生态工程概念大全11篇
时间：2023-08-31 16:31:42
生态工程概念篇（1）
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，是一种知识及其内在关系的网络图形化表征，也是思维可视化的方法。它一般由节点、链接和连接词组成。教师利用概念图教学不仅可以发展学生的知识迁移能力，帮助学生更好地掌握所学知识，还可以改善学生的认知结构和信息处理能力。
2 概念图在能量流动教学中应用
2.1 能量流动在教材中的地位分析
“生态系统的能量流动”属于人教版必修三第五章第二节，是在前面学习了生态系统的类型、生态系统的结构之后继续学习的一部分内容，关系到生态系统中各营养级生物量的制约与发展，同时也为后面学习物质循环打好基础。
2.2 导课中利用概念图展示教学流程
概念图可以作为一种引导工具，促进知识结构的整合，并且把整合过程以一种清晰的、可视化的形式呈现出来，这种整合过程就是新知识被同化的过程。如图1所示，一层是学生在第一节学习过的内容，上新课前巩固旧知，对于知识的衔接起到连贯的作用;二层是这节课将要学习的内容，通过概念图展现出来能帮助学生明确本节的学习目标。
2.3 新课中运用概念图剖析所授知识点
概念图可以作为一种分析工具展现知识结构，帮助学生从纷繁的信息中找到信息间的联系。本节的重点是能量流动的过程，即能量是怎么输入生态系统的，能量流入某一营养级时的去路有哪些，能量是怎么散失的……这些问题都比较抽象，如果教师以概念图的形式呈现出来，则能够加强学生对此知识点的理解（图2）。
2.4 知识比较中运用概念图辨析相关知识点
概念图可以作为一种辨析工具，比较相关知识点的区别和联系。能量流动作为生态系统的一个功能，是生态系统的动力;生态系统还有另一功能――物质循环，作为能量的载体，以元素形式在生物群落和无机环境之间循环利用。两者同为生态系统的功能，可是在形式、特点、范围等方面有着很大的区别，教师可以通过构建概念图，强化它们之间的区别和联系（图3）。
2.5 单元小结中运用概念图构建本章整体知识框架
生态工程概念篇（2）
面向设计要求和分析设计条件，概念创新设计环节着重生成框架式的广泛意义上的解。设计师的知识背景、专业素质和高质量的设计方案密切相关。它需要工程科学、专业知识、产品加工方法和商业运作等围绕着产品一人一环境的复杂结构体系贯通相融，达到做出产品完整周期过程最为重要的决策。概念创新设计通过合理解决原理部件间的空间或结构上的关系问题，从而形成产品的方案。产品设计中的重要环节是概念创新设计，如果在概念创新设计环节发生错误或缺陷，详细设环节将很难甚至无法纠正。概念创新设计是一项进行知识处理与操作的创造，目标在于从定性到定量的寻求最优解。产品概念的生成是从用户的需求开始，以良好的用户体验为目标，对产品概念进行深入设计，生成最终的一个或几个设计概念。而概念创新设计环节对设计师的约束条件最少，从而具备较大的创意空间，最能体现与发挥设计人员的经验、智慧和创造力。概念创新设计阶段中，融入绿色设计因素，则能更好地提升产品质量，使产品更加绿色。
二、产品形态层次
产品形态是传递产品信息的第一要素，它能使产品内在的质、组织、结构、内涵等本质因素上升为外在表象因素，并通过视觉而使人产生一种生理和心理过程。产品形态由物质形态、文化形态和理念形态三个层面构成。物质形态层面是指功能性和技术性的因素，具体体现为产品的结构、材质、色彩、样式等；文化形态层面包含流行趋势、审美趋势等与社会文化相关的因素；理念形态层面指受民族与传统、宗教与历史的影响而产生的产品设计理念，包括对形态的观念、联系、想法、判断、偏好和理解等主观的认识。
三、概念创新设计中的绿色策略技术
绿色策略技术是建立在产品属性的层次理论之上的。概念创新的开发环境融合涉及产品开发各环节的设计知识流。而利用产品形态的层次方法，将设计知识流合理的引入，则可以从较高的层次来规划和发展绿色策略技术。针对产品形态的三个层次，构建四个阶梯的绿色策略技术。绿色策略技术包括产品物质属性宜人化策略、产品操作宜人化策略、产品文化属性宜人化策略和产品概念意识宜人化策略。
1.产品物质量属性宜人化策略
产品的质量属性体现在产品的材质、色彩、形态、技术等因素上。产品物质属性宜人化策略主要考虑物质属性的基本元素——物理组成。产品的物理组成包括产品材料、产品制造和产品形态等内容。产品材料指产品的各种材料组成部分；产品制造涉及产品的制造工艺和制造过程；产品形态指产品的大小和形状，以及造型风格。产品物质属性宜人化策略包含运用绿色材料、绿色结构、绿色形态设计、以及造型风格绿色化。绿色材料除具有优异的物化性能和使用性能，还更过考虑资源能源与环境因素。绿色结构是指产品结构设计环节中，更多地注重能够节约能源资源的结构，避免材料的浪费。绿色形态设计是指在工业设计的形态设计环节中，在产品造型美观得到满足的前提下，合理规划产品形态，使之能够更好地与优化结构、节约材料相符合。造型风格上偏向于绿色，则能够在产品后期的市场竞争中提升产品市场营销能力。
2.产品操作宜人化策略
概念创新设计中对产品体验进行深入的设计是一个重要环节。产品使用体验更多的决定着消费者眼中的产品好坏。产品体验具体涉及操作界面、时间、使用环境、日常维护保养等因素。在绝大部分产品体验中，视觉与触觉返回的信息最多。视觉信息的反馈决定了产品的第一印象。其总体印象的来源则取决于产品物质形态。触觉给用户带来对产品的印象和主观感受。触觉，直接带给消费者产品质感体验，却可以传递产品价值体验的信息。良好的触觉体验能让用户倍感关怀与舒适，以及后续用户的理性判断——感觉这个产品很棒。用户体验是一种用户与产品的深层次的交互行为，涉及生理、心理、思想、社会等方面。在用户使用产品时，产品的属性达到了用户的需求，具体表现为可用性、易用性、可依赖性等方面。概念创新设计中的操作宜人化是在通过设计师对于视觉、触觉和听觉等感觉方面做出深入设计，来提升产品和用户交互质量。在产品体验中用户有行为和情绪两种外在表现。通过对行为和情绪调查研究，设计师就能够把握住用户需求和产品属性之间的关系，设计出更好的用户体验。
3.产品文化属性宜人化策略
产品进入市场后，由于外部影响而具备了一些与产品本身密切联系的关联属性特征，诸如深蓝色于IBM。产品文化属性就是这样一种深层的关联属性。在概念创新设计中，运用文化属性宜人化策略，可以通过产品创意背景、产品地域文化、产品文化关联、产品品质文化等来实现。产品创意背景以中华文明优秀的文化传承为依托，在当代文化环境下，对当代产品创意背景进行深层的构思谋划。概念产品开发也应该与当前流行文化相关联，汲取当前流行文化的元素，实现产品文化关联。
4.产品概念意识宜人化策略
产品形态除了本身所固有的物理属性外，还包括形态的个性、象征、用户印象、联系、想法、判断、偏好等理念形态。工业设计在产品设计之初，对产品概念会形成一系列的产品方案。再由此方案中形成值得开发的方案做出宜人化的调整与筛选，则能大幅度的提升产品开发的成功概率。产品概念意识的宜人化，需要从高度的哲学角度对产品方案进行反思与判断。分析这种概念的功能是否真正有益于人类的生存与发展。从源头上发展倡导绿色设计。
生态工程概念篇（3）
现在人们生活水平的提高都是源于国民经济水平的提高。所以在这种高水平的经济体制下，人们更加追求自己的居住环境，更是想要将生态概念融入建筑领域里。所以在建筑领域中加入了生态经济也给建筑从建筑设计到建筑施工和最后建筑验收都带来了很大的影响。而在建筑设计、建筑施工和建筑验收个阶段都坚持生态、环保、可持续的概念，既达到了保护生态环境的目的，也可以反作用于经济发展，做到统筹兼顾。在这种新概念下的建筑风格和形式都有很大改变，也节约了各种资源，都是促进人类生活质量提高的表现。所以将建筑经济和生态经济结合得到了普遍肯定，受到了广泛的关注。
1.建筑经济的构成和生态经济的理论
对于现代环境下的建筑，人们在进行评价的时候会越来越多的将居住环境考虑进去。居民在考虑该建筑的时候就会更多关注建筑的健身设施、环境、舒适性等。而作为施工方则更多的会考虑施工成本、施工时间和质量等。随着社会的发展，人们越来越重视对于环境的保护，所以现在的建筑往往会消耗更多的资源和建筑时间等。建筑经济的构成就是多方面的，不仅仅考虑到建筑本身，也融入了生态经济的概念。
对于生态经济这一概念，在随着经济发展的过程中，越来越受到各国的重视。因为随着经济的快速发展，环境也遭到了很大程度的破坏。所以就提出要在重视经济个方面快速发展的同时也要兼顾生态环境。而要将生态经济的概念融入建筑经济时，那就要考虑不仅仅建筑本身要环保，更要考虑建筑给环境带来的影响，比如对资源的使用，对建筑周边景观的影响等等方面。
2.在生态经济下来分析建筑经济的特征
2.1在生态经济的背景下更加重视优化和智能
随着科学技术的发展，很多现代化的工具被发明出来，优化和智能的概念被人们关注的越来越多。对于这些新的概念就可以应用到建筑中去。在建筑设计时就可以将设计优化，在施工过程中要更多的时候节能的材料等。如果能够在建筑始终贯彻优化和智能的概念，那么就能达到建筑经济生态化的、目标。
2.2 在生态经济的背景下更加的重视环保以及生态
当今的建筑设计中已经融入了很多的生态经济的概念，所以就要在进行建筑设计时，建筑时人们要时刻谨记重视保护生态和环境，在进行建筑材料选择时要选择健康环保的建筑材料，对于建筑本身要尽可能去利用建筑周边的环境。对于建筑施工时，要尽量减少给周围环境造成破坏。进行室内装潢时，尽量选用环保健康的材料，也避免给人体造成伤害，减少对环境的污染。
2.3在生态经济的背景下更加的重视自然和节能
现在的生活中，大家越来越重视对资源的循环使用。比如，家中使用过的水就可以用来充厕所等等，让一些节约资源的举动越来越多。而在建筑经济中，也要注重这一方面。虽然可能在建筑方面达不到可以循环使用的程度，但是要尽量做到可以对资源的使用做到物尽其用。在使用之前要做好详细的规划，尽量减少在使用过程中的浪费。
3.实现建筑经济和生态经济间的良性互动
3.1 构建起生态经济和绿色建筑之间的体系
众所周知，如果想要两个事物相辅相成，能够彼此相互作用，那么就需要两者之间有个合理的体制。对于要实现生态经济能够和建筑经济良好的结合在一起，那么也要需要两者之间有个相互联系才行。该体系必须能偶对现代经济做出概况，也要对未来建筑中加入生态的概念有个设想，可以起到指导的作用。同时，也需要对一些具体的制度有详细的说明，以便在实施过程中一个参照，有理有据。
3.2 对于环保型建筑的要求和内涵应该要比较明确
对于人们口中经常被提及的环保建筑，有部分人可能就清楚这种环保的概念到底是什么意思，但是也有以部分人对于这种环保的改变和要求只是知道概念而已，并不清楚到底这些概念的意义何在。而要实现生态经济和建筑经济之间的互动，那么就要让两者相互了解，相互融合。只有清楚了在建筑中怎么做才是达到生态的标准，这样在实施过程中才能切实做到环保，才能让建筑达到绿色建筑的要求。
3.3建筑经济可持续发展
不论是什么方面的改革，对于该领域原有的传统概念来说都是一项挑战，也都有着远大的意义。而在建筑设计中加入了生态经济的概念，这就需要建筑在原有的基础上做出改革。不论是在建筑风格的设计还是在建筑施工时的习惯上，都是需要做出改变的。但是有一点需要强调的就是，生态经济并不意味着要花费更多的成本来达到绿色建筑的目的。更完美的结合时可以从各个方面都能做到节约，从而实现可持续发展，真正的在建筑经济中加入生态的概念。
就目前来看，越来越多的建筑兼顾到生态经济，并且效果不错。由此可见，今后随着社会的发展，建筑经济和生态经济的联系必将越来越紧密。所以就需要建筑设计师在进行建筑设计时要更多的考虑生态经济，要更多的考虑到节能、健康、环保等概念。在进行建筑施工时也要始终贯彻生态经济的概念，节约各种能源来达到绿色建筑的目的。总而言之，要用生态经济来促进建筑经济的发展，也需要建筑经济反作用于生态经济，二者相辅相成。
参考文献：
[1]黄国胜.生态经济理论对可持续性建筑设计的启示[J].现代商业.2006（3）：278.
[2]张云华， 汪霞.生态节能建筑的经济外部性分析[J].生态经济.2009（9）：27～130.
生态工程概念篇（4）
《义务教育生物学课程标准》（2011年版）已经颁布实施，新颁布的课程标准最大的特点是提出生物学重要概念教学观点。新课标指出，初中生物学教学应围绕生物学重要概念的建立开展教学活动，通过精选的50个重要生物学概念教学，引导学生对概念事实的感知、抽象、概括等思维活动，认识事物的特征形成概念，从而加深学生对概念的深刻理解，突出学生自主学习、主动建构知识的主体地位，引领整个生物学教学。并与国际科学教育“少而精”的原则接轨，为学生的成长和发展奠定基础。
目前，生物学重要概念教学的方式多种多样，可以是讲授、教具演示、实验探究、资料分析、小组讨论等，不过，“导学案”也是一种重要方式。“导学案”的最大特点是将教师的导与学生的学融为一体。从教师的角度讲，“导学案”渗透了教师对生物学重要概念的分析、理解、定位，对学习活动的组织、引导、学法的指导等；从学生角度讲，“导学案”突出学生自主学习，强调学生是学习过程中的主体，教学要给学生提供自主、有序、有效地学习活动，引导学生积极、自主建构知识。因此，“导学案”是生物学重要概念教学中，学生主动建构重要概念的一个有效的途径。
“导学案”通常有学习目标、自主学习、合作探究、课堂总结、课堂检测等环节，充分发挥好每一个环节的引领作用，可有效地促进学生主动建构起重要概念。
下面以人教版《生物学》七年级上册“生物与环境组成生态系统”一节课第一课时为例，谈一谈“生态系统”这一重要概念的建立过程。
一、明确学习目标，锁定重要概念
依据课程标准和教材，生态系统概念及生态系统组成，既是本节课教学目标，也是本节课要建立的重要概念。在编写“导学案”学习目标环节时，教师要将教学目标转化成学生的学习目标，明确提出学生学习活动要建立的生物学重要概念等。从学生的角度出发，用简明、易懂的语言阐述学习目标，指明学生学习的方向，引领学生建构重要概念的学习活动，使师生双方的活动能做到有的放矢。
1.说出生态系统的定义。2.概述生态系统的组成。3.认同生态系统是一个统一整体。
二、倡导自主学习，独立感知概念
自主学习是建构重要概念学习活动的基础，设计“导学案”环节时，主要以问题、填写关键词、识图等形式进行加工编写。引导学生阅读原文，感知重要概念，整体把握重要概念中的关键词。使学生能结合教材通过自学完成任务，对重要概念做初步了解，同时在学习过程中发现问题、生成新的问题，为合作探究、深入理解重要概念做好铺垫。
1.生态系统的概念：在____________内，_______与______所形成的统一整体，叫做生态系统。
2.生态系统的组成：生态系统由各种成分组成，包括________和________；后者包括绿色植物、________和________等在内的所有生物，根据这些生物在生态系统中的作用，将它们划分为________、________和________。
三、开展合作探究，深入理解概念
此环节是建构重要概念的关键环节，承载着对重要概念内涵的理解，是借助于丰富的思维活动建构重要概念的核心学习活动，是对重要概念中抽象点、复杂点、关联点等化解的思维碰撞过程。激烈的思维活动需要多样的学习活动支撑，“导学案”可通过设计“认一认”“找一找”“写一写”“说一说”“议一议”等一系列思考讨论类活动，将要探究的重要概念问题化、具体化、活动化，创设学生思维碰撞的场景，引导学生在独立思考的基础上，以小组为基本活动单位，深入理解生态系统概念的内在要素及相互关系，通过质疑、解疑、讨论、交流等合作探究，及时处理重要概念建立过程中生成的问题，来主动建构生态系统等重要概念。
观察池塘生态系统
认一认：观察池塘生态系统模式图，认识图中的各种生物。
找一找：除了生物成分以外，池塘生态系统还包括哪些非生物成分？
写一写：请将池塘生态系统的组成成分填写在表中相应的空格内。
说一说：你能说出绿色植物在生态系统中起什么作用吗？
议一议：池塘中的动物与植物之间有什么关系？
在池塘生态系统中，动植物的遗体和它们排出的废物都到哪里去了？这与哪些生物有关？
四、精心梳理盘点，主动建构概念
课堂总结是整个建构重要概念活动的结晶与升华，该环节通常运用概念图策略，引导学生将所理解、掌握的有关重要概念构成要素，进行系统的归纳总结，纳入到认知结构的网络中去，形成科学、准确、清晰的生物学重要概念。
五、及时课堂检测，力求巩固概念
灵活变形，辨析重要概念。围绕建立的生物学重要概念，遵循典型、适量、多层次的原则，确定课堂检测题，组织学生独立完成，小组内纠错，及时发现对重要概念理解、运用过程中存在的问题。科学分析，准确定位，及时补充、修补存在的漏洞，形成对生物学重要概念的完整、准确的理解与掌握。
1.下列能够称为一个生态系统的是（ ）
A.池塘里所有的鱼 B.革命公园里所有的动物和草
C.水稻田里所有的生物 D.大兴安岭原始森林
2.生态系统一般都包括（ ）
A.生产者、消费者、分解者
B.生产者和非生物部分
C.生物部分和非生物部分
D.消费者和非生物部分
3.人属于生态系统中的什么成分（ ）
A.生产者 B.消费者
C.分解者 D.既是生产者又是消费者
4.生态系统中，消费者的作用是（ ）
A.利用光能制造有机物 B.为生物的生存提供食物
C.直接或间接的以植物为食 D.分解动植物遗体
5.下列说法正确的是（ ）
A.一条河流就是一个生态系统
B.一个生态系统是指一定环境中所有的生物
C.细菌太微小，它们在生态系统中的作用可以忽略不计
D.猪笼草不能看成是生产者
生态工程概念篇（5）
中图分类号：TV391文献标志码：A文章编号：
10052909（2015）02005703
一、概念设计在钢结构课程中的重要性
近年来，概念设计的理念被越来越多的结构工程师所接受。但概念设计并非如大多数工程师所言，是工程设计经验的累积，而是在结构工程设计中利用概念进行判断、推理、创新和决策的方法和过程；其基本思路是在特定的建筑空间中用整体概念来正确处理构件与构件、构件与结构、结构与结构的关系，是结构工程师基本结构理念的集中体现[1-2]。目前，计算机辅助设计已经在工程设计中得到广泛应用，计算机应用能力是当今社会衡量毕业生能力的一个重要指标。但对结构分析软件（或电算程序）的计算结果，如何进行分析判断和校核？这就需要学生融合概念设计的理念，掌握力学概念、材料概念、荷载概念、施工概念、使用概念等等，并运用到结构方案设计、构件布置、计算结果的分析中。
尽管概念设计已经在工程设计领域发挥越来越大的作用，但在高校教学中，尤其是在房屋钢结构设计课程教学中，概念设计的作用并未充分体现。学生在完成钢结构基本原理的学习之后，虽然具备了计算构件及连接的能力，能套用公式解题，也能轻松设计一个单根构件，但对一个简单的工程设计却感到无从下手。此外，由于担心工作后缺乏竞争力，学生常将更多时间花在结构设计软件的学习上，对计算机过分依赖。这种状况造成学生综合分析判断能力的下降，整体结构设计概念模糊不清。设计大师林同炎先生曾说，现在的教育是先教构件的设计，再到整个结构，而在实际工程中是先结构后构件[3]。如果能够做到让学生先了解整个结构，再学习构件的具体计算、构造要求等知识，将会取得更好的教学效果。
为此，笔者所在的河南科技大学土木工程学院钢结构课题组进行了钢结构课程内容改革，将概念设计贯穿课程教学中，使学生通过学习，能在今后的钢结构设计工作中熟练运用概念估算方法，迅速、有效地选择经济合理、切实可行的结构形式，以及受力明确、传力简捷的结构体系。
二、将概念设计引入教学的具体措施
（一）教学内容的调整
在现有教材《房屋钢结构设计》 [4]中，概念设计一般作为结构体系与布置原则的一部分内容，而实际上概念设计贯穿于结构设计的全过程，教材中关于结构布置的一系列规定和要求也无不体现着概念设计的思想。针对钢结构设计的特点，结合各类结构构件的设计要点、相关规范规定，应补充如下教学内容。
1.结构计算的概念和判断
对工程师而言结构计算概念和判断是体现其设计水平的重要方面，因此在授课中应重点给学生讲解正常使用极限状态计算结果的判断准则，和承载能力极限状态计算结果的判断准则，帮助学生走出概念的混沌状态，使其对设计结果有清晰的把握和判断，引导学生基于已有专业基础知识思考正常使用极限状态的变形特征，即变形首先要保证连续，这是结果可信的必要条件。另外，结构各方向刚度的均衡性可以根据结构动力参数（频率分析、振型）加以判断；对承载能力极限状态、轻质薄壁结构按边缘屈服控制强度，并考虑与局部稳定相关的有效截面参数。而非薄壁结构可适当考虑塑性发展深度，可按10%以内控制。通过对此类计算结果的判断讲解，有助于学生建立初步的概念设计理念，避免出现因整体概念不清晰而导致不合理的设计。
2.建筑结构形式的优化
学生在学习基本构件受力特点及设计计算时，由于只是简单地生搬硬套规范公式，因此在进行有针对性的参数固定的计算时，大多能严格按要求执行，但对结构形式的合理性却缺乏思考。故在教材内容改革方面，重点增加了结构形式优化的讲解内容。结构形式的优化包括结构整体的优化和单根杆件的优化。让学生明确整体结构优化的目的是提高结构效率。整体结构的优化可分步走，先根据力学原理作判断，定大方向，然后依据具体条件分析确定详细设计方案。为避免讲解此部分内容时太笼统，可引导学生掌握不同跨度的大跨度屋面结构形式选择。就单根杆件的优化而言，主要包括应力性质的优化和应力水平的优化。
3. 结构荷载的选择与调整
教材对荷载及其组合一般仅从规范规定出发来介绍，但结构荷载的选择与调整对于结构整体设计有着重要意义。可从抗震角度，引导学生思考地震区设计多层建筑，如何用较小的代价达到较好的抗震效果，答案无疑是减轻自重。因为烈度和场地类别是无法选择的，只有建筑材料的自重可以由设计者选择，而地震的惯性力与自重直接相关；从材料选用角度，因为结构效应是以荷载与作用为自变量，代入结构效应函数中产生的，弯矩这一主要结构效应与跨度的平方成正比，所以对大跨度结构减轻自重就显得尤其重要。大跨度建筑一般采用轻质材料，但小跨度结构则不一定采用。学生一旦明确了这些概念，就可以在设计初始避免由于不合理的材料选用及荷载选择而造成设计的先天不足。虽然这些内容在教材中有所提及，但并未形成系统，因此有必要在授课中进行调整，以利于学生灵活掌握。
4. 节点设计分析
在讲解节点设计时，应着重突出节点的概念以及节点设计的目标，强调节点设计要忠实体现其在整体结构中的功能，且要有可靠的承载力，并保持规定所要求的状态。因为节点承载力不足会造成破坏，而节点状态不好，如螺栓松动等也会造成反复荷载作用下的破坏。另外，讲授节点传力时，要强调在设计节点时，应保证其传力通达顺畅，不应造成应力紊乱、集中。焊缝以平滑的对接焊为最好，加引弧板后磨平更好，螺栓连接以摩擦型高强螺栓为最好。在结构计算中，节点与整体之间又是相互对立统一的。结构整体要求节点尽可能精确，但节点不可能完全精确，如提高精确度需要付出更多代价。因此此部分内容的讲解要基于结构整体受力特点，并结合实例分析在什么位置做适当的简化假定较为合理，且有利于降低连接的成本。
（ 二）灵活教学方法和手段
将概念设计引入工程结构教学中，内容整体性高，概括性强，具有相当的难度，因此在教学方法上必须多样化。
1.工程案例分析
由于概念设计内容较为零散，为了加深学生对概念设计理念的理解，必须将课堂教学及工程案例分析结合起来。教师平时应注重教学素材的积累。例如在讲解风荷载的选取与调整时，按图1的思路分析不同结构体系的风荷载体型系数取值差别。
2.互动问答环节
在钢结构课程教学中，尤其是在讲解概念设计时，教师的课堂讲授是主要方式，但与学生进行互动交流也非常重要。因此，要培养学生的结构概念，有必要组织不同程度的课堂讨论。在活跃的、有趣味的学习讨论中，点燃学生的创新火花，使学生的专业能力得到大幅度的提高，同时也能锻炼学生处理问题的能力，进而提高学生的综合素质。对每个概念的知识点，教师都应准备一个或者几个最为典型的问题，通过提问的方式帮助学生更好地掌握所学知识。
例如：结合疲劳动力荷载，可向学生提出问题：如何避免疲劳破坏？通常情况下，许多学生知道疲劳应力幅大于相应的允许疲劳应力幅，则结构会发生疲劳破坏。但对于如何减小疲劳应力幅并无具体的概念，因此应指导学生查阅相关文献，从疲劳动力荷载最为基本的概念入手，即减少疲劳应力幅其实就是减少结构应力的变化幅度。可为学生介绍两类方法：用简支结构代替连续结构和用预应力结构代替非预应力结构。引导学生追本溯源，组织学生讨论简支梁和连续梁的受力特点，以及预应力结构与非预应力结构的区别。之后再给学生具体讲解这两类方法能减小疲劳荷载的原因。通过这样的互动，加深学生对疲劳荷载的理解，使学生学会从概念分析入手解决问题，培养学生独立思考的能力。
3.多样化教学手段
在授课过程中，尽量运用多元化教学手段。如在讲解钢结构构件稳定时，学生对构件的失稳机理理解得不是很透彻，因此应尽量将构件的各类失稳过程制作成三维动画，或运用有限元分析软件展示构件失稳时的变形和应力状态，绘制荷载位移曲线。如在讲解简支梁平面外弯扭时，可利用有限元软件ANSYS模拟均布荷载作用下的失稳过程。这些过程以动画形式呈现在课堂教学中，学生接收快，效果良好。
三、结语
掌握概念设计是一个优秀工程师必备的能力。而这种能力的获取不仅有赖于工程设计经验的长期积累，更需要在学习阶段有意识地加以培养。因此这就要求教师把概念设计的思想渗透到课程教学过程中，帮助学生更好地掌握其基本内容， 同时也可以提升学生的专业素养，为其今后工作实践打下坚实的基础。参考文献：
[1]朱慈勉，尹小明.概念设计的意义和应用分析[J].建筑技术，2005，36（8）：626-628.
[2]高立人.结构工程师与概念设计[J].建筑结构，1993（4）：46-50.
[3]林同炎，S.D思多台斯伯利.结构概念和体系[M]北京：中国建筑工业出版社，1999.
生态工程概念篇（6）
近年来，概念设计的理念被越来越多的结构工程师所接受。但概念设计并非如大多数工程师所言，是工程设计经验的累积，而是在结构工程设计中利用概念进行判断、推理、创新和决策的方法和过程;其基本思路是在特定的建筑空间中用整体概念来正确处理构件与构件、构件与结构、结构与结构的关系，是结构工程师基本结构理念的集中体现[1-2]。目前，计算机辅助设计已经在工程设计中得到广泛应用，计算机应用能力是当今社会衡量毕业生能力的一个重要指标。但对结构分析软件(或电算程序)的计算结果，如何进行分析判断和校核?这就需要学生融合概念设计的理念，掌握力学概念、材料概念、荷载概念、施工概念、使用概念等等，并运用到结构方案设计、构件布置、计算结果的分析中。
尽管概念设计已经在工程设计领域发挥越来越大的作用，但在高校教学中，尤其是在房屋钢结构设计课程教学中，概念设计的作用并未充分体现。学生在完成钢结构基本原理的学习之后，虽然具备了计算构件及连接的能力，能套用公式解题，也能轻松设计一个单根构件，但对一个简单的工程设计却感到无从下手。此外，由于担心工作后缺乏竞争力，学生常将更多时间花在结构设计软件的学习上，对计算机过分依赖。这种状况造成学生综合分析判断能力的下降，整体结构设计概念模糊不清。设计大师林同炎先生曾说，现在的教育是先教构件的设计，再到整个结构，而在实际工程中是先结构后构件[3]。如果能够做到让学生先了解整个结构，再学习构件的具体计算、构造要求等知识，将会取得更好的教学效果。
为此，笔者所在的河南科技大学土木工程学院钢结构课题组进行了钢结构课程内容改革，将概念设计贯穿课程教学中，使学生通过学习，能在今后的钢结构设计工作中熟练运用概念估算方法，迅速、有效地选择经济合理、切实可行的结构形式，以及受力明确、传力简捷的结构体系。
二、将概念设计引入教学的具体措施
(一)教学内容的调整
在现有教材《房屋钢结构设计》 [4]中，概念设计一般作为结构体系与布置原则的一部分内容，而实际上概念设计贯穿于结构设计的全过程，教材中关于结构布置的一系列规定和要求也无不体现着概念设计的思想。针对钢结构设计的特点，结合各类结构构件的设计要点、相关规范规定，应补充如下教学内容。
1.结构计算的概念和判断
对工程师而言结构计算概念和判断是体现其设计水平的重要方面，因此在授课中应重点给学生讲解正常使用极限状态计算结果的判断准则，和承载能力极限状态计算结果的判断准则，帮助学生走出概念的混沌状态，使其对设计结果有清晰的把握和判断，引导学生基于已有专业基础知识思考正常使用极限状态的变形特征，即变形首先要保证连续，这是结果可信的必要条件。另外，结构各方向刚度的均衡性可以根据结构动力参数(频率分析、振型)加以判断;对承载能力极限状态、轻质薄壁结构按边缘屈服控制强度，并考虑与局部稳定相关的有效截面参数。而非薄壁结构可适当考虑塑性发展深度，可按10%以内控制。通过对此类计算结果的判断讲解，有助于学生建立初步的概念设计理念，避免出现因整体概念不清晰而导致不合理的设计。
2.建筑结构形式的优化
学生在学习基本构件受力特点及设计计算时，由于只是简单地生搬硬套规范公式，因此在进行有针对性的参数固定的计算时，大多能严格按要求执行，但对结构形式的合理性却缺乏思考。故在教材内容改革方面，重点增加了结构形式优化的讲解内容。结构形式的优化包括结构整体的优化和单根杆件的优化。让学生明确整体结构优化的目的是提高结构效率。整体结构的优化可分步走，先根据力学原理作判断，定大方向，然后依据具体条件分析确定详细设计方案。为避免讲解此部分内容时太笼统，可引导学生掌握不同跨度的大跨度屋面结构形式选择。就单根杆件的优化而言，主要包括应力性质的优化和应力水平的优化。
3. 结构荷载的选择与调整
教材对荷载及其组合一般仅从规范规定出发来介绍，但结构荷载的选择与调整对于结构整体设计有着重要意义。可从抗震角度，引导学生思考地震区设计多层建筑，如何用较小的代价达到较好的抗震效果，答案无疑是减轻自重。因为烈度和场地类别是无法选择的，只有建筑材料的自重可以由设计者选择，而地震的惯性力与自重直接相关;从材料选用角度，因为结构效应是以荷载与作用为自变量，代入结构效应函数中产生的，弯矩这一主要结构效应与跨度的平方成正比，所以对大跨度结构减轻自重就显得尤其重要。大跨度建筑一般采用轻质材料，但小跨度结构则不一定采用。学生一旦明确了这些概念，就可以在设计初始避免由于不合理的材料选用及荷载选择而造成设计的先天不足。虽然这些内容在教材中有所提及，但并未形成系统，因此有必要在授课中进行调整，以利于学生灵活掌握。
4. 节点设计分析
在讲解节点设计时，应着重突出节点的概念以及节点设计的目标，强调节点设计要忠实体现其在整体结构中的功能，且要有可靠的承载力，并保持规定所要求的状态。因为节点承载力不足会造成破坏，而节点状态不好，如螺栓松动等也会造成反复荷载作用下的破坏。另外，讲授节点传力时，要强调在设计节点时，应保证其传力通达顺畅，不应造成应力紊乱、集中。焊缝以平滑的对接焊为最好，加引弧板后磨平更好，螺栓连接以摩擦型高强螺栓为最好。在结构计算中，节点与整体之间又是相互对立统一的。结构整体要求节点尽可能精确，但节点不可能完全精确，如提高精确度需要付出更多代价。因此此部分内容的讲解要基于结构整体受力特点，并结合实例分析在什么位置做适当的简化假定较为合理，且有利于降低连接的成本。
(二)灵活教学方法和手段
将概念设计引入工程结构教学中，内容整体性高，概括性强，具有相当的难度，因此在教学方法上必须多样化。
1.工程案例分析
由于概念设计内容较为零散，为了加深学生对概念设计理念的理解，必须将课堂教学及工程案例分析结合起来。教师平时应注重教学素材的积累。例如在讲解风荷载的选取与调整时，按图1的思路分析不同结构体系的风荷载体型系数取值差别。
2.互动问答环节
在钢结构课程教学中，尤其是在讲解概念设计时，教师的课堂讲授是主要方式，但与学生进行互动交流也非常重要。因此，要培养学生的结构概念，有必要组织不同程度的课堂讨论。在活跃的、有趣味的学习讨论中，点燃学生的创新火花，使学生的专业能力得到大幅度的提高，同时也能锻炼学生处理问题的能力，进而提高学生的综合素质。对每个概念的知识点，教师都应准备一个或者几个最为典型的问题，通过提问的方式帮助学生更好地掌握所学知识。
例如：结合疲劳动力荷载，可向学生提出问题：如何避免疲劳破坏?通常情况下，许多学生知道疲劳应力幅大于相应的允许疲劳应力幅，则结构会发生疲劳破坏。但对于如何减小疲劳应力幅并无具体的概念，因此应指导学生查阅相关文献，从疲劳动力荷载最为基本的概念入手，即减少疲劳应力幅其实就是减少结构应力的变化幅度。可为学生介绍两类方法：用简支结构代替连续结构和用预应力结构代替非预应力结构。引导学生追本溯源，组织学生讨论简支梁和连续梁的受力特点，以及预应力结构与非预应力结构的区别。之后再给学生具体讲解这两类方法能减小疲劳荷载的原因。通过这样的互动，加深学生对疲劳荷载的理解，使学生学会从概念分析入手解决问题，培养学生独立思考的能力。
3.多样化教学手段
在授课过程中，尽量运用多元化教学手段。如在讲解钢结构构件稳定时，学生对构件的失稳机理理解得不是很透彻，因此应尽量将构件的各类失稳过程制作成三维动画，或运用有限元分析软件展示构件失稳时的变形和应力状态，绘制荷载位移曲线。如在讲解简支梁平面外弯扭时，可利用有限元软件ANSYS模拟均布荷载作用下的失稳过程。这些过程以动画形式呈现在课堂教学中，学生接收快，效果良好。
三、结语
掌握概念设计是一个优秀工程师必备的能力。而这种能力的获取不仅有赖于工程设计经验的长期积累，更需要在学习阶段有意识地加以培养。因此这就要求教师把概念设计的思想渗透到课程教学过程中，帮助学生更好地掌握其基本内容， 同时也可以提升学生的专业素养，为其今后工作实践打下坚实的基础。
参考文献：
[1]朱慈勉，尹小明.概念设计的意义和应用分析[J].建筑技术，2005，36(8)：626-628.
生态工程概念篇（7）
任何事物的学习都是从概念入手的，通过对事物的感性知觉过渡到理性的理解。数学教学中特别强调对概念的学习。例如：数、方程、函数、点、线、面、三角形、四边形、垂直、平行、变换等等，在中学数学教学中包含了许多个概念。正确理解数学概念是学生掌握数学知识的前提条件，数学教学的主要内容之一就是使学生理解数学概念及其形成过程，并培养学生在理解概念的基础上分析和解决具体数学问题的动手能力。过去遇到一些难懂的概念，教师总是设法把它讲解透彻，尽量让学生听得明白，但是学生的参与是十分有限的，多数学生处于被动的状态。因此，丰富直观、展示概念内涵的数学材料显得尤为重要。而计算机教学这种新颖的手段，提供丰富而动感的图像、图形，展现出一个异彩纷呈的数学世界，恍如变数学为游戏天地，生动、直观、形象，改变学生心目中的对于数学的形象定位：抽象、枯燥、缺少人情味。计算机帮助教师创设教学情境，向学生展示各种数学现象与数学应用，展现数学概念的内涵，使学生产生身临其境之感，变抽象复杂为具体简单，让学生借此进入数学思维状态，这与过去单凭教师口头上来调度学生的联想，引导学生思路，无疑是增添了一个形象的教学助手。因此，应用信息技术辅助数学概念教学其作用十分明显，信息技术可以使抽象的数学概念变得直观、具体、形象。
例如：在讲解平行直线系y=x+b或中心直线系y=kx+2数学概念时，如下图所示，分别拖动图5-1中的点A和图5-2中的点B时，可以相应的看到一组斜率为1的平行直线和过定点（0，2）的一组直线（不包括y轴）。经过这个从抽象到直观的演示过程，学生不仅能够深刻地掌握直线系的概念，也会对数学概念的学习产生浓厚的兴趣。
图1-1平行直线系y=x+b 图1-2中心直线系y=kx+2
2.信息技术应用于高中数学教学中，可以突出重点、突破难点
数学教学内容比较抽象，学生学习起来感到枯燥、无味。加之传统的教学手段有一定的局限性，而信息技术可以使抽象的概念具体化、形象化，进行动态展示，加强学生的直观印象，信息技术可以弥补传统教学方式对重点、难点难以达到的教学，达到事半功倍的效果。在教学中要结合教学内容实际，结合数学学科特点和学生心理特点，充分运用信息技术的优势，创造教学情境，化抽象为直观，化静态为动态，化繁为简，化难为易，使教师从大量的解释、说明中解脱出来， 着重引导学生把注意力集中在过程及应突出的重点上。因此，信息技术有着传统的教学手段所无法比拟的优点。
高中的主干课程——解析几何来讲，解析几何是综合运用代数知识和几何知识的一门综合性的学科，其特点是数和形的紧密结合。以往这种数形变动的对应性要靠教师黑板画图来展现，其效果很差，尤其是数与形动态的变动性，更是难以确切表达，而信息技术却轻而易举的解决了这个难题。即通过改变变量，达到图形的同步变化，观察各种情形下的数量变化或不变时图形的动或静，把“数”和“形”的潜在关系动态地显示出来。总之，数学知识是抽象的但又是具体的，可以利用信息技术完备的声音、图像、动画等网络资源来突出教学重点、突破教学难点。
例如：在讲解高中数学教学中解析几何与轨迹有关的问题时，为了表示轨迹的动态变化过程，充分揭示数学的内在本质，帮助学生理解和学习数学内容，教师可以选用Authorware或flash软件来辅助数学教学中重点问题的解决。以下是双曲线中的一个定值问题的动态显示（如图2）。
3.信息技术有助于对高中数学定理（性质）教学和学习的认识
生态工程概念篇（8）
关于课程这个概念，研究者们在试图使课程概念逐步明朗化的过程中却使之越发变得五花八门、模棱两可。这些定义，按照我国学者郝德永的观点，分别是从学科维度、目标维度、经验维度、活动维度和计划维度来对课程的本质内涵进行限定的。这些维度都回答了课程这个概念的某些功能、特征和属性。如:学科维度反映了课_概念的历史性特征,因为最为传统的课程定义就是从学科角度进行界定的而且，直到本世纪二三十年代课程研制科学化运动之前，这种状态从未受到置疑，课程的含义也较明确、一致，而课程形态则表现为单一的学科课程”％目标维度和计划维度则强调了课程的预期性和计划性的特点。显然，如果从属概念必然是一个能够明确、涵盖课程这个被定义概念的定义概念的角度来看,学科维度、目标维度和计划维度都不符合这一要求，因此也不可能成为课程概念的属概念。另外，经验维度虽然超越了传统的“学科”层面，淡化了课程的预期性和计划性,但是，这种把学生在教育过程结束后获得的经验称为课程的观点只能导致“把课程变成了教育的一个结果。这种把课程实施后的结果定义为课程本质内涵的观念造成了极大的逻辑混乱,实质上,课程已失去了存在的前提”。而从活动维度来看,更能看出人们对课程定义的轻率与无奈。“更多的学者把活动视做课程只是出于课程‘全面性’的考虑，因而，这种课程观通常并不反对‘学科课程’，只是考虑到学生在除了教学活动之外的其他活动中也能获取某些知识、经验，而这些知识、经验又是传统的学科课程所无法包容和解释的，于是，便以堆积的方式把这部分活动也纳入到课程含义中”吧“课程是学科与活动的总和”的认识可谓是深入人心。当然，我们并不否认活动是课程的重要组成部分，但如果从活动的角度来界定课程，则未免失之偏颇。
目前，越来越多的学者从文化的角度来诠释课程概念。不同的是,这个命题并不等同于劳顿所谓的课程是“对某种课程文化进行选择”?的课程文化工具存在，而是“还原课程的文化本体地位,是指将课程自身视为一种文化,即课程文化,使课程不再是单纯的、无自为性文化品质的社会文化的承传工具”?，而是“赋予课程一种文化主体地位,使其具有自律性的、内在性的、独特性的文化属性与品质”。因而,从这个意义上来看，将文化作为课程概念的属概念,还是有一定道理的。
首先，文化作为一个空泛的概念,它涵盖了人类现实生活的全部领域,而人类的现实生活无非表现为精神、制度和物质三大领域。因此，按照文化形态逻辑和结构的需要,大致可将其分为三个层面:精神文化、制度文化、物质文化;又可分为三个系统：语言符号系统、思维方式系统、价值观念系统。课程作为一种精神文化,它以语言符号形式直观地理解人类的思维方式和价值观念，而人的思维方式和价值观念等又无不受到某种特定文化的渗透，课程也是这种特定文化的产物。一些人类学家更是明确指出所有主要的人类文化系统都必然包括教育的成分在内，虽然我们无法确切地指明文化应包括哪些领域，一一说明其涉及内容，但它首先应包括教育等在其中。可见,课程本身就是一柄独特的文化存在。
其次，从现有课程概念的定义来看，如果更粗泛地来划分，可以归纳为三个维度。一是把课程看作是学科、计划、人类经验，这一维度实质上就是强调人类数千年来所积淀的文化对个体的作用，把课程看作是一种人类文化的凝缩，目的在于使个体成为“文化人”。二是把课程看作是学习者个体的学习经验。而实质上,这种个体的学习经验就是人类文化在个体身上的辐射，内化而为具有鲜明个性特征的个体文化。而个体又总是生活于前一时代的文化之中又创造着后一时代的文因此，这种个体文化必将成~后一时代的“类文化”,或言“主宰文化”，从而完成文化的传递功能，使得文化得以不断延续。三是把课程看作是一种活动,一种“构成一代又一代人生活的生气勃勃的活动流'这种课程观看到了隐含在以往的静态课程观之中的人的主体性的律动，与“文化的内在性、精神性、生命性、创造性和过程性的一面”?达到了惊人程度上的契合，从而引导人们去关注和捕捉课程的内在主体性。由此可见，课程是一面集人类文化与个体文化，静态文化与动态文化于一体的多棱镜，折射着单色光的美丽，亦折射着复色光的魅力。
再次，从文化的角度来考虑课程，可以对我国目前课程改革中所存在的一些问题有一个崭新的理解。比如,一直困扰课程界的科学教育、人文教育与道德教育的关系及设置比例等问题，如果从文化学的角度来看，科学、艺术、道德本身就是观念形态文化的三种基本形式，学校只有“相应地设置与科学、艺术和道德三大部类文化相对应的课程，由此才能传递和传播人类文化的整体要素，从逻辑结构上保证学生接受完整性的文化。
二、从内部构成来看课程的种差
如果说属概念提供了被定义概念一个认识的范畴，那么,种差则是对被定义概念的限制，从而使此被定义概念区别于彼被定义概念,因此,仅仅为课程概念寻找到它的属概念还是远远不能揭示课程概念的本质内涵的，还必须要寻找到使得课程这一“种”区别于其他“种”的属性,即种差。
传统逻辑对种差的揭示方式有多种，我们可以从被定义概念的内部构成上去界定，指出被定义概念有哪些子类，或者说由哪些要素组成，从而寻找到课程概念的种差。构成课程这一概念的种差有以下几个方面。
(一)课程主体。课程主体是课程概念的首要要素。主体是相对于客体而言的只有发生了主客体关系的地方，才有主体”气自主性、主观性和自为性是主体的根本特性通使得主体在与客体发生关系时总始终处手主动、支配的地位,起着主导的作用。因此，对课程主体的不同认识，将决定着对课程支配权、主宰权的不同认识。因为只有课程主体才有权利支配、主宰课程,而非主体者则只能是一个被动的接受者和顺应者。
(二)课程指向。课程指向体现着课程概念的功能要素。功能指的是“一个事物系统所具备的对周围其他事物发生作用的能力或根本属性。因此,课程指向反映着课程的外张力,一种对周围事物的外张力。在课程这一生态系统中，授受知识保存文化、发展能力适应与改造社会以及个体完整个性的养成这三种指向从来没有放弃过争论,在特定的历史时期、社会背景及不同的课程观下总有其存在的时空与理由。
(三)课程本位。课程指向影响着课程本位的确立。同时,课程本位也是个体需要的具体化和实现化。如果说课程指向因素更多的体现的是一种外在规定性，那么，课程本位则是课程的一个内在要素，是不同个体在卷入课程活动之前必须要明确的预期的结果,也是个体活动延续的维系。现实本位与理想本位构筑了课程本位的两极,在此影响下的课程观于这两极之间作着微妙的“钟摆式”运动。
(四)课程实施途径。课程实施
途径是课程走向实践的重要的中介要素。课程必然要走向实践，实现其预期的目的，这就需要一定的手段、工具及途径。途径的实质就是主体内在力量的物化，是主体作用于客体的中介，它直接影响和制约着课程活动的效率，也是衡量主体活动的必不可少的直接的客观标准。传统的手段、工具与途径不会由于现代手段、工具与途径的出现与运用而消亡,而现代手段、工具与途径的出现与运用也只是为了能够更好更优化地使课程从理论走向实践。
(五)课程存在形式。课程存在形式是课程实施的载体。在课程实施过程中，不仅要有主体,还要有实施之“物”。从最广义的角度来看实施之物”应包括一切资源。其中,既应有正规的,也应有_有正规的;既应有显性的，也应有隐性的。也就是说,传统课程观所关注的知识经验理应是课程的一种存在形式，但它仅仅只是一种存在形式，传统课程观所忽视的价值观念、内在体验等也都应该成为课程的必不可少的存在形式。
(六)课程评价。课程评价也是课程概念必不可少的要素。主体按照一定的目的，选择适当的途径,作用于客体后，在主体以及客体身上必然会产生某种结果。这种结果可能是直观的，也可能是隐含的;可能是正结果，也可1邑是负结果；在个体身上还可能会呈现出量的区别。所有这些都需要经过评价的手段加以检测，同时通过评价所提供的反馈信息,坚定、扩大或修正、放弃原来的目标。
以上六个方面是课程概念种差的六个主要构件。回溯课程理论发展及其课程研究的历史脉络,可以发现，无论是对课程概念的诸多解读，还是对课程问题的困惑冲突，甚或是对课程理想的憧憬描绘，都离不开这六大构件内部的不断纷争与不断选择，而承载不同价值的选择结果则催生了不同的课程思想。因此,这六大构件的提出，首先可以为解读课程概念，探讨课程问题提供基本的思路，一定程度上可以解决目前“云者众多,实则不知所云;争论不断,实则难以成论”的状况。其次，这六大构件为广大实践工作者尤其是一线的教师提供了一个理解课程、建构课程的基本框架，可以使他们在目前铺天盖地而来的“新课程理念”中寻找到一条理解课程、建构课程的途径,走出目前迷茫困惑不知所背的困境，尽快建构起个体的课程哲学，有利于基础教育课程改革的顺利推进。再次，从课程的六大构件来认识课程，也符合人类“从局部到整体”的认识方式,同时也是“分而析之，概而论之”的研究方式的反映。
生态工程概念篇（9）
为了实现机电一体化设计目标，优化各种机电产品长期使用中的服务功能，需要加强对机电产品概念设计内容的深入理解，结合其多学科相互融合的特点，合理运用UGNX平台增强产品概念设计的合理性。因此，在进行机电产品概念设计时，应提高UGNX的利用效率，加强MCD工具的合理使用，促使机电一体化产品概念设计能够达到预期的效果。
一、机电一体化产品概念设计系统分析
结合传统的机电产品概念设计系统的实际应用状况，可知其在实际的应用中依然存在着一定的缺陷。具体表现在：1）过于侧重控制系统研究，忽略了执行机构的主体地位；2）产品内部的信息处理水平有待提升；3）驱动器、传感器等组成部分之间的融合设计问题考虑不充分，未实现三维空间的动态仿真。因此，为了优化机电一体化产品概念设计系统的服务功能，增强产品概念设计的合理性，需要注重UGNX平台支持下MCD设计工具的有效利用，提高概念设计工作效率。机电产品概念设计系统MCD的特点主要包括：1）注重了集成式系统工程方法的使用，优化设计流程的同时避免了实际设计中集成问题的产生；2）结合MCD的优势，在机电产品概念设计中采用了模块化设计方式，并将机电一体化产品信息存储在相关的区域，实现了信息重用。
二、UGNX在机电产品概念设计中应用与研究要点分析
为了对UGNX平台中MCD在机电一体化产品概念设计中的可行性进行必要地验证，需要明确具体的设计步骤。以圆形装载机概念设计为例，主要的设计步骤包括以下方面：（一）明确设计需求，注重设计过程管理通过对基于机电一体化产品生命周期管理软件与MCD的配合使用，有利于实现端到端问题处理方案的制定，保持概念设计过程的高效性。实际操作中设计人员通过对产品生命周期管理软件的灵活使用,构建出机电产品概念设计所需的基于客户需求分析的参考模型，并对产品各部分功能进行必要地说明，增强产品概念设计方案的适用性。在生命周期管理软件及MCD的支持下，可以为跨学科机电产品概念设计目标的实现提供可靠地保障，对传统的概念设计方式进行改进。（二）产品功能模型构建在基于生命周期管理软件的作用下，可以根据设计需求将圆形装载机的功能模型按照一定的方式导入到预先设置好的MCD中，增强管理软件与设计需求之间的紧密联系。在构建圆形装载机功能模型的过程中，需要从这些方面入手：1）明确机电一体化系统各部分功能，优化循环装载功能设计；2）在MCD的功能导航器的支持下构建出可靠的基于功能分解的功能树层次结构，促使圆形装载机内部处理单元、握爪、辅助机构等组成结构使用中可以处于稳定的工作状态；3）各功能单元的循环使用。机电一体化产品概念设计中需要充分地考虑同一功能的多次利用，实现功能单元的循环使用。因此，需要借助MCD设计工具的作用，提高机械产品概念设计效率，充分发挥各功能单元的实际作用。（三）明确机械概念的具体定义当构建出可靠的机电产品功能模型后，需要利用UGNX平台支持下MCD设计工具的作用，构建出与产品功能模型相适应的粗糙3D模型。此时，圆形装载机概念设计中对其中各组件的机电属性进行了定义，从机械角度对不同组件行为进行了必要地说明。基于功能模型的粗糙三维模型的构建，客观地说明了基于MCD机电产品概念设计的良好性。具体表现在：1）可以对功能模型中的各组件的机电属性进行科学地定义；2）明确了不同组件的运动副联接类型；3）实现了不同子功能之间的有效衔接。（四）抽象执行机构的添加及基于时间操作的定义机电一体化产品概念设计中应充分地考虑机械系统的设计合理性，在保持机电一体化系统运动学特性良好的基础上，添加必要的抽象执行机构。此时，MCD可以提供速度控制及位置控制两种机构，实现圆形装载机概念实际中广义执行机构系统设计。与此同时，当执行机构定义完毕后，需要对执行机构如何操作控制进行说明。因此，需要定义基于时间的操作。定义过程中应充分地考虑圆形装载机的操作顺序：1）基座处于正常的旋转运动状态；2）滑块的运动形式是垂直运动；3）握爪处于线性运动模式中。（五）产品概念设计的三维动态仿真，详细模型构建基于MCD机电一体化概念设计目标的实现，可以对不同机电产品概念设计进行三维动态仿真，弥补传统概念设计缺陷。由于MCA是UGNX平台支持下的重要程序，可以利用建模的方式对现实环境进行模拟，明确机械概念的同时优化机电产品的服务功能，因此，需要注重基于MCD概念设计方式的合理使用。同时，在MCD中仿真技术的支持下，可以将机电产品的各种机械行为引入虚拟环境中，实现模型的三维动态仿真，构建出详细模型，增强圆形装载机概念设计的科学性。
三、结语
在可靠的UGNX平台支持下，可以扩大MCD在机电产品概念设计中的实际应用范围，提高设计质量的同时缩短设计周期，最大限度地满足机电一体化产品的各种设计设计要求。未来机电产品概念设计工作开展的过程中，应结合UGNX平台的作用处理相关的设计问题，保持这类产品概念设计作业的高效性，实现对设计成本的有效控制，改善机电产品的工作性能。
参考文献：
生态工程概念篇（10）
“课程”一词作为课程论学科的核心术语，其概念不仅是课程研究的逻辑起点，更是课程实践的指向航标。但是，研究者们对课程一词的界定却远没有达成共识，反而在见仁见智的阐释中使其处于歧义丛生的境地。笔者从审视传统课程概念出发，分析传统课程概念的哲学基础，确定造成课程概念杂乱界定的深层原因，进而借助课程发展史和课程文化等领域相关研究的成果，从文化的视角重新阐释课程的概念。
一、传统课程概念的审视
我国课程学者施良方教授曾对课程概念进行过细致的分析和梳理，把近百种的课程概念归结为六种类型，即：课程即教学科目、课程即有计划的教学活动、课程即预期的学习结果、课程即学习经验、课程即社会文化的再生产、课程即社会改造。后来，又有研究者在此基础上作进一步的归纳和总结，将后现代主义学者的课程概念囊括其中。
纵观这些结论，不难看出，几乎所有的课程概念都主要是以认识论为哲学基础的，每种概念大都是在认识论的指导下产生的，每种概念都隐含着某些认识论的思想。众所周知，哲学范畴的认识论是基于认知活动的发生学所形成的相关理论，是探讨人类认识的本质和结构，认识的前提和基础，认识发生、发展的过程及其规律，知识的评判标准等问题的哲学学说，也称知识论。因此，虽然有些课程概念将课程界定为静态的学科或经验，如课程即教学科目、课程即学习经验等，有些课程概念认为课程是动态的活动或生产，如课程即有计划的教学活动、课程即社会文化的再生产等；但无论是哪一种课程概念，都没有逃脱知识论的泥沼。以静态的学科或经验为核心的课程概念认为课程是“存储”知识的容器，而以动态的活动或生产为核心的课程概念把课程当作“运输”知识的工具，它们都强调对知识的选择、掌握、传承和评定，强调知识在课程中的基础性地位。
以认识论为基础的课程概念对课程研究和课程实践的展开确实发挥着至关重要的作用，但其不足也在实践的考验中日渐凸显。首先，以认识论为基础的课程概念过度关注知识，把课程作为知识的“容器”或“工具”，这就使人们更多关注课程的外在形式，而忽视了其应有的内在品质，最终使课程沦为缺乏生命力的客体实在物。其次，认识论本身对诸如认识的本质和结构、认识的前提和基础、认识发展的过程及其规律以及知识的评判标准等问题就存在着诸多分歧，这些分歧自然会反映到以认识论为哲学基础的课程概念之中，自然而然会使课程概念呈现出五花八门的特征。当然，也会更进一步地影响到课程研究的深入开展乃至课程体系的建构与完善。再次，以认识论为基础的课程概念强调知识的工具价值，认为人“学习的唯一目的就是掌握知识，以达到对客观世界的本然理解”，这就使人本身也成为了知识的工具，成为一个为了知识的存在，个体的主体性和自在性被抹杀，其精神生命的提升也化为幻影。
二、文化视角的课程概念
从前文的分析来看，课程概念陷入歧义丛生的境地与其赖以存在相互冲突的认识论基础不无关系。更确切地讲，认识论本身的局限给课程概念的界定带来了许多困惑；认识论本身喋喋不休的争论导致课程概念的界定陷入了无法自拔的泥潭。这启示着我们可以尝试暂时悬置认识论基础，转而从一种新的视角——文化的视角——去试验性地阐释课程概念。
透过课程发展史，我们可以清晰地发现，课程自诞生之日起，就已被打上文化的烙印，与文化结下了不解之缘，它既是文化的重要载体，又是文化的重要组成部分。首先，课程作为一种独立的社会事物产生后，它就部分地替代了文化的功用，尤其是在教育实践领域，发挥了文化“化人”的作用，为文化由“粗放型化人”转向“集约型化人”创造了条件；其次，文化是课程永不枯竭的源泉，人们使课程成为社会文化合理的缩影，使课程成为按照某种标准选择部分适合统治阶级需要的社会文化而组成的整体。以理性的眼光反观当前势头正紧的课程文化研究，亦可看到课程与文化的天然联系。一方面，文化造就了课程，使课程成为一种文化；另一方面，课程形成着文化，使文化在课程中得以创生。综合以上两个方面的分析，结合前人相关的研究成果，笔者认为完全可以以文化为视角从静态和动态两个角度阐释课程的概念。
首先，从静态上看，课程是具有教育性的先进文化的方案。
方案是指为了实现某种目标而制订的具体计划，是针对某一特定问题而确立的规划。把课程理解为方案，既意味着课程已经包含了预设的目标和预设的“跑道”，又意味着课程可以在课程实践中不断的生成；把课程界定为方案，既表明课程不仅要关注起点，还要关注终点；把课程诠释为方案，既促使人们注重了课程宏观的框架，又促使人们注重了其微观的细节。
用方案来规约课程的形式，使课程具备了意念中的雏形，成为预设之中的框架。但是，课程要成为具有生命力的实体，仅具备外在的“雏形”和预设的框架还是远远不够的，它必须在外在的“雏形”形成之时，实现其内在品质的提升，达到“内外兼修”，它必须在预设的框架建立之时，完成框架的充实与完善，实现“表里交融”，这样的实体才是名副其实的课程。那么，依靠什么提升课程的内在品质，凭借什么填充课程的框架，这是我们不得不认真对待的问题。从前文所述课程与文化的关系来看，文化，也只有文化才能提升课程雏形的内在品质，也只有文化才可以担当课程方案的合理的“填充物”，也只有文化才能使课程在逐步完善中成长为具有生命力的实体。但是，社会现存的文化浩如烟海且良莠不齐、门类繁多，如果将所有这些文化都纳入课程方案，那课程将会成为庞然大物，也必然会超出学生的学习能力；同时，如果把那些具有负面作用的文化不加剔除的也纳入课程方案，那课程的内在品质将不再高尚而是低俗，这必然会影响课程的本原教育功能的实现。因此，如何从社会现存文化中选择合理而恰切的文化组成课程内容，是我们不得不认真回答的问题。
从文化学的角度看，研究者们根据文化促进人全面发展的程度，把文化划分为先进文化和落后文化。先进文化是文化中具有开放性、革命性的特征，指向人类解放，对人的自由、全面、和谐发展予以深切关怀的那部分文化。先进文化有三个紧密相联的特征：一是先进文化同先进社会生产力的发展要求相适应；二是先进文化反映了人类社会历史发展的客观规律和趋势，有利于社会的全面进步；三是先进文化有利于人自身的解放和发展，能促进人的自由、全面、和谐的发展，这也是先进文化最为重要的特征。而落后文化则是指文化中具有封闭性、孤立性的特征，不利于人的自由、全面、和谐发展的那部分文化。文化学对文化划分方法大大地缩小了我们选择的范围。但是，面对社会现存的先进文化和落后文化，人们究竟作何选择呢?众所周知，课程的职责在于育人，课程所育之人是面向未来、引领未来的，这就要求作为课程内容的文化理所当然地能承担起这个重任，虽然先进文化和落后文化都可以成为课程内容的来源，以它们之中任何一种文化作为内容的课程也能育人，但是二者所育之人的质量却有着天壤之别，这一点自不必多言。人的质量直接决定了他能否面向未来、引领未来，决定了他以何种方式面向未来、引领未来。因此，欲提高人的质量，改善人面向未来、引领未来的方式，就必须选择先进文化作为课程的内容。亦言之，课程必须以先进文化为其内容，才能提升其内在品质，才能使其成长为具备生命力的实体，才能确保课程实现其本原功能。
把先进文化作为课程的内容已是无可争议的事实，是不是所有的先进文化都可以成为课程内容呢?依人类目前的学习能力来看，我们似乎仍无法掌握所有的先进文化。因此，在先进文化成为课程内容之路上还有一道检验标准，也就是先进文化的准入标准——教育性，它包括三项指标，即：具有教育意义，符合教育目的、培养目标和课程目标，适应受教育者身心发展需求。进而言之，只有那些具有教育意义，符合教育目的、培养目标和课程目标，适应受教育者身心发展需求的先进文化才能成为课程内容。
其次，从动态上看，课程是课程研制主体传承和创造先进文化的过程。
动态意义上的课程是一种动作，是一种活动。其中的课程研制主体泛指与课程发生关系的所有的人和组织，参与或影响课程研制活动的人和组织。依据课程研制主体与课程关系的亲密程度和对课程研制活动的影响程度，可以把课程研制主体分为直接主体和间接主体。所谓直接主体，顾名思义，就是指与课程关系较为亲密、直接参与课程研制整个过程的所有的人和组织，包括课程理论研究者、教科书编写者和审定者、政府官员、教师和学生等以及由他们组成的某些组织。以此类推，间接主体就是指与课程关系不太亲密、以某种方式间接影响课程研制整个过程的所有的人和组织，包括社会团体、雇主、学生家长等以及由他们组成的某些组织。无论是直接参与还是间接影响，课程研制主体在其中承担着同样的任务，即传承、创造先进文化。
所谓传承先进文化是指课程研制主体依据判断先进文化的三个标准在现实社会文化中选择、组织先进文化的活动，也是课程研制主体选择课程内容、依某种技术组织课程内容、实施课程内容的活动。这种活动可以确保人类社会的先进文化跨入课程内容之中，可以确保人类社会的先进文化通过课程实施得到最大限度的继承。
生态工程概念篇（11）
一、初中生物教学应做好第一衔接
课程学习的断层,需要生物教师在教学中加以处理和衔接。很多初中教师认为衔接工作只是高中教师的事,与初中教学无关,笔者认为不然。初中与高中的生物教学内容存在内在的联系,学生学习生物学的兴趣也是从初中开始培养的。生物教师恰恰应在学生的初中阶段做好课程教学的第一衔接。如果初中生物课堂教学能主动与高中生物课堂教学进行衔接,那么,无论是对于培养学生学习生物学的兴趣,还是对于实现初高中教学的有效衔接,都是至关重要的。
面对学生间断两年的生物课程学习,初中教师如何做好课程衔接的第一步工作?经过很长一段时间的反思和实践,笔者认为,只有坚持以构建生物核心概念为目标,以反映生物科学主题为主线来开展教学活动,才能让学生深入理解核心概念,并将生物科学的概念和思想方法灵活地运用到实践中,在高层次上实现课程学习的连续与过渡。
二、构建生物核心概念,有效实现课程衔接与过渡
生物学核心概念是生物学最核心的概念性知识,包含了概念、原理、规律等,是生物学的学科骨架。这样的概念能反映生物学科的本质,统摄学科的一般概念,可以揭示一般概念之间的联系。围绕核心概念的各种学习活动和训练,不仅能帮助学生领悟生物科学的思想主线,还有利于帮助他们理解一般概念之间的联系,整合自己的学科知识体系。在初高中两个学段的教学中,如果教师们都能够坚持以建构核心概念为目标,那么,学生的生物基础知识、基本技能会不断得到强化,生物核心概念也会潜移默化地形成。而核心概念一旦建构成型学生则很难遗忘,这对解决初高中生物教学衔接的难题具有重要意义。
1.研究新课程标准,在初高中全学段范围内分析核心概念
课程标准是确定核心概念的纲领性文件,是支撑生物科学主题不可或缺的教学元素,也是确定核心概念、教学目标、教学衔接点的依据。为此,初中生物教师必须先通读初高中课程标准,全面把握初高中教材的知识体系和核心概念,全盘梳理初高中教材内容衔接点,并根据学情需要确定具体适当的教学目标;并且围绕核心概念作适度拓展,使学生的生物学习能够以核心概念为联结点形成有机的整体。初中教师还应参加高中课程研究培训,及时了解高中学段课程改革的进展。如有条件,还可以向学校申请初高中大循环的教学工作,加强对衔接问题更深刻的认识。
以“生态系统的结构”这一节(北京版初中生物第四册第十六章第一节和人教版生物七年级上册第一单元第二章第四节)的教学设计来说,教师应把“生态系统”这个核心概念放在初中和高中两个学段教学内容中去分析。
在初中教学内容中,有关“生态系统”的内容有生态系统的结构、生态系统的功能、生态系统的稳定性。这一节学习的是生态系统的组成、食物链和食物网、生态系统具有一定的自动调节能力等内容。可以看出,“生态系统”这个核心概念的理解对学生掌握生态系统的成分及各成分的关系、生态系统的营养结构、食物链与食物网等重点内容起着关键性作用。
在高中生物必修部分的三个模块(包括“分子与细胞”“遗传与进化”“稳态与环境”)中,有关“生态系统”的教学内容与“稳态与环境”模块密切相关。高中课程必修部分选择的都是生物科学的核心内容,同时也是现代生物科学发展最迅速、成果应用最广泛、与社会和个人生活关系最为密切的领域。利用各种教学方式构建“生态系统”这个核心概念,能够让学生很容易理解生态系统的结构,对生态系统中各组成部分之间的相互关系产生深刻的印象,也对分析和解决生活中的实际问题产生很大帮助。从近处说,这为接下来的两课时深化“生态系统”这个核心概念起到了“修桥铺路”的作用;从远处看,这为高中学段继续学习“稳态与环境”打下坚实的基础。
鉴于以上分析,笔者的教学设计始终以稳态与环境科学主题为指引,以理解、掌握和应用“生态系统”这个核心概念为目标,开展各种形式的课堂教学活动。
2.根据学情确定和调整教学目标
要顺利地达到构建核心概念的目的,教师还需要根据学情确定和调整具体的教学目标。笔者利用四个平行班的教学,根据课堂反馈反复分析,反复调整和改进教学设计,使教学目标能够符合学生的实际。
从笔者所教学生的基础看,学生在学前已具备了诸如环境因素、环境对生物的影响、生物对环境的适应和影响等知识储备,能够对简单的文字资料、图片资料作出一般的观察、分析和信息处理。因为这节内容与实际生活紧密相关,所以学生的学习兴趣很浓,积极性很高,但学生在对生物学专有名词的理解上存在一些困难,如不易接受营养级、初次级消费者、生产者的社会学概念与生物学概念的区别等。特别是让学生深入理解“生态系统是一个有机的统一整体”和“结构与功能相统一”等学科观点,有较大的难度。对此,笔者选择在提高学生学习兴趣和启发学生探索上下功夫,制订和完成较高的教学目标。
(1)知识目标:知道生态系统的组成成分及生态系统的营养结构;举例说明生产者、消费者和分解者是生态系统的三大功能类群;图解生态系统各种组分之间相互关系;举例说明生态系统中生产者和消费者之间的营养关系,理解食物链和食物网是生态系统内物质流动和能量传递的渠道。
(2)能力目标:通过学生制作生态瓶的过程,进一步培养学生观察、记录、分析、推理和交流的能力;通过分析生态系统中各种组分之间的相互关系增进学生信息处理的能力以及比较分析和归纳的能力。
(3)情感目标:认同生物与环境是一个统一的整体,从而树立“人与自然”和谐统一的观点;强化学生保护生态环境的意识。
3.根据教学目标设计教学流程和方法
在教学中,笔者先通过引导学生分析客观事实归纳出一般的认知性概念,如非生物环境和生物环境、食物链和食物网、物质循环和能量流动等,再构建核心概念――“生态系统”,为将来建构“稳态与环境”模块中的核心概念――“稳态”打下坚实的基础,也为认识生命系统的环境、调节与“稳态”找到一个宏观的视角。(见图)
笔者借助多媒体课件,运用“引导―探究”式的方法,采取讲授与讨论相结合、比较与归纳相结合等多种教学方法,使抽象的理论变得形象、生动。组织学生在兴趣中逐步深入教材的内容,达到主动学习的目的。
4.根据教学流程细化教学过程
“生态系统的结构”教学过程设计
(1)导入
播放音乐视频集锦,内容是北京市昌平区几处学生熟悉的生态园:北京绿色农业生态园,盛世源生态园,百辰生态园,浩华绿色生态园,英达生态园,红栌生态园。可提问:这些场所为什么叫生态园?你根据什么认为生态园就是生态系统?
(2)生态系统的成分
向学生展示生态瓶,这是同学们初中甚至小学就接触到的小型生态系统――生态瓶,引导学生分小组讨论:①生态瓶内有哪些成分?②生态瓶内各成分的关系怎样?学生交流,教师适当评价。
以上同学们探究了小型生态系统――生态瓶的成分及各成分之间的关系,现在再来看看生态园在成分上与生态瓶有什么异同点?学生识图探究,教师引导学生在自己的练习本上总结生态园与生态瓶在组成相同点。小结生态系统的组成。
讨论:生态系统各成分间的作用和关系如何?指导学生观看视频:生物与非生物环境的关系,生物与生物环境的关系。引导学生分析各个生物因素的功能与地位:生产者、消费者和分解者。
(3)食物链与食物网
在生态系统中,生产者与消费者之间由于食物关系而形成的联系叫做食物链。以草原生态系统为例组织学生分析讨论生物之间的营养供应关系,请学生在练习本上写出几组食物链,利用实物投影进行讲评。向学生阐述食物链中的初级消费者、次级消费者、三级消费者以及营养级的判断。判断谚语“螳螂捕蝉黄雀在后”是不是一条完整的食物链。激发学生兴趣,调节课堂气氛。
实际上,在一个生态系统中,食物链并不是单独孤立的,而是许多条食物链彼此相互交错连结成复杂的营养关系,形成食物网。
游戏:食物网中的生物角色关系。
引导学生讨论:食物网上某一生物的增加或减少对整个生态系统有何影响。
请学生分析:在生态系统中,某一生物的增加或减少会对整个生态系统有什么影响(包括分析种群变化)。
(4)生态系统的结构
讨论:你对“生态系统中非生物环境与生物环境是相互作用的”如何理解?你对“生态系统中的各种成分是统一的整体”怎样理解?
课堂反馈:请学生用5分钟时间在练习本上总结生态系统的结构。
(5)阅读思考
资料:内蒙古沙漠禁牧10年又见风吹草低。10年前,内蒙古正蓝旗的4万亩草原,因为过度放牧,变成沙漠。10年间,中科院的科学家们开始治沙试验,“无为而治”,禁止放牧,让沙地自行修复。10年后,草原上重现草色,到夏季,牧草的平均高度预期会超过1米,最高的能达到1.8米。
