东南大学学习科学研究中心概况及科学教育人才培养

东南大学学习科学研究中心概况及科学教育人才培养东南大学柏毅副主任

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《全国第四届科学教育专业建设研讨会》 2007 年 8 月 16 日于广西师范大学

一 . 学习科学研究中心概况

学科方向研究领域研究团队国际合作

《全国第四届科学教育专业建设研讨会》

东南大学学习科学研究中心 ——由韦钰院士于 2002 年创立！

教育学教育学

心理与心理与神经科学神经科学

生物医学生物医学工程工程

学学习习科科学学

学习科学涉及生物学习科学涉及生物医学工程、脑科学、医学工程、脑科学、心理学及教育学等心理学及教育学等众多研究领域，是众多研究领域，是国际上新兴的前沿国际上新兴的前沿交叉学科。交叉学科。

“ 国家中长期发展纲要”和 “十一五的规划”中明确提出要发展自然科学与人文社会科学的交叉学科，完善学科发展布局。

1 、学科方向：学习科学与工程


生命科学教育科学

学习科学认知心理学、

认知神经科学

科学教育

中国儿童

情绪能力发展

儿童发展

生物医学工程

东南大学生物医学学科也是由韦钰院士在 80 年代初创立，国家重点学科，全国优秀博士后流动站，最新学科排名全国第一。

东南大学学习科学与工程学科：江苏省重点学科国内首个“学习科学”二级学科博士点儿童发展和学习科学教育部重点实验室 2007 年东南大学开始招收“科学教育 ( 技术 )” 的本

科专业


学科特色：以生物医学工程学科为基点，以发展用于学习科学研

究的新方法、技术和设备为切入点，把基因组科学、脑科学等研究成果应用于教育科学，构建从分子、生理、心理、行为等多层次的学习科学研究平台。

紧密与教育学相结合，开展“做中学”科学教育的标准制定、评估方法等研究。

紧密与儿童发展相结合，特别是研究中国儿童情绪能力的发展。


2. 研究领域：基因和递质检测脑图像分析和脑功能研究生理和行为参数无线检测和分析行为观察和心理分析情感计算和检测儿童科学教育评测儿童情绪发展数据库


0 1 2 3 4 5 6 7 80

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

面部图象特征提取情绪成分估算

16 导 NIRS 系统

3. 研究团队：多学科交叉研究队伍研究团队有研究团队有 2424 人。人。

其中在职人员其中在职人员 2020 人，人，博士后博士后 44 人。人。

在一个研究团队中覆在一个研究团队中覆盖多个一级学科，包盖多个一级学科，包括理、工、心理、教括理、工、心理、教育等，是一只多个学育等，是一只多个学科进行实质性交叉的科进行实质性交叉的研究队伍研究队伍

生物医学工程：8 人

生命科学：3 人

心理学：4 人

信息科学：3 人

医学： 1 人

教育学： 3 人


韦钰教授中国工程院院士东南大学学习研究中心开创人，第一届主任，现名誉主任中国科协副主席中国电子学会副理事长教育部原副部长，现国家总督学顾问全国政协教科文体委员会副主任国际心智、脑和教育学会的四位发起人之一 2005 年被推选为 IAP 国际科学教育评估专家组专家现研究领域：儿童情绪能力的培养、科学教育的标准和评估等


陆祖宏教授东南大学学习科学研究中心现任主任 1996 获国家自然科学基金“杰出人才基金” 1999“ 长江学者奖励计划”特聘教授。 2002 － 2008 国家自然科学基金创新研究群体负责人国家“十一五” “ 863” 高技术重点项目“生物芯片技术和应用

研究”的负责人教育部重点项目“中国儿童情绪能力发展数据库”项目负责人现研究领域：高通量全基因组测序技术，行为基因组学及生物信

息分析、以及儿童情绪相关的分子检测技术。目前与美国纽约大学、哈佛大学等合作，为“南京都市儿童发展研究”项目的中方负责人。


长江学者特聘教授 2 人（陆祖宏、顾忠泽）国家杰出青年基金获得者 3 人（陆祖宏、顾忠泽、赵春

杰）新世纪优秀人才基金获得者 1 人（郑文明）全国百篇优秀博士论文获得者 1 人（邓慧华）从国外获得博士学位的研究人员有 10 人。

国内研究团队：研究高层次高


4 、国际合作基础参与发起国际心智、脑与教育的学会，参与 OECD 的 C

ERI ( 教育研究和革新中心）相关学习科学研究，在南京举办了三次国际儿童情绪发展论坛（ 2005 － 2007年）。

与纽约大学、哈佛大学等开展了儿童发展方面的国际合作研究。

与法国、加拿大等开展的儿童科学教育方面的国际合作研究

接受美国的博士后二人，已派出博士生 5 人。


第一期第二期

Beijing

ShanghaiNanjing

Shantou

第一期第二期

Beijing

ShanghaiNanjing

Shantou

项目由启动初期的北京、上海、南京和汕头四个实验区的 44所学校扩大到目前的 20 个城市， 1000余所幼儿园和小学。

儿童科学教育


Delegation of Academy of France visited China (2002)

韦钰院士因增进中法韦钰院士因增进中法友谊、促进中法教育友谊、促进中法教育交流做出的突出贡献交流做出的突出贡献而荣获法国国家荣誉而荣获法国国家荣誉勋位团骑士勋章。勋位团骑士勋章。

在法国科学院举行的第二届国际在法国科学院举行的第二届国际儿童科普教育奖“儿童科普教育奖“ PURKWA”PURKWA” 奖奖的颁奖仪式上宣布，韦钰院士获的颁奖仪式上宣布，韦钰院士获得得 20062006 年度“年度“ PURKWA”PURKWA” 奖。奖。


GE Foundation Donation Ceremony, March, 2006


基地建设方面的预期目标

（ 1）建设成基于现代计算机信息技术、生物测量技术和情感计算方法等儿童发展研究平台。

（ 2）建设成基于生物信息学、生物芯片、生物传感技术的儿童心理相关的生物学标志检测平台。

（ 3）建立中国儿童发展研究资源库。包括 1000 个以上不同社会背景的中国儿童在不同生长发育阶段（ 0－ 15岁）的生物学、心理学和社会学数据及资料。


二 . 科学教育人才培养研究生培养情况本科生培养计划


1. 博士、硕士研究生培养从 2003 年开始，中心以跨学科方式与东南大学其它

相关院系合作进行博士和硕士研究生培养工作。 2005 年开始，经东南大学研究生院批准，以独立学

科方式进行自主招生。中心现有博士研究生 17 人，已经毕业博士研究生 5

人（跨学科培养），博士后 4人。现有硕士研究生 38 人，其中 06 级 17 人。 07 年新招收硕士研究生 22 人，博士研究生 6 人


08 年硕士研究生招生方向专业代码、名称及研究方向人数考试科目备注

301 学习科学研究中心 (83795549或 83795664转 1006)040110 教育技术学01 网络与信息技术应用02 科学教育03 知识工程与管理

①101 政治理论② 201 英语③ 311 教育学专业基础综合

复试科目 :5f9 数据结构与计算机网络

040203 应用心理学01 认知与发展心理学02 儿童发展与情绪能力

①101 政治理论② 201 英语③ 312 心理学专业基础综合复试科目 :5h0 实验

心理学

070302 分析化学01 生物芯片技术与应用02 神经递质检测技术与应用

①101 政治理论② 201 英语③ 727 化学分析④ 995 仪器分析

复试科目 :558 生物化学或 5k4 化学综合

083120 学习科学01 情感信息技术02 脑图象与虚拟现实技术03 情绪评估与传感器网络04 学习与认知建模05 神经回路与机理

①101 政治理论② 201 英语③ 301 数学一④ 948 信号处理或 962 图像分析

复试科目 :5h1 模式识别


08 年博士研究生招生信息专业代码、名称及研究方向指导教师考试科目备注

301 学习科学中心 (83795549 或83795664 转 1006)

083120 学习科学

01 科学教育与工程02 情感神经科学

韦钰周仁来周晓林

①121 英语② 268 心理学③ 3A2 神经生物学

03 情感信息技术沈向洋赵力

郑文明

①121 英语② 225 工程矩阵理论或 228 概率论或 248 数值分析③ 3E9 图像分析或 3F0 情感信号处理

04 学习行为分子遗传学邓慧华陆祖宏

①121 英语② 244 生物化学或 257 细胞生物学③ 3A2 神经生物学


部分本科生毕业设计论文列表抑郁情绪影响词汇识别的事件相关电位研究

SPM在近红外脑功能成像中的应用研究

与情绪相关的穿戴式测量电生理系统的研究

基于 web的在校大学生心理评价网络支持体系研究

在校大学生心理健康状况测评研究

基于 J2ME技术的移动网络信息平台研究

基于 RT-CES系统研究细胞与细胞间的相互作用

基于 RT-CES系统研究肿瘤药物体外作用

面部表情识别中表情特征的提取方法研究

基于隐马尔可夫模型的面部图像情感语义分析

人眼的检测与定位

多模磁共振图像融合

基于统计方法的人脸表情识别研究

基于 LabView的近红外数据可视化研究

汉族人群孤独障碍与 OMGP基因 A62T多态性的关联性研究

抑郁症青少年对模糊视觉刺激的社会归因－ SAT测试

近红外脑功能成像技术在情绪研究中的应用

有关近红外脑功能成像技术的数据处理研究

汉语句子理解过程中情绪信息的加工－ ERP研究

儿童情绪决策能力评估：执行功能研究“ ”做中学科学教育案例多媒体课件

医学图象数据浏览器

脑功能通路 FLASH动画

孤独症儿童的筛查量表的信效度研究


部分硕士研究生论文人脑分割研究许冠明脑磁共振图象的白质提取 ---分割算法及评价周振宇扩散张量成像数据处理及脑白质纤维跟踪技术汤天宇儿童情感决策能力的发展研究杨元魁三维脑图像可视化软件开发与远程可视化研究赵志强与情绪相关的穿戴式无线遥测电生理系统的研究曹佩培可穿载试系统在儿童发展实验室的应用研究贾珊社会性判断的结果评价 ---ERP研究钱星视运动神经机制的研究王金晶注意瞬脱中的突出控制王玲玲反应选择中刺激 -反应一致性的神经基础徐晓坤


东南大学“科学教育”本科专业于 2006 年 12 月获得教育部批准（批准号： 040108W ）授予教育学学士学位。今年计划召收一个实验班。

培养目标：培养具有理工基础的和现代科学教育意识、掌握教育学、心理学、生物科学、认知行为科学、计算机应用技术等多方面的知识与技能，善于战略思考、精通科学教育技术与手段、基础扎实、知识面宽、实践能力强、勇于创新的高素质、高层次科学教育与技术人才。

就业方向：能胜任中等学校的教学，能在科学教育相关的政府职能部门、教育事业单位、教育技术产业等领域中从事科学教育研究与培训、教育技术开发与营销、科技传媒设计与创作、科学教育管理与组织、科教资源相关的创意产业以及心理分析与咨询研究等部门工作。

2.2. 《科学教育》本科新专业《科学教育》本科新专业


本科专业的办学特色本科专业的办学特色培养方案体现多学科交叉的特点，培养具有理工基础的现代

科学教育人才，在课程设置上有机的整合了教育学、心理学、生物科学、认知行为科学、计算机应用技术以及哲学和艺术类等多学科。

强调实践环节，学生从 3年级开始将有计划的进入到中心的各实验项目中，作为被试或直接参与实验。同时，实践环节还将要求同学直接进入到中小学科学教育课堂，学习、参与、指导科学教育课程等。

Project Learning ，学生从进入学校的第 1个学年开始，每个学年至少一次由中心导师或博士研究生直接指导分阶段完成一定的项目实践计划。


科学教育课程体系科学教育课程体系

通识教育基础课程（ 72 学分， 45%）

大类学科基础（ 23 学分， 14.5%）

专业主干课程（ 20 学分， 12.5%）

专业方向与跨学科选修课程（ 12/24 ， 7.5%）

实验类课程与实践环节（ 7+26 ， 20.5%）


通识教育基础课程（ 72 学分）

1301107 中国近现代史纲要 2

1301301 马克思主义基本原理 3

1301103毛泽东思想、邓小平理论和 “三个代表”的重要思想概论

3

8801102 思想道德修养与法律基础 3

8801103 形势与政策 0.5

8801101 就业导论 0.5

1700105 大学英语 9

1801111 体育 4

6201302大学计算机基础 B

1

6201303 程序设计及算法语言 3.5

0701121 高等数学（ A） 10

0702102 线性代数（ A） 2

0701131 概率论与数理统计（ A） 3

1002123 大学物理（ B1） 7

1002131 物理实验 2

1302104 外国哲学 2

1901102 普通化学（含实验） 4

6201301大学计算机基础 A

1

人文社科类 *

6

8600102 军事理论 1

1403401 经济管理基础21404102 财经概论

1406101 现代经济学 *

1901101 工程化学

20320100

环境保护与可持续发展导论

1101101现代生命科学导论 *


大类学科基础（ 23 学分）

6201101 教育学原理 2

6201102 心理学原理 2

6201103 心理与教育学研究方法 2

1101406 生物化学 3

1101316 分子与细胞生物学 3

6201305 网络与数据库基础 2

6201305 数据结构 2

1101106 计算机结构与逻辑设计 4

1101107 微机原理与接口技术 3


专业主干课程（ 20 学分）

6201108 教育与心理统计学 3

6201105 教育心理学 2

6201106 发展心理学 2

6201109 科学学习与教学 2

1101322 人体解剖与生理学 4

6201306 信号与系统 3

6201114 认知神经科学 2

6201206 神经生物学 2


专业方向与跨学科选修课程（ 12/24）

6201113 科学技术史 3

6201115 科学传播学 2

6201104

科学课程论 2

6201107 教育技术学 2

2401112

计算机辅助设计（艺术） 3

6201308 多媒体技术与应用 26201307 嵌入式系统及应用 2

6201309 情感计算基础 2

6201310 图象处理与计算机图形学 3

6201107 教育技术学 2

2401112

计算机辅助设计（艺术） 3

6201308 多媒体技术与应用 2

第一组

第二组

每组选修 12 学分


实验类课程与实践环节（ 7+26）8600102

军训 2

6201406

计算机综合课程设计 0.5

8101206

工业系统认识Ⅰ 0.5

6201407

科学教育课程实践 0.5

1700102

英语强化训练 0.5

6201408

虚拟仪器技术应用实验 0.5

6201401 Project Learning

1.5

6201402

毕业设计 16

6201403

社会实践 1

6201404

文化素质教育实践

1

6201405

大学生课外研学 SRTP 2

6201112

心理学实验 1.5

1101319

生物学实验 2.5

1101108

微机实验 1

6201202

科学仪器实验 2


学习科学研究中心

课程整合体现了交叉学科的培养本身就具有宽口径的特点（教育学、心理学、生物学、计算机信息科学、物理学、哲学、艺术等）

学生培养将采用 2+1+1模式，既前 2 年在九龙湖校区完成通识类课程和大类基础类课程的学习，第 3 年在丁家桥校区完成神经生物学和相关医学类课程的学习，第4 年级在四牌楼校区，在完成专业类课程学习的同时，强调进入实验室参与教学实践和项目实验。

建立交叉培养机制：宽口径大类培养、探索新的人才培养模式


设置了 Project Learning教学实践环节，配学生导师，根据不同的教学阶段，以及导师的研究方向，每学期在导师指导下完成一定任务的实踐项目。

与 SRTP项目结合，从第 3 学年开始，学生进入实验室参与科研实验和实践，增进学生对专业方向及研究领域的了解。

学习科学研究中心《全国第四届科学教育专业建设研讨会》

中心有一批从国外引进的教研人员，有基础、有能力进行双语教学。目前有计划、有条件进行双语教学的课程包括：程序设计及算法语言、科学课程论、心理学原理、科学学习与教学、神经生物学、情感计算基础；

在课程设置过程中，将有计划的安排双语文献、讲座、讨论等内容。

采取积极措施，鼓励双语教学及研究型课程采取积极措施，鼓励双语教学及研究型课程


“做中学”科学实践项目是教育部和中国科协共同倡导的科学教育实验项目，目前在全国有 24 个城市近 1000所实验学校进行实验，南京也是试点城市之一，

汉博科学教育培训中心是设在学习中心的专门从事科学教育培训的机构，也是中国科学教育课程标准的制定中心。

与纽约大学合作进行的关于儿童发展的长期跟踪研究，形成了新的实践研究基地。

实验室与实习基地相结合提升实践能力实验室与实习基地相结合提升实践能力

学习科学研究中心《全国第四届科学教育专业建设研讨会》

拟重点建设课程：心理与教育学研究方法、教育与心理统计学、科学学习与教学、心理学实验、科学仪器实验、科学教育课程实践

拟重点建设教材：科学学习与教学心理学实验科学仪器实验科学教育课程实践

培养计划实施过程中规划重点建设的课程、实验室、教材培养计划实施过程中规划重点建设的课程、实验室、教材


拟重点建设“心理学与认知科学教学实验室”：


五年奋斗目标： 2010 年儿童发展与学习科学教育部重点实验室，参加科技部组织生命科学领域的国家重点实验室评估，争取达到良好水平。

新增国家杰出青年基金获得者 2 人、全国百篇优秀博士论文获得者 1 人。

五年内在国际顶级学术刊物（ Science, 　 Nature 系列杂志）上发表学术论文 1篇，在国际学术刊物（ SCI）发表 100篇。出版学术专著 3 部，申报国家级科技成果奖 2 项。

五年科研经费达到 2000万元以上。在儿童发展研究方面，与美国纽约大学和哈佛大学建成儿童发展研究的国际合作平台，合作申报国家自然科学基金重大科研项目。

研究开发出一批可用于脑科学研究、儿童发展评测和科学教育评估的新方法、新技术和新装备，并争取能够产业化。


Thank you all!

东南大学学习科学研究中心柏毅副主任[email protected]

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