阐述数学建模的重要意义范例6篇

阐述数学建模的重要意义

阐述数学建模的重要意义范文1

1 OWL系列标准规范体系的构成

为了更好地描述语义化本体模型和进行知识表述,W3C首先提出用来描述资源及其之间关系的语言规范:资源描述框架(Resources Description Frame,RDF),在此基础上,欧洲开发了语义交互语言(Ontology Interchange Language,OIL),美国开发了DAML(DARPA Agent Markup Language)。这两种网络本体语言都是对RDF类似的扩展,因此后来合并为DAML+OIL,随后W3C将其规范为理解力更强的网络本体语言(Web Ontology Language,OWL)。

OWL系列标准规范体系由6个推荐性标准文档组成,分别从理论、实例及规范性定义的角度对OWL进行了全面、简洁及规范化的阐述,它们是:

《网络本体语言概述》(OWL Web Ontology Language:Overview):通过列出OWL的语言特征并给出其简要的描述,对OWL进行简单介绍。它通过对OWL各子语言特征的非形式化描述,提供了OWL的入门知识[2]。

《网络本体语言指南》(OWL Web Ontology Language:Guide):通过一个扩展的例子说明如何使用OWL语言,同时也给出了这些文档中用到的术语的解释[2]。具体内容包括如何使用OWL本体语言定义类和类的属性,以形成一个形式化的域;定义个体并确定它们的属性,并且对这些类和个体进行推断,以达到网络本体语言的形式化语义的许可程度[3]。

《网络本体语言参考》(OWL Web Ontology Language:Reference):该文档对OWL语言的整体构造进行了结构化的非形式化描述[2],使用RDF/XML语法对OWL的所有建模原语进行子系统及详尽的描述,试图为构建OWL的用户提供参考[4]。

《网络本体语言语义与抽象语法》(OWL Web Ontology Language:Semantics and Abstract Syntax):对OWL进行了最终的、形式化的规范性定义[2]。

《网络本体语言测试用例》(OWL Web Ontology Language:Test Cases):该文档包含了OWL的大量测试用例集合[2]。其中,许多测试用例说明了OWL语言的形式语义和正确使用方法,其它测试用例则说明了工作组所面临的亟需解决的问题[5]。

《网络本体语言应用案例和需求》(OWL Web Ontology Language:Use Cases and Requirements):该文档包含了一个Web本体语言的应用案例集合和关于OWL的需求集合[2],详细阐述了本体语言的使用方式、目的和要求。其目的之一是确定网络本体语言需要什么。网络本体语言的要求将被潜在的使用案例和普通设计目标所激发,而这些潜在的使用案例和普通设计目标同时考虑到了将本体标准运用于网络这一独特环境时的困难[6]。

接下来将对OWL标准体系的内容框架进行介绍。

2 OWL系列标准规范体系的内容框架

2.1 概述

W3C制定OWL标准体系的目的是为了引起人们对规范的注意并且使其在更广范围的被采纳与使用[5]。在推荐标准文件时,W3C将主要注意力放在制定规范和改进全面部署能力方面,这无疑增强了网络的功能性和互操作性[4]。W3C网络本体工作组采用一系列文档对OWL语言进行描述,每一个文档实现一个目的,以满足不同读者的需要[2],分别适合某些相关研究人员和技术人员使用。并且按照从易到难,由浅入深的顺序对OWL系统进行了全面、透彻的阐述。

总体来说,OWL标准体系结构严谨、语言简练、表达直观,易于为用户所接受。每个标准文件各有侧重点,从不同的角度制定了OWL的规范,看似独立,但在内容上又互相服务,理论和示例各有侧重,互为补充,这表现为在具体内容的阐述上提供了到其它标准文件的相关链接。

具体来说,OWL概述文档主要针对OWL的初步接触者,以简洁、直观的语言阐述了OWL的基本概念、原理以及OWL三个子语言的语言特征,使用户对OWL的基础知识架构有了一个清晰的了解,解决了用户从对OWL一无所知到初步入门的问题。文档对各部分内容作了更详细的阐述,提供了到其它5个文档的链接,用户可交互参阅,达到全面学习掌握OWL的目的。

假设用户首先阅读完OWL概述文档后,可阅读OWL指南文档获知使用该语言的理论方法和例子。用户在对纯理论描述进行阅读时,往往容易产生理解上的障碍。该文档在对OWL构成元素进行描述时,贯穿了建立酒和食物的主体关系的例子,生动的示例对用户理解和掌握OWL起到良好的作用。文档除对OWL的构造元素做了进一步的阐述外,也对属性特征及属性限制等描述机制进行了详细说明,进一步解决了OWL本体语言对信息内容进行更好的表达的问题同时,对数据合并与本体映射等相关技术问题作了一定的讨论,为相关机构及人员日后的进一步研究提供了关注重点。

OWL参考文档类似于一本使用手册,OWL中所有建模原语的相关描述以及使用时的限制和注意事项都可在该文档中进行查阅。用户在阅读其它5个标准文件的同时,可针对某个具体构造元素在该文档中进行相关参阅。 文档通篇围绕类、个体及属性对相关的建模元语进行非形式化描述,对每个元语的描述一般从理论阐述、举例说明及使用时的注意事项三个方面展开,理论与示例相结合,内容详尽、丰富。文档的参考文献提供了OWL每个语言构造元素的索引及快速参考。同时,附录记录了自DAML+OIL发展至OWL的变化,利于阅读时的承前启后。

OWL语义和抽象语法文档为用户提供了OWL语言的标准语法,此文件运用模式论式的语义学对语义进行了精确定义。一些概念如OWL的连贯性等在文件中都有所论述,该文档适用于那些对OWL技术细节感兴趣的用户;OWL解析器及其它句法工具的开发者会对第二和第四部分特别感兴趣;OWL推理器和其它语义工具的开发者会对第三和第五部分特别感兴趣,但不适用于那些首先应该阅读OWL概述文档的普通读者。

以上4个标准文件补充性两个文档OWL测试用例和OWL使用案例及要求。OWL测,试用例文档提供了OWL语言的测试用例,OWL使用案例及要求文档阐述了OWL语言的实际应用领域和OWL本体语言构建所需的必要条件。值得一提的是,OWL使用案例及要求中列举了6个网络本体的使用案例,其中一些是基于工业和学术界实际应用案例,另一些是带前瞻性应用的案例。这些案例有助于用户了解OWL应用的实际意义,便于有的放矢地开发OWL和研究语言,从而为语义网开发服务。

总的来说,W3C推荐的该标准体系综合阐述了以下主要内容,下面综合介绍这6个标准文件的内容。

2.2 OWL的概念及开发的必要性

OWL概述和OWL指南文档的引言部分对本体和OWL的基本概念进行了阐述。我们讨论的本体是表达术语及其词间关系[2]。这里补充一个更标准的定义,即由Borst给出的:“Ontology是共享概念模型的形式化规范说明”。

OWL是定义和例示网络本体的一种语言。一个OWL本体包括类、属性和它们的实例的描述[3]。它可以明确表示词汇表中术语的意义及其词间关系[2]。

由于OWL概述文档是为OWL入门者设计的,因此文档对开发OWL的必要性进行了详细说明。未来的语义网应是“构建于XML自定义标签模式的能力以及RDF灵活的描述数据的方式之上的”。而根据蒂姆·伯纳斯·李提出的著名的语义网构成的标准体系结构,语义Web需要在RDF之上增加的第一个层次,是一种能够对Web文档中的术语含义进行形式化(指计算机可读的)描述的本体语言。如果希望机器能够对这些Web文档进行有效的推理工作,这一本体语言必须超越RDF Schema的基本语义。因此,OWL被设计以满足Web对本体语言的要求[2]。其优势表现为,在表达意义和语义方面,OWL比XML、RDF和RDF-S更方便,并且与这些语言相比,OWL表示的网络内容更容易被机器所理解。OWL是DAML+OIL网络本体语言的修改版,它结合了DAML+OIL的设计和应用中得到的经验教训[2]。

2.3 OWL的三个子语言

OWL由三个子语言OWL Lite/OWL DL/OWL Full组成。OWL Lite用于执行简单任务,并且提供给用户一个功能性子集使他们在初次使用OWL时就能轻易上手。OWL DL(这里DL是指“描述逻辑”)提供令人满意的语言子集用以支持推理系统实现其计算性能。OWL FULL适当放宽了对OWL DL的限制,目的是为了突出其某些特点使其对数据库及知识表示系统发挥作用[4]。对OWL的描述实质上就是对这三个子语言的描述,6个标准文档从不同的角度对这三个子语言作了详细说明。

OWL概述文档在分别阐述了三个子语言的总体特征、适用用户及各个子语言之间的关系之后,着重列出了OWL Lite的语言构造元素,并对元素的特征进行了非正式描述。

由于OWL Lite对OWL语言使用的约束较多,因此OWL的某些构造元素不包含其中。文档接着对OWL DL和OWL Full相对于OWL Lite增加的语言构造元素的特征做了进一步的非正式描述。

OWL指南文档的描述与OWL概述类似。OWL参考文档对三个子语言作了更详细的描述,主要侧重于具体使用时的注意事项,如详细列出了OWL DL和OWL Lite中被限制使用的语言构造元素,为用户在具体选择使用这三个子语言时提供了参考。OWL语义与抽象语法文档的第二部分从语法描述的角度对用于OWL Lite和OWL DL子语言的抽象语法进行了详细说明,具体内容包括OWL Lite和OWL DL的类公理、限制或约束以及属性公理。

这4个标准文档分别从三个子语言的基本概念、使用时的注意事项及语法描述的角度对其进行了详细说明,实质上是对OWL语言作了全面的补充性描述,用户可在了解该部分内容时对4个标准文件进行交叉阅读。

2.4 OWL本体构成

OWL本体包括类、属性和它们的实例(即个体)的描述[3]。因此该部分是描述的重点。OWL概述文档从对OWL Lite的语言特征进行描述出发,对类、个体及属性进行了定义和简单说明。“一个类定义了一组具有某些共同属性的个体。例如类Person、类Animal。个体是类的实例,例如一个名为Deborah的个体可以被描述为类Person的一个实例。而属性能够用来声明个体间的关系或者从个体到数据值之间的关系。例如属性hasEmployer可用来将个体Deborah关联到个体斯坦福大学”。其后,对相关的类描述、属性特征、属性约束、数量约束中应用的语言构造元素进行了说明。

为了对OWL进行更生动的说明,OWL指南文档是描述与示例相结合,恰如酒和食物的关系一样。同时基于一个OWL本体的大多数语言构成元素都涉及了类、属性、类的实例以及这些实例之间的关系。因此,在阐述如何建立酒和食物本体的过程中,文档的第三、第五部分对建立简单的类、个体、属性及实例中应用的语言构造元素到建立复杂的类所用到的语言构造元素一一进行了阐述及例示,使用户进一步掌握OWL的构成元素。

OWL参考文档通篇围绕类、个体及属性对与它们相关的建模原语进行了非形式化描述,对每个原语的描述从理论阐述、举例说明及使用时的注意事项三个方面展开,理论与例子相结合,内容详尽、丰富。

OWL语义与抽象语法文档在定义抽象语法时,对OWL Lite和OWL DL中的类公理、限制及属性公理进行了规定。

这4个标准文件同样按照从易到难的顺序对类、个体及属性的定义、构造元素及应用语法等进行了描述,尤其是OWL参考文档对类、个体及属性中所有的语言构造元素进行了详细的描述。用户在阅读其它5个标准文件的同时,可针对某个具体构造元素在该文档中进行相关参阅。

2.5 OWL本体附属信息

本体标头(Header)、引入(ioports)及版本信息(rersioninf)是构建一个本体必不可少的元素。OWL概述文档首先对本体标头、引入及版本信息进行了简要说明,并建议用户参阅OWL参考文档获取更多细节,参阅OWL指南文档获取更多示例。OWL参考文档对本体标头、引入及版本信息作了详细说明。“一个本体就是一个资源,它可利用OWL的属性和其它命名空间来对其进行描述,例如:<owl:Ontology rdf:about="">是一个本体标头,指出这一块描述的是当前本体。”

可利用一个owl:imports陈述来引用另一个已定义好的OWL本体来建立新的本体,这样直接的引入可避免资源的重复建设,以利于整合语义网中分散的资源。关于该引入陈述的使用注意事项及示例分别在OWL参考文档和OWL指南文档中有详细说明。

本体像软件一样,是可维护的,且随着时间变化会发生变化。因此可利用owl:versionInfo、owl:priorVersion、owl:backward Compatible With等介绍当前版本、前一版本及版本的兼容情况,利于本体的维护及扩充。OWL参考文档和OWL指南文档也对版本信息的概念、使用及示例作了全面描述。

2.6 OWL的正式语义

从事OWL推理器和其它语义工具的开发者需要对OWL的正式语义有所了解。W3C工作组在OWL语义和抽象语法文档中提供了OWL的两个正式语义。在文档第三部分定义的语义是一个以抽象语法形式书写的,用于OWL本体标准模型语义;另一个在文档第五部分介绍的语义,是RDF语义[RDF Semantics]的一个词表扩展,以RDF向图形式为OWL本体提供语义。第二个语义有两个版本,一个版本类似于直接语义(为OWL DL所用的语义);另一个版本适用于将类当作个体(inpiduals)的形式或抽象语法不能处理的形式(即为OWL Full所用的语义)。这两个版本实际上非常接近,只是在如何分割论域(domain of discourse)时有一些不同。

2.7 OWL的相关技术问题

2.7.1 数据聚集与安全保护 语义网中的资源和数据是分散的,如何把这些分散的资源及数据有效地聚集及融合是一个值得考虑的问题,W3C工作组在制定该标准体系时已充分考虑这方面的重要性,分别在OWL指南文档和OWL参考文档中专门列出一节进行说明。虽然语义网具有可连接多种来源数据的优势,可应用在多个领域。但这种合并多源数据的性能,再结合上OWL的语义推断性能,却有可能被滥用。因此,在使用OWL的某些可能与其它源数据或本体与单个数据合并时,应特别注意。工作组还提供了相关链接SAML和P3P等一系统优化解决方案。

2.7.2 本体映射 本体被广泛地共用及再利用,利于提高其影响力,降低开发成本。但将一批本体融合起来将是一个挑战,需要支持工具保持一致性。目前国际上对语义网及本体的研究热点在于如何按照需要进行本体映射。

OWL语义与抽象语法文档首先讨论了OWL DL和OWL Lite抽象语法到OWL交换语法(即RDF/XML[RDF Syntax])的映射。此映射(及其反向映射)提供了抽象语法和交换语法之间的标准化的关系,并提供了转换至RDF有向图的转换表,给出了将抽象语法转换至OWL交换语法的转换规则。

OWL指南文档针对本体融合的问题的类和属性之间的等值、个体之间的等同性及不同的个体的融合情况分别作了详细说明。

2.8 OWL的使用案例、要求与测试用例

OWL使用案例及要求文档和OWL测试用例文档与前4个文档不同。OWL使用案例及要求文档列举了本体在网络、知识管理、智能数据库及电子商务等领域应用的6个典型案例,并描述了8个设计目标,从而根据使用案例与设计目标对网络本体语言提出了一些要求,这对网络本体语言今后的发展方向提供了有益的参考[7]。

OWL测试用例文档包含由Web本体工作组通过的Web本体语言测试用例。其中,许多测试用例说明了OWL语言的形式语义和正确使用方法,其它测试用例则说明了工作组亟需解决的问题。OWL文档和OWL文档检查器(OWL document checkers)之间的一致性也得到了详细说明。这些测试用例用于解释和进一步说明OWL语义与抽象语法文档中的标准化定义,该文档是一个补充性的文档。

总的来说,这两个文档重点在于具体应用,在对前4个文档补充说明的同时,也使用户认识到网络本体语言在具体领域的应用价值及前景,同时提出了一些亟待解决的问题,为今后的研究方向提供参考。

3 OWL系列标准规范体系的未来发展趋向

很显然,W3C目前推荐的网络本体语言(OWL)标准并不是适用于语义网应用的本体语言标准的最终形式,OWL使用案例及要求文档中已经提出了大量工作组,其中包括未在该标准文件中讨论的、留待以后继续研究的特性。工作组在这部分共提出14个有待进一步讨论的语言特性,同时代表了OWL系列标准体系未来的发展趋向。对此感兴趣的用户可参阅OWL使用案例及要求文档的相关部分。这里介绍两个目前讨论较多的问题。

3.1 OWL:多还是少

语义网在发展本体语言方面经过了大量的研究,确定OWL作为目前最合适的标准[8]。目前讨论较多的一个关键问题是OWL是否需要很复杂?一种简单本体语言的优势在于更高效的推理支持并且更为简单易用,这对于语义网的顺利构建也能起到至关重要的作用。因此,对用户来说,OWL三个子语言中较简单易用的OWL Lite语言可以说是通向语义网正确发展方向的第一步。在OWL标准体系的未来发展中也可对OWL Lite投入更多的关注,一旦其发展成熟,将更有利于语义网的建设。

3.2 模块与引入本体

OWL标准体系制定的规范允许用户在建立本体时引入一个事先定义好的本体。但OWL的这一引入机制价值并不大。因为它仅允许引入一个事先已指定好地址的完整本体。即使用户仅希望使用该引入本体的一小部分,他也不得不同时引入该本体全部。编程语言中的模块建设是以信息藏匿这一概念为基础的,模块给外部环境提供了一定的功能性(模块的输出子句),但引入模块并不需要关心如何达到这一功能性。因此,这是一个开放性研究问题,即关于本体的信息藏匿概念的讨论以及如何较好地利用信息藏匿为一个良好的引入机制建设服务。

4 结束语

OWL标准体系由W3C基于目前语义网的发展水平组织开发并,它对世界各国从事语义网及网络本体语言开发的研究机构和人员起到了规范和指导作用。但我国目前在语义网方面的研究才刚刚起步,与世界上先进的发展水平还有差距。欲充分理解并有效利用该标准体系建立中文网络本体语言,首先应基于语义网构成的标准体系的前三层,即Unicode+URI、XML+NS+xmlschema及RDF+rdfschema开发成熟的基础上。其次,在应用OWL标准体系构建中文网络本体语言时应充分考虑到中文语言的逻辑特点,因此对该标准体系需经我国的研究人员对其解析,并进行消化改进使其与中文语言相适应后再加以利用,而不是全盘照收。

【参考文献】

1 朱礼军,陶兰,黄赤.语义万维网的概念、开发及应用.[2004-07-10].bbs,w3china.org/list.asp?boardid=2

2 McGuinness D,van Harmelen F eds.OWL Web Ontology Language Overview.[2004-07-10].w3.org/TR/2004/REC-owl-features-20040210/

3 Smith M,Welty C,McGuinness D eds.OWL Web Ontology Language:Guide.[2004-07-10].w3.org/TR/2004/BEC-owl-guide-20040210/

4 Dean M,Schreiber G.OWL Web Ontology Language Reference.[2004-07-10].w3.org/TR/2004/REC-owl-ref-2O040210/

5 Patel-Schneider P F,Hayes P,Horrocks I eds.OWL Web Ontology Language:Semantics & Abstract Syntax.[2004-07-10].w3.org/TR/2004/REC-owl-semantics-20040210/

6 Heflin J ed.OWL Web Ontology Language:Use Cases and Requirements.[2004-07-10].w3.org/TR/2004/REC-webont-req-20040210/

阐述数学建模的重要意义范文2

一 

    批判的社会理论(criticalsocialtheory)、实证的社会理论(positivesocialtheory)与阐释的社会理论(interpretivesocialtheory)是社会理论的三种基本类型。 

    实证的社会理论试图发展出对于社会世界的合法化理解,其主要代表是孔德、杜克海姆、(一定意义上的)韦伯以及帕森斯。他们把社会学的使命理解为解释被认为是统治社会世界的客观“法则”或因果关系。实证的社会理论假定存在控制独立变量与不独立变量之间相互关系的社会法则。他们希望严格依据科学方法论进行的足够数量的经验研究,最终能够生产出或发现这些法则。实证主义的社会理论力图“真实地”(即如其所是地、像社会学家发现的那样)解释社会世界。 

    在西方,这种实证主义逐渐成为社会理论的主流。帕森斯的学生默顿把实证社会理论的特征理解为中等范围(middle-range),即它并不是一开始就研究大的社会因果关系问题,而是从较低的、由经验研究支持的概括水平开始逐渐构筑理论。这是与库恩的范式理论不同的科学进步的积累模式。

二 

    实证的社会理论与批判的社会理论的区别是:实证的社会理论试图确立解释社会行为变异的社会法则,而批判的社会理论则反对这种关于“社会法则”的概念。相反,批判的社会理论研究社会历史的目的是为了发现改变社会历史的方式。如果说实证的社会理论强调因果解释,那么,批判理论则强调“历史性”。实证的社会理论倡导非政治化立场,不介入对于特定社会群体利益的辩护(比如孔德的“社会物理学形式”理论、杜克海姆的“社会事实”概念、韦伯的“价值中立”概念等等);而批判的社会理论则认为,所有关于社会的理论都建立在关于社会现象之“本质”的假设之上,而这种假设必然包含特定的关于“好生活”的概念(即必然包含价值判断)。在这个意义上,所有理论都是政治性的。比如马克思关于“劳动决定人的本质”的假设导致了他关于非异化劳动的乌托邦。批判的社会理论并不隐瞒自己的政治忠诚,它也不认为政治忠诚必然损害严格的客观性。 

    实证的社会理论对于批判理论的指责通常是:批判理论切断了社会学作为学科的合法性,而批判的社会理论则并不看重学科的合法性。相反,它认为学科化的思维由于今天的知识的跨学科性质已经落后了。不过,批判的社会理论家同样相信他们的分析是严格而客观的,他们拒绝带上“玫瑰色的镜头”并通过这个镜头非现实地看待世界。他们认为知识的目的是提高人们的意识水平并因此有助于社会的变迁;而实证的社会理论家认为:知识的目的是对于社会法则的系统阐释。(参见本书“什么是批判的社会理论”) 

三 

    虽然实证的社会理论家在美国的社会学界一直占据多数,但是60年代以后,批判社会理论的力量不断壮大,人数上也在快速增长,这与当时的社会运动有紧密的关系。越南战争、新社会运动、公民权利运动、女权主义运动等使年轻一代的社会学家不断政治化,他们相信社会学应当在社会变迁中发挥作用。米尔斯(wrightmills)、哥尔德纳(alvingouldner)的著作是这种批判立场的重要表述。80年代前后,在欧洲的社会与文化理论中出现了另外一些重要的知识运动与社会运动,如后现代主义与女权主义理论。这些欧洲理论对于美国社会理论的影响已经把社会学理论(sociologcicaltheory)的概念拓宽为社会理论(socialtheory)的概念。虽然60年代的社会运动在里根时代衰落了,但是欧洲学术界在阐释理论、话语理论以及文化理论中的最新发展已经提供了另外一种对于实证社会理论与实证经验研究的有力挑战。 

四 

    特别令实证社会理论家感到恼火的是后现代主义。这不仅因为后现代主义挑战了实证主义的再现概念(知识与词语镜子式地反映外在世界),而且因为后学挑战了社会学的学科性。后现代主义为方法上、研究主题上的跨学科性辩护,像文化研究、性别研究等都跨越了从英语到人类学的各种学科。在这个意义上,后现代主义威胁到了社会学作为研究社会法则的学科的同一性。最后,后现代主义的话语理论——语言不再反映事物——威胁了实证社会学的再现性话语。尤其是以德里达为代表的解构主义挑战了实证主义关于语词具有单一的意义与所指、因而可以用来传达科学的意义的信念。后现代主义主张反讽式地、游戏地使用语言,语言不能清楚地再现世界,其遮蔽、混淆意义的程度不亚于澄清、阐明意义的程度。 

    女权主义对于实证社会理论的挑战则表现在:女权主义者认为语言是性别化的,她们要求文化分析者与理论家仔细地考察语词的性别建构效果(engenderingeffect)。女权主义认为,实证主义是反映与再生产男性统治力量的男性规划,而实证的社会理论总是把科学的性别问题当作虚假问题不予考虑。女权主义的目标是发展出一种女权主义的科学观念,同时又不彻底放弃科学的规划,即阐述一种性别化的科学版本,但是女权主义对于“男性化”方法论的批评已经通过传统实证主义者想象不到的方式把方法论政治化了。 

    由于后现代主义与女权主义的挑战,实证的社会理论发生了一些调整。吸收了女权主义与后现代主义挑战的实证社会理论的三种最新版本分别是:新功能主义、理性选择理论、交换理论。 

五 

    新功能主义是指以亚历山大(jefferyalexander)等为代表的社会学家结合了马克思主义理论重构帕森斯结构功能主义、从而降低马克思主义的威胁性与颠覆性的理论尝试。新功能主义特别关注所谓“微观”与“宏观”之间的联系,即个人的与人际间的日常生活与大型社会结构之间的联系。帕森斯在《社会行为的结构》、《社会系统》中认为,通过同样的整合模式把人格系统与社会系统同时加以理论化是可能的。这种观点的含义是:社会秩序是同时在个人水平/层面与社会水平/层面确立的。而著名批判理论家哈贝马斯则正好站在相反的立场,认为:生活世界与系统在资本主义社会的冲突越来越尖锐。他在《交往行为理论》中不同意帕森斯关于个体人格系统与社会系统可以通过相同方式加以整合的观点。他认为,晚期资本主义的结构威胁到了个体的“美好生活”,尤其是个体在日常生活中形成共同的文化意义的能力。 

    理性选择理论的代表人物是芝加哥经济学家贝克(garybecker)、柯尔曼(jamescoleman)等,他们把资产阶级经济理论的基本原理引入社会学理论。这种理论认为,可以通过个体的理性计算来解释社会行为,也就是说,个体理性地选择自己的命运。但在批判理论看来,理性选择理论忽视了社会中的统治与剥削问题。尽管在生存的层面我们可以说个体自由选择自己的境遇,但是资源与机会的重大差异对于选择具有决定性的影响。 

    理性选择理论直接把经济学这个“硬”学科理论移植到社会学的理论活动中。与此相似,第三种新版的实证主义理论交换理论,则借自另外一个“硬”学科——心理学。它假设社会可以还原为一系列个体之间的交换,这些个体像理性选择理论设想的行为者一样追逐自己的理性化的自我利益。人们进入交换是因为寻求把自己的资源与利益最大化,就像行动者进入市场是为了把自己的利益最大化一样。比如homans认为,每个人都在交换中获益。它把这个理论应用到家庭,认为妻子“交换”她的照看孩子与家务劳动来分享主要由丈夫挣得的所谓家庭薪水。在批判理论看来,这种理论的问题同样是假定人们自由地进入交换而且从中受益,忽视了社会中存在的不平等与剥削问题。 

    无论是新功能主义、理性选择理论,还是交换理论,都通过显示自己的讲求实际、严格、科学来抵制批判理论。它们利用似乎是最“硬”的(即最接近自然科学的)学科以已获得自己的合法性,并似乎因此而超越了政治与意识形态。毫不奇怪,实证主义社会学中的方法论工具是借自实证自然科学(或者比较“硬”的社会科学,比如经济学与心理学)的量化方法。 

六 

    阐释的社会理论力图在人们赋予社会行为的意义的水平上理解社会行为,它既不同于实证的社会理论也不同于批判的社会理论。与实证主义不同的是,阐释的社会理论并不自诩能够生产出永远有效的社会法则;而与批判理论不同,它并不尝试通过揭示社会是一个由矛盾的、可以改变方向的社会力量组成的流动场,来鼓动社会行动主义。在安格尔看来,阐释的社会理论是更加接近实证主义,还是更加接近批判理论,取决于我们强调它的哪些特征。就他的目的而言,它接近批判理论,因为无论是批判理论还是阐释理论,都通过它们与实证主义的差异来界定自己(它们均否定所谓“社会法则”的存在)。虽然阐释理论不以批判理论的方式卷入政治斗争,但他们反对以自然科学为模型的社会学观念。他们从新康德主义的立场出发,把自然科学与文化-意识科学加以分离,新康德主义的阐释理论家坚持认为:社会学不该模仿社会物理学,而应该寻求阐明人们在日常生活中赋予其行为的意义。 

    阐释的社会理论与韦伯的关系比较复杂。就提倡价值中立而言,韦伯可以归入实证的社会学,但是就主张在意义层面上理解社会行为而言,他又是阐释的社会理论的创始人。但是阐释的社会理论家不同意韦伯的实证主义主张:把社会理论研究当作客观的、价值中立的活动。有些阐释的理论家(主要的符号互动理论家)把阐释社会学当作对于量化研究的支持,但是也有些阐释的社会理论家(主要是如人类学方法论者、社会现象学家、以及社会建构主义者)则把阐释的社会学用作对于量化的调查研究的对抗。他们认为,后者不但不能理解人赋予其生活与行为的意义,而且错误地把社会学建立在物理学的模式上,这就违背了新康德主义的宗旨。 

    像denzin、patriciaclough等阐释理论家认为,阐释理论可以与文化研究以及女权主义理论很好融合。他们认为阐释理论最终是批判理论的一个分支,或反过来,批判理论是阐释理论的一个分支,这样就形成了一种批判的阐释研究。有些批判的社会现象学家认为,社会现象学是一种特别有助于理解微观层面(日常生活)与宏观层面(社会结构)之间的联系与冲突,把统治追溯到生活世界的阐释理论,它因而表明了人们如何深深地被操纵和操纵自己,社会变迁如何从这个主体的与主体间的层面生产出来。马尔库塞从法兰克福批判理论的角度出发同样指出了这一点。他在《论解放》中指出:社会变迁应当从家庭开始,否则的话,如果解放只是满足于遥远的“未来规划”,那么,社会变迁事实上不过是用一种极权秩序取代另外一种极权秩序——只是以新的意识形态的名义罢了。虽然马尔库塞不是阐释的社会理论家,但是他关于新左派的著作非常接近更激进的社会阐释学的批判主题。 

    对于日常生活的关注恰恰是女权主义的根本特点,它认为个人的就是政治的。就是说,厨房、卧室、幼儿园中发生的一切都是政治的,它们同样反映并有助于家庭以外的政治与经济运动。追寻日常生活与政治结构、社会结构之间的联系正是女权主义的重要特色。 

    大多数阐释的理论家的著作是用日常生活的叙事书写的。这个意义上,把阐释工作的特征概括为“理论”是具有误导性的。像实证主义一样,阐释性的书写同样利用理论但是又具有批判理论不欠缺的深度与细节。这既是优点又是弱点,优点是它使社会学接近日常生活,日常生活不仅是社会研究的至关重要的经验资源,而且是社会变迁的必要的政治平台。它的弱点是许多的阐释叙述不能对解释性/说明性的理论(explanatorytheory)作出贡献,它们只是描述但不分析社会生活。阐释性的著作越是有理论性,常常也就越具有批判性。 

阐述数学建模的重要意义范文3

【摘 要】APOS案例教学法指学生在教师的指导下经过Action(操作或活动阶段)、Process(过程阶段)、Object (对象阶段)、Scheme(模型阶段)四个阶段对问题进行探讨的教学方法。在高等数学教学过程中使用APOS案例教学法,不仅分析了高等数学概念的逻辑结构,又分析了学生在学习过程中的思维过程。这种方法有利于促使学生形成相对稳定的数学概念心理图式,为学生能够运用数学解决实际问题奠定了基础。

关键词 APOS理论;高等数学教学

目前,多数高职院校“以应用为目的,以必需、够用为目的”的原则,采取压缩公共基础课课时、增大专业课实习实训的措施。在这种情况下,多数高职教师在高数课堂上弱化基本概念的教学、偏面强调数学的应用,把高等数学的教学变成了讲例题、做练习题、答考题的应试教学模式。基本概念的教学是高等数学教学的根本,是提炼数学思想方法,培养学生创新精神的平台。笔者认为教师采用APOS案例教学法讲授数学概念,能够很好地解决了高职数学教师所面临的问题,提高学生运用数学的能力。

一、APOS理论概述

APOS理论是个体学习数学的学习理论,该理论阐述了:个体认知数学概念的过程对于数学学习有指导性的作用。活动、过程、对象和图式是个体对数学概念的认知的四个阶段,具体涵义如下:

“活动”(action)是个体对数学“对象”进行变形,这种变形在外部刺激的条件下,通过学习动作指示来获得,这种获得有时显而易见,有时来自记忆。当重复并反省“活动”时,个体能够形成内部构造,此时“活动”就内化为“过程”(process),具体表现为个体能够从逆向推到数学概念,同时构造更复杂的“活动”。个体将“过程”(process)看作整体,同时可以对概念进行变形,这时“过程”就凝聚成“对象”(object),进而个体头脑中形成一个协调的网络,即数学概念的“图式”(skema)。这个协调的网络在某种意义上能明确地或隐含地决定哪些现象是“图式”的范围。

二、APOS案例教学法

APOS理论对学生的概念理解作出了分层分析的基础上,可以预测学生对概念作出的心理建构。笔者在APOS理论的指导下,对案例教学法进行了完善。

1.概念引入

在教学中,针对不同的数学概念以实际生活或专业应用为背景引入概念,让学生亲身体验、感受概念的直观背景,并通过组织整理、分析归纳接触到的实例来直观地帮助学生形成定义,在引入概念时要充分考虑学生的认知规律,引例要遵循直观性、可接受性原则。因此,引例的选取非常重要。在高等数学教学中要有些经典引例,例如“一尺之锤,日取其半,万世不竭”、刘徽的“割圆术”、变速指点的瞬时速度、曲线的切线斜率、曲边梯形的面积、变速质点的位移。引例分析能使学生亲身体验数学概念的背景,引导其对背景分析归纳,抽象共性,直观地帮助学生形成定义,实现从具体到抽象,为概念表述做准备。总之,“活动”阶段,有利于激发学生的学习兴趣和强烈的求知欲及创造力,还有利于激发学生去构建新理论的信心和内在驱动力。

2.概括表述

概念、方法的概括,是一种逻辑方法,即用已知数学知识、方法明确另一个概念、方法内涵。在教学中要贯彻发现法的教学原则,充分发挥学生的主题能动性,为学生营造一个再造心智活动过程。美国微积分教学的“四原则”为概念、方法的表述提供了借鉴,即在数学对象阐明过程中要尽量使用图像、数值、符号和语言。用多元表征方式展现概念、方法,不仅符合学生个体认知规律,又有利于其理解。比如在对极限概念的表述过程中不仅要用自然的定性描述语言,也要用数学语言描述,同时还要用数学符号进行描述,最好再用数值化列表作图逼近的方法,具体形象地体现自变量趋于一个值时,函数值逼近某一具体值得趋近过程。培养学生用标准数学语言来表述概念,对概念表述时特别注重精确性。

3.分析解剖

当概念进入对象状态时,便呈现出一种静态结构关系,有利于从整体把握其性质。“对象”状态是通过前面的活动和抽象,个体认识了概念的本质,并赋予概念定义和符号,令其达到精致,从而成为一个具体的对象,在以后的学习中用此具体对象开展新的活动。在此过程中,对象转变为即将被操作的“实体”。所以,在教学实践中要特别注重对数学概念表达形式中的精炼语言和所使用的符号的涵义分析解剖。分析概念所适用的条件和范围时,要从多角度和多方位来考虑。在教学中对数学概念的含义作更深入的分析解剖,具体表现在对其内涵、外延的进一步说明,比如与其他概念的联系与比较等,努力揭示抽象概念的“本原”意义,阐明隐藏在形式符号后的数学思想方法。一个完整的数学概念真正成型,必须要正确把握概念的内涵和外延。在高等数学教学过程中,教师要有意识地引导学生发现数学思维过程中概念的矛盾运动和发展变化,揭示出数学概念之间的关系。数学教师就是帮助学生发现隐藏在“冰冷的形式”背后的“火热的思考”。例如讲解多元函数微积分时要把该知识与一元函数微积分相应的概念进行归纳比较,突显出其内在关联与区别。事实上,在整个高等数学的学习过程中贯穿对数学概念的分析解剖,能够促使个体对数学概念的强化补充,建立内在统一的概念网络,同时有利于学生形成并发展主题的数学思维能力。

4.形成稳定的心理图式

此时的数学概念已经在头脑中形成总和心理图式,该图式含有具体实例、抽象过程、完整定义乃至和其他概念的区别与联系。教学中要在概念的应用中加深对所学概念的理解和把握,从而形成数学意识以及分析解决实际问题的能力。要努力揭示概念的客观背景和在解决实际问题中的意义,尽可能给出几何解释、物理解释和其他联系实际意义的解释。既要阐释概念的实际应用又要阐释数学应用,举一些和实际生活相关的例子,也要把所讲概念运用于解决数学问题。经过长期的学习活动,“模型”阶段才能不断完善。在学习过程中教师应该深刻地揭示数学概念的矛盾运动和辩证发展,长期反复,循序渐进,螺旋上升直至建立和形成较稳定的数学概念心理图式,个体在心理图式形成的过程中逐渐具备运用数学解决实际问题的能力。

阐述数学建模的重要意义范文4

【关键词】数学建模思想;高职;数学教学

将数学建模思想融入高职数学教学中具有重要的实际意义.高职数学老师将数学建模的思想引入数学教学中,可以用来培养学生的数学建模意识和数学建模能力以及运用数学建模的方法解决现实生活问题的能力.高职教育在人才培养过程中具有工具性和基础性的作用,因此,在教学的过程中应该坚持适度地融入数学建模思想,培养学生的建模意识,提升建模能力,在指引学生进行实际应用的过程之中,重视对能力的培养,将实际生活中的问题作为载体,对传统使用的教材进行改革.教师在对公式、原理和概念教学的过程中,应该向学生渗透相关的数学建模思想和数学建模方法,尤其是在对导数、极限和积分等概念进行阐述的时候,应该将新的数学问题向以往解决过的问题进行转化.

一、数学建模思想的阐述和意义

我们通常所说的“数学建模”就是在解决现实世界中的问题时,运用数学理论及工具构建出一个数学的模型,这个模型的本质是一种数学结构,可以是若干数学式子,还可以是某种图形表格,能够用来解释现实对象的特性和状态,推测对象事物的未来状况,提供人们处理事物的决定策略以及控制方案.数学建模的思想就是对数学的应用思想,将其融入高职数学教学中,充分体现了数学的真正价值——从现实出发再应用于现实.

在高职数学教学中融入建模思想,有利于激发学生的数学学习兴趣,让学生在解决问题的同时,发现自己数学知识的欠缺,从而回到课堂寻求数学知识,这样循环反复不仅促进了数学教学,更提升了学生的实际应用能力和动手能力.数学建模中涉及的问题往往是多种多样的,解决方法也是新奇个性的,将其思想融入数学教学是对学生的创新能力的锻炼与激发,使得课堂更加丰富多彩,教学更加热情积极.

二、建模思想的培养策略

1丰富数学教学内容,突出数学思想

对于高职院校的数学教学要融入数学建模思想,就要对教学的具体内容作出必要的变通,在教学数学的理论时,转变以往重视推导证明的教学过程,在推导的过程中不必追求过高的完整性和严密性,将教学的重点移向基本概念的深入理解,熟练掌握和应用技术、技巧与方法.针对各个专业的特征,设置有侧重点的数学课程.如理科方面的电子电气专业,就可以多重视学生的微分、极限、重积分变换等教学;在经济方面的专业应强调如数理统计学、线性代数学以及线性规划学的教学内容,而且在微积分方面最好简略;计算机类型的专业就可以适当增加像离散数学的教学内容.总体上强调实际应用价值高的教学部分,同时增添教学素材,融入新的技术来开阔学生的观念.

2培养建模意识,用建模的思想指导课程

高职数学教学的数学建模思想要从灌输意识开始,和以往教学略有不同的是,要在教导学生学习基本数学知识技巧时,用数学建模的思想指导他们理解概念,认识本源.很多问题都可以用建模去讲解,比如最优化、最值问题、导数问题、极限问题、微分方程问题、线性规划问题等.

这就要求我们高职数学老师要精心设计课程教学方案,充分发挥数学建模的思想,培养学生的建模意识.如老师在讲解《函数》一章时,不能按照以前的方法只讲解函数是一种关系,而要在其基础上赋予它更新的内容,以数学建模的思想,将函数公式应用到实际问题中,这样让学生能够有更深的理解,开阔学生的思维.举例如下:

给出一个函数式子:s=12gt2.

这是一个描述不同变量之间的联系而建立起来的函数关系,我们在教学中就可以构建具体的数学模型,这就是自由落体在整个运动过程中的下降距离s和时间t之间存在的函数关系,经过这样的简单设计之后再讲解给学生,会使教学的积极性有很大改善,也会使这种建模思想慢慢植入学生以后的学习之中.

3提升建模能力,将建模的思想融入学生的习题

注重培养学生“数学模型的应用能力”和“数学模型的建立能力”.能力培养重点放在平时学生的数学习题设计上,可以使用“双向翻译”的培养方式,这就要在讲解习题之前做好准备工作,在课堂上为学生讲解清楚概念的来源、公式的实际内涵和可用的几何模型,举例说明它们之间可以转换,从而布置“翻译”习题,培养建模能力.例如,可以出类似下面的习题:

函数关系式f(x,y)=(x-2)2+y2+x2+(y-1)2,请说明函数所能表示的具体含义,并求其最小值.在做具体解答的时候学生会寻找课堂所学,找出答案.这就是通过翻译激发其建模能力,对于这个问题就是求算一动点与两定点之间的距离之和,学生自然在求算最小值时联系实际寻找到两定点的中点就是最小的值所在点,从而简单地解决问题.也可以给出实际问题而不是公式,让学生去求解,以达到“双向翻译”,增强数学建模能力.

4增设数学实验的教学,将数学软件纳入学习之中

高职数学教学中大部分都是微积分,具有抽象性和复杂性的特征,不容易求算和解决,学生在课堂上学习到的知识和方法的所用之处少之又少.作为高职院校,学生学习数学的目的是应用所学去处理实际问题数学软件在微积分的学习中可以起到很大的作用.对于一些微积分中的问题,教师可以运用实验来指导教学,这样既可以使实践大为缩减,更能使学生学习理解的程度加深,还能应用数学软件Matlab及Mathematica使复杂的求算不再困扰学生,在数学教学上是很大的进步,充分体现数学建模思想的重要作用.

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关键词:体验式;课堂教学设计;数学教学;体验主义

体验主义是在对后现代主义和解构主义理解的基础上,结合当代叙事疗法的技巧提出的一门个体人类学说。捷克著名教育家夸美纽斯提出:“教育的艺术是把一切事物教给一切人类的艺术。”那么从学习者的角度思考:一个应当学到什么?如何学习?

人的一生从呱呱坠地到赤条条地离开,其实就是一个体验的过程。教育也是一种体验,以往的教学实践多以教师为中心,学生为知识的被动接受者和知识的灌输对象。现初高中教育中应跳出旧有的思想桎梏,以学生为中心,使学生成为主动建构知识意义的体验者、信息加工的体验者。教师也要转变自己的角度,从一位讲授者过渡到一位引导者。

目前教学模式的改革与创新正日益成为广大教育工作者思考的核心,即在课堂教学中“怎么教”?教育家布鲁纳认为:“教会学生‘学会如何学习’本身要比‘学会什么’来得重要。他倡导在校儿童凭自己的力量对人类文化所做的‘再发现’。”

所谓体验式教学,正如布鲁纳所述是以体验为基础,从而建立学生认知教育、感悟教育的桥,其内涵浩若瀚海,实难于方寸之间阐述清楚。所以,本文仅截取几个片断来探讨体验主义理论在课堂教学设计中的应用:

一、情景模拟

“所谓的情景模拟,即是创设一种教学情景,使学生能够将自己的经验同来自不同渠道的各种教育信息交叉和融合,从而产生一种亲近感、真实感,同时培养学生的问题意识,让学生学会思考,进而达到教育的目的。”

如:在“集合之间的关系”一课中,如何才能使学生更好地理解子集、真子集、空集和不包含于的区别。我课前认真分析全班学生的籍贯、原属班级等相关资料;按学生之间的关系分成不同的大大小小的集合,然后让学生思考这些同学之间有何特殊之处?从而阐述了子集、真子集与不包含于的关系。最后让学生自由组合,通过其不同的关系圈来体会集合之间的关系。从实践经验来看,让学生发现知识远比教师传授知识更让他们身心愉悦。

情景模拟的教学模式在实践课堂教学中要遵一定之规、循一定之法。应用中应注意以下几个问题。

1.防止情景模拟“表面化”

情景模拟的初衷是在学生与知识之间搭建一座沟通的桥梁,既要创造性地使用教材知识、体现教材的思路,又要符合学生的心理认知能力与文化知识背景。并不是所有的教学内容都适合情景模拟,因此,教师不应“唯情景化”。

2.防止情景模拟“简单化”

课堂教学中不应为顺利推进情景模拟而将其“简单化”。教育家布鲁纳指出:“教师应当重视学习情境的过程,让学生凭借自己的力量有所‘发现’地超过所教的那一点知识。”

3.防止情景模拟“碎片化”

体验式课堂主张以学生为中心来构建知识、情景模拟,教师只是情境的管理者。但是,教师要精准地把握课堂情况、及时评估学生在情境中的学习体验情况,根据反馈的信息做出教学设计的微调。教师要积极参与情景模拟当中,与学生讨论探索,割裂课堂中“师”与“生”的关系是教学的大忌。

二、活动体验

随着中外教育交流的深入进行,西方的教育思想不断地被引入我国。其中课堂教学活动化、游戏化日益成为教师的重要教学手段。活动体验具有“直接性”与“现实性”的特点,拉近了知识与生活的距离,使学生体验研究问题的愉悦。它还提升学生参与的“全面性”,特别是后进生的学习兴趣被很好地激发。最后它还能促进学生的实际动手能力与“创造性”,锻炼了学生的动手能力与创造性解决问题的能力。

以初三数学“相似三角形的应用”为例:我打破旧有的课堂教学模式,把课堂放置于学校的操场上。然后将学生分成数个学习小组,利用事先准备好的木棍与皮尺,测量阳光下学校教学大楼的高度,教师参与其中,引导学生思维向构建相似三角形方面思考,整堂课气氛活跃,思维火花不断闪烁,学生利用相似三角形创造性地解决了问题。

德国教育学家第斯多惠认为:“教学的艺术不在于传授本领,而在于激励、唤醒和鼓舞。”随着心理学研究的不断深入,将会有更多适合教育领域的心理学研究成果被引入教育事业当中,推动中国教育改革走向更美好的未来。

参考文献:

阐述数学建模的重要意义范文6

关键词:模型构建教学法;含义;种类;运用

中图分类号:G427 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2012)13-026-1

教授物理的方法很多,如实验法、模型法、推理法、分析法、假设法、图象法、数学法等。在此,本文着重进行模型法在初中物理教学中的运用的探讨,并举出几个有代表性的例子。

一、模型构建的含义及模型构建教学法

1.模型构建的含义

模型构建也称建模,即为了对某一事物作出理解而对该事物做出的一种抽象的、无歧义的书面描述。模型构建包含了两个方面的内容,一方是模型本身,另一方面是构建模型的过程[1]。

模型主要分为逻辑模型和物理模型两大类。模型可以是实物,即按原物的一定比例做出来的与原物特征一致的样品。如车模、船模等;模型也可以是抽象的,即当某一事物无法用实物加以说明时,就用语言表达的方式描述出事物的特征,以便在脑海里对其有个印象,从而达到认识事物的目的。比如为了表示磁场和电场而引入的磁力线、电感线等。无论是物理模型还是逻辑模型都必须经过一个从无到有的建立过程。

2.模型构建教学法

模型构建教学法就是运用建立模型的方式,让学生的思维和意识上建立起对要理解的知识点的模型,从而使得某一概念或事物能被学生所接受的教学方法。在给学生讲解有关概念之前,让其的思想意识当中先建立起相关的印象对教学是有推动作用的。此法是物理教学中的常用方法,它对形成物理概念以及对物理规律的形成有着重要的作用[2]。

二、模型的种类及说明

模型分为物理对象模型、物理过程模型、理想化实验模型、模拟式模型、数学模型。

物理对象模型:有些实际存在的事物在特定的条件下不容易被人们所接受,那么往往可以把它抽象地认识为理想的研究对象,这个研究对象就是物理对象模型。质点就是物理对象模型之一,它是研究直线运动物体运动轨迹的。物理对象模型还有:薄透镜、光线、弹簧振子、理想电流表、理想电压表、理想电源和分子模型等。

物理过程模型:将一些复杂的物理过程经过分解、简化,忽视次要因素,考虑主要因素,忽略个性、考虑共性,抽象为简单的、使之成为易于理解的过程,即物理过程模型。常见的物理过程模型有匀速直线运动、变速直线运动、自由落体运动等。

理想化实验模型:在进行物理实验的时候,依据逻辑推理抓主要因素,忽略次要因素,对实验过程进一步分析、推理、找出其规律的模型称为理想化实验模型。理想化实验模型便于看清事物的本质,从而能将事物本身揭示得更为透彻。伽利略著名的自由落体运动实验就是理想化的实验模型。

模拟式模型:有些物理概念在形式和规律上是抽象的,在内容上则是具体的。这部分概念可以用与之相似的事物模拟出来,即模拟式模型。模拟式模型通常是一种假设的模型,模拟式模型能使一些看见不见、摸不着的事物变得形象、具体化。比如为了研究磁场和电场而引入的磁力线和电感线。

数学模型:物理虽然研究的是事物变化的客观规律,但也能通过数学的形式表达出来。物理学通常是采用客观、抽象与概括的方法去研究客观事物的,数学模型则将所研究对象的属性及规律公式化,而使得其成为定量,达到便于理解的目的。如压强、功率等的公式就是用数学的方法建立的模型。

三、模型构建教学法在初中物理教学中的运用

模型构建教学法的引入为在学生的意识中预先建立起对所涉及概念的雏形提供了帮助,为教学的顺利进行提供了支撑。构建的模型亦同样可以分为物理和逻辑两大类。物理模型常见的如各种实验,逻辑模型则不能用实验来表达,而需要用建模的方式在学生的脑海中建立起印象,再逐步加以说明。以下笔者就来举例阐述模型构建教学法在物理教学中的运用。

例如可以用物理过程模型来向学生说明什么是参照物。参照物是为了研究物体的运动或静止而引入的比对物体。比如火车启动后,窗外的树不断地向后退,并且在火车到站的这段时间内窗外的树都是如此,那么这时一个物理过程模型就建立起来了。随着这个过程的进行,我们可以通过窗外的树向后退从而判断出火车是在运动的,因此树也就成了参照物。同样,当树停止后退时,我们便能判断出火车也停了。

又如要研究光的特性,而引入了光线,光线本身是不存在的,它只是为了方便对光的各种现象加以阐释而虚拟出来的,是逻辑意义上的。光线属于物理对象模型,当要向学生讲解光的传播方向时,先要将光以光线的形式表达出来,并告诉学生把光线看作是光本身,而不要看作是一条实际意义上的线,然后通过言语表述与课堂视频或是挂图或是板书相结合的形式来标示出光线的方向,从而让学生理解光是沿直线传播的。最后还要特别强调一句只有在均匀的介质中光才是沿直线传播的,而在非均匀介质中,光的传播方向就不是直线了,是可变的,如反射和折射现象就是光在非均匀介质中传播而造成的现象。

四、模型构建教学法注意事项

模型构建教学法主要是用来为学生事先没有建立起来的印象或是一时还难以形成的意识而做的说明,但它也不是在任何情况下都适用的,有的物理概念除了抽象以外,还要配合其他的方式才能让学生理解,比如实验法,推理、分析法等。模型构建教学法拓展了学生的思维,也给老师教学的顺利进行提供了帮助。

[参考文献]