时间：2023-05-28 09:28:36
【关键词】概念图；高中化学；教学设计；应用分析
前言
高中化学的教学重点不仅包括要求学生对化学概念的掌握和理解，而且要学生熟练运用概念知识理解化学实验过程，掌握高中化学的知识结构，从而达到高中化学的教学目的。如何让学生更好的理解和掌握基础概念是高中化学教学的重点，学生对基础概念的理解不够深刻或者不全面，势必会影响后续课程的学习，更谈不上对高中化学知识的掌握和熟练应用。苏教版的高中化学教材中，以概念图的方式清晰、明确地向学生展示基础概念的内容，各化学概念之间的联系以及综合运用。从图上学生可以系统的查看和理解各化学概念之间的关系，能够加深学生对化学概念的记忆。运用概念图设计高中化学教学不仅能够让老师更加准确、清晰地讲解化学概念知识，而且可以让学生在课堂更容易掌握化学基本概念。同时，运用化学概念图来设计高中化学教学不仅能够达到教学目的，而且学生在学习高中化学的基础知识的同时能够举一反三、活学活用，提高学生的实际动手能力。
一、高中化学教学中概念图的应用概述
概念图与系统图具有一定的相似性，都是将概念内容做出相关联系的一种体现，一幅概念图能够囊括许多用语言无法描绘出的内容。概念图在国际上的通用概念是展示出人能够识别、理解和思考的内容，以连线、节点、框图的形式表达各系统内容之间的关系，其中节点代表概念，连线代表各概念之间的关系。这种图示法展示化学内容的方式能够更加直观、清楚地把人脑中潜在的隐形知识串联起来，使其更加可视化。
图1 化合物电解概念图
例如，（如上图1所示）对电解化合物做概念图分析设计，可以从五个节点引出化合物电解的基本概念：化合物、电解质、非电解质、弱电解质、强电解质，然后再根据五个电解物质之间的等级关系用连线的方式联系起来，可以把最左边作为电解质的最低级，最右边作为最高级，框图内代表电解的基本概念，这样就能从直观地了解电解化合物的过程。概念图的构建步骤可以从根据中心主体确定知识领域、通过联系特征建立概念连接和罗列分析概念进行合理排序、不断修改完善增删概念的角度安排构建。
（一）高中化学概念图的构建应该能够建立起即将学习的新概念和以往学习的旧概念之间的关系，注重的是概念知识的完整性和系统知识的框架联系。因此，首先要做的是根据中心主题确立知识概念的领域，概念图的构建要确定中心和主体，如下图2所示，从重点知识的角度切入能够更加直观的表达出概念图所要传达给读者的信息。
图2 Na的性质概念图
（二）选定了主题之后，就要根据主体具体包括的内容罗列和分析概念，并且能够做到合理排序。例如（以苏教版高中化学教材为例）专题2化学反应与能量转化做概念图构建时先要对本专题的内容做一个罗列：化学反应速率与反应限度；化学反应中的热量；化学能与电能的转化；太阳能、生物质能和氢能的利用。然后根据对罗列的内容分别进行分析，将简单的、有关联的信息和概念用连线和连接词进行横向连接，表明关系。
（三）经过上述的过程，一个最基本的概念图已经成形，这仅仅是构建出了基础的概念关系，随着学习的不断深入，新旧概念的不断接触，需要对概念图上的概念做适当的完善和补充。这样不仅可以随时保证概念图根据学习内容的加深得到实时更新，而且可以让学生在学习原有知识的同时不断更新对概念的理解，对所学的化学知识的掌握和应用更加深入。
二、概念图在高中化学教学中的功能分析
高中化学知识概念图一般是将高中化学概念、化学元素组合、化学实验和化学应用等联系起来，以连线和框图的形式展现出来。其包括的内容不仅有各高中化学概念与后续化学教学的联系和区别而且包括高中化学学习的应用背景和意义，这种整合到一起的系统图能够更加直观的展示给读者各学习章节和整体教材内容的学习脉络。下面就从几个方面具体阐述一下概念图在高中化学教学中的功能，
（一）概念图可以应用于高中化学教学的设计，让老师建立起宏观的教学过程和教学指导方案，同时概念图与数学中的树状图一样清晰地展示了高中教学的章节知识点、重点内容和教学计划等。例如，老师在讲解关于有机化合物知识章节时，其整体包括以下四个方面的内容：有机化学的获取与应用、化学染料与有机化合物、食品中的有机化学、人工合成有机化合物。老师在讲解这一章内容的时候可以根据这四块内容建立起联系框图，然后将每一块内容所包含的基础知识、概念联系起来。同时为了展示出课程讲解的过程可以有顺序和目的性地完成概念图的结构。
（二）概念图可以应用于教学反馈，通过对概念的设计，老师可以获取学生对基础化学概念的掌握情况，随时调整教学进度，改变教学方法，引导学生更好的理解化学知识。例如教师引导学生学习微观物质结构这一章学习时，可以让学生自己设计一个本章节的知识概念图，并且让他们自己讲解一下有关微观物质与物质多样化、核外电子排布与周期表、微粒之间的相互作用力以及从微观角度看物质的多样性四个内容之间的联系。让学生掌握从哪个角度切入能够把内容整理的清晰、自然而且能够体现各知识章节间的密切联系。通过学生自己梳理内容然后以概念图的形式展示出来，老师可以清楚地知道学生对这部分内容的掌握情况，由这种形式反馈回来的教学效果信息能够指导老师随时根据学生的知识掌握情况调整教学形式。
（三）概念图课提高学生宏观思维能力，锻炼学生对不同内容作出联系框架和系统搭建思维。我们在学习新内容时一般刚开始只是片面得学习本章节内容，很难将各章节内容联系起来。这种以概念图形式的讲解或练习，能够让学生在学习各章节内容的同时加强系统思维的培养。例如，教师在对碳、硫化合物一章讲解之前可以让学生首先设计一个化学知识概念图，让学生先从宏观角度了解本章节的内容，然后要求学生在设计的概念图上体现出自己遇到的问题以及与前几章的联系。这样不仅可以帮助学生整合知识点、整理已有知识而且帮助学生实现对系统知识的长期记忆。
三、概念图在高中化学教学设计中的应用分析
高中化学教学设计要求教师根据教学要求、教学目标和教学内容制定适合老师教学和学生学习的一种教学计划。概念图在高中化学教学设计中的应用应该考虑其在高中化学教学中的作用和优势，其设计内容不仅包括阶段性学习的知识内容而且包括教师在这一阶段教学的安排和进度。根据教学计划的不同以及概念图设计的对象不同可以从教学内容计划安排、学生学习化学知识、复习课上化学内容总结和对概念知识的修正、补充等几个方面对高中化学教学设计的概念图制定应用策略，并且能够不断更新完善下一阶段化学内容的学习。教师在制定概念图教学方案时应该预留出对新概念更新和完善的设计空间，配合教学过程中的单元知识巩固，为今后的进一步学习做修正。下面就详细阐述一下概念图在高中化学教学设计中的应用。
（一）在高中化学教学设计中应用概念图来对教学内容进行计划安排是概念图在教学中的一个典型应用，教师通过系统全面的概念图设计能够大致掌握对高中化学的整体授课安排，帮助老师计划课时安排和内容讲解进度，让老师能够随时根据课时需要调整教课内容。同时，在设计化学概念图时，要考虑知识的难易程度和选择性教学的模块，这样能够提示教师在讲解相关化学知识概念时能够有选择的做好课程讲解的筛选工作。
（二）高中化学教学设计中应用概念图最大的受益对象是学生，系统、清晰的知识脉络和知识框架安排，将化学内容相互联系起来。这样，学生在做课堂预习时，能够根据概念图提供的知识系统框架和化学概念之间的联系做好对课上知识的预览。同样，在对学过的化学知识复习过程中，化学概念图是学生最好的帮手，概念图为学生提供的不仅是知识上的梳理，而且加强了学生知识系统化的思维。
（三）化学知识的特点是记忆和理解的内容比较多，而且要求学生具有一定灵活性和理解能力。所以教师引导学生复习化学知识时就可以发挥出概念图的优势，将前后知识点和新旧概念串联起来，建立联系。同时，学生自己动手构建一个化学知识概念图是检验学生复习效果的有效方法，通过构架化学概念图可以达到对化学内容熟练掌握的目标。
（四）教师在多年的教学中应该对化学的相关知识、课程授课方式以及教学的进度有大致的把握，然而随着社会的不断发展，尤其是在化学世界里，越来越多的未知事物被发现，这就要求化学教师应该具备随时更新化学知识，完善教学内容的能力。因此，教师在应用概念图对高中化学教学设计时，要充分考虑到知识的更新和完善，做好知识更新和完善的准备。
总结
化学概念是高中化学教学中最基本的知识组成部分，学生通过学习和理解化学概念与化学实验、化学原理公式、元素化学知识结合，充分掌握高中化学知识。如果学生对化学概念产生深刻理解，不仅有益于化学学习能力和知识水平的提升，而且能够激发学生将化学学习到的知识应用到日常生活中，这样既能更加深刻的掌握化学基础知识，又能锻炼学生对化学知识的实际应用能力。概念图在高中化学教学设计中的应用为学生对化学概念的理解提供一个很好的学习途径。
【参考文献】
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【关键词】情景分析；多功能；音响；设计
在商品种类繁多的今天，单纯的功能主义已经无法适应企业对产品设计的苛刻要求。深入研究并应用产品的创新设计方法，有助于设计师挖掘用户需求，产生更加优质的解决方案。情景分析法能够帮助企业或者设计者分析产品的使用条件，预测新产品的使用情景，使得设计过程更加客观有效，因此值得被深入研究。本文通过对老人这一特定群体的消费行为、生活状态、情感诉求等方面的研究，分析了目前产品设计中所存在的缺陷，针对这些缺陷提出了一种创造性的解决方法，形成了概念设计方案。
1产品概念设计中的情景分析法
1.1情景分析法含义
情景分析法（ScenarioAnalysis）又称为脚本法，是指在假定某种现象或某种趋势将持续到未来的前提下，对预测对象可能出现的情况或引起的后果进行预测的方法。它是一种多因素分析方法，要求结合设定的各种可能情景的发生概率，研究多种因素同时作用时可能对预测对象产生的影响。情景可以直接使用历史上发生或正在发生的情景，也可以通过统计分析风险要素的历史数据变动得到。
1.2情景分析法在产品概念设计中的应用
产品是指能够提供给市场，被人们使用和消费，并能满足人们某种需求的任何东西。产品的价值离不开其使用情景，设计师只有将产品置于一定的使用情景中,考虑使用情景中人、产品的行为状态，才能够充分发掘需求。本设计案例中，运用情景分析法进行创新设计的流程是，首先确定设计的主题并定位目标人群，其次通过对产品设计中所涉及的“人”和“场景”进行分析预测，探索主要问题，再利用快速草图Sketch的方法进行解决方案的探索，最后利用3D打印及效果图对设计的最终方案进行展示。
2基于情景分析的多功能音响设计过程
2.1设计主题及目标用户定位
应用情景分析法进行产品概念设计首先需要确定设计的主题。主题的确定能够帮助设计者明确设计的目标，缩小设计的范围，同时所设定的主题应避免过于具体，以免对设计师的思维产生限制，本次概念设计的主题是“一款听音乐的设备”。在确定了设计主题之后，需要定位产品的用户群体并将设计目标具体化。目前市场上用于听音乐的产品多种多样，常用有Mp3、智能手机、CD、头戴式耳机等，但研究发现这些设备的针对人群大都是年轻人。老年人由于生理状况和消费能力均低于年轻人，因此在很大程度上被市场所忽略。当前的老年人音乐播放设备市场混乱，充斥着设计简陋、价格低廉的相关产品，给老年人的购物选择及日常生活均产生了一定程度的困扰。此外，考虑到与子女住在一起的老人相对较多，且比独居的老人购买力更高，综合考虑之后本项目将目标人群定位为：和家庭其他成员住在一起的老年人。本案例旨在设计一款老年人和其家庭其它成员都可以使用的音乐播放设备。
2.2使用环境调研及需求分析
（1）用户深度访谈情景分析法要求通过对同类产品当下的使用情景进行调查，预测新产品可能所处的使用环境。本案例针对年龄在50-75岁之间，且有听音乐习惯的老年人群进行了抽样调查。调研地点选择在苏州，方式以深度访谈为主。调研的过程是先从和老人闲聊开始，逐渐将话题引至其生活娱乐方式，直到清楚地了解老人的家庭状况、听音乐的所用的设备、对设备的反馈等信息为至。调研部分详细信息如下表所示。（2）产品使用情景分析情景分析法要求设计师对产品在不同环境中的操作方式、携带方式、放置形式进行考察，以此来预测新产品可能的使用情景。在本案例中，以一款市场已经存在的同类产品对以上三个方面的内容进行了探索。探索结果表明，一款听音乐的设备，其可能的放置形式、携带方式、操作方式如下图所示。通过对调研结果的分析和整理，本文提取出了以下三个关键的设计目标：①充电方便。②歌曲容易更新。③放在家中的时候容易发现。④避免设备的浪费。
2.3方案概念设计
在确定了设计的目标之后，利用头脑风暴的方法对创新设计的设计方案进行了初步探索，并用快速草图的形式予以表达。其过程如图1所示。经过对创意方案的探索，结合前期的调研结果，本文得出下面的创意方案：将普通家庭音响与可移动音乐播放器整合成为一个系统，形成一种即可当作家庭音响，又能用于外出携带的多功能的音乐播放设备。其具体创意设计方案如图2所示。该方案的概念可以基本概况为：多功能音响>=便携式播放器（A）+重低音音响底座（B）。当A和B在一起的时候，两者作为一个一体的家庭音响整体使用，且底座B能给便携式播放器A自动充电，并利用无线蓝牙技术自动更新A中存放的歌曲。和普通音响不同的是，便携式播放器A可以随时被取下来，方便老人外出时携带。
2.4设计方案呈现
（1）3D打印方案验证3D打印是一种新兴的快速成型技术，利用该技术能够拓宽设计师的创造性思维，便于设计方案的呈现、评审和交流，并有望缩短产品的开发周期。本案例在得到设计方案模型之后利用该新型技术进行了设计方案的验证。将用3DMax所建的模型导出并用3D打印机按照一定的比例进行打印，对所得到的模型进行结构、形状的分析，如图3所示。分析结果表明，概念设计阶段所产生的造型是可行的。（2）概念设计效果图展示效果图是对设计方案的精确呈现，它能够表达方案的预期效果，是产品创意设计中的必要环节。本方案最终的方案效果如图4所示。
3结论
本文从情景分析法的相关研究开始，着重介绍了情景分析法在产品设计中的应用，并将其与产品概念设计流程巧妙结合，通过用户调研、产品使用场景分析、草图设计、方案呈现等阶段，完成了一款创新型产品的外观概念设计。由于客观条件的限制，本文还存在一定的不足，其中最明显的是，调研过程存在调研群体太小的问题，容易使得设计师对需求的判断产生不利影响。此外，就设计方案本身而言，某些同领域设计师反馈该方案中底座音响部分的扬声器垂直向上，可能影响产品的音效。因此，本次设计只是对当前存在的若干问题的一种探索，其中所涉及的更深层次的问题还需要相关人员做进一步研究。
参考文献：
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[5]甘冲萍.音乐播放产品设计的发展设想及可能性概念的研究[D].上海：同济大学建筑与城市规划学院,2008.
关键词：独立学院计量经济学阈限概念
1概述
计量经济学是独立学院金融学专业课程体系中的专业基础必修课，是关于数据分析和建模的方法论课程。学生通过计量经济学的学习掌握数据分析与建立回归模型的方法，为学习专业课程和创作毕业论文打下基础。
独立学院是立足于培养应用型人才的普通高等院校。学校层次决定了独立学院学生的学习能力比普通公办高校相对较弱。因此，就计量经济学课程而言，优化教学方式对提升独立学院计量经济学课程的教学质量具有重要意义。
阈限概念（ThresholdConcepts），是指理解一个学科理论的关键概念。学生在理解阈限概念的基础上才可以把握学科理论并不断进步[1]。基于阈限概念的计量经济学教学，就是要识别计量经济学的阈限概念，以此设计教学方式。
本文将在分析计量经济学阈限概念的基础上，探讨基于阈限概念的计量经济学教学注意事项，并以浙江大学城市学院应用统计计量经济学课程为例分析基于阈限概念的独立学院计量经济学教学。
2独立学院计量经济学课程的阈限概念分析
计量经济学是一门运用回归模型分析数据的方法论学科，本科阶段的初级层次计量经济学课程的主要内容涵盖计量经济学数据、一元线性回归模型、多元线性回归模型、回归估计量的理论，异方差、序列相关等[2]。根据计量经济学理论和方法的发展，将计量经济学的阈限概念具体可归结为以下3组概念：
第一，回归假设。回归假设是为分析回归结果引入的合情合理的假设，在不同数量的假设下能够得到回归系数估计量的不同性质。回归假设是整个回归方法的基础，一切回归有关的参数估计和假设检验都和回归假设紧密相关，同时违反回归假设的情形也是计量经济学理论发展的重点，因此回归假设是计量经济学的阈限概念之一。
第二，回归系数估计量的无偏性、有效性和一致性。无偏性、有效性和一致性是评价估计量的基本标准，回归系数估计量的无偏性、有效性和一致性是回归理论的核心，整个初级计量经济学的理论最终都归结为回归系数估计量的这3个性质，同时，这3个性质又与回归假设紧密相关，故回归系数估计量的无偏性、有效性和一致性是计量经济学的阈限概念之二。
第三，异方差。异方差是违背回归同方差假设时的回归结果表现，无论对于横截面数据还是时间序列数据，异方差的出现是回归分析的常态，因此对于异方差的检验和修正是初级计量经济学的重要内容，也是经济金融实证研究中需要关注的基本问题，故异方差是计量经济学的阈限概念之三。
以上三个阈限概念是学生掌握计量经济学理论的关键，同时在概念上具有紧密的联系，下文将基于此探讨计量经济学课程的教学方式。
3基于阈限概念的独立学院计量经济学教学注意事项
由于独立学院的教学方式主要强调理论与方法的应用和实践，因此基于阈限概念的独立学院计量经济学教学的总体原则仍立足于阈限概念的理解与实际运用，具体地，需要注意以下三个方面：
第一，合理安排教学内容。为了突出3大阈限概念，在首节导论课即向大家提出3大阈限概念，在介绍回归分析的原理和方法时，详细的说明每个假设的用途，使学生理解每个假设的目的和本质，进而在回归估计量三个性质的教学中把握无偏性、有效性和一致性的具体条件，并明确理解异方差这一违反假设的情况。在具体教学过程中，以充分的时间介绍三大阈限概念及其联系，从而建构整个计量经济学的知识和方法体系。
第二，运用软件展示阈限概念的具体应用。独立学院的计量经济学教学应完全从应用性角度出发，运用软件展示计量经济学概念、原理和方法。对于3大阈限概念，可用40%左右的时间解释概念产生的原因与本质，而60%左右的时间结合典型例题讲解如何运用计量经济学软件如Eviews解决具体的回归分析建模和假设检验问题。
第三，通过尝试撰写学术论文强化阈限概念的综合运用。撰写实证性的学术论文是进行计量经济学方法综合训练的较好途径之一，可以通过让学生从选择题目开始，通过收集数据，建立回归模型，参数估计，假设检验以及进行可能的异方差和序列相关检验和修正等等来感受计量经济学解决综合问题的方法和程序，通过写作论文的方式加以体现，然后交流讨论，以深化对计量经济学阈限概念的理解。
计量经济学教学经过以上三个方面的具体设计，帮助学生牢固掌握计量经济学的阈限概念，提升解决实际问题的能力。
4基于阈限概念的独立学院计量经济学教学实践：以浙江大学城市学院为例
浙江大学城市学院是一所以培养应用型人才为导向的独立学院，也是我国建立最早、最有名的独立学院之一。计量经济学课程是浙江大学城市学院金融学专业的必修课程，在大三上学期开设。浙江大学城市学院的计量经济学课程以提高学生建立回归模型能力为教学目标，基于Eviews软件进行教学，每周教学学时为理论（教师讲授）与上级实验（学生练习）各2学时，特别注重学生对计量经济学阈限概念的理解与掌握。因此，研究浙江大学城市学院的计量经济学教学对研究独立学院计量经济学课程的教学具有借鉴意义。
浙江大学城市学院的计量经济学教学内容为传统的初级计量经济学教学内容。教师在讲授回归假设时着重解释回归假设的设立目的与合理性，并通过软件讲解回归假设的验证，使学生理解并掌握回归假设。在回归系数估计量的无偏性、有效性和一致性教学中，通过详细分析三个性质所依据的不同假设，使学生理解三个性质所应具备的条件从而掌握线性回归估计量理论。特别地，专门安排约10学时左右的实验课进行计量经济学论文撰写与分析的交流，要求学生自选题目，收集数据，建立回归模型，进行估计并检验异方差、序列相关以及模型设定问题，写作小论文并在课堂上展示交流。
为评价教学效果，选取2010级学生1个教学班共24人进行满分为5分的教学满意度打分，结果如表1所示：
由表1可见，学生对计量经济学课程全部项目的满意度均达到97%以上，总体平均满意度超过99%。由此可见，浙江大学城市学院应用统计课程的教学效果非常成功。
5结论
回归假设、回归系数估计量的无偏性、有效性和一致性和异方差是计量经济学课程的三大阈限概念。基于阈限概念的计量经济学教学在于合理安排教学内容，运用软件展示阈限概念的具体应用以及通过尝试撰写学术论文强化阈限概念的综合运用。浙江大学城市学院计量经济学课程的教学实践分析表明本文提出的基于阈限概念的计量经济学教学方式对独立学院的计量经济学课程教学具有很好的适用性及学生满意度。
参考文献：
[1]Meyer，J.H.F.and Land， R.：Threshold Concepts and Troublesome Knowledge： Linkages to Ways of Thinking and Practising，Improving Student Learning - Theory and Practice Ten Years On Oxford： Oxford Centre for Staff and Learning Development （OCSLD），2003：412-424.
[2]杰弗里·M·伍德里奇.计量经济学导论（第四版）[M].中国人民大学出版社，2010
1新型装备作战概念设计的定义
为了充分利用“概念驱动”思想促进武器装备发展，需要构建面向装备发展的作战概念———新型装备作战概念，并建立相应的设计方法。就其内涵而言，新型装备作战概念是在新型作战理论指导下，以装备发展为研究对象，对武器装备的使命或任务、作战运用方式、系统构成、关键能力、实现途径等进行的综合描述。新型装备作战概念的设计是通过分析、推理、运算、综合、归纳等过程，发现合理满意的新型装备作战概念的一种创造性活动，以使论证人员发掘武器装备运用需求，构想装备运用方式、体系构成、能力指标，实现军事需求向装备发展要求的前瞻性映射。
2新型装备作战概念设计的作用
新型装备作战概念设计在军事需求生成过程和军事需求牵引装备发展过程中具有重要作用。
2．1新型装备作战概念设计是武器装备发展的起点每型交付部队使用的装备，都是在新型作战理论指导下，通过构想作战概念而获得其基本蓝图的。任何武器装备都需要经历从概念到实体的演变过程，因此，新型装备作战概念作为起点，必然是一个从无到有、从抽象到具体的映射过程，它在整个武器装备的研发过程中处于上游阶段，也是最富有创造力的阶段。
2．2新型装备作战概念设计是武器装备发展的主线新军事变革时代，装备发展已经演进到“战争从实验室打响，概念从实验室走向战场”的模式。新型装备作战概念设计贯穿于装备发展的始终，在武器装备生命周期中的各个阶段都发挥着牵引作用，同时也不断地进行着自我完善。整个装备发展过程处于不断的生成概念、改进概念和实现概念的过程，服从螺旋式上升规律，每次提高都使新型装备作战概念更好地牵引装备的发展。
2．3新型装备作战概念设计是武器装备发展的平台新型装备作战概念设计有机融合了作战研究、装备策划、仿真评估等设计过程和论证过程，以新型装备作战概念设计为平台，将充分吸收作战、装备、后勤部门，基层部队以及科研机构人员的群体智慧，实现研制的装备项目最大可能地满足实战需要，确保论证对装备发展的有效牵引。
新型装备作战概念的基本要素、设计机理和设计方法
1新型装备作战概念的基本构成要素
为了突出作战需求牵引装备发展、装备发展旨在作战运用的本质，新型装备作战概念的基本架构需包括四个方面。(1)使命任务，是在一定的作战环境、约束条件和作战对象下，武器装备达成特定的作战目的所执行的行动和担负的责任。
(2)运用方式，是规划武器装备的作战运用、作战样式，形成完整的作战概念方案解，实现对武器装备作战运用的初步分析判断和创造性构想。
(3)系统构成与交联关系，是为了进一步物化作战行动，将作战运用方式映射到武器装备具体的作战装备和保障装备上，提出和勾勒实现武器装备使命任务的战斗装备和保障装备连接关系及编配关系，从装备体系的层面构建武器装备运用构成。
(4)关键能力需求，是提出武器装备在一定作战环境下完成特定使命任务需要具备的性能指标、能力特征以及关键技术体系。
2新型装备作战概念的设计机理
依据新型装备作战概念的基本构成，对各个要素进行细化，将抽象层次的概念进行具体化，随着作战概念主要阶段、各阶段的主要任务以及完成任务的标志逐渐清晰和细化，设计出装备的系统结构和交联关系，并在行为和性能层次，提出武器装备主要性能指标。
3新型装备作战概念的设计方法
3．1新型装备作战概念生成和描述基础
新型装备作战概念涉及到作战、指挥、装备、技术等许多领域，属于复杂系统的范畴。系统工程中，体系结构是指系统各组成部分的结构、它们之间的关系以及制约其设计与随时间演进的原则和指南。从体系结构的视角考虑和描述新型装备作战概念，是做好新型装备作战概念设计的有效途径。
目前国外对体系结构的研究标志性成果是美国国防部体系结构框架DoDAF以及DoDAF中的视图描述思想。美国国防部根据国际系统工程领域的技术进展和美国最近20年来的军事系统研发经验，先后颁布了DoDAFv1．0、v1．5、v2．0作为指导所有军事工程项目研发的系统工程方法论。基于DoDAF，一些国家也提出了自己的体系结构框架，如英国提出了MoDAF，北约提出了NAF。本文利用较为成熟的体系结构描述工具进行新型装备作战概念设计，以多视图方法为指导，采用图形、图像、文本、表格和矩阵等直观的形式，从多个视角生成新型装备作战概念的主要活动和基本要素，描绘作战能力需求、任务分配、结构组成、性能参数、信息交换和其它相互关系等，实现新型装备作战概念每个细节层次的设计。
3．2新型装备作战概念设计流程
本文借鉴DoDAFV1．5版、V2．0版以及MoDAF体系结构框架，通过对视图的针对性改造和构建新的视图，实现对新型装备作战概念中的每一个基本要素的生成和描述，图1是新型装备作战概念设计方法流程图，它由7个基本视图构成。
新型装备作战概念的基本要素设计
1武器装备使命任务设计
武器装备的使命任务运用“全视图”的方式进行表述，主要采用文字的形式，简明扼要地阐述需要执行的使命任务的环境、条件、目的、意义等基本情况。设计内容可包括以下五个方面的内容:
(1)作战环境，主要描述武器装备在执行特定任务时所受的所有外界环境及其影响的综合。主要分析自然环境、诱发环境和对抗环境，重点分析:战场环境对武器装备发展和运用的影响，未来作战可能面临的战场环境，战场环境可能发生的改变等。
(2)约束条件，是在武器装备作战环境分析的基础上，进一步提出的武器装备在执行特定任务时所受的几何、运动、电磁等各个方面的限定和制约。
(3)作战目标，是需要毁伤或夺取的对象，包括敌人任何直接或间接用于军事行动的部队、军事技术装备和设施、工厂、城市等。武器装备作战目标是指武器装备在执行特定任务时所要打击的对象或要控制的领域。
(4)作战目的，是武器装备执行特定任务时所要达到的预期结果或效果。
(5)意义地位，主要描述武器装备在执行特定任务中所起的作用，明确武器装备在我军武器装备中的重要性，以及发展该型武器装备的意义。
2武器装备运用方式设计
武器装备的运用方式采用“视图+文字”的形式进行描述。即:采用“高层作战视图”对整个作战构想进行初步生成和描绘;采用“作战活动模型图”对各种作战活动进行生成和描述;采用文字表述的形式对武器装备具体作战构想、想定进行宏观顶层描述。
2．1高层作战视图设计
高层作战视图是将武器装备的使命任务描述成在一个前后关联的战斗环境中的一组任务对象及其相互关系的概要图形。图2是远程打击高层作战视图示例。高层作战视图为装备发展决策者和装备研发人员提供清晰明了的武器装备作战运用的基本情况。由于图形中隐含着许多不能直接表达的信息，因此除了给出图形之外，还需要给出关键的文字，辅助描述高层作战视图。
2．2作战活动模型图设计
作战活动模型图描述武器装备在执行一项使命任务过程中正常开展的各种活动。作战活动模型图是作战活动与装备能力建立关联的关键视图，准确绘制作战活动模型图中的各个作战活动，是提出新型装备作战概念“关键能力需求”的必经环节，也是实现军事需求向装备能力的映射关键步骤。作战活动模型图有两个模板，其中，作战活动层次图以武器装备特定使命任务为背景，依据作战阶段和节点功能对整个作战过程进行分解，形成树状的作战活动层次图，如图3所示。层次作战流图是在作战活动层次图作战过程分解的基础上，建立的作战活动与各个作战子活动之间的关系。图4是根据图3中分解的作战活动所设计的层次作战流图。
3武器装备系统构成与交联关系设计
武器装备系统构成与交联关系主要采用“作战节点连接描述图”和“作战节点关联矩阵”两种视图描述装备作战节点之间的信息连接关系，反映武器装备系统构成以及相互的交联关系。
3．1作战节点连接描述设计
作战节点连接描述图，是利用图形化的方法描述武器装备体系构成以及作战节点之间的信息交换要求。其中箭头表示信息传递的方向，双箭头表示双向信息交换，如图5所示。作战节点连接描述图的设计有利于明确武器装备的系统构成和相互的关联关系。
3．2作战节点关联矩阵设计
作战节点关联矩阵，是以矩阵形式表达三个基本体系结构数据元素(作战节点、作战节点和信息流)之间的关系，反应武器装备体系的交联关系以及信息的相关度。矩阵的列是信息发出的作战节点，行是信息接受的作战节点。
4武器装备关键能力需求设计
关键能力需求采用“作战活动与作战能力关系映射矩阵”和“装备能力谱系矩阵”描述武器装备的作战能力以及关键性能指标。
4．1作战活动与作战能力关系映射矩阵设计
作战活动与作战能力关系映射矩阵，是将作战活动与作战能力进行相关，建立作战活动与作战能力的映射，提取武器装备在完成作战活动中的关键作战能力，并作为输出汇聚到装备能力谱系矩阵。
4．2装备能力谱系矩阵的绘制装备能力谱系矩阵，是以矩阵的形式，提出武器装备高级作战概念图所描述想定的具体作战性能属性和量化需求。
案例研究
为了更好地阐述本框架，现以某型飞机临近空间对抗的作战概念设计为实例，进行简要描述。
1某型飞机临近空间对抗的使命任务
1．1作战环境
某型飞机实施对抗任务在临近空间与在航空空间大为不同，重要区别在于作战环境的不同。临近空间作战环境:一是大气密度显著降低，随着高度的上升，临近空间大气密度显著降低，发动机进气条件逐渐恶化;二是气温变化剧烈，对飞机的材料和电子设备带来考验;三是气象条件相对简单，20千米～40千米的临近空间更有利机飞行;四是侵蚀现象逐渐显现，臭氧和紫外线对飞机各种材料损害加剧。
1．2约束条件
一是作战高度约束，从大气密度影响，临近空间突防有利，飞行器动力技术发展等综合情况分析，在20千米～30千米内作战，是未来某型飞机临近空间对抗的最佳作战场。二是作战速度约束，从临近空间对抗目标，冲压发动机工作要求，突破敌防空体系、发动机技术发展趋势等情况综合分析，具备3马赫的飞行速度对某型飞机临近空间对抗最为有利。
1．3作战目标
某型飞机临近空间对抗的主要目标有三类:一是低速/亚声速(小于1马赫)临近空间飞行器;二是超声速(1马赫～5马赫)临近空间飞行器;三是高超声速(5马赫以上)临近空间飞行器。
1．4作战目的
某型飞机临近空间对抗的主要目的是拦截飞经临近空间飞行器平台，截断飞行器在临近空间的飞行通道，同时在临近空间遂行其他作战活动，形成临近空间制权。
2某型飞机临近空间对抗的运用方式
2．1高层作战视图图6是某型飞机临近空间对抗高层作战视图，初步描绘某型飞机在临近空间中对抗作战构想，反映临近空间交战和防御，临近空间干扰与压制等对抗任务。
2．2作战活动模型
以某型飞机临近空间对抗作战任务为背景，依据高层作战视图中所描绘的作战阶段和实现的功能任务等对整个作战过程进行分解，形成树状的作战活动层次图，如图7所示。 在某型飞机临近空间对抗作战活动层次图的基础上，按照IDEF0(功能建模方法)的ICOM(输入、控制、输出、机制)标准，将各个作战活动按照高层作战概念视图中所构想的作战流程进行关联，形成某型飞机临近空间对抗层次作战流图，如图8所示。
3某型飞机临近空间对抗的体系构成与交联关系
3．1对抗作战节点
以临近空间对抗为核心，对作战节点及其交联关系进行简化处理，绘制某型飞机临近空间对抗作战节点连接描述如图9所示。
3．2作战节点关联关系
为描述某型飞机临近空间对抗的三个基本体系结构元素(作战节点、作战节点和信息流)之间的关系，反映某型飞机临近空间对抗装备体系的交联关系以及信息的相关度，绘制表1所示的某型飞机临近空间对抗作战节点关联矩阵。
4某型飞机临近空间对抗的关键能力需求
4．1作战活动与作战能力关系映射
根据某型飞机临近空间对抗作战活动的模型，提取主要作战活动，并分别映射出其临战空间对抗应具备的各种能力，见表2所示。
4．2对抗中某型飞机所需关键能力
键词：概念图；舆情分析；文本倾向性；健康度
DOIDOI：10.11907/rjdk.161459
中图分类号：TP312
文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2016）009002203
基金项目基金项目：国家自然科学基金项目（51178373）；科技部科学技术支持项目（2008BAH37B05060）；陕西省自然科学基金项目（2014JM2-6114）
作者简介作者简介：黄苗（1989-），女，河南洛阳人，西安建筑科技大学信息与控制工程学院硕士研究生，研究方向为人工智能；黄奎（1992-），男，河南洛阳人，北京京东尚科信息技术有限公司工程师，研究方向为舆情分析；崔欢欢（1989-），女，河南洛阳人，西安建筑科技大学信息与控制工程学院硕士研究生，研究方向为人工智能。
0引言
企业危机事件爆发时，负面信息在各个网站迅速传播。如果企业不及时了解舆情态势，未能及时作出正确的澄清和引导，舆情信息对企业的影响将会变得不受控制。传统舆情分析算法多采用文本聚类和分类技术，能有效地挖掘出热点话题，但是不能较为准确地分析出话题评论人员的态度及其量化值。本文以自然语言理解语义分析理论为基础[1]，在分析了词汇褒贬性和副词强度的基础上，设计了应用于公司舆情分析的改进概念图算法，该算法能较好地分析出话题评论人员的态度及其量化值。
1概念图基本理论
概念图（Conceptual Graphs， CGs）是由美国的计算机科学家John F Sowa提出的一种知识表示方法。
定义1：概念图可以定义为由概念节点、关系节点、有向弧组成的有向联通图[25]，即：
CGs=（Concept，Relation，F）（1）
其中，Concept = {C1，C2，.....，Cm}表示概念图的概念节点集合，用来表示实体、动作、状态和事件等；Relation={R1，R2，.....，Rn}表示概念图的关系节点集合，用来表示概念节点和概念节点之间的关系；F=（Concept×Relation ） ∪（Relation×Concept）是有向弧集合。
概念图的表示形式有两种[6-7]，第一种是图形表示形式。概念节点用矩形表示，关系节点用椭圆表示，概念节点和关系节点间的关系用有向弧表示。例如，语句“A cat eats the meat with the paw”的图形表示法如图1所示。
第二种是线性表示形式。概念节点用方括号表示，关系节点用圆括号表示。图1用线性形式表示为：
[EAT]―（AGNT） [CAT]
（OBJ） [MEAT]
（MANR） [PAW].
概念图的图形表示形式虽然形象、直观，但是采用线性表示形式，能更好地在计算机中进行表示和处理。因此，本文采用概念图的线性表示形式。
2改进的概念图及健康度计算方法
2.1改进的概念图知识表示方法
在传统概念图的知识表示中，概念节点自身的倾向性从未在概念图中反映出来。本文对部分概念节点引入了词语的褒贬倾向性，概念节点的倾向性值用T（Tendency）表示，强度值用D（Degree）表示。但有些概念节点并不需要赋倾向性值，因为在对评论句子进行倾向性分析时，材料、地点和类型等名词之间的关系并没有表示出句子所表示的立场，而作为句子的修饰词语和句子的谓语动词，则表现出该动作受体的立场。最后根据情感词库和副词强度评分表对传统概念图赋倾向性值，表1展示了概念图中关系对倾向性值的生成情况。
2.2倾向性值赋值规则
（1）HowNet情感词典。在中文的文本处理方面最有权威的资源是HowNet。目前，HowNet最新版的词典中，中文正面的情感词语有836个，中文负面情感的词语有1 254个[8]。其中正面倾向词汇的T值为+1，负面词汇的T值为-1。部分HowNet情感词语如表2所示。
（2）手动添加网络情感词汇。因为网络新词更新快，且在正规词典里没有出现，所以必须针对特定公司，收录有褒贬性的网络情感词语[9]。其中正面倾向词汇的T值为+1，负面词汇的T值为-1。以京东商城为例，需要手动添加的部分负面词汇和正面词汇如表3所示。
（3）程度副词和否定词：①程度副词：程度副词分为3个等级，分别赋程度值，程度值用D表示。具体赋值如表4所示；②否定副词：否定副词也用T表示，如：“不”、“没”、“无”等，其T值为-1。
2.3改进的概念图健康度计算方法
定义2：健康度是评论者对该公司做的某件事的一个态度，记为H。健康度的计算方法如下：
Step1：计算所有关系（ADV）中被副词修饰的动词或形容词概念节点的倾向性值，该被修饰的概念节点倾向性值为该副词强度值和此概念节点倾向性值的乘积。如果关系（ADV）连接的概念节点中有一个没有倾向性，则不进行此步的计算。
Step2：计算所有关系（DEC）中被形容词修饰的概念节点的倾向性值和计算关系（DEC）的倾向性值，该被修饰的概念节点倾向性值等于被修饰的概念节点倾向性值和修饰的概念节点倾向性值的乘积。（DEC）的倾向性值记为Tend（DEC），如果与关系（DEC）中被修饰的概念节点和关系（OBJ）连接，则不计算此关系的Tend（DEC）；如果没有连接，则此关系的Tend（DEC）为关系（DEC）连接的两个概念节点倾向性值的乘积。如果关系（DEC）连接的概念节点中有一个没有倾向性，则不进行此步的计算。
Step3：计算所有关系（ISA）的倾向性值，该倾向性值记为Tend（ISA）。该关系的倾向性值即为与关系（ISA）相连接的两个概念节点倾向性值的乘积。如果关系（ISA）连接的概念节点中有一个没有倾向性，则不进行此步的计算。
Step4：计算所有关系（OBJ）的倾向性值，该倾向性值记为Tend（OBJ），该关系的倾向性值为与关系（OBJ）相连接的两个概念节点倾向性值的乘积。如果关系（OBJ）连接的概念节点中有一个没有倾向性，则不进行此步的计算。
Step5：计算健康度，此段评论的健康度等于以上所有3个关系倾向性值的相加，即：
H=Tend（DEC）+Tend（ISA）+Tend（OBJ）（2）
3算法示例
3.1概念图倾向性赋值
根据情感词库和副词强度评分表为上述的概念图赋倾向性值和程度值。例如：“可恶的京东，卖给我二手货，以后不买京东的东西了！”
主题句的概念图中关系（OBJ）、（DEC）对倾向性值生成起作用，与修饰关系（DEC）连接的修饰概念节点[可恶的]赋值为-1，[京东]、[东西]、[京东的]赋值为+1。与（OBJ）关系连接的两个概念节点分别赋值，[卖]赋值为+1，[二手货]赋值为-1。然后为另外一个与（OBJ）关系连接的两个概念节点分别赋值，[不买]赋值为-1。所以主题句赋值后的概念图为：
[卖]―（OBJ）[二手货] （T） [-1]
（AGNT）[京东]―（DEC）[可恶的]（T） [-1]
（T） [+1]
（DIR）[我]（AGNT）[不买]―（OBJ）[东西]―（DEC）[京东的]（T）[+1]
（T） [+1]
（T） [-1]
（T） [+1].
3.2健康度计算
计算主题句的健康度，过程如下：①主题句里没有程度副词，所以步骤1省略；②计算关系（DEC）的倾向性值，主题句里第一个（DEC）关系是：[京东]（DEC） [可恶的]，记为（DEC）1。该关系中被修饰的概念节点没有与关系（OBJ）连接，所以，计算Tend（DEC）1等于该关系连接的概念节点的乘积，即（-1）*（+1）=-1；第二个（DEC）关系是：[东西] （DEC） [京东的]，记为（DEC）2，由于该关系中被修饰的概念节点与关系（OBJ）连接，所以不计算Tend（DEC）2，概念节点[东西]的倾向性值为[东西]和[京东的]倾向性值的乘积，即（+1）*（+1）=+1；③主题句里没有（ISA）关系，所以此步骤省略；④第一个（OBJ）关系：[卖] （OBJ） [二手货]，记为（OBJ）1，Tend（OBJ）1=（+1）*（-1）=-1；第二个（OBJ）关系：[不买] （OBJ） [东西]，记为（OBJ）2，Tend（OBJ）2= （-1）*（+1）=-1；⑤计算可得健康度为-3。
此评论文本的健康度表明，该评论者对该公司的某个事件持否定态度，且否定度为3。
4实验结果及分析
本试验系统采用Java语言来实现，操作系统为Windows7，CPU为AMD 四核A8处理器，内存为4G。
本文收集了新浪微博关于京东商城5个主题的1 000多条评论，通过人工测试某评论，健康度为正（负），而实验系统测试该评论的健康度也为正（负），此时为正确结果。最后再用KNN（K最近邻）、SVM（支持向量机）、Naive Bayes（朴素贝叶斯）几种分类算法分别测试该1 000多条评论的正、负、中立态度。通过比较正确率说明本算法的优越性，同时用精确率来说明本算法的可靠性。
设某个主题的总评论数为n，系统测试为正确结果的评论数为m，则系统测试的正确率为：
正确率=（m/n）*100%（3）
系统测试的健康度和人工测试的健康度的差值，与人工测试的健康度比值即为每条评论的精确度，再通过每条评论精确度的加权平均得到精确率。则系统测试的精确度和精确率公式如下：
精准度=1-|人工测试的评论健康度-系统测试的评论健康度||人工测试的评论健康度|（4）
精准度=1m∑i=mi=1|人工测试的评论健康度-系统测试的评论健康度||人工测试的评论健康度|×100%（5）
本测试系统的正确率和精确率及其它算法测试的正确率结果如表5所示。
从表5可以看出，本算法的正确率都在83%以上，普遍高于其它算法，同时也有很高的精确率。
5结语
本文针对网络上关于公司的舆情信息，设计了一个应用于公司舆情分析的改进概念图算法。综合分析表明，本算法对短评论有较好的精确度，对长评论句子的精确度有误差。本算法正确率普遍高于KNN算法、SVN算法和Naive Bayes算法，同时本算法有较高的精确率。采用该方法，在微博和论坛上摘取评论者对某个特定公司的评论，可以自动、实时地分析出评论者对于该公司某事件的态度。同时本算法首次将概念图的知识表示方法应用到公司的舆情分析系统中，对其它领域的舆情分析系统具有一定参考价值。
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关键词：缩放概念图；电子地图；树形分层；数字化学习
DOIDOI：10.11907/rjdk.161788
中图分类号：G434
文献标识码：A文章编号：16727800（2016）010019203
0引言
随着信息技术和新媒体技术的迅猛发展，教育信息化已经渗透到教育的各个角落。目前，数字化学习作为一种全新的学习方式受到社会各界的重视，数字化学习中以知识数字化为中心的资源建设一直是研究人员探究的主要问题之一。建构主义学习理论认为，知识只有被整合、纳入现有的认知结构中才能有利于建构新知识。而概念图作为支持学生有意义学习的一种技术和方法有利于促进新旧知识的结合，并促使知识意义更加清楚明了，同时能够引起学习者对概念之间关系的注意。而且通过对知识概念图的构建，将原有知识和新知识建立联系，从而让学习者学习和掌握新知识，并培养学习者探索知识、分析问题以及解决问题的能力。因此，在数字化学习中有效地运用信息技术构建概念图，建设创新型数字化资源是当前教育工作者不可推卸的责任和使命。
1概念图及其相关研究
概念图在教学中的应用越来越广泛，特别是在中小学教学中的应用，随着新一代信息技术的普及与发展以及工具软件的不断推出，概念图已经成为信息技术与课程整合的有效手段之一。概念图是用来组织和表征知识的有效工具，它通常将某一主题或知识的有关概念置于方框或圆圈等图之中，然后用标明两个概念之间意义关系的连线将相关的概念和命题进行连接[1]。
概念图由5个要素组成，包括概念、关系、命题、交叉连接和分级结构，是一个五元组，记作 O=。其中，C是概念集合，代表事物或事件的规则属性，用一个名词或符号进行指定；R是关系集合，指概念集合中概念间的关系；P是命题的集合，两个或更多的概念通过某个连接词连接起来形成的一定意义关系是命题，命题是真正的意义单元；Cc是交叉连接的集合，表示较远概念之间存在的某种关系或命题；Hs是分级结构的集合，是概念和命题的呈现方式，一般有两种情况，一种是同一知识领域中的概念按照概括水平的不同层次进行分层排列，最综合、最具概括性的概念排在最上层，较具体、概括性低的概念依次排在下层。
概念图自20世纪60年代由美国康耐尔大学诺瓦克博士提出以来，国内关于概念图应用的探索日益活跃，众多学者对其展开了一系列深入研究。笔者在“中国知识资源总库（CNKI）”，以“概念图”为关键字检索2005年1月1日年至2015年12月31日在国内公开发表的期刊学术论文和博士、硕士学位论文，共检索到篇名中含有“概念图”的期刊论文1 390篇，以及学位论文222篇（其中硕士学位论文218篇、博士学位论文4篇）。从检索的论文数量和时间关系来看，概念图的研究在国内已经得到了广泛关注，特别是学位论文的深层次研究。自2005年以来关于概念图研究的期刊及学位论文统计情况，如图1所示。
通过对篇名中含有“概念图”的全部论文进行内容分析发现，关于概念图的研究主要集中在以下几个方面：概念图的理论研究、概念图的制作工具及其应用研究，以及概念图自身的应用研究等几个方面。在分析当前研究的基础上，本文从网络电子地图的缩放思想得到启发，进行缩放概念图尝试性研究，以期探索概念图研究的新途径。
2电子地图概述
网络电子地图在地图服务方面给人们提供了巨大便利，它突破了传统地图的空间限制，利用树形分层缩放可视化技术实现了地理信息系统的信息浏览与查询问题。网络电子地图既可以从城市地图放大到某小区地图查看局部信息，又可以从城市地图缩小到省份和国家，甚至整个世界，得到全局地图信息，网络电子地图的树形分层缩放特点体现在每一层中只显示当前地区最关键细节，同时在上下层之间也提供了全局与局部的链接信息。网络电子地图有树形分层、双向互动和按需动态地提供信息等特点。
2.1树形分层
网络电子地图在地图底图的基础上提供了丰富的附加信息，把提供多种附加信息的知识图叫作多层次知识图。多层次知识图是为了解决缩放中不同的抽象水平和上下级内容的表示与呈现问题，以及解决如何递进提供所需要的细节。在不同的地理范围可以同时看到封装在不同知识图中的3个层次的信息：不同范围的版图信息、道路基础设施信息以及交通信息，然后根据不同的地理版图范围进行浏览，可以放大或缩小到不同的地理范围，此时都含有与之相关的其它两层的道路基础设施信息以及交通信息，这就是电子地图的树形分层。树形分层缩放让人们在不同节点和不同等级层面上进行信息浏览，在水平方向上可以通过节点进行版图范围的搜索活动，在垂直方向上可以通过上下层之间不同等级层面上放大或缩小地理范围进行沉浸活动，通过树形分层实现了水平探索和垂直沉浸的一体化。
2.2双向互动
网络电子地图通过递进缩小浏览其概观，通过递进放大浏览其细节，通过概观与细节信息的双向互动，帮助浏览者找到感兴趣的信息，按照地理方位进行分层次缩放浏览，而且上下层之间也隐性展示了概观与细节内涵。由此可见，电子地图在设计中将细节信息融入到宏观结构中，在表示细节的同时提供概括版图，以帮助读者理解复杂的内容，提供垂直方向和水平方向上的概观与细节递进和互动支持，让人们在浏览地图时不容易迷失方向，同时了解其它所需道路基础设施信息及交通信息。
2.3按需动态
网络电子地图根据人们的需要进行放大局部细节或缩小至概观，按需提供细节，从而让浏览者在与电子地图的交互过程中选择动态数据，提供所需信息。比如，可以点击地图的图标以获取加油站等信息，也可以选择不同的路线规划。根据用户需求，动态地提供适量的地图信息是网络电子地图技术的精髓。
基于对电子地图特点的分析，查找某一地点的流程大致是：首先提供地图整体概观，然后进行依次缩放和筛选，再按需提供细节，最后再次缩小了解其概观。可以根据需要，周而复始地完成这一过程。
本文将这种双向的缩小或放大的缩放思想应用于概念图设计，根据某知识领域的合适维度递进提供上下级内容和抽象水平相适应的更详细或更简洁的细节信息，称之为缩放概念图设计。
3缩放概念图设计
概念图以简单直观的图形形式展现复杂的知识结构，运用概念图不但可以从可视化角度清晰地了解概念、知识以及知识之间的关系，而且可以通过概念图连线的引导按需获得与知识有关的各种媒体资源。
3.1知识体系分等级设计
网络电子地图的版图、道路以及交通信息分别隶属于3个范畴，浏览电子地图时可以在访问版图信息和道路基础设施的同时了解交通信息。缩放的概念图维度设计分为知识模型、多媒体资源库和学习者模型3个范畴，同时学习者模型是动态变化的。在进行概念图的叠加设计时应使概念图的导航方向和知识叠加方向正交，并根据不同等级访问概念图的每一层截面，每层截面都可以同时访问概念图的3个范畴的叠加层，为需求细节的信息提供支持，从而实现水平方式的探索。导航方向和知识叠加方向正交促使水平方向的移动和垂直方向的深入都具有开放性，可以实现水平探索和垂直沉浸的一体化。
概念图是将领域知识及相关媒体资源构建成非线性的、开放性的以及逐渐完善的资源集合，它以简单直观的图形形式展现复杂的知识结构，可视地揭示知识之间以及知识与资源之间的关系，使特定领域的知识以整体的、一目了然的方式呈现出来。在一个知识领域中，概念用定义描述，被赋予约定的指称（即术语）。一组概念可依据概念间的相互关系构建成概念体系。一般来说，概念体系反映相应的知识体系，知识体系按照合适的分层等级将领域或课程知识划分出合适的层次结构。如课程以树形分层自上而下依次表示为课程层、章层、节层、知识点层和子知识点层等，以这种方式提供概观和细节，如图2所示。一门课程包含若干章，每一章包含若干节，每一节包含若干知识点，某一知识点又包含若干子知识点。按照这种结构分出层次，包容度较大的章概念放在上面，包容度较小的节概念依次放在下面，同一类概念放在同一层次。
树形分层结构可以用一个五元组来表示，KT=（┬，，N，C，R），其中，┬表示领域顶层概念；表示底层概念；N表示树的节点集合{n0， n1， …， nm}；C表示概念集合{c0， c1， …， cm}，ci（i=0，1， …，m）表示一个键值，是唯一的；R表示树中相邻两层之间连线的集合，R=（Ra，Rb，Rc，Rd），a，b，c，d∈{1，2，…，m}，也即直接相连的两个概念之间的关系集合，包括前提关系集Ra、父子关系集Rb、并列关系集Rc和附属关系集Rd。
3.2缩放界面设计
网络电子地图利用多层知识图建模、树形分层缩放可视化技术、信息叠加、概观与细节双向互动技术以及按需动态提供细节信息等技术，为人们进行概念图设计提供了技术启示和支持。基于缩放的概念图设计在知识体系分等级设计的基础上，设计树形分层缩放可视化界面，实现概观与细节双向互动，将知识模型、多媒体资源库和学习者模型3个范畴的信息进行正交叠加。在缩放界面设计时选择合适的树形分层可视化布局和可视化工具，同时在实现效果上，可以使用动画效果来展示上下层之间的转换过程，这样能够减轻记忆负担，从而改善用户体验。
矢量图形在任意放大、缩小或旋转等情况下都不会失真，因此，可水平移动的缩放界面是一种矢量图形环境，学习者可以通过改变视图范围的比例查看其它信息的概观或细节，可以在虚拟平面中使用二维平移和缩放技术浏览感兴趣的对象，同时，缩放对象允许递归嵌套和任意水平的缩放。缩放情况如图3所示，垂直轴Z表示在水平上不同放大率的比例。
4结语
本文提出的由相关理论基础支持的缩放概念图架构，借鉴网络电子地图的特点，不但可以清楚地描述概念并揭示知识之间的概观和细节关系，使其可视化展示，还可以将不同层次的知识结构与其它媒体类型的相关资源联系起来形成概念图知识模型，从而为学习者提供协作、共享、导航和检索等功能的可视数字化资源，有利于学习者在数字化学习中进行知识的学习与建构。
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关键词：概念图 教学设计 计算机基础
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1003-9082 （2017） 04-0002-02
一、概念图
20世纪60年代美国康奈儿大学诺瓦克教授等人提出“概念D”一词，它是用来表征和组织知识的一种工具。在教学活动中，利用概念图可以将学科知识层次化、结构化，通过有意义的连接展现相关命题，不但形象化知识网络，而且促进学生有意义学习。
概念图包括概念、命题、交叉链接和层级结构等四大要素。通常情况下，概念是描述某种属性或规则的专有名词，可以是某一主题或任务、操作对象或操作命令等；层级结构是对主题或对象等概念间层次关系的描述；命题是对概念间有意义联系的描述；交叉链接是对不同概念之间或不同知识领域之间的横向关系。
二、《计算机基础》课程概况
《计算机基础》课程作为卫生职业院校各专业必修的文化课之一，强调技术性和应用性。课程所用教材中明确提出“培养学习者使用计算机解决学习、生活和工作中的实际问题能力，逐步养成独立思考、主动探究、团结协作的学习方法和工作态度，为终身学习奠定坚实基础”。教学内容不仅包括计算机基础知识及办公软件的操作实践等显性知识，而且还包括解决实际问题的相关隐形知识。
通过教学实践与调查，发现目前在该课程教学过程中，多数教师强调操作实践，为学生演示操作步骤并提供繁杂的操作任务，内容多、步骤繁，不能有效地实现教学目标。针对此种情况，作者深入研究课程教学内容与教学目标，挖掘各章节的概念及联系，利用概念图开展教学相关设计，帮助信息技术教师进一步教学目标明确化、教学内容形象化，从而优化课堂教学效果。
三、利用概念图进行教学设计的实例
根据建构主义教学设计模式，教学设计包含教学内容、教学目标、学习者、教学活动与策略、教学评价等相关设计环节，在此以《数据处理---信息资料的管理与分析》一节为教学实践案例，重点阐述利用概念图设计教学内容、教学目标与教学评价等三个环节，设计环境为Camp Tools概念图绘制软件。
1.教学内容的设计
该节学习内容属于办公软件EXCEL2010应用中的核心操作内容，具体包括数据清单的排序、筛选、分类汇总和透视表等四大操作命令，在学习、工作中使用频率较高，但是操作步骤注意事项较多，需要帮助学生深入理解和掌握该内容的核心与联系。
根据该节内容特征，首先，确定关键概念为“数据清单的管理与分析”这一任务主题。第二，按照操作命令与操作对象确定相关一级概念为数据清单、排序、筛选、汇总；二级概念为记录、字段、关键字、自动筛选、高级筛选、分类汇总、透视表；三级概念为字段名、字段值、条件区域、分类字段、标签等。第三，布局所有概念，分别建立操作对象与操作命令概念间的层级联系和横向连接。第四，通过描述概念间的意义连接，形成操作命题，例如：数据清单的筛选包括自动筛选和高级筛选，高级筛选需要先建立条件区域，条件区域由符合条件的字段名和字段值构成。第五，进行修订与完善。
注意事项：概念布局遵循的原则为操作对象放置上层、操作命令放置下层，操作对象的连接方向由上至下，操作命令的连接方向为由下至上。绘制的教学内容概念图如图1所示。
2.教学目标的呈现
《计算机基础》课程的课堂教学目标分为知识目标、技能目标、情感目标。一般表述为：认识操作对象，熟悉操作命令的含义；掌握操作命令的操作步骤；体验操作命令的制作功能与效果，深入分析操作对象。
具体绘制过程为：第一，确定操作对象及操作命令等关键概念；第二，建立概念间的方向与连接；第三，描述意义连接形成教学目标；第四，进行修订与完善。
3.教学评价的策略
《计算机基础》课程的教学评价一般分为过程评价和结果评价，教师利用上机实践操作观察学生的操作过程、评价学生的操作结果。根据学习内容，结合学生接受的难易程度，在教学中概念图评价的方式可以采用口述式、选择式、填图式、创建式等四种方式。口述式：在使用概念图工具的初期，可以呈现教师制作好的概念图，有针对性地请学生进行口头复述。选择式：教师制定概念图，空出其中的重点概念或连接词，给出多个选项，请学生进行选择。填图式：展示教师制作好的概念图，并空出其中某概念或者连接词，请学生进行填写。创建式：教师给出相关主题的文字性说明，请学生在空白纸上写出概念，并建立连接。在以上四种评价方式中具体评分分值由教师从概念、连接词、意义指向、横向连接及命题描述等方面设定相应比例。
结束语
在《计算机基础》教学实践中，根据该课程的内容特点及学生实际情况，将概念图作为教学设计工具，实际应用效果较好。一，教师能够清晰地展示教学内容与教学目标，通过内容与目标概念图的意义连接，可以实现相互修订完善；二，教师熟练应用概念图工具可以提高备课效率；三，采用概念图评价可以有效评价学生对知识结构的学习效果。当然，在具体教学环境中，鉴于各个院校及各个学科特点，教师需要酌情采用绘制方法与课堂引入方法，从而与学生一起体验概念图的日常化、校本化，做到教学相长。
参考文献
[1]张炜.信息技术教学中概念图的有效应用[J].江苏教师，2011，6：90-91.
教学活动是各种教学信息进行多向交流并发生作用的过程,教师为教学活动的开展而进行的教学设计也应体现与各种教学相关因素的交往与对话,这样才会更加符合新课程背景下的高中数学教学活动特点.
一、与数学课标的对话
课标是教学的基本依据,因此,在进行教学设计时与课标进行高质量的对话,全面深入地了解其中蕴含的先进教育教学理念,这对于教师在进行教学设计时准确地把握教学起点,合理选择教学方法,确立自己在课堂中的角色等都有非常重要的意义.
与课标的有效对话主要是为了准确把握教学目标.在教学设计中,教学目标的设计是灵魂.由章建跃博士主持的“中学数学核心概念、思想方法结构体系及教学设计的理论与实践”课题,对教学目标设计提出了非常明确的思路:用了解、理解、掌握以及相应的行为动词“经历”、“体验”、“探究”等表述教学目标的基础上,应当对它们的具体含义进行解析,核心概念的教学目标还应进行分层解析;课堂教学目标不宜分为“知识与技能”“过程与方法”“情感态度价值观”,要强调把能力、态度等“隐性目标”融合到知识、技能等“显性目标”中,以避免空洞阐述“隐性目标”,使目标对教学具有有效的定向作用.
例如,《任意角的三角函数》一节的教学设计,依据课标,教学目标为:
理解任意角三角函数(正弦、余弦、正切)的定义;体会数形结合的思想方法.
这一目标的含义是:
能用直角坐标系中角的终边与单位圆交点的坐标来表示任意角的三角函数;知道三角函数是研究一个实数集(角的弧度数构成的集合)到另一个实数集(角的终边与单位圆交点的坐标或其比值构成的集合)的对应关系,正弦、余弦和正切都是以角为自变量,以单位圆上点的坐标或坐标的比值为函数值的函数;在借助单位圆认识任意角三角函数的定义的过程中,体会数形结合的思想,并利用这一思想解决有关定义应用的问题.
通过对课标深入理解和把握其内在精神,可以使教师以更高的观点来指导教学设计和实施.
二、与数学教材的对话
教材是教师进行课堂教学的主要依据,为学生的学习活动提供了基本线索,是实现课程目标的主要资源.教师要通过与新教材的对话,去发现并认识其内容的呈现方式、组织形式、结构框架等方面的特点,以此提高自己组织实施教学的水平.
教师在教学设计时要有整体的意识,从教材的整体角度去了解教材的编排体系及意图,弄清每部分教材在整个教材体系中的地位和作用,要多用联系、发展的观点去思考教材内容设计的作用、目的、意图、意义以及在实际应用中需要改进和完善之处,这样才有可能在教学过程中实现对教材内容的灵活处理和使用.
教学设计中教师可以在对教学内容作内涵和外延简要说明的基础上,对教学内容进行相应的解读和分析,即在揭示内涵的基础上,说明内容的核心之所在,并对它在中学数学中的地位进行分析,其中隐含的思想方法要作出明确表述.在此基础上阐明教学重点.这里要在整体框架结构的指导下,围绕当前内容,从学科角度进行微观分析.比如,《任意角的三角函数》的内容说明如下:
这是一堂关于任意角的三角函数的概念课.在初中,学生已学过锐角三角函数,知道直角三角形中锐角的三角函数等于相应边长的比值.在此基础上,随着本章将角的概念推广,以及引入弧度制后,这里相应地也要将锐角三角函数推广为任意角的三角函数,但它与解三角形已经没有什么关系了.任意角的三角函数是研究一个实数集(角的弧度数的集合)到另一个实数集(角的终边与单位圆交点的坐标或其比值的集合)的对应关系.在此基础上再对教学内容进行解析:三角函数是又一种基本初等函数,它作为描述周期变化现象的最常见、最基本的数学模型,在高中数学和其他领域中都有广泛的应用.而任意角三角函数的概念又是整个三角函数内容的基础,所以它不仅是三角函数内容的核心概念,同时在高中数学中还占有重要的地位.认识它需要借助单位圆、角的终边以及二者的交点这些几何图形的直观帮助,其中体现了数形结合的思想.本节课将围绕任意角三角函数的概念展开,任意角三角函数的定义是这节课的重点,能够利用单位圆认识该定义是解决教学重点的关键.
三、与同行的对话
新课程的教学中仅凭教师个人的力量必然是有限的,面对其中的问题或困惑,有时需要依靠教师集体的力量才能解决,这就要求教师之间经常进行合作、交流与对话,共同开发和利用好新课程中的教学资源.比如,开展同学科组集体备课活动,同学科组教师在集体备课中相互研讨及交流,依靠集体的力量和智慧共同解决教学中的各种问题,通过学习和借鉴同行在教学情境的创设、教学方法的选择和课堂评价语言的运用等方面的长处,参考和观摩其他教师的课堂教学实景,以此开阔自己的教学思路,使自己从中不断获得有益的启示,为搞好教学设计提供可资借鉴的重要教学资源.
四、与学生的对话
学生是学习的主体,学生的具体情况是教学的出发点,教师只有与学生进行和谐平等的对话,增进师生之间的交流,才能了解学生,使教学设计具有较强的针对性,从而提高课堂教学效率.根据建构主义学习理论,教师的教学不能忽视学生已有的认知经验,而应当把学生原有的知识经验作为新知识的生长点,引导学生在原有认知结构的基础上不断获得新的知识经验.
在具体的教学设计中,教师可以针对学生认知发展情况,作出可能存在问题的诊断情况分析和教学支持条件分析.在教学问题诊断分析中,教师根据自己以往的教学经验,学科内在的逻辑关系以及思维发展理论,对教学内容在教与学中可能遇到的障碍进行预测,并对出现障碍的原因进行分析.在上述分析的基础上指出教学难点.同时分析的内容应当做到言之有物,以具体学科内容为载体进行说明.另外,不同的学生会出现不同的教学问题,这也是在分析过程中要加以注意的.在教学问题诊断分析的基础上,为了有效实现教学目标,根据问题诊断分析和学习行为分析,分析应当采取哪些教学支持条件,以帮助学生更有效地进行思考,使他们更好地发现学科规律.当前,可以适当地侧重于信息技术的使用,以构建有利于学生建立概念的“多元联系表示”的教学情境.
例如,《任意角的三角函数》的教学设计中,教学问题诊断分析可以表述为:学生在理解用终边上任意一点的坐标来表示锐角三角函数时可能会出现障碍,原因是学生在此之前都是研究直角三角形中锐角的三角函数,并习惯了直观地用有关边长的比值来表示锐角三角函数.要克服这一困难,关键是帮助学生建立终边上点的坐标的比值与直角三角形有关边长的比值的联系;学生在理解将终边上任意一点取在终边与单位圆的交点这一特殊位置上时,又可能会出现障碍,原因是他们可能会认为这一特殊点不具有任意性.针对这一问题,应引导学生利用相似三角形的知识来认识,明白对于一个确定的角,其三角函数值也就唯一确定了,表示其三角函数的比值不会随终边上所取点的位置的改变而改变;学生在将用单位圆定义锐角三角函数推广到定义任意角的三角函数时,还可能会出现障碍,主要原因还是受初中锐角三角函数定义的影响,仍然局限在直角三角形中思考问题.要帮助学生克服这一困难,就要让学生知道,借助单位圆,用终边与单位圆交点的坐标来表示三角函数,就是为了很好地解决在直角三角形中不能定义任意角的三角函数的问题,用单位圆统一定义三角函数,不仅没有改变初中锐角三角函数定义的本质,同时还能定义任意角的三角函数.教学支持条件分析可以表述为:为了加强学生对三角函数定义的理解,帮助学生克服在理解定义过程中可能遇到的障碍,本节课准备在计算机的支持下,利用几何画板动态地研究任意角与其终边和单位圆交点坐标的关系,构建有利于学生建立概念的“多元联系表示”的教学情境,使学生能够更好地数形结合地进行思考.
另外,在与学生的对话中,不仅要关注学生学习知识过程中可能遇到的问题,而且还要关注学生为进一步巩固和应用知识而进行的课堂练习及作业.为此在教学设计中,教师可以在认真思考要为学生设置什么样的练习及作业的基础之上,给学生布置和安排有价值的练习和作业.也就是要注意设置问题的适切性,对学生理解数学概念和领悟思想方法有真正的启发作用,达到“跳一跳摘果子”的效果.为此应在教学问题诊断分析、学生学习行为分析的基础上设置问题案例,并对师生活动进行预设,并阐明及需要概括的概念要点、思想方法,需要进行的技能训练,需要培养的能力,特别要对如何渗透、概括和应用数学思想方法作出明确表述,以“设计意图”的形式反映在教学设计之中.也就是在为学生所设置的每个问题或题目后面写出相应的设计意图是什么,每个问题或题目后面的“设计意图”可以只在教学设计中呈现出来,而在给学生的题目中可以写出也可以不写.
比如,《任意角的三角函数》的教学可以设计如下类似的问题、例题和练习:
问题:你能否给出正弦、余弦、正切函数在弧度制下的定义域?
设计意图:研究一个函数,就要研究其三要素,而三要素中最本质的则是对应法则和定义域.三角函数的对应法则已经由定义式给出,所以在给出定义之后就要研究其定义域.通过利用定义求定义域,既完善了三角函数概念的内容,同时又可帮助学生进一步理解三角函数的概念.
师生活动:学生求出定义域,教师进行整理.
例题:先确定下列三角函数值的符号,然后再求出它们的值:
设计意图:将确定函数值的符号与求函数值这两个问题合在一起,通过应用公式一解决问题,让学生熟悉和记忆公式一,并进一步理解三角函数的概念.
师生活动:先完成题(1),再通过改变函数名称和角,逐步完成其他各题.
练习:
1.设α是三角形的一个内角,则sinα·cosα·tanα的值的符号是______.
2.选择“>”,“<”,“=”填空:
一、 “前概念”推测与调查
一般地，教师对学生“前概念”的把握，主要依据教学经验或教育心理学理论，即主要来自于主观的推测，但这样的推测往往是单薄的、片面的，甚至是错误的。因此，即使有丰富教学经验的教师，也要在对学生的“前概念”做出主观推测的基础上，组织有效及有针对性的调查。
（一） “前概念”推测
“前概念”推测是指教师依据自己已有的教学经验，对学生的“前概念”做出的主观推测。一般地说，“前概念”推测可以从学校数学学习基础、学生生活经验和概念名称解释三个方面展开。
1. 从数学学习基础角度的推测
根据学习的迁移性，学生已有的数学知识、学习经验与学习方式等都会对新概念的学习产生影响。所以当一个新概念出现时，学生会用已有的数学学习基础做出自己的推测。
例如，当要求学生解释“平行”时，学生可能与三上学习的辨认“平行四边形”相联系，根据在辨认“平行四边形”时对平行的直观思考来理解平行。而“垂直”则可能会与直角相联系，认为像直角那样就是垂直。很显然，新概念的学习离不开已有的数学学习基础，但同时，用这样的基础解释新概念，也可能是错误的。
从数学学习基础角度做“前概念”推测，需要教师熟悉教材体系，分析知识结构，找准新概念与原有知识的连接点。
2. 从生活经验角度的推测
许多数学概念学生在日常生活中已经有了初步的感知。如“相交”，在日常生活中随处可见，学生会用“交叉”这个词来形容“相交”的情况。但是，从生活经验角度积累的“前概念”可能不全面。
从生活经验的角度推测“前概念”，需要教师平时与学生多交流，并去“成人化”思考，用学生的视角去解释学生的行为。
3. 从概念名称角度的推测
概念名称是概念特征的抽象，学生可能通过概念名称望文生义形成“前概念”。如“平行”，是一个带有动态色彩的概念名称，“平”会联想到水平的，因此学生可能会认为水平的一条直线或两条直线的关系才可能是“平行”的。显然，从概念名称的角度解释概念，会与数学概念的本质含义有很大区别。
从概念名称的角度推测“前概念”，需要教师从学生的理解水平出发去解释字面意思，区分可能出现的各种歧义。
（二） 调查题设计
“前概念”推测有可能与学生的认识基础相吻合，但也可能有很大出入。因此，编制调查题，进行“前概念”调查显得十分重要。
“前概念”调查题不同于习题，不是为了简单地判断学生会还是不会、对还是不对，而是要通过学生对调查题的解答，真实地展现出学生的认识状态。因此，编制主观问答题作为调查题较为合适。
如笔者为“相交”“平行”与“垂直”的“前概念”分别编制了下面三个调查题。
什么叫两条直线相交？请你用图或语言来描述。
什么叫两条直线平行？请你用图或语言来描述。
什么叫两条直线垂直？请你用图或语言来描述。
同时，也可以根据第一次调查结果统计中发现的新疑问，设计第二轮调查题。如在第一轮调查中发现极大部分学生把“相交”等同于“交叉”，大多用画“×”来表示，因此笔者编制了第二轮调查题。
下面的三组直线中，是相交的打“√”。
调查学生是否能把第三组题也看成“相交”，从而判定学生所理解的“交叉”与数学概念中的“相交”是否同一意义。
（三） 调查对象确定
作为一线教师进行的“前概念”调查，样本不宜过大，同时，可以根据调查的目的灵活选定对象。
（四） 调查活动组织
调查一般以纸笔作答为主，利用课余时间完成。一轮调查时间一般控制在15分钟以内。
二、 “前概念”分类与分析
调查题的主观性与开放性使得学生的回答丰富多样。为了便于统计，教师要从回答的差异性中找到相似性，并进行合理的分类；然后再对每一类进行细致分析，从相似性中辨析学生回答的差异性。在进行“前概念”分析时，对有疑问的调查结果，教师还可以进行个别访谈。
（一） 调查结果分类
调查结果分类的标准在于区分不同的回答中所体现的不同的学习水平或思维状态。
分类时，先找出具有相同意思的典型例子，从这些典型例子中概括出它们的共同点作为某一类的特征。如对“平行”的调查结果中，笔者选取了以下三个典型的例子。
这三位学生的图示虽然位置不同，并都用“互不相干”来表述“不相交”，但与“平行”的数学定义相一致，所以可以把它们归为：正确描述或绘画。
依据这样的分类方式，笔者把“平行”的“前概念”分为以下四类：正确描述或绘画、平行是一条平的线、画平行四边形和不回答。
（二） 调查结果统计
把调查结果分好类后，就可以对学生的回答进行分类统计。“前概念”的调查结果统计一般只要统计出每一类学生的回答数和每一类人数占整体的百分比就可以了。
（三） 调查结果分析
调查结果分析是指依据学生的回答情况，对学生的“前概念”做出归因分析。一般可以分为整体分析、个体剖析与访谈追问等三个方面。
1. 整体分析
整体分析，指对调查结果统计所获得的数据进行比较与归因分析。如从“平行”前概念的调查统计数据中，笔者发现学生的“平行”前概念是有差异的。从“有31%的学生画平行四边形或长方形表示平行”可以判定，三上学习的“认识平行四边形”对于理解平行具有一定的迁移作用。“有32%的学生认为‘平行’就是一条平平的线”则反映出这部分学生更多地从“平行”的字面意思来解释平行。
2. 个体剖析
个体剖析，就是在每一个类别中抽取具有典型意义的学生回答进行细致的推测与剖析。如为什么有部分学生只把“平行”想成一条线，而且是一条“平的线”？这可以从以下两个方面做出解释：首先是从“平行”的字面意思来看，“平”可以解释成“平的”“水平的”，“水平地走”不就是一条直的线了吗？其次是在认识直线时，教师为了让学生直观地理解直线的本质特征，会出示方向不同的直线（如下图），问学生：这些都是直线吗？
在比较总结得出这些都是直线的同时，学生会认为直线有三类位置：平的直线、斜的直线和竖直的直线。其中“平的直线”就是“平行”，就产生了负迁移。
3. 访谈追问
访谈追问，是指为了进一步了解学生答题时的操作或思考的过程，有针对性地选取部分学生进行面对面交流的过程。如在表述“平行”时，有学生正确地画出了平行线。那么，学生是如何画出平行线的？从不同画法中可以推测出怎样的“前概念”？为解答以上疑问，笔者抽取了其中的八位学生，请他们重新画一画。八位学生有以下两种基本的画法。
画法一：平移法。用直尺先画一条直线，画好后再把直尺平移一段距离后再画另一条直线。
画法二：描画法。把直尺平放到纸上，再把直尺的两边描画下来。
从画法一中可以看出，学生已经初步感受到“平移”与“平行”的联系。
从画法二中可以看出，学生已经能够发现实物中线与线的平行关系。
总之，上述三个方面着眼于“前概念”的不同分析视角。“整体分析”着眼于“前概念”的差异度，“个体分析”着眼于“前概念”的差异处，“访谈追问”着眼于“前概念”的差异点。由面及点，形成全面而又细致的分析体系。
三、 对教学的启发
通过透析学生的“前概念”，教师可以改进前期教学中存在的问题，重组优化教学结构，从而进行较好顺应学生学习心理的教学。
（一） 改进前期教学中的问题
在“前概念”调查中可以发现学生的一些错误认识，可能是在前期教学中所导致的。因此，教师就要反思原来的教学，找到改进的策略。
如在调查“平行”前概念时，有31%的学生用“画平行四边形”的方法来解释“平行”，这可能就跟三上学习的“初步认识平行四边形”有一定联系。
下图是人教版“认识平行四边形”的教材内容。显然，学生说出了图例的名称，并不意味着对图形的本质有全面的认识，更不能说对其中的从属概念有所感知。因此，在学生已经初步认识平行四边形之后，为了让学生对其中的从属概念进行进一步研究，教师可以设计以下两个相关联的问题。
（1） 为什么叫平行四边形？
（2） 平行是什么意思？
引导学生在初步认识的基础上，发现还有一些平行四边形的属性没有认识，需要大家进一步进行研究的问题，体现数学概念学习的阶段性与发展性。
（二） 重组后续教学时的结构
不同版本的数学教材对于同样的数学内容编排结构不尽相同。教师该选择哪一种结构组织教学更合理？通过“前概念”的调查与分析可以找到答案。
如“垂直与平行”的编排，人教版先安排垂直与平行的概念，再设置它们的画法；北师大版先安排平行与画平行线，再设置垂直与画垂线。北师大版的编排有利于概念本质、画图方法的整体学习，但是不能形成如人教版第一课时的概念结构。如何改进，形成更加合理的教学结构？笔者借助于“前概念”调查发现了线索。
在“垂直”的前概念调查中发现，学生在学习垂直之前，并没有把“垂直”看成是“相交”的一种特殊情况，因此教师就可以如北师大版编排的那样进行教学。再综合“相交”与“平行”的前概念调查分析，认为相交与平行应该是反映“同一个平面内两条直线位置关系”的一组概念。因此，教师可以把教学结构调整为“平行与相交”“垂直与距离”两个部分，具体如下：
与前面两个版本的编排相比较，概念结构更严谨，学习过程更切准学生的思维生长点。
（三） 组织顺应学生思维的教学
“前概念”的调查与分析，可以让教师全面真实地了解学生的思维状态。因此，在教学时，教师就能做到紧扣学生的“前概念”，组织材料，设计问题，顺应学生的思维状态组织教学。
如在“垂直”的前概念调查中发现，没有一位学生能正确地表述垂直的概念，却有67%的学生认为垂直就是“一条竖着的直线”（如图1）。也就是说，大部分学生把垂直等同于日常用语中的“竖直”。如何在课堂中暴露错误，发现错误，并通过分析比较，形成正确的垂直概念？笔者进行了如下教学。
教师出示一组特例（见图2）。学生认为两幅图的区别是左边的是“斜的”，右边的是“直的”。
接着教师出示图3，问：这两幅图哪一幅是“直的”，哪一幅是“斜的”？学生通过反思比较，发现“直的”应该是相交后的角是直角，“斜的”应该是相交后的角不是直角。
教师根据学生回答，把垂直的两幅图圈到一起，并说明：像这样相交后成直角的两条直线，叫做互相垂直（如图4）。
教师最后出示下面的图形，请学生判断哪几组表示两条直线互相垂直。
综合上面的研究过程，可以发现，在数学概念教学设计前，通过学生“前概念”的调查研究，可以真实地了解学生的思维起点，真切地把握新概念的生长支点。这样的实践研究植根于学生，有利于形成教师自己的教学特色。
摘要：大学本科理工类课程以概念和算法为主，给微课视频的设计带来很多困难，如何针对以算法为主的理工类课程中的单一知识点，进行微课视频设计，是本文讨论的重点问题。本文以《数据库原理》课程中的除法运算为例，从微课视频设计存在的难点问题出发，对脚本设计及交互环节设计两个个重点内容进行了详细的阐述，并给出了今后进一步完善的方向。
关键词：微课建设，视频制作，数据库原理，理工类课程
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）24-0264-03
一、微课程发展及现状分析
2008年，美国新墨西哥州胡安学院（San Juan College）的高级教学设计师、学院在线服务经理戴维・彭罗斯（David Penrose）正式提出了微课这一概念，并运用于在线课程。他认为，微课是一种以建构主义为指导思想，以在线学习或移动学习为目的，基于某个简要明确的主题或关键概念为教学内容，通过声频或视频音像录制的60秒课程。微课不仅可用于在线教学、混合式教学、远程教学等，也为学生提供了自主学习的资源，让学生随时随地进行知识巩固学习。国内研究者对微课有着不同的解读。率先提出微课概念的广东佛山教育局研究员胡铁生将之定义为：“按照新课程标准及教学实践要求，以教学视频为主要载体，反映教师在课堂教学过程中针对某个知识点或教学环节而开展教与学活动的各种教学资源有机组合。其核心内容是课堂教学视频（课例片段），同时还包含与该教学主题相关的教学设计、素材课件、教学反思、练习测试及学生反馈、教师点评等教学支持资源，即以一定的结构关系和呈现方式共同营造了一个半结构化、主题突出的资源单元应用‘生态环境’，是在传统的教学资源类型的基础上继承发展而来”。国内微课内容的呈现形式主要以结合PPT等多媒体的教师讲授或课堂实录片段这两种形式呈现。下面以中国微课网为例进行介绍。中国微课网目前涵盖了来自全国31个省市的中小学教师上传的参赛微课视频，涉及语文、数学、英语、物理、地理、化学、生物、政治、历史、信息技术、科学、历史与社会等学科，授课时长均在10分钟以内。微课内容主要来源于中小学常规课的教学内容，部分微课是课堂实录小片段，也有一部分是教师结合课件的讲解，视频常配有相关课程说明，方便学生寻找对应的知识点相比之下，国内微课内容的呈现形式较单一，仍以课堂实录片段为主，教师们更倾向于对自己的优质课视频进行后期加工，这也使授课内容缺乏一定连贯性。由于教师自身的编辑处理能力不强，加之缺少专业技术人员对视频进行录制、加工处理等，课堂实录的效果不佳，从而影响微课视频的实用性.与中小学授课内容不同，大学本科理工类课程以概念和算法为主，缺乏生动、活泼的案例及知识语境，学习过程相对枯燥乏味，给微课视频的设计带来很多困难，相比较之下，带有操作类的理工科课程，微课设计就显得相对容易。那么，如何针对以算法为主的理工类课程中的单一知识点，进行微课视频设计，是本文讨论的重点问题。（国内外“微课”资源建设与应用进展）
二、《数据库原理》微课程建设存在的问题
《数据库原理》是计算机科学与技术专业的专业主干课程，主要讲授数据库基本原理、基本方法以及数据库的设计理论及简单数据库管理系统的使用，为学生未来从事数据库相关研究或实际工作奠定基础。鉴于该课程的重要作用，我院多年来一直保持对该课程的重点培B及建设，围绕课程内容、教学方法、教学手段及课程资源库等内容，开展了多次教学改革，培养了一支完整的教学梯队，获得了校级精品课程及多项教学成果奖励。面对国内外微课程建设的热潮，《数据库原理》课程团队也跃跃欲试，希望通过微课建设，使该课程能够更广泛的为社会大众服务。然而，在建设初期，我们发现，《数据库原理》这门课程存在诸多微课程建设的困难，具体体现在以下几个方面。
1.概念多，算法多，实际动手操作少。《数据库原理》课程包括：数据库的基本概念、关系数据库理论、SQL语句、关系数据库规范化理论、数据库设计原理及数据库系统维护。除了SQL语句和数据库设计部分内容包含具体操作和案例分析，其他章节的内容都以概念和算法为主，因此很难围绕某一概念展开生动形象的微课案例设计。
2.概念之间的关联性强。微课的时间要求比较严格，短小精炼的微课设计才能起到概念突出的效果，所以时间长度一般要求在5―10分钟的范围，时间太短不能说明问题，过长则显得拖沓，学习者的注意力则不容易集中。但是，如何在短短10分钟内，将一个涉及较多基本概念的主要内容，有层次、有节奏地呈现给学习者，需要授课教师对微课的脚本进行完善、精心的设计。
3.概念和计算过程复杂。对于《数据库原理》课程中的概念和算法，有些比较晦涩难懂，例如本案例中的“除法”运算，因为具有“双重否定”的含义，同时没有直接对应的关系代数符号，需要进行逻辑表示上的转换，因此语义和语法上都存在理解的难度。在实际授课的过程中，通常用一个学时讲概念及过程推导，一个学时举例讲解。即便如此，在考试中除法运算还是学生最主要的失分项。将此概念作为微课程设计的对象，意义显而易见，但难度也是非常明显的。
综合上述三点存在的问题，我们迎难而上，开展了针对《数据库原理》微课教学设计的尝试。本文以《数据库中的除法运算》为例，说明针对算法类理工科本科课程微课视频设计的主要方法及心得体会，希望能达到抛砖引玉，投石问路的作用，为后续此类课程微课设计的深入开展奠定基础。
三、脚本设计
1.主要内容。本次微课的知识点是《数据库中的除法运算》，结合以往教学经验，首先给出围绕知识点的四个主要学习内容：除法运算解决的问题、概念、关系代数表示和SQL表示。选择这四个方面，是希望通过“要解决的问题”引出数据库中除法运算的重要意义，引起学生的学习兴趣；在此基础上，趁热打铁地给出除法运算的概念，由于概念比较晦涩难懂，我们考虑从关系代数和SQL语句两个方面进行理解，因为关系代数式除法运算的机器语言形式，而SQL则是用户直接使用的形式，两种语言既有联系又有区别，同时理解才能从根本上理解除法的概念和意义。
2.案例设计。在上述主要内容的框架下，我们考虑通过一个案例贯穿整个微课过程，从概念、关系代数表示和SQL语法表示三个方面，对举例进行讲解，达到理解和融会贯通的效果。在图1这个例子中，共有三个关系模式：S（学生）C（课程）SC（学习），查询“至少选修了1号同学选修的所有课程的学生姓名”。显然，这是一个典型的除法运算解决问题。由于除法运算都具有明显的包含关系，但是被除数关系与除数关系较难确定，因此我们采取用图形的形式更加直观地对两个集合进行表示，并在后续的章节中一直结合该图形及对应的集合符号R和S进行讲解，通过这个案例，学生可以产生清晰的感性认识：究竟什么样的问题，可以用除法运算来表示和解决。在给出除法概念的基础上，立刻回到原来的例子，巩固概念的同时，给出关系代数的表示方法。对于相同的例子，已经理解了除法概念，知道这个问题应该用除法来解决，并且也知道会得到什么样的结果，关键问题是，如果用关系代数对这个问题进行表示。于是，我们在视频中分步骤地给出关系代数中的“被除数”，“除数”的表示方法，如此可以很容易理解RS的结果，同时对照图形集合表示，清晰地说明了计算机是如何对除法进行理解和表示的。最后，也是除法运算的难点部分，除法的SQL表示。在集合图形表示的基础上，容易理解R包含S，此时进一步将除法运算的结果，表示为“S-R为空”，并解释为Not Exists（S-R），接下来，只要将Not Exists（S-R）用SQL进行表示即可。为了便于理解，我们将Not Exists（S-R）的表示拆分为三步：第一步：表示集合S和R；第二步，表示S-R；第三步，表示Not Exists（S-R）。为了巩固知识点的掌握，我们给出了一个全新的例子，而对于这个举例，采用了Flas的形式，使学生动态地观看和理解除法运算执行的过程，从而能够从原理上深入理解这种操作，见图2。
3.交互环节设计。在交互环节，我们提供了两种手段，其一，在微课进行过程中，插入两次短暂的动画时间，让学生思考问题的关系代数表示和除法表示，插入动画的间隙，也给学生留出短暂梳理的时间，使其能够一缓精神，为后续的课程思考做好准备；其二，在微课最后，插入了一张练习题的课件，一是可以供学生课后进行联系和复习，同时通过这些习题，可以让学生直观、快速地看到这堂课最后应该掌握的内容，实际上达到总结的目的。
本文在总结《数据库原理》微课建设存在的难点问题的基础上，结合该课程微课建设中的经验和体会，以《数据库中的除法运算》这一具体知识点的设计过程为例，阐述了理工类本科课程，在“算法多”“概念多”的情况下，如何进行微课视频的设计。后续，我们还会进一步针对交互环节进行设计，考虑如何在10分钟的学习过程中，让学习者能够及时得到反馈，有身临其境的学习感，同时有掌握知识的成就感。
参考文献：
[1]张一川，钱扬义.国内外“微课”资源建设与应用进展[J].远程教育杂志，2013，（06）：26-33.
[2]苏小兵，管珏琪，钱冬明，祝智庭.微课概念辨析及其教学应用研究[J].中国电化教育，2014，（07）：94-99
[3]晋春，王敏，许琳莉，张佳，李锋.高校课程化微课视频的设计与实践[J].现代教育技术，2016，（03）：66-72.
[4]周贤波.基于学习者角度的微课建设策略研究[J].中国电化教育，2015，（04）：81-84+90.
化学计算是对化学概念、理论、实验等有关知识的量的理解，是初中化学学习的重要组成部分。而依据化学式开展的化合物中元素质量分数的计算，则是九年级化学学习的重点和难点内容。化学式计算的学习，如果学生不能从分子和原子层次上认识化学式，不能理解质量分数等概念的话，只是在进行机械模仿操作，一旦问题情境改变则会束手无策，错误百出。因此，从概念教学入手，促使学生从量的角度来理解和深化化学概念，掌握化合物中元素的质量关系。
二、教学策略实施和评析
（一）借助模型操作，直观认识“质量分数”含义
引入：我们已经知道，水由氢元素和氧元素组成。
饼图模型展示：这是水中氢氧元素分布模型。红色部分代表氢元素。（如图1）
问题：水中氢元素的质量分数如何用模型来直观表达？
学生动手操作：请一位学生来移动模型，展示水中氢元素的质量分数。
学生甲：操作演示（如图2），学生乙：操作演示（如图3），学生丙评价：我认为甲同学是错的，因为水中氢元素的质量分数是氢元素质量在水的质量中所占的百分比，而甲同学的操作表达的意思是氢元素质量占氧元素质量的百分比了。所以我认为乙同学的是正确的。
师生小结：元素的质量分数，即元素质量与物质总质量的比，一般用百分数表示。
评析：如何让学生透过文字来理解和认识“质量分数”这个概念，本节课采用了自制的模型教具（泡沫板切割成型并在内部嵌入小磁铁），学生通过动手操作移动模型的过程，来感知和理解“质量分数”的含义，对学生直观理解概念起到了很好的效果。
（二）借助动画模拟，根据化学式确定元素质量分数
转接：如果不知道这瓶水的质量，也不知道水中氢元素的质量，能否仅仅根据水的化学式来确定水中氢元素的质量分数呢？
学生茫然！不知如何解决。
教师：同学们觉得有困难，不要紧，我们一起来看一段动画演示，然后再思考。
动画模拟演示，并引导分析：
演示步骤1：这是一瓶蒸馏水，现从一瓶水中取出一滴水。
设问：这滴水中氢元素的质量分数与一瓶水中氢元素的质量分数相同吗？
演示步骤2：把这滴水不断放大，这时，我们看到了肉眼看不到的水分子。许许多多的水分子聚集成了这滴水，这些分子在不断运动。
教师：如果取出其中一个水分子，这个水分子中氢原子的质量分数是多少？
学生：氢原子的质量与水分子的质量比。
教师：由于原子和分子质量都很小，国际上统一用相对原子质量和相对分子质量来表示原子、分子的质量，所以，根据水的分子式，得出水分子中氢原子的质量分数是×100%
学生：水分子中氢原子的质量分数与水中氢元素的质量分数一致，所以我们可以通过水的分子式，直接得出水中氢元素的质量分数啦！
评析：如何根据化合物的化学式（或分子式）来确定化合物中某元素的质量分数，学生最大的问题是不能理解为什么物质中元素质量比就可以用一个分子中原子的相对质量比来代替。基于此，设计动画模拟展示教学环节，通过对一瓶水、一滴水、一个水分子这样从宏观到微观的层层分析，一步步引导学生认识了水分子中氢原子的质量分数与水中氢元素的质量分数的一致性。
（三）问题串引导归纳，深化理解概念
教师：精心设置问题串
问题1：从这瓶水中取出1g水，则其中氢元素是多少克？
问题2：多少克水中含有11.1g氢元素？
问题3：根据水的化学式，如何确定水中氢元素质量分数？
问题4：根据化学式，你能确定水中氢元素与氧元素的质量比吗？
问题5：化合物中各元素质量比=相应元素的相对原子质量×原子个数之比
学生：根据对概念的理解，运用数学计算，轻松得出答案。并尝试进行归纳。
归纳1.元素质量=化合物质量×化合物中元素的质量分数
归纳2.化合物质量=元素质量/化合物中元素质量分数
归纳3.化合物中某元素质量分数=该元素的相对原子质量（Ar）×原子个数/化合物的相对分子质量（Mr）×100%
归纳4.化合物中各元素质量比=相应元素的相对原子质量×原子个数之比
评析：学生理解了概念，已经为进行化学式相关计算打下了坚实基础。此时，通过设计具体层层递进的问题串，引导学生尝试进行归纳，在归纳中进一步从量的方面来理解和深化概念。
三、反思
关键词：知识组织体系 叙词表 本体
中图分类号： G254.0 文献标识码： A 文章编号： 1003-6938（2013）01-0002-06
1 导论
信息过载是网络时代面临的一个重要问题。近些年来西方发达国家、组织、企业（如欧盟、美国医学图书馆、联合国粮农组织等）纷纷开展信息组织开放应用的研发项目，来推动信息建设基础平台的创新性实践和技术改善，如美国医学图书馆建设的统一医学语言系统（Unified Medical Language System，UMLS），谷歌收购了语义搜索公司Metaweb，采用其主打产品Freebase――大规模的开放结构化信息数据库，来推出知识地图服务。我国在“十一五”期间，在国家层面推进了1.7万台大型科学仪器设备（单台套原值50万元以上）、105个野外科学观测研究台站，135万份自然资源实物、970万号标本、4000余种标准物质，22万种科技图书、6万种科技期刊、138万余条标准和技术法规、41万项科技成果信息，以及160TB的科学数据等大量科技资源的整合、开放与共享[1]。
面对海量的信息，如何从传统图书馆基于文献知识组织方法，向适应计算机海量信息处理基于概念单元或知识单元方向发展，如何从资源链接的整合，向提供深入知识内容的整合，成为了我国在“十二五”期间信息资源建设的一项重要任务。因此由国家科技文献信息中心牵头，组织实施了国家科技支撑计划“面向外文科技文献信息的知识组织体系建设和示范应用”项目，来构建我国面向外文科技文献的知识组织体系，以支持信息揭示、组织和发现。本文通过知识组织建设模式的现状分析，论述面向外文科技文献信息的知识组织体系建设的目标和主要内容，并对信息组织基础设施建设中存在的难点进行探讨。
2 知识组织建设模式分析
通过大量的跟踪调研和凝练，可以把西方发达国家或组织推进知识组织实践应用归纳为四种模式：基于传统知识组织体系关联的语义网络模式、基于传统知识组织体系整合抽取的本体仓库模式、基于语义网的参考网络模式和本体网络模式。
2.1 基于传统知识组织体系关联扩展的语义网络模式
UMLS （Unified Medical Language System）是美国国家医学图书馆建立的关于生物医学和健康的知识组织体系，是基于传统知识组织体系关联扩展建设语义网络模式的典型代表。UMLS共有三个知识源数据库，它们是Metathesaurus、语义网络（Semantic Network）和专家词典（SPECIALIST lexicon）。Metathesaurus是集成了各种叙词表、分类表、编码集、用于病人护理的可控词汇表、健康服务表、公共健康统计、生物医学文献目录和索引等基础医学、临床医学和健康服务的知识组织体系。Metathesaurus通过概念来组织，其目的是将同一概念的不同名称和形式连接在一起，标识不同概念之间的关系。每个概念都分配了至少一个语义网络的语义类型，这样保证了Metathesaurus中的所有概念在语义网络中相对一致的分类。语义网络的目的是提供Metathesaurus中所有概念的统一分类和一系列概念之间的关系。语义网络由两部分组成：①一组较为宽泛的主题类目，也称语义类型；②一组语义类型之间的关系，或称语义关系。专家词典是NLM建立的三个知识源数据库之一，是UMLS项目的组成部分。专家词典的作用是为自然语言处理系统提供词汇信息。专家词典的词汇包括通用英语词汇和生物医学专业词汇。UMLS试图强大多语言词汇库，用于多种类型的信息系统，如病例、科学文献、指引和公共健康数据，从而在读者查询请求和资源之间建立概念上的关联，在具有相同知识内容的资源之间建立关联。
2.2 基于传统知识组织体系整合抽取的本体仓库模式
该模式的典型代表是联合国联农组织发起的FOS项目，旨在通过创建、整合和利用本体，来加强渔业信息系统的信息整合和语义互操作能力。FOS项目整合的资源包括：①OneFish：一个渔业项目的门户，采用等级主题树方式对信息进行组织，大约有超过1800个主题，主题含有简短的摘要、标识符、相关联的材料，如文件、网站、元数据。②AGROVOC叙词表：包含大约2000个渔业的叙词和16000相关的扩展词。③ASFA叙词表：超过6000个叙词。④FIGIS：一个整合渔业信息的全球化网络，其采用参考表来组织资源，主要包括水生物种、地理对象、水生资源、海洋渔业、渔业技术，大约有300个顶级概念，向下分成4级，共含有30000个资源对象，并能支持多语种互操作。FOS希望设计出一个全面的本体参考模型，以满足：是（部分是）以领域为基础本体，能分享规范的KOS；足够的灵活性，能在同一背景下包括不同的观点或者视角；聚焦在渔业领域的核心推理框架[2]。FOS建立一个多层级的本体仓库来整合资源，主要包括三层内容：
顶层本体或称为基础本体，用来表示通用一般性的概念。FOS采用了WonderWeb European项目建立DOCLCE本体模型作为基础，DOCLCE分为三个基本的大类，即：持久性和临时性；品质和品质属性及抽象概念。并采用了乘法的方式来扩展下位类。
核心本体是在顶层本体的基础上，结合本体描述与情景的原理（根据情景的作用、任务、参数、状态来具体化说明）来构建了核心本体。将FOS需要整合的资源按照ODP的本体描述模型转化成术语数据库，提取术语数据库顶层概念，保留TDB框架，专家精简以及采用其他本体设计模型[3]。最终，在ASFA的1600个顶级类、AGROVOC的83个顶级类和FIGIS的约400个顶级类中选取了10%作为核心本体。
（4）结合中国科技工作的具体环境与需求，探索实现基于英文超级科技词表网络的中英文混合检索的技术路线，包括在医学领域建设英文规范概念名称汉译名和工程技汉表与英文超级科技词表网络映射关键技术两种方式。
（5）借鉴“本体网络”模式构建本项目的本体层，包括：本体转化、重构、模块化、本体化等的机制、方法和工具模型及4～5个领域本体构建的应用示范。
3 STKOS知识组织体系的建设目标
构建“面向外文科技文献的知识组织体系”，开展应用示范的总目标是：采用国际上先进的知识组织技术和方法，借鉴国内外已有的知识组织系统建设成果与应用经验，在“十二五”期间基本建成面向计算机应用的，以面向外文科技文献信息组织为主要应用目标的科技知识组织体系，为我国海量外文科技文献信息的组织和利用提供支撑，实现国家科技文献信息战略资源的有效组织、深度揭示和知识关联，提供知识检索服务，推进基于国家科技文献信息战略资源的知识发现、知识挖掘和知识计算应用示范，整体提升我国科技文献信息机构的知识服务能力。
面向外文科技文献的知识组织体系建设，由知识组织体系内容建设，加工协作平台建设，开放服务平台，自动处理、智能检索的应用，知识服务的应用示范和关键技术研究等六个部分组成（见图1）。具体目标是：
（1）构建外文科技知识组织体系。建设具有我国自主知识产权的、有效服务于科技文献组织的科技知识组织体系，重点建成具有一定规模的统一的超级科技词表。超级科技词表预计收集科技词汇素材约1000万条，收录科技术语不少于500万条，科技概念规范名称80万条，其中理学领域科技概念规范名称20万条，工学领域20万条，医学领域30万条，农学领域10万条。
在此基础上，在各学科领域分别选择两个学科方向初步建成领域本体。完成科研本体的总体框架设计、标准规范制定，并开展应用示范。
（2）建立国家科技知识组织体系的可持续发展机制。通过建立STKOS协同工作系统、 STKOS的评价体系，以及参建单位、领域专家、知识组织专家的长期稳定的协同工作机制，支持STKOS的持续维护更新，对STKOS的测评和修正，保证STKOS可持续发展。
（3）推进科技知识组织体系的开放服务。支持面向国家科技图书文献中心海量科技文献的规模应用，支持面向全国科技信息服务机构的开放应用服务，支持面向科学研究机构的深层次的科学研究服务，使科技知识组织体系成为支撑国内各类信息机构和科研机构开展知识服务的信息基础设施。
（4）实现海量文献信息的自动处理和智能检索。开发基于科技知识组织体系的海量文献信息自动处理和智能检索系统，实现科技文献信息资源的结构化深度整序，提升我国科技信息资源整体的知识化组织程度，使国家科技文献信息资源得到充分揭示和利用，有效推动国家科技文献战略资源的知识化服务。
（5）开展基于科技知识组织体系的应用示范。有效提高我国科技信息机构在知识发现、科技信息监测、知识结构和知识演化分析、领域学术关系研究、领域态势分析、战略情报研究、决策支持等方面的知识服务能力和水平。
4 知识组织体系的建设内容
面向外文科技文献的知识组织体系建设的核心是知识组织体系内容建设，它主要由两个主要部分组成：超级科技词表和本体。超级科技词表是一个融合词表、术语表、叙词表等各种知识组织素材，以科技术语为基本单元，以概念为核心，以来源词表的原有关系为依托，通过概念与来源词表术语进行语义关系的词网络。本体是以STKOS超级词表收集的概念为基础，发展一套根据情景来设计和构建网络本体的方法和工具，将超级科技词表及其他知识组织体系进行本体化表达，形成轻量型本体，建设4～5个面向领域应用的本体网络和1个科研本体知识库，为知识组织体系的语义应用奠定基础。
4.1 超级词表建设
超级词表由基础词库、规范概念集和范畴体系三个层次构成，三部分相互依托，构成一个有机的整体。
基础词库是将两部分的内容，一是来自各种词表、术语表，二是来自作者关键词和用户检索的关键词等，经过对比分析、评价、遴选，作为建立超级词表的来源素材。随后，来源素材经过去重形成基础术语，基础术语再经过词形规范形成规范术语，最后规范术语经词义规范形成基础概念。基础词库处理的关键是：需要将相同含义的不同形式的术语合并成同一概念，同时也要将相同形式不同含义的术语进行区分。因而需要借助词形规范化工具和专家词典，将不同来源的术语进行原型化处理，将完全相同归并在一起。同时需要进行词义鉴别，建立同形异义词典，一个术语经常存在多个词义，基础词库从不同来源获得的术语，同形词可能具有不同的词义，需要按词义进行聚类，将同义词结果分为几个集合，集合内属于同一词义，集合之间属于不同词义，从每个术语的多个词义中，选择其中一个属于自己领域的语义，只保留该语义对应的术语集合。
规范概念集是将基础词库处理后的所有术语，通过学科之间的术语冲突检测，遴选出概念的优选术语，从而形成以概念为基本单元，保留不同来源术语的定义，继承不同来源术语的各种关系的集合。
范畴体系是构建在规范概念集的基础上，通过建立分类框架，对概念进行聚类、分类、浏览，以辅助检索。
4.2 本体建设
STKOS本体建设是根据本体建设的目标场景和本体的生命周期，确定本体建设需要路径和活动，来构建相应的工具集以支持本体网络的建设，从而实现创建4个领域本体和1个科研本体及知识库。
NeOn项目设计了9个本体构建场景：从头开始创建；重用和重建非本体资源；重用本体资源；重用和重构本体资源；重用和整合本体资源；重用、整合、重构本体资源；重用本体设计模型；重组本体资源[5]。STKOS本体构建主要涉及其中的前3个场景：从零开始创建本体、重建和重构非本体资源、本体资源的重用（见图2）。
本体生命周期模型是表明本体建设者在本体网络实施过程中需要开展的活动和遵循顺序，主要有两种：瀑布模型和迭代模型。瀑布模型主要应用于建设周期短、需求具体、小而理解充分的领域，它必须按照阶段依次开展相应活动；迭代模型主要应用于需求不完全明确，大型复杂本体的构建过程，它是采用瀑布模型构建单个本体的一组迭代。
由于本体构建的场景不同，所需要的构建阶段也有所不同：从头创建本体需要4个阶段，初始阶段、设计阶段、实施阶段和维护阶段；本体资源的重用分为5个阶段，在初始阶段之后增加了重用阶段；非本体资源的重用和重构，分成了6个阶段，在初始阶段之后增加了重用和重构阶段。本体构建的不同阶段――初始、设计、实施、维护、重用、重构，对应着不同的本体构建活动。
根据STKOS本体构建的场景和生命周期活动，整个本体工具和平台分为3个层次：
（1）本体存储与管理层：存储领域本体、科研本体，并建立本体索引。通过API调用对本体进行访问，并可进行用户管理、多本体管理。
（2）本体工具层：搭建插件运行环境，可加载本体创建、本体查询、本体裁切、非本体资源转换、本体语义丰富、本体合并、本体浏览、本体评估、本体推理等本体工具。
（3）用户界面：根据用户不同的本体构建需求，来组合本体活动和相应的工具，从而实现新建本体、非本体资源转换、现有本体资源复用等。
5 STKOS知识组织体系建设中的难点
作为我国外文科技文献知识组织的基础设施，STKOS知识组织体系涉及学科众多、内容庞杂，在构建超级词表和本体建设的过程中，遇到了各种各样的问题，其中主要的难点为：
（1）对概念的规范整理、凝练、范畴归类：要将多来源的词汇，以概念为核心，形成继承来源属性关系的词网络，需要保证以概念汇集的术语规范整理、聚类归类的准确性和一致性，其关系到构建后的超级科技词表对知识资源组织的准确性、可用性，因而如何对来源术语进行规范整理，实现术语的聚类归类、概念关系继承，成为了超级词表构建中的一个难点，需要在现有叙词表标准的基础上设计规范整理规则和数据格式，对术语的相似度计算方法和模型、设计概念同义归并和归类以及概念同形异义区分的方法和算法，从而实现计算机辅助人工处理。
（2）本体构建与应用的结合：随着本体研究的完善，单纯构建一个本体并不困难，但如何将本体构建与应用场景、应用模式相结合，形成可复用的本体资源，能面向应用形成本体，需要深入地探讨。因而将本体构建通过动态建模的方法，以情境分析为基础采取合作方式，来实现本体的重用、重构、映射、关联和模块化，实现非本体的知识组织体系向本体转换构建本体网络，成为了本体构建的难点。
参考文献：
[1]国家科技基础条件平台中心.“十一五”国家科技基础条件平台建设总结（简版）[EB/OL].[2012-11-20].http：///l-side/115.jsp.
[2]Aldo gangemi， Frehiwot Fisseha，Ian Pattman， Johannes Keizer. Building an integrated formal ontology for semantic interoperability in the fishery domain[EB/OL].[2010-03-13].ftp：///docrep/fao/008/af242e/af2
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[3]Aldo Gangemi. Reusing semi-structured terminologies for ontology building[EB/OL].[2010-3-13].http：///deliverables/documents/D16.pdf.
[4]CaterinaCaracciolo. Second Network of Fisheries Ontologies[EB/OL].[2010-03-13].http：//neon-project.
org/nw/images/7/75/NeOn_2010_D724.pdf.
