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【關鍵詞】生物學 核心概念 核心概念教學 新課程
生物學是一門研究生命現象及其活動規律的自然科學,它以一系列核心概念作為分析、推理、判斷和綜合等邏輯思維過程的依據來揭示本學科的基本規律。生物學概念不僅是生物學科的基礎,而且是生物學領域最基本的語言表達單位。新課程改革的一個核心就是“注重學生在現實生活的背景中學習生物學,倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解生物學的核心概念”??梢娞岣呖茖W素養不是追求對科學事實和信息量的更多占有,而是要求對核心概念和科學思想的深刻領悟。更重要的是培養學生接觸到新的“原理、規律和方法”時能借助生物學概念能進行自我闡明的能力。因此,學生能否牢固地、準確地建立起反映生物學思想的基本的生物學核心概念體系,應當是中學生物學教學的主要目標。
一、對生物學核心概念的認識
在學科教學中,建構匯集信息片段的知識結構,并將其納入到信息結構之中,這個知識結構的節點就是核心概念。在生物學這門基礎自然科學中,離不開對事物和現象的具體描述和分析。生物學的核心概念,是指代表生物世界中同類的“事”、“物”及“規律”。我們要從眾多的生物學概念中提煉出能反映學科本質的、構成學科骨架的概念,因為這樣的概念可以統攝學科的一般概念,可以揭示一般概念之間的聯系,具有統整學科知識的功能,這樣的概念就叫核心概念。我們在課堂上抓住生物學的核心概念進行教學,教學中前后一致、將生物學思想主線貫穿始終,致使學生對生物學現象本質的認識深入,提高學生解決生物學實際問題的能力,這對學生的終身發展是極其有利的。
二、為什么要進行生物學核心概念的教學
第一,生物學核心概念有助于提升學生的科學素養。
考試評價已經悄悄地由事實性知識的記憶轉向對核心概念的理解。近幾十年來,特別是DNA分子雙螺旋結構破譯以來,生物學的研究進入到分子生物學水平,生物科學知識呈現出爆炸性的增長,面對如此繁多的知識,如果仍然要求學生記憶生物學事實,哪怕是一些經典的生物學事實,恐怕也很難做到。最基本的概念、原理、規律等一般不發生巨大的變化,創設新的情境,要求學生應用概念、原理、規律等來分析解決問題,以此來評價學生的學習,已成為評價學生學業的主流方向了。
第二,生物學事實往往是相互孤立的,難以建立合理的聯系,組成一個合理的結構,因此對生物學事實的考查往往是檢查學習者是否記住,是否記得清楚。而生物學概念主要是在運用中得到鞏固,概念的運用是把已經概括化的一般屬性應用到特定場合。
第三,生物學核心概念具有統攝思維功能。核心概念的提煉和梳理需要按照知識的內在聯系和規律性,將零散的整體化、條理化,建構起脈絡清晰、條理分明、相互之間有機聯系的體系。
第四,生物學核心概念具有很強的遷移教育功能。概念的過程也是概念的具體化過程。一般而言,概念的應用有兩種途徑:一是引證具體實例來說明概念的內涵和外延;二是運用概念來解決實際問題。
三、如何進行核心概念的教學
1、以教學單元作為建構核心概念體系的基本單位
教學單元是一個相對完整的教學內容體系,它由若干節具有內在聯系的具體內容組成,它們之間形成了一個有機整體,因此教學單元是學生知識結構形成和發展的基本單位。
2、充分應用生物科學發展史建構核心概念體系
生物學概念的發展史中,不僅記載著生命科學知識的形成過程,而且蘊涵著科學家的創造思維方式。所以學習生物學概念的發展史,不僅有利于更好地理解、掌握生物學概念,而且有利于學生形成科學的觀念,提高生物學科學素養、提高學生的探究能力、培養學生的“三維目標”、實現學生科學素養和人文精神的和諧統一。
3、通過模型法建構核心概念體系
“模型”是人們按照科學研究的特定目的,在一定的假設條件下,用物質形式或思維形式再現原型客體的某種本質特征。在實踐教學中主要有物理模型、數學模型、概念模型,通過構建模型和直接認知模型來把握生物學概念,是當前課改實踐中的常用科學方法。模型法可以讓抽象問題更易理解和直觀化。
4、通過概念圖方法建構核心概念體系
“知識的構建是通過已有的概念對事物的觀察和認識開始的”。概念圖是一種用節點代表概念,連線表示概念間關系的圖示法。通過建立概念網絡,不斷地向網絡增添新內容,有助于學生激發學習動機,創造新知識,形成有意義的學習過程。
生命科學中的“規律、原理和方法”都是借助于有關生物學概念才得以表述。而概念是人腦對現實的對象和現象的一般特征和本質特征的反映。因此,在生物學教學中學生準確、深刻地理解、掌握概念,不僅是學好生物學的前提,也是發展學生智力和邏輯思維能力的必要條件。因此,生物教師要重視概念教學,運用有效的策略幫助學生正確理解和運用概念,進而運用生物學原理、規律解決生產、生活實踐中的有關生物學問題。
參考文獻:
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關鍵詞:生物概念;教學方法;教師;學生
中圖分類號:G633.91 文獻標識碼:A 文章編號:1992-7711(2013)11-0024
通過《生物課程標準(實驗稿)》可知,關于概念的學習在高中生物中占據著比較重要的地位。高中生物中的基本概念有許多,許多生物學概念比較微觀、抽象,如何幫助學生理解抽象的概念是教學中經常遇到的難點。假如我們教師在教學過程中能將抽象的概念具體化、形象化、直觀化,則有助于學生理解和掌握生物學概念。下面通過一些筆者在生物教學中用到的具體例子與讀者共同探討對這些概念的教學方法。
一、舉例說明法
在高中生物《分子與細胞》中,學生剛開始學習的第一章的第一節講生命系統的結構層次時會學到“種群”和“群落”這兩個詞,它們在必修二和必修三還會再次學到,可以說是高中生物中的核心概念。在開始學習生物時,教師要盡量使學生理解透徹,這對學生以后的學習態度和信心都非常重要。因此,筆者在講解這兩個概念的時候,先自己簡單舉例,然后耐心地找學生舉例說明,再讓其他學生找其中的毛病,這樣能使學生印象更加深刻。
種群指在一定時間內占據一定空間的同種生物的所有個體。群落是指在一定生活環境中的所有生物種群的總和。
教師舉例:一個池塘中的所有鯽魚就是一個種群,一個池塘中的所有生物就是群落。然后反問學生:“一個池塘中的所有魚屬于生命系統的什么層次?”
學生開始的時候因為剛學完種群和群落這兩個詞就容易掉下陷阱,有的說屬于種群,有的說屬于群落。于是教師再提示:一個池塘中的所有魚可不可以有鯉魚、草魚、鰱魚等多種魚,從而使學生明確一個池塘中的所有魚并不是一個種群;接下來再問學生:“一個池塘中除了魚有沒有水草、藻類、小蝦、細菌等其他生物?”從而使學生明白一個池塘中的所有魚并沒有包括這個區域中的所有生物,它也不屬于群落。通過先讓學生掉下陷阱,然后再引導學生思考,使其得出正確的結論來加深印象。
二、形象類比法
心理學研究表明,人大多數是采用形象、直覺、靈感等去探索和發現客觀規律。有些概念比較抽象,對這些抽象概念的理解必須找出中心語,同時列舉出生動形象的模型做比喻,這樣才能使學生容易理解和終身難忘,課堂教學效率自然也就能提高。
比如,理解“染色質和染色體是同一種物質在細胞不同時期的兩種存在狀態”,為了讓學生更好地理解它們的關系,筆者就讓學生把染色質想成鐵絲,而鐵絲螺旋化后縮短變粗的彈簧就相當于是染色體,這樣就可以形象地記住染色質和染色體。再如,在講授“DNA雙螺旋結構”時,把DNA的雙螺旋結構比喻成摩天大樓的螺旋狀樓梯,把交替連接在外側的脫氧核糖和磷酸比喻成樓梯扶手,內側的堿基對比喻成臺階。當然,比喻只能借助某事物認識概念,再貼切的比喻,也不能代替概念本身。我們最終必須把對概念的認識歸結到概念的本質上來。
三、圖形演示法
在講解某些概念尤其是一些不容易區分的概念時可以用簡單的圖形來表示,通過一系列的圖來講解一個或幾個容易混淆的詞有助于學生理解透徹。比如在講與細胞周期有關的一些概念時筆者就用了這種方法。
細胞周期:連續分裂的細胞,從一次分裂完成是開始,到下一次分裂完成時為止,為一個細胞周期。一個細胞周期包括兩個階段:分裂間期和分裂期。
方法一:細胞周期:BB;間期:BA;分裂期:AB。
方法二:細胞周期:a+b或c+d;間期:a或c;分裂期:b或d。
四、比較記憶法
所謂比較,就是引導學生對生物概念的形成過程和本質特點加以比較。許多復雜的生物概念只有借助于比較,才能區別一般和特殊的屬性并突出其特征,明確其相似性和差異性。
任何概念雖然都是相對獨立的,但其間也有一定的內在聯系和區別。在教學上,如果將同一類別的概念并列起來,學生對近似的概念就不容易混淆了,例如復制、轉錄與翻譯的概念。復制:以親代DNA分子為模板合成子代DNA的過程。轉錄:以DNA的一條鏈為模板按照堿基互補配對原則合成信使RNA的過程。翻譯:在細胞質中核糖體上進行的,以信使RNA為模板合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程。
如果把互相對立的概念放在一起,形成反差,從而給學生留下較深的印象。例如顯性性狀(基因)和隱性性狀(基因)、等位基因與非等位基因等概念。如果把相關的概念放在一起,加以類比,則可幫助學生正確理解概念,并將類似概念加以區分和記憶。
關鍵詞:評價指標;概念設計;指標;產品設計
0引言
評價方法有很多種,簡單評價法可對有關方案做定性的評價和優劣排序,不反映評價目標的重要程度和理想程度[1]。在評價過程中,尤其是產品造型方面,有許多評價都屬于非計量性的,這也是造成評價困難的重要原因。對于非計量性問題評價,不可避免地要受到評價者的主觀、直覺因素的影響,為了避免后彌補評價結果有較大的差異乃至錯誤,評價中一般都是采用模糊評價的方法,或以多人的方式進行評價,最后再綜合,再得出結論。
1評價方法選用
對產品造型的評價方法有很多。簡單評價法有:點評價法、名次評價法。評分法根據規定的標準用分值作為衡量方案優劣的尺度,對方案進行定量評價。如有多個評價目標,則先分別對各個目標評分,再經處理求得方案的總分。一般主要通過以下幾種方法對草案進行分析和選定[46]:
(1)總分計算法。對于多評價目標的方案其總分可按分值相加法、分值連乘法、均值法、相對值法或有效值法(加權計分法)等方法進行計算。其中綜合考慮各評價目標分值及加權系數的有效值作為方案的評價依據較合理,應用最多。(2)意向尺度法。意向尺度法(也稱SD法),意向尺度是一個心理概念,是人們深層次的心理活動,它主要借助科學的方法,通過對人們評價某一事物的心理量的測量、計算、分析,降低人們對某一事物的認知維度,得到意向尺度分布圖,比較分析其規律的一種方法。(3)α?β法。這種方法是將參與評比的諸方案作一一評比分析,對其各個目標進行價值判斷,即可得其重要數值。如果積累的和最大,即判別那種設計方案最為理想。α值指諸目標評比中相對重要性的值。β值是指各設計方案對原定目標的滿足度、喜好性。α與β的乘積是對目標滿足多少的判斷。
2用α×β評價分析方法對某一用戶群體的概念方案設計進行評價分析
在確立評估指標時,必須明確評估因素,這樣才會做到準確的對各個方案進行評估。產品都有它固有的機能,如實用型、操作性、安全性、舒適性及審美性等。不管產品復雜與否,評定的基本要素是技術經濟、美學和心理等方面。方案評價在設計環節中十分重要,通過一些評價方法可以幫助設計師做出正確和理性的比較、評定,最終選出最合理可行的方案。針對某一用戶群體對汽車的需求共做了5個概念設計方案,用α×β評價分析方法進行評價。方案如圖1所示有(a)、(b)、(c)、(d)、(e)五種。
圖1針對某一用戶群體的概念設計方案
此法稱為α×β法,如果累積的和最大,即判別那種設計方案最為理想。(1)α值得標定。如果有三個設計目標(方案)分別為O1、O2、O3,若O1的重要性為O2的一半,而O1的相對重要性又是O3的三分之一,則評價者即可將O1、O2、O3分別排列給予1、2、3的評估值。(2)β值得標定。β一般由評定者事先給定,其評估尺度常采用+5~-5,1~9,或0~4。若1~9作為β值的區間,可令9為滿足度最高;8、7、6位尚可;5為適中;4、3、2為不理想;1為很不好(如表1所示)。(3)α×β評估表的測定:α×β值之和α值之和=G,其結果如表2所示。
結果:G1=2.86G2=3.16G3=4.34G4=3.92G51=3.61
由以上計算結果得出:G3 > G4 > G5 > G2 > G1,方案3為造型的最佳方案。
3結論
在商品化設計中,產品方案的決策應聯系協調各相關部門進行分析評價。然后決定出最符合市場前景的方案,進行生產,試銷,然后在投放市場。由上面分析可知,方案三即為最優方案,在針對某一用戶群體的方案評價中用α*β的評價方法是十分適用的,在造型評價中是可行的。
參考文獻:
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注重知識聯系,形成概念體系
認識論原理指出,人們對事物本質的認識不可能一次性完成,需要經歷一個由感性認識到理性認識的循環往復的過程;同時,由于事物不可能孤立地存在,因此必須用聯系的觀點才能認清事物的本質。鑒于此,對于概念教學的規律,教師應該從過程和聯系兩個角度進行考察,也就是把概念放到相應的概念體系中去,考察它的來龍去脈,不僅要知道學習這一概念需要怎樣的基礎,還要知道掌握它以后能干什么,這樣才能幫助學生形成結構更強大的概念體系。
在概念教學的過程中,教師可以適當地對教材進行重組,構建一個良好的知識體系框架,進行高結構化的概念教學,有基礎、有鋪墊、有延伸,充分運用知識遷移的原理來進行概念教學。例如,在教學《信息的概念》一課時,教材只是簡單地給出信息的特征:信息是用來消除不確定性的東西。如果教師就此一筆帶過,學生對信息及香農都不會有太多了解,但如果引入如何量化地度量信息量這個問題,不僅能讓學生對信息論創始人香農有感性認識,也能讓他們對“比特”這個信息量的度量單位有初步認識。因此,筆者先通過讓學生猜硬幣的正反面游戲(硬幣的正面用1表示,反面用0表示),使學生明確猜一枚硬幣的正反面需要的信息量就是1bit,這時再引出二進制數字,原來bit來自binary digit(二進制數字),二進制數系統中每個0或1就是一位(bit)。接著,筆者趁熱打鐵,以圖表的形式請學生填寫:一盞燈泡的狀態(如果開用1,關用0表示),可用多少位存放;兩盞燈泡的狀態,可用多少位存放……四盞燈泡的狀態,可用多少位存放。然后,筆者再反問:“4bit是幾位二進制數,有多少種狀態?可以存放從幾到幾的十進制數?”學生們馬上得出4bit即4位二進制數,有16種狀態,可以存放0到15的十進制數字,8bit即8位二進制數,有256種狀態,可以存放0到255的十進制數字。最后,筆者又給出字節與比特的關系,原來8bit就是1字節,1字節可以存放0到255間的任意一個整數……通過這樣的知識聯系,學生對信息的概念有了清晰的認識。
對下載速度的單位bps,學生的理解也是存在偏差的。筆者設置了這樣一個情境:電信局在你家的安裝協議上寫的是10Mbps,但是大家下載文件的時候,真能達到這個速度嗎?為什么呢?這時候再把B和b的區別告訴學生,經過這樣的概念引入,學生通過建立、鞏固、深化的過程,然后對新概念和已學概念進行整理、歸類,就形成了自己的概念體系。
另外,按照教育學理論,當知識構成一個網絡時,人們對知識的理解和記憶將會更為有效與深刻。所以,教師開展概念教學時,應盡可能地將原有知識體系與新的知識點結合起來,制作出相應的思維導圖,這對體系化的知識點教學是相當有用的。例如,在學習計算機軟硬件系統時,將整個計算機系統軟硬件體系進行分層分類,形成一張思維導圖,這也是一種相當有效的手段。
采取多種教學方法,形成認知體系
對概念的學習,光靠死記硬背沒用,忘記它僅僅是時間問題。但是在理解的基礎上,要記住概念就容易多了,也只有在理解的基礎上,才能進一步實現概念的靈活運用和深化。所以,筆者認為在概念教學中的關鍵問題還在于教師如何有效地引導和幫助學生理解概念。
例如,IP地址是一個比較抽象的概念,理論性較強,這就需要教師創設情境,引導學生動手實踐認識及理解IP地址的相關概念。筆者創設了如下情境:每位學生都有一個身份證號碼,來標識自己的身份,網絡中的計算機也需要一個身份證號碼,這個身份證號碼就是IP地址?,F在我們來看一下這個IP地址是什么樣的?有什么格式?之后,學生查看自己本機的IP地址并記錄下來。師生共同歸納IP地址的基本格式。接著,請學生比較一下自己的IP地址和周圍同學的IP地址有什么異同?比較后,學生發現前三段網絡地址相同,最后一段主機地址不同,教師隨即引入網絡地址和主機地址的概念。最后,教師介紹三類IP地址。
在教學計算機網絡的內容時,各網絡設備的作用、協議的特點是較難理解的,尤其是在講解網絡中數據的分組、傳輸和應用時,如果學生在日常生活中沒有技術基礎,認識理解這些概念是相當困難的。
在具體的教學中,教師可以做一系列形象的類比,從用戶在瀏覽器點擊某個超鏈接開始,從本地計算機開始到因特網,這個過程中發生了什么。例如,貨物(http請求的數據)被傾倒入小車(數據包)中,貼上發件人地址(源IP)和收件人地址(目的IP),進入到家門外的路上(局域網),經過主干道路(交換機)和樞紐路口(路由器),離開海關口岸(防火墻核驗數據)后,來到廣闊的交通網絡(互聯網)中。
至此,教師將數據發送至互聯網的過程描述了一遍,接下來交給學生,讓他們完成從數據到服務器并回傳的過程,并將教材中出現的各個概念一一篩選,在生活中尋找合適的類比。
又如,在講解“信息壓縮”這一概念時,教師可以通過創設情境、比較、討論等方法,將抽象的概念形象化?;顒右唬航處熃o出一串重復的數字“2340000000000000000012”讓兩組學生傳遞,一組逐個報數,一組用“234,17個0,12”的方式報數,比較哪組傳遞得快?;顒佣簣D像壓縮游戲(“用相同顏色連續出現的次數+該顏色名稱”來計算圖像容量,發現圖像的容量比原來小了一半多)。學生通過活動明白:信息可以壓縮是因為存在重復的冗余信息。接著,教師再講解兩類壓縮的特點和適用范圍,用ACDSee和WinRAR軟件進行壓縮實驗,比較壓縮前后及解壓還原后文件的大小。學生親歷活動,對概念的理解就更深刻了。
目前國內結構抗火研究的水平與國際先進水平接近,在有的方面已與國際先進水平一致。但在工程應用方面遠遠落后于該領域的先進國家,我國目前沒有結構抗火設計(特別是鋼結構抗火設計)的國家標準,結構抗火設計主要依據國家標準《建筑設計防火規范》和《高層民用建筑設計防火規范》中所采納的基于獨立構件標準耐火試驗的方法,這種方法由于不能反映真實火災升溫、結構整體性能和火災下荷載作用大小對結構構件抗火能力的影響,因此不能確保結構抗火安全和結構抗火設計的經濟性。
本文從火災的特性和建筑結構抗火安全設計目標出發,通過對火災實驗結果及從中總結建立的火災模型的描述,高溫下的結構材料特性,推導出具有可操作行的抗火計算和設計方法。本文以概念介紹為主,沿結構研究的基本脈絡對建筑結構抗火設計理論做出基本描述。
(一)概念
1.火災
a火災發生的條件:存在可燃物;存在空氣、氧氣或氧化劑;存在火源。
b火災的特征:發生燃燒,蔓延成災。
c轟燃(flashover):可燃混合物中火焰波的快速傳播或是在這一有限空間的氣相著火。
d火災荷載和火災荷載密度
火災荷載指建筑中的可燃材料的數量為火災荷載?;馂暮奢d與建筑面積或容積大小有關。
火災荷載密度定義為房間中所有可燃材料完全燃燒時所產生的總熱量與房間的特征參考面積之比。
2.結構的防火、耐火與抗火
a防火
當防火指防止火災時,主要用于建筑防火措施,如防火分區、消防設施布置等。
當防火指防火保護時,用于建筑防護有防火墻、防火門等,用于結構防護有防火涂料、防火板等。
b耐火
指建筑物在某一區域發生火災時能忍耐多長時間而不造成火災蔓延,及結構在火災中能耐多久而不破壞。有時間上的意義。
c抗火
一般通過對結構結構構件采取防火保護措施,使其在火災中承載力降低不致過多而滿足受力要求來實現。強調的是結構抵御火災影響(包括溫度應力、高溫材料變化等),需要考慮荷載與約束條件。
d結構抗火設計
結構抗火設計可歸結為設計結構防火保護措施,使其在承受外荷載條件下,滿足結構耐火時間要求。
(二)建筑室內火災
1.火災的類型
建筑室內火災現象與火災空間的大小和集合形狀密切相關,可分為一般室內火災和高大空間火災。一般室內火災其體積大小的數量約為100m3,且房間長寬比不大。高大空間,如廠房、劇院、車站、機場、展覽館、商場等,建筑空間高度大(通常大于6m),空間面積大(通常大于500m2),高大空間火災的特性與一般室內火災有極大的差異。一般情況下,高大空間火災為燃料控制型火災,而一般室內火災為通風控制型火災。
2.一般室內火災的發展
一般室內火災的發展可分為三個階段:初期增長階段、全盛階段及衰退階段。在初期增長階段和全盛階段之間為標志著火災發生質的轉變現象-轟燃,這是室內火災過程中一個非常重要的現象。全盛階段室內處于全面而猛烈的燃燒狀態,室內溫度達到最高(一般可達800℃),當室內溫度下降至最高溫度的80%以下時,即認為火勢進入衰退階段。衰退階段室內溫度逐漸降低,室內可燃物僅剩暗紅色余燼及局部微小火苗,溫度在較長時間內保持200~300℃左右,當燃燒物全部燒光后,火勢趨于熄滅。
這里應注意兩個概念:一,消防滅火應在轟燃發生前進行,轟燃發生后,消防滅火失效;二,結構抗火設計主要研究分析火災全盛期的結構性能。
3.標準升溫曲線與等效曝火時間
人們通過抗火試驗來確定構件的抗火性能,為了對試驗所測得的構件抗火性能能夠相互比較,試驗必須在相同的升溫條件下進行。我國采用的是國際標準組織制訂的ISO834標準升溫曲線。
采用標準升溫曲線可以給結構抗火設計帶來很大的方便,但標準升溫曲線有時與真實火災下的升溫曲線相差甚遠,為更好地反映真實火災對構件的破壞程度,而又保持標準升溫曲線的實用性,于是提出等效曝火時間的概念,通過等效曝火時間將真實火災與標準火聯系起來。等效曝火時間的確定原則為,真實火災對構件的破壞程度可等效成相同建筑在標準火作用“等效曝火時間”后對該構件的破壞程度。構件的破壞程度一般用構件在火災下的溫度來衡量。
標準升溫曲線適用于一般室內火災。
4.高大空間建筑火災模擬
高大空間建筑火災的特點是:不易進行防火分隔,普通火災探測技術無法及時發現火災,常用的噴水滅火裝置不能有效發揮作用,人員的安全疏散相當困難,建筑結構破壞后果嚴重。
與一般室內火災不同的是,高大空間內由于空間大,難以產生轟燃,煙氣升溫慢。一般采用場模型進行大量參數分析統計得出火災中空氣升溫公式。
(三)高溫下鋼材材料特性
火災高溫對鋼材的性能特別是力學性能具有顯著的影響。掌握高溫條件下鋼材的性能是進行結構抗火設計的前提和基礎。與結構抗火計算相關的鋼材性能主要有兩方面:即:高溫下鋼材的物理特性,包括熱膨脹系數、熱傳導系數、比熱、密度等,用于計算結構構件內的溫度場;高溫下鋼材的力學性能,包括強度、彈性模梁、應力-應變本構關系以及松弛與蠕變效應等,用于計算高溫下結構的內力與變形、以及驗算構件的耐火性能。
高溫下鋼材材料特性一般歸納為以溫度為變量的函數。
(四)結構抗火設計的一般原則與方法
1.火災下結構的極限狀態
結構的基本功能是承受荷載?;馂南?,隨著結構內部溫度的升高,結構的承載能力將下降,當結構的承載能力下降到與外荷載(包括溫度作用)產生的組合效應相等時,則結構達到受火承載力極限狀態。
火災下,結構的承載力極限狀態可分為構件和結構兩個層次,分別對應局部構件破壞和整體結構倒塌。
火災下,結構構件承載力極限狀態的判別標準為:
a.構件喪失穩定承載力;
b.構件的變形速率成為無限大。
c.構件達到不適于繼續承載的變形。具體采用的特征變形可表達為:
火災下,結構整體承載力極限狀態的判別標準為:
a.結構喪失整體穩定性。
b.結構達到不適于繼續承載的整體變形。其界限值可取為:
2.結構抗火設計的要求
對于鋼結構和鋼-混凝土組合結構,無論是構件層次還是整體結構層次的抗火設計,均應滿足下列要求:
(1)在規定的結構耐火極限時間內,結構的承載力Rd應不小于各種作用所產生的組合效應Sm,即:Rd≥Sm
(2)在各種荷載效應組合下,結構的耐火時間td應不小于規定的結構耐火極限,即:td≥tm
(3)火災下,當結構內部溫度分布一定時,若記結構達到承載力極限狀態時的內部某特征點的溫度為臨界溫度Td,則Td應不小于在耐火極限時間內結構在該特征點處的最高溫度Tm,即:Td≥Tm
上述三個要求實際上是等效的,進行結構抗火設計時,滿足其一即可。
3.結構抗火設計的一般規定
在一般情況下,可僅對結構的各種構件進行抗火設計,使其滿足構件抗火設計要求。對于跨度大于80m或高度大于100m的建筑結構和特別重要的建筑結構,宜對結構整體進行抗火設計。
(五)小結
建筑結構抗火設計受到越來越多的關注,有可能在將來會成為結構設計的一部分工作,國家規范正在編制中。因此,設計人員有必要對結構抗火設計保持重視。
參考文獻:
《建筑鋼結構防火技術規范》(CECS:200-2006)[s]北京:中國計劃出版社,2006
一、范例分析
如何從日常話語中提煉概念呢? 我們先就下面一句非常普通的話語進行分析。
受訪人說:“他這個人本質也不壞,就是平時說話和打扮,看上去壞壞的?!?/p>
通常情況下,如果讓學生對這樣一句話進行規范的學術討論會茫然不知所措。但如果我們懂得如何提煉概念,事情就會變得輕松有趣而且近乎神奇。我們看這句話,可以簡單整理出一些詞匯:本質、不壞、說話和打扮、壞壞的。我們稍微對其提煉一下就可得:“本質”與“說話和打扮”對應“本質”與“外表”,“不壞”與“壞壞的”對應“好”與“壞”。然后,我們再對“本質”和“外表”進行范疇化為事物的“存在方式”,對“好”與“壞”進行范疇化為人的“品質”。進而歸納出四種類型的人:ac、ad、bc、bd。這里歸納出來的人的四種類型,實際上是對經驗現象進行概念化、范疇化和概念圖式化之后得出來的。
二、理想類型法
對上面人的四種類型歸納,人們肯定會有異議,因為現實生活中的某個具體的人表面上看“好壞”難分, 亦正亦邪,本質上就更難分辨了。事情就是這樣,這種歸納出來的概念, 是馬克斯? 韋伯意義上的“理想類型”(idea types)。
理想類型也叫純粹類型,是純粹邏輯上的概念構造,它追求完美的邏輯性。比如,韋伯將意義行動區分為“主觀意義行動與客觀意義行動”。兩個概念是二元對應式的,語義上是閉合性的;依據社會行動目的、手段和過程是否理性建立四種行動類型。其中全部是理性的行動稱為目的理性行動,其它行動類型在理性程度上是逐漸弱化的,但語義上皆屬于社會行動。
再如,界定“手工業”概念,“所用的方式就是把混雜地存在于各個不同的時代和國家的手工業者那里的、其結果得到片面地強化的某些特點, 結合在一個自身無矛盾的理想圖像之中,并且把它們與人們在理想圖像中表達出來的思想觀念聯系起來。爾后,人們就可以進一步嘗試描述一個其中所有經濟活動的部門,乃至精神活動的部門都由一些標準支配的社會,而這些標準在我們看來也就是賦予提高為理想類型的‘手工業’一特征的統一原則的運用?!?/p>
韋伯實際上告訴我們,界定概念可以將實踐歷史和純粹邏輯結合起來,如界定“手工業”可以將各個歷史時期有關“手工業”的重要特征綜合起來,并要求這些綜合起來的特征不能存在邏輯問題。
比如, “好人和壞人”是一個語義上閉合的概念,但是,如果我單說“好人”, 如果有程度上最好的人,比如圣人, 那么,我們就可以從歷史文化中歸納出與其相比較相對更差的好人,比如亞圣、完人、君子等。這里語義上雖然有閉合,但似乎可以從閉合區間中構造無限概念。但不管如何,這些概念都是純粹邏輯上構造的,只具有分析上的意義,很難對應到具體實踐中, 比如,我們不能斷言某個具體社會行動是目的理性的或傳統型的,也很難說某個人就是概念意義上的圣人。
理想類型的特點就是將概念邊界清晰化,像光束一樣,照亮和顯明部分世界,使得萬事萬物得以區別和分明。如果說概念是一束光,那么我們可以將上述好人、壞人等概念刻畫出其清晰的邊界,作出概略圖式如右。
三、剩余范疇法
按照韋伯的觀點,理想類型是研究者自己界定的,具有很強的主觀性, 與研究者的科學興趣和主觀價值相關聯。研究者先在主觀上觀測到一定的社會現象和社會事實,然后建立概念,并確保概念在邏輯上的完美。比如, 韋伯將社會行動界定為“行動者的主觀意義關涉他人的行為,而且指向其過程的這種行動”,試圖以此為社會學劃出和確立一塊研究領域。可是, 后來諸多社會學家并沒有固守這塊領地,而是不斷拓展到邊界之外的領域。這是怎么回事呢?
帕森斯說:“理論工作中有一種進步正在于從尚未說明的范疇中刻畫出十分明確的概念,并在經驗性研究中加以驗證。因此,發展科學理論之顯然無法達到但可以逐漸接近的目標,是從科學里面消除一切剩余性范疇(residual categories), 以便有利于產生意義明確的、能夠憑經驗加以驗證的概念?!迸辽固岢隽私嫺拍畹牧硪环N方式,那就是消除剩余范疇。
我們以帕森斯在《社會行動的結構》中建立“單位行動”為例進行說明。
帕森斯把“行動”從概念上分解為一些“單位行動”,把“單位行動” 進一步分解為“目的”、“手段”、“條件”和“規范”等不同成分。
按照韋伯的社會行動理論,分析社會行動只要分析目的、手段等簡單成分就可以了,也就是從主體的意向性和理性這些主觀要素進行分析。可帕森斯認為,只分析這些成分是不夠的。因為,影響一個人的行動因素除了主觀目的、手段選擇外 ,還有客觀條件、社會規范等。因此要將這些對韋伯而言是剩余范疇的成分納入進去,以便消除韋伯未涉及到的概念的剩余范疇。帕森斯認為,每每引入一些剩余范疇,就可能對理論產生巨大影響,甚至導致以往理論面目全非。
如何消除剩余范疇呢?
帕森斯說:“想要了解一種理論體系是從哪里開始瓦解的,最好的辦法是從該理論體系本身的最有才干的支持者們的著作中去尋找。”“從原有體系中的各種說法中找到剩余性范疇,并從中刻畫出明確的理論概念來?!卑凑者@種方法,帕森斯實際上將馬歇爾、帕累托、涂爾干和韋伯作為社會行動理論體系的最有才干的支持者,并從他們著作中尋找剩余范疇, 然后整合成單位行動分析成分,并以此為基礎建構了社會行動體系理論。
帕森斯的做法歸納起來就是不斷尋找和建構概念的“分析性成分”, 消除前人理論概念的剩余范疇。結果是,每每增加一個分析性成分,就相應增加了一束概念之光,能夠照亮更寬廣的領域,如單位行動成分圖示所示那樣。
【關鍵詞】高中物理 核心概念 學習方法 研究
【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2013)35-0127-01
一 高中物理核心概念學習的重要性
1.能完善高中生的知識結構
高中物理的核心概念是高中物理知識的高度概括與抽象總結。在初中的物理知識中,往往是對實驗現象的認識和對知識的表象認識。在進入高中物理的學習階段后,學生需要更多地擺脫表象認識,試著從原理的角度來認識和解決問題。對高中物理核心概念的學習,能豐富和完善高中生的知識結構,提高自己認知和解決問題的能力。
2.能加強各個知識點的聯系,強化學習效果
我們知道,高中物理有力學、電學等核心知識點。在傳統的學習中,不注重對核心概念的學習,往往造成學生各個知識點的學習是割裂的,沒有一定的內在邏輯。通過對核心概念的學習,學生能把一個知識點的學習體驗來遷移到另一個知識點上,往往能起到事半功倍的效果,能使學生在已有的理解的基礎上支持后來的學習。
二 高中物理核心概念學習方法探討
1.核心概念的簡介與梳理
“運動”是力學的重要概念。在這一節中,有兩個重要的知識點,首先是位移這一概念和初中時學的不是同一個概念,這是第一個要注意的點。第二個重要的點是加速度概念的引入?!皺C械能守恒”主要在于介紹動能、勢能及其之間的轉化。通過機械能守恒,我們可以引入到“動量守恒”。這也就是文中提到過的,讓學生通過對核心概念的學習,可以把各個知識點聯系起來,因為這些知識點本身就不是割裂的,而是有著自身的內在邏輯關系。
在電學的一系列概念中,有四個是比較核心的概念,分別是靜電場、恒定電流、電磁波、磁場,因為這四個概念是貫穿在其他概念中的,如果能深入理解這四個核心概念,才能為其他概念的學習打下堅實的基礎。在“分子動理論”這一章節中,我們可以發現,不管是“熱力學定律”還是物體的三大形態之間的轉化,都與“分子動理論”有著內在聯系,因而我們把“分子動理論”作為這一章節的核心概念來學習,通過這一概念的深入理解,可以更好地理解為什么物體的形態在一定條件下可以轉化等神奇的自然現象。在光學的學習中,我們把“幾何光學初步”和“物理光學初步”作為兩個核心概念來學習。因為不管是光的折射,還是光的偏振和光的色散都和這兩個概念有關。
其他的核心概念還有原子的結構、原子的變化、波粒二象性和相對論這幾個概念。這些核心在它們所屬的章節中,都是核心概念,此處不再贅述。
2.核心概述的學習方法探討
在總結的11個核心概念中,在五大領域的分布如下:力學2個、電學2個、熱學2個、光學2個、近代物理3個。接下來,我們主要談談這些核心概念的學習問題。
第一,以“能量守恒”的學習為例。在“能量守恒”這一概念的學習中,學生要注意知識的前后銜接。我們知道,在小學和初中,我們對“能量”這一概念有所認識。小學生對能量的理解是膚淺的,如電能發光、熱能傳遞,這種表象化的理解是我們在小學階段對“能量”的主要理解。在初中階段,我們對“能量”的理解有所深化,但是在初中階段并沒有引入“分子動能”這一概念的理解,所以也不能真正理解能量。
進入高中階段后,對能量的理解,要更多的和能量的定量、守恒這些性質聯系起來,自覺地對能量守恒這一概念進行前后銜接的深入理解。此外,教師可以介紹原子能與其他能量的轉化、核能產生的具體機制及其轉化,電勢能與其他能量的轉化、定量掌握各種機械能之間的轉化和機械能守恒等能量守恒的形式,幫助學生對“能量守恒”這一概念深入理解。
第二,教師對學生概念性的引導。通過上文我們以“能量守恒”這一核心概念的學習為例,我們發現,在核心概念的學習中,教師起著很大的作用,這種作用體現在概念性的引導方面,體現在知識擴展的引入方面。老師們不用擔心過多概念的引入會加重學生的學習負擔。因為知識有著系統性的特點,單一概念的學習反而會引起學習效果不佳,而旁及概念的引入,多概念會更好地幫助學生學習、理解高中物理中的核心概念。
第三,學生自覺地銜接前后對概念的理解。通過我們對“能量守恒”這一核心概念具體學習方法的介紹,我們發現,學生自覺地銜接小學和初中對某一概念的理解,能不斷地豐富自己的知識體系,強化對現階段的物理知識的理解。
三 結束語
通過對高中物理核心概念的界定,可以發現,這些核心概念貫徹了整個高中物理的學習過程。在對這些核心概念的學習方面,一方面老師要做到概念性的引導和拓展,同時,學生更要在對核心概念的學習中發揮自己的主體作用。常言道:教學相長,通過核心概念的教學,教師本身也在不斷地豐富自己對高中物理核心概念的理解。
參考文獻
[1]范增.我國高中物理核心概念及其學習進階研究[D].西南大學,2013