问题和具体设置问题,并没有从理论和政策上完全解决,还需要进一步研究探讨,从而进一步理清思路、明确政策。
几个发达国家对信息技术教育课程的定位和设置
计算机有规模地进入基础教育领域,在发达国家始于20世纪70年代。80年代初,中小学计算机教育初步发展,把计算机语言作为重要学习内容:随着计算机技术的不断发展和人们对编程是否促进学生思维发展试验的负面结论,到了80年代中期,计算机作为工具的观念逐渐被人们接受,家庭计算机逐渐增多,软件开发发展迅速,在各门课程中使用计算机辅助软件非常流行:90年代,多媒体、计算机网络的发展给信息技术在教育中的应用提供了更大的可能性,再加上人们对计算机辅助教学软件如何使用才更能达到促进教学效果的思考,进一步提出了整合的概念,把信息技术教育整合到学生所学的各门课程当中去,并提出要通过计算机在教育中的应用解放学习者的理念。从世界一些发达国家情况看,对信息技术教育的定位和设置按照三种模式来定位,即作为指导教师的模式、作为学习者的模式作为工具的模式。
(1)美国的做法。美国计算机教育的发展完全按照作为指导教师的模式、作为学习者的模式、作为工具的模式的发展轨迹来定位和设置。美国更重视学生的计算机素质的培养,重视发展学生利用计算机解决问题的能力,强调信息技术教育作为学习者的模式的突出地位是美国信息技术教育的一个特点。计算机语言的学习是美国小学、初中甚至高中的比较重要的方面,这方面的成绩是学生升入大学的一个重要参考。
(2)英国的做法。英国中小学更强调信息技术教育的学科独立性。信息通讯技术教育和其他学科的联系不是很紧密,在小学、初中、高中各个阶段,都有专门的计算机课程,虽然在其他课程里也学到用计算机等信息通讯技术来进行学习,但更强调信息通讯技术的能力掌握。他们的计算机课程已经有一定的深度和广度。
在英国,从小学到高中,信息与通讯技术列为国家课程中的必修课,每个阶段都有相应的评价标准;注重理论,以计算机学科知识为基础进行教学。
(3)法国的做法。法国的信息技术课是安排在技术课当中的,教育目标强调信息技术和其他学科的高度结合,要在其他学科的学习以及通过项目制造成果的活动中,将在信息技术课中学到的技能逐渐充分地发挥出来。在教学课程安排上,专门的信息技术课程每周只安排2小时左右,更多的是通过在其他课程里使用信息通讯技术来掌握该课程的知识。
法国把信息技术教育作为学生技术课教育的一个部分,分别在小学、初中和高中开设信息和通讯技术(TIC)教育,这一技术是学生必须掌握的,是国家教育制度的目标之一。
(4)德国的做法。德国的信息技术课和其他学科的关系介于英、法两国之间,一方面要求把信息通讯技术运用到其他课程中,如社会调查结论的评价和统计结果的分析,数学课上表格计算的使用,课文、图画在德语或艺术课上的展现等。另一方面要求掌握信息技术,掌握计算机技术的基础知识。德国的信息技术教育主要安排在中学进行,即类似我国的初中和高中阶段,既有专门的计算机课程,也在其他学科教学中融入信息技术的内容。
(5)新西兰和澳大利亚的做法。新西兰、澳大利亚地域辽阔、人口密度小,信息技术教育既是一种学习资源,还是构建交互式开放式学习模式的重要手段。计算机联网用于建立全新的开放教育教学模式是这些国家独有的特点。这一特色使信息技术真正成了学生学习不可缺少的资源。这种学习资源作为一种可选择的共享资源形式存在,极大地丰富和完善了教学的模式。
上述各国虽然在具体做法上有所不同,但都程度不同地强调开设信息技术教育专门课程,认同信息技术教育的学科独立性,同时强调与其他学科的整合。
对信息技术教育课程定位基本依据的辨析
制定信息技术教育课程政策的依据是什么?这是我们必须要首先搞清的问题。一般来讲,制定一门学科的课程政策要考虑三个方面的问题:第一是课程的地位和作用。是独立的学科课程还是融合在其他学科之中的综合课程?是每一个社会公民必须学习的课程,即公民素质必修课程还是部分人学习的选修课程?第二是课程的性质。是基础性课程还是工具性课程?是知识性课程还是方法性课程?第三是课程的适用范围。是面向全体学生的还是面向部分学生的?是面向教师的还是面向学生的?对这三个基本问题的不同回答,会有不同的课程政策。
那种否认信息技术教育独立学科地位、主张信息技术教育整合在其他学科的观点有其客观真理性。这种观点总结了20多年来世界各国开展计算机教育正反两方面的经验,适应了信息技术教育课程整合的新趋势,强调了信息技术的工具性、实用性和方法性学科特点,总结了教师在学科教学中综合运用信息技术手段、实现信息技术与学科教学的整合、提高教育教学质量的成功经验。这种观点就教师的教来说是完全正确的。在信息技术快速发展的当今社会,各个学科的教师必须学会应用信息技术,实现信息技术与学科教学的整合。这是基础教育信息化、现代化的必由之路。
但就学生的学来说,则存在着严重的片面性。这种观点忽视了四个方面的问题。
第一,强调了信息技术教育的工具性,忽视了它的基础性。信息技术是工具,这一点没有争议。但信息技术教育不仅仅是工具,信息素养是信息社会公民的基本素质。信息技术教育是当代社会每一个人生存、生活、学习交往、发展所必须接受的基础教育。基础性是信息技术教育的本质属性。从学和用两者关系来看,学在前,用在后。要会运用信息技术,必须先学习、掌握信息技术。
第二,强调了信息技术教育的工具性、应用性、方法性,但忽视了信息技术教育的人文性,忽视了信息技术教育对少年儿童健康发展的积极促进作用和在一定情况下存在的一定程度的负面影响。通过系统的信息技术教育,使学生不仅对信息技术的技术层面基本掌握,学会运用,而且要对信息技术文化有一个全面理解,包括对信息技术文化本身的理解和与其相关的社会、道德、法制、文化的理解。这需要在信息技术教育过程中,通过教师有目的、有计划地引导,通过学生亲身体验的方式,使德育渗透在信息技术教育过程中。
第三,强调了信息技术与其他学科整合中促进教师教的作用,强调了信息技术教育中教师的主体作用,但忽视了信息技术教育要以学生的学为中心:强调了信息技术与学科整合在教师的數和学生的学过程中的统一性,忽视了两者的差异性。信息技术与学科整合在教师教的过程和学生学的过程中,其地位、作用和应用方式有很大的区别。各学科教师在教的过程中,将信息技术与学科教学相结合,各自形成了具有学科特点的信息技术教育特色。如语文与地理、物理与美术、生物与数学等各个学科不可能使用统一的教学软件和课件。因此,信息技术教育与学科教学相结合,要求要高得多、深得多,是教师专业化的必然要求。而对学生来说,这种信息技术教育必须是大众化、普及型的,而不是像教师那样是专业化的。不能要求学生像教师那样实现信息技术与所学各个学科的整合。学生学习信息技术主要包括两个方面,一是要掌握信息技术是什么、如何做?二是要通过运用信息技术来扩大视野,促进各个学科的学习。这两个方面都不可偏废。只强调后者,忽视前者,只会造成理论上的混乱,实践上的无所适从。
第四,强调了世界各个发达国家推进信息技术与学科整合的成功经验,片面夸大了20世纪80年代、90年代初,一些国家搞系统的信息技术教育的弊端;忽视了各个国家在强调学科整合的同时,都在程度不同地对学生开设信息技术教育专门课程,而且多数国家每周安排2个学时的必修课。比如,特别强调信息技术教育学科独立性的英国,中小学信息技术教育已经走在了世界前列:强调学科整合的法国每周安排2小时必修课。
仅仅否认信息技术教育独立学科地位或仅仅强调学科整合的观点,都带有一定的片面性。我们应该全面而辩证地分析信息技术教育的课程地位、课程性质和适用范围。信息技术教育是一门基础性、工具性学科,正像语文、数学、外语一样,既是工具,又是基础。比如语言文字是工具,语文教育在中小学是工具性学科,必须强调应用,在使用中不断提高语言文字能力。但恰恰因为它在语言实践中具有不可替代的工具性地位和作用,我们才更强调它的基础地位。只有学好语文,才能用好语文。对信息技术教育,我们同样不能只强调它的工具性特点,而忽视它的基础性地位。正是因为信息技术是信息化社会中人们学习、生产、生活、交往、娱乐的工具和手段,因此必须从中小学抓起,在中小学打好基础。承认信息技术教育应该在中小学作为必修课,进行专门的教育和学习,就必须确立信息技术教育的独立学科地位。
但从另一方面看,由于信息技术是工具,信息技术教育是工具性学科,就必须强调应用——不仅教师要应用,而且學生也要应用:不仅在学生走向社会后要应用,而且在学习期间就要应用。信息技术在教育教学领域的广泛应用将带来教育功能、教育形式、教学内容、教学手段,特别是学生学习方式、学习效率的极大变化。因此,必须在中小学教育教学工作中,在教师的教和学生的学两个方面强调信息技术与各个学科教学的整合。脱离教育教学实际应用的信息技术教育,不仅浪费教育资源,而且信息技术教育本身也不可能搞好,学生也不可能真正掌握其知识和技术。况且,信息技术发展很快,今天学的东西,明天就可能会过时。大量教学实践表明,凡具有工具性质的课程绪如语文、数学、英语、计算机等)教学,都是在使用该课程内容所涉及的工具技术、方法、手段)的过程中,学会、学好该课程的。也就是说,在学习信息技术课程的过程中,强化信息技术在各学科的应用,才能真正学习好现代信息技术,才能真正感悟到计算机文化,感悟到网络文化。这也是信息技术文化熏陶的自身特质。因此,必须强调信息技术教育与其他学科的整合。
信息技术教育实际,上存在两个层次的教育。一是技术层次的教育,学会、学懂信息技术:二是学科整合层次的教育。两者相辅相成,技术层次是基础,整合层次是对技术的应用和发展,两者都贯穿着文化的背景,脱离了文化的技术和整合将因失去精神目标而苍白无力:信息技术文化的教育以前两者为载体,没有了它们,文化观念的形成也无从谈起。要应用信息技术,要使学生在各学科中应用信息技术,则必须首先会使用计算机,会应用网络技术和基本的通讯技术。不懂信息技术,不会使用信息技术,就谈不上应用信息技术与其他学科整合。片面强调应用和整合,忽视基础性教育,在理论上讲不通,在实践上是有害的,也行不通。
对信息技术教育课程定位和设置的政策期待
信息技术与其他学科的整合正在成为当前我国信息技术教育乃至整个基础教育信息化进程中的一个热点问题。人们关于信息技术教育的独立学科性与其他学科的整合性的争论,都源于对信息技术教育地位和属性的不同认识。不同的认识,反映在管理上表现为两种不同的教育政策。根据上述对信息技术教育独立学科性与学科整合性的理解,信息技术作为工具性、基础性学科,理应先行,在中小学开设必修课。同时,要强化应用,强化与其他学科的整合。
我国是基础教育大国,信息技术教育刚刚起步,中小学信息技术教育具有阶段性、学段性和区域性三个特点。
我国中小学信息技术教育课程改革的思路应是:坚持从我国中小学信息技术教育刚刚起步、穷国办大教育、区域教育差别大等国情出发,坚持高起点、多样化方针,制定分区域、分阶段、分学段的普及信息技术教育规划和课程政策,努力使中国国民在信息化社会中的信息素养居于世界前列。
首先,要坚持高起点、多样化的方针。在21世纪,我国要实现现代化建设的目标,必须从信息技术入手,要从中小学信息技术教育抓起,要高起点。我国是大国,城乡之间、各个省市之间的经济、教育差距很大,全国不能搞成一个模式。要坚持高起点,但不能齐步走。鼓励有条件的地方和学校瞄准世界最先进的目标,实施信息技术教育赶超战略。这就需要多样化。在把信息技术教育放在综合实践课程框架内的情况下,可以考虑将信息技术教育课程标准的制定、课程授课计划安排教材审定、教师培训等都交给各省教育行政部门来管理。同时,加强国家的指导和监督。
第二,要从信息技术教育发展的阶段性特点出发,制定两个阶段的信息技术教育课程政策,即起步阶段和普及阶段不同的课程政策。由于目前中小学信息技术教育刚刚起步,多数地方正在开始开设或准备开设信息技术教育课程,从幼儿园、小学、初中到高中都处在从起步到基本普及的阶段上,对小学、初中、高中学生来说都存在一个由不会、不懂到学会、学懂的过程。这一过程从2001年开始到2005年至少要五六年,在这一时期,小学、初中、高中各学段都要开设信息技术教育必修课程,同时强化与其他学科的整合:课程内容可根据年龄、知识水平的不同而有所区别,但不必强行要求各个学段相互衔接。到信息技术教育接近普及阶段以后,再以不同年龄、不同认知特征为基本准则,制定小学、初中、高中各学段相互衔接的课程标准。
第三,制定分学段的信息技术教育课程政策。从长远来看,在中小学基本普及信息技术教育的情况下,信息技术教育作为独立的学科,在教学时间的安排上可做递减排列:幼儿园导入,小学和初中课时略多,到高中可实行多样化。有条件的高中可列为必修课,学习计算机语言、编程等,同时强化学科整合:一般高中可开设选修课,强化学科整合:从小学、初中到高中都应设独立的机房,向学生开放,学生可以借助信息技术工具进行各个学科的研究性学习。
第四,考虑到早期启蒙的需要,有必要在幼儿园和小学低年級开设信息技术课程,建立对计算机的感性认识,了解信息技术在日常生活中的应用,培养学生学习、使用计算机的兴趣和意识。因小学低年级学生受认知水平的限制,应选择最简单的图形与文字处理工具,比方说画图和写字板,甚至包括一些简单游戏。
中小学开设信息技术教育要坚持三个原则:其一是符合学生认知特征,满足学习的需求:其二是满足学习后一个适当阶段中应用的需要:其三是有一定的预期发展空间,即允许在信息技术课程开设后的数个学期中,学生随着年龄的增长,通过在学习和生活中对信息技术的使用,逐步提高信息技术水平,增进对信息技术文化的领悟和认识。
由于中国是穷国办大教育,资金有限,计算机和网络配备不可能在短期内得到完全解决,基础教育信息化将经历一个较长过程,信息技术教育成熟化是一个分区域、分学校逐步实现的漫长的过程。即使到将来,随着整个社会信息化水平的提高,信息技术教育的地位、作用也只会强化,不会削弱,信息技术教育仍应作为独立学科而存在。
作者:韩清林