反向工程的概念范文

反向工程的概念篇1

关键词：概念图；概念图绘制；化学复习

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。

参考文献

[1] 李哉平. 概念图与化学教学策略的最优化[J]. 中小学教材教学法，2005，（12）

反向工程的概念篇2

关键词 概念组合，名词名词组合概念，关系启动。

分类号 B842.1

1.前言

概念组合是一种简洁且普遍存在的语言结构，也是一种认知加工过程。将两个或多个概念组合成一个新概念的过程称为概念组合，产生的新概念称为组合概念（Murphy，2002；刘烨，傅小兰，2005）。通常，将第一个词称为修饰词，第二个词称为主名词，修饰词对主名词起修饰限定作用（Estes，2003），主名词决定组合概念的句法和语义类别（Gagn6&Spalding，2009）。20世纪70年代，语言学家Down，ing和Levi最早对组合概念进行研究，认为主题关系是连接主名词和修饰词的纽带，相当于句子加工的句法结构。例如，“山脉杂志”解释为“关于山脉的杂志”，其中主题关系“关于”在理解“山脉杂志”时起到了重要作用（Gagn6&Shoben，1997）。由于“名词-名词”组合概念比“形容词-名词”组合概念的理解相对复杂些（程俊，张得龙，2011），对前者的加工机制引起了研究者的积极关注。虽然现有的理论都认为词汇（语义）信息和子概念之间的关系信息是影响个体理解组合概念的两个因素，但由于后者处于中心地位，因此“关系信息是如何表征和通达的”（Gagn6，Spalding&Ji，2005），这一问题引起了很多研究者的关注，同时也形成了各种理论观点。其中，对此争论最激烈的是关系竞争理论（Competition Among Relations In Nominals CARIN）和图式取向理论。

CARIN理论（Gagn6，2000，2001；Gagn6&Shoben，1997，2002）认为子概念之问的主题关系受修饰词的限制，不是独立表征的（Estes&Jones，2006）。例如在“tourist castle”中，主题关系“for”和修饰词“tourist”相连，受“tourist”的限制。图式取向的理论模型包括选择修改模型、概念特殊化模型、双加工理论以及交互属性归因模型（Ran&Duimering，2009）。与CARIN理论相反，该理论认为修饰词和主名词虽然在理解组合概念时扮演不同的角色，但其作用是相同的：主名词提供维度（或槽道），修饰词进行填充（Estes&Glucksberg，2000）。虽然解释组合概念时会激活相关的主题关系（Estes&Jones 2006），但该关系并不受修饰词限制，是独立表征的，在加工过程中主名词和修饰词都不会发生特殊作用。具体来说，CARIN认为只要修饰词相同，关系效应就会启动。因此，在对“大象降落伞”解释为“印有大象图案的降落伞”之后，人们更喜欢将“大象靴子”解释为“印有大象图案的靴子”。相反，这种启动效应不会因为主名词重复而发生作用。类似的，当启动组合概念与目标组合概念的子概念都不相同时，也不会产生关系启动效应。但图式取向理论认为（Estes&Jones，2006），即使启动词和目标词之间没有相同的主名词和修饰词，只要关系相同，也会产生启动效应。因此，该理论认为，在对“大象降落伞”解释为“印有大象图案的降落伞”之后，人们也喜欢用同样的关系来解释“企鹅靴子”。

对于组合概念子概念之间的关系表征问题，CARIN和图式取向理论之间形成了截然相反的观点，各有支持的证据。Gagn6和Shoben（1997）确定了子概念之间的15种主题关系，并依据主名词和修饰词之间关系发生频率的高（H）低（L）将组合概念分为HH、HL、LH三种类型，在此基础上补充适当的控制材料，利用反应时实验范式进行验证。发现，被试对HH和HL型组合概念词汇通达的反应时要显著快于LH，HH和HL之间的差异不显著。这表明修饰词和主题关系使用频率的高低对组合概念判断有影响。Gagn6（2001）研究也发现当启动项和目标项的关系和修饰词都相同时，被试对目标项的反应时最快、准确率最高；二者之间的修饰词相同而关系不同时，反应次之；而修饰词和关系都不同时，反应最慢；有无相同的主名词不影响该结果。还有研究发现，启动项和目标项之间的语义相似度较低时，如果二者之间没有相同的修饰词，也不能产生关系启动效应（Gagn6 et al.，2005）。以上这些证据表明关系启动受修饰词的限制，支持CARIN理论。

也有研究证明图式取向理论的观点。Gagne（2002）研究发现，两个组合概念的修饰词不同但语义相关，也会出现关系启动效应。Gagne和Shoben（2002）也证明，在修饰词重复和主名词重复条件下，被试对目标词的解释速度和精确性并无差异。其他多项研究也发现了类似的结果（Estes&Jones2006；Jones&Estes，2005；Spellman，Holy-oak&Morrison，2001；Wisniewski&Love，1998）。但Raffray，Picketing和Branigan（2007）通过“词汇-图片”匹配范式从语言分类学的角度，对“名词-名词”组合概念的加工机制进行研究，发现组合概念的关系信息大部分是独立表征的，虽然该结论比较符合图式取向理论，但是图式取向理论不能完全解释组合概念的加工过程。

有关组合概念关系信息的表征方式到现在都没有得出统一的结论，且国内在这方面的研究甚少。因此，本研究尝试通过操纵组合概念之间有无相同的子概念，采用“词汇，图片”匹配任务，对两种理论的争论进行考察。

2.实验一

2.1目的

探索名词一名词组合概念关系信息表征是否受子概念的限制。

2.2方法

2.2.1研究被试

在校大学生32名（男14名，女18名）。年龄在19～24岁之间。所有被试身体健康，裸眼视力或矫正视力正常。

2.2.2研究材料

包括32对实验材料和96对填充材料。（1）32对组合概念，每对包含一个启动组合概念、一个目标组合概念以及相应的两张启动图片和两张目标图片。其中启动词和目标词的修饰词均为生物词，而主名词为非生物词。每个组合概念都可以用两种关系进行解释：所属关系和描述关系（所属关系为修饰词拥有主名词，解释为“××穿着/戴着××”；描述关系为修饰词描述主名词，解释为“印有××图案的××”）。例如“企鹅靴子”，用所属关系解释为“企鹅穿着靴子”；用描述关系，解释为“印有企鹅图案的靴子”。

启动项对应的两张图片中只有其中一张符合其意义，例如启动词“企鹅靴子”，对应的图片为一张“企鹅穿着靴子”（或“印有企鹅图案的靴子”）和一张“鼹鼠靴子”（图1左边第二张图片），而“正确”的图片会消除该词的歧义；但与启动图片不同，目标词“大象靴子”对应的图片为“大象穿着靴子”（所属关系）和“印有大象图案的靴子”（描述关系），这两张图片都是对该词的正确描述。

（2）96组填充材料：32对单词以及相应的两张图片，如：小马、球拍等。32对数量词+名词以及相应的图片，如两张桌子、两只鸽子；以及32个名词+名词以及相应的图片，如桌子和凳子、老人和小鸡等。每个填充词所对应的2张图片和启动图片一样，只有其中一张正确的描述该词。所有的填充材料均一半为生物词，一半为非生物词。

2.2.3实验设计

2（关系：所属关系、描述关系）×2（重复类型：修饰词重复，主名词重复）的被试内实验设计。

2.2.4实验仪器

实验在Thinkeenter M6100t联想电脑上完成，用E-prime2.0软件编写实验程序。

2.2.5

实验程序

首先计算机中央呈现一个红色的“+”（500ms），然后出现一个组合概念（2000ms），紧接着出现一个黑色空屏（500ms），之后会呈现两张图片，让被试选择其中的描述刚出现的组合概念的那一张图片，并进行按键反应。如果选择左边的图片按“s”键，选择右边的图片则按“k”键。

实验分两个阶段，第一阶段是练习阶段，共7个试验（trial）。包括一个所属试验、一个描述试验，和5个填充试验。第二阶段为正式实验部分，包括4，每个轮（1ist）共160个试验（32个启动试验，32个目标试验以及96个填充试验），完成程序共需时间约为50min。为了平衡顺序效应及练习效应，对这四种处理的顺序进行拉丁方处理，共4种排列顺序每8名被试所接受的实验程序的顺序是相同的。

2.2.6数据处理

冈为被试对目标组合概念进行解释时只能选择所属关系或描述关系，因此对所有的目标试验结果按照所属关系和描述关系进行分类统计，计算在每种启动条件下，被试对目标组合概念用所属关系进行解释的频次和比率。以每种启动条件下，被试选择所属关系解释目标图片的比率作为因变量，以“关系（描述关系，所属关系）”和“重复类型（主名词重复，修饰词重复）”为自变量，进行重复测量方差分析。若所属关系启动条件下，被试选择所属关系解释目标组合概念的比率显著地大于在描述关系启动条件下，选择所属关系解释目标组合概念的概率，则出现关系启动。

2.3结果与分析

剔除启动项反应错误的试验以及与之相应的目标试验，最后进入分析的为3695个试验，占总体的90.2%。其中所属关系修饰词重复条件、所属关系主名词重复条件、描述关系修饰词重复和描述关系主名词重复条件下的正确试验次数分别为919、936、916、924次。在目标试验中，被试共选择了628（17%）个所属关系，3067（83%）个描述关系。

表1为被试在每种启动条件下，选择所属关系的比率。求其平均数可知：（1）描述关系启动条件中，被试选择所属关系的平均比率为11.5%；在所属关系启动条件下，被试选择所属关系的平均比率为22%（2）主名词重复条件下，被试选择所属关系的比率为19.5%，在修饰词重复条件下被试选择所属关系的比率为14.5%。

进行重复测量方差分析，表明：关系的主效应显著F（1，31）=90.33，p

反向工程的概念篇3

摘要：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向；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摘要：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。其功能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，并通过广泛的调查探究而占有大量的信息资料，再经过反复思索、推理和决策，才能创造出和众不同的、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摘要：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,设计者的聪明和创新能力，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概念设计和创造性思维和技术创新

2.1创造性思维及其特征

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，充分注重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奇、独特、有创意的产品。

创造性思维具有如下一些特征摘要：

（1）独创性摘要：创造性思维所要解决的新问题是不能用常规、传统的方式解决的新问题。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、新奇的、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”,从新的角度分析新问题、熟悉新问题。

（2）连动性摘要：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新问题进行纵深思索，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征和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、新问题或解法，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）多向性摘要：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新问题进行思索、解决。

（4）善于想象摘要：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摘要：“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）突变性摘要：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，忽然闪现出一种新设想、新观念，使对新问题的思索突破原有的框架，从而使新问题得以解决。

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功能。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奇构思和创见。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，不局限也不依靠于某种特定的模式，以下诸多方面都是孕育技术创新的土壤摘要：

（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经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实所产生的新思路、新方法、新技术；

（4）新知识和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）科学探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摘要：

l智力激励法摘要：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提问追溯法摘要：根据探究对象系统地列出有关新问题，逐个核对讨论，从中获得解决新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，寻找解决新问题的新途径；

l联想类推法摘要：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反向探求法摘要：采用背离惯常的思索方法，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新问题的新途径；

l系统搜索法摘要：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）合创新法摘要：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，摄取各种产品的优点使之综合在一起，形成具有创新性的设计技术思想或新产品；

l知识链接法摘要：创新是一个动态的和复杂的功能过程和知识流，它包括知识的产生、开发、转移和应用，这四个阶段构成一条“知识供给链”并按照下述原则进行管理摘要：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，才能发挥最大功能，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，在每个知识供给者和知识使用者之间建立信息反馈，使信息交换更为有效，知识供给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，熟悉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摘要：

（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（TraindelaGrandeVitesse）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摘要：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摘要：

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，实体和曲面相结合的造型方法，以及自由形式特征建模（FreeFormFeatureModeling）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FreeFormFeature等功能，来实现车身外型的概念设计到细节设计。

UG的FreeFormFeatureModeling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UGV14.0版本推出的全新概念设计WAVE（What-ifAlternativeValueEngineering）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，具体步骤如下摘要：

（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FreeFormFeature/ThroughCurve来创建曲面；采用Info/Analysis/FaceCurvature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”进行判定，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。值得重视的是摘要：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。

反向工程的概念篇4

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”P。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。

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。”

五、结语

反向工程的概念篇5

一、明确物理概念的特征

1.具有方向特征的概念 某些物理概念，如力、速度、电流、磁场等其特征是既有大小(或强弱)又有方向，即它们具有代数性质和几何性质的物理概念.

2.具有统计特征的概念 在中学物理中，某些概念如气体分子的平均速度等其特征是具有统计性的物理概念.

3.具有相对性特征的概念 某些物理概念的意义中具有规定的参照对象，这些物理概念就具有相对性特征.如速度、功、动能、势能等都是具有相对性特征的物理概念.

4.具有边缘特征的概念 在物理学中，有许多概念的意义中包括有一个界限，超过这个界限或不足这个程度，将有不同的物理现象和结果，我们把这类概念称为具有边缘特征的概念.如熔点、沸点、最大电流、最大电阻、最大功率等概念都具有边缘特征.对于这类概念，我们应着重于与概念相应物理量的取值范围、有关物理现象发生或消失的条件的讨论.

二、知道物理概念的引入

1.要知道为什么引入物理概念 如速度的概念是为了研究物体运动的快慢而引入的，压强的概念是为了研究压力作用效果而引入的，电路是为了研究电流输送而引入的等等.知道引入概念的理由是理解和掌握概念的第一步.

2.要清楚物理概念是怎样引入的 物理概念是通过观察实验和实践需要而引入的，不是人脑中固有.因此掌握物理概念要同实践同具体的物理现象联系起来.掌握参照物的概念，要同地面、车站、码头、月台等联系起来；掌握物态变化要同水的沸腾和结冰联系起来；掌握光的反射要同生活中照镜子联系起来等等.任何概念的引入都是一个由感性认识上升到理性认识的过程，是培养思维能力、学习思维方法的过程.

三、理解物理概念的本质

概念是反映事物的本质状况的，所以要从本质上理解和掌握物理概念，避免形式上了解和机械背诵定义.如电阻的定义是：一切导体都有阻碍电流的作用，这种作用的大小叫做电阻.电阻的本质特征是导体本身所固有的阻碍电流的性质.因此电阻与是否通电无关，也与通过电流的大小无关，它不依赖于外界条件.加上电压通过电流只是把导体电阻表现出来.这样才能正确理解欧姆定律变形式R=U/I及焦耳定律变形式R=Q/I2t 这两个公式.

四、弄清概念间的联系和区别

物质的运动形式都是互相依存的，同时又有本质上的区别.因此原则上说，有些不同物理概念之间会有一定的联系，同时又有根本上的区别.为了弄清物理概念间的联系和区别，必须从概念的物理意义、概念所反映的客观对象、概念的数学描述等三方面加以讨论，下面举例说明.

(1)重力和质量：它们是两个不同的物理量.由于我们在日常生活中常常将两者不分，出于经验往往以多重代表质量的多少，例如买一条鱼，买的是鱼本身，但提在手中掂一掂，首先要感觉这条鱼多重，由重量来判断鱼的价值.两个概念相互混用，致使在学物理时也经常把两个概念相混淆.它们的联系是：重力与质量成正比，G=mg，g=9．8 N／kg.区别是：

①概念不同：重力是由于地球吸引而使物体受到的力；质量是指物体所含物质的多少.

②物理量符号不同：重力的符号为G；质量的符号为 m.

③使用的单位不同：重力的单位是牛顿(N)；质量的单位是千克(kg).

④方向性不同：重力的方向都是竖直向下；质量没有方向只有大小.

⑤性质不同：重力是地球施加给物体的力，重力的大小随所在位置的变化而变化；质量则是物质本身的属性，质量的大小不随温度、形状、状态及位置的改变而变化.

⑥测量工具不同：实验室中，重力的测量工具是弹簧测力计，质量的测量工具是天平.

(2)压力和重力：它们是本质完全不同的两种力，它们之间既有一定的联系又有本质上的区别.

①产生原因不同：压力是物体之间在直接接触的过程中，由于发生了挤压作用而产生的力，而重力是由于物体受到地球的吸引而产生的力.

②力的方向不同：物体所受重力的方向是固定不变的，这个方向总是竖直向下的.而压力方向则始终与物体的受力面垂直，但不一定向下.只有在物体的受力面水平时，压力与重力的方向才相同.生活中通常只把向下的力称为压力，而物理学中只要垂直于物体表面的力都叫压力，如垂直向上作用在房顶上的力也是压力.

③力的大小影响因素不同：压力的大小取决于施力物体和受力物体之间的挤压程度，而重力的大小与物体的质量有关(成正比).

④力的作用点不同：压力的作用点在受力物体接触表面上，而重力的作用点在物体的重心上.

⑤力的作用效果不同：压力的直接作用效果是使受力物体发生形变，所以常称为弹力，而重力的直接作用效果是可能改变物体的运动状态.

(3)压力和压强：有压力必有压强，有压强必有压力.它们的区别是：

①物理意义不同：压力是物体间相互挤压作用而产生的，即表示整个接触面上挤压作用的强弱；而压强是描述压力产生效果大小的物理量，它表示物体单位受力面积上挤压作用的强弱.

②定义不同：压力是垂直作用在物体表面上的力；而压强是指物体单位面积上受到的压力大小.

③使用单位不同：压力的单位是牛顿(N)；压强的单位是帕斯卡(Pa).

④决定因素不同：压力的大小与物体间相互挤压引起的形变程度有关，与接触面的大小无关；而压强的大小由压力的大小和受力面积的大小决定.

总之，弄清了不同概念之间的联系和区别，也就能理解有关概念了.

五、掌握概念的数学公式和图象的物理意义

物理学与数学是不可分割地联系在一起的，伽利略曾说过：“自然界是用数学语言写文章的……没有数学工具，人类就连一个自然界的单词都无法理解.”今天，数学与物理之间的联系更加密切，正如德国杰出的物理学家冯・劳厄所说：“数学终于成了物理学家的思想工具，惟有它才能以最终的、精确的和便于讲授的形式表达自然规律，惟有它才可以应用于错综复杂的过程中”.当然，物理学提出的问题也不止一次地推动了数学的发展.

但是，我们不要因为数学和物理学有如此密切的关系，就忽略了两者的区别，把概念的物理意义埋没于其数学表达式之中，这是学习物理时所禁忌的.对于一个物理概念，我们要重视它的数学表达式，更要重视它的物理意义.

物理学中许多概念的数学形式是相同的，但它们的物理意义却完全不一样.如密度、压强、速度、电流、欧姆定律等概念的数学表达式分别为ρ=m/V；p=F/S；v=s/t；I=Q/t；I=U/R，它们都是利用了数学中“比”的形式.又如浮力、液体内部压强、功、电功、电功率、焦耳定律等概念的数学表达式分别为F浮=ρ液gV排；p=ρgh；W=Fs；W=UIt；P=UI；Q=I2Rt，它们都是利用了数学中“积”的形式.

然而，同样是“比”或“积”的数学形式，但物理意义全然不同.如密度(ρ=m／V)和压强(p=F／S)相比较来说，当分母V或 S 发生同样变化时，密度ρ并不随体积V的增大或减小而发生丝毫的变化；压强 p 却随接触面的增加或减小而减小或增大.因此，我们可以说压强与压力成正比，与接触面积成反比，但不能说密度跟质量成正比，跟体积成反比.可见，一定的数学形式只有赋于它物理含义，才有确定的物理意义.

还有用数学图象来描述物理规律，它也是只有把它和相应概念的物理意义结合起来，才有具体的意义.在学习和研究物理过程中最忌单凭数学表达式的外部形式而忽略对有关物理过程的分析处理.

六、联系实际、注意应用，不断加深对概念的理解

要大胆地把已学过的物理概念运用到生活实践中去，在应用过程中深入地体会物理概念的本质特征.用惯性的概念解释人在百米赛跑中不能立即停下来的原因、从飞机上抛下来的物体应走什么路径；用复色光和光的反射等概念解释各种物体的颜色等等.在应用中纠正对概念的错误理解，才能逐步达到掌握物理概念的本质特征.

反向工程的概念篇6

关键词：概念图　教学思考　不足

中图分类号：G633.91

文献标识码：A

文章编号：1672-8882（2012）12-072-01

概念图是一种有效教与学的策略。在新课程改革的背景下，利用概念图组织教学也是必然趋势之一。本文就我自己的体会什么是概念图、概念图的绘制步骤、规范和概念图教学建议作如下介绍。

一、概念图绘制步骤

一般包括：①确定关键概念和概念等级。②选取一个熟悉的知识领域。③初步拟定概念图纵向分层和横向分支。④建立概念之间的连接，并在连线上用连接词标明两者之间的关系。⑤在以后的学习中不断修改和完善。

二、概念图绘制规范

①概念图中每个概念只出现一次。②连接两个概念间的联系词应尽可能选用意义表达具体明确的词。③连接概念的直线可以交错，但向上或向两侧联系时需加箭头（没有箭头时默认时由上往下）。④概念名词要用方框和圆圈圈起来，而联系词则不用。有人就概念图教学提出建议认为：①演示制作实例。②给学生练习机会，让学生自行制作。③对概念图构建提出适当指导建议，并鼓励进行修改。④鼓励学生创造性构建概念图。

高中生物新课程改革即将实施，尤其强调教会学生“学会学习”。在高中生物教学中，我们究竟如何进行概念图教学呢？根据高中生物学科实际情况、兄弟学校概念图教学情况和自己教学实践，我思考如下：

三、概念图教学过程思考

1、概念图制作属于程序性知识。程序性知识获得，需要给学生范例，让学生加以揣摩、领悟和模仿。通过上面程序，在教师点拨下，学生能够较快地把握和遵循其中规范。在概念图制作的教学中，若先详细介绍概念图制作知识，空洞抽象，学生往往不知所云，不符合学生程序性知识获得的学习心理。呈现一个简单、富有代表性的、规范的概念图范例，学生可以掌握概念图绘制的一般规律。学生领悟基础上再由学生尝试制作，积极性较高。对学生作品和前面范例的加以评讲，可使概念图制作规范和要求进一步得以内化。

2、关于概念图变式训练。概念图是一种教与学的工具，也可以作为教学评价工具和知识表征工具。在湖南省2005年高中生物IBO初赛试卷中的43题已经得到体现。在将来高中生物考试中，概念图可能作为一类考试题型出现。在平常的教学中尝试进行概念图教学，可以培养学生学习能力。然而，概念图制作方法和规范属于陈述性知识，而具体制作过程则是将陈述性知识转化成程序性知识的过程。程序性知识获得需要进行变式训练。所谓“变式”指概念或规则的“正例的变化”。通过提供变化的正例，让学生练习，从而掌握程序性知识。

3、概念图教学与其他学习方式、传统概念教学方式的关系处理。学生学完一章给自己做个全章摘要，可以鼓励他们用各种方式概括总结-用图表、概念图、比较/对比表、文字描述或任何其它他们喜欢的方式。概念图是信息处理的方式之一。因此，概念图是一种对陈述性知识的表征方式，对于其他方式不应该排除，应互相补充，相得益彰。否则学生的综合能力得不到很好发展。在高中生物的学习中，应针对学科内容特点，教会学生采取相应学习方式，利用不同知识表征方式加以学习，从而取得好的学习效果。

4、概念图的展示。教师在呈现概念图时应采取分步教学，由局部到整体，逐步展示。效果比预演时展示概念图全图要好。这样概念层次清晰，关系简洁明了，有利于学生把握复杂的概念和概念关系，有利于概念图制作概程序性知识的掌握。当然现在有概念图制作软件，采取分步教学，效果较好。但对教师要求较高，必须预先设计好。否则随意性加大，制作的概念图不符合规范，漏洞百出，造成学生对概念图规范的陈述知识和概念图绘制程序性知识获得出现偏差，不利于学生生物知识的系统获得。

四、概念图的不足

1、“　专家图”对学生高中生物个性化学习不利。研究表明：“专家图”是否应该存在以及是否能够作为评分依据，却也处于激烈的争论之中。概念图主要只对图的创建者是有用，构图过程为学生在特定主题上进行反思提供了结构化空间，学生只要能够清楚表达他对于主题的想法就可以了。强调“专家图”的存在和作用不利于学生个性化学习，不利于学生自我反思。我的观点是：只要学生按照概念图制作规范要求的思想构建高中生物概念图就可以了。按照建构主义和多元智能理论，学生原有知识和表达方式有明显差异，对高中生物某些知识的概念整理方式和审视角度存在明显差异。如果他能够按照概念图绘制规范对某一内容进行整理并不断发散性联系，反而是学生创造性学习的具体表现。对于“专家图”，我比较乐于接受的观点是，它可以作为一个很好的范例，供学生领悟和参照，而不能仅作为评价工具，否则对学生的创造性学习和“个性化”学习是不利的。概念图本身也是一个发散性思维的很好工具，我们又何必让学生画的一定要跟专家一样呢？

2、忽视对学生的技能训练，并对高语文能力学生造成学习干扰。概念图往往反映了学生知识结构中的静态部分，因而对培养学生抽象思维能力、想象能力和运用科学知识解决实际问题的能力有一定影响。因此，概念图只是一种陈性述知识表征工具，对学生其他能力把握存在不足。另外，一些学生有个性化的学习风格和认知方式，在高中生物学习中不愿意建构概念图，这不利于学生学习和教师教学。

3、有研究数据表明：学生对概念图学习策略的理解具有一定难度，并表现出畏惧心理。在高中生物教学尤为明显。我认为概念图在国内推广困难与我们的思维心理、个人性格有关。它的表现形式可能存在不足。不一定符合我们思维习惯、知识表征形式和交流习惯。当然我们可以从中学到一点东西加以运用。

总之，高中生物新课程标准强调培养学生搜集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、批判性思维的能力、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力等，重在培养创新精神和实践能力，概念图与新课程改革是相通的。现在生物　高考中，学生简答题答案中概念运用不恰当普遍存在，运用概念图教学改造现行高中生物教学不枉为一个好的教学策略。

参考文献：

[1]张倩苇.概念图及其在教学中的应用[J].教育导刊．2002，（11）.

[2]王大平　李新国.概念图的理论及其在教学中的应用[J].现代教育技术．2004，（6）.

[3]袁维新.概念图及其在生物学教学中的运用[J].生物学教学．2003，（9）.

反向工程的概念篇7

其中，概念课的教学具有三个显性的教学任务：

1.知道概念是什么（名称、定义、属性和例证分析）；

2.运用概念去办事（分类、属性的运用）；

3.辨明新概念与有关概念的关系，形成概念系统。

因此，根据概念课的显性教学任务，我们在设计教学环节时一般按照以下的顺序。

1.获得概念：提供尽可能充足的实验事实或数据或经验，加以归纳、概括形成概念。或通过复习原有概念，并分析与新概念的关系，用演绎的方法形成概念。

2.明确概念的适用范围和条件：初步建立概念后，通过解释、判断正或反例、主动举例等变式训练，理解概念的本质属性，明确其适用范围和条件等。

3.运用概念对外办事：通过在新的情景中运用概念进行分类或解释、比较新旧概念、运用概念的属性作出推论等变式训练，巩固、内化新概念，形成概念系统。

本文是基于科学取向教学论的理论指导，对人教版必修2《原电池》的教材内容与学生学习能力起点、教学目标（终点）等进行分析，通过创设情境，激发学生兴趣；提供验证实验，习得原电池概念，理解原电池的工作原理；通过科学探究，总结构成原电池形成的条件，力图帮助学生在学习原电池相关知识的过程中，培养运用原电池相关知识解决问题的能力。

一、教学背景分析

1.教材分析

原电池原理是中学化学重要基本理论之一，从反应物之间电子转移的角度看，原电池概念的形成是氧化还原反应本质的拓展和应用；从思维角度看，“将化学能直接转化为电能”的思想，是对火力发电的原理“化学能一热能一机械能一电能”思维方式的反思和突破。

2.学生分析

经过一年半化学的学习，学生已经掌握了金属的活动性顺序，氧化还原反应等相关知识，学生也已经具备了一定的基础知识和分析问题、解决问题的能力。

同时由于原电池学生第一次接触学习，学习上力求激发兴趣，不宜马上拓展。

二、教学目标分析

课标要求：《化学课程标准》对于原电池的要求描述是：举例说明化学能与电能的转化关系及其应用。

1.写图示――明确“教什么”（表1）

2.定内容，析途径――确定教学方法和学习途径

根据图式，本节课主要学习原电池定义（命题学习）、原电池原理（宏观一微观一符号三重表征学习）、原电池形成条件（实验归纳途径学习）。

3.清序列――确定教学顺序

（1）写出主要结论和建立的逻辑过程（见表2）

（2）获得结论的途径

学生学习经历遵循实验归纳途径：提出问题、假设猜测、规划研究方案、设计实验、执行实验、处理数据、获得结论等环节。

4.教学目标的设置

科学取向教学论强调目标的导学、导教和指导测量和评价的作用。为此，教学目标设置要简明、精要，可以观察和测量。教学目标应陈述预期学生学习的结果，用学生通过学习后会做什么（技能）和会说什么（知识）来陈述目标。本节课的教学目标设置如下：

.

（1）了解原电池的定义：知道火力发电的原理是将化石燃料燃烧放出的能量（即化学能）先转变为机械能再转变为电能，知道原电池是化学能转化为电能的装置。

（2）理解原电池的工作原理：能以铜锌原电池（稀H：SO4作电解液）为例，从宏观（实验现象）――微观（线路中电子、溶液中离子流动的方向分析）――符号（电极反应式）三重表征，判断正负极，正确规范书写电极反应方程式。

（3）通过探究实验，能说出原电池形成的条件，会判断原电池装置图，了解对比实验在科学探究中的运用，学会控制实验条件的研究方法。

5.知识类型分析（见表3）

综上，本节课属于概念课的范畴。以下是教学实践过程。

2.教学流程

环节一：获得概念

通过火力发电初步习得化学能可以转化为电能。

[引入]展示“西红柿”电池（激发兴趣和探究欲望），]有电，为何灯泡会亮呢？

[讨论]物质中的化学能有无可能转化为电能呢？又是如何转化的？今天我们一起来学习原电池。首先我们看课本第40页，通过图2―7，我们可以了解到我国目前发电总量构成中，火电仍居榜首。结合图2-8燃煤发电过程中能量是如何转化的？

[提问]上述能量转化过程有何弊端？

[小结]环境污染，转化步骤多、损失大，有无化学能直接转化为电能的装置？

[师生小结]原电池的定义：我们把化学能转化为电能的装置叫做原电池

设计意图：以一个水果电池进行课堂引入，马上抓住了学生的注意力，激起学生的兴趣，唤起其好奇心。后续提供了火力发电的弊端，引导学生选择一种能将化学能直接转化为电能的化学反应，然后提出原电池概念，水到渠成。

环节二：明确概念的适用范围和条件

提供实验事实，理解原电池的工作原理（宏观一微观一符号三重表征学习）

[提问]要将化学能直接转化成电能，必须要选择合适类型的化学反应。电流是电子的定向移动引起的，在前面学过的哪种反应类型有电子的转移？

[学生回答]氧化还原反应。

[过渡]要想使氧化还原反应释放的能量不通过热能直接转变为电能，就要设计一种装置，使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，并使其间的电子转移，在一定条件下形成电流。

宏观：

[演示实验]实验2-4：将锌片和铜片用导线连接（导线中间接入一个电流表），平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象并准确记录。

微观：

[提问]第41页《学与问》：根据你所了解的电学知识，你知道电子是怎样流动的吗？你如何判断装置的正、负极？

[学生回答]电子从负极流向正极，电流表指针偏向的是正极。

[教师设疑]1.铜不与稀硫酸反应，铜片上的气体是哪里来的？

2.氢离子转变为氢气所需的电子从何而来？

讨论结果预设：锌失去的电子通过导线转移到铜片上，氢离子在铜片上得电子转变为氢气；

电流计指针偏转说明导线中有电子流过，证明氢离子得到的电子确实是锌片失去，通过导线传递到铜片上的。

设计意图：我们发现电流表的指针发生偏转，说明产生了电流，通过实验，引导学生从三重表征学习原电池的工作原理，过程中从实验现象中设计疑问，让学生更深刻理解原电池工作原理。

环节三：明确概念的适用范围和条件

通过实验探究，总结原电池形成的条件（实验归纳途径学习）

提出问题：

[过渡]原电池的发明实现了化学能和电能的直接转化，怎么判断一个类似的装置能否组成原电池？（能否有电流产生）

猜想、设计方案并实验：

[学生活动]第41页“科学探究”，学生自行从给定的实验用品中选择组成原电池，画出电池装置示意图。根据小组画出的示意图进行实验，讨论哪些装置可以形成原电池。（使学生学会控制实验条件的方法，探究原电池的组成条件）

实验用品：锌片、铜片、铁片、石墨电极各两套，导线、金属夹、灵敏电流表、稀硫酸、酒精溶液、烧杯。

[v解]根据学生可能的实验结果cu-zn、Cu-Fe、Cu-C、Cu-Cu、Zn-Fe、Zn-C、Zn-Zn、Fe-c、Fe-Fe、C-C等可能组合进行分析，得出可形成原电池的装置。

思考讨论与处理数据：

[思考与交流]通过以上实验，原电池应由哪几部分构成，各起什么作用？构成一个原电池需要哪些条件？（教师还可以根据学生提出的实际情况进行更深的探讨，在探究中点燃学生思维的火花。）

得出结论：[小结]组成原电池的条件：应由有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极；电解质溶液提供离子移动；导线，使两极相连形成闭合电路。相对活泼的金属做负极。

[教师强调]构成原电池的条件：两极一液成回路。

设计意图：这是课本的科学探究，按照实验归纳学习的途径，通过让学生自主设计原电池装置，分析归纳总结出原电池形成的条件，培养学生思考和探究的思维能力。此环节可以按照学生的水平层次，教师可进行改进。

环节四：运用概念对外办事

运用原电池原理解决问题

1.下列各装置中能组成原电池的是（ ）

2.“西红柿”电池中灯泡为何亮了？

3.故事：在伦敦的上流社会，有一位贵族夫人格林太太，她有一口整齐洁白的牙齿。但其中镶有两颗假牙：一颗是黄金的一这是格林太太富有的象征；另一颗是不锈钢的（这是一次车祸留下的痕迹）。

令人百思不解的是：打从车祸以后，格林太太经常头疼，夜间失眠，心情烦躁……尽管一些国际上知名的专家教授绞尽脑汁但格林太太的病症未能有丝毫的减轻，而且日趋严重……她的病真的就没治了吗？

后来是一位化学家解除了她的痛苦。通过这节课的学习，你能知道是怎么一回事吗？

设计意图：通过对原电池的学习，运用所学知识解决生活中的问题，学以致用，培养学生解决问题的能力，体现化学学科的价值，生活处处是化学。

[课堂小结]

四、教学实践反思

本教学实践研究，在科学取向教学论的指导下，通过理论与实践结合，以“原电池”的教学实践为例，总结出中学化学概念课型的一般教学规范。同时，课堂教学有差异性，科学取向教学论是个“理念”，它必将要求教师在根据实际的学情和教学内容上进行调整，吃透教材和课标，确定好教学目标，进行符合学生认知水平的教学设计，实施有效教学。

反向工程的概念篇8

关键词：氧化还原反应；学习障碍；策略分析；探究

文章编号：1008-0546（2014）04-0017-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

化学概念是中学化学知识的最基本的内容之一，想学习好化学，培养一定程度的的探究化学问题的能力，就必须要掌握好化学概念。所以，化学概念的教学是化学教学研究的非常重要课题。《普通高中化学课程标准》就明确指出：高中的化学教师应当注重与初中课程教学的衔接问题，在教学内容的处理上要关注整体性，构建促进学生主动学习的教学情景，积极引导学生参与活动探究，使学生的学习兴趣得以激发。《普通高中化学课程标准》为我们指明了教学方向，即做好初高中化学概念的教学衔接是有效进行高中化学教学的根本。

一、“氧化还原反应”概念学习障碍的分析

“氧化还原反应”和其应用贯穿整个中学化学学科的知识体系中，由于概念比较抽象，学生对“氧化还原反应”的认识和理解存在较大的困难。而另一方面“氧化还原”概念又是中学化学基础理论体系之中十分重要的一部分。氧化还原概念是学生能有效学习元素及其化合物性质的理论基础，同时也是引导学生探究、推断物质性质的重要依据之一，是学生必须学会、必须掌握应用的化学知识。

1. 概念认知的心理内部表征

所谓“氧化还原反应”概念的“难”，是指高一学生在概念学习过程中存在理解困难和名词混淆不清等方面的障碍，从而导致了学习和建构的困难。理解概念就是形成和建构科学合理的概念心理的内部表征，准确地理解概念就意味着形成了正确的内部表征。心理内部表征就是一种心理活动，人们运用形象、文字、符号等多种形式来表示外部的各种信息，并将它们联系成有内在意义的知识结构的认知活动。心理内部表征同时也是一种认知活动的结果，即经过前面的认知活动而在大脑中产生的知识结构。高一学生在初中阶段进行氧化还原反应相关概念的学习，在头脑中建构概念的方面存在很大的差异，有的可获得准确的概念同时形成有效的概念的内部表征，能够将它存储在长时记忆，在问题解决时及时提取和使用。但也有一些学生概念接受困难，表现为不理解或者理解困难。如果学生原有的认知结构能够同化和顺应新概念成为自己知识结构的组成部分，并与其他知识形成密切的关联，则意味着学生“理解”概念；反之，就意味学生不理解概念或者概念理解产生困难。

2. 概念认知本身的微观特征

从化学学科知识本身来看，“氧化还原反应”概念的微观性也导致其“难学”，化学学科的特点之一就是用化学符号从微观层面简明科学地描述宏观现象和变化规律，这种描述的能力也是化学学习重要培养目标之一，例如燃烧、生锈属于宏观层面的现象；分子、原子微粒排列及其运动是微观层面上的现象；元素符号、分子式、结构式和化学方程式是化学符号层面上的形式。但是，研究表明，初中学生在有关化学符号层面上的表征方式很困难。当大部分学生看到“Cu Cu2+”和“Fe2O3+3CO2[=][]Fe+3CO2”等化学符号时，虽然能够对这些现象做宏观上描述，但不却能从微观层面上做出较合理的解释，描述这些符号所隐含的物质结构及“氧化还原反应”概念的属性。笔者通过多年教学发现一部分学生在初中化学课程结束后，仅将化学式看作物质的名称或简写，将化学方程式看作机械的“公式”，有相当一部分学生不能将化学方程式与物质变化的微观实质联系起来，这将妨碍他们深层次地理解“氧化还原反应”。

二、“氧化还原反应”概念在衔接时的教学策略的分析

1. “氧化还原反应”的教学策略

综合分析高一学生在“氧化还原”认知上的上述特征，笔者认为，对于高一学生而言，影响概念学习的最大的障碍来自于两点：一是促进“氧化还原反应”学习积极主动发生的因素——概念价值的认可，即为什么从化合价升降的角度学习氧化还原，它对于我们的学习和研究到底有什么样的意义？二是氧化还原反应概念形成方法的问题？理清了这两个问题，具体的概念问题也就迎刃而解了。

“氧化还原反应”是从元素化合价升降的角度认识化学反应的本质的，所以教学中最关键的一步是将学生的思维导向反应中元素的化合价。从氧化还原反应的学习属性看，它是从化学反应中元素化合价变化的角度认识化学反应本质而形成的概念，是定义性概念。定义性概念的学习过程是学生通过对实例的观察和分析，形成对某一类事物的特征的概括。直接观察不能得到元素的化合价的变化，就需要引导学生在分析多个化学反应中元素化合价变化的基础上，才能构建出氧化还原反应概念。引导学生思维的最有效方法是创设问题情景，激活学生的思维。让学生主动思考探究问题的可能研究方向，再确定从元素化合价升降的角度去进行具体的研究。

2. “氧化还原反应”概念衔接探究学习情景设计（片段）

情景一：“氧化还原反应”概念的引入

创设情景：“魔术表演”

教师演示：蓝瓶子趣味实验

PPT展示：蓝瓶子实验的相关资料

教师点拨：想想看蓝瓶子颜色变化的原因是什么？

学生探究：

PPT揭秘：亚甲蓝又称亚甲基蓝（C16H18ClN3S），是一种暗绿色晶体，在碱性溶液中，蓝色的亚甲基蓝就容易被葡萄糖还原成无色亚甲基白。振荡后，由于溶液与空气接触面积变大，溶液中O2溶解量就增多，O2把亚甲基白氧化为亚甲基蓝，溶液又呈蓝色。静置时，由于有一部分溶解的O2逸出，亚甲基蓝又还原为亚甲基白。重复上述操作，蓝色—无色交替出现。这叫做亚甲基蓝的化学振荡。颜色交替出现是反应体系交替发生还原与氧化反应的结果。

过渡：氧化还原反应是一类非常重要的反应类型，人类在生产、生活乃至人体生命过程的新陈代谢中都离不开氧化还原反应，你还知道生活中有哪些反应是氧化还原反应吗？什么样的反应叫氧化还原反应呢？

情景二：“氧化还原反应”概念的界定

创设情景：PPT展示六张常见化学反应的图片

①铜片在空气中氧化

②氢气还原氧化铜

③铁片与硫酸铜溶液反应

④钠与氯气反应

⑤一氧化碳还原氧化铁

⑥氯化铁溶液和氢氧化钠溶液反应

过渡：请写出相对应的化学方程式，并根据所学知识，多种角度对反应进行分类。

探究活动：

①2Cu+O2[=][]2CuO（化合反应、氧化反应、还原反应）

②H2+ CuO[=][]CuO+H2O（置换反应、氧化反应、还原反应）

③Fe+CuSO4[=]FeSO4+Cu（置换反应、离子反应）

④2Na+Cl2[=][]NaCl（化合反应）

⑤3CO+Fe2O3[=][]2Fe+3CO2（氧化反应、还原反应）

⑥FeCl3+NaOH[=]3NaCl+Fe（OH）3（复分解反应、离子反应）

投影：学生所写化学方程式

探究小结：可见，四种基本反应类型并不能对应所有的化学反应类型。依据不同的分类标准，化学反应还有其他的分类标准。例如，依据在溶液中有无离子反应，可将化学反应分为离子反应和非离子反应。也可以从得氧和失氧的角度将反应分为氧化反应和还原反应。有①②⑤可知氧化、还原反应同时发生，就好像购买商品，有“买”有“卖”。

提问：这些化学反应，还有有哪些共同点和不同点？

教师点拨：从化合价角度

探究活动：反应前后元素化合价是否有变化（在化学方程式中标出变价元素的化合价）

探究小结：

（板书）氧化还原反应的定义：元素化合价发生变化的反应

氧化还原反应的特征：化学反应过程中元素的化合价改变

PPT展示：写出符合下列条件的有关化学方程式，判断其是否是氧化还原反应：

①两种单质化合；两种化合物化合；单质和化合物化合

②有两种生成物的分解反应；有三种生成物的分解反应

③金属单质置换非金属单质；金属单质置换金属单质

④复分解反应

探究活动：用图形表示氧化还原反应与四个基本反应类型的关系

探究小结：置换反应一定是氧化反应；有单质参加的化合反应是氧化还原反应；有单质生成的分解反应是氧化还原反应；复分解反应一定不是氧化还原反应。

情景三：“氧化还原反应”概念的应用

创设情景：钢铁会生锈，人也会“生锈”

探究活动：搜集素材，了解人体疾病、老化与氧化还原反应的关系，以班级为单位办一张题为“如何永葆青春活力”的手抄报。

探究小结：（视频展示）钢铁的腐蚀、工业用电解法制造金属Na、工业合成氨气、接触法制硫酸、氯碱工业；农业生产中绿色植物的光合作用；日常生活中使用的干电池、蓄电池都涉及到“氧化还原反应”。

…………

学生通过上述探究过程，基本理清了“氧化还原反应”概念的特征，在此基础上，通过阅读课本，概念辨析和习题练习等教学环节，达到规范概念表达、建立概念关系、完整概念意义建构的目的。

3. 案例的设计分析

“氧化还原反应”联系到生产、生活及科研领域，在中学教学中有非常重要的地位，同时也是学生较难掌握的内容之一，本设计在教学策略上通过对已有化学知识和日常生活经验的探究，运用真实的化学事实情景，引导学生开展探究性学习获取知识。

情景一的“魔术表演”——有趣的实验将学生引入“氧化还原”的奇妙的空间里，独特的现象，能激发学生进一步学习的，通过探究活动寻找生活中各种各样的氧化还原反应。从而进入了一个丰富的化学世界，揭示了“氧化还原反应”存在的普及性，应用的广泛性，自然激发了学生学习该概念的热切性。

在初中，学生已经从得氧和失氧的角度对“氧化还原反应”有所认识，这对他们构建“氧化还原反应”的概念有正反两方面的影响，因此，笔者认为教师一定要处理好教学进行的程序。情景二的设计就是为了与学生原有的初中知识进行合理的衔接，使“氧化还原反应”这部分知识能来源所知又高于所知，以减轻学生进入高中学校的不适应感，过程中要善于激发学生思维中矛盾点，引出高一学生对“氧化还原反应”进一步的认识。要通过学生自己用图形来表示“氧化还原”与基本反应类型之间的相互关系。通过举例、分析和讨论方程式培养学生宏观物质和微观结构之间的转化，抽象思维和形象思维之间的转化。

情景三提供给学生一个联系生活和开展实践活动的课题，把学习的知识放到实践中提炼和再学习，并将自己的所学变成了一份看得见的成果。让学生辩证地认识和了解“氧化还原反应”给人类带来的危害和防止方法，使学生树立对立统一的辩证唯物主义观点。

总之，新课程中高中化学教师应树立初高中化学概念衔接的观点，转换化学概念教学的观念，在“氧化还原反应”概念的教学中，应当遵循学生的认识规律，由表及里地层层推进，循序渐进，这样才能激发学生的兴趣，让学生自己思考、推理、判断和概括总结，参与探究活动，这样才有利于学生对“氧化还原反应”概念特征的理解与掌握。在教学过程中，要注意“氧化还原反应”概念的发展，同时结合元素化合物知识，逐渐迁移和深化，在探究活动时及时归纳小结，才能让学生把握重点，提升学习能力。

参考文献

[1] 王祖浩. 普通高中课程标准试验教科书化学1 （必修）[M]. 南京：江苏教育出版社，2009