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序论:在您撰写研究方法的概念时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
【关键词】生物学 核心概念 核心概念教学 新课程
生物学是一门研究生命现象及其活动规律的自然科学,它以一系列核心概念作为分析、推理、判断和综合等逻辑思维过程的依据来揭示本学科的基本规律。生物学概念不仅是生物学科的基础,而且是生物学领域最基本的语言表达单位。新课程改革的一个核心就是“注重学生在现实生活的背景中学习生物学,倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念”。可见提高科学素养不是追求对科学事实和信息量的更多占有,而是要求对核心概念和科学思想的深刻领悟。更重要的是培养学生接触到新的“原理、规律和方法”时能借助生物学概念能进行自我阐明的能力。因此,学生能否牢固地、准确地建立起反映生物学思想的基本的生物学核心概念体系,应当是中学生物学教学的主要目标。
一、对生物学核心概念的认识
在学科教学中,建构汇集信息片段的知识结构,并将其纳入到信息结构之中,这个知识结构的节点就是核心概念。在生物学这门基础自然科学中,离不开对事物和现象的具体描述和分析。生物学的核心概念,是指代表生物世界中同类的“事”、“物”及“规律”。我们要从众多的生物学概念中提炼出能反映学科本质的、构成学科骨架的概念,因为这样的概念可以统摄学科的一般概念,可以揭示一般概念之间的联系,具有统整学科知识的功能,这样的概念就叫核心概念。我们在课堂上抓住生物学的核心概念进行教学,教学中前后一致、将生物学思想主线贯穿始终,致使学生对生物学现象本质的认识深入,提高学生解决生物学实际问题的能力,这对学生的终身发展是极其有利的。
二、为什么要进行生物学核心概念的教学
第一,生物学核心概念有助于提升学生的科学素养。
考试评价已经悄悄地由事实性知识的记忆转向对核心概念的理解。近几十年来,特别是DNA分子双螺旋结构破译以来,生物学的研究进入到分子生物学水平,生物科学知识呈现出爆炸性的增长,面对如此繁多的知识,如果仍然要求学生记忆生物学事实,哪怕是一些经典的生物学事实,恐怕也很难做到。最基本的概念、原理、规律等一般不发生巨大的变化,创设新的情境,要求学生应用概念、原理、规律等来分析解决问题,以此来评价学生的学习,已成为评价学生学业的主流方向了。
第二,生物学事实往往是相互孤立的,难以建立合理的联系,组成一个合理的结构,因此对生物学事实的考查往往是检查学习者是否记住,是否记得清楚。而生物学概念主要是在运用中得到巩固,概念的运用是把已经概括化的一般属性应用到特定场合。
第三,生物学核心概念具有统摄思维功能。核心概念的提炼和梳理需要按照知识的内在联系和规律性,将零散的整体化、条理化,建构起脉络清晰、条理分明、相互之间有机联系的体系。
第四,生物学核心概念具有很强的迁移教育功能。概念的过程也是概念的具体化过程。一般而言,概念的应用有两种途径:一是引证具体实例来说明概念的内涵和外延;二是运用概念来解决实际问题。
三、如何进行核心概念的教学
1、以教学单元作为建构核心概念体系的基本单位
教学单元是一个相对完整的教学内容体系,它由若干节具有内在联系的具体内容组成,它们之间形成了一个有机整体,因此教学单元是学生知识结构形成和发展的基本单位。
2、充分应用生物科学发展史建构核心概念体系
生物学概念的发展史中,不仅记载着生命科学知识的形成过程,而且蕴涵着科学家的创造思维方式。所以学习生物学概念的发展史,不仅有利于更好地理解、掌握生物学概念,而且有利于学生形成科学的观念,提高生物学科学素养、提高学生的探究能力、培养学生的“三维目标”、实现学生科学素养和人文精神的和谐统一。
3、通过模型法建构核心概念体系
“模型”是人们按照科学研究的特定目的,在一定的假设条件下,用物质形式或思维形式再现原型客体的某种本质特征。在实践教学中主要有物理模型、数学模型、概念模型,通过构建模型和直接认知模型来把握生物学概念,是当前课改实践中的常用科学方法。模型法可以让抽象问题更易理解和直观化。
4、通过概念图方法建构核心概念体系
“知识的构建是通过已有的概念对事物的观察和认识开始的”。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。通过建立概念网络,不断地向网络增添新内容,有助于学生激发学习动机,创造新知识,形成有意义的学习过程。
生命科学中的“规律、原理和方法”都是借助于有关生物学概念才得以表述。而概念是人脑对现实的对象和现象的一般特征和本质特征的反映。因此,在生物学教学中学生准确、深刻地理解、掌握概念,不仅是学好生物学的前提,也是发展学生智力和逻辑思维能力的必要条件。因此,生物教师要重视概念教学,运用有效的策略帮助学生正确理解和运用概念,进而运用生物学原理、规律解决生产、生活实践中的有关生物学问题。
参考文献:
[1]戢守志等译.美国国家科学教育标准.北京:科学技术文献出版社.1999.
[2]The California State Board 0f Education, Science Framework, California Department 0f Education. 2000.
[3]H.Lynn Erickson著,兰英译.概念为本的课程与教学.北京:中国轻工业出版社.2003
关键词:生物概念;教学方法;教师;学生
中图分类号:G633.91 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2013)11-0024
通过《生物课程标准(实验稿)》可知,关于概念的学习在高中生物中占据着比较重要的地位。高中生物中的基本概念有许多,许多生物学概念比较微观、抽象,如何帮助学生理解抽象的概念是教学中经常遇到的难点。假如我们教师在教学过程中能将抽象的概念具体化、形象化、直观化,则有助于学生理解和掌握生物学概念。下面通过一些笔者在生物教学中用到的具体例子与读者共同探讨对这些概念的教学方法。
一、举例说明法
在高中生物《分子与细胞》中,学生刚开始学习的第一章的第一节讲生命系统的结构层次时会学到“种群”和“群落”这两个词,它们在必修二和必修三还会再次学到,可以说是高中生物中的核心概念。在开始学习生物时,教师要尽量使学生理解透彻,这对学生以后的学习态度和信心都非常重要。因此,笔者在讲解这两个概念的时候,先自己简单举例,然后耐心地找学生举例说明,再让其他学生找其中的毛病,这样能使学生印象更加深刻。
种群指在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体。群落是指在一定生活环境中的所有生物种群的总和。
教师举例:一个池塘中的所有鲫鱼就是一个种群,一个池塘中的所有生物就是群落。然后反问学生:“一个池塘中的所有鱼属于生命系统的什么层次?”
学生开始的时候因为刚学完种群和群落这两个词就容易掉下陷阱,有的说属于种群,有的说属于群落。于是教师再提示:一个池塘中的所有鱼可不可以有鲤鱼、草鱼、鲢鱼等多种鱼,从而使学生明确一个池塘中的所有鱼并不是一个种群;接下来再问学生:“一个池塘中除了鱼有没有水草、藻类、小虾、细菌等其他生物?”从而使学生明白一个池塘中的所有鱼并没有包括这个区域中的所有生物,它也不属于群落。通过先让学生掉下陷阱,然后再引导学生思考,使其得出正确的结论来加深印象。
二、形象类比法
心理学研究表明,人大多数是采用形象、直觉、灵感等去探索和发现客观规律。有些概念比较抽象,对这些抽象概念的理解必须找出中心语,同时列举出生动形象的模型做比喻,这样才能使学生容易理解和终身难忘,课堂教学效率自然也就能提高。
比如,理解“染色质和染色体是同一种物质在细胞不同时期的两种存在状态”,为了让学生更好地理解它们的关系,笔者就让学生把染色质想成铁丝,而铁丝螺旋化后缩短变粗的弹簧就相当于是染色体,这样就可以形象地记住染色质和染色体。再如,在讲授“DNA双螺旋结构”时,把DNA的双螺旋结构比喻成摩天大楼的螺旋状楼梯,把交替连接在外侧的脱氧核糖和磷酸比喻成楼梯扶手,内侧的碱基对比喻成台阶。当然,比喻只能借助某事物认识概念,再贴切的比喻,也不能代替概念本身。我们最终必须把对概念的认识归结到概念的本质上来。
三、图形演示法
在讲解某些概念尤其是一些不容易区分的概念时可以用简单的图形来表示,通过一系列的图来讲解一个或几个容易混淆的词有助于学生理解透彻。比如在讲与细胞周期有关的一些概念时笔者就用了这种方法。
细胞周期:连续分裂的细胞,从一次分裂完成是开始,到下一次分裂完成时为止,为一个细胞周期。一个细胞周期包括两个阶段:分裂间期和分裂期。
方法一:细胞周期:BB;间期:BA;分裂期:AB。
方法二:细胞周期:a+b或c+d;间期:a或c;分裂期:b或d。
四、比较记忆法
所谓比较,就是引导学生对生物概念的形成过程和本质特点加以比较。许多复杂的生物概念只有借助于比较,才能区别一般和特殊的属性并突出其特征,明确其相似性和差异性。
任何概念虽然都是相对独立的,但其间也有一定的内在联系和区别。在教学上,如果将同一类别的概念并列起来,学生对近似的概念就不容易混淆了,例如复制、转录与翻译的概念。复制:以亲代DNA分子为模板合成子代DNA的过程。转录:以DNA的一条链为模板按照碱基互补配对原则合成信使RNA的过程。翻译:在细胞质中核糖体上进行的,以信使RNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
如果把互相对立的概念放在一起,形成反差,从而给学生留下较深的印象。例如显性性状(基因)和隐性性状(基因)、等位基因与非等位基因等概念。如果把相关的概念放在一起,加以类比,则可帮助学生正确理解概念,并将类似概念加以区分和记忆。
关键词:评价指标;概念设计;指标;产品设计
0引言
评价方法有很多种,简单评价法可对有关方案做定性的评价和优劣排序,不反映评价目标的重要程度和理想程度[1]。在评价过程中,尤其是产品造型方面,有许多评价都属于非计量性的,这也是造成评价困难的重要原因。对于非计量性问题评价,不可避免地要受到评价者的主观、直觉因素的影响,为了避免后弥补评价结果有较大的差异乃至错误,评价中一般都是采用模糊评价的方法,或以多人的方式进行评价,最后再综合,再得出结论。
1评价方法选用
对产品造型的评价方法有很多。简单评价法有:点评价法、名次评价法。评分法根据规定的标准用分值作为衡量方案优劣的尺度,对方案进行定量评价。如有多个评价目标,则先分别对各个目标评分,再经处理求得方案的总分。一般主要通过以下几种方法对草案进行分析和选定[46]:
(1)总分计算法。对于多评价目标的方案其总分可按分值相加法、分值连乘法、均值法、相对值法或有效值法(加权计分法)等方法进行计算。其中综合考虑各评价目标分值及加权系数的有效值作为方案的评价依据较合理,应用最多。(2)意向尺度法。意向尺度法(也称SD法),意向尺度是一个心理概念,是人们深层次的心理活动,它主要借助科学的方法,通过对人们评价某一事物的心理量的测量、计算、分析,降低人们对某一事物的认知维度,得到意向尺度分布图,比较分析其规律的一种方法。(3)α・β法。这种方法是将参与评比的诸方案作一一评比分析,对其各个目标进行价值判断,即可得其重要数值。如果积累的和最大,即判别那种设计方案最为理想。α值指诸目标评比中相对重要性的值。β值是指各设计方案对原定目标的满足度、喜好性。α与β的乘积是对目标满足多少的判断。
2用α×β评价分析方法对某一用户群体的概念方案设计进行评价分析
在确立评估指标时,必须明确评估因素,这样才会做到准确的对各个方案进行评估。产品都有它固有的机能,如实用型、操作性、安全性、舒适性及审美性等。不管产品复杂与否,评定的基本要素是技术经济、美学和心理等方面。方案评价在设计环节中十分重要,通过一些评价方法可以帮助设计师做出正确和理性的比较、评定,最终选出最合理可行的方案。针对某一用户群体对汽车的需求共做了5个概念设计方案,用α×β评价分析方法进行评价。方案如图1所示有(a)、(b)、(c)、(d)、(e)五种。
图1针对某一用户群体的概念设计方案
此法称为α×β法,如果累积的和最大,即判别那种设计方案最为理想。(1)α值得标定。如果有三个设计目标(方案)分别为O1、O2、O3,若O1的重要性为O2的一半,而O1的相对重要性又是O3的三分之一,则评价者即可将O1、O2、O3分别排列给予1、2、3的评估值。(2)β值得标定。β一般由评定者事先给定,其评估尺度常采用+5~-5,1~9,或0~4。若1~9作为β值的区间,可令9为满足度最高;8、7、6位尚可;5为适中;4、3、2为不理想;1为很不好(如表1所示)。(3)α×β评估表的测定:α×β值之和α值之和=G,其结果如表2所示。
结果:G1=2.86G2=3.16G3=4.34G4=3.92G51=3.61
由以上计算结果得出:G3 > G4 > G5 > G2 > G1,方案3为造型的最佳方案。
3结论
在商品化设计中,产品方案的决策应联系协调各相关部门进行分析评价。然后决定出最符合市场前景的方案,进行生产,试销,然后在投放市场。由上面分析可知,方案三即为最优方案,在针对某一用户群体的方案评价中用α*β的评价方法是十分适用的,在造型评价中是可行的。
参考文献:
[1] 张伟社,张涛.产品系统设计[M].西安:陕西科学技术出版社,2006.
[2] 李乐山.工业设计心理性[M].北京:高等教育出版社,2004.
[3] 何晓佑.产品设计程序与方法[M].北京:中国轻工业出版社,2002.
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[5] 叶元烈.机械现代设计方法学[M].北京:中国计量出版社,2000.
注重知识联系,形成概念体系
认识论原理指出,人们对事物本质的认识不可能一次性完成,需要经历一个由感性认识到理性认识的循环往复的过程;同时,由于事物不可能孤立地存在,因此必须用联系的观点才能认清事物的本质。鉴于此,对于概念教学的规律,教师应该从过程和联系两个角度进行考察,也就是把概念放到相应的概念体系中去,考察它的来龙去脉,不仅要知道学习这一概念需要怎样的基础,还要知道掌握它以后能干什么,这样才能帮助学生形成结构更强大的概念体系。
在概念教学的过程中,教师可以适当地对教材进行重组,构建一个良好的知识体系框架,进行高结构化的概念教学,有基础、有铺垫、有延伸,充分运用知识迁移的原理来进行概念教学。例如,在教学《信息的概念》一课时,教材只是简单地给出信息的特征:信息是用来消除不确定性的东西。如果教师就此一笔带过,学生对信息及香农都不会有太多了解,但如果引入如何量化地度量信息量这个问题,不仅能让学生对信息论创始人香农有感性认识,也能让他们对“比特”这个信息量的度量单位有初步认识。因此,笔者先通过让学生猜硬币的正反面游戏(硬币的正面用1表示,反面用0表示),使学生明确猜一枚硬币的正反面需要的信息量就是1bit,这时再引出二进制数字,原来bit来自binary digit(二进制数字),二进制数系统中每个0或1就是一位(bit)。接着,笔者趁热打铁,以图表的形式请学生填写:一盏灯泡的状态(如果开用1,关用0表示),可用多少位存放;两盏灯泡的状态,可用多少位存放……四盏灯泡的状态,可用多少位存放。然后,笔者再反问:“4bit是几位二进制数,有多少种状态?可以存放从几到几的十进制数?”学生们马上得出4bit即4位二进制数,有16种状态,可以存放0到15的十进制数字,8bit即8位二进制数,有256种状态,可以存放0到255的十进制数字。最后,笔者又给出字节与比特的关系,原来8bit就是1字节,1字节可以存放0到255间的任意一个整数……通过这样的知识联系,学生对信息的概念有了清晰的认识。
对下载速度的单位bps,学生的理解也是存在偏差的。笔者设置了这样一个情境:电信局在你家的安装协议上写的是10Mbps,但是大家下载文件的时候,真能达到这个速度吗?为什么呢?这时候再把B和b的区别告诉学生,经过这样的概念引入,学生通过建立、巩固、深化的过程,然后对新概念和已学概念进行整理、归类,就形成了自己的概念体系。
另外,按照教育学理论,当知识构成一个网络时,人们对知识的理解和记忆将会更为有效与深刻。所以,教师开展概念教学时,应尽可能地将原有知识体系与新的知识点结合起来,制作出相应的思维导图,这对体系化的知识点教学是相当有用的。例如,在学习计算机软硬件系统时,将整个计算机系统软硬件体系进行分层分类,形成一张思维导图,这也是一种相当有效的手段。
采取多种教学方法,形成认知体系
对概念的学习,光靠死记硬背没用,忘记它仅仅是时间问题。但是在理解的基础上,要记住概念就容易多了,也只有在理解的基础上,才能进一步实现概念的灵活运用和深化。所以,笔者认为在概念教学中的关键问题还在于教师如何有效地引导和帮助学生理解概念。
例如,IP地址是一个比较抽象的概念,理论性较强,这就需要教师创设情境,引导学生动手实践认识及理解IP地址的相关概念。笔者创设了如下情境:每位学生都有一个身份证号码,来标识自己的身份,网络中的计算机也需要一个身份证号码,这个身份证号码就是IP地址。现在我们来看一下这个IP地址是什么样的?有什么格式?之后,学生查看自己本机的IP地址并记录下来。师生共同归纳IP地址的基本格式。接着,请学生比较一下自己的IP地址和周围同学的IP地址有什么异同?比较后,学生发现前三段网络地址相同,最后一段主机地址不同,教师随即引入网络地址和主机地址的概念。最后,教师介绍三类IP地址。
在教学计算机网络的内容时,各网络设备的作用、协议的特点是较难理解的,尤其是在讲解网络中数据的分组、传输和应用时,如果学生在日常生活中没有技术基础,认识理解这些概念是相当困难的。
在具体的教学中,教师可以做一系列形象的类比,从用户在浏览器点击某个超链接开始,从本地计算机开始到因特网,这个过程中发生了什么。例如,货物(http请求的数据)被倾倒入小车(数据包)中,贴上发件人地址(源IP)和收件人地址(目的IP),进入到家门外的路上(局域网),经过主干道路(交换机)和枢纽路口(路由器),离开海关口岸(防火墙核验数据)后,来到广阔的交通网络(互联网)中。
至此,教师将数据发送至互联网的过程描述了一遍,接下来交给学生,让他们完成从数据到服务器并回传的过程,并将教材中出现的各个概念一一筛选,在生活中寻找合适的类比。
又如,在讲解“信息压缩”这一概念时,教师可以通过创设情境、比较、讨论等方法,将抽象的概念形象化。活动一:教师给出一串重复的数字“2340000000000000000012”让两组学生传递,一组逐个报数,一组用“234,17个0,12”的方式报数,比较哪组传递得快。活动二:图像压缩游戏(“用相同颜色连续出现的次数+该颜色名称”来计算图像容量,发现图像的容量比原来小了一半多)。学生通过活动明白:信息可以压缩是因为存在重复的冗余信息。接着,教师再讲解两类压缩的特点和适用范围,用ACDSee和WinRAR软件进行压缩实验,比较压缩前后及解压还原后文件的大小。学生亲历活动,对概念的理解就更深刻了。
目前国内结构抗火研究的水平与国际先进水平接近,在有的方面已与国际先进水平一致。但在工程应用方面远远落后于该领域的先进国家,我国目前没有结构抗火设计(特别是钢结构抗火设计)的国家标准,结构抗火设计主要依据国家标准《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》中所采纳的基于独立构件标准耐火试验的方法,这种方法由于不能反映真实火灾升温、结构整体性能和火灾下荷载作用大小对结构构件抗火能力的影响,因此不能确保结构抗火安全和结构抗火设计的经济性。
本文从火灾的特性和建筑结构抗火安全设计目标出发,通过对火灾实验结果及从中总结建立的火灾模型的描述,高温下的结构材料特性,推导出具有可操作行的抗火计算和设计方法。本文以概念介绍为主,沿结构研究的基本脉络对建筑结构抗火设计理论做出基本描述。
(一)概念
1.火灾
a火灾发生的条件:存在可燃物;存在空气、氧气或氧化剂;存在火源。
b火灾的特征:发生燃烧,蔓延成灾。
c轰燃(flashover):可燃混合物中火焰波的快速传播或是在这一有限空间的气相着火。
d火灾荷载和火灾荷载密度
火灾荷载指建筑中的可燃材料的数量为火灾荷载。火灾荷载与建筑面积或容积大小有关。
火灾荷载密度定义为房间中所有可燃材料完全燃烧时所产生的总热量与房间的特征参考面积之比。
2.结构的防火、耐火与抗火
a防火
当防火指防止火灾时,主要用于建筑防火措施,如防火分区、消防设施布置等。
当防火指防火保护时,用于建筑防护有防火墙、防火门等,用于结构防护有防火涂料、防火板等。
b耐火
指建筑物在某一区域发生火灾时能忍耐多长时间而不造成火灾蔓延,及结构在火灾中能耐多久而不破坏。有时间上的意义。
c抗火
一般通过对结构结构构件采取防火保护措施,使其在火灾中承载力降低不致过多而满足受力要求来实现。强调的是结构抵御火灾影响(包括温度应力、高温材料变化等),需要考虑荷载与约束条件。
d结构抗火设计
结构抗火设计可归结为设计结构防火保护措施,使其在承受外荷载条件下,满足结构耐火时间要求。
(二)建筑室内火灾
1.火灾的类型
建筑室内火灾现象与火灾空间的大小和集合形状密切相关,可分为一般室内火灾和高大空间火灾。一般室内火灾其体积大小的数量约为100m3,且房间长宽比不大。高大空间,如厂房、剧院、车站、机场、展览馆、商场等,建筑空间高度大(通常大于6m),空间面积大(通常大于500m2),高大空间火灾的特性与一般室内火灾有极大的差异。一般情况下,高大空间火灾为燃料控制型火灾,而一般室内火灾为通风控制型火灾。
2.一般室内火灾的发展
一般室内火灾的发展可分为三个阶段:初期增长阶段、全盛阶段及衰退阶段。在初期增长阶段和全盛阶段之间为标志着火灾发生质的转变现象-轰燃,这是室内火灾过程中一个非常重要的现象。全盛阶段室内处于全面而猛烈的燃烧状态,室内温度达到最高(一般可达800℃),当室内温度下降至最高温度的80%以下时,即认为火势进入衰退阶段。衰退阶段室内温度逐渐降低,室内可燃物仅剩暗红色余烬及局部微小火苗,温度在较长时间内保持200~300℃左右,当燃烧物全部烧光后,火势趋于熄灭。
这里应注意两个概念:一,消防灭火应在轰燃发生前进行,轰燃发生后,消防灭火失效;二,结构抗火设计主要研究分析火灾全盛期的结构性能。
3.标准升温曲线与等效曝火时间
人们通过抗火试验来确定构件的抗火性能,为了对试验所测得的构件抗火性能能够相互比较,试验必须在相同的升温条件下进行。我国采用的是国际标准组织制订的ISO834标准升温曲线。
采用标准升温曲线可以给结构抗火设计带来很大的方便,但标准升温曲线有时与真实火灾下的升温曲线相差甚远,为更好地反映真实火灾对构件的破坏程度,而又保持标准升温曲线的实用性,于是提出等效曝火时间的概念,通过等效曝火时间将真实火灾与标准火联系起来。等效曝火时间的确定原则为,真实火灾对构件的破坏程度可等效成相同建筑在标准火作用“等效曝火时间”后对该构件的破坏程度。构件的破坏程度一般用构件在火灾下的温度来衡量。
标准升温曲线适用于一般室内火灾。
4.高大空间建筑火灾模拟
高大空间建筑火灾的特点是:不易进行防火分隔,普通火灾探测技术无法及时发现火灾,常用的喷水灭火装置不能有效发挥作用,人员的安全疏散相当困难,建筑结构破坏后果严重。
与一般室内火灾不同的是,高大空间内由于空间大,难以产生轰燃,烟气升温慢。一般采用场模型进行大量参数分析统计得出火灾中空气升温公式。
(三)高温下钢材材料特性
火灾高温对钢材的性能特别是力学性能具有显著的影响。掌握高温条件下钢材的性能是进行结构抗火设计的前提和基础。与结构抗火计算相关的钢材性能主要有两方面:即:高温下钢材的物理特性,包括热膨胀系数、热传导系数、比热、密度等,用于计算结构构件内的温度场;高温下钢材的力学性能,包括强度、弹性模梁、应力-应变本构关系以及松弛与蠕变效应等,用于计算高温下结构的内力与变形、以及验算构件的耐火性能。
高温下钢材材料特性一般归纳为以温度为变量的函数。
(四)结构抗火设计的一般原则与方法
1.火灾下结构的极限状态
结构的基本功能是承受荷载。火灾下,随着结构内部温度的升高,结构的承载能力将下降,当结构的承载能力下降到与外荷载(包括温度作用)产生的组合效应相等时,则结构达到受火承载力极限状态。
火灾下,结构的承载力极限状态可分为构件和结构两个层次,分别对应局部构件破坏和整体结构倒塌。
火灾下,结构构件承载力极限状态的判别标准为:
a.构件丧失稳定承载力;
b.构件的变形速率成为无限大。
c.构件达到不适于继续承载的变形。具体采用的特征变形可表达为:
火灾下,结构整体承载力极限状态的判别标准为:
a.结构丧失整体稳定性。
b.结构达到不适于继续承载的整体变形。其界限值可取为:
2.结构抗火设计的要求
对于钢结构和钢-混凝土组合结构,无论是构件层次还是整体结构层次的抗火设计,均应满足下列要求:
(1)在规定的结构耐火极限时间内,结构的承载力Rd应不小于各种作用所产生的组合效应Sm,即:Rd≥Sm
(2)在各种荷载效应组合下,结构的耐火时间td应不小于规定的结构耐火极限,即:td≥tm
(3)火灾下,当结构内部温度分布一定时,若记结构达到承载力极限状态时的内部某特征点的温度为临界温度Td,则Td应不小于在耐火极限时间内结构在该特征点处的最高温度Tm,即:Td≥Tm
上述三个要求实际上是等效的,进行结构抗火设计时,满足其一即可。
3.结构抗火设计的一般规定
在一般情况下,可仅对结构的各种构件进行抗火设计,使其满足构件抗火设计要求。对于跨度大于80m或高度大于100m的建筑结构和特别重要的建筑结构,宜对结构整体进行抗火设计。
(五)小结
建筑结构抗火设计受到越来越多的关注,有可能在将来会成为结构设计的一部分工作,国家规范正在编制中。因此,设计人员有必要对结构抗火设计保持重视。
参考文献:
《建筑钢结构防火技术规范》(CECS:200-2006)[s]北京:中国计划出版社,2006
一、范例分析
如何从日常话语中提炼概念呢? 我们先就下面一句非常普通的话语进行分析。
受访人说:“他这个人本质也不坏,就是平时说话和打扮,看上去坏坏的。”
通常情况下,如果让学生对这样一句话进行规范的学术讨论会茫然不知所措。但如果我们懂得如何提炼概念,事情就会变得轻松有趣而且近乎神奇。我们看这句话,可以简单整理出一些词汇:本质、不坏、说话和打扮、坏坏的。我们稍微对其提炼一下就可得:“本质”与“说话和打扮”对应“本质”与“外表”,“不坏”与“坏坏的”对应“好”与“坏”。然后,我们再对“本质”和“外表”进行范畴化为事物的“存在方式”,对“好”与“坏”进行范畴化为人的“品质”。进而归纳出四种类型的人:ac、ad、bc、bd。这里归纳出来的人的四种类型,实际上是对经验现象进行概念化、范畴化和概念图式化之后得出来的。
二、理想类型法
对上面人的四种类型归纳,人们肯定会有异议,因为现实生活中的某个具体的人表面上看“好坏”难分, 亦正亦邪,本质上就更难分辨了。事情就是这样,这种归纳出来的概念, 是马克斯? 韦伯意义上的“理想类型”(idea types)。
理想类型也叫纯粹类型,是纯粹逻辑上的概念构造,它追求完美的逻辑性。比如,韦伯将意义行动区分为“主观意义行动与客观意义行动”。两个概念是二元对应式的,语义上是闭合性的;依据社会行动目的、手段和过程是否理性建立四种行动类型。其中全部是理性的行动称为目的理性行动,其它行动类型在理性程度上是逐渐弱化的,但语义上皆属于社会行动。
再如,界定“手工业”概念,“所用的方式就是把混杂地存在于各个不同的时代和国家的手工业者那里的、其结果得到片面地强化的某些特点, 结合在一个自身无矛盾的理想图像之中,并且把它们与人们在理想图像中表达出来的思想观念联系起来。尔后,人们就可以进一步尝试描述一个其中所有经济活动的部门,乃至精神活动的部门都由一些标准支配的社会,而这些标准在我们看来也就是赋予提高为理想类型的‘手工业’一特征的统一原则的运用。”
韦伯实际上告诉我们,界定概念可以将实践历史和纯粹逻辑结合起来,如界定“手工业”可以将各个历史时期有关“手工业”的重要特征综合起来,并要求这些综合起来的特征不能存在逻辑问题。
比如, “好人和坏人”是一个语义上闭合的概念,但是,如果我单说“好人”, 如果有程度上最好的人,比如圣人, 那么,我们就可以从历史文化中归纳出与其相比较相对更差的好人,比如亚圣、完人、君子等。这里语义上虽然有闭合,但似乎可以从闭合区间中构造无限概念。但不管如何,这些概念都是纯粹逻辑上构造的,只具有分析上的意义,很难对应到具体实践中, 比如,我们不能断言某个具体社会行动是目的理性的或传统型的,也很难说某个人就是概念意义上的圣人。
理想类型的特点就是将概念边界清晰化,像光束一样,照亮和显明部分世界,使得万事万物得以区别和分明。如果说概念是一束光,那么我们可以将上述好人、坏人等概念刻画出其清晰的边界,作出概略图式如右。
三、剩余范畴法
按照韦伯的观点,理想类型是研究者自己界定的,具有很强的主观性, 与研究者的科学兴趣和主观价值相关联。研究者先在主观上观测到一定的社会现象和社会事实,然后建立概念,并确保概念在逻辑上的完美。比如, 韦伯将社会行动界定为“行动者的主观意义关涉他人的行为,而且指向其过程的这种行动”,试图以此为社会学划出和确立一块研究领域。可是, 后来诸多社会学家并没有固守这块领地,而是不断拓展到边界之外的领域。这是怎么回事呢?
帕森斯说:“理论工作中有一种进步正在于从尚未说明的范畴中刻画出十分明确的概念,并在经验性研究中加以验证。因此,发展科学理论之显然无法达到但可以逐渐接近的目标,是从科学里面消除一切剩余性范畴(residual categories), 以便有利于产生意义明确的、能够凭经验加以验证的概念。”帕森斯提出了建构概念的另一种方式,那就是消除剩余范畴。
我们以帕森斯在《社会行动的结构》中建立“单位行动”为例进行说明。
帕森斯把“行动”从概念上分解为一些“单位行动”,把“单位行动” 进一步分解为“目的”、“手段”、“条件”和“规范”等不同成分。
按照韦伯的社会行动理论,分析社会行动只要分析目的、手段等简单成分就可以了,也就是从主体的意向性和理性这些主观要素进行分析。可帕森斯认为,只分析这些成分是不够的。因为,影响一个人的行动因素除了主观目的、手段选择外 ,还有客观条件、社会规范等。因此要将这些对韦伯而言是剩余范畴的成分纳入进去,以便消除韦伯未涉及到的概念的剩余范畴。帕森斯认为,每每引入一些剩余范畴,就可能对理论产生巨大影响,甚至导致以往理论面目全非。
如何消除剩余范畴呢?
帕森斯说:“想要了解一种理论体系是从哪里开始瓦解的,最好的办法是从该理论体系本身的最有才干的支持者们的著作中去寻找。”“从原有体系中的各种说法中找到剩余性范畴,并从中刻画出明确的理论概念来。”按照这种方法,帕森斯实际上将马歇尔、帕累托、涂尔干和韦伯作为社会行动理论体系的最有才干的支持者,并从他们著作中寻找剩余范畴, 然后整合成单位行动分析成分,并以此为基础建构了社会行动体系理论。
帕森斯的做法归纳起来就是不断寻找和建构概念的“分析性成分”, 消除前人理论概念的剩余范畴。结果是,每每增加一个分析性成分,就相应增加了一束概念之光,能够照亮更宽广的领域,如单位行动成分图示所示那样。
【关键词】高中物理 核心概念 学习方法 研究
【中图分类号】G632 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2013)35-0127-01
一 高中物理核心概念学习的重要性
1.能完善高中生的知识结构
高中物理的核心概念是高中物理知识的高度概括与抽象总结。在初中的物理知识中,往往是对实验现象的认识和对知识的表象认识。在进入高中物理的学习阶段后,学生需要更多地摆脱表象认识,试着从原理的角度来认识和解决问题。对高中物理核心概念的学习,能丰富和完善高中生的知识结构,提高自己认知和解决问题的能力。
2.能加强各个知识点的联系,强化学习效果
我们知道,高中物理有力学、电学等核心知识点。在传统的学习中,不注重对核心概念的学习,往往造成学生各个知识点的学习是割裂的,没有一定的内在逻辑。通过对核心概念的学习,学生能把一个知识点的学习体验来迁移到另一个知识点上,往往能起到事半功倍的效果,能使学生在已有的理解的基础上支持后来的学习。
二 高中物理核心概念学习方法探讨
1.核心概念的简介与梳理
“运动”是力学的重要概念。在这一节中,有两个重要的知识点,首先是位移这一概念和初中时学的不是同一个概念,这是第一个要注意的点。第二个重要的点是加速度概念的引入。“机械能守恒”主要在于介绍动能、势能及其之间的转化。通过机械能守恒,我们可以引入到“动量守恒”。这也就是文中提到过的,让学生通过对核心概念的学习,可以把各个知识点联系起来,因为这些知识点本身就不是割裂的,而是有着自身的内在逻辑关系。
在电学的一系列概念中,有四个是比较核心的概念,分别是静电场、恒定电流、电磁波、磁场,因为这四个概念是贯穿在其他概念中的,如果能深入理解这四个核心概念,才能为其他概念的学习打下坚实的基础。在“分子动理论”这一章节中,我们可以发现,不管是“热力学定律”还是物体的三大形态之间的转化,都与“分子动理论”有着内在联系,因而我们把“分子动理论”作为这一章节的核心概念来学习,通过这一概念的深入理解,可以更好地理解为什么物体的形态在一定条件下可以转化等神奇的自然现象。在光学的学习中,我们把“几何光学初步”和“物理光学初步”作为两个核心概念来学习。因为不管是光的折射,还是光的偏振和光的色散都和这两个概念有关。
其他的核心概念还有原子的结构、原子的变化、波粒二象性和相对论这几个概念。这些核心在它们所属的章节中,都是核心概念,此处不再赘述。
2.核心概述的学习方法探讨
在总结的11个核心概念中,在五大领域的分布如下:力学2个、电学2个、热学2个、光学2个、近代物理3个。接下来,我们主要谈谈这些核心概念的学习问题。
第一,以“能量守恒”的学习为例。在“能量守恒”这一概念的学习中,学生要注意知识的前后衔接。我们知道,在小学和初中,我们对“能量”这一概念有所认识。小学生对能量的理解是肤浅的,如电能发光、热能传递,这种表象化的理解是我们在小学阶段对“能量”的主要理解。在初中阶段,我们对“能量”的理解有所深化,但是在初中阶段并没有引入“分子动能”这一概念的理解,所以也不能真正理解能量。
进入高中阶段后,对能量的理解,要更多的和能量的定量、守恒这些性质联系起来,自觉地对能量守恒这一概念进行前后衔接的深入理解。此外,教师可以介绍原子能与其他能量的转化、核能产生的具体机制及其转化,电势能与其他能量的转化、定量掌握各种机械能之间的转化和机械能守恒等能量守恒的形式,帮助学生对“能量守恒”这一概念深入理解。
第二,教师对学生概念性的引导。通过上文我们以“能量守恒”这一核心概念的学习为例,我们发现,在核心概念的学习中,教师起着很大的作用,这种作用体现在概念性的引导方面,体现在知识扩展的引入方面。老师们不用担心过多概念的引入会加重学生的学习负担。因为知识有着系统性的特点,单一概念的学习反而会引起学习效果不佳,而旁及概念的引入,多概念会更好地帮助学生学习、理解高中物理中的核心概念。
第三,学生自觉地衔接前后对概念的理解。通过我们对“能量守恒”这一核心概念具体学习方法的介绍,我们发现,学生自觉地衔接小学和初中对某一概念的理解,能不断地丰富自己的知识体系,强化对现阶段的物理知识的理解。
三 结束语
通过对高中物理核心概念的界定,可以发现,这些核心概念贯彻了整个高中物理的学习过程。在对这些核心概念的学习方面,一方面老师要做到概念性的引导和拓展,同时,学生更要在对核心概念的学习中发挥自己的主体作用。常言道:教学相长,通过核心概念的教学,教师本身也在不断地丰富自己对高中物理核心概念的理解。
参考文献
[1]范增.我国高中物理核心概念及其学习进阶研究[D].西南大学,2013