建构主义概念十篇

发布时间:2024-04-26 10:58:35

建构主义概念篇1

关键词:初中物理;建构主义;物理概念;教学

建构主义学者认为,学生获取知识的过程,不是通过教师传授得到的,而是在一定的学习环境和社会文化背景下,借助他人的帮助,通过意义建构的方式而获得的.物理概念是对物理现象和事实的抽象概括,是学习物理知识的基础.将物理概念教学放在建构主义的框架下能进一步促进学生学习和掌握物理规律、公式和概念内涵.

一、建构主义理论的基本内涵

建构主义理论主要包括知识观、学习观、学生观和教学观.

建构主义的知识观认为知识主要是个人对事物意义的建构,不再将知识看作是对绝对现实的认识.个体的人在学习过程中创造着有关世界的意义.

建构主义的学习观认为学习的建构过程是积极主动的,是有意义、有意图、自觉的实践活动.建构主义的学生观认为,学生在日常的生活中以不同的方式学习着知识,他们彼此之间相互独立,当面对问题时,每个人会提出自己的看法和见解,并能够依靠自身的经验和能力去解决问题.

建构主义的教学观认为,教学过程不单单是教师的单方面简单地传递知识,也是学生学习知识、转换知识和处理知识的过程,是学生成长的过程.

二、运用建构主义理论进行物理概念教学的策略

1.以学生原有知识经验为物理概念教学做铺垫

在学习物理概念过程中,原有知识经验非常重要,教师要充分挖掘学生的这部分经验,为物理概念的教学做铺垫,比如,在学习声音是如何产生的这一概念时,教师可以先用多媒体播放不同的声音,如,婴儿啼哭声、水流声、琴声等.创设愉悦和良好的物理教学情境,激发学生对物理的学习兴趣,并在此基础上,鼓励学生大胆发言,提取大脑中对声音已有的观点,从而了解学生的基础和特点,为声音产生的教学做好准备工作.教师要适当地引导和点拨学生总结声音的共同特征,这样学生就会很容易总结出声音是由物体的振动而产生的这一概念.

2.合理运用“矛盾事件”

建构主义的学习观和教学观认为教学是教师促使学生从旧观念向新观念转变的过程,教师的主要任务则是选取有效地促进学生转变的教学方法.合理运用“矛盾事件”,引起学生产生认知冲突,促进学生在解决问题的过程中建构起新的概念.比如,在学习“力与运动”的关系时,教师可以先让学生发表自己对这一问题的看法,此时学生凭借自己已有的经验会给出与亚里士多德一样的结论:“力是维持物体运动的原因”.在这个时候,教师可以再做另外一个实验,让小车在光滑的斜面上滑行,此时学生可能就会对自己之前的结论感到困惑,教师应趁机引出新的物理概念,“力是改变物体运动状态的原因”,帮助学生实现观念的转变,建构新的知识.

3.进行“会话”课堂教学

在物理概念的教学中,不能缺少“会话”,这是协作的基本方式.小组成员间通过会话的方式共同建构起对物理概念的理解,而进行会话的一个重要场所便是课堂了,在课堂上,物理教师要为学生创设会话的情境氛围,鼓励学生积极参与其中,营造平等和谐的师生关系,学生通过交流和讨论,使直觉知识和正式知识相融合,促进学生的知识迁移.在合作交流和团队讨论中,学生还能形成集体意识,这些都非常有利于初中物理概念的教学.比如,在学习串联电路时,可以让学生课下准备好电池、小灯泡和电线,在课堂上让学生分成小组做实验,然后教师再给出代表电池、灯泡和电线的物理符号,让学生根据已经学过的知识画出串联电路的线路图,并让学生讲解自己小组所画线路图的意义,建构起学生对串联电路的概念.

4.采用多种物理概念教学方法

初中生刚刚接触物理,难免有不明白、不理解的地方,教师在课堂教学中要注重运用形式多样的教学方法.信息技术的发展已使教科书不再是唯一的教学媒体,教师可以充分利用多媒体的教学手段丰富教学方法.在进行物理概念教学时,如果教师仅凭自己口述讲解或描述物理现象可能会使学生反感,因为他们可能很难想象那种物理事实,在这种情况下教师可以尝试进行实验的仿真演示,让学生真实地感受物理信息,并能亲眼看到物理现象,比如,用计算机演示两个物体碰撞的时间、超重现象、失重现象、光的反射和折射等.教学方法的多样性能够使学生已有的知识经验更加丰富,并打破他们已有的一些片面的概念,对物理概念的学习将会产生更大的动力.

总之,将建构主义知识应用到物理概念的教学中,能够使知识不再是简单的单向传递,能够促进学生主动地进行知识建构.根据自身的经验和背景,选择性地加工外部信息,重新编码,获得自己的意义,使知识结构发生变化,在教学实践中,教师应认真学习建构主义理论知识,将其真正运用的教学中,积极进行物理概念教学的改革.

参考文献:

[1]叶成林.建构主义与初中物理的概念教学[J].中学物理,2013(8).

[2]姜桂金.尝试利用建构主义理论指导新课改下的初中物理教学[J].中学物理,2012(2).

建构主义概念篇2

关键词:建构主义物理概念

高中学生在学习物理过程中常表现出多重困难,如,解题死套公式、分析问题思路刻板、概念能背不能用;究其原因,是他们还没有真正掌握物理概念。特别是一些初中物理基础相对薄弱的学生,面对接踵而至的高中物理新概念,常处于只见树木、不见森林的状态。建构主义理论提倡在教师指导下的、以学习者为中心的学习。建构主义认为,物理概念地获得,是学习者以自己原有的知识经验为基础,对新信息进行重新认识和编码,从而建构自己所理解的“物理概念”。在这一过程中,学习者原有的知识经验因为新知识经验地进入而发生调整和改变。教师应关注如何以学生原有的经验和知识体系为基础来建构新知识体系。实际上,高中学生形成的“错误概念”常常是难以自我改正的,因为高中学生不可能进行过多的自我探究式学习。这就要求物理教师精心设计课堂教学,特别是主动运用建构主义学习理论,充分发挥学生的学习主体性,在有限的教学时间和教学环境中,使学生牢固掌握物理概念。

一、重视积累直观、形象的感性知识经验

建构主义学习理论认为,一切新的学习都是建立在以前学习的基础上,或在某种程度上利用以前的学习成果。应当把学习者原有的知识经验作为新知识的生长点,引导学习者从原有的知识经验中,生长出新的知识经验。物理是以实验和观察为基础的学科,直观、形象的感性知识经验是学生学习物理的起点。难以想象,一个对自然现象没有足够感知能力的学生,仅凭理论学习和抽象思维就能学好物理。高中阶段物理所涉及的经验范围广泛,从宏观的天体运动到微观的核子,从光的传播规律到电磁波,任何一个学生都不可能有如此之多的直接经验。如果问题涉及的感性知识不在学生的常规记忆中,那么部分学生就有可能在识别问题时发生困难,导致他们不能及时建立有效的物理模型。因此,感性知识经验不足成为高中学生难于掌握物理概念的一个重要原因。

建构主义学习理论要求给学习者提供最合适的学习环境,这种学习环境得到了当代信息技术成果的有力支持。教师在授课时可以借助多媒体技术,把示意图、动画、录像等教学手段引入物理课堂,给学生以多方位的视、听感受,弥补他们感性经验的不足。比如,在“机械波”一节的课堂教学中,教师不仅可以做课堂演示实验,还可以播放关于横波和纵波的Flas;特别是在日常生活中难以观察到的纵波,通过动画可以清晰稳定地表现出它的振动方向及疏密相间的特征。通过这些感性刺激,学生就有可能建立比较牢固的机械波模型。教师还可以通过播放地震波的科普材料,让学生知道一个复杂的波源能同时释放出纵波和横波,帮助学生直观地了解两种波传播速度的不同。这样的教学手段,能帮助学生积累日常生活中难以企及的直观、形象的感性知识经验。教师再引导学生通过观察分析,从感性知识经验中提炼出正确的物理模型,为学生全面掌握物理概念做准备。

二、防止学生已有概念体系的错误迁移

建构主义学习理论认为,当学生学习新概念遇到困难时,教师要更多地关注学生已有概念的内涵,而不是假设学生的思维逻辑发生错误。学生学习物理新概念的过程中,有一个原有概念激活阶段,学生常不自觉地套用旧的概念体系去解释新概念,即学生已有概念体系发生了错误迁移,导致学生难以正确理解新概念。因此,教师要重视学生原有概念体系在他学习新概念时可能存在的“负面作用”,要对学生所谓的“错误概念”进行分析研究,找出学生难以建立新概念的原因。

在新旧概念的衔接过程中,学生不成系统的旧概念体系一旦发生不恰当地迁移,就会成为他们学习新概念的阻碍。进入“电磁振荡和电磁波”这一阶段的教学后,很多高中学生关于波的概念还停留在机械波中横波和纵波的物理图像,因此,对电场和磁场相互激发形成的电磁波的波动特征难于理解。他们常会出现这样的情况,当光的偏振现象证明光是横波后,把光简单归属于机械波中的一种横波,导致不能理解光的电磁说。这时,教师就要牢牢把握波的基本特征――周期性的运动形式在空间的传播,来分析电磁波和机械波的波动性本质。教师要强调:机械波传播的是周期性变化的机械振动,电磁波传播的是周期性变化的电磁场。教师把“周期性”作为电磁波新概念与原有机械波概念之间的联系,来防止学生将机械波的原概念知识错误迁移。

三、学生已有概念体系的巧妙利用

建构主义学习理论认为,学生头脑中已有的有关概念可以被教师唤起,与新感知的概念一起,通过概括和深化,总结出共同因素,上升到更高的层次。这种概念在更高层次重新建构的过程是以教师为主导,通过激发学生主体的想象力来实现的。物理概念具有高度抽象性,单靠教师针对概念的纯理论分析,往往不能生动地表达出概念的内涵;学生常陷于“听着有道理,过后全忘记”的状态,难于理解很多物理概念涉及的实质意义。如果物理教师只着眼于抽象的逻辑推理,更会让大部分学生对物理学习望而生畏。比如,“静电场”这部分内容,一般只有十几个学时,教学进程很快,很多学生在此犹如走进了一座由许多新概念组成的迷宫。这就要求教师在物理教学中,要积极引导学生把新概念与自己原有的相关概念相联系,并融会贯通形成一个概念体系。

如静电场中的场强和电势问题,对每个学生都是难点。教师可以从学生掌握得比较扎实的重力场出发,将静电场与重力场进行类比。教师把场强e类比于重力加速度g,电量q类比于质量m,电场力公式F=eq类比于重力方程G=mg;把电势V类比于高度h,零势面(点)相当于海平面或零高度点,电势差u=V1-V2类比于高度差h=h1-h2。同时,通过对比正负电荷产生的静电场及其场强方向,得出结论:负电荷产生的静电场更类似于我们身边的重力场。通过这样的类比,学生就比较容易建立关于静电场的物理模型。总之,教师可以采用形象化的表达方式,如类比、比喻的方法,从学生已有的物理概念体系中巧妙引出新概念,帮助学生把自己的概念体系从一个层次提升到另一个更高的层次。

四、通过对实验现象的探究帮助学生理解概念和规律

建构主义学习理论认为,学习过程不是学习者被动地接受知识,而是积极地建构知识的过程,而且,对怎样建构知识的过程性评价比对结果的评价更为重要。教育的目的不仅是让学生学习知识,而更要关注学生的终身发展。物理实验是学生主动建构知识,掌握物理学中孕含的科学思维方法的重要途径。物理实验不仅能提高学生的实践能力,更重要的是,教师可以通过精心设计的实验,教会学生科学探究的方法,保持学生对自然界的好奇心和求知欲。

高中物理课堂实验尤其是学生实验课时不多,因而教师对实验内容要深挖精讲,不可一带而过。在有关“匀变速直线运动”的课堂教学中,可专门安排一节综合性实验课。先让每个学生做自由落体实验并取得一条纸带,然后指导学生在实验报告上分析数据,得出结论:自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,加速度的大小是g。然后,再安排学生做一个小车从光滑的斜坡滑下的实验,也每人取得一条纸带。教师指导学生对比两条纸带的异同,得出结论:斜坡滑车也是作初速度为零的匀加速直线运动,但加速度的大小要小于自由落体。然后,再增大斜坡的倾角,做同样的实验,得到第三条纸带。通过三次实验的数据分析,学生再得出结论:斜坡上小车下滑的加速度小于g,并随着斜坡倾角的增大而增大。这样的实验对比有三个好处:1.教会学生用打点计时器做各种匀加速直线运动实验的基本方法,防止学生产生打点计时器只能做自由落体实验的错觉;2.学生直观地感受了初速度为零而加速度不同的匀加速直线运动的物理图象的异同;3.为以后进行斜坡上物体的力学分析作了很好的铺垫。这样深入的实验课,能帮助学生积极主动地建构新的知识概念体系,对学生理解物理概念和掌握物理规律帮助很大。因此,高中物理教师更应该重视课堂实验,主动去发掘物理实验的内在价值,引导学生掌握物理学中孕含的科学思维方法。

建构主义学习理论认为,学习者在学习过程中具有主观能动性,学生的学习应该是积极主动的。作为高中的物理教师,必须明确学生的学习主体性,积极利用所有的教学信息资源来激发学生的积极性,发挥学生的创造性和想象力,从而促进学生真正的掌握物理概念。

参考文献

[1]金洪源.学科学习困难的诊断和辅导.上海:上海教育出版社,2004.

[2]张春兴.现代心理学.上海:上海人民出版社,1994.

建构主义概念篇3

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27.[农林牧渔]建设社会主义新农村的几点建议[小雪][2006年2月11日][61]党的十六届五中全会提出了建设社会主义新农村的宏伟目标,这是在党的十六大提出统筹城乡经济社会发展原则和方略后,为实现全面建设小康社会目标做出的又一个重大决策。这对解决“三农”问题,推进现代化建设,构建和谐社会,实现全体人民的富裕安康,具有重大的战略意义和深远的历史意义。建设社会主义新农村的基本内涵是“五个建设”,即:新农村的经济、政治、文化、社会和以党为核心的基层组织建设;目标要求是:生产发展……

28.[农林牧渔]建设社会主义新农村与“三农”工作[小雪][2006年2月11日][15]解决好“三农问题”,事关全面建设小康社会和社会主义现代化建设的全局,是全党工作的重中之重。近期,党和政府“三农”工作的一个重大战略举措,就是提出建设社会主义新农村。2005年10月,十六届五中全会通过《中共中央关于制定“十一五”规划的建议》,提出建设社会主义新农村是我国现代化进程中的重大历史任务,12月1日结束的中央经济工作会议提出明年经济工作的总体要求和八项主要任务,其中之一就是扎实推进建设社会……

29.[农林牧渔]全面建设社会主义新农村必须坚持以人为本[小雪][2006年2月11日][34]建设社会主义新农村,是我国缩小城乡差别、促进社会和谐的重要战略,是实现全体公民共享改革发展成果的一大德政。改革开放的先发地广东,同时也是城乡收入差距较大的省份。在推动科学发展的新时期,全面建设社会主义新农村,必须坚持以人为本。一、因地制宜全面建设社会主义新农村建设社会主义新农村是在“十一五”期间中央对“三农”问题的重大决策,具有深刻的历史背景:一是当前我国全面建设小康社会的重点难点在农……

30.[交流材料]民主议事村务公开建设和谐新农村经验材料[小陈老师][2006年2月11日][32]我们魏庄乡共有33个行政村,4万人口,6.2万亩耕地。几年以来,乡党委政府高度重视村务公开和民主管理工作,积极开展了以村务公开和民主管理为重点的制度建设,把它作为全乡基层党建工作的一项核心工作来抓,认真组织,精心安排,强化措施,狠抓落实,取得了良好效果。目前,全乡33个行政村全部建立了村务公开和民主管理制度,选举了民主理财小组和民主议事会,农民群众对村务公开和民主管理工作的满意率达到98%以上,……31.[心得体会]建设新农村的心得体会[小陈老师][2006年2月3日][702]

在全市深入开展新农村建设,是//市委、市政府结合我市实际,整合以往农村建设工作和基层组织建设中的成功做法与经验作出的重要战略决策。通过去年以来的工作实践,主要有以下四点体会:1、政府主导、农民积极参与是搞好新农村建设的关键。新农村建设必须由政府主导推动,市乡两级政府要切实发挥组织协调作用,要通过出台一些优惠政策和措施,指导和引导农村开展新农村建设,调动一切积极因素……

32.[心得体会]建设和谐社会主义新农村心得[小陈老师][2006年2月3日][159]建构和谐社会是全党、全国人民的根本任务,建设和谐新农村是建设和谐社会的极为重要的的方面。如何建设和谐新农村,没有现存的路子可走,必须要进行探索和创新。围绕如何解决“三农”问题,理论界进行了不少的探索,有的地方也在进行探索性的试点,取得了一定的经验。如何从根本上解决“三农”问题,建设和谐新农村,实现小康社会,必须要深入进行探索,作出明确的回答。中共中央政治局委员、广东……

33.[请话要领]在调研全面小康新农村建设时的讲话[发如雪][2006年1月31日][37]在调研全面小康新农村建设时的讲话同志们:上午,我和夏副书记、蒋副书记及有关部门负责人实地踏看了仙岩镇西鲍村、甘霖镇下路西村全面小康新农村建设现场,刚才,市小康办对前阶段工作作了总结汇报,看了听了之后总的印象是认识高、决心大、动作快,我基本满意。就下阶段工作,国土、建设、财政、组织等有关部门都谈了想法,夏副书记提出了明确的要求,希望大家按照要求认真抓好落实。在此,我再谈四点想法,供同志们……

34.[年终总结]建设社会主义新农村工作总结[经验材料][小陈老师][2006年1月21日][773]党的十六届五中全会指出,建设社会主义新农村是我国现代化进程中的重大历史任务。近年来,**市大力推进工作思路创新、组织制度创新和体制机制创新,努力探索一条适应时代特点、符合**实际的“三农”工作新路,加快了社会主义新农村的建设进程。2005年,全市农村社会总产值将超过*000亿元,经济总量中“四分天下有其三”;农民人均纯收入将超过*000元,位居**省前列。&……

35.[政府政务]市长XX在调研全面小康新农村建设时的讲话[yunguo][2005年8月25日][73]同志们:上午,我和夏副书记、蒋副书记及有关部门负责人实地踏看了仙岩镇西鲍村、甘霖镇下路西村全面小康新农村建设现场,刚才,市小康办对前阶段工作作了总结汇报,看了听了之后总的印象是认识高、决心大、动作快,我基本满意。就下阶段工作,国土、建设、财政、组织等有关部门都谈了想法,夏副书记提出了明确的要求,希望大家按照要求认真抓好落实。在此,我再谈四点想法,供同志们参考。一、要……

36.[农林牧渔]市长XX在调研全面小康新农村建设时的讲话[yunguo][2005年8月1日][9]市长XXX在调研全面小康新农村建设时的讲话同志们:上午,我和夏副书记、蒋副书记及有关部门负责人实地踏看了仙岩镇西鲍村、甘霖镇下路西村全面小康新农村建设现场,刚才,市小康办对前阶段工作作了总结汇报,看了听了之后总的印象是认识高、决心大、动作快,我基本满意。就下阶段工作,国土、建设、财政、组织等有关部门都谈了想法,夏副书记提出了明确的要求,……

建构主义概念篇4

关键词:本体学习;自动化;本体构建

一、本体的定义

本体一词来源于哲学,它指的是一种存在的系统解释。近年来,在计算机科学中关于本体的研究越来越多。在人工智能界,ontology被定义为“给出构成相关领域词汇的基本术语和关系,以及利用这些术语和关系构成的规定这些词汇外延的规则的定义”。在信息系统、知识系统等领域,最著名并被引用得最为广泛的定义是由Gruber提出的,“本体是概念化的明确的规范说明”。w.n.Borst对该定义进行了引申“本体是共享的概念模型的形式化的规范说明”。Fensel对这个定义进行分析后认为ontology的概念包括4个主要方面:

概念化(conceptualization):客观世界的现象的抽象模型。

明确(explicit):概念及它们之间联系都被精确定义。

形式化(formal):精确的数学描述。

共享(share):本体中反映的知识是其使用者共同认可的。

目前,关于本体的公认的定义是Gruber在1994年提出的:“本体是关于领域共享概念的一致的形式化说明”。这个定义包含3层含义:

共享概念包括用来对领域知识进行建模的概念框架、需要互操作的主体之间用于交互的与内容相关的协议以及用于表示特定领域的理论的共同约定等。

本体必须是一致的,即本体概念和关系不能出现逻辑上矛盾的陈述或推理上的逻辑矛盾。

本体的描述是形式化的,支持对领域概念和关系的推理。

二、基于本体学习的自动或半自动本体构建方法

由于人工的方法费时费力,使得本体的构建成为一项艰巨的任务。因此,如何利用知识获取技术来降低本体构建的开销是一个很有意义的研究方向。

国外在该方向的研究很活跃,把相关的技术称为本体学习技术(ontologyLearning),其目标是利用机器学习和统计等技术自动或半自动的从已有数据资源中获取渴望的本体。根据源数据结构化程度,可以将本体学习技术分为以下类别:

(一)基于结构化数据的本体学习

结构化数据主要是包括关系数据库或面向对象数据库中的数据。现在的应用大多采用关系数据库来组织和存储数据。但是关系模型有一个致命弱点,即它不能用一张表模型表示出复杂对象的语义。

基于结构化数据的本体学习的主要任务就是分析关系模型中蕴涵的语义信息,将其映像到本体中的相应部分。

从数据库中抽取本体,一般的做法是:利用数据库的逆向工程或映射技术将关系模型转换为一种中间模型,然后将该中间模型转换成本体。

例如,Johannesson提出了将关系模型转换成一个概念模型,该概念模型实际上是扩展的实体――关系模型的形式化表示,然后由用户对该概念模型进行修订生成最终的本体。

Rubin等人提出了一种使用关系数据库中的数据来丰富指定本体中的实例,并自动获取这些实例在相应属性上值的方法。Stojanovic等人使用映射技术将关系数据库模式映射为本体。通过考察数据库中的表、属性、主外键和包含依赖关系,给出了一组从关系模型到本体的映像规则,在根据这些规则的基础上能够直接获取候选本体。由于关系模式中蕴涵的语义十分有限,所以只适合构建轻量级的本体。Kashyap提出首先根据关系模式得到一个初步的本体,然后基于用户查询进一步丰富该本体中的概念和关系。由于用户查询具有很大的随机性,所以很难保证结果的质量。astrova通过对数据库中的元组的分析,得到了概念间的继承关系。

(二)基于非结构化数据的本体学习

非结构化数据是指没有固定结构的数据,例如纯文本、web网页、word文件和pDF文件等。目前,基于非结构化数据的本体学习技术的研究主要集中在从纯文本中获取本体。由于缺乏一定的结构,要使机器能够自动地理解纯文本并从中抽取出需要的知识,必须利用自然语言处理(naturalLanguageprocess,nLp)技术对其预处理,然后利用统计、机器学习等手段从中获取知识,重点是从文本抽取领域概念、实例,并发现概念之间的关系。

对于概念的获取,常用统计方法是计算概念在文本集中出现的频率,如果该频率大于指定的阀值,则将其作为领域本体中的概念。对于概念间关系的获取有基于模式,概念聚类,关联规则挖掘的方法。基于模式的方法需要判断文本中词的序列是否匹配某个模式,如果匹配,则可以识别出相应的关系。概念聚类的方法是利用概念之间的语义距离,对概念进行层次聚类,聚类的结果就是概念间的分类关系。关联规则挖掘的方法常用来获取概念间的非分类关系,其基本思想是,如果两个概念经常出现在同一文档(或段落,句子)中,则这两个概念之间必定存在关系。

目前,从纯文本中获取概念和概念间分类关系的研究比较多,但对概念间非分类关系的获取,大部分方法都停留在判断两个概念之间是否存在关系的层次。该方法需要人工预先制定模板。

(三)基于半结构化数据的本体学习

大量的XmL格式和HtmL格式的网页,以及它们遵循的文档类型定义(XmLSchema或DtD)等具有隐含结构的数据都是半结构数据。本体学习的方法是利用一些映射规则从中获取本体。

另外,机器可读的词典也是一种特殊的半结构化数据,通常使用语言学分析,语义分析和模式匹配等方法来获取特定领域的概念及概念之间的关系。鉴于传统字典对于每个字词所定义的同义词、字根、原形等关系,该建构方法就是利用这种词汇与词汇之间的关系――上位词、下位词来确定概念的阶层关系。基于字典的建构方法是其他建构方法的基础,然而以此方法建构的本体通常为一般性的描述,并不是与特定领域相关的本体,因此必须结合其他方法以及由领域专家的参与才能形成有意义的本体架构,故此方法无法独立使用。该建构方法不仅受限于字典本身的范围大小,而形成不同范围的子领域,还存在无法适应环境变化的要求而造成遗漏信息。

papatheodorou等人提出了一种从XmL或RDF格式的文档中获取概念间分类关系的方法;modica等开发的ontoBuilder工具能够用户浏览行为从XmL和HtmL标记的半结构化数据源中生成本体的功能。2003年,Volz等人提出了一种基于XmLSchema和DtD的本体学习方法。该方法依赖于一组从源数据到本体的映射规则或模式匹配规则,如何获取这些规则就成为关键。

总之,采用本体学习技术,虽然可以简化人工构建本体的工作量。但在实际的知识获取过程中,有些知识虽然人能理解,但很难确切地表达出来,比如很多隐含的概念和概念间的关系,这些关系都是隐含在人的头脑中或者是文档中的。另外这些隐含的概念及概念间的关系要用形式化的方式确切地表示出来更加困难。

参考文献:

1、邓志鸿,唐世渭,张铭等.ontology研究综述[J].北京大学学报(自然科学版),2002(5).

2、thomasR,Gruber.towardprinciplesfortheDesignofontologiesUsedforKnowledgeSharing[J].Revision,1993(23).

3、FenselD,HarmelenFVl.oiL:anontologyinfrastructurefortheSemanticweb.ieeeintelligentSystems,2001(2).

建构主义概念篇5

【关键词】建构主义学习论认知新概念

建构主义教学论产生于建构主义心理学。建构主义心理学认为,知识不是被动吸收的,而是由认知主体主动建构的;“知识在一定程度上能被传播,但传播的知识只有在它被重新构造之后,即得到了解释并且与学习者的已有知识联系起来,才在各种情况下变得可用”。这种理论被认为属于更广泛意义上的格式塔心理学和现代认知心理学的范畴,它是建立在皮亚杰的同化、顺应理论、奥苏贝尔的有意义的学习理论、以及维果斯基的“最近发展区”理论的基础之上的。通过对“顺应”方面的深入研究,建构主义探讨了认知主体新旧经验相互作用在认知过程中的机制。

与其它心理学理论一样,自主建构理论被赋予教育学意义之前无所谓好坏。自主建构现象只是一种客观存在,是心理学研究的一个发现;它只是解决了“是什么”的问题,并没有解决教育学所关心的“怎么办”的问题。从逻辑上讲,“学习不是被动地吸收知识”,不等于“学生不吸收传授的知识”;强调“顺应”时,不能否认“同化”的存在。面对学生旧有的错误概念干扰、限制新的正确的概念吸收的现象,教育家的责任是寻找合适的教育手段使错误概念得到纠正、新概念被赋予意义。

鄱斯纳等人的研究意图是通过自己的观察、访谈研究,结合皮亚杰、杰亚夫等前人的发现,以及与科学哲学上的相关理论相联系,综合归纳出一个完整的科学概念转变理论。他们要回答两个比前人研究更加微观的问题:(1)原有的概念及其结构(又叫“概念生态”)的什么特征控制了对新概念的选择;(2)一个核心概念是在什么样的条件下被另一个概念所取代。该研究的前提是学生的误解概念常常是难以改变的,教育的目的是要改变误解概念。鄱斯纳等还明确指出:“我们这项研究的中心观点是要说明学习是一项理性的活动。学习从根本上讲是理解和接受概念的过程,因为这些概念被学习者认为是智慧的和理性的。所以说学习是一种探究。学生在学习中必须依据证据对学习的对象进行判断。当然这不是说情绪与情感的因素在学习过程中不重要。这里把学习表达为一种理性的活动是为了讨论学习是什么、而不是学习依赖于什么的问题”。在论述教师的作用时他们又指出,教师应该是“科学思维的模范”;在论述教学活动时,他们强调了实验室的作用。

象杰亚夫和鄱斯纳这样的深入教学实际的实证研究还有很多,它们对科学教育改革,对教学中关注学生的已有概念,起到了重要的推动作用。但遗憾的是他们的研究往往被建构主义者片面、歪曲、夸大地理解为是建立在激进的建构主义认识论基础之上的。建构主义通过夸大认知主体的主动建构作用,将科学学习的困难性解释为不可传授,然后把经典的科学教育理论如杜威的“做中学”、皮亚杰的“顺应”理论,贴上建构主义的标签,其结果是给教育研究和实践带来了混乱。对于这一点,著名科学教育家马修斯(m.R.matthews)指出:“许多传统的教学理论和实践没有必要披上建构主义的外衣,因为那样妨碍教育研究者与教师和政策制定者之间的交流”。

用积极的态度看,建构主义对科学教育实践的主要贡献在于它指出了科学教育的特殊困难性。提醒人们科学新概念的掌握与其它学科的新概念的掌握过程不同,前者更多地与学习者的已有概念相关。

从知识论上讲,科学知识比其它学科知识难学的原因主要源于其累积性、逻辑性、和经验性上。现代科学知识是近代三百多年来无数位科学家智慧的结晶。小学生一节课中所学的内容,可能代表了早期几代科学家的劳动;中学生十几个学时的牛顿力学,集中反映了16到17世纪许多物理学家的成果;而对于坐在大学高年级课堂里的学生而言,他们必须是已经基本了解了全部前人的成果,而正在进入向新的发现迈进的阶段。

科学知识的逻辑性给科学教学也带来了特殊的困难。累积不是堆积,是建立在严密的逻辑联系之上的。我们不能说爱因斯坦和牛顿的贡献谁大谁小,没有牛顿,就不会有爱因斯坦;弄不懂牛顿力学,不可能理解爱因斯坦的相对论,虽然它们属于不同的“范式”。科学知识的“知识点”非常多,如果互相之间的联系没有弄清楚,科学是非常难学的。联系的途径有两条,首先是亲自体验,经过探究学到了知识或改变了误解概念;另一个途径是逻辑推理,逻辑是不能用通常的感觉器官去体验的东西,它是一种特殊的心理体验。然而通过这个心理体验,可以将新旧经验和新旧知识连结起来,弥补感觉器官体验的不足。从这个意义上讲,布鲁纳的结构教学法有利于解决科学“知识点”多而课时少的问题,以提高教学效率。当然,对于不同学习阶段、不同认知能力的学生,结构学习法与活动学习法的比例应该有所不同。20世纪60年代以布鲁纳的结构主义为指导思想的改革,就是由于忽视了学生的认知特点和教师驾驭科学知识的能力,而导致了失败。

科学知识的经验性是对科学教学的又一挑战。科学学习强调亲身体验、“做中学”,但由于课时的限制,不可能把科学史上所有理论、概念的产生过程都重复一遍。因此,选择最具代表性的体验活动是关键,而这恰恰是科学教学的主要困难之一。哪些知识的学习必须要经过亲自体验?不经过亲自体验的那些知识是否能被掌握?活动课或实验课的份量至少应该是多少?活动内容与学生从前的概念之间怎样联系?这些问题如果解决不好,就会给教学带来困难。而且,对不同的学生、不同的学习阶段、不同的培养目标等还会有不同的答案。这些都需要做认认真真的研究。

总之,建构主义教学论有争议和讨论,科学课堂当然也有其存在的意义和局限性,但不影响其光芒和意义。

参考文献

[1]陈越.建构主义与建构主义学习理论综述[J].惟存教育,2002

建构主义概念篇6

〔关键词〕meSH领域本体推理

〔分类号〕G250.76R1

BuildingandReasoningofDigitalLibrary'sDomainontology:takingmedicineDomainontologyasanexample

muDongmeiFanYi

publicHealthSchoolofJilinUniversity,Changchun130021

〔abstract〕thispapermakesastudyontheconstructionandapplicationofdigitallibrarydomainontologyundersemanticgridenvironmentbytakingpreventivemedicinedomainasanexample;discussestheimportanceofreusingmeSH,introducestheprocessofbuildingapreventivemedicinedomainontologybasedonmeSH,andthenstudiesontheconversionfrommedicinethesauristodomainontology(includestoolandway)andmakesareasoningapplicationontheontologybyusingRacerreasoner.

〔Keywords〕meSHontologyreasoning

1引言

领域本体在数字图书馆对其知识进行语义层面的组织中扮演着至关重要的角色,因此,领域本体的构建是语义网格环境下数字图书馆知识组织不可或缺的关键步骤。领域本体构建成功与否,取决于是否有领域专家的参与以及对领域知识描述的准确性和一致性程度。基于领域本体的这种特性,业界提出了多种构建途径和方法,其中之一就是基于叙词表构建本体。因为,叙词表是以学科领域知识为基础的领域概念说明,是学科领域知识比较完善的知识组织体系,随着领域知识本身的变化,叙词表不断地增删主题词,完善其语义关系,从它收词的变化上,可以发现该领域的发展方向和领域热点,为复用现有领域知识、快速构建领域本体奠定基础。

在语义网格环境下,数字图书馆知识组织体系,应采用叙词表来表达术语,用语义类型表达术语间的关系,用本体的6要素来组织关系模式。既发挥叙词表在术语、主题和概念描述的精准特点,同时扩展叙词表单一的线性树状结构为网状构架,增加对术语属性、术语和概念之间关系的描述,将科学的概念表达融入到本体模式的知识组织体系中。本文以医学领域本体为例,基于meSH构建预防医学领域本体并针对该本体进行应用研究,从而对数字图书馆领域本体的构建与推理应用进行研究。

2meSH――构建医学领域本体的基础

在医学领域方面,《医学主题词表》(medicalSubjectHeadings,简称meSH)是美国国立医学图书馆编撰的一部大型医学专业叙词表。它通过注释、参照系统与树型编码表达词汇概念的历史变迁、主题词的族性类别、属分关系,揭示主题词之间语义关系,是手工检索和计算机检索的标准词表,也是医学领域使用最广泛最具权威的词表。作为当今医学领域最权威的叙词表,meSH对医学领域本体构建的支持作用无疑是巨大的。

2.1本体与meSH的关系

meSH的基本要素是叙词(亦称主题词),它是建立在叙词性质基础上的,在编制上吸取了多种情报检索语言的原理和方法,保留了单元词组配的基本原理;采用组配分类法的概念组配来替代单元词法的字面组配;采用标题法的预先组配方法(即采用词组)对词进行了严格规范化处理,以保证词与概念的一一对应;有完善的参照系统和独特的范畴索引与轮排索引。meSH的主题字顺表和树状结构表是两个互相补充的部分,是以事物聚类和以学科聚类的完美结合[1]。主题字顺表是将所有的主题词、副主题词、非主题词全部按字顺排列,每个主题词下设该主题词建立的年代、树状结构编码、历史注释及各种参照系统。meSH的树状结构表把所有的主题词按词的范畴和学科属性分为15大类,有的大类再依次划分为一级类、二级类,最多分至9级。树状结构的每个类目中,主题词按等级从上位词到下位词逐级编排,表达彼此之间逻辑上的隶属关系。

本体是一个关于一些主题清晰规范的说明[2],是得到公认的规范描述,包含术语表。术语表中的术语是与某一学科领域相关的,其逻辑声明全部是用来描述术语的含义和术语间关系。领域本体是用于描述或表达某一领域知识的一组概念或术语,用以来组织知识库较高层次的知识,也可以用来描述特定领域的知识。在最简单的情况下,只描述概念的分类层次结构;在复杂的情况下,在概念分类层次的基础上,加入一组合适的属性、关系来表示概念之间的其他关系,约束概念的内涵解释。领域本体中的术语、主题、概念可以是自然语言和半自然语言,相对于meSH来说,其中的知识点分布是网状的,可以减少概念和术语上的歧义,为某一组织或某工作小组提供了一个统一框架或规范模型,使来自不同背景、不同观点、不同目的人员之间的理解和交流成为可能,并保持语义上的一致性[3]。在复用现有领域本体和扩展这些本体的工作中,对术语进行规范地分析是极有价值的,并且避免了领域知识的重复分析[4]。

基于meSH表的组成和本体的结构,我们不难看出其中的相似性。①meSH表与本体都是以概念、类和词语作为基础进行支撑,它们都充分反映了概念或词语之间的相互关系,并且都对其关系做了必要的说明;②两者都具有等级关系,在上位类(上位词)、下位类(下位词)的定义上十分明确;③本体对知识的网状可视化表示得益于meSH的树状结构,是对树状结构的扩展和再利用。综上所述,meSH词表作为构建本体的基础和工具是可行的,并且因为本体对概念的规范化的解释能力是相当强大的,所以在本体构建中,meSH词表对概念表达方面缺陷也是可以避免。这样可以达到两者各取其长,获得功能上的优化。

2.2本体构建语言――owL

owL(webontologyLanguage:web本体语言)能够清晰地表达词条的含义以及这些词条之间的关系。而这种对词条和它们之间的关系的表达就称作本体。owL相对XmL、RDF和RDFSchema拥有更多的机制来表达语义,超越了它们仅仅能够表达网上机器可读文档内容的能力。

具体而言,owL标准包括三类语言:owLLite、owLDL和owLFull。owLLite是owLDL的子集,这两者都使用框架式抽象句法,进而可映射为RDF三元组;同时,其言语的构成以及形式语义则基于描述逻辑的定义,使得本体间的推理问题能够归纳为描述逻辑知识库的可满足性问题;不过,对于RDF(S)语义则有所限制,以避免出现悖论和模型不兼容等问题。而owLFull对此别无要求,且仍采用RDF三元组句法形式,借助非经典模型论进行语义解释。事实上,owLFull是基于RDF(S)句法而进行语义扩展的,新增owL的词汇和语义条件。除此之外,与RDF(S)相差无几。与RDF(S)相似,owL可以声明类和属性,分别以类包含和属性包含划分各自的等级层次;owL的类可以通过逻辑组合算子(合取、析取、补)在其他类的基础上得以描述,也可以视为多个对象的枚举类;同时,owL还可以声明某个属性具有传递性、对称性、函数性,或是某个属性的逆属性。这些都超越了RDF(S)的能力;更为重要的是,owL可以通过属性限定词自定义类。

因此,owLLite,owLDL以及owLFull作为owL提出的三种子语言,表达能力依次增强,推理能力逐个向下兼容。不过,前两者基于比较抽象的框架句法,采用经典逻辑学中的解释,即:①要求个体、类、属性是三个不相交的集合;②所有的个体视为资源,并直接将类和属性分别视为资源的集合和资源―资源对的集合;③禁止递归的出现,从而避免上述RDF(S)中的问题。owLFull可视为不受限制的RDF(S)的扩展,句法仍使用RDF三元组,并基于非经典的模型论对RDF-语义做owL的语义扩展。

3基于meSH构建预防医学领域本体

3.1选择本体构建工具

目前在本体研究领域中,已有很多研究机构和学者研制出了一些本体的编辑器,这些编辑器可以兼容多种描述语言,并且具备了owL语言的大部分功能,提供友好的界面供人机交流,促使对于本体的标注更加清晰易懂。常用的工具有德国卡尔斯鲁厄大学的Kaon、英国曼彻斯特大学和阿姆斯特丹公立大学的oiLeD、美国斯坦福大学的protégé等。通过比较,笔者发现:美国斯坦福大学的protégé软件更加易用,界面友好,性能齐全,具有多种插件,提供多种本体的表现形式,尤其拥有三种不同形式的图示,可以充分地表现出meSH表的树状结构。因此,笔者选择protégé软件,完成了本体的构建。

3.2构建预防医学领域本体

目前常见的本体构建方法有:iDeF5法、KaCtUS工程法、基于SenSUS的方法、enterprise方法以及methontology方法,等等。由于是尝试性的构建,笔者在参考这几种方法上,提出一套基于meSH表的本体构建方法。具体方法如下:

对预防医学类进行分析,预防医学包括4个下位类:航天医学、职业医学、环境医学、公共卫生。其中前三类没有下位类,而第4类公共卫生有22个直接下位类,这22个下位类又有子类326个。由于是尝试性的研究,所以笔者只选取到第4级概念加以构建。

利用本体构建工具构建预防医学领域本体。在本文中,笔者采用protégé工具来构建本体。图1显示了利用protégé构建的、用owL语言描述的、基于meSH的预防医学领域本体片断。

首先,构建本体的类class。类表示对象的集合,是本体构建中的最基本的元素。在meSH表中,有时一个主题词并不是仅仅属于一个上位词,而是分别属于不同的上位词。此时,可以使用两种方法进行处理:①直接使用工具进行关联;②使用一阶逻辑推理进行类的推理。构建完成的类目体系,以直观图的形式显示类目等级关系(见图2)。

然后,构建本体属性property。property可以被用来说明class的共同特征以及某些individual的专有特征。一个属性是一个二元关系。owL语言中有两类属性:“datatypeproperty”属性表示class元素和XmLdatatype之间的关系;“objectproperty”属性表示两个类元素之间的关系。每类属性都可以用domain(定义域)和rang(值域)来约束它的适用范围。在protégé软件中又添加了一个annotationproperty(注释属性),通过添加此属性,以此对本体中的类、子类等概念加以注释,将meSH在本体中完整地体现出来。

meSH有不同于其他叙词表的独特编排,增加了副主题词,通过主题词和副主题词的组配来进一步限制与修饰主题词。在本体构建中,将这种组配关系构建在individual下,便于清晰地表示和快速检索,同时,添加各类之间的逻辑推理关系。基于meSH的预防医学领域本体的一个结构片段(见图3)。

构建完成的本体,可以清晰地显示meSH表中各个概念之间的相互关系。笔者节选了以“publicHealth”为中心的核心概念,并以射线的方式直观显示其上位类、同位类及下位类(见图4)。

4预防医学领域本体推理应用研究

推理机是专家系统中实现基于知识推理的部件,是基于知识的推理在计算机中的实现,主要包括推理和控制两个方面,是知识系统中不可缺少的重要组成部分[5]。目前,针对本体的推理,越来越多地集中在几种标准的本体语言上,如owL、DamL、RDFS/RDF等,一些组织针对这些本体语言,开发了比较著名的推理机,如RaCeR、FaCt、pellet等。在protégé中,提供了基于Racer推理机的推理功能,protege-owL和推理机RaCeR通过DiG(DescriptionLogicimplementersGroup)接互。

在meSH表中,许多概念具有交叉相关性。因此,在构建本体过程中,需要定义概念之间逻辑关系,并使用推理机完成概念相互关系的说明。例如,在meSH表中,“BiologicalSciences[G01]”概念树和“environmentandpublicHealth[G03]”概念树都包含内涵完全相同的概念“environmentalmicrobiology”,只是用不同的树形编码加以表示,在“BiologicalSciences[G01]”概念树编码为[G01.273.540.274],在“environmentandpublicHealth[G03]”概念树下为[G03.850.425][6](见图5)。

在构建meSH本体的过程中,笔者考虑到这种共有的概念,一方面为了避免概念的重复构建;另一方面为了保持meSH原有的概念之间的关系,因此使用推理机对这种共有概念的逻辑关系加以保持。例如,对于“environmentalmicrobiology”这个概念,笔者将其以子类的方式构建在“environmentandpublicHealth”“publicHealth”概念下,并为其构建一阶逻辑关系(见图6)。

并在“BiologicalSciences”“Biology”“microbiology”概念下定义充分必要条件(见图7)。

在一阶逻辑关系构建完成后,就可以对相关概念进行推理。在此,笔者对“environmentalmicrobiology”这个概念进行上位概念推理,根据所定义的逻辑关系,可以推理得到其上位类为“microbiology”和“publicHealth”(见图8)。

在推理完成后,概念之间的相关联系在本体结构图中就可以明确地显示出来了。在本例中,“environmentalmicrobiology”与“microbiology”和“publicHealth”的关系在本体结构(见图9)。

5结语与展望

本文以医学领域的预防医学领域为例,研究语义网格环境下数字图书馆领域本体的构建与应用,并以meSH是基础进行本体的转换研究,对其进行初步的推理应用。笔者认为,meSH为代表的领域叙词表是基础构建本体的模型,可以遵循这些叙词表原有的语义基础,参考其所包含的语义关系、组配关系和入口词与主题词关系、主题词与副主题词关系,构筑领域本体的词义;发挥本体表达复杂关系的优势,建立一个网状的领域知识主题图。基于这种方法构建的本体,便于挖掘本体概念间的语义关系,从而进行应用层面的逻辑推理。基本上可以满足清晰性、一致性、完善性和可扩展性的要求。

未来的工作重点是基于本体的应用扩展。在语义基础之上,通过领域本体,并充分发挥领域本体的作用才能够实现本体的应用扩展。领域本体在知识组织中起到至关重要的枢纽和桥梁作用,通过与利用本体,使得meSH表中的数据及信息发挥作用,并且由于本体的作用,顶层本体才有了可供识别的共通语言。领域本体的成功构建和效能高低不仅取决于对本体构建本身逻辑结构的掌握,而且还在很大程度上取决于对该领域知识的了解与把握。在实践中,领域本体的使用效果需要用户进一步检验及逐步完善。

参考文献:

[1]严青利,张勇.医学主题词表(meSH)评述.情报杂志,2001,(8):64,66.

[2]李景,钱平.叙词表与本体的区别与联系.中国图书馆学报,2004(1):36-39.

[3]李善平,尹奇韦华,胡玉杰,郭鸣,付相君.本体论研究综述.计算机研究与发展,2004(7):1041-1052.

[4]mcGuinness,D.L.,Fikes,R.,Rice,J.wilder,S.anenvironmentformergingandtestinglargeontologies.[2005-02-01].ksl.standford.edu/people/dlm/papers/kr2000-camera-ready-copy.doc.

[5][2007-4-15].省略/html/t/7418.htm.

[6][2007-4-22].nlm.nih.gov/cgi/mesh/2007/mB_cgi.

建构主义概念篇7

关键词:建构主义理论数学教学

一、引言

皮亚杰(piaget)和维果斯基(Vygotsky)是20世纪最早研究建构主义学习方式的两位心理学家。皮亚杰的个人建构理论和维果斯基的社会活动建构及最近发展区理论是建构主义的“学与教”理论的最初基础。这一观点认为,知识不是客观的,也不是主观的,而是个体在与环境相互作用的过程中逐渐建构的结果;认识不是对于客观实在的简单的、被动的反映,而是主体以自己已有知识经验为依托,对新的刺激或知识同化或顺应,调整原有认知结构或新建认知结构,即积极主动的建构过程。建构主义十分重视已有知识经验,心理结构的作用,十分重视学生在教学活动中的主体地位。同其它学科相比,数学具有其自身特征。不断抽象是数学的特点之一,即是以先前思维活动的形式或结果作为直接的研究对象。教师不仅要重视基本方法的训练,还要深入研究各种教学理论和教法,以便帮助学生建立牢固的数学基础。本文通过对建构主义的研究,结合几年数学教学经验,浅谈数学教学过程中的数学基本概念的知识建构。

二、数学基本概念的知识建构

中华人民共和国教育部颁布的全日制义务教育数学课程标准指出:“有效的数学学习活动不能单纯地依赖模仿与记忆,动手实践、自主探索与合作交流是学生学习数学的重要方式。”根据这一要求和建构主义理论,数学基本理论的知识建构过程必须是以学生为主体的。

由于学生的数学水平参差不齐,知识面也大小不一,就是对同一数学内容在理解上也会有不同侧面、不同深度上的差异。数学老师在数学概念的知识建构过程中,从教学主体的个体差异实际出发,调动学生的学习积极性,通过概念教学,由浅入深,谆谆诱导,引导学生完成知识基本理论建构,并在此基础上巩固、提高,往往收到事半功倍的效果。

下面以函数这一重要的基础知识为例,浅谈一下函数基本理论的知识建构过程。

(一)概念的引入。

在教学过程中,一个基本概念的引入是十分重要的环节。从一开始就应该使学生对这个要领的内涵——本质属性有一个明确的认识。教师要选择恰当的实例,特别是学生熟悉的事物,加以分析,引导学生综合它们的共同属性,从而抽象出概念的本质属性。教师可选用下面的两例引入函数的定义。

例1、市场上鸡蛋每斤3元,买3斤需要多少元?买8斤需要多少元?买x斤需要多少元?

解:设总价为y元,可得:y=3x;当x=3时,y=9元;当x=8时,y=24元

从例1可看出总价y和总斤数x是两个变量,而单价为常量,总价y是随着总斤数x变化而变化。把总斤数x称为自变量,y称为因变量,二者关系法则是:总价=单价×总斤数。

例2、设三角形的底等于3,高为4,则三角形的面积为多少?若底等于5,则面积为多少?若底等于a呢?

解:设三角形面积为S,则S=a×4/2=2a,当a=3时,S=6;当a=5时,S=10

从例2可看出,底a为自变量,面积S为因变量。二者关系法则是:三角形面积等于底乘以高除以2。从两个变量之间的对应关系和制约关系,从而归纳出函数的定义。

(二)概念的定义和符号。

定义一个概念,是要引导学生从实例中用语言或文字把它的本质属性综合出来。同时引导学生熟悉定义中语句的各自含义,为运用概念做准备。例如高中课本中的函数定义:设某个事物在变化过程中有两个变量x和y互有依存、制约关系。如果对于x的每一个确定的值,按照某一对应法则,y都有唯一的值和它对应,这时,y就叫做x的函数。x的变化范围是函数的定义域,y的变化范围是函数的值域。为避免混淆,教师必须清定义域和值域的区别和联系。根据此定义,x、y的关系可表示为:y=f(x)其中x为自变量,其取值范围为定义域,y为因变量,其取值范围为值域,而f表示某一对应法则。例如:y=,y=x2+x+1都是函数。问:S=2a是不是函数?当然是。因为函数只与定义域、值域、对应法则有关,而与用什么字母表示无关。

如果一个函数不特别指明它的定义域,则认为这个函数的定义域是使函数有意义的实数全体构成的集合。例如,y=,它的定义域是x≠0的全体实数。值域与定义域和对应法则有关。关于x的函数经常写作y=f(x)或函数f(x)。这些知识点讲明,以便学生了解掌握函数的定义域、值域的关系及定义域的求法。

(三)函数概念的加深理解

教师有计划地使学生不断丰富和加深理解所学的一些概念,这是完全必要的。

例如:f(x)表示的是x的函数,f(a)表示的是在f(x)定义域中取一个值a时,所对应的函数值。这里为了促使学生理解f(x)的定义,即f(x)表示自变量x与函数间的对应关系。如果这个对应关系是:f(x)=x2+x-2,f(a)=a2+a-2,若x=q+3,则f(q+3)=(q+3)2+(q+3)-2教师要进一步使学生认识到f(a)的全面含义。不能使学生形式上认为f(a)仅是x=a时f(x)的值。例如f(x)=

,由于定义域x≠0,则f(0)不存在。为加深学生对函数值、定义域的理解和掌握,可引入例题。

例:已知函数f(x)=,求f(-2)、f(0)和函数定义域。

解:f(-2)==-f(0)==-1

要使函数有意义,当且仅当3x-1≠0,那x≠,

该函数定义域为x≠的全体实数,即{x|x≠}。

(四)函数概念的巩固和提高

在掌握基本概念的基础上,学生必须通过做习题这一手段,才能实现巩固和加深理解所学知识,并会动用所学知识,提高学生分析、综合的独立思考能力这一目的。

建构主义概念篇8

关键词:高一函数概念教学设计集合与映射

一、引言

在高一数学教材讲述函数概念时,主要是通过集合与映射引入.但是每个教师在教学中讲解函数概念的方式、对课本知识的理解程度不相同,使得对于相同的知识各自的教学设计也有所不同.

本文首先给出了三种不同的教学设计的一般环节及优缺点,然后叙述了函数概念教学的意义及困难现状,接着通过具体的高一函数概念教学设计分析教学设计的优势及缺点,吸收教学方案中的优点,进而加以反思,最后总结出函数概念教学设计研究中的体会.

二、教学设计的分类

(一)传统教学设计

传统教学设计,它的设计理念是基于教师“教”为主体的思想上,以教师为课堂教学中心进行设计编排教学策略与方法的教学设计模式.

1.传统教学设计主要环节

(1)目标分析;

(2)学习者分析;

(3)确定教学方法与策略;

(4)选定教学媒体;

(5)实际教学,并获得教学反馈.

2.传统教学设计的优点及不足

传统教学设计是以教师为主体的教学设计模式,其优点在于教师能够充分发挥主导作用,有助于学生系统掌握科学知识.

传统教学设计的不足主要表现在以教师为中心,忽视学生的自主学习能力,没有充分考虑学生的创造性,不利于学生成长.

(二)建构主义下的教学设计

建构主义下的教学设计是以学生为主体的教学模式设计,以学生自主的“学”为中心,学生是信息加工的主体,是知识的建构者.

1.建构主义下的教学设计主要环节

(1)情景创设;

(2)信息资源提供;

(3)自主学习策略设计;

(4)组织与指导自主发现,自主探索.

2.建构主义下的教学设计的优点与不足

建构主义下的教学设计是以学生为中心的教学模式设计,其优点在于能够充分发挥学生的自主学习和探索发现能力,有利于培养学生的创新能力与发散思维.

建构主义下的教学设计不足表现在,过分以学生为中心,忽视了教师的主导作用,学生的学习不够系统科学.

(三)“学教并重”的教学设计

“学教并重”的教学设计,既强调学生的自主学习,又肯定了教师的主导教学,是传统教学设计理论和建构主义下的教学设计理论的结合.

1.“学教并重”教学设计的主要环节

(1)教学目标分析;

(2)学习者特征分析;

(3)教学策略的选择和活动设计;

(4)学习情景设计;

(5)教学媒体选择与教学资源的设计;

(6)实际教学过程中形成性评价并根据反馈信息对教学设计加以改进.

2.“学教并重”教学设计的优点与不足

“学教并重”教学设计是结合了教师的“教”与学生的“学”,可以灵活选择“发现式”教学和“传递―接受式”教学,便于考虑情感因素,即动机的影响.

“学教并重”教学设计不足在于教师对知识的理解程度及教师素养等的差别,从而导致教学设计的不同,因而我们仍要学习不同的教学设计改进教学.

三、函数概念教学设计的相关问题

(一)函数概念教学的意义

函数是数学学科学习中的重要内容之一,对其概念的学习是学习函数知识及其他数学概念的基础.因此,了解函数的背景是十分有益的[1].

(二)中学生对函数概念理解程度

从思维发展的特征来看,初中生处于从形象思维为主的逐步向经验型的抽象思维发展的阶段,由于高一学生还处于经验型的抽象思维阶段,根据经验理解函数概念非常不适应,这是构成函数概念学习困难的主要根源[2].

(三)函数概念教学中存在的问题及解决办法

1.函数概念的抽象性

在中学生函数概念教学的诸多问题中,函数概念的抽象性是其中最重要的一个问题[3].针对函数概念的抽象特性,教师在教学设计时注意把概念具体可观化,利于教学.

2.教师对函数概念理解不够深刻

在函数概念教学中,除了函数概念本身的抽象难懂之外,教师对函数概念理解本身就不够深刻也是教学中存在的一大问题.

四、具体函数概念教学过程设计研究

函数概念教学设计

1.教学重、难点:理解函数的模型化思想及“y=f(x)”的含义,用集合与对应的语言刻画函数,掌握函数定义域和值域的区间表示法.

2.教学过程:

(1)阅读课本引入新知,体会函数是描述客观事物变化规律的数学模型的思想.

(a)炮弹的射高与时间的变化关系问题.

(2)引导学生应用集合与对应的语言描述各个实例中两个变量间的依赖关系.

(3)根据初中所学函数的概念,判断各个实例中两个变量间的关系是否是函数关系.

(4)函数的概念.

(5)函数定义的五大注意事项[5]:

(a)f表示对应关系,在不同的函数中f的具体含义不一样;

(b)f(x)是一个符号,表示x经过f作用后的结果;

(c)集合a中数的任意性,集合B中数的唯一性;

(d)“f:aB”表示一个函数的三要素:法则f(核心),定义域a(要优先),值域C(上函数值的集合且C∈B).

(6)函数定义域和值域的表示方法.

3.例题讲解:

例1:根据函数定义,判断下列图像是否为y关于x的函数图像:

4.课堂小结:(a)函数的概念.(b)函数定义的五大注意点.(c)函数的三要素及符号的正确理解和应用.(d)定义域、值域的表示方法.

5.课后作业及板书设计.

从函数概念教学设计研究中,我们可以得到以下启发:第一,函数概念教学有四大核心,函数的概念、函数的表示、函数的定义域与值域及对应法则、函数的应用;第二,函数概念的教学随着函数概念的发展应循序渐进,相关概念的教学在教学设计中应把握整体,首先认识函数中的变量,突出函数各变量之间的关系,其次学习函数表达式,最后把握概念本质,理解“对应”,牢记函数定义,形成函数对象,建立函数模型;第三,函数概念教学设计的具体环节应考虑全面,包括重难点的把握,新课的引入安排,师生互动安排,代表性例题的选择等;第四,教学设计完成后,经过实际教学,形成教学反思,通过反思,总结经验,改进教学质量[6].

参考文献:

[1]方晓燕.浅谈中学函数概念的教学[J].教育教学论坛,2010(3):47-48.

[2]朱文芳.函数概念.学习的心理分析[J].数学教育学报,1999,8(4):24.

[3]夏也.学生在函数概念学习中的困难分析[J].电大理工,2007(3):66-67.

[4]烁箩.《函数的概念》教学设计中存在的问题及其解决――兼评网上教学设计[J].内蒙古师范大学学报(教育科学版),2012,25(12):27-29.

建构主义概念篇9

论文摘要:复合名词的意义构建离不开概念合成。它是一种认知过程,在复合名词的意义构建过程中起着很大的作用。离心构式复名合词的产生就是概念合成的结果,向心构式复合名词也是概念合成的结果,并且概念合成理论对复合名词的语义构建与解读也起着重要作用。但它在语义构建上仍存在一定不足,须进一步改进。

1.引言2.理论背景

传统语法把复合名词的意义看作是复合名词各个组成部分名词的意义相加之和,这显然是把复杂的问题简单化了。复合名词的语义构建问题一直都是语言学界的一个棘手问题。吕淑湘先生在《语文常谈》(1980:65)里指出:“语言的表达意义,一部分是显示,一部分是暗示,有点像打仗,占据一点,控制一片。”语言的这种“以点控面”的现象,在复合名词中表现得尤为突出。下面笔者就复合名词语义构建的主要理论作一些简单介绍。

2.1生成派转换理论

Levi(1978)主张复合词的表层结构是由其深层结构转换而来的,其深层结构是一个关系从句。例如,“toyfactory”是由其深层结构“toythatproducedbythefactory”这个关系从句转换而来的。这种理论虽然比传统语法解释更胜一筹,但它仍然有极大的局限性。首先它不可能仅用几个谓词就能穷尽复合名词各组成部分名词之间的所有意义关系。例如“rainforest”的意义就不能套用谓词而把它理解为“aforestthathasrain”,因为有雨无雨并不是雨林区别于其它森林的根本原因。其次,它不能解释具有歧义的复合名词的意义,例如“dogcollar”可以理解为“acollarusedbyadog”,也可以理解为“acollarthatadoghas”,它的意义要结合具体的语境才能理解。再次,这些谓词的含义太宽泛了,谓词本身的意义也具有模糊性,如“mountaintown”和“mountainriver”涉及“be”这个谓词,但实际上“town”有可能是“smalltown”,而“river”则可能是“largeriver”。这样谓词就失去了它的解释力。最后,转换理论没有考虑到语言意义构建的动态性。语言使用者在构建复合名词的意义过程中,往往会依赖社会知识、文化语境等外部因素,使这意义构建过程具体化。

2.2概念合成理论

Fauconnier&turner(1998)提出的概念整合理论(Conceptualintegrationtheory),发展了Langacker的认知理论。Langacker认为复合概念结构(CompositeConceptStructure)是由其成分概念结构(ComponentConceptStructure)整合而来的,在整合过程中成分概念必须调整其概念结构以形成复合概念结构。概念整合理论中的“概念合成”是指心理空间的合成,而心理空间是指人们进行交谈和思考时为了达到局部理解与行动的目的而构建的概念集(Conceptualpacket)(Fauconnier&turner,1996:113),被投射的心理空间称为源域(SourceDomain),接受投射的心理空间称为目的域(targetDomain)。所谓概念合成理论,就是对言语交际过程中各心理空间相互映射并产生互动作用的系统性阐述。概念合成理论是对在概念隐喻理论(Conceptualmetaphor)的基础上而形成的心理空间理论的延续和发展,是认知语言学的重要组成部分。概念合成是一种认知过程,它在复合名词的意义构建过程中起着很大的作用。

3.复合名词的概念合成

概念合成就是指心理空间的合成。概念合成理论认为,最基本的概念合成网络模式是由四个空间构成的网络:两个输入空间、一个合成空间和一个类指空间。两个输入空间(inputmentalSpace)的共有结构及其共有的抽象信息投射到第三个空间即类属空间(theGenericSpace)里;同时,在这两个输入心理空间的基础上,通过跨空间的部分映现、匹配并有选择地投射到第四个空间——合成空间(theBlendedmentalSpace)。合成空间从两个输入空间中提取部分结构形成新显结构(theemergentStructure)。这样,这四个空间通过投射链彼此连接起来,就构成了一个概念整合网络(Conceptualintegrationnetwork)。4.概念合成理论对复合名词的语义构建的作用

概念合成是一种认知过程,它在复合名词的意义构建过程中起着很大的作用。本文认为,其作用主要体现在以下四个方面:

首先,离心构式复合名词的产生就是概念合成的结果,因为离心构式复合名词往往与隐喻和转喻有关(王文斌,2005),尽管“转喻投射具有认知域内部的特征,而隐喻投射则具有认知域外部的特征”(张辉,2003:49),可这两种手段都是将源域的某一凸显特征投射到目的域的某一对应特征上来,将两者整合起来。例如egg之所以能与head结合成一个复合名词,就是因为源域egg具有“光秃秃的”这一凸显特征,将之投射到目的域head的对应特征上,在经过与“知识分子”在认知域内部凸显特征的对应,遂组合成egghead,意指“知识分子”。

建构主义概念篇10

概念教学历来是物理教学的重点,成为重点的外显原因在于高中物理知识体系当中,概念都是最先出现,规律学习与问题解决都是建立在概念教学的基础之上的,体现在教材当中,就是概念的出现都在其它知识的前面;而从本质原因的角度看,我们会发现概念之所以重要,是因为在物理学发展史中,概念总是充当着打开物理研究思路,促进物理变革性发展的作用.譬如学生早在初中阶段就学过的质量与密度的概念,在历史上却是先有密度概念后有质量概念,这种历史顺序与学习顺序的不一致,让物理概念的教学充满着探究的味道.对于高中物理教学而言,重要概念的建构同样应当在一个过程中完成,而不应当是简单的讲授.

1高中物理概念的建构过程思考

当我们将建构当成是概念教学的关键词时,意味着学生成为了概念学习的主体――概念应当是在学生的主动建构活动中完成的.这一认识主要来源于建构主义学习理论,该理论认为,知识是学习者在原有经验基础上通过学生的主动建构活动来完成的.我们认为,这一理论对于科学学科的学习是有着积极意义的,同时也与物理学发展中概念形成的过程是一致的.

以“力”的概念为例,我们不妨来分析一下学生思维中“力”的概念的形成过程.在初中阶段,学生接受到的力的定义是“物体对物体的作用”,而其经历的过程是让学生在分析了生活中存在力的例子,如熊猫拉竹子、球拍击球等,通过分析综合,建构出了力的概念.自此,在初中近两年的物理学习中,学生头脑中的力就是物体对物体的作用.

到了高中阶段,则需要构建“力是改变物体运动状态的原因(力是产生加速度的原因)”的认识.显然,此时力的概念的构建,需要让学生认识到原有的“物体对物体的作用”已经不能解决新的物理问题,因而教师就必须向学生提供新的物理情境,如:同样受力的物体,为什么有的是匀速直线运动,有的作加速或减速运动等.以让学生认识到只有建立新的力的概念,才能解决问题.在这样的教学思路中,我们是通过激发学生的认知需要,来产生一种自主学习的欲望,在这种内驱力的作用下,建构概念的过程才有可能真正发生.

我们强调物理概念必须由学生自主建构出来,是因为我们自身对建构主义学习理论有着高度的认同,也是因为在教学实践中,我们看到凡是学生自建建构的概念,总能在长时记忆中得到较好的保存,且印象清晰、细节完整,迁移运用的能力也强.而被动接受状态下学得的概念,只能解答一些难度较低的题目,难以做到自如运用.

值得一提的是,在概念建构的过程中,我们可以借鉴历史,从历史中概念的发展过程中去汲取用于主动建构教学策略的智慧.如洛伦兹力概念的建立,可以介绍磁场对运动电荷有力的作用的发现史――历史的介绍是陈述性质的,其中辅以基于概念构建而设计的问题,可以促进学生有效思考,进而加深对概念的认识.

2高中物理概念的建构过程实践

在概念建构教学的实践中,我们取得了一些认识,下面结合“电磁感应”知识中的“自感”概念建立,来谈谈我们的思路与做法.

教前思考:自感是电磁感应现象的呈现形式之一.作为一种特殊的电磁感应现象,由于自感而产生的感应电动势其本质是由于电路自身的电流变化而引起.自感概念的重要性是不言而喻的,在学生的原有知识基础中,学生对相关的电磁感应现象发生的条件、感应电动势及感应电流都有了一定的认识,知道感应电流的产生条件是闭合电路中磁通量发生变化等.同时由于纯电阻电路知识的影响,学生一般都会认为电路中的电流严格受控于开关,这样的浅层次认识是自感概念构建过程中的良好契机.

教学设计与实施:基于上述思考,关于自感概念的建立,我们进行了如下设计与实施.

首先,呈现学生熟悉的电路,即在一个并联的电路中通过开关的通断,观察两条支路中电流的有无(通过灯泡发光情况来判断).

其次,在刚才并联电路的一条支路中接上一个线圈,然后闭合开关,让学生观察开关闭合后的现象.这个时候学生看到的是没有线圈的那条支路上灯泡发光如常,而有线圈的那条支路上的灯泡是“慢慢亮起来”,由于亮度由暗到明有一个明显的时间差,出乎学生的意料,从而打破了学生原有的认知平衡,为自感概念的构建打下了坚实的认知基础.

再次,在刚刚第二步实验的基础上趁热打铁:将一个灯泡与线圈并联,然后闭合开关,学生观察到灯泡正常发光;再然后断开开关,让学生观察实验现象,学生看到的现象是:灯泡竟然没有“立即熄灭”,而是“猛然变亮后慢慢熄灭”.这一现象又打破了学生的原有认识,使得刚刚被打破的认知平衡进一步得到强化.学生此时的求知欲望是十分强烈的.

相对于一般的探究教学设计而言,本教学设计中我们将实验前置,以让学生观察异常现象,从而产生自主构建的欲望,这就为自感概念的形成打下了基础.事实证明,在对上述实验现象的分析中,学生能够在教师的引导下,认识到在通电自感实验中,由于接通电路的瞬间,电路中电流增大,穿过线圈的磁通量增大,从而产生了阻碍原电流变花的感应电动势,因而我们看到的现象是灯泡慢慢变亮.“慢慢”是异常的,“变亮”是正常的,因而我们说感应电动势只是“阻碍”而不是“阻止”.对断电自感现象的分析与此类似,不赘述.

有了这样的教学设计,学生建立自感概念的过程基本上就是一个自主完成的过程,在这个过程中学生既调用了原有的旧知识,又生成了新知识,当新的认识被综合抽象后,就形成了自感的概念,从而完成了自感概念的自主构建.相比较于传统的先概念、后实验的教学思路,这种情形下的学习显然更有效果.

3概念建构的过程性意义

应试压力下的高中物理教学,常常让我们忽略了过程的重要性,总觉得应当赶紧学完概念,然后去培养学生的解题能力.从应试的角度来看,这样的教学选择确有必要且也能收到预期的效果.