第一篇:模块一:关于我国现在教育技术的发展
现代教育技术学是近年来世界教育理论与实践领域发展最快的新兴学科之一,而且已成为跨世纪教育改革的一个极其重要的生长点。中国教育技术的发展经历了从电化教育到教育技术再到现代教育技术几个阶段,学界一度出现了百家争鸣、欣欣向荣的喜人景象。但是非常遗憾,我们对教育技术的研究还停留在引进介绍的层次上,热衷于翻译原著、“拷贝”国外学者的研究成果,过多地在名词概念、定义理解等问题上纠缠不休,缺乏本土化研究,即没有思考过如何建设有中国特色的现代教育技术学。中国的教育技术究竟是什么?它在教育中如何发挥作用?地位如何?反思、研究并解决这些问题,应当成为教育技术学界同仁义不容辞的职责。
当前国内学界对于教育技术的研究,存在着诸多问题,总的表现为:有结论,没理论;有想法,没方法;有草案,没个案。因而,当前国内教育技术在发展过程中也就面临着几大亟待解决的问题,现一一罗列出来,抛砖引玉,并求教于方家。
一、中心理论问题
理论是对现实的抽象,它能够指导实践,并具有组织和总结知识、预测和启发等重要功能。因此,研究教育技术的理论基础,有助于我们确定教育技术的学科性质、研究对象,指导教育技术实践工作等。
现代教育技术是一门新兴的综合性学科,与许多学科的理论相互交叉、相互渗透。因此现代教育技术的理论基础是多方面的,多层次的。一般说来,包括如下几个方面:
视听教育理论和教育传播学理论。这是教育技术最直接、最浅层次的理论基础,这一理论基础导致了媒体中心论的诞生,致使我们在电化教育阶段的研究一直在围绕媒体打转,禁锢了我国教育技术向更广阔的空间发展。但是,随着对教育技术研究的深入和科学技术的进步,媒体技术理论如信息技术、传播技术、多媒体技术等新兴的科学技术的理论也构成了教育技术的技术理论基础。
学习理论和心理学。众所周知,教育技术是以现代教育思想和学习理论为指导的,教育技术学在学科划分上隶属于教育学。教育技术学以教育学的基本理论为指导,以教育学研究的基本方法为主要研究方法,建立了学科自身的基本框架,形成了教育技术学科的雏形。随着学习理论的发展,它对教育技术理论和实践的指导作用也越来越显著,现在我们也非常重视学习理论的研究,从教学过程的设计、新型教学模式的提出到教学软件的开发等,都倾向于运用学习理论做指导。认知主义、行为主义和人本主义学习理论是影响教育技术的三种学习理论,对我们的教育技术观产生了深刻的影响,特别是建构主义学习理论的提出,对我国当今的教育改革更是具有深远的现实意义。此外,认知心理学、行为心理学、社会心理学等学科共同为现代教育学提供了新鲜血液,促使了教育技术学体系的生长。
系统科学理论。“老三论”(系统论、控制论、信息论)和“新三论”(突变论、协同论、耗散结构论)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。
哲学基础。教育技术学最深层次的基础理论应该是技术哲学和教育哲学(桑新民)。“因为这决定了教育技术理论与实践工作者的技术观和教育观,并由此决定了他们的教育技术观„„有了正确的教育技术观指导,才能从千变万化的教育技术景观和五花八门的教育技术理论中,深刻、科学地把握教育技术学的本质及其演变发展的趋势和规律!”
可见,随着教育技术研究的深入开展,其理论基础已经从最初的媒体中心论发展为多因素论。目前,我们急需将多因素理论进行整合,提出一个教育技术的中心理论来。以体现教育技术学科的纯洁性、独立性和成熟性。
二、本质与作用
本质与作用问题,应当是教育技术研究的又一热点问题。
教育技术究竟是什么,其作用如何?有人认为,教育技术的本质就是应用教学媒体获得最优化的教学效果;有人把教育技术的本质归结为一种能力,认为“理论知识+技术”就是教育技术的本质特征。绝大多数的学者持第一种观点,这一表述虽有“技术决定论”之嫌,但是切中要害,因为教育技术无论发展到何种程度,无论研究的范畴多么广泛,其最终目的都是为了实现最优化这一目标。AECT的94定义也佐证了这一论点:“为了促进学习„„”。不过得承认,这种表述还是过分强调了物质性(技术性)因素,是对教育技术狭义上即教学范畴内的本质的认识,视野不够广阔。第二种观点把教育技术归结为一种理论加技术的能力,似乎不妥。因为任何一个行业都要既有理论又有实践(技术),需要理论指导实践,而且“能力”的含义就是“做事的本领”,所以,“把教育技术内化为能力”这种说法可以接受,但是认为教育技术的本质是能力,确实太空泛,无助于解决问题。
20世纪20年代,受美国视听教育运动的影响,我国教育界也尝试利用电影、幻灯等媒体作为教学工具。后来,还成立了一些专门的机构。此外,在一些大学里,像北京师范大学、南京中央大学,还开设了电化教育的课程。电化教育的概念逐渐被人们接受。1949年,我国成立了电化教育处。20世纪70年代,受“文化大革命”的影响,我国的电化教育几乎没有什么发展。十一届三中全会以后,我国的教育技术获得了长足发展,具体表现为以下几个方面: 1.政府支持
十一届三中全会以后,国家在政策以及资金方面给予教育技术大力支持。80年代初期,国家拨款进口先进的视听教学设备,在学校建立计算机室、语音室等用于教学。1995年,中国教育科研网开通,标志着中国的网络教育应用的开端。1998年5月,教育部部长陈至立指出“教育技术是教育改革的制高点和突破口”;2000年,教育部制定了在中小学普及信息技术教育和实施“校校通”工程的战略目标。至今,教育部已经投入了至少3.6亿元从事现代远程教育工程,涉及硬环境建设、资源建设、理论与实践相结合的相关问题研究。2.组织机构
从1979年开始,教育部成立了电化教育局和中央电教馆,负责全国的电教管理工作和业务工作。现在,中央和各省市都建立了电化教育馆,各级各类学校建立了专业性的电化教育机构。1991年中国电化教育协会成立。1991年,“电化教育教材委员会”成立,1993年更名为“教育部电化教育教学指导委员会”,2001年4月,重组为“教育部高等学校教育技术学专业教学指导委员会”。2000年5月,教育部高教司将全国高等学校文科CAI与试题库建设协作组、全国高等学校理科CAI与试题库建设协作组、全国高等学校工科CAI协作组、全国高等农林院校计算机教育研究协作组、全国高等医药院校计算机教育教学指导委员会改建为“全国高等学校教育技术协作委员会”,旨在加强统筹规划和宏观管理高等学校的教育技术活动。3.学术刊物
主要有《中国电化教育》、《电化教育研究》、《中国远程教育》、《开放教育研究》、《现代远距离教育》、《外语电化教学》等。其中,《中国电化教育》由中国电化教育杂志社主办,是一本面向教育工作研究人员和实际工作者的综合性杂志,属于中国教育类核心期刊。《电化教育研究》创刊于1980年11月,是一本理论性刊物,主要由电教理论探讨、网络教育、中小学电教研究等栏目构成。4.人才培养和学科建设
1978年全国有教育技术从业人员1400多人,据1995年的调查,我国已有教育技术机构74849个,专职从事教育技术工作的人员达20万人。从1978年开始,几所高等院校着手开设教育技术(电化教育)专业。1986年,国务院学位委员会正式批准北京师范大学、河北大学、华南师范大学设立教育技术学硕士学位授予点,到2000年,近30所高等院校设置了教育技术专业,近20所高等院校具有教育技术学硕士学位授予权,北京师范大学、华东师范大学和华南师范大学具有教育技术学专业博士学位授予权,从而形成了完整的、多层次的、多方向的教育技术专业人才培养体系。
三、教育技术目前存在的问题
自从20世纪30年代电化教育在我国登陆以来,已经发展了近70年,对我国教育的发展作出了巨大的贡献。但是,我国的教育技术工作仍然存在不少问题。
1.几个误区 ·硬件、软件建设不同步
这是在我国教育技术发展历史上一直都存在的老问题,一般表现为重硬件轻软件。70年代末80年代初,我国出现过一哄而上搞电视课堂搬家的现象,造成了很大的浪费。90年代以后,以计算机为核心的信息技术兴起,教育信息化成为世人瞩目的焦点。据2000年底不完全统计,全国中、小学各类计算机设备242万台,建立校园网的学校5700所。可以说,硬件建设已取得了一定的成绩,但软件建设却没有跟上硬件建设的步伐,使“软件匮乏”成为开展教育技术工作的瓶颈。我们应该关注硬件和软件的并行建设,探索出一条符合中国国情的软件建设的路子。
重效应轻效果
重效应轻效果反映在多个方面:其一,重技术轻理论。教师热衷于技术的学习,而对教育技术理论则持怀疑、否定甚至拒绝的态度。其二,重制作轻应用。人们在制作教育教学软件的时候,错误认为“只要运用了教育技术,就一定能够促进教学”,不注重教学过程的设计、教学的反馈和评价,致使真正优质的教育教学软件稀缺。其三,重评奖轻实用。许多教师运用现代教育技术手段只是为了拿到参加各种比赛、公开课的入场券。
理论研究与实践需求存在较大差距
一方面,在教育技术的研究人员中,普遍存在重理论轻实践的现象,另一方面,教育技术的实际工作者,尤其是一线教学人员,存在重实践轻理论的现象。教育技术是理论和实践的结合,实践是理论的先导,同时理论指导实践,并在实践中检验和修改理论。这是一个反复的过程。教育技术研究人员和一线教师有各自的优势和不足,如果能够协力合作,交流沟通,优势互补,将会促进教育技术在理论和实践领域的更快发展。近几年,在这方面我国取得了一些进展,像“小学语文四结合教学改革试验研究”就是一个理论与实践、专家与教师密切结合的成功范例。2.几个问题
实践领域的管理体制欠完善
我国各级各类学校中一般都设有专门的教育技术机构,比如电教中心、(现代)教育技术中心、计算机中心等,但相应的管理体制不健全,教育技术机构应有的功能得不到发挥。
管理体制的疏漏,其根源在于人们对于教育技术机构的功能没有形成清晰、正确的认识。由于各种原因,人们对于教育技术的看法各种各样,比如认为它是拍摄和播放电视录像的、它是管理配有电教设备教室的、它是搞多媒体计算机和网络教学的等等。正是这些不尽全面甚至错误的认识,使得教育技术机构的地位得不到足够的重视,很多电教人员常常担任着维修工的角色,或者是课件制作人员、网络维护人员等,至于他们的思想和专业背景往往被人们所忽视。此外,电教人员与学校其他教学人员之间不能实现良好沟通与协作,也是管理中的突出问题。
缺少足够的资金支持
迄今为止,资金一直是困扰我国教育技术发展的一个大问题。从教育技术的发展历史可以看出,教育技术的发展和技术的发展有着密切联系,需要有设备、软件的支持,这些都需要资金来支持。教育技术在我国起步的时候,主要是国家投资,发展到现在,更多的是学校自筹解决,不管采取何种方式,资金的来源主要是教育系统内部。在国外,企业投资教育可以用来解决教育资金不足。美国的一项调查表明,2000年的头5个月,私营机构对教育的投资达到15亿美元。近几年,我国也逐渐出现了企业投资办学的方式,不失为一种解决资金来源的新思路。
照搬国外的理论和经验而忽视中国国情
80年代初计算机进入美国的中、小学,我国也纷纷在中、小学引进计算机。而美国全国教育政策规划及组织协会(NIEPEPO)对全国中、小学微机使用调查后发现,计算机技术在学校中的开发及应用状况,使那些原指望靠这种新技术给教育带来一场革命的人们大失所望。事实上,许多教师拒绝使用由软件公司提供的教学程序,理由是这些软件的使用效果不尽如人意。中国也因此面临着同样的情况。
从1996年开始,美国大力发展以互联网为依托的网络教育,兴建中、小学校园网。90年代末,我国的许多中、小学校园网迅速崛起,但由于缺乏相关研究和政策的支持,大部分校园网并没有给教学和管理带来实质性的帮助。而美国1999年、2000年的教育技术标准中,对教师和学生的相关技能与评判标准都有明确规定,也就是说,美国在投资硬件的同时,兼顾了人力资源的建设。
此外,我们在引进国外一些先进的教学模式和方法的时候,往往也是不加改造地就用起来,而不管国家之间的历史文化差异。当然,这个问题已经引起了人们的注意,例如人们在教育技术的定义问题上已经有了深刻的思考。但是,国际上先进的理论、技术、手段等如何本土化?如何建设和发展真正符合中国国情的教育技术?中国的教育技术人才如何培养?等等,都是亟待解决的问题。
四、教育技术未来的发展趋势
1.教育技术作为交叉学科的特点将越来越突出
教育技术属于交叉学科,是连接教育、心理、信息技术等学科的桥梁。作为交叉学科,首先体现在它需要技术的支持,特别是信息技术的支持。教育技术的发展与技术的进步密不可分,在未来的发展中,信息科学和人工智能将发挥越来越重要的作用,教育技术应该关注如何更有效地使用技术以及如何利用技术来促进学习。
其次,教育技术作为交叉学科,体现在它融合了多种思想和理论。从教育技术的发展历程来看,教育技术的理论基础主要有教育理论、学习理论、传播学、系统理论等。时至今日,随着人本思潮的兴起,各种学习理论虽然各执一端,但在教育技术领域内走向了融合,以促进人的发展为目标而各尽其力。人们不仅关注个体的学习心理,还对学生之间如何协同与合作、如何基于问题进行综合性学习等进行着系统的研究。
第三,教育技术交叉学科的特性决定了其研究和实践主体的多元化,协作将成为教育技术发展的重要特色。包括教育、心理、教学设计、计算机技术、媒体理论等不同背景的专家和学者共同研究和实践,开放式的讨论与合作研究已成为教育技术学科的重要特色。
缺少足够的资金支持
迄今为止,资金一直是困扰我国教育技术发展的一个大问题。从教育技术的发展历史可以看出,教育技术的发展和技术的发展有着密切联系,需要有设备、软件的支持,这些都需要资金来支持。教育技术在我国起步的时候,主要是国家投资,发展到现在,更多的是学校自筹解决,不管采取何种方式,资金的来源主要是教育系统内部。在国外,企业投资教育可以用来解决教育资金不足。美国的一项调查表明,2000年的头5个月,私营机构对教育的投资达到15亿美元。近几年,我国也逐渐出现了企业投资办学的方式,不失为一种解决资金来源的新思路。照搬国外的理论和经验而忽视中国国情
80年代初计算机进入美国的中、小学,我国也纷纷在中、小学引进计算机。而美国全国教育政策规划及组织协会(NIEPEPO)对全国中、小学微机使用调查后发现,计算机技术在学校中的开发及应用状况,使那些原指望靠这种新技术给教育带来一场革命的人们大失所望。事实上,许多教师拒绝使用由软件公司提供的教学程序,理由是这些软件的使用效果不尽如人意。中国也因此面临着同样的情况。
从1996年开始,美国大力发展以互联网为依托的网络教育,兴建中、小学校园网。90年代末,我国的许多中、小学校园网迅速崛起,但由于缺乏相关研究和政策的支持,大部分校园网并没有给教学和管理带来实质性的帮助。而美国1999年、2000年的教育技术标准中,对教师和学生的相关技能与评判标准都有明确规定,也就是说,美国在投资硬件的同时,兼顾了人力资源的建设。
此外,我们在引进国外一些先进的教学模式和方法的时候,往往也是不加改造地就用起来,而不管国家之间的历史文化差异。当然,这个问题已经引起了人们的注意,例如人们在教育技术的定义问题上已经有了深刻的思考。但是,国际上先进的理论、技术、手段等如何本土化?如何建设和发展真正符合中国国情的教育技术?中国的教育技术人才如何培养?等等,都是亟待解决的问题。
四、教育技术未来的发展趋势 1.教育技术作为交叉学科的特点将越来越突出
教育技术属于交叉学科,是连接教育、心理、信息技术等学科的桥梁。作为交叉学科,首先体现在它需要技术的支持,特别是信息技术的支持。教育技术的发展与技术的进步密不可分,在未来的发展中,信息科学和人工智能将发挥越来越重要的作用,教育技术应该关注如何更有效地使用技术以及如何利用技术来促进学习。
其次,教育技术作为交叉学科,体现在它融合了多种思想和理论。从教育技术的发展历程来看,教育技术的理论基础主要有教育理论、学习理论、传播学、系统理论等。时至今日,随着人本思潮的兴起,各种学习理论虽然各执一端,但在教育技术领域内走向了融合,以促进人的发展为目标而各尽其力。人们不仅关注个体的学习心理,还对学生之间如何协同与合作、如何基于问题进行综合性学习等进行着系统的研究。
第三,教育技术交叉学科的特性决定了其研究和实践主体的多元化,协作将成为教育技术发展的重要特色。包括教育、心理、教学设计、计算机技术、媒体理论等不同背景的专家和学者共同研究和实践,开放式的讨论与合作研究已成为教育技术学科的重要特色。
2.重视教育技术实践性和支持性研究
教育技术作为理论和实践并重的交叉学科,需要理论指导实践,在实践中进行理论研究。目前,教育技术研究最前沿的两个领域是信息技术与课程整合和网络教育,所有这些乃至终身教育体系的建立都强调对学习者学习的支持,即围绕如何促进学习展开所有工作。正因如此,人们将会越来越重视教育技术的实践性和支持性研究。
教师培训
支持学习首先是谁来支持以及如何支持,即教师培训问题。世界各国都很重视教师培训。2000年,美国国际教育技术协会制定了“全体教师的教育技术基本标准”,其中规定了教师应该具备的教育技术基本能力,为了达到该标准需要对教师进行系统的教育技术培训。此外,英国、法国、新加坡、韩国等国家也十分重视对教师的培训工作。
据调查,我国教育技术发展较快地区尚有1/3的教师对教育技术知识不甚了解或根本不知道。调查也显示,教学第一线的教师大部分欢迎教育技术培训,具有较强的学习动机。因此,如何对教师进行教育技术培训,特别是如何实施有效的培训,需要我们教育技术工作者在实践中进行不断的探索。
教学资源建设
在教学资源建设方面,特别是教育软件的设计和应用方面值得我们重视。当前教育软件的应用远远没有达到我们所预期的效果。比较突出的问题有:存在科学性错误、适用性较差、交互性不强、制作欠精细、智能性欠佳等。随着网络技术、智能技术、代理技术、虚拟现实技术等的不断发展,新一代的以网络为核心的智能教育软件将在教育软件市场占据越来越重要的地位。如何克服教育软件业目前的困难,开发出适合学习者特点和需求的网络教学资源,将成为资源建设中重要的研究任务。
此外,为了使得教育资源能够大范围地共享和交流,网络教育技术标准研究成为近几年的热点问题。2001年,在教育部的组织下,我国成立了现代远程教育标准化委员会,专门从事网络教育技术标准的制定和推广工作。学习支持
教育技术在研究与实践中对于学生学习的支持给予了密切的关注,这种支持包括在信息技术背景下特别是网络环境下学生的学习活动、教学组织和教学评价等方面。广大工作在教育一线的教师,能够深切感受到教学中存在的问题,也只有他们才能根据实际情况结合理论知识来解决问题。教育技术工作者应该为广大教师提供各种解决实际教学问题的思路和方法,有力地对学生的学习提供支持。
3.对于计算机教育应用的更全面的审视和研究
当前,世界各国都投入了大量的人力、物力和财力来研究和探索新技术在教育领域的应用。我们在为这些做法欣喜之时,不得不冷静地思考计算机应用于教育领域的若干问题,以期获得对计算机教育应用更全面的理解。
应用的针对性:实践证明,计算机并不是对所有学科和对象都同样有效,特别是涉及到人文类或者培养个人情感方面的有关学科以及注重实际操作能力培养的学科等。因此,需要把握的是计算机在教育中的应用应该针对哪些学科、知识点和学习对象而展开,应该采用什么样的策略来进行。
应用的条件:计算机应用于教育,应该考虑领导是否重视,资金投入能否跟上,教师是否具备基本的计算机技能,是否有足够的教学资源来支持,是否有足够的心理准备等。而且,各个条件之间存在紧密联系,对不同地区、不同学校而言,条件的标准和组合也各不相同。专门从事教育技术研究的工作者,就需要选择不同地区和类型的学校,通过充分的调研、实地考察和比较,进行科学试验,并将成功经验进行推广。
应用的有效性:应用的有效性包含了两层含义。一层含义是利用计算机教育教学的效果如何,通常以教育教学评价的结果作为主要参考。另一层含义是投入产出的比例如何,也就是效益问题。对于前者人们已经作了大量的工作,对于后者人们也越来越重视。但由于目前对计算机以及其他技术在教育上投入的效益问题还没有实际的研究成果,这会造成人们投入的盲目性,而且还会阻碍教育技术的进一步发展。全面研究计算机教育应用的有效性将是教育技术研究的重要内容。
4.关注技术环境下的学习心理研究
首先,需要研究不同的人在面对技术进行学习时的差异。目前,人们已经认识到问题的解决能力、创新思维、协作技能、信息素养等的重要性,但如何消除数字鸿沟,使所有的学习者应用技术进行有效学习,是环境建设和资源建设的重要研究课题。
其次,需要进一步研究技术环境下人的学习行为特征和心理过程特征,人与技术环境如何实现交互,什么因素影响学习者的心理(比如动机)。随着技术的进步以及技术环境下学习心理研究的深入,教育技术领域的研究将不再只满足于技术的简单应用,适应性学习和协作学习环境的创建必将成为前沿研究的焦点。技术所支持的学习环境将真正体现出开放、共享、交互、协作等特点,在这种学习环境中,将更注重学习者内部情感等非智力因素,更注重社会交互在学习中的作用。
5.更重视学习活动的设计与支持
未来的教学设计将不仅重视学习资源和学习过程的设计,而且更重视学习活动的设计和支持。为了培养综合素质的人才,教学设计将越来越关注课程整合尤其是一般学科与信息技术的整合。而在整合过程中,如何设计研究型的学习活动、基于实际问题的学习活动、综合型的学习活动、协作型的学习活动,以便让学习者综合应用多个学科领域的知识,培养创新人才是教学设计的重点,也是难点。学习者的学习过程和活动的设计将更加灵活和弹性化,教师在学习过程中的指导者角色将更为突出,学习过程的支持研究将变得更为重要。
教师从“讲台上的哲人”转变为“学生身旁的指导者”也意味着,教学设计的方案不再像传统教案那样仅仅是教师教的过程的设计,教案应该向“学案”转变,学生学习过程和活动的设计将成为“学案”中的重要组成部分。
当前网络教育开展得如火如荼,但是对于网络课程和网络教学结构还需要不断研究、探索、实践才能适应其迅速发展。网络课程建设需要更加注重学习过程、学习活动、学习组织和评价,尤其是形成性评价的设计。网络教学平台作为承载网络课程的工具,应该支持更加多样化的学习活动。随着网络教学理论的深入研究,学习活动将更加个性化、情境化、多样化、综合化。
6.进一步完善教育技术学科建设
现在,教育技术领域的学者和专家就教育技术是什么、教育技术的学科体系、教育技术发展和实践过程中存在的问题和对策、教育技术的未来发展趋势等纷纷提出观点和看法,形成了百家争鸣的局面,这对教育技术学科的发展来讲是一件好事。作为一个学科的定位与学科建设,除了以上这些问题以外,还必须考虑从事工作的人群及其从事的工作,包括理论研究者、实践工作者及其他相关人员。
我国的教育技术工作者主要包括三类人群:第一类是电化教育/教育技术理论研究者,他们主要来自各大学的教育技术系或教育技术研究中心等;第二类是全国电教系统的专业人员,包括中央及省、市、自治区的电教馆人员以及各学校的电教人员;第三类是计算机学科中从事计算机教育应用研究的相关人员(如从事网络关键技术的研究、人工智能的研究等)和相关学科的教师,这类人员以全国高等学校教育技术协作委员会为纽带。各学科的教师是教育技术实践领域的生力军。
国际上的情况也是如此,除了AECT(美国教育通信和技术协会)被认为是专门从事教育技术研究的群体以外,许多国际学术会议如CSCL(Computer Supported Cooperative Learning,计算机支持协作学习,每两年一次)、ICCE(International Conferenceon Computersin Education,计算机教育应用国际会议,每年一次)、CAA(ComputerAided Assessment,计算机辅助评价,每年一次)等汇集了来自于教育、心理、计算机等各学科领域的专家和学者参加,共同致力于教育技术的研究。
另外,教育技术专业型人才的培养是促进教育技术学科建设的重要方面,同时也是衡量教育技术这个学科的一个标准。目前,还没有一个明确的、为大家所认可的教育技术专业人才标准和培养方案,因此,教育技术学科的人才标准、培养的课程体系设置也是完善教育技术学科建设需要研究的重要课题。目前,教育部高等学校教育技术学专业教学指导委员会已经在着手这方面的工作。
我国的教育技术学科建设将在不久的将来得到进一步的完善,并为促进我国的教育与社会的发展作出更大的贡献!
第二篇:教育技术发展的过去-现在-未来
我国教育技术发展的过去-现在-未来
摘要:本文重点回顾了我国教育技术学科发展30年的辉煌成就,讨论了当前国内教育技术发展的现状,取得的重要成果和存在的问题,并分析了教育技术发展的前景。
关键词:教育技术;发展;历史回顾;现状;发展趋势
Abstract: This article reviews some glorious achievements which our educational technology have achieved in the past thirty years , discusses the current status ,important achievements and some problems about the development of domestic al educational technology , analysises the prospects of educational technology development.Key Words: educational technology;development;review;status;development
引言
我国教育技术经过了几十年的发展取得了一定的成就,教育技术受到人们前所未有的关注,原教育部部长陈至立同志高度概括提出:“教育技术的发展将对我国教育观念和教育过程的改革产生深刻的影响,是教育教学改革的制高点”。我国教育技术专家学者经过长期研究与实践,提出结合我国国情创建符合我们进行现代教育技术工作的指导思想和具体措施,大家对教育技术的定义取得了共识:教育技术是在先进的教育思想和教育理论的指导下,充分利用信息技术,通过对教学过程和教学资料的设计、开发、利用、评价和管理,以实现教学过程优化的理论与实践。教育技术在我国经过几十年的发展,有了我国自己的特色,也有它自身的特点。
一.我国教育技术学科发展的回顾总结 20世纪20年代,受美国视听教育运动的影响,我国教育界也尝试利用电影、幻灯等媒体作为教学工具。后来,还成立了一些专门的机构。此外,在一些大学里,像北京师范大学、南京中央大学,还开设了电化教育的课程。电化教育的概念逐渐被人们接受。1949年,我国成立了电化教育处。20世纪70年代,受“文化大革命”的影响,我国的电化教育几乎没有什么发展。十一届三中全会以后,我国的教育技术获得了长足发展,具体表现为以下几个方面:
1.形成了具有中国特色的、覆盖全国城乡的教育技术系统;教育信息化基础设施与资源建设取得明显进展与可喜成绩。
2.教育技术学科专业建立了具有中国特色的完整人才培养体系;我国教育技术学科专业建立了具有专科、本科、硕士、博士到博士后科研流动站完整的人才培养体系。
3.初步形成了多元化的教育技术学理论体系;现代教育技术实验研究向整体、综合、广泛、纵深发展。【1】
4.基本完成农村中小学现代远程教育工程,提高了农村的教育质量和效益;积极开 展中小学教师远程培训,推动教师教育创新;初步形成了具有中国特色的高校网络教育办学体系。
5.具有了一批专业性的杂志,主要有《中国电化教育》、《电化教育研究》、《中国远程教育》、《开放教育研究》、《现代远距离教育》、《外语电化教学》等。其中,《中国电化教育》由中国电化教育杂志社主办,是一本面向教育工作研究人员和实际工作者的综合性杂志,属于中国教育类核心期刊。《电化教育研究》创刊于1980年11月,是一本理论性刊物,主要由电教理论探讨、网络教育、中小学电教研究等栏目构成。
二.我国教育技术学科发展当前存在的问题
1.教育技术在全国教育科学规划中没有被列为独立的研究学科
在全国教育科学规划中教育技术没有列为独立的研究学科,这影响了教育技术研究的系统性、整体性,使学科研究布局规划无法展开,使整体教育技术战线协作无法实现,客观上束缚了教育技术应作为单独的学科的发展。2.教育技术研究力量分散,未形成统一的研究队伍
目前教育技术的研究力量主要来源于电化教育系统、计算机辅助教学系统和从事教育学、教育心理学的专家群体,并未形成一个统一的研究队伍。这样造成教育技术理论研究底蕴不足,重具体工作轻理论建设;作为一门学科的重要概念没有得到认同,使名词术语不规范。因此,在理论上无法实现学科领域的突破。
【2】
3.绝大多数学校教育技术应用发展的经费不足,发展水平参差不齐
教育技术应用发展的投入是非常大的,尤其是信息化教学环境的建设,尽管学校可以通过政府拨款、社会捐赠、与企业合作、自筹等渠道发展教育技术,但效果不尽如人意,实际状况是大部分学校资金还很缺乏。据统计,当前58%的城市地区学校,74%的县镇地区学校,78%的农村地区学校,教育技术应用发展所需经费情况都处于短缺状态[1]。
4.教育观念还没有完全转变,媒体中心论还有较大影响
多年来,教育媒体中心论艺一直是教育技术的流行观点。从学科发展的角度看,媒体中心论的局限性和负面影响是客观存在的。目前,教育媒体中心论已落后于世界本领域的理论发展,限制了教育技术的研究与实践的范围。
5.教育软件开发不足,教学环境建设浪费严重
在一定的教学环境条件下,教育质量的高低在一定程度上取决于教育软件质和量,只有质量高、数量足,并与教学系统环境相协调的教育软件才可供教师和学生选择。而目前,我国教育软件市场萧条,现有的软件大多数是题库型、练习型、强化型等,还没有开发出足够的适合现代教育应用的各种教育软。另一方面,我国现代教学环境建设,如常规教学媒体的购置、各种教学系统的配置、校园网的建设等,投入了大量资金,但有许多没有得到充分的利用,教育环境建设浪费严重。三.我国教育技术发展趋势的展望
1.学习环境理论研究、设计、开发与应用的个案研究将继续成为研究热点 建构主义学习理论对现代学习产生了巨大的影响。建构主义学习理论是基于环境的学习理念产生的理论基础。该理论强调学习的主动性、研究性、协作性和情境性。它强调学习者以原有知识经验、心理结构和信念为基础,通过与外部信息的选择、相互作用而生成理解、发展智能,建构自己的“经验现实”。根据建构主义学习理论,学习环境的创设是知识建构的重要因素,它特别强调“情境创设”、“协作学习”的重要性,认为有效的学习环境能促进知识的建构和学习的迁移,并能培养解决真实问题的能力。
2.技术的革新使得新的学习环境的构建正在形成。
随着计算机和网络技术的深入研究,IPv6和网格等下一代互联网技术的研发和建设取得了比较明显的成就。技术的发展必然对教育产生重大影响,新的学习环境如U-Learning(Ubiquitous Learning),M-Learning(Mobile Learning)学习环境的构建正在改变着人们的学习方式。华东师范大学丁刚教授认为:U-Learn-ing,在不远的将来,必将掀起一场新的教育变革,让学习无处不在,无时不有。然而当前U-learning,M-learning研究的一个重要特点就是其理论尚处于探索期。
3.以教育的信息化带动教育现代化,实现基础教育跨越式发展
展望中国教育信息化的前景,至少还有两个方面是需要特别强调的。一是教育信息化的实施将是立体的多层次的。中国的教育信息化将会以教育科研网为骨干为核心发展。同时,中央教育电视台卫星电视教育网和各地有线电视网,随着其铺设面积的延伸,节目的增多,也将推动中国教育信息化的进展。二是教育信息化的应用,将是全方位多方面的。教育信息化的作用,不仅用于课堂教学和学生学习,并将用于学校行政管理,教师备课及查阅资料,学生进行交流和讨论。进而包括教师培训,学生的考试、录取,毕业生的就业服务,企业人才培训等许多方面,都将在网上进行。我国信息化的方针是“抓应用,促发展”。教育信息化在教育领域的多项应用,必然会拉动教育的大众化与终身化,促进教育事业的发展,加速教育现代化进程。
4.教育资源、教学软件建设将取得更快的进展
由教育部高教司、师范教育司等司局通过面向21世纪教学内容和课程体系改革计划系统开发的CAI和多媒体系列软件项目将继续实施。软件的开发采用新的软件设计和开发思想成为现实,开发软件资源库、CAI软件系列素材库将成为主流。为适应校园网广泛建立的需要,大多数多媒体软件将可以在网络环境下运行。网络课程和各种电子读物在教育教学中广泛应用,基于网络的教育平台开发也将取得新的进展。教育软件开发的途径将多样化。计算机教学软件的开发已不再是政府的支持教师去做,而更多是走向商业化,实现教育专家与商家联合开发教育软件的新体系。
5.现代远程教育作为扩大教育规模,推广终身教育的重要办学形式得到迅速发展 在教育技术领域中,现代远程教育将是发展最快、取得成果最突出的一部分。这主要是因为现代远程教育由于其技术的先进性、办学的灵活性、学习的交互性为我国教育在21世纪的大发展创造了基本条件,成为扩大教育规模、提高教育质量、改革教学方法,实现全民教育,终身教育的重要载体。建设网络教育学院的试点工作在部分高校展开。其主要内容是搞好学历教育和非学历教育,探索网络教学模式和管理模式,协作开发网上资源和建立资源共享机制。四.结束语
教育技术,无论是在基础理论上还是在技术实现上,都有一个进一步发展和完善的阶段。无论是在人力、技术,还是物力上都必须进一步增加投入;把现代教育理论和新型的教育模式运用到实践中去,提高教育成果,促进教育事业的发展。同时,任何新媒体、新技术、新的教育思想和新的教育模式的出现并投入教育领域应用,都有可能促进教育技术的飞跃。教育技术在未来的教育中必将得到更普遍的应用,所用的理论与技术也将更加先进。
参考文献:
[1]徐福荫.改革开放推动我国教育技术迅猛发展[Z].会议资料,2009:5-6.[2]刘雍潜.教育技术学科研究现状与发展的调查报告(上)[J].中国电化教育,2001,(1):8.
第三篇:浅析我国海水淡化技术发展历程
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浅析我国海水淡化技术发展历程
由于我国早期的**,是我国的科技一度落后在国际水平之后,早在1958年,石松等元老级研究员首先在我国开展膜电渗析海水淡化工艺研究。早在五年前,美国C.E.Reid建议美国将反渗透海水淡化技术研究列入国家计划。起步上已早于我国。
紧随起后1967年,我国国家科委组织全国在水处理等领域的各类精英会战海水淡化。
1970年,会战主力汇集我国的浙江省杭州市,组织了全国第一个淡化研究室。这期间,他们一直用电渗析技术进行研制海洋监测专用微孔滤膜,建成了世界最大的电渗析淡化站—西沙永兴岛淡化站。一度在海水淡化方面成为世界领军人物,值得所有国人骄傲。
1982年,中国海水再利用协会批准在杭州成立。但是,因为经历了十年浩劫,还是衰弱下去了。此时,远在大洋彼岸的美国新型淡化技术已经赫然问世。领先世界各国。成为海水淡化领域的霸主。
1984年,中国开始对膜技术重视了,但是,美国的复合膜已经大面积商业化并投入到国家和民用中去了。
1992年,国家为了追赶膜方面技术与世界的差距,国家科委组建国家液体分离膜工程技术研究中心,开始悄悄研制国产反渗透膜。
关于海水淡化成本,目前主流的海水淡化技术主要是反渗透、多级闪蒸和低温多效,其中反渗透运行成本最低,耗电4度左右,再加上化学品费。直接运行成本就是这两种,如电费按0.6元/度计,如再考虑人工、维修、反渗透膜更换等费用,运行成本一般在3-4元/吨淡水。由此算来海水淡化成本还是比较低的,但是尽管如此,节水意识还是不可少的。
世界上淡水资源不足,已成为人们日益关注的问题。有人预言,19世纪争煤,20世纪争油,21世纪可能争水。
中国有关海水的淡化产业虽基本具备了产业化发展条件,但创新能力、装备的研发能力、等方面与国外仍有较大的差距。当前最重要的是尽快形成中国淡化水设备市场的完整产业链条。海水淡化成本降低,发展膜与膜材料、等核心技术,研发具有自主知识产权的新工艺、新装备和新产品,提高关键材料和核心设备的国产化,增强自主建设大型工程的能力。
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第四篇:我国3D打印技术发展现状及环境分析
我国3D打印技术发展现状及环境分析
摘要:3D打印技术已获得迅速发展,并受到世界各国广泛关注,基于目前3D打印技术发展的现实情况,着重分析我国3D打印技术发展现状以及面临的环境条件,并提出我国3D打印技术发展与应用的对策建议,以便为我国抢抓3D打印技术发展机遇提供重要技术支撑。
近年来,3D打印技术获得迅速发展,并受到世界各国的广泛关注,美国科学家将3D打印产业列为“美国十大增长最快的工业”之一,有的甚至期望3D打印这种神奇的技术能带来“第三次工业革命”[1][2]。军事强国加大技术研发力度,3D打印技术成熟度及性能不断提升,3D打印精度和速度不断提高,打印成本越来越低,打印原材料更加丰富;主要国家积极探索3D打印技术在武器装备设计、制造和维修保障中的应用,已经通过3D打印技术成功“打印”出手枪;美军应用3D打印技术,辅助研制了导弹用的弹出式点火器模型;美国GE集团已应用3D打印技术制造喷气发动机[3]。随着世界各国不断加大对3D打印技术的研发与投入,我国也开始高度重视3D打印技术发展与应用,已持续加大对3D打印技术支持,在若干关键技术方向取得了重要突破,在多个领域的应用取得重要进展,3D打印技术发展的支撑环境条件更加完善。
一、我国3D打印技术发展现状
我国3D打印技术发展与发达国家相比,虽然在技术标准、技术水平、产业规模和产业链方面还存在大量有待改进和发展的地方,但经过多年的发展,已形成以高校为主体的技术研发力量布局,若干关键技术取得重要突破,产业发展开始起步,形成了小规模产业市场,并在多个领域成功应用,为下一步发展奠定了良好基础。
(一)初步建立以高校为主体的技术研发力量体系
自上世纪90年代初开始,北京航空航天大学、西北工业大学、华中科技大学、西安交通大学、清华大学等高校相继开展了3D打印技术研究,成为我国开展3D打印技术的主要力量,推动了我国3D打印技术的整体发展。北京航空航天大学“大型整体金属构件激光直接制造”教育部工程研究中心的王华明团队,西北工业大学凝固技术国家重点实验室的黄卫东团队主要开展金属材料激光净成形直接制造技术研究。清华大学生物制造与快速成形技术北京市重点实验室颜永年团队主要开展熔融沉积制造技术、电子束融化技术、3D生物打印技术研究。华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室史玉升团队主要从事塑性成形制造技术与装备、快速成形制造技术与装备、快速三维测量技术与装备等静压近净成形技术研究。西安交通大学制造系统工程国家重点实验室,以及快速制造技术及装备国家工程研究中心的卢秉恒院士团队主要从事高分子材料光固化3D打印技术及装备研究。[4](二)整体实力不断提升,金属3D打印技术世界领先
我国增材制造技术从零起步,在广大科技人员的共同努力下,技术整体实力不断提升,在3D打印的主要技术领域都开展了研究,取得一大批重要的研究成果,特别是在高性能金属零件激光直接成形技术方面取得重大突破,技术水平达到世界领先。高性能金属零件激光直接成形技术世界领先,攻克了金属材料3D打印的变形、翘曲、开裂等关键问题,成为首个利用选择性激光烧结(SLS)技术制造大型金属零部件的国家。北京航空航天大学已掌握使用激光快速成形技术制造超过12平方米的复杂钛合金构件。西北工业大学的激光立体成形技术可一次打印超过5米的钛金属飞机部件,构件的综合性能达到或超过锻件。北京航空航天大学和西北工业大学的高性能金属零件激光直接成形技术已成功应用于制造我国自主研发的大型客机C919的主风挡窗框、大中央翼根肋,以及正在设计的第五代战斗机的钛合金主体结构,成功降低了飞机的结构重量,提高了战机的推重比,缩短了设计时间[5]。
(三)产业化进程加快,初步形成小规模产业市场
利用高校、科研院所的研究成果,依托相关技术研究机构,我国已涌现出20多家增材制造设备与服务企业。北京隆源自动成型系统有限公司,1993年开始研发选区粉末烧结激光快速成型机并取得自主知识产权,广泛应用于航空航天、船舶兵器等行业的设计试制部门;北京太尔时代科技有限公司自主研发了拥有完全自主知识产权的控制系统、机械系统、打印材料等3D打印机核心技术;紫金立德公司专业从事3D打印机及其耗材的开发、生产、销售,并提供相关服务;西安铂力特激光成形技术有限公司是激光快速成形技术的产业化公司,公司产品已在国家多项重点型号研制和生产过程中得到应用,如应用于C919大型商用客机中央翼身缘条钛合金构件的制造,是目前国内金属3D打印技术领先者;武汉滨湖机电技术产业有限公司主要生产LOM、SLA、SLS、SLM系列产品并进行技术服务和咨询,1994年就成功开发出我国第一台快速成型装备-薄材叠层快速成形系统,开发生产的大型激光快速制造装备具有国际领先水平,2013年,成功开发出全球首台工作台面1.4m*1.4m的四振镜激光器选择性激光粉末烧结装备,标志着其粉末烧结技术达到国际领先水平。据中国3D打印技术产业联盟数据,2012年,我国3D打印市场规模约为10亿元,2013年翻一翻达到20亿元,2014年达到50亿元[6]。未来几年,中国3D打印市场每年将至少以1倍以上的速度成长,规模或达百亿元。
(四)应用取得突破,在多个领域显示了良好的发展前景
随着关键技术的不断突破,以及产业的稳步发展,我国3D打印技术的应用也取得较好进展,已成功应用于设计、制造、维修等产品全寿命周期。一是在设计阶段,已成功将3D打印技术广泛应用于概念设计、原型制作、产品评审、功能验证等,显著缩短了设计时间,节约了研制经费。在研制歼-
15、歼-16和歼-31等战斗机过程中,利用金属3D打印快速制造钛合金主体结构,在一年之内连续组装出多款飞机进行飞行实验,显著缩短了研制时间[7]。运-20在做首飞前的静力试验时发现起落架连接部位一个很复杂的结构件出了问题,需要更换材料,重新加工。采用3D打印技术,在很短的时间内生产出了需要的部件,保证了试验如期进行。二是在制造领域,已将3D打印技术应用于飞机紧密部件和大型复杂结构件制造。我国国产大型客机C919的中央翼根肋、主风挡窗框都采用3D打印技术制造,显著降低了成本,节约了时间。C919主风挡窗框若采用传统工艺制造,国内制造能力尚无法满足,必须向国外订购,时间至少需要2年,模具费需要1300万元。采用激光快速成形3D打印技术制造,时间缩短到2个月内,成本降低到120万元。三是在维修保障领域,3D打印技术已成功应用于飞机部件维修。当前,我国已将3D打印技术应用于制造过程中报废和使用过程中受损的航空发动机叶片的修复,以及大型齿轮的修复。以大型舰船伴随保障为背景的3D打印技术973项目成功立项,将对3D打印应用于伴随保障的重大基础问题进行研究。
二、我国3D打印技术发展面临的环境 随着技术的不断发展及广泛应用,3D打印技术受到越来越多的重视,我国3D打印技术发展的机遇和挑战并存。
(一)我国已对3D打印技术高度重视与大力支持,为3D打印技术发展提供了有力的政策支撑环境
当前,我国正大力推进经济发展模式转型,高端制造业成为工业发展的重要方向,3D打印已经开始受到国家的高度重视,3D打印技术发展已被提升到国家战略层面,有关部门正在制定支持3D打印产业发展的专项政策。2013年国庆前夕,中共中央政治局以实施创新驱动发展战略为主题开展第九次集体学习,学习期间,中央领导专门考察了中关村与3D打印相关的研发和生产企业,表明我国上层开始重视3D打印技术的发展。科技部最新制定的《国家高技术研究发展计划》、《国家科技支撑计划制造领域2014备选项目征集指南》中,也明确提出系列支持3D打印技术发展的政策,提出把“3D打印关键技术、装备研制聚焦航空航天、模具领域的需求”作为重点研究,力求突破3D打印制造技术中的核心关键技术。此外,国家在《2013年产业振兴和技术改造专项重点专题》,《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》,《国务院关于印发工业转型升级规划(2011-2015年)》,《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》,《高端装备制造业“十二五”发展规划》等文件中,都提出要加大对3D打印技术的支持力度。随着党和国家的高度重视,必将带动全社会对3D打印技术的重视,政府和企业对3D打印技术的研发投入也必将大幅增长,为我国3D打印技术的发展提供良好的条件,吸引越来越多的科技工作者投身于3D打印技术的研究,快速攻克制约3D打印技术发展的技术瓶颈,为我国3D打印技术的发展提供不竭的动力。
(二)我国已具备良好的技术基础,为3D打印技术发展与应用奠定了坚实的基础 经过多年的发展,我国的3D打印技术已具备较好的基础。世界上,3D打印技术仍处在技术发展初期,我国与技术先进国家的差距较小,为我国3D打印技术发展提供了难得的历史机遇。从上世纪末开始3D打印技术研究,经过多年的积累,形成了一批稳定的研究机构和专家队伍,突破了一批关键技术,建成了一批重要的研究基地,创建了一批产业公司,我国3D打印技术发展已经具备赶超发达国家的技术基础。北京航空航天大学、西北工业大学的金属材料激光快速成形技术攻克了长期制约金属材料3D打印的关键技术问题,成功应用于航空领域,技术水平居世界领先地位,为下一步发展奠定了技术基础。北京航空航天大学、西北工业大学、华中科技大学、西安交通大学和中航工业北京航空制造工程研究所等高校和科研结构形成了一批高水平专家队伍,为下一步发展奠定了人才基础。北京隆源自动成型系统有限公司、北京太尔时代科技有限公司,西安铂力特激光成形技术有限公司、华曙高科和武汉滨湖机电技术产业有限公司等3D打印公司形成了自己的产品特色,业务稳步增长,为3D打印技术的产业化发展奠定了产业基础。发达国家3D打印技术仍不成熟,为我国3D打印技术留下了赶超的时间窗口。总体上,3D打印技术仍处于技术积累期,尚有大量核心关键技术待攻克和突破,整体技术水平还有待提升,产业模式还有待拓展,相对传统高级制造业,发达国家在技术上领先幅度并不大,为我国赶超世界先进技术水平留下了机会。(三)我军武器装备发展模式正在向自主创新转变,对3D打印技术的发展提出了迫切需求
当前,新一轮工业革命已经吹响了号角,新型数字化制造特别是3D打印技术的发展为新工业革命的即将来临提供了无限遐想,我国正在按照国防和军队现代化建设“三步走”战略构想,加紧完成机械化和信息化建设双重历史任务,国防科技和武器装备的发展模式正在由跟踪模仿向自主创新转变,对3D打印技术的发展提出了迫切的需求。3D打印技术是满足武器装备研制对快速制造需求的有效手段。近年来,新型武器装备的研制显著提速,仅仅在航空领域就有歼-20、歼-
15、歼-
31、运-20等多种型号军用飞机在同步研制。复杂武器装备研制是一个重复迭代过程,每一轮设计调整到实验都需要制造原型机,传统制造方式需要制造模具,时间长、花费多,常常造成新型武器装备研制周期长、成本高。3D打印技术可直接根据数字化设计制造零件,可以大大节约样品制作时间,极大地缩短产品的研制周期,降低研制成本。3D打印技术是满足高性能武器装备生产对复杂结构制造需求的有效手段。3D打印技术几乎可以成型任意形状的零件,特别适用于制造具有复杂内部结构的零件,如制造复杂的钛合金结构部件,具有复杂内部冷却通道的航空发动机涡轮叶片,内部材料和结构复杂的坦克装甲等关键武器零部件。
(四)发达国家大力发展3D打印技术,对我国3D打印技术的发展提出了严峻的挑战近年来,美、英、日等发达国家高度重视3D打印技术,大力推进3D打印技术发展,技术研发与产业应用不断取得重要进步,有进一步拉大与我领先优势的趋势,我国3D打印技术面临严峻挑战。一方面,美国、英国等将3D打印技术列为国家重点发展技术,集全国之力进行发展,抢占发展先机。2012年,美国在重整制造业计划中将3D打印技术列为重点发展的11项技术之一,并作为其“全美制造业创新网络”首家研究中心的主要研究方向[8]。英国技术战略委员会也在“未来的高附加值制造技术展望”中,将3D打印增材制造作为提升国家竞争力,应对未来挑战的22个应优先发展技术之一。2013年1月,英国、德国、法国、意大利的产业界、学术界和政府间组织联合启动投资2千万欧元的欧洲3D打印技术研究计划,研究利用增材制造原理快速加工无缺陷零废料的大尺寸金属零件的技术,这是目前欧洲在3D打印领域最大的研究合作机构和计划。2014年,日本投入3960万美元启动国家3D打印项目,开展3D打印设备和精密3D成形技术的研发。另一方面,美国等发达国家的3D打印技术研究取得重要进展,技术成熟度及性能显著提升。2012年,美国Sciaky公司的新型电子束3D打印技术取得重要突破,具备大型金属部件加工能力,美国国防部和洛克希德•马丁公司准备将其用于生产F-35战斗机的钛、钽、铬镍铁合金等高价值材料的高品质零部件。3D Systems公司的激光熔融技术取得重要进展,美国空军将在此基础上开发用于打印F-35战斗机和其他武器系统的3D打印机。美国太空制造公司的太空3D打印技术已具备应用于太空站维修、升级和延寿,载荷升级改进,硬件太空制造等方面的能力,2014年向国际空间站运送了首台3D打印机[8]。最后,欧美已形成了包含材料制备、软件开发、装备生产和应用服务等相对完整的产业链条,领先的产业格局基本形成。美国3D systems、Stratasys公司、德国EOS公司的营业收入遥遥领先,已形成了寡头垄断的市场竞争格局。2013年全球3D打印市场规模约40亿美元,其中美国和欧洲占据了25亿美元。按国家统计工业级3D打印机数量,美国占38%,日本占9.7%,德国占9.4%,我国仅占8.7%。随着3D打印技术的发展与广泛应用,我国传统制造业优势将不复存在。如果我国不能抓住3D打印技术发展机会,我国的制造业将面临严峻的挑战,美国甚至称“技术进步将使中国的制造业像过去20年里美国制造业那样迅速衰落”。
三、启示建议 着眼我国国情、军情,以及3D打印技术发展现状,为加快推进3D打印技术的发展与应用,要加强组织管理,开展基础研究和标准规范研究,加强3D打印材料和软件技术研发。
(一)加强组织管理,为3D打印技术发展与应用创造政策支撑条件
3D打印技术发展与应用涉及技术广、覆盖领域宽、影响范围大、特别是对现代工业体系和制造领域影响显著,必须坚持创新驱动发展战略,加强管理和顶层设计,为我国3D打印技术发展与应用的科学有序展开奠定基础。一是要从国家层面重视对3D打印技术发展的规划设计,做到统一发展规划、统一资源配置、统一技术体制、统一基础设施建设,确保3D打印技术发展与应用的科学实施,防止规划乱象,标准不一。二是要突出需求牵引,深入分析我国3D打印技术发展与应用的目标、方向和重点,坚持把技术应用好作为衡量技术发展的基本准则,把实现应用的社会效益、军事效益和经济效益作为核心目标,切实提高3D打印技术水平。三是要深化系统管理,充分考虑3D打印技术发展政策、产业发展政策、财税支持政策等因素,运用系统管理的理论与方法综合全面地对3D打印技术发展与应用的相关要素实施最优化配置和前瞻规划。
(二)开展基础研究和技术标准规范研究,为3D打印技术发展与应用提供基础支撑
基础研究和标准规范研究是推动3D打印技术发展和应用的根本保证,应在国家和军队数字制造发展计划框架下,加强制造原理、方法、工艺、材料、标准和规范等方面的研究创新,为3D打印技术发展与应用打下基础。一是开展基础研究,进一步提高3D打印的成形精度与打印速度,研发出更多可供3D打印的材料,使3D打印技术能够更好地满足应用需求。开展3D打印制造原理、方法、工艺、设备的基础研究,加强粉末原材料、材料工艺、成形工艺等基础技术研究,进一步提升3D打印的精度和效率;开展各类3D打印工艺的机理分析,提供工艺优化基础,支持与3D打印配套的工艺基础理论研究;开展激光器、振镜、光路系统等关键零部件的研发与制造。二是研究共性技术与标准规范,推动技术标准规范军民一体化,加快3D打印技术在武器装备设计、制造和维修保障中的应用。研究3D打印的创新原理、方法及其相关支撑技术,包括新材料、新器件(激光器)、智能控制、设计软件、网络数据库、新成形原理、新的设备工艺、巨型结构3D打印、微纳3D打印、太空环境制造等共性技术;为支撑3D打印共性技术快速产业化,研究相关标准与规范,包括材料性能标准、软件接口标准、制造质量标准、制造工艺规范和元器件性能标准等。
(三)加强3D打印材料和软件技术研发,满足打印需求
3D打印材料与软件技术的研发和突破是3D打印技术推广应用的基础,也是满足打印的根本保证。一是加强材料的研制,形成完备的打印材料体系。近几年,3D打印材料发展比较快,2013年,金属材料打印增长了28%,2014年达到30%多,约占3D打印材料的12%,金属材料以钛、铝、钢、镍等合金为主,钛合金、高温合金、不锈钢、模具钢、高强钢、合金钢、铝合金等均可作为打印材料,已经广泛应用于装备制造和修复再制造。但目前还没有一个3D打印材料体系,现有材料还远不能满足3D打印的需求。用于激光立体成形的材料主要是金属惰性材料,下一步需要尝试其他活泼的金属材料打印。未来成形材料发展要实现主要金属材料3D打印的工艺与技术基本成熟,并广泛应用于航空航天结构件及发动机关键件的制造;3D打印材料要成功扩展至陶瓷及复合材料,并着手探索智能材料与结构、生物材料与活性器官再造等打印材料的研发。二是要推进我国数字化、智能化水平,加强3D打印软件设计技术研发。3D打印的核心就是数字化驱动,由于数字化技术近来发展很快,所以带动了3D打印的发展。我国3D打印的数字化程度还不高,软件基本用的是国外的。将来3D打印能否走向太空,数字化水平很关键,这也是技术走得更远的核心内容。目前有必要对由3D打印引发的设计体系、设计方式和设计技术本身的发展进行改进,包括对软件技术的研发。
第五篇:我国耐火材料工业技术发展空间和方向
我国耐火材料工业技术发展空间和方向 什么是耐火材料
耐火度不低于1580℃的一类无机非金属材料。耐火度是指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下,抵抗高温作用而不软化熔倒的摄氏温度。耐火材料广泛用于冶金、化工、石油、机械制造、硅酸盐、动力等工业领域,在冶金工业中用量最大,占总产量的50%~60%。耐火材料种类繁多,通常按耐火度高低分为普通耐火材料(1580~1770℃)、高级耐火材料(1770~2000℃)和特级耐火材料(2000℃以上);按化学特性分为酸性耐火材料、中性耐火材料和碱性耐火材料;按矿物质组成可分为氧化硅质、硅酸铝质、镁质、白云石质、橄榄石质、尖晶石质、含炭质、含锆质耐火材料及特殊耐火材料;按制造方法可分为天然矿石和人造制品;按其形状可分为块状制品和不定形耐火材料;按热处理方式可分为不烧制品、烧成制品和熔铸制品;按耐火度可分为普通耐火材料、高级耐火材料及特级耐火材料;按化学性质可分为酸性耐火材料、中性耐火材料及碱性耐火材料;按其密度可分为轻质耐火材料及重质耐火材料;按其制品的形状和尺寸可分为标准砖、异型砖、特异型砖、管和耐火器皿等;还可按其应用分为高炉用、水泥窑用、玻璃窑用、陶瓷窑用等;此外,还有用于特殊场合的耐火材料。酸性耐火材料以氧化硅为主要成分,常用的有硅砖和粘土砖。硅砖是含氧化硅94%以上的硅质制品,使用的原料有硅石、废硅砖等,其抗酸性炉渣侵蚀能力强,荷重软化温度高,重复煅烧后体积不收缩,甚至略有膨胀;但其易受碱性渣的侵蚀,抗热震性差。硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉等热工设备。粘土砖以耐火粘土为主要原料,含有30%~46%的氧化铝,属弱酸性耐火材料,抗热振性耐火材料好,对酸性炉渣有抗蚀性,应用广泛。中性耐火材料以氧化铝、氧化铬或碳为主要成分。含氧化铝95%以上的刚玉制品是一种用途较广的优质耐火材料。以氧化铬为主要成分的铬砖对钢渣的耐蚀性好,但抗热震性较差,高温荷重变形温度较低。碳质耐火材料有碳砖、石墨制品和碳化硅质制品,其热膨胀系数很低,导热性高,耐热震性能好,高温强度高,抗酸碱和盐的侵蚀,尤其是弱酸碱具有较好的抵抗能力,不受金属和熔渣的润湿,质轻。广泛用作高温炉衬材料,也用作石油、化工的高压釜内衬。碱性耐火材料以氧化镁、氧化钙为主要成分,常用的是镁砖。含氧化镁80%~85%以上的镁砖,对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性,耐火度比粘土砖和硅砖高。主要用于平炉、吹氧转炉、电炉、有色金属冶炼设备以及一些高温设备上。在特殊场合应用的耐火材料有高温氧化物材料,如氧化铝、氧化镧、氧化铍、氧化钙、氧化锆等,难熔化合物材料,如碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和硫化物等;高温复合材料,主要有金属陶瓷、高温无机涂层和纤维增强陶瓷等。