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2基于CDIO的機電專業實驗教學改革與實踐
2.1培養目標的確定
CDIO的12條標準之一即為以CDIO工程教育為基本環境,強調技術知識和能力的教學實踐要以產品、過程或系統的構思、設計、實施和運行作為工程教育的框架,使學生的基本個人能力、人際交往能力和對產品、過程和系統的構建能力達到專業設定的目標,并且滿足企業對人才的需求。機械電子工程專業培養的是具有機械電子工程專業基礎知識與專業技能,且能在生產一線從事機械電子工程專業產品的設計制造、控制開發、應用研究和生產管理等工作的應用型專門人才。結合CDIO教育理念及機械電子工程專業的培養目標,機電實驗室將以應用型工程師的人才培養目標為主線、以企業對應用型工程師的能力需求為導向、以企業生產一線創新意識和能力的培養為提升來定位實驗教學的能力培養目標。
2.2實驗教學內容
CDIO教學理念注重一體化教學,強調能力培養,同時要求培養計劃的設計做到各學科之間相互支撐。隨著科學技術的發展,機械電子工程專業越來越多的與電氣、控制、通信、材料及系統學等學科進行交叉。因此,實驗教學特別重視基礎訓練、拓寬專業,重視綜合實踐性以及系統設計開發能力和創新能力的培養,合理構建實驗教學內容。
1)加強原有的專業基礎類實驗,開設課程三級項目。
機械電子工程專業方向的課程設置主要包括三大知識模塊:機械設計及制造知識模塊、強電知識模塊、弱電知識模塊,所涉及專業課程繁多,倘若側重理論教學而忽視學生的實際動手操作,則容易出現理論知識與實際應用脫離、學生感到學習枯燥的現象。所以,需要加強原有的專業基礎類實驗教學的同時,針對一門或兩門課程設計三級項目,將實驗融入到三級項目中,學生可以根據項目需要自行設計實驗方案,這種基于項目的學習,改革了枯燥無味的呆板實驗,給學生創造了更多動手動腦的機會,加深了對課堂理論知識的理解應用。
2)結合工程實際設計實驗內容。
隨著現代化工業的發展,產品設計技術趨于數字化、信息化和網絡化,生產自動化和智能化程度相當高,機、電、控已成為一個不可分割的有機整體,企業對機電類專業人才的工程能力和創新能力培養提出了更高的要求,培養適應性強且符合市場需求的創新型人才迫在眉睫。因此,機電實驗教學對機電專業工程應用型創新人才的業界需求進行分析,從市場需求出發來培養學生。打破各門課程的界限,拓寬實驗內容范圍,按照對學生綜合創新能力培養的基本要求設計實驗內容,為學生提供一種全新的工程應用教學環境。如結合工程實際,增設機、電、控綜合實驗,使學生學會綜合應用流體傳動、電氣控制、PLC、機械工程測試、傳感技術、嵌入式技術等多門課程的知識,并會使用各種實驗設備儀器。
3)完善機械工程研究實驗平臺,加強理論研究能力的培養。
引入CDIO教育理念后,機電實驗室不斷完善機械工程研究實驗平臺,為學生提供充足的實驗設備和計算機,制定具有綜合性、設計性、應用性及研究性的實驗教學內容,使學生在實驗過程中能夠結合相關技術進行系列理論研究,開發學生創新思維,激發學生探索新的理論知識,鍛煉學生的自學能力、增強學生綜合運用知識的能力,從而培養出具有機械電子工程領域較強實踐操作能力及扎實的理論分析能力的綜合性人才。
2.3實驗教學方法及考核方式
CDIO教育理念提倡基于項目教育和學習的新型教學模式,注重培養學生的工程能力、職業道德、學術知識、運用知識解決問題的能力、終生學習能力、團隊協作能力、交流能力和大系統掌控能力,從而培養既有過硬的專業技能,又有良好的職業道德的國際化工程師。為此,機電實驗室采取以學生為主體,以教師為主導,知識、能力、素質協調發展的教學方法,發動學生參與實驗教學和管理,培養學生的主人翁精神和意識;采用多方面、多樣化的綜合考核方式,不僅對學生進行考核,還要對實驗教學人員進行考核,各個環節的考核結果相互融合,不僅能夠實現對學生的技術能力、工程素質、交流與溝通能力、團隊協作能力和創新能力的全面考核,也能夠提升教師的技術應用能力,提高技能操作水平,積累工程應用經驗。
2.4實驗教學案例
實驗教學是高校培養人才戰略方案中不可或缺的教學環節,也是培養學生綜合能力的重要環節,以上從培養目標、實驗教學內容、實驗教學方法及考核方式等方面論述了機電實驗室引入CDIO教育理念后所采取的改革措施,下面以機電一體化專業核心項目體系的實施為例,談談機電實驗室引入CDIO教學模式后的教學實踐。該項目以《機電一體化系統設計》、《單片機原理及應用》和《機器人》三門課程為核心設立,包括兩個實施階段,其中在三級項目階段,學生以團隊的方式自主完成以嵌入式計算機(單片機)控制系統為核心的機電一體化產品—智能小車的構思-設計-制作-調試運行;在二級項目階段,學生運用四周時間,進行自主創新研發,自主設計集成一個取料手爪或運料的自動翻轉車廂,將智能小車升級成為移動式的抓取機器人和移動式搬運機器人,通過進行機器人運動控制規劃,控制機器人完成一系列復雜的動作,如手爪張合、車體回轉、智能循跡和避障、協同作業等任務,最終由兩個機器人協作配合完成一次物料的抓取和運送任務。學生自主完成從方案設計、詳細設計、加工制作到集成調試的全過程,最后以分組比賽的方式驗收。
[關鍵詞]商務英語電子郵件合作原則禮貌原則
電子信息技術的發展給國際商務往來帶來了極大的便利,十幾年前還十分普遍的電報、電傳通訊方式已逐漸被表達明確、直接快捷的現代通信方式——電子郵件取而代之。作為現代商務交流重要的溝通形式,商務英語電子郵件正起著越來越重要的作用,已經成為國際商務溝通最基本的聯絡方式。據調查,在商務交往中約有90%的人利用電子郵件來聯系業務(何光明,2006),人們經常需要與不認識的或不甚了解的人打交道,這就要求在傳遞信息的過程中要盡量避免出現錯誤和誤解,還要盡可能地縮短發件者和收件者處理這些信息的時間。然而,電子郵件的快速普及往往會讓人忽視其應有的規范,在國際商務中,一封不規范的商務電子郵件,不僅會有損公司的形象,也可能會令人費解。若出現信息錯誤,輕則導致溝通失敗,重則帶來經濟損失。因此,需要建立一種國際間普遍認可的交流原則,讓來自于不同文化背景、使用不同母語的人能順利地進行交流。
禮貌和合作原則是現代語言學中重要的會話理論,它不僅充分體現在會話中,在書面語篇中也被廣泛實施(秦曉杰,2001)。由于電子郵件的往來與面對面的會話交流同樣具有真實地、有目的的表情達意的功能,因此,指導會話交流的合作與禮貌原則對這種基于商務電子郵件的書面交際同樣適用,在國際商務活動中,如果英語電子郵件的寫作者不了解必要的合作與禮貌策略以及相應的語言表征方式,會有引起語用失誤,進而破壞雙方友好合作關系的危險。
一、電子郵件中的合作原則
美國哲學家Grice(1975)認為在日常交際中人們總是在遵守著一套相互合作的基本原則,旨在有效地使用語言以達到交際目的。他在20世紀70年代提出了會話的合作原則(CooperationPrinciple),其中包括了數量準則、質量準則、方式準則和相關準則等四條基本準則。合作原則要求所提供的信息數量適中、真實可靠、清楚簡潔、緊扣主題。遵守了這些準則,交流者就能以最直接的方式和最合適的語言進行交際,達到最佳交際效果。就商務電子郵件而言,由于收信的一方在讀信時,寄信的一方不在場,無法像在打電話或面談時根據對方的反應做出及時的調整,因此,電子郵件往來中雙方如何表現出“合作”的誠意,要比在電話交談或當面會談中雙方如何彼此表示友好更加重要。如:
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以上兩封信所圍繞的是初次定單,均遵循了合作原則中的相關準則,內容安排也十分有序,例1段落安排順序是:(1)告知收悉信函并向對方表示感謝;(2)關于初次定單列出關于產品的具體信息;(3)告知支付方式;(4)詢問銷售確認書。例2是例1的回復,及時回復本身就表明了‘合作’意向。按國際慣例,收到郵件者須盡早回復,最遲不能超過四十八小時。即使收件人無法立刻做出答復,也須先回電告知對方已收到郵件,并將盡快給予回復。例2的段落安排順序為:(1)告知收悉信函表示歡迎;(2)告訴自己的支付方式,承諾確認供應對方所列價格的產品,并安排裝運;(3)隨函附上目錄以求更廣泛的商業合作。從這兩個例證中可以看出,一封能達到良好溝通目的電子郵件,必須遵守合作原則中的包括數量、質量、方式、相關等準則。
二、電子郵件中的禮貌原則
盡管合作原則概括了人類交際的本質特點,但語用學領域的進一步研究發現,人們在交際過程中并不總是遵循合作原則,常常會故意違反某一準則,但這一定是為了傳遞一些符合合作原則的信息,使用間接婉轉的方式表達一些含蓄的意思(何兆熊,2000),看以下一例:
A:We’llallmissBillandAgatha,won’twe?
B:Well,we’llallmissBill。
例句中,根據合作原則,B違反了量的準則,只說Bill,而不提Agatha,B這樣做顯然是有意的。由于某種原因他可能并不喜歡Agatha,但礙于情面,不便直說,使得他違反合作原則。為了解釋這一現象,20世紀80年代英國語言學家Leech在Grice“合作原則”的基礎上,從修辭學、語體學的角度出發,提出了著名的“禮貌原則”(PolitenessPrinciple),其中包括得體、慷慨、贊譽、謙遜、一致和同情等六類,每類包括一條準則和兩條次準則,這些準則及次準則的核心內容為:盡量使自己吃虧,而使別人獲利,以取得對方的好感,從而使交際順利進行,并使自己從中獲得更大的利益。
當然,人們并非在任何時候、任何地方、對任何人交際都要遵守禮貌原則的,例如,在緊急或意外事件中、在激烈的爭辯或緊張工作的場合、或者在十分親密友好的朋友間不拘禮節的談話中,禮貌原則可能會讓位于話語的內容,屈居次要地位。另外,適度的客套是禮貌,而超度的客套就是卑恭,超過了客套度的界限,就會給人虛假做作、卑微低下的感覺。例如:Webegtoacknowledgereceiptofyourletterdated11thDecember.(我們懇求收到你的12月11日的函。句中“beg"使用不當,過于明顯地貶低自己)。因此,我們必須區分“禮貌”和“卑恭”,不要盛氣凌人,也沒必要低三下四,把握好禮貌原則的度。
商務電子郵件作為一種書面語真實交際手段,一方面具有普通電子郵件的特點,另一方面又有商務函件的特點,與傳統商務信函一樣,其交際雙方同樣會遵循以上準則。但是對商務電子郵件與傳統商務信函所使用的不同禮貌策略進行比較分析發現,兩者對禮貌的重視程度雖然總體上沒有顯著差異,但側重點有所不同。商務電子郵件更注重維護對方的積極面子,即希望得到別人的贊許,支持和喜愛的想法,重視保持友好合作關系,傾向于采用“以接近為基礎”的積極禮貌策略。而傳統商務信函則更客觀正式,注重維護對方的消極面子,即不希望別人強加于自己,自己不因遷就別人而受到別人的干涉、阻礙而使自己丟失面子的想法,傾向于采用“以回避為基礎”的消極禮貌策略。譬如,同樣是還盤,傳統商務信函表達方法如:“MayIsuggestthatyoucouldperhapsmakesomeallowanceonyourquotedpriceswhichwouldhelptointroduceyourgoodstomycustomers”,多次使用疑問(mayIsuggest)與模糊限制語(could,perhaps,would)等消極禮貌策略。而商務電子郵件中的表達方法有所不同,例如:“Imetwithmycustomertodayonbothofthebags.unfortunatelythepriceisstillnotverycompetitive,thanksforyourhelp”,則是采取了假設共同點(用了unfortunately,表示寫郵件人與對方的利益一致)和關注對方(thanksforyourhelp)等積極禮貌策略。
三、結語
商務電子郵件作為一種新興的現代商務交流工具,是收信和發信雙方真實的互動交際的產物,要求寫信人遵守合作與禮貌原則。一方面,寫信人需遵守合作原則,采用“合作”策略,及時回復,確保信息數量適中、真實可靠、清楚簡潔,并能緊扣主題。另一方面,寫信人還需考慮禮貌因素,尊重收信人對“面子”的心理需求,在把握好禮貌原則的度的前提下,實施積極的禮貌策略??傊?,在撰寫國際商務電子郵件時,應遵循郵件信息明了、內容完整、準確無誤、簡明扼要、禮貌周到的原則。
參考文獻:
中圖分類號: G633.51 文獻標識碼: A 文章編號: 1009-8631(2013)03-0040-02
一、行業特色高校及讀者文獻需求
行業特色高校大多源于上世紀50年代院系調整時出現的,主要根據國民經濟建設的需要整合了全國高校有關專業組建的單科性院校發展起來的。行業特色高校原來由行業管理,后因管理體制的變化,從行業中分離出來,但仍然具有顯著行業辦學特色與突出的學科優勢。[1]行業特色高校讀者主要指此類高校教學科研師生。南理工從哈軍工炮兵系分建而來,歷經國防科委、兵器工業部、機械電子工業部、兵器工業總公司、國防科工委等部委管理,現直屬工業和信息化部,具有兵器科學與技術等特色學科和專業,是一所典型的具有行業背景的特色型高校。
行業特色高校在行業科技和學科特色化辦學過程中、專業設置等因素影響下,出于自身發展需要,高校依舊保持行業辦學的鮮明特色,繼續承擔著行業技術創新和產業技術升級改造的任務,其教學、人才培養及科研課題、技術研發的重點依然主要圍繞和服務于行業發展需要。因此行業特色高校教學科研師生對文獻需求主要圍繞本校優勢學科進行,對文獻資源需求也具有鮮明的行業特色。[2]
二、南理工圖書館館藏資源情況
1.基本館藏資源
南理工圖書館館藏資源包括館藏書刊、中文數據庫、外文數據庫、多媒體資料、本校學位論文、非書資料平臺、CALIS外文期刊網、機構知識庫、本館特色資源等,以教學參考書、科研用書為主體,基本覆蓋了學校各個學科專業,如機械工程、化學化工、通信工程、自動化、材料科學與工程、經管與人文、法學等。截止2012年底,館藏紙質文獻中外文圖書、中外文期刊213余萬冊(件),中外文報紙100余種。電子文獻資源有100多個中英文電子文獻數據庫,中外文電子文獻(含電子圖書、期刊、科技報告、會議錄、標準、學位論文等)600余萬種。
2.館藏資源特點
南理工圖書館館藏資源建設相對集中于兵器行業核心。學校兵器科學與技術學科排名全國第一,作為學校特色學科,館藏資源的特點集中表現在對兵器類文獻資源的采集和收藏,在兵器學科領域積累大量特有的文獻全文資源,形成了豐富的兵器類文獻資源,其種類和冊數的擁有量以及文獻收藏的時間跨度都位居前列,這是學校在多年行業辦學過程中積累的優勢文獻資源,為學校創新發展和人才培養提供了重要的支撐基礎。
3.特色館藏資源
南理工圖書館通過長期的建設與發展,構建了集多種文獻類型、多種載體為一體、紙質及電子資源相互補充、自建資源與共建資源共同發展、相關學科資源協調發展的軍工文獻信息保障體系。目前,收藏有中外文紙本型軍工文獻共6200余種,1.5萬余冊,相關電子數據庫資源50余個,主要涉及兵器、航空、航天、軍工電子、核能及船舶六大領域,包括國家軍用標準數據庫以及自建國防科技文獻特色數據庫等數字化文獻資源系統。作為中國兵工學會全國唯一一所文獻定點收藏單位,實現了中國兵工學會及其分支機構產生的紙質及電子文獻資源的全套完整收藏。特藏中國兵工學會主辦和出版的十幾種科技或科普期刊,及其下屬40余個專業委員會所主辦學術會議的會議論文集。
三、文獻原文獲取途徑分析
通過對行業特色高校師生對文獻需求分析,可以看出,此類讀者需要具有自身行業特色的文獻。為滿足行業特色高校教學科研師生對文獻的需求,不僅需要基本的常規途徑和方法,而且需要建立新的途徑。
1.本館資源使用
(1)查閱圖書館的紙質文獻
盡管數字圖書館迅速發展,數字資源比例不斷加大,但紙質文獻仍會長期存在。讀者可根據書名、期刊名稱、論文名稱或掌握的其它相關信息,通過南理工圖書館主頁上的館藏目錄檢索系統進行查詢。還可通過“南京城東高校圖書館聯合體”進行查閱,可實現館際間的紙質圖書通借通還。
(2)利用圖書館的數字資源獲取原文
高校圖書館數字資源的建設與高校的學科類型密切相關,因此各所高校的數字資源各有特色。南理工的數據庫資源能兼顧各學科需要。進行外文文獻檢索時,讀者可先通過SwetsWise外文電子資源整合平臺中的篇名查找功能可以檢索到相關匹配文章并直接鏈接到全文(若學校已購買此全文)。
(3)館際互借及文獻傳遞
信息量的無限增長,讀者自身需求的變化以及經費因素的制約,任何圖書館都無法依靠自身的資源來完全滿足讀者的需求,借助于資源共享館際互借系統,可彌補單一圖書館數字資源的不足,很多需求就可以得到解決。[3]
南理工的讀者可通過下列途徑獲取本校未購買文獻原文。1)國家圖書館。2)中國高等教育文獻保障系統(簡稱CALIS)。3)中國高校人文社會科學文獻中心(簡稱CASHL)。4)讀秀知識庫。由海量全文數據及資料基本信息組成的超大型數據庫。
(4)網絡免費資源
在信息高速發達的今天,網絡免費資源也是讀者獲取文獻的重要途徑。以下為筆者在日常工作中經常使用的幾種方法:一是利用Google 等搜索引擎來獲取文獻全文。二是利用電子論壇獲取原文。綜合性學術論壇如博研聯盟等;專業學科性的論壇如中國科學論文在線系統等。三是利用國內外專利網站。如中國國家知識產權局、美國專利、歐洲專利局等。四是E-mail作者。EI、SCI 等文摘型數據庫均提供作者的E-mail地址,這為向作者索取原文提供了方便。
2.其它途徑
行業特色高校的特點就是與行業聯系緊密,行業高?;蜓芯克榷甲⒅刈陨硖厣^藏資源建設,因此行業特色高校圖書館應加強與同類高?;蛐袠I研究所等館藏機構合作,通過建立行業性圖書館聯盟建立良好溝通合作機制,促進館藏資源利用和共享,以滿足本校師生對文獻資源的獲取需求,促進學校教學和科研發展。[4]
在兵器行業領域,如北理工、中北大學、北方科技信息研究所,西安近代化學研究所(兵器工業204所)等,都積累了具有行業自身特色文獻資源。中北大學自建數據庫,如兵器科技視頻、機構、專家、圖片、專著、學術論文等數據庫。北方科技信息研究所,隸屬于中國兵器工業集團公司,是兵器行業唯一從事科技信息和圖書出版的研究所,文獻資源建設突出兵器和國防特色,館藏資源100萬冊(件),兵器科技出版刊物包括專業核心期刊《情報理論與實踐》和《計算機集成制造系統》,以及《現代兵器》、《機器人技術與應用》、《電腦自做》等科技讀物。西安近代化學研究所(兵器工業204所)技術圖書館經過多年積累,收集以化學化工、火炸藥領域的為主,兼有其它各類專業書籍及國內外各類專業會議論文集。與火炸藥專業有關的其它各類技術報告、專利等2萬余冊。歷史悠久、館藏系統文獻資料參考價值極高。對兵器火炸藥行業科研生產起到重要作用。
這些單位資源豐富,可以“服務國防、資源互補”為目標,依托成熟的系統平臺,充分利用各成員館藏資源和便捷的網絡環境,建立原文傳遞、館際互借、資源協調中心,幫助讀者方便、快捷地獲取更多優質文獻資源,為教學科研師生服務。
四、結束語
隨著信息時代的發展,行業特色高校讀者對文獻資源需求和利用將更加廣泛和深入,將不再滿足于圖書館提供的一般性文獻獲取服務,圖書館應建立高效的機制,提供問題解決的核心內容方案,及多途徑便利獲取文獻原文的途徑。因此行業特色高校圖書館,不僅要加強特色資源的建設,更要建立廣泛獲取同行業機構文獻資源的有利途徑和方法,做到服務個性化、機制便利化、途徑多樣化,滿足不同層次需求,適應行業特色高校發展的需要,為行業特色高校讀者提供比較專門、系統、完整的服務。
參考文獻:
[1] 李愛民.行業特色型高校研究現狀評述[J].中國高??萍?,2012,(10):54-57.
關鍵字:高校檔案室;數字化建設 ;檔案
隨著經濟社會的發展、技術的進步,高校正邁入數字化管理時代。檔案數字化是指將不同載體形式、不同記錄方式的檔案信息通過計算機錄入轉化成計算機可以識別的數字形式,形成可供保管與利用的數字信息資源庫。[1]對檔案室檔案進行數字化建設,有利于保護檔案實體、方便檔案借閱查詢。筆者認為高校的檔案室數字化迫在眉睫。
一、 高校檔案室檔案數字化的必要性和意義
1.高校檔案室檔案數字化是國家信息化建設的必然要求
國家檔案局于1996年把電子文件研究項目列入科技計劃,1999年完成了《電子文件歸檔與歸檔電子文件管理規范》,同時要求各級檔案部門積極地開展檔案數字化建設的研究和實踐。[2]因此,高校檔案室必須做好檔案數字化建設的工作,以迎合國家信息化建設的方針政策。
2.高校檔案室檔案數字化有利于推動高校檔案事業現代化發展
在傳統的檔案文件管理時代,檔案室的工作主要以接收、保管、查閱紙質檔案為主。這一工作方式有極大的封閉性,容易產生“重保管、輕利用”的工作思想。隨著數字化時代的到來,通過利用計算機和檔案管理軟件對文件進行收發、歸檔、鑒定、銷毀、利用,使整個過程快捷、準確,節省了大量的人力物力財力,大大提高了檔案室的工作效率,從而推動檔案事業的進一步發展。[3]
3.高校檔案室檔案數字化有利于提高檔案工作者的社會地位
傳統的檔案工作者,大多從事于比較機械的手工勞動,檔案工作者的效率比較底下,這在一定程度上影響了公眾對檔案工作人員的評價。檔案部門要想提高自己的社會地位,必須提高自身的數字化水平。此外,檔案工作者必須更新利用檔案管理理念,有效利用和共享技術手段和方法,發揮其增值作用,從而提高檔案工作者的社會地位、實現檔案事業的跨越式發展。
二、高校檔案室檔案數字化的條件
1.信息時代的發展為檔案室檔案數字化奠定了堅實的基礎
隨著經濟技術的發展、計算機網絡的普遍使用,我們已生活在信息時代。這一時代為人們的生活、工作等各個方面提供了便利,在一定程度上打破了時空的限制,提高了人們的生活水平。正是由于計算機和掃描儀、復印機等各種軟硬件的使用,才使檔案室檔案數字化成為可能。同時,在社會信息化的背景下,對檔案室檔案進行數字化的改革,正是順應時代的潮流而必須實現的轉變。
2.高校檔案室檔案的增多使其數字化迫在眉睫
近年來,各高校為培養更多的人才都在實施擴招政策。一方面,它使更多的學生能夠邁入高等學府享受更高的教育;另一方面,它給學校各方面帶來了競爭壓力。原有的檔案庫房已不能滿足逐年增多的檔案文件,這促使檔案室工作人員作出相應的更改。檔案室檔案數字化通過對檔案內容的數字化掃描,在提供利用時,以查找電子檔案為主,這樣可以改變原有檔案的存放方式,能夠節省檔案存放空間,容納更多的檔案文件。
3.檔案室紙質檔案的存在是數字化的必要準備
檔案室紙質檔案的存在是數字化的前提,任何需要進行數字化處理的信息都要以傳統文件為載體。在數字化處理過程中,對文字、圖片等用掃描儀將其轉化成BPM圖像文件格式存儲于計算機中,然后制作成可永久保存的光盤,建立數字檔案管理體系,也就是“雙套制”管理的模式。這樣既保證了原始檔案的原始生態和永久保存,又方便了科研人員的查閱與研究的需求,也為今后的資源共享打下了基礎。[4]
三、高校檔案室檔案數字化建設的內容
1.完善相應的軟硬件設施
建立檔案室檔案數字化,首先需要完善相應的軟硬件設施。這主要包括三類:一類是數字檔案信息采集設備,實現紙質檔案、圖紙檔案等的數字化轉換工作,包括掃描儀和計算機等設備;一類是數字檔案信息存儲設備,實現數字檔案信息的存儲與管理,包括服務器、磁盤陣列、關盤等設備;一類是檔案綜合管理系統軟件,實現數字檔案信息的管理與利用功能,包括檔案著錄、檔案統計、檔案檢索、檔案信息等功能。[5]其中,在數字化信息采集過程中,要根據不同信息載體形式,選擇通用性好、存儲容量大、存儲質量好的存儲格式,這有利于信息的流通,同時減少信息的流失。在數字檔案信息存儲過程中,制作成可永久保存的CD-R光盤,便于對檔案文件的長久查閱利用。在實現檔案信息的管理與利用時,應選擇合適的檔案綜合管理系統軟件。在服務器軟件領域,存在著以各種版本的UNIX 和LINUX為代表的優秀者,它們既有穩定性、安全性的特點,又具有價格低廉的特點,因此可以作為檔案綜合管理系統軟件的首選。
2.檔案數據庫建設
在數字化過程中,對檔案室檔案進行分類,整理成學籍、成績、論文、科研成果等數據庫,更方便用戶的查閱利用。
學生學籍檔案數據庫。檔案室工作人員可以根據網上招生的錄取數據,收錄每屆學生的基本情況,形成學生學籍檔案數據庫。這一數據庫的建設,有利于高校和用人單位鑒別學生的畢業證和學位證。
學位論文和科研成果檔案數據庫。結合每年畢業生提交學位論文電子版機會,將紙質論文和電子論文數據庫一并歸檔,并及時采用掃描等方式補錄以往學位論文全文,建立齊全的學位論文數據庫。
學生成績檔案數據庫。學生在每學期都有期末考試,待學校收錄期末考試成績時,檔案室可借機匯總建立學生成績檔案庫。
3.提高檔案室工作人員的專業素質
為提高檔案室工作人員的專業素質,可定期對檔案室工作人員進行培訓,并實施定期考核適度。另外,可有計劃地分期分批選送檔案業務骨干到高等院校進修。同時,在招聘檔案人才時,除考慮檔案文書知識外,更要注重具備軟件開發能力的人才,調整檔案人員專業知識結構組成,更好地為高校檔案數字化服務。
四、結語
高校檔案室檔案數字化已成為高校檔案發展的必然趨勢。面對這一機遇,我們必須不斷改革和創新,遵循合理的原則、設立科學的目標、采取正確的方法、逐步走向完善,盡早實現檔案室檔案管理的現代化,使檔案室工作的各個環節以更高的效率為學校的教學、科研管理和其它各項工作服務。
參考文獻:
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[3]林麗群.高校檔案數字化建設的思考[J].數字蘭臺,2008,(2):12-13.
探索性的演繹法是理論物理學的重要方法。
在愛因斯坦看來,理論物理學的完整體系是由概念,被認為對這些概念是有效的基本原理(亦稱基本假設、基本公設、基本定律等),以及用邏輯推理得到的結論這三者所構成的。因此,理論物理學家所運用的方法,就在于應用那些作為基礎的基本原理,從而導出結論;于是,他的工作可分為兩部分:他首先必須發現原理,然后從這些原理推導出結論。對于其中第二步工作,他在學生時代已得到很好的訓練和準備。因此,如果在某一領域中或者某一組相互聯系的現象中,他的第一個問題已經得到解決,他就一定能夠成功??墒堑谝徊焦ぷ鳎唇⒁恍┛捎脕碜鳛檠堇[的出發點的原理,卻具有完全不同的性質。這里并沒有可以學習的和可以系統地用來達到的的方法??茖W家必須在龐雜的經驗事實中間抓住某些可精密公式來表示的普遍特征,由此探求自然界的普遍原理。
愛因斯坦指出,一旦找到了作為邏輯推理前提的基本理,那么通過邏輯演繹,推理就一個接著一個地涌現出來它們往往顯示出一些預料不到的關系,遠遠超出這些原理依據的實在的范圍。但是,只要這些用來作為演繹出發點原理尚未得出,個別經驗事實對理論家是毫無用處的。實際上,單靠一些從經驗中抽象出來的孤立的普遍定律,他甚至么也做不出來。在他沒有揭示出那些能作為演繹推理基礎原理之前,他在經驗研究的個別結果面前總是無能為力。
愛因斯坦把物理學理論分為兩種不同的類型,其中之一是“原理理論”。建立這種理論使用的是分析方法,而不綜合方法。形成它們的基礎和出發點的元素,不是用假設造出來的,而是在經驗中發現到的,它們是自然過程的普遍特征,即原理。這些原理給出了各個過程或者它們的理論表述所必須滿足的數學形式的判據。熱力學就是這樣力圖用分析的方法,從永動機不可能這一普遍經驗得到的事實出發,推導出一些為各個事件都必須滿足的必然條件。用探索的演繹法建立起來的相對論,就屬于“原理理論”。但是物理學理論大多數是構造性的。它們企圖從比較簡單的式體系出發,并以此為材料,對比較復雜的現象構造出一幅圖像。氣體分子運動論就是這樣力圖把機械的、熱的和擴散的過程都歸結為分子運動——即用分子假設來構造這些過程。當我們說,我們已經成功地了解一群自然過程,我們的思想必然是指,概括這些過程的構造性的理論已經建立起來了。愛因斯坦認為,構造性理論的優點是完備,有適應性和明確,原理理論的優點則是邏輯上完整和基礎鞏固。
相對論就是愛因斯坦自覺地運用探索性演繹法的杰作。它不僅以其革命性的新觀念和卓有成效的理論結果為人津津樂道,而且它所體現出的科學方法的新穎、精湛以及理論的邏輯結構的嚴謹,也令人嘆為觀止。愛因斯坦在創立狹義相對論(1905)時,他依據的僅僅是光行差現象和斐索實驗這兩個并不充分的實驗材料,著名的二階以太漂移實驗即邁克耳孫-莫雷實驗,對他并沒有直接影響。他主要通過對16歲時想到的“追光”思想實驗的沉思,對經典力學和經典電動力學基礎的深入考察,發揮了思維的自由創造,提出了兩個基本假設——相對性原理和光速不變原理(美國著名科學史家霍耳頓認為,在狹義相對論中,除了被提高為公設的兩個基本原理外,愛因斯坦還作了另外四個假定:一是關于空間的各向同性和均勻性,另外三個是定義鐘的同步的三個邏輯性質?;舳D的學生米勒后來指出,另外的四個假定也是兩個基本原理的必然結果,他們不是獨立的假設。然后,他以此為邏輯前提,接二連三地推導出了關于運動學和電動力學的結論,著名的質能關系式是他先前根本沒有料想到的,這些結論大大超出了兩個原理所依據的實在的范圍。廣義相對論(1915)的建立也是這樣。作為廣義相對論的兩個基本原理,即廣義相對性原理和等效原理,前者是愛因斯坦基于把相對性原理貫徹到底的信念(從慣性系推廣到加速系)提出的,后者是依據厄缶實驗(慣性質量等于引力質量)和升降機思想實驗提出的。
在1905年,由于愛因斯坦采用了探索性的演繹法,從而使他能夠高屋建瓴、勢如破竹,一舉砍斷了哥爾提阿斯死結(哥爾提阿斯是古代夫利基阿國王,相傳他曾把自己的車乘的轅與軛用繩結系住,死得無法解開,聲言能解開此死結者,得以結治亞細亞。這個死結后來被亞歷山大大帝用劍砍斷),開拓了一個奇妙的新世界。那些惱人的以太漂移實驗,那些使人迷惑不解的單極電機電動勢的“位置”問題,在愛因斯坦的理論體系中已根本不成其為問題。但是,同時代的博大精深的科學大師,諸如洛倫茲、彭加勒,卻熱衷于同邁克耳孫-莫雷實驗等以太漂移實驗打交道,迷戀于做出種種構造性假設,建立他們的構造性理論——電子論和電子動力學。例如,洛倫茲1904年的著名論文盡管聲稱是以“基本假設”而不是以“特殊假設”為基礎的論文,但事實上卻包含有11個假設:假設有靜止以太,假設靜止電子是球形的,假設電子的電荷分布是均勻的,假設電子的全部質量都是電磁質量,假設運動電子收縮,假設電子之間的作用力與分子力相同等等。洛倫茲和彭加勒雖說走到了狹義相對論的大門口,但他們并沒有打開這扇大門,其原因固然是多方面的。從方法論上講,就在于他們運用的是傳統的經驗歸納法,而沒有采用探索性的演繹法。在當時的科學發展的形勢下,僅靠個別的經驗事實進行歸納,是建立不起什么嶄新的理論的。洛倫茲、彭加勒的電子論和電子動力學固然富麗堂皇,但畢竟只是經典物理學的最后的建筑物。它們雖然包羅萬象,可是由于不適應科學發展的總趨勢,最終還是被人們遺忘了,僅有歷史的價值。
二、采用探索性的演繹法是科學發展的必然趨勢
從文藝復興到19世紀的經典科學,一般稱為近代科學。在科學史上,這個漫長的時期主要是積累材料和歸納材料的時期。與這一科學發展狀況相適應,產生了經典的科學哲學,它始于弗蘭西斯•培根的歸納主義。培根認為,科學的發展是從個別上升到一般,從經驗歸納出理論。他比喻說,只要及時采摘成熟的葡萄,科學的酒漿就會源源不斷。到19世紀,整個科學一般說來還沒有擺脫這種“原始”狀態,因而經典科學哲學能夠得以通過穆勒之手發展成為更完備的經驗論形態,經驗歸納法依然是正統的科學方法。
在物理學領域,這個時期的最大成就是牛頓力學和麥克斯韋的電動力學。牛頓力學雖則是超越了狹隘經驗論的人類理智的偉大成就,但它又同人們的日常經驗密切相關。力學中的許多概念都比較直觀,可以直接在現實生活中找到某種原型。這種狀況掩蓋了基本概念和基本原理的思辨性質,甚至牛頓本人也深深陷入這一幻覺之中。他一再聲稱他“不作假設”,實際上卻作了許多假設,他要求人們“必須把那些從各種現象中運用一般歸納法導出的命題看作是完全正確的”。19世紀的經典物理學也具有現象論和經驗論的特征:它盡量使用那些接近經驗的概念,因而在很大程度上必須放棄基礎的統一性。熱、電、光都用那些不同于力學量的各個狀態的變數和物質常數來描述,至于要在它們的相互關系以及同時間的相互關系中去決定全部變數的任務,主要只能由經驗來解決。麥克斯韋及其同代人,在這種表示方式中看到了物理學的終極目的,他們想像這個目的只能純粹歸納地從經驗得出,因為這樣所使用的概念同經驗比較接近。從認識論上看,穆勒和馬赫大概就是根據這個理由來決定他們的立場的。總而言之,這個時期的科學家和科學哲學家大都以為,“理論應當用純粹歸納法的方法來建立,而避免自由地創造性地創造概念;科學的狀況愈原始,研究者要保留這種幻想就愈容易,因為他似乎是個經驗論者。直至19世紀,許多人還相信牛頓的原則——“我不作假設'——應當是任何健全的自然科學的基礎?!?/p>
但是,在某些個別的科學部門,已經悄悄地透進了新時代的曙光;尤其是非歐幾何學,它仿佛故意向經驗論示威一樣,以毋庸置辯的方式顯示了理性思維的強大威力和奇妙作用。彭加勒正是在《科學與假設》中通過對非歐幾何學的深入研究以及對經典力學和經典物理學的慎密考察揭示出,科學的基本概念和原理不是經驗的直接歸納,而只能以經驗事實為指導,通過精神的自由活動(其產品即約定)來創造。通過研讀彭加勒的科學哲學著作,尤其是通過創立狹義和廣義相對論的科學實踐,使愛因斯坦清楚地看到,人們可以在完全不同于牛頓的基礎上,以更加令人滿意和更加完備的方式,來考慮范圍更廣泛的經驗事實。但是,完全撇開這種理論還是那種理論優越的問題不談,基本原理的虛構特征卻是完全明顯的,因為我們能夠指出兩條根本不同的原理,而兩者在很大程度上都同經驗相符合。這—點同時又證明,要在邏輯上從經驗推出力學的基本概念和基本假設的任何企圖,都是要失敗的。愛因斯坦還清楚地看到,相對論是說明理論科學在現展的基本特征的一個良好的例子。初始假設變得愈來愈抽象,離經驗愈來愈遠。另一方面,它更接近一切科學的偉大目標,即要從盡可能少的假設或者公理出發,通過邏輯的演繹,概括盡可能多的事實。同時,從公理引向經驗事實或者可證實的結論的思路也就愈來愈長,愈來愈微妙。理論科學家在他探索理論時,就不得不愈來愈聽從純粹數學的、形式的考慮,因為實驗家的物理經驗不能把他提高到最抽象的領域中去。正是科學發展的這種理論化趨勢,使愛因斯坦認識到:“科學一旦從它的原始階段脫胎出來以后,僅僅靠著排列的過程已不能使理論獲得進展。由經驗材料作為引導。研究者寧愿提出一種思想體系,它——般地是在邏輯上從少數幾個所謂公理的基本假定建立起來的。”他進而指出:“適用于科學幼年時代的以歸納為主的方法,正在讓位給探索性的演繹法?!?/p>
三、愛因斯坦大膽運用探索性的演繹法的直接動因
只是在廣義相對論建立之后,愛因斯坦才把探索性的演繹法作為一個方法論原則從理論上加以論述??墒?,早在創立狹義相對論時,他就在研究中大膽運用這一科學方法了,并在思想上對它已有比較深刻的認識。促使愛因斯坦大膽運用探索性的演繹法的直接原因有兩個:其一是赫茲、玻耳茲曼、彭加勒等人的思想影響,其二是當時的物理學現狀使得他不能不那樣做。
在聯邦工業大學期間(1896~1900),愛因斯坦自學了赫茲、玻耳茲曼等科學大師們的著作。赫茲在他的名著《力學原理》(1894)中試圖重構力學,為此他僅利用空間、時間和質量三個原始概念。赫茲的力學體系建立在通過科學家個人的“內在直覺規律”從經驗引出的公理之上,它能夠導出經驗預言。赫茲認為“內在直覺規律”的功能像“康德意義上的先驗判斷”一樣,并且聲稱他的力學重構是演繹系統,與牛頓的《原理》(全稱《自然哲學的數學原理》)有許多相同的風格。在這個公理體系中,我們可以推演出與我們的觀察記錄相對照的可檢驗的結論,依據該結論與可觀察的世界一致還是不一致,來決定這個體系是否正確。盡管愛因斯坦不贊同赫茲的隱質量概念和“把自然現象追溯到力學的主要定律”的長遠目標,但是赫茲強調公理描述的威力卻給他留下了深刻的印象。這種公理描述與其說在經驗材料上預言理論結構,倒不如說在公理和直覺上預言理論結構。
愛因斯坦也自學了玻耳茲曼的《力學講義》(1897)。在該書中,玻耳茲曼把力學作為物理學的核心,愛因斯坦當然不會同意這種看法的。但是,玻耳茲曼重構力學的方法的下述特點,一定會強烈地震撼愛因斯坦敏感的心弦:“恰恰是力學原理的不明晰性,在我看來不是同時以假設的智力圖像為起點而得到的,而是從一開始就以與外部經驗相聯系的嘗試而得到的。”玻耳茲曼的意思很清楚:力學原理的不明晰,在于經驗歸納,而不在于智力圖像。玻耳茲曼的“智力圖像”概念比赫茲的“外部對象的圖像或符號”更自由,愛因斯坦可能山此注意到,力學的發展已使原理凌駕于經驗材料之上。
彭加勒在《科學與假設》(1902)中對約定主義的論述,對愛因斯坦的探索性的演繹法的形成必定大有裨益,愛因斯坦在“奧林比亞科學院”時期(1902~1904)曾和他的同伴索洛文、哈比希特一起研讀過這本膾炙人口的暢銷名著。彭加勒通過對數理科學的基礎進行了敏銳的、批判性的審查和分析后得出:幾何學的公理既非先驗綜合判斷,亦非經驗事實,它們原來都是約定。物理學盡管比較直接地以經驗為基礎,但它的一些基本原理也具有幾何學公理那樣的約定特征。例如慣性原理,它不是先驗地支配我們的真理,否則希臘學者早就知道它了,它也不是經驗的事實,因為人們從來也不能用不受外力的物體做實驗,因而無法用實驗證實或否證它。經過最終分析,它們化歸為約定或隱蔽的定義。因此,彭加勒得出結論說:在數學及其相關的學科中,“可以看出自由約定的特征”;他進而指出:“約定是我們的精神的自由活動的產品”,“我們在所有可能的約定中進行選擇時,要受實驗事實的引導;但它仍是自由的,只是為了避免一切矛盾起見,才有所限制?!?/p>
彭加勒在考察了物理學的理論后認為,物理學有兩類陳述——原理和定律。定律是實驗的概括,它們相對于孤立的系統而言可以近似地被證實,原理是約定而成的公設,它們是十分普遍的、嚴格真實的,超越了實驗所及的范圍。彭加勒還闡述了約定主義的方法論意義。他說,當一個定律被認為由實驗充分證實時,我們可以采取兩種態度。我們可以把這個定律提交討論,于是,它依然要受到持續不斷的修正,毋庸置疑,這將僅僅以證明它是近似的而終結?;蛘?,我們也可以通過選擇這樣一個約定使命題為真,從而把定律提升為原理。在彭加勒看來,經典力學和經典物理學的六大基本原理(邁爾原理即能量守恒原理、卡諾原理即能量退降原理、牛頓原理即作用與反作用原理、相對性原理、拉瓦錫原理即質量守恒原理、最小作用原理)就是這樣形成的。
彭加勒提出約定主義并不是無緣無故的。在近代科學發展的早期,弗蘭西斯•培根提出了經驗歸納的新方法,這種方法對促進近代科學的發展起了巨大的作用,但后來卻助長了狹隘經驗事義的盛行。到19世紀,以惠威爾、穆勒為代表的“全歸納派”和以孔德、斯賓塞為代表的實證主義廣為流行,把經驗和歸納視為唯一可能的認識方法。到19世紀末,第二代的實證主義的代表人物馬赫更是揚言要把一切“形而上學的東西”從科學中“排除掉”。另一方面,康德不滿意經驗論的歸納主義的階梯,他把梯子顛倒過來,不是從經驗上升到理論,而是以先天的“感性直觀的純形式”(時間和空間)和先天的“知性的純粹概念或純粹范疇(因果關系、必然性、可能性等十二個范疇)去組織后天經驗,以構成絕對可靠的“先驗綜合知識”。彭加勒看到,無論是經驗論還是先驗論,都不能圓滿地說明科學理論體系的特征。為了強調在從事實過渡到原理時,科學家應充分有發揮能動性的自由,他于是提出了約定主義。約定主義既要求擺脫狹隘的經驗論,又要求擺脫經驗論,它順應了科學發展的潮流,反映了當時科學界自由創造、大膽假設的要求,在科學和哲學上都有其積極意義。
《科學與假設》一書對愛因斯坦的印象極深,他和同伴們花了好幾個星期緊張地讀完了它。愛因斯坦坦率地承認彭加勒對他的直接影響。他贊同“敏銳的深刻的思想家”彭加勒的約定主義觀點,認為概念和公理是思維的自由創造,是理智的自由發明。他這樣說過:“一切概念,甚至那些最接近經驗韻概念,從邏輯觀點看來,都是一些自由選擇的約定。
一開始,愛因斯坦也對洛倫茲的電子論(是1895年的論文,而不是1904年的電子論的最終形式)發生過興趣,這是一種構造性的理論??墒遣痪?,他從普朗克的量子論中看到,輻射具有一種分子結構。這是同麥克斯韋理論相矛盾的,而且麥克斯韋理論也不能導致出正確的輻射壓漲落。愛因斯坦在“自述”中談到了他當時的轉變:“早在1900年以后不久,即在普朗克的首創性工作以后不久,這類思考已使我清楚地看到:不論是力學還是熱力學(除非在極限情況下)都不能要求嚴格有效。漸漸地我對那種根據已知事實用構造性的努力去發現真實定律的可能性感到絕望了。我努力得愈久,就愈加絕望,也就愈加確信,只有發現一個普遍的形式原理,才能使我們得到可靠的結果?!睆拇藭r起,愛因斯坦就斷然決定用探索性的演繹法來解決問題。
四、愛因斯坦的探索性的演繹法的特色
作為科學推理的演繹法,可以說是源遠流長了。早在古希臘時代,著名的哲學家、形式邏輯的創始人亞里士多德就提出了歸納和演繹這兩種邏輯方法,并認為演繹推理的價值高于歸納推理。而古希臘名聲最大的數學家歐幾里得,在《幾何原本》中把幾何學系統化了,這部流傳千古的名著就是邏輯演繹法的典范。牛頓在建立他的力學理論體系時雖然運用了歸納法,但其集大成著作《原理》的敘述方法卻采用的是演繹法。愛因斯坦的探索性的演繹法絕不是這種古老的演繹法的簡單照搬。他根據自己的科學研究實踐,順應當時理論科學發展的潮流,對演繹法作了重大發展,賦予了新的內容。也許是為了強調他的演繹法與傳統的演繹法的不同,他在“演繹法”前面加上了限制性的定語——“探索性的”,這個定語也恰當地表明了他的演繹法的主要特征。與傳統的演繹法相比,愛因斯坦的探索性的演繹法是頗有特色的。這主要表現在以下三個方面。
第一,明確地闡述了科學理論體系的結構,恰當地指明了思維同經驗的聯系問題,充分肯定了約定在建造理論體系時的重要作用。愛因斯坦把科學理論體系分為兩大部分,其一是作為理論的基礎的基本概念和基本原理,其二是由此推導出的具體結論。在愛因斯坦看來,那些不能在邏輯上進一步簡化的基本概念和基本假設,是理論體系的根本部分,是整個理論體系的公理基礎或邏輯前提。它們實際上“都是一些自由選擇的約定”;它們“不能從經驗中抽取出米,而必須自由地發明出來”。談到思維同經驗的聯系問題時,愛因斯坦說:直接經驗ε是已知的,A是假設或公理,由它們可以通過邏輯道路推導出各個個別的結論S;S然后可以同ε聯系起來(用實驗驗明)。從心理狀態方面來說,A是以ε為基礎的。但是在A和ε之間不存在任何必然的邏輯聯系,而只有通過非邏輯的方法——“思維的自由創造”(或約定)——才能找到理論體系的基礎A。愛因斯坦明確指出:“物理學構成一種處在不斷進化過程中的思想的邏輯體系。它的基礎可以說是不能用歸納法從經驗中提取出來的。而只能靠自由發明來得到。這種體系的根據(真理內容)在于導出的命題可由感覺經驗來證實,而感覺經驗對這基礎的關系,只能直覺地去領悟。進化是循著不斷增加邏輯基礎簡單性的方向前進的。為了要進一步接近這個目標,我們必須聽從這樣的事實:邏輯基礎愈來愈遠離經驗事實,而且我們從根本基礎通向那些同感覺經驗相聯系的導出命題的思想路線,也不斷地變得愈來愈艱難、愈來愈漫長了?!?/p>
第二,大膽地提出了“概念是思維的自由創造”、“范疇是自由的約定”的命題,詳細地闡述了從感覺經驗到基本概念和基本原理的非邏輯途徑。愛因斯坦指出,象馬赫和奧斯特瓦爾德這樣的具有勇敢精神和敏銳本能的學者,也因為哲學上的偏見而妨礙他們對事實做出正確的解釋(指他們反對原子論)。這種偏見——至今還沒有滅絕——就在于相信毋須自由的構造概念,事實本身能夠而且應該為我們提供科學知識。這種誤解之所以可能,是因為人們不容易認識到,經過驗證和長期使用而顯得似乎同經驗材料直接相聯系的那些概念,其實都是自由選擇出來的。愛因斯坦認為,物理學家的最高使命就是要得到那些普遍的基本定律,由此世界體系就能用單純的演繹法建立起來。要通向這些定律,并沒有邏輯的道路,只有通過那種以對經驗的共鳴的理解為依據的直覺,才能得到這些定律?!?/p>
為了從經驗材料中得到基本原理。除了通過“以對經驗的共鳴的理解為依據的直覺”外,愛因斯坦還指出可以通過“假設”、“猜測”、“大膽思辨”、“創造性的想像”、“靈感”、“幻想”、“思維的自由創造”、“理智的自由發明”、“自由選擇的約定”等等。不管方法如何變化,它們都有—個共同點,即基本概念和基本原理只能通過非邏輯的途徑自由創造出來。這樣一來,基本概念和基本原理對于感覺經驗而言在邏輯上是獨立的。愛因斯坦認為二者的關系并不像肉湯同肉的關系,而倒有點像衣帽間牌子上的號碼同大衣的關系。也正由于如此,從感覺經驗得到基本概念和原理就是一項十分艱巨的工作,這也是探索性的演繹法的關鍵一步。因此,愛因斯坦要求人們“對于承擔這種勞動的理論家,不應當吹毛求疵地說他是‘異想天開';相反,應當允許他有權去自由發揮他的幻想,因為除此以外就沒有別的道路可以達到目的。他的幻想并不是無聊的白日做夢,而是為求得邏輯上最簡單的可能性及其結論的探索?!?/p>
關于愛因斯坦所說的“概念是思維的自由創造”和“范疇是自由的約定”,其中的“自由”并非任意之謂,即不是隨心所欲的杜撰.愛因斯坦認為,基本概念和基本原理的選擇自由是一種特殊的自由。它完全不同作家寫小說時的自由,它倒多少有點像一個人在猜一個設計得很巧妙的字謎時的那種自由。他固然可以猜想以無論什么字作為謎底,但是只有一個字才真正完全解決了這個字謎。顯然,愛因斯坦所謂的“自由”,主要是指建立基本概念和基本原理時思維方式的自由、它們的表達方式的自由以及概括程度高低的自由,—般說來,它們包含的客觀實在的內容則不能是任意的。這就是作為反映客觀實在的人類理智結晶的科學之客觀性和主觀性的統一。誠如愛因斯坦所說:“科學作為一種現存的和完成的東西,是人們所知道的最客觀的,同人無關的東西。但是,科學作為一種尚在制定中的東西,作為一種被迫求的目的,卻同人類其他一切事業一樣,是主觀的,受心理狀態制約的?!?/p>
第三,明確地把“內在的完備”作為評判理論體系的合法性和正確性的標準之一。在愛因斯坦看來,探索性的演繹法就是在實驗事實的引導下,通過思維的自由創造,發明出公理基礎,然后以此為出發點,通過邏輯演繹導出各個具體結論,從而構成完整的理論體系。但是,評判這個理論體系的合法性和正確性的標準是什么呢?愛因斯坦晚年在“自述”中對這個問題作了綱領性的回答。他認為,第一個標準是“外部的證實”,也就是說,理論不應當同經驗事實相矛盾。這個要求初看起來似乎十分明顯,但應用起來卻非常傷腦筋。因為人們常常,甚至總是可以用人為的補充假設來使理論同事實相適應,從而堅持一種普遍的理論基礎。但是,無論如何,這種觀點所涉及的是用現成的經驗事實采證實理論基礎。這個標準是眾所周知的,也是經常運用的。有趣的是愛因斯坦提出的第二個標準——“內在的完備”。它涉及的不是理論同觀察材料的關系問題,而是關于理論本身的前提,關于人們可以簡單地、但比較含糊地稱之為前提(基本概念和基本原理)的“自然性”或者“邏輯簡單性”。也就是說,這些不能在邏輯上進一步簡化的元素要盡可能簡單,并且在數目上盡可能少,同時不至于放棄對任何經驗內容的適當表示。這個觀點從來都在選擇和評價各種理論時起著重大的作用,但是確切地把它表達出來卻有很大困難。這里的問題不單是一種列舉邏輯上獨立的前提問題(如果這種列舉是毫不含糊地可能的話),而是一種在不可通約的質之間作相互權衡的問題。其次,在幾種基礎同樣“簡單”的理論中,那種對理論體系的可能性質限制最嚴格的理論(即含有最確定論點的理論)被認為是比較優越的。理論的“內在的完備”還表現在:從邏輯的觀點來看,如果一種理論并不是從那些等價的和以類似方式構造起來的理論中任意選出的,那么我們就給予這種理論以較高的評價。
中圖分類號:G642.0文獻標識碼:A
Physics Professional Analysis
ZENG Daimin[1], LI Yong[2]
([1]Physics Department, Physics College, Chongqing University, Chongqing 400040;
[2]State Intellectual Property Bureau Patent Examination Coordination Center, Beijing 100190)
AbstractThis paper combine with the cultivation of students in Physics professional, takes a professional analysis on Physics major, including Physics professional direction settings, course setting, and cultivating specification as well as employment prospects of the students.
Key wordsPhysics; analyse; prospects
物理學是研究物質運動和相互作用的規律的科學,是除數學外最基本的一門學科。物理運動是自然界最普遍的一種現象,因此物理學研究的對象和內容就是宇宙間各種物質的性質、存在狀態、各種物理運動形式及其轉化現象、物質的內部結構及這些內部結構的組成部分,物理領域的各種基本相互作用及其規律。由于一切物理現象都在時間、空間中表現出來和發生運動和轉化,所以物理學也要研究時間和空間的性質、聯系等。 進行物理學研究,首先是觀察各種客觀物理現象,再從許多表象性的現象中,揭示基本規律,建立較為系統的理論。物理學研究除了要依靠好的科學方法外,還要取決于認知工具。工具越先進,研究效率越高,成果越顯著。 物理學在發展過程中形成了一套完整的科學方法,它對其他學科的研究,乃至哲學發展,都有重要意義。①重慶大學物理學專業從2008年開始正式招生,到現在,第一屆學生即將進入大四。通過這幾年對物理學專業學生的培養,我們有一些體會,與同行共勉。
1 專業方向設置
1.1 理論物理方向
理論物理學從各類物理現象的普遍規律出發,運用數學理論和方法,系統深入的闡述有關概念,現象及其應用。理論物理是從理論上探索自然界未知的物質結構、相互作用和物質運動的基本規律的學科。理論物理的研究領域涉及物理學所有分支的基本理論問題。理論物理是在實驗現象的基礎上,以理論的方法和模型研究基本粒子、原子核、原子、分子等物質運動的基本規律,從而解決學科本身和在高科技探索中提出的基本理論問題。重慶大學物理學院理論物理方向目前包括:高能物理、引力波、天體物理、量子信息與量子通信等幾個分支。
1.2 凝聚態物理方向
凝聚態物理學是從微觀角度出發,研究由大量粒子(原子、分子、離子、電子)組成的凝聚態的結構、動力學過程及其與宏觀物理性質之間的聯系的一門學科。凝聚態物理是以固體物理為基礎的外向延拓。凝聚態物理的研究對象除晶體、非晶體與準晶體等固相物質外還包括從稠密氣體、液體以及介于液態和固態之間的各類居間凝聚相,例如液氦、液晶、熔鹽、液態金屬、電解液、玻璃、凝膠等。經過半個世紀的發展,目前已形成了比固體物理學更廣泛更深入的理論體系。特別是上世紀八十年代以來,凝聚態物理學取得了巨大進展,研究對象日益擴展,更為復雜。一方面傳統的固體物理各個分支如金屬物理、半導體物理、磁學、低溫物理和電介質物理等的研究更深入,各分支之間的聯系更趨密切;另一方面許 多新的分支不斷涌現,如強關聯電子體系物理學、無序體系物理學、準晶物理學、介觀物理與團簇物理等。從而使凝聚態物理學成為當前物理學中最重要的分支學科之一。由于凝聚態物理的基礎性研究往往與實際的技術應用有著緊密的聯系,凝聚態物理學的成果是一系列新技術、新材料和新器件,在當今世界的高新科技領域起著關鍵性的不可替代的作用。
2 主干課程設置
重慶大學物理學專業的主干課程有力學:使學生比較系統地掌握力學基礎知識,且能比較靈活加以應用。培養學生獨立分析問題與解決問題能力,初步培養學生的唯物主義世界觀。主要內容有質點運動學、牛頓運動定律、動量守恒定律和動量定理、功和能與碰撞問題、角動量、剛體力學、振動和波。熱學:使學生掌握物質熱運動形態的規律性和熱運動與機械運動,電磁運動等其它基本運動形式之間轉化的規律性。掌握統計規律性和統計的方法以及物性方面的知識,培養學生分析問題和解決問題的能力。主要內容有熱力學第零、第一、第二定律和熵、分子運動論、輸運過程、固體和液體及相變。電磁學:使學生全面地、系統地了解和掌握電磁運動的基本現象、基本概念和基本規律,具有一定的分析和解決電磁問題的能力,為后繼課程奠定必要的基礎。主要內容有靜電場、靜電場中導體和電介質。穩恒電流、穩恒磁場、電磁感應、磁介質、交流電初步、麥克斯韋電磁理論和電磁波、電磁單位制。光學:使學生比較系統地掌握光學的基本知識,主要講授幾何光學、波動光學、量子光學初步和光學應用。原子物理學:使學生掌握原子結構的性質和一般規律,掌握和了解核的性質與核能利用,了解粒子的基本性質。講授盧瑟福模型、氫原子的玻爾理論、量子力學初步、原子的精細結構、多電子原子、X射線、原子核物理概論。理論力學:使學生掌握力學的基本理論,培養學生理性思維能力。講授質點力學、質點組力學、剛體力學、非慣性系動力學與分析力學等基本理論。熱力學與統計物理:使學生掌握物質的熱運動規律及熱運動對物質宏觀性質的影響。講授熱力學的基本定律,熱力學函數、平衡及穩定條件,相平衡及化學平衡,不可逆過程熱力學,最可幾統計法――玻爾茲曼分布、費米分布、玻色分布,氣體和固體的熱容量理論,金屬中的電子氣體、平衡輻射,系統理論,熱力學的統計表達式,非理想氣體態式,漲落理論,非平衡態統計物理簡介。電動力學:使學生掌握電磁場的基本屬性及運動規律以及它和帶電物質之間的相互作用。講授電磁現象的普遍規律,靜電場和穩定電流磁場,電磁波的傳播,電磁波的輻射,狹義相對論及帶電粒子和電磁場的相互作用。量子力學:了解微觀客體運動特點,初步掌握量子力學的基本原理和方法。課程內容包括波函數、薛定鄂方程,量子力學中的力學量,態和表象理論,微擾理論等。固體物理:初步掌握固體物理的基本原理和特點。課程內容包括晶體、晶體的缺陷和擴散、晶體振動、相圖、能帶論、金屬和半導體電子論、固體的磁性和介電性等。數學物理方法:掌握有關復變函數、復變函數的積分、冪級數展開、留數定理、傅里葉級數、積分變換、數學物理方程定解問題、分離變數法、二階常微分方程的級數解法、本征值問題、球函數、柱函數、格林函數、積分變換法等數學物理方法的基本知識。
3 培養規格及要求
通過四年的物理學專業學習,要求學生掌握數學的基本理論和基本方法,具有較高的數學修養;掌握堅實的、系統的物理學基礎理論及較廣泛的物理學基本知識和基本實驗方法,具有一定的基礎科學研究能力和應用開發能力;了解相近專業的一般原理和知識;了解物理學發展的前沿和科學發展的總體趨勢;了解國家科學技術、知識產權等有關政策和法規;掌握資料查詢、文獻檢索及運用現代信息技術獲取相關信息的基本方法;具有一定的實驗設計,創造實驗條件,歸納、整理、分析實驗結果,撰寫論文,參與學術交流的能力。具有計算機應用的基本技能。較熟練地掌握一門外國語言,具有良好的聽、讀、寫作和會話能力,能夠較順利地閱讀本專業的外文資料。
4 學生就業前景分析
重慶大學物理學專業的培養目標是:培養具有寬厚扎實的物理學基礎、綜合素質優秀,并且具有良好數學基礎和實驗技能,能在物理學或相關科學技術領域中從事科研、教學、技術和相關管理工作的高素質專門人才;培養良好的創新意識和科學的思維方式,以及分析和解決實際問題的能力以適應學科交叉和社會的各種需要。
物理學專業學生畢業后主要從事以下一些行業:(1)繼續物理方向的深造,成為一名物理學家、物理教師。(2)從事與物理相關的一些工作,如技術工程師、發明家、研究助理等。(3)與物理關系不大的一些行業,如公務員、管理人員等。就業領域主要是:科研院所、高等院校、企事業單位、政府機關等。
總之,重慶大學成立物理學專業的主要目的是發現與培養真正熱愛物理的好苗子,讓他們打好基礎,再繼續深造,為物理學的發展做出貢獻。在學習的過程中,有部分同學發現自己并不是很適合學物理,可以申請轉專業,找到適合自己發展的方向。最后留下來的絕大部分同學都會繼續讀研深造,向著他們心中神圣的物理殿堂繼續努力。實踐表明,物理學專業的學生物理基礎打得非常堅實,為將來的繼續深造做好了準備,即將畢業的學生將有部分保送到中國科學院及各大高校,其余的同學也成為了本校碩士生導師爭搶的對象。物理學專業的培養是成功的,并且也已經成為重慶大學的一個優勢特色專業,它將為全國培養和輸送更多、更好的物理方面人才。
探索性的演繹法是理論物理學的重要方法。在愛因斯坦看來,理論物理學的完整體系是由概念,被認為對這些概念是有效的基本原理(亦稱基本假設、基本公設、基本定律等),以及用邏輯推理得到的結論這三者所構成的。因此,理論物理學家所運用的方法,就在于那些作為基礎的基本原理,從而導出結論;于是,他的工作可分為兩部分:他首先必須發現原理,然后從這些原理推導出結論。對于其中第二步工作,他在學生已得到很好的訓練和準備。因此,如果在某一領域中或者某一組相互聯系的現象中,他的第一個已經得到解決,他就一定能夠成功。可是第一步工作,即建立一些可用來作為演繹的出發點的原理,卻具有完全不同的性質。這里并沒有可以的和可以系統地用來達到的的方法??茖W家必須在龐雜的經驗事實中間抓住某些可精密公式來表示的普遍特征,由此探求界的普遍原理。
愛因斯坦指出,一旦找到了作為邏輯推理前提的基本理,那么通過邏輯演繹,推理就一個接著一個地涌現出來它們往往顯示出一些預料不到的關系,遠遠超出這些原理依據的實在的范圍。但是,只要這些用來作為演繹出發點原理尚未得出,個別經驗事實對理論家是毫無用處的。實際上,單靠一些從經驗中抽象出來的孤立的普遍定律,他甚至么也做不出來。在他沒有揭示出那些能作為演繹推理基礎原理之前,他在經驗的個別結果面前總是無能為力。
愛因斯坦把物理學理論分為兩種不同的類型,其中之一是“原理理論”。建立這種理論使用的是方法,而不綜合方法。形成它們的基礎和出發點的元素,不是用假設造出來的,而是在經驗中發現到的,它們是自然過程的普遍特征,即原理。這些原理給出了各個過程或者它們的理論表述所必須滿足的數學形式的判據。熱力學就是這樣力圖用分析的方法,從永動機不可能這一普遍經驗得到的事實出發,推導出一些為各個事件都必須滿足的必然條件。用探索的演繹法建立起來的相對論,就屬于“原理理論”。但是物理學理論大多數是構造性的。它們企圖從比較簡單的式體系出發,并以此為材料,對比較復雜的現象構造出一幅圖像。氣體分子運動論就是這樣力圖把機械的、熱的和擴散的過程都歸結為分子運動——即用分子假設來構造這些過程。當我們說,我們已經成功地了解一群自然過程,我們的思想必然是指,概括這些過程的構造性的理論已經建立起來了。愛因斯坦認為,構造性理論的優點是完備,有適應性和明確,原理理論的優點則是邏輯上完整和基礎鞏固。([1],pp.109~110)
相對論就是愛因斯坦自覺地運用探索性演繹法的杰作。它不僅以其革命性的新觀念和卓有成效的理論結果為人津津樂道,而且它所體現出的科學方法的新穎、精湛以及理論的邏輯結構的嚴謹,也令人嘆為觀止。愛因斯坦在創立狹義相對論(1905)時,他依據的僅僅是光行差現象和斐索實驗這兩個并不充分的實驗材料,著名的二階以太漂移實驗即邁克耳孫-莫雷實驗,對他并沒有直接。他主要通過對16歲時想到的“追光”思想實驗的沉思,對經典力學和經典電動力學基礎的深入考察,發揮了思維的自由創造,提出了兩個基本假設——相對性原理和光速不變原理(美國著名科學史家霍耳頓認為,在狹義相對論中,除了被提高為公設的兩個基本原理外,愛因斯坦還作了另外四個假定:一是關于空間的各向同性和均勻性,另外三個是定義鐘的同步的三個邏輯性質?;舳D的學生米勒后來指出,另外的四個假定也是兩個基本原理的必然結果,他們不是獨立的假設。參見[3],p.196)。然后,他以此為邏輯前提,接二連三地推導出了關于運動學和電動力學的結論,著名的質能關系式是他先前根本沒有料想到的,這些結論大大超出了兩個原理所依據的實在的范圍。廣義相對論(1915)的建立也是這樣。作為廣義相對論的兩個基本原理,即廣義相對性原理和等效原理,前者是愛因斯坦基于把相對性原理貫徹到底的信念(從慣性系推廣到加速系)提出的,后者是依據厄缶實驗(慣性質量等于引力質量)和升降機思想實驗提出的。
在1905年,由于愛因斯坦采用了探索性的演繹法,從而使他能夠高屋建瓴、勢如破竹,一舉砍斷了哥爾提阿斯死結(哥爾提阿斯是古代夫利基阿國王,相傳他曾把自己的車乘的轅與軛用繩結系住,死得無法解開,聲言能解開此死結者,得以結治亞細亞。這個死結后來被亞歷山大大帝用劍砍斷),開拓了一個奇妙的新世界。那些惱人的以太漂移實驗,那些使人迷惑不解的單極電機電動勢的“位置”問題,在愛因斯坦的理論體系中已根本不成其為問題。但是,同時代的博大精深的科學大師,諸如洛倫茲、彭加勒,卻熱衷于同邁克耳孫-莫雷實驗等以太漂移實驗打交道,迷戀于做出種種構造性假設,建立他們的構造性理論——論和電子動力學。例如,洛倫茲1904年的著名論文盡管聲稱是以“基本假設”而不是以“特殊假設”為基礎的論文,但事實上卻包含有11個假設:假設有靜止以太,假設靜止電子是球形的,假設電子的電荷分布是均勻的,假設電子的全部質量都是電磁質量,假設運動電子收縮,假設電子之間的作用力與分子力相同等等。洛倫茲和彭加勒雖說走到了狹義相對論的大門口,但他們并沒有打開這扇大門,其原因固然是多方面的。從方法論上講,就在于他們運用的是傳統的經驗歸納法,而沒有采用探索性的演繹法。在當時的科學的形勢下,僅靠個別的經驗事實進行歸納,是建立不起什么嶄新的理論的。洛倫茲、彭加勒的電子論和電子動力學固然富麗堂皇,但畢竟只是經典物理學的最后的建筑物。它們雖然包羅萬象,可是由于不適應科學發展的總趨勢,最終還是被人們遺忘了,僅有的價值。
二、采用探索性的演繹法是科學發展的必然趨勢
從文藝復興到19世紀的經典科學,一般稱為近代科學。在科學史上,這個漫長的時期主要是積累材料和歸納材料的時期。與這一科學發展狀況相適應,產生了經典的科學哲學,它始于弗蘭西斯•培根的歸納主義。培根認為,科學的發展是從個別上升到一般,從經驗歸納出理論。他比喻說,只要及時采摘成熟的葡萄,科學的酒漿就會源源不斷。到19世紀,整個科學一般說來還沒有擺脫這種“原始”狀態,因而經典科學哲學能夠得以通過穆勒之手發展成為更完備的經驗論形態,經驗歸納法依然是正統的科學方法。
在物理學領域,這個時期的最大成就是牛頓力學和麥克斯韋的電動力學。牛頓力學雖則是超越了狹隘經驗論的人類理智的偉大成就,但它又同人們的日常經驗密切相關。力學中的許多概念都比較直觀,可以直接在現實生活中找到某種原型。這種狀況掩蓋了基本概念和基本原理的思辨性質,甚至牛頓本人也深深陷入這一幻覺之中。他一再聲稱他“不作假設”,實際上卻作了許多假設,他要求人們“必須把那些從各種現象中運用一般歸納法導出的命題看作是完全正確的”。19世紀的經典物理學也具有現象論和經驗論的特征:它盡量使用那些接近經驗的概念,因而在很大程度上必須放棄基礎的統一性。熱、電、光都用那些不同于力學量的各個狀態的變數和物質常數來描述,至于要在它們的相互關系以及同時間的相互關系中去決定全部變數的任務,主要只能由經驗來解決。麥克斯韋及其同代人,在這種表示方式中看到了物理學的終極目的,他們想像這個目的只能純粹歸納地從經驗得出,因為這樣所使用的概念同經驗比較接近。從認識論上看,穆勒和馬赫大概就是根據這個理由來決定他們的立場的??偠灾?,這個時期的科學家和科學哲學家大都以為,“理論應當用純粹歸納法的方法來建立,而避免自由地創造性地創造概念;科學的狀況愈原始,研究者要保留這種幻想就愈容易,因為他似乎是個經驗論者。直至19世紀,許多人還相信牛頓的原則——“我不作假設''''——應當是任何健全的自然科學的基礎?!?[1],p.309)
但是,在某些個別的科學部門,已經悄悄地透進了新時代的曙光;尤其是非歐幾何學,它仿佛故意向經驗論示威一樣,以毋庸置辯的方式顯示了理性思維的強大威力和奇妙作用。彭加勒正是在《科學與假設》中通過對非歐幾何學的深入研究以及對經典力學和經典物理學的慎密考察揭示出,科學的基本概念和原理不是經驗的直接歸納,而只能以經驗事實為指導,通過精神的自由活動(其產品即約定)來創造。通過研讀彭加勒的科學哲學著作,尤其是通過創立狹義和廣義相對論的科學實踐,使愛因斯坦清楚地看到,人們可以在完全不同于牛頓的基礎上,以更加令人滿意和更加完備的方式,來考慮范圍更廣泛的經驗事實。但是,完全撇開這種理論還是那種理論優越的問題不談,基本原理的虛構特征卻是完全明顯的,因為我們能夠指出兩條根本不同的原理,而兩者在很大程度上都同經驗相符合。這—點同時又證明,要在邏輯上從經驗推出力學的基本概念和基本假設的任何企圖,都是要失敗的。愛因斯坦還清楚地看到,相對論是說明理論科學在發展的基本特征的一個良好的例子。初始假設變得愈來愈抽象,離經驗愈來愈遠。另一方面,它更接近一切科學的偉大目標,即要從盡可能少的假設或者公理出發,通過邏輯的演繹,概括盡可能多的事實。同時,從公理引向經驗事實或者可證實的結論的思路也就愈來愈長,愈來愈微妙。理論科學家在他探索理論時,就不得不愈來愈聽從純粹數學的、形式的考慮,因為實驗家的物理經驗不能把他提高到最抽象的領域中去。正是科學發展的這種理論化趨勢,使愛因斯坦認識到:“科學一旦從它的原始階段脫胎出來以后,僅僅靠著排列的過程已不能使理論獲得進展。由經驗材料作為引導。研究者寧愿提出一種思想體系,它——般地是在邏輯上從少數幾個所謂公理的基本假定建立起來的?!保╗1],p.115),他進而指出:“適用于科學幼年時代的以歸納為主的方法,正在讓位給探索性的演繹法。”([1],p.262)
三、愛因斯坦大膽運用探索性的演繹法的直接動因
只是在廣義相對論建立之后,愛因斯坦才把探索性的演繹法作為一個論原則從上加以論述??墒?,早在創立狹義相對論時,他就在中大膽運用這一方法了,并在思想上對它已有比較深刻的認識。促使愛因斯坦大膽運用探索性的演繹法的直接原因有兩個:其一是赫茲、玻耳茲曼、彭加勒等人的思想,其二是當時的物現狀使得他不能不那樣做。
在聯邦大學期間(1896~1900),愛因斯坦自學了赫茲、玻耳茲曼等科學大師們的著作。赫茲在他的名著《力學原理》(1894)中試圖重構力學,為此他僅利用空間、時間和質量三個原始概念。赫茲的力學體系建立在通過科學家個人的“內在直覺”從經驗引出的公理之上,它能夠導出經驗預言。赫茲認為“內在直覺規律”的功能像“康德意義上的先驗判斷”一樣,并且聲稱他的力學重構是演繹系統,與牛頓的《原理》(全稱《的數學原理》)有許多相同的風格。在這個公理體系中,我們可以推演出與我們的觀察記錄相對照的可檢驗的結論,依據該結論與可觀察的世界一致還是不一致,來決定這個體系是否正確。盡管愛因斯坦不贊同赫茲的隱質量概念和“把自然現象追溯到力學的主要定律”的長遠目標,但是赫茲強調公理描述的威力卻給他留下了深刻的印象。這種公理描述與其說在經驗材料上預言理論結構,倒不如說在公理和直覺上預言理論結構。
愛因斯坦也自學了玻耳茲曼的《力學講義》(1897)。在該書中,玻耳茲曼把力學作為物理學的核心,愛因斯坦當然不會同意這種看法的。但是,玻耳茲曼重構力學的方法的下述特點,一定會強烈地震撼愛因斯坦敏感的心弦:“恰恰是力學原理的不明晰性,在我看來不是同時以假設的智力圖像為起點而得到的,而是從一開始就以與外部經驗相聯系的嘗試而得到的?!?[2],p.127)玻耳茲曼的意思很清楚:力學原理的不明晰,在于經驗歸納,而不在于智力圖像。玻耳茲曼的“智力圖像”概念比赫茲的“外部對象的圖像或符號”更自由,愛因斯坦可能山此注意到,力學的已使原理凌駕于經驗材料之上。
彭加勒在《科學與假設》(1902)中對約定主義的論述,對愛因斯坦的探索性的演繹法的形成必定大有裨益,愛因斯坦在“奧林比亞科學院”時期(1902~1904)曾和他的同伴索洛文、哈比希特一起研讀過這本膾炙人口的暢銷名著。彭加勒通過對數理科學的基礎進行了敏銳的、批判性的審查和后得出:幾何學的公理既非先驗綜合判斷,亦非經驗事實,它們原來都是約定。物理學盡管比較直接地以經驗為基礎,但它的一些基本原理也具有幾何學公理那樣的約定特征。例如慣性原理,它不是先驗地支配我們的真理,否則希臘學者早就知道它了,它也不是經驗的事實,因為人們從來也不能用不受外力的物體做實驗,因而無法用實驗證實或否證它。經過最終分析,它們化歸為約定或隱蔽的定義。因此,彭加勒得出結論說:在數學及其相關的學科中,“可以看出自由約定的特征”;他進而指出:“約定是我們的精神的自由活動的產品”,“我們在所有可能的約定中進行選擇時,要受實驗事實的引導;但它仍是自由的,只是為了避免一切矛盾起見,才有所限制。”
彭加勒在考察了物理學的理論后認為,物理學有兩類陳述——原理和定律。定律是實驗的概括,它們相對于孤立的系統而言可以近似地被證實,原理是約定而成的公設,它們是十分普遍的、嚴格真實的,超越了實驗所及的范圍。彭加勒還闡述了約定主義的方法論意義。他說,當一個定律被認為由實驗充分證實時,我們可以采取兩種態度。我們可以把這個定律提交討論,于是,它依然要受到持續不斷的修正,毋庸置疑,這將僅僅以證明它是近似的而終結。或者,我們也可以通過選擇這樣一個約定使命題為真,從而把定律提升為原理。在彭加勒看來,經典力學和經典物理學的六大基本原理(邁爾原理即能量守恒原理、卡諾原理即能量退降原理、牛頓原理即作用與反作用原理、相對性原理、拉瓦錫原理即質量守恒原理、最小作用原理)就是這樣形成的。
彭加勒提出約定主義并不是無緣無故的。在近代科學發展的早期,弗蘭西斯•培根提出了經驗歸納的新方法,這種方法對促進近代科學的發展起了巨大的作用,但后來卻助長了狹隘經驗事義的盛行。到19世紀,以惠威爾、穆勒為代表的“全歸納派”和以孔德、斯賓塞為代表的實證主義廣為流行,把經驗和歸納視為唯一可能的認識方法。到19世紀末,第二代的實證主義的代表人物馬赫更是揚言要把一切“形而上學的東西”從科學中“排除掉”。另一方面,康德不滿意經驗論的歸納主義的階梯,他把梯子顛倒過來,不是從經驗上升到理論,而是以先天的“感性直觀的純形式”(時間和空間)和先天的“知性的純粹概念或純粹范疇(因果關系、必然性、可能性等十二個范疇)去組織后天經驗,以構成絕對可靠的“先驗綜合知識”。彭加勒看到,無論是經驗論還是先驗論,都不能圓滿地說明科學理論體系的特征。為了強調在從事實過渡到原理時,科學家應充分有發揮能動性的自由,他于是提出了約定主義。約定主義既要求擺脫狹隘的經驗論,又要求擺脫經驗論,它順應了科學發展的潮流,反映了當時科學界自由創造、大膽假設的要求,在科學和哲學上都有其積極意義。
《科學與假設》一書對愛因斯坦的印象極深,他和同伴們花了好幾個星期緊張地讀完了它。愛因斯坦坦率地承認彭加勒對他的直接影響。他贊同“敏銳的深刻的思想家”彭加勒的約定主義觀點,認為概念和公理是思維的自由創造,是理智的自由發明。他這樣說過:“一切概念,甚至那些最接近經驗韻概念,從邏輯觀點看來,……都是一些自由選擇的約定,……([1],p.6)
一開始,愛因斯坦也對洛倫茲的論(是1895年的論文,而不是1904年的電子論的最終形式)發生過興趣,這是一種構造性的理論??墒遣痪茫麖钠绽士说牧孔诱撝锌吹?,輻射具有一種分子結構。這是同麥克斯韋理論相矛盾的,而且麥克斯韋理論也不能導致出正確的輻射壓漲落。愛因斯坦在“自述”中談到了他當時的轉變:“早在1900年以后不久,即在普朗克的首創性工作以后不久,這類思考已使我清楚地看到:不論是力學還是熱力學(除非在極限情況下)都不能要求嚴格有效。漸漸地我對那種根據已知事實用構造性的努力去發現真實定律的可能性感到絕望了。我努力得愈久,就愈加絕望,也就愈加確信,只有發現一個普遍的形式原理,才能使我們得到可靠的結果?!?[1],p.23)從此時起,愛因斯坦就斷然決定用探索性的演繹法來解決。
四、愛因斯坦的探索性的演繹法的特色
作為科學推理的演繹法,可以說是源遠流長了。早在古希臘,著名的哲學家、形式邏輯的創始人亞里士多德就提出了歸納和演繹這兩種邏輯方法,并認為演繹推理的價值高于歸納推理。而古希臘名聲最大的數學家歐幾里得,在《幾何原本》中把幾何學系統化了,這部流傳千古的名著就是邏輯演繹法的典范。牛頓在建立他的力學理論體系時雖然運用了歸納法,但其集大成著作《原理》的敘述方法卻采用的是演繹法。愛因斯坦的探索性的演繹法絕不是這種古老的演繹法的簡單照搬。他根據自己的科學研究實踐,順應當時理論科學發展的潮流,對演繹法作了重大發展,賦予了新的。也許是為了強調他的演繹法與傳統的演繹法的不同,他在“演繹法”前面加上了限制性的定語——“探索性的”,這個定語也恰當地表明了他的演繹法的主要特征。與傳統的演繹法相比,愛因斯坦的探索性的演繹法是頗有特色的。這主要表現在以下三個方面。
第一,明確地闡述了科學理論體系的結構,恰當地指明了思維同經驗的聯系問題,充分肯定了約定在建造理論體系時的重要作用。愛因斯坦把科學理論體系分為兩大部分,其一是作為理論的基礎的基本概念和基本原理,其二是由此推導出的具體結論。在愛因斯坦看來,那些不能在邏輯上進一步簡化的基本概念和基本假設,是理論體系的根本部分,是整個理論體系的公理基礎或邏輯前提。它們實際上“都是一些自由選擇的約定”;它們“不能從經驗中抽取出米,而必須自由地發明出來”([1],pp.6,315)。談到思維同經驗的聯系問題時,愛因斯坦說:直接經驗ε是已知的,A是假設或公理,由它們可以通過邏輯道路推導出各個個別的結論S;S然后可以同ε聯系起來(用實驗驗明)。從心理狀態方面來說,A是以ε為基礎的。但是在A和ε之間不存在任何必然的邏輯聯系,而只有通過非邏輯的方法——“思維的自由創造”(或約定)——才能找到理論體系的基礎A。愛因斯坦明確指出:“物理學構成一種處在不斷進化過程中的思想的邏輯體系。它的基礎可以說是不能用歸納法從經驗中提取出來的。而只能靠自由發明來得到。這種體系的根據(真理內容)在于導出的命題可由感覺經驗來證實,而感覺經驗對這基礎的關系,只能直覺地去領悟。進化是循著不斷增加邏輯基礎簡單性的方向前進的。為了要進一步接近這個目標,我們必須聽從這樣的事實:邏輯基礎愈來愈遠離經驗事實,而且我們從根本基礎通向那些同感覺經驗相聯系的導出命題的思想路線,也不斷地變得愈來愈艱難、愈來愈漫長了?!?[1],p.372)
第二,大膽地提出了“概念是思維的自由創造”、“范疇是自由的約定”([1],pp.407,471)的命題,詳細地闡述了從感覺經驗到基本概念和基本原理的非邏輯途徑。愛因斯坦指出,象馬赫和奧斯特瓦爾德這樣的具有勇敢精神和敏銳本能的學者,也因為哲學上的偏見而妨礙他們對事實做出正確的解釋(指他們反對原子論)。這種偏見——至今還沒有滅絕——就在于相信毋須自由的構造概念,事實本身能夠而且應該為我們提供科學知識。這種誤解之所以可能,是因為人們不容易認識到,經過驗證和長期使用而顯得似乎同經驗材料直接相聯系的那些概念,其實都是自由選擇出來的。愛因斯坦認為,物理學家的最高使命就是要得到那些普遍的基本定律,由此世界體系就能用單純的演繹法建立起來。要通向這些定律,并沒有邏輯的道路,只有通過那種以對經驗的共鳴的理解為依據的直覺,才能得到這些定律。”([1],p,102)
為了從經驗材料中得到基本原理。除了通過“以對經驗的共鳴的理解為依據的直覺”外,愛因斯坦還指出可以通過“假設”、“猜測”、“大膽思辨”、“創造性的想像”、“靈感”、“幻想”、“思維的自由創造”、“理智的自由發明”、“自由選擇的約定”等等。不管方法如何變化,它們都有—個共同點,即基本概念和基本原理只能通過非邏輯的途徑自由創造出來。這樣一來,基本概念和基本原理對于感覺經驗而言在邏輯上是獨立的。愛因斯坦認為二者的關系并不像肉湯同肉的關系,而倒有點像衣帽間牌子上的號碼同大衣的關系。也正由于如此,從感覺經驗得到基本概念和原理就是一項十分艱巨的工作,這也是探索性的演繹法的關鍵一步。因此,愛因斯坦要求人們“對于承擔這種勞動的理論家,不應當吹毛求疵地說他是‘異想天開'''';相反,應當允許他有權去自由發揮他的幻想,因為除此以外就沒有別的道路可以達到目的。他的幻想并不是無聊的白日做夢,而是為求得邏輯上最簡單的可能性及其結論的探索。”([1],pp.262~263)
關于愛因斯坦所說的“概念是思維的自由創造”和“范疇是自由的約定”,其中的“自由”并非任意之謂,即不是隨心所欲的杜撰.愛因斯坦認為,基本概念和基本原理的選擇自由是一種特殊的自由。它完全不同作家寫小說時的自由,它倒多少有點像一個人在猜一個設計得很巧妙的字謎時的那種自由。他固然可以猜想以無論什么字作為謎底,但是只有一個字才真正完全解決了這個字謎。顯然,愛因斯坦所謂的“自由”,主要是指建立基本概念和基本原理時思維方式的自由、它們的表達方式的自由以及概括程度高低的自由,—般說來,它們包含的客觀實在的內容則不能是任意的。這就是作為反映客觀實在的人類理智結晶的科學之客觀性和主觀性的統一。誠如愛因斯坦所說:“科學作為一種現存的和完成的東西,是人們所知道的最客觀的,同人無關的東西。但是,科學作為一種尚在制定中的東西,作為一種被迫求的目的,卻同人類其他一切事業一樣,是主觀的,受心理狀態制約的?!?[1],p.298)
第三,明確地把“內在的完備”作為評判理論體系的合法性和正確性的標準之一。在愛因斯坦看來,探索性的演繹法就是在實驗事實的引導下,通過思維的自由創造,發明出公理基礎,然后以此為出發點,通過邏輯演繹導出各個具體結論,從而構成完整的理論體系。但是,評判這個理論體系的合法性和正確性的標準是什么呢?愛因斯坦晚年在“自述”中對這個問題作了綱領性的回答([1],pp.10~11)。他認為,第一個標準是“外部的證實”,也就是說,理論不應當同經驗事實相矛盾。這個要求初看起來似乎十分明顯,但起來卻非常傷腦筋。因為人們常常,甚至總是可以用人為的補充假設來使理論同事實相適應,從而堅持一種普遍的理論基礎。但是,無論如何,這種觀點所涉及的是用現成的經驗事實采證實理論基礎。這個標準是眾所周知的,也是經常運用的。有趣的是愛因斯坦提出的第二個標準——“內在的完備”。它涉及的不是理論同觀察材料的關系問題,而是關于理論本身的前提,關于人們可以簡單地、但比較含糊地稱之為前提(基本概念和基本原理)的“自然性”或者“邏輯簡單性”。也就是說,這些不能在邏輯上進一步簡化的元素要盡可能簡單,并且在數目上盡可能少,同時不至于放棄對任何經驗內容的適當表示。這個觀點從來都在選擇和評價各種理論時起著重大的作用,但是確切地把它表達出來卻有很大困難。這里的問題不單是一種列舉邏輯上獨立的前提問題(如果這種列舉是毫不含糊地可能的話),而是一種在不可通約的質之間作相互權衡的問題。其次,在幾種基礎同樣“簡單”的理論中,那種對理論體系的可能性質限制最嚴格的理論(即含有最確定論點的理論)被認為是比較優越的。理論的“內在的完備”還表現在:從邏輯的觀點來看,如果一種理論并不是從那些等價的和以類似方式構造起來的理論中任意選出的,那么我們就給予這種理論以較高的評價。
愛因斯坦看到了“內在的完備”這一標準不容忽視、不可替代的特殊作用。他指出,當基本概念和基本原理距離直接可觀察的東西愈來愈遠,以致用事實來驗證理論的含義就變得愈來愈困難和更費時日的時候,“內在的完備”標準對于理論的選擇和評價就一定會起更大的作用。他還指出,只要數學上暫時還存在著難以克服的困難,而不能確立這個理論的經驗內涵:邏輯的簡單性就是衡量這個理論的價值的唯一準則,即使是一個當然還不充分的準則([1],pp.12、501)。愛因斯坦的“內在完備”標準在某種程度上是不可言傳的,但是它在像愛因斯坦這樣的具有“以對經驗的共鳴的理解為依據的直覺”的人的手中,卻能夠有效地加以運用,而且預言家們在判斷理論的內在完備時,它們之間的意見往往是一致的。
在愛因斯坦創立狹義相對論和廣義相對論的過程中,充分地體現了探索性的演繹法的這三個特色。前面我們已簡單地涉及到這一點,這里我們只談談愛因斯坦從“內在的完備”這一標準的角度是如何對自己理論進行評價的。1906年,當德國實驗物理學家宣稱,他在1905年完成的關于高速電子(β射線)質量和速度關系的數據支持亞伯拉罕和布赫爾的“剛性球”電子論,而同洛倫茲-愛因斯坦的理論(電子在運動方向的直徑會隨速度的增加而收縮)不相容,彭加勒立即發生了動搖,認為相對性原理不再具有我們先前賦予它的那種重要的價值。洛倫茲表現得更是十分悲觀,他在1906年3月8日致彭加勒的信中說:“不幸的是,我的電子扁縮假設同考夫曼的新結果發生了矛盾,因此我必須放棄它,我已到了山窮水盡的地步。在我看來,似乎不可能建立起一種要求平移對電學和光學現象完全不產生影響的理論?!?[2],p.334)愛因斯坦的態度則截然相反,他對自己的理論的“內在的完備”抱有信心。他在1907年發表的長篇論文中指出:考大曼的實驗結果同狹義相對論的“這種系統的偏離,究竟是由于沒有考慮到的誤差,還是由于相對論的基礎不符合事實,這個問題只有在有了多方面的觀測資料以后,才能足夠可靠地解決?!彼J為“剛性球”電子論在“頗大程度上是由于偶然碰巧與實驗結果相符,因為它們關于運動電子質量的基本假設不是從了大量現象的理論體系得出來的?!闭捎讵M義相對論的理論前提的簡單性大,它涉及的事物的種類多,它的應用范圍廣,它給人的印象深,所以愛因斯坦才對自己的理論堅信不疑,要知道當時還沒有確鑿的實驗事實證實這種具有思辨性的理論。談到廣義相對論的“內在的完備”,愛因斯坦說:“這理論主要吸引人的地方在于邏輯上的完整性。從它推出的許多結論中,只要有一個被證明是錯誤的,它就必須被拋棄,要對它進行修改而不摧毀其整個結構,那似乎是不可能的。”([1],p.113)他甚至說過這樣的話:當1919年的日蝕觀測證明了他關于光線彎曲的推論時,他一點也不驚奇。要是這件事沒有發生,他倒會是非常驚訝的。
探索性的演繹法是愛因斯坦的主導哲學思想——唯物論的唯理論——的一個重要組成部分。可貴的是,愛因斯坦在這里并沒有排斥或漠視經驗歸納法在科學中的地位。一方面,他認為純粹思維可以把握實在;另一方面,又認為從來也沒有一種理論是靠純粹思辨發現的,他對構造性的理論也給予了較高的評價。愛因斯坦敢于正視矛盾的兩極,在唯理論和經驗論之間保持了一種微妙的、恰如其分的平衡,這正是他的高明之處。他提出的探索性的演繹法,只是強調“要大膽思辨,不要經驗堆積”罷了,這是理論科學在20世紀發展的必然趨勢,愛因斯坦則是率先表達了這一時代要求。
《愛因斯坦文集》第一卷,許良英等編譯,商務印書館,1978年第1版,第75~76頁。
ArthurI.Miller,AlbertEinstein''''sSpecisloryofRelativity:Emergence(1905)andEarlyInterpretation,(1905~1911),Adison-WesleyPubiishingCompany,Inc.,1981,p.196.
H.S.塞耶編:《牛頓著作選》,上海人民出版社,1971年第1版,第6頁。
二美國教育統計中心的大學圖書館調查統計
1概況美國教育部下屬美國教育統計中心(NationalCenterforEducationalStatistics,NCES)是專門收集、比較、分析和報道美國教育統計數據的主要聯邦機構,提供持續的、可靠的、完整的和精確的各種教育指數[1]。大學圖書館調查(AcademicLibrariesSurvey,ALS)是美國教育統計中心的調查計劃之一,調查統計美國所有能授予各類學位的大學的圖書館的資源、服務和經費等方面的精確信息,供聯邦政府和州政府用于戰略決策和預算計劃。各類接受聯邦資助的大學均有義務參與該項調查,因此,這一調查的參與率較高,是美國大學圖書館研究中首選的統計數據。大學圖書館調查始于1966年,開始基本上每三年調查一次,1988年起調整為每二年調查統計一次,是隸屬于高等教育綜合數據系統(TheIntegrat-edPostsecondaryEducationDataSystem,IPEDS)的一部分。數據的收集和處理由美國統計局承擔,美國國家圖書館和信息科學委員會(NCLIS)和美國圖書館協會的研究和統計辦公室(ALA-ORS)提供實質性指導。在1990年的大學圖書館調查改進工程中,每州委任一名館員作為數據協調員,負責和IPEDS的數據協調員一起收集大學圖書館調查數據。2000年起,大學圖書館調查從高等教育綜合數據系統中分離出來,成為獨立的NCES的圖書館項目,同時采用了網上調查的方式。美國教育統計中心在其網站上公布其調查報告的公開版,也有紙質的報告,同時在網站上設有供各圖書館輸入相應的查詢范圍以了解大學圖書館組的情況的頁面,供使用者了解、對比參考使用。
2調查范圍大學圖書館調查的范圍目前是和高等教育綜合數據系統相一致的,即能授予學位(含副學士學位,相當于我國的專科)的高中后教育機構。該調查對大學圖書館有如下定義:⑴有組織地收藏印刷文獻或/和其他文獻;⑵有經過訓練的工作人員根據需要來組織、詮釋這些文獻,滿足客戶的信息、文化、娛樂和教育的需求;⑶有讀者可以獲得工作人員服務的固定的開放時間;⑷有必要的支持收藏、工作人員和開放時間的設施。根據這一定義,有的大學或和其他機構共享圖書館,或不符合上述定義,沒有自己的圖書館,就不列入調查范圍。2004年全美有3653所大學圖書館符合上述定義,其中87%的大學圖書館參與了調查[2]。和其他幾個有名的高等教育機構名錄,如每年修訂的《美國圖書館目錄》(AmericanLibrariesDirectory)、美國圖書館協會(ALA)認證的圖書館學教育計劃、美國研究圖書館協會(ARL)、TheOberlinGroup、弗羅里達大學網站上的大學名錄、美國律師協會認可的法律學校等大學名錄等相比較,ALS的調查范圍和它們的差距小于1%~3%之間[3],法律也規定接受國家財政撥款的公立院校圖書館有參加大學圖書館調查的義務,這都表明ALS是美國調查面最廣參與率最高的大學圖書館調查。2000年前的幾次調查參與率均超過94%,1998年達97%,這幾年由于參與面擴大使得參與率有所下降。
3數據的隱私政策不將數據和參與者掛鉤,調查參與者的身份無法從公布數據中通過推理和比對數據識別和推測出來,可以保護調查參與者的隱私權,鼓勵參與積極性和提升數據的真實性。如當工作人員小于等于二人時,對工資福利這一數據隱藏處理。在美國有相關的法律規定要求,如1974年隱私法案、2002年教育科學改革法案、2001年美國愛國法案和2002年電子政府法案。因此美國教育統計中心的數據分公開和限制使用二個版本。公開的數據在保護合理的隱私的前提下,仍著眼于提供盡可能多的研究信息。公開版上無法看出單個大學圖書館的具體數據。限制使用的數據包含全部信息,只對NCES許可的研究者提供,但任何美國人都可以提出申請。申請人必須說明研究項目的情況、需要限制使用數據的理由和對數據保密的安全性計劃,還有專業人員的姓名和職稱、估計借閱時間、希望的計算機媒體格式等,在研究報告公開發表前必須首先讓NCES過目。NCES審查申請時只要內容和完整性滿足條件即釋放限制使用數據,沒有其他任何的特權或限制。
4調查數據的用途美國的大學圖書館的調查數據使用者為聯邦、州和其他與決策有關的人員、議會、負責圖書館撥款的聯邦機構、州教育部門、評估檢查項目、圖書館管理者、學校管理者、高等教育政策規劃者以及各圖書館協會等。數據主要用于為決策者提供計劃和比較分析的依據,為各校工作人員提供計劃和同組比較分析的依據。典型具體用途如:負責圖書館撥款的聯邦機構用于評價圖書館的文獻發展、資源共享和網絡服務情況;州教育部門對圖書館在全國、地區和州的層次上進行比較;對高校進行評估檢查中的質量評價;管理人員、學校管理者和政策制定者用于評價快速發展的技術對館藏、預算和工作人員的影響;圖書館館員和管理者用于評價制定有效利用資金的計劃,有關工作人員的數據用于建立專業館員和輔助人員的供需模型;圖書館協會用于對圖書館職業總體狀況的評估,其他研究機構用于圖書館學的研究等。調查數據的用途不隨國別有太大的差別,顯然我國目前的大學圖書館調查統計數據尚沒有發揮出其應有的作用。
5統計方法好的統計設計應該和同一領域內的其他調查相比,具有較高的質量、使用界面友好、去偽存真、編輯數據的時間盡可能縮短,統計結果盡快公布。
5.1統計期間以財政年度為該統計的時間,為上年一月到今年九月之間的任何連續的十二個月。由于各校的實際財政年度并不總是從1月1日到12月31日,與學年也不一定吻合,因此以各校的實際財政年度為準,避免了機械地以某一固定日期截止時可能會造成經費和使用情況脫節的報表。這一點,非常值得我們借鑒。
5.2調查的基本流程美國教育統計中心下屬有技術工作組,由圖書館界專家中志愿者組成。這一顧問委員會對將要收集的數據的質量定下基準,對圖書館業內出現的革新和新特點對調查的影響提出建議。大學圖書館調查項目的工作人員以此編制調查表草案,最后報美國教育統計中心和高等教育綜合數據系統的領導批準實施。批準后的調查表印刷后將通過每州的數據協調員發至各校,經過學校的負責各類數據的辦公室轉交到圖書館館長手中,填報后直接寄送或通過電子方式傳遞到美國的統計局,從2000年起,美國大學圖書館調查采用網上調查的方式,每個館直接通過NCES的網上數據收集程序將數據提交給美國統計局。數據經過技術處理后返回到美國教育統計中心。美國教育統計中心使用這些數據來公布統計報告,報告附有各類數據報表。
5.3數據的處理在八月份發出注冊材料,調查表填報時間為十月到下一年的二月。數據的填報系統具有范圍檢查、總和檢查、一致性檢查,也就是說當各館的填報數據超出合理范圍,和該表其他部分矛盾時會有警示。匯總后的每一個州的數據也有和往年數據的比較檢查、比例檢查、項目總和比較檢查。數據直接從各圖書館收集,因此數據的檢查和質量控制和網上填表的圖書館工作人員有很大關系。大規模的調查不可避免地有部分數據缺失,不進行處理將無法形成有效的數據庫。為形成一個完整的表格,對于未填報的空缺數據在編輯處理后用合理的數據來填充處理,一般采用以下方法填報。1)首先,當預期不改變時,引用上次調查的數據;2)當預期數值改變時,用去年值乘以組增長率中值;3)無法引用上次值時,使用當年組中值增長率;4)無法使用當年組中值增長率,使用當年組中值。調整數值時,具體值之和不等于總值,則調整具體值;若無總值,或總值需調整,則總值調整為各子值的和。所有未填報、推斷出來的數據使用標識加以表明。對于一個學校有幾個分校,在分校也有圖書館時,一般采取將分館的數據累加起來并入主館的統計中,此時盡管沒有分館的具體數據,仍應有分館或共享有圖書館的記錄,以便研究者了解情況。但當分校及分館是獨立運作時,應該各自填報。
5.4數據分類美國大學圖書館調查的數據報表以學校的多種分類方法提供全部數據和匯總數據,主要分類有:①按學校的性質分為公立和私立學校;②按學制分為少于四年制的和四年制及以上的,四年制及以上的又進一步分為學士、碩士和博士類學校;③按學生規模分為少于1500人、1500-4999人之間和5000人及以上的;④依據卡內基大學分類法將大學分為7類。另外,還提供按學校所在州劃分的各種圖書館數據。除此外,數據報表還提供總值和生均值,提供體現分布情況的上下四分值和中值,這樣就非常方便對統計數據的利用。同時,還有表格呈現每個項目問題的回復率,對于某一州的匯總數據若回復率低于85%,則研究者應該引起注意,考慮數據的普遍性問題。ARCL依學校類別提供指標的中間值、平均值、最高值和最低值。我國的大學圖書館統計數據,分類不夠,不利于使用。這和我國的大學分類研究不夠有一定關系。統計數據使用者要自己先分類后統計,非常麻煩、工作量很大,也有很多不易分辨的情況。
5.5時間美國的大學圖書館調查,涉及的學校數量很大,有三千多所圖書館參與調查,調查項目較多,統計結果比較豐富,不是簡單的羅列,因此數據的收集和處理非常復雜,盡管如此,調查數據的遵循及早的原則,便于使用者的及時利用。為此,從調查表的發放、數據的收集、數據的處理、調查表的設計等多方面著手,使問題簡潔便于理解,問題數量適中便于完成。從近幾年的公布情況來看,1996年的統計數據在1999年10月公布,1998年的統計數據在2001年6月公布,2000年的統計數據在2003年11月公布,一般在三年不到的時間內。2002年的統計數據至今沒有公布,據本人向該項目負責人了解,這是因為數據統計和處理過程中出現了差錯,無法公布。作為彌補和遵循盡早的原則,2004年的統計數據在2006年11月就公布了第一時間的瀏覽版(FirstLook),其正文頁數49頁,僅為2000年統計報表91頁的一半多一點。ACRL和ARL的數據,沒有描述性文字,時間比NCES的時間短。
6調查表美國教育統計中心的大學圖書館調查表有以下幾部分內容:(1)本調查表和上一調查年度的調查表的變化之處,便于填表人注意;(2)填表說明,具體指導填表要求;(3)調查表正文。
6.1調查表的變化為反映美國大學圖書館在服務、館藏、經費以及工作人員等方面的不斷變化的情況,大學圖書館調查(ALS)的每一調查年度的調查的項目及名稱也隨時代不斷地變化。變化情況大體如表1[4]~[9]:從表1可以看出,調查表的變化反映出大學圖書館的發展變遷。調查項目的不斷變遷,還有統計意義上的取舍原因,因此,在借鑒美國大學圖書館的調查表變化的時候,必須考慮到我國大學圖書館的具體情況。如其2002年刪除的“紙質圖書———種”的調查項目,對于美國大學圖書館來說,由于一直遵循單本購買的原則,因此,此項統計的意義有限。對于我國大學圖書館來說,圖書復本一直沒有統一認可的采購原則,特別是在近幾年大學評估過程中,圖書館年增圖書量較大,圖書種數(復本量)的變化有很重要的觀察價值。電子服務方面,1996年增加了很多問題,隨著技術手段進步,諸如圖書館電子目錄已經普及,原有的項目已失去統計意義,到2002年又取消了。當然,調查表中有一些項目是一直不變的,長期的調查數據可以很好地反映圖書館的運作情況。從表1還可以看出,調查表的項目或問題數量不是很大,并且還呈下降趨勢。可以想見,一個項目繁多的調查無論意義有多么重大,參與者填表的積極性都會遭受嚴重的打擊。
6.2調查表的填表說明每個填表人對調查項目問題的理解,在沒有充分說明的情況下,既有無意的誤解也有有意的曲解,填表者也可能選擇不回答。因此調查表的用詞除了必須簡單明了,為避免誤解,必須對調查表的項目名詞逐項解釋,對填表時需要注意的事項用文字、必要時通過舉例的方法加以說明。所以,調查表的填表說明是調查表不可缺失的重要部分。舉例來說,美國大學圖書館調查中,在館藏中對于“圖書、期刊合訂本和其他紙質文獻(含政府文件)”的解釋是:任何印刷、打印、手寫、油印等手段形成的,單獨裝訂的單本物理實體,并且是經過編目、分類的,已經可以供使用的,而且通常是計入流通量的文獻。復本、期刊合訂本計入。本調查表將未分類但以字母順序排列的期刊合訂本也計入,但不包括縮微文獻、地圖、非印刷書寫類型的文獻和未編目的文獻。無論政府文件是否單獨上架,包含通過圖書館目錄可以查詢到的政府文件[10]。這就明確地區分出電子圖書、數字圖書,將已購待編和在編圖書排斥在外。我國的高等教育基層統計在高等教育統計指標解釋中對圖書、資料的定義為:圖書、資料是指學校圖書館以及院系(所)資料(情報)室擁有的正式出版的書籍和電子出版物(以萬冊為計量單位)[11]。比較之下,我國對圖書的定義闡述不夠詳細。在沒有充分說明的情況下,顯然易造成統計數據的不正確。
6.3調查表正文在具體調查問題之前,首先是對填報資格的確認。調查表依據該調查對大學圖書館定義的四個條件(見上文第二節調查范圍)進行提問,以確認填報者是統計范圍內的大學圖書館。如果不是就不必繼續填表了。調查表正文為調查的問題。以2006年的調查表為例,正文一共有八個部分,分述如下:第一部分,公共服務窗口的數量,1個問題。分館和獨立圖書館的數量(不包含主館或中央館)。第二部分,工作人員情況,7個問題。包括館員、其他技術人員、其他有薪人員(不含學生助理工)、學生助理工四類人員的數量,館員和其他技術人員、全館所有工作人員二項人員數量的總和,以上六項均折算成全日制,以及這后四項對應的工資金額,再加上一項圖書館雇員的福利情況調查。第三部分,圖書館經費情況,13個問題。分工資、信息資源和運行費用三方面。工資為全館所有工作人員的工資金額,同第二部分中的問題,1個問題。信息資源分為一次性購買的圖書、期刊合訂本和其他文獻,持續購買的連續出版物,其他信息資源三部分。一次性購買的圖書、期刊合訂本和其他文獻中,又單獨分列出電子和視聽形式的問題,3個問題;持續購買的連續出版物中,又單獨分列出電子形式的,2個問題;其他信息資源有3個問題,文獻傳遞和館際互借的費用、文獻保護費用和其他信息資源的費用。運行費用分為計算機軟硬件及維護費用、其他目錄利用和網絡以及行業聯盟服務的費用、所有其他運行費用,3個問題。最后是經費總額,1個問題。第四部分,館藏情況,首先確認館藏是否都是電子資源,接著是6個問題。主要是根據資源類型分類的,有圖書、期刊合訂本和其他紙質文獻(含政府文件),電子圖書,縮微讀物,視聽材料,現刊種類,電子參考資源和全文數據庫服務,都包含財政年度末擁有量和年增量。第五部分,圖書館服務情況,9個問題。分館際借閱和文獻傳遞的提供情況、接受情況、流通量和對團體的信息服務。館際借閱和文獻傳遞的提供和接受情況均分不歸還的和歸還的情況統計,接受情況中還有從商業服務機構中獲取的文獻的情況,加上提供和接受的總數,共計6個問題。流通量問題分普通流通和保留量2個子問題。對團體的信息服務分講座的次數和參加總人數2個問題。第六部分,圖書館典型周的服務情況,3個問題,為開放時間、人次和參考咨詢量。第七部分,電子服務,為4個是非問題。圖書館工作人員是否數字化文獻?是否通過電子郵件或網絡提供參考服務?是否有為殘障讀者提供的技術支持?是否有學生的電子論文?第八部分,信息素養,3個是非題。學校是否有信息素養的定義?在學校的使命中是否包含信息素養?學校的戰略計劃中是否有信息素養,如果有的話,是否在學校層面上有相應的委員會來實現信息素養的戰略計劃,該戰略計劃是否正式確認圖書館在信息素養教育中的作用?該大學圖書館調查表對各館讀者數沒有調查,但由于高等教育綜合數據系統同樣是NCES的調查項目,因此數據的共享使得大學圖書館調查的統計數據中包含有各館的生均數據信息。
7主要指標的文字報告統計報告在報告開頭還對大學圖書館的主要指標用客觀性文字重點揭示,并且在每一重要數據后面附上詳細報表的具體序號和所在頁碼,便于統計數據利用者使用。通過閱讀這些客觀描述的文字,用不著逐一翻看數量較多的數據表格,可以大體上了解大學圖書館的狀況和變化。
三我國大學圖書館調查統計存在的主要問題
1不能全面客觀反映現狀高等教育基層統計報表盡管參與率很高,但涉及圖書館的調查項目極少;高校圖工委的調查項目多,也存在“從填報結果看,存在著嚴重的填報率低、數據不準確問題”[12]。目前的調查統計數據不能全面客觀地反映大學圖書館的狀況,無法形成我國大學圖書館的全方位數據輪廓。由于這一基礎性的缺陷,大學圖書館的現行評估體系本身有著不可避免的盲目性,對大學圖書館的資金投入和合理利用根本無法作出合理的規劃和考核,大學圖書館工作人員供需的數量和質量的隨意性大,大學圖書館的科學發展難以期盼。