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基于本体的工程学科框架研究

孔寒冰  
【摘要】: 工程学科分类是工程教育和科技教育管理的重大议题(theme),理想与实际的差距又使之成为一个严重问题(problem)。本文首先展现其相关背景,包括现有学科分类和实践的复杂景象、相应研究工作的欠缺和滞后,以及新世纪工程科技和工程教育的巨大变革对新的工程学科框架的迫切需要。 本文分六章探讨工程学科框架的形态和性态。 第1章“引言”,提出并界定了研究问题与解题思路。第2章“文献探讨”,辨析“工程”、“学科”、“专业”三个基本概念,梳理相关知识论、本体论和框架理论的理论元素,以便后续章节具体应用。第3章是框架形态研究,用第一手材料展现和分析中、美、俄、英、法、德、日、澳8个国家具有代表性的工程学科框架,是为第5章的实证研究提供可靠数据的基础。第4章是框架性态定性分析与综合,借助系统过程方式,以大量经考证的历史性资料,从工程活动、工程学科、工程知识体形成模式、工程职业、工程职能、工程过程、工程应用拓展与价值等多个侧面,挖掘出工程学科知识本体的基本元素,构筑了相应的本体模型,对其内涵和可能的应用进行了较为充分的讨论。第5章是框架性态实证研究,借助SPSS软件对被统计工程学科进行了多维标度分析(MDS)、因子分析(FA)和聚类分析(CA),给出表征框架性态的多个图谱,对可视化结果,以及所有框架全样本的主因子提取与可视化分析,并简要说明了它们的应用。第6章“结论”,总结全文主要工作,阐明创新点和研究不足,对未来研究予以展望。 本文研究工作的结果表明: 一、工程学科具有框架形态的多样性.各具特色的框架形态,分类层次、学科总数和学科名称不完全相同,当然各自的功用也不尽相同:三个英语国家的工程学科分类标准具有较宽的适用性,既用作统计,也供教育、研究、招生、就业等相关使用;而其他国家的分类标准则表现出应用的“专属性”,一些国家甚至在同类型应用中又有多个专门的标准。学科框架运作于不同的主客观环境,不加剪裁地照搬照抄以谋求统一框架显然并不可取。 二、工程学科具有本体元素的同一性.不同学科框架具有相似的内在性态,即具有内在的知识本体元素同一性。框架性态蕴含在本体的基本概念集合中,包括与基础工程学科的同源派生关系、与数学及相关自然科学的亲缘互补关系、在功能对象领域的基本分布状态、在生命周期中的主要运作阶段、对工程科技的物质,以及能量和信息的负载状态。加上学科的结构指数,工程学科知识本体完整地表达了框架的性态和形态。 三、工程学科框架的图谱给人新的认知.对12个框架1327个学科样本的多元分析与可视化,确认了工程学科体系中的设计、制造与矿业工程、物理学与电气工程、化学与化学工程、土木工程、生物学、数学的显著地位和作用;机械工程和力学是工程知识本体中最具普遍性的要素,对其他工程学科起着一种基础作用;工业工程在传统框架中处于弱势地位,大力发展与之关联的生产、经营和工程服务类的学科应成为新建框架的重要考虑。框架间的根本差异主要是在生产、经营、生命和生态等功能领域的不同侧重,以及对科学依赖或技术依赖的倾向性。 四、工程学科框架的全貌得以清楚展现.由于直接采用原始资料,译词反复求证、认真校订,尽可能避免了国外信息的以讹传讹和先入为主。对全球代表性国家的典型学科分类的相对客观清晰的描述,展现了生动而丰富多彩的工程学科面貌,为今后的相关研究提供了可靠的资讯基础。 五、学科、专业和工程概念得到进一步甄别.本文初步辨析和厘定了它们的内涵、区别与联系。除了给出“工程”的知识、活动和专业的三重定义外,本文还阐释了“学科”不是科学的专属品,科学以外的学问也可以有自己的学科;“专业”(profession)以及专业界、专业人才、专业领域、专业教育、专业资格论证等等术语中的“专业”,都是专门职业的意思,中国大学里的“专业”(相当于program)则是专门学业的意思。三个术语的内涵虽有重大区别,但可借助它们的知识定义和专业(组织)定义紧密联系。 21世纪工程和工程教育的发展呼唤新的工程学科框架,以解放和促进工程科技生产力。加强工程学科知识系统的核心成分,调整学科结构,开辟新的领域,发展工程服务等等,均是构建新框架的重要途径。作为重要的理论主张,本文提出用“工程链”统合工程的过程链与价值链,对它的创新实践将创造一个“大E”的工程。


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1 孔寒冰;基于本体的工程学科框架研究[D];浙江大学;2009年
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