人体工程学的基本概念(6篇)
时间：2024-02-26
时间：2024-02-26
一、传统医学教学模式的局限性
目前,我国医学教学课程内容繁多,涉及面广,有自然科学和社会科学,生理和病理等,需记忆的内容多,学生普遍感到学习负担较重。由于各种原因,目前,医学教学以课堂教学为主,学生以接受学习为主,认知方式以记忆为主,学生综合运用知识解决问题能力有待提升,批评和创新精神有待加强,因此急需进行医学教学模式改革。医学课程内容包括的大量基本事实、原理、规律等,多与概念有关,概念是理论的基础和精髓,也是思维过程的核心,很多医学课程适合概念图教学,因此,笔者倡导将概念图应用到医学教学过程中,以实现:(1)运用概念图加强医学生意义学习。通过概念图了解学生原有认知结构,在学习新概念和命题时,能够加强与原有认知结构的结合,即D.P.Ausubel的有意义学习理论,知识可以保持更长久,利于迁移和后续学习。(2)运用概念图改变医学生的认知方式。学生批判思维和创新能力与认知方式有关。认知方式是个体对外部世界稳定的知觉形式和概念归类模式。通常有:记忆、规则、质疑、应用几种。有研究表明,学生运用概念图学习时主要采用以规则为主的认知方式,在学习新概念时,通常习惯于分析概念之间的关系,善于批判和创新运用。(3)概念图作为医学教学评价工具,适用于形成性评价和总结性评价。概念图答案往往是开放的,利于学生思维的发散及创造力的激发,但又不是完全没有范围,构建科学、合理、便捷的评价系统是今后研究的重点内容之一。
二、基于概念图的医学教学模式研究现状
概念图首次由美国康奈尔大学J.D.Novak教授提出,被国外广泛用作教学工具,在医学教育领域中,对概念图研究主要体现在两大方面:(1)概念图作为认知工具,包括:概念图对有意义学习的促进作用,对批判思考和解决问题能力的发展[2];以及探索概念图的有效教学方法,如与基于问题学习(PBL)相结合[3]等;还有影响概念图教学效果因素,如反馈的重要性[4]等。(2)概念图作为评价工具:Novak在提出概念图同时,也给出了概念图评分系统。自1995年之后,基于不同的评估任务及作答形式产生了许多评分系统,其中M.A.Ruiz等提出的三种评估法[5]和J.R.McClure等提出了六种评分法[6],是引用最为广泛的概念图评估理论。1990年,概念图理论第一次由方展画教授引入中国教学领域[7],之后概念图教学研究成果逐步增长,21世纪后显著增加,引起我国教育者的极大关注,研究对象主要分布在基础教育阶段,高等教育较少,学科则偏向于生物、化学、物理等理科教学,研究内容主要探讨概念图应用于学科教学的方法。概念图教学具有提高学生批判思维和创新能力的优势,但我国医学教育一线的师生对概念图的认知率较低,在中国知网(CNKI)中,以“概念图”为关键词,进行检索,以“医学教育”作为学科类别进行过滤,共搜索到相关文章为35篇,主要研究将概念图应用到护理、遗传学、生物学、医学文献检索等课程教学中,护理学教学居多(18篇),研究范围包括利用概念图培养学生批判思维[8]、与PBL教学相结合提高教学效果[9]、概念图作为学习策略等,取得了一定的研究进展,但实证研究相对来说比较缺乏、对概念图评价体系研究较少,概念图的优势还没有引起医学教育者的足够重视。
三、基于概念图的医学教学模式实施方法
文章倡导以概念图为切入点,改革医学教学模式,通过基于概念图的学习,改善学生的学习方式、认知方式和教学评价方式等,探索出符合我国教育情境的概念图医学教学体系,提高学生综合运用知识解决问题的能力,变线性思维模式为整体思维模式,促进批判性思维能力和创新能力提高。具体实施方法从以下几个方面探讨:
1.积极探索基于概念图教学模式的理论基础,指导教学模式的实施。包括有意义学习理论、建构主义学习理论等为概念图教学的展开、发现学习法的实施提供理论指导;研究认知心理学理论,如认知负荷理论、图示理论等以更好了解学生认知状态,为概念图教学提供参考;社会心理学理论为分组学习提供借鉴等。
2.从基于概念图教学模式操作程序看,过程大致如下,根据实际实施效果及存在问题调整。(1)向学生介绍概念图学习的一般程序,使学生适应这种学习方法,明确学什么、怎么学,达到什么程度;(2)根据划分好的教学单元,按预定教学计划,对全体学生集体讲授概念图;(3)单元教学结束后,进行单元的形成性评价,可以分个人评价或小组评价;(4)分析测试结果,以达到80%-85%正确率为掌握。对未达目标学生,通过个别辅导、小组合作等进行纠正;(5)再进行一次形成性测验,到大部分学生掌握后,转入下一单元学习。如此循环往复,直至全部教材学完。(6)全班总结性评价。
一、认识概念、精心设计教学实验
前概念是一种非常宝贵的资源，它能够成为学生学习物理概念的突破口.那么如何才能让学生大脑的前概念成为学习物理概念的突破口呢？关键是让学生认识到这些前概念的不合理性.生活中存在的感性材料通常有着较为复杂的背景，本质和非本质的因素常常的混在一起，从而使学生很难利用这种的材料来建立相应的物理概念.但精心设计的实验则不同，它可以简化甚至纯化这部分感性的材料，使学生对物理事实获得更明确、具体的认识.在获得了鲜明的感性材料后，学生便会把大脑中原有的观点与具体的实验事实进行比较，这样必然导致认知冲突.这就是物理概念有效教学的突破口，同时也是学生建构物理学概念的突破口.
二、巩固概念并精心编撰练习
作为学生，常常认为理解物理概念就是简单的复述定义，所以在建立相应的概念后，应让学生进行及时地有针对性的练习，以便通过在新的问题情境中使用新学到的概念，使他们在运用概念的过程中发现自身对物理概念理解的偏差.我们可以通过三个层次来检查学生对物理概念掌握的情况：①能够明确概念来自于哪些客观事物中；②明确概念反映了事物的哪些本质属性和联系以及它的物理意义和适用的范围；③应用概念能够说明、解释一些有关的物理现象和一些简单的物理问题.为了使学生进一步得到加深、巩固概念的理解.可以根据概念的内涵与外延或物理概念的特征设置具体习题.
三、整体结构教学并且理解规律
物理学科的基本结构主要包括物理学的基本概念、基本方法和基本原理、观念和它们的相互联系构成的理论框架，从而要帮助学生达到理解物理概念、物理规律的内涵外延以及联系，并将新知识纳入原有的认知结构的程度；经常性地帮助学生建立全书的整体框架，使物理知识变的更加系统化，形成较为合理的对物理学科的认知结构.更好地理解物理的规律，并借此获得直觉的联想和判断，提高学生思维能力的敏捷性，提高教学的有效性.整体结构教学分以下三方面进行：1.掌握物理学科基本结构.2.全面训练物理思维方法和研究方法.3.培养学生善于运用组块思维.
四、提高教辅意识并且调整职能
实验室是进行教学科研的重要场所，管理它的目的是使其更好地为教育教学服务.可是仅仅配备仪器，建立实验室，只能说是为实验教学提供了相关的物质条件，实验教师才是使这些设备发挥其应有的作用的关键.事实上，实验室工作者需要理论知识与应用技术.为了保证正常的物理实验教学工作，本人通过这几年潜心研究和不断实验，努力拓宽自身的工作思路，进行耐心细致地探索，努力转变培养目标观念，积极调整工作职能，实现了由传统单纯的实验室管理和实验准备的职能，向协助科任教师组织并指导学生进行探究性实验的教辅职能.
五、融入实验改革不断创造条件
实验教师应是实验教学中必不可少的组织者、策划者和参与者.预设实验教学档案，预见实验中可能出现的情况，对新生组织学习《实验室规则》，第一节课进行实验室的操作规范教育，培养他们良好的实验习惯.针对高中物理分组在使用过程中实验仪器易发生损坏的情况，及时吸取教训，总结经验，必要时采取一些预防性的管理措施.实验过程中，本人深入课堂，协同其他任课教师一起指导学生进行实验，排除仪器故障，处理偶发事件，帮助学生来排忧解难，以及及时地进行纠正学生实验中出现的实验操作错误和不规范的行为，对普遍的、反复的错误，收入实验教学档案中，研究解决的办法.
六、提升理念技能强化培训
新课改要求实验教学要注重对学生创新精神和创新素质的培养.因此，作为一名实验教师，要时刻树立“创新目标”观念，逐渐形成以学生为主体，师生关系和谐，教学氛围民主的现代实验教学观.首先，主动加强理论学习，多研读物理专业教材和杂志是实验教师自身发展的基础.其次，明确自己日常工作的具体任务和目标要求，主动地了解物理学科教师的教学安排及教研进程，与任课教师进行密切配合，立足现有实验室条件，为开展教学改革，再次，适当的开辟校际间，通过因特网与同行交流沟通，学习同行在服务物理教学工作中的改革与创新，从而提高自身素质，提升自己的实验技能.
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准.北京：人民教育出版社，2003.
[2]杭州市教育技术中心.中小学实验室管理基础，2005.
[3]普通高中课程标准实验教科书《物理》必修1、2.北京：人民教育出版社，2004.
关键词：工业设计；产品；概念设计；研究
在社会主义经济迅速发展的背景，人们物质生活水平的不断提升促使其对精神生活提出了更高的要求，对于工业领域而言，基于消费理念的变化与发展，要求要在注重产品性能质量的同时，提高对产品设计的重视程度。实现工业产品概念化设计能够赋予产品以鲜明的外观形象特点，进而在第一时间吸引消费者的注意力，并满足当前消费者的个性化需求特点，通过产品概念设计来不断拓展产品的市场占有份额，为提升相应企业的经济效益与竞争实力奠定基础。
一、相关概念综述
所谓的概念设计指的是在明确设计任务的基础上，以抽象化的思维模式、结合产品实际功能特点等来定位求解的途径，最终生成相应的方案。而基于工业设计领域下，所谓的产品概念设计指的是在进行工业设计的过程中，要针对相应的结构模型来实现不断的创新，并通过阶段性评价来搭建出现行的评价模式，以最终生成相应概念设计方案。在实际落实的过程中，主要的内容类型为：第一，以图表等基本说明与表格的编写为基础；第二，实现符号推理性工作，也就是实现设计方案的拟定与生成。按照设计方案学理念则就是分别实现细节设计与概念设计，而其中的概念设计则是由功能与结构这两种设计构成的。概念设计主要是在进行产品设计的初级阶段，将所形成的设计思想理念进行框架搭建，然后在通过不断的评估与优化来完善相应的设计细节，在此过程中，概念上设计的过程就是思维创新的过程，是建立在设计者知识经验基础上，并通过反复探究与实践来实现的一种设计方案，并确保产品在投入市场后能够满足受众的实际需求。在理解概念设计内涵的过程中，需要意识到这一设计是贯穿于产品全生命周期的，要建立在产品基本功能与结构基础上进行构思，这一创新的过程也可被看作是求解的过程，要求相应的设计人员要在具备深厚专业理论知识与丰富实践经验的基础上，能够以现代化的方法与技术来构思与求解。
二、工业设计中产品概念设计所呈现出的特征分析
1、创新性特点
不论是在任何设计领域中，创新都是实现概念设计的灵魂所在，因此，对于工业设计领域而言也不另外，其需要以创新来实现产品的概念化设计，比如汽车、电脑等，只有在不断优化产品性能的基础上，创新产品的结构，以体现出产品的个性化特点，才能够满足用户的实际需求特点，同时要在创新的过程中肩负产品的生产成本，以实现产品经济效益的最大化。而在实际进行产品概念设计创新的过程中，要求要在不断评价的过程中，实现方案的优化与完善，最终才能够生成具有可行性的概念设计方案。
2、多样性特点
在进行概念设计的过程中，所呈现出的主要特点之一便是设计过程与结果都存在着明显的多样化特点。基于产品功能定义以及实际工作原理等各方面所具备的不同特点，在进行概念设计的过程中，相应的思维模式也就随之发生了变化，通过功能这一载体进行呈现时相应的方案则就不同。比如，我们最常见到的便是设计结果的多样性，如手表这一工业产品，基于石英表与机械手表间的功能不同，相应的设计结果也就不同，展现出的最终设计效果就因此而呈现出了多样性的特点。
3、层次性特点
该特点主要通过如下两方面进行体现：第一，整体上在进行产品概念设计的过程中，则主要是通过功能层与结构层来实现的，同时，相应产品本身的功能层与结构层间存在着映射关系。第二，从个体角度出发，不论是功能层还是结构层，其本身具备了自身的层次关系特点，相应功能层的不同促使相应的结构层随之发生变化。
三、工业设计中产品概念设计的实现方法与关键点
1、工业设计中产品概念设计的实现途径
1）将类比法与逆向法进行完善应用
在实际进行这一产品概念设计的过程中，采用其中额类比法，能够促使相应的设计者以类似产品对对比对象，通过对比分析后来生成高于原有产品设计理念与方式下的新实现，进而通过全新概念设计方案的生成来赋予产品全新的设计。事实上，采用这一方法的本质则是在原有概念设计理念与方案上进行继承与创新。而采用逆向法进行产品概念设计的过程中，相应的设计者需要找到思路来进行设计，但是，很多时候思维会被局限而难以打开，进而陷入僵局中，此时，设计者就可以以逆向法，以逆向逻辑思维来进行构思，然后在生成设计思路框架的基础上，通过不断的优化调整来实现产品概念设计。
2）以联想法或是移植法来实现设计思维的创新
在实际进行该项设计工作的过程中，创新作为产品概念上设计的灵魂所在，要想通过这一设计理念将产品本身特点进行有效呈现，相应的设计者则就可以借助联想法来进行概念设计。所谓的联想法指的是结合产品功能与结构需求，同时，也可以在进行新产品研发的过程中，借助于其他类型的产品进行联想，与拓展思路范围，进而确保产品概念设计能够充分展现出产品自身的功能特点。而采用移植法进行产品概念设计的过程中，顾名思义，也就是将非工业领域中的产品在进行研发过程中所运用的技术等移植到相应工业产品之中，进而通过借鉴移植的方式来拓展产品设计理念的范围，并在进行产品概念设计的过程中充分体现出产品本身的应用价值。
3）以分析法和评价法来进行产品概念设计
采用分析法来进行产品概念设计的过程中，要求相应的设计人员要基于市场用户群体的实际需求特点，这样才能够迎合当前市场需求所呈现出的多元化、个性化需求特点，为确保产品在打入市场的过程中，能够迎合受众之需来抢占市场份额。在此过程中，要求相应的设计人员要通过对市场的调查走访，实现全面需求信息资料的搜集，进而通过分析来进行产品概念设计的目标与方向。而采用评价法来进行产品概念设计的过程中，可从用户评价反馈信息中来获取产品概念设计的思路，这样才能够通过大众化产品的生产来最大程度度的提高产品在市场上的竞争力。
2、工业设计中产品概念设计的关键点
1）以创造性思维的应用为核心
创新是民族的灵魂，是推动社会进步与发展的源动力，对于工业领域而言也是如此，在进行产品概念设计的过程中，如果没有创新性思维的融入，产品也就难以体现出个性化的特点，进而在进入市场后也就与其他产品没有差别，这也是当前工业流水线生产的产品之所以大打价格战的原因之一。因此，对于设计者而言，需要能够善于捕捉灵感，积极的发散拓展思维空间来进行创新性思维在产品概念设计中的应用，进而实现产品的个性化设计来满足市场需求。
2）要注重实现技术领域的创新
科学技术是第一生产力，只有不断的创新技术，才能够确保工业产品在当前高科技市场中站稳脚跟、赢得先机。而概念设计作为产品的一大点睛之笔所在，需要以技术创新为支撑，进而将所创新的技术进行应用，赋予产品以全新的特点，展现出产品的现代化特点，以新颖别致等特点来获取受众的关注。而只有将所创新的技术应用于产品之中，才能够实现其所具备的商业价值，所以，在进行产品概念设计之初，就需要将技术创新这一理念进行融入，进而才能够在产品设计中得到体现。
3）积极的将虚拟现实技术进行应用
在工业设计中，产品概念设计要想实现市场化发展，则就需要将发展的目标放在先进的技术成果应用上，进而才能够满足市场实际需求趋势，获得竞争的优势。而虚拟现实技术的应用则能够在进行产品概念设计的过程中，实现相应概念场景的搭建，进而赋予产品概念设计以真实的生命力。同时，虚拟现实技术的应用需要借助计算机技术的应用来实现，而这对于当前的设计领域而言，相应的设计者将从传统的设计方法模式中解脱出来，并且以立体化且真实化产品概念设计的模型进行情感上的体验，并在反复评价与感知的过程中更好的实现产品概念设计方案的不断优化与完善。此外，这也是保障产品实现一次性成功研发的关键所在，在此过程中，对于设计者而言更像是经历一场体验的过程，能够切实实际的站在用户的角度去体验产品，确保工业产品能够借助产品概念设计的优势作用来赢得市场竞争先机，确保相应的企业在不断提高自身竞争实力的过程中，实现稳健发展。
四、总结
综上所述，对于工业产品的设计而言，实现概念设计方法的有效应用并抓住产品概念设计的重点，能够最大程度的确保产品在打入市场的过程中，第一时间吸引受众的注意力，并迎合当前市场消费群体所呈现出的个性化、多元化需求特点。在实际进行工业产品概念设计工作的过程中，需要积极将类比法、逆向法、移植法、联想法、分析法以及评价法进行科学运用，同时要注重创新思维、实现技术的积极创新并将虚拟现实技术进行应用，以在提高工业产品概念设计水平的同时，为当前社会大众不断带来新的体验视野。
作者：冯堃单位：河南师范大学新联学院机械工程系
参考文献
[1]刘艳.产品概念设计研究及其在工业设计领域中的运用[D].天津大学,2010.
[2]曹志鹏.工业设计中概念设计教学的研究与应用[D].江南大学,2011.
[3]杨洋,毕笑如.工业设计中产品概念设计研究[J].河南科技,2014,01:16.
[4]赵永立.工业设计中的产品概念设计[J].产业与科技论坛,2016,03:61-62.
[5]刘国昌,苟秉宸.产品概念设计可制造性评价方法研究[J].计算机工程与应用,2013,05:55-58+76.
[6]傅赛珍.数字化工业设计系统及其在气钉枪产品设计中的应用研究[D].浙江工业大学,2009.
在当前的工业设计领域中，要想确保产品能够在进入市场过程中第一时间吸引大众眼球，进而赢得市场，就需要提高对产品概念设计的重视程度，通过创新概念设计理念来满足消费者个性化、多元化需求。基于我国工业设计领域中相应产品概念设计起步较晚，因此，如何实现产品概念的完善设计并抓住设计的要点，亟待解决。本文针对工业设计中产品概念设计相关问题进行了研究与探讨。
关键词：
工业设计；产品；概念设计；研究
在社会主义经济迅速发展的背景，人们物质生活水平的不断提升促使其对精神生活提出了更高的要求，对于工业领域而言，基于消费理念的变化与发展，要求要在注重产品性能质量的同时，提高对产品设计的重视程度。实现工业产品概念化设计能够赋予产品以鲜明的外观形象特点，进而在第一时间吸引消费者的注意力，并满足当前消费者的个性化需求特点，通过产品概念设计来不断拓展产品的市场占有份额，为提升相应企业的经济效益与竞争实力奠定基础。
一、相关概念综述
所谓的概念设计指的是在明确设计任务的基础上，以抽象化的思维模式、结合产品实际功能特点等来定位求解的途径，最终生成相应的方案。而基于工业设计领域下，所谓的产品概念设计指的是在进行工业设计的过程中，要针对相应的结构模型来实现不断的创新，并通过阶段性评价来搭建出现行的评价模式，以最终生成相应概念设计方案。在实际落实的过程中，主要的内容类型为：第一，以图表等基本说明与表格的编写为基础；第二，实现符号推理性工作，也就是实现设计方案的拟定与生成。按照设计方案学理念则就是分别实现细节设计与概念设计，而其中的概念设计则是由功能与结构这两种设计构成的。概念设计主要是在进行产品设计的初级阶段，将所形成的设计思想理念进行框架搭建，然后在通过不断的评估与优化来完善相应的设计细节，在此过程中，概念上设计的过程就是思维创新的过程，是建立在设计者知识经验基础上，并通过反复探究与实践来实现的一种设计方案，并确保产品在投入市场后能够满足受众的实际需求。在理解概念设计内涵的过程中，需要意识到这一设计是贯穿于产品全生命周期的，要建立在产品基本功能与结构基础上进行构思，这一创新的过程也可被看作是求解的过程，要求相应的设计人员要在具备深厚专业理论知识与丰富实践经验的基础上，能够以现代化的方法与技术来构思与求解。
二、工业设计中产品概念设计所呈现出的特征分析
1、创新性特点
不论是在任何设计领域中，创新都是实现概念设计的灵魂所在，因此，对于工业设计领域而言也不另外，其需要以创新来实现产品的概念化设计，比如汽车、电脑等，只有在不断优化产品性能的基础上，创新产品的结构，以体现出产品的个性化特点，才能够满足用户的实际需求特点，同时要在创新的过程中肩负产品的生产成本，以实现产品经济效益的最大化。而在实际进行产品概念设计创新的过程中，要求要在不断评价的过程中，实现方案的优化与完善，最终才能够生成具有可行性的概念设计方案。
2、多样性特点
在进行概念设计的过程中，所呈现出的主要特点之一便是设计过程与结果都存在着明显的多样化特点。基于产品功能定义以及实际工作原理等各方面所具备的不同特点，在进行概念设计的过程中，相应的思维模式也就随之发生了变化，通过功能这一载体进行呈现时相应的方案则就不同。比如，我们最常见到的便是设计结果的多样性，如手表这一工业产品，基于石英表与机械手表间的功能不同，相应的设计结果也就不同，展现出的最终设计效果就因此而呈现出了多样性的特点。
3、层次性特点该特点
主要通过如下两方面进行体现：第一，整体上在进行产品概念设计的过程中，则主要是通过功能层与结构层来实现的，同时，相应产品本身的功能层与结构层间存在着映射关系。第二，从个体角度出发，不论是功能层还是结构层，其本身具备了自身的层次关系特点，相应功能层的不同促使相应的结构层随之发生变化。
三、工业设计中产品概念设计的实现方法与关键点
1、工业设计中产品概念设计的实现途径
1）将类比法与逆向法进行完善应用
在实际进行这一产品概念设计的过程中，采用其中额类比法，能够促使相应的设计者以类似产品对对比对象，通过对比分析后来生成高于原有产品设计理念与方式下的新实现，进而通过全新概念设计方案的生成来赋予产品全新的设计。事实上，采用这一方法的本质则是在原有概念设计理念与方案上进行继承与创新。而采用逆向法进行产品概念设计的过程中，相应的设计者需要找到思路来进行设计，但是，很多时候思维会被局限而难以打开，进而陷入僵局中，此时，设计者就可以以逆向法，以逆向逻辑思维来进行构思，然后在生成设计思路框架的基础上，通过不断的优化调整来实现产品概念设计。
2）以联想法或是移植法来实现设计思维的创新
在实际进行该项设计工作的过程中，创新作为产品概念上设计的灵魂所在，要想通过这一设计理念将产品本身特点进行有效呈现，相应的设计者则就可以借助联想法来进行概念设计。所谓的联想法指的是结合产品功能与结构需求，同时，也可以在进行新产品研发的过程中，借助
3）以分析法和评价法来进行产品概念设计
采用分析法来进行产品概念设计的过程中，要求相应的设计人员要基于市场用户群体的实际需求特点，这样才能够迎合当前市场需求所呈现出的多元化、个性化需求特点，为确保产品在打入市场的过程中，能够迎合受众之需来抢占市场份额。在此过程中，要求相应的设计人员要通过对市场的调查走访，实现全面需求信息资料的搜集，进而通过分析来进行产品概念设计的目标与方向。而采用评价法来进行产品概念设计的过程中，可从用户评价反馈信息中来获取产品概念设计的思路，这样才能够通过大众化产品的生产来最大程度度的提高产品在市场上的竞争力。
2、工业设计中产品概念设计的关键点
1）以创造性思维的应用为核心
创新是民族的灵魂，是推动社会进步与发展的源动力，对于工业领域而言也是如此，在进行产品概念设计的过程中，如果没有创新性思维的融入，产品也就难以体现出个性化的特点，进而在进入市场后也就与其他产品没有差别，这也是当前工业流水线生产的产品之所以大打价格战的原因之一。因此，对于设计者而言，需要能够善于捕捉灵感，积极的发散拓展思维空间来进行创新性思维在产品概念设计中的应用，进而实现产品的个性化设计来满足市场需求。
2）要注重实现技术领域的创新
科学技术是第一生产力，只有不断的创新技术，才能够确保工业产品在当前高科技市场中站稳脚跟、赢得先机。而概念设计作为产品的一大点睛之笔所在，需要以技术创新为支撑，进而将所创新的技术进行应用，赋予产品以全新的特点，展现出产品的现代化特点，以新颖别致等特点来获取受众的关注。而只有将所创新的技术应用于产品之中，才能够实现其所具备的商业价值，所以，在进行产品概念设计之初，就需要将技术创新这一理念进行融入，进而才能够在产品设计中得到体现。
3）积极的将虚拟现实技术进行应用
在工业设计中，产品概念设计要想实现市场化发展，则就需要将发展的目标放在先进的技术成果应用上，进而才能够满足市场实际需求趋势，获得竞争的优势。而虚拟现实技术的应用则能够在进行产品概念设计的过程中，实现相应概念场景的搭建，进而赋予产品概念设计以真实的生命力。同时，虚拟现实技术的应用需要借助计算机技术的应用来实现，而这对于当前的设计领域而言，相应的设计者将从传统的设计方法模式中解脱出来，并且以立体化且真实化产品概念设计的模型进行情感上的体验，并在反复评价与感知的过程中更好的实现产品概念设计方案的不断优化与完善。此外，这也是保障产品实现一次性成功研发的关键所在，在此过程中，对于设计者而言更像是经历一场体验的过程，能够切实实际的站在用户的角度去体验产品，确保工业产品能够借助产品概念设计的优势作用来赢得市场竞争先机，确保相应的企业在不断提高自身竞争实力的过程中，实现稳健发展。
四、总结
综上所述，对于工业产品的设计而言，实现概念设计方法的有效应用并抓住产品概念设计的重点，能够最大程度的确保产品在打入市场的过程中，第一时间吸引受众的注意力，并迎合当前市场消费群体所呈现出的个性化、多元化需求特点。在实际进行工业产品概念设计工作的过程中，需要积极将类比法、逆向法、移植法、联想法、分析法以及评价法进行科学运用，同时要注重创新思维、实现技术的积极创新并将虚拟现实技术进行应用，以在提高工业产品概念设计水平的同时，为当前社会大众不断带来新的体验视野。
参考文献
[1]刘艳.产品概念设计研究及其在工业设计领域中的运用[D].天津大学,2010.
[2]曹志鹏.工业设计中概念设计教学的研究与应用[D].江南大学,2011.
[3]杨洋,毕笑如.工业设计中产品概念设计研究[J].河南科技,2014,01:16.
[4]赵永立.工业设计中的产品概念设计[J].产业与科技论坛,2016,03:61-62.
[5]刘国昌,苟秉宸.产品概念设计可制造性评价方法研究[J].计算机工程与应用,2013,05:55-58+76.
[6]傅赛珍.数字化工业设计系统及其在气钉枪产品设计中的应用研究[D].浙江工业大学,2009.
[7]文湘隆.工业设计中概念设计的知识管理与应用[J].武汉理工大学学报(信息与管理工程版),2016,12:65-67+100.
关键词：土木工程专业;结构概念;创新设计;课程教学
中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2016）06-0199-02
一直以来，我国土木工程专业本科培养的学生具有一定的理论水平，但应用实际工程的能力较差，独立和创新的工程意识较低。原因是以往的教学中，教师单纯地讲授理论知识，学生实践能力训练不足，缺乏理论与实际工程相结合的锻炼，教学与实践无法有效衔接。目前，土木行业越来越多的地方用到了概念设计，这种理念在很多实际的建筑方案中得以应用，对土木工程影响巨大[1]。因此，概念设计在土木建筑工程专业教学环节中应当加以体现、反映。针对这样的现状，土木工程专业进行《结构概念与创新设计》课程教学研究就十分有意义。这对改革工程教育的教学模式有利，又能检验学生对所学理论知识的掌握，并且锻炼他们提出问题、分析问题、解决问题的能力，激发其建立工程意识和培养创新能力[2]。
一、《结构概念与创新设计》课程教学内涵和意义
土木工程结构概念设计是工程当中结构设计的灵魂，是利用设计概念并以自身为主线贯穿全部设计过程的一种设计方法。概念设计是完整和全面的设计过程，它将设计者繁复的感性和瞬间思维上升到统一的理性思维从而完成整个设计[3]。社会经济的飞速发展，人们的生活水平日益提高，对建筑结构设计也有了一个更高的要求。如何打破土木工程结构设计过于墨守成规，能将结构工程师的创新能力充分发挥出来，对于现代社会是迫切需要的。因为他们才是结构设计革命的推动者和执行者[4]。
《结构概念与创新设计》课程是在原《结构创新设计》课、《结构概念与体系》课及《事故分析与结构原理》等土木工程专业课程基础之上，发展整合及改造后新设立的课程。该课主要是以学生创新性设计制作实验为主线，训练学生工程意识、动手能力、创新能力、实践能力等。它体现了工程教育的特色，以结构设计制作实验项目为载体，探索在干中学、理论与实践紧密结合的教学模式。把工程培养所必要的基础知识、工程设计思想和方法、自学和终身自学的能力和兴趣的培养等内容放在第一位。《结构概念与创新设计》课提出建筑结构概念设计的概念和原则，并结合学生的创新性设计制作实验案例进行点评分析。概念与体系部分介绍结构概念设计的背景、思路、基本做法、设计过程中经常用到的结构概念。
该研究的理论意义和实际意义在于探索通过该课程的教学设计，教学内容和教学方法的改革研究，适应新的教育理念和人才培养模式。培养学生的创新和实践能力，掌握善于主动学习的方法，形成良好的学习和工作习惯。
二、我校的教学改革研究的基础和环境
1.专业建设基础好。河北工程大学土木工程学院以开设创新性结构设计大赛10年。完成了校教研项目《土木工程专业创新性结构实验探索研究》和《结构创新设计等系列课程的教学研究》两项。学院已开设《结构创新设计》、《结构概念与体系》、《事故分析与结构原理》、《混凝土结构设计》、《结构抗震设计》等课程。
2.师资力量强。上述这些课程由多位建筑工程系的老师担任，职称结构合理，形成了相对稳定的老中青队伍结构。因此，对于结构概念与创新设计教学改革研究的可持续性提供了保证。
3.实验室基地条件良好。本专业下设的结构实验室是河北省结构实验教学示范中心，为学生建立模型实验提供了科学的、可靠的硬件条件。
三、《结构概念与创新设计》课程教学方案设计
1.教学目标。初步形成《结构概念与创新设计》课的教学理念和教学思想，完成《结构概念与创新设计》课的教学大纲制定，确定教学内容，初步形成教学方法和教学模式，为指导其他工程设计课程教学改革探索经验。
2.教学内容。《结构概念与创新设计》课程教学内容包括教学设计、教学内容和教学方法研究。
教学内容：创新性设计制作实验项目的设计，项目要包含若干个结构和力学的概念的运用，如拉、压、弯、剪、扭、稳定、倾覆等，使用材料应宜于制作，实验的方法要直观。项目的要求应是概括性的，应用较少的约束，以使学生开阔思路。给出的条件应尽量少，要学生自己寻找所需的条件。布置结构设计制作实验项目，首先让学生以小组形式讨论分析项目，提出问题。学生分析问题并寻找解决问题的方法，通过自学、讨论、查阅相关资料等方法解决问题。学生应经过结构方案设计、一定的计算分析、绘制施工图、施工制作结构模型、进行结构实验、实验分析、总结等过程。
教学方法：本课程的教学手段主要以讲课、学生设计、模型制作和模型实验相结合的方式，从不同的角度和理念启发学生将所掌握的基本结构概念有机地结合起来，培养学生的创造力。在模型实验之前教师上课以引导为主，主要由学生自学、讨论和分析计算设计制作出结构模型。教师引导学生将自己的设计与所学内容联系起来，甚至产生出学生还未学到的问题，让学生自己思考分析。
教师的教学主要以指导为主，如结构概念设计的原则、路线、方法，基本思路、基本做法以及设计中常用到的结构概念等，并结合学生的创新性设计制作实验案例进行点评分析。
基本教学过程：布置题目――学生以小组讨论学习――提出问题――教师指导学生分析问题解决问题（教师重点要起到启发、督促、指导、控制进度的作用）――学生形成方案――教师根据方案指导学生改进方案――学生制作模型――学生实验――教师点评总结（重点是设计思路和设计方法及学生学习方法的总结）――学生总结（学习过程总结）
3.存在的问题。（1）如何将“培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力，培养学生自学和终身学习的能力等”教学理念落实到教学实践中，是本教学课程首要解决的关键问题。（2）研究创新性设计制作实验题目。研究题目的内涵、题目的难易程度、题目的适用性、题目的趣味性、题目对学生学习的引导性等。（3）研究课程的教学内容和教学方法，形成即稳定又灵活的教学内容和方法。稳定是要教学理念要坚持不懈，总结提高，教学模式要稳定形成套路和程序，便于教师掌握和控制教学进度。灵活是具体的教学内容，比如涉及的结构概念很多不可能在课堂上全讲，需教师具有灵活性和启发性的教学方法指导学生学习。（4）初步形成课程所需的教学文件。如教学大纲、教学设计、教学教案、教学讲义、题目库、教学录像等内容。
四、《结构概念与创新设计》课程的实施
我校土木工程专业开设《创新性结构设计》等一系列课程以来，我们在不断探究和改进教学方法，对于启发式教学、案例教学、项目教学法均有了一定程度的研究，并取得了阶段性成果。我们已经完成了《土木工程专业创新性结构实验探索研究》和《结构创新设计等系列课程的教学研究》两项校级的研究，并开设了相应的课程。相关教师在工程教育方面有长期的思考和教学实践探索，并且已成功组织土木工程结构大赛10年。已开设《结构创新设计》、《结构概念与体系》、《事故分析与结构原理》、《混凝土结构设计》、《结构抗震设计》等课程，相关教师教学水平高，有丰富的教学经验。具体实施如下：
1.修订《结构概念与创新设计》课程教学大纲，包括课程目标、内容安排及学时安排。
2.选择土木工程专业和工程力学专业大学三年级学生的第二学期开始该课程教学。
3.自土木工程专业和工程力学专业大学三年级学生的第一学期期末，研究确定题目及相应的教学安排。
4.将大学三年级专业学生按班级分给不同的教师，教师则分头实施教学，定期讨论交流改进教学。在教学实践中，将教师授课、学生设计、模型制作和模型实验相结合，启发学生将理论知识与工程实际相结合，培养学生工程概念设计与创新能力、自学能力。
5.在大学三年级专业学生的第二学期期末，教师对课程实践进行总结，提出改进措施和方法。
五、总结和探讨
本文方案结合新的科研成果开设出新的课程以及课程标准化建设。探索建立新课程的教学理念、教学内容和教学方法。本方案突出土木工程专业特色，加强了实践教学环节的创新研究与实践。将工程项目、创新能力培养融入课程体系建设中，进行课程计划和实践内容的一体化设计，培养学生的工程创新意识。本方案突出启发式教学和指导式教学，培养学生的学习兴趣、善问求知和动手实践能力。
参考文献：
[1]张海峰，乔安宇.论建筑结构设计中的概念设计及其措施[J].黑龙江科技信息，2012，（12）：36-39.
[2]刘彦艳.浅谈建筑结构概念设计[J].科技风，2009，（13）：52-55.
关键词：Ontology知识组织应用
中图分类号：TP3文献标志码：A文章编号：1673-291X（2011）27-0215-03
一、Ontology概述
1．Ontology的起源和概念。Ontology（本体）原本是一个哲学上的概念，是表述哲学理论的一个术语，由希腊ontos（存在）与logos（学说、言论）派生而来。在西方哲学史中，它被解释为“关于存在及其本质和规律的学说、言论”。可以这样理解，作为一个哲学概念，Ontology是对客观世界的一个特定的分类体系，这个体系不依赖于任何特定的描述语言。
近一二十年来，Ontology也逐渐受到计算机科学科学界的关注，从研究的情况可以看出，把现实世界的某个应用领域抽象或概括成一组概念及概念间的关系，构造这个领域的本体，会使计算机对该领域的知识的处理与组织大为方便。因此本体论现在已被广泛应用在知识工程、知识表示、信息检索、信息摘要、知识管理等领域。
在知识工程领域，Neches等人最早给出了对于Ontology的定义，他认为，“一个Ontology定义了组成相关领域词汇的基本术语和关系，以及用于组合术语和关系以定义词汇的外延的规则。”（NechesR，1991）
此后，很多学者都对ontology给出了自己的定义，但是始终没有形成一个统一的认识。美国斯坦福大学的知识系统实验室的学者Gruber指出，“Anontologyisanexplicitspecificationofaconceptualization”（Gruber，1993），即“本体是概念化的一个明确的规范说明”，几年后，学者Borst对这个定义作了进一步的修改，认为，“Anontologyisaexplicitlyformalspecificationofsharedconceptualization”（Borst，1997），即“本体是对共享概念模型的明确的形式化的规范说明”。这两个定义后来成为人们经常引用的对于本体的定义。
其中，“明确（explicitly）”是指所用的概念的类型及其约束都必须是明确定义的，“形式化（formal）”是指Ontology必须是计算机可读的，“conceptualization”是指通过抽象客观世界的概念而得到的一些概念模型，“共享（shared）则表示Ontology代表的是该领域所接受的共性知识，是公认的概念集合。
2．Ontology的构成。Ontology本身可以看作是对现实世界的一种表示思想和方法，这种方法用本体的思想来分析该领域的概念集合，而后将这些概念集合使用一定的表示方法进行组织。本体的研究方法认为，本体表示一般具有以下共同的特征：该领域存在着对象（object）；对象具有属性（propertyorattribute），属性可以赋值（value）；对象可存在于不同关系（relation）之中；属性和关系会随时间的推移而变化；不同的时刻会有不同的事件（event）发生；在某一时刻存在着某一特定的过程（process），对象参与过程其中；领域及其对象处于不同的状态（state）；某一事件能对其它事件和状态产生影响（effect）；对象由部分（part）组成。
因此，按照上述方法分析，一个Ontology应该包括以下几个方面的内容：（1）该领域对象类的层次体系，即不同对象之间存在着is-a、kind-of、part-of的关系。根据上面的特征，这里的类就是上述对象经抽象加工后的集合。本体能够通过这个层次体系将该领域的概念组织成一个树形体系。（2）对象类的属性以及属性的取值范围。上面提到，属性可以赋值，因此属性的值存在取值范围的问题，而属性及其取值范围是由具体的对象决定的，并且这些属性可以根据对象间等级关系继承和改变。（3）对象之间除了层级关系之外的其他语义关系。对象除了属性之外，还有相互之间的关系。除了一般的层次关系外，对象间还可能存在很多种关系，例如cause-by，result-in等等。语义关系广泛的存在于知识本体当中。（4）本体还包括一定的推理规则，也就是所谓的公理（axiom），这些公理代表永真的事实，再用本体的语义关系进行逻辑推理时，可以起到很大的作用。
二、Ontology的分类
根据描述对象的不同，可以将Ontology分为以下几类：（1）领域本体（DomainOntology）：领域本体在一个特定的领域内可重用，它们提供该特定领域的概念定义和概念之间的关系，提供该领域中发生的活动以及该领域的主要理论和基本原理等。对特定领域的本体研究和开发目前已涉及许多领域，包括企业本体、医学概念本体、酶催化生物医学本体、陶瓷材料机械属性本体等等。（2）通用本体（GenericOntology）：它覆盖了若干个领域或者具有通用性，通常也叫作核心本体（CoreOntology）。它包括的是关于世界的一般性知识和概念，比如时间、空间、状态等等。因此，通用本体可以跨学科领域使用。比较有代表性的通用本体当属CYC。（3）语言学本体（TerminologicalOntology）：语言学本体，顾名思义是指关于语言、词汇等的本体。典型的实例有GUM（generalizeduppermodel）和WordNet。Wordnet是基于心理语言规则的英文词典,由Pronceton大学研制，它以synsets为单位组织信息，其中synsets是指特定的上下文环境中可互换的同义词的集合。（4）知识表示本体（RepresentationalOntology）：并不将其本身限定于任何特定领域,这些Ontology规定实体的表示方式却不规定什么应该表示。一种众所周知的表示Ontology就是框架Ontology，其中定义框架、槽、槽约束，并允许以面向对象或基于框架的方式表达知识。（5）任务本体（TaskOntology）或应用本体（ApplicationOntology）：这是为某一特定的应用而建立的本体。与上述本体所不同的是，任务本体主要涉及动态知识，而不是静态知识。比如，在某图书馆建立数字图书馆的过程中，可以建立该图书馆的数字资源的本体，应用于该图书馆的信息表示与检索中。
除此之外，还有人根据Ontology对概念意义说明的形式化程度对其进行了分类，具体的将本体划分为以下几种：（1）完全非形式化的（highlyinformal）：完全采用自然语言表示的本体。（2）结构非形式化（structredinformal）：采用受限的或结构化的自然语言表示，以减少二义性。比如Enterpriseontology文字版本。（3）半形式化的（halfinformal）：这是一种用人工定义的形式语言表达本体。比如Enterpriseontology的Ontolingua版本。（4）严格形式化的（rigorouslyinformal）：在这种本体中，所有术语都具有形式化的语义，并能在某种程度上证明包括一致性和完整性等方面的属性。比如:TOVE（TOrontoVirtualEnterprise）。
三、知识本体与传统知识组织工具的关系
知识本体作为一种知识组织工具，与传统的知识组织工具――叙词表，分类法似乎有着很大的相同之处。但是，知识本体又不同于叙词表和分类法，具体的讲，知识本体与传统的知识组织工具有着以下的区别和联系：（1）传统的知识组织工具中的术语均是规范的科学语言，而Ontology中的概念、术语可以用自然语言和半自然语言来表达。这是两者在逻辑表达形式上的区别。（2）分类法、叙此表中确实反映了术语之间的一些语义关联，但是Ontology包含的术语之间的关系更为丰富、深入、全面和细致，也正是因为这些关系，才使我们能够无需借助专业领域术语，实现语义检索以及对领域知识的自然、半自然语言表达。（3）传统知识组织工具中，知识点的组织分布一般是线性的、一维的，而Ontology中的知识点、概念分布是网状的，它不单纯是一张平面的网格，而是一个在四维空间中伸缩动态的、跨时空的网状结构。（4）Ontology是一个开放集成的体系，它的底层知识库与概念集可以随着学科领域的更新和发展随时进行修正和更新，在这一点上，传统知识组织工具“望尘莫及”。（5）传统知识组织工具相对稳定，结构保守而单一，不可能经常修订。而Ontology的结构应该是一个基于XML的开放体系，可以被复用，可以增加或减少枝节，可以对每个枝节处进行修改和校验，可以对原有的模式进行保存。而且，将概念内容掏空后的框架skeleton又可以用作其它领域本体的框架。譬如，花卉学本体一旦构建完成，如果将其中的木本植物分类部分去掉，就变成为“草本花卉本体”；如果将植物分类树的其它不属于观赏植物的部分添加完整，那么就可以成为一个完整的植物学本体；再将植物学本体推而广之，添加上分类体系框架相同的微生物学和动物学的知识与术语词汇，就会成为完整的宏观生物学本体。
四、Ontology对于知识组织的作用及未来发展方向
从前面的介绍我们可以看出，Ontology对于知识组织而言，可以作为一个较有效的组织工具。尤其是Ontology所建立起来的概念体系，往往是进行知识组织的基础。它在思维、信息传播、组织和检索中都到了十分关键的作用。总的来说，ontology对知识组织而言具有以下几个方面的作用（DagobertSoergel，1999）：（1）为各个领域以及领域间的关系提供了一种语义路径图，因此可以在组织知识时提供方向性的指引或者作为一种参考工具。具体的，包括以下几项具体的功能：1）将概念和术语进行联系并提供定义；2）在分类/本体的体系环境下对概念进行阐述与解释；3）有助于跨学科、跨语言和跨文化的概念、术语建立关联。（2）促进交流与学习。通过提供概念体系结构，来帮助作者和读者；支持各种学习过程和培训资料的开发，并可以激励学生去创造新的概念结构。（3）为研究项目和实施方案的设计提供概念基础：帮助研究者和实施人员了解该研究项目、政策、计划或实施方案的概念语境，并将问题结构化；为更多类似的、长期性的研究及成果中所涉及的变量和指标提供一致的定义。（4）为各种活动提供分类指南：例如对疾病诊断的分类，用来安排任务的员工技能分类表以及供顾客使用的商品分类表等。（5）支持情报检索：为终端用户检索（end-usersearching）提供基于知识的支持（例如，目录树、搜索主题的指南性分类，为了找到检索概念而对分层或概念图进行的浏览，将用户提问术语映射为数据库中使用的标识符或是自由文本索引中使用的多种自然语言的表达式）；支持等级式扩展检索；支持检索结果的结构化显示；为标引提供工具（词表控制，面向用户或问题的标引）。
另外，知识本体还可以为KBS（知识库系统）提供概念基础；为软件系统中数据共享的定义和对象层次提供概念基础；可以跨学科、跨语言、跨文化的进行上述工作；可以作为单语、双语或多语种字典供人们使用，并且可以作为自然语言处理的字典/知识库―对数据抽取和自动摘要/标引进行机器翻译和自然语言理解。
从知识组织的角度来看，知识本体的确比传统的知识组织工具更适合于网络环境下的知识组织与表达，但是不管怎样，其目的都是为了有助于信息检索和沟通，因而如何将本体这一知识组织工具的研究继续深入下去，实现信息的智能化检索以及语义网络这一第三代网络系统，将是知识组织专家未来的研究方向。
参考文献：
[1]常春.Ontology在信息管理领域的研究背景[J].现代图书情报技术,2003,(6).
[2]邓志鸿,唐世渭,等.Ontology研究综述[J].北京大学学报:自然科学版,2002,(5).
[3]赖茂生.Ontology与知识组织[C].信息构建与情报学理论方法新发展学术研讨会论文集,2003:11.
[4]李景,钱平.叙词表与本体的区别与联系[J].中国图书馆学报,2004,(1).
[5]阮明淑,温达茂.Ontology应用于知识组织之初探[J].佛教图书馆馆讯,2002,(12).
[6]王昕.综述:本体的概念、方法和应用[EB/OL].省略/papers/knowledge/Ontology%20overview.htm.
[7]夏祖奇.Ontology与信息检索[C].信息构建与情报学理论方法新发展学术研讨会论文集,2003:11.
[8]B.Chandrasekaran,JohnR.Josephson,V.RichardBenjamins.WhatareOntologies,andWhydoweneedthem.IEEEIntelligentSystems.
January/February1999.
上一篇：劳动心得体会(精选2篇)
热门推荐