时间：2024-03-11 11:49:42
关键词：热工系列课程；启发式教学；联想式教学
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）52-0160-02
一、引言
热工系列课程包括工程热力学与传热学。工程热力学是热力学最先发展的一个分支，它主要研究热能与机械能和其他能量之间相互转换的规律及其应用；传热学是研究热量传递规律的一门学科，传热学的作用是利用可以预测能量传递速率的一些定律去补充热力学分析[1，2]。热工系列课程内涵丰富、概念抽象、公式数量多、联系工程实际范围广，是本校油气储运、石油工程、机械工程等工科专业一门非常重要的专业基础课。因此，针对本课程教学过程，必须定位在要保持学科基本理论的严密性和系统性基础上，考虑高新技术的应用和新型人才培养模式的要求，突出专业特点，使学生熟练掌握专业基础知识，提高他们的理论分析和解决工程问题的应用能力，为后续专业课的学习奠定坚实的理论基础。
然而，在多年从事该课程的教学工作过程中，学生普遍反映该课程是一门非常难于学习掌握的课程。究其原因，一方面是由课程本身特点决定的，工程热力学与传热学具有理论较难，基本概念和基本方程较多，对学生用高等数学知识处理和解决实际问题能力的要求较高等特点，学生认为该课程的学习过程非常困难；另一方面和教师“填鸭式”的教学方法有关，教师往往只是把知识一味灌输给学生，使学生觉得原本就枯燥的物理概念和数学方程更加索然无味，提不起学习兴趣。结合自己的教学经验，笔者认为，要提高热工系列课程的教学质量，关键在于激发学生的学习兴趣，而最有力的途径就是采用启发联想式的教学方法。
二、关于启发联想式教学的思考
启发式教学是中国的传统教育方式，在中华民族的发展过程中发挥着巨大的作用。孔子说：“不愤不启，不悱不发，举一隅，不以三隅反，则不复也”[3]。这是孔子论述启发式教学的重要名言，对后世影响非常深远。学生如果不经过思考并有所体会，想说却说不出来时，就不去开导他；如果不是经过冥思苦想而又想不通时，就不去启发他。“不愤不启，不悱不发”经常用来说明对学生要严格要求，先让学生积极思考，再进行适时启发。所谓“教”是为了“不教”，就是要学生提高创新能力，掌握适合自己的学习方法。只有这样，他们才离得开教师，甚至可以超越教师，最终成为适应经济高速发展现状的人才。这种教育方式对目前的高等教育有着巨大的指导意义。
联想教学法是启发式教学方法的一种有效手段。所谓联想教学法，就是把首次接触的知识，通过连接点，将新颖的、有价值的东西与我们过去的见识、思考、观念，尽可能多地予以联系，被充分吸收后成为自己的思考、认识、判断与熟知的知识[4]。我们在教授一门新课程时，总是从基本的概念说起。要让学生学习、理解这些基本的概念，往往要通过举例来说明。举例，就是一种联想，就是将已知事物和新事物的本质特征，通过某些相同或相似之处的比较、参照，将彼此联系在一起。由此，学生就可以通过对已知事物的认识，去学习、理解未知的新事物。
三、启发联想式教学方法的实施
启发联想式教学并不是一种具体的教学方法，针对热工系列课程而言，参考和学习国内外的教学经验并总结自己的教学体会，笔者认为可以通过下面几个方面的解决措施来实施启发互动式教学方法。
1.要突出新旧知识间的联系与区别。学生在大学物理中的热学部分已经学习过本课程中的部分内容。当这些知识重新出现时，应先和学生一起复习，激发学生的回忆，然后再引出热工理论的定义，紧紧抓住新旧知识之间的联系与区别，引导学生在复习旧知识的基础上引出新知识，同时注意不是简单地重复旧知识，而是从工程应用的角度来论述并加以深化和推广。
在教学活动中，新知识的学习常常受到与其相类似的旧知识的干扰。例如，有些学生总是将工程热力学中压力的概念和单位与中学物理中压力的概念混淆起来。为克服这种干扰，需帮助学生找出二者之间的区别并划清两种类似知识的界限。例如说明工程热力学中的压力是一种应力的概念，是单位面积上的力，是气体分子撞击容器壁产生的效果，其国际单位是帕斯卡，而物理学中的压力是力的概念，其国际单位是牛顿。使学生对立地建立新知识中的概念，对新旧学习内容进行概括，找出其共同的本质。
2.通过有趣的比拟，启发学生对生僻易混概念的理解。热工系列课程的特点是概念多、逻辑性强。列宁说：自然科学的成果是概念。显然，没有力、速度、加速度等概念也就没有力学这个科学[5]。但是，热工课程中的各个概念是怎么引入的，不能只从定义出发给学生讲解。这样的教学效果往往是极差的，学生往往会对概念似是而非，无法正确把握各个概念，在该课程完成之后不久就轻而易举地忘掉了几乎所有的内容。为了避免这种教学现象的出现，对于概念的引入和讲解应符合人类的认知规律，即从具体到抽象的过程，也就是从感性认识到理性认识的过程。我们将热工现象和概念与生活中一些广为熟知的现象进行比拟，以此引入概念，学生往往能受到启发，从而从根本上掌握这些概念，并且做到学以致用。
例如在刚进入传热学的学习时，讲到热量传递规律，可将热量传递比拟为电流流动，学生们对于直流电路的欧姆定律I=■是非常熟悉的。将温差比拟为电压，将热阻比拟为电阻，由此学生们可以自然地将热流量与电流联想到一起，在这种教学方法下，学生们自然就可以很容易地记忆传热学非常重要的两组公式Q=■、Q=■。再如，在讲到对流换热系数的影响因素――流态时，针对层流和紊流，可以将流体的运动状态与学生排队郊游进行比拟。同学们行进的队伍非常整齐，每个队列的同学接踵摩肩，不同队列的同学互不影响即是“层流”的状态；而各个队列的同学打闹嬉戏，相互影响，使得行进的队列非常混乱，杂乱无章即是“紊流”的状态。这样的讲授既生动又形象，学生们容易接受，更能较好地把握这些难以理解、容易混淆的概念。
3.针对不同专业，通过热工课程在本专业的应用，激发学生的创新思维，培养有实践能力的高级专门人才。在讲授热工理论的过程中，对于涉及热工应用的部分，可以采用开放式的教学理念。在遵守课堂纪律的前提下，学生可以在课堂上随时提问题，大胆发表关于热工理论在本专业应用的见解。在教学内容的设计上，教师要注意设计符合学生实际的教学内容，符合学生的心理，以教师为主导，引领、启发和传递信息；以学生为主体，感受、感知和反馈信息；以问题为基础，设问、思考和分析探究；以能力、方法为主线，有计划培养学生的自学能力、分析能力、思维能力、观察和实践能力、应用知识解决实际问题的能力，激发学生的创新创造能力。
例如，在讲授“传热过程”一节，对于石油工程专业的学生，可以介绍热力采油的例子，让学生用热工理论描述注蒸汽采油的过程，描述每个传热环节，进而结合传热学的基本公式，提出提高热力采油效率的基本措施；在讲授“压缩机”及“换热器”一节，对于油气储运专业的学生，可以介绍天然气及石油管道输送工艺，结合管道工艺流程图，介绍泵站、加热站的作用，并对其进行讨论，由此可衍生出“蒸汽伴热”和“油气混输”等输油工艺，从而加深了对热工理论内容的理解。
4.要充分利用多媒体进行课堂教学和辅助教学。利用多媒体计算机具有的丰富的图、文、声等处理功能，使学生能在轻松的环境中达到对知识的理解、分析、记忆，掌握和运用知识，提高了教学效率，也为教学质量的稳定提供了保障。热工系列课程作为专业基础课程，与工程实践密切相连，需要很多工程问题作为背景，而课本中单调的文字叙述和简单的图形说明，往往不能准确形象地描述这些工程问题。在这种情况下，如果我们能借助多媒体手段，让学生能通过多媒体文件，让他们形象地认识知识，教学效果要好很多。例如在讲授压气机的工作过程时，用动画来表达，较之单纯用文字描述更加形象，学生也更容易接受。然而，多媒体教学容量大，画面丰富，多方位剌激学生的各种感官，容易造成学生注意力不集中，因此要根据课堂的实际和学生的接受能力，安排适当的讲解、提问、启发和点评，并留有学生思考问题的时间。对于热工系列课程的教学内容中方程和公式的讲解，其推导过程用板书的形式来讲授更加符合人们的逻辑思维习惯，更易于被学生接受，在写板书的过程中，学生会跟着教师的板书一同思考、琢磨和消化，更加有利于学生对所学理论的理解和掌握。所以教师应采用板书和多媒体相结合的教学手段，要“善用而不是滥用”多媒体教学。
总之，在热工系列课程的教学过程中实施启发联想式教学方法克服了传统教学方式的不足，调动了学生的积极性和主动参与性，通过该教学方法的实施，取得了良好的教学效果，它是大学教学改革的必然要求。
参考文献：
[1]朱明善，等.工程热力学[M].北京：清华大学出版社，1995.
[2]杨世铭，陶文铨等.传热学第四版[M].北京：高等教育出版社，2006.
[3]陈晓强，徐秀兵.《论语》“不愤不启，不悱不发”解――兼谈启发式教学思想[J].甘肃联合大学学报（社会科学版），2006，（4）：77-79.
[关键词] 化工热力学 概念 化学工程 教学
化工热力学课程是在本科三年级开设的,在此之前学生接触的课程都属于基础课,与中学课程的学习方法相差不大,而化工热力学等专业基础课讲授的是化工生产中的一般规律。由于工程问题复杂多变,采用的是实验研究方法和数学模型法,与基础课中严密的数学分析或逻辑推理有所不同。这是工程学科和基础学科的重要区别,也是学生不能很好的掌握化工热力学课程学习方法的关键。因此要想提高化工热力学的学习效果,使学生树立工程观点,并培养其独立解决实际问题的能力,我们认为在化工热力学的教学过程中应紧紧把握以下几点。
一、精心组织教学内容,注意与相关课程的联系
化工热力学的主要内容是平衡状态下热力学性质的计算,相平衡与化学平衡的计算,化工过程的能量分析和能量有效利用等方面。只有将热力学原理与反映体系特征的模型相结合,才能应用解决实际问题。原理、模型及应用是化工热力学内容的基本组成部分,教学内容的组织要紧密围绕原理、模型及应用三个部分来展开。原理是基础,模型是工具,应用是目的。尤其是目前节能工作的深入开展,更要求学生掌握能量利用过程的原理,并对实际过程中的能量利用情况作出合理的评价。
化工热力学与化学工程与工艺专业的许多其它课程密切相关,它在课程链中起着承上启下的作用,又担负着由基础课到专业课过渡的特殊使命。物理化学是本课程的基础,而本课程又是分离过程、化学反应工程及化工设计等课程的基础。在课堂教学内容组织上要注意前后内容的相互联系,化工热力学公式较多,其推导过程需要高等数学的基本知识,进行结果计算需要用到数值分析的知识,因此对课程中用到的数学知识进行必要的准备有助于新内容的学习。而计算机是方便的计算工具,可以解决热力学复杂的计算问题,可使计算结果更加准确。物理化学中的热力学内容是以建立基本概念为主要目的,而化工热力学是在完善概念的基础上以应用为主要目的,所以化工热力学的教学内容主要体现以应用为目的的特点,因此在教学过程中要特别注意避免与物理化学课程在内容上的重复。同时注意从物理化学到化工热力学课程的几个转变,即:从理想体系、二元体系向非理想体系、多元体系的转变,从隔离体系、封闭体系向敞开稳流体系的转变,而热力学性质的计算从以公式为主转向以热力学图表为主。让学生明确这些转变,可帮助学生掌握经典热力学解决问题的方法,并培养学生应用热力学原理和方法解决实际问题的能力。
二、把握课程内容体系与问题分析方法
化工热力学系统介绍了将热力学原理应用于化学工程技术领域的研究方法,它以热力学第一、第二定律为基础,研究化工过程中各种能量的相互转化及其有效利用,深刻阐述了各种物理和化学变化过程达到平衡的理论极限、条件、状态及组成变化,是化工过程研究、开发和设计的理论基础。课程教学内容包括流体的p-V-T关系及热力学性质、化工过程的能量分析、蒸汽动力循环与制冷循环、流体的相平衡以及化学反应平衡等方面。其中流体的p-V-T关系及热力学性质是其它内容的基础,流体的相平衡及化学反应平衡内容是热力学和传质、分离、反应工程之间联系的纽带。要让学生正确理解化工热力学所研究和阐述的内容之间不是孤立的,而是相互联系的,理清化工热力学的内容体系与结构层次(见图1),这样才能更好地理解和掌握课程内容及其实际应用。
图1 热力学各内容之间的相互联系
每个学科都有自己的知识体系和独特的解决问题的方法,热力学课程与学生之前接触的课程特点不同,为了使学生能够尽快地掌握热力学,首先要学生清楚热力学研究问题的方法,即理想化的方法、状态函数法和元过程方法,然后指出解决热力学问题的思路,即对于一个热力学问题如何得到需要的结果,具体的步骤见图2,这样就可使学生尽快的适应热力学处理问题的特点,掌握热力学解决实际问题的方法。
三、重视热力学概念教学和思路的引导
化工热力学的最终目的是应用,但是只有理解了热力学的基本概念,以及这些概念的来源、背景和意义,才能够确实掌握热力学课程的基本内容,也才能够更好的应用于实际中。热力学中重要的基本概念很多,如体系、状态函数、广度性质、强度性质、隔离体系、封闭体系、敞开体系、可逆循环、热力学能、焓、熵、Gibbs自由能、偏摩尔性质、化学位、逸度、活度、理想气体、理想溶液、理想功、损失功、火用等等,只有深刻理解其内涵,才能掌握热力学的精华。比如对平衡的两相,其平衡的条件是各组分在两相的化学位相等,或者说各组分在两相的偏摩尔Gibbs自由能相等,对纯物质而言,偏摩尔Gibbs自由能就是摩尔Gibbs自由能,也就是该物质的化学位,而对混合物而言,某组分的偏摩尔Gibbs自由能就是该组分在混合物中的化学位,如果学生对这些概念认识不清楚,常常会导致对相平衡、化学平衡等概念产生错误的理解。
引导学生思路对于教学效果有重要影响。如溶液的热力学性质一章,为找出各种物质在溶液中所“具有”的性质之间的关系,引入“偏摩尔性质”的概念。而偏摩尔性质中常用的是偏摩尔Gibbs自由能、偏摩尔焓以及偏摩尔体积。在这一章中主要讲解偏摩尔Gibbs自由能的计算问题,主要为以后相平衡和化学平衡的计算打基础,为了计算偏摩尔Gibbs自由能引入逸度和逸度系数的概念,对纯气体、气体混合物中的组分以及混合物、纯液体分别讲解逸度的计算方法。但对于液体混合物而言为了计算其偏摩尔Gibbs自由能又引入活度和活度系数,而为了得到活度系数与组成之间的关系,又引入了超额性质的概念,只要知道超额性质与组成的关系即可推导出活度系数模型。这样整个章节的内容就很清晰,使得学生对各概念的来龙去脉能够很好的了解,可以避免学生陷入公式细枝末节的包围中,使得教学效果明显提高,同时对学生搭建热力学知识框架十分有益。
总之,为了提高化工热力学的教学效果,使学生能够确实掌握工程处理问题的方法,了解化工热力学与其它学科各自的特点,以便找到适合的学习方法。这就要求教师在教学过程中不断的引导学生,使其能够尽快地适应工程学科的学习。
参考文献:
[1]夏淑倩,马沛生,陈明鸣,常贺英.让应用实例使《化工热力学》教学更加生动[J].化学工业与工程,2005,22(增刊):98-99.
[2]郑立辉,韦一良,宋光森,高新蕾.化工热力学教学的实践与体会[J].化工高等教育,2007,93(1):77-79.
【关键词】概念本质内部联系物理规律
自从新课程改革实施以来，为了大面积提高初中物理教学质量，出了许多不同版本的新教材，亮的很多。我认为，他们都不能离开中学物理基础知识中的物理概念和规律。因为深刻理解和正确掌握物理概念是培养学生抽象思维和应用物理知识能力的基础。如何提高新课程初中物理概念教学的质量，下面谈几点粗浅看法。
（一） 从感性认识出发，讲清概念的本质；
学生学习知识是学习前人在实践中总结出来的经验，没有必要（也不可能）完全重复他们所经历的认识过程，但能具备一些感性认识，无疑是十分有利的。曾记得伟大的物理学家牛顿说过：“我的成功是站在巨人的肩膀上”，这句话就是最好的写照。例如；讲力的概念，先举一些很平常的实例：人推车、手提箱子、摩擦阻碍了木块运动、地球吸引苹果等，这是一些很平常的现象，学生不会注意；若要点他们进行分析对比，就会发现他们有共同的地方，即每个现象最少有两个物体：人和车、手和箱子、压路机与路面、木块与地面、地球与苹果。而且两个物体都在相互作用着，推、提、压、拉、吸引的效果才能显示出来，我们把产生这些效果的作用分别称为推力、提力、压力、拉力、吸引力。所以“力是物体间的相互作用”、且“不能离开物体而独立存在”。即有施力物体就有受力物体,这样力的性质,即力的物质性和相互性被揭示出来了,学生头脑中不仅形成了较为深刻的力的概念,而且为今后学习打下了基础。
（二） 应用生动的比喻，帮助学生理解概念；
我们知道物理概念是从实践中抽象出来的理性认识，不讲究教学方法而平铺直叙、照本宣科，往往事倍功半，反而给学生一个模糊概念，这时选择通俗易懂，具有生动的比喻则可迎刃而解，同时也可收到激发学生兴趣和活跃课堂气氛的效果。例如：讲到“电流”概念，书里是“物理学中用每秒通过某一横截面的电荷量多少”来表示电流，学生感到难以接受，因为“电荷量”是一个新名词，这时可采用如下比喻，把导体比喻为“水管”那么“水流”就是“电荷量”了。这是学生容易接受的，通过这个比喻，使“电流”更加形象化。学生获得的概念也更加具体和生动。
再如，讲“电阻”的概念时，是自由电子在金属导体中的定向移动，跟水在塞满石头的水管在流动类似，会受到阻力。这个“水管――石头模型”够形象、生动了。
（三） 挖掘概念内部的联系，深刻理解物理意义；
以“焦耳定律”为例，其数学表达式：Q=I2Rt和电功W=UIt两个公式后，有的学生只死记公式，硬背条文，不去弄清各符合所代表的物理量及他们间的关系。解题时，往往会闹出张冠李戴的笑话，这不能全怪学生，也与我们讲课时分析问题不深不细有关。为了避免和澄清学生在这方面的模糊认识，讲解公式时，不能用纯数学观点或走过场。将电流所做的电功与电热混为一谈，此时应该认识清楚只有纯电阻电路中电流所做的电功等于电阻产生的电热，即电热是电能转化为内能的那部分。
例：电动汽车成为未来汽车发展的方向。若汽车所用电动机两端的电压为380V，电动机线圈的电阻为2Ω，通过电动机的电流为10A，则电动机工作10min消耗的电能为多少焦？产生的热量是多少焦？
解：（1）电动机工作10min消耗的电能为：
W=UIt= 380V×10A×10×60S=2.28×105 J
（2）产生的热量错解为：
Q=W=UIt= 380V×10A×10×60S=2.28×105 J
正确的解为：
Q=I2Rt=102×2×10×60
=1.2×103J
这道题就是考察学生是否对电功和电热两个概念的理解，所以，要挖掘概念内部的联系，才能深刻理解其物理意义。
（四） 分析身边自然现象，理解重要物理规律。
【关键词】 概念 教学 策略
建构主义理论认为：概念是由主体主动建构的，而不是从外界被动地吸收的。主体在概念形成过程中，不是去发现独立于他们头脑之外的知识世界，而是通过先前个人的经验世界，重新组合，且建构一个新的认知结构，认识具有建构性。学生是认知行为的主体，不再是知识被动的接受者，而是积极主动的建构者。教师是教学过程中建构活动的设计者、组织者、参与者、指导者，不再是知识的说教者和灌输者。因此，教学设计强调以学生为中心，强调学习过程的最终目的是完成知识的意义建构。
新课标下教学设计的目标在于通过对各种过程和资源的设计支撑学生的建构活动。笔者按照以下思路进行科学概念的教学设计，具体流程如下图所示：
一、分析概念的知识线索，确定概念形成的知识脉络
科学概念教学要分析学生头脑中概念建构的知识线索，按着知识的内在联系，理清知识脉络成为学生概念建构的关键。把握知识的脉络，使书本中的知识"活"起来，用一系列的思维活动把知识贯穿起来形成有条有理的知识线索，搭建成概念的知识脉络。这样的教学符合学生的循序渐进地认知规律特点和心理发展特点，能促进学生概念的形成和建构。
例如在 "滑动变阻器的原理"这一概念的教学中，其中的知识线索是：
1、滑动变阻器的结构教学
（1）以学生实验引入：如下图所示：用金属夹改变连入电路中的导线长度。
（2）遵循知识线索，设置问题：
灯的亮度发生怎样的变化？说明通过这盏灯的电流变大还是变小？刚才是用什么方法使流过这盏灯的电流改变了呢？是改变了导体的哪一个因素来改变电阻的？若电阻线很长，使用起来会很不方便，如何解决这个问题呢？笔者拿出圆纸筒，引导学生想出将电阻线绕在纸筒上，制作成简易变阻器。
（3）滑动变阻器的结构教学。同样遵循滑动变阻器的结构知识脉络，让学生带着问题去探究，去建构滑动变阻器的结构
2、滑动变阻器的工作原理教学
（1）请同学们连接如下电路图：
（2）启发引导建构滑动变阻器的工作原理
因此，注意分析本概念建构所必须经历的知识线索，确定概念建构的知识脉络，学生在建构概念的过程中思维富有逻辑性，层层拨开，层层深入到要建构的概念中去；学生知道这个概念原理为什么是这样；科学概念在学生的头脑中牢固地建立起来。
二、遵循认识方式的建构，理顺概念形成的认知脉络
科学概念和其相应的认识方式是相辅相成的，要想达到对科学概念的真正理解，需要建立起相应的认识方式，改变原来科学概念教学中存在的过多关注具体概念辨析和概念的识记，忽视科学概念的认识功能和指导作用。重视学生认识方式的建构，重视概念在学生认识中的作用，即从具体知识的教学转化为关注认识方式的教学。
在建构概念的形成过程中重视认识方式的建构之下，教师和学生共同经历下列概念的认知脉络过程：
例如，在学习"电阻"概念时，可安排下列认识电阻概念建构的认识过程，形成建构电阻概念的认知脉络。
1、呈现一类事物的不同例证。出示甲、乙、丙、丁四段导体，甲、乙、丙三段导体都是锰铜合金线做的，甲与乙导体的长度相同，甲比乙粗。乙与丙导体的粗细相同，乙比丙短。丙与丁导体长度、粗细相同，材料不同，丁是镍铬材料。学生能判断这四段导体的电阻不相同，学生基本能辨别同一类事物的不同例证，但不知其所以然。
2、启发引导，概括出各个例证的共同属性。
（1）怎样知道这四段导体的电阻大小不同，通过讨论，设计如下实验，电流越大，表明这段导体的电阻越小。反之，表明这段导体的电阻越大
（2）通过实验讨论分析交流，归纳得出结论：导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料有关。其实，这时学生对电阻的概念大致形成，但为了真正达成，还需反馈矫正。
3、反馈矫正。再设计实验：同一段锰铜导线，随着电压的升高，电流也逐渐升高。
引导学生建构 "电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的长度、横截面积、材料，而与电压和电流无关。
因此，关注认识方式的教学过程是一个关注学生深层思维技能，才能理顺概念建构的认知脉络，有效地促进学生概念的形成和建构。
三、创设形成概念的情境，确定概念形成的问题线索
科学概念的形成是由特殊到一般、由具体到抽象、由现象到本质的认识过程，是在这种由感性认识到理性认识的不断循环所进行的归纳、演绎等逻辑推理过程中逐渐产生建构的。教师在进行概念教学设计时，要创设概念建构的学习情境，从实际问题的解决需要，从自然现象的解释需要去创设情景，在一个个形成概念的问题线索下，运用各种直观手段，使抽象的科学概念形象化，采取一系列促使概念建构的问题线索，促成概念的建构。即采取如下教学流程，现以"压强"概念的教学为例：
1、创设情境
课件展示下列图片情境,
问：这两个小孩对地面的压力差不多，为什么女孩每步陷得很深，行走艰难，男孩却行走如飞呢？
2、激发思维
（1）力的作用效果是什么？（2）压力的作用效果主要表现为什么？（3）你认为压力的作用效果与哪些因素有关？
3、直观手段
（1）学生体验实验：用两只手的食指顶住圆珠笔的两端，稍稍用一下力，两个手指的感觉和形变一样吗?说明了什么? 再稍稍增大一下力，两手指的形变一样吗？说明了什么？
（2）设计实验和进行实验，归纳小结，压力的作用效果与哪些因素有关。
4、问题线索
根据前面的实验，你认为比较压力的作用效果的方法有哪些？你觉得哪种方法比较压力的作用效果较方便？你选取多大的面积能保证受力面积相同？在科学上，用压强来表示压力的作用效果。你认为应该怎样给压强下定义呢？
5、概念建构达成
压强概念可以定义为：单位面积上受到的压力。压强是用来表示压力作用效果的科学量。"压强"概念就在学生的头脑中形成和建构了。
因此，把握好创设形成概念的情境这一环节，确定概念建构的问题情境和问题线索，有助于促进学生科学概念的形成建构。
四、开展多种建构概念的活动，收集解决问题（形成概念）的证据
在建立科学概念的过程中，应从具体事物、事例、或从实验出发，使学生对科学现象获得清晰的印象，然后通过分析，抓住现象的本质，使学生从具体的感性认识上升到抽象的理性认识，从而形成科学概念。
1、采取实验手段
通过实验，可以提供生动的实验过程、丰富多彩的实验现象，提高学生对概念的感性认识。通过启发引导学生对实验过程的获得的事实、现象进行思考、辨认和总结，通过思维加工和科学抽象，实现从感性认识向理性认识的升华，实现科学概念的形成。科学中如密度、压强、浮力、比热、电阻、欧姆定律、电功、电功率、物质的性质、溶解度等等概念的建构，离不开实验探究活动。通过实验探究活动建构科学概念，可以弥补概念的抽象性和生活经验的欠缺，也可以使学生有目的地观察和探究，体验过程，丰富感性认识，便于建构科学概念。
2、引导讨论活动
在科学概念学习中让学生参与对概念意义的交流，其中包括对疑点，假设以及论点的提出与评价，可以增进学生原先的科学概念理解。如果学生对某领域的科学理论或观念把握有误或是错误的，那么最适当的纠正方法是引出他们的想法，然后使这些想法面对矛盾的证据。这样学生不仅在自己谈论和思考一些现象方面有所进展，而且会在叙述这一领域中的一些特征的方式上变得更趋一致。师生间的交流能逐渐修正和完善科学概念，促进学生科学概念的建构。
3、充分运用生活材料
新课程呼吁科学教学要回归生活，也只有回归生活，才能体现科学的价值。科学学科是研究自然现象、物质性质结构和运动规律的一门科学。很多概念、原理、规律都源于自然，和生产生活实际联系紧密。多数概念是对自然现象及生产生活实际现象的抽象，生活是科学教学的源泉，科学教学是生活的有机组成部分。通过选取真实的生活实际材料，感性强，加深了学生对概念的印象，使学生对概念的理解不是表面的臆测，不是停留在表面的感觉，而是内心真正地内化，促进学生对概念的进一步建构。
4、找准概念"最近发展区"
在概念的建构过程中，我们一方面要认真分析教材，从知识结构体系、教材编写意图上整体把握教材；把握好学生的"最近发展区"。即在进行教学时，必须注意到学生有两种发展水平：一种是学生的现有的发展水平；另一种即将达到的发展水平。苏联教育家维果斯基把两种水平之间的差异称为"最近发展区"。概念形成时，所选的感性材料既不能让学生感到高不可攀，也反对过分容易。
例如在教学"欧姆定律"概念时，为了让学生更好地理解欧姆定律内容："导体中的电流，与这段导体两端的电压成正比，与这段导体的电阻成反比。"学生常常有这样的错误理解："导体的电阻，与这段导体两端的电压成正比，与通过这段导体的电流成反比。"，笔者就选取了"电阻"这一概念为学生建构欧姆定律概念的"最近发展区"。学生前面刚学过"电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，与导体的电压、电流无关"。通过对电阻概念的回忆，促进和实现了欧姆定律的更好建构。
因此，科学概念教学应着眼于概念的最近发展区，从而调动学生的积极性，发挥其潜能，超越其最近发展区，然后在最近发展区的基础上进行下一个发展区的发展，促进概念的建构。
5、将日常概念科学化
学习科学新概念之前，学生逐渐形成了对各种事物的感知，对多种科学现象便已有了自己的认识，其中有正确的概念和不完全正确的概念，是学生在日常生活实践中形成的概念，一般从直观出发，注重事物的外部特征，因此具有主观性、模糊性的特点。它往往是科学概念形成的重要基础，对科学概念的形成起促进和帮助作用，但有时也会起干扰和抑制作用。例如"铁比棉花重" "放大镜能使东西放大，所以它也能使光变大" "嘴巴产生的吸力将饮料吸进嘴里" "力是物体运动的原因"等前错误日常概念。在教学中应明确学生的日常概念与科学概念间的异同，日常概念为基础，去粗取精，去伪存真，对正确的前概念加以巩固和提高，对错误的前概念弄清它的实质和形成的原因，采用适当的教学措施，将日常概念科学化，从而最终形成正确的科学概念。
五、增强科学概念的应用，促进概念的形成达成内化
概念应用是指学习者将习得的概念应用与解决有关问题，符合感性――理性――实践的认识过程，是概念的具体化过程。概念是否真正建构还要通过概念应用去检验，并且通过概念的应用反过来促进概念的形成和建构。在概念教学中，引导学生经历"从科学走向生活"的过程，实质就是经历科学概念的应用过程，从而实现科学概念的建构。
例如在学习"浮力"概念后，为了促进学生概念建构的真正达成，可设计问题："有一段木桩插入河床里，有否受到浮力？为什么？大桥的桥墩受到浮力吗？"在学习"质量守恒定律"之后，提出疑问："木炭燃烧后质量减轻了，铁燃烧后质量增加了，是否不遵循质量守恒定律呢？"其实学生仅凭以前的经验会作出错误的结论，但是在刚刚建构概念之后，提出恰是疑惑的问题，通过应用概念原理，能得出正确的结论，既是对概念的及时同化和顺应，又进一步促进了概念的建构。通过对概念的应用使学生对概念的理解更清晰、更全面、更深刻，能更全面地把握概念的内涵和外延，使概念的建构划上圆满的句号。
参考文献
［1］ 袁维新，概念转变学习的内在机制探析［J］，教育研究与实验，2003，2
［2］ 陈志伟 《中学科学教育》浙江大学出版社 2004，8
［3］ 肖 红 《新概念学习中认识方式的研究》北京教育出版社 2005，12
随着我国工业水平的发展，IE专业必将迎来较大发展。同时作为一门应用学科，IE在世界上的最新发展，往往要结合最新的技术和管理方法在企业中的应用，因此授课过程中要开拓学生的眼界，强调学生创新思维的形成。具体到物流工程课程中就是要及时补充物流业的最新发展情况，及加入一些较新的科技发展情况及应用展望情况，比如物联网、云计算等新概念的提出，并且启发学生进行思考这些未来的发展对物流的影响。
2明确学生学习主体的地位
工科专业课程的主要教学目标不在于继续传授知识，而在于培养学生综合运用知识分析和解决专业问题的能力，1学生是学习的主体，教学的目标是为了培养学生的能力[4]。因此物流工程课程在授课理念上强调学生正确思维习惯及创造性思维的养成，同时能力的培养不能脱离学生已有知识结构的实际，需要考虑学生的已有知识储备、实际学习能力情况进行教学过程设计。因此同一门课，面对二本和三本学生，授课的过程、内容都会有所区别。
3教学内容
对于作为工业工程专业主干课之一的物流工程，授课时需要考虑学生未来的工作内容和应用需求。中国计量学院工业工程专业主要面向机械制造类企业，学生毕业后大多数进去机械行业，少数同学进行研究生学习或者是其他行业。根据调查，多数学生在毕业后刚开始工作内容都是较为简单的操作类型工作或者一些简单的控制层工作。因此在确定教学内容时，物流工程就根据学生进入企业后可能的工作内容及工作岗位对相关能力素质的要求确定教学重点。企业内从事物流工作所需要的能力主要有系统分析能力、规划设计能力和控制管理能力，结合这三方面内容，对物流课程主要授课内容进行设计，见表1。
4教学方法
4.1采用启发式教学方法
启发式教学在课堂上强调基本概念，基本原理，强调调动学生的学习积极性，对于基本内容要求学生能够吃透，在学生在企业中碰到类似问题时，他们应该用什么样的思路去解决问题。因此应多通过课堂提问、课堂讨论、案例教学、情境教学或者课下小组作业的形式进行学习，由学生在学习过程中自己整理思路进行思考，这样的教学方法有利于学生对基本概念的理解，同时有利于学生对相应方法技术产生的背景、应用范围有明确的认识，特别适用于以应用性工程性为特点的课程。但是这种方法要求老师对授课内容相当熟悉，对课本理解比较深入，通过对课程的设计才能达到比较好的效果。
4.2精心进行教学设计
采用启发式教学方法，要求老师在备课时下比较大的功夫，要在明确教学目标的基础上进行教学设计工作。设计时要考虑学生现有知识，及怎样让他们根据现有知识迅速理解所要讲解的内容。不同层次的学生理解能力、接收能力不同，三本学生的学习内容就要适当浅显，否则效果不好。以物流工程第一堂课为例，目标是让学生掌握物流、物流系统的概念，物流系统完成的七大功能及物流的发展阶段、现状。面对第一次接触到物流概念的学生，为了加深他们对基本概念的理解，讲课时可以遵循人类认识事物的普遍规律，从感性-理性的认识来设计教学内容。授课的流程设计则采用社会话题-重点词汇-发散式讨论的方法。为了引起学生对要探讨的内容的兴趣，课堂开始以网络购物的话题引入，讨论网络购物发展的必须条件，则学生很自然的就会提到快递公司，这时集体讨论快递爆仓这个在物流不能完全满足社会需求情况下的特有名词，学生就会对我国的社会物流现状有比较直观的认识。再放一些先进国家的物流录像，学生自然会比较不同国家和地区物流发展水平的差异。有了这些感性认识做基础，再接着讲解物流、物流系统概念、物流功能构成和物流的发展阶段，则学生就很容易理解。
4.3掌握课堂节奏，主动调节课堂气氛
学生注意力集中时间有限，教师需要主动把握课堂节奏。一般一节课讲一个到两个重点，围绕这个重点发散式讲解，并可以进行课堂讨论、练习。重点名词一定要讲深讲透。例如当量物流量的概念，对于没有实际经验的学生来说，理解这个概念比较费解，不知道其具体用途。在讲解时，可以举一些简单易懂的实例。对于一些比较抽象的概念，就可以结合学生实际的情况进行讲解，例如讲企业物流的纵向结构的时候，可以结合学生的工作问题来讲。
4.4及时更新授课内容，开拓学生思路
物流是一门应用技术，所以要时刻关注新的科学技术、新思维方法在物流系统中的应用，比如，讲到仓库中的配送，语音拣货系统是一种新的应用；另外新型的可包装异形物品材料的发明设计既可以引起学生的兴趣，又能拓宽学生的思路。
4.5合理安排自学内容、课后练习与课外实践
物流工程课程内容较易理解，部分内容可以交给学生自学。但是在授课过程中应该根据课程内容特点布置各类课后习题。例如在讲到设施布置评价原则这一部分内容时，单纯对评价原则进行讲解就不如让学生分组对某一类设施的布置情况进行调研，并进行评价效果好。这样学生自然就能理解这些评价原则的用途。
5结语
关键词：传热学；教学探讨；基本概念
中图分类号：G642.3 文献标志码：A？摇？摇？摇？摇？摇文章编号：1674-9324（2014）06-0160-02
科学技术迅猛发展，知识更新的周期大大缩短，新学科、新领域的不断出现并很快转变为生产力。《传热学》是热能工程专业的一门主干课程，也是发展石油化工科技的支柱学科之一。长期以来，它围绕热传递现象的基本规律与工程计算，形成了一整套课程教学体系，在传授知识方面发挥了积极的作用。然而传热学虽然属于技术基础学科，但它不像流体力学和工程热力学那样系统严谨完备而偏于理论，而是一门发展中的实用性较强的工程学科。因此，对于传热学教学来说，应更注重培养学生理解传热现象的物理意义，教给学生解决实际问题的方法。下面我就按照《传热学》课程的顺序，谈谈在教学方面的切身体会。
一、绪论部分
这方面的教学内容除了介绍某些最主要的基本概念外，主要应该是加强内容的连贯性和系统性，使学生对学科结构和三种常见的传热方式建立起较完整的轮廓。这部分着重讲述两个问题：（l）传热的三种基本方式；（2）传热过程与传热系数。此外，向学生介绍一些参考书，培养他们的自学能力。为了激发学生的学习热情，我举了日常生活中经常碰到的两个例子：①为什么热水瓶中的水在相当长的时间内不会冷？②我们吃烫的食物时，舌头、嘴巴都有哪些习惯动作？这两个问题一个是常见的事物，另一个是学生的亲身体验。让学生带着这两个问题，我把传热的三种基本方式讲了一遍，并简要地介绍了热阻的概念。这样在课程一开始就吸引学生的兴趣，让他们带着问题进行下面的学习。
二、导热部分
由于现在的高等教育从“精英教育”向“大众教育”转变，学生的培养目标是以应用型的工程技术人员为主，所以除了推导导热微分方程外，更注重对一个具体问题微分方程的建立，边界条件从已知条件的抽象，以及对所得结果的物理意义的分析，在物理概念上多花功夫，使之对传热学的基本概念加深印象。对于稳态问题，一般采用导热微分方程（或傅立叶定理）加边界条件便可求解。热阻法在稳态求解中简便和直观，并且用类比法与电阻联系起来，使学生能理解一维稳态下热流处处相等（串连）。在教学方法上，采用由浅入深的教学方法。例如：在讲变导热系数的导热问题时，先讲定导热系数的求解方法，然后通过数学推导，得出只要求出变导热系数的平均值，可把变导热系数的问题转化为定导热系数问题的结论。在肋片导热的教学过程中，先讲装肋片的必要条件，然后建立数学模型，并给出精确解、近似解、修正解。让学生掌握对具体对象的数学建模，明白精确解和近似解之间的差别，懂得工程上对某些问题进行近似的合理性。这样处理，思路清楚，由简到繁，步步深入，加强了各内容之间的联系。对于非稳态问题，首先要向学生讲解什么是非稳态，它和稳态传热有什么区别？一般非稳态的问题都要查图表，学生只要认真做几道习题一般都能掌握图表的查阅方法。这部分的重点是集总参数法，用毕渥数来判断能否使用集总参数法，毕渥数的物理意义是表征内部导热热阻与外部对流热阻的比值，当然毕渥数要小到一定程度才能用集总参数法。这时物体内部的导热热阻远小于其表面的换热热阻，物体内部的温度趋于一致，以致可以认为整个物体在同一瞬间均处于同一温度下。这些物理意义既可以使学生更深刻理解计算公式的推导基础，也可以使学生灵洁运用所学公式解决工程计算问题，此外它更是学生对新问题进行简化分析的理论依据。
三、对流换热部分
影响对流换热的因素有五个方面：（1）流体流动的因素；（2）流体有无相变；（3）流体的流动状态；（4）换热表面的几何因素；（5）流体的物理性质。在这一部分我们最关心的是对流换热系数，通过分析知道粘性流体在壁面上流动时，由于粘性的作用，在靠近壁面的地方流速逐渐减小，而在贴壁处流体将被滞止。贴壁处这一极薄的流体层相对于壁面是不流动的，壁面与流体间的热量传递必须穿过这个流体层，而热量传递方式只能是导热。因此将傅立叶定律应用于贴壁流体层，就把对流换热系数和流体的温度场联系起来。为了求解有关未知数，需用质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程，这就使学生对对流换热系数的求解过程有总体的概念。对“对流换热的数学描写”、“层流边界层微分方程组”等内容，注重对建立方程的简化，假设条件的讲解，以及有关准则数物理意义的分析，即把时间花在重点和难点的讲解。这部分的实验关联式较多，主要讲解特征长度的选取，定性温度的选择，局部换热系数和平均换热系数的区别。对某一具体问题如何选择恰当的关联式以及在允许的误差范围内对同一问题用不同公式计算的合理性，培养学生工程应用能力。对于特征数方程和实验数据存在误差的问题，要引导学生用辨证和发展的眼光来看待，一个复杂的物理现象往往要经历长时间的探索，而目前的误差反映了现有的认识水平。
四、热辐射部分
我们把这部分的主要概念分成四组：（1）吸收率、反射率、透射率以及对应的黑体、镜体、透明体；（2）黑体辐射力、黑体单色辐射力及黑体辐射基本定律；（3）黑度、单色黑度及定向黑度；（4）投入辐射、光谱吸收比、灰体及基尔霍夫定律。每一组的概念存在数量关系和交叉关系。通过这种有意识地划类比较，更能清楚地揭示概念之间的内在联系，“信息”特征鲜明，从而有利提高学生的理解性、记忆力。角系数是这一部分的重点和难点，为了让学生理解角系数是与几何相对位置有关，我举了大量的例子，让学生在解题过程中灵活应用角系数的各项性质，加深理解。在多表面系统辐射换热的计算中，采用换热等效网络图，重点讲解了有一个表面为黑体和有一个表面绝热的区别，这样学生就明白为什么一个能采用并联热阻的求解法而另一个却不能的原因。
传热学是一门工程应用性很强的学科，需要考虑综合经济问题，像如何正确处理增强传热和流动阻力增大的矛盾。能量守恒是热传递现象所遵循的一个基本规律，《传热学》的形成、发展与它的运用息息相关。能否通过课程教学深刻理解热传递过程与能量守恒的关系，并基本掌握建立能量方程的方法与技巧，就成为提高学生解决问题能力的关键之一。随着计算机的迅速发展及应用的普及，热物理问题的数值模拟方法已越来越显示出其重要的作用，向学生介绍一些大型的商业计算软件，如：Fluent、ANSYS等，同时使学生了解传热学在现代生物医学、高新技术中的重要作用，这能够启发学生善于发现和解决工程问题，调动学生的学习积极性以及学习的创新热情，进一步巩固所学理论知识，提高工程实践能力和学习兴趣，培养应用型高级技术人才。
参考文献：
关键词： 概念图 初中生物教学 教学感悟
生物学概念是生物科学最基本的语言表达单位，是生物学课程的基本组成。生物学重要概念处于学科核心位置，对学生学习生物学及相关学科具有重要的支撑作用。因此，学好生物学概念是学好生物学科的基础。进行概念教学的方式较多，如使用术语传递概念，如“光合作用”；用描述概念内涵的方式传递概念。
根据诺瓦克博士的定义，概念图是表示概念和概念之间相互关系的空间网络结构图，是用来组织和表征知识的工具。通过概念图可以使人脑中的概念、思想、理论等隐形知识显性化、网络化、图形化、可视化，便于人们思考、交流、表达。它通常将某一主题的有关概念置于圆圈或方框中，然后用连线将相关的概念和命题连接，联线上标明两个概念之间的意义关系。从知识表示的能力看，概念图能够构造一个清晰的知识网络，便于学习者掌握整个知识架构，有利于直觉思维的形成，促进知识的迁移。可以通过概念图直观快速地把握一个概念体系。
我在教学中发现，使用概念图教学对生物课堂教学产生了积极的促进作用。对此，我有如下两点感悟。
一、应用概念图对小组合作模式起到积极促进作用
合作学习是新课程倡导学习方式之一，山东即墨28中、杜郎口中学的师徒结对、小组合作模式为我们提供了借鉴。能够营造民主和谐的课堂气氛，促进学生在互帮互助中体验成功的喜悦，增强自信。教师应充分发挥学科教材的优势，选择恰当的合作交流契机，不断丰富教学策略，有效推动合作学习的顺利开展。“概念图”在课堂中的应用，既可以作为一种教学策略，又可以作为一种学习策略。
例如，《植物的光合作用》一节。在初中生物教学中，光合作用的概念是学生学习的第一个复杂的概念，如何以概念和形成途径使学生掌握光合作用概念，是本节教学重点。根据概念教学的设计原则，我尝试对光合作用这一节流程进行了如下设计（概要）：首先，教师出示两个概念图图例，启发学生通过概念图进行尝试；其次，出示课题“绿叶在光下制造有机物”并引导学生明确探究内容，学生自主学习并尝试通过概念图阐明对概念的理解，将疑问提交小组进行讨论。组内学生通过对比设计的概念图，进一步理顺自己对概念关系和层次结构的认识，最终组内形成完整的认知结构。最后，学生紧扣“绿叶在光下制造有机物”总结出实验结论，并投影展示本组绘制的光合作用概念图。教师点拨对光合作用进行总结、归纳与提升。
在生物课堂上，教师引导学生用概念图学习，遇到问题时通过小组探究讨论共同绘制概念图。学生在思想碰撞过程中，知识得以积累，思想得以完善和成熟，概念图成为学生与学生、教师与学生讨论概念和概念之间关系的交流工具。通过团队创建的概念图，代表集体的智慧，是一种思想交流对话的产物，能使学生感受团队合作的愉悦并获得成就感和满足感。
二、概念图是实现学生终身学习的良好工具
概念图属于知识可视化工具，绘制简单，可以帮助学生理清思路、完善思维，提高记忆力和学习效率。人类80%以上的信息是通过视觉获得的，“百闻不如一见”、“一图胜过千言”就是这个意思。知识可视化理论告诉我们：同时以视觉形式和语言形式呈现信息能够增强记忆和识别。知识以图解的方式表示，为基于语言的理解提供了很好的辅助和补充，大大降低了语言通道的认知负荷，加速了思维的发生。概念图这种知识可视化方法最大的优点在于将知识的体系结构（概念及其概念之间的关系）一目了然地表达出来，突出知识体系的层次结构。
概念图是提高知识的网络化水平、形成合理认知结构的一种理想工具。一般来说，学生深入学习出现困难恰恰在于知识的网络化水平较低。不能很好地掌握知识结构，就无法形成合理的认知结构。由于学生头脑中认知结构的差异会导致：同样内容的概念图会有很大差异，概念间的连接是不同的。甚至，学生对概念间的联系如果存在认知上的问题，那么所构建的概念图就一定存在缺陷。教师或学生学习小组通过检视个人的概念图，即可发现学生掌握概念的情况。有问题的学生，通过重新修改或重绘概念图，实现概念的连接和位置关系的改变，最终实现认知结构变化。当学生认知水平提高后，所构成的概念图结构会渐趋合理，层次分明。由此可以看到概念图作为一种学习工具的重要意义。
建构主义理论认为，实验不仅仅是为了验证规律，培养实验技能，还要让学生通过经历实验的过程，在科学学习上获取感性体会，同时，使实验中的分工、协作、交流意识和能力得到提高.
我以密度为例来说明如何上好初中物理概念课.
密度的概念是学生今后学习力学知识的基础，因此从知识的角度看，本节的教学重点是密度的概念及其应用.“比值定义法”是定义物理概论的重要方法，非常重要.许多的物理概念都是用这种方法来定义的，如用路程和时间之比定义 “速度”，用压力和受力面积之比定义 “压强”，用电压和电流之比定义 “电阻”……所以本节课的整个教学过程就是围绕这一重点，组织学生运用实验探究的方法进行学习，并引导学生运用比值的方法定义密度这一概念的.同时培养学生的抽象思维能力和运用数学知识解决物理问题的能力.
【“密度”的教学设计】
一、教学目标
1.知识与技能
(1)理解密度的物理意义；
(2)用密度知识解决简单的实际问题.
2.过程与方法
(1)通过参与实验探究活动，找出“同种物质的质量与体积成正比”这一关系；
(2)学习以同种物质的质量与体积比值的不变性来定义密度概念的科学思维方法.
3.情感、态度与价值观
(1)通过活动，使学生对物质属性认识有新的拓展；
(2)培养学生的合作精神，以及在交流与讨论中持的正确态度.
二、重点、难点
1.重点
(1)通过参与实验探究，使学生学会用比值的方法定义密度的概念；
(2)理解密度的概论、公式及其应用.
2.难点
通过密度概念的得出，渗透科学思维方法教育，培养学生的抽象思维能力.
三、教法、学法
在教学过程中应给学生提供以下机会：
1.独立观察思考的机会，鼓励学生用自己的语言进行描述与分析归纳；
2.操作、尝试的机会，把主动权交给学生.
四、教学流程
1.创设情境
课前让学生通过各种渠道收集生活中识别物质的各种方法，然后在课堂上自由发言，进行交流.估计学生找到的方法很多，如通过颜色、气味、硬度等等加以鉴别，从而使学生在新课伊始就产生较高的学习热情.
2.实验探究
(1)提出问题
展示四组图片：金条和铜条，有机玻璃和普通玻璃，银器和不锈钢制品，自来水和海水（可以用盐水代替）.向学生提出问题，“有什么方法能帮助你识别这些物质呢”，结合学生的各种回答，引入识别物质的另一种方法——用密度鉴别物质.
(2)猜想与假设
先让学生根据生活经验思考：体积相同的不同物质，质量是否相等？再让学生进一步思考：体积相同的同种物质，质量是否相等？体积不同的同种物质，质量又会怎样呢、通过这三个问题的层层深入，引出本节课要问的问题：物质的质量和体积之间的关系.
(3)制定计划与设计实验
从以上猜想出发，取铜、铁、铝三组物体中的一组作为研究对象，各组物体的体积有的相同，有的不同，先用天平测出它们的质量，用量筒或刻度尺测出它们的体积，再分别计算每个物体质量与体积的比值.
(4)进行实验与收集证据
把全班学生分成若干组，让各小组分别选取不同的研究对象进行实验，同小组成员间分工合作，共同收集证据.一是可以节省时间，二是可以获得多种物质的多组数据，三则可以加强全班学生的交流，培养他们的团结合作精神.
实验前，教师应该和学生一起讨论实验过程中应该注意的问题，如分工要明确，要严格遵守仪器的使用规则，读数时要认真、细心，记录实验数据要认真等.
(5)交流与合作
各小组展示自己的测量结果，启发学生发表见解，对收集到的实验数据进行总结、归纳：
①同种物质，质量与体积的比值大小___.
②不同种物质，质量与体积的比值大小___.
在以上归纳的基础上，引出密度的概念、公式和单位.
对实验探究的全过程展开思考：
①实验结论与生活经验有没有冲突？
②你是怎样把实验数据和结论联系在一起的？
③实验过程中哪些做法影响结论的可靠性？
④实验过程中发现的哪些问题有待于进一步解决？
⑤实验过程中有没有发现新的问题？
对以上问题的思考，能够强化学生对整个探究过程的体验与认识，培养学生严谨的科学态度.
3.反馈练习
(1)阅读表格练习：培养学生的阅读能力和分析归纳能力；
(2)STS 练习：体验“从生活走向物理，从物理走向社会”；
(3)探究练习：培养学生的探究能力.
4.板书设计
板书设计应突出对所研究问题的思考过程.
在本节密度概念的教学过程中，我通过形象化的实验，充分发挥学生主动探究的积极性，引导学生在合作探究、小组讨论的过程中自主建构概念，教师仅仅是学生概念学习的引导者，促进者和帮助者.
教学后记：本节密度采用了探究式教学模式，程序可以归纳为：设置实验，创设情境——感性认识，探究分析——上升理论.
一、设置实验，创设情境
学习情境应该是通过以学生为中心的活动，提高学生参与程度.实验的设置符合学生的已有知识、生活经验，符合学生的思维特点.
二、感性认识，探究分析
这一过程包括实验的设计、操作、观察、信息资料的收集、整理、归纳、分析，是本节的核心内容.
首先，让学生按照设计进行实验，记录数据.接下来，各组学生交流、汇总数据.然后，老师引导学生进行数据分析，从表格中获取信息：不同物质的单位体积中所含质量不同，相同物质的单位体积中所含质量相同，这是物质的一种固有特性.
能力。学生语言能力的培养是中学各科教学的共同任务，但由于学科性质不同，各学科在语言能力的培养目标上及具体措施上有所
差异。下面结合本人在教学过程中所遇到的情况，谈谈在化学教学中培养学生语言能力的一些具体做法。
《高中化学课程标准》及《普通高等学校招生全国统一考试（江苏卷）说明》对学生的语言能力都提出了明确要求：“能运用所学化学知识和化学科学方法，对生产、生活和科学研究中与化学相关的简单问题进行分析解释，做出合理的判断或得出正确的结论。”“能用正确的化学用语及文字、图表、模型、图形等表达化学问题解决的过程和结果，并做出解释的能力。”据此我在以下几个方面做了尝试：
一、准确理解化学概念和原理
化学概念是用准确、精炼的语言高度概括出来的。概念常包括定义、原理、反应规律。其中每一个字、词，每一句话，每一个注释都经过认真推敲并有其特定意义，以保证概念的完整性和科学性。因此，准确理解化学概念和原理是学好化学的最基本要求。而化学概念和原理都是用语言的形式表达的，而概念和原理的字面含义与实际内涵并不完全一致，这就要求学生对概念和原理的理解不能仅仅停留在字面上，否则会造成误解。
二、准确表达化学概念和原理
知识掌握重在应用，对化学概念和原理的掌握仅仅停留在意会上是远远不够的，还要求学生能准确、规范、恰当地进行表达。化学中有许多概念和原理，必须要保证学生能准确无误地表达出来。
三、运用简练、准确的语言表述化学问题
近几年的各地高考化学试题都出现了一些开放性试题，考查学生利用化学知识对实验事实做出合理解释、运用多种方法形成实验探究结论的能力。在学生的答题中普遍暴露出条理不清、拖泥带水、丢三落四、答非所问等语言表达上的问题。化学式语言能力的培养除了要使学生能够准确理解、表达化学概念和原理外，还要求他们能够运用所学知识对问题作出准确、精练的回答。
针对以上情况，我在教学中着重做了以下几点：
1.通过自己的教学语言影响学生
教师的语言对学生语言能力的影响是显而易见的，教师必须通过自己的语言才能把信息传递给学生，而学生也只有在理解教师所讲内容的基础上，通过自己的思维活动加以消化吸收，才能掌握所学知识。如果教师的语言不规范、不严谨或条理不清，那么传输给学生的就是一些模糊的甚至是错误的信息，当学生再把这些信息用语言形式表达出来时，就难免出现错误。因此，培养学生的语言能力，首先要求教师有较高的语言修养，不但讲课时语言要准确规范，富有启发性，而且板书的设计也要力求简练、严谨、条理清晰，并能体现学科的特点。
2.指导学生认真阅读教材，从教材中汲取语言营养
化学教材是教师施教的依据，也是学生获取化学知识、训练语言能力的载体。教材中的语言一般来说系统性和科学性都较强，学生通过认真阅读教材，不仅能加深对教师所讲内容的理解，还能纠正头脑中已有的含糊不清、似是而非的概念，从而提高学生自身的语言水平。在指导学生阅读教材时，要求学生注意学习教材中不同知识类型的表达方式，如概念原理、化学用语、工业流程图、实验装置等知识，该记忆的要记忆，以增加自己的化学语言积累，提高语言运用能力。
3.根据装置图、图像、表格等加强训练，培养学生的语言表达能力
为了使学生真正明白图像语言，学会“图文结合”，教师必须对学生进行图像题的强化训练，使学生对所学知识掌握得牢固持久，并在头脑中形成图像，从而能做到“看图说话”，以培养学生的语言表达能力。例如2011年高考化学试题（江苏卷）第16题就是化学工业流程图，意在考查考生结合工艺流程应用化学基础知识的能力，
对化学语言能力要求比较高，不仅要看懂图，还要能用准确的语言表达出来。教师要在教学中对学生进行“看图说话”的技能训练，让学生同桌之间互问，让学习小组内互问，让小组代表走上讲台，讲解提问，讲得好的给予掌声，使大多数学生得以表现，能够体会成功的快乐。学生遇到困难时，老师给予启发、点拨，激发学生的学习兴趣，吸引学生的注意力，使学生体验到学习的成功与欢乐，使学生的口头表达能力得到提高。
4.严格要求，强化学生读、写规范
及时纠正学生读、写过程中出现的错误习惯比学习新知识更困难。因此，教师的教学及任何示范必须做到一丝不苟。元素符号、方程式等化学用语的表达，必须强调规范化，对作业、考试的评分必须严格，要及时发现、纠正错误，避免学生养成不良习惯。
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。
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。
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。
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。%%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概念生成图3创新总体布局的悬索桥效果
（a）效果图
（b）结构简图
图4玉峰桥与选择。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。
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。
1功概念的来龙去脉
翻阅物理学史与相关研究文章可以发现，历史上功的概念的建立与其它物理概念并没有太大的区别，都是基于生活的需要――工业革命的早期，人们为了衡量蒸汽机的效率，迫切需要建立某个物理量.基于生活实践，人们逐步认同用机器举起的物体的重量与所举高度的乘积来衡量机械的输出，并命名为“功”.
这种需要在今天看来，与学生的生活几乎不存在任何的关系，因此在不同版本的教材中，并没有将这样的历史需要作为功的概念的建立背景.而也正因为教材这样的处理，或者说因为教材并没有寻找到另一个具有替代意义的例子，就使得功的概念的引入与建立显得非常的与众不同，而学生也因此感觉难以接受.
再往后分析教材，可以发现功这一概念在功与能的知识中具有基础性的作用，无论是分析能量的转化，还是到电学当中研究电流做功及功率等，均与功有关.因此，功可谓是能量部分知识的基础，如果学生对功的概念引入与建立存在理解上的真空，那么学生在后面的知识建构过程中，必然会出现认知角度的障碍.
以上从功概念建立的历史角度与学生建构与功相关知识的角度分析，分别对功的概念建立的重要性作出了阐述.意在提醒同行，功这一概念的引入建立一定要重视.
2学生认识功的困难
为什么说教材上建立功的方法并不是最恰当的呢？不妨先来分析某版本教材的处理方法.该教材通过呈现三种做功的情况：水平面上一个水平方向的力推动物体移动了一段距离；竖直方向上一个力拉着一个物体沿竖直方向通过了一段距离；斜面上一平行于斜面的力推动物体移动了一段距离.然后综合这三种情况的共同点，即用力作用于物体上，且物体在力的方向上通过了一段距离.最后引入功的概念，并建立功的定义.
这样的概念建立方法对于学生来说有什么样的困难呢？对此，笔者专门进行了问卷调查，问卷设了三个问题：（1）学完本节后，你知道功是什么样的物理量吗？（2）你知道为什么要引入功这个物理量吗？（3）你觉得功在生活以及在物理学习中会起到什么样的作用？调查结果表明，有高达87%的学生作出了否定的回答，即使另外的13%的学生，实际上也是云里雾里.
显然，学生通过这种方式建立起来的功的概念，不足以让学生明白为什么要引入功这个概念.
还有一点不能忽视，那就是即使学生通过顺应的方式接受了功的概念，他们在判断是否做功的时候也还容易出错.即使老师帮学生分析出不做功的三种情况，学生还是无法理解为什么这三种情况下就不做功.
3功概念的引入与建立
基于以上的分析，笔者认为初中物理教学中，必须引导学生认识到建立功这一概念的意义.那么，具体如何实施呢？笔者在参照他人研究成果的基础上，提出如下思路.
3.1借助于物理学史，引导学生思考“功”的概念的引入
首先，通过图片或视频创设工业革命时代的情境，让学生认识到蒸汽机在那个时代所发挥的作用.然后向学生呈现不同能力的蒸汽机，让学生认识到不同蒸汽机的本领是不一样的.（这个过程不要少于5分钟，而原因就在于只有有了足够的时间保证，学生才会充分思考情境中形成的问题.）在呈现了相关的物理学方面的历史之后，可以提供学生身边的一些做功多少不同的例子，如背着轻重不同的书包分别爬上同样层高的楼梯，或者背着同一个书包分别跑上二楼与三楼，让学生去比较做功的多少.这个时候尽管学生没有功的物理概念，但根据生活经验，他们同样可以作出相应的判断.这个判断，就是功的概念建立的认知基础.
3.2引导学生分析问题并提出自己的猜想
问题可以设计成：如何描述不同蒸汽机干活的本领呢？（这里，“本领”是一个关键词，其一方面符合学生的基本经验，学生不至于在本领这一概念上花费太多的时间，另一方面当本领“移植”到机器身上时，学生会思考如何去有效地衡量机器的本领.）实际教学中，学生可能出现的猜想通常有：看蒸汽机的大小；看蒸汽机干活的多少；看蒸汽机一次干多少活；看蒸汽机一次能将干活的对象加工到什么程度等.实践表明，在这一过程中，只要教师的引导得当，学生的思维就会不断地向质量与距离两个因素靠近.当然，在这个过程中，学生的思维会受到多方面的干扰，因此学生提出的猜想可能比较多，这个时候教师要做好分析与归纳工作，以让学生的思维集中到力与距离两个要素上来.
3.3教师进行引导
让学生的思维向力与力的方向上运动的距离靠近.在学生初步意识到蒸汽机的本领与质量和距离有关时，教师可以将蒸汽机干活的实际图景抽象成简图，然后从力的角度进行分析，让学生认识到蒸汽机干活的过程，实际上就是蒸汽机对物体施加力，并使物体运动的过程.在这个过程中，力与物体运动的方向往往是一致的.因此功的概念就呼之而出了.当然，这里也不能忽视对学生所熟悉的事例的分析，比如说上面提到的背书
包上楼的例子，结合这个例子去分析受力与力的方向上通过的距离，也可以很好地建立关于功的概念的认识.
3.4分析不做功的情形
关键词：建筑设计概念设计
在不断的结构设计研究与实践中，人们积累了大量有益的经验，并体现在设计规范、设计手册、标准图集等等。随着计算机技术和计算方法的发展，计算机及其结构程序在结构工程中得到大量地应用，每个设计单位都在为彻底甩掉图板而做努力。结果给部分结构工程师造成一种错觉，觉得结构设计很简单，只需遵循规范、手册、图集，等待建筑师给出一个空间形成的方案（非结构的），使用计算机，然后设法去完成它，自己只不过是一个东拼西凑的计算机画图匠而已。这不仅不能有效地运用他们的知识、精力和时间，而且还会与建筑师的交流中产生分歧与矛盾。
我国结构计算理论经历了经验估算，容许应力法，破损阶段计算，极限状态计算，到目前普遍采用的概率极限状态理论等阶段。现行的《建筑结构设计统一标准》（gbj68-84）则采用以概率理论为基础的结构极限状态设计准则，以使建筑结构的设计得以符合技术先进、经济合理、安全适用。概率极限状态设计法更科学、更合理。但该法在运算过程中还带有一定程度的近似，只能视作近似概率法。并且光凭极限状态设计也很难估计建筑物的真正承载力的。事实上，建筑物是一个空间结构，各种构件以相当复杂的方式共同工作，且都并非是脱离总的结构体系的单独构件。目前，人们在具体的空间结构体系整体研究上还有一定的局限性，在设计过程中采用了许多假定与简化。作为结构工程师不应盲目的照搬照抄规范，应该把它作为一种指南、参考，并在实际设计项目中作出正确的选择。这就要求结构工程师对整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识，把概念设计应用到实际工作中去。
所谓的概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中。依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。运用概念性近似估算方法，可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确，避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，具有较好的的经济可靠性能。同时，也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
比如，有的设计人员用多、高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，即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。美国一些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。”然而避免这种情况，概念设计的思想不妨是个好方法。
运用概念设计的思想，也使得结构设计的思路得到了拓宽。传统的结构计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力，以至混凝土的等级越用越高，配筋量越来越大，造价越来越高。结构工程师往往只注意到不超过最大配筋率，结果肥梁、胖柱、深基础处处可见。以抗震设计为例，一般是根据初定的尺寸、砼等级算出结构的刚度，再由结构刚度算出地震力，然后算配筋。
但是大家知道，结构刚度越大，地震作用效应越大，配筋越多，刚度越大，地震力就越强。这样为抵御地震而配的钢筋，增加了结构的刚度，反而使地震作用效应增强。其实，为什么不考虑降低作用效应s呢？目前在抗震设计中，隔震消能的研究就是一个很好的例子。隔震消能的一般作法是在基础与主体之间设柔性隔震层；加设消能支撑（类似于阻尼器的装置）；有的在建筑物顶部装一个“反摆”，地震时它的位移方向与建筑物顶部的位移相反，从对建筑物的振动加大阻尼作用，降低加速度，减少建筑物的位移，来降低地震作用效应。合理设计可降低地震作用效应达60%，并提高屋内物品的安全性。这一研究在国内外正广泛地深入展开。在日本，研究成果已经广泛应用于实际工程中，取得良好的经济、适用效果。而我国由于经济、技术和人们认识的限制，在工程界还未被广泛地应用。
同时，在目前建筑结构抗震鉴定及加固中，概念设计的思想也应得到延伸。在1976年唐山地震中，天津市加固的2万间民房无一倒塌，但天津第二毛纺厂三层的框架厂房，却因偏重于传统构部件的加固，忽视结构总体抗震性能的判断，造成不合理的加固使抗震薄弱层转移，仍然倒塌。
概念设计的思想被越来越多的结构工程师所接受，并将在结构设计中发挥越来越大的作用。然而现在的高校教学中，往往只重视单独构件和孤立的分体系的力学概念讲解。尤其在专业课教学中，单项计算练习居多，综合练习偏少，并着重体现在考题中，使得相当部分学生养成只知套用公式解题的习惯。而且近年来强调计算机应用教育，比如，毕业设计用结构设计软件计算、出图。但由于计算机设计过程的屏蔽，手算过程训练程度的削弱，造成学生产生一定依赖性，结果综合运用能力下降，整体结构体系概念模糊。这些对于培养具有创造力、未来的工程师是相当不利的。
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对建筑结构设计也提出了更高的要求。发展先进计算理论，加强计算机的应用，加快新型高强、轻质、环保建材的研究与应用，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济是当务之急。其中，打破建筑结构设计中的墨守成规，充分发挥结构工程师的创新能力，是相当必要的。因为他们是结构设计革命的推动者和执行者。这则需要工程界和教育界进行共同的努力。推广概念设计思想是一种有效的办法。
著名的美国工程院院士林同炎教授在《结构概念和体系》一书中为结构工程师提供了广泛而又有独特见解的结构概念设计基础知识和设计实例。该书着重介绍用整体概念来规划结果总体方案的方法，以及结构总体系和个分体系尖的相互力学关系和简化近似设计方法。为结构工程师和建筑师在设计中创造性地相互配合，设计出令人满意的建筑奠定基础。这本书第二版的出版，为我们更好的加深概念设计的理解，提供有益的帮助。总之，概念设计必然会成为今后结构设计的主流思想，这就让我们来共同学习、发展它吧，为结构设计的发展作出应有的贡献。
参考文献：
1.高立人，王跃，结构设计的新思路——概念设计，工业建筑，1999（1）
