反向工程的概念精选(九篇)

第1篇：反向工程的概念范文

作者简介：吴锵(1960―)，男，江苏靖江人，南京理工大学材料学院教授；研究方向：材料学、大学课程理论。

基金项目：本文系南京理工大学教改资助项目“材料专业基础课概念－问题－探究教学模式研究”阶段性成果之一。

摘要：通过对探究式教学目的的反思，以及理工科基础课特点的总结，摸索出适用于理工科基础课的“概念-问题-探究”教学新模式。

关键词：探究式教学；理工科；基础课；核心知识

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1008-2646（2012）01-0082-05

研究型大学的建设对研究性教学提出了日益迫切的要求。在研究性教学的实践中，源于西方的探究式教学受到广泛重视，这种以讨论课(也称Seminar)为载体的课程模式提倡知识学习的自主性与面对未知的探索性，因此从理论上讲与研究型大学的科学研究精神相契合，故近年来相关的研究文章较多，在教改立项中也成为了热门课题。

但是，当我们在实践中真正落实探究式教学时，当这种模式与具体的课程结合时，就会发现探究式教学从理论研究到实际操作，都存在不小的问题，因此需要进一步的反思，以便清除形形的认识误区，从而把握其精神实质，为实践操作奠定坚实的理论基础。

从方法论的角度看，具体问题具体分析是教育研究不二的法则。因此，我们将探究式教学聚焦在理工科基础课上，也就是高等数学、大学物理、大学化学，以及各工程学科的主干基础课，如化工学科的物理化学、化工原理，材料学科的固体物理、材料科学基础，控制学科的电工学、自动控制原理，等等。这些课程是理工科课程体系的真正精髓，对后续课程从知识结构到认知方法都会产生深远影响。因此，探究式教学的真正落脚点应该放在这些课程上。

一、探究式教学的目的与反思

所谓探究式教学(也称探究式学习，Inquiry Learning)通常指从学科领域或现实生活中选择和确立主题，在教学中创设类似于学术研究的情境，学生通过独立自主地发现问题、操作实验、收集与处理信息、表达与交流等探索活动，获得知识，培养能力，发展情感与态度，特别是发展探索精神与创新能力。它倡导学生的主动参与，是一种积极的学习过程。［1］

不难看出，探究式教学以自主与探索为目的，重视学生能力与素质的培养，从理论上完全符合现代教育理念。但是，理论上的完备不等于实践操作的可行，因为理论往往源于具体对象，一旦对象发生变化，理论(特别是教育理论)通常要做出相应的调整，有时甚至是重大调整。以探究式教学为例，目前国内更多地在基础教育中采用这种形式，而理工科基础课中却很难操作。之所以这样，与理工科基础课的特点(见本文第二部分)有关，其中知识的坚实性、系统性与深奥性对传统意义的探究产生了重大影响。因此，应该在理工科基础课的背景下重新审视探究式教学的目的。从知识的坚实性看，现行探究式教学中对于新知识的诉求是不可行的。面对基础课中的核心知识，主要任务是接受、理解，以及理解基础上的应用，而与新知识发现关系不大。从知识的系统性与深奥性看，也与现行探究式教学的目的格格不入，因为深奥、抽象及知识关系复杂，意味着凭借学生自身的认知能力，是无法理解与掌握这些知识的，故老师的作用相对彰显，而这又与现行探究式教学强调学生自主性的诉求相矛盾。如果进一步考虑到大学生都是高中应试教育的“产品”，则探究式教学更是难上加难。这样一来，似乎根本颠覆了传统意义上的探究式教学，因为探索性与自主性都已落空。正因为如此，探究式教学尽管研究得热火朝天，但在高校中真正操作却很少，在理工科基础课中更是如此。

那么，是不是要根本放弃探究式教学的理念呢？理工科基础课中探究式教学是不是真的没有了空间？结论当然是否定的！而新的探究式教学，主要取决于通过反思达成的观念转化，特别是对一系列相关教育教学理念的重新认识。

首先，什么是新知识？一般来说，新旧是有相对性的，但传统教学观念却把新知识当成绝对的事物，即那些从未被人们认识到的知识才是新知识，而相对于学生而言的新知识却不在其中。以热力学第二定律与熵概念为例，一方面它们已经产生了100多年，是耳熟能详的知识；但另一方面，对学生而言它们又是新事物，是需要学习的新知识。对于具有相对性的“新知识”，客观上不存在探索与发现的问题，因为它们都清清楚楚地展现在教材中。因此，探究必须赋予新的含义，即根据知识对于学生的相对新颖性，以及由此产生的认知过程的不完备性，将发现式的探究转变为澄清式的探索，使学生的知识认识由模糊、理解不深，逐步达到较高的认识水平，并最终获得运用知识于具体问题的能力。以高等数学的极限理论为例，学生不是见过极限的定义、学习了几个例题，就能把握该理论的核心，真正认识与理解需要漫长的探究过程，需要学生自主地提出与极限相关的问题，试探性地运用极限理论到其他领域，如物理学、化学，甚至是生活领域，从而在提问、反思、质疑、具体运用中，逐步加深认识。

其次，探究的方向。传统观点认为，探究式教学总是向外的，向着未知的外部世界，特别是自然界。但是，还有一种向内的探究方向，即面向我们自身，面向人的头脑与思想，去探究其中未知，甚至是构建其中的空白。改革开放30年来，人们已经习惯于对外开放，热衷于面对外部世界，特别是西方发达国家，这一点在教育中尤其明显。但是，30年带来的思维惯性使我们忽视了向内这个重要的方向，忽视了自我改造，特别是自身思想观念深层次问题的解决。2008年爆发的金融危机已经从思想方向(注意：不是思想方法)上给我们敲响了警钟，也进一步启发我们在教学中眼睛向内，在探究式教学中努力解决自身的问题，而不是一味地眼睛向外。

最后，探索的自主性。事实上，自主也是一个相对的概念，因此不能绝对化。在传统的探究式教学中，过于强调学生的自主性，老师似乎已经失去了基本地位而变得可有可无。我们认为，至少在理工科基础课中，老师的地位绝不能动摇，知识的基本传承不能因为强调自主探究而丧失。当然，这不是说回归到满堂灌的老路上，而是根据理工科基础课知识深奥、系统等特点，充分发挥老师的作用，特别是在新式探究下的作用，以便调动学生的探究积极性，引领探究的方向，把握探究的尺度(因为过度探究容易钻牛角尖)，使探究式教学真正落实到理工科基础课中。

不难看出，观念转换后的探究式教学获得了新的意义，探究式教学的自主性与探索性诉求有了新的生存空间，这为它的实践操作奠定了基础。

二、理工科基础课教学的特点分析

如果要在理工科基础课中真正实践探究式教学，必须对其特点有深入的认识。尽管理工科基础课的重要性不言而喻，但它们的特点，特别是面向探究式教学时表现出的特点，却并不清楚。根据经典的课程理论，课程是由教材、教师与学生构成的，故分析课程特点也要从这三个维度展开。

1. 理工科基础课教材

教材是学科知识体系的代名词。对于理工科基础课，知识体系往往有以下特征：

(1)核心知识的坚实性

每一门理工科基础课中，都有一批核心知识。它们经历了长期的实践检验，得到了反复的证实，因此不可动摇。例如，高等数学中的极限理论、函数理论，大学物理中的牛顿定律、电学基本公式，物理化学中的热力学定律与动力学理论，材料科学中的结构与缺陷理论、相变理论等等。这些核心知识的坚实性特点对探究式教学会产生重要影响。

(2)知识的系统性

理工科基础课的另一个特点是，其知识经过长期的发展与演化，已经形成了逻辑关系复杂的较为庞大的体系。知识系统性的显性含义是知识庞杂，知识点众多；其隐性含义是，知识结构复杂，具体就是知识点之间的关系众多，而“关系众多”相比于“知识点众多”会带来更大的教学难度。

(3)知识的深奥性

大学知识有着固有的深奥性，而理工科基础课中，知识深奥性表现得更加突出。相对论、量子力学、极限理论、热力学原理、控制理论等一系列理论，量子化、相对性、极限、函数、内能、熵等一系列概念，无一不显示出深奥的品性，它们中的绝大多数远离人们的日常感知，具有极为抽象的特征。

2. 基础课教师

从教师的角度考察理工科基础课的特点是新概念，这方面很少有人涉及。但是，教师毕竟是课程三要素之一，有着举足轻重的作用，因此全面考察教师是很有必要的。

由于基础课在理工科课程体系中的重要地位，基础课教师通常是一个学校教师队伍的中坚力量。他们常年从事教学工作，理论水平较高，教学经验丰富，作风严谨，责任心强。因此，作为传承式的教学，这些教师是完全胜任的。但是，从探究式教学的要求看，基础课教师又存在一些不足。首先，经验丰富与作风严谨使得易于墨守成规，而不敢积极探索教学中的新事物；其次，由于基础课教学任务重，工作量大，这部分教师的科研项目较少，与生产实际的接触远不如专业课教师，加之基础课教师教育理论水平不高，使得基础课中大胆改革的精神不足，教学改革的活力不够。在探究式教学中，必须注意到教师的上述特点，有针对性地做好教师的工作，特别是思想观念的转化工作。

3. 基础课学生

在教学三要素中，最容易忽略的恰恰是学生！从某种意义上讲，学生是三要素中最重要的。尽管学生的作用至关重要，但遗憾的是，学生很可能是探究式教学实际操作中的主要障碍。

理工科基础课通常在第一、二个学年开设，此时学生刚刚从高中考入大学，他们的学习目的、认知习惯、知识结构主要来源于中学，而且以应试教育为主要特点，造成大一、大二学生在面对探究式教学时全方位的不适应。首先，从知识传承的角度看，学生不知道知识以概念为核心，理工科学生往往热衷于公式与计算，因为公式记忆与计算娴熟是应试之本，但这恰恰从根本上偏离了知识的核心；其次，学生普遍缺乏主动意识，且这种缺乏贯穿于学习的全过程，如知识寻找、问题生成、探究讨论，而这些都是探究式教学不可或缺的；最后，学生普遍惧怕不确定，惧怕改变现状，习惯于固守以往的模式。根据我们多年的观察，一些好学生反而在变革时表现得相对保守。

学生状况的不如人意恰恰反衬出教学改革的必要性，以及在理工科基础课中实施探究式教学的迫切性。

三、探究式教学的操作之道

综合以上分析不难看出，在理工科基础课中实践探究式教学，将面临巨大的困难与挑战。从另一方面讲，困难与挑战也意味着其中蕴涵着巨大的价值。正是由于这种巨大的价值牵引，我们通过多年的实践，逐步摸索出一套基础课中探究式教学的操作方法，其核心就是：概念问题探究。

1. 概念

教学中强调概念是老生常谈。但将概念置于理工科基础课的背景下，特别结合探究式教学的要求，则概念的教育意义与教学操作就需要重新认识。前已述及，基础课知识体系具有坚实性，这一特性反映在概念上就是基础性，即这些课程中有一批基本概念。概念的基础性意味着其内涵小而外延大，因此意义深奥，影响深远。从探究式教学的角度看，概念的基础性为新式探究提供了巨大的空间，因为深奥意味着学生不可能马上领悟，他们必须通过不断的思考(即探究)才能逐渐明白概念的深刻内涵；而影响深远意味着基础概念可以与许多事物相结合，从而为概念的反复认知提供大量机会。以物理化学中的系统概念为例，它不仅仅属于物理化学课程，也是控制原理、信号与系统，甚至是高等数学等课程的核心概念。同时，系统也广泛存在于社会科学领域，如经济系统、社会系统、教育系统等。通过系统概念在各个学科领域的广泛应用，学生会逐渐明白系统的层次性，明白系统的物质属性是最为重要的(即唯物主义的基础)，明白系统与环境的相互作用决定了系统发展的外在方向性，等等。这样，对系统概念的认识得到不断深化，属于学生的系统概念的外延逐渐扩大，最终形成一个关于系统的概念体系，从而基本完成对系统概念的认识。

上述概念认知过程启示我们在探究式教学中注意概念建立之初的简洁与形象化。基础课中概念的基础性与深奥性，及这些特性衍伸出的特点(如外延广大)，使得概念的建立不可能一蹴而就。因此，在概念建立之初，就应该努力使概念简洁，即教师通过典型事例展示概念最基本的内涵，而不能面面俱到。我们发现，中国教材在概念引入时，有从一般到特殊的普遍习惯，在理工科基础课中更是如此，似乎先给出了概念的一般定义，就能包罗万象、一劳永逸。但是，无论从学生的认知能力还是实际教学效果看，从一般到特殊并不是概念教学的万能形式，对于基本概念更是如此。以熵概念为例，即使告诉学生它与混乱度有关，即使让学生记住熵S的经典公式，甚至是通过该式做了一些题目，学生对熵概念还是不甚了了。因此，对这类基本概念的认识就应该另辟蹊径，即从特殊到一般，而这里的特殊要求教学中使基本概念变得简洁(尽管这会一定程度影响普遍性)，因为简洁的东西才易于把握；同时，使概念更加形象化，因为形象化是应对基本概念深奥性(从而具有抽象性)的法宝。不难看出，我们主张初学时全力建立简洁清晰的概念，这样能够在学生的头脑中留下鲜明的印象，这为概念的后续学习奠定了坚实的基础。

在概念建立中，特别是概念建立之初，教师的作用是不可或缺的。此时不宜将任务主要交给学生，而是应该以教师为主导，快速高效地建立概念。我们反对在探究式教学中弱化、甚至忽略教师作用，因为这相当于否定知识传承。教师的知识理解、认知水平、思想方法，以及这些背后的态度与精神，对后辈学生都是宝贵的财富，因此绝不能轻易放弃。此外，强调快速高效，是为后续以学生为主体的教学过程预留了时间。

2. 问题

不难看出，上述过程仅仅是教学的初级阶段，要想使学生的概念深化、理解加深，还必须进一步展开教学，而这一阶段的核心是问题的生成。在传统的灌输教学模式中，教学的进一步展开是通过例题，特别是各种各样的计算题目，其目的主要指向公式的记忆与计算的娴熟。但是，概念的认识与理解，特别是概念的应用，有着不同于公式-计算的模式。例如，函数概念的深入理解不可能只通过函数的计算、证明，它必须通过问题，如函数的要素到底是3个还是2个？矢性函数、矩阵函数与普通的函数的异同何在？函数空间与尺度空间的差异是什么？等等。又如，内能的概念不可能仅凭热力学第一定律(即)就能掌握。对于内能，还要进一步区分动能与势能，区分各种场景下动能与势能的具体组成；要追问凝聚态与气态间内能的差异，搞清楚进一步细分成液态与固态时内能的差异；要明确内能在凝聚态化学势中的作用，明确内能是有层次性的，及这种层次性在转变、相变、化学反应诸过程中的体现。不难看出，对于概念的认识及其深化，是以问题为教学手段的，通过问题实现对概念加深认识，因此问题的形成至关重要。

问题的来源分为三种：老师、学生和师生互动。当概念初步建立后，为深化概念认识而生成的首批问题理所当然的来源于老师，因为此时学生还没有入门，还不会提问，特别是结合所学概念的具体问题，这方面的能力缺陷与长期的中学应试教育有很大关系。因此，教师应该首先提出一批问题供学生思考、探索，从而引导学习的方向(以免重蹈公式、计算的覆辙)，特别是通过这些问题诱发学生自身的问题，这一点非常重要，它是探究式教学自主精神在基础课教学中的核心。随着(教师)问题的思考，学生逐渐形成了自己的疑惑、问题，这些问题带有学生认知结构上的缺陷，因此是个性化的，是鲜活的，也是学生最感兴趣的。不难看出，教师问题的真正作用不是拾遗补缺以完善学生的认识不足，而是激发学生在所学概念框架下的思考。由于理工科基础课中概念的基础性、深奥性及系统性等特点，所以学生在思考中一定会想不通、看不透或讲不清，因此能够产生大量属于学生自己的新问题。根据心理学原理，学生对于自己的问题是非常认真的，总是希望解决这些问题，这就给自我探究奠定了基础。另一方面，学生的新问题从相对的角度讲，也算是未知，探索这种未知对提升学生的思维水平与认知能力具有重要意义。问题的最高形式源于师生互动，此时已经无法区分问题的归属到底属于谁，它形成于师生间的讨论过程，是相互启发的产物，这就是所谓的教学相长。

顺带指出，现有理工科教材在提问方面是不符合探究式教学的，因为现行的做法是概念定义之后，马上将教学引向公式与计算。而真正围绕概念，以概念深化理解为宗旨的问题却很少，也缺乏时效性，具体就是没有在概念初步建立后立即提出有利于深化理解的问题，使得学生错误地以为概念的认知状态已经达到要求，殊不知实际差距非常大。

3. 探究

事实上，探究与问题是相互融合的，之所以分开讨论无非是强调同一过程的不同侧重。当概念初步建立后，随着教师问题传递给学生，真正意义的探究正式开始。学生开始思考，学生有了问题，学生需要解惑，凡此种种都离不开探究，它是学生自主参与的思考过程。根据认知心理学，思考过程分为分析、综合、推理、判断，其中分析既是思考中首先进行的过程，也是现代大学生最为缺乏的能力之一，因此理工科基础课探究式教学首先应该重视分析能力的培养。下面用一个实例说明如何通过提升分析能力来强化概念的理解。

热力学第二定律的核心思想是通过如下的克劳修斯不等式表达的dSδQT教材中给出的标准解释是：δQ是实际过程的热效应，T是环境温度(对于可逆过程，环境温度等于系统温度)，dS是伴随过程的熵变，等于号对应可逆过程，大于号对应不可逆过程。记住了这个式子及其条件，熟练地用该式(通过计算)判断具体过程的可逆性，这样是否就算完成了对热力学第二定律的认识？答案显然是否定的，因为如此深奥的物理定律不可能一蹴而就。我们因此设计了这样的问题：dS到底与过程有无关系？由于答案较为复杂也非常专业，因此只介绍答案与分析的关系，该答案主要借助对过程概念的进一步分析，即学生应该将过程分解为：起点、中间过程和终点，这样一来就能分清上式两侧的性质，其左侧只与起点和终点有关，因为dS是状态函数；而右侧只与过程有关，因为δQ/T只与中间过程有关。故克劳修斯不等式的真正含义是，比较同一过程不同侧面的性质，当表示状态性质的dS等于过程性质δQ/T时，该过程就是可逆的，大于时是不可逆的。更进一步，学生们明白了起点与终点固定的前提下，过程是多种多样的，其中有一类过程(可逆过程)是特殊的，其δQ/T=dS，而任何其他过程的都不具备可逆性。显然，不可逆过程不是一类，而许许多多，但可逆只是一类过程，这个概念对于后续的非平衡热力学至关重要。对克劳修斯不等式认识的加深，会促进学生回过头来认识热力学第一定律，它也是起点与终点的状态函数差与中间的过程量之间的关系，只不过此时是与能量有关的诸量，如内能、热与功。这样就从更高层次统一了两大热力学定律。如果延伸这个概念，还能进一步联想到数学中的积分，其中导函数(中间过程)的积分，等于原函数的端点差值！由此可见，真正的概念认识与理解有着强大的“辐射”作用，这为概念应用提供了广阔的空间。

不难看出，我们的教学目的是提升学生的概念认识水平，因为概念是学生今后学习、科研的真正出发点，故概念的认识水平与应用能力至关重要。在概念深化的探究过程中，分析、综合等思考能力随之加强。而上述水平与能力的综合就可以达成理工科基础课探究式教学的主要目的。

参考文献

［1］任长松. 探究式学习［M］. 北京：教育科学出版社，2005：25.（责任编辑、校对：臧莉娟）Reflections on Inquiry-Oriented Teaching of Basic Technical Courses

WU Qiang，GUO Yu

(1. School of Material, Nanjing University of Science and Technology，Nanjing, Jiangsu, 210094;

2.School of Automation，Nanjing University of Science and Technology，Nanjing, Jiangsu, 210094)

第2篇：反向工程的概念范文

关键词：工程设计，概念设计，创造性思维，创新

1 工程领域中的概念设计

现代科技的迅猛发展，尤其是微电子、信息、新材料及集成技术的进展，使产品结构发生了革命性的变化，机电一体化、模块化已成为工程产品的发展趋势；计算机技术的飞速发展和广泛应用，深刻的影响着设计开发过程、制造过程、营销和售后服务过程，并改变着产品的结构和功能；先进工艺技术和先进制造技术为现代工程设计提供了前所未有的工艺技术手段和社会化制造体系。这些变化都深刻地影响着工程设计的发展。

工程设计是人们运用科技知识和方法，有目标地创造工程产品构思和计划的过程，几乎涉及到人类活动的全部领域。工程设计的费用往往只占最终产品成本的一小部分（8 ~　15%），然而它对产品的先进性和竞争能力却起着决定性的影响,并往往决定70 ~ 80%的制造成本和营销服务成本。所以说工程设计是现代社会工业文明的最重要的支柱，是工业创新的核心环节，也是现代社会生产力的龙头。工程设计的水平和能力是一个国家和地区工业创新能力和竞争能力的决定性因素之一。

工程设计的全过程就是不断建立各种模型，并不断进行综合和分析的过程，即反复地创造模型和评价模型的过程。工程设计的内容大致可分为两类：一类是数值计算型的工作，包括大量的计算、分析、绘图、编写说明书和填写各种表格；另一类是符号推理性的工作，主要是方案设计工作。在设计方法学中，前者称之为细节设计，后者称之为概念设计。概念设计主要包括功能设计和结构设计两大部分。其作用主要体现在产品设计的早期阶段，把主设计师根据产品功能的需求而萌发出来的原始构思和冲动形成产品的主体框架，及它应包括的各主要模块和组件，以完成整体布局和外型初步设计。然后进行评估和优化，确定整体设计方案。再由各责任设计师把总设计师的设计思想落实到具体设计中去，实现细节设计。可见概念设计是个创造性过程，它要求设计者能综合运用许多学科的专门知识和丰富的实践经验，并通过广泛的调查研究而占有大量的信息资料，再经过反复思考、推理和决策，才能创造出与众不同的、满足用户要求的设计方案来。

在工程设计领域中存在这样一个误区：设计、构思的原始冲动是三维概念，最终设计实施之结果即产品也是三维形体。可是多年来以二维绘图为基础的产品设计、制造模式严重地束缚了工程技术人员的创造力和想象力，成为创新的桎枯。

三维建模技术的崛起以及虚拟制造技术的出现为概念设计和创新提供了一种极好的工作平台，设计师们可以直接从三维概念和构思入手，进行概念设计，形成产品的初步框架，然后进一步通过工程分析、数字仿真、虚拟现实等高新技术手段来分析和评价设计方案的可行性及未来产品的质量、可靠性。这种设计方法尤其能充分发挥自顶向下的设计过程中,设计者的智慧和创新能力，不必拘泥于平面图纸的限制和束缚，而把主要精力聚焦于创造性的劳动——创新。

2 概念设计与创造性思维和技术创新

2.1 创造性思维及其特点

要设计就要有创新，而创新正是设计人员进行创造性思维的结果。设计人员要打破习惯性思维，变换角度，开阔视野，才能使自己的创造力得到更充分的发挥。创造性思维是指有创建的思维，即通过思维，不仅能揭示事物的本质，而且能在此基础上提供新的、具有社会价值的产物。创造性思维有扩散思维和集中思维、逻辑思维和形象思维、直觉思维和灵感思维等多种形式。在工程设计的概念设计中，要努力发掘创造性思维的能力，充分注意扩散思维和集中思维的辨证统一，准确把握逻辑思维和形象思维的巧妙结合，善于捕捉直觉思维和灵感思维的“闪光和亮点”，这样才有可能设计出新颖、独特、有创意的产品。

创造性思维具有如下一些特点：

（1）独创性：创造性思维所要解决的问题是不能用常规、传统的方式解决的问题。它要求重新组织观念，以便产生某种至少以前在思维者头脑中不存在的、新颖的、独特的思维。这就是它的独创性。独创性要求人们敢于对司空见惯或“完美无缺”的事物提出怀疑，敢于向传统的陈规旧习挑战，敢于否定自己思想上的“框框”, 从新的角度分析问题、认识问题。

（2）连动性：创造性思维又是一种连动思维，它引导人们由已知探索未知，开拓思路。连动思维表现为纵向、横向和逆向连动。纵向连动针对某现象或问题进行纵深思考，探询其本质而得到新的启发。横向连动则通过某一现象联想到特点与它相似或相关的事物，从而得到该现象的新应用。逆向连动则是针对现象、问题或解法，分析其相反的方面，从顺推到逆推，从另一角度探索新的途径。

（3）多向性：创造性思维要求向多个方向发展，寻求新的思路。可以从一点向多个方向扩散；也可以从不同角度对同一个问题进行思考、解决。

（4）善于想象：创造性思维要求思维者善于想象，善于结合以往的知识和经验在头脑里形成新的形象，善于把观念的东西形象化。爱因斯坦有一句名言：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”只有善于想象，才有可能跳出现有事实的圈子，才有可能创新。

（5）突变性：直觉思维、灵感思维是在创造性思维中出现的一种突如其来的领悟或理解。它往往表现为思维逻辑的中断，出现思想的飞跃，突然闪现出一种新设想、新观念，使对问题的思考突破原有的框架，从而使问题得以解决。

2.2 概念设计呼唤技术创新

技术创新在概念设计中发挥着至关重要的作用。概念设计中技术创新的本质就是要在工程设计领域中发现某种新事物、提出某种新思想，在很多情况下是因为现有的产品不能满足社会（用户）的需求而激发出的新颖构思和创见。技术创新的基础是知识的积累和灵感的迸发，是设计人员进行创造性思维的结果。创新本身就意味着不拘一格，不局限也不依赖于某种特定的模式，以下诸多方面都是孕育技术创新的土壤：

（1） 多项现有技术的有机结合或综合运用往往会产生意想不到的效果；

（2） 对已有知识的创造性总结和应用常常带来重大的科技突破；

（3） 突发奇想但经过科学论证或实验证明所产生的新思路、新方法、新技术；

（4） 新知识与现有知识的合理嫁接；

（5） 产品功能上的兼收并蓄和去粗取精；

（6） 学科间的交叉、交融和借鉴；

（7） 新技术、新材料、新工艺的有机结合及应用；

（8） 科学研究中的新发现和新成果应用于工程实践……。

由此可以进一总结出多种行之有效的创新技法：

l 智力激励法：又称集智法、智暴法。即通过集会让设计人员用口头或书面交流的方法畅所欲言、互相启发进行集智或激智，引起创造性思维的连锁反应；

l 提问追溯法：根据研究对象系统地列出有关问题，逐个核对讨论，从中获得解决问题的办法和创造性发明的设想，或是针对新开发产品的希望点（或缺点），逐点深入分析，寻找解决问题的新途径；

l 联想类推法：通过相似、相近、对比几种联想的交叉使用以及在比较之中找出同中之异、异中之同，从而产生创造性思维和创新的方案；

l 反向探求法：采用背离惯常的思考方法，通过逆向思维、转换构思，从功能反转、结构反转、因果反转等方面寻求解决问题的新途径；

l 系统搜索法：从一个初始状态开始，分析影响系统的各个参量，逐步向前搜索，或采用孤立因素、更换参数等方法获取系统的多种解法并求得最优解；

l 组（综）合创新法：将现有的技术或产品通过功能原理、构造方法的组合变化，或者通过已知的东西作媒介，将毫无关联的不同知识要素结合起来，摄取各种产品的长处使之综合在一起，形成具有创新性的设计技术思想或新产品；

l 知识链接法：创新是一个动态的和复杂的作用过程和知识流，它包括知识的产生、开发、转移和应用，这四个阶段构成一条“知识供应链” 并按照下述原则进行管理：把技术创新过程作为一个集成化的系统，只有将所有涉及该过程的伙伴捆绑在一起，才能发挥最大作用，这些伙伴都应明确什么知识内容才能满足用户最大需求，知识转移的特征和形式是什么，最终用户是谁，他们何时需要使用这些知识？涉及创新的所有信息流和通信流对全体伙伴都是开放的，在每个知识供应者和知识使用者之间建立信息反馈，使信息交换更为有效，知识供应链中每一个伙伴能够感受到整个系统和他们自己都从中获得巨大利益，认识到自己是链中不可缺少的重要环节。该方法适于更大范围内、更高层面上的技术创新。

3工程设计领域中的概念设计技术创新实践

基于上述分析，我们提出了若干种含有技术创新的产品概念设计范例：

（1） 采用先进的控制、驱动和定位系统，由局部小画面组成整体大画面的可变画面巨型灯箱广告机的设计；

（2） 时速超过运七飞机的高速铁路机车车身外型设计，既要满足空气动力学性能，又要有美观的外型，三维CAD建模技术和NURBS曲线面理论的应用；

（3） 适应于多弯道和小半径城市轨道交通环境下的摆式列车车身及减振转向架的设计；

（4） 反求工程已广泛应用于一些具有复杂曲面的实物模型（如模具）的三维数据重构，不妨借鉴用来对生物医学图象进行数字图象处理，为医务人员的临床诊断和治疗提供更逼真的三维模型和实体模型；

（5） 基于电动机——发电机可逆原理的新型电动自行车的设计，把（下坡时）车轮转动的动能所转化成的电能再回充给蓄电池，从而增加电动自行车蓄电池一次充电使用的续行距离；

（6） 加工中心自动换刀功能的扩展，用于东风4（11）型内燃机车发动机端面多轴孔加工的自动换箱多轴箱设计；

（7） 把列车检修工人的丰富经验升华为专家系统——基于加速度传感器和单片机控制的智能式检振锤的设计；

（8） 虚拟轴机床（并联机床）的概念设计。

这里以铁路机车车身设计为例，对概念设计及创新的过程加以说明。

时速300公里以上的高速列车在欧美、日本等发达国家得到广泛应用。我国已通过论证并计划在下世纪初建设第一条（京沪）高速铁路。

当我们看到法国TGV（Train de la Grande Vitesse）实验车速达到515.25公里／小时时，我们知道这已经超过了我国“运八”飞机的时速，设计师的头脑中自然应该产生这样的概念：时速300公里的铁路机车车头的外型也应该像飞机那样具有流线型和光顺性，才会有较好的动力学特性。“光顺”一词的几何意义是所构造的曲线、曲面应具有C2连续，且无奇点。从通俗的概念来理解，即为“光滑顺眼”之意。

由这些概念和构思出发，我们可以由整体构思和概念设计逐步进入流线型机车车身的细节设计环节。

铁路工业和汽车工业对车身外型设计的先进性和创新性的都有着一致和迫切的要求。归纳起来应是以下几个方面：

l 具有良好的空气动力学特性，以减少在高速运行时的摩擦阻力。

l 具有良好的结构布局及足够的强度和刚度。

l 具有美学曲面的质感和动感，以美化生活和环境。

l 尽可能短的设计和制造周期，以尽快地占领市场。

显然满足上述诸要求的车身外型曲面是相当复杂的，非一般常规曲面（如柱面、球面、锥面、环面等）所能表达。再者，若按常规设计、制造方法和过程来完成如此高要求的设计外型，则上述第四项要求更是高不可攀。只有积极谋求技术进步，大力推广应用CAD/CAM技术才是解决车身外型改型频繁、不断创新且满足上述各种要求的关键所在。

近十年来，CAD业界涌现出一批象EDS的UG、PTC的Pro-Engineer、MATRA的EUCLID、IBM的CATIA等等一系列优秀的CAD/CAM软件，为我们提供了一个极好的开发工具和环境。它们的三维实体建模、参数建模及复合（Hybrid）建模技术，实体与曲面相结合的造型方法，以及自由形式特征建模（Free Form Feature Modeling）技术为我们的设计工作提供了强有力的工具。

这里具体地介绍如何使用UG的Free Form Feature等功能，来实现车身外型的概念设计到细节设计。

UG的Free Form Feature Modeling模块把实体建模和表面建模技术集成为一个功能十分强大的建模工具组，它支持复杂自由曲面的造型设计。它的复合建模技术，自由型面特征建模，可视化编辑，多组件装配，二维视图自动生成，尤其是伴随最新UG V14.0版本推出的全新概念设计WAVE（What-if Alternative Value Engineering）可使不同部门的工程师在设计的早期阶段，站在系统工程的角度，同时针对多种可供选择的方案进行评估，通过将设计意图组织到一个“控件结构”中去，使工程师十分有效地控制设计变更，而且所发生的变更会自动地传递到上级设计中去。

这里以创建流线型机车车身外型为例，具体步骤如下：

（1） 根据前节所述模线的来源，本例参考法国TGV和德国ACE机车外型模板，并加以个性化修改。所选定的23条模型基线见于图1。

外形模型基线 向等值半径线云图

以这一组模线为基础，采用UG的Free Form Feature / Through Curve来创建曲面；采用Info/ Analysis / Face Curvature功能来观察和分析该曲面的光顺性，图2即为车身外型曲面及顶面法向半径等值线云图。

在构造模线的原始数据中可能有“瑕点”，或者仅凭“感觉”进行判断，创建的曲面不一定能完全满足C2连续的条件和光顺性的要求,可以通过光顺处理予以满足。图3是对其中一条模线进行光顺处理的过程。值得重视的是：获得一组光顺的模线是生成光顺曲面的必要条件。

采用光顺后的模线重新构造车身外型曲面。采用UG/Photo功能并指定材质，可进行着色、光照、渲染，以得到更为逼真的三维造型图。见图4。

图4 机车车身三维造型 图5 机车车身二维投影图

（5） 对机车车身裙部和头部下端，可采用Feature / Curve / Mesh功能分片进行创建。这里充分体现出UG软件对角域曲面的三维造型能力。

（6） 机车车身三维造型基本实现之后，还可进一步作局部修改，由于UG软件的“相关”（Associative）能力, 这里进行的修改将影响到它所关联的所有设计过程。

（7） 三维造型细节设计完成之后，其各方向二维视图可由应用软件自动生成，设计人员不必再做重复工作。图5即为该机车车身外型的二维侧视图。

参 考 文 献

[1] 齐从谦.汽车覆盖件具CAD/CAM中的曲面特征造型及特征识别.中国机械工程:15~18

[2] 熊鸣镝.三维设计将CAD应用引向深入.机电一体化.1997.(5):5~7

第3篇：反向工程的概念范文

关键词：概念图 协作学习 评价

近年来，随着建构主义的观点不断盛行，无论是概念图这种知识建构的学习工具，还是协作学习这种培养学生自主探究能力的学习策略，都越来越受到广大教育和科研者的重视和热爱。在协作学习中应用概念图，即协作建构概念图不仅是一种新的协作学习方式，同时也是一种新的概念图建构方式，而且无论是对概念图评价功能的发挥，还是对协作学习效率的提高都起到了巨大的促进作用。根据概念图的强大评价功能，笔者设计出了如图1的协作学习流程图：在协作学习各个环节中应用概念图来评价学生各个方面的能力。

一、明确目标，制定计划―引出概念图

教师在提出学习目标后，学生要具体分析所制定的目标，并且根据自身的实际情况确定小组所应达到的目标，同时，为了达到既定的目标还应该制定出详细的学习计划。小组成员在综合分析了各方面的因素之后，可用概念图将学习的具体过程呈现出来，清楚明了，让大家都能清晰地看到整个计划，这个时候绘制的概念图仅仅是呈现出一个学习过程，引出概念图的学习。所表示的是“多媒体作品制作”这节课所要进行的整个学习过程，这样，学生可以很清楚地看到自己应该完成的工作和任务。相比传统目录式的计划，概念图的形式更能刺激学生的感官，引导他们清晰地记住整个过程。

在这个过程中，主要是通过学生绘制协作学习过程概念图的逻辑性、紧密性以及可行性，来评价学生的逻辑思维能力和规划组织能力。

二、搜集资源，归纳整理―设计概念图

学生根据协作学习的任务，首先简单地设计出大纲概念图，然后通过各种途径来搜集相关的资料，以便为以后概念图的建构做好准备。在搜集的过程中，学生会搜集大量的信息，这就涉及到一个信息整理的问题，而这在传统的学习方法中是个老大难的问题，尤其是评价学生整理信息的能力更是难上加难。但是利用概念图就可以很好地解决这个问题，学生在不断搜集信息的过程中，可以随时将搜集到的资源进行归类概括，然后作为大纲各级目录的的下位概念，以分支的形式罗列在其下方。例如采用图3中的归类形式，将自己所搜集的丰富资料进行整理和归纳。在这个过程中，主要评价学生把握总体目标的水平和资源搜集的能力，具体是观察学生设计的大纲概念图的内容是否全面和丰富。这个过程相比传统方式来说更多的是评价学生的信息选择和归类能力。

三、协作建构，小组讨论―创造概念图

学生根据搜集到的资源信息、原有的认知结构和自己的理解深刻分析主题的核心内容和要素，并随时用概念图工具将各个重要概念和要素按照一定的层级结构用相应的连线和恰当的连接词表示出来。在制作概念图的过程中，绘制者要将制作的过程进行公开，使所有的本小组成员都可看见建构过程，并且在制作的过程中不仅要向大家阐述绘制的过程，还要对其中涉及的联系和使用的连接词进行必要的说明和阐释。学习者阐述自己绘制概念图的过程也是把自己的思想和观点转化为语言的过程，这样不仅有助于解释形成概念图的依据，而且还能帮助学习者加深对知识的记忆。因此，这种形式很大程度上评价了学生知识结构和学习思路的清晰程度。在这个过程中，主要评价学生的知识建构能力和创造性思维水平，整个绘制概念图的过程就是一个知识建构和发挥想象、发挥创新思维的过程；还能评价学生的分析能力和协作学习能力，通过观察绘制进程分析制作过程中遇到的问题，并通过相互讨论和交流解决问题，在协作交流的过程中也能推断出学生的同化知识和接受知识的能力。

四、共享成果，修改完善―修改概念图

每个小组完成任务之后将作品上传进行共享，并且每个小组要派代表对其作品进行陈述和说明，重点对概念图中的关键节点及其连接的选择进行说明，将各个联系和连接词语选择的依据进行详细阐述。如果其他的本小组成员有需要补充的地方，可在同伴汇报结束后进行相应补充，同时，其余小组要做好听讲的笔记记录，便于之后提出问题、发表意见。

在这个过程中，主要评价学习者的观点陈述，发散思维和论证信息的能力，在修改概念图的时候还可以判断学生产生新知的能力。

五、评价和反思―评价概念图

在前面的各环节中一直都有形成性评价的进行，在评价中不断修改和完善。经过前面的一系列环节之后，每个小组基本上已经确定了最终的概念图，而这个环节主要是对学生做总结性评价，其中最主要的一个方面就是对学生绘制的概念图做详细评价，在此，我们可以采用Novak博士提出的评价标准。Novak 从概念图的4个方面进行计分：对每个有效连接记1分，对每个有效的等级水平记5分，对每个既有效又重要的横向连接记10分，对有效但没有体现系列相关概念或者命题之间综合联系的横向连接记2分；对每个例子记1分。概念图很明显多了一个既有效又重要的横向连接，评价的时候应该在这个方面多加10分，以反映学生对知识掌握的全面性。在这个过程中主要评价学生的综合评价、全面思维的能力，学生要根据评分体系对每个小组所呈现的概念图进行合理而客观的评价。结束之后教师和学生通过写反思日志，来分别记录整个过程中自己的表现和行为是否朝着大家共同努力的方向，是否促进了大家的共同发展，便于以后作出正确的改善，这对培养学生的反思能力是非常重要的环节。

总之，概念图在教学中不仅是一种教学策略和教学工具，同时也是评价学生思维、信息处理和评价反思等各种能力的有效工具。 而在协作学习中应用概念图评价学生的学习效果，既有利于概念图功能的发挥，又很好地促进了协作学习效率的提高。

参考文献

[1]蔡铁权，叶梓.促进合作学习的概念图建构[J].中国电化教育，2011（4）.

第4篇：反向工程的概念范文

论文关键词 概念知识 规定性 科学性 司法实践

一、走近逻辑的“象牙塔”，从“名”的角度认识概念

什么是概念？逻辑学家认为：“概念是反映对象或现象本质属性的思维形式”。笔者以为，概念是反映事物或现象本质属性的规范载体，它是人们在认识和改造主、客观世界中相互约定俗成的指称一个个事物或现象的“名”。我们接触到一个“名”，就接触到了一个概念，从而能认知这个“名”隐含的内容。这种“名”，它在逻辑学上是“概念”，在语言学上是“实词”。在人类的思维与交流中，词为表、概念为里，词为声、概念为意，词为形、概念为魂，词为前台表演者、概念为动作规定者。两者总是配伍在一起，好比一对亲不可分的表兄弟。我们要认知某一个概念，则首先找到相应的词，然后通过快速的思量，才可以认识到一个具体的概念。例如，人们听到或见到书写的“司法”和“司法机关”是什么？稍加思索，就会理解到：普通的“司法”乃“掌管、运用、执行法律之活动”；世界各国国情不同，司法之概念。即定义是有差别的。“中国式‘司法’应为国家的诉讼职能活动”，“中国的司法机关为人民检察院和人民法院”豍。这样，大家对“司法”和“司法机关”就明析多了，普通的行政执法不属于中国法语境下的“司法”，只有具有诉讼职能的国家机关即人民检察院和人民法院，才是“司法机关”，其开展诉讼活动及其决定才能称之为“司法”，而隶属于政府序列的公安局、司法局，都不是司法机关，其活动不是中国语境下的“司法”。所谓司法局，亦只是广义上的称谓。其职能是为与世界接轨而设立的法律宣传、法律服务监管、判决执行、以及国际与地区间的司法协助等等，不具有国家的诉讼职能。

词是直白的，概念是隐涵的，隐涵着的概念需要直白的词来承载，可见词是概念的坚实载体。所以语言和逻辑学家认为：词是语言材料，它表现为一串声音或一组笔划（字形）；概念是隐涵在词背后的事物和现象，也就是人们所探究的词之“意”。概念的产生和存在必须依附于语词，运用概念来进行的思想交流也须借助于有声的或有形的词语。概念就象小鸟依人般地依恋、依附于词。一般来说，找到一个词，就会找到一个概念。当然，概念与词间也不是绝对的“一对一”的亲恋关系，也有多角多向的互恋关系。有时一个词隐涵着多个概念，如：“给力”一词，就可能承载着众多的概念：有为他人鼓劲的“加油”，有反映精神状态的“勤奋”、“勤快”，有说明效用的“有帮助”、“很有用”、“很实惠”，有情绪体验性的“带劲“，有评价性的“很棒”、“很好”、“很精彩”、“很牛”等等。有时可能多个词指代的是同一个概念，如：“番茄”、“西红柿”两个词，反映的是同一概念，即：成熟后为红色、微酸微甜的小球状果菜（或能生长红色、微酸微甜小球状果菜的植物）。语文课中的“多义词”与“同义词”，与逻辑老师讲的一词反映多个概念和多词反映同一概念，其实是相通的，只不过是从研究的不同角度讲的，都是揭示人类认识与思维以及交流规律的。辨析词义的过程，就是认知概念的过程。

自从人类有了意识、有了语言，“概念”家族就得以应运而生。每个概念的诞生，都是大脑对事物和现象不断认知、整理、辨析、提炼以及归纳与抽象的结果。对于“概念”是如何诞生并服务于人类思维活动的，早期的人类显得熟视无睹，使用“概念”，乃是于自觉与不自觉之中，对其并无清醒的认识，也没有给予其在思维领域中应受重视的位置。直到公元前300多年，古希腊的哲学家亚里士多德等同辈人创立了“形式逻辑学”学科之后，概念作为思维的基础体，才堂而皇之地在欧洲得到人们重视。在古中国的同时代，诸子百家，流派甚多，百花齐放，百家争鸣，人们为了雄辩的取胜，亦想法研究思维的规律，将概念推当了形式逻辑的火车头，它才得以在《墨辩》（取实予名、察实分物而后有名）和《旬子·正名》这些“辩学”中以崭新的面貌问世。可见，那时的华夏先人不把它称之为“概念”，而是叫作“名”。只到明清时代西方的形式逻辑学科传至华夏大地，中国人才清楚地晓得“名”和“概念”原来是同族！

人们认识“概念”家族后，对它作了这样的定性与定位，即：“概念是反映对象或现象本质属性的思维形式”——亦即中国古人所讲的“名”：乃准确观察分析事物后得出的“正名”。例如“贪污”这一概念，就是人们长期观察分析了“国家工作人员，利用职务上的便利，侵吞、窃取、骗取或者以其他非法手段占有公共财物”的现象后，对这类现象所起的“名”。所以，逻辑学家说：概念与感觉、知觉和印象有着质的区别，概念具有抽象性和普遍性。

正是概念具有的这种清晰性地普遍性，为立法的规范性、司法的严密性提供着基础。

二、明晰概念的内涵与外延，提高认定罪名的准确性

形式逻辑学者研究的所谓“内涵”与“外延”，即是每一概念与另一概念在反映事物和现象本质属性下的差异性。逻辑研究者认为：“概念是反映现象或对象的本质属性的思维形式”，人类在共同的思维中约定俗成地赋予每个概念不同的“内涵”与“外延”，以解决认知世界具体事物如何更好地达成共识，从而更好地沟通与交流。所谓“内涵”，是指人类所认识到的某一事物区别于他事物的本质属性（从词的角度讲，则是一词的准确含意）；所谓“外延”，即是人类认识到的某类或某一事物的外部界限，包括其反映对象或现象的总和（从词的角度讲，则是一词所指的范围）。每个事物的特有本质属性即“内涵”都由“概念”家族中的一个具体成员来“正名”，每个事物的外部界限与范围即“外延”都由“概念”家族中的同一个具体成员来管辖。

为了更好地说明，这里就拿概念家族中某概念来举例说明在人类的思维活动中，概念是如何从内涵与外延两个方面为人类作出界定的。拿“刑法”这个概念来说，它的内涵是“国家专门制定的保护特定权益、以及侵犯这些权益之行为所应承担刑事责任的法律规范”；其外延则包含了所有的这类规范：即刑法典、单行刑法条例、其它部门法中的刑罚条款。再如“抢劫”这个概念，它所反映的是“以暴力、或以暴力相威胁而非法占有他人财物的行为”，其外延则包含着所有的这种行为，不分是男人所为还是女人所为之，亦不分老、中、青、少何者所为之。可见，概念的内涵反映着事物的本质属性，概念的外延则涵盖着同类的所有对象。

罪名概念指的是刑法设定为犯罪的各类、各种行为的名称。不同的罪名概念反映了不同犯罪行为的本质属性，即一罪区别于它罪的本质特征，它规定了此罪与彼罪不同的内涵与外延。在办理案件的过程中，如果对罪名的内涵把握不准，认定犯罪性质就会出现偏差，就会影响定罪量刑而办错案，最终乃至影响社会公平正义的实现。笔者以李阳疯狂英语原事业部总监张宇盗用李阳名义办理信用卡透支48万元案来予以说明。2008年至2010年间，张宇利用在北京爱国者理想飞扬教育科技有限公司工作便利，偷偷留存了李阳的身份证复印件，伪造了李阳的收入证明、房产所有权证、机动车驾驶证等证件，以李阳的名义向六家银行申领了信用卡，随后将信用卡套现，按期限还款或部分还款。李阳的妹妹发现后向张宇质询，张宇承认自己冒用李阳名义办理了多张信用卡。2009年，张宇将信用卡透支的钱部分还清并办理了销卡。2011年3月张宇案发，银行信用卡欠款已近48万元，张宇在家属的帮助下还上了一部分欠款。检察机关起诉认定张宇构成信用卡诈骗罪，法院审理后认为，尽管被告人张宇冒充李阳的身份，办理了多张信用卡透支消费，但在案发之前始终为这些信用卡还款，现有证据很难证明张宇具有使用信用卡进行诈骗活动的犯罪故意，因此不宜认定为信用卡诈骗罪，其行为符合妨害信用卡管理罪的犯罪构成要件，并据此依《中华人民共和国刑法》第一百七十七条之一，作出判处张宇有期徒刑二年六个月的较轻判决。很显然，法院认定罪名把握准确。

在司法工作中，明晰概念特别是明晰罪名概念是十分必要的，我们应当十分地重视它，提高我们学习概念知识并将之运用于司法活动的自觉性。

三、正确把握概念间的关系，防止混淆不同性质的行为和现象

众多概念千差万别，构成了事物和现象的思维区别性，能够让我们有效地防止个人思维和群体交流的混沌不清。正确地把握概念间的关系，有利于我们在司法活动中透彻地分析不同性质的行为和现象。以外延的分类，可分为单独概念、普通概念，它们之间有一种从属关系。在同一属性的概念中，外延大的为“属”，外延小的为“种”；“种”归于“属”，“属”包含“种”。以外延与内涵相结合的方式分类，概念成员可分为“相容概念”与“不相容概念”两大类。这种分类对司法工作具有重大的意义：

1.相容概念。对所反映的事物和对象之间不排斥、具兼容的一类概念。这类概念彼此间亲密合作，协同力强，似亲人，如战友，至少也是好同事。细细分来，其中有的是“同一关系”，有的是“从属关系”，有的是“交叉关系”。同一关系的概念间最为亲密，两个以上的“名”同心一致地完成着同一个任务、反映着同一个对象，说明着同一的事或物。如，就地域而言，“京陵”、“石头城”、“南京”反映的都是现在的南京城之地域，就人而言，“鲁迅”、“周树人”反映的是同一个人。同一概念都具有单独完成任务的能力，却又是能够全面合作的战友或同事。从属关系的概念间最为紧密，两个以上的概念之中，有一个领导者即“属概念”，其余则为服从者即“种概念”，属种概念间表现出鲜明的组织构架和领导与服从的关系，种概念总是在属概念所规定的范围与范畴之内尽职与履责；种概念绝对服从属概念的管辖与领导，协助属概念去涵盖、表达所反映的事物和对象，从而协助属概念提高工作的效率和质量，而不会跳出属概念所画的圈圈。就是说，种概念的外延总是在属概念外延的圈子之内，为属概念的外延所“包被”。例如：“法律”这个属概念包被着“宪法”、“民事法律”、“刑事法律”、“行政法律”、“经济法律”这些种概念。有了这种关系，人类在对事物进行归类、或者寻找其源头的时候，就方便多了。交叉关系的概念间也算融洽：概念间交叉关系表现这看似不相干的两个概念之间，有时所涵盖的对象却有着偶合性，即在外延上偶然地发生交叉。例如：“共产党员”、“干部”、“作家”、“检察官”就会在不同的人之间发生部分的重叠；又如：“女干部”、“检察官”、“博士”、“教授”，等等，也会在不同的成员间发生重合。

2.不相容概念：这类概念之间，对所反映的事物和对象之间不兼容、不服从、不合作，是一种不相容的关系。具体说来，依不相容的程度，可分为并列关系、对反关系。并列关系的概念之间，好比一个领导下的相安无事的两个下属，他们地位平等互无干涉，彼此既不相互结盟、又不相互对立。逻辑学家认为：“并列关系的概念是包被在同一个属概念下的两个种概念，他们的外延大小相等”。如在“刑事法律”这个属概念下的“刑法”与“刑事诉讼法”。在这里，属概念下的种概念，共同地从属于一个概念，相互不打搅、不干涉、亦不对立。反对关系的概念之间，是严重对立的关系，他们之间不仅不合作，而且走向对抗，成为天生的“抬杠者”乃至成为对手、敌人。逻辑学家认为：“反对关系的概念外延彼此相互排斥、内涵相互对立”。如：“先进”与“落后”，“有罪”与“无罪”，“爱”与“恨”，等等。这些反对关系的概念，各自反映的对象间互不交汇、各自表达意思之间完全相互反对，好比一对“老冤家”。他们是相互对立的，却又是相互依存的。正是这种鲜明的反差，帮助了人类对事物的正确认知。

正确地认识到概念家族中的相容与不相容关系，有利于在认识事物、利用概念反映对象时的划分和归纳，避免把不是从属关系的概念混为从属关系、避免把不是同一关系的概念视为同一概念，避免我们在司法实践中混淆不同性质的行为和现象，防止在研判案件时出现错误。

司法实践中，应当充分注意司法工作的两组概念关系问题：其一，“证明”与“证实”两个概念之间存在着“属”与“种”的关系，“证实”是“属概念”，其外延大于“证明”，“证实”包括着“证明”，N多个“证明”才能“证实”某个案件事实。所以，办案人员不能动不动就说某个证据“证实”了什么案件事实，只应说某个证据“证明”着案件中的某一事实情节。经某个证据“证明”的案件情节，遇有相反证据是可以推翻的，而经N多个证据形成证据链“证实”的案件事实是推翻不了的。其二，嫌疑（被告）人的“辩解”与“狡辩”只是一种交叉关系、而不是同一关系。嫌疑人、被告人有辩护的权利，他们的“辩解”有利于我们进一步查明案件事实、辨析案件性质，防止罪及无辜、防止定性错误；嫌疑人、被告人的自我保护本能决定了他们在“辩解”的过程中，也可能“狡辩”——偷换概念、混淆是非、无理辩成有理，力图把司法官的思维引入歧路，以逃避法律的惩处。尽管如此，我们任何时候都不应笼统地把辩解者不分清红皂白地认定为“不认罪”、“无悔罪表现”，不重视嫌疑人、被告人的“辩解”，而应在充分地重视“辩解”的前提下，具体情况具体分析。

四、重视定义的重要性，强化司法判断能力

人们在认识自然和社会的过程中，必须确定对象是个什么“概念”——本质特征如何；在交往的过程中，需要清楚地表达自己的意思，清楚地了解对方的意思，即概念的“内涵”是什么。概念家族的每个成员，亦不能自己说明自己、自己证明自己，这就需要概念间相互“给力”地介绍来达成。逻辑学家将这种“介绍”称之为下“定义”或理解“定义”。下“定义”是揭示概念内涵的逻辑方法。“定义”是由两个部分组成的，被“定义”的概念在前面，处于被介绍、被说明的位置，下“定义”的概念有N多个，以介绍、证明、评判者的身份对前者进行客观公正的说明、解释、肯定或否定。

下“定义”须“定义概念”对“被定义概念”能够起到“介绍、证明、评判者”的作用，这需要我们认真观察事物、找准彼此之间的本质联系、实现从“个别”到“一般”抽象概括。如：中国的“小金库”盛行，它是个什么东西呢？在上世纪的九十年代以前，人们没有清楚地认识它、介绍它、表述它。当时的中国财政学词典说：“小金库”又称“小钱柜”，反过来又说“小钱柜”亦称“小金库”。这样翻来复去不知所云，就犯了循环定义的毛病。后来，人们认真地研究后说：“‘小金库’是一切单位为逃避财务检查和监督而设立的隐蔽地‘帐外帐（资金）’。”这就抓住了“小金库”的本质，为大家正确认识“小金库”，并同利用“小金库”进行违法犯罪的行为作斗争提供着有益的帮助。

明晰和理解一个个法律概念、特别是准确地搞准一个个刑法概念，对于准确地适用法律，避免错误，实在是太重要了。单就刑事司法来说，我们远远不能拿“犯罪构成四要件”来对待复杂的定罪量刑工作，而应准确地掌握犯罪概念内涵即犯罪的本质特征是什么、具体罪名内涵是什么，抓住它们的本质特征去鉴别嫌疑行为是否与之完全相符。对罪名不符合实际的定义和过时的定义，要有鉴别和修正的勇气和能力。下面以三种罪名定义予以说明：（1）抢夺的传统定义为：“乘人不备，公然夺取他人财物的行为”。这个定义与现实的犯罪就不相符，因为骑着摩托车，“乘人有备”时去夺取他人财物的情况比比皆是。所以，“乘人不备”，应从抢夺罪的定义中去掉。（2）盗窃的传统定义为：“以秘密手段非法盗取公私财物的行为”。现在的根据犯罪发展的现实，修正为：“行为人在未得到他人许可的情况下，以自以为不会被他人及时发觉或者及时维护的方式取得财物的行为”。（3）合同诈骗罪。其现有的定义为：“合同诈骗罪是指以非法占有为目的，在签订、履行合同过程中，采取虚构事实或者隐瞒真相等欺骗手段，骗取对方当事人的财物数额较大的行为。”此定义适用于普通的合同诈骗犯罪的认定，但它却适应不了特定情形下的商业诈欺行为。如某土地使用权者甲急于尽快开发，在各种准建手续尚未办理到位的情况下，委托中介人乙推荐建筑商前来投标、订立建筑合同。乙找到建筑商丙，但是乙隐瞒了准建手续尚未办好、垫资可能存在巨大风险的事实。丙见该条件优惠，应允若能促成合同的订立，愿给乙中介费。在乙的促成下，丙最后中标，与甲订立了建筑合同。工程开工不久，主管部门勒令停工。由于甲的努力，三个月后拿齐了各种批文，但丙因停工三月而损失80余万元。工程结束后乙如约收到工程款共计1.35亿元，实现利润2000万元。乙向丙索要中介费余款35万元，丙以自己因停工损失了80万元为由不付。乙转而向法院起诉，丙则向公安机关经济侦查部门举报乙在中介合同订立过程中隐瞒重要事实骗取巨额中介费构成合同诈骗罪。显然以传统的诈骗罪定义认定乙构成诈骗罪，有悖公允。合同诈骗罪的本质特征在于：行为人在交易中诱使对方为取得财物或者服务时，付出极不恰当的对价，并因此令其财产整体减少或者精神愉悦不能增加。如果被欺诈后，财产总体上不仅不减少反而能大幅增加、或精神愉悦增加的话，一个希望财富增加或愉悦精神的人，就会希望别人天天来诈骗自己！可见，对现行的合同诈骗罪的定义还应进行某些限定。可以修改为：“合同诈骗罪是指以非法占有为目的，在签订、履行合同过程中，采取虚构事实或者隐瞒真相等欺骗手段诱骗他人交易，骗取对方当事人数额巨大的财物，并令其财产最终实质减少或精神愉悦不能实现的行为。”

第5篇：反向工程的概念范文

【关键词】结构工程；结构概念设计；力流；基印

结构工程师所接受的高等教育普遍是偏重于学习基本构件的性能以及其设计施工知识。这样培养出的结构工程师能够配合建筑师的设计意图来布置结构构件，但独立创新意识颇低，无法充分发挥主观能动性。如果在早期的设计阶段，结构工程师没有给建筑师提出合理的意见或在力学概念和体系应用方面有一些小失误，那么对早期建立的方案进行大改动的可能性会很大，在后期设计阶段会造成很大的损失，这方面的教训很多[1,2]。随着建筑的发展，对结构的功能、经济指标和安全性提出了更高的要求，更突显了结构概念设计的重要性[3]。

1 基本分析方法

建筑结构的本质就是其承载作用，并将水平、竖直荷载传递到基础。基于结构的立面布置与水平布置，结构概念设计分别可以采用力流与基印的分析方法。海诺•恩格尔有创见的对结构体系进行详细的分类，并介绍了基于力流的结构体系概念设计理论[4]。结构在竖直方向的整体上有三个操作顺序在运作：荷载的接受、传递与释放。有学者形象的这样比喻力流：“一根梁，是在一个力的场中发生突然的收缩；一根柱子，是一个漩涡点，他将一池的荷载拽向自己[5]。”这个过程就是力量的流动，简称力流。按照结构的最小作用量原理，力流总是按照最短并且最流畅的几何路径将荷载传递到地基。结构工程师在概念设计中的任务就是设计或策划力流导向，找到一条尽量短的流畅力流轨迹线，根据力流密度设置构件尺寸，并且尽量的避免力流突变。基印是力流汇集的最终结果，反应在设计中就是建筑结构基础平面布置图。基印的布置反应了结构整体受力性能，决定了结构整体刚度和承载力，因此基印的优化设计要求确定柱的大体分布与截面尺寸，这些对建筑总造价有很大的影响。海诺将结构体系与建筑造型相结合，说明了力流与基印是结构概念设计的基本表象，并且力流的轨迹是否顺畅是衡量建筑结构经济型与安全性的重要指标之一。

2 设计阶段

结构概念设计应划分为三个层次，分别对应结构设计的三个阶段。首先是三维的方案阶段：建筑师提出最初的建筑概念性方案时，一般考虑其总体空间及各个分空间的组合形式，而不会确定其具体结构。这时需要结构工程师其看作一个整体，也就是整体性假定[1]。这样就可以根据建筑师的方案考虑一些简单的基本结构概念与体系的问题、大体的荷载与承载力和稳定性之间的关系，通过分析力流与基因可以得到总恒载分配到水平与竖直构件的粗略情况。在三维的方案阶段，结构工程师应从整体进行考虑，协调处理空间与结构形式。比如高层建筑需要竖向交通与运输，在方案构思之前就可以确定利用这些竖向构件作为抗水平荷载的结构分体系。然后是二维的初步设计阶段：在整体概念设计确定后，就应开始水平与竖向分体系这些二维的设计，并且从连接形式、刚度比值、传力方式等方面确定其性能与相互关系。最后是一维的设计阶段：设计方案的总体构思最终要反映到细部设计中，因此应该确定所有构件的尺寸、材料和连接详图，并满足施工的要求。三维概念设计的过程反映了结构设计的自然层次，具体的一维构件组成了二维的结构，二维结构又满足了建筑师的空间分割、封闭和房屋分体系的要求，二维水平与竖向分体系又组成了实现整个方案的三维构成。

3 创新的设计思想

在建筑中，艺术和技术过去曾是一个统一体。著名的结构工程师皮特•莱斯（Peter Rice）曾经这样区分建筑师与结构工程师：“建筑师着眼于建筑的创造，而结构工程师则着眼于具有创新性的、探求事物本质的方法。”如果说建筑师的创作是源于艺术家的个人动机，那么可以认为结构工程师在面对问题的时候，考虑的是如何将材料、结构和受力体系等这些更本质的非人为因素的东西转化为可视的形态―结构设计出的具体方案，这就是结构设计的三维真实性[4]。建筑设计要靠结构工程师正确的判断力和概括性的分析来做检验，富有创新性的结构工程师能带来充满想象力的空间形式。巴尔蒙德就是这样一位具有创造性思维结构工程师，近些年来可以看到他一些非常规设计理念的结构方案，他独特的结构概念设计不只是单纯的设计，还是在传达一种极具启发性的思想、一种关于结构的哲学、一种非线性的思考方法。他认为结构概念的形成不是基于严格的理性原则，而是基于几何与数学强烈的知觉探索[5]。他将传统的按照轴网布置柱的方法比作了阅兵式中按照严格的节奏前进的士兵，在鹿特丹当代美术馆的项目中，巴尔蒙德滑动两排相邻的柱，使柱相互交错，获得了更灵活的空间。在凯姆尼兹体育场项目中，建筑师又要求模拟森林一样随机散布的柱子，巴尔蒙德将轴网复制，并以某个点旋转，两个轴网相交，使得一系列的点跃然而出，通过这种方式，产生出基于同一个线性逻辑的但又有着不同倾斜角度、随机排列的柱。在CCTV新总部大楼的项目中巴尔蒙德更是将这种非线性的结构概念设计思维运用得炉火纯青：抛弃传统楼板、梁、柱依次传力、单独支撑的设计方案，通过外部的桁架结构，使力由表皮承担，同时两个塔楼的联合使结构性能更佳，应力环绕着整个建筑表皮。当今计算机技术大力发展虽然解放了结构工程师的一部分工作，但是只有人脑才能创新并甄别计算机的计算结果。

4 小结

现代建筑的高速发展给结构设计带来了诸多机遇与挑战：新颖的结构、新的高性能材料的研究和应用，这些都在结构设计规范中无法找到对应条款，并且无以往工程经验作为参照，因此结构工程师要协助建筑师完成其构想，必定需要积极的探索和研究概念设计的思想和理念并且在设计全过程中贯彻执行。

参考文献：

[1] [美]林同炎,S.D.斯多台斯伯利.结构概念与体系[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.

[2]黄真,林少培.现代结构设计的概念和方法[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[3]刘西拉.结构工程学科的进展与前景[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.

[4]海诺•恩格尔.结构体系与建筑造型[M].天津：天津大学出版社，2002.

[5]Cecil Balmond. Informal[M].USA：Prestel，2007.

第6篇：反向工程的概念范文

化学平衡（第1课时）

化学平衡贯穿高中必修与选修内容，主要体现在必修二“化学反应与能量”和选修四“化学反应速率与化学平衡”、“水溶液中的离子平衡”等主题中，承前而又启后，是学生认识化学、学习化学过程中不可缺少的一部分。但是从化学平衡中抽象出的化学平衡模型往往是学生的认知难点，因此化学平衡这一节不仅是中学化学教学的重点也是难点。

一、单元课程理念分析

本单元主题为“化学反应速率与化学平衡”，从化学反应速率入手，延伸到影响化学反应速率的影响因素，最后过渡到化学平衡。化学反应速率与化学平衡不仅是高中化学学习的重点与难点，同时它也遍布在我们的日常生活中、工业生产中，在这一单元的学习中，教师应该注重引导学生进行实验探究，并进行归纳总结。从课程基本理念来看，通过本单元的学习，教师应该引导学生进一步学习化学的基本原理与基本方法，形成科学的世界观；要从学生的已有经验和将要经历的社会生活实际出发，包括生活经验以及前面已经学习过的化学知识，帮助学生认识化学与人类生活的密切关系，关注人类面临的化学相关的社会问题，培养学生的责任感、参与意识和决策能力。贯彻落实以化学实验为主的课程理念，使学生体验科学究过程，激发学生学习化学的兴趣，强化科学探究意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力。同时，教师应该用更加多元化的评价方式对学生进行评价，学生也应该主动的进行自我评价。

二、内容标准分析

在义务教育的化学学习过程中，已经学习过饱和溶液以及溶解度的概念，这对于学生理解蔗糖的溶解、结晶平衡很有帮助。在必修二“化学反应与能量”的学习过程中，学生学习了化学反应速率的概念以及浅显的化学反应限度问题，并学习了催化剂温度对化学反应速率的影响，以及炼铁高炉尾气中存在的化学反应的限度问题。但是前面学习的这些内容仅是学习化学平衡章节的铺垫内容，虽然有部分交叉，但却是螺旋式上升的知识结构，在内容标准的要求上也有很大不同，但是也有着紧密的联系。

内容标准对比：

教材章节

内容标准

活动与探究建议

九年级下册第九单元第二节：溶解度

1.认识溶解现象，知道水是最重要的溶剂，酒精、汽油等也是常见的溶剂。

2.了解饱和溶液和溶解度的涵义。

3.了解结晶现象。

4.了解溶液在生产、生活中的重要意义。

①利用溶解性表或溶解度曲线，查阅有关物质的溶解性或溶解度；依据给定的数据绘制溶解度曲线。

②

探究氯化钠、硝酸铵、氢氧化钠三种物质在水中溶解时的温度变化。

必修二第二章第三节：化学反应的速率和限度

1.认识提高燃料燃烧效率的重要性。

2.通过实验认识化学反应的速率和化学反应的限度，了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。

①实验探究：温度、催化剂对过氧化氢分解速率的影响。

②设计实验：证明某些化学反应的可逆性。

选修四第二章第三节：化学平衡

1.描述化学平衡建立的过程，知道化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。

2.通过实验探究温度、浓度、压强对化学平衡的影响，并能用理论加以解释。

3.认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。

①实验：温度、浓度对溴离子与铜离子配位平衡的影响。

②讨论：化学反应的趋势和速率。

③讨论：合成氨反应条件选择的依据。

从内容标准的动词上来看，从初中时期的知道、认识阶段，到必修二认识、了解阶段，再到本章节的探究、解释阶段，可见对于化学平衡的学习是一个不断进阶的过程，也是一个螺旋上升的过程。初中时期学过的溶解度概念是我们研究溶解、结晶平衡的基础；必修二中的化学反应的速率和限度引入了化学反应速率的概念，并通过实验初步探究了可逆反应的限度问题，并认识到控制反应条件在生产生活中的重要应用。而在本章节的学习中，学生要进一步深入了解可逆反应、可逆过程，掌握可逆反应到达平衡时的特征，描述平衡的建立过程，并能够将可逆过程的平衡状态迁移到化学平衡状态，能够判断反应是否达到平衡。进一步认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用，培养对化学学习的兴趣以及对社会的责任感。

从活动与探究建议来看，实验探究贯穿三个板块，可见教师在讲授化学平衡这一章节时，一定要注重运用探究性教学，引导学生进行合作学习，提高学生探究能力、合作意识以及归纳总结的能力。

三、单元知识类型分析

从化学知识的分类上来看，本单元主要涉及化学用语、概念原理、化学计算以及化学实验四种知识类型。

化学用语

元素符号、化学式、化学方程式

概念原理

可逆过程、可逆反应、化学平衡

化学计算

浓度的计算、化学反应速率的计算，

化学平衡状态时一些简单的逻辑推理运算

化学实验

蔗糖溶解、结晶平衡，二氧化氮与四氧化二氮的可逆平衡

四、单元概念图的概念编排顺序及特点

从这一单元的概念图来看，化学平衡是与化学反应速率以及反应进行的方向同一层级的概念，不同的是，化学反应速率是化学动力学问题，而化学平衡与反应进行的方向是化学热力学问题。化学平衡下面是发散出的更加细化的相关的概念，化学平衡是基于可逆反应的平衡，因此可逆反应是下层概念，可逆反应又有自己的下层概念，即它自身具有可逆性和限度。化学平衡的改变带来的就是平衡的移动，因此平衡移动是与可逆反应平行的下层概念，而影响平衡移动的因素以及解释平衡移动的勒夏特列原理又是平衡移动的下层概念。化学平衡常数作为衡量可逆反应是否到达平衡的有效手段，也是化学平衡的下层概念。影响化学平衡的三大因素作为影响化学平衡因素这一概念下的三个平行概念。不难看出，化学反应作为本节的中心概念向外辐射，概念与概念之间层层递进也层层细化。

五、教材分析

化学平衡这一节位于选修四第二章第二节，承接必修二第二章第三节的化学反应速率与限度，同时也是选修四第三章水溶液中的离子平衡的理论基础，地位十分重要，同时也是教学的和学生学习的重难点。

栏目分析：

先行组织者分析——P25页第一段作为本节内容的先行组织者，通过例举了几个学生之前就已经接触过的化学反应，提出我们从前没有考虑反应的限度问题。然后通过物质的溶解引入溶解平衡这一物理平衡，引导学生在可逆过程平衡的基础上，构建可逆反应的化学平衡。从学生已有的经验入手，利于学生理解，进行知识建构；从哪可逆过程到可逆反应，从简到易，符合学生的认知顺序。

P25资料卡片——详细讲解了固体溶质的溶解、结晶过程作为可逆过程的特点，便于学生理解可逆过程以及可逆过程的平衡，同时有助于学生深入了解溶液理论。

P26资料卡片——对可逆反应进行了明确定义，并将反应限度为100%以及为0%的反应作为特殊情况处理，那么所有的化学反应就实现了统一。有利于学生加深对于可逆反应的理解，在可逆反应的基础上建构化学平衡。

六、学情分析（三维目标起点状态）

知识与技能：

1、了解溶解度的概念，明确蔗糖在水中不能无限溶解，在过饱和溶液中会有结晶析出。

2、了解温度能够影响固体物质在水中的溶解度。

3、了解化学反应速率的概念并能够进行简单计算。

4、知道催化剂与温度能够影响化学反应速率。

5、对可逆反应有一定的了解。

过程与方法：

1、有一定实验探究与合作学习的能力。

2、有一定的知识迁移能力但是不强。

3、抽象思维能力不强。

情感态度价值观：

1、认识到控制化学反应速率在生产生活中有重要的意义。

2、知道在工业生产（高炉炼铁）中存在化学反应的限度问题，改变化学反应的限度可以提高转化率。

七、三维目标设计

知识与技能：

1、通过对溶解平衡这一可逆过程的理解和迁移，使学生建立起化学平衡的概念，并理解可逆反应，明确可逆反应的表达方式。

2、通过实验探究以及小组合作学习，提高实验探究能力、科学素养以及团队协作能力。

2、通过对化学平衡概念的理解，归纳出一个可逆反应达到平衡状态时的特征。3、能用平衡状态的特征来判断可逆反应是否达到平衡。

过程与方法：

1、从学生已有关于溶解的知识——溶解平衡，导入化学平衡，通过对溶解平衡的理解和迁移，使学生建立起化学平衡是个动态平衡的概念。

2、通过实验探究以及小组合作学习的形式探究可逆过程、可逆反应以及化学平衡的特点。

3、引导学生理解化学平衡的概念，讨论并归纳出反应达到平衡时所具有的特征。

4、通过适当的练习让学生用已归纳的平衡特征来判断在一定条件下，一个可逆反应进行到某种程度时是否达到平衡。

5、通过课下查阅资料，提高搜集信息、筛选信息以及提取信息的能力。

情感态度价值观：

1、认识到化学平衡普遍存在于在我们的日常生活中与工业生产中，改变化学平衡在人类的生产生活中具有重要的意义。

2、化学平衡的核心内容——动态平衡，日常生活中的溶解平衡、环保等平衡问题与化学理论密切联系在一起——化学与生活息息相关。

八、教学重难点分析

教学重点：

1、对可逆过程以及可逆反应的认识和理解。

2、化学平衡状态的建立过程以及概念理解。

3、化学平衡状态的特征。

4、化学平衡状态的判断。

教学难点：

1、化学平衡状态的建立过程。

2、化学平衡状态的特征以及判断。

重难点确定理论依据：

对于本节内容而言，一切教学活动都是围绕化学平衡展开，化学平衡这一节是下一章“水溶液中的离子平衡”的理论基础，同时也是选修二“化学反应速率与限度”的延伸，无论在教材中还是在化学学科的知识体系中，都有着十分重要的地位，因此是对于可逆过程以及可逆反应的认识和理解、化学平衡状态的建立过程以及概念理解、化学平衡状态的特征以及化学平衡状态的判断都是教师教学的重点。

对于学生而言，他们对可逆过程以及可逆反应的认识都比较浅显，而在此基础上建立起来的化学平衡又十分抽象，不利于他们的理解，因此化学平衡状态的建立过程、化学平衡状态的特征以及判断是教学难点。

九、教学方法

多媒体演示法、提问法、谈话法、实验探究法、讲解法

十、教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

环节一

可逆过程及平衡

【提问】：大家结合我们的日常生活并回顾以前学过的知识，思考一下，蔗糖能够在水中无限的溶解吗？

【讲解】我们以前就已经学习过蔗糖、食盐等固体是不能在水溶液中无限溶解的，因为他们都有一定的溶解度。

【PPT展示】展示一杯饱和蔗糖溶液，杯内仍有没有溶解的蔗糖固体。

【提问】大家思考一下，当蔗糖溶液达到饱和的时候，溶解现象还存在吗，如果存在，如何通过实验验证呢？

【教师引导】向饱和蔗糖溶液中加入继续加入蔗糖晶体，蔗糖晶体的总质量不会再减少，但是如果蔗糖晶体能够在别的地方析出，就能证明蔗糖在析出的同时也在不断的溶解，因为在一定温度下，蔗糖的溶解度是一定的。大家思考一下，我们可以通过什么样的手段让蔗糖在别的地方析出呢？

【PPT展示】播放向蔗糖溶液中插入棉线并有蔗糖晶体在棉线析出的视频，验证先前提出的假设。

【板书】蔗糖溶液

可逆过程

在溶液达到饱和时，v溶解=v结晶

【总结】蔗糖溶解是一个可逆过程，溶液达到饱和时，并非是一个静止的过程，而是蔗糖晶体的溶解速度与析出速度相同。

【提问】既然溶液中一直存在着溶解和结晶的过程，那在溶液还未达到饱和前，这两种过程间的关系是怎样的呢？在过饱和的情况下，这两种过程之间的关系又是怎样的呢？引导学生阅读P25资料卡片。

【总结并板书】

未饱和时：v溶解>v结晶

过饱和时：v溶解

【思考并回答】

蔗糖在水中有一定的溶解度，因此不会无限度的溶解。

【仔细观察】通过观察图片确定自己回答的正确性。

【思考并进行交流】溶解现象可能仍然存在，只不过溶解过程与结晶过程速度一样。

【实验设计】通过回顾初中知识，想到向饱和蔗糖溶液中插入棉线，观察是否有蔗糖晶体析出。

【仔细观察实验现象】得出饱和蔗糖溶液中同时存在溶解与结晶两个过程，且v溶解=v结晶的结论。

【思考并回答】在没有达到饱和前，v溶解>v结晶；在过饱和的情况下v溶解

回顾溶解度概念，让学生明确蔗糖在水溶液中的溶解是有一定

“限度”的。

温故知新，在溶解度、饱和溶液的基础上进一步通过实验探究蔗糖的溶解是一个可逆过程，在饱和溶液状态下溶解与结晶达到平衡。

实验设计过程如果学生没有想到插入棉线，其他可行的方案也可以，教师可以进行适当干预

明确蔗糖溶解过程是一个可逆过程，在达到平衡时正过程与逆过程的进行速度一样。在没有达到饱和前，v溶解>v结晶；在过饱和的情况下v溶解

环节二

可逆反应

【导入】我们刚刚研究了蔗糖溶解这一可逆过程，但是我们不仅接触过像蔗糖溶解这样的可逆过程，还接触过可逆反应，比如说在高炉炼铁中存在的焦炭和氧气生成一氧化碳的反应，以及我们工业上的合成氨反应。

【板书】可逆反应

高炉炼铁：

2C+O2=2CO

工业及合成氨：

2N2+3H2=2NH3

【讨论】我们现在已经举出了几个可逆反应的例子，让我们来归纳一下，到底什么样的反应叫做可逆反应，可逆反应应该用什么特殊的表示符号呢？

这个反应叫做可逆反应吗？

【总结】在相同的条件下能够同时从正向和逆向两个方向进行化学的化学反应称为可逆反应，可逆反应要用可逆符号来表示。

【回顾】回顾从前学过的可逆反应，以及他们在工业生产的体现。

【交流讨论】可逆反应是正向和逆向均能进行的反应，但是要在同样的条件下，氧气与氢气生成水的过程与水电解生成氢气和氧气的过程反应条件不一样，所以不是可逆反应；可逆反应要用可逆号而不是等号来表示。

从可逆过程过渡到可逆反应，是知识进阶，也是知识迁移的一个过程，符合学生的认知顺序，能够让学生更好的把握可逆过程与可逆反应之间的关系。

通过交流讨论以及教师引导明确可逆反应的定义以及基本特征，能够判断可逆反应。

环节三

化学平衡

【类比探究】我们已经研究过，对于可逆过程，当它达到平衡时，存在v溶解=v结晶的动态平衡，那么可逆反应作为可逆过程的一种，是不是也存在这样的平衡呢？

【追问】那在达到平衡之前，这个可逆反应是怎样进行的呢？

【PPT展示】二氧化氮在容器里的反应过程，并引导学生仔细观察气体颜色。预测达到平衡时的现象。

【继续PPT展示】将刚刚的实验装置进行热水浴操作，气体颜色改变，引导学生思考原因。

【讲解】气体颜色的改变意味着v正≠v逆了，说明平衡发生了移动，这意味化学平衡是可以改变的。

【回顾总结】在到达平衡时，这个体系有什么特点呢？

【总结归纳并板书】化学平衡

定义：

研究对象：可逆反应

标志：各组分浓度都不再改变

实质：v正=v逆

特征：

①逆：只有可逆反应才有化学平衡

②等：v正=v逆

③动：反应并没有停止，而是达到了动态平衡。

④定：各组分的物质的量浓度都不在改变。

⑤变：化学平衡是可以改变的。

【思考交流并回答】可逆反应同样存在这样的平衡，在达到平衡时v正=v逆，反应物不再减少，生成物也不再增加。

【回答】在到达平衡之前v正>v逆，,

反应物不断减少，生成物不断增加。

【观察并思考】

反应达到平衡时，v正=v逆，反应物与生成物的浓度不再改变，装置里的气体颜色不再改变。

【思考并回答】NO2变少了N2O2变多了，反应进行的程度加深了一些。

【归纳思考并回答】到达平衡时v正=v逆，反应物与生成物的浓度不再改变，化学平衡会因为环境的影响而发生改变。

通过类比推理、知识迁移，以及小组间的合作交流，发掘出可逆反应的平衡特征。

教师引导，通过类比和迁移，自我构建化学平衡的建立过程。

通过实验探究，归纳思考、讨论交流等方式发现化学平衡的特征

通过归纳总结以及教师讲解，在化学平衡建立的基础上掌握化学平衡的特征。

环节四

巩固提升

【习题巩固】

【例1】

在一定温度下,可逆反应达到平衡的标志是　（AC

）

A.

C的生成速率与C分解的速率相等

B.单位时间内生成nmolA,同时生成3nmolB

C.

A、B、C的浓度不再变化

D.

A、B、C的分子数比为1:3:2

【例2】

下列说法中可以充分说明反应:

在恒温下已达平衡状态的是（

B

）

A.反应容器内压强不随时间变化

B.P和S的生成速率相等

C.反应容器内P、Q、R、S四者共存

D.反应容器内总物质的量不随时间而变化

【例3】

下列说法可以证明反应已达平衡状态的是(

AC

)

A.1个NN键断裂的同时,有3个H－H键形成

B.1个NN键断裂的同时,有3个H－H键断裂

C.1个NN键断裂的同时,有6个N－H键断裂

D.1个NN键断裂的同时,有6个N－H键形成

【教师讲解】

【思考作答】

回顾刚刚讲到的化学平衡的相关知识，并通过逻辑推理，简单运算等方式来确定答案。

【聆听讲解】仔细听教师讲解，审查自己的错误以及思维漏洞。

这是三道均是判断可逆是否达到平衡的题目，但是切入点却不一样，即从不同的方面来判断各组分是否还在变化，可逆反应是否达到平衡。有利于学生对化学平衡更加深层次的理解，同时也增强他们逻辑推理能力。

环节五

情感升华

【PPT展示】合成氨工业在人类历史上起着至关重要的作用，如果没有合成氨工业，就不会有今天迅猛发展的农业，也就不能养活地球上的七十多亿人口，尽管合成氨工业给人类带来了极大的收益，但事实上反应：

2N2+3H2=2NH3

它的转化率并不高，而提高合成氨的转化率，仍然是科学家们一直在研究的问题，如何让反应朝我们希望的方向进行？请大家思考这个问题并查阅相关资料，我们下一节课会讲解影响化学平衡移动的因素。

【倾听、思考】感受化学给人类文明带来的巨大贡献，并结合合成氨工业中的可逆反应，加深对本节课知识的印象，同时积极思考老师留下的问题并进行资料的查找。

通过讲述化学在工业生产中的重要应用以及贡献，让学生感受化学的魅力，提高学习化学的兴趣，同时增强对社会发展的责任感。

十一：板书设计

主板书

三、化学平衡

研究对象：可逆反应

定义：在一定条件下的可逆反应里，当正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的百分含量（浓度、质量、质量分数、体积分数）保持不变的状态。

标志：各组分浓度都不再改变

实质：v正=v逆

化学平衡特征：

逆、等、动、定、变

主板书

一、可逆过程

在溶液达到饱和时，v溶解=v结晶

未饱和时：v溶解>v结晶

过饱和时：v溶解

二、可逆反应

特点：在相同的条件下能够同时从正向和逆向两个方向进行化学的化学反应。

表示：可逆符号

到达平衡：v正=v逆

未达平衡：v正>v逆

副板书

练习题目的一些讲解

十二：教学设计反思

困难：

1.

不能准确判断一课时教学具体能够进行到什么地方，因为没有进行过具体授课，因此无法确定每一部分的教学过程具体需要多长时间。

2.

评价方式比较单一，只有习题和口头提问。

3.

教学设计过程中，不能准确判断哪一种教学活动更有助于学生理解。

解决策略：

1.

上网查找一些精品课程，同时学习老师发的一些案例，将一课时教学内容确定在影响化学平衡的因素之前。

2.

应该设计导学案对学生进行评价。

第7篇：反向工程的概念范文

化学教学如何才能达到这样的标准呢？运用核心概念统领教学，这是一个很好的策略[1][2]。核心概念是位于学科中心的概念性知识，包括重要概念、原理及理论等的基本理解和解释，内容能够展现当代学科图景，是学科结构的主干部分[3]。中学化学倡导核心概念统领的教学是引导教师在教学中要把握本质，关注整体，超越具体事实，引领学生通过深刻思考，从本质上认识和理解所学知识，形成化学学科的思想、观点和方法。

一、以核心概念为统领设计单元教学

1.确定教学单元

“化学中的平衡”是中学化学的重要教学内容，必修教材与选修教材均有涉及。必修2第二章第3节中介绍化学反应的限度，使学生认识可逆反应，初步建立化学平衡的概念。选修4第二章第3节则从定性（勒夏特列原理）和定量（平衡常数）角度使学生系统地认识化学平衡。选修4第三章则系统地讨论化学平衡的一个重要应用――水溶液中的离子平衡，使学生有了应用理论解决问题的机会。由于这些内容具有内在的逻辑，所以教师可以将必修2与选修4部分有关化学平衡的内容整合，组成一个有利于学生认识发展的教学单元。

2.提炼单元核心概念

提炼单元核心概念就是教师应明确需要学生理解的重要教学目标。要想让教学目标清晰，教师要将单元核心概念用陈述句的形式表述出来。这种操作方式从学生学习的角度来说便于学生清晰准确地理解什么是最重要的知识，从教师教学的角度来说可以更准确地确定教学内容。对于“化学中的平衡”单元，该单元的核心概念为：可逆反应在一定条件下都会达到反应限度；这个限度的定量描述叫平衡常数；改变条件平衡会向减弱这种改变的方向移动。

为了便于学生理解，该核心概念可以分解为以下三个基本理解：

（1）化学过程都有一定的限度，限度的大小主要由物质本身的性质决定。

（2）平衡是暂时的，外界条件的变化会使平衡关系发生变化――即发生平衡移动，移动的方向总是向削弱这种改变的方向进行（勒夏特列原理）。

（3）平衡体系中各相关物质存在一定的定量关系，这种关系是温度的函数。

3.制定单元计划组织图

学生在学习中首先要依据事实，并将诸多事实中本质的内容提炼出来，形成基本理解，再将基本理解建构为核心概念，通过迁移、应用巩固对核心概念的理解。本单元的知识关系图如图1所示。

教师可以以大晶体制作、水煤气反应平衡数据等事实为教学依托，帮助学生认识可逆反应和平衡常数等概念，进而理解可逆反应在一定条件下都会达到反应限度，这个限度的定量描述叫平衡常数；如果改变条件平衡会向减弱这种改变的方向移动。之后，教师在依据这些核心概念讨论并解决更多的事实（实验现象、工业生产工艺等），在问题解决的过程中，加深对核心概念的理解。该单元的元计划组织图如图2所示。

4.设计教学活动，促进核心概念构建

教师提炼出单元的核心概念、制订好单元计划组织图后，需要将单元划分为具体课时，找出该课时的核心概念，再将每一个核心概念划分为几个基本理解，将基本理解以引导问题的形式呈现给学生，围绕核心概念的构建设计好相应的学生活动。

教学设计依照核心概念基本理解引导问题活动设计进行，课上教学以引导问题和活动为明线展开，经过概括和总结得出基本理解，进而教师要引导学生构建出本节课的核心概念。

以“难溶电解质的溶解平衡”教学为例，基本教学框架如图3所示。

二、以核心概念为统领的教学设计实施感悟

1.有利于三维教学目标的实施

以核心概念为本的教学注重让学生体验知识、原理的生成过程，教学层次分明，有利于学生获取学习知识和掌握技能的能力。在学习过程中，学生感悟概念的形成、规律的揭示与过程方法目标的实现。

此外，以核心概念为本的教学注重所学知识的持久性和迁移性，强调学生深层理解力的发展和复杂思维能力的培养，有利于学生知识目标与技能目标的达成。同时，教师将核心概念的理解作为教学目标，有助于学生理解与他们生活相关的事件和现象，使学生感受化学学习的意义与价值，达成情感、态度、价值观的目标。

2.激发学生的思维

在“难溶电解质的溶解平衡”一节课的学习中，因为教师抽提出“化学中的平衡”的核心概念，并以此作为思维的武器，使学生的学习活动目标明确而有意义。教学活动一开始，教师就和学生通过猜想和实验证实构建“难溶电解质的悬浊液中存在难溶物（固态）”和“对应离子间的动态平衡”的核心概念，且这一平衡符合化学平衡的规律。于是，学生从定性的角度即平衡移动的方向讨论沉淀的溶解和转化，也可以从定量的角度分析沉淀生成的条件，还可以应用上述结论再审视复分解反应发生的条件。在整个教学过程中，学生一直都在思考：事实是怎样的？为什么是这样？有什么理论支持？得到什么结论？这个结论能推广吗？还有什么用？由于整个学习过程有明确的学习目标和问题驱动，每一位同学在学习时会不断地思考为什么与怎么样，寻找不同的、具体的、基于内容的各个例子之间的联系，让其在较高的概念水平整合思维，使思维集中到概念性水平（知识可迁移层次），这样的学习有深度，富有意义，能够激发学生的思维。

3.提高教师课堂教学的实效性

以往在教学“难溶电解质的溶解平衡”时，教师一般会按照教材中的顺序，通过实验证实Ag+和Cl-的反应不能进行到底，引出“沉淀溶解平衡”概念，并不会讨论沉淀的生成，直接利用教材中的例子讲解沉淀的转化和溶解，最后介绍溶度积常数及其应用。教师在讲课过程中虽然会应用平衡移动原理，但通常是为了解释具体问题，时间一长，学生往往就会遗忘。这样的教学模式容易使学生只关注事实本身，不会在更广泛的背景中考虑更上位的内容，达不到更高层次的认知。

在实施以核心概念为统领的单元教学三个月之后，笔者针对本校教学学习效果用调查问卷的形式进行检验，其中“请你用简短的语言说明你对难溶电解质的溶解平衡的认识”，实验班26人中有19人能回答出难溶电解质在固态及其溶液中的离子间存在平衡，该平衡遵循化学平衡的相关规则，还有5人提到用Ksp可以从定量的角度看沉淀的生成和转化。而对照班25人中只有1人提到可以从平衡移动的角度看难溶电解质的溶解，而大部分学生（12人）只提到溶解度大的向溶解度小的方向转化，显然他们的学习只停留在记忆事实方面。又如“向硫酸铜溶液中通入硫化氢气体可产生黑色沉淀，写出反应的离子方程式。若向硫酸锌溶液中通入硫化氢无沉淀产生，分析可能的原因”。实验班15位学生利用Ksp从定量的角度很好地解释了沉淀生成或不能生成的原因，而对照班的学生只有3人从硫化锌与硫化铜的溶解度大小的角度来解释，其他学生不知如何回答。

显然，以核心概念为本的教学对学生深入理解知识和有效转化知识而采取的超越事实的思考方式的影响力是显著的。在面对一个复杂的电解质溶液的变化时，学生能自觉地运用化学平衡理论对变化进行预测，并在预测的基础上，进行实验求证，即以核心概念为本的教学设计能帮助学生在学习中形成科学的态度和方法，解决生活和工作中遇到的实际问题。

本文系北京教育学院市级骨干及学科带头人研修项目周玉芝工作室研究成果。

参考文献：

[1]周玉芝.以核心概念为统领设计化学教学[J].化学教育，2012（6）.

[2]周玉芝.从表层学习到深层学习――以初中化学的分子概念教学为例[J].中学化学教学参考，2012（9）.

第8篇：反向工程的概念范文

关键词：具身认知；概念表征；概念加工；语言；情境仿真

中图分类号：B8409

文献标识码：A

文章编号：1003－5184(2013)04－0308－07

1　LASS理论提出的背景

概念是人们对某个或某类事物所具有的属性及其包含的信息的理解与认识。概念加工(conceptual processing)则是指主体对概念知识进行提取的過程。概念是思维的基本单位，是认识的起点。概念加工机制一直是认知研究领域的核心问题。传统的认知理论认为，主体通過跨通道的抽象符号(amodal abstract symbols)对客体进行概念表征，抽象符号储存在语言记忆中，概念加工(conceptual processing)就是对长时记忆中的符号信息进行提取。根据这种理论，概念表征与概念加工机能的实现独立于主体的知觉运动系统，在主体的大脑中存在一种表征概念的符号标记(symbolic notation)，符号标记同语言形式的概念具有一一对应的关系。例如，当人们在阅读中读到“汽车”这一概念时，主体大脑中与之相对应的“汽车”这一非模态符号会被检索出以表征“汽车”这一概念。这种观点可以解释某些特定的现象，然而，符号标记的存在一直缺乏明确的实验证据(Barsalou，2008)。

20世纪末，随着第二代认知科学——具身认知(embodied cognition)的兴起，心理学家开始从具身的角度看待概念加工这一认知過程(叶浩生，2011)。其中，以Barsalou(1999)提出的知觉符号理论(Perceptual Symbol Systems)最具有影响力。知觉符号理论强调，概念加工不是对独立的抽象符号或心理表象进行加工，而是对主体经验客体时的知觉、运动及情感体验的复原，主体对外界刺激的认知表征与知觉、运动和情感加工享有共同的神经系统。

十几年来，知觉符号理论所强调的概念加工的具身性得到了大量实验证据的支持，国内学者对此做過相应介绍(谢久书，张常青，王瑞明，陆直，2011)。然而，近年来也有一些研究发现，以往在概念加工研究中所得到的具身效应可以由词频、词序等语言因素进行解释(Louwerse，2007；Louwerse&Connell，2011；Louwerse&Jeuniaux，2010；Louwerse&Zwaan，2009)。为此，Barsalou及其合作者在实证研究的基础上对知觉符号理论进行了修改与扩充(Barsalou，Santos，Simmons，&Wilson，2008)，提出了语言与情境加工(Language and Situated Simulation，LASS)理论。

2　LASS理论的基本观点与理论溯源

Barsalou及其合作者认为，人类的认知系统为了应对不同的概念加工需要发展出了灵活的双加工机制。其中，情境仿真加工机制是概念加工的基本形式，而语言加工机制则使概念加工過程更具效率。这两种加工机制并不是独立无关的，而是具有复杂的联系与交互作用。

2.1概念的情境仿真加工机制

根据LASS理论的基本假设，当主体经验特定刺激时，会产生相应的知觉、运动与情感状态的变化，主体大脑的神经系统可以记录这些状态的变化。在概念加工时，通過大脑的通道特异系统(modality－specific systems)，主体会仿真一个或多个关于此概念的示例，“仿真”意味着大脑仿真了主体与客体互动时的知觉、运动及内省体验。仿真激活的多通道信息组成了对相关概念的知识表征。通過激活仿真，概念在真实世界的意义也被激活(Barsalou，2008)。从这个观点看来，个体对概念的加工就是对概念的体验，概念知识的提取不仅仅是一种认知過程，同时也是一种生物過程，是一种“所见即所感”式的经验再现。这种仿真加工机制具有如下特点：

第一，仿真是多通道的(multimodal)，通常涉及触觉、视觉、嗅觉等多种知觉、运动和情绪通道。主体经验客体时产生的身体经验可以被视为知觉符号(Perceptual Symbol)，知觉符号储存在大脑的长时记忆中，通過汇合区或大脑联合区域，各种知觉符号可以组成多模式的仿真器(simulators)，概念知识正是由这些复杂精细的仿真器所组成的(Barsalou，Wil-son，&Hasenkamp，2010)。当客体或事件不在当前出现时，通過激活仿真器认知系统便可建构出具体的仿真(simulations)。例如，当被要求描述鸟的特性时，个体可能首先仿真一个典型的鸟的形象示例，通過激活这一仿真器，个体便可以提取关于鸟的声音、羽毛、运动方式等听觉、视觉、运动觉信息。另外，某一种知觉通道与概念类型具有一定的相关性。例如，关于乐器概念的信息主要涉及听觉通道，而关于食品概念的信息则主要涉及嗅觉和味觉通道。

第二，仿真是情境化的，仿真机制也被称为情境仿真(situated simulation)。主体关于某客体的经验并不是抽象的、与情境割裂的，而是在一定的情境背景中获得的。因此，在概念加工中个体并不是在空白的背景中对某概念的示例进行仿真，而是倾向于以一种情境化的仿真方式去表征概念知识(Bar-salou，2009)。主体对特定概念的仿真加工会包括意向、对象、行为、事件和心理状态等大量情境信息。例如，当主体对“猫”这一概念进行加工时，主体的概念系统不是仿真了一般意义的猫，而是仿真了特定情境中的特定的猫，关于猫的情境概念表征可能还包括个体抚摸猫的动作、愉快的心理状态等。

第三，仿真加工具有很强的灵活性与动态性。在不同时刻，概念系统会激活仿真器的不同子集从而建构出特定的仿真，因此每一次仿真都是特有的、独一无二的。一次仿真的具体内容，既取决于个体的生活经验，也取决于情境因素，如当前的目标、任务要求等。仿真加工的灵活性决定了在一次具体的概念仿真中某一种通道信息可能会占首要地位，而其他的通道信息则是次要内容(Barsalou，2008)。例如，一个演奏家想到即将开始的演出时，对“钢琴”这一概念的仿真可能包括钢琴发出的声音、演奏钢琴时的手部动作等，而在想到搬运钢琴时，所仿真的内容可能包括钢琴的形状、尺寸、重量，以及搬运钢琴时所需要使用的动作等。

第四，仿真加工是自动激活的。在概念加工中，对概念的仿真并不总是需要意识的参与，这一過程常常是在个体无意识的情况下完成的(Barsalou，2010)。

2.2概念的语言加工机制

情境仿真加工是概念加工的基本形式，但并不是概念加工的唯一形式。根据LASS理论，语言系统也具有支持概念加工的功能。值得注意的是，这里所强调的语言加工策略与传统的非模态表征的观点有所不同。LASS理论中所指的语言系统仅仅指涉语言形式，而不是指表征语言意义的系统。根据LASS理论，在主体的大脑中并没有一种与语言形式的概念相对应的、表征概念意义的非模态符号系统。然而语言系统中的统计分布信息具有表征知识的作用。在日常生活中，人们使用语言进行信息的交流与传递，概念往往是以语言词汇的形式来进行表示的，而概念间意义的关联会导致对应的概念词汇在日常对话、书面文档等语言材料中同时出现的频率也较高，这些词汇关联(word association)信息会被主体的记忆系统所记录。在概念加工過程中，当一个概念词汇被识别后，主体可以通過词汇间的关联生成其他词汇，以作为知识表征对概念进行加工。如，当主体识别到“玫瑰”这一概念词汇后，可以激活其他具有关联的“红色”、“花”、“刺”、“爱情”等概念。也就是说，语言形式本身可以表征知识。

此外，Barsalou(2010)特别指出，词汇关联(word association)是在概念加工過程中可能发生的最简单的语言加工形式。尽管在实际研究中研究者并没有对词组、语法结构等复杂的语言因素进行研究，但研究者认为这些复杂的语言因素也属于语言加工机制，并会在概念加工中发挥重要作用。

2.3情境仿真加工机制与语言加工机制间的区别与联系

根据LASS理论，概念的情境仿真加工机制与语言加工机制之间既存在本质区别，也具有重要联系。

第一，从进化心理学的角度来看，仿真机制在早期人类尚未形成语言时就已存在，而语言系统在人类进化的后期才出现。进化的程序决定了仿真系统比语言系统具有更加复杂的加工机制。

第二，语言加工机制可以表征概念间的表层关联，而情境仿真加工机制则表征了概念的深层意义。在认知任务中，当不需要对概念知识进行深度提取的情况下，语言加工机制可以起主导作用，此时仅仅依靠词汇关联主体就可以完成简单认知任务；而在需要对概念知识进行深度提取的情况下，主体则激活仿真机制对概念知识进行检索。因而语言层面的概念加工较为简单模糊，而仿真层面的概念加工则较为复杂精细(Barsalou，2011)。

第三，尽管在概念加工中语言加工机制与仿真加工机制都会自动激活，但是在大多数概念加工任务中，语言加工机制会最早启动，其激活水平最先达到高峰；语言系统识别概念词汇后会激活概念仿真，在需要对概念意义进行深度加工的情况下，仿真加工机制会后续启动，其激活水平达到高峰的时间较晚。

第四，由于仿真表征了深层的概念知识，因而概念组合、推理等较为复杂的认知過程都是通過仿真完成的。而词汇关联并没有表征概念的实际意义，因此语言加工机制无法独立完成对概念的复杂操作。

第五，在仿真机制与语言机制中概念间关系的频率分布信息都会被主体的记忆系统所记录，并且概念关系的频率分布信息在两种机制间具有相互对应性。由于人们总是根据知觉到的事件和情境产生语言，因此，词汇间的关联在部分上反映了现实生活中事件或情境出现的频次。具有较高关联度的概念词汇，其指称物在现实生活中经常在某一事件或情境中出现，如针——线，扫帚——簸箕。

第六，语言加工机制与仿真加工机制并没有单一的脑神经定位，这两种机制都涉及大脑中许多复杂的认知能力及其神经通路(Pezzulo et al.，2011)。

2.4LASS理论的心理学溯源

LASS理论的心理学基础可以追溯到Paivio(1986)提出的双重编码理论(Dual Code Theory)。该理论认为，人们的认知系统中存在基于语言的加工系统与基于形象的加工系统，这两种加工系统在不同认知任务或加工要求下会发生交互作用。众多关于语义理解、语言记忆的研究都证实了这一假设。同双重编码理论有所不同的是，LASS着重强调仿真系统在概念加工中的地位，而弱化了语言系统的作用。

Glaser(1992)后来对双重编码理论进行了修改并提出了词汇假设(Lexical Hypothesis)。该假设指出，概念信息并不是单一的非模态符号，概念系统可能具有知觉特性。对词汇的知觉会激活语言系统，语言系统进而引发概念系统对概念的意义进行加工。而形象刺激则可以直接激活概念系统，在概念加工任务中，形象性刺激会比词语刺激耗费更短的反应时。例如，判断“猫”是否属于哺乳动物时，相较于呈现“猫”这一词汇，被试在呈现猫的图片时判断速度更快。相应的，由于形象性刺激可以更快地激活概念系统，因此在干扰任务中，形象性刺激具有更强烈的干扰效应。例如，在概念归类任务中，被试需要将呈现的概念归为一个类别，如呈现猫，被试需要回答哺乳动物。干扰任务则是前后呈现的概念属于不同类别，如在猫(哺乳动物)之前呈现椅子(家具)。实验证明，当前后呈现的刺激都是图片时，比都是词汇的情况下会产生更强的干扰效应。另外，该假设还认为，语言系统可以独立于概念系统完成较为简单的概念加工任务。这些观点与LASS理论的基本假设具有一致性。因此，双重编码理论和词汇假设及其相关研究构成了LASS理论的理论基础。

3　LASS理论的实证研究范例

概念加工的LASS理论对知觉符号理论进行了合理的扩充与修改。LASS理论的基本假设，即仿真加工机制的存在早已得到了大量的实证支持，十几年来累积的研究证明：概念加工会引发主体身体知觉运动状态的变化；而主体身体物理属性变化也会对概念加工過程产生影响。此外，概念加工的语言加工机制也得到了一些实证研究的支持。然而，過去的研究都是单独对某一种加工机制进行探讨。近年来，随着LASS理论的提出，心理学家开始从多个角度将仿真加工机制与语言加工机制进行综合的实证比较与分析。

特性判断范式(property verification paradigm)是概念加工研究中常用的实验范式，在这种实验范式中，实验者要依次向被试呈现配对的目标概念与特性概念。被试需要判断目标概念是否包括特性概念，如羊——毛、老虎——爪子。Solomon和Bar-salou(2004)认为，在这种实验中通過不同的实验难度设置会引发被试采用不同的概念加工策略。在他们的研究中，被试分为语言组与仿真组。其中，语言组实验材料的正确项中目标概念与特性概念具有语义关联，如浴室——排水管、大象——獠牙、西瓜——种子，错误项中的目标概念与特性概念不具有语义关联，如飞机——蛋糕、公交——水果；而仿真组实验材料的错误项中目标概念与特性概念则具有语义关联，如猴子——香蕉。研究者认为，语言系统中的信息包括词汇间关联的强度，因此对于语言组的被试来说，他们不需要检索概念信息，仅仅通過词汇关联就可以完成特性判断任务。而对于仿真组被试来说，他们无法通過词汇间的关联完成判断任务，因而被试需要对目标概念和特性概念进行仿真，通過仿真确定在目标概念中是否包括特性概念。研究结果显示，语言组中被试判断的错误率和反应时可以由词汇的关联度、词频等语言因素预测，而仿真组中被试判断的错误率和反应时可以由特性的凸显性、特性与物品联系的频率等知觉因素预测。该结果支持了LASS理论：在较为简单的特性判断任务中，被试仅仅依靠词汇关联就可以完成判断任务，而在需要对概念知识进行提取的情况下，个体则需要激活仿真加工机制以检索概念知识。

此外，Kan，Barsalou，Solomon，Minor和Thomp-son－Schill(2003)使用FMRI进行实验得到了类似的结果，研究者发现，在特性判断任务中，当错误项中目标概念与特性概念具有语义关连时，被试大脑中负责视觉想象的左梭状回皮质会激活，个体对概念进行了视觉想象，而当错误项中目标概念与特性概念不具有语义关联时，这一脑区不会激活。这进一步说明，仿真机制的激活与否是由概念加工深度的需求决定的。

特性描述范式(property generation paradigm)也是心理学研究领域中用以研究概念加工的重要实验范式。在相关实验中，研究者向被试呈现一系列目标概念，被试则报告属于目标概念的特性概念。如呈现“桌子”后，被试报告“家具”、“木头”、“抽屉”等，被试报告的内容被视为对此概念的知识表征。Santos，Chaigenau，Simmons和Barsalou(2011)使用特性描述范式对LASS理论进行了验证，研究者共进行了两次实验。在第一次实验中，研究者共选择了64个概念作为目标概念，限定被试对每个目标概念的反应时间为3秒，研究者将被试口头报告的内容记录并按照特性概念的性质进行分类编码。研究结果显示，被试所报告的特性概念中，34％的内容可反映语言关系，38％的内容可反映情境关系。在第二次试验中，研究者将被试对每个目标概念的反应时间限定为15秒。研究结果显示，随着反应时间的延长，被试报告的内容中，反映语言关系的特性概念由实验一中的34％降为24％，而反映情境关系的特性概念由实验一中的38％增长为54％，随着反应时间的延长，被试会更多地报告情境相关联的词汇。该结果同LASS理论的基本假设一致，由于主体的概念加工包括语言机制与情境仿真机制，因此在特性描述中，被试报告的内容既反映了语言关联层面的概念表征，也反映了情境仿真层面的概念表征。此外，由于语言加工机制只是表征了概念间的表层关系，其最早启动，激活水平最先达到高峰，而仿真加工机制表征了概念的深层意义，其激活水平达到高峰的时间较晚，因此在特性描述任务中，当被试有更长的反应时间时，被试报告的内容会包含更多的情境仿真信息。

除行为研究外，来自认知神经科学的研究也为LASS理论提供了重要的实证支持。Simmons，Ha-mann，Harenski，Hu和Barsalou(2008)以FMRI实验发现，词汇关联与情境想象的脑神经激活应分别和概念加工的早期与晚期的神经過程相匹配。在他们的研究中，研究者要求被试完成特性描述任务，每个概念的反应时间为15秒，被试需要在概念呈现后想象此概念所包含的特性，研究者将这一過程的脑成像扫描作为概念加工的大脑神经過程，并将扫描结果按照加工過程的前7.5秒与后7.5秒进行了划分。一周后，同一批被试参加第二次实验，被试需要在接受扫描的同时完成词汇关联任务和情境仿真任务，在词汇关联任务中，被试需要在呈现词汇后立即想象与之相关联的词汇；而在情境仿真任务中，被试需要在呈现概念后想象与之有关的情境。研究结果如表1所示，被试在词汇关联任务中激活的脑区及这些脑区激活程度的变化与他们在概念特性描述任务中前7.5秒大脑的神经反应具有一致性，而被试在情境仿真任务中激活的脑区及这些脑区激活程度的变化与他们在概念特性描述任务中后7.5秒大脑的神经反应具有一致性。而情境仿真任务中被试激活的脑区与概念特性描绘任务中前7.5秒的脑神经激活无重合。这进一步证明，语言加工机制在概念加工過程的早期占主导作用，而情境仿真机制则在概念加工過程的后期占主导作用。

4　评价与展望

LASS理论将具身认知关于概念加工的观点与最新的研究成果相整合，指出概念加工存在情境仿真加工与语言加工双加工机制，并对双加工机制的差异与联系进行了分析，这对概念研究领域产生了重要的影响。其所强调的概念加工机制的情境性、多样性与灵活性更符合人类认知過程的特点与规律、可以为以往的实验现象进行更好的解释。已累积的研究证据证实了LASS理论基本假设的合理性，相关研究构成了概念加工研究领域的新研究取向，推动了概念认知研究领域的前进。然而，关于LASS理论尚有一系列的理论与实证问题有待澄清，未来的研究应围绕这些关键性问题展开。

首先，众多实证研究证实，在概念加工任务中，语言加工机制会最早启动，其激活水平最先达到高峰；而仿真加工机制会后续启动，其激活水平达到高峰的时间较晚。然而，这种效应的原因目前仍无定论。Barsalou(2011)对此的解释为，基于内容寻址性和编码特异性原则(content addressability and en-coding specificity)，主体记忆中与刺激线索最相似的信息会最先激活。而在概念加工研究中实验材料往往都是语言词汇，语言形式的概念表征同刺激(词汇)更为相似，因此语言加工机制更早到达顶峰。按照这种观点，当使用非语言刺激作为概念加工研究中的实验材料时，仿真加工机制应最先启动。根据LASS理论的假设，由于仿真机制表征概念的深层意义，因此在加工程度较深的概念任务中，被试对非语言刺激的反应应快于对语言刺激的反应。当前，尚未有实验对此假设进行验证，未来的研究应探讨在不同的刺激呈现形式与加工任务下个体概念加工反应的差异，进一步澄清概念加工中刺激材料、加工任务与加工机制的联系。

第9篇：反向工程的概念范文

关键词：杆件刚度；结构设计；应用

引言：在结构设计中，常常会提到“刚度”这个概念，刚度一般分为三类：一类是截面刚度，指截面产生单位应变所需的相应内力，与杆件长度无关。另一类是杆件刚度，指杆件在力作用点产生单位变形位移时所需的作用力，反映的是杆件抵抗变形的能力。最后一类是结构刚度，是指由杆件组成的构件、计算单元（如排架、刚架）或结构整体抵抗变形的能力。从构件截面尺寸的设计、结构的整体布置到内力简图的确定及内力计算分析等整个设计过程中均要用到刚度这一重要概念，所以刚度概念将贯穿结构设计及分析的整个过程。建筑结构设计质量的优劣，取决于结构的整体刚度和构件的相对刚度调整得是否恰当合理[1]。因此，结构设计人员有必要理清并且理解刚度概念，以便在结构设计中能游刃有余得使用，这里仅介绍刚度概念中的杆件刚度。

1.结构设计中常见的杆件刚度概念

杆件刚度是指结构杆件在力作用点产生单位变形位移时所需的作用力，反映的是杆件抵抗变形的能力。它的一般表达式为[1]：K=P/Δ，这里P、Δ、K都是广义的。当P为力时，Δ是沿力作用方向产生的线位移，K为沿该方向的侧移刚度；当P为力偶时，Δ即为沿力偶方向的转动角度，K即为该方向的转动刚度。如果杆件在弹性阶段工作，则位移Δ与力P成正比，杆件的刚度是常数；若是在弹塑性阶段，则杆件刚度是变量。此处只讨论处于线弹性阶段的杆件刚度问题。

1.1杆件的线刚度i

杆件在各类变形中，弯曲变形较大，剪切变形和轴向变形影响很小，常忽略不计，而只计弯曲变形。实践证明，杆件的抗弯能力不仅与构件截面弯曲刚度EI有关，还与杆件的长度l有关。杆件的线刚度i=EI/l是衡量各杆件抗弯能力的重要标志，它与抗弯刚度EI成正比，与杆件长度l成反比。

1.2杆件的转动刚度S

使杆件一端产生单位转角所需施加的力矩称为杆件的转动刚度。它体现杆端对转动的抵抗能力。例如对AB杆，A端的转动刚度用SAB表示，即为使杆端A产生单位转角所需力矩。这里A端是施力端，只能转动，不能移动；B端为远端。当远端支承情况不同时，等截面直杆的转动刚度也不同。如远端为固定支座时，SAB=4i；远端为铰支座时，SAB=3i；远端为滑动支座时，SAB=i；远端为自由端时，SAB=0。

1.3杆件的侧移刚度d

杆件的侧移刚度d是使等截面直杆两端出现垂直于杆轴的单位相对线位移时沿位移方向所施加力。对于立柱的侧移刚度d是使柱顶产生单位水平位移时在柱顶所施加的水平力，故d=V/Δ。式中V―施加在柱顶上的水平力；Δ―柱顶上的水平位移。常见柱的侧移刚度如图1（a）、（b）所示。

2.杆件刚度概念在结构设计中的应用

2.1杆件线刚度对杆件间连接约束方式和受力大小的影响

杆件线刚度的概念在决定汇交于刚节点上各杆的抗弯能力时有重要应用。例如一个两跨单层刚架，当横梁线刚度i梁与侧柱线刚度i柱比值不同时，则横梁与柱的约束方式不同，相应的弯矩分布也不同。如表1所示。当只关心连续梁或刚架每一根杆件的相对变形大小，而不关心其实际上变形大小时，或只关心相连的每一根杆件在抵抗外力过程中各自能承担实际外力的比例时，就要用到杆件线刚度i的相对值[1]。比如框架节点处梁、柱杆件各自所承受的弯矩是按梁、柱自身线刚度比来分配节点处弯矩的。

楼盖体系通常由纵横交错的主次梁支撑着。当主梁刚度远大于次梁时（一般认为当主梁的线刚度比次梁的线刚度大于或等于8倍时），主梁才可以成为次梁的“不沉降”支点。次梁按单跨梁或多跨连续梁来确定计算简图，楼盖体系按主、次梁体系计算。荷载的传递路线是：板面荷载板次梁主梁[2]。

2.2杆件转动刚度和侧移刚度在框架结构内力计算中的作用

竖向荷载作用下连续梁和框架的内力计算方法主要有力矩分配法和分层法两种，力矩分配法适用于无侧移刚架和只有结点角位移连续梁的内力计算，而分层法是计算承受竖向荷载作用的多层多跨刚架内力的一种近似方法，分层法即分层作力矩分配计算。力矩分配法的三大要素是转动刚度S、分配系数和传递系数，利用转动刚度可以计算出交于节点的各杆件杆端分配系数、传递系数，由此计算出各杆端的分配弯矩、传递弯矩，然后按照“先锁”、“后松”、“叠加”的步骤完成力矩分配法的计算过程。所以转动刚度是力矩分配法中一个尤为关键的概念。

水平荷载作用下的排架和框架结构内力计算方法是剪力分配法、反弯点法和D值法，这三种方法的基本原理都是一样的，先按照在不同约束条件下的柱抗侧刚度d或D（考虑了节点转角影响的d的修正值）计算框架的层间侧移刚度，利用各柱侧移刚度与层间侧移刚度的比值确定每个柱的剪力分配系数，按剪力分配系数将层间剪力的分配给各柱，再确定反弯点位置，由各柱剪力和反弯点位置计算柱端弯矩，最后根据节点平衡计算梁端弯矩之和，再按左右梁的线刚度将弯矩分配到梁端。可见确定柱的侧移刚度是计算内力的一项重要内容。

3.结语

结构设计的过程就是构件或者结构刚度不断调整以达到最优的过程，因此，刚度概念贯穿于结构设计的整个阶段，而杆件刚度是刚度概念中一个基本组成部分。对结构设计人员来说，若能理清并熟悉杆件刚度概念，对掌握结构设计理论和提高设计效率具有重要作用，若能在实际工程中灵活运用它，则能达到合理控制结构内部因素的目的。（作者单位：1.延安大学建筑工程学院；2.延安大学基建处）

参考文献：