反向工程的概念范文第1篇

【关键词】高中地理；概念性知识；元认知策略；感性材料；概念系统

伴随着知识经济时代的来临，“科学素养”成为当今教育的独特风景，排在科学素养首位的即是构成现代科学体系的概念性知识。地理概念性知识是地理科学发展的成果，容括了人类对地理现象与地理事实的理性思考，是剥离地理表象的高级思维形态，因此掌握地理概念的过程是理性认知地理的过程，决定着学生分析、推理、判断地理事物的科学素养。作为地理原理、地理经验、地理规律，以及地理践行的基础，强化高中地理概念性知识教学势在必行。

一、高中地理概念性知识的相关概要

（一）高中地理概念性知识的内涵及其特征

地理概念性知识是依据相同地理特征组织而成的对地理事物本质属性的抽象概括，一般具有两层含义，一是客观描述地理事物的现象与演变过程，比如地震波、台风、气旋等地理学概念；二是反映地理事物共同特征，并进行同类事物的差异化界定，比如同为湖泊，有淡水湖与咸水湖之分，高海拔湖泊与低海拔湖泊之分。值得注意的是，高中地理概念性知识与初中地理概念性知识相比，是融合与渗透了其他学科的综合性地理概念，比如高中地理的行星运动知识与核聚变反应知识分别涉及高中物理的万有引力定律与原子、原子核概念。同时，高中地理概念性知识往往不是分散独立的，概念与概念之间还存在着鲜明的逻辑关系，比如岩石与沉积岩的属种关系，冷锋与暖恒的反对关系。基于以上分析，高中地理概念性知识表现出抽象化、阶段化、系统化特征。其中，抽象化特征主要表现为对地理事物的本质属性的提取，比如宇宙天文等地理概念均无法具象，理解这类概念需要鲜明的空间想象思维；阶段化特征方面，由于地理概念基于同类地理事物的细化指标，决定了高中地理教材对概念性知识的螺旋式编排，比如太阳高度角的概念产生后，才会出现正午太阳高度角的概念，这种概念编排分阶段分目的地进行概念延伸，符合学生的认知发展规律；系统化特征指向概念与概念之间直接或间接的关联性，比如概念交叉现象、概念同一现象，以及概念相反现象。

（二）高中地理必修课程的概念性知识体系

高中地理课程由必修一、必修二、必修三构成既相对独立又紧密联系的知识系统。必修一课程设计立足于自然地理的知识内容，其概念性知识包括宇宙及宇宙中的星体概念、自然环境中的物质及运动概念、各地理要素的演变概念、自然资源及自然灾害概念等总共36个地理基础概念性知识，主要以揭示个体地理属性的零散性、单独性概念为主。必修二课程设计立足于人文地理的知识内容，倾向体现人类活动与地理现象的人地关系，比如人口的聚落现象、人类社会行为活动中的地理因素等等，该模块的概念性知识以特定的概念系统存在，表现为以一个核心概念为中心的概念发散形式。比如工业概念衍生出工业类型、工业区、工业地域三个子概念，工业区概念衍生出传统工业区概念和新工业区概念，工业地域概念衍生出工业聚集与工业分散概念，工业类型则衍生出如原料导向型工业、劳动力导向型工业等不同工业类型的概念，因此必修二的概念性知识具有鲜明的辐射性与层次性。必修三课程设计立足于区域地理的知识内容，在必修二的基础上进一步探讨区域环境中的人地关系，包括地理信息技术、区域地理环境、区域地理环境中的人类活动与发展现象，其概念性知识呈现出区域性与过程性特征，比如地理信息技术发展的专有概念（例：全球定位系统）以及揭示地理事物发展过程和规律的综合性概念（例：荒漠化）。

二、高中地理概念性知识的教学策略

（一）高中地理必修一课程的概念性知识教学

高中地理必修课程一的概念性知识多为零散的单独的地理概念，未形成概念系统，概念之间的逻辑性不强，学生在初中地理阶段也并没有获得相关概念的知识储备，因此高中必修课程一的概念性知识不便于记忆，学生对于陌生的抽象概念容易出现理解障碍，需要主动建构全新的认知系统，这就需要教师调动一切感性材料丰富概念形象，借助情境创设拉近学生与新知识的距离，刺激学生的求知欲望。首先，教师需要找到此类概念的准确切入口，有效展示抽象概念的动态过程。比如必修一课程的“台风”概念，教师可以利用多媒体手段播放台风形成与发生的视频影像，强化学生的感性体验；又比如必修一课程的“地球自转”部分的概念学习，教师利用简单的圆珠笔和水杯分别演示北极和南极上空的地球自转方向，便可轻松创设概念性知识的空间想象情境。除了创设具象情境外，以学生的生活体验切入实际教学，是引起学生知识共鸣的重要途径，比如必修一课程的“冷锋”概念，教师可以在与学生谈论气温与降水的日常感受中引入“冷锋”概念，促使学生的生活常识上升为理性认识；又比如必修一课程的“地震”、“火山”等概念，以学生能接触到的灾害性新闻事实为一手教学材料最好不过，真实的新闻现场可加深学生对地理灾害的深切体会。

（二）高中地理必修二课程的概念性知识教学

高中地理必修二课程的概念性知识具有明显的概念集群特征，表现为由一个核心概念进行衍生辐射，概念与概念间的逻辑性较强，层次感明显。此类概念学习的关键是把握概念间的层次区分，建立概念依据。首先，辨析概念外延。概念的外延相对概念的内涵而言，是指概念内涵所容括的具体对象，教师可通过向学生展示概念外延，帮助学生辨析概念与概念的区别。比如必修二课程中的原料导向型工业、市场导向型工业、动力导向型工业、技术导向型工业等各工业类型概念的层次区分便可联系对比概念外延的异同，进行系统归类。其次，有效应用概念图。概念图是一种图示化网络结构，适合用以表达概念与概念间的逻辑归属关系，教师用利用概念图的连接线和连接语，生成学生理解概念的清晰脉络，从而建立概念系统的可视化模式，帮助学生完善知识记忆。比如必修二课程中关于城市的结构概念，可作概念图如下：

三、高中地理必修三课程的概念性知识教学

高中地理必修三课程的概念性知识呈现出区域性与过程性特征，该模块知识多以案例形式展现地理事物和地理环境的变化，因此必修三的课程教学应重点关注地理发生发展过程的分析，重视学生的学习策略运用，促进概念理解。比如必修三课程的工业区域的形成概念，教师需要向学生提供有力的案例支持，以德国著名的鲁尔工业区为例，教师应具体分析鲁尔区怎么从20世纪50年代以前的资源型生产基地转变为高新技术产业为中心的新型经济区，揭示20世纪60年代以来的地理因素变化在其中发挥的决定性作用，即强调变化发生的原因所在。另外，元认知策略的运用在过程性概念教学中效果明显，过程性概念的学习是学生基于信息加工重组，综合理解知识的过程，要求学生参与并解决概念中的问题，探究概念形成的根源，因此教师可在必修三课程的概念性知识教学中融入合作学习与研究性学习模式。合作学习模式是指教师给出围绕概念的中心议题，开展小组谈论，促使学生取长补短，反思自己的思维过程，比如以“煤炭和天然气能源的特征”为论题，进行煤炭和天然气能源的优势与劣势比较，再引入西气东输工程，帮助学生理解工业类型的变化与发展；研究性学习则需要教师从课程中提取研究性课题，比如让学生搜集所在城市的土地资源、劳动力资源、能源优势等综合信息，获取相关概念的感性材料，形成独立的研究案例，促使学生在实际教学中的概念理解更深刻，更到位。

【参考文献】

[1]陈澄.《地理表象、概念、原理及其层级关系》.《地理教育》.2008年第09期。

[2]侯立欣.《地理概念教学的有效策略―概念地图》.《中学地理教学参考》.2005年第05期。

反向工程的概念范文第2篇

奥苏贝尔的“先行组织者”策略主张在呈现教学内容之前适当介绍相关的引导性材料，以此建立新知和旧知之间的联系，通过同化和顺化过程实现认知结构的发展。因为概念图可以将新旧知识之间的联系清晰地展现出来，所以我在教学苏教版义务教科书二年级上册“平均分”一课时，课始运用概念图展现新知与旧知间的联系，寓概念教学于生活和知识背景中；课中借助概念图的动态生成，帮助学生了解概念产生的由来，揭示概念的本质；课尾通过概念图的制作，引导学生从遗漏走向完整，递进概念层次，促使学生加深对“每份分得同样多叫做平均分”的理解。这样设计教学，利于学生整合知识，建构知识网络，促进师生的主动思考与反思。

一、借助概念图展现知识与现实的背景，引入课题

数学概念是抽象的、严谨的、系统的，而小学生的心理特点是容易理解和接受具体的、直观的感性知识。因此，教学数学概念时，教师应将概念寓于学生熟悉的生活与知识背景中，为学生提供丰富、典型、全面的感知材料，借助概念图有序组织学习活动，让学生亲身经历完整的学习过程，体验数学概念与生活现实的密切联系，使概念的建立具有丰富的内涵。

例如，在教学“平均分”一课前，学生一般都有分东西的经历，但大多没有注意过分东西活动中的数学知识，更没有认识到平均分的特点往往反映在分的结果上，即分成的每一份都同样多。这节课教学的关键是把握分东西后每堆个数的特点，不断促进学生对“每堆的个数可以相同”和“每堆的个数可以不同”的认识，并从“每堆的个数相同”中引入平均分的概念，即每份分得同样多叫做平均分。所以，对于平均分这一概念的引入，教师教学时可将有关“分”这一主题的不同级别的概念，如“分与合”“分类”“任意分”等置于方框或圆圈中，形成关于该主题直观的概念网络（图1）。

二、借助概念图的动态生成，揭示概念本质

建构主义教学观认为：“数学概念的形成，需经多次反复，经历‘建构——解构——重构’的过程。”学生形成概念有不同的途径，其中借助概念图将由静态的教学定义向动态的生成过程过渡并反复构建的教学方法是一种有效的途径。

1．借助概念图的动态生成，了解概念产生的由来，揭示概念的本质

教材例1中创设学生自主将6个桃分成1个和5个、2个和4个、3个和3个的活动情境（见图2），学生交流反馈时，概念图能形象生动地再现了分的动态过程。在说一说、比一比等活动中，学生的手、口、脑等多种感官协同运作，使外显的操作与内显的思维相结合并逐步走向深入。这样教学，既深化学生对“每份分得同样多”的认知，又引出了“每份分得同样多叫做平均分”的数学概念。

2．借助概念图由静态的教学定义向动态的生成过程过渡并反复构建

又如，课本“想想做做”第1题：“哪种分法是平均分？”学生在判断中知道，如果分成的每一份都同样多，则是平均分；如果分成的每一份不是同样多，则不是平均分。如图3，左图的萝卜图如何调整就是平均分呢？然后借助概念图的操作，直观展示“增多法”“减少法”“移多补少法”等，为学生创造变任意分为平均分的机会。学生在操作中验证猜测，既发展了思维，又在变式练习中体会到“谬误向前一步就是真理”，使概念建立在学生的认知发展水平和已有的知识经验基础之上，帮助他们在自主探索与合作交流过程中真正理解和掌握数学知识与技能、数学思想和方法，获得广泛的数学活动经验。

由于数学本身的抽象性，给概念教学带来一定的难度，所以教师在进行概念教学时，不妨淡化形式注重实质，借助概念图，帮助学生到达概念教学目标的彼岸。

三、借助概念图的制作，促进师生的主动思考与反思

在制作概念图的过程中，学习者必须弄清楚哪些是已知概念、哪些是新概念以及这些概念之间有什么关系且相关到什么程度等问题，然后用清晰、准确的语词来说明和描述这些关系。在数学教学中恰当运用概念图，有利于学生主动思考概念之间的区别和联系。

教师准确地绘制出平均分的概念图，能使学生知道任意分的两种结果，以及“按每几个一份”和“按份数分”的区别与联系，这个整理的过程就是学生主动回顾、思考的过程。同时，教师和学生的成长都离不开积极的自我意识与自我反思。师生要经过制作、修改、反思、再设计的往复循环过程来不断完善概念图，如图4就是师生在学习平均分后建构的概念图。其中，学生还学以致用地运用了“增多”“减少”与“移多补少”这三种方法，把不是平均分的分法调整成平均分。

课堂教学中，概念图的合理引入及恰当使用，不仅能够让学生不断修正、发展自己的知识结构，而且能够随时让学生对自己的学习进行自我调节和控制，从而培养学生数学学习的自我意识、自我监控能力。教师还可以通过学生绘制的概念图，发现教学的薄弱环节，反思教学过程，提高教学效果。

反向工程的概念范文第3篇

关键词：工程设计，概念设计，创造性思维，创新

1工程领域中的概念设计

现代科技的迅猛发展，尤其是微电子、信息、新材料及集成技术的进展，使产品结构发生了革命性的变化，机电一体化、模块化已成为工程产品的发展趋势；计算机技术的飞速发展和广泛应用，深刻的影响着设计开发过程、制造过程、营销和售后服务过程，并改变着产品的结构和功能；先进工艺技术和先进制造技术为现代工程设计提供了前所未有的工艺技术手段和社会化制造体系。这些变化都深刻地影响着工程设计的发展。

工程设计是人们运用科技知识和方法，有目标地创造工程产品构思和计划的过程，几乎涉及到人类活动的全部领域。工程设计的费用往往只占最终产品成本的一小部分（8~15%），然而它对产品的先进性和竞争能力却起着决定性的影响,并往往决定70~80%的制造成本和营销服务成本。所以说工程设计是现代社会工业文明的最重要的支柱，是工业创新的核心环节，也是现代社会生产力的龙头。工程设计的水平和能力是一个国家和地区工业创新能力和竞争能力的决定性因素之一。

工程设计的全过程就是不断建立各种模型，并不断进行综合和分析的过程，即反复地创造模型和评价模型的过程。工程设计的内容大致可分为两类：一类是数值计算型的工作，包括大量的计算、分析、绘图、编写说明书和填写各种表格；另一类是符号推理性的工作，主要是方案设计工作。在设计方法学中，前者称之为细节设计，后者称之为概念设计。概念设计主要包括功能设计和结构设计两大部分。其作用主要体现在产品设计的早期阶段，把主设计师根据产品功能的需求而萌发出来的原始构思和冲动形成产品的主体框架，及它应包括的各主要模块和组件，以完成整体布局和外型初步设计。然后进行评估和优化，确定整体设计方案。再由各责任设计师把总设计师的设计思想落实到具体设计中去，实现细节设计。可见概念设计是个创造性过程，它要求设计者能综合运用许多学科的专门知识和丰富的实践经验，并通过广泛的调查研究而占有大量的信息资料，再经过反复思考、推理和决策，才能创造出与众不同的、满足用户要求的设计方案来。

在工程设计领域中存在这样一个误区：设计、构思的原始冲动是三维概念，最终设计实施之结果即产品也是三维形体。可是多年来以二维绘图为基础的产品设计、制造模式严重地束缚了工程技术人员的创造力和想象力，成为创新的桎枯。

三维建模技术的崛起以及虚拟制造技术的出现为概念设计和创新提供了一种极好的工作平台，设计师们可以直接从三维概念和构思入手，进行概念设计，形成产品的初步框架，然后进一步通过工程分析、数字仿真、虚拟现实等高新技术手段来分析和评价设计方案的可行性及未来产品的质量、可靠性。这种设计方法尤其能充分发挥自顶向下的设计过程中,设计者的智慧和创新能力，不必拘泥于平面图纸的限制和束缚，而把主要精力聚焦于创造性的劳动——创新。

2概念设计与创造性思维和技术创新

2.1创造性思维及其特点

要设计就要有创新，而创新正是设计人员进行创造性思维的结果。设计人员要打破习惯性思维，变换角度，开阔视野，才能使自己的创造力得到更充分的发挥。创造性思维是指有创建的思维，即通过思维，不仅能揭示事物的本质，而且能在此基础上提供新的、具有社会价值的产物。创造性思维有扩散思维和集中思维、逻辑思维和形象思维、直觉思维和灵感思维等多种形式。在工程设计的概念设计中，要努力发掘创造性思维的能力，充分注意扩散思维和集中思维的辨证统一，准确把握逻辑思维和形象思维的巧妙结合，善于捕捉直觉思维和灵感思维的“闪光和亮点”，这样才有可能设计出新颖、独特、有创意的产品。

创造性思维具有如下一些特点：

（1）独创性：创造性思维所要解决的问题是不能用常规、传统的方式解决的问题。它要求重新组织观念，以便产生某种至少以前在思维者头脑中不存在的、新颖的、独特的思维。这就是它的独创性。独创性要求人们敢于对司空见惯或“完美无缺”的事物提出怀疑，敢于向传统的陈规旧习挑战，敢于否定自己思想上的“框框”,从新的角度分析问题、认识问题。

（2）连动性：创造性思维又是一种连动思维，它引导人们由已知探索未知，开拓思路。连动思维表现为纵向、横向和逆向连动。纵向连动针对某现象或问题进行纵深思考，探询其本质而得到新的启发。横向连动则通过某一现象联想到特点与它相似或相关的事物，从而得到该现象的新应用。逆向连动则是针对现象、问题或解法，分析其相反的方面，从顺推到逆推，从另一角度探索新的途径。

（3）多向性：创造性思维要求向多个方向发展，寻求新的思路。可以从一点向多个方向扩散；也可以从不同角度对同一个问题进行思考、解决。

（4）善于想象：创造性思维要求思维者善于想象，善于结合以往的知识和经验在头脑里形成新的形象，善于把观念的东西形象化。爱因斯坦有一句名言：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”只有善于想象，才有可能跳出现有事实的圈子，才有可能创新。

（5）突变性：直觉思维、灵感思维是在创造性思维中出现的一种突如其来的领悟或理解。它往往表现为思维逻辑的中断，出现思想的飞跃，突然闪现出一种新设想、新观念，使对问题的思考突破原有的框架，从而使问题得以解决。

2.2概念设计呼唤技术创新

技术创新在概念设计中发挥着至关重要的作用。概念设计中技术创新的本质就是要在工程设计领域中发现某种新事物、提出某种新思想，在很多情况下是因为现有的产品不能满足社会（用户）的需求而激发出的新颖构思和创见。技术创新的基础是知识的积累和灵感的迸发，是设计人员进行创造性思维的结果。创新本身就意味着不拘一格，不局限也不依赖于某种特定的模式，以下诸多方面都是孕育技术创新的土壤：

（1）多项现有技术的有机结合或综合运用往往会产生意想不到的效果；

（2）对已有知识的创造性总结和应用常常带来重大的科技突破；

（3）突发奇想但经过科学论证或实验证明所产生的新思路、新方法、新技术；

（4）新知识与现有知识的合理嫁接；

（5）产品功能上的兼收并蓄和去粗取精；

（6）学科间的交叉、交融和借鉴；

（7）新技术、新材料、新工艺的有机结合及应用；

（8）科学研究中的新发现和新成果应用于工程实践……。

由此可以进一总结出多种行之有效的创新技法：

l智力激励法：又称集智法、智暴法。即通过集会让设计人员用口头或书面交流的方法畅所欲言、互相启发进行集智或激智，引起创造性思维的连锁反应；

l提问追溯法：根据研究对象系统地列出有关问题，逐个核对讨论，从中获得解决问题的办法和创造性发明的设想，或是针对新开发产品的希望点（或缺点），逐点深入分析，寻找解决问题的新途径；

l联想类推法：通过相似、相近、对比几种联想的交叉使用以及在比较之中找出同中之异、异中之同，从而产生创造性思维和创新的方案；

l反向探求法：采用背离惯常的思考方法，通过逆向思维、转换构思，从功能反转、结构反转、因果反转等方面寻求解决问题的新途径；

l系统搜索法：从一个初始状态开始，分析影响系统的各个参量，逐步向前搜索，或采用孤立因素、更换参数等方法获取系统的多种解法并求得最优解；

l组（综）合创新法：将现有的技术或产品通过功能原理、构造方法的组合变化，或者通过已知的东西作媒介，将毫无关联的不同知识要素结合起来，摄取各种产品的长处使之综合在一起，形成具有创新性的设计技术思想或新产品；

l知识链接法：创新是一个动态的和复杂的作用过程和知识流，它包括知识的产生、开发、转移和应用，这四个阶段构成一条“知识供应链”并按照下述原则进行管理：把技术创新过程作为一个集成化的系统，只有将所有涉及该过程的伙伴捆绑在一起，才能发挥最大作用，这些伙伴都应明确什么知识内容才能满足用户最大需求，知识转移的特征和形式是什么，最终用户是谁，他们何时需要使用这些知识？涉及创新的所有信息流和通信流对全体伙伴都是开放的，在每个知识供应者和知识使用者之间建立信息反馈，使信息交换更为有效，知识供应链中每一个伙伴能够感受到整个系统和他们自己都从中获得巨大利益，认识到自己是链中不可缺少的重要环节。该方法适于更大范围内、更高层面上的技术创新。

3工程设计领域中的概念设计技术创新实践

基于上述分析，我们提出了若干种含有技术创新的产品概念设计范例：

（1）采用先进的控制、驱动和定位系统，由局部小画面组成整体大画面的可变画面巨型灯箱广告机的设计；

（2）时速超过运七飞机的高速铁路机车车身外型设计，既要满足空气动力学性能，又要有美观的外型，三维CAD建模技术和NURBS曲线面理论的应用；

（3）适应于多弯道和小半径城市轨道交通环境下的摆式列车车身及减振转向架的设计；

（4）反求工程已广泛应用于一些具有复杂曲面的实物模型（如模具）的三维数据重构，不妨借鉴用来对生物医学图象进行数字图象处理，为医务人员的临床诊断和治疗提供更逼真的三维模型和实体模型；

（5）基于电动机——发电机可逆原理的新型电动自行车的设计，把（下坡时）车轮转动的动能所转化成的电能再回充给蓄电池，从而增加电动自行车蓄电池一次充电使用的续行距离；

（6）加工中心自动换刀功能的扩展，用于东风4（11）型内燃机车发动机端面多轴孔加工的自动换箱多轴箱设计；

（7）把列车检修工人的丰富经验升华为专家系统——基于加速度传感器和单片机控制的智能式检振锤的设计；

（8）虚拟轴机床（并联机床）的概念设计。

这里以铁路机车车身设计为例，对概念设计及创新的过程加以说明。

时速300公里以上的高速列车在欧美、日本等发达国家得到广泛应用。我国已通过论证并计划在下世纪初建设第一条（京沪）高速铁路。

当我们看到法国TGV（TraindelaGrandeVitesse）实验车速达到515.25公里／小时时，我们知道这已经超过了我国“运八”飞机的时速，设计师的头脑中自然应该产生这样的概念：时速300公里的铁路机车车头的外型也应该像飞机那样具有流线型和光顺性，才会有较好的动力学特性。“光顺”一词的几何意义是所构造的曲线、曲面应具有C2连续，且无奇点。从通俗的概念来理解，即为“光滑顺眼”之意。

由这些概念和构思出发，我们可以由整体构思和概念设计逐步进入流线型机车车身的细节设计环节。

铁路工业和汽车工业对车身外型设计的先进性和创新性的都有着一致和迫切的要求。归纳起来应是以下几个方面：

l具有良好的空气动力学特性，以减少在高速运行时的摩擦阻力。

l具有良好的结构布局及足够的强度和刚度。

l具有美学曲面的质感和动感，以美化生活和环境。

l尽可能短的设计和制造周期，以尽快地占领市场。

显然满足上述诸要求的车身外型曲面是相当复杂的，非一般常规曲面（如柱面、球面、锥面、环面等）所能表达。再者，若按常规设计、制造方法和过程来完成如此高要求的设计外型，则上述第四项要求更是高不可攀。只有积极谋求技术进步，大力推广应用CAD/CAM技术才是解决车身外型改型频繁、不断创新且满足上述各种要求的关键所在。

近十年来，CAD业界涌现出一批象EDS的UG、PTC的Pro-Engineer、MATRA的EUCLID、IBM的CATIA等等一系列优秀的CAD/CAM软件，为我们提供了一个极好的开发工具和环境。它们的三维实体建模、参数建模及复合（Hybrid）建模技术，实体与曲面相结合的造型方法，以及自由形式特征建模（FreeFormFeatureModeling）技术为我们的设计工作提供了强有力的工具。

这里具体地介绍如何使用UG的FreeFormFeature等功能，来实现车身外型的概念设计到细节设计。

UG的FreeFormFeatureModeling模块把实体建模和表面建模技术集成为一个功能十分强大的建模工具组，它支持复杂自由曲面的造型设计。它的复合建模技术，自由型面特征建模，可视化编辑，多组件装配，二维视图自动生成，尤其是伴随最新UGV14.0版本推出的全新概念设计WAVE（What-ifAlternativeValueEngineering）可使不同部门的工程师在设计的早期阶段，站在系统工程的角度，同时针对多种可供选择的方案进行评估，通过将设计意图组织到一个“控件结构”中去，使工程师十分有效地控制设计变更，而且所发生的变更会自动地传递到上级设计中去。

这里以创建流线型机车车身外型为例，具体步骤如下：

（1）根据前节所述模线的来源，本例参考法国TGV和德国ACE机车外型模板，并加以个性化修改。所选定的23条模型基线见于图1。

外形模型基线向等值半径线云图

以这一组模线为基础，采用UG的FreeFormFeature/ThroughCurve来创建曲面；采用Info/Analysis/FaceCurvature功能来观察和分析该曲面的光顺性，图2即为车身外型曲面及顶面法向半径等值线云图。

在构造模线的原始数据中可能有“瑕点”，或者仅凭“感觉”进行判断，创建的曲面不一定能完全满足C2连续的条件和光顺性的要求,可以通过光顺处理予以满足。图3是对其中一条模线进行光顺处理的过程。值得重视的是：获得一组光顺的模线是生成光顺曲面的必要条件。

采用光顺后的模线重新构造车身外型曲面。采用UG/Photo功能并指定材质，可进行着色、光照、渲染，以得到更为逼真的三维造型图。见图4。

图4机车车身三维造型图5机车车身二维投影图

（5）对机车车身裙部和头部下端，可采用Feature/Curve/Mesh功能分片进行创建。这里充分体现出UG软件对角域曲面的三维造型能力。

（6）机车车身三维造型基本实现之后，还可进一步作局部修改，由于UG软件的“相关”（Associative）能力,这里进行的修改将影响到它所关联的所有设计过程。

（7）三维造型细节设计完成之后，其各方向二维视图可由应用软件自动生成，设计人员不必再做重复工作。图5即为该机车车身外型的二维侧视图。

参考文献

[1]齐从谦.汽车覆盖件具CAD/CAM中的曲面特征造型及特征识别.中国机械工程:15~18

[2]熊鸣镝.三维设计将CAD应用引向深入.机电一体化.1997.(5):5~7

反向工程的概念范文第4篇

论文摘要：20世纪以来，对技术问题所进行的哲学思考，带来了技术概念的泛化和狭义化，即一方面技术突破了传统的意涵，成为一种“无处不在”的存在；另一面作为一个连续体的技术，又被分裂为“工程师的工程”、“技术人员的技术”和“普通工人的技能”。技术概念的这种变化，从本质上反映了民主和等级文化这两股历史上的敌对力量在现代西方社会中新的表现，而这将会直接影响到对“技术教育”这一概念的理解。

论文关键词：技术；概念；泛化；狭义化

20世纪以来，技术在现代生活中扮演的角色愈来愈重要，给人类社会也带来了越来越多的“技术问题”，而这些问题引发了人们对技术的拷问与沉思。从哲学的角度，这种拷问和沉思有两个传统来源：一个是工程的，一个是人文主义的。美国技术哲学家米切姆把它们分别称作“工程的技术哲学”和“人文的技术哲学”。工程的技术哲学的主人公是技术专家和工程师，他们继承了启蒙主义的传统，把技术看作一种进步的力量，注重对技术进行客观的分析；而人文的技术哲学的捉刀者则是来自人文学科的学者，特别是哲学家，他们把技术视为一个系统反思的主题，关注技术所带来的社会问题，倾向于对技术的批判和解释。正是由于两种技术哲学对技术所进行的本体性思考，使技术概念同时出现了泛化和狭义化的“二律背反”倾向，并由此造成了技术在定义上的困难。

一、技术概念的泛化

技术概念的泛化是在两个不同的纬度同时展开的。一种是横向的漫溢，即技术由传统的物质和生产领域，一点一点渗透进精神和非生产领域，不断扩大自己的疆域，最终成为一种“无处不在”的存在。这种横向的疆域拓展，工程的技术哲学和人文的技术哲学，采取的是两种不尽相同的方式。工程的技术哲学家，以一种对技术肯定的眼光，努力用技术术语去理解社会的其它事物，从而将技术的概念带入到了诸如语言、思维、管理等在传统上被认为是和技术根本对立的领域。“工程技术哲学家总是会设法将人类的其他的追逐活动转化为他们的语言，并用技术术语来理解更大范围的人类世界。技术术语学本身已经成为一种对于不断涌现的遍布全世界的技术文化的世界语了” 。而人文的技术哲学家，则以批判的眼光，“把人类当成一个问题——甚至是一个根本的问题来研究”，通过关注技术的伦理问题，从而将技术概念“人格化”，技术被定义为一种人的意志。例如德国历史学家斯宾格列把技术定义为“生存战术”，美国著名的社会哲学家芒福德把技术定义为“权力的追求”等。虽然人文的技术哲学和工程的技术哲学，在对技术概念疆域的拓展上，采用了不同的方法，或者说侧重了不同的方面，但是它们最终在客观上达成了未必是它们所想要的结果，即技术概念的泛化。今天，从物质到精神，从生产领域到非生产领域，再也不存在技术的禁地。像法律、语言、管理等这些非物质事物的制作，现在被普遍纳入到技术史的视野中，就是对技术进行哲学思考的结果和技术概念泛化的一个明证。

对技术概念横向泛化的回应，就是一些技术哲学家对技术所做的分类，其中最重要的就是“物质技术”和“社会技术”这对范畴的形成。加拿大哲学家马里奥·邦格，作为英语世界首次使用“技术哲学”（1966年）这一短语的学者，对技术从“尽可能宽泛的意义上作了理解”，认为它包括物质的（工程、农业、机器等）、社会的（教育、工业心理学、应用社会学、法学、管理学等）、概念上的（信息论）和一般的（系统论）等各个分支。后两个方面，其实可以被溶解在前两个方面之内，因此，加拿大哲学家邦格在这里实际上就形成了“物质技术”和“社会技术”这对相对立的概念范畴。后来，一些哲学家对技术做了与邦格大体相同的分类。例如，1979年，德国技术伦理学家罗波尔在《技术系统论》中将技术分为三个方面：自然方面（科学、工程学、生态学）、个人与人类方面（人类学、生理学、心理学、美学）和社会方面（经济学、社会学、政治学、历史学）。但如果把“自然”视作“物质”，将“个人”视作“社会的一员”，罗波尔的分类仍可以归为“物质技术”和“社会技术”这一对范畴。总之，物质技术和社会技术逐渐成为技术哲学家对技术进行横向分析的一种框架，前者代表了技术的传统领域，它试图将技术限定在一定的领域内，而后者则代表了技术疆域的拓展，它是对技术概念泛化的默许。

技术概念泛化的另一个纬度是，技术作为一种知识体系自身的纵向延伸，即技术和科学的相互渗透。自从工业革命后，科学和技术便形成了紧密的联系，由此产生了一种流行的观点：技术越来越依赖科学的理论基础，因此，技术被定义为应用科学。尽管这种观点被科学家和工程师所普遍接受，然而，许多哲学家和社会科学家却反对将技术定义为应用科学。例如美国杰出的现象学家伊德就认为“将技术看作应用科学”是一种唯心主义，相反，“将科学看作理论化的技术”，则是一种唯物主义。伊德的观点也许来源于这样一种事实：虽然现在科学和技术之间存在着紧密的联系，可事实上，“在20世纪以前的大多数时间里，科学和技术一直是处在彼此要么部分分离要么完全分离的状况向前发展的”。“人类在成为理性的人之前曾经是制造工具的人……经过各种技术过程并慢慢地积累技巧，经过工具和许多人的专业知识的多次组合，最终出现了使技术变为科学的理论性组织”，因此，美国实用主义哲学家约瑟夫·科恩将技术的定义拓展到“足以包含科学”。他的观点得到具有历史感的学者的回应，他们认为“近代技术不仅仅是应用理论，甚至不仅仅是工程理论。技术不是知识的应用，而是知识的一种形式，它一直依赖技术技能”，“就技术是应用科学而言，科学也是应用技术”。由此我们看到，在对待科学和技术的关系上，存在着是“把技术看作应用科学”还是“把科学看作应用技术”两种极端对立的主张。撇开这种对立不说，无论是“把技术看作应用科学”，还是“把科学看作应用技术”，它们都使技术突破了固有的领地，从而侵入到科学的国土。这样带来的结果是，作为知识体系，要区分技术和科学成为极端困难的事情，从而形成了技术概念纵向的泛化。

同样，人们为应付技术概念纵向的泛化，就是在该纬度上对技术概念进行分类。对技术进行纵向的分类，最经典的代表是西班牙哲学家奥特加。他将技术分为偶然的技术、工匠的技术和技术专家或科学家的技术。这既是一种历史分期的方案，同时又是一种概念的分类。与此相类似的是美国社会哲学家芒福德对技术的划分，他把技术分为直观的技术（始生技术）、经验性技术（古技术）和科学性技术（现代技术）。与这种三分法不同的是，还存在着一种两分法，例如德国哲学家海德格尔把技术分为古代技术和现代技术，即传统的技能型技术和知识型技术。法国技术哲学家埃吕尔则用专业化的语言把技术分为技术操作和技术现象。虽然在表面上存在着三分法和两分法甚至其它更多的分类方法的区别，但是我们很容易在它们之间找到本质的一致，这就是：三分法的前两项往往是两分法第一项的两个阶段。例如奥特加的偶然技术和工匠技术其实是海德格尔的古代技术的两个阶段，因为它们在本质上都属于传统的技能型技术，只不过存在着程度的不同。同样，埃吕尔的技术操作也包括了奥特加的偶然技术和工匠技术，而技术现象则包括了技术专家的技术。这一点在美国社会哲学家芒福德一个人身上，最能集中地体现出来。他在对技术做了始生技术、古生技术和现代技术区分的基础上，又做了进一步的概括，即将技术分为生物技术和单一技术。所谓生物技术就是始生技术和古生技术，而单一技术就是现代技术。综观哲学家对技术纵向的分类，虽然不同的哲学家采取不同的划分方法和名称，但是我们能够把这些不同的表述分为相对的两个类属：一个是古代的、工匠的、生物的、操作的，另一个则是现代的、科学的、单一的、现象的。作为一种知识，前者在本质上是经验性的，后者则是理论性的。因此，所有这些分类都可以简约为经验性的和理论性的这对范畴。这样，纵向的经验技术和理论技术，与横向的物质技术和社会技术，两对对立的范畴就构成了对技术概念分析的坐标系。而在这个坐标系，任何一个点都同时融合了横向和纵向两个因素。因此，美国技术哲学家米切姆在综合所有分类的基础上将技术分为“作为物体的技术”、“作为知识的技术”、“作为活动的技术”和“作为意志的技术”。这种划分不过是对技术概念泛化的进一步印证。

二、 技术概念的狭义化

在技术概念泛化的同时，存在着另一个倾向，即技术概念的狭义化。而这种倾向的极端，就是将“技术”一词限定在“工艺技巧”，也就是经验性的范围之内。这种划分有其智力的因素。就像以上所述及的，作为一种知识体系，技术被分为经验性和理论性两个不同的部分。对这两部分的关系，不同的人有着不同的认识。持“技术是应用科学”的学者认为两者有根本的不同，其最突出的代表人物是加拿大哲学家邦格。他认为“技术与技艺、技艺实践极为不同。技艺和工程实践是不同种类的行为，而不是不同种类的知识”；“工程实践是建立在知识基础之上，从而无疑也是建立在技术基础之上的，即使用科学指导人类的制作”；而技术是“关于人工物的科学研究……或者说是知识的领域，它关注的是借助科学知识来设计人工物并规划它们的实现、操作、调整、维护和管理”。显然，在邦格那里，技术是知识，其职能是设计和规划，而把技艺排斥出了知识领域。他还用实体性理论和操作性理论这对范畴，将技术制作和使用做了区分。而所有这些都是力图在工匠的技艺和工程师的技术之间划出一条鸿沟。转贴于 然而，反对“把技术作为应用科学”的哲学家和社会科学家则认为:“技术史家们指出，即使在前现代语境下，也有可能使主观直觉上的技能和通过反复学习得到的知识受到技术实践的那些非理论规则或格言的制约，在某种程度有可能用描述性的数学形式详细陈述技能”。对这些学者来说，作为一种知识，传统的技艺和现代技术并没有本质的不同，而只有程度的差别。赞同“把技术作为应用科学”的学者和反对“把技术作为应用科学”的学者对技术不同观点可以概括为：前者把技术的谱系看成是由不同的环节构成的，而后者则把它看成是一个没有明显间隙的连续体。

从谱系形成的角度看，技术概念经历了一个“去技能”的蜕变过程。我们把史前的技术称为“技能”，意味着那个时代的技术就是工具的使用，没有专门的工匠，人人都是技术人员。我们把古代文明中形成的技术称为技艺，意味着与史前时期相比，古代的技术是工具的制造，工匠是那个时代的技术人员。这时的技术是把“设计和具体的制造”两项功能统一在同一个技术人员身上。而现代技术和古代技术最根本的一个区别是将设计和制作分离开来，这就产生了工程师和技师两种不同的技术人员。然而，有趣的是，技术在完成了它最后一次“去技能化”后，本来是专为表征现代技术——工程科学技术而生的“技术”一词，在使用上却出现了危机：在工程师的眼中，越来越倾向于仅仅愿意把“工艺技巧”看作技术。

这个有趣的现象，显然无法用单一的智力因素来解释。既然这个现象和工程师有关，那么现在就让我们看看，“工程师”这一概念负载了如何的历史意涵，它又在现代社会发生了如何的变化？

西方“工程师”一词最初在中世纪出现时是指服务于军队中的高级工匠。在贵族社会，把战争看作是一种光荣的业务，因此，这些军队中被称为“工程师”的工匠们，要比民间的一般工匠具有身份上的优越性。在工业革命后，工程师曾被用作蒸汽机的操作者。蒸汽机作为工业时代开启的标志，它的操作者——虽然同样是下层人民——自然要比普通的机修工更容易受到人们的尊敬。由此看来，“工程师”一词由于起源于军事，而具有了比普通工匠高贵的出身，也正因为此，自然成为工业时代最先进技术操作者的称号。也就是说，“工程师”一词，一直代表着工匠中的“贵族”。然而，进入20世纪以后，用科学知识武装起来的现代工程师，却并不满足于此——他们不想再继续做“工匠中的贵族”，而是要彻底和工匠阶层划清界限。此时，他们无论在智力还是社会方面都具有了这样的条件。从智力方面看，工程科学成为大学传授的专门学问，也就是说，和传统的工程师不同，现代工程师是受过大学教育的人，工程技术成为专家的领地。从社会方面看，在工业体系中，工程师和工人不同，他们以智力资本参与分配，在本质上属于资产阶级。这样，工程师更愿意把自己看作是和律师、医生一样的专业人士。事实上，他们也像律师、医生这样的传统专业人士一样，建立了自己的专业组织——工程师协会，并且他们被认为“主要不是对雇主负责，而是对整个社会负责”。职业责任和声誉的上升，使他们更有理由把自己看作是和律师、医生一样平等的专业人士。最后，他们试图通过把具有“历史劣根性”的“技术”一词还给中世纪工匠的后裔——现代技工们，从而从内容到形式彻底和工人阶层划清界限。

反向工程的概念范文第5篇

【关键词】数学概念；探究；评价

基于概念图的表征方式，能清楚地阐述概念的内涵和外延，兼具层次性和方向性.学生在数学概念生成过程中，可以通过绘制概念图有效外显反映“再发现”的数学思维活动，概念图的绘制避免了学生由于“有货倒不出”而导致逻辑不清，无法梳理和展示自己的学习活动过程以致评价失控进而产生概念生成误差.运用概念图表述学生的概念学习，使得学生概念学习的监控评价从后台走向前台，从“抽象”走向“具体”，促使学生“主动”“自觉”地监控评价自己的概念学习过程. 概念图的生成是学生认知结构重构重组的过程化显示，学生体验了概念自然生长的奥秘，学生图示自己的概念学习的过程中，可以建立具体的数学概念生成的思维链，有助于学生回顾反思自己的数学化行为，辨别其中的缺失，进行有效监控，从而选择适当的概念生成策略，有效调控概念生长，从被动的、盲目的“赶鸭子上架”变为主动的、策略性的、高效的自主探究学习.

大多数的数学概念的生成大致涉及四个阶段：

设置相关情境寻求本质特征解释概念框架精致、拓展与验证.

学生利用概念图表征概念情境，解释新的数学对象时，学生需要借助于图示来观察、判断、选择、抽取对象的主要特征信息，并通过绘制概念图自我评价调控新特征信息与原有认知结构有意义建构，若能融入原有知识结构，则只需把信息作为原概念的新例；若不能融入，则适时调整修改原有概念图示以使其适应新的对象.概念产生后的概念的内涵与外延的准确定位始终伴随着自我监控评价，如新概念的产生、新概念框架的检验和修正、应用活动的拓展、认知结构的完善等行为.有效运用概念图，通过问题信息分析与加工比较、探究障碍对策分析、图表演示、探究障碍产生原因、自我分析、自我表述、相互评价、撰写小日记等方式，能加强监控学生的概念生成活动.

学生概念生成过程中的监控评价分析如下：

概念生成过程中的监控评价

概念生成实践中，以“平均变化率”的概念生成具体探讨在概念生成过程中怎样利用概念图高效实施监控评价.

训练问题组3：

1.概念生成后有没有结合概念生成图评价自己的探究过程，并注意思考五点：起点、分叉点、易偏点（偏离探究目标）、盲点、断点？

2.有没有对概念生成过程中的“五点”产生的原因进行分析以及思考优化处理这“五点”问题的对策？

3.概念生成后有没有结合对自己探究过程的反思和分析完成探究小日记？

4.概念生成后是把新概念与原有知识建立联系，还是建立了新的知识体系以容纳新概念？

5.有没有认真体会概念的“变式”辨析，真正把握概念的本质？

6.有没有对概念生成效率和效果的思考与反思、评价？

案例评析 通过图形的感悟和自我探究过程中的实时监控指导，使学生从感性了解平均变化率逐步上升到理性认识，同时借助于概念图工具外显学习过程，学生可随时监控评价.

数学概念学习中，学生借助于概念图的绘制能有效显示自己“再体验”行为，发现探究过程中的偏颇行为，通过图示自我监控评价；学生用概念图标注概念中的知识点，初步建立概念知识的关联，形成初步的信息关系图，有利于学生从纷繁无序的信息中挖掘出有效的知识信息，监控评价概念信息体系有序组织；学生不仅可以由概念图表征知识间的相互关系，还可以表征概念生成过程中形成的思维链，通过知识构图和思维链图的验证对比，能够准确监控评价思维链节点的状况，防止思维链的断裂，准确理解概念的内涵和外延； 学生用概念图能充分实现学生间的同一问题的探究行为交流，并进行相互监控和评价，促进各自的数学概念共同生成；学生概念图的绘制是在自我监控评价下逐步发展建构的过程.通过自我监控和评价，学生不断调整概念图的层次性和链指向，进一步完善构图.因而概念图绘制本身就充斥着自我监控和评价，基于概念图绘制的数学概念学习能够有效促进对学习过程的评价监控.

【参考文献】

[1]王兄.概念图评价应用分析[J].上海教育科研，2006（6）： 64-66.