科学社会学认知论文

摘要：准确把握创新人才的内涵，需要明确其素质特征和道德特征。从德育创新视角培养创新人才需要遵循个性化原则、转变教育观念、改革学生考核评价机制、注重因材施教和创新环境的培育与营造。下面是小编为大家整理的《科学社会学认知论文(精选3篇)》仅供参考，希望能够帮助到大家。

科学社会学认知论文 篇1：

学习科学视角下的认知学徒制

当前学校教育研究机构，主要专注于研究教师培训，研究重点大多是以学习内容、教师专业发展和教师教学技巧为主，但对于人类是如何学习这一问题并没有进行持续性、系统性的研究，教育理论与教学实践脱节。本研究旨在通过分析深层学习和传统课堂学习的差异，研究学习科学视角中认知学徒制的教学实践模式,力求探讨提高新手教师教学实践能力的一种新途径。

一、教师教学实践的现状

今天的学校教育，往往把陈述性和程序性知识传授给学生，当学生知道了这些知识，就被认为接受了教育。教师的工作则是把陈述性知识和程序性知识传授给学生，教师先教授较简单知识，然后教授复杂的知识，而这些知识复杂与简单的界定，以及学习内容的教授顺序通常是由教师或者所谓的专家来决定，而不是根据学生个人的学习需求来确定，尤其是检验学习、教育是否成功的标准，是通过测验学生获得多少陈述性知识和程序性知识。这种传统的教授主义，已不适应当前社会快速发展的需要，也无法帮助学生更快速地适应社会。在知识经济时代，对知识必须要有更深层次的理解以及整合、掌握、利用复杂概念和新知识的能力，同时还要有终身学习的能力。

对于教育理论和教学实践脱节的问题，杨南昌认为：“研究工作者和教育工作者在不同环境中工作，而彼此缺乏相互交流，这种研究状况造成的结果是：一方面，高等院校等教育研究机构产出大量的教育理论；另一方面，教师仍然保持自己的教学方式。”[1]这就要求，教育研究应该是提供可用知识以帮助教师提高教学实践能力，并可弹性应用在课堂教学上，使得学生学会知识，同时创造知识，提高学生的学习能力。索耶指出：“教师阅读新的学习科学方面的知识，就能够使他们在课堂中更加有效率。教育研究者阅读新的学习科学方面的知识，就能发现他们自己的研究与学习科学有何关系，并且也能了解如何参与到未来学校的建设中。”[2]

教师在师范院校接受培养后，顺利取得学位并成为一位新手教师，而新手教师如何成为有教授能力与知识实践能力的教师是一个非常重要的议题。

二、学习科学视角下认知学徒制模式的理论分析

新的学习科学的特点是强调理解性的学习，专注于认知的过程，同时也强调学习者对学习进行自我调控的能力，以及强调教师的反思性教学——反思什么、如何教、如何评价学习。认知学徒制是以教和学为基础，这里的“认知”强调的是关注认知技能和认知过程，便于学生观察、模仿、评论和修正，是一种提高新手教师教授能力和知识实践能力的一种有效模式。

1.深层学习与传统课堂实践的差异

认知科学研究发现，当学生学习深层知识并且可清楚知道如何应用这些知识时，知识将会存在于大脑的长期记忆中，也能够应用到其他环境当中。表1分析归纳了深层学习和传统课堂实践的差异。

2.学习科学和认知学徒制的理论基础

学习科学的基础包含了建构主义、认知科学、教育技术学、社会文化研究、学科知识研究等。皮亚杰曾提出儿童的知识结构和成人的知识结构完全不相同。建构主义是以学习者为中心，强调学习者经验和知识的自我生长过程。在学习过程中，学习环境包含了人、计算机、建筑教室和环境中的有形物体以及无形的社会文化环境。认知科学不只是传统的认知心理学，还包括社会学和人类学，主要是日常生活中人们是如何应用他们所学到的知识。这些能够从专家的智力表征、认知基础、反思能力、问题解决能力和思维来了解这些专家是如何使用知识的。

认知学徒制理论包含了杜威的实用主义探究取向、维果茨基的最近发展区理论、布鲁纳的发现学习理论、莱芙和温格的情境认知社会理论。

杜威强调，学校是学生行使民主主义和有机会与他人进行合作来发现、解决问题的地方，所以学习是属于一种社会性的活动。杜威的学校模式运用了学徒制的方法。维果茨基的最近发展区理论强调，学习活动的设计内容应该根据学习者在当前的已知知识和能力状态下，提高一些可接受的足够挑战，但不能超出他们的现在知识学习能力的范围。最近发展区是一个动态区间，它的增加或者减少是根据学习者的发展而改变的。布鲁纳和伍德等在1976年创造了“脚手架”理论(scaffolding)，解释了维果茨基的最近发展区理论发展区中成人对儿童的学习思维和解决问题的能力的作用。“脚手架”理论认为，课程设计应该按螺旋式方式发展，这样可以帮助学生轻松地学会新课程内容。教师用“螺旋式”方式呈现教材内容，可以简化学生的学习过程，自己生成新知识、新观点。

情境认知理论认为，学习是发生在活动、情境和当前文化的相互作用过程中，情境认知的基本概念是来自合法的边缘性参与。温格(Wenger)认为，把学习视为实践、共同体、身份认同和意义的相互作用，在延伸的情境中学习，也就是通过类似真实的情境中的积极参与和实践。[3]这样就更容易把知识做迁移学习，也是做中学，在逼真的情境中学习。

3. 认知学徒制的四个维度

柯林斯认为，认知学徒制基本上有四个维度：内容、方法、顺序和社会学（详见表2）。[4]

4.认知学徒制和传统学徒制的差异

认知学徒制和传统学徒制的差异主要是传统学徒制较重视技能学习，教学和学习任务并不是以教育目的，它是基于工作上的需要，而认知学徒制强调一般化的技能，以便可以应用在不同环境中。根据相关国内外的研究著述，总结归纳出传统学徒制与认知学徒制之间的区别（如表3）。

在学徒制方法可以应用于学习认知技能之前，必须改变学习环境以使得这些内部思维外显化。设计认知学徒制是用来将这些认知过程外显化，这样以来，学习就容易观察了。把传统学徒制转变成认知学徒制，应该做到以下几点：一是把任务过程可视化。二是把抽象任务放置在真实的情境中，让学生了解学习的内容和任务的相关性。三是改变情境的多样性，同时把共同点表现出来，使得学生可以迁移他们所学的知识。

三、认知学徒制应用于新手教师培训的特点与方法

1.认知学徒制应用于新手教师培训的五大特点

一是实践性强。认知学徒制拓展了实践的应用范围，并明确了应用规则。这样以来，新手教师可以在不同的环境下运用所学的技能和知识，极大地弥补了教和学间的鸿沟。

二是教学内容知识外显化。认知学徒制将认知过程外显化，学生可以观察和模仿、参与和实践所学的知识。大量的研究表明，学习者可以通过模仿，学习到大量的知识。影响学习的不仅仅是教师，还有父母、电视内容、同年龄同伴、信息科技等。在认知学徒制模式中，内因学习无所不在，学习者在设计的活动中通过观察、模仿，直接或间接地影响他们的学习。

三是可科技化。认知学徒制系统的最新发展，主要是大力运用现代科学技术，将学习科学带进课堂。随着科技的发展，计算机的学习环境更为普遍，在美国已有少部分的研究机构持续发展出新的方法，将认知学徒制原则设计到计算机学习环境中——“认知导师”。“认知导师”提倡做中学，这是人工辅导的一个本质特征。它可以监控学生的行为表现，也可以监控学生的学习和问题解决的活动过程。国外已有不少案例使用认知导师软件：艾利文和柯丁格的几何认知导师应用，他们发现使用几何认知导师中学生的自我解释更准确，建立了从应用到更广泛领域的规则。[5] 当前，已经出现了网络聊天室(建立聊天群族)、新浪SHOW网路教育平台等。学习科学家们强调计算机可以在课堂上有明显的作用，同时也可以有效地支持学习者经历和体验深层学习的行为。索耶指出，“教育软件是学习科学的中心，因为个人电脑的可视化功能和处理能力可以支持深层学习”。[6]

四是科学性。近十年来，意大利的脑神经科学专家亚科波尼（Iacoboni)发现了镜像神经元(mirror neurons)在学习中的重要作用，它强调了模仿学习的重要性。同时镜像神经元的模仿作用可以加速自己和他人的亲密关系，如果亲密关系越高，镜像神经元的模仿就越高。手势也是语言的一部分，就像句子中的短语、标点符号一样，同时它也是可视和可观察的。从对镜像神经元的研究发现，示范、辅导、脚手架等学习支持是能够有效激活学生的学习脑细胞，也就是说这些学习活动的学习经验有助于大脑的塑造。

五是教和学个性化。对新手教师而言，教学内容深浅度的把握是重要的学习课题。最近发展区理论帮助新手教师提高观察学生的已有知识和学习情况，进而调整教学进度与内容，这对新手教师教学实践是个性化的要求，也是对学生学习的个性化要求。学生学习解决问题的水平和他在教师帮助之下确定的科学合理的学习发展区，能够充分发挥学生的学习潜能，从而达到最好的学习效果。学习科学研究发现：学习总是在原有知识背景下发生的，学生进入课堂时，并不像一个空容器等着被填满，而是带着对现实世界的各种各样的半成型的观点。

2.新手教师如何在教学实践中应用认知学徒制模式

一是要建立一个情境化的学习环境。认知学徒制模式中，必须要重视学习环境的构成。一个好的教师首先应该了解如何建立一个好的学习环境，而这个学习环境恰好是一个好的情境模式，符合学习内容和知识应用实践—情境化的学习。

二是要建立学生的实践共同体。要建立一个好的同伴合作的学习氛围，成立一个实践共同体的社会文化环境。这样能够帮助学生们在这个环境中积极参加讨论、交流、操作相关专业知识和技能。

三是要积极运用“脚手架”和示范教学。在教学方法中，学习科学理论和认知学徒理论都非常重视“脚手架”，教师通过“脚手架”，给学生在执行任务时提供支持与辅导，运用不同的学习方法支持学生促进学习。学习过程中，示范是很重要的，这是执行任务的过程教学。也可以通过提问方式、说明困难、归纳总结重点等来支持学生学习。

四是要进行反思教学。要教会学生在学习过程中进行反思。在示范或者实践共同体的合作学习过程中，学生可以通过反思来比较自己和其他同学的不同，也可以把自己解决问题的能力与专家进行比较，从而找出自己学习的差距。

五是要准确把握教学内容的深浅。对于教学内容的复杂难易，最近发展区理论的应用是一个很好的参考指标。教师可以了解学生已有的知识和能力，在其已有的知识和能力的基础上增加学习内容的复杂性和有挑战的难度，然后再增加多样性的实践应用范围，但不能过于困难，导致学生学不会，从而挫伤学生的学习信心。

四、总结

学习科学家在认知心理学、教学设计上已有许多研究，从认知学徒制到认知导师的理论正在发展中。他们认为，学习研究应该整合三个路径：一是内因学习与大脑，二是非正式学习，三是正式学习与非正式学习的设计，来创造新型的学习理论。但是过去研究者都把这三个路径独立进行研究，并没有找出其中理论对实践的影响是否有紧密的关联性。

在学习科学的视域中，关于“教师是如何学习的”很少有人研究。在未来的研究工作当中，可以把“教师的成功学习”当成一个课题，整合上述三种学习路径理论，从认知学徒制的理论设计到教学，通过设计研究方法，研究专家教师是如何成功学习的，说明什么类型的学习可以帮助教师改变教学实践。

参考文献：

[1]杨南昌.学习科学视域中的设计研究[M].北京：教育科学出版社，2010.

[2][4][5][6]R.索耶‧基思编.徐晓东等译.剑桥学习科学手册[M].北京：教育科学出版社，2010.

[3]Wenger,E..Communities of Practice: Learning, Meaning, and Identity[M].Cambridge, Ma:Cambridge University Press,1998.

(作者单位:北京大学教育学院)

(责任编辑:刘福才)

作者：温思涵

科学社会学认知论文 篇2：

高校创新人才培养与德育创新契合研究

摘 要：准确把握创新人才的内涵，需要明确其素质特征和道德特征。从德育创新视角培养创新人才需要遵循个性化原则、转变教育观念、改革学生考核评价机制、注重因材施教和创新环境的培育与营造。

关键词：高校;创新人才;德育创新

20世纪后半叶以来，由于科学哲学、认知科学、知识论、科学社会学等相关学科的新发展，学界对创新型知识的生成规律有了更深刻的认识。本文将在此基础上讨论科学创新精神对传统德育的提出的新课题，同时讨论创新人才培养这一目标对高校德育提出的新要求。

一、准确把握创新人才的内涵

创新，在《现代汉语词典》中解释为：抛开旧的，创造新的，也指创造性。具体来看创新就是能够为文明发展和社会进步创造出有价值的新颖而独特的产品（物质产品和精神产品）的行为活动。胡锦涛同志在全国科学技术大会上的讲话中指出，自主创新就是从增强国家创新能力出发，加强原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新。创新可以运用于不同的社会实践活动领域中，比如思想创新、理论创新、技术创新、管理创新、制度创新，等等。创新教育就是根据创新原理，以培养学生具有一定的创新意识、创新思维、创新能力以及创新个性为主要目标的教育。

1. 创新型人才的素质特征

所谓创新人才，就是具有创新意识、创新精神、创新思维、创新知识、创新能力并具有良好的创新人格，能够通过自己的创造性劳动取得创新成果，在某一领域、某一行业、某一工作上为社会发展和人类进步做出了创新贡献的人。创新型人才的素质特征包括创新意识、创新思维和能力以及创新人格，这些特征即为判断是否创新型人才的衡量标准。创新意识主要是创新动力系统方面的内容，表现在强烈的好奇心和求知欲，创新的兴趣、动机等方面。创新思维就是指创造性思维能力、创造性想象能力，另外还包含合理的知识结构，它是个体的智力因素，主要表现在：创造性思维、创造性想象、敏锐的问题意识和合理的知识结构等方面。创新人格则是指个体非智力因素方面应该具备的素质，比如责任感、自信心、意志力等方面，也就是个体创新个性特征的综合，包括创新精神和创新的人格特质如强烈的成就动机、良好的合作精神、优秀的调控能力、冷静的态度等。例如像上海财经大学作为财经类高校，培养的创新型人才应包括以下特点：第一，深厚的经济学理论基础和娴熟的专业技能;第二，国际化视野、宽广的胸怀、战略思维和多元文化背景;第三，对经济现实敏感，有创意，有洞察力，善于寻找商业机会;第四，能创造性地解读、回答经济理论与实践问题;第五，具有很强领导力、团队精神、相融性、合作能力和社会竞争力;第六，良好的财经职业道德和深厚的人文底蕴。

2. 创新型人才的道德特质

美国学者布兰察德曾经把革命者作为一个群体对象，认为这个群体的行为中有着共同的心理特征，具有特定的道德气质。显然，科学上的创新者与政治社会领域的革命者是有一定相似性的，我们可以合理推论，创新型人才作为一个群体，也具备一定的道德特质。

首先，创新人才的培养目标和素质构成来讲，创新人才要具备强烈的创新欲望、坚韧的创新意志、合作和团队意识等创新型的道德品质，需要实事求是，反对学术上的浮躁浮夸作风、学霸作风，能正确对待他人的研究成果，处理好创新与传承的关系。

其次，对创新人才的道德要求不仅是上述道德论层面，还有知识论层面。原先在实证主义知识论的视角下，通常认为科学是道德中立的（即科学家要做一个有道德的人，但科学发现过程要排除道德伦理和一切价值的干扰）。实证主义强调科学的超然品格，标举科学的非个体特征。学术研究中的个人因素，都被当作无益的东西，纵使不能弃绝，也该尽量克服，越少越好。但近几十年来波兰尼等学者的研究表明，科学的基础里藏着道德的因素，科学创新需要所谓的科学良心。科学知识是一种“个人知识”，科学发现中有个人的品德气质因素在发挥作用，作为一种创造性的活动，科学发现包含了明确规则所不能穷尽的成分，这些成分往往与科学家的个体有关，包括个体的信念、良知、承诺等等。一方面，科学系于科学家个体的直觉性思考和创造性冲动;另一方面，科学家又需要对这种冲动直觉进行审查、批判。原创性必定是充满激情的，但是这是“理智的激情”，这包含了科学共同体的公断体系的因素，内化到每个科学家心中，沉积为“科学良心”。波兰尼这些观点，启发我们科学家广义的道德气质，是切入科学创新过程的，这个环节上，德育可以有所作为。

二、从德育创新视角培养创新人才的思路与举措

实施创新教育是一项系统工程，从目标上包含三个层次：首先是探索精神培养。教学中要强调发现知识的过程，而不是简单获取结果，要让学生深刻感受到任何科学知识都是人类努力探索的结晶，以此弘扬科学人文精神，培养科学精神，掌握科学方法。其次是综合能力培养。从某种意义上说，综合能力是将现有知识组合成新知识的能力，它要求学生跨学科选修课程或者自学，融会贯通运用这些知识并解决实际问题。再次，创造意识和创造能力培养。真正有效的创新教育，应该遵循教育规律和创新型知识生成规律，按照个性化原则，构建多样化的人才培养方式。要从以下几个方面思考创新人才培养的思路与举措：

1. 遵循个性化原则，构建多样化的人才培养方式

创新人才的培养要充分保证学生的时间自由、空间自由、学习自由和思考自由。促进学生个性的发展旨在激发个体的自尊与首创精神，重视学生的个性化发展，给学生提供自由的学习与发展空间。20世纪后半叶以来，西方知识论的新发展表明，原来我们追求完全的、清晰的、精确的、普遍的知识，现在看来是不可能也不必要的空想。知识特别是创新型知识具有批判性、默会性、境域性、发散性、个体性等特点，如著名科学家和哲学家波兰尼就认为：任何知识都是个人知识（这么说当然不是否认科学的公共性）。科学发现包含的成分往往与科学家的个体有关，例如个体的判断力、想象力、直觉、理智的激情、信念、良知、承诺等等。波兰尼声明：“原创性必定是充满激情的。”这一理论运用到我们教育中，就是要允许学生在学科上、课程上有选择的自由，充分尊重学生个人兴趣。根据不同专业特点，成立大量的满足不同学生的学习型兴趣小组，要把兴趣与专业发展相结合，充分发展个性，使学生真正成为学习的主体，极大地调动学生学习的积极性，使每一位学生的个性得到长足发展，成为具有独立人格和创造力的人。

2. 转变教育观念，建设创新型的师资队伍

具有创新精神的高素质教师是培养创新型人才的前提条件，只有具有创新精神的教师，才能培养出具有创新精神的学生。我们对教师的考核也应改变单纯以论文发表数量为主导的片面方法，真正形成合理评价和筛选机制。应强化教师的创新意识和育人意识，促使教师不断提高自身素质与科研能力，提升创新能力，将科研成果及时转化为教学质量提高，促进科研与教学的紧密结合。更新教学观念，改进教学方法，实行个性化教学，在教学过程中注重引导学生兴趣，加强对学生科学思维方法的培养，努力为学生提供扎实宽厚的基础科学知识和学科前沿理论和思想。要建设一支具有先进理念、国际视野、战略眼光、创新思维、敬业精神、高水平的师资队伍。

3. 以培养创新精神为重点，改革学生考核评价机制

有必要在尊重知识的个体性基础上改革学生的考核机制，培养学生的怀疑、批判、探究意识，把个性培养列为增强学生创新能力的重要内容。要激发学生的创造才能，必须给每位学生以创造的机会，激发学生展示自己才能的欲望，使每位同学的潜力得到充分的发挥，使学生能有自我探索自我教育的能力。我们当前以闭卷考试为基础的考核制度，考查标准是“明确知识”的对与错。这样考试的知识论基础是一种朴素实证主义的知识观：知识可以简明地表达出来，如果你不能表达，就是你没有懂;是对是错比创新重要，证实比批判重要;知识排除个体性的体验，而考查学生的标准化、一般化的知识把握。在这一准则下，应试者的考虑重点不是创新，而是不犯错误。然而这种知识观念没有辩证地看到知识创新的另一方面。科学哲学家波普尔与库恩都揭示，科学发展不是“正确”理论与“错误”理论的路线斗争。波普尔认为：“我们能够从我们的错误中学习”，他甚至在《猜想与反驳》的扉页上引了一句：“我们所要做的一切就是尽可能快地犯错误”;波兰尼也论证知识有默会的一面，所以知识——即使是仿佛追求客观和普遍的自然科学知识——都是个人知识。因此要鼓励学生个性的发展，鼓励学生用批判的头脑去审视现存的定论和成见。改革考试制度，推广口试、课程论文、设计与操作、社会实践等灵活多样的考核方式。对有特长、有创新潜能的学生，采取特殊的教学计划、教学设计与考核评价制度。

4. 注重导师育人，因材施教，发挥个性化教育在创新人才培养中的关键作用

科学知识的传承有其自身的规律。中国古代的俗语讲“可意会而不可言传”。波兰尼认为，部分知识有默会的特点，那是“一种难以说出其细节的技艺……它只能通过实例由师傅传递给徒弟，这就使其传播局限在个体接触的范围之内”，科学传统中确实存在这么一部分难以编码化、难以明确言说的内容，因其属于默会知识领域，所以其传承主要需要依靠师徒之间的个体性接触。传统手工业时代的“学徒制”师傅带徒弟的方式，在现代大学教育的体制下仍然有十分积极的意义。通过导师与学生一对一的长期交流，学生朝夕相处，科研新手才能不知不觉地掌握科研技巧。只向学生传递已有的和显性的知识成果和方法是不够的，还必须使他们掌握大量默会的认识信念、概念、框架、方法与技巧等等。所有这些，都将是促使学生迸发创造性思维的“支援意识”。

5. 注重创新环境的培育与营造

丰厚校园的人文氛围是创新的丰厚土壤。要更加崇尚百花齐放、百家争鸣、鼓励创新、宽容失败、敢为天下先的校园氛围，才能营造有利于创新人才培养的校园文化。要使得创新氛围本身成为传统，转变那种妨碍学生创新精神和创新能力发展的思想观念。对学生新奇的念头、别出心裁和想象力给予鼓励;鼓励学生提问，创新开始于问题;鼓励学生广泛涉猎，开阔视野，敢于认知从而敢于探险;鼓励学生去探索、选择新途径处理问题;放弃权威态度，避免在学生评价中迷信权威的做法。

总之，在创新人才培养这个新目标下，需要进行德育的理念、内容、目标、模式、实践的创新。创新精神培养需要德育工作为其提供价值观、动力等支持，学校道德教育要完成这一使命，需要依据创新及创新精神给社会发展和个人生存带来的革新，改革自身，注入产生创新、发展的能动因素，如理性、进取、个性、积极、怀疑等，并与信仰、公正、良心等价值观结合。明确“创新人才培养与德育创新发展”的关系，既是为了培养创新精神这一使命，也是学校德育自身转型的需要。

参考文献：

[1]中国社会科学院语言研究所词典编辑室.现代汉语辞典[M].北京：商务印书馆，2005.

[2]胡锦涛.坚持走中国特色自主创新道路为建设创新型国家而努力奋斗[M].北京：人民出版社，2006.

[3]布兰察德.革命道德：关于革命者的精神分析[M].北京：中央编译出版社，2004.

[4]郁振华.默会知识论视野中的科学主义和人本主义之争[J].复旦大学学报，2002（04）.

[5]波兰尼.社会、经济和哲学——波兰尼文选[M].北京：商务印书馆，2006.

[6]波兰尼.个人知识[M].贵阳：贵州人民出版社，2000.

[7]波普尔.猜想与反驳：科学知识的增长[M].上海：上海译文出版社，2001.

[8]石中英.缄默知识与教学改革[J].北京师范大学学报，2001（03）.

[9]波兰尼.科学、信仰与社会[M].南京：南京大学出版社，2004.

作者：冯润民

科学社会学认知论文 篇3：

《脑与认知科学概论》教材编写体会

摘要：脑与认知科学是智能科学与技术本科专业的核心课程之一，针对本课程的教材建设是支持该核心课程建设的重要内容。但至今为止还没有系统的综述脑与认知科学的配套教材基于此，作者编写了《脑与认知科学概论》一书，弥补了教材的空缺。本文总结编写该教材的心得体会，分享教材编写经验。

关键词：脑与认知科学；教材编写；智能科学与技术；脑科学；认知科学

脑与认知科学(Brain and Cognitive Sciences)作为最具挑战性和最活跃的科学前沿之一，已成为全球性的研究热点。认识大脑从而认识人类自身是摆在各国科学家面前的首要科学使命。美国、澳大利亚、加拿大、法国、德国等多国合作的国际人类前沿科学计划(Human Frontier Science Program)项目[1]将对人类认知的研究作为这一计划的重点内容；美国将1990-2000年命名为“脑的十年”计划[2]；欧洲于1991年开始实施“EC脑十年计划”；日本在1996年推出的“脑科学时代”计划；我国政府在《国家中长期科学和技术发展纲要(2006-2020年)》中，将“脑与认知科学”被列为我国基础研究中的重大科学前沿问题[3]，国家科技部、国家自然科学基金委和中国科学院等机构也先后部署了脑与认知科学领域的科研项目，使脑科学与认知科学在中国得到了前所未有的重视。

自2003年北京大学在国内率先开设“智能科学与技术”本科专业以来，至今已经有北京科技大学、北京邮电大学、南开大学、西安电子科技大学、厦门大学、湖南大学等数十所高校经教育部批准设立智能科学与技术本科专业。“脑与认知科学”是智能科学与技术本科专业的核心课程之一，但至今为止都没有前例将脑科学和认知科学同时统一到一部教材中进行综合性地论述，作为合适的课程配套教材供教师和学生选用[4]。作者自2008年开始在北京科技大学讲授“脑与认知科学”课程，经过多年的教学，作者对脑与认知科学的知识进行了系统地梳理，形成一套较为完整的知识体系，最终形成《脑与认知科学概论》一书。

1教材编写构思

《脑与认知科学概论》将脑科学和认知科学作为同等的知识主体进行论述。其中，脑科学是研究人脑的结构与功能的综合性学科，它从分子水平、细胞水平、行为水平研究人脑智能机理，建立脑模型，揭示人脑的本质[5]。在教材中我们将脑科学描述为“智能科学与技术”的生物学基础。认知科学是研究人类感知、学习、记忆、思维、意识等人脑心智活动过程的科学，它探索人类的智力如何由物质产生和人脑信息处理的过程，包括从感觉的输入到复杂问题求解，从人类个体到人类社会的智能活动，以及人类智能和机器智能的性质[6]。在教材中，认知科学被描述为“智能科学与技术”的中间件，即从自然智能到机器智能之间的桥梁。

根据教学大纲的要求，并考虑到脑科学与认知科学二者之间的关系，我们将全书分为4篇，共8章，如图1所示。其中，第1篇为总论，即第1章绪论，整体论述脑科学与认知科学的研究意义、研究现状、研究内容、研究方法以及研究前景。

第2篇为脑科学，论述脑科学的基础知识、脑科学知识在现实中的应用，以及利用信息技术模拟人脑功能制造人工大脑。该篇共包含3章，其中，第2章脑科学基础知识，分析人脑的基本构造、左右脑的联系及协调工作机理、男性大脑与女性大脑的区别、大脑的工作原理、神经系统的基本构造，以及现阶段脑科学的基本研究手段；第3章脑科学知识的应用，从脑与学习、脑与意识及脑与行为三个角度论述了脑科学知识在生活中的应用，并介绍了大脑保养的科学方法，在第2章中学习到的脑科学基础知识应用到现实生活中指导人类大脑的科学开发与保养；第4章人工大脑，在第2章论述的脑科学知识的基础上，抽象并总结人工大脑的工作模型，并利用信息技术等手段模拟人脑功能实现人工大脑。

第3篇为认知科学，论述认知科学的知识科学、认知计算，以及智能认知系统。该篇共包含3章，其中第5章“认知科学基础知识”论述了感知、注意、记忆以及知识的构建与表征等基础知识；第6章认知计算，基于第5章，认为认知的本质就是计算，通过几种认知模型，使计算机模拟认知过程称为可能；第7章智能认知系统实例，论述了仿人机器人、无人驾驶汽车及认知计算机3个智能认知系统的实际应用，使读者可以更直观的体验到认知计算在现实生活中有哪些用武之地。

第4篇为实践，共1章即第8章实验，提供了5个实验，即大脑模型认知实验、核磁共振成像体验实验、脑波检测与信息处理体验实验、人工大脑简单记忆功能电路的设计与实现，以及智能车的设计与实现，可以作为第2、4、6、7章中相关内容的配套教学实验使用。其中大脑模型认知实验为课堂演示性实验，即教师通过相关教具、幻灯片等进行展示，使学生认识大脑的基本构造和工作原理等，配合第2章使用；“核磁共振成像体验实验”为体验性实验，即学生通过现场参观或实际操作的方式达到核磁共振成像的工作原理等目的，配合第2章使用；“脑波检测与信息处理体验实验”为体验性实验，即学生通过具体操作意念耳机产品实直观体验脑机接口技术在实际如何应用，配合第4章使用；“人工大脑简单记忆功能电路的设计与实现”为综合性实验，即学生通过设计并用电路实现人工大脑的简单记忆功能，配合第4章使用；“智能车的设计与实现”为综合性实验，即学生通过设计并实现一个简单的智能车，配合第6章和第7章使用。

2教材编写特色

教材系统地论述了脑科学、认知科学的基本概念和研究内容与研究方法，综合前人将脑与认知科学引入到信息科学领域的宝贵思想和最新研究成果。具体地，该教材具有如下特色：

1) 紧跟前沿，反映最新研究成果。

脑与认知科学是当前最具前沿的研究领域之一，教材紧跟时代前沿，汇聚国内外最新的研究成果，使读者能够掌握该领域的最新研究动态。

2) 体现学科交叉。

脑科学与认知科学是边缘性交叉学科，是心理学、神经科学、语言学、人类学、人工智能科学乃至自然哲学等学科交叉发展的结果。教材选取各门学科相互交叉、联系的部分，科学地将这些知识进行融合。

3) 体系结构清晰，知识完整。

教材將脑科学与认知科学作为两个并列的知识主题，整合到一本书之中。教材分为4篇。第1篇对二者进行简明地综合性论述。第2、3篇依次单独论述脑科学、认知科学，且每篇中各章节都建立在之前章节基础之上，使得知识具备很好的衔接性，又有一定的跨越性。教材的实验全部放在最后，独立形成第4篇。

4) 强调实用性。

教材不是仅仅罗列脑科学与认知科学的基本知识，而是在此基础之上，将脑与认知科学的知识引入到我们的生活实践中，使读者能够科学用脑，理解生活中与此相关的某些现象，如做梦、植物人等。

5) 体现工程性，符合工科专业需求。

作为智能科学与技术本科专业的教材，该书汇总了常用的大脑工作模型、认知模型等数学模型，使得学生能够了解和掌握这些模型并根据模型动手开发智能系统。教材第4章人工大脑和第8章实验等章节对学生动手实践能力的提高将会有很好的帮助和促进作用。

6) 生动趣味，实例丰富。

为了吸引学生的兴趣，教材在每个章节根据知识点，特意穿插入生动的实例供学生阅读，增强了教材的趣味性。

7) 实验、习题齐全，方便教学。

教材在第8章安排5个实验，可供教师根据需要作为教学实验使用。教材在每章后都安排有丰富的课后习题，并配有详细解答，适合教师教学和学生学习。

3教材编写手段

脑科学与认知科学作为交叉性和前沿性学科，对教材编写提出了较高的挑战。为了编好教材，作者在编写过程中采取了如下4种方法。

1) 组织编写团队。

作者在确定教材的体系结构安排之后，组织了一只编写团队，该团队包含教授、副教授、博士研究生、硕士研究生等。编写团队成员定期召开例会进行讨论。

2) 跟踪世界研究最前沿。

作者通过查阅大量的期刊和搜集网络信息，紧跟国内外相关研究机构的最新研究动态。除此之外，作者积极与国外知名研究机构进行学术交流，先后到加拿大多伦多大学、日本九州工業大学进行访问或访学，将国际最新研究动态带回国内，在该教材中与读者分享。

3) 广泛收集资料。

脑科学与认知科学是交叉性的学科，作者在教材编写过程中广泛占有心理学、神经科学、社会学、语言学等多门学科的资料和资源，吸取现有各种资料中的知识并对其进行归纳和梳理，最终形成该教材。

4) 听取本科生意见建议。

为了使该书适合作为智能科学与技术本科专业的教材使用，作者从2008年开始在本科教学过程中不断探索，并对教学讲义进行改进，到现在为止在课堂教学中学生反映良好。在本书完稿后，交由本科高年级学生进行试读，根据反馈结果进行数次改进，不断完善，最后学生评价普遍反映良好。

4教材使用方法

本书可作为智能科学与技术、计算机科学与技术、自动化等专业高年级本科生、研究生的专业课教材或参考用书。授课教师可以根据本校的教学技术，灵活调整授课学时。建议授课学时安排如下：

1) 针对智能科学与技术本科专业教学，要求学生学习本书所讲的全部内容，使其能够掌握脑科学与认知科学的基础知识，并能够使用相关技术手段实际动手设计和开发某些现实应用。可以安排32个学时(18个授课学时和14个实验学时)，学时建议分配如下：第1章为2个学时(授课2个学时)；第2章为6个学时(授课2个学时，2个实验各2个学时)；第3章为4个学时(授课4个学时)；第4章为10个学时(授课4个学时，2个实验分别2个学时、4个学时)；第5章为2个学时(授课2个学时)；第6章为8个学时(授课4个学时，1个实验4个学时)；第7章为2个学时(授课2个学时)。

2) 针对其他专业，如计算机科学与技术、电子科学与技术、控制科学与技术、物联网工程等专业的教学，要求学生了解脑与认知科学的基础知识，以及脑与认知科学相关的技术手段，重点掌握教材中与人工智能相关的知识点。可以从中选取16个学时进行讲授。

5结语

脑与认知科学在智能科学与技术专业课程中占有极其重要的地位，同时也是一门较难讲授的课程。作者在《脑与认知科学概论》教材的编写过程中，立足于科学前沿，体现了脑科学、心理学、认知科学、生理学及计算机科学与技术等诸多学科领域交叉的特点，在设计和构思上力争为读者提供全面、系统的知识框架。作者希望该教材能够弥补空缺，并为我国智能科学与技术本科专业的教育教学贡献微薄的力量。

参考文献：

[1]Human Frontier Science Program Organization. HFSP:Strategic Outlook 2010-2016[EB/OL].[2011-03-17]. http://www.hfsp.org/sites/www.hfsp.org/files/webfm/Executive/HFSP Strategic outlook Final.pdf.

[2]GEORGE BUSH. Presidential Proclamation 6158 [EB/OL].[2011-01-17]. http://www.loc.gov/loc/brain/proclaim.html.

[3]中华人民共和国国务院. 国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)[EB/OL]. [2011-02-10]. http://www.npc. gov.cn/npc/xinwen/szyw/zhbd/2006-02/10/content_344553.htm.

[4] 谭咏梅,王小捷,钟义信.“脑与认知科学基础”教学研究[J]. 计算机教育,2009(11):81-85.

[5] 徐耀忠. 脑科学[M]. 安徽:中国科学技术大学出版社,2008:1-28.

[6] 史忠植. 认知科学[M]. 安徽:中国科学技术大学出版社,2008:1-15.

Experience of Writing the Book Brain and Cognitive Sciences

WANG Zhiliang1, LI Ming1, GU Xuejing1,2

(1. Department of Computer and Communication, Beijing University of Science &Technology, Beijing 100083, China;

2. School of Electrical Engineering, Hebei United University, Tangshan 063009, China)

Key words: Brain and Cognitive Sciences; book writing; Intelligence Science and Technology; brain science; cognitive science

(编辑：白杰)

作者：王志良,李明,谷学静