工程问题的概念篇1
为满足人类之间的实践交流、跨越空间障碍的需求，政府部门投资建设了多数桥梁，随着社会的发展，桥梁也需要不断的地更新、改造。基于桥梁工程在社会经济发展中的重要地位，作为桥梁建造开端的桥梁设计显得尤为重要。而桥梁的概念设计是具体设计的先导，是对桥梁设计的总体把握与构思，其思想贯穿桥梁设计的全过程，并随着项目的进行而不断完善。在桥梁建造工程中，高达70%以上的生产成本取决于概念设计，做好桥梁工程的概念设计才能造出“精品”桥梁，才能从根源上节约工程的建造价值，提升美学内涵。
1 桥梁工程概念设计综述
1.1 桥梁概念设计的过程
桥梁的概念设计主要是在一定经济条件下，提出满足结构造型要求、耐久性和使用功能要求、满足形变与受力要求的合理设计方案。现行的桥梁建设主要以结构设计与桥梁施工为核心，按照时间进行相关组织与实施，设计人员的主要职责是依照必要规范产生经济安全的桥梁结构设计方案。桥梁的概念设计活动除包含上述功能外，还要综合考虑影响设计初步阶段的环境、人文、美学等要素，完善了传统设计的表现手法与设计理念。
1.2 桥梁的产品化概念设计
桥梁是一种特殊产品，它具备土木工程结构的基本特征，也具备产品的一般属性。桥梁产品的建设规模大、投资巨大；桥梁的建造一般由政府根据社会、经济、交通需求确立实施，与市场关系较小；桥梁的使用年限长，达到寿命后将成为废弃物，在其长寿命周期内需具备抵御环境侵害的能力。鉴于产品概念设计的思想和桥梁概念设计的重要指导，将现有的桥梁概念设计内容从桥梁设计各步骤里提炼归纳出来，形成如下的桥梁概念设计新思路。
（1）设计定位阶段主要包含环境总体分析、使用方式分析、用户群体分析和寿命期成本分析这四个层次[2]。只有充分分析影响桥梁设计的主客观因素，才能合理定位设计走向。环境分析主要是对拟建桥区的水文、地形、气象、地质等条件的分析，这将决定了桥梁设计的抗震、抗风设计需要；桥梁的用户群体主要是社会、业主和生态环境，设计中要注重桥梁的生态性、安全性、景观美学性、经济性等；使用方式决定了线性布置、建设规模的大小、上下部结构设计、断面布置等；寿命期成本主要包含间接成本、直接成本和灾害事故成本。桥梁概念设计的主体由设计、施工、运营、管养等多单位与部门构成，在其寿命期内的所有部门被称作利益共同体。
（2）方案初拟阶段是在对桥梁概念设计精准定位后，从结构体系、桥位、景观、桥梁造型、施工方案等方面拟定桥梁建造的初步方案。桥位选择将决定工程造价、施工和运营的安全性、施工操作的难易程度；结构体系的选择要注意结构的可达到性和可维护性，为今后的桥梁检修提供便利条件，整体节约桥梁寿命期的总成本；桥梁的造型与景观设计要以工程师为主导，同时邀请建筑师及其他专业人员加入，形成合理的设计模式；施工方案直接影响着桥梁工程的质量、安全、工期，在考虑结构、线性、桥位条件之后形成了初步的施工方案。经反复对比分析，筛选出两三个可行的推荐方案。
（3）方案比选阶段的主要工作是依据项目的相关规定和工程师的相关经验，从若干推荐方案中择优选取最终设计方案。经济指标是大多数桥梁最终方案决定的关键性要素，但在一些景区桥梁或标志性大桥的设计方案比选中，景观美学价值也是不容忽视的重要因素。
1.3 桥梁概念设计的阶段划分
桥梁的概念设计工作主要集中在工程的可行性分析、初步设计、施工图设计三个阶段。这三个阶段设计桥梁工程的技术层面的具体细部与结构设计，具体每阶段的概念设计内容如表1所示。
2 桥梁设计的前沿设计理念
这里主要介绍三类较具代表性的设计理念，即桥梁的耐久性设计理念、桥梁的生态性设计理念和桥梁的全寿命周期设计理念。
（1）耐久性设计理念是指在桥梁的设计使用期限内，保证桥梁的安全性、使用性及外观功能的设计理念。耐久性的设计需要在明确设计中可能的侵蚀类型和不同状况下的耐久性要求；评估特定条件下的侵蚀严重程度；明确桥梁的各个构件对侵蚀作用的防护水平与防护方法；提出设计、养护、维修等后续方案。
（2）桥梁的生态设计理念是充分利用生态学的设计思想，综合考虑桥梁相关的生态环境，在桥梁的设计规划中，提出满足人们需求且与生态环境和谐共存的设计方案。生态设计中要坚持生态保护的原则，尽可能选取对周围植被、水文、气候破坏程度最小的施工方法，严格控制施工范围；施工坚持使用清洁能源，选取无毒无害的装饰与建造材料，从而利于桥梁报废后的物料回收；桥梁建造需保证施工工艺先进、材料先进、设计和施工组织合理。
（3）桥梁的全寿命周期设计包含桥位的规划、方案的设计、性能的分析、详图的设计、建造的施工、管理的养护和拆除这几个阶段的全面规划和系统考虑，从而达到最优目标。桥梁的全寿命周期设计将使用、资金、文化、生态等需求细化成具体指标，并采用恰当的方式实现桥梁寿命周期的各类指标要求。
3 结语
本文介绍了桥梁概念设计的具体定义、相关特点、设计的步骤和流程，并从定性分析、经验积累、合理估算的基础上总体把握桥梁设计构思。借鉴产品设计的成熟经验，将桥梁作为产品，尝试桥梁的产品化概念设计，进而深入探讨工程的可行性研究、初步设计、施工图设计三个阶段的技术层面的桥梁概念设计。最后，介绍了现今的一些前沿桥梁概念设计理念，如生态设计理念、耐久性设计理念、全寿命周期设计理念等，对以后的桥梁概念设计发展有一定的启迪意义。
工程问题的概念篇2
一直以来，我国土木工程专业本科培养的学生具有一定的理论水平，但应用实际工程的能力较差，独立和创新的工程意识较低。原因是以往的教学中，教师单纯地讲授理论知识，学生实践能力训练不足，缺乏理论与实际工程相结合的锻炼，教学与实践无法有效衔接。目前，土木行业越来越多的地方用到了概念设计，这种理念在很多实际的建筑方案中得以应用，对土木工程影响巨大[1]。因此，概念设计在土木建筑工程专业教学环节中应当加以体现、反映。针对这样的现状，土木工程专业进行《结构概念与创新设计》课程教学研究就十分有意义。这对改革工程教育的教学模式有利，又能检验学生对所学理论知识的掌握，并且锻炼他们提出问题、分析问题、解决问题的能力，激发其建立工程意识和培养创新能力[2]。
一、《结构概念与创新设计》课程教学内涵和意义
土木工程结构概念设计是工程当中结构设计的灵魂，是利用设计概念并以自身为主线贯穿全部设计过程的一种设计方法。概念设计是完整和全面的设计过程，它将设计者繁复的感性和瞬间思维上升到统一的理性思维从而完成整个设计[3]。社会经济的飞速发展，人们的生活水平日益提高，对建筑结构设计也有了一个更高的要求。如何打破土木工程结构设计过于墨守成规，能将结构工程师的创新能力充分发挥出来，对于现代社会是迫切需要的。因为他们才是结构设计革命的推动者和执行者[4]。
《结构概念与创新设计》课程是在原《结构创新设计》课、《结构概念与体系》课及《事故分析与结构原理》等土木工程专业课程基础之上，发展整合及改造后新设立的课程。该课主要是以学生创新性设计制作实验为主线，训练学生工程意识、动手能力、创新能力、实践能力等。它体现了工程教育的特色，以结构设计制作实验项目为载体，探索在干中学、理论与实践紧密结合的教学模式。把工程培养所必要的基础知识、工程设计思想和方法、自学和终身自学的能力和兴趣的培养等内容放在第一位。《结构概念与创新设计》课提出建筑结构概念设计的概念和原则，并结合学生的创新性设计制作实验案例进行点评分析。概念与体系部分介绍结构概念设计的背景、思路、基本做法、设计过程中经常用到的结构概念。
该研究的理论意义和实际意义在于探索通过该课程的教学设计，教学内容和教学方法的改革研究，适应新的教育理念和人才培养模式。培养学生的创新和实践能力，掌握善于主动学习的方法，形成良好的学习和工作习惯。
二、我校的教学改革研究的基础和环境
1.专业建设基础好。河北工程大学土木工程学院以开设创新性结构设计大赛10年。完成了校教研项目《土木工程专业创新性结构实验探索研究》和《结构创新设计等系列课程的教学研究》两项。学院已开设《结构创新设计》、《结构概念与体系》、《事故分析与结构原理》、《混凝土结构设计》、《结构抗震设计》等课程。
2.师资力量强。上述这些课程由多位建筑工程系的老师担任，职称结构合理，形成了相对稳定的老中青队伍结构。因此，对于结构概念与创新设计教学改革研究的可持续性提供了保证。
3.实验室基地条件良好。本专业下设的结构实验室是河北省结构实验教学示范中心，为学生建立模型实验提供了科学的、可靠的硬件条件。
三、《结构概念与创新设计》课程教学方案设计
1.教学目标。初步形成《结构概念与创新设计》课的教学理念和教学思想，完成《结构概念与创新设计》课的教学大纲制定，确定教学内容，初步形成教学方法和教学模式，为指导其他工程设计课程教学改革探索经验。
2.教学内容。《结构概念与创新设计》课程教学内容包括教学设计、教学内容和教学方法研究。
教学内容：创新性设计制作实验项目的设计，项目要包含若干个结构和力学的概念的运用，如拉、压、弯、剪、扭、稳定、倾覆等，使用材料应宜于制作，实验的方法要直观。项目的要求应是概括性的，应用较少的约束，以使学生开阔思路。给出的条件应尽量少，要学生自己寻找所需的条件。布置结构设计制作实验项目，首先让学生以小组形式讨论分析项目，提出问题。学生分析问题并寻找解决问题的方法，通过自学、讨论、查阅相关资料等方法解决问题。学生应经过结构方案设计、一定的计算分析、绘制施工图、施工制作结构模型、进行结构实验、实验分析、总结等过程。
教学方法：本课程的教学手段主要以讲课、学生设计、模型制作和模型实验相结合的方式，从不同的角度和理念启发学生将所掌握的基本结构概念有机地结合起来，培养学生的创造力。在模型实验之前教师上课以引导为主，主要由学生自学、讨论和分析计算设计制作出结构模型。教师引导学生将自己的设计与所学内容联系起来，甚至产生出学生还未学到的问题，让学生自己思考分析。
教师的教学主要以指导为主，如结构概念设计的原则、路线、方法，基本思路、基本做法以及设计中常用到的结构概念等，并结合学生的创新性设计制作实验案例进行点评分析。
基本教学过程：布置题目――学生以小组讨论学习――提出问题――教师指导学生分析问题解决问题（教师重点要起到启发、督促、指导、控制进度的作用）――学生形成方案――教师根据方案指导学生改进方案――学生制作模型――学生实验――教师点评总结（重点是设计思路和设计方法及学生学习方法的总结）――学生总结（学习过程总结）
3.存在的问题。（1）如何将“培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力，培养学生自学和终身学习的能力等”教学理念落实到教学实践中，是本教学课程首要解决的关键问题。（2）研究创新性设计制作实验题目。研究题目的内涵、题目的难易程度、题目的适用性、题目的趣味性、题目对学生学习的引导性等。（3）研究课程的教学内容和教学方法，形成即稳定又灵活的教学内容和方法。稳定是要教学理念要坚持不懈，总结提高，教学模式要稳定形成套路和程序，便于教师掌握和控制教学进度。灵活是具体的教学内容，比如涉及的结构概念很多不可能在课堂上全讲，需教师具有灵活性和启发性的教学方法指导学生学习。（4）初步形成课程所需的教学文件。如教学大纲、教学设计、教学教案、教学讲义、题目库、教学录像等内容。
四、《结构概念与创新设计》课程的实施
我校土木工程专业开设《创新性结构设计》等一系列课程以来，我们在不断探究和改进教学方法，对于启发式教学、案例教学、项目教学法均有了一定程度的研究，并取得了阶段性成果。我们已经完成了《土木工程专业创新性结构实验探索研究》和《结构创新设计等系列课程的教学研究》两项校级的研究，并开设了相应的课程。相关教师在工程教育方面有长期的思考和教学实践探索，并且已成功组织土木工程结构大赛10年。已开设《结构创新设计》、《结构概念与体系》、《事故分析与结构原理》、《混凝土结构设计》、《结构抗震设计》等课程，相关教师教学水平高，有丰富的教学经验。具体实施如下：
1.修订《结构概念与创新设计》课程教学大纲，包括课程目标、内容安排及学时安排。
2.选择土木工程专业和工程力学专业大学三年级学生的第二学期开始该课程教学。
3.自土木工程专业和工程力学专业大学三年级学生的第一学期期末，研究确定题目及相应的教学安排。
4.将大学三年级专业学生按班级分给不同的教师，教师则分头实施教学，定期讨论交流改进教学。在教学实践中，将教师授课、学生设计、模型制作和模型实验相结合，启发学生将理论知识与工程实际相结合，培养学生工程概念设计与创新能力、自学能力。
5.在大学三年级专业学生的第二学期期末，教师对课程实践进行总结，提出改进措施和方法。
五、总结和探讨
本文方案结合新的科研成果开设出新的课程以及课程标准化建设。探索建立新课程的教学理念、教学内容和教学方法。本方案突出土木工程专业特色，加强了实践教学环节的创新研究与实践。将工程项目、创新能力培养融入课程体系建设中，进行课程计划和实践内容的一体化设计，培养学生的工程创新意识。本方案突出启发式教学和指导式教学，培养学生的学习兴趣、善问求知和动手实践能力。
参考文献：
[1]张海峰，乔安宇.论建筑结构设计中的概念设计及其措施[J].黑龙江科技信息，2012，（12）：36-39.
工程问题的概念篇3
［中图分类号］G712［文献标识码］A［文章编号］1004-3985（2012）11-0121-02
概念图最早是在20世纪60年代由美国康奈尔大学诺瓦克教授等人提出、用来组织和表征知识的工具，其理论根据是奥苏贝尔的有意义学习理论。奥苏贝尔认为，人的学习应该是意义学习，要满足两个条件：一是学生表现出一种意义学习的心向，即表现出一种在新学的内容与自己已有的知识之间建立联系的倾向；二是学习内容对学生具有潜在意义，即能够与学生已有的知识结构联系起来。作为奥苏贝尔重要合作者之一的诺瓦克教授以此理论为基础，提出了概念图的概念。
一、概念图的核心要素与关键步骤
1.概念图的核心要素。概念、命题、交叉连接和层级结构是概念图的核心要素。其中，概念又称节点，是广义概念，泛指感知到的事物的规则属性，可用专有名词、思想、情感、教学或符号进行标记，并置于圆圈或方框中。命题是两个概念之间通过箭头和连接词而形成的意义关系，箭头可以单向，也可以双向。交叉连接表示不同知识领域概念之间的相互关系。层级结构是概念的展现方式，一般性、概括性强的概念置于概念图的上层，特殊的、从属的概念置于下层，某一领域的知识还可以通过超链接来展示相关的文献资料和背景知识等。
2.概念图制作的关键步骤。确定关键概念、概念排序、各级连接、反思完善等是概念图制作的关键步骤。确定关键概念，在概念图制作过程中，要选择含义最广、最有包容性、最先出现的概念作为“主题概念”，并用方框框起放在图的顶端。关键概念在整个概念图中是核心。概念排序，在确定关键概念或主题概念后，要在其下面依据任务需要及逻辑关系增加更多的具体概念，并依据概念的概括性进行概念排序。把概括性最强的概念置于顶层，依次向下。各级连接，给各级概念排好序后，建立概念间的深层次交叉联系。交叉连接需要发散思维，是发现和形成概念间新关系、产生新知识的重要一环。此外，还要进一步拓展概念的数量，研究当前概念和其他概念之间的关系。反思完善，随着学习的深入，对原有知识的理解会加深和改变，要随时调整与充实概念图，不断完善和重建自己的认知结构，从而使概念图成为促进学生意义建构的有力工具。
二、概念图的教学意义
1.知识迁移的有效途径。学习心理学把知识按照陈述性方式和程序性方式分类。陈述性知识用来表征知晓的事物、事情和观点，能使学习者了解并形成观点，构成思考和运用观点的基础。程序性知识是运用陈述性知识的知识，是关于如何解决问题、制订计划、作出决策和策略的知识。陈述性知识和程序性知识是相互依赖的。陈述性知识是静态的，需要通过激活才能成为程序性知识，因此，掌握大量的陈述性知识，并不一定会应用或使用这类知识。概念图可以成为陈述性知识与程序性知识相互迁移的桥梁。概念图通过核心要素的确定及关键步骤的实施，促成一种中间知识类型――结构化知识。结构化知识是指在一个领域中如何把概念一体化并使其相互联系的知识，能把陈述性知识和程序性知识联系起来。研究表明，拥有高水平结构化知识的学习者，同时也是很好的问题解决者。拥有概念图设计经验的学生在动手处理问题时，首先会把问题的相关要素绘制成草图，然后从中找出最具决定性的一点作为突破口，并以此为切入点解决问题。教学中引入概念图，能够帮助学生激活并迁移所学知识，使所学知识动态化。
2.提升教学水平的有效工具。教学本身既是生态的，又是系统的。在这一生态式系统中，既有主体、客体关系协调的问题，又有主客体关系协调的工具、手段与方法的问题，还有一些促进教学目标达成、实现教育目的的相关环境因素。因此，教学过程是一个动态的、立体的、一体化的过程。从教学环节上看，谁教谁学、教什么学什么、如何教如何学、教的如何学的如何、如何评价与改进等都是教学生态系统不可或缺的、相互牵连的要素。概念图能够促进教学主体的能动性，能够通过绘制保证知识之间的迁移关系，最终达成教学目标，考察知识掌握程度，评价和反馈教学。因此，不少学者认为概念图可以作为学习工具、教学工具、反思工具、交流工具、评价工具等。
3.学习态度改善的有效载体。有学者研究指出，在不同的教学条件、情景和方法中，应用概念图策略会使学生的成绩增加，对学习的态度变得更加积极，获得知识策略，提高学习的元认知水平，增强自我效能感，体现出自我的意义。
三、概念图对高职英语教学的意义和应用
1.概念图可以帮助教师制定职业发展规划。当前，我国高职的发展要求教师既要具有语言表达、人际交往、运用现代教育技术、终身学习等方面的基础能力，又要具有了解学生、把握教材教法、进行教学设计和实施、开发课程与科研、指导学生学习等方面的职业能力，还要具有职业分析、服务社会、创新性实践等方面的发展能力。因此，高职教师的专业成长成为了一大课题。高职教师要想成长，就必须改变自我成长的方式和途径。概念图能够帮助教师理清思路，把握自我成长的核心任务，促进自我专业成长。对高职英语教师而言，高职英语教师可以通过概念图制定自我专业成长规划。“主题概念”是“现代高职教师标准”，在此基础上，反思“我有了什么”“我还需要什么”，设计一些途径来达到现代高职教师标准的要求，最后，在概念图中设计补救措施完善概念图。
2.概念图可以帮助教师进行教学设计。教学设计需要兼顾教学目标、学生状况、教学环境、教学内容、教学过程与方法、教学效果的评价等诸多方面，并且要使这些方面整合为一个有机的整体。在此情况下，概念图可以发挥很大作用。结合高职课程、教学及教材特点，高职英语具有课程综合性强、教学活动性强、教材主题性强等特点。课程综合性强是指高职英语课程大多需要以项目为载体，以工作过程为导向，包括教学要求、企业行业岗位要求、公民教育要求等多方面元素。教学的活动性强，是基于高职教学的整体要求而说的，高职教学不同于体系化的学科本位教学，是一种通过学习者主动和全面的学习，由师生共同确定的行动产品来引导教学组织的过程，是有目的系统化地组织学习者在实际或模拟的专业环境中，参与设计、实施、引导、检查和评价的过程，通过学习者发现、探讨和解决职业活动中出现的问题，体验并反思学习行动的过程，并获得完成相关职业活动所需的知识和能力。教材的主题性强是指高职英语教材一般是以一个个完整的主题来安排教材内容的。高职英语教学设计环节，可以结合高职英语的特点，利用概念图对教学内容、教学方法、教学过程、教学效果、学生参与、教师角色、教学评价等进行整体设计与安排，为有效教学、优化教学提供保障。
3.概念图可以帮助优化教学过程，提高教学效果。在当前
高职英语教学过程中，学生参与性不强，学习兴趣不高，学习方法不当，学习效率不佳等问题广泛存在。这种缺乏主体参与的课堂教学模式虽广受批判，但改革一直步履维艰。事实上，要彻底改变传统的“授受式教学”，就需要找到一个很好的改革抓手。概念图可以成为这一有效抓手。在教学过程中，概念图不再是教师的“专利”，学生也可以参与概念图的绘制与修改，达到师生互动合作的目的。研究表明，概念图是实现课堂互动、合作学习的有利工具。在合作学习中，由于个体的认知水平不同，对概念的理解也不同，因此，从个性化概念图到班级概念图的过程就是思想碰撞、探究合作的过程；从个体对潜在概念图的质疑、反思、批判到科学概念图的形成、发展、应用，不仅需要师生共同构建和谐、健康的学习情境，而且需要努力挖掘和共享学习资源，促进知识的同化，实现有意义学习。教学过程中教师利用概念图绘制、整合的过程，采用不同的合作方式，调动学生学习的积极性和主动性，鼓励学生用英语表达自己的想法和观点，使学生在轻松、和谐和民主的气氛中有效地提高语言交际能力。学生在这样的交流平台上，有机会表达自己的观点，可以将自己的思路和想法具体化、明确化。学生通过与教师共创概念图，使思维得以延伸、扩展和完善。整个教学过程呈互动状态，学生居于学习的主体地位，发挥自主性；教师作为引导者指导学生学习，解答概念图制作过程中遇到的问题。
4.概念图可以提升教学效果，评价教学水平。目前的高职英语教学效果评价一般还是以考试、测验、毕业论文等终结性评价为主，很难从细节上显示学生的英语知识、技能的掌握程度，把握高职生面向工作过程和学习领域的应职应岗能力状况。概念图以意义学习和建构主义为理论基础，通过概念图的绘制，把握学习任务、安排学习计划、设置学习途径、提高学习过程中的创新思维能力水平等。在高职英语教学中，教师可以让学生参与教学概念图的设计、补充与完善，也可以让学生就教学内容设计出概念图。学生设计概念图的过程是有意义学习与建构知识、技能的过程。教师可以依据学生概念图设计与制作、概念图讲解、基于概念图的问答、小组合作等方面的情况给予评判。也可引导学生进行概念图交流互评，达到思维共享和创新，并建立学生个体概念图档案袋和课程教学概念图资源库。
5.概念图可以提高学生的综合素质。高职教育是以就业为导向的专业技术与技能教育。是否具有胜任未来就业岗位的相关经验和素质是高职生能否顺利就业的关键。现代职场的蓝领人才，要对自己的岗位工作过程、岗位任务、岗位任务完成途径、岗位任务完成绩效等方面有设计和把握能力。概念图能够帮助职业人完成上述任务。在高职英语教学乃至整个高职教学过程中，引导学生绘制概念图可以帮助学生积累规划设计方面的经验，培养学生思维的独立性、敏捷性、选择性和创造性，培养创新意识、创新技能和创新能力，提高学生的综合素质。
高职英语教学作为高职教育的重要组成部分，是提高高职学生职业核心能力和通用能力的重要载体之一，也是培养学生英语语言素养和技能的重要途径之一。基于奥苏贝尔有意义学习理论的概念图，旨在通过概念与概念之间的逻辑连接与层次构筑，促使学习者在知识建构中达到认知目的，对高职英语教学具有重要意义。
［参考文献］
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［4］齐伟.概念图：思维导图（2）――用Inspiration制作概念图［J］.软件导刊，2005（6）.
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［6］刘赣洪，张静.概念图作为教学工具的应用探究［J］.中国电化教育，2008（10）.
工程问题的概念篇4
产品创新是企业取得市场主动权的重要手段，概念设计是产品创新的重要阶段。产品设计方案是否具有创新性取决于概念设计阶段创新性设计理论的运用。
1 TRlZ
1.1 概念
即发明问题解决理论。由前苏联专家GS.Alshuler等人在探究世界数万件专利基础上，提出的一套创新设计理论。是一种基于知识的、面向人的发明问题解决系统化的方法学。
1.2 内容
（1）产品进化理论：是TRIZ理论的重要分支，主要研究产品技术成熟度、产品进化模式、进化定律和进化路线等内容。（2）分析问题的工具：是解决问题的重要阶段，包括产品功能分析、理想解分析、资源分析及矛盾冲突分析。（3）冲突的解决原理：发明问题的核心是解决冲突，TRIZ将冲突分为物理冲突和技术冲突。为解决特定冲突，用39个工程参数描述冲突，将实际工程中的冲突转变为一般技术冲突，对应40条发明原理解决技术冲突并进行设计创新；也可利用四大分离原理解决物理冲突。这些冲突解决原理为创新产品的设计概念提供新出路。（4）物质―场分析：由于产品是功能的实现，每种功能都由两种物质一种场所组成，故可用物质―场分析产品的功能。再根据不同情况运用76个标准解将待定的标准解变成特点解。（5）效应原理：是TRIZ基于知识的问题解决工具，对特定输入产生特定效应。（6）发明问题解决算法：采用系统的逻辑过程逐步将初始问题程式化，在未确定真正冲突前，不断对问题进行细化，寻求冲突与理想解的程式化。
1.3 发展趋势
我国学者对TRIZ的研究始于20世纪90年代初，近年TRlZ逐步引起关注，对TRIZ原理、工具等方面进行分析研究。TRIZ与多种设计理论的集成已成为该领域重要研究方向。
2 概念设计
2.1 概念
概念设计定义为：“在确定任务之后，通过抽象化拟定功能结构，寻求适当的作用原理和其组合，确定基本求解途径，并得出相关方案，这部分的设计工作称之为概念设计。”
2.2 过程
（1）需求分析：顾客需求的满足是概念设计的最终目标，分析顾客的声音，为概念设计中产品的功能结构和技术特性的完善奠定基础。（2）功能设计：将产品概念从抽象到具体、深入有序地分析产品的功能结构，分析功能间的相互关系，结合相关原理，进行功能的构思和设计。（3）方案评价与优选：概念设计阶段方案的评价与优选对后续设计阶段起着决定性的作用，依据相关评价属性和准则，建立系统的评价优选体系。
2.3 特点
创新性、多样性、层次性是概念设计的三大特点。（1）创新性：创新是设计的灵魂，概念设计阶段的核心就是创新，决定着产品未来的设计的水平和发展方向。（2）多样性：概念设计阶段涉及的知识领域及实现功能的设计原理、设计思路、设计方案均具有多样性。（3）层次性：概念设计过程具有从抽象到具体的层次性。
3 基于TRIZ的概念设计过程模型构建
基于TRIZ的概念设计过程模型分为有冲突和无冲突两类：（1）有冲突：特定产品的顾客需求、功能结构分析一发现并确定冲突（技术冲突、物理冲突）一标准化冲突TRIZ标准解解决冲突TRIZ通用解领域解。（2）无冲突：特点产品的顾客需求、功能结构分析未发现并确定冲突重新对产品界定分析。
通过对特定产品的顾客需求分析了解顾客的声音，以顾客需求为导向，对产品功能结构从抽象到具体地分析研究，将TRIZ通用解转变为一般解，再将其具体化为特定问题的解；若未发现冲突，再重新对产品各方面进行界定分析。
结语
创新是企业生存和发展的法宝。TRIZ作为一种创新问题的解决理论，为产品概念设计阶段提供理论支持。将TRIZ与概念设计结合，对于满足顾客需求、预测产品未来发展趋势、缩短产品研发周期、提高产品创新成功率具有重要的现实意义。
参考文献
工程问题的概念篇5
大学教育的主要任务是培养高素质具有创新意识和能力的优秀人才，大学数学教学在完成这个任务中起着不可忽视的作用，大学数学教学的作用是灌输数学知识，提高数学素养，培养应用数学的能力，目标是获得数学基础知识，学会思维的方法，知道把握问题的全局，了解知识整体的构架，掌握应用的基本思路。工科数学教学的主要目的是培养学生用数学思想和工具去解决实际问题的能力，为学习其他课程打好基础，因此下面仅对工科数学中概率统计课程的教学进行探讨研究。
1 工科概率统计课程教学的现状与存在不足
掌握和应用数学的水平己成为民族文化素质、社会进步和发展的重要标志，概率统计是应用性和实践性很强的一门课程，但是，目前课程的教学方法和教学内容上在体现实际应用方面还存在着各种问题：教学手段上基本是采用注入式教学，按照教栩、大纲讲得过细、过透，生怕学生听不懂，有时把概念、定理讲得过神秘、复杂；教学内容上看，经典多且重，现在少而轻，概率重统计轻；从教学效果和侧重点看重视计算方法，轻视数学概念、思想方法，不注重应用能力的训练培养，结合实际领域不广泛，导致学生在实际问题中无从下手。概率统计作为大学数学的重要课程，在教学方法上没有充分利用当代的重要工具――计算机，教学内容上没有足够重视理论与实际相结合和在社会应用中的作用，这些明显不适应现代及末来的需求，所以对概率统计课程教学方法的改革是当前急待解决的问题之一。
2 工科概率统计课程教学改进的设想
概率统计是大学数学的主要课程，特点是：联系生活、理论深刻、解题方法独特且应用十分广泛。在几乎所有的科学领域中都可以应用概率统计的方法解决实际问题，为此笔者认为概率统计在教学改革上应强调以下几点：
2.1 明确教学思路及教学方法
在概率统计的教学中关键要明确学习的主体，要授之以渔，而非授之以鱼，要教会学生学习的方法，主要让学生掌握概率统计的思想和方法，根据课程紧密联系实际的特点突出应用性，培养学生用数学思想和方法解决实际问题的能力，使学生充分认清概率统计在社会实践中的重要性，才会下定决心学好这门课程。所以，在概率统计的教学过程中，可介绍著名数学家关于概率统计这门课程的评价，如“概率论已成为全部科学之基石之一，而它的女儿――统计科学已进入人类全部的领域之中”，“人生的最重要的问题大部分实际上只是概率论的问题”(拉普拉斯)等。
概率统计与其它大学数学在教学方法上应有着很大的不同，后者较为注重的是培养学生的抽象思维能力、计算能力，而概率统计的教学不仅培养学生的数学基础能力，重要的是使学生理解哲学背景，即统计思想，我国著名统计学家、中科院院士陈希孺先生曾多次指出统计思想的重要性，“统计思想是概率统计的灵魂，离开了统计思想的讲授，概率统计的教学就会成为无本之木，无源之水，就会变成高等数学的简单应用。”可在教学中结合本课程与生活实际联系密切、应用广泛的特点，用生动的实例或背景激发学生的学习热情，如在讲授古典概型、伯努利概型时一定要结合其背景，注意条件的判定，否则学生会死记硬背。对于各种分布的讲授要结合具体应用模型，如指数分布主要用于描述“电子元件的寿命”，“等待时间”等，这样讲解有利于提高学生的学习兴趣，加深学生对所学知识的印象。
2.2 强化基本概念的教学
概念是教学展开的基础，数学概念是抽象上的抽象，先前的概念往往是后继概念的基础，从而形成数学概念的系统。能否学好数学，是否掌握好概念是关键，学好数学概念是学好数学的前提，是培养学生逻辑思维能力和分析问题、解决问题的重要依据。要使学生准确、深刻地理解基本概念，因为数学概念往往互相关联，教师在处理教材内容时，要从整体上把握教材的知识体系，综观全局，引导学生掌握概念之间的纵横联系，在概念的统帅作用下，觉察出已学知识之间的联系。
如样本空间，一般在教学中往往忽略这个概念，但在后续课程及实际应用中都有重要作用，选择不同会得到不同的解题方法，选择不当会使问题复杂化。还有数学期望，方差，统计量等这些基本概念一定要讲清楚。
2.3 突出抓主线化繁为简的原则
对工科专业的学生，并不需要详细掌握定理的证明和计算过程，在概率统计的教学中只需要求学生掌握概率统计的主要概念、基本定理以及常用的数理统计的思想和方法即可，应将主要精力放在培养学生运用概率论思想和数理统计方法解决实际问题的能力上。
因此课程的教学原则是，抓住主线，即抓主要概念、理论、思想和方法，讲清楚最简单、最基本的知识和原理，说明知识扩展延伸的思路和方法，对复杂的定理证明和繁琐的计算过程可不讲或简单介绍。如概率统计的精华是分布函数、数字特征、统计特征、统计量，这些一定要讲透。
2.4 重视数理统计教学
概率统计课程的中心任务是揭示随即现象的统计规律性及内在联系。数理统计是概率统汁课程中的重要部分，学生对这部分内容的掌握直接影响解决实际问题的能力。因此，如何增强工科学生对数理统计思想方法的理解与应用已成为教学的一个重要的课题。传统的教学中只重视公式的推导、计算能力的训练，忽略了对统计思想的讲授，很多同学学完概率统计课程只知道照书上公式计算而不知道所以然，更谈不上统计方法的应用了。
统计学是讨论不确切推理的科学和艺术，逻辑思维的形式是演绎和归纳，归纳方法作为科学方法的基础，如效能与毁伤的问题，必须拙样：对于教科书中出现的大量的统计计算均可由软件实现，实际工作中需要统计处理的数据也大多由软件完成，因此，如何培养学生用数理统计思想建模，相应地成了现代数理统计教学工作的重点。在授课过程中，若条件允许，可以适当安排一些统汁软件的上机实验以帮助学生理解和使用统计软件。
3 工科概率统计教学中一些具体方法的探讨
如何使学生在课堂学习中取得较好的学习效果是许多教育工作者探索的一个重大课题，应用性较强的概率统计课程的教学是不能采用传统的教学模式的，通过多年的教学实践笔者认为可从以下几个方面进行尝试：
3.1 了解知识的来龙去脉
来龙，知识的来源，首先要求教师学习数学史，特别是概率统计发展史，比如，在介绍贝努里大数定律时，可顺便指出它建立在1731年，是概率论的第l篇论文。介绍数理统计知识时可指出数理统计学来源于实践，而它的发展又是为了进一步
指导人们的实践活动。去脉，知识的应用，教师要学习现代科技和开展科研，对自然界的深刻研究是数学最富饶的源泉，教学中还要培养教师和学生如何问问题，教师的问题应有诱导性，启发性，发散性，应倡导学生不拘一格大胆、创新提出各种问题和殴想，如期望与均值、方差与波动、统计特征与个别事件分别有什么关系等。
3.2 注意概念的直观含义或实际意义
数学是从人类生活中长大发展的，数学是一个整体，“数”、“形”是互通的，教学中充分利用概念的直观含义或实际意义，使得不容易理解的概念易于理解和掌握，比如引入分布函数的概念时可这样处理，离散型随机变量的统计特征可以用分布律描述，非离散型的该如何描述?问题1：彩电的寿命是一随机变量，对消费者来说，{=8年}，还是{=8年零1天)?问题2：人的身高是一随机变量，你的身高是1.70米还是1.701米?实际生活中我们关心的是彩电的寿命是几年，你的身高是哪个范围，用随机变量描述的话，落在某一区间的概率是多少，由此引入分布函数的概念就比较容易理解了。
3.3 重视对思想方法的指导
数理统计的核心内容是参数估计、假设检验，对这一部分内容讲清原理比教会计算更重要。在一定程度上决定了学生日后对于统计思想使用的正确与否。如极大似然估计是建立在“极大似然原理”之上的，在授课过程中一定要讲清它的原理，而不是仅仅告诉学生怎样去做题；对假设检验则要讲清两类错误(风险)及“小概率原理”，在这基础上再讲假设检验会理解得更好。
3.4 强化应用强化与专业相结合的应用
工程问题的概念篇6
在全球贸易自由化的背景下，美国对人才的培养提出了更高的要求，认为学生应具备丰富的知识，而不是某一项专业的学科知识和能力。例如，与人沟通、协商并达成建设性成果的能力；有效解决问题的能力；自我主动管理及发展的能力；以科技为基础的整合式思考分析和判断的思维能力。这就意味着要开展跨学科的整合教育，培养其综合实践能力与创新应用能力。
2.教学内容与时间之间的矛盾
为解决这一矛盾，《新标准》提出的解决方案是：基础教育阶段科学教育课程的学习应力求通过少数“大概念”整合各学科知识，促进学生参与实践，实现对重要原理的深入探索及概念理解的逐级发展，也就是学生所学内容是综合了各科知识，并在其中渗透了科学本质教育。STEAM教育解决了内容和课时的矛盾。
二、《新标准》的框架体系
新一代科学教育标准首次提出了三维整合的框架体系，即科学与工程学实践、科学核心概念和跨学科共同概念三者有效地整合，例如初中生物学相关内容的框架体系。维度1科学与工程学实践：（1）提出问题（科学）和界定问题（工程）；（2）开发和使用模型；（3）规划和实施调查；（4）分析和解释数据；（5）使用数学和计算思维；（6）形成解释（科学）和设计解决方案（工程）；（7）参与基于证据的讨论；（8）获取、评价和交流信息。维度2学科核心概念：（1）从分子到生命体：结构和功能；（2）生态系统：相互作用、能量和动力；（3）遗传：性状的传递和变异；（4）生物进化：统一性和多样性。维度3跨学科共同概念：（1）模式（规律）；（2）因果关系：机制与解释；（3）系统与系统模型；（4）物质与能量；（5）结构与功能；（6）尺度、比率和数量；（7）稳定与变化。
科学与工程学实践和跨学科共同概念一方面强化了跨学科学习，增强了学生对实际复杂问题的解决，更重要的是增强了学生的实践能力。科学核心概念始终统领这些学习活动的开展。
三、《新标准》的关键内容
1.科学核心概念
科学核心概念也称大概念，是指本学科内处于重要位置的概念，《新标准》筛选出12个核心概念，其中涉及生物学科的核心概念一共有四个（见维度2），可以看出每个核心概念都是需要关联学科整合研究的。
2.跨学科共同概念
例如，“能量”这一重要概念在物理、化学和生物学科中各有不同的内涵。如何全面系统地理解这些重要概念，需要各个学科之间的整合渗透，也需要各个学科反复强化并建立联系。
3.科学与工程学实践
用“科学实践”替代“科学探究”。强调从实践层面上理解科学的知识、方法和本质，更重要的是强调动手实践的重要意义。工程学实践是为解决具体的问题而进行的科学活动。
强调科学实践和工程学实践，可以把科学概念与科学探究和工程设计的实践融合起来，从而通过多年的学校教育培养学生的动手实践和创新能力。
四、对科学教育的启示
美国作为世界上最发达的科技强国，他们科学教育中的steam教育趋势势必影响到世界各国的科学教育观念，其中的一些核心理念值得我们认真学习和借鉴。
1.凸显科学核心概念
正如《科学教育的原则和大概念》序言所述：“科学教育不应该传授给孩子支离破碎、脱离生活的抽象理论和事实，而是应当慎重选择一些重要的科学观念，用恰当、生动的方法，帮助孩子们建立一个完整的对世界的理解。”要学习重要的主题，科学学习的每个阶段都要指向这些主题。
2.强调跨学科的学习
跨学科共同概念不仅可以提高学生的理解能力，更重要的是可以教会学生用多学科、多维度和系统性的观点看待核心的学习内容，从而更好地提高其科学素养。
3.强调实践能力的培养
以“科学实践”替代“科学探究”，目前可以起到纠偏的作用，尤其对于那些只讲授科学知识，不重视科学实践和实验活动的教师来说，则显得更重要和迫切。
4.适当引入工程学实践
工程学实践的学习要求比科学实践要高，涉及更高层次的动手操作及设计活动，是培养学生解决现实问题能力的重要途径，更是培养未来工程学专才的重要推手。在现有课程中引入工程学实践对于我们来说是一件新鲜事物，可以尝试在单元中少量引入工程学实践，如对实验、制作等活动进行拓展和创新设计，在保证对重要概念理解的基础上，增加一些设计和工程方面的内容。
5.搭建学习技术的平台
工程问题的概念篇7
文献标识码 A
文章编号 1005-4634（2012）05-0036-03
0 引言
近年来，各国出现了诸多与微积分概念有关的研究。如以色列Kidron和西班牙Barbe等人对“极限”概念理解的讨论，英国Bingolbali、美国Dubinsky对导数概念理解的研究等。研究表明，很多学生对连续性、可导性、二阶导数等缺乏正确理解。一些学生对极限、连续、导数的概念意象是片面、冲突、甚至是缺乏的，不理解它们两两之间的联系。有的学生在计算方面取得高分却不能正确理解微积分概念及其相互关系。在教学时间有限的前提下，学生概念理解与技能发展似乎成了一对矛盾，该如何有效进行微积分概念教学？
美国科罗拉多州立大学Kelly K.Chappell采用量化研究和质化研究结合的方法，探讨了教育环境（基于概念教学的或者传统的）对学生概念理解、应用技能、迁移能力等方面的影响。研究方法细致严谨、实验效果显著，对我国的数学教育改革很有启示，值得我国大学教师及教育研究者借鉴。
1 Chappell研究概述
文章研究了教育环境（基于概念教学的或者传统的）对学生概念理解、应用技能、迁移能力等方面的影响。全文共7节，第1节介绍研究背景；第2～5节分别为量化、质化研究的方法与结果，第6、7节为研究的结论与展望，各节具体内容如下。
1）背景。美国的微积分教学改革自20世纪80年代蓬勃发展起来，目的在于注重本质，帮助学生获得对微积分思想的深刻理解。虽然已有很多文献描述了教学改革的情况，但基于观察或实验的研究较少，所以Chappell等人开展了概念教学的实验研究，分析教育环境对学生能力、技能的影响。
2）量化研究方法。在综合考虑了教师教学水平、所获得学生评价及擅长教学风格后，选择4位教师参与研究。其中概念班的两位教师注重概念教学：课堂大部分时间（75%）用于帮助学生更好理解概念上，只有少部分时间（25%）用来训练技巧；注重一题多解与多种表征；学生需要展现和解释他们在解决问题时用到的不同方法。传统班的两位老师则恰恰相反。教师们会在每周商定具体内容的讲授方法。此外，为观察两组的实际教学情况，一位监督教师会随机听取这4个班的课程，每个班共听10次。参与的144名学生（概念班为42与37名，传统班为34与31名）是自愿选择组别的，他们并不知道自己正参与一项研究，在开课第一周学生参加了一个预测试，测试结果表明两组无明显差别。
研究工具为期中与期末考试。为便于分析，请6名教师将考试的每一道题目划分到“程序技能子测试”和“概念理解子测试”中去。需要学生将已有知识拓展到未知领域中去的问题被称为扩展问题，扩展问题也属于“概念理解子测试”。任课教师在考试前无法看到试卷，试卷批改采用流水作业，每个题目的评判者信度达到95%以上。
3）量化研究结果。从表1中可以看到，在“概念理解子测试”中，概念班的成绩均显著高于传统班。此外，在期中和期末的扩展题目中，概念班的正确率均显著高于传统班，而且概念班的学生更能够准确地解释自己的答案。
4）质化研究方法。概念班的73位学生中有63位参加了访谈，传统班的学生没有进行访谈。访谈含3个问题：（1）这个班老师的讲授方法和你以前上过的数学课的方法有没有不同？
（2）许多评论家指责：致力于概念理解的微积分改革运动，只教给学生一点点表面的技巧，使得高中和大学的微积分教育“每况愈下”。相反地，还有一些专家认为即使程序练习不是概念班的教学重点，概念班的同学在程序性问题的解决上也不会比传统班的学生差。请根据自己第一学期微积分课的经历，谈谈对这些论断的看法。（3）你以后是愿意上强调技能练习的课程还是愿意参加强调概念理解的课程？
5）质化研究的结果。有58个学生觉得他们班的教学方法和以往的不同；有60个学生认为概念班的学生在解决程序性问题时的表现不会比传统班的学生差；60个学生投票说他们喜欢参加侧重概念的数学课，3个学生投票说喜欢侧重程序步骤的数学课。这些投票精确地反映了调查报告结果。
6）结论和讨论。概念性的理解有助于解题技巧的掌握；基于概念的教学方法在保证学生解题技巧的同时加深了学生的理解；理解而掌握的知识与程序性知识相比更容易推广到陌生的领域。
7）进一步研究。概念性教学结果是否与学生数学基础有关；长效作用及与后续课程衔接问题。
2 研究方法评述
作者由远及近地介绍了研究背景（美国课程改革、现有文献、实验学校、课程、参与者）、研究的假设及教育环境的界定。在界定教育环境时，除二级指标外，还给出了每种教育环境的教学实例。
在量化研究中，首先对学生进行前测，避免数学基础不同对教学效果的干扰；学生并不知道自己在参与一项研究，避免了学生情绪动机的干扰；参与实验的教师采取的授课方式既跟实验要求一致又与自身固有的授课风格一致；由授课教师以外的其他教师来听课、观察、记录，再由作者、观察者和另一位没参加实验的教师分析记录，作者、观察者、实验者、分析者等实现了多角度互证，提高了研究效度；每周教育例会上，授课教师与研究者研讨教学内容以保证教师始终采用符合研究要求的授课方式授课；在6位教师对试题进行分类时，除第10题有分歧外，其它题目均一致，故最终第10题没有归到任何一个子测试中，而是被单独分析。
质化研究中，设计者尽量限制访谈题目的数量以保证得到细致、准确的回答。问题2中，研究者没有请学生直接评价授课效果与学习效果，而是请学生对他人的观点进行评论。问题3希望通过学生的愿望反映学生对概念性教学的认同情况。结果表明：与问题1和2中学生对概念性教学的一致认可不同的是，在问题3中由于关系到学生未来的选择，同学们表示了更多的忧虑：“我们更喜欢注重概念但同时也不摒弃解题练习的数学课”；“要想进行教改，必须先有好老师”；“概念班的学生在微积分第二学期可能会比不上传统班的学生”。值得一提的是，访谈问卷会提前两天发给学生，并请学生回答并上交。访谈时，每个问题都先由学生主动给出答案，再进行投票。除了对访谈进行录音、分析、编码外，研究者还将纸质问卷、访谈时学生的回答及投票结果进行比较，结果表明三者是一致的，这进一步保证了研究的科学性。
此外，围绕概念教学Chappell共进行了3次相关实验㈣，1998年秋的第一次实验包括305位大学生和8位教师，为了避免结果的偶然性，1999年秋又进行了第二次实验，包括303位大学生和8位教师。两轮研究的结论一致。除此之外，作者还分别于1999与2000年春季学期进行了后续研究，分析学生从基于概念环境到传统教学环境过渡时所面临的困难。在这些研究基础上，又进行了第三次实验，此次实验强调了两类教学中教师数量和教师教学水平的平衡，对量化和质化研究的设计更加细致，如量化研究中请老师对题目进行分类等。这一系列的实验，使研究结论更具科学性，从而避免了老师和学生水平的差异所造成的偶然结果。
实验是卓有成效的。本研究中，概念班的“概念理解子测试”成绩显著高于传统班。此外，尽管传统班用90%的时间进行程序性的练习，而概念班只有25%的时间从而只能做基本的练习，但是概念班在“程序性练习子测试”中也不逊于传统班，甚至比传统班略高。此外，在学生以前没有遇到过的扩展性问题上，概念班的表现要显著地好于传统班，概念班的学生更能够将自己所学知识应用到未知的领域，迁移能力更强。以上说明概念班注重概念教学、强调多种表征、一题多解、引导学生解释自己的答案、策略的教学方法都是行之有效的。
3 反思
一些教师认为，高等数学只要教会学生怎么用就可以，没必要深究概念，深究概念可能会使学生越学越糊涂，而Chappell等人却证实进行概念教学是“磨刀不误砍柴工”。作者进行的基于概念教学的实验无疑是成功的，但能否推广呢？在我国，很多教师喜欢“易教易学”的授课方式，喜欢“立竿见影”的教学效果，对于这种需花费教师很多精力进行教学研究、改革的授课方式，是否能推行？
文中的两个扩展性问题也很有趣，一是绝对值函数在特定点的可导性判定，一是当速度函数是时正时负时，位移与路程的积分表达式。这两个问题在我国是“常规”的，甚至不过是老师课上的一个小例题，而在美国却是概念班与传统班都未讲过的难题，是不是在解题训练上做得太多了呢？
4 值得进一步研究的问题
1）如何进行大学数学概念教学的设计？前人已经对微积分中的概念理解情况进行了比较细致的研究，但是以分析学生学习困难的居多，而对概念教学进行具体设计的却不多见。对于大学数学教师来说，需要一些教学内容的具体设计方案。所以可以进行微积分概念教学的设计研究，在研究中给出一些具体的概念教学设计的详细方案与教学效果检验及教学设计的改进过程，以供教师参考。
工程问题的概念篇8
在工科实践教学中，教学模式多表现为老师讲，学生死记硬背，不重视概念。老师多以传统的教学模式为基础，在教学中一味强调学生牢记公式，教学过程中过度重视学生死记硬背公式，忽视向学生讲解概念与公式之间的联系，导致一些学生不知道公式中物理量的物理意义，不能明确具体的公式使用情况，不利于学生灵活运用公式。在计算具体的题目时，一旦出现差错，不能明确问题发生的原因。在这种情况下，学生为了应付考试，进行大量习题练习。这种模式符合教学中常用的应试模式：例题―习题―解题分析―模拟考试―正式考试。无论是老师还是学生对这样的教学模式，均比较熟悉，具有较强的可操作性。该应试模式适合中学教学，用于应付高考。但在高校教学中，尤其是工科教学，其效果不佳。工科教学的公式是众多学者根据自己的实践经验以及实验结果得出的，同一概念在不同领域，所代表的意义也就不同。如果仅是按照死记硬背的方法，熟记应用条件，这样的工科教学相当无趣。实际上，理解这些公式产生概念，不需死记硬背。在电工学教学课程基础上，并根据学生对课程的反馈情况，结合电工学毕业生提供的信息，总结出一套新的教学方法，为概念法教学模式，并将其应用于具体的课程教学中，教学水平质量明显提高，在课堂上，学生的学习积极性明显提高。
一 提出概念法教学模式这一个概念
概念是直接反映对象本质的一种思维形式，人类在认知过程中，从一种感性认知上升到理性认知，并抽象分析感知事物的本质特点，进行概括总结，形成概念。概念是人文科学和自然科学的真正灵魂，是科学知识结构体系的支撑点。但受长期应试教学模式影响，基本概念教学概念比较模糊。尽管在具体的应用教学中，很多人了解到基本概念的重要性，仍是坚持采用应试模式。因此，为了改变传统的应试教学模式，需要完全贯彻实施概念法教学模式，重视概念教学，形成概念理解―概念分析―概念组合―概念对比―概念应用这一模式。将概念法教学模式应用到基础课程教学中，可显著提高课堂教学效率，充分调动学生的学习积极性。
二 电工学教学中概念法教学具体方法
在初期进行电工学教学时，主要以内容为主线，并按照循序渐进的方式进行教学，这样便于学生理解掌握课堂讲授内容。但在进行后面课程讲解时，若涉及前面的概念，学生不能理解。因此，为了提高学生对概念的掌握，在第一次出现概念时，应详细定义概念，并强调概念的重要性，并由此概念引申出具体的公式，同时在课堂进行测验。为了提高教学质量水平，将概念与公式贯穿在一起，提高了教学的趣味性，调动了学生的积极性。电工学电子电气工程教学中，串讲公式和概念，让学生在理解概念的同时，能够区分不同电力情况用不同的数学公式表达。通过一个概念，进而扩张到多个概念知识，并引申出多个数学公式，整合教学内容，帮助学生区分它们之间的共性以及特异性，将独立的章节内容连贯起来进行阐述，帮助学生打好学习基础，便于灵活运用知识去解决问题。概念法教学模式从最基础的概念出发，并分析不同条件，结合概念，推导出不同的公式，让学生透彻理解公式产生的原因，加深对概念的理解，可有效避免盲目套用公式，死搬硬套，从而提高教学质量和学生学习效率，以及学生的学习兴趣。
三 结束语
多数工科专业课程的公式以及概念比较乏味无趣，在一定程度上影响了学生的学习积极性，在教学时，教师应结合实际情况研究，选择合适的方式，提高讲课效率。在课程教学中，通过提问、探讨，让学生参与到课堂中，调动学习的主动性。为了培养更多的实用性人才，中国推行了一系列的教育改革，传统的教学模式需要不断革新发展，研究更适合现展的教学模式，在提高教学质量水平的同时，提高学生对知识的全面掌握。
参考文献
[1]胡方、韩振铎、秦振杰等.以问题为本的学习在工科教学中的应用[J].空军雷达学院学报，2009（2）：127～128
工程问题的概念篇9
Key words: knowledge representation;conceptual structure;conceptual graph;semantic
中图分类号:TP391 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)26-0145-02
0引言
知识是人类智能的基础,知识的表示是人工智能学科研究的三个主要问题之一[1]。人工智能经过半个多世纪的发展,研究出了多种知识表示方法,如一阶谓词逻辑、规则、框架、语义网络等。这些方法对于描述特定领域的问题求解已足够了,并已得到广泛的应用,但传统的知识表示方法就不能确切地表达语义问题。因此,传统的知识表达方法能力还很有限,知识表示仍是很久以来人工智能研究的中心课题,还需要相当深入的研究。概念结构理论的出现为知识表示研究带来了一种新的思路。概念结构(Conceptual Structure)是一种以语言学、心理学、哲学、逻辑学和数学为基础的新的知识表示方法,是由美国的计算机科学家John F.Sowa在1984年首先提出的,己被从理论上证明了优于其它传统的知识表达方法。它扩展了人工智能的知识表达方法,对于信息时代从以数据处理为主的低级阶段向以知识处理为主的高级阶段的转变和发展具有决定性的意义[2]。
概念图(Conceptual Graph)是支持概念结构思想的一个具体的语义模型,概念结构理论及应用就是基于概念图发展起来的,也就是说概念图是概念结构思想的载体,通过它来发展、传播、带动知识表示领域、乃至整个人工智能领域的研究与进步。概念图的发展经历了二十几个春秋,“Conceptual Structures: Information Processing in Mind and Machine reading”(sowa1984)揭开了概念结构的序幕,“conceptual graphsfor a database inference”(Sowa1986)奠定了概念图应用的基础。随后,IBM公司投入了大量人力和物力,潜心研究,出现了一个又一个的成果。国内从90年代开始,西北大学、西北工业大学也进行了探索性研究[2]。
1概念图的知识表示
概念图是一种描述复杂对象结构的知识表示工具,其思想来源于C.S.Pierce的存在图和菲尔墨的语义网络,是以图形表示的一种有向连通图,它包括两种结点:概念结点和概念关系结点,弧的方向代表概念结点和概念关系结点之间的联系。概念结点表示问题领域中的一个具体的或抽象的实体,概念关系结点指出一种涉及一个或多个概念结点的关系[3],如动作(AGNT: AGENT),对象(OBJ: OBJECT),材料(MATR: MATERIAL),具有(POSS: POSSESSES),地点(LOC: LOCATE),状态(STAT: STATUS),部分(PART),方式(MANR: MANNER),工具(INST: INSTRUMENT)等。在概念图中,概念结点用一个矩形表示,概念关系结点用椭圆表示,有向弧标出了概念关系结点所邻接的概念结点。每个概念图可以表示一个命题,典型的知识库将包含大量这样的图。例如:A girl, Sue is eating pie fast. 其概念图如下所示。概念图上可以进行拷贝、限制、连接和化简操作,产生新的概念图。
概念图是基于语义网络的逻辑系统,用它来进行知识表达不但直观易懂,而且易于操作,通过对概念图进行各种操作,能产生新的概念关联和推理规则。此外,概念图还能直接和自然语言建立映射关系。概念图所具有的这些优点使它更适合于表达概念结构。
2概念图的特点
概念图使用带标号的结点和连接这些结点间的带标号的弧表示知识,属于语义网络的范畴,其理论建立在谓词逻辑上,能完全与自然语言相互翻译,表示出自然语言的语义[5]。概念图同其他知识表示方法相比,具有更直接的同自然语言之间的映射,图形化表示、可读性更佳,比逻辑公式更直观的特点。概念图具有结构简单、易读、表示范围广、能够确切地表示自然语言的语义、数学基础严密等优点,代表了知识表示的发展趋势。
概念图与经典的知识表示方法相比,更符合人类的思维和语言习惯,但是它只能表达一些简单的概念关系,并不适合于表达包含复杂概念结构的常识性知识。用概念图进行知识表示需要分析知识的结构,所以其获取过程要有领域专家的参与,还不能通过一个智能系统自动获取。此外,对于一个复杂的问题求解而言,这种基于概念图的推理容易产生冗余或者导致推理结果的不一致。因此,基于概念图的智能系统只能进行一些简单的问题求解,而对于包含大量的复杂概念关联的常识性问题求解,概念图还不能胜任。
3概念图的应用
概念图的理论自从被提出来后,受到很多研究者的青睐并将它应用到不同领域,例如知识工程、信息检索等,在自然语言处理方面尤其语义理解方面具有广泛的应用。不少研究者基于概念图进行了研究与探索,并取得了一些成果。例如,殷亚玲[4]提出了一种基于概念图的相关反馈技术,采用概念图的知识表示方式描述概念之间关系,从语义的层次上进行相似度判断,扩展查询式。朱海平[5]以概念图作为语义表示,研究了基于概念图匹配的语义检索。杨选选[6]提出的基于语义角色和概念图的信息抽取模型,是在语义层面上对信息抽取的尝试。它将浅层的语义信息应用于场景识别和抽取模式两个层次上,并通过概念图将句子的语义形式化、可计算化。刘培奇[7]结合主观题中简答题的人工批改过程,提出以概念图理论为基础的模糊含权概念图知识表示方法;从汉语自然语言理解的语义分析角度研究了特定课程主观题自动阅卷问题。
4小结
人工智能领域中绝大多数知识表示方法都直接或间接地涉及到概念结构,概念结构是人类认知能力的重要来源,现代的知识表示方法会越来越重视概念结构。概念图是一种有力的知识表示工具,能完全描述自然语言所表达的意思,实现与自然语言的互译。我们相信对概念结构和概念图的深入研究必将对解决自然语言理解方面的难题产生重要贡献和促进作用。
参考文献:
[1]张仰森,黄改娟.人工智能教程[M].北京:高等教育出版社,2008.03.
[2]张蕾,李学良.概念结构及其应用[D].西北工业大学博士论文,2001.05.
[3]贺文,危辉.概念结构研究综述[J].计算机应用与软件,2010,27(1):156-159.
[4]殷亚玲,张蕾.基于概念图的相关反馈系统的研究与实现[D].西北大学硕士论文,2006.07.
工程问题的概念篇10
1，调查对象
在广州市某三级甲等儿童专科医院随机抽取直接从事儿科临床护理工作1年以上，已取得护士执业证并注册的护理人员295名。调查对象均为女性，年龄2154岁，护龄1 }34年;教育水平:中专118名(40.0% )，大专146名(49.5% )，本科31名(10.5%) o
2方法
2.1调查方法采用问卷调查的形式，统一培训调查员，向研究对象发放问卷。问卷采用不记名方式进行，并遵循保密原则，采用统一指导语，对研究对象提出的问题进行解答，并保持答案一致性。填写后由研究者统一收回，现场核实问卷的填写是否完整，以减少无效问卷的发生率。发放问卷338份，回收有效问卷295份，合格率91.9%0
2.2调查工具
2.2.1田纳西自我概念问卷(Tennessee Self-Con-cept Scale ， TSCS ) TSCS由美国田纳西办f心理学家威廉姆斯于1965年编制、台湾学者林邦杰在1978年修订，适用于12岁以上，具有小学以上文化程度的男女。量表}5_}l共有70个题目，包含自我概念的2个维度和综合状况共10个因子，除自我批评和自我总分外，又分2个维度即(1)结构性维度:自我认同、自我满意、自我行动;(2)内容维度:生理自我、道德伦理自我、心理自我、家庭自我、社会自我。自我批评得分越高表示自我概念越消极，其余9个因子得分越高表示自我概念越积极。
2.2.2专业自我概念量表(Professional Self-Conceptof Nurses Instrument， PSCNI) David Arthur教授研制和发展的护理专业自我概念量表，是目前国际上广泛采纳的专门用以测量护生和护理人员专业自我概念的量表teal。该量表是反映护理人员专业技能、管理能力、沟通与交流能力、工作当中的灵活性及满意度共5种能力的指标，能从专业人员的角度衡量其自身的专业认识、自尊情感、行为取向。中文版在原始量表27项的基础上增加了3项关于“满意度”的问题，测定同质信度大于0.70。该量表采用Liken 4级评分法，正向题目正向计分，反向题目反向计分。正向题目中，1分专业自我态度最消极，4分最积极，取1}4分得中位数2.5分为界，平均分2.5分以上表明积极的专业态度。
2.2.3明尼苏达满意度问卷(Minnesota SatisfactionQuestionnaire， MSQ)短式量表内容包括内在满意度、外在满意度和一般满意度3个维度，共20个条目〔tz-isl:内在满意度12个条目，指对于工作内容本身有关因素的满意程度;外在满意度6个条目，指个体对目前工作晋升、报酬、奖励、公司政策实施方式及领导方式等与工作内容本身无关的各方面的满意程度;一般满意度指对工作环境、同事关系(2个条目)以及内在满意、外在满意方面的总满意程度。采用Likert 5级评分法，1分二非常不满意，2分=不满意，3分二不确定，4分二满意，5分=非常满意，得分越高表示工作满意度越高。
2.2.4量表的信度MSQ ，TSCS及PSCNI在本研究中的Cronbach’s a系数分别为0.92，0.88，0.86，说明量表具有较好的信度。
2.3统计学处理方法所得数据采用SPSS 10.0软件包进行分析。(1)用Pearson相关分析法，分析自我概念、专业自我概念与工作满意度的相关性。(2)分别以工作满意度各维度为应变量，以自我概念各维度及专业自我概念各维度作为自变量，进行多元逐步回归分析。
3结果
3.1不同自我概念、专业自我概念儿科护士的工作满意度比较本组儿科护士的自我概念得分为(208.93E14.15)分;专业自我概念得分为(88.25士11.27)分。根据自我概念及专业自我概念得分情况进行分组，高于平均分1个标准差为高分组，低于平均分1个标准差为低分组，介于两者之间为中间组，将儿科护士分为高中低3组，其中，自我概念高分组50名(总分>>223.08 )、中间组198名(194.78总分‘223.08)、低分组47名(总分
从表1可见:不同自我概念及专业自我概念儿科护士工作满意度差异具有统计学意义。自我概念、专业自我概念高的儿科护士工作满意度高。说明自我概念及专业自我概念是影响工作满意度的重要因素。
3.2儿科护士自我概念与工作满意度的相关性见表2
从表2可见:除自我批评与自我认同外，自我概念的其他因子均与工作满意度各维度成正相关。
3.3儿科护士专业自我概念与工作满意度的相关性见表3
从表3可见:除管理能力和专业技能2个因子外，专业自我概念其余因子与工作满意度3个维度均呈正相关。
3.4儿科护士工作满意度的多元回归分析分别以儿科护士的内在满意度、外在满意度及一般满意度为应变量，以自我概念各维度及专业自我概念各维度为自变量进行多元逐步回归分析，采用stepwise法，在a=0.05的水平上筛选有意义的自变量。结果见表40
从表4可见:心理自我及工作灵活性这2个变量被筛选并引进了儿科护士内在满意度的回归方程。从标准化回归系数来看，心理自我对内在满意度贡献最大，其次是灵活性。而心理自我、沟通交流能力、自我认同及生理自我4个变量则被筛选引进了外在满意度及一般满意度的回归方程。其中，心理自我对儿科护士工作满意度贡献最大，而工作灵活性则只被引进了内在满意度的回归方程。
4讨论
4.1儿科护士自我概念对工作满意度的影响有研究to表明，自我概念在调节心理健康方面有重要意义。一般来说，自我概念积极的护士往往对问题的看法比较乐观、自信，对工作充满欣喜，可以更好地调整、控制自己的不良情绪，体验更多的积极情感;而自我概念消极的护士则往往低估自己、责备自己，对自己没有信心，从而使自己生活在焦虑、抑郁、无助之中，从而影响其工作满意度。本研究结果(表1)显示:不同自我概念的儿科护士工作满意度差异具有统计学意义，自我概念高者工作满意度高。在自我概念的10个因子中，除自我批评与自我认同外，其他因子均与工作满意度各维度成正相关(表2);经多元回归分析，心理自我、自我认同、生理自我3个因子被引进儿科护士工作满意度的回归方程。心理自我较成熟的护士适应能力强，对外界环境有积极的感受，满意度较高。这是因为心理自我较成熟的护士能够正确看待工作，敢于面对现实，遇到问题，不贸然行事，经过深思熟虑，积极地解决问题。自我认同与内在满意度呈正相关，但在儿科护士工作满意度的多因素分析中，自我认同没有进人内在满意度的回归方程，而是作为第4个变量，进入外在满意度和一般满意度的回归方程。表明儿科护士自我认同感越强，其对与工作内容本身有关因素的满意程度越高，对工作外在条件的满意程度反而越低。分析原因可能主要是与目前护理专业地位偏低有关，当护士通过自己的努力取得工作成绩、对专业持肯定态度的同时，内心理想的职业期望与现实强烈的反差引起内心对自我价值与专业价值的矛盾冲突所致。
生理自我与内在满意度、外在满意度及一般满意度呈正相关。因为护士从事的护理工作是一种需要脑力和体力相结合的双重劳动，工作琐碎而繁重，人员的相对不足，护理设备投人过少，使护理人员处于超负荷的工作状态，造成护士心理和体力同时透支。生理自我较高的护士，能够保持最佳的身心状态，积极地面对生活和压力，更有利于正面职业心态的培养，所以工作满意度也较高。
工程问题的概念篇11
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2013.07.006
一、问题的提出
复习是教学过程中的一个重要环节，是在整体知识背景下重新组织和建构知识体系。复习教学在于帮助学生熟悉、巩固已学知识，建构认知结构，发展思维能力，提高知识的综合应用能力。但在实际教学中，老师和学生都觉得复习课像炒冷饭，仅仅是知识点的罗列，没有新意可言。因此，化学复习的着重点应该是“教什么”，既要依据课程标准，更要依据学生情况；既要侧重化学基础知识的回顾，又要重视知识间的联系和融合，重组和改善学生的认知结构。
概念图作为一种有效的、能够促进概念间知识联系、加强概念间理解的教学工具，能够在很大程度上帮助老师、学生发展一种理解化学概念和现象的整体性知识框架，帮助学生建构丰富、完备的化学知识网络，从而转化学生的学习策略。
笔者尝试将“概念图”用于化学复习教学中，应用概念图进行课堂教学设计，指导学生应用概念图进行复习、反思，以期提高课堂教学效率，促进学生有效复习、有效学习。
二、关于概念图
1. 关于概念图
概念图是用来组织和表征知识的工具，由美国康奈儿大学诺瓦克（Joseph D.Novak）教授提出。所谓概念图，是一种用节点代表概念、连线表示概念间关系的图示法。也就是利用图示的方法来表达人头脑中的概念、思想和理论等，把头脑中的隐形知识显性化。概念图作为一种表达知识网络的图形化工具，可以成为一种教学方法——教师进行教学设计、展示教学内容的工具。它也可以是一种学习方法——学生构建知识网络、促进有效学习的工具。
2. 概念图的结构
概念图中包含概念、命题、连接和层级结构。概念通常用专有名词或符号进行标记；命题是指概念间通过某连接词而形成的意义关系；连接表示概念之间的相互作用；层级结构是概念的展现方式。
3. 概念图的绘制
概念图可以手绘，也可以应用Inspiration 等软件绘制。
概念图制作的一般步骤与方法是：
第一步，列出概念。例如“物质结构与性质”部分的复习，可以先列出物质结构中所包含的概念（第一次不一定很全面，可以不断补充完善），如：原子结构、分子结构、晶体结构、元素、原子、质子、中子、电子、核素、同位素、同素异形体、化学键、离子键、共价键、极性键、非极性键、氢键、范德华力、离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体等。
第二步，将概念按层级关系进行排列，并添上连接线。概念间的连线可以单向，双向或无方向，连接词语用来说明两个概念之间的关系。如图1、图2。
第三步，寻找概念图中不同部分概念之间联结，并标明连接线。
第四步，把说明概念具体列在概念旁。有些概念还可以链接一些相关的文献资料和背景知识。
第五步，不断反思、修改和完善概念图。
4. 概念图的作用
概念图是一种创作工具。在把自己的想法、对教材内容的理解用概念图画出来的时候，使人的思路更清晰，知识更巩固。
概念图是一种学习工具。记住概念并理解其含义，新知识应当与已有知识相整合，概念图的绘制可以促进这个过程的形成。因为概念图可以把知识整合的过程清晰地呈现出来，并能充分展示概念之间的关系。
概念图是一种评价工具。通过让学生绘制概念图，可以了解学生对知识的掌握程度，可以了解学生学习中的一些不完整甚至错误的想法。从而帮助教师对学生的学习进行诊断和评价。
三、概念图在化学复习教学中的应用
1. 利用概念图进行化学复习教学设计
概念图作为一种教的策略，在西方国家的中小学教学中使用很广泛，特别是科学学科教学中，有着很好的教学效果。
笔者尝试在化学复习教学设计中，先绘制一阶段、一单元的知识，作为化学复习教学设计的提纲，从而从整体把握教学的深度、广度和难度。
例如，以“氯化钠”为核心概念，利用概念图进行教学设计，包含从海水中提取氯化钠的方法，氯化钠的性质、氯化钠的应用、氯化钠晶体结构、氯化钠中所含离子的检验等。绘制概念图如下：
教学过程设计如下：
[引入]“咸的味觉来自盐。在中国菜里，盐的使命是调出食物本身固有的味道，改善某种肌体的质地。在中国的烹饪辞典里，盐是百味之首。”这盐的主要成分是氯化钠，主要来源是海水。那怎样从海水中提取氯化钠呢？
[问题1]怎样从海水中提取氯化钠晶体？
[问题2]（1）怎样除去粗盐中含有的杂质离子，得到纯净的氯化钠？
（2）实验室中过滤除去杂质时所用的玻璃仪器哪些？
（3）在滤液中加入盐酸的作用是什么？
（4）从溶液中获得氯化钠的方法是，所需仪器有哪些？
[问题3]（1）怎样从母液中获得金属镁？
（2）怎样从母液中提取溴？
[过渡]怎样检验氯化钠中含有的钠元素和氯元素？
[问题4]（1）怎样检验氯化钠晶体中的氯离子？需要哪些试剂，操作步骤如何？
（2）如何检验氯化钠晶体中是否含有氯化钾杂质？如何操作？
[过渡]氯化钠的晶体结构有怎样的特点？
[问题5]（1）氯化钠晶体中存在哪些微粒？属于哪种晶体类型？
（2）氯化钠晶胞中实际占有的钠离子有几个？氯离子有几个？
（3）每个钠离子周围距离最近的氯离子有几个？
（4）氯化钠和氧化镁的熔点，哪个高？为什么？
[过渡]氯化钠除了食品调味以外，还有哪些用途？
[问题6]工业上如何电解饱和食盐水？
（1）电解装置中，与电源正极相连的电极可以采用铁棒吗？为什么？
（2）电极上发生了什么反应？两个电极上的产物分别是什么？怎样检验？
[问题7]如何制取金属钠？
（1）画出简易的电解装置图，并指出电极上发生的反应。
[问题8]如何制取碳酸钠？
（1）为什么往饱和食盐水中先通入足量氨气，再通入二氧化碳气体，通入气体的顺序能否交换？
（2）为什么析出的是碳酸氢钠而不是碳酸钠？
（3）如何得到碳酸钠晶体？
（4）析出碳酸氢钠晶体后的溶液的主要成分是什么，有什么应用价值？
2. 利用概念图板书课堂教学内容
在课堂教学过程中，教师可以改变以往板书的形式，减少知识点的罗列，改用概念图的板画。结合课堂提问，引领学生，共同构建、板书概念图，促进学生整合新、旧知识，展开意义学习。以板书形式出现的概念图能让学生更清楚地看到各知识之间的联系，从而促进学生学习的正迁移和意义学习的发生，提高学习效率和复习效益。
在化学复习教学设计、课堂教学过程中运用概念图，能将原来显现在教师头脑中的教学内容、教学理论和教学经验以直观的形式表现出来。特别是课堂教学中，教师通过概念图的板书，把新、旧知识整合的过程清晰地呈现出来，能改变学生的认知方式，使学生逐级、逐层次看到概念间的关系，从而建构整体的知识框架和网络。
3. 利用概念图指导学生学会学习
概念图作为一种学习的策略，能促进学生的意义学习，使学生学会学习，它能有效地改变学生的认知方式。概念图作为一种元认知策略，它能提高学生的自学能力，思维能力和自我反思能力。对学生来说，概念图能促使他们整合新旧知识，建构知识网络，浓缩知识结构，从而从整体上把握知识。
在教学中可以利用板书、学案等潜移默化地帮助学生学习、掌握概念图的绘制。让学生能自主的绘制概念图，使他们理清自己头脑中新旧知识之间的关系，并将这些关系外化，从而了解知识的结构、了解知识构建的过程，学会学习。
在掌握了绘制概念图的方法之后，可以指导学生在课后总结、反思时进行“创作”，绘制属于自己的概念图。不必拘泥于教师课堂上的引导，要有自己的特色和创意，将自己对知识的理解和建构用概念图的形式表达出来，从而学会总结和归纳，并在反思中不断提升学习能力。
四、教学实践反思
1. 概念图作为“教”与“学”的策略，其作用是显见的
概念图可以把化学知识高度浓缩，并将各种概念及其关系以层状结构排列，清晰地表示概念之间的相互关系。因此，概念图作为教师“教”的策略，能高效地进行课堂教学设计，尤其可以使化学复习课需要达成的目标具体化、明确化，同时也有效地改变了学生的认知方式，切实提高教学效果。而概念图作为学生“学”的策略，要求学生完成概念间的连接，实际上是学生认知结构变化的反映。如要完成交叉连接，就需要学生能进行横向思维，能发现概念间的新关系，从而产生新知识，促进意义学习，学会学习。
对比学生在不同阶段绘制的概念图，还发现，随着复习的不断深入和对概念图绘制方法的逐渐掌握，学生绘制的概念图的层级关系开始变得多样和复杂，概念之间的连接也变得越来越丰富。因此可以通过检查学生绘制的概念图，了解学生学习的进展情况，诊断学生复习过程中存在的问题，反思自己的教学过程而改进教学方式。
2. 化学概念图的绘制需要教师的指导，但教师不应包办
在概念图的绘制过程中，教师要引导学生不断反思，不断“精加工”概念图，使概念图不断完善。在不断完善概念图的过程中，教师应始终记住自己的“主导”地位，不应把自己的想法强加于学生，要引导学生不断“自我发现”，引导学生从整体上对自己绘制的概念图予以反思，让学生清楚认识到自己学习中存在的不足，并不断修正，充分、全方位地发展自己的知识结构。
3. 概念图应该是形式多样的
化学概念图不仅包含了化学概念、概念间的层级关系，还包括了概念的内涵与外延、 属性及规则（包含概念的例证）等。概念图的形式体现了个人对概念的不同理解和不同的设计思路。同一个知识单元，不同的学生会有不同的理解和构思，绘制出的概念图形式各异。教师对学生绘制的概念图要有包容的态度，不应“一刀切”，更不能规定格式。应该让学生充分的发挥想象力，自由创作。并且随着学习的不断深入，学生对概念、概念之间关系理解的不断深入，绘制的概念图也会不断发生变化、不断完善。
4. 概念图的绘制要尊重化学学科知识
并不是所有的化学知识内容都适宜用概念图表示，不要勉强绘制概念图，概念图中的概念也并不是连接越多越好。不要为了找连接而绘制连接，这样会导致知识结构的变形。
概念图是知识建构的工具，是进行课堂教学设计的工具，是评价学生学习的工具，更是进行创造的工具。它是教师“教”的策略——使用概念图进行化学复习教学设计，能有效地改变学生的认知结构，帮助学习者建立结构化的知识，切实提高教学效果。也是学生“学”的策略——学生自我完成概念图的绘制，能促进学生的意义学习和创造性学习，最终达到学会学习。
工程问题的概念篇12
“概念图”是一种用节点代表概念或规律、连线表示概念规律间关系的图示方法,通过它可以表达头脑中概念思想等,把隐形知识显性化、可视化,便于思考交流和表达,常称为概念构图(concept mapping)或概念地图(concept maps),在国内常称为“概念树”(如图1)。概念图模式常应用于概念和规律的学习,不仅能辅助学习和理解,同时也是教师分析和评价学生对知识理解掌握的工具。由于澳洲课堂更注重实践参与和自主研究能力的培养,因此,澳洲课堂中的概念图模式更大程度是评价学生学习效果的工具。
Mark先生是一所中学的理化老师,为使学生更好地认识运动规律,课前带学生观看F1方程式赛车比赛,并且交待任务:观看比赛,看到想到哪些与物理知识有关的问题?允许查阅资料,但要求都要在课堂交流展示――掌握了哪些物理知识?还需要那些知识作引导?有什么新的发现?第二天运动规律教学课就正式开始了。
Mark先生首先在黑板上写了“赛车比赛”,布置任务:拿出笔和纸,写写昨天观察和研究中涉及到的物理问题,越多越好,学生默默地写出有关结果……
生1:速度有大有小,可应用公式v=st求解(匀速运动)
生2:声音忽高忽低,变化明显、汽车转弯轨道半径不同
生3:赛车形状好像跟普通汽车不一样
生4:驾驶员必须戴上安全帽、小鸟在空中展翅飞翔
生5:加速、刹车时加速度不同、摩擦力大小与路面有关
生6:轮胎很宽、直升机螺旋浆在空中转动……
Mark先生巡回观看,均不同程度给予肯定和赞许,同时也提醒学生,有些问题想得很好,但与今天主题无关,不在讨论范围。教师的表扬使学生非常主动、均要争先展示自已的有关成果,一个与赛车比赛主题有关的概念图清晰地呈现在面前(如图2)。由于是学生自身参与和研讨,概念规律间的相互联系也深深印在学生脑海中,成为学生自己真正拥有的东西。
概念图是师生参与构建出来的,教师的检查评价也围绕着这张图,教师选择了一个刹车模型来检查学生的掌握程度。一汽车车速是200km/h,突然发现前方有一小孩穿马路,司机应在何处刹车?对照概念图,学生明确了需要加速度、认为是匀减速,要考虑反应时间(此时间内车为匀速运动)等若干问题的分析,很准确求出了刹车距离s= 27.8m,Mark老师用脚步比划着这段距离,让学生清楚意识到交通安全是多么重要!
……
以上仅是澳洲物理课堂教学的一小片段,但由此看出概念图模式的作用:可以使学生更好地掌握规律间联系,使学生自主学习真正拥有知识,使教师更好地了解评价学生。
1.概念图是一种学习交流评价的工具。实践表明,学生之所以学习出现困难,主要是忽视对概念的理解和掌握,不能形成知识网络,更不能深刻了解规律间联系,因此,新课程教学中教师要有意识尝试用概念图模式进行教学,选择某一单元、主题或几个联系的知识单元为主线,帮助学生构建网络,指导学生在学习活动中独立获取知识,解决问题,并获得成功体验。教师要学会筛选知识主要关联,要先尝试用概念图进行备课,只有教师早已构建好某一主题或单元的概念图,才会更好地指导好学生的自主学习,并能充分利用概念图对学生做出准确诊断和评价,获得最佳教学效果。
2.概念图是提高学生自主学习能力的全新模式。新课程的物理教学要求贴近生活,联系实际,培养观察分析、应用规律解决问题能力,而概念图教学正是让学生在自主活动获取知识、提高能力的全新模式。理论研究表明当学生试图用图表来表示知识理解时,他们最肯动脑筋;引起对某一问题的兴趣,就能使学习效果持续增强,因此,概念图教学中需要教师多组织科技活动,如研究学生感兴趣的电器、炊具、公共设施、交通工具、体育器材等,引导研究游乐场、车站码头、超级市场内的物理现象和规律,要善于在活动中捕捉学生兴奋点,激发动机;要善于指导和总结,引导学生构图,使他们从整体上掌握知识结构和联系,形成概念网络,产生创新性的理解,从而达到创新能力提高目的。
工程问题的概念篇13
“概念”是用符号来标志的具有共同的关键属性的一类事物或特性（教学心理学定义）。概念是地理基础知识的重要组成部分，学习概念有利于促进思维，提高学生的认识能力，教给学生正确、清晰、完整的地理概念是提高地理教学质量的根本。
理解概念应达到以下三点要求：①明确概念的内涵和外延。②明确这个概念和其它一些概念的关系。③能正确运用概念。概念的掌握是一种特殊的认识活动，需要经历复杂的心理过程，教师必须遵循学生掌握概念的心理过程和认知结构的发展规律，充分发挥表象的“中介”作用，让学生利用表象作“渡船”，从感知的彼岸顺利到达抽象思维的彼岸。
因此，在我们的教学中，如何进行概念教学呢？这就是要谈到教学方法问题。
一、从感知中深化表象
首先，我们的教学面对的什么样的群体，是学生，他们是来接受知识并达到能理解与掌握知识的目的。对于地理概念教学，不能仅仅停留在表面上，让学生读一遍或是对着某个概念简单地讲一下，学生在课后能否真正掌握这个概念，理解这个概念，从我的感觉看并没有。
例如，关于城市化这一概念，某位老师将书本的定义让学生读了一遍就结束了。其实书本关于城市化这个概念的文字描述，包含了几层基本内涵，一方面是对概念的全面陈述，另一方面也是为下面关于城市化问题作了最好的铺垫。
我觉得老师在备课时，就要明确这几层含义，并且在教学过程中对概念进行分析说明时，引入同学们熟悉的知识或生活常识，会加深学生对概念的理解与掌握。如引入已经学过的民工流问题进行分析，问：大量的民工进城打工将对城市带来什么变化？人口增加学生自然会答到。问：当人口增加后可能会带来什么变化，诸如城市面积扩大等方面的问题，学生也会想到，促进了人口向城市集聚；既是对城市化概念的讲解，同时也为后面城市化对地理环境的影响等知识作了铺垫。再将目前乡村地区的变化这一生活化的问题引入，也有利于学生对乡村变为城市的过程这一陈述的理解。
二、在比较中明确概念
学生由直观感知所获得的对于概念的认识是粗略的、肤浅的，因此，要通过分析和比较，使表象由模糊到清晰，由分散到集中，从而抽象出共同的本质属性，形成完整的、准确的概念。
如循环经济概念，人教版必修2第六章第二节中的描述：循环经济是建立在物质不断循环利用基础上的经济发展模式。根据资源输入减量化、资源再利用和使废弃物再生资源化等三个原则，把经济活动组织成一个反复循环流动的过程。要使学生理解此概念，在教学中教师应先通过对表6.1《清洁生产与末端治理的比较》的分析比较，获得传统经济活动与循环经济活动两者间的差异。再通过案例2《河南某酒精总厂的清洁生产》、案例3《北京留民营的生态农业》等问题的讨论，使学生获得其概念的内涵。真正理解在工业经济结构调整中，实现循环经济的基本途径是清洁生产，农业经济结构调整中，实现循环经济应大力推行生态农业的本质内涵。这样学生对于循环经济的概念理解就不会停留在表象，也会进一步理解其深刻内涵。
三、在应用中促进理解
学生对概念的掌握不是一次就能完成的，需要由具体到抽象，再由抽象到具体多次重复，所以当学生初步建立新概念后，需要应用多种方法，促进概念在学生认知结构中的保持，并通过不断运用概念，加深对概念的理解。
学生既可对概念作表面加工（只注意概念表述的准确词句），也可以作深入的心理加工（对概念的意义作深刻的思考）。信息加工理论的研究表明：意义的编码越深刻越精细，即加工水平越深，记忆就越好。因此学生初步建立概念后，要引导学生对概念的意义作多方面的深入思考。例如：学生获得“水循环”的概念后，要引导学生领悟水循环概念中的
关键词 语，“自然界的水”、“四大圈层”、“各个环节连续运动”等。让学生自己说说看
