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教学设计概念

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教学设计概念

教学设计概念范文第1篇

一、揭示背景、播种种子

在初中,学生初步学过函数的概念(变量说),教师应把这个作为学生知识的生长点,结合具体实例形成高中函数的概念(对应说),使函数概念的重要本质特征被嵌入到他们的概念体系中去,从而构建学生良好的认知结构.

教师:在初中,我们学习过函数的概念,请同学们回忆一下,它是怎样表述的?

学生1:设在一个变化过程中有两个变量x和y,如果对于x的每一个值,y都有唯一的值与它对应,那么就说y是x的函数,x叫做自变量.

(设计意图:数学概念往往具有系统性,复习初中函数的定义,为形成高中函数定义和比较初、高中函数定义做好铺垫)

教师:很好,这个定义是从变化过程中两个变量的关系角度进行定义的.下面我们先来看几个实例.

二、分析实例、种子发芽

实例1 一枚炮弹发射后,经过26 s落到地面击中目标.炮弹的射高为845 m,且炮弹距地面的高度h(单位:m)随时间t(单位:s)变化的规律是.(*)

问题1 (1)炮弹发射后2(s)炮弹距地面的高度是多少?发射后5(s),10(s)呢?(2)根据(*)式,从0(s)到26(s)的每一时刻炮弹距地面的高度唯一确定吗?

学生2:2(s)240(m),5(s)525(m),10(s)

800(m),每一个时刻t(s)h(m)(唯一的).

实例2 近几十年来,大气层中的臭氧迅速减少,

因而出现了臭氧层空洞问题.图1.2-1中的曲线

显示了南极上空臭氧层空洞的面积从1979~20

01年的变化情况.

问题2 (1)1983年臭氧层空洞的面积约是多少?1991年,1997年呢?(2)根据图中曲线,从1979年到2001年每一时刻臭氧层空洞的面积唯一确定吗?

学生3:1983年,1991年,1997年,每一个时刻(年)臭氧层空洞面积(唯一的).

实例3 国际上常用恩格尔系数反映一个国家人民生活质量的高低,恩格尔系数越低,生活质量越高.表1-1中恩格尔系数随时间(年)变化的情况表明,“八五”计划以来,我国城镇居民的生活质量发生了显著变化.

表1-1 “八五”计划以来我国城镇居民恩格尔系数变化情况

时间(年) 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

城镇居民家庭恩格尔系数(%) 53.8 52.9 50.1 49.9 49.9 48.6 46.4 44.5 41.9 39.2 37.9

问题3 (1)1992年恩格尔系数是多少?1995年,1999年呢?(2)根据表格,从1991年到2001年每一年的恩格尔系数唯一确定吗?

学生4:1992年52.9%,1995年49.9%,1999年41.9%,每一个数(年)恩格尔系数(%)(唯一的).

(设计意图:在三个实例之后分别设计三个问题,能更好地揭示事物的共同属性,凸显函数概念的本质属性,有了“脚手架”,学生从实例中抽象出函数的概念就比较顺畅)

三、归纳共性、破土而出

教师:以上每个实例都可以看成一个变化过程,根据初中函数的定义,这三个都是函数.但是,随着学习的深入,仅从变化过程角度来定义函数有其局限性,例如:是函数吗?就很难回答.因此,我们需要从新的高度来认识函数概念,那么,如果去掉具体的问题情境,上述三个实例变量之间的关系有什么共同点?

学生5:都是两组数之间的一种对应,并且对于第一组中的每一个数,在第二组中都有唯一的数与它对应.

教师:很好,显然这两组数可以构成集合,我们称之为非空的数集,如果两个非空的数集之间有这种对应关系,我们就说是一个函数关系,下面,请同学们用两个集合元素之间对应的语言来定义函数的概念.(几位学生试着表述,之后,教师将学生的回答梳理再表述,或者启示学生将表述补充完整再条理表述)

四、数学语言、概念命名

学生6:设A、B是非空的数集,如果按照某个确定的对应关系f,使对于集合A中的任意一个数x,在集合B中都有唯一确定的数f(x)和它对应,那么就称f:AB为从集合A到集合B的一个函数.记作:y=f(x),x∈A.

教师:非常好!其中x叫自变量,x的取值范围A叫做函数的定义域,与x的值相对应的y值叫做函数值,函数值的集合{ f(x)|x∈A}叫做函数的值域.

教师:那么,理解这个函数的定义,我们又应该注意些什么呢?

师生共同归纳:①函数是非空数集到非空数集上的一种对应;②符号“f:AB”表示A到B的一个函数,它有三个要素;定义域、对应关系和值域,三者缺一不可;③集合A中的数具有任意性,集合B中的数要满足唯一性;④f(x)是一个符号,不能理解为f与x的乘积.

(设计意图:注意函数定义中的关键字,培养学生思维的严谨性)

教师:在研究函数时,除用符号f(x)表示函数外,还常用g(x)、F(x)、G(x)等符号来表示.下面,请同学们比较初、高中函数定义的联系和区别?

学生7:初中函数定义与高中函数定义本质是一致的,都是一种对应,高中的定义更加抽象,是两个非空数集之间的一种对应.

教师:是的.函数概念用集合、对应的语言叙述后,我们就很容易回答前面所提出的问题.y=1(x∈R)是函数,因为对于实数集R中的任何一个数x,按照对应关系“函数值是1”,在R中y都有唯一确定的值1与它对应,所以说y是x的函数.

(设计意图:比较初、高中函数定义,使学生构建函数概念的知识体系,同时解决前面提出的问题,前后呼应)

五、概念内化、施肥浇水

例1 判断下面从集合A集合B的对应关系是不是函数?如果是,请指出它的定义域、值域和对应关系;如果不是,请说明理由:

教师:通过这个例子,你能发现函数的值域与集合B之间的关系吗?

学生8:函数的值域是集合B的子集.

例2 写出一次函数、二次函数和反比例函数的定义域、值域和对应关系,填入下表:

函数 定义域 值域 对应关系

(设计意图:函数的概念形成后要及时进行课内训练,以提高学生对新概念的认识和理解,明确概念的内涵与外延,促进新概念的内化)

六、运用概念、实现价值

例3 已知函数,

(1) 求函数的定义域; (2) 求,的值; (3) 当,求,的值.

分析:函数的定义域通常由问题的实际背景确定.如果只给出解析式y=f(x),而没有指明它的定义域.那么函数的定义域就是指能使这个式子有意义的实数的集合.

解:略.

教师:解析式有意义通常有哪些情况?

师生共同归纳:当求用解析式y=f (x)表示的函数的定义域时,常有以下几种情况:

① 如果f (x)是分式,那么函数的定义域是使分母不等于零的实数的集合;② 如果f (x)是偶次根式,那么函数的定义域是使根号内的式子大于等于零的实数的集合;③ 如果f (x)是由几个部分的数学式子构成的,那么函数的定义域是使各部分式子都有意义的实数的集合(即使每个部分都有意义的实数的集合的交集).

变式训练 求下列函数的定义域:

(1); (2).

例4 下列函数中哪个与函数相等?

; ; ; .

分析:若两个函数的“三要素”都相同,那么这两个函数肯定相等.

解:略.

教师:如果两个函数的定义域和对应关系相同,那么这两个函数是否相等?

学生9:由于值域是由定义域和对应关系决定的,所以,如果两个函数的定义域和对应关系相同,那么这两个函数必定相等.

变式训练 判断下列各组中的函数是否相等,并说明理由:

(1)表示炮弹飞行高度与时间关系的函数和二次函数;

(2)和.

(设计意图:求函数定义域和判断两个函数是否相等是本节课的重要题型,应及时归纳解题规律)

参考文献:

[1] 李昌官.数学优秀课成长的基础、过程与方法[J].课程・教材・教法,2011(8).

[2] 肖凌戆.高中数学概念教学的基本特征与操作模式[J].中学数学教学参考,2012(4).

教学设计概念范文第2篇

一、借助观察情境

观察是获得知识的基本途径,观察能力同样也是初中生必须具备的数学能力之一。初中数学概念引入教学过程中,教师应当借助观察情境帮助学生形成直观印象,从而顺利达成教学目标。

例如七年级上册“丰富的图形世界”一章教学过程中,棱柱概念引入时,教师可以用粉笔盒为例,请学生观察粉笔盒,思考粉笔盒的侧棱、底面、侧面分别有什么特点?借助于形象直观的实物展示,学生很快就能发现:粉笔盒是四棱柱,它的所有侧棱长相等,上、下底面形状相同,侧面形状都是平行四边形。通过这样的观察,顺利导入棱柱概念,学生加深对直棱柱相关知识的印象,进一步提高对棱柱概念的认识,可谓一举两得。

对于刚刚步入七年级的学生来说,数学学习难度骤然加大,如果教师不能采取行之有效的策略实施概念导入,容易让学生从初一开始就产生畏惧心理,不利于今后数学教育活动的开展。观察是学生认识世界、感知概念的有力途径,引导学生观察实物模型,有助于他们认识概念的基本属性。选择观察对象时,教师可以就地取材,也可以根据教学需要事先制作,尽量以贴近教学内容为宜。

二、联系身边现象

数学来源于生活,理当回归生活。《义务教育数学课程标准》指出:数学与人们的生活息息相关,数学广泛应用于社会生产和日常生活的方方面面,课程设计应当重视学生已有经验,贴近学生生活,让学生从实际背景中抽象出数学问题。初中数学概念引入时,教师应当尝试联系学生熟悉的身边现象,让学生感受到数学与生活息息相关。

以八年级上册函数概念导入为例,教学实践中,本人先使用多媒体课件出示了一幅欢乐谷摩天轮图片,随后提问:同学们一定不会对摩天轮感到陌生,但是你们有没有思考过,游客坐在摩天轮上,随着时间的变化,游客离开地面的高度是如何变化的?一开始,很多学生笃定地认为摩天轮上升高度与旋转时间一定成正比。本人出示了一张反映摩天轮上一点高度y(m)与旋转时间x(min)之间关系的数据图,学生发现,随着时间的变化,摩天轮离开地面的高度不一定是正相关,但是对于给定的时间x,相应的高度y是确定的。当学生发现这一点之后,本人立即趁热打铁,导入函数概念:在上面的例子中,有两个变量,给定其中某一个变量的值,相应地就确定了另一个变量的值。一般地,如果在一个变化过程中有两个变量x和y,并且对于变量x的每一个值,变量y都有唯一的值与它对应,那么就称y是x的函数。由于有之前熟悉的生活事例作铺垫,学生很快掌握了函数概念。

三、采用类比方法

类比思维是现在提及次数较多的一种数学思维能力,通俗意义上理解,类比就是通过发现某几个事物在内部属性方面具有的相似点,从而推测这几个事物在其他方面也具有相同点的一种思维方式。类比是一种重要的思维方式,同时也是引入概念的重要手段。初中数学知识每一章节、每一知识点之间并不是相互孤立的,而是彼此联系、前后呼应的,不同数学情境可能需要运用相同概念,新知识和旧概念之间一定具有相同点或不同点,教师应当采用类比方法,在新旧概念之间建立联系,帮助学生发现新知识,顺利导入概念。

教学设计概念范文第3篇

关键词:高中数学;数学概念;现状;教学设计

在高中数学教学中,教师和学生重视的内容都是一些知识的重点难点和特殊情况下的易错点,在这种情况下,数学概念的学习就会受到忽视。然而数学概念作为数学学习与教学的基础知识,在整个数学体系中所占的比重是很大的,在某种程度上讲,数学概念是高中数学的核心部分,决定了学生对数学知识的理解程度。因此,数学概念教学应该受到教师及学生的重视。而教师作为课堂教学中重要的知识传输媒介,要认识到数学概念的重要性,并积极探讨其教学设计的正确方法。

1.数学概念教学的现状

在过去传统的数学教学中,教师的教学设计偏重解题而忽视概念,但是从长远角度看,这种方法并不利于学生对数学整体轮廓的掌握。学生对数学概念的模糊会导致对某些偏理性知识的不清晰,甚至阻碍数学的学习。所以数学概念教学的设计是非常必要的,它对学生学习和教师教学都有深远的影响和意义。

1.1数学概念的忽视

我国高中教育所存在的普遍问题,也是最大的问题就是师生学习的落脚点全都指向一个目标――考试。由于受到应试教育的影响,教师在教学中所重视的使学生对数学问题的分析能力和解题技巧的培养,在课堂教学导入新课的过程中,对于一些重要的数学概念知识一带而过,甚至不曾提及,却花费了大半的时间用来讲解例题和做练习,所以学生们也着重对数学解题性的学习。教师和学生因此都忽视了数学概念。实际上,学好数学不仅仅要掌握数学的答题技巧,也要对一些理论知识有所了解。只有对数学知识有正确、准确的认识,才能在更高的层次上提高学习效率和课堂教学的有效性。

1.2教学方法的单一

数学概念是一种理论性强的知识内容,很多概念还具有抽象性,须有很强的思维能力才能理解。而教师在授课时难以掌握教学方法,在课堂上以“灌输式”的方式让学生进行学习,虽然讲课有顺序有条理,但是平铺直叙的方法使课堂单调、枯燥,无法调动学生的学习兴趣,学生在被动学习中就会失去对数学概念的学习热情,对这样抽象性、缺乏具体分析的数学概念就难以真正掌握。长此以往下去,学生会渐渐对数学学习失去主观能动性,对学习效率和数学能力的提高都会产生负面影响。

2.数学概念教学的设计

随着我国教育部门新课程标准作出的改革和要求在高中教育中的深化,数学概念的作用受到教师的普遍重视。《普通高中数学课程标准》曾经明确指出,在数学学习中教师要重视对学生数学概念的掌握,为了帮助学生对抽象性概念的理解,教师在教学中要注意以数学实例作为佐证,让学生深入了解概念的来龙去脉。这样才能使学生在解题和学习数学的时候遇到困难能够迎刃而解。因此,教师在教学重要正确设计概念教学,笔者主要从以下几个方面简要论述课程设计方法。

2.1明确概念的来源

无论是哪一门学科的知识都不是无本之木,无水之源,而学生们对于一种概念的理解首先要建立在清楚概念的来源的基础上。尤其是数学概念,虽然我们在学习和认识数学概念的时候会觉得抽象、难懂,而实际上所有的数学概念是从生活中具体事物所衍生的科学原理。因此教师在授课之前要做好有效备课,那么在高中数学概念教学的课程设计中,对于概括性较强的数学概念,教师要仔细阅读和分析教材,明确所学习的数学概念的来源,通过对概念的充分了解,学生进行消化理解也会更加容易。

例如,在学习函数图像的时候,就“数轴”这一个简单概念来谈,教师在课堂上仅仅是告诉学生们如何运用数轴来解决问题、如何读数轴等。但是学生们并不能快速地了解数轴中各种特征和运用技巧。那么教师可以跟学生一起研究数轴的来源,让学生们知道,数轴实际上是代表正负两个方向,人们还根据数轴的原理研究出了温度计等物品以计算温度的正负值。那么学生在了解了数轴的这些知识以后就会对数轴有了具体的形象的认识,从而真正掌握这个概念。

2.2理解名词的意义

数学概念中不乏抽象性词汇,很多学生对于抽象性的词汇产生疑问和不理解,为了帮助学生理解这些词汇,教师在教学中要适当地把抽象内容转化为具体的形象性语言,这样就可以使学生了解数学概念。高中的数学学习每一个知识点都不是孤立存在的,因此,教师要引导学生明确名词的意义,可以根据之前的学习来引导学生理解概念。

例如,在学习“递增函数与递减函数”概念的时候,一些学生不理解“递增”与“递减”的含义,教师可以设计一组简单函数促进学生的理解。比如,在初中的时候学生们就已经学习过简单的一元一次方程,“y=x”,在这个方程中,函数会随着变量x增加而增加,呈现出的图象逐渐上升的趋势,那么这样的函数就是“递增函数”;反之,“”中,y随着的增加而减小,函数图像呈现出下降的趋势,那么这样的函数就是“递减函数”。在这个例子中,教师把数学术语“递增”和“递减”分别用简单例子加以具体说明,使学生了解y=x词汇的含义,从而掌握数学概念。

2.4重视题目中的概念

学习效率得到提高的重要表现之一就是能够做到在解题中明确所涉及到的概念,因此,为了使学生牢固掌握数学概念,强化理解,在平时解题教学中,教师要引导学生时时复习旧的知识,尤其是题目中所涉及到的概念。复习数学概念不仅可以加深学生对其印象,而且有助于对题目做出正确解答。在练习中,对于某一问题涉及到概念性知识,教师可以让学生首先通读题目,再引导学生对其中的概念进行回忆,然后通过分析内容整理出解题思路。

例如,课堂练习中出现这样一个题目“设数列的前项和为,若对于所有的正整数,都有,求证:是等差数列”,在进行解题之前,教师先让学生们知道此题目中所涉及的数学概念是“等差数列”概念,然后设计问题“等差数列的定义是什么?”然后引导学生灵活运用等差中项解决问题。在这个例子中,教师首先使学生思考题目中所牵涉到的重要知识概念,然后发现其特征和在求证要注意的问题,在这过程中,学生们不仅复习了概念,而且有了证明题目的论据,从而完成题目的解。

3、结束语:

通过上面的论述我们可以得到结论,在高中数学中数学概念教学是必要的。在整个高中数学系统中,数学概念不仅仅是数学学习的基础,也是进行解题的关键,是学生学习数学的主要工具,也是教师提高课堂教学水平的重要教学内容。然而当前我国高中数学概念教学的实际情况并不乐观,因此,需要数学教师在课程设置上多做改进和调整。那么,为了使学生充分吸收、消化高中课本中的数学概念,教师要正确认识概念教学,设计最优方案,在课前做好备课,课堂上使学生对概念来源、名词意义以及题目中所涉及的概念都得以明确。只有这样,才能达到培养学生对数学概念的认知能力、提高教学水平和学生的学习效率的最终目的。

参考文献:

[1] 李善良.数学概念学习研究综述[J].数学教育学报,200l,10(3):18-22.

教学设计概念范文第4篇

关键词:物理 概念 教学设计

物理概念是反映物理现象和过程的本质属性的思维方式,是物理事实的抽象。它不仅是物理基础理论知识的一个重要组成部分,而且也是构成物理规律和公式的理论基础。学生学习物理的过程,其实是在不断地建立物理概念的过程。如果概念不清,就不可能真正掌握物理基础知识.当然就谈不上应用知识解决实际问题。因此概念教学是学生学好物理的基础,更是学好物理的关键。在实际教学中如何才能让学生有效地掌握、理解并运用好高中物理概念呢,笔者从实际教学的经验中体会到,采用灵活多变的教学方式,激发学生的学习兴趣,变抽象为形象,可以提高概念教学的效果。以下是本人结合实际教学总结归纳的一种概念教学方式,愿与同仁一同探讨.

一、高中物理概念分类

基于发展观点,我认为高中物理概念可分为两大类:一类是初中已形成的初浅的,甚至是不完整的概念。此类概念在学生脑子里已经形成,但不是很成熟,甚至可以说还不是很科学,称之为旧概念。旧概念教学要在了解学生已有知识水平的基础上,进一步深入,使其完整化、科学化,变得更严谨。另一类是属于全新概念,学生以前没有接触过的概念。新概念的教学,必须让学生了解它的来龙去脉。要理解概念的内涵(既反映了物理对象某种属性的“质”,又反映了物理对象某种属性的“量”),又要理解概念的外延(既概念的适用范围,是指概念所反映的具有某一属性的一个个,一类类现象或事物)。

二、物理概念教学设计

下面以高中物理第一册第二章第一节“几个基本概念”的教学为例,阐述概念教学设计。本节包括参考系、质点、时间与时刻、位移与路程等概念。把这些概念进行分类,参考系(相当于初中的参照物)、时间与时刻、路程应属于第一类,是初中已经接触过的概念。而质点和位移是新概念,属第二类。

1、要在了解学生知识水平的基础上进行旧概念教学。由于参考系、时间和时刻、路程这些概念都是在学生头脑里已经初步形成的概念,所以在教学设计中,尽量要让学生表现出他已有的知识水平。在了解学生的知识水平基础上进行教学。

2、新物理概念的引入和形成。在物理概念教学中,首先要使学生明白,原有概念的局限,从而知道为什么要引入新的物理概念。

例如:“位移”概念的引入:先让学生观察两个路径acb、adb都从a地抵达了b地,如图所示。路程分别为25km和30km。然后向学生提问该两种路径有共同之处吗?学生可以观察出两种路径的初位置与末位置是相同的。从而引发出路程无法描述物体位置的变化,只能引入新概念位移:即位移是表示物体位置变化的物理量。如:从a到b的位移为22km,与路径无关。再问:如果从a地出发经过位移大小为22km后一定能到达b地吗?进一步引出位移的矢量性,即从初位置指向末位置。通过这种设置新情景,层层诱导让学生观察、思维、分析,比较“现象”的共同属性,从而明白为什么要引入“位移”,位移具有矢量性。

3、通过“比较”加深对概念的理解。为了深入理解概念,除了要理解其物理意义外,还应找出概念与构成它的要素或与它相近的另一概念的异同点及联系。帮助学生掌握概念体系,所谓概念体系是指由相邻概念(如静电场与重力场,电力线与磁力线,库仑定律与万有引力定律等),相似概念(如质量与重量,动量与能量,电场强度与电场力,电压与电动势等),相反概念(如力的合成与分解,正功与负功等),并列概念(如电场强度与电势),从属概念(如电场强度与点电荷电场强度等)组成了系列概念,只有当学生弄清这些易混概念的区别与联系,才能正确理解概念,防止错用概念,提高运用概念的能力。

4、编撰适应例题,巩固物理概论。概念形成之后,为了巩固新概念,可在概念上容易出错的地方,编撰适当的例题,变化条件,多方设问。这些问题要很容易把学生对概念的模糊认识暴露出来,然后澄清学生对概念的模糊认识,便会形成正确概念。

总之,教学是科学,也是艺术,教学的艺术性要求教师对教学内容,要有一番设计。教无定法,但教学有法。在物理概念教学过程中,我们只有把握不同概念的特点,选用不同的适用于该概念的教学方法,才能最大限度地让学生充分理解概念的内涵,把握概念的实质,为灵活运用概念打下坚实的基础。若有几个概念一起教学,如果不经过合理的课堂设计,可能就是一盘散沙,最后也就无法在学生头脑里留下一幅能够反映现象之间密切联系的,完整的物理图景。

主要参考文献:

教学设计概念范文第5篇

关键词:桥梁概念设计;教学方法;桥梁史;课程设计

中图分类号:G64241;U441 文献标志码:A 文章编号:

10052909(2015)04008403

桥梁不仅能够满足人们跨越障碍、到达彼岸的心理需求,同时也是生活环境中使人印象深刻的标志性结构物,常常成为审美对象和文化遗产[1]。桥梁具有结构物和艺术品两种属性,传统的桥梁工程教学因受时代所限,只关注结构物这一属性,教材多为从苏联翻译过来的实用性教材,教育学生按规范进行设计,其影响延续至今[2],致使学生形成思维定式,严重限制了学生创造性思维的发展。教学内容重在材料选择、构造设计、内力计算,主要解决的是结构概念设计的问题。随着技术和经济的发展,桥梁,特别是城市桥梁的美观越来越受到重视,设计人员开始注重造型的表现力和隐喻,造型概念设计也应运而生。在关注造型设计的同时,还要考虑桥梁与周边环境(自然环境、社会环境、人文环境)的关系。因此,桥梁概念设计宏观上包含了结构概念设计、造型概念设计、桥梁景观设计三个部分。这三者在设计中同时进行、相互融合。在教学中,结构概念设计通常由桥梁工程课程来解决,其它两项则由桥梁概念设计课程来解决。

一、课程设置

桥梁概念设计课程适用于高等学校土木工程专业道路、桥梁方向和道路桥梁与渡河工程专业,属于专业选修课,通常在学完材料力学、结构力学、结构设计原理之后开设,使学生有能力对所设计桥型的结构杆件进行力学分析和计算。该课程原来安排在桥梁工程课程之后,此时学生均已掌握了桥梁的规范设计法,从上交的概念草图作业中可以看出,学生的思维定势已经形成,在规范规定桥型基础上微调的较多,充满创造性的桥型较少。后将该课程提到桥梁工程课程之前,这时上交的概念草图作业出现了很多优秀方案,既有创新又有可行性。由于课程安排在桥梁工程课程之前,必然会担负起桥梁工程概论的教

学任务,介绍五种基本桥型及其构造特点,占用学时较少,满足该课程基本需要即可。随着课程的推进,有些学生会对原始设计产生怀疑,因为与规范桥型差距较大,此时尽量建议学生保留原始的设计形式,无论造型繁杂,还是夸张,甚至是造型荒谬都没有关系,鼓励学生运用学过的一切力学知识和结构知识,动用一切工程手段,解决原始设计出现的新问题,实现自己的设计意图,以此激发学生的创造性思维,提高解决工程问题的能力。

二、教学内容

课程教学主要包括桥梁概念设计综述、桥梁史、桥梁造型设计与桥例、桥梁规范分类与适用范围、桥梁景观设计、桥梁色彩与夜景设计、综合应用、方案比选和评价方法等。在这些内容中,桥梁史是经常被教师简略介绍而在这里要重点强调的。由于传统教育内容过于保守,容易养成工程师循规蹈矩的习气,缺少创新精神,培养出的许多工程师并不清楚他们在桥梁设计和施工中所采用的技术大多是发达国家在20世纪50~70年代所创造发明的。我们虽然在规模和跨径上有所超越,但技术并没有新的突破。这种满足于跟踪和模仿的习惯,正是中国工程教育不重视培养学生创新理念的结果[3]。要想明确我们现在所处的位置,回顾知识的层次和增长过程将有助于我们找到现时的理念是在何时首次出现,又在何处被采用[4]。因此,介绍桥梁史,特别是现代桥梁工程发展史上的那些重大创新就显得尤为重要。通过详细介绍这些创新得以提出的原因、实现的条件、应用的过程和造成的影响,让学生更加全面地了解何为创新、如何创新。如果再介绍创新者及其性格,就会形成立体形象,加深教学印象。例如著名的桥梁设计师莱昂哈特(Fritz Leonhardt),除了设计了很多造型优美的桥梁之外,他还是各向异性钢桥面板的发明人,并首创斜拉桥倒退分析法、下层移动托架施工法和顶推施工法,他对桥梁工程的探索精神让人敬佩。马拉尔(Robert Maillart)的坎坷人生和对板结构的执着,梅恩(Christian Menn)的坚强性格和对矮塔斜拉桥的贡献[5],这些都能促使学生去深入这些桥梁大师们的世界,并且以他们的眼光来看待他们的工作,避免思维僵化,更好地理解桥梁绝非只是“按规范要求进行设计”,而是有很多种设计思路,有非常丰富的处理方法,有广阔的创新空间。这就是为什么要突出桥梁史这部分内容重要性的原因,它可以很好地承接“桥梁造型设计与桥例”部分的教学,体现造型设计的灵活性和多样性。

三、教学方式

对于桥梁概念设计这种综合性较强的课程,采用多元教学方式是必然的趋势,每一种教学手段都要与教学内容相匹配 [6]。桥梁概念设计综述和桥梁史这两部分多采用媒体辅助教学,通过介绍大量工程实例,让学生加深理解,加深印象[7]。

桥梁规范分类与适用范围部分采用多重解释性多媒体课件教学,也就是通过精选桥例串起多个知识点(包含景观、色彩、夜景等),使同样一套课件在讲授一遍主要知识点之后,还可以进行多次解释,每一次解释都换一种思考方式。比如在介绍拱桥分类这个知识点时,桥例不但要考虑拱桥各种类型的对比,而且还要反映出夜间景观的设计规律,或者桥体色与景观色之间的关系,这样在第一次课上讲完拱桥分类,在第二次课刚开始进行简要的复习,然后启发学生重新看待桥例,发现这些桥例中体现出来的新的规律。如果综合了三个知识点,就可以对同样的课件进行三次解释,让学生养成多视角多观点看问题的习惯。几次课后,学生就会主动思考首次出现的众多桥例中是否蕴含着其它的原则或规律,学习自主性得到了有效调动。

其它的教学内容则采用多媒体教学辅以模块化课程设计。在讲授桥梁造型设计与桥例这部分内容时,学生开始进行概念草图构思和绘制,随着课程的进展,不断丰富完善自己的造型设计。比如在讲授桥梁规范分类与适用范围时,学生就根据所学的新知识论证所构思桥型的可行性,并相应地作出修改。教师在这个过程中的指导要谨慎,

尽量保留学生的原始设计思路,

不要轻易否定任何设计的可能性,引导学生思考解决措施;也不要直接给出建设性意见,而是提供多样的参考资料,由学生自主选择具体的处理办法。到了桥梁景观设计部分,学生要在原设计基础上,进行景观设计,并对桥梁造型做进一步修正。课程结束,学生要提交一份详尽的课程设计过程记录,把课程设计每一阶段的所思所想以及所作出的修改仔细记录整理,同时提交最后的桥型方案。通过课程设计、课堂学习和讨论,学生可以把所学到的知识应用到设计中,更好地理解知识要点,教师也能及时地把握学生在设计中出现的问题,并随时调整教学方案

四、考核方式

考核分过程记录和桥型方案、平时作业、期末考试三部分。各自的权重可以根据实际教学情况作出调整。其中,平时作业和教学内容相互配合,比如在“桥梁规范分类与适用范围”部分,要求学生分组提交调查报告,调查校园周边的人行桥的结构、细部、使用情况等。在讲授桥梁景观设计时,要求每组学生反复调查其周边环境,并提出景观设计意见。这种类似于项目教学法的作业形式能很好地调动学生的学习自主性。虽然作业在课程开始前就已经提前设计,但是在实际操作的过程中还会遇到一些新问题,比如有的作业可操作性差,或由于特殊情况无法完成,也可以取消、合并,或者更改。

五、结语

由于中国对桥梁概念设计的研究起步较晚,国外研究成果的译介和国内的探索与实践是同步进行的,这就要求教师要密切关注学科发展动态,及时更新自己的专业知识,同时还要学习先进的教学经验,不断摸索适合某一教学内容的教学方法,以确保高效的知识传递和人才培养。概念设计是桥梁之魂,也是工程区别于科学的关键,更是现代工程教育的核心内容[3],因此要意识到该课程的重要性,在教学中体现出创新思维的应用,及时反思教学中出现的问题,为培养出新一代的桥梁工程人员贡献出自己的一份力量。参考文献:

[1]伊藤学.桥梁造型[M].北京:人民交通出版社,2001.

[2]项海帆.桥梁概念设计[M].北京:人民交通出版社,2011.03.

[3]项海帆,潘洪萱,张圣城,范立础.中国桥梁史纲[M].上海:同济大学出版社, 2009.09.

[4]马修・韦尔斯.世界著名桥梁设计[M].北京:建筑工业出版社,2003.03.

[5]王应良,高宗余.欧美桥梁设计思想[M].北京:中国铁道出版社,2008.05.