工程問題的概念精選(九篇)
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第1篇：工程問題的概念范文
一、注重重要概念的比較，揭示概念的本質屬性
概念在數學中具有較強的抽象性，然而小學生在進行數學概念學習時，通常只關注與自身生活緊密相連的屬性，教師在進行概念教學時如能有效應用比較教學法，就能幫助學生更好的理解概念的內涵，從而揭示概念的本質屬性。那么應該如何確保應用的有效性呢？
1.求同比較
很多概念雖然不同，但也具有一定的共性，只要經過精心分析就能找出二者的關聯(lián)，從而更好地掌握概念間的聯(lián)系。
例1.小明家今年喂養(yǎng)了10只雞，每只雞的平均重量為3.5千克，總共賣得910元，雞的單價是多少錢一斤？
分析：在這一問題中，千克與斤的概念不同，但二者共性都是重量單位，且1千克等于2斤。通過這一問題的設計，學生不僅溝通了千克與斤之間的關系，而且與實際生活緊密相連，從而激發(fā)學習興趣。
2.求異比較
數學中很多概念、題目、公式看似相同且存在較大的差異。一旦觀察不仔細、分析不認真，則會產生混淆。因而在數學中更多的是尋求不同概念的異同點，但這必須確保比較教學法應用的有效性，從而更好的引導學生理解概念的本質屬性。
例2.（1）剪掉一根繩子的1/4后剩下4米，這根繩子有多少米？
（2）剪掉一根繩子的1/4米后剩下4米，這根繩子有多少米？
在這一組例題中，“1/4”和“1/4米”所表達的含義截然不同，前者表示是繩子的1/4，而后者則是繩子的1/4米，即0.25米。學生如果不注意區(qū)分二者的概念，那么就會出錯。因而應在解題之前引導學生注重概念的求異比較，才能更好的提高解題的正確率。
二、注重結構比較以體現(xiàn)解題的規(guī)律
1.厘清應用題結構變化規(guī)律
學生學習每一種新的應用題型，通常會與已經學過的應用題產生混淆。因而在教學設計時教師應注意新舊應用題的比較，使其更好地掌握新學應用題的特點。
例3.（1）超市運來了大米1000千克，第一天就賣了1/4，請問賣了多少千克的大米？
（2）超市運來了大米1000千克，第一天就賣了1/4，請問還剩下多少千克的大米？
在這一組例題比較過程中，題2是對題1的升級，這就需要對題1到題2的變化進行講解，使學生明白在沒有明確給出簡單條件的同時還隱藏了一個中間問題，將問題變得更復雜，如上述例題中要解答題2，必須解答出題一中的“賣了多少千克的大米”才能進行題2的解答，而這一比較過程中，通過引導學生分析比較能找出新舊知識的結合，從而更好的掌握應用題結構
2.洞察應用題的數量關系
小學生在初學應用題時，往往只能淺顯地理解表面而對本質的理解且相對缺乏。因而在幫助其弄清應用題的數量關系時，應將數量與內容相同但關系不同的應用題擺在一起來比較用于區(qū)別和比較，從而在比較中幫助學生掌握應用題中的數量關系，從而掌握正確的應用題解題辦法。
例4.（1）A、B兩地的距離為100公里，某汽車從A地開往B地，當走完全程的4/5時，汽車行駛了多少公里？
（2）某汽車從A地開往B地，當走完全程的4/5時，剛好行駛了100公里，那么A、B兩地的距離是多少公里？
在上面兩道例題中，題1給出的條件是全程長度，要求就行駛的公里數，題2則只給出行駛的公里數，而需要求兩地的距離。分別給出的條件和求解對象均不同，因而在教學過程中，教師應引導學生進行比較和分析，才能得出總行程乘以分率等于所行駛公里數的數量關系，從而根據這一數量關系進行題1和題2的計算。從這一組例題中，通過引導學生分析比較，掌握應用題的基本結構，再逐步掌握此類行程問題的解題規(guī)律，最終提高學生的解題速率。
3.區(qū)分關鍵詞的含義促進理解
小學生在進行應用題解答時往往由于不細心而出錯，甚至根據某句話、某個詞就草率的得出解法。因而在教學時，為提高學生的審題能力與水平，應將內容大致相同卻極易混淆的應用題擺在一起并讓學生進行比較。
例5.（1）一輛汽車由A地駛往B地，當行駛至全程的1/4時，汽車離終點還剩下100公里，A、B兩地的距離是多少公里？
（2）一輛汽車由A地駛往B地，當行駛至全程的1/4時，汽車離中點還剩下100公里，A、B兩地的距離是多少公里？
在這一組例題中，兩道題只有一字之別，教師應引導學生進行自解，當發(fā)現(xiàn)學生由于不細心將“終點”和“中點”混為一談，那么就不可能得出正確的答案。因而教師在教學時應引導學生進行分析比較，讓學生在分析和比較過程中找出二者的不同點所在，只有這樣才能更加及時地發(fā)現(xiàn)真正的題意，以便提高學生的審題能力和水平。
三、通過變式比較提高綜合運用能力
因應用題結構發(fā)生變化導致學生一時找不出正確的解題思路。應采取變式教學策略比較拓展學生解題思路。因而在變式教學時，可以設置一組由復習題和變式題組成的案例，引導學生發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。
例6.（1）一項工程如果由A、B兩隊獨立完成，分別需要8天和12天，若A、B兩隊合作要多少天完成這項工程？
（2）一項工程如果由A、B兩隊獨立完成，分別需要8天和12天，若A隊先做3天后再由B隊做剩下的工程，需要多少天完成這項工程？
（3）一項工程如果由A、B兩隊獨立完成，分別需要8天和12天，若B隊先做3天后再由A隊做剩下的工程，需要多少天完成這項工程？
（4）一項工程如果由A、B兩隊獨立完成，分別需要8天和12天，若A隊先做若干天，剩下的工程由A、B兩隊在3天內完成，那么A隊先做多少天？
（5）一項工程如果由A、B兩隊獨立完成，分別需要8天和12天，若由A、B兩隊合做若干天，剩下的工程由A隊在3天內完成，那么A、B兩隊合做多少天？
從這一組遞進式的例題來看，其隨著條件的變化，
解題的難度也在逐漸地加大。因而在教學過程中，作為教師只要引導學生通過分析比較找出其中的解題規(guī)律（即工作時間始終由工作總量和效率決定），才能拓展學生的解題思路，活躍學生的數學學習思維，提高學生的應用題解題能力。
“咬文嚼字見精神”，這個精神就是語言形式所表征的思維實質，是學好數學的基本前提，而比較法則是實現(xiàn)這一精神內核的重要方法。作為新課改背景下教育工作者，應在日常教學中引導學生注意分析和比較不同知識點之間的內在聯(lián)系和區(qū)別，從而確保學生具備良好的數學素養(yǎng)和過硬的數學知識，在促進小學數學教學質量提升的同時為新課改教學目標的順利實施注入強勁的動力。
參考文獻：
＼[1＼]李進枝.淺談比較法在小學數學教學中的應用＼[J＼].新課程（小學），2008，（8）.
第2篇：工程問題的概念范文
關鍵詞：軟件工程；概念和術語；實例；實踐
中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)06-10ppp-0c
Designing a Software Engineering Teaching Scheme
WEN Zhi-xiong,CHEN Zhen-ting
(Brief Introduction of Kunming Metallurgy College, Kunming 650033, China)
Abstract: This paper proposes a teaching scheme based on the idea of software engineering, which is teaching together with examples, attaching importance to convey the key concepts, persisting in engineering awareness cultivating and practice training during all the school period.
Key Words: Software Engineering; Concepts and terminology; Example; Practice
1 引言
高職軟件技術專業(yè)培養(yǎng)目標是：“能夠從事軟件企業(yè)桌面應用開發(fā)、軟件生產企業(yè)編碼、系統(tǒng)支持、軟件銷售與應用開發(fā)、非IT企業(yè)事業(yè)單位信息化等工作?！?/p>
軟件工程是專業(yè)培養(yǎng)方案核心課程之一，它是指導計算機軟件開發(fā)與維護的一門工程學科。
計算機專業(yè)的學生畢業(yè)之后，無論從事軟件開發(fā)、維護還是銷售，都離不開軟件工程的知識。可以說，軟件工程概論課是他們參加工作后馬上就要直接應用的一門專業(yè)課。
但是，由于下述原因：
（1）由于為了推進就業(yè)，各學校都采取最后一個學期進行畢業(yè)設計和就業(yè)實習的做法，所以，學制三年的高職，課堂學習時間兩年半；作為國家緊缺人才培養(yǎng)工程的二年制軟件技術專業(yè)，課堂學習時間一年半。而學習軟件工程涉及的前驅課程比較多，學習時間緊。
（2）計算機高職學生對動手解決實際問題的能力較強，但對《軟件工程》理論學習，普遍感到內容比較抽象，不易理解，學生學習的積極性很難調動起來。
因此，如果沒有一整套科學、合理的教學方案設計，就不可能在短時間內，培養(yǎng)出具有較強工程能力的軟件人才。
2 教學方案設計的依據
（1）在軟件工程的理論學習中，有些概念、術語反復出現(xiàn)，它們對內容的理解起著至關重要的作用，所以，我們的教學要重視這些概念的傳達。
（2）Jennifer Niederst Robbins在他的廣受讀者歡迎的著作《學習Web設計》一書中寫到：“很多人通過讀書和理解并修改存在的例子自學JavaScript”[1]，等。所以，實例軟件工程教學是一種好方法。
（3）L.G.Alexander在其編著的《新概念英語》教程中，就外語學習的基本原理，致教師和學生：“學習語言與學習樂器十分相似”。同樣，“軟件設計是一個創(chuàng)造性的過程。從書本上學不會設計，只能經過實踐，通過對實際系統(tǒng)的研究和實踐才能學會”[2]。所以，我們的軟件工程教學要加強實踐教學。
總之，通過重視關鍵概念、重點難點內容的講解，實施實例教學以及加強實踐環(huán)節(jié)，使學生成為教學的主體，通過自主學習來了解、掌握相關知識和技能。
3 教學方案設計
3.1 重視幾個重要概念和術語的傳達
在軟件工程中有幾個出現(xiàn)頻率非常高的術語，理解掌握它們對促進學生的自我學習將起到一兩撥千金的作用。
3.1.1 模型
（1）定義：模型就是為了理解事物而對事物做出的一種抽象，是對事物的一種無歧義的書面描述。通常，模型由一組圖形符號和組織這些符號的規(guī)則組成[3]。
（2）建立模型的一般步驟：1）客觀、正確地調查和分析所要解決的問題；2）在明確問題的性質和關鍵所在后，根據知識進行歸納和總結；
（3）抽象地建立起求解問題的模型；4）考察和證實模型是否準確地反映了實際問題運行的規(guī)律。
結構化分析主要建立功能模型和數據模型。數據流圖是建立功能模型的基礎，實體－聯(lián)系圖是用于建立數據模型的圖形。軟件設計的目標是設計出所要開發(fā)的軟件的模型，等等。
3.1.2 抽象
人類在認識復雜現(xiàn)象的過程中使用的最強有力的思維工具是抽象。人們在實踐中認識到，在現(xiàn)實世界中一定事物、狀態(tài)或過程之間總存在著某些相似的方面（共性）。把這些相似的方面集中和概括起來，暫時忽略它們之間的差異，這就是抽象。或者說抽象就是抽出事物的本質特性而暫時不考慮它們的細節(jié)，即在解決問題的過程中集中考慮與當前目標有關的方面，忽略與當前目標無關的方面。
軟件工程中從軟件定義到軟件開發(fā)要經歷多個階段。在這個過程中每前進一步都可以看作是對軟件解法的抽象層次的一次細化。抽象的最低層就是實現(xiàn)該軟件的源程序代碼。
3.1.3 逐步求精
逐步求精是一種求解問題的技術。Miller在他于1956年3月發(fā)表的著作"The Magical Number Seven, Plus or Minus Two: Some Limits on Our Capacity for Procession Information"中指出，一個人在任何時候只能將注意力集中到7+-2的信息塊上。
1971年，Wirth在他的"Program Development by Stepwise Refinement"中首先提出了逐步求精的開發(fā)技術。他指出，逐步求精可以幫助工程師將精力集中到當前的開發(fā)階段，而忽略其他細節(jié)問題。Miller規(guī)則是人類的智力限制，我們不可能戰(zhàn)勝我們的自然本性，所以我們要與之共存，接受自身局限，并在這個前提下盡我們的最大努力。
所以，逐步求精是一種“為了求解重要問題而盡量推遲對細節(jié)進行考慮”的基本解題方法。
3.1.4 演繹、歸納
歸納和演繹是人們認識過程中的兩種推理形式。歸納是從個別事實走向一般的結論、概念的思維方法。演繹法是從一般原理、概念走向個別結論的思維方法。
3.2 在校期間持續(xù)培養(yǎng)工程意識
針對學制短、時間緊的情況，在前驅的課程中就要讓學生了解軟件工程框架、熟悉模型元素。如在結構化程序設計課程教學中堅持用用流程圖表達算法思想，在面向對象程序設計課程中，表達面向對象的思想時使用UML圖和圖素（基本圖素如角色、用例、類、接口等）；在對應的課程設計中，教師以軟件工程框架（目標、過程和原則）來指導學生的設計，并要求同學使用相應的開發(fā)工具（如C，VC#.NET）來實現(xiàn)老師給出的（或與同學一道做出的）軟件模型?？傊?，要求同學要具有按“圖”（模型）施“工”（編碼）的能力，為更深入地學習和今后從事軟件工程打下良好的基礎。
第3篇：工程問題的概念范文
論文摘要:本文主要從水力學課程教學和實臉教學兩個方面探討了提高水力學教學質的方法。
1水力學課程特點
水力學是給排水等非力學專業(yè)的一門重要的技術基礎課，是一門理論性、實踐性、運用性均較強的課程。水力學課程中的基本概念和理論推導比較多，在學習中需要對基本概念、基本公式及其運用條件有比較清楚的了解，才能對整個課程的知識有系統(tǒng)而連貫的認識;實驗是學習本課程的重要環(huán)節(jié)，其對培養(yǎng)學生的動手能力以及對理論知識的進一步認識起到至關重要的作用;水力學課程與《排水工程》、《水泵與泵站》等后續(xù)專業(yè)課程聯(lián)系緊密，在實際工程運用中許多環(huán)節(jié)都需要《水力學》知識，這些對該課程的實際運用提出了較高的要求。
在水力學教學過程中，發(fā)現(xiàn)水力學教學中還存在一些問題:水力學研究的是以水為代表的液體，由于水流運動多變，研究邊界條件復雜，水力學基本理論通常借助許多假定來簡化復雜的問題，因此公式中往往有許多系數待定，這給水力學教學帶來許多學生難以理解、感到疑惑的地方;水力學課程內容安排中實踐性教學內容不太突出，習題和例題與工程實際聯(lián)系不十分緊密，章節(jié)中相應的工程實例應用問題較少，也沒有專門的課程設計或綜合練習，對培養(yǎng)學生的綜合分析能力及向工程設計過渡起不到積極作用;目前開設的實驗多為驗證性實驗和演示型實驗，限制了學生思考問題、分析問題和解決問題的能力，不利于學生素質和能力的培養(yǎng)，也不適應工程實際對工程技術人員的培養(yǎng)要求。
培養(yǎng)學生解決實際問題的能力是當前水力學教學改革的重要任務之一?；谒W教學的以上特點，本文就如何提高水力學教學質量進行了研究分析，并且在實際教學過程中進行了實施，認為采取多樣化的教學方法、加強課程與實際工程的聯(lián)系以及重視實驗教學的改革是切實可行的措施，可以取得較好的教學效果。
2理論教學改革
2 .1采取多樣化的教學方法
在教學過程中采用多種教學方法相結合的方式，不同的內容采用不同的教學方法。對不涉及難以理解的基本概念，主要是公式推導的教學內容，例如能量方程、動量方程等的推導和應用，采用傳統(tǒng)板書和講授的方式進行教學，這樣有利于學生跟隨教師思路，逐漸理解掌握方程的推導過程，同時也可根據推導過程鍛煉其分析問題和解決問題的能力。
對于某些抽象的概念，僅僅依靠板書和教師的口頭解釋是難以讓學生順利理解的，如真空的概念、氣穴的現(xiàn)象、急流與緩流的區(qū)別等，則采取多媒體輔助教學進行相應的動畫演示。
在實驗條件允許的條件下，讓學生自己進行一些流動演示實驗，如邊界層分離，漩渦，射流紊亂擴散等，這樣使得非常抽象的流動概念變得十分具體而容易接受。
課堂教學中，積極實施啟發(fā)式、互動式教學，為使學生注意聽講和主動思考問題，常采用教師主講與課堂討論相結合的方法，并將每節(jié)課的最后幾分鐘留作專題討論，增強學生敢想、敢問及敢于動手實踐的信心和勇氣。
課后結合實際生活中碰到的水力學問題布置思考題，增加學生學習的主觀能動性，同時也加深學生對課堂知識的理解。例如在講解伯努利方程時，讓同學思考為什么足球運動中高速飛行的球能夠在水平方向做曲線運動，即所謂的香蕉球;在講解氣穴的時候讓學生思考為什么潛水員每次深潛上岸后，需要在減壓艙內呆幾個小時以防止?jié)撍?在講解層流紊流的時候考慮心血管疾病的成因及其防治等。通過這些與生活緊密相關的水力學問題的思考，學生學習水力學的興趣大為增加。
2.2充實教學內容與專業(yè)課程相結合
學生上水力學課前沒有參加過工程實習，缺乏對工程的感性認識，對抽象的理論在理解土有一些困難，為此在授課的過程中經常為學生補上這部分的內容。在學生進行一段時間的課程學習、有了一定的基本概念后，組織學生觀看水力學原型水流錄像片，并進行詳細的講解，畫面中的水流現(xiàn)象真實可信，并清楚的展示了實際水流現(xiàn)象與理論描述的差異，讓學生對實際水流現(xiàn)象有直觀的認識，利于其對基本概念的理解。對常用的一些工程應用問題，著重在原理上進行深人講解，如能量方程的應用，讓學生能夠靈活運用。
將水力學課程的知識點與專業(yè)課相結合，并在教學中結合專業(yè)課的特點深化和豐富水力學課程的內涵，使教學內容更加充實，更加結合工程實際，從而提高學生學習的興趣，提高教學質量。例如結合隧洞、涵管、給水管道講授管流的水力計算;結合渠道、排水管道等的水力計算講授明渠均勻流;結合閘門、擋土墻的設計講靜水壓強及其分布規(guī)律及靜水總壓力的計算等。
3實驗教學的改革
實驗教學是水力學教學的重要組成部分，它獨立于理論教學體系又和理論教學密切相關，在理論知識的驗證和理解方面有著理論課程無法替代的作用，是實現(xiàn)知識與能力，理論與實踐相結合的關鍵環(huán)節(jié)。國內外經驗證明，要培養(yǎng)高質量人才，必須加強基礎理論、基礎技能和基本知識的教育，重視能力的培養(yǎng)。學生主動深入的鉆研理論，認真深入實驗，是提高自己動手能力和創(chuàng)新能力的重要途徑。如何充分發(fā)揮學生在實驗中的主動性和創(chuàng)造性、提高學生的實驗技能，是實驗教學的首要問題。
在實驗教學中，安排形式多樣的實驗項目，包括驗證實驗、設計性實驗、綜合性實驗等，使學生在水流現(xiàn)象的觀察、理論的驗證和量測水位、流量、流速、壓強等基本技能上獲得足夠多的經驗，提高動手能力。對于驗證性試驗，實驗過程中不直接回答學生提出的問題，只是多引導、多啟發(fā)、提出分析問題的方法，指出解決問題的方向，并強調學生對實驗數據的整理分析;設計性實驗則以培養(yǎng)學生獨立思考能力和自主設計能力為目標;綜合性實驗在于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造思維，如水面曲線實驗、堰流實驗等，把實驗任務布置給學生后，在老師的指導下，各個實驗小組根據實驗方案進行可行化分析，研究和解決在實驗過程中出現(xiàn)的各種問題。
在實驗教學過程中，通過定期組織實驗競賽等活動來激發(fā)學生的實驗興趣和動手能力。
第4篇：工程問題的概念范文
關鍵詞：及時教學法；軟件工程；設計模式
1軟件工程理論課程教學中存在的問題
軟件工程是國內大多數高校計算機本科專業(yè)的重要專業(yè)基礎課程，著重培養(yǎng)學生在軟件開發(fā)過程中獨立分析問題和解決問題的能力。軟件工程課程體系涵蓋技術方法、工具環(huán)境、過程管理等多個領域，尤其是需求分析、設計模式、項目管理等環(huán)節(jié)，一般需要授課對象具備較高層次的抽象思維能力，且有一定的實際開發(fā)經驗。然而多數國內在校本科生缺乏團隊協(xié)作和解決工程問題的能力[1-2]，難以對軟件工程內在的邏輯關系進行整體把握，從而學習效果普遍不佳。（1）概念比較抽象。軟件工程中存在大量的概念、原理和模型，導致多數主題和章節(jié)的理論性很強。盡管結合案例的教學方法可對部分概念的理解起到一定的輔助作用，但受課時所限，很難將實際的龐大工程背景與復雜上下文環(huán)境在課堂上描述完整。對軟件系統(tǒng)的分析、測試、模式設計的精髓等，往往只能點到為止，多數學生都無法在短時間內深入理解。（2）教學手段陳舊。軟件工程是一門實踐性和綜合性都比較強的課程，但在實際教學過程中，師生之間缺乏有效的信息交流和溝通手段。既缺少課上針對授課主題的分析討論，也較少使用網絡化的交流平臺和手段，因此，很容易陷入傳統(tǒng)的模式化和程式化的教學循環(huán)。（3）學習效率不高。軟件工程中概念和理論層面中需要學生識記的較多，真正動手去做的較少，容易導致理論和實踐脫節(jié)。此外，學生的主動性和參與性無法充分調動，也導致教學效果與期望目標相差較大。
2JiTT方法簡介
及時教學法（just-in-time-teaching,JiTT）[1]強調基于網絡的、活動/任務導向的、自主學習的教學模式。JiTT從20世紀末提出以來，已廣泛應用于醫(yī)學[2]、控制[3]、語言[4]等領域的教學活動?，F(xiàn)將JiTT理念引入軟件工程理論教學，利用網絡教學平臺，結合課前預習、分組學習、課后實驗等教學活動，提高學生自主學習能力，改善教學效果。JiTT基于一系列在線和課堂的教學活動，為教師和學生提供有效的互動教學策略，其主旨思想和核心理念，是通過將一部分學生評測活動移到課前，讓學生在課堂活動之前有比較充分的時間閱讀并在線完成預熱（warm-up）問題，教師可提前查看這些問題的回答情況，并適當調整課堂教學重點，從而取得較好的教學效果。同時，輔以課堂分組討論、課后實驗等環(huán)節(jié)，將課堂教學內容和課外延伸活動有機結合，形成及時反饋。一般的，對于一個專題（章節(jié)），教師提前1周開始準備課前閱讀材料和預熱問題，學生閱讀預習材料后在上課前2天在線提交預熱問題的答案，教師提前1天根據學生答題情況對課堂教學活動重點進行微調，并針對錯誤或問題集中的知識點，強化課堂活動內容。軟件工程理論課程，尤其是概論和導論類課程，課時偏少，課程容量很大，另外，國內多數高校采取合班授課，針對這種情況，結合JiTT活動對傳統(tǒng)的課堂分組方式進行了調整，如圖2所示。分別布置A、B兩組不同話題（知識點）的預熱問題，學生隨機選擇一組，在課前進行充分預習和思考，課堂教學過程中，兩組學生分別進行交換問答與討論，既節(jié)省課堂時間，又可使學生充分了解了另一分組中的相關知識。
3JiTT在軟件工程教學中的應用
本節(jié)以設計模式這一主題為例，描述JiTT各環(huán)節(jié)在軟件工程教學中的具體應用。軟件體系結構和設計模式是軟件工程理論體系中的一個重要組成部分。這個主題要求學生在掌握基本的面向對象（objectoriented,OO）編程思想和程序語言的基礎上，針對軟件設計過程中的某一類常見問題，提供一般性的解決方案。對多數本科生而言，盡管對多態(tài)、繼承、封裝等OO概念有所了解，但由于缺少實踐經驗，往往對設計原則和模式的意圖、演化過程和適用場合無法深入理解和靈活應用。1）課前預習階段。嘗試讓學生完整地解決一個編碼問題，為此，采用一組案例引入設計模式主題，并不斷地進行代碼重構和設計演變，最終給出一個特定模式的解決方案。圖3所示為“策略（strategy）模式”中的一個課前預熱問題。這個環(huán)節(jié)要求學生通過一個“憤怒的小鳥”游戲，掌握“策略模式”的設計原則。學生在閱讀并了解游戲的基本需求后，根據給出的設計框架填充相關代碼，完成相應的功能。通過3~5個類似的問題，可使學生進一步了解后續(xù)設計的逐步改進的過程。2）問題評價階段。教師對預熱問題的難度和學生回答情況進行評估。將學生分為A、B兩組，分別閱讀“策略模式”和“觀察者（observer）模式”的相應材料并回答問題。其中，“策略模式”的預熱問題平均得分89.73%，“觀察者模式”預熱問題的平均得分91.02%。將針對學生的評測移到課前，可以發(fā)現(xiàn)，多數學生能夠理解這個案例游戲的基本設計需求，即便在尚未掌握設計模式時，也可以通過此前掌握的手段完成部分功能的實現(xiàn)，OO和UML基礎普遍較好。3）課堂討論階段。在這個階段，大部分學生已經對兩類設計模式中提出的案例問題比較熟悉，也能發(fā)現(xiàn)設計過程中存在的問題（如代碼重復、無法高效應對需求變化等）。在此基礎上，通過交叉分組討論，最終給出兩種設計模式的一般解決方案，從而強化學生對這類復雜概念的理解。評估結果（見表2）表明，超過85%的學生認為，此前的閱讀和預熱問題有效提高了課堂討論的效率，90%以上的學生認為一系列課堂活動基本解決了課前階段所存在的疑惑和問題。4）課后評估階段。通過補充實驗，學生有機會分別利用兩種設計模式最終完成兩個案例問題的程序編寫，并查看實際運行效果。為此，在實驗和作業(yè)中，給出了部分超類和接口的定義，要求學生填寫相應的代碼，所有問題和答案均通過在線方式。
4效果評估
為對JiTT在軟件工程設計模式主題中全過程應用的教學效果進行評估，設計了一組調查問卷，問卷分為3組共31個問題，包括對JiTT過程的評價、對原理和概念的理解，以及對學習效果的評估（見表3），評估結果如圖4所示。本科三年級的133名學生參與了問卷調查評估。結果顯示，90.98%的學生認為，與傳統(tǒng)的授課方式相比，JiTT活動可以有效幫助其理解比較復雜和抽象的概念；93.23%的學生表示，通過在線的課前閱讀和預熱問題，提高了課堂討論的針對性和效率，對課后作業(yè)和相關實驗的完成有明顯幫助；88.72%學生愿意將JiTT方法應用在軟件工程的其他理論課程中。
5結語
結合網絡教學平臺，通過拓展閱讀和預熱問題使學生提前介入相關概念的學習；通過分組討論、課堂講授和課后實驗等，使學生對兩類設計模式的理解更加深入。我們對本科三年級百余名學生的實際評估結果，發(fā)現(xiàn)JiTT模式和活動對設計模式的教學有積極影響，有利于將理論知識與開發(fā)實踐相結合，可顯著提高教學效果。當然，軟件工程領域的課程特點差異較大，本文主要將JiTT方法應用于設計模式等理論難度較大的主題，未來將探索該方法在數據庫原理、軟件測試等其他核心主干課程中的應用。
參考文獻：
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第5篇：工程問題的概念范文
關鍵詞：案例教學法；數字邏輯；創(chuàng)新意識
隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，硬件可編程芯片人才的社會需求日益增大。作為計算機專業(yè)的硬件基礎課，數字邏輯一方面需要為學生硬件課程的學習奠定堅實的理論基礎，另一方面需要培養(yǎng)學生扎實的硬件工程素質和對硬件課程的強烈興趣。然而，目前數字邏輯的教學效果并不理想，學生多停留在理論學習和習題解答上，對工程問題缺乏思考和解決能力[1]。事實上，隨著數字邏輯課程建設的發(fā)展，包括我院在內的很多高校在數字邏輯教學內容設置上增加了基于硬件描述語言的現(xiàn)代設計方法，內容隨著技術發(fā)展進行了更新。然而，這并沒有在實質上激發(fā)學生的創(chuàng)新意識。以教師為中心的傳統(tǒng)教學模式，沒有在教學過程中為學生提供發(fā)現(xiàn)問題、獨立思考問題、解決問題的空間，影響了學生主動性的發(fā)揮，阻礙了對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因而，探索如何改進傳統(tǒng)的以教師為中心的教學模式，培養(yǎng)學生的自主學習意識，重視討論式、研究式學習方式的培養(yǎng)，在數字邏輯課程教學過程中加以實施，對提高教學效果，培養(yǎng)應用創(chuàng)新性人才具有重要意義。
案例教學自1920年在美國問世以來，被認為是一種卓有成效的教學方法。運用案例教學法組織經濟管理類課程的教學活動，并用案例分析來考核和評價學生學習成績的優(yōu)劣，己收到良好的效果。具有明顯的目的性、啟發(fā)性和客觀性，案例教學符合當前教學方法改革的要求[2-4]。作為為培養(yǎng)未來計算機工程師奠定重要硬件基礎的數字邏輯課程，不僅要培養(yǎng)學生的理論基礎，更需要培養(yǎng)學生樹立很強的工程意識，養(yǎng)成良好的工程素質。面向這一需求，我們在課程教學中引入案例式教學方法，階段性地設計一些具有工程性質的案例，鼓勵學生面向案例解決方案加以討論，分析方案的設計架構、思路，根據所學專業(yè)知識提出改進方案，并對其方案的可行性展開廣泛討論和驗證。下面筆者從案例設計和考核方法等幾個方面，對基于案例教學法在數字邏輯課程中的應用方法加以探討，力圖為應用創(chuàng)新人才培養(yǎng)教學模式研究提供實踐經驗。
1案例教學法內涵分析
案例式教學模式是研究型教學的模式之一，在管理、金融等學科的課程教學中得到了成功應用。其本質在于基于真實案例展開深入討論、分析，通過學生共同參與，提升其對理論和實踐的認知水平，提高學生分析和解決問題的能力，達到教學目標。
案例教學法目前常見的幾個典型定義有：①教師根據教學目標的需要，采用案例進行講解及組織學生對案例進行研討，引導學生從實際案例中學習、理解和掌握一般規(guī)律、原則、方法及操作實驗，從而有效地將理論知識和實踐技能相互結合。②在教師的精心策劃和指導下，根據教學目的、教學內容的需要，運用典型案例，將學生帶入特定事件的現(xiàn)場，深入分析案例，以提高學生分析問題和解決問題的能力。③利用以真實事件為基礎所撰寫的案例進行課堂教學，讓學生對案例進行分析、討論、交流，充分表達自己的見解，以達到高層次的認知學習目標。④通過一組案例提供高度擬真的情境，讓學生嘗試在分析具體問題中獨立作出判斷和決策，以培養(yǎng)學生運用所學理論解決實際問題的能力[5]。
從上述定義可以看出，與傳統(tǒng)的以教師為核心的教學方法相比，在案例教學法中，學生是教學過程的主體，通過學生自主對案例的分析、討論和參與，達到教學目標。因此，案例教學法中案例的設計是關鍵，正確引導學生參與，則是教師在整個教學過程中所起的作用。在基于案例的教學法中，重要的基礎就是案例的選擇和設計，以及教學過程引導方法的設計。
2階段性引入案例，建立理論與工程概念的橋梁
在多年的教學過程中，我們發(fā)現(xiàn)，理論方法的掌握并不是學生學習的主要障礙，其主要問題是缺乏理論知識和實踐問題認知的溝通。雖然實驗教學過程對此可以有所改善，但課堂的理論化教學仍然分割了學生對理論和實踐聯(lián)系的認識。因而，在教學過程中引入工程性問題，從問題中抽象出概念，可使學生更容易理解理論概念，有益于培養(yǎng)他們更強的工程意識，將理論很好地應用于實際問題的解決中。在教學過程中，主要引入兩類案例。一類是一開始引入開篇案例，幫助學生理解抽象概念；另一類是在一定的學習基礎上引入綜合性較強的案例，建立完整的知識體系，培養(yǎng)學生的工程意識和創(chuàng)新意識。
2.1設計開篇案例，幫助學生理解抽象概念
在學習組合邏輯的功能電路的設計階段，我們發(fā)現(xiàn)學生對譯碼器、編碼器等邏輯功能接受比較困難。抽象的功能表描述，往往使學生不知所云，很難理解功能表中表述的輸入和輸出的邏輯功能具體含義。因此，在課程教學工程中，我們結合實驗和生活經驗選擇了下面的一個案例，力圖從學生熟悉的日常生活概念中抽象出邏輯概念，提出問題，進而學習設計方法，收到了比較好的效果。以編碼器的學習為例，本課程選用競賽用搶答電路設計為案例。該案例描述如下：設計一個多人搶答器電路，應用于知識比賽中，假設有八個組，每組一個搶答按鍵，搶答器電路能夠識別哪個參賽組最先按下按鍵，并將該組的編號顯示在數碼管上。其示意圖如圖1所示。在編碼器介紹的開篇，首先給學生引入該案例，讓學生圍繞該案例思考幾個問題。
1) 搶答器電路的輸入和輸出是什么？
2)輸入和輸出在數字電路中的表示形式是什么？
3) 輸入轉換為輸出的內涵是什么？
4) 這種類型電路還有哪些可能的應用？
顯然，學生根據生活常識，很容易確定輸入是“按鍵按下”的狀態(tài)。即有否按鍵按下，哪個按鍵最先被按下。電路的作用就是響應最先搶答方的按鍵按下狀態(tài)，對其他按鍵則不予響應，輸出則為搶答方的編號。這種形式抽象為數字電路中的邏輯變量，就構造出如表1所示的真值表。具有類似功能的電路還有數字鍵盤電路，實現(xiàn)10個數字按鍵對應按鍵的數字碼輸出。不同的應用功能具有相似的邏輯表述，而實現(xiàn)這種輸入到輸出的轉換功能就是編碼器。圖2為其邏輯符號，左邊為輸入I0，I1……In，即參賽各方的按鍵；右邊線表示輸出，即搶答成功組的編碼。進一步圍繞該案例，很自然地可以將輸入輸出的物理形式和邏輯表示形式問題呈現(xiàn)給學生。通?？梢栽O計在課堂上提出這一問題，并引導學生結合前面介紹的碼制和數制進一步探討該問題。
案例的引入將原本抽象的編碼器具體化，學生一方面比較容易理解編碼器的含義，另一方面又能體會編碼器的應用。在學生將抽象的編碼器功能表理解后，再圍繞該功能展開基于門級設計介紹內部電路，基于中規(guī)模芯片實現(xiàn)功能電路設計，并學習基于硬件描述語言的設計方法。多層次、多方位的引入將實際工程問題抽象并轉換為邏輯電路設計問題，最后選用相應的方法設計實現(xiàn)。
總之，在案例式教學模式中，實例設計是一個關鍵點。引入具有工程性的實例作為開篇，通過實例分析，確定待解決問題的目標、任務，可讓學生明確可能存在的知識點，帶著問題去聽課，在掌握相應理論和工程方法基礎上，對實例的解決方案加以總結。
數字邏輯課程實例的設計是一個難點。作為一門專業(yè)基礎課，由于學生尚未具有足夠的知識積累思考復雜的設計任務，因此實例設計不能過于復雜，但也不能停留在一般的例題形式，這樣無法激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，不利于工程意識的培養(yǎng)。因而在課程建設中，教師要以課程大綱為目標，選擇適當案例進行簡化、裁剪，在開始章節(jié)要選擇接近日常生活的問題規(guī)劃案例，隨著知識學習的積累，再逐步選擇專業(yè)性較強的案例，由易到難、由簡到繁。
2.2設置開放性案例，引導學生主動探究問題
案例教學法是在學習了一定專業(yè)知識的基礎上，通過學生獨立思考、相互討論和教師啟發(fā)獲得案例問題的解決方案。這里問題求解的自主思考能力和方案可行性分析、判斷能力是培養(yǎng)的主要目標。因而在教學的一定階段，需要規(guī)劃具有綜合性的題目，引導學生采用不同的解決方案，鼓勵學生通過課下習題、仿真實驗，對方案加以驗證，適當地組織一些課堂討論。對某些案例中學生提出的較好方案，教師要安排學生在課堂上進行論述，并廣泛展開討論，通過學生之間的經驗分享加深其對知識點的掌握，提高學生的自主探究意識。
該類案例設計的要點是對基于不同方法的設計加以比較。以搶答器的設計為例，在開篇中，該案例幫助學生理解編碼器的邏輯功能；在學習了編碼器的功能和引入芯片的概念后，教師可以給學生提出問題：如何用編碼器來實現(xiàn)該功能？同時利用硬件描述語言又如何實現(xiàn)？如何應用門電路加以實現(xiàn)？在學生提出解決方案后，教師將不同的設計方案加以比較，組織學生對方法的異同、優(yōu)劣展開討論，尋找規(guī)律。在學生主動參與的過程中，激發(fā)其探究問題的興趣。
另外，設計這類案例的重點是要綜合多個知識點實現(xiàn)系統(tǒng)設計。例如，在學習完計數器后，可以針對搶答器設計進一步提出設計要求，增加搶答時間倒計時的功能。如果規(guī)定時間內未有人搶答，則問題無效，繼續(xù)下一個問題。顯然，這要通過增加減法計數器實現(xiàn)。進而可以提出增加記分器的設計，將加法器與寄存器的概念融入案例中。這種案例的設計可使學生對所學功能模塊在實際工程問題中的應用以及系統(tǒng)級的設計方法有更為清晰的認識，有助于學生建立系統(tǒng)的概念，避免知識點的孤立，從而建立更強的工程意識。
3建立有效激勵機制，發(fā)揮教師的引導作用
3.1完善備課計劃
由于多年來養(yǎng)成面向高考的學習習慣，學生并不太習慣自主學習，討論課比較難以展開；同時由于學生知識面和經驗的欠缺，在以學生為主體的討論課堂中，教師不僅不能完全放手，而且更要全程參與，通過對課堂的控制和有效引導，啟發(fā)學生思考和推進討論氣氛。這種參與建立在教師扎實的知識基礎上。在備課過程中，教師要建立更為詳實的教案，就可能出現(xiàn)的問題加以羅列，規(guī)劃、啟發(fā)和引導學生開展開放性思維活動的命題，引導學生提出不同的方案，特別有意識地引導學生注意知識點之間的關聯(lián)關系，啟發(fā)學生對不同的方案加以分析，研究和設計一些討論場景，從而引發(fā)學習者的自主學習興趣與主動性。
3.2培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的多元考試方案和評分方法
合理地設置考核方案，也是鼓勵學生討論積極性的有效方法。案例教學法有助于培養(yǎng)學生開發(fā)分析、綜合及評估能力等高級智力技能，因而設置評價體系的時候，要綜合采用多元的評價體系，結合傳統(tǒng)的筆試，增加方案設計報告評價；同時對過程要給予獎勵， 不僅評價其設計方案，對學生參與討論的積極性以及能夠提出有價值的評判問題和歸納出有價值的結論，也要給予鼓勵。具體在設計評分標準時，要充分考慮各種因素，包括關鍵問題、問題相關性等。
4結語
數字邏輯是一門傳統(tǒng)的專業(yè)基礎課程，有很多經典的內容，隨著現(xiàn)代電子制造技術、可編程器件和EDA平臺的發(fā)展，又發(fā)展了許多新的內容。面對豐富的教學內容，如果孤立地講授，會讓學生不知所措。因而在具體教學過程中，教師應結合實際引入和簡化一些工程問題，幫助學生將繁多、抽象的概念、方法具體化，由淺入深地將知識點結合起來，幫助學生建立更強的工程概念。面向案例的自主學習和討論，可培養(yǎng)學生的開放性思維方式和面向實踐的工程意識，通過階段性引入案例，達到較好的教學效果。在后續(xù)的教學過程中，我們還有待建立更多案例，并根據教學實踐編寫相應教材，同時完善教案和評價體系，進一步提高學生的工程創(chuàng)新意識。
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Discussion on Case Study Approach Application in Digital Logic Course
JIA Xibin
(College of Computer Sciencs, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China)
第6篇：工程問題的概念范文
【關鍵詞】CDIO 概念車制作 課程 教學 設計
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）10-0107-02
一、引言
據麥肯錫咨詢公司（ McKinsey Global Institute） 的研究報告統(tǒng)計[1]，我國的工科畢業(yè)生只有不到 10% 適合在跨國公司工作。高素質工程技術人才的缺乏是不適合跨國公司工作的關鍵。與歐洲等國家工程類大學畢業(yè)生相比，中國高等教育在培養(yǎng)高素質工程技術人才方面存在三大弊端：一是教育重理論、輕實踐，工程教育的師資隊伍普遍缺乏行業(yè)背景，二是課程設置僵硬，缺乏知識的融合與交叉，創(chuàng)新教育不足；三是缺乏對工程科技與創(chuàng)新的興趣培養(yǎng)，缺少職業(yè)能力及職業(yè)道德教育。這樣的狀況導致培養(yǎng)的工程技術人才創(chuàng)新能力不足，缺乏動手和解決問題的能力，團隊合作意識和人際溝通能力不強。中國提出在2020年前完成建立創(chuàng)新型國家的目標，這就需要培養(yǎng)出基于工程實踐的新型工程技術人才，因此，更新教育觀念、實施工程教育改革成為第一要務[2]。實現(xiàn)第一要務要從最基本的課程教學改革和創(chuàng)新開始，課程創(chuàng)新是教育改革的關鍵，沒有課程教學創(chuàng)新，教育改革就是空中樓閣。
2000年，美國愛德華?克勞利教授研究組開始對工程教育改革進行研究。經過四年探索和實踐，他們合作苑⒊雋說囊桓魴灤偷墓こ探逃模式――CDIO[3]。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）、運行（Operate），以CDIO教學大綱和標準為基礎，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習和獲取工程能力。CDIO模式為國際工程教育提供了一個新的思路和研究方向，也為我國的工程教育改革提供一些有益的借鑒[4]。
將CDIO模式應用到課程教學上進行改革和創(chuàng)新，是課程改革和創(chuàng)新的新嘗試?！案拍钴囍谱鳌笔切麻_設校級綜合性專業(yè)校選課程，所涉及的內容是概念車制作的整個過程，教學方法采用學生主動研究和學習，教師指導方式。將CDIO模式應用到“概念車制作”課程中，以學生團隊在工作室（課堂）針對概念車為情境的理論學習、分析、思考為重點，構建一個“構思-設計-實施-運行”的重理論又重實踐的工程教育環(huán)境。
二、課程設置的目的
設置“概念車制作”課程，旨在培養(yǎng)學生綜合運用專業(yè)知識的能力；培養(yǎng)學生思考問題的邏輯性、靈活性與廣泛性，培養(yǎng)和提高學生的科研素質、工程意識和創(chuàng)新精神。該課程要求學生樹立工程的概念，同時了解在完成工程的過程中，所涉及到的相關內容，使學生了解作為一名工程技術人員，不僅需要具有相關的技術技能，同時更重要的是具有良好的職業(yè)道德、團隊合作能力、書面及口頭交流能力、資料的使用及查閱能力等，還有自我學習和管理等相關能力。使學生在系統(tǒng)分析與設計、制作、調試、信息處理、文檔寫作和團隊合作等方面的能力都有一個質的飛躍，為從事技術和管理工作積累實踐經驗，為造就出高素質工程技術人才打下良好的基礎。
三、課程的組織
“概念車制作”是一個復雜的設計、制作和調試的過程，將概念車制作分成多項目（或系統(tǒng)）。該課程分成五組，每組學生 3～5人，包括車身組、傳動組、轉向及車架組、發(fā)動機組以及電器組。要求汽車服務工程和車輛工程專業(yè)學生基本安排在傳動組、轉向及車架組、發(fā)動機組以及電器組，成型專業(yè)學生安排在車身組，機械制造及自動化專業(yè)分派到各組承擔零部件的制作。
四、CDIO模式下的課程
1.課程的構思（C）
概念車就是最先進、前衛(wèi)、環(huán)保、最能代表造車工藝的技術與科技發(fā)展設計的未來汽車。教學內容的構思是以概念車制作為平臺，課程教學內容包括技術和管理兩個方面。
該課程技術內容構思是概念車的制作項目，制作概念車要求每循環(huán)教學都有創(chuàng)新，在汽車節(jié)能、環(huán)保，輕量化等方面進行改進和創(chuàng)新。概念車主要包括發(fā)動機、底盤、電器和車身四大部分，每循環(huán)教學創(chuàng)新都要從這四個方面考慮?；诒荣惡徒虒W規(guī)律的考慮，每循環(huán)教學項目都在變化，構思概念車的系統(tǒng)創(chuàng)新是關鍵，這就是項目任務書。如2015年是轉向系統(tǒng)的優(yōu)化，2016年是發(fā)動機電控系統(tǒng)的開發(fā)。
該課題管理內容構思以質量管理體系ISO9001進行管理，使學生團隊受現(xiàn)代企業(yè)管理方式的熏陶。
2.課程的設計（D）
根據構思的項目任務書，對構思課程教學進行設計。
（1）教學過程的設計
“概念車制作”教學過程的設計與傳統(tǒng)的課程教學過程有很大差別，時間不固定，按照項目計劃時間運行。主講教師不站在講臺上將知識或技術灌輸給學生，深入到學生團隊中去，引導學生去思考和解決問題。學生團隊按照項目計劃書去學習和研究，推動項目逐步接近技術指標。
（2）教學方法的設計
“概念車制作”授課在 CDIO 模式框架內進行，需將 CDIO 精神靈活地貫穿于教學活動中，突出以學生為中心的觀念。采用以學生動手和自行思考為主，教師指導為輔的教學方式。在整個教學過程中學生學習、研究和思考自行完成，遇到問題，教師引導學生思考研討，和學生一起尋找解決問題的方法和手段，最后解決問題。在教學過程中教師不僅要引入工程的概念，而且還要按照ISO9001質量管理體系嚴格要求學生。
（3）教學內容的設計
教學內容包括技術方面和管理方面的教學內容。技術方面包括，調研、構思、設計、制作、調試和比賽（若有比賽）或總結等內容；管理方面包括大學生日常管理、經費管理、數據管理、設備管理以及基地管理等。
（4）實訓基地的設計
實訓基地設計是按照ISO9001管理體系進行現(xiàn)場設計，將占地面積500平方米制作基地劃分為車身成型區(qū)、學習區(qū)、加工區(qū)、組裝臺架調試區(qū)以及設備存放區(qū)。
3.課程的實施（I）
（1）技術方面的實施
實施過程按照項目計劃時間進行。制作過程主要在實訓基地。首先，學生團隊調研和檢索材料，了解和掌握該任務的技術動態(tài)和發(fā)展趨勢。如2016年的主要任務是發(fā)動機電控系統(tǒng)的開發(fā)，就要了解發(fā)動機電控知識和技術，掌握電控技術動態(tài)和發(fā)展趨勢。學生團隊要出去調研，記錄和撰寫調研報告。
根據比賽和教學的要求，撰寫項目任務書。首先，設定本學期概念車需要解決的關鍵問題。如2016年關鍵技術是發(fā)動機電控部分，其他系統(tǒng)進行優(yōu)化。其次，對概念車進行總體布局，如2016年概念車采用三輪行駛系統(tǒng)，轉向系統(tǒng)采用阿克曼轉向方式，車架采用前一字后井字結構以及車身采用錐形流線型等。第三、零部件設計采用CAI設計并進行仿真車身強度、剛度進行有限元分析和計算。第四、按照已經學過的《機械零件》的知識，對零部件選型。
按照零部件的要求以及計算分析結果，對零部件進行繪制，設計零部件的加工工藝和工裝夾具。根據圖紙的內容進行制作，制作大部分都是學生團隊在學院加工中心自行完成。
零部件全部制作完畢進行組裝，組裝后進行調試，調試先進行臺架測試，臺架測試通過后，再進行路試，如果有問題或效果不理想，再進行零部件優(yōu)化，然后再調試，直到達到比較理想狀態(tài)為止。學生團隊在計算分析、制作以及調試過程中遇到技術問題查資料或看講義以及教師指導。
課程技術內容講義總計九章，主要包括車架設計與制作、車身設計與制作、轉向系統(tǒng)的設計與制作、制動系統(tǒng)設計與選型、傳動系統(tǒng)的設計與選型、電動車動力系統(tǒng)的設計與選擇、燃油車動力系統(tǒng)的設計與選擇、電動車測試過程以及燃油車測試過程。
（2）管理方面的實施
大學生日常管理、經費管理主要管理者是學生輔導員承擔。數據管理、設備管理、以及管理實訓基地的管理按照ISO9001質量管理體系實施，主要管理者由主講教師或其助教承擔。
4.課程的運行（O）
逐步建立較完善的“概念車制作”教學體系和實訓體系，構建與現(xiàn)代企業(yè)較為一致的行業(yè)質量管理體系（ISO9001），使“概念車制作”課程能夠正常運行，并逐步完善，實現(xiàn)培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和人文素質的目標。
五、課程考核方法
考核方式按照平時考核、平時記錄情況、月匯報情況、會議紀要、以及總結報告相結合考核方法實施。即每階段或過程都有記錄，記錄作為考核的依據（20%）；不定期或定期討論問題和措施有會議紀要，紀要也作為考核的依據（20%）；每月有各組匯報，匯報情況也是考核依據（20%）；最后總結報告也是考核依據（20%）。平時有考核記錄（20%），平時考核成績由學生輔導員確定，其他考核由主講教師確定。
六、結語
“概念車制作”課程經過2015年的試驗，取得了一些成績和效果，積累了一些課堂教學經驗，為2016年正式確定校級選修課程打下良好的基礎。2016年開課已經開始，制定了教學大綱和考試大綱，自編了課程講義，制定了課程考勤管理辦法以及定期匯報制度，基本建立了課程教學體系和實訓體系，構建與現(xiàn)代企業(yè)較為一致的行業(yè)質量管理體系（ISO9001）。僅一年的課堂教學經驗只是雛形，持續(xù)的改進并逐步完善“概念車制作”課程，才能培養(yǎng)出更多的高素質工程技術人才。
參考文獻
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第7篇：工程問題的概念范文
論文關鍵詞： 力學課程 實驗環(huán)節(jié) 科學素養(yǎng) 創(chuàng)新能力
論文摘要： 力學課程是工程技術人才所必須學習的課程之一，由于課程的概念性強、抽象性強、應用性強等特點，課程中實驗環(huán)節(jié)的設置是必不可少的，而且實驗對課程的學習有著非常大的促進作用，實驗環(huán)節(jié)是培養(yǎng)工程技術人才科學素養(yǎng)，創(chuàng)新能力的有效途徑，我們在教學過程中應當加深對實驗環(huán)節(jié)教學的探索，提高實驗環(huán)節(jié)的課時比率，提高力學教學水平，促進教學方法的改革與創(chuàng)新。
1前言
力學課程作為專業(yè)基礎課，大部分的工科專業(yè)的學生都要進行學習。按照學生層次、專業(yè)類別、力學知識深度的不同，力學課程包括《建筑力學》、《工程力學》、《材料力學》、《理論力學》等。對于建筑，機械，航空等這些與工程結合密切的專業(yè)來說，力學課程是及其重要的技術基礎課，是這些專業(yè)學生學好專業(yè)課的一個重要前提。力學課程的特點就在于它所研究的問題都是與工程實際相結合的，是在生產生活中實實在在所遇到的問題。我們知道，實驗也是解決實際工程問題的方法之一，因此力學課程的學習與實驗就有了不可分離的關系。在力學課程中加開實驗環(huán)節(jié)，就成了學好力學課程的有效方法。力學課程的學習離不開實驗環(huán)節(jié)，加入實驗環(huán)節(jié)是學好力學課程的最直觀，最有效的方法。所以，實驗環(huán)節(jié)在力學課程中的作用是十分重要的。
2實驗環(huán)節(jié)可以更好的激發(fā)學生學習力學課程的興趣
興趣是推動人認識活動行為的重要動機，在課堂上，如果學生對所學的知識懷有興趣，便會抱積極的態(tài)度、以愉快的心情去參與進去，從而體驗到學習是一種無窮的樂趣。而力學理論的學習是枯燥無味的，課程內含力學相關基本概念和術語，有很多易混淆的名詞，力學作用情景抽象，實際應用性強，如果不加以正確有效的引導學生學習，會很容易讓學生知難而退，放棄對課程的學習。因此必須針對力學課程概念性強、抽象性強，應用性強等特點對學生進行一步一步的引導，這就需要力學實驗的配合進行。力學實驗主要包括材料力學實驗，結構力學實驗，根據課程的重點難點設置不同的實驗項目，達到幫助學生學習的目的。比如在材料力學部分，材料的拉伸、壓縮、扭轉等內力的概念在學生中有很多疑點，必須給予明確而有說服力的解釋，否則不利于培養(yǎng)學生的分析、思維能力。講解每一概念后，到實驗進行對應的實驗項目，對實驗過程進行詳細的指導，對實驗后的試件破壞形式和實驗數據進行科學分析，使學生對相關的內力概念有一個深刻的理解。從而解決了力學課程概念性強，情景抽象的問題。對于力學課程實踐應用性強這個特點，這就要求在講課過程中必須加入工程實際問題的舉例。比如說，在材料的軸向拉伸和壓縮試驗中，做實驗的目的是什么，在工程實際中的作用是什么，這個實驗可以對機械零件，建筑材料進行檢測，是研究材料性能，設計新零件等所必須要進行的實驗，比如說:起重裝置中載重件的設計、減速器中傳動軸的設計等都需要進行實驗，都需要經過周密的科學的計算才能設計尺寸選取材料。在力學課程的教學中根據課程的這些特點，有針對性的開設實驗項目，激發(fā)學生們對力學知識的學習興趣，養(yǎng)成從實驗方面解決問題，在快樂中學習的習慣，教師應充分利用力學學科的特點及實驗條件為課程服務，來激發(fā)學生的學習興趣，解決學生在力學學習中的問題。
3實驗環(huán)節(jié)可以培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)
科學素養(yǎng)(ScientificLiteracy)主要包括人們對于科學知識達到基本的了解程度;對科學的研究過程和方法達到基本的了解程度;對于科學技術對社會和個人所產生的影響達到基本的了解程度等三方面，科學素養(yǎng)是公民基本素質的一部分。當今培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)已成為時代呼喚高科技人才的需求，已成為今后社會進步、國家生存發(fā)展對公民綜合素質的普遍要求。現(xiàn)在努力培養(yǎng)掌握科學技術的新世紀的公民就意味著將來提高國家的國際地位和綜合國力?？茖W教育的目標有兩個特點:一方面是把如何學習科學納人科學教育的目標;另方面是強調學生個性和潛能的發(fā)展。因此為了適應國家建設、科技事業(yè)發(fā)展的需要，創(chuàng)新型人才應該具備良好的科學素養(yǎng)，應該具備必要的科學知識，科學的思維方式，對科學的理解，科學的態(tài)度與價值觀，以及運用科學知識和方法解決問題的意識和能力 [1] 。力學知識作為工程技術人才的所必須具備的知識，力學課程的教學也就顯得格外的重要，在教學過程中，必須要把對學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)和提高作為教育的一個基本目標。學生經過高等學校的學習，理工科的學生應該具備良好的道德品質、豐富的知識和技能、具有創(chuàng)造性思維和分析問題解決問題的能力，具有誠信的態(tài)度和健康向上的精神，成為國家建設的棟梁。為了達到教育目標，需要靠教育過程中的各個教學環(huán)節(jié)來體現(xiàn)，而實驗環(huán)節(jié)對學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)起著重要作用。對于理工類的許多學科和專業(yè)，力學是主修骨干課程，它既有一條發(fā)展的主線，又與其它課程有著密切聯(lián)系。 通過對力學專門知識的系統(tǒng)的深入的鉆研和專業(yè)工程中的應用訓練，學生逐步掌握廣博深入的力學知識，學會正確的思維方法，獲得分析和解決工程中與力學有關問題的能力。實驗又在學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)過程中處于承上啟下的重要階段。力學實驗對培養(yǎng)學生良好的科學素養(yǎng)至關重要。在實驗環(huán)節(jié)進行過程中讓學生對實驗內容進行有意義的建構，通過使用先前所學的力學理論去進行有意義的建構當前試驗內容，如果遇到問題需要課后找資料自學，這就培養(yǎng)了學生繼續(xù)學習的能力，即學會學習;同時在實驗中，學生通過一個完整的科學研究過程的訓練，初步瞳得如何從事科學研究，培養(yǎng)了實踐能力，即學會做事;在實驗中，與指導老師的溝通，與同組同學的溝通與合作，在全班同學面前的表達能力等，既學會協(xié)作;同時，學會力學實驗的實踐操作技能，掌握技術，適應生存。在這一系列的過程中，學生的科學素養(yǎng)在慢慢的培養(yǎng)起來。
4力學實驗與工程實際結合緊密，是培養(yǎng)工程技術人才的必要手段
實驗在各個學科中的地位都是十分重要的，科學技術的發(fā)展，離不開實驗，不經過實驗檢驗的理論，也僅僅是空頭理論。力學課程的教學過程更是離不開實驗環(huán)節(jié)，在力學發(fā)展的道路上，許多科學家的發(fā)明、創(chuàng)造都是靠大量科學實驗而得到的結果，因而實驗能力在培養(yǎng)現(xiàn)代工程技術人才中，占有重要的地位。在力學知識的學習過程中，肯定會遇到很多困難，結合實驗進行學習是一個十分有效的方法。實驗教學是一種智力與能力，理論與實踐相結合的教學活動。其功能是鞏固加深對力學基本概念，基本理論的理解，并使學生在接觸和熟悉實驗儀器的使用過程中掌握基本測試技能，了解科學的實驗方法，培養(yǎng)學生應用所學理論綜合分析問題和解決實際問題的能力，有利于養(yǎng)成學生手腦并用，細心觀察事物的習慣，讓學生了解進行實驗是解決工程問題的有效手段。所以，實驗教學是整個教學過程的重要環(huán)節(jié)，與理論教學是相輔相成的。要培養(yǎng)出優(yōu)秀科技人才，離不開實驗教學。
5力學實驗是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的基礎
創(chuàng)新能力是能夠創(chuàng)造出具有社會價值的新理論和新事物的各種心理特點的綜合，是指能獨創(chuàng)性解決問題的能力。主要包括創(chuàng)造性思維與創(chuàng)造性想象，而以創(chuàng)造性思維為創(chuàng)造性心理的核心。創(chuàng)造性思維是人類思維的綜合，是智力發(fā)展的高級表現(xiàn)形式。當人類進入了21世紀，科學技術的發(fā)展是日新月異，國家之間，行業(yè)之間的競爭越來越激烈，其中，人才的競爭更是愈演愈烈，說到人才的競爭歸根結底是創(chuàng)新能力的競爭。在培養(yǎng)工程技術人才的教育過程中，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是十分必要和重要的。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是各個學科教育的重要目的，學科發(fā)展，科學技術的發(fā)展離不開創(chuàng)新能力[2]。力學學科的教育更是應該注重對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，這就要求在教學過程中通過多方面的訓練提高學生的思維能力，發(fā)揮學生的自主學習能力，激發(fā)學生的求知欲，更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。力學實驗就是一個很好的訓練手段。工程力學實驗作為工程力學課程的組成部分，它對學生實際操作技能的訓練，動手能力的培養(yǎng)，創(chuàng)新思維的形成等都有重要作用。在力學實驗包括基礎實驗、綜合性實驗、開放性實驗等，學生通過基礎實驗熟練掌握了儀器、設備的使用方法和工作原理，完成教學大綱要求的基本實驗技能。之后，再通過進行綜合性實驗，讓學生把相關的知識用實驗的方法結合起來去解決問題，提高學生對知識的綜合認知水平。最后，發(fā)揮學生的主觀能動性，指導學生進行設計性，創(chuàng)新性實驗，此類實驗才是實驗環(huán)節(jié)的關鍵所在，實驗者的設計思想和動手能力將在這一階段集中地體現(xiàn)出來。讓學生自己設計實驗方案，包括實驗所用儀器，實驗步驟，實驗原理等，在設計性實驗中，學生將成為實驗研究的主角，通過專業(yè)基礎知識與工程實際相結合，一定能激發(fā)出學生的創(chuàng)造性，尤其是提供了所學知識的縱向和橫向擴展與創(chuàng)新的舞臺，既加深了學生對所學知識的理解和應用又訓練了學生解決問題，處理問題的能力，提高了學生的創(chuàng)新思維和實踐能力。
6小結
力學教學具有理論性、工程實踐性強的特點，實驗環(huán)節(jié)是教學過程中必不可少的，實驗對教學的作用也是十分明顯的，但是，現(xiàn)階段我們的實驗教學環(huán)節(jié)還不是很成熟，有些院校對力學實驗課時比率設置較低，或者借課改減少其所占比率。我希望廣大的力學教育工作者繼續(xù)加深對力學教學方法的探索，尤其是對實驗教學環(huán)節(jié)的創(chuàng)新，充分發(fā)揮實驗教學的特點，提高力學教育的水平，多多培養(yǎng)出具有良好科學素養(yǎng)，創(chuàng)新能力強的新時代工程技術人才!
參考文獻
第8篇：工程問題的概念范文
關鍵詞：工程設計，概念設計，創(chuàng)造性思維，創(chuàng)新
1工程領域中的概念設計
現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，尤其是微電子、信息、新材料及集成技術的進展，使產品結構發(fā)生了革命性的變化，機電一體化、模塊化已成為工程產品的發(fā)展趨勢；計算機技術的飛速發(fā)展和廣泛應用，深刻的影響著設計開發(fā)過程、制造過程、營銷和售后服務過程，并改變著產品的結構和功能；先進工藝技術和先進制造技術為現(xiàn)代工程設計提供了前所未有的工藝技術手段和社會化制造體系。這些變化都深刻地影響著工程設計的發(fā)展。
工程設計是人們運用科技知識和方法，有目標地創(chuàng)造工程產品構思和計劃的過程，幾乎涉及到人類活動的全部領域。工程設計的費用往往只占最終產品成本的一小部分（8~15%），然而它對產品的先進性和競爭能力卻起著決定性的影響,并往往決定70~80%的制造成本和營銷服務成本。所以說工程設計是現(xiàn)代社會工業(yè)文明的最重要的支柱，是工業(yè)創(chuàng)新的核心環(huán)節(jié)，也是現(xiàn)代社會生產力的龍頭。工程設計的水平和能力是一個國家和地區(qū)工業(yè)創(chuàng)新能力和競爭能力的決定性因素之一。
工程設計的全過程就是不斷建立各種模型，并不斷進行綜合和分析的過程，即反復地創(chuàng)造模型和評價模型的過程。工程設計的內容大致可分為兩類：一類是數值計算型的工作，包括大量的計算、分析、繪圖、編寫說明書和填寫各種表格；另一類是符號推理性的工作，主要是方案設計工作。在設計方法學中，前者稱之為細節(jié)設計，后者稱之為概念設計。概念設計主要包括功能設計和結構設計兩大部分。其作用主要體現(xiàn)在產品設計的早期階段，把主設計師根據產品功能的需求而萌發(fā)出來的原始構思和沖動形成產品的主體框架，及它應包括的各主要模塊和組件，以完成整體布局和外型初步設計。然后進行評估和優(yōu)化，確定整體設計方案。再由各責任設計師把總設計師的設計思想落實到具體設計中去，實現(xiàn)細節(jié)設計?？梢姼拍钤O計是個創(chuàng)造性過程，它要求設計者能綜合運用許多學科的專門知識和豐富的實踐經驗，并通過廣泛的調查研究而占有大量的信息資料，再經過反復思考、推理和決策，才能創(chuàng)造出與眾不同的、滿足用戶要求的設計方案來。
在工程設計領域中存在這樣一個誤區(qū)：設計、構思的原始沖動是三維概念，最終設計實施之結果即產品也是三維形體?？墒嵌嗄陙硪远S繪圖為基礎的產品設計、制造模式嚴重地束縛了工程技術人員的創(chuàng)造力和想象力，成為創(chuàng)新的桎枯。
三維建模技術的崛起以及虛擬制造技術的出現(xiàn)為概念設計和創(chuàng)新提供了一種極好的工作平臺，設計師們可以直接從三維概念和構思入手，進行概念設計，形成產品的初步框架，然后進一步通過工程分析、數字仿真、虛擬現(xiàn)實等高新技術手段來分析和評價設計方案的可行性及未來產品的質量、可靠性。這種設計方法尤其能充分發(fā)揮自頂向下的設計過程中,設計者的智慧和創(chuàng)新能力，不必拘泥于平面圖紙的限制和束縛，而把主要精力聚焦于創(chuàng)造性的勞動——創(chuàng)新。
2概念設計與創(chuàng)造性思維和技術創(chuàng)新
2.1創(chuàng)造性思維及其特點
要設計就要有創(chuàng)新，而創(chuàng)新正是設計人員進行創(chuàng)造性思維的結果。設計人員要打破習慣性思維，變換角度，開闊視野，才能使自己的創(chuàng)造力得到更充分的發(fā)揮。創(chuàng)造性思維是指有創(chuàng)建的思維，即通過思維，不僅能揭示事物的本質，而且能在此基礎上提供新的、具有社會價值的產物。創(chuàng)造性思維有擴散思維和集中思維、邏輯思維和形象思維、直覺思維和靈感思維等多種形式。在工程設計的概念設計中，要努力發(fā)掘創(chuàng)造性思維的能力，充分注意擴散思維和集中思維的辨證統(tǒng)一，準確把握邏輯思維和形象思維的巧妙結合，善于捕捉直覺思維和靈感思維的“閃光和亮點”，這樣才有可能設計出新穎、獨特、有創(chuàng)意的產品。
創(chuàng)造性思維具有如下一些特點：
（1）獨創(chuàng)性：創(chuàng)造性思維所要解決的問題是不能用常規(guī)、傳統(tǒng)的方式解決的問題。它要求重新組織觀念，以便產生某種至少以前在思維者頭腦中不存在的、新穎的、獨特的思維。這就是它的獨創(chuàng)性。獨創(chuàng)性要求人們敢于對司空見慣或“完美無缺”的事物提出懷疑，敢于向傳統(tǒng)的陳規(guī)舊習挑戰(zhàn)，敢于否定自己思想上的“框框”,從新的角度分析問題、認識問題。
（2）連動性：創(chuàng)造性思維又是一種連動思維，它引導人們由已知探索未知，開拓思路。連動思維表現(xiàn)為縱向、橫向和逆向連動?？v向連動針對某現(xiàn)象或問題進行縱深思考，探詢其本質而得到新的啟發(fā)。橫向連動則通過某一現(xiàn)象聯(lián)想到特點與它相似或相關的事物，從而得到該現(xiàn)象的新應用。逆向連動則是針對現(xiàn)象、問題或解法，分析其相反的方面，從順推到逆推，從另一角度探索新的途徑。
（3）多向性：創(chuàng)造性思維要求向多個方向發(fā)展，尋求新的思路?？梢詮囊稽c向多個方向擴散；也可以從不同角度對同一個問題進行思考、解決。
（4）善于想象：創(chuàng)造性思維要求思維者善于想象，善于結合以往的知識和經驗在頭腦里形成新的形象，善于把觀念的東西形象化。愛因斯坦有一句名言：“想象力比知識更重要，因為知識是有限的，而想象力概括著世界上的一切，推動著進步，并且是知識進化的源泉。”只有善于想象，才有可能跳出現(xiàn)有事實的圈子，才有可能創(chuàng)新。
（5）突變性：直覺思維、靈感思維是在創(chuàng)造性思維中出現(xiàn)的一種突如其來的領悟或理解。它往往表現(xiàn)為思維邏輯的中斷，出現(xiàn)思想的飛躍，突然閃現(xiàn)出一種新設想、新觀念，使對問題的思考突破原有的框架，從而使問題得以解決。
2.2概念設計呼喚技術創(chuàng)新
技術創(chuàng)新在概念設計中發(fā)揮著至關重要的作用。概念設計中技術創(chuàng)新的本質就是要在工程設計領域中發(fā)現(xiàn)某種新事物、提出某種新思想，在很多情況下是因為現(xiàn)有的產品不能滿足社會（用戶）的需求而激發(fā)出的新穎構思和創(chuàng)見。技術創(chuàng)新的基礎是知識的積累和靈感的迸發(fā)，是設計人員進行創(chuàng)造性思維的結果。創(chuàng)新本身就意味著不拘一格，不局限也不依賴于某種特定的模式，以下諸多方面都是孕育技術創(chuàng)新的土壤：
（1）多項現(xiàn)有技術的有機結合或綜合運用往往會產生意想不到的效果；
（2）對已有知識的創(chuàng)造性總結和應用常常帶來重大的科技突破；
（3）突發(fā)奇想但經過科學論證或實驗證明所產生的新思路、新方法、新技術；
（4）新知識與現(xiàn)有知識的合理嫁接；
（5）產品功能上的兼收并蓄和去粗取精；
（6）學科間的交叉、交融和借鑒；
（7）新技術、新材料、新工藝的有機結合及應用；
（8）科學研究中的新發(fā)現(xiàn)和新成果應用于工程實踐……。
由此可以進一總結出多種行之有效的創(chuàng)新技法：
l智力激勵法：又稱集智法、智暴法。即通過集會讓設計人員用口頭或書面交流的方法暢所欲言、互相啟發(fā)進行集智或激智，引起創(chuàng)造性思維的連鎖反應；
l提問追溯法：根據研究對象系統(tǒng)地列出有關問題，逐個核對討論，從中獲得解決問題的辦法和創(chuàng)造性發(fā)明的設想，或是針對新開發(fā)產品的希望點（或缺點），逐點深入分析，尋找解決問題的新途徑；
l聯(lián)想類推法：通過相似、相近、對比幾種聯(lián)想的交叉使用以及在比較之中找出同中之異、異中之同，從而產生創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新的方案；
l反向探求法：采用背離慣常的思考方法，通過逆向思維、轉換構思，從功能反轉、結構反轉、因果反轉等方面尋求解決問題的新途徑；
l系統(tǒng)搜索法：從一個初始狀態(tài)開始，分析影響系統(tǒng)的各個參量，逐步向前搜索，或采用孤立因素、更換參數等方法獲取系統(tǒng)的多種解法并求得最優(yōu)解；
l組（綜）合創(chuàng)新法：將現(xiàn)有的技術或產品通過功能原理、構造方法的組合變化，或者通過已知的東西作媒介，將毫無關聯(lián)的不同知識要素結合起來，攝取各種產品的長處使之綜合在一起，形成具有創(chuàng)新性的設計技術思想或新產品；
l知識鏈接法：創(chuàng)新是一個動態(tài)的和復雜的作用過程和知識流，它包括知識的產生、開發(fā)、轉移和應用，這四個階段構成一條“知識供應鏈”并按照下述原則進行管理：把技術創(chuàng)新過程作為一個集成化的系統(tǒng)，只有將所有涉及該過程的伙伴捆綁在一起，才能發(fā)揮最大作用，這些伙伴都應明確什么知識內容才能滿足用戶最大需求，知識轉移的特征和形式是什么，最終用戶是誰，他們何時需要使用這些知識？涉及創(chuàng)新的所有信息流和通信流對全體伙伴都是開放的，在每個知識供應者和知識使用者之間建立信息反饋，使信息交換更為有效，知識供應鏈中每一個伙伴能夠感受到整個系統(tǒng)和他們自己都從中獲得巨大利益，認識到自己是鏈中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。該方法適于更大范圍內、更高層面上的技術創(chuàng)新。
3工程設計領域中的概念設計技術創(chuàng)新實踐
基于上述分析，我們提出了若干種含有技術創(chuàng)新的產品概念設計范例：
（1）采用先進的控制、驅動和定位系統(tǒng)，由局部小畫面組成整體大畫面的可變畫面巨型燈箱廣告機的設計；
（2）時速超過運七飛機的高速鐵路機車車身外型設計，既要滿足空氣動力學性能，又要有美觀的外型，三維CAD建模技術和NURBS曲線面理論的應用；
（3）適應于多彎道和小半徑城市軌道交通環(huán)境下的擺式列車車身及減振轉向架的設計；
（4）反求工程已廣泛應用于一些具有復雜曲面的實物模型（如模具）的三維數據重構，不妨借鑒用來對生物醫(yī)學圖象進行數字圖象處理，為醫(yī)務人員的臨床診斷和治療提供更逼真的三維模型和實體模型；
（5）基于電動機——發(fā)電機可逆原理的新型電動自行車的設計，把（下坡時）車輪轉動的動能所轉化成的電能再回充給蓄電池，從而增加電動自行車蓄電池一次充電使用的續(xù)行距離；
（6）加工中心自動換刀功能的擴展，用于東風4（11）型內燃機車發(fā)動機端面多軸孔加工的自動換箱多軸箱設計；
（7）把列車檢修工人的豐富經驗升華為專家系統(tǒng)——基于加速度傳感器和單片機控制的智能式檢振錘的設計；
（8）虛擬軸機床（并聯(lián)機床）的概念設計。
這里以鐵路機車車身設計為例，對概念設計及創(chuàng)新的過程加以說明。
時速300公里以上的高速列車在歐美、日本等發(fā)達國家得到廣泛應用。我國已通過論證并計劃在下世紀初建設第一條（京滬）高速鐵路。
當我們看到法國TGV（TraindelaGrandeVitesse）實驗車速達到515.25公里／小時時，我們知道這已經超過了我國“運八”飛機的時速，設計師的頭腦中自然應該產生這樣的概念：時速300公里的鐵路機車車頭的外型也應該像飛機那樣具有流線型和光順性，才會有較好的動力學特性?！肮忭槨币辉~的幾何意義是所構造的曲線、曲面應具有C2連續(xù)，且無奇點。從通俗的概念來理解，即為“光滑順眼”之意。
由這些概念和構思出發(fā)，我們可以由整體構思和概念設計逐步進入流線型機車車身的細節(jié)設計環(huán)節(jié)。
鐵路工業(yè)和汽車工業(yè)對車身外型設計的先進性和創(chuàng)新性的都有著一致和迫切的要求。歸納起來應是以下幾個方面：
l具有良好的空氣動力學特性，以減少在高速運行時的摩擦阻力。
l具有良好的結構布局及足夠的強度和剛度。
l具有美學曲面的質感和動感，以美化生活和環(huán)境。
l盡可能短的設計和制造周期，以盡快地占領市場。
顯然滿足上述諸要求的車身外型曲面是相當復雜的，非一般常規(guī)曲面（如柱面、球面、錐面、環(huán)面等）所能表達。再者，若按常規(guī)設計、制造方法和過程來完成如此高要求的設計外型，則上述第四項要求更是高不可攀。只有積極謀求技術進步，大力推廣應用CAD/CAM技術才是解決車身外型改型頻繁、不斷創(chuàng)新且滿足上述各種要求的關鍵所在。
近十年來，CAD業(yè)界涌現(xiàn)出一批象EDS的UG、PTC的Pro-Engineer、MATRA的EUCLID、IBM的CATIA等等一系列優(yōu)秀的CAD/CAM軟件，為我們提供了一個極好的開發(fā)工具和環(huán)境。它們的三維實體建模、參數建模及復合（Hybrid）建模技術，實體與曲面相結合的造型方法，以及自由形式特征建模（FreeFormFeatureModeling）技術為我們的設計工作提供了強有力的工具。
這里具體地介紹如何使用UG的FreeFormFeature等功能，來實現(xiàn)車身外型的概念設計到細節(jié)設計。
UG的FreeFormFeatureModeling模塊把實體建模和表面建模技術集成為一個功能十分強大的建模工具組，它支持復雜自由曲面的造型設計。它的復合建模技術，自由型面特征建模，可視化編輯，多組件裝配，二維視圖自動生成，尤其是伴隨最新UGV14.0版本推出的全新概念設計WAVE（What-ifAlternativeValueEngineering）可使不同部門的工程師在設計的早期階段，站在系統(tǒng)工程的角度，同時針對多種可供選擇的方案進行評估，通過將設計意圖組織到一個“控件結構”中去，使工程師十分有效地控制設計變更，而且所發(fā)生的變更會自動地傳遞到上級設計中去。
這里以創(chuàng)建流線型機車車身外型為例，具體步驟如下：
（1）根據前節(jié)所述模線的來源，本例參考法國TGV和德國ACE機車外型模板，并加以個性化修改。所選定的23條模型基線見于圖1。
外形模型基線向等值半徑線云圖
以這一組模線為基礎，采用UG的FreeFormFeature/ThroughCurve來創(chuàng)建曲面；采用Info/Analysis/FaceCurvature功能來觀察和分析該曲面的光順性，圖2即為車身外型曲面及頂面法向半徑等值線云圖。
在構造模線的原始數據中可能有“瑕點”，或者僅憑“感覺”進行判斷，創(chuàng)建的曲面不一定能完全滿足C2連續(xù)的條件和光順性的要求,可以通過光順處理予以滿足。圖3是對其中一條模線進行光順處理的過程。值得重視的是：獲得一組光順的模線是生成光順曲面的必要條件。
采用光順后的模線重新構造車身外型曲面。采用UG/Photo功能并指定材質，可進行著色、光照、渲染，以得到更為逼真的三維造型圖。見圖4。
圖4機車車身三維造型圖5機車車身二維投影圖
（5）對機車車身裙部和頭部下端，可采用Feature/Curve/Mesh功能分片進行創(chuàng)建。這里充分體現(xiàn)出UG軟件對角域曲面的三維造型能力。
（6）機車車身三維造型基本實現(xiàn)之后，還可進一步作局部修改，由于UG軟件的“相關”（Associative）能力,這里進行的修改將影響到它所關聯(lián)的所有設計過程。
（7）三維造型細節(jié)設計完成之后，其各方向二維視圖可由應用軟件自動生成，設計人員不必再做重復工作。圖5即為該機車車身外型的二維側視圖。
參考文獻
[1]齊從謙.汽車覆蓋件具CAD/CAM中的曲面特征造型及特征識別.中國機械工程:15~18
[2]熊鳴鏑.三維設計將CAD應用引向深入.機電一體化.1997.(5):5~7
第9篇：工程問題的概念范文
一、立足概念，在認真查看定義與性質中挖掘隱藏條件
在小學數學的解題中，涉及到多種公式和概念，如果能靈活應用這些公式和概念，避免思維的固化，往往能從數學概念的相關定義、性質中挖掘出解題所需要的隱含條件.因此在解題教學中，教師應以數學概念為根本出發(fā)點，通過公式變形或擴展凸顯解題中所必須的解題條件，讓學生擺脫固定的思路，開拓學生的思路，從而有效解決數學問題.
例1一個梯形的面積是40平方厘米，它的上底和高分別是3厘米和5厘米，求它的下底是多少厘米.
解梯形的下底=梯形的面積×2÷高-上底
=40×2÷5-3=13（厘米）.
對于這種題目，如果將題目改成：一塊梯形的麥田，上底是36米，下面是54米，高是40米，求這塊麥田的面積.學生很容易根據梯形的面積公式求出麥田的面積，S=（上底+下底）×高÷2，即麥田的面積=（36+54）×40÷2=1800平方米.但如果換一種問法，如已知上底和下底，求它的高，或者是如題目中這樣的問法，那么就會難倒不少學生.因此，教師可以在學生熟練掌握計算梯形面積的基礎上，逆向運用公式，培養(yǎng)學生的逆向思維技能，即讓學生根據梯形的面積公式轉換出“梯形的下底=梯形的面積×2÷高-上底”的公式，求出下底.同樣的方法，學生也就不難求出梯形的上底或高的公式.
可見，數學知識具有明顯的復雜性、融合性，利用已知條件，結合數學定義與性質，挖掘其隱含的深層次的條件，可以理清問題的結構和形式，能夠較好解決數學問題.
二、仔細觀察，在實物演示操作中挖掘隱含條件
教學實踐告訴我們，小學生在解決實際問題的過程中往往難以理解和解決一些較為抽象的問題.為此，我們可以借助利用學生思維的直觀教具，如實物、模型、圖片或多媒體等輔助教學手段進行實物演示，在課堂上引導學生自己動手做一做、試一試，變抽象為具體，往往能讓學生的解題思路豁然開朗，找出解題的關鍵所在，揭示出解題的思路.這在解決某些特定對象的題目時往往會有較好的解題效果.
例2一列火車長700米，以每小時24千米的速度通過一座長900米的大橋，需要幾分鐘？
解路程（700+900）÷速度（24000÷60）=4（分鐘）.
對于這道題目，有些學生就會覺得“火車長700米”是個多余的干擾信息，直接將大橋的長度900米除以火車每小時的速度（24000÷60）.的確，在解答普通的行程問題中，一般是不需要考慮汽車、自行車等物體的車身長度的.但是在此題目中，通過大橋的物體是火車，一列火車有700米長，火車要完全通過大橋，不能忽略不計火車車身的長度.為此，教師可以實物演示操作的方法引導學生將鉛筆當作火車，將文具盒視作大橋，自己動手演示操作一下，火車要完全通過大橋，也就是從筆尖靠緊文具盒的一端，直到筆尾完全離開文具盒，所行的路等于橋長與車長的和，即s=橋長+車長=1600米.
上述案例表明，以實物演示操作的方法能使問題直觀顯現(xiàn)，在動手探究中尋找最佳解題方法，省去大量的理論分析過程.因此在教學中，教師應引導學生通過直觀教具發(fā)現(xiàn)解題線索，不僅有利于學生動中學、學中做，也能幫助學生深挖隱藏在題目中的各種解題條件，使復雜的問題簡單化，從而得到更為簡捷的解題方法.
三、仔細剖析，在類比分析中挖掘隱含條件
開普勒說過：類比能揭示自然界的秘密，在數學中是最不可忽視的.在解題中合理應用類比分析，可以引導學生善于思考，通過比較，分析兩類及以上對象之間的異同，正確區(qū)分概念、方法、公式和定理的不同，尤其是當數學公式進行了擴展、變形，運用類比思想，可以運用所學知識，通過比較分析已知條件，尋找其相同之處，找出其隱含條件.
例3客車從甲地開往乙地要10小時，貨車從乙地開往甲地要15小時，如果兩車分別從甲、乙兩地同時開出，幾小時可以相遇？
解1÷（115+110）=6（小時）.
一看到題目，就有學生表示無從下手，因為在“行程問題”中，要知道路程和速度，本題目中恰恰隱藏了路程這個關鍵信息.為此，教師可以先引導學生聯(lián)想在小學數學解題中的“工程問題”，“工程問題”中同樣有三個數量關系，即工作效率×工作時間=工作總量這樣的關系.而“行程問題”中的三個量也有類似的關系：速度×時間=路程.因此，工程問題的解法可以類推到行程問題中去.這道題目中，既不知兩站之間的距離，也不知客車的速度，因此，教師可以引導學生換一個角度，采用與之前所學過的工程問題的解題思路.在“工程問題”中，工作總量可以看作單位“1”，工作效率可以看作是“1/x”.套用在這一題“行程問題”中，同樣可以把總路程看作單位“1”，客車速度看作是1/10，貨車速度看作是1/15，即可類推出本題的解法：1÷（115+110）.
