工程力学的概念大全11篇

工程力学的概念篇（1）

［作者简介］海霞（1977-），女，河南周口人，浙江经济职业技术学院文化艺术学院，讲师，主要从事高职英语教学与研究工作。（浙江杭州310018）

［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］

［1］施良方.学习论［M］.北京：人民教育出版社，2006.

［2］袁维新.概念图：一种促进知识建构的学习策略［J］.学科教育，2004（2）.

［3］张丽萍.概念图及其功能研究［J］.高等理科教育，2007（4）.

［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）.

［5］D.H.乔纳森.技术支持的思维建模：用于概念转变的思维工具［M］.顾小清，译.上海：华东师范大学出版社，2008.

［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）.

工程力学的概念篇（2）

 

关键词：人力资源管理 核心概念 支持 支持理论

一、引言

世界著名的市场营销学权威菲利普·科特勒认为，一门学科应该有一个核心概念（Core Concept）。如经济学的核心概念是“稀缺”，政治学的核心概念是“权力”，人类学的核心概念是“文化”，社会学的核心概念是“群体”，市场营销学的核心概念是“交换”。论语的核心概念是“仁”。人力资源管理的核心概念是什么？

 

二、学科概念体系与核心概念的标准

概念是构造理论的基本要素。不同学科有不同的概念体系。概念体系由多层次的概念组成。概念分为核心概念和普通概念。核心概念处于知识领域的中心位置，而普通概念是附着于核心概念而存在的、为核心概念服务的。

 

核心概念是位于学科中心的概念性知识，包括了重要概念、原理、理论等的基本理解和解释，这些内容能够展现学科图景，是学科结构的主干部分。美国著名教育学家赫德列出选择核心概念的标准如下：⑴展现了当代科学的主要观点和思维结构；⑵足以能够组织和解释大量的现象和数据；⑶包含了大量的逻辑内容，有足够的空间用于解释、概括、推论等；⑷在教学中可以用上各类情境下的例子，并可使用于日常生活中常见的情况和环境；⑸可以提供许多机会，用以发展与本学科特色相关的认知技能和逻辑思维过程；⑹可以用于组建更高阶的概念，而且可望与其他学科的概念结构建立联系；⑺表达了科学在人类智力成果中所占有的地位。

 

三、人力资源管理核心概念的确定

1.基于人力资源管理常用的概念分析其核心概念

目前人力资源管理有三种模块之分：六大模块、八大模块、十大模块。十大模块包括八大模块的内容，八大模块包括六大模块的内容。每个模块包含的主要概念见表1。基于核心概念的标准进行分析，表1中没有人力资源管理的核心概念。

 

2.基于人力资源管理在组织中的作用分析其核心概念

（1）从迈克尔·波特的价值链理论看人力资源管理的作用

哈佛大学商学院教授迈克尔·波特于1985年提出价值链理论。波特认为，每一个企业都是设计、生产、销售、发送和支持其产品的过程中进行种种活动的集合体。所有这些活动可以用一个价值链来表明（图1）。企业的活动可分为增值活动和支持活动两类，增值活动包括来料储运、生产作业、成品储运、市场营销、售后服务等；而支持活动则包括采购、技术开发、人力资源管理和企业基础设施等。这些互不相同但又相互关联的生产经营活动，构成了一个创造价值的动态过程，即价值链。

 

迈克尔·波特认为，人力资源管理在企业价值创造过程中所起的作用是“支持”。

（2） 从卓越绩效管理模式中看人力资源管理的作用

卓越绩效管理模式是 80 年代后期美国创建的一种世界级企业成功的管理模式，其核心是强化组织的顾客满意意识和创新活动，追求卓越的经营绩效。该模式已被世界各国广泛接受。2004年8月30日，中国国家质监总局和国家标准化管理委员会了GB/T 19580《卓越绩效评价准则》国家标准和GB/Z 19579《卓越绩效评价准则实施指南》标准化指导技术文件，并于2005年1月1日起在全国实施。

 

在卓越绩效管理模式中，将“组织的过程分为价值创造过程和支持过程。”（图2）人力资源管理在卓越绩效管理模式中所起的作用依然是“支持”。

从人力资源管理在企业中的作用看，人力资源的核心概念应该是“支持”。

3.基于人力资源管理的常用概念分析其核心概念

人力资源管理有三个常用的概念。

常用概念一：“人力资源管理是根据企业发展战略的要求，有计划地对人力资源进行合理配置，通过对企业中员工的招聘、培训、使用、考核、激励、调整等一系列过程，调动员工的积极性，发挥员工的潜能，为企业创造价值，确保企业战略目标的实现。”其直观框架见图3。

 

常用概念二：“人力资源管理，就是运用现代化的科学方法，对与一定物力相结合的人力进行合理的培训、组织和调配，使人力、物力经常保持最佳比例，同时对人的思想、心理和行为进行恰当的诱导、控制和协调，充分发挥人的主观能动性，使人尽其才，事得其人，人事相宜，以实现组织目标。”其直观框架见图4。

 

图3、图4虽有差异，但基本含义是一致的，即人力资源管理是通过“支持”员工的发展“支持”组织目标的实现。

常用概念三：“人力资源管理，是指运用科学方法，协调人与事的关系，处理人与人的矛盾，充分发挥人的潜能，使人尽其才，事得其人，人事相宜，以实现组织目标的过程。”该概念可以简化为：“通过协调人与人的关系，充分发挥人的潜能，以实现组织的而目标。”简化概念中的关键是“协调人与人的关系”，使组织协调运行的人与人的关系是“支持”。

 

4.基于人力资源管理的目的分析其核心概念

人力资源管理的目的：一是帮助组织实现目标，即“支持”组织目标的实现；二是有效利用劳动者的技能，即“支持”员工充分发挥技能；三是为组织提供训练有素和动机良好的员工，即提升员工素质，“支持”组织发展；四是使员工的工作满意度和自我实现最大化，即“支持”员工的职业发展；五是与所有的员工交流人力资源管理的政策，即让员工了解相关政策，“支持”员工开展工作；六是提倡符合伦理规范和社会责任的行为，即“支持”员工的职业发展；七是管理对个人、团队、企业及公众都有利的变革，即消除障碍，“支持”个人和组织更好地发展。

上述七个方面都隐含着“支持”。综合上述的分析，人力资源管理的核心概念是“支持”。

四、人力资源管理核心概念的证明

组织与员工的关系是人力资源管理的重要内容，“相互支持”关系是组织持续发展的基础与保证。

1.支持关系理论的证明

工程力学的概念篇（3）

一、教师应当创造条件，使学生在有关物理事物、现象中“漫游”

列举大量的事实，唤起学生已有的感性知识，或进行实验，或组织有关实践活动，使学生从实验观察中获得一些感性知识。其目的是使学生对有待研究的事物有一个明晰的印象。在这个过程中，教师要着重引导学生善于观察，达到了解现象、取得资料、发掘问题和勤于思考的目的。

比如，在教学能量概念的教学中，如果只是简单地告诉学生“一个物体能够做功，这个物体就具有能”，是不符合概念教学程序的，从而也不可能给学生留下深刻的印象。

英国汤姆·邓肯所著的“探索物理知识”一书中，对能量这一重要概念，是从“人做工，需要不断地补充足够的食物”这一生活常识谈起的，提出是不是所有做工都需要“进餐”，机器做工是否也需要“加餐”等一系列有趣的问题。例如，他令学生观察、思考下列问题是否需要“进餐”：

吹胀一个气球；两手拉着一个橡皮带，将它一拉一松；爬山；学习历史；自动手表看上去上发条；真空除尘器吸取尘土；在游泳池里水将人浮起；直升飞机在空中盘旋；……

实际上，提出上述一系列的有趣问题，就相当于引导学生在有关事物、现象中“漫游”！最后得出结论：食物和燃料是能量的仓库，正是这些能量使人或机器做工。如果按照上述内容和形式进行“能量”课题教学，也将很容易得出我们现行课本中关于能量的定义，即一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能。而且，课堂教学气氛也将会生动活泼的。

二、引导学生进行比较、分析、综合、概括，排除次要因素，抓住主要因素

例如，教学“功”的概念。

首先，我们可以列举大量的机械工作的实例引入教学。由于学生对此有丰富的感性知识，所以，教师利用生动的板画便可以唤起学生已有的感性知识。如，用一根直杆（杠杆）撬动石头，起重机吊起重物；人推着汽车前进等，使学生对机械工作有一个初步印象。进而引导学生分析机械工作的特点：直杆给石头一个力的作用，且使重物升高；起重机给重物一个力的作用，重物升高距离，人给汽车一个力的作用，且使汽车前进。

不难得出：尽管各种机械（包括人）的构造不同，工作对象也不同，但它们工作时具有的共性是：第一，机械（或人）必须给工作对象施加力的作用；第二，工作对象沿着这个力的方向移动一段距离。可见，力和沿力的方向的距离移动，是机械工作所不可缺少的两个因素。从而总结概括出：当物体在外力的作用下，沿着力的方向移动一段距离时，我们就说力对物体做了机械功。简称功，并定义为：功等于物体所受的力和物体在力的方向上移动的距离的乘积。如果用符号W表示功，用符号F表示力，用符号S表示物体沿力的方向移动的距离，则得W=FS，功的单位是焦耳。功有大小，没有方向，因而是标量。

三、通过与有关、相近概念的对比，以及进行适当的练习运用，来巩固、深化概念的理解

培养学生善于从现象中抽象概括出事物的本质特征的同时，还可以让学生学会将新旧物理概念进行类比的方法。当然被类比的两物理概念必须有某些属性的相似。这样既加深了对旧概念的理解，又为引新概念铺平道路，一举两得。

工程力学的概念篇（4）

2概念地图及其理论基础

2．1概念地图的定义及构成现代心理学认为，概念是具有共同属性的一类事物的总称。面对一个复杂事物，人类的思维过程表现为对该事物进行抽象概括分类，形成概念，并运用概念进行判断和推理，以达到了解认知该事物的目标。因此，概念被认为是理性思维的基本单位。在任何学科中，概念都不是孤立存在的，而是通过若干主线构成一个有机整体。为了清晰地表达同一主题不同概念间的层级关系，约瑟夫•D•诺瓦克(Jo-sephD．Novak)于20世纪70年代首先提出概念地图这一可视化工具用来组织和表现概念及其关系。具体而言，概念地图是学习者将某一领域内不同层级的若干概念按其内在关联关系以层级结构的方式呈现出来的一种可视化概念网络，是对特定主题建构知识结构的一种图形化表征。具体而言，概念地图主要包括节点、连线、连接词三个组成部分。其中，节点表示不同的概念;连线用于连接不同节点上的概念，表示概念之间存在某种关系，连线通过箭头可以表现单向或双向关系;连接词则是连线上的文字，用于描述概念之间的关系，如“是”“包括”“表示为”等。在概念地图中，学习者将核心概念置于地图的上端，然后按照等级依次排列具体概念，之后用连线将相关概念连接，并在连线上标明两个概念之间的意义关系，便完成了一系列概念之间关系的建构，以可视化方式反映学习者的知识结构和思维过程。有研究表明，人类通过视觉可以获得外在世界信息的80%左右，大脑处理视觉信息的能力比文字信息快6000倍，“百闻不如一见”这一俗语就形象地表达出视觉在人类感知能力中的重要性。通过在中级财务会计课程教学过程中引进概念地图这一可视化工具，学生不再被动地记录老师的讲稿和阅读教材的一串串长句，而是积极地对概念进行加工、分析和整理，对知识进行系统化，并和老师进行积极对话，从而有效地激发学生对学习的兴趣，有助于学生自主学习能力的培养。

2．2概念地图的理论基础

2．2．1建构主义学习理论建构主义学习理论是由瑞士的皮亚杰(J．Pi-aget)提出，其由认知主义发展而来，是认知学习理论的重要分支之一。该理论认为，学习并非是对教师所传授知识的被动接受，而是学习者基于资源、基于探索，以自身已有知识和经验为基础的主动建构过程，即学习是学习者在一定的社会文化背景下，借助其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助，利用必要的技术工具，通过意义建构的方式完成。建构主义学习理论强调学生在学习过程中的主体地位，而教师的作用在于引导学生积极主动地参与到课堂教学活动中去，形成以学为主的教学结构，以帮助学生提高自主学习能力。

2．2．2有意义学习理论DavidAusubel提出的有意义学习理论认为，有意义学习过程的实质是在符号所代表的新知识与学习者认知结构中已有的适当观念之间建立非人为的和实质性的联系，认为先前知识(priorknowledge)是学习新知识的基础框架(framework)，具有不可替代的重要性。正如Novak在其著作《Learninghowtolearn》中做出的如下论断，“有意义的学习是将新概念与命题同化于既有的认知架构之中。”强调学习是学习者主动参与学习活动，调用已有知识建立其与新知识之间的连接关系并清晰表达这一关系，以完成自身的知识建构过程。概念地图正是帮助学习者在对概念具有初步认知的基础上，通过描述若干概念及其间的结构关系以完成知识建构过程的有效工具。

3概念地图在中级财务会计课程第一章“总论”教学中的应用

中级财务会计课程教材第一章“总论”的教学内容主要包括财务会计定义及目标、会计假设、会计要素、会计信息质量要求等基础概念。其中，财务会计定义涉及3个层次14个概念，财务会计目标涉及2个层次3个概念，会计假设涉及2个层次5个概念，会计要素涉及3个层次9个概念，会计信息质量要求涉及2个层次9个概念，具有概念数量多、结构层次复杂等特点。并且，这些概念的理解掌握程度直接影响到学生对本课程及后续课程的学习效果，乃至专业能力的全面培养。基于中级财务会计课程第一章“总论”中涉及概念的重要性、复杂性以及学生已对这些概念具备初步认识的学情，教师可以引进概念地图这一可视化技术工具帮助学生在厘清概念内涵的基础上建构概念结构，激发学生的学习兴趣，切实提高学生的自主学习能力。在中级财务会计课程第一章“总论”中引进概念地图工具的具体教学流程设计如下:

3．1搜集概念概念地图是帮助学生建立稳定概念结构的可视化技术工具，学生的积极参与是其成败与否的关键。因此，从构建概念地图的第一步———搜集概念环节起，教师就需把激发学生的兴趣，引导学生积极参与放在教学设计的首要位置。教师可以通过提出“财务会计是什么?”“为什么需要财务会计?”“财务会计工作的前提条件是什么?”“财务会计要素的组成是什么?”“财务会计信息的质量标准有哪些?”等问题引发学生思考，然后把全部学生分成5个小组，各自选择一个问题，模仿“成语接龙”游戏，由小组成员依次说出一个相关概念并由代表在黑板上记录，用时短的小组为胜。这一游戏形式能够有效调动学生的主动性，激发学生进行思考，营造平等活泼、积极踊跃、互助互学的课堂氛围，为概念地图的导入奠定良好基础。“搜集概念”环节完成后，学生就可以看到黑板上列出的一系列财务会计相关概念。这些概念繁多而杂乱，一方面说明学生通过会计学原理课程的学习已对其具有初步了解，另一方面也反映出学生对其认识仍然处于模糊状态。

3．2厘清概念此时，教师进一步提出“我确实认识这些概念吗?”这一问题，引导各小组学生通过查阅教材、小组讨论等方式分析上述概念的内涵，同时锻炼学生主动学习、口头表达、团队合作的能力。在此过程中，教师轮流参与各小组讨论，确保讨论效果。在学生自主学习上述概念内涵的基础上，教师引导学生修正黑板上列出的不准确概念，逐一厘清各个概念的内涵，并启发学生认识概念在黑板上混乱分布的真实原因。经过“厘清概念”环节，师生最终确定中级财务会计课程第一章“总论”涉及的重要概念如下:财务会计定义、财务会计目标、会计假设、会计要素、会计信息质量要求、会计对象、会计职能、会计程序、工作成果、交易、事项、反映、监督、确认、计量、记录、报告、财务报告、决策有用观、受托责任观、会计主体、持续经营、会计分期、货币计量、资产负债表要素、利润表要素、资产、负债、所有者权益、收入、费用、利润、客观性、相关性、可理解性、可比性、实质重于形式、重要性、谨慎性、及时性等。

3．3概念分层教师引导学生对上述概念按照财务会计定义、财务会计目标、会计假设、会计要素、会计信息质量要求等主线先进行分类，然后按照概念的不同隶属关系进行分层。中级财务会计课程第一章“总论”概念分层结果如下:主线一:财务会计定义—对象———交易、事项———职能———反映、监督———程序———确认、计量、记录、报告———成果———财务报告;主线二:财务会计目标———决策有用观、受托责任观;主线三:会计假设———会计主体、持续经营、会计分期、货币计量;主线四:会计要素———资产负债表要素———资产、负债、所有者权益———利润表要素———收入、费用、利润;主线五:会计信息质量特征———客观性、相关性、可理解性、可比性、实质重于形式、重要性、谨慎性、及时性。

3．4建立连接概念分层完成后，教师演示概念地图工具节点和连线的绘制方法。首先，把中级财务会计课程第一章“总论”的核心概念———“财务会计”写在黑板最上端;其次，把分层后的所有概念依次列示在黑板上，并用表示不同节点的长方形或者椭圆形框好;然后，以涉及概念最少的“财务会计目标”为例，用连线连接所有节点，并用箭头表示连线方向，帮助学生初步树立概念地图的框架;最后，引导学生使用连线连接不同层次的其他概念。

3．5标示连接词在上述概念地图框架的基础上，教师继续以“财务会计目标”为例，指导学生在连线之上斟酌使用“是”“包括”等简练准确的词语表明概念之间的关系，形成若干个完整命题。演示完成后，鼓励学生进行小组讨论并绘制其他四条主线的概念地图。鉴于学生第一次接触概念地图，教师在学生绘图的过程中应积极鼓励支持学生尝试并注意观察记录学生出现的典型问题及疑惑，为后续讲解收集素材，以帮助学生掌握概念地图这一可视化工具。

3．6完成概念地图教师展示各小组制作的分主线概念地图，发动学生思考讨论，找出其中错误，提出修改意见。在各小组的分主线概念地图基础上，教师在黑板上绘制第一章“总论”的完整概念地图如图1所示。因篇幅所限，图1中的财务会计定义与财务会计目标两个分主线概念地图调换了位置。

4在中级财务会计课程教学中应用概念地图应注意的问题

4．1课堂和谐氛围的创建概念地图强调学生的认知主体作用，教师的主要任务是设计教学流程、营造课堂氛围、引导学生思考、激发小组讨论、帮助学生掌握概念地图制作方法等。其中，营造一个促进全体学生积极参与的课堂氛围是教师的首要工作。在课堂上，教师要尊重、鼓励每一位学生，与学生建立起一种亲切、和谐的师生关系，形成一个以学为主的教学结构，引导学生积极主动地参与到学习过程中，帮助学生心情舒畅地投入课堂，积极思考，踊跃发言，以培养和提高学生的自主学习能力。

工程力学的概念篇（5）

[中图分类号]G40―057

[文献标识码]A

[论文编号]1009―8097(2009)13―0232―04

引言

随着新一轮基础教育课程改革的兴起，协作知识建构作为一种实现教学革新的方式越来越受到广大研究者和教学工作者的关注，协作知识建构不仅符合基础教育课程改革的目标。而且与当前我国中小学提倡的自主、探究和合作学习等多种学习方式相一致。但是，如何有效评价学生的协作知识建构能力还是一个亟待解决的问题。

学生评价是教育评价领域中最基本的一个评价环节，也是教育工作者最关心的一项工作。评价学生学习能力和知识建构效果的传统方法是考试，考试形式一般都是通过试卷进行出题，试题类型一般分为客观题和主观题。客观题通常仅能考查学习者对零散知识的理解和掌握程度，却无法检测出学习者对知识结构、知识间相互关系的掌握水平；而主观题又常常造成学生只需要考前突击一下，死记硬背些知识就能得高分，但考完就忘记的弊端。针对这样的考试弊端，不少学者试图找到一种切实有效的评价方法或者评价工具。

自概念图提出以来，概念图在各个领域得到了广泛的应用。近几年，概念图在我国也引起了研究者的广泛重视，一些一线教师也积极地将概念图应用于教学过程中，并进行了一些有意义的探索。笔者在探讨概念图教学作用的过程中发现概念图在20多年的发展中，作为教学评价和测量学习者学习水平的功能越来越引起人们的瞩目，概念图能够反映学生已有知识的组织状态、联系和产出新知的能力，从学生所画的概念图的概念节点上可获知学生对概念意义理解的深度和广度，从而可以评价学生有意义学习的效果，而且针对概念图评价也有了一些量化的评分体系，正是有了这些优势，概念图在一定程度上弥补了传统考试的一些不足，可以成为有效地评价学生对某一领域知识建构水平的工具。因此本文试图将概念图评价和协作知识建构联系起来，进行一些探讨：运用概念图来评价学生在协作知识建构各个环节中的能力。

一　概念圈的评价功能

1　概念图

概念图(Concept Map)是康乃尔大学的诺瓦克博士(Novak，J.D.)根据奥苏贝尔(David P.Ausubel)的有意义学习理论提出的一种教学技术。诺瓦克博士认为：“概念图是用来组织和表征知识的工具。它通常将某一主题的有关概念置于圆圈或方框之中，然后用连线将相关的概念和命题连接，最后用连线标明两个概念之间的意义关系”。

Novak所定义的概念是指事件或对象所具有的共通规则性；命题是两个概念之间通过某个连接词而形成的意义关系；交叉连接是从概念图中不同群集的概念间，找出具有相关联者，用连接线将其连接，并用连接词说明不同概念间的关系；层级结构是概念的展现方式，每一个附属概念应比其上层概念更具特殊性、更不一般化，不同群集的概念图可就某一概念实现超链接。故而，概念图被看作是一种以科学命题的形式显示概念之间的意义联系，并用具体事例加以说明，从而把所有的基本概念有机地联系起来的空间网络结构图。

2　概念图评价功能的相关研究

概念图作为一种视觉表征，能清晰地描述概念及概念问的关系，并能真实地反映学习者对知识的组织状态和意义建构的效果以及学生产出新知的能力，因此可作为一种重要的评价工具。诺瓦克等人的相关研究也充分证实了这一点。

诺瓦克曾对两所中学7、8年级学生做的概念图进行研究，研究发现，在学生所做的概念图中，各环节都能达到基本要求，但是大部分图中缺少概念间的横向联系，这与教学时习惯把知识进行孤立、割裂等有密切关系，从而反应出用概念图进行评价能更好地反映教学效果。另外，诺瓦克把学生的概念图成绩和他们的标准化考试成绩进行比较之后发现，传统的标准化考试成绩和概念图成绩之间的相关系数较低，这表明概念图所测查的能力正是传统测试或标准化考试所无法测出的，因此，这一评价工具可以扩大原有评价工具的选择范围。

马克汉姆等人用概念图来评价生物学专业的学生与非生物学专业的学生的认知差异。结果发现，生物学专业学生的概念图成绩明显优于非生物学专业学生的成绩；而在生物学专业中，高年级学生的概念图成绩优于低年级学生的概念图成绩。在此基础上，他们认为，概念图是有着厚实的理论基础的，是能在心理学视角下经得起考验的一种评价工具，可以用来评价学习者的知识结构和概念变化过程。

Ruiz Primo和Shavelson(1996)对于概念图在科学教育评价中的应用做了深入研究，提出概念图的评价是“评价任务”、“反应方式”和“评分体系”的综合体。根据这一观点，作为评价工具的概念图是由以下三个部分组成：(1)要求学生提供表明他们某一领域知识结构的任务(task)：(2)学生的反应方式(response format)；(3)将学生所绘的概念图进行准确、稳定地评定的计分体系(scoring system)。

3　概念图评价工具的优势

把概念图技术引入到教学评价设计中，可以从以下几个方面来有效弥补传统评价手段的不足：

(1)评价学习者创造性思维水平

概念图用于教学评价有两大优点：第一，概念图的网络结构可以反应出学习者联系已有概念、产生新知的能力：第二，从概念图中所举的具体实例上可获知学习者对概念意义理解的清晰度和广度。正是有了这两大优点，概念图可以成为有效评价学习者创造性思维水平的工具。

(2)评价学习者知识结构的组织状态

新课程的评价注重过程，强调终结性评价与形成性评价相结合，实现评价重心的转移。传统的评价方法主要考察学习者的离散知识，而概念图却可以检测出学习者的知识结构及对知识问相互关系的理解。所以可以通过洞察学习者前后建构的概念图结构变化，推断出学习者知识建构的过程，实现对学习者认知结构的诊断和评价，从而为进一步的教学提供一定的参考依据。

(3)评价学习者态度情感和价值观

学生在绘制概念图时，会自然地流露出认知的情感，会以各种各样的结构或连接词表达出来，因此概念图不仅可用以评价学习者对知识理性认识的清晰性，同时也可评价其态度情感和价值观。

另外，作为评价工具，概念图可应用于教学活动的不同阶段。一方面，概念图可用于形成性评价中。通过观察概念图的建构过程，可了解学习者的学习进展情况及其内在的思维动态，同时也可以知晓学习者在学习上的元认知水平，如在构图中命题不准确说明学生对概念的理解尚未透彻：构图

不完整说明他们的知识储备不够；概念的层次不清说明其对这部分知识整体把握不透：构图中横向联系不够说明其对知识的学习是孤立的，缺乏知识间的横向联系。所有这些信息为教师提供了及时诊断、改进教学的根本依据。另一方面，概念图也可应用到总结性评价中，概念图提供的学习结果是一个知识网络结构，从中可以推断出学习者的学习状况、检验学生的诸多能力，如检验学生的理解、掌握和运用概念的能力，评价其检索概念、把握知识、归纳总结、联系和创新等能力。

二　概念图评价在协作知识建构各环节中的应用

1　协作知识建构

协作知识建构是个体在某特定组织中互相协作、共同参与某种有目的的活动，最终形成某种观点、思想等智慧产品的过程。(谢幼如，2007)

2　协作知识建构的过程模型：

(1)共享：学习者通过陈述个人观点达到知识共享的目的。这些观点包括对讨论主题的描述、提出问题、个人看法等。

(2)论证：学习者通过比较信息，分析观点之间的不一致和矛盾之处，识别有争论的地方，提出并回答问题从而对观点进行论证。同时学习者可以进一步阐述自己原有的观点，在讨论中纠正、完善个人观点。

(3)协商：学习者在论证过程中加深了对问题的认识、修正完善了个人观点，在这个基础上学习者进行协商，形成更为完善的小组观点，也就是协作知识。

(4)创作：学习者在协作知识的基础上选取适当的形式把知识表现出来，创作出作品。

(5)反思：教师和学生要对协作知识建构过程和结果进行反思，发现存在的问题及时纠正。如在论证的过程中注意讨论的主题是否偏离，一旦出现偏离就要及时引导。

知识建构具有如下特点：(1)知识建构是特定学习小组的一项集体活动；(2)学习小组围绕某一特定的问题，进行持续的深度探究：(3)理解和解决问题是学习小组的共同目标；(4)小组成员公开交流自己的理解；(5)通过协作，讨论，形成小组的共同理解n

学习本质上是一个协作知识建构的社会过程，是学习者通过一系列活动建构自己的知识过程，包括个人知识建构和社会知识建构。

3　概念图评价在协作知识建构各环节中的应用

根据概念图评价的这些功能特征，笔者设计出如图1所示的在协作知识建构的各个环节运用概念图来具体评价学生能力的流程图：

(1)创造概念图知识共享

学习者在教师提出问题后，根据自己的理解和原有认知结构，重新审视问题内容，进入相关问题情景，独立探索，搜集相关资料，找出与该问题有关的核心要素以及相关要素，并用概念图工具将这些要素按照一定的层次结构通过一定的连接语表征出来，从而达到知识共享的目的。

当学习者向他人呈现自己所绘制的概念图时，不仅要陈述自己绘制概念图的过程，还要说出其中关键地方连接语的选择原因以及交叉连接的形成依据。概念图中一定要包含连接语，以避免节点之间的关系是偶然的联系，而且交叉连接也是学习者创造性的反应。另外，学习者也需要简要陈述自己绘制概念图过程中遇到的一些问题或者提出一些有意义的新问题供大家探讨。学习者向他人陈述的过程也就是学习者把自己的思想转化为语言的过程，这个过程有三个好处：与同伴分享自己的探索成果；帮助学习者自己理清问题解决的思路，以及发现理解中的一些误区：使教师更清楚地知道学生在思考什么以及学生遇到的问题。

在这个过程中，主要是根据学生所绘制概念图的节点个数、层级深度、连接语表达以及命题有效性来评价学生搜集信息和整理信息以及知识建构的能力。采用Novak和Kimberly等(1994)对概念图测试成绩的计分方法，将学生所做的层级式概念图分为四种成分：命题、层级、横向联系、例子。每个概念图中正确的成分赋予一定的分数。其中每一个有效的命题被赋予1分，每一个有效的层级被赋予5分，每一个有效且关键的横向联系被赋予10分，第一级的分支每个正确的给1分，更次级的分支每个3分。此外，教师还可以参考以下两点评分标准：第一，如果学生考虑了两个概念之间的“双向”联系，也就是说学生在两节点之间用双箭头连线来连接，那么，教师可以根据情况给每个双向连接额外增加分数。第二，学生的概念连接有效性可以分为：有用的、不完全的、错误的。有用的连接可解释为能指导学生正确解决问题的连接：不完全的连接是指学生的意思是正确的，但描述时丢失了一些重要信息，从而不能准确界定问题概念群：错误的连接指的是学生阐述的知识与正确的解决方案相差甚远。因此，在考虑Novak和Kimberly等的评分标准的基础上，教师可以酌情给学生的不完全连接赋予一定的分数，以鼓励学生继续探索的积极性。

但是在实际应用中，并非所有的评分标准都会被采用，可以根据实际情况酌情考虑几种标准的组合。总分越高表示对该领域的认知水平越高，不同要素项的分数也可以反映学生不同方面的能力水平。

(2)修改概念图有效论证

学习者通过比较各自绘制出的概念图，分析各种观点之间的不一致和矛盾之处，识别有争论的地方，提出自己的疑问并通过查找资料回答问题从而对自己的观点和假设进行论证，在此基础上，对自己原有的概念图进行修改完善。也可以在小组中进一步阐述自己的观点，小组成员对其观点进行交流讨论，指出其观点的不足之处并帮助其补充完善，从而使学习者个人的假设得到进一步的论证，加深其对该问题和相关要素的理解。

学习者陈述完自己的观点后，他人可以提出疑问，并就某个方面提出他自己的观点。这个时候，学习者之间就发生了认知上的冲突。经历这种认知上的冲突，小组中的其他学习者都会调动自己的思维和已有的知识背景，积极参与到辩论中来，贡献自己的思想和智慧，从而也更进一步地推动质疑辩论过程的展开。

在这个过程中，主要评价学生的处理、论证信息的能力。教师可以要求学生用不同的颜色标记出自己所修改的概念图部分，具体评分仍然借鉴Novak和Kimberly等(1994)对概念图测试成绩的计分方法：每修改一个正确的命题被赋予1分，每修改一个有效的层级被赋予5分，每修改一个有效且关键的横向联系被赋予10分，每增加一个正确的分支赋予3分等。如果在此过程中。学生的得分较高，说明学生虽然由于原有知识结构不牢固而没有搜集到充分的正确信息，但是学生能够在后面的学习探索中积极地和同学交流，纠正自己的原有误区，深化自己的理解，说明学生的处理、论证信息的能力以及积极进取的精神还是很高的。

(3)分析概念图小组协商

学习者对论证后的概念图进行分析，确定问题的关键所在，这些问题关键将指导他们在分析概念图的过程中选择恰当、有效的信息。同一小组同学或者其他小组的同学相互讨论共享的概念图，并提出自己的看法或者解答绘图者所提出的问题。小组成员或者其他同学的释疑质疑过程也有利于进一步促进绘图者对自己所绘制的概念图的理解和进一步完善，从而为小组共同绘制概念图打下基础。由于同一小组各

个成员绘制的是相同内容的概念图，通过成员之间的相互交流和讨论，可以进一步丰富概念图，也逐渐加深了学习者对某一主题的理解。

在这个过程中，主要评价学生的分析能力和小组协作能力，可以从学生在小组内的发言积极性，有效性、以及对构建理想概念图的贡献性等发面来进行评价。为了有效地控制学生积极参加讨论协商，教师可以借鉴汤普森的“发言筹码”(卡根，1989)的方法：每个学生必须把手里的筹码使用完，所以每个学生就必须用足够的时间来进行讨论。他们的筹码使用完了以后，就不能再进行发言了。如此一来，这个策略可以用来避免个别学生占用大部分讨论时间的情况。

(4)确定概念图作品创作

在这一环节里，小组成员面对整理、加工好的信息提出问题解决方案并用概念图进行层次化表征，将隐性的知识显性化，最终确定该小组的解决方案概念图。问题解决的方案未必是唯一的，每个小组可以根据自己的调查、推理、研究等过程相互交流、讨论、权衡，提出符合科学逻辑的、富有创意的、有实践意义的问题解决方案。

在确定概念图的过程中，概念图的正确性和有效性是要在小组之内讨论确定的，因此在这个过程中主要是通过比较小组之间概念图的命题数、层级数、分支数等，来判定各个小组概念图的复杂性，从而确定不同小组之间的协作能力和知识建构的能力。概念图越复杂，交叉连接越多，在一定程度上说明该小组的搜集、整理信息的能力、协作学习能力以及知识建构能力越强。

(5)评价概念图自我反思

在整个问题解决过程中，学生自身要不断地反思，确定自己认知能力、知识结构等方面是否提高，是否进步，哪些知识已经掌握，哪些技能已经具备，哪些是自己欠缺的需要更进一步学习的，自己是否能解决问题，是否在面对新问题时能将所获得的技能、方法进行迁移。在自我反思过程中，可以看到自己的优势，发现自己的不足，以激发自己不断地探索、不断地改进。

在问题解决之后，每个学生要写反思日志，记录自己独立探索、搜索资料、提炼概念进行构图的体会以及在讨论过程中的收获。教师也要对自己在学生的整个问题解决过程中是否在恰当的时机提供了合适的问题支架、是否有效地激励学生朝着共同的学习目标前进等进行反思，这对培养反思能力是关键的一步。

工程力学的概念篇（6）

新课改和计算机的学科特点都要求教师在教学过程中积极研究、探讨，寻找更行之有效的方法，培养学生的信息素养和学习能力，提高教学质量和教学效果。概念图作为表征知识的工具，旨在激发学生学习计算机的兴趣，通过多样化的学习策略帮助学生更好地认知与学习。本文从概念图的内涵和教学功能入手，简要论述了概念图在高中计算机教学中具体应用。

一、概念图的内涵

概念图最早是由美国的Novak博士在20世纪60年代根据意义学习理论发明的一种学习管理方法。它由节点、连线、层级、命题四个要素构成，以认知理论为基础，把知识的内部组织方式转化为概念命题的层次网络图模式，它帮助学生理解相关概念，明晰概念之间的联系，然后用更具体的概念加以填充。概念图这一知识学习管理方法逐渐应用于教学领域中，相比于其它学习方法，概念图的认知层次更深，基于概念图自身的结构化特点，绘制图形使信息的可捕捉性更强，信息的统计更加直观、形象。在概念图的绘制过程中，学生能够形成自己的认知组织模式，从整体上把握知识，加强知识之间的内在联系，概念图把旧知识和新知识通过图形的形式概括起来，不仅能加深学生的记忆，还有利于学生形成良好的思考和认知结构。

二、概念图的教学功能

概念图作为帮助学生认识的教学策略，可以用于不同的教学环境。了解概念图在教学活动中应用的不同类型及教学功能，可以更好地发挥它的效用。概念图在具体的教学实践中更具有以下功能。

1.知识表达工具

在教学过程中，概念图可以作为展示教学内容的工具，教师可以通过概念图的应用让知识理解的可视化，此外，概念图展示的完整直观的知识结构框架，帮助学生了解教师的教学过程，明确本次课的教学任务和目标，为具体知识概念、命题的讲授打下良好的基础。

2.学习工具

概念图除了帮助学生加强概念之间的关系，也使知识的整合过程的意义更加明晰。概念图在教学过程中应用，有助于学生保持长期的记忆。Jonassen认为当学习者用图形的形式来表达自己的思想时，最有助于思维的激活。概念图作为一种学习工具，可以在各种学习策略中加以应用和发挥，它不仅有利于知识的整合、建构和识记，更有助于学生将所学的知识的长期储存，通过绘制与主题相关的知识结构，在所学的知识结构中注入新的概念、命题，进一步对学习过程进行有效修正等。

3.评价工具

概念图可以进行形成性评价和总结性评价，概念图不仅可以反映学生的理解程度，概念图还可以用于学生的自我评价。通过对某一知识点、某一章节课程绘制概念图，可以帮助学生查缺补漏、复习所学、巩固记忆，并且了解自己所学知识的掌握情况，及时解决学习过程中的存在的问题，进而提高学习质量和效率，获得较好的学习效果。

三、高中计算机教学中概念图的实践应用

计算机学科是一门思维方式复杂、创造性高、逻辑性强的学科，在计算机课程设计中可以找到许多的工程图和流程图，这就需要利用图例把计算机的复杂的知识结构以符号的形式表现出来，这无疑是一个繁琐的创作过程，学生很难在短时间内熟练地使用软件，而概念图在计算机教学中的应用，恰好解决了这一难题，大大提高教学效率。

以“网上搜索”为案例：

教学准备：

在学期伊始，对某班级进行分组，准备以小组为组织方式开展新的学习模式。该班共有52名学生，其中男生30名，女生22名，根据学生的学习状况和性格差异将学生分为6组，每组8到9名成员，每组5台电脑，选择一名概念图掌握较好、自主学习能力强的学生担任组长，具体负责小组其它成员的学习活动。

教学内容：学习搜索引擎以及搜索方式

教学目标：学会利用网络进行信息搜索，并对收集的信息进行筛选和分工，用概念图对环境污染问题进行分析，培养学生的创新精神、自主学习能力、团队精神和协作能力。

教学策略：教师讲授示范后，要求学生学会利用网络搜索自己所需要的信息，并对搜索到的信息进行有效的处理、加工，提高学生的技能素养。明确概念图的构图任务，学生依据具体情况选择制图工具，比如纸、笔、Microsoft Word 软件制图等。

教学方法：采用演示法，讲解搜索引擎和搜索方法的使用，制定“环境污染”的概念图的绘制任务，调动学生的积极性，锻炼学生上机操作能力。

课时：2课时教具：计算机网络

教学流程：

1、创设情景。教师根据所要解决的问题，创设具体的情景。介绍如何搜索引擎和常用的搜索方式，演示上机操作的网上信息查找方式，之后出示环境污染的图片、视频资料，使学生对“环境污染”有一定的感性认识，创设有福安污染问题的概念图。

2、组长分工，明确小组成员的具体制图任务。比如，组长可以安排三名同学负责制作大气污染的概念图，两名同学负责噪声污染的概念图等，遇到困难可以进行小组交流或向教师寻求帮助。

3、小组成员做概念图。小组成员按照组长的安排完成各自的收集任务，自主、合作、整合，共同完成概念图的制作。

4、组际交流概念图。各小组将自己制作的概念图展示给教师和同学，其它小组可提出自己的看法与质疑，锻炼学生的批判和反思能力。

5、归纳总结、修正完善。教师对各小组的表现进行总结，解答疑问，完善小组概念图，最终制作出最佳概念图。

教学评价和反思：小组互评和教师点评后，各小组针对本次教学活动写一份总结。

在计算机教学中，概念图是值得推广的教学方法之一，它的应用不仅帮助学生更好地掌握与运用知识，而且还锻炼了学生独立思考、探索和解决问题的能力。

参考文献：

[1]裴新宁：概念图及其在理科教学中的应用，《全球教育展望》，2001年第8期

工程力学的概念篇（7）

当前科学技术迅速发展，计算机结构程序的全面应用给结构设计师带来极大方便，大大减轻了他们的劳动强度，提高了设计的效率和质量，从而加强了设计师对建筑结构计算软件的依赖。

结构设计和概念设计的区别

概念设计和结构设计究竟有什么区别呢？比如一个大学生刚毕业从事设计的时候，往往对一个简单的工程设计无从下手，而计算某个构件或设计一个单根构件却是轻而易举的事情，这是为什么呢？因为没有经验、没有结构的整体概念就不会概念设计。

一些结构设计师不重视结构的基本理论和基本概念的正确使用，不能有效地运用他们的知识、精力和时间去考虑结构的整体设计、协同工作等一系列概念设计问题而是一味地依赖计算机，久而久之许多设计人员缺乏结构设计的概念，对软件技术条件认识不清、对计算机的计算结果无法判断，对规范与软件之间的差异不甚了解，对如何加强结构的整体性、合理性、经济性没有概念，甚至一些设计人员因为过多地相信计算机分析结果而导致结构计算模型与实际建筑物存在较大差别，引起结构施工图中出现了大量的概念性错误和计算错误，且有些错误可能会导致严重的后果。为保证建筑结构的安全、适用、经济、可靠，对设计人员强调结构概念设计的重要性是非常必要的。

概念设计的内容十分丰富，应用面也非常广泛，几乎蕴含了所有的结构设计过程。我们通常谈到的安全度的概念、力学的概念、材料的概念、荷载的概念、地震的概念、使用的概念等都属于结构的概念。概念设计就是融合这些概念，贯穿到结构造型、方案设计、结构布置、计算简图抽象、计算结果处理、施工图绘制等设计的整个过程，对理论无法明确的部位，还要有定性的认识后才能反映到设计成果中。一个结构工程师的首要任务就是在每一项工程设计的建筑方案开始，就能凭借自身拥有的结构体系功能及其受力、变形特性的整体概念和判断力，用概念设计帮助建筑师开拓或实现该建筑业主所想要的。

二、概念设计需要经验的积累

概念设计的取得要根据个人经验的积累，在实际中结合建筑功能要求、结构安全等级、抗震设防登记、地质资料、当地资料、当地自然环境等来进行定性设计的过程，它的内容包括：确定三缝设置、结构体系、基础形式的埋主要构件的几何尺寸等。比如，有的设计人员用多层结构三维空间分析程序来计算底层框架，还人为的布置一些抗震墙，既不能满足楼层间的合理刚度比，也不能正确地反映底层框架在地震时受力状态。问题还是在于结构概念不明确，没考虑这两种结构体系的差异。软件的选择和使用不当，造成危害是不容忽视的。美国著名学者和专家曾警告工业界：“误用计算机造成结构破坏而引起灾难只是一个时间的问题。”要避免这种情况，不妨运用概念设计的思想。

建筑的概念设计，在整个设计过程了起着举足轻重的作用，一幢建筑物的设计，如果没有事先经过全盘正确的概念设计，以后的计算模式再准确、计算再精确、配筋再合理，也不可能是一个经济、合理的优秀设计工程。所以结构设计人员应该及早介入建筑的概念设计。住宅设计无论是多层砖混或和框架剪力墙结构，都不同于以往的静力设计，必须从抗震的角度，采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。为此，结构设计人员必须及早介入建筑结构的概念设计，否则，将会导致建筑结构设计的不合理，给以后的结构设计带来难度。为在建筑物的方案设计阶段正确把握建筑结构的概念设计，应对不同形式的住宅建筑，掌握各自概念设计中容易疏忽的要点。因此，结构的概念设计主要是重视规范及规程中有关结构概念设计的各条规定，不至于陷入只凭计算的误区。若结构严重不规则，整体性差，则仅按目前的结构设计计算水平，难以保证结构的安全，而且十分不经济。

三、概念设计思想的运用我国现行的结构设计理论与计算理论采用以概率理论为基础的结构极限状态设计准则，与过去经历过的经验估算法、容许应力法及破损阶段法相比，它更科学、更合理，但也存在一些缺陷或不可计算性，即它对具体空间结构体系整体研究存在一定的局限性，只能视作近似概率法。如，对混凝土楼板结构设计，内力计算是基于弹性理论的计算方法，而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法，这一矛盾使计算结果结构的实际受力状态差之甚远。为了弥补这一缺陷，或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计，必须用优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。要充分发挥结构程工师的创新能力，因为他们是结构设计革命的推动者和执行者。

四、概念设计对结构设计进行宏观控制

（一）在方案设计满足建筑要求的前提下，从宏观的角度考虑结构整体性及主要分体的相互协调关系，确定总体设计方案；二是在理论设计过程中综合考虑工程条件、计算理论、材料性能等各种因素对计算结果的影响，判断理论设计的准确性，并对一些工程中难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题，根据实际经验采用一些结构构造措施进行处理

工程力学的概念篇（8）

中图分类号：G633．6 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2012）09-059-002

目前，很多学生数学学习困难的一个重要原因就在于孤立地记忆知识，没有将知识间的内在网络转化成自己头脑中的认知结构，并没有真正的掌握知识。因此，帮助学生将知识整合成一个完整的体系，就成了教学中的一个重要任务，概念图作为当前中学教学中的新宠就很好地诠释了这一角色。

一、理论基础

概念图是于20世纪60年代由美国康奈儿大学诺瓦特教授根据奥苏贝尔的意义学习和概念同化理论开发的一种新型工具，其最初的目的是为了测定学习者已有的知识，是一种评价工具。1999年国内学者首次将概念图引入到教与学的领域里来，后经过不断的探索研究，概念图慢慢地走入了中小学教学的视野，成为了一种炙手可热的教学技能和教学策略。利用概念图能更好地帮助学生理解各概念间的关系，促进意义学习的发生。

二、概念图的意义和作用

在中学数学中，数学概念之间有着严密的逻辑关系，其中包括从一般到具体的序列关系及渗透的网状关系。概念图对中学数学教学有着极其重要的作用和意义。

1.概念图可优化数学教学，促进教师发展

随着人们对概念图的不断认识和研究，概念图由原来的一种评价工具，渐渐地变成了教学中的一种教学手段，在教学设计、教师技能等方面都发挥着举足轻重的作用。

利用概念图优化教学包括两方面：一是优化教学设计，提升备课效率；二是提升课堂效率，提高教学效益。

借助概念图，可有效促进教师的发展。教师在使用概念图进行教学时，不知不觉中就经历了解读分析教材的过程。与此同时，在不断完善概念图的过程中，教师还需将知识背景，相关联的其他学科知识，学生认知水平等纳入考虑范围之内，而通过协作完成概念图，教师也看到了学生思维的变化，从中吸收了不少素材，在一定程度上促进了教师教学技能与技巧的提高，促进了教师自身的发展。

2.概念图可帮助学生有效学习，促进学生的发展

概念图以直观形象的方式表征知识，能有效地呈现思维过程及知识的关联，引导学生进行意义建构，帮助学生有效学习，提高学生各方面能力，促进学生的发展。

苏联心理学家克鲁捷茨指出：数学上获得成功的能力，是理解数学概念和熟悉地使用它们的能力，如果数学知识仅保留在表面和浅表认识上，那么将失去数学应用的能力。这里所说的使用概念的能力就包括了建构概念的能力，而学生学习的主要屏障恰好就是不能较好的建构概念和知识网络，因此就将有趣的数学变成了无趣的死记硬背。

创新是时代的要求，在素质教育的今天，创新教育成为了素质教育的核心。而我国教育改革的重要目标也是实施创新教育，培养有创新意识、创新精神的人才。

3.概念图有利于数学与其他学科的衔接，为不同形式的教育提供参考模式

概念图独特的空间结构决定了它包含知识的深度和广度，也决定了它利用面的宽度。康奈尔大学的Ednondson也认为，概念图在将内容图示化过程中，是一种有效的工具，它能使各学科的内容进行很好的链接。在数学教学中，有很多的数学模型是从生活中抽象出来的。在学习这些模型时，通过链接让学生认识这些模型的原形，了解模型中其他学科的知识，做到了知其然更知其所以然。

知识高度浓缩和结构化的概念图，也为其他形式的教育提供了契机与参考模式，比如网络教育，远程教育等，通过网络，利用概念图的优势，将丰富的学习资源为学习者所用，使学习者在浩瀚的信息世界中有效的学习，可以说，这是一场席卷教育的革命性变革。

三、使用概念图应遵循的原则

概念图在数学教学中是一种新型的教学手段，正确认识和使用概念图，就可以解决零散的数学概念与学生形象认知结构之间的矛盾。为了使概念图更加有效地服务于数学教学，笔者给出以下几点建议：

1.概念图构建时选材要合理化

使用概念图之前，教师必须要先给学生介绍概念图。那么，如何让学生更好地接受概念图这一新知识，就成了教师首先要思考的问题。因为概念图的建构必须依靠对上下文知识的理解与运用，所以选取一个学生已经熟悉的主题来介绍概念图是最好的办法。在教师使用熟悉的例子来定义概念、命题和连接词的过程中，学生的旧知被唤起，从而大大激发了学生的学习兴趣，提高了学生的学习积极性。

2.概念图制作中链接要标准化

将同一主题不同级别的概念或命题置于概念框中，把相关的概念和命题用连线连接，再在线上表明二者之间的联系，从而形成了该主题的概念或命题网络。这样，同一领域及跨领域的知识都通过此网络结构发生了联系。在绘制网络、进行各级链接时，一定要对概念、连接词等标准化。从某种意义上讲，任何概念之间都存在一定的关系，一定要精选出要链接的概念，而且要慎重考虑连接词，尽量避免在概念框中用一些句子，否则会使人误认为整个概念图的下级结构是根据这一陈述建立的，而不是另一层概念群。

3.概念图的制作工具要高级化

如今编制概念图的软件有很多，比如：Inspiration、Mind Manager、Activity Map等。在学习概念图的初期，我们更多的会选择使用手工绘制，但是随着对概念图的不断学习，我们不能一直处于使用手工绘制的初级阶段，更多的应该选择使用高级的计算机技术制作概念图。

概念图是一种将隐性知识可视化，将概念关系具体化的有效工具，利用它可以促进学生的意义学习，提高学习效果，可以优化教学，促进教师的发展。后现代主义教育及我国课程改革均倡导教学模式的多元化和多样化，相信概念图必将成为新课改下一种强有力的教学策略和工具。

参考文献：

[1]左浈.概念图在初中数学教学中的应用[J].中学生数理化·学研版,2012,（5）

[2]朱学庆.概念图的知识及其研究综述[J].上海教育科研,2002,（10）.

[3]鲍贤清，储慧峰.协作建构概念图——合作学习的新途径[J].中国电化教育,2006,（230）

[4]邱彦君.在数学教学中如何培养学生的创新能力[J].山西财经大学学报,2012,（2）

[5]刘荣玄，罗贤强，徐向阳.关于概念图在数学教学评价中的应用研究问题[J].数学教育学报2011,（4）

[6]裴新宁.概念图及其在理科教学中的应用[J].全球教育展望,2001,（8）

[7]希建华，赵国庆.“概念图”解读：背景、理论、实践及发展[J].开放教育研究,2006,（1）

[8]张丽平，刘建军，何琪.概念图及其教学功能探究[J].理工高教研究,2006,（4）

[9]赵国庆.概念图、思维导图教学应用若干重要问题的探讨[J].电化教育研究,2012,（229）

工程力学的概念篇（9）

中图分类号：G642.0？摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）12-0147-05

一、引言

土木工程从17世纪中叶诞生开始，经历了最初近300年的“奠基时期”和一战前后的“成熟时期”，并以计算机和信息技术为标志，进入了现代桥梁工程发展阶段。这一时期，中国桥梁经历了“80年代的崛起”和“90年代的腾飞”两个阶段，取得了举世瞩目的成就，但在设计创新、桥梁美学和经济性方面存在一些问题，这三个问题与设计人员的素质直接相关。桥梁设计人员的素质与其所接受的工程教育密切相关。传统桥梁工程的教学是按照不同材料讲授结构原理，按照不同规范教授设计方法。这种传统的教学方法使得学生容易形成思维定式，限制了学生的创意思维。同时，在教学当中缺少桥梁美学、桥梁经济性能比选这两方面的教育。学生在学习完《结构力学》、《材料力学》和《理论力学》等基础课程，《桥涵水文》、《桥梁施工》、《桥梁工程》等专业课程之后，所学知识是一堆分散的、凌乱的知识点，在毕业设计阶段，学生常常感觉到毕业设计难以着手展开。为了加强学生对桥梁设计的整体理解，整合学生本科学习的知识，培养学生的在桥梁设计时在创新理念、工程质量和美学考虑三方面的能力，同济大学桥梁系在本科生中增加了《桥梁概念设计基础》的课程。本文着重介绍了本科《桥梁概念设计》课程的教学目的和课程设置，并就教学特色谈谈作者的体会。

二、课程设置

桥梁的概念设计就是选择满足桥梁功能、结构、施工、耐久、环保、经济与美观要求和设计原则的最佳设计的过程。学生学完结构力学、材料力学、土力学等力学知识以及桥梁工程、桥涵水文、基础工程、桥梁施工等专业知识后，如何让他们学到《桥梁概念设计》所必须的基础知识是课程设置中必须考虑的问题。概念设计首先要分析设计环境，即分析该桥建设的自然条件、人文条件，社会条件和技术条件；然后生成一系列概念方案，针对不同桥型确定桥梁的各个层次的基本参数；最后根据《桥梁概念设计》的六个基本原则——“安全、适用、经济、美观、耐久、环保”，从这六个角度对概念方案逐一对比分析，比选出最优的案。图1较为直观地介绍了《桥梁概念设计》的设计流程。

根据桥梁概念设计基本流程和本科阶段的特点，《桥梁概念设计基础》课程主要设置以下内容。

1.概念设计概论。概论当中，首先整合了桥梁工程的知识体系，介绍了桥梁的基本组成和分类；然后介绍国内外桥梁的最新发展动态。并从中国桥梁建设当中出现的问题的角度，说明概念设计的目的、意义和重要性。最后介绍了《桥梁概念设计》中安全、适用、经济、美观、耐久、环保的原则及其含义，并详细阐述了如何建立创新理念。

2.桥梁美学设计。美学是人们对于美和丑的认识，虽然不同人拥有不同的看法，但是美学还是有其一般性的规律。在桥梁美学设计当中，首先介绍了东西方美学的哲学基础，提出了桥梁美学的五个基本原则——“多样与统一”、“比例与匀称”、“平衡和和谐”以及“韵律与协调”。并针对桥梁，提出了概念设计中的美学考虑和处理方法。最后，介绍了桥梁美学设计的实例。

3.设计构思和总体布置。设计构思和总体布置是《桥梁概念设计》中最为关键的环节，是生成概念方案所必须有的过程。设计构思主要是分析桥位处的自然条件、技术条件、人文条件、社会条件，进而对桥梁总体设计进行设计。①自然条件。自然条件主要包括河势、水文、气象气候、地形地貌、地质水质和地震这七个方面。在概念设计阶段，这些资料的应用一般有两个方面：一方面，在理解消化这些资料的基础上，抓住核心要素和控制条件，形成构思和布局的雏形；另一方面，用于总体和关键构件的宏观、控制性的计算和分析，来验证和调整先前的构思和布置。②技术条件。经过近200年的发展，桥梁的上部结构和下部结构已发展形成了一些较为成熟的形式，在当今技术条件下，这些不同类型的上部结构和下部基础都有着各自的适用范围，在桥梁概念设计的初始阶段，我们应当尽可能地根据桥梁所处的自然条件，选择最为合适的上部结构和下部基础。③人文条件。人文条件主要是指桥梁所处地区的历史文化背景和该区域的桥梁使用者对于美的诉求。桥梁作为一种永久建筑物，除了跨越功能之外，其景观功能也是其功能的一个重要方面，在某些情况下，尤其是城市桥梁当中，桥梁的景观功能可能是其最为重要的一个方面。只有在这些准备工作做好之后，才能够根据“变化与统一”、“比例与匀称”、“平衡与和谐”，“韵律与协调”这些基本的美学基本原则，设计出满足人们人文诉求和美学要求的美的桥梁。④社会条件。社会条件主要是指桥梁的使用功能、桥梁的经济性。使用功能包括交通功能、航运功能。交通功能方面，对于公路桥梁、铁路桥梁和城市桥梁，其荷载标准和建筑界限不同；不同的航道等级和通航标准对应的通航净空也不相同。经济性方面，不同的桥型、总体布置、基础方案和施工方案对于桥梁的经济性能均有影响。

4.结构安全验证。在结构安全验证中，介绍了桥梁的荷载，讲解了结构分析的一般方法和结构的强度、刚度、稳定性、动力特性的验算，然后介绍了桥梁耐久性设计的一般原则和耐久性验算的方法。

5.工程案例分析。通过分析《桥梁概念设计》的工程实例，来完整的介绍桥梁概念设计的流程，以及各个步骤当中应当注意的问题，使学生在掌握全局的同时不忽略细节。

三、概念设计教学特色

同济大学桥梁系在国内土木工程专业首先开展了概念设计的课程，作为桥梁工程教学改革的一部分，这门课程尝试了一些新的教学方法。具有以下几个方面的特点。

1.强调桥梁创新和美学设计。通过概论，首先强调《桥梁概念设计》中创新的重要性，从总体布局、结构体系和局部构造三个层次引入创新理念。并分别配以工程实例，深入浅出，强化了创新和美学设计在桥梁设计中的重要性，引导学生在创新和美学方面进行思考。如在讲解从总体布局的角度创新桥梁设计时，列举了某高新区中央岛的桥梁概念设计。

由于该区域是交通道路上的重要视觉节点，连岛的两座桥梁需要表现出磅礴的气势和很好的视觉冲击力，常规桥梁无法表现这一特征。虽然可以通过大跨度悬索桥、斜拉桥凸显气势，但是桥位处没有大跨度斜拉桥的要求，同时，大跨度桥梁经济上也不合理。通过总体布局的创新，采用建筑学上借势造景的技法，将一座常规大跨度桥梁一分为二，分别放在南北两个河道处，中间道路形成虚拟的桥梁中跨，远处观看，如同一座十分宏伟的大跨度悬索桥，既凸显了气势，又满足了经济合理的要求。

2.注重讲解概念性的原理。传统的桥梁工程注重从力学计算方面推导出一些公式，通过公式里的参数分析来讲解桥梁工程中的基本力学原理。在《桥梁概念设计》的教学当中，复杂的力学计算不是重点，因为其与概念设计注重概念的理念背道而驰。相反，概念性的原理才是重中之重，一方面，概念性的原理便于理解性记忆；另一方面，如果概念设计不合理，将直接导致后续力学计算结果出现问题，进而需要返工或者通过额外措施解决出现的问题。例如，在讲解桥梁结构体系对于桥梁受力性能的影响时，列举了作者设计的昆山玉峰大桥的外部约束、内部链接和刚度分配处理方法的例子。

？摇？摇昆山某区域需建立一座城市桥梁，通过概念分析，拟建立一座斜靠拱桥。由于该区域为软土地基，无法承担水平推力。因此，主拱圈采用无水平推力的系杆拱（外部连接），主拱圈承担主要的恒载，主拱圈斜靠拱共同承担活载（刚度分配），进而解决了软土地基的问题。在讲解主拱圈和主梁之间的内部连接方式时，同样也采用了重视概念、简化计算的教学思路。由于主梁为双边箱钢箱梁主梁，在纵横梁上搭设混凝土预制桥面板，桥面板之间通过现浇段和横纵梁上的剪力钉连接，因此在拱梁交接处存在着负弯矩区段，会导致桥面板开裂。为了解决这个问题，主拱圈和主梁之间采用铰接的连接方式，释放了负弯矩；同时，等主梁支架拆除后再浇筑现浇段，通过让混凝土桥面板和钢主梁在不同的阶段参与受力，也减小了拱梁连接处的桥面板拉应力，防止了桥面板开裂。由于一般的系杆拱桥主梁为混凝土箱梁，可以张拉预应力，因此拱梁交接处主梁拉应力不是设计的关键因素，但是在玉峰桥中，在混凝土桥面板中张拉预应力较为困难，因此采用了释放拱梁之间弯矩的铰接的连接方式。

3.教学结合工程实际。以上两个例子，只是《桥梁概念设计》课程教学当中所举的众多例子的一个缩影。为了改变传统桥梁工程教学时，学生只知其然，不知其所以然的状况，在《桥梁概念设计》教学中加入了众多的工程实例，讲解出原因，让学生加深理解，加深印象。例如，在介绍悬索桥抗风问题时，列举了著名的“塔科马大桥风毁”事故，并从悬索桥的计算理论发展的角度，解释了塔科马大桥发生风毁的背景。在线弹性理论当中，不考虑结构变形对于平衡的影响，因此主梁高度很大；随着挠度理论的诞生，人们发现主梁的刚度对于悬索桥的整体刚度贡献不大，最终，从曼哈顿桥到金门大桥，悬索桥主梁高度越来越小。到塔科马大桥时，主梁高跨比只有1/350，主梁形式为抗扭性能差的双边主梁开口断面，最终导致主梁发生风致颤振破坏。这种结合工程事故发生的理论发展背景的讲解思路，让学生的理解更为深入。

4.整合知识体系。通过一个完整的桥梁概念设计流程，学生明白了本科所学课程在桥梁概念设计中的作用以及各个课程之间的关系，进而达到了整合学生的知识体系的目的；同时，概念设计当中历史文化、美学诉求方面的人文内涵需要学生提高综合素质，耐久性、环保以及全寿命设计思想要求学生进一步学习相关知识，从这个角度来说，概念设计也起到了引导学生学习方向的目的。

5.注重学习与实践相结合。让学生更深入地理解《桥梁概念设计》，最好的方式是让学生参与到真实的桥梁概念设计当中。在教师指导下，学生参加桥梁方案竞赛是一个很好的方式。从同济大学桥梁系开设《桥梁概念设计》课程以来，历届学生分别参加了广东省虎门二桥、北京长安街西延永定河桥、北京通州运河区北运河桥和通惠河桥的国际方案竞赛。在参与竞赛的过程中，学生对桥梁概念设计的流程有了更深入地理解，同时也增强了实践能力。下面介绍了长安街西延永定河桥梁的概念设计。桥位位于首钢工业改造区，该区域规划功能定位为北京西部综合服务中心和后工业文化创业产业区。桥位北部为被誉为“燕都第一仙山”的石景山，西岸为门头沟滨水商务区，功能以商业服务，文化娱乐为主。大桥跨越永定河莲石湖，该湖注水后，形成湖滨绿色生态走廊。概念设计当中，石景山、永定河和首钢是不可或缺的三个元素，桥梁应当与这三个元素相互融合，构建出“一山、一水、一桥，一部钢铁史”的和谐篇章。①跨径布置。桥位处控制桥梁跨径的主要因素有：路线与河道及两侧道路斜交53度；东侧跨越丰沙铁路和东滨河路（红线宽度40米）；西侧跨越河堤路（红线宽度30米）；河堤处不能设置桥墩。因此，采用东侧一跨跨越丰沙铁路、东滨河路和东河堤，西侧采用一跨跨越西河堤及西河堤路，最小跨径均为120米。河道中桥墩设置不受通航影响，但需要考虑排洪的作用，桥位处上下游桥梁跨径均为40米左右。②桥型选择。桥型选择考虑结构的外形与周边环境相符，控制结构的高度，是的结构与石景山和山下的首钢厂区高度协调，不遮挡永定河自南向北的视觉走廊。根据跨径布置，梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥都是可行的。③横断面布置。桥位处道路规划红线宽度为80米，若采用单层桥面布置，桥面宽度约为60米；若采用双幅桥面布置，桥型选择限制较多，如采用横向四片拱肋的拱桥，景观效果不佳；如采用双层桥边，可以使桥宽变为30米左右，同时具有许多优点。非机动车道、人行道和车行道分离，为互通立交的实现提供了很好的条件；双层桥面的下层人行道、非机动车道可以与东滨河路实现平交，方便了行人。④概念生成与选择。梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥都是可选桥型，根据上述分析，概念生成了十四个比选方案。从安全适用、结构布置的合理性与经济性、与环境的协调和美观、可设计性和可施工性、耐久环保五个方面进行综合比选打分，最终概念选择了五跨连续桁架拱桥方案、斜拉桥和梁桥组合方案、斜拉桥和拱桥组合方案，进行下一步的设计。以下为三个方案——锦绣河山（五跨连续桁架拱桥方案）、日月同辉（斜拉桥和梁桥组合方案）、龙凤呈祥（斜拉桥和拱桥组合方案）的效果图。

⑤概念设计。下面简略介绍锦绣河山方案极其概念设计。

美学处理方面，五跨连续桁架拱桥方案主梁和拱肋均采用钢桁架形式，厚实的金属质感让人们感受到首钢改造区曾经辉煌的钢铁文化。桥面以上主拱圈的高度近似按照黄金分割比设计，犹如连绵起伏的山峦，突出了锦绣河山的主题。桥头堡外形也同样进行了美学优化，参照石景山上宝塔的形象进行了处理。主桥为采用双层桥面的梁拱组合体系，各跨拱脚均采用固定铰支座约束。主梁宽度为32.6m，高度为6.5m。上下桥面每隔6m设置一道横梁，梁高1.5m。采用正交异性钢桥面板，主梁上吊杆间距为6m。除拱肋的风撑与弦杆，腹杆与弦杆采用高强螺栓连接外，其他钢构件采用焊接连接。基础采用钻孔灌注桩。永定河大桥概念设计是国际方案竞赛，有六家国际知名设计单位的十八个方案参加竞争，最终有六个方案入围。作者指导学生所完成的三个方案均得以入选。部分竞争者的方案因采用大跨、奇异的造型来标新立异而被淘汰，而学生们所完成的方案思路清晰、考虑的因素较为全面，创新性、经济性均较好，设计方案外形也比较优美，因此得以入围。在前面提到的另外两个国际比赛中，学生们的方案也获得了第二和第一名。参加比赛既提高了学生的学习积极性，也达到了《桥梁概念设计》的教学目的。

四、学生反应

本文第二作者作为《桥梁概念设计基础》课程的学生，也切身体会到了《桥梁概念设计》不同于传统的灌输式教学。传统的桥梁教学思路只重视结构计算，而《桥梁概念设计》重概念、重视原理、重视讲解思路，重视用实例说明抽象的问题。这些教学思路对于学生的理解十分有益。同时，提高了创新和美学考虑在桥梁设计中地位，让听课的学生认识到，新的桥梁设计理念需要工程师从传统的桥梁计算工程师转变到桥梁创新设计工程师甚至是桥梁建筑师，让其更为重视自身的人文修养和综合素质发展。《桥梁概念设计》的学习就是一个桥梁概念设计训练的过程，本科学习的知识经过梳理后成为了一个体系。在进行本科毕业设计，学生拿到一个桥梁基本信息后，处理更为得心应手。最后，参与方案竞赛的实践帮助学生从理论性的知识当中走出来，进行实际的概念设计操作，加深了学生对概念设计本身的理解，对概念设计流程也更加熟悉。

我们国家的桥梁在过去的三十年当中实现了跨越式的发展，但是，这种高速发展的背后也隐藏着很多问题，创新理念不足、桥梁不够优美以及经济性能不好是众多问题中比较突出的几个方面。

高校学生是未来青年工程师中的骨干力量，是未来桥梁设计的中坚。同济大学桥梁系率先开展《桥梁概念设计》这一课程，希望能够通过这门课程，加强学生对桥梁概念构思的重视，将创新思维和美学优化的理念贯穿桥梁设计始终。希望通过这种形式，在桥梁界中倡导一个重视概念设计、重视创新、重视美学优化的氛围，为中国桥梁的进步贡献出一份力量。

参考文献：

工程力学的概念篇（10）

文章编号：1008-0546（2013）07-0018-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

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。

工程力学的概念篇（11）

新课改的目标之一就是要改变学生的学习方式，即改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动积极参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力，使学生从原来的被动学习、依赖学习转变为自主、合作与探究性学习。而自主学习作为当前新课改中极力提倡的一种新的学习方式，它在学生的学习生活中占据着越来越重要的地位。然而,笔者发现在学生自主学习过程中却存在着诸多方面的问题需要解决。而概念图的引入则为学生提供了一个辅助学习的有效工具，为自主学习问题的解决提供了一条捷径。

尤其是对于高中生来说，他们面临的是高考，纯粹是为了考试而学习，每天面对的是填鸭式的教学、做不完的作业和试题。尤其进入高三后，长期以来对他们的学习方式实行的一直是题海战术，每天考试、死记硬背那些条条块块。虽然高中生本身有一定的自主学习能力，但是有的学生自主学习效率和效果仍然得不到提高，而且课堂笔记知识散乱，复习的时候无法理清所记的知识点之间的联系，所以，对有些学生来说，学习虽然很努力，但是却很少取得好成绩。因此，我们迫切需要有一种能够帮助他们记忆知识、整理学习资料、理清知识点之间的联系的一种有效的学习工具。而概念图就是其中的一种。

二、概念图概述

1．概念图的定义

概念图（Concept Map）是康奈尔大学的诺瓦克（J．D． Novak）博士根据奥苏贝尔的有意义学习理论提出的一种教学技术。诺瓦克博士认为：“概念图是用来组织和表征知识的工具。它通常将某一主题的有关概念置于圆圈或方框之中，然后用连线将相关的概念和命题连接，连线上标明两个概念之间的意义关系。”[1]

我国教育学者黎加厚教授认为：所谓“概念图”，是指利用图示的方法来表达人们头脑中的概念、思想和理论等，是把人脑中隐形知识显性化、可视化，便于思考、交流和表达。可以认为，人类使用的一切用来表达自己思想的图示方法都是“概念图”。[2]

简单地说，概念图就是以节点表示概念，连线和连接词表示概念之间的关系，是一种有效的知识可视化工具。概念图技术的应用对教师的教和学生的学都有积极的促进作用。目前概念图已经成为一种教学工具、学习工具、教学评价工具、远程学习工具等。本文仅从学生的角度，探讨概念图在促进学生自主学习中的应用优势。

2．概念图在国内的研究现状

近年来，概念图被当作一种有效的工具而应用于各个领域，如学科教与学、远程教学系统及网络课程的开发、计算机、电子信息技术等。笔者在中国期刊网全文数据库、中国优秀博硕学位论文全文数据库中以“概念图”为题名，对2012年以前发表的论文进行了检索与统计（如表1）。

表1 概念图及其在教与学领域研究概况

由表1可以看出，与概念图（不包括有机概念图）有关的论文，在中国期刊网全文数据库和中国优秀博硕士学位论文数据库总计有784篇，其中，关于教与学方面的论文达488篇，占了62．2％。研究范围触及到教与学的各个层面，在学习上，概念图的应用主要涉及到这样几个方面：促进概念的学习和理解，进行有意义的学习；建立知识网络结构，作为复习时整理知识的工具；作为研究性学习的导向；制作概念图对认知方式的影响；培养创造性思维的有效工具；交流的有效方法，促进对话和合作；是外显知识和内隐知识相互转化的一座桥梁；学习的测评工具等等。[3]可见，概念图作为一种学习的有效工具，它的强大功能在学习领域正日益显现出来。

三、概念图应用于中学生自主学习中的优势

概念图为教育教学改革注入新的活力，极大地提高了人们的理解和记忆能力，它对于逻辑思维和创造性思维的培养都有巨大帮助。通过使用概念图，学生不再被动地去设法记下教师的每句话和阅读一串串长长的句子，而是积极地对关键字进行加工、分析和整理，对知识进行系统化，并和教师积极地对话。它的优点主要表现在：

（1）会自动地激发学生对学习的兴趣，知识更易于为学生所接受，学生在学习中更有合作精神。

（2）会让学生的学习更出自自发行为，更有创造性。

（3）因为概念图只把相关材料以非常清晰和容易记忆的形式提出来，因此，学生倾向于在考试中获取更好的成绩。

（4）与线性文本不同的是，概念图不仅显示了一些事实，而且把事实之间的关系也列出来，这样就让学生对课题有更深的理解。

四、概念图在中学生自主学习中的应用探讨

概念图作为一种学习的有效工具，能够促使学生整合新旧知识、建构知识网络、完善知识结构，从而使学生从整体上理解知识、把握知识，促进学生的有意义学习和探究性学习，最终使学生学会学习，进而提高学生的自主学习能力、创造性思维能力和自我反思能力。笔者从以下几个方面阐述了概念图在学生自主学习中的广泛应用。

1．辅助学生整理知识概念，促进新旧知识的整合

由于概念图能够清晰地展现概念间的关系，可以帮助学生理清新旧知识间的关系，所以，不管学生尤其是自主学习为主的学生在感到需要进行新的学习以前已学到什么，都需要认识到先前的知识对获得新知识的价值。对于自主学习为主的学生来说，概念图有助于明确他们所学的关键概念或命题，也突出了新知识和他已掌握的旧知识之间的联系。[4]具体地讲就是，概念图首先能够帮助学生理解所学内容的关键概念，并在各个概念间建立起有意义的联系，然后用具体的知识或事实充实相应的概念。学生进行的学部分都是在已有的知识中对概念和命题进行归类，学习新知识就是吸收新的概念和命题，修改原来的认知结构。这样新知识就获得了意义，旧知识也因为得到了新的修饰而获得了新的意义，从而使得新旧知识得到整合。

2．辅助学生整理、加工信息

学生在通过各种方式收集和整理资料时，可使用概念图将多个零散的知识点集合在一起，帮助学生从大量繁杂的信息中找到信息间的联系。[1]学生可以利用概念图来分析复杂知识的结构。通过制作概念图，能够激发他们的学习兴趣，促使学生积极思考，加强对知识的理解，也增强了他们的成就感，促进学生学习能力的提高。另外，也使他们在制作概念图的过程中体会、观察知识间的关系，甚至发现自己从来没有注意和意识到的各个知识间的关系，从而产生一些具有创新性的理解，达到创新性的学习之目的。

3．促进学生高级思维发展，提高解决问题的能力

首先，制作概念图是一种创造活动，它有助于培育学生的创造性。因为，学生要制作出好的概念图就必须搞清楚哪些是已有概念、哪些是不同概念、不同概念之间是什么关系且相关到什么程度等问题，而这实际上是要求学生在概念水平上思考问题，属于高级思维，因此，绘制概念图有助于这一思维的发展。概念图实际上为这一高级思维搭建了一个“脚手架”，它帮助学生整理资料整合知识形成某主题的已有知识图在已有知识结构中嵌入新概念在头脑记忆系统中固定学习内容修正与完善。[5]

4．改变学生的认知方式

认知方式是个体对外部世界稳定的知觉组织形式和概念归类模式（Heath，1964；Tamir，1985），它是人对所输入的各种信息的一种处理策略。据研究，学生在学习中优先选择的认知方式有记忆（Recall）、规则（Principles）、质疑（Questioning）、应用（Application）。[6]一般认为，优先选择规则（P）进行认知的学生比选择其他认知方式的学生在进行有意义学习时更具优势，因为，概念图能形象地展示和说明概念的含义及概念间的相互关系,即概念间的意义联接，而运用概念图策略，学生多采用的是规则（P）的认知方式，即在学习新概念时，总是习惯于去分析概念之间的关系，并加以理解和记忆；而在传统学习中，学生采用的主要是记忆（R）为主的认知方式，即总是无数遍地去背诵整个概念,用死记硬背的方式来处理新学的概念。因此，学生如果运用概念图策略进行学习，那么经过不断地训练，其认知方式将会受到影响而发生改变，从而提高他们的学习成绩。

5．促进交流

因为概念图能够以清晰、简明扼要的形式展示出学生的认知结构，表现学生对概念的理解，所以，学生很容易地利用概念图进行交流。通过与人交流，学生能够及时发现自己知识掌握的薄弱之处，从而可以通过进一步学习弥补知识缺陷，促进自己的学习。因而，概念图作为一种认知策略，还可以提高学生的自主学习能力、自我反思能力，有利于培养合作精神。

总之，概念图作为一种有效的学习工具，已经引起教育领域有关学者的重视和关注，已越来越多地被应用到教学的各个环节。概念图策略虽然有利于学生的自主学习，促进知识建构，从而使学生从整体上理解知识、把握知识，促进学生的有意义学习和探究性学习，最终使学生学会学习。但是，学生首先必须学会制作概念图，其次，就是需要有教师的正确指导，概念图才会发挥出它应有的优势。

[参考文献]

[1] 概念图知识教程．上海教育资源库网．

http：／／www．sherc．net／sherc／application／gntjc．jsp．

[2] 与黎加厚教授谈概念图．齐伟的博客．

http：／／blog．ci123．com／qever／entry／7058．

[3] 张丽萍,吴淑花,何琪．我国概念图研究概览[J]．现代教育技术, 2007,(5)：34－35．