第2章相关理论基础
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第2章 基础理论
第二章基础理论一、名词解释1.必需脂肪酸：有几种多不饱和脂肪酸是维持机体不可缺少的，但在体内不能合成，必需每日从膳食中摄取，这些多不饱和脂肪酸称为必需脂肪酸，包括亚油酸和亚麻酸。
2.健康促进：是以教育、组织、法律和经济等手段干预那些对健康有害的生活方式、行为和环境，以促进健康。
3.护理目标：是针对护理诊断而提出的，期望护理对象在接受护理活动后达到的健康状态或行为的改变，也是评价护理效果的标准。
4.护理质量缺陷：在护理工作中，由于各种原因导致令人不满意的现象与结果发生或给病人造成损害者，统称为护理质量缺陷。
5.不伤害原则：是指在诊治、护理过程中凡是必需的或者是属于适应证范围的，所实施的诊治、护理手段都应保证不使病人身心受到损伤。
6.护理理念：是引导护理人员认识及判断护理及相关方面的价值观及信念。
7.基本需要：是维持身心平衡并求得生存、成长及发展，在生理和心理上最低程度的需要。
8.肠外营养：通过静脉途径提供人体所需要的所有营养物质，以满足机体的需要。
9.护士职业化角色：特指从事护士这个职业的个体所应具有的与职业相适应的角色人格和行为模式。
10.护理诊断：是关于个人、家庭或社区对现存的或潜在的健康问题以及生命过程的反应的一种临床判断，是护士为达到预期结果选择护理措施的基础，这些结果是应由护士负责的。
11.整体护理：是一种以护理对象为中心，视护理对象为生物、心理、社会多因素构成的开放性有机整体，以满足护理对象的身心需要、恢复健康为目标，运用护理程序的理论和方法，实施系统、计划、全面的护理思想和护理实践活动。
12.护患关系：是指护理人员与病人为了治疗性的共同目标而建立起来的一种特殊人际关系。
二、判断题1.非必需氨基酸是指人体代谢中可有可无的氨基酸。
（×）2.膳食营养方案必须根据患者的疾病特点与护理、药物以及外科手术等情况相结合来制定。
(√)3.平衡膳食应包括粮食类、禽肉类、乳豆类、蔬菜类和油脂类等食品。
第二章-导热理论基础-2
∂t 1 ∂ ∂t 1 ∂ ∂t ∂ ∂t & λ ρc = λr + 2 ∂ϕ + ∂z λ ∂z + q v ∂τ r ∂r ∂r r ∂ϕ
对于稳态、一维、无内热源情况， 上式可简化为：
r
或写成 其通解为
1 d dt λr = 0 r dr dr d dt r = 0 dr dr t = c 1 ln r + c 2
稳态条件下： 稳态条件下：
ql
r = r1
= q l = q1
r = r2
于是得：
t f1 − t f 2 ql = r2 1 1 1 + ln + 2π r1 h1 2πλ r1 2π r1 h1 t f1 − t f 2 = k l (t f 1 − t f 2 ) = r2 1 1 1 + ln + π d 1 h1 2πλ r1 π d 1 h1
t w1
t w2
tf2
1 h1
δ λ
1 h2
3）多层平壁导热，第一类边界条件 ）多层平壁导热，
t w1
tw4
相当于多电阻串联电路
δ1
δ2
δ3
t w1
t w2
t w3
δ2 λ2 δ3 λ3
δ1 λ1
n
tw4
δi ∑ Rt = ∑ λ i =1 i
t w1 − t w 4 ∆t = q= ∑ Rt ∑ Rt
t2=50℃，求炉墙单位面积、单位时间的热损失。
解：材料的平均温度为：
t = (t1 + t2)/2 = (500 + 50)/2 = 275 ℃
对于稳态、一维、无内热源情况， 上式可简化为：
r
或写成 其通解为
1 d dt λr = 0 r dr dr d dt r = 0 dr dr t = c 1 ln r + c 2
稳态条件下： 稳态条件下：
ql
r = r1
= q l = q1
r = r2
于是得：
t f1 − t f 2 ql = r2 1 1 1 + ln + 2π r1 h1 2πλ r1 2π r1 h1 t f1 − t f 2 = k l (t f 1 − t f 2 ) = r2 1 1 1 + ln + π d 1 h1 2πλ r1 π d 1 h1
t w1
t w2
tf2
1 h1
δ λ
1 h2
3）多层平壁导热，第一类边界条件 ）多层平壁导热，
t w1
tw4
相当于多电阻串联电路
δ1
δ2
δ3
t w1
t w2
t w3
δ2 λ2 δ3 λ3
δ1 λ1
n
tw4
δi ∑ Rt = ∑ λ i =1 i
t w1 − t w 4 ∆t = q= ∑ Rt ∑ Rt
t2=50℃，求炉墙单位面积、单位时间的热损失。
解：材料的平均温度为：
t = (t1 + t2)/2 = (500 + 50)/2 = 275 ℃
第2章光波导理论基础
(2.2-4)
rs
Ers Eis
sin(i sin(i
t) t)
tpE Etip p sin(2i sint)tccooss(iit)
(2.2-5) (2.2-6)
ts
Ets Eis
2sint cosi sin(i t)
(2.2-7)
利用Snell’s law，可以将上面的四个表达式改写为
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n1sini n2sint
Er rEi
(2.2-1) (2.2-2) (2.2-3)
上面的三个式子给出了反射波和透射波的传播方向以 及它们与入射波的振幅关系。
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第2章 光波导的理论基础
2、菲涅尔公式 (Frensnel’s formula)。
rp
Erp Eip
tan(i tan(i
t ) t )
和TM模的位相满足
tanTE
n12sin2i n22 n1cosi
tanTM n12
n12sin2i n22 n22n1cosi
(2.2-16) (2.2-17)
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第2章 光波导的理论基础
若令 kz k0n1sin1 则
tanTE
kz2 k02n22 k02n12 kz2
(2.2-18)
1、平面（板）波导结构：平板光波导一般为三层结 构，即衬底层，导光薄膜层和覆盖层。如图2.3所示。 2、制作平面（板）波导的基本原则： n1 n2 n3 3、制作平面（板）波导的目的：要在μm量级介质薄膜 上完成光的发射，传输，调制和探测等功能。
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第2章 光波导的理论基础 长春理工大学
第2章 光波导的理论基础
2.2.2 射线光学模型
智能交通系统 第2章-相关基础理论与技术
LOGO第2章智能交通系统相关基础理论与技术主要内容基础理论1技术体系2第一节基础理论一、图论二、系统论三、信息论四、控制论一图论图论是数学的一个分支，它以图为研究对象。
图论是智能交通系统重要的理论基础之一，其相关基础理论可以用于交通网络规划，相关算法可以应用于智能交通系统中的交通诱导、交通流的分配以及路网检测器布点等问题。
图论应用在交通领域又称为交通网络技术。
一图论路径分析是智能交通系统中的一项重要的网络分析功能。
智能交通系统可以提供静态或动态的最短路径的诱导，利用的就是图论中的最短路径理论。
公路网络、铁路网络或水运网络等，这些网络的运输问题可以看做是这些网络的网络流问题。
二系统论系统工程是一门新兴的综合的科学，它从系统的观点出发，跨学科地考虑问题，运用现代的科学技术方法去研究和解决各种系统问题。
从系统的观点来看，智能交通系统是一个复杂的、开放的大系统，系统要素包括人、车、路、环境等，因而智能交通系统的构建是一项巨大的综合性的系统工程。
二系统论智能交通系统具有一般系统所共有的特点，即集合性、相关性、层次性、目的性、环境适应性、整体性、动态性。
智能交通系统工程的研究对象是交通系统。
智能交通系统工程是系统工程在交通领域的具体应用，它将人，车辆，道路，环境作为一个整体，从系统观点出发，集成运用多种先进技术对交通活动进行全方位的、实时、准确、高效的协调和控制。
智能交通系统需要用系统工程的方法进行系统分析、系统建模、系统预测、系统优化和系统评价。
三信息论信息论是运用概率论与数理统计的方法研究信息、信息熵、通信系统、数据传输等问题的应用数学学科。
信息论基础即香农(C.E.Shannon)信息论，是用概率论与随机过程的方法研究通信系统传输有效性和可靠性极限性能的理论，是现代通信与信息处理技术的理论基础。
智能交通系统的基本功能就是对信息的获取、加工和传输。
四控制论控制论的研究目的是从控制的角度掌握系统运行的一般规律，控制系统的运行。
《社会保障》第2章 社会保障的理论基础
.
（四）社会连带思想 社会连带思想，或者说社会共同责任思想，在
社会保障思想中占有重要的地位。其基本内涵 为：社会保障在自助的前提下，强调社会共同 连带责任。用通俗语言表述，可以称之为“人 人为我，我为人人”的思想。就其产生的根源 来说，除了高尚的“利他”动机外，也有自己 遭遇困难时希望他人给予帮助的“利己”动机。 这种社会连带思想，在各国的社会保障立法中 随处可见。
“赈济”，即是用实物（主要是粮食与衣服布帛等） 和货币救济遭受灾害或生活极端困难无以生存的社会 成员，以保障其最低限度的生活需要的一种制度。
.
“养恤”是指灾后有国家政府安置灾民 的一种制度。一般包括提供栖身场所和 施给粥食，发放寒衣、医药等内容。
“蠲缓”是一种国家减免灾民赋税的一 种政策。即灾害发生后，国家为了让百 姓尽快恢复生产，所采取的对灾区农民 免征徭役的政策。
.
第2节 社会保障的理论依据
一、现代西方的社会保障学说 （一）德国新历史学派
新历史学派又被称为“讲坛社会主义”，其主 要代表人物有施穆勒、布伦坦诺。19世纪末， 面对资本主义社会矛盾日益尖锐，工人阶级反 对资产阶段的斗争日益高涨的形势，社会改良 思潮兴起，施穆勒、布伦坦诺等一些学者主张 在不改变资本主义生产关系的条件下，由政府 通过立法，实行某些社会政策，提高工人的物 质文化生活水平，以缓和阶级矛盾，维护现存 统治。
（1） 大同社会在政治上主张社会民主，选 贤任能。
（2） 在经济上主张社会财富归全体人民共 同享有，生活上实行社会统筹，各得其所。
（3） 在生产上则是人人尽力劳动，所有的 社会成员均有生活保障。
大同理想的社会保障内容如此之丰富和翔实， 恰好说明了人类一直将人人有保障的社会作为 理想在苦苦追求着。
（四）社会连带思想 社会连带思想，或者说社会共同责任思想，在
社会保障思想中占有重要的地位。其基本内涵 为：社会保障在自助的前提下，强调社会共同 连带责任。用通俗语言表述，可以称之为“人 人为我，我为人人”的思想。就其产生的根源 来说，除了高尚的“利他”动机外，也有自己 遭遇困难时希望他人给予帮助的“利己”动机。 这种社会连带思想，在各国的社会保障立法中 随处可见。
“赈济”，即是用实物（主要是粮食与衣服布帛等） 和货币救济遭受灾害或生活极端困难无以生存的社会 成员，以保障其最低限度的生活需要的一种制度。
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“养恤”是指灾后有国家政府安置灾民 的一种制度。一般包括提供栖身场所和 施给粥食，发放寒衣、医药等内容。
“蠲缓”是一种国家减免灾民赋税的一 种政策。即灾害发生后，国家为了让百 姓尽快恢复生产，所采取的对灾区农民 免征徭役的政策。
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第2节 社会保障的理论依据
一、现代西方的社会保障学说 （一）德国新历史学派
新历史学派又被称为“讲坛社会主义”，其主 要代表人物有施穆勒、布伦坦诺。19世纪末， 面对资本主义社会矛盾日益尖锐，工人阶级反 对资产阶段的斗争日益高涨的形势，社会改良 思潮兴起，施穆勒、布伦坦诺等一些学者主张 在不改变资本主义生产关系的条件下，由政府 通过立法，实行某些社会政策，提高工人的物 质文化生活水平，以缓和阶级矛盾，维护现存 统治。
（1） 大同社会在政治上主张社会民主，选 贤任能。
（2） 在经济上主张社会财富归全体人民共 同享有，生活上实行社会统筹，各得其所。
（3） 在生产上则是人人尽力劳动，所有的 社会成员均有生活保障。
大同理想的社会保障内容如此之丰富和翔实， 恰好说明了人类一直将人人有保障的社会作为 理想在苦苦追求着。
体内药物分析第2章 体内药物分析相关的基础理论概述
苯妥英羟基化代谢为对羟基苯妥英
丙咪嗪经氧化脱甲基生成去甲丙咪嗪
氯丙嗪氧化为氯丙嗪亚砜
华法林酮基被还原为醇基
普鲁卡因在体内水解生成对氨基苯甲酸
II相代谢反应（phase II reactions）： I相代谢产物再与体内的一些内源性化
合物结合，生成极性更大的新的代谢物从 尿液中排出体外。
II相反应－结合反应（Conjugation）
II相代谢反应包括： （1）葡萄糖醛酸 （2）硫酸 （3）甘氨酸 （4）谷胱甘肽 （5）S－腺苷甲硫氨酸 （6）乙酰化－异烟肼
非那西丁在体内的I相代谢和II相代谢反应
异烟肼在乙酰基转移酶的作用下被代谢为 乙酰异烟肼
（二）药物代谢产物的药理活性
药物通过生物转化可产生的药理结果有： 1. 有药理活性的药物转化成无活性物质 2. 前体药物在体外无药理活性经体内过程 使药物转变为有活性的代谢物（环磷酰胺 －磷酰胺氮芥 ） 3. 代谢转化使代谢物的药理活性改变（非 那西丁－对乙酰氨基酚）。
2. 从小肠吸收（主要部位）
肠液呈弱碱性：有机弱碱性药物易吸收。
停留时间长，吸收面积大，为胃肠道吸收 的主要部位。
3. 影响胃肠道吸收的因素 （1）剂型及理化特性 溶液剂的吸收较片剂快
分散片的吸收速度和程度＞普通片＞缓释片
微乳化的环孢霉素A＞普通胶囊制剂
（2） 食物－一般认为食物会延缓药物的吸收 减慢药物自胃内排出，延迟小肠的吸收 食物吸收水分，延迟固体制剂的崩解和药物的
快代谢组（EM）和慢代谢组（PM）血浆中乙基 吗啡的浓度变化
2. 年龄和性别对药物代谢的影响
年龄：未成年人和老年病人对药物的药理 作用及毒性的敏感性均较一般成年人明显 增强（酶活性低、内源性辅助因子少、肝 血流量少，而引起药物的代谢速率减慢）。
第二章 利息理论基础
m
m
余 额：1
i (m) 1
m
(1 i (m) ) 2
…
(1 i (m) ) m1
m
m
图(1-2A) 名义利率图
(1 i (m) ) m 1 i m
名义贴现率
用符号d(m)记每一度量期付m次利息的名 义贴现率。所谓名义贴现率d(m)，是指每 1/m个度量期支付利息一次，而在每1/m 个度量期上的实质贴现率为d(m)/m。
(1-16A) (1-16B) (1-16C)
相同度量期内等价的名义利率与名义贴现率有如下 的关系（m，p可以不相同）
1） (1 i(m) )m (1 d ( p) ) p
m
p
2) 若m p,则有
(1 i(m) )m (1 d (m) )m
m
m
例（1）求与实质利率8％等价的每年计息2次的 年名义利率以及每年计息4次的年名义贴现率；
2. 短期两者差异不大，长期两者显著差异
3. 复利几乎用于所有的金融业务，单利只 用于短期计算或复利不足期近似计算。
a (t)
1
0
1
e ^(it) (1+i)^t (1+it)
t
三、贴现率与现值函数 1、实质贴现率
一个度量期上的实质贴现率为该度量期 内产生的利息金额与期末的积累值之 比。通常用字母d来表示实质贴现率。
I＝P×i×t
A(t)＝P＋I＝P(1+it)
注意：i和t的单位必须一致，即若利率取年利率， 时期t必须以年计；若利率取月利率，t必须以 月计。
例：如果每年单利率为8％，投资额为2000 元，求（1）4年后的利息 （2）3个月后的 利息（3）4年后的本利和
解：
传热学-第2章-导热的理论基础
26
2.1 基本概念和导热基本定律
2.1.3 导热的基本定律
❖ 傅里叶定律又称为导热的热流速率方程，它揭示 了导热热流与局部温度梯度间的内在关系，是实 验定律
❖ 傅里叶定律是研究和分析各种导热问题的基础， 无论是稳态的还是非稳态的导热问题
❖ 它是特定传热方式的特殊规律
27
2.2 物质的导热特性
傅里叶定律中引入的导热系数反映了物质的导热特 性，是分析和计算许多传热问题不可缺少的参数 1 定义式 ——傅立叶定律的数学表达式可以认为是导热系数的定义 式
在二维平面上等温面表现为等温线（iostherm）
8
2.1 基本概念和导热基本定律
2.1.1 温度场
内燃机活塞的温度场
9
2.1 基本概念和导热基本定律
2.1.1 温度场
埋深为 1.5m的 非保温 输油管 道周围 地层的 温度场
10
2.1 基本概念和导热基本定律
2.1.1 温度场
等温线（面）的特点： ——形象、直观 （1）同一时刻，温度不同的等温线不可能相交。因
于气体分子间的距离比较大，分子的平均自由程很长， 以及气体分子热运动的不规则性，使气体导热能力较低， 导热系数也较小
通常，在大气压力下气体的导热系数介于0.006～ 0.6 W/(m·K)
36
2.2 物质的导热特性
（3）气体导热系数的变化规律 ❖ 气体中分子量较小的氢和氦具有较高的导热系数，如
0℃时氢的导热系数为0.175 W/(m·K)，同温度下空气的 导热系数只有0.024 W/(m·K) ❖ 温度升高，气体分子热运动的剧烈程度增加，通过碰撞 传递能量的能力增强，气体导热系数也随之增大
在利用傅里叶定律计算物体内某点的热流量时， 必须以与热流密度矢量相垂直的面积作为计算面积
2.1 基本概念和导热基本定律
2.1.3 导热的基本定律
❖ 傅里叶定律又称为导热的热流速率方程，它揭示 了导热热流与局部温度梯度间的内在关系，是实 验定律
❖ 傅里叶定律是研究和分析各种导热问题的基础， 无论是稳态的还是非稳态的导热问题
❖ 它是特定传热方式的特殊规律
27
2.2 物质的导热特性
傅里叶定律中引入的导热系数反映了物质的导热特 性，是分析和计算许多传热问题不可缺少的参数 1 定义式 ——傅立叶定律的数学表达式可以认为是导热系数的定义 式
在二维平面上等温面表现为等温线（iostherm）
8
2.1 基本概念和导热基本定律
2.1.1 温度场
内燃机活塞的温度场
9
2.1 基本概念和导热基本定律
2.1.1 温度场
埋深为 1.5m的 非保温 输油管 道周围 地层的 温度场
10
2.1 基本概念和导热基本定律
2.1.1 温度场
等温线（面）的特点： ——形象、直观 （1）同一时刻，温度不同的等温线不可能相交。因
于气体分子间的距离比较大，分子的平均自由程很长， 以及气体分子热运动的不规则性，使气体导热能力较低， 导热系数也较小
通常，在大气压力下气体的导热系数介于0.006～ 0.6 W/(m·K)
36
2.2 物质的导热特性
（3）气体导热系数的变化规律 ❖ 气体中分子量较小的氢和氦具有较高的导热系数，如
0℃时氢的导热系数为0.175 W/(m·K)，同温度下空气的 导热系数只有0.024 W/(m·K) ❖ 温度升高，气体分子热运动的剧烈程度增加，通过碰撞 传递能量的能力增强，气体导热系数也随之增大
在利用傅里叶定律计算物体内某点的热流量时， 必须以与热流密度矢量相垂直的面积作为计算面积
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学习过程是信息的接收、加工、使用的过程 促进学习有两个条件：内在条件及外在条件
强调学习是积极主动的过程 强调学习活动本身的内部强化
认知主义学习理论的启迪
刺激选择不是一种随机的过程，不能仅 仅考虑到刺激的特征，还要关注学习者 已有的信息或认知图式。
人类记忆加工信息的容量是有限的，不 能一味要求在短时间内掌握大量的信息， 要留有加工或思考的时间。
再如，红学专家通过统计红楼梦前80回和后40回文言虚词 的使用频率，确定前80回为曹雪芹撰写，后40回他人续写。
“整合”
普遍意义的整合是使系统内部各要素整体协 调和相互渗透，从而集中优势，发挥系统最 大效益的过程。
信息技术及物理教学整合，是一种数字环 境下以提高学生科学素养水平为目的，以 提高学生数据素养水平为方向，以实现主 流学习范式从被动接受走向自主、合作、 探究的教学过程。
“整合”中选用媒体或课件的原则
“整合”中选用媒体或课件的原则 3. 常用媒体及计算机媒体互补原则
（1）要根据教学内容及教学目标选用适当的教学媒体。 （2）要把握好课件使用的时机。 （3）要利用课件激发学生的好奇心。灵活地运用课件，适时 创设问题情景
注意：选用计算机媒体要有限度。否则，教室容易手忙脚乱， 无暇顾及启发诱导；学生眼花缭乱，对教学内容无所适从。
“整合”
整合包括三个阶段： （1）采集及交流实验数据； （2）计算及虚拟仿真； （3）交流及传播科学知识。
整合的形式特征，是数据探究。需要在计算机、 教室网络、校园网络和外部互联网等环境中实施。
整合的内容特征，是有效地传递科学知识（利用 信息技术有效突破知识教学难点，有效突出教学 重点）和转变主流学习方式（促使学生能够独立 观察及思考，独立解决科学问题）。
现象和在计算机上做仿真实验的科学方 法。
比如：运载火箭设计中，虚拟仿真能够模拟出参数变更 后可能导致的结果，缩短研发周期和降低研制成本。
计算——第三种科学形态
虚拟仿真，也是计算机环境下的物理学思 想实验（是一种在大脑进行的特殊实验）。
比如：伽利略的“惯性碗”、爱因斯坦的“引力升降机” 和麦克斯韦的“麦克斯韦妖”。
环境和条件，是学习的两个重要的因素。 斯金纳创立的操作性条件作用学说和强化理论，
“刺激-反应-强化”理论
反应 + 强化 增强反应 反应无强化 减弱反应 反应+惩罚 压抑反应
斯金纳的程序教学法
把教学内容分为具有联系的小步子 要求学生作出积极反应 及时的反馈和强化 因人而宜，自定步调 学生尽可能做出正确的反应，降低错误率
基于讲授的“整合”模式
（1）实物实验——模拟强化“整合”模式 在演示实验的基础上，用计算机模拟实验现象，强化学
生闹钟的表象，帮助学生识别现象发生及变化的条件，为顺 利完成抽象及概括思维做准备。
“整合”中选用媒体或课件的原则
基于讲授的“整合”模式
（2）边教学边实验“整合”模式 贯彻“做中学”教学理念，教学中学生利用传感器或者虚
拟仿真课件做实验，观察或测量物理数据，产生科学问题，建 立物理概念或者物理规律。一般适用于定量研究的教学。
“整合”中选用媒体或课件的原则
基于讲授的“整合”模式
（3）变式练习“整合”模式 贯彻启发式教学理念。在习题教学中，计算机主要用于展
示原型问题情景或者变式问题情景，帮助学生建立必要的物理 情景，抓住问题的关键，选用合适的物理模型，理清结题的思 路，一体多解，一题多变，提高习题教学效率。
代表人物
古典行为主义理论：华生（行为主义学说）、桑代 克（联结主义）、巴普洛夫（条件反射学说）
新行为主义理论：斯金纳（操作性条件反射学说）
斯金纳操作条件反射学说
Skinner
斯金纳箱
主要观点：
一切行为都是由反射构成，学习主要在于形成条件反射。
一、行为主义学习理论
学习是明显的行为改变的结果，能够由选择性 强化形成的。
三、建构主义学习理论
基本观点
学习是学习者主动地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。
学习过程同时包含两方面的建构 ：对新信息 的意义的建构和对已有知识的重组。
学习者以自己的方式建构对于事物的理解，从 而不同人看到的是事物的不同方面，不存在唯 一的标准的理解。
学习理论 教学理论 教学设计理论
理论基础
行为主义学习理论 认知主义学习理论 建构主义学习理论 人本主义学习理论
布鲁纳的“结构─发现”教学理论 奥苏伯尔的教学理论 赞可夫的发展教学理论 巴班斯基的教学最优化理论 加德纳的多元智能理论
教学设计概述 “以教为主”的教学设计 “以学为主”的教学设计 “学教并重”的教学设计
认知主义学习理论的启迪
组块理论：为了使学生在短时间内尽可 能学习较多的知识，必须把知识组织成 有意义的块状，减少机械学习。
信息编码不仅有助于学生的理解，而且 有助于信息的存储和提取。
客观主义的教育理念：知识灌输
比利时罗汶大学 校园雕塑
三、建构主义学习理论
德国的一则关于“鱼牛”的童话可以帮助我们更好地理解这个问题。
“整合”中选用媒体或课件的原则
基于讲授的“整合”模式
（3）脑图复习“整合”模式 贯彻启发式教学理念，在复习课中利用计算机可以在短时
间内重复出现彼此相关的现象、公式、图表货图线，激活学生 的记忆表象，对学生的物理认知结构进行“刷新”，还可以提 供典型的问题情景，加深学生的理解，帮助总结方法、规律。
“整合”中选用媒体或课件的原则
“整合”中选用媒体或课件的原则 4. 交互性及有序性相结合原则
（1）要充分利用多媒体计算机的智能性，展开人机交互对话， 激发学生学习兴趣。 （2）要按照一定的顺序演示课件。 （3）数据探究中要加强教室或课件的导航作用，避免学生盲 目活动。
第2章 相关的理论基础
第2章 信息技术及课程整合的
“整合”中选用媒体或课件的原则
基于探究的“整合”模式
体现深层次“整合”理念，要求学生像科学家一样去解决问题 和建构知识。其优势是保持学生的好奇心、锻炼学生解决复杂 问题的高级思维能力。
典型代表是美国的WISE网站和基于WebQuest的主题探究网站 的教学活动，数据探究的互动信息均来自互联网或者局域网上 的资源。
“整合”中选用媒体或课件的原则
“整合”的模式 “整合”中选用媒体或课件的原则
“整合”中选用媒体或课件的原则
教学模式是在一定的教育思想和理论指导下，为完成特定 教学任务而建立的有效而稳定的教学结构和活动程序。按 照使用信息技术主题不同，“整合”模式分为：基于讲授 的“整合”模式和基于探究的“整合”模式。
二、认知主义学习理论
对“学习”的解释
认知学派源于格式塔心理学，它的核心观点 是学习并非是机械的、被动的刺激—反应的 联结，学习要通过主体的主观作用来实现。
代表人物
苛勒：顿悟说 布鲁纳：认知-发现说 加涅：信息加工模式
二、认知主义学习理论
学习是知觉的重新组织，是对所遇到的环 境条件的认知。
信息技术及物理教学整合的发展阶段
我国物理信息技术教育起步于20世纪80年代，经 历了三个阶段：
第三，深层次整合阶段。此阶段开始强调学生的 自主性，相对于课件概念，“学件”概念开始出 现，就是学生使用课件。此阶段关注借助信息技 术解决传统物理教学中的教学难点问题，又关注 解决知识传递和探究学习的平衡问题。
建构主义
建构主义的教育理念：知识建构 （理解依赖于个人经验）
源自德国Schwank教授
三、建构主义学习理论
三、建构主义学习理论
青蛙作为“教师”准确地讲出了“鸟”这种动物的特 征。鱼作为“学生”，很有学习兴趣，而且很认真地听 讲。但在结果上，鱼心目中的鸟却是一种“鱼化“的鸟。 青蛙还对外面世界的牛、人都做了描述，而鱼心目中出 现的都是“鱼化”了的牛和人。因为它在以自己原有的 经验为基础来建构对新知识的理解。这是一则夸张化的 寓言，只要冷静反思一下现实的教学，我们不难发现这 种寓言的影子。
特点：以学生自主学习为ห้องสมุดไป่ตู้，适应个别化教学。但是如果缺少 有效的指导，可能会导致无效的学习。
“整合”中选用媒体或课件的原则
“整合”中选用媒体或课件的原则 1. 知识传递及数据探究相结合原则
基于讲授“整合”模式，应该： （1）要针对教学难点选用适当的课件。
（2）虚拟仿真课件的仿真度应尽量高。
（3）演示前要对学生提出观察要求，并指导观察。
数据素养——科学素养的一个侧面
但是，科学发展到近代，一方面实验或实践会产 生巨大的数据；另一方面虚拟仿真也会产生大量 的数据。
面对庞杂的数据，研究结论对数据分析方法的依赖性空 前增强，数据挖掘随之产生。
数据挖掘就是通过数据分析，将数据信息转化为 有价值的知识。意义在于知识的发现。
比如，伽利略在教堂做礼拜的时候利用身体的脉搏计数， 发现了教堂里吊灯摆动的等时性。
深层次“整合”
整合具有三种不同层次： 第一，在教学中生硬地应用计算机或者课件； 第二，能够较为熟练地、合理地应用信息技术辅
助物理教学，较有效地实现知识传递； 第三，在第二个层次之上，同时还能够体现过程
的多样性，较有效地促进主流学习范式从被动接 受转向自主、合作、探究。
信息技术及物理教学整合的发展阶段
计算物理是基于计算机的物理学研究方 法。科学形态在继理论推导、实物实验 之后出现了第三种形态——计算 （computation）
计算——第三种科学形态
模拟：是一种根据研究对象的运动特征， 利用相似原理，用相对简单的系统模型 来表现其运动的科学方法。
仿真：是一种逼真度较高的模拟。 虚拟仿真：是一种利用计算机模拟自然
我国物理信息技术教育起步于20世纪80年代，经 历了三个阶段：
第一，计算机固定课件开发阶段。此阶段一般只 关注某一课件的完整性，教学思路单一，缺乏变 通性和可移植性。课件开发一般只考虑讲解知识 的需求。
强调学习是积极主动的过程 强调学习活动本身的内部强化
认知主义学习理论的启迪
刺激选择不是一种随机的过程，不能仅 仅考虑到刺激的特征，还要关注学习者 已有的信息或认知图式。
人类记忆加工信息的容量是有限的，不 能一味要求在短时间内掌握大量的信息， 要留有加工或思考的时间。
再如，红学专家通过统计红楼梦前80回和后40回文言虚词 的使用频率，确定前80回为曹雪芹撰写，后40回他人续写。
“整合”
普遍意义的整合是使系统内部各要素整体协 调和相互渗透，从而集中优势，发挥系统最 大效益的过程。
信息技术及物理教学整合，是一种数字环 境下以提高学生科学素养水平为目的，以 提高学生数据素养水平为方向，以实现主 流学习范式从被动接受走向自主、合作、 探究的教学过程。
“整合”中选用媒体或课件的原则
“整合”中选用媒体或课件的原则 3. 常用媒体及计算机媒体互补原则
（1）要根据教学内容及教学目标选用适当的教学媒体。 （2）要把握好课件使用的时机。 （3）要利用课件激发学生的好奇心。灵活地运用课件，适时 创设问题情景
注意：选用计算机媒体要有限度。否则，教室容易手忙脚乱， 无暇顾及启发诱导；学生眼花缭乱，对教学内容无所适从。
“整合”
整合包括三个阶段： （1）采集及交流实验数据； （2）计算及虚拟仿真； （3）交流及传播科学知识。
整合的形式特征，是数据探究。需要在计算机、 教室网络、校园网络和外部互联网等环境中实施。
整合的内容特征，是有效地传递科学知识（利用 信息技术有效突破知识教学难点，有效突出教学 重点）和转变主流学习方式（促使学生能够独立 观察及思考，独立解决科学问题）。
现象和在计算机上做仿真实验的科学方 法。
比如：运载火箭设计中，虚拟仿真能够模拟出参数变更 后可能导致的结果，缩短研发周期和降低研制成本。
计算——第三种科学形态
虚拟仿真，也是计算机环境下的物理学思 想实验（是一种在大脑进行的特殊实验）。
比如：伽利略的“惯性碗”、爱因斯坦的“引力升降机” 和麦克斯韦的“麦克斯韦妖”。
环境和条件，是学习的两个重要的因素。 斯金纳创立的操作性条件作用学说和强化理论，
“刺激-反应-强化”理论
反应 + 强化 增强反应 反应无强化 减弱反应 反应+惩罚 压抑反应
斯金纳的程序教学法
把教学内容分为具有联系的小步子 要求学生作出积极反应 及时的反馈和强化 因人而宜，自定步调 学生尽可能做出正确的反应，降低错误率
基于讲授的“整合”模式
（1）实物实验——模拟强化“整合”模式 在演示实验的基础上，用计算机模拟实验现象，强化学
生闹钟的表象，帮助学生识别现象发生及变化的条件，为顺 利完成抽象及概括思维做准备。
“整合”中选用媒体或课件的原则
基于讲授的“整合”模式
（2）边教学边实验“整合”模式 贯彻“做中学”教学理念，教学中学生利用传感器或者虚
拟仿真课件做实验，观察或测量物理数据，产生科学问题，建 立物理概念或者物理规律。一般适用于定量研究的教学。
“整合”中选用媒体或课件的原则
基于讲授的“整合”模式
（3）变式练习“整合”模式 贯彻启发式教学理念。在习题教学中，计算机主要用于展
示原型问题情景或者变式问题情景，帮助学生建立必要的物理 情景，抓住问题的关键，选用合适的物理模型，理清结题的思 路，一体多解，一题多变，提高习题教学效率。
代表人物
古典行为主义理论：华生（行为主义学说）、桑代 克（联结主义）、巴普洛夫（条件反射学说）
新行为主义理论：斯金纳（操作性条件反射学说）
斯金纳操作条件反射学说
Skinner
斯金纳箱
主要观点：
一切行为都是由反射构成，学习主要在于形成条件反射。
一、行为主义学习理论
学习是明显的行为改变的结果，能够由选择性 强化形成的。
三、建构主义学习理论
基本观点
学习是学习者主动地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。
学习过程同时包含两方面的建构 ：对新信息 的意义的建构和对已有知识的重组。
学习者以自己的方式建构对于事物的理解，从 而不同人看到的是事物的不同方面，不存在唯 一的标准的理解。
学习理论 教学理论 教学设计理论
理论基础
行为主义学习理论 认知主义学习理论 建构主义学习理论 人本主义学习理论
布鲁纳的“结构─发现”教学理论 奥苏伯尔的教学理论 赞可夫的发展教学理论 巴班斯基的教学最优化理论 加德纳的多元智能理论
教学设计概述 “以教为主”的教学设计 “以学为主”的教学设计 “学教并重”的教学设计
认知主义学习理论的启迪
组块理论：为了使学生在短时间内尽可 能学习较多的知识，必须把知识组织成 有意义的块状，减少机械学习。
信息编码不仅有助于学生的理解，而且 有助于信息的存储和提取。
客观主义的教育理念：知识灌输
比利时罗汶大学 校园雕塑
三、建构主义学习理论
德国的一则关于“鱼牛”的童话可以帮助我们更好地理解这个问题。
“整合”中选用媒体或课件的原则
基于讲授的“整合”模式
（3）脑图复习“整合”模式 贯彻启发式教学理念，在复习课中利用计算机可以在短时
间内重复出现彼此相关的现象、公式、图表货图线，激活学生 的记忆表象，对学生的物理认知结构进行“刷新”，还可以提 供典型的问题情景，加深学生的理解，帮助总结方法、规律。
“整合”中选用媒体或课件的原则
“整合”中选用媒体或课件的原则 4. 交互性及有序性相结合原则
（1）要充分利用多媒体计算机的智能性，展开人机交互对话， 激发学生学习兴趣。 （2）要按照一定的顺序演示课件。 （3）数据探究中要加强教室或课件的导航作用，避免学生盲 目活动。
第2章 相关的理论基础
第2章 信息技术及课程整合的
“整合”中选用媒体或课件的原则
基于探究的“整合”模式
体现深层次“整合”理念，要求学生像科学家一样去解决问题 和建构知识。其优势是保持学生的好奇心、锻炼学生解决复杂 问题的高级思维能力。
典型代表是美国的WISE网站和基于WebQuest的主题探究网站 的教学活动，数据探究的互动信息均来自互联网或者局域网上 的资源。
“整合”中选用媒体或课件的原则
“整合”的模式 “整合”中选用媒体或课件的原则
“整合”中选用媒体或课件的原则
教学模式是在一定的教育思想和理论指导下，为完成特定 教学任务而建立的有效而稳定的教学结构和活动程序。按 照使用信息技术主题不同，“整合”模式分为：基于讲授 的“整合”模式和基于探究的“整合”模式。
二、认知主义学习理论
对“学习”的解释
认知学派源于格式塔心理学，它的核心观点 是学习并非是机械的、被动的刺激—反应的 联结，学习要通过主体的主观作用来实现。
代表人物
苛勒：顿悟说 布鲁纳：认知-发现说 加涅：信息加工模式
二、认知主义学习理论
学习是知觉的重新组织，是对所遇到的环 境条件的认知。
信息技术及物理教学整合的发展阶段
我国物理信息技术教育起步于20世纪80年代，经 历了三个阶段：
第三，深层次整合阶段。此阶段开始强调学生的 自主性，相对于课件概念，“学件”概念开始出 现，就是学生使用课件。此阶段关注借助信息技 术解决传统物理教学中的教学难点问题，又关注 解决知识传递和探究学习的平衡问题。
建构主义
建构主义的教育理念：知识建构 （理解依赖于个人经验）
源自德国Schwank教授
三、建构主义学习理论
三、建构主义学习理论
青蛙作为“教师”准确地讲出了“鸟”这种动物的特 征。鱼作为“学生”，很有学习兴趣，而且很认真地听 讲。但在结果上，鱼心目中的鸟却是一种“鱼化“的鸟。 青蛙还对外面世界的牛、人都做了描述，而鱼心目中出 现的都是“鱼化”了的牛和人。因为它在以自己原有的 经验为基础来建构对新知识的理解。这是一则夸张化的 寓言，只要冷静反思一下现实的教学，我们不难发现这 种寓言的影子。
特点：以学生自主学习为ห้องสมุดไป่ตู้，适应个别化教学。但是如果缺少 有效的指导，可能会导致无效的学习。
“整合”中选用媒体或课件的原则
“整合”中选用媒体或课件的原则 1. 知识传递及数据探究相结合原则
基于讲授“整合”模式，应该： （1）要针对教学难点选用适当的课件。
（2）虚拟仿真课件的仿真度应尽量高。
（3）演示前要对学生提出观察要求，并指导观察。
数据素养——科学素养的一个侧面
但是，科学发展到近代，一方面实验或实践会产 生巨大的数据；另一方面虚拟仿真也会产生大量 的数据。
面对庞杂的数据，研究结论对数据分析方法的依赖性空 前增强，数据挖掘随之产生。
数据挖掘就是通过数据分析，将数据信息转化为 有价值的知识。意义在于知识的发现。
比如，伽利略在教堂做礼拜的时候利用身体的脉搏计数， 发现了教堂里吊灯摆动的等时性。
深层次“整合”
整合具有三种不同层次： 第一，在教学中生硬地应用计算机或者课件； 第二，能够较为熟练地、合理地应用信息技术辅
助物理教学，较有效地实现知识传递； 第三，在第二个层次之上，同时还能够体现过程
的多样性，较有效地促进主流学习范式从被动接 受转向自主、合作、探究。
信息技术及物理教学整合的发展阶段
计算物理是基于计算机的物理学研究方 法。科学形态在继理论推导、实物实验 之后出现了第三种形态——计算 （computation）
计算——第三种科学形态
模拟：是一种根据研究对象的运动特征， 利用相似原理，用相对简单的系统模型 来表现其运动的科学方法。
仿真：是一种逼真度较高的模拟。 虚拟仿真：是一种利用计算机模拟自然
我国物理信息技术教育起步于20世纪80年代，经 历了三个阶段：
第一，计算机固定课件开发阶段。此阶段一般只 关注某一课件的完整性，教学思路单一，缺乏变 通性和可移植性。课件开发一般只考虑讲解知识 的需求。