机电产品的设计实际是将市场的需求变成一种产品功能的需求，并且按照这个需求来设计产品的原理和结构。机电产品的设计过程管理可以分为四个部分：产品的开发环境、产品质量工程方法、自顶向下的设计决策过程以及从全局角度保证产品开发的系统工程方法。（1）现在的产品开发环境大多采用电脑软件支持，可以给开发人员提供专业的开发软件、电脑网络以及海量的数据库资源能够保证机电产品开发过程的顺利进行，缩短开发时间。（2）产品的质量工程方法需要以质量管理功能配置为基本条件，在产品设计开发的过程中，将基本的元素、发生的事件和活动进行分析整理，最后把这些描述和转换，达到在产品的设计开发过程中对产品的质量进行管理和监控。把产品的质量工程方法整合进产品的开发过程，能够保证产品在开发决策时就有质量保证。（3）自顶向下的设计决策过程是整个产品开发设计的中心内容。设计的决策过程作为机电产品开发设计的重要组成，目的是能够为即将开展的开发设计活动提供必要的政策决策支撑。这也是产品开发过程开展的基础活动。（4）从全局角度保证产品开发的系统工程方法，可以实现产品开发设计过程中多个部门协同工作，保证人才、资源和技术达到最优化配置，从而实现产品设计方案的最优。机电产品的开发设计过程是一种将理论知识、动手技能以及工作经验结合的繁杂的工作，不一样的开发团队人员对待相同的设计难点时，有可能会采取不一样的设计方案，但有一点是一样的，就是都会采用相同的设计过程，即概念设计、初步设计和详细设计。这几个步骤的完成主要靠的是开发过程中采用科学的管理方法，通过对开发过程中的各个步骤都进行合理的分配和监督。机电产品的开发过程的各个步骤全部是开发团队按照既定的开发模型同时并行的工作，团队中各个成员分别承担各自不同的任务。整个开发过程各个成员协调并行工作，当其中的某个成员或某个步骤产生错误时，就会影响这个产品的开发。
2产品设计步骤分析
在现实的机电产品设计过程中，它的步骤更加复杂，而且步骤与步骤之间也是紧密联系的。每个步骤在实施过程中都必须包含有设计的质量过程控制，这些质量过程控制可以检验实施过程中的对与错，是否能达到要求，这样可以保证每个步骤实施的质量。
2.1前期的准备
在前期的机电产品计划设计阶段，首先需要针对本产品进行相应的市场调研、客户对产品的需求以及产品生产出来后的销售，了解本产品其他相关的生产商目前的生产、销售、赢利以及客户使用反馈的情况，根据这些调研的情况进行产品设计目标的确定、质量的策划，为产品开发的周期确定日程安排，确定产品开发的预算等问题。同时做出相应的可行性报告，挑选确定开发团队的成员，为成员分配各自的任务，开发团队的成员应该充分了解即将需要研究和解决的问题，需要对整个产品包括它将来的市场定位、产品的主要功能、产品的工作方式、产品的结构组成有一个整体的了解。
2.2设计过程的控制
2.2.1概念的设计
对于一个新的机电产品来说，如果是设计一个新产品，那首先需要对这个产品进行功能、原理、形状、结构等一系列的概念设计。概念设计和其他的设计不同，它要求每个开发步骤都需要有相互紧密的联系。因此，需要把他们之间的一系列设计联系在一起，来合理地利用开发团队的资源，协调各部门的工作。同时，概念设计包括：设计输入、新产品概念生成、新产品概念验证与评价、方案输出过程等几个阶段。
2.2.2初步的设计
在这一个步骤中需要把上一个步骤概念设计所提出的目标都能实现，包括产品结构的设计、确定构成产品中的零件的形状材料大小以及可靠性的测定，进行产品成本的分析，确定产品的开发和制造成本以及销售利润的情况，这一成本的分析需要贯穿在整个设计过程的始终。这一阶段需要做的就是要求解决整体的、全局的、结构性的问题。
2.2.3详细的设计
这一个步骤是在完成了上述概念设计和初步设计步骤的基础上，具体考虑产品的整体布局、人机交互、产品的组成材料、外型装配等方面条件。这个步骤的目的在于，按照已经批准执行的设计任务书上的要求，来完成该产品主要的零部件的设计和一些参数的运算。
2.2.4进行模拟和仿真
关键词 课程本体；OWL；数据库原理
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671-489X（2009）06-0026-02
Creation and Description of Course Ontology//Zou Junhua
Abstract Based on the ontology creation methodology of knowledge engineering, this article describes the steps of course ontology creation, and gives a case of creating course ontology.
Key words course ontology；OWL；database principle
Authors address Faculty of education, Hubei University, Wuhan 430062
本体已经成为人工智能和知识工程中一种重要的工具，在知识的获取、表示、分析和应用等方面具有重要的意义。本体研究促进知识工程中对本质知识的获取[1-2]。本体是语义的基础，可以为语义Web成功增值[3]。作为一种知识表示方法，本体与谓词逻辑、框架等其他方法的区别在于它们属于不同层次的知识表示方法。本体表达了概念的结构、概念之间的关系等领域实体的固有特征。本体表述的语义更明确、一致和规范，因此也更有利于知识的表达、交流和共享。
1 本体构建的方法
知识工程方法通过7个步骤完成本体的开发：确定本体的领域范围和使用目的、重用已有的本体、穷举该本体中的重要的词汇、定义类和类的层次结构、定义类的属性、定义类属性的值域、创建实例。在该方法中，步骤4～6通常需要同时进行，相辅相成。如何将已有的词汇区分是否是类或者类的属性是一项复杂的工作。本文在这个方法的基础上，针对课程的特点，提出课程本体的开发方法。
1.1 重用已有的本体和专业叙词表在开发新的本体前，从目前在进行或者已完成的相关工作中学习，并且从已有的资源中进行提取和扩充。在已有本体的基础上进行改进比创建新的本体要容易得多，因此，重用已有的本体非常重要。目前在网络上已经有不少成熟的本体资源可以使用，如Ontolingua本体库、DAML本体库、WordNet；同时还有很多公开的商业性质的本体资源，如UNSPSC、RosettaNet、DMOZ等。
除了应用已有的本体资源，还可以利用专业叙词表、术语词典等。专业叙词表和术语词典，不但包含该领域中相对完整的术语，而且都经过领域专家多年的有序组织，不仅可以为领域Ontology中概念的创建提供指导，而且叙词表中的限义词、含义注释、等级关系、词间关系，也为领域Ontology概念中的属性、实例以及关系的创建提供了线索及指导。专业叙词表和术语词典是构建课程本体的必备基础。
1.2 从课程中提取重要的概念和术语该步骤主要列出课程中最基本、最有代表性的术语，那些需要被学生了解和学习的概念以及需要注释和解释的词汇。需要指出的是，在这个步骤中只需要穷举出所有可能重要术语，不必考虑概念是否重叠，也不必考虑概念之间的关系和属性。
1.3 定义课程本体之间的通用关系从语义上讲，概念间主要有4种基本关系：attribute of（高度是桌子的属性）、instance of（实例与概念之间的关系）、kind of（家用计算机是计算机的一种）和part of（CPU是计算机的组成部分）。根据这4种基本关系，本文给出本体之间的通用关系（如表1所示）。
1.4 挖掘课程本体中的特殊关系结合特定的课程，分析和挖掘出特殊的关系和属性。如“数据库原理”中的数据库设计部分，数据库设计的6个步骤：需求分析、概念设计、逻辑结构设计、数据库物理设计、数据库实施和数据库运行维护。这些概念之间的关系就可以用一个新的关系――前驱（后继）关系――来描述。
1.5 分析、改进和评价改进是构建课程本体过程的一个组成部分，在构建的过程中不断改进原有的结构，在不断改进的过程中构建起整体的结构。改进的方法包括合并、编辑及自然语言处理的一些方法。在改进的过程中要注意系统整体的一致性。对本体进行分析和评价，确定本体结构是否能准确反应出课程本体的本质和联系。分析、评价与改进共同构成本体的维护过程。
2 用OWL描述课程本体
2.1 OWL本体描述语言面向网络的本体语言OWL（Web Ontology Language），是W3C组织推荐的国际通用的标准本体描述语言。它建立在XML/RDF（Resource Description Frame）等已有标准基础上，通过添加大量的基于描述逻辑的语义原语来描述和构建各种本体。所以基于OWL建立的本体有很丰富的语义表达能力并具有完善的推理机制，比之用其他本体描述语言（如XML、RDFS）建立的本体能更清晰完整地表达领域内的概念和概念之间的联系。OWL有3个表达能力递增的子语言：OWL Lite，OWL DL和OWL Full。OWL Lite是表达能力最弱的子语言，提供类分层的能力和简单的约束功能。OWL DL在可判定性的前提下，提供尽可能大的表达能力，但在某些表达方面仍有一些限制。OWL Full包含OWL的全部语言构造成分并取消OWL DL中的限制[4]。
2.2 用OWL描述“数据库原理”课程本体“数据库原理”是计算机、信息管理与信息系统、工业工程以及电子商务等专业的必修课程，所以本文选取这门课程作为范例。由于篇幅所限，本文仅以这门课程中的数据模型为例来说明如何用OWL来描述课程本体[5]，以便学生更好地理解各个概念以及概念之间的关系。
1）定义数据模型类。
＜owl：Classrdf：ID= “数据模型”＞
＜owl：ObjectPropertyrdf：ID= “数据结构”＞
＜/owl：ObjectProperty ＞
＜owl：ObjectPropertyrdf：ID= “数据操作”＞
＜/owl：ObjectProperty＞
＜owl：ObjectPropertyrdf：ID= “完整性约束”＞
＜/owl：ObjectProperty＞
＜/owl：Class＞
上述定义表示的语义是数据模型有3个属性：数据结构、数据操作和完整性约束。
2）定义关系模型类。
＜owl：Classrdf：ID= “关系模型”＞
＜rdfs：SubClassOfrdf：ID= “数据模型”＞
＜owl：ObjectPropertyrdf：ID= “关系数据结构”＞
＜/owl：ObjectProperty ＞
＜owl：ObjectPropertyrdf：ID= “关系操作”＞
＜/owl：ObjectProperty ＞
＜owl：ObjectPropertyrdf：ID= “关系完整性约束”＞
＜/owl：ObjectProperty＞
＜/owl：Class＞
上述定义表示的语义是关系模型，是数据模型的子类，它是数据模型之一，与数据模型之间的关系是继承关系，反映的是概念之间的层次关系，并且关系模型由关系数据结构、关系操作和关系完整性约束3个要素组成。
3 结束语
目前关于本体的研究愈来愈受到重视，研究的重点多集中于领域本体的建设上面。用本体来描述课程的概念以及概念之间的关系，将会促进学生的理解，也会方便教师的教学，具有很好的理论和实践价值。但是，在课程本体的创建过程中，还有很多问题有待探讨和解决，比如动态知识的描述以及课程本体的自动创建等。本文在知识工程方法建立本体的基础上，阐述建立课程本体的可行步骤，并且给出数据模型的课程本体实例。
参考文献
[1]李善平,等.本体论研究综述[J].计算机研究与发展,2004(7):41-44
[2]杜小勇,李曼,王珊.本体学习研究综述[J].软件学报,2006(9):1 837-1 847
[3]何琳.领域本体的关系抽取研究[J].现代图书情报技术,2008(4):35-38
在社会经济活动中，一般情况下，重要度较大的结点吸引比它小且距离近的结点，形成较小范围的经济圈，然后它又被吸引至重要度更大的结点（更大的经济中心），区域经济中心将吸引较近的小重要度结点和较远的经济圈，最终，形成整个区域的内在联系。在路网布局规划时，也可参照这个规律，在计算出一般线路重要度的基础上，借用有关数学方法对路网进行初步的布设。实践中，首先需计算结点的重要度，然后对结点进行聚类分层，一般分成二层即可。对较上层结点（如大的区域中心和省会城市）采用完全图的方法，对较下层结点（如50万人口城市以及更小的县级城市）可采用最优树的方法。首先将选出的上层结点两两连接，计算每一条线路的极坐标角θ，然后根据以下步骤对网络进行优化，流程图如图1所示。其中极坐标和重要度的阀值需参考专家经验。步骤一：检查拥有相同结点的任意两条线路的极坐标角差θ，若θ小于规定的阀值θ0，则表明两条线路的走向非常相近，转入步骤二；否则重新开始步骤一，直至所有线路考查完毕，转入步骤三。步骤二：对两条走向相近的线路，考查各自的重要度是否小于规定的阀值，对小于阀值的线路加以剔除，均大于阀值则全部保留。然后转入步骤一。步骤三：根据线路所在区域，修正线路重要度。平原地区重要度不变，丘陵地区重要度乘以系数α1（α1=1.12丘陵里程修正系数2），山地地区重要度乘以系数α2（α2=1.12山地里程修正系数2）。转步骤四。步骤四：检查修正后的线路重要度，若小于阀值则剔除。若出现悬挂点（与任何结点不相连），则根据交通区位理论最佳入射角的原理创建必要的连接线，最终形成较为优化的路网布局方案。分别以上层结点作为根结点，根据结点的关联性确定每个根结点的结点圈，再采用最优树原理按以下步骤进行网络连接，流程图如图2所示。步骤一：确定树根结点，并根据地域特点、经济交往等因素确定与该结点有密切联系的结点群。步骤二：按照最优树原理将树根结点与结点圈中的结点进行最优树铺画。步骤三：参考专家经验，以某一阀值为判断条件对相邻结点进行线路添加，直至所有相邻结点检查完毕。当路网所有线路确定之后，铁路的概念网就形成了。在概念网基础上，再根据既有路网实际情况，参考地形地质条件，形成比较符合实际的规划铁路网。
实例
按照区域路网布局思路，结合结点重要度的计算结果[1]，采用聚类分析的方法将需要连通的东北地区城市划分为二个层次：省会城市和省会城市结点圈，如表1所示。根据前文所述线路重要度计算模型，计算出线路重要度如表2所示（表中按重要度排序取前20）。根据前文所述理论，省会层结点采用完全图原理进行布局连接，其他结点在聚类分层后采用最优树原理布局铺画。按最优树布设线网时，一般原则是选取从中心到各结点重要度之和最大的方案。1）省会城市连接概念线。根据完全图原理，区域内省会城市连接概念线如图3所示。3个省会城市连接出3条概念线，但是由于3个结点几乎在一条直线上，依据交通区位法原理，沈阳—哈尔滨的连接线显然应被剔除。2）省会城市与结点圈结点连接概念线。根据最优树原理及大城市间的线路重要度排序，实现省会城市与结点圈内结点之间的连接，如图4中绿线。考虑大城市之间的便捷连接，将相邻大城市之间线路重要度排序靠前的结点加以相连。参考地理条件、区域经济特点等因素，将个别大城市间的连接线剔除，从而建立大城市之间连接概念网见图4中蓝线。3）生成区域主骨干网。区域路网规划还需要考虑不同区域之间的交流通道。东北地区周边的省会城市包括北京、天津、呼和浩特以及隔海相望的济南市；周边重要的城市主要有秦皇岛、赤峰和通辽。将它们连入东北路网，参考既有路网，经过专家咨询，最终形成东北地区铁路骨干网，如图5所示。东北地区铁路骨干网是一个初成规模的概念网，它由一横三纵构成。一横：滨洲、滨绥概念线；三纵：主轴哈大、滨北概念通道，东翼佳木斯—大连概念线，西翼齐齐哈尔—锦州概念线。根据线路重要度法，得到的东北区域骨干网基本覆盖了区域内的大部分重要城市，并与周边区域的主要城市相连接，实现区际交流。形成的骨干网与既有路网基本相符合，同时还生成一些新的线路，如哈尔滨至佳木斯、沈阳至盘锦等线路（《中长期铁路网规划（2008年调整）》包含）。
0 引 言
本体构建是本体应用的基础，随着本体的理论研究逐步深入和在工程实践中的广泛应用，形成了许多的构建方法和构建工具。但本体的构建过程仍需要通过人工的参与，人们凭借一定专业领域知识，依据自己的知识和理解主观地判断概念之间的关系。这种依靠人的经验和知识积累的本体构建方式非常费时费力，成为领域本体发展的一个瓶颈。因此，为了减轻人工工作量，缩短本体构建的周期，人们期望可以自动半自动地构建本体，提高本体构建的效率和自动化程度，于是本体学习的概念就被提了出来。
本文对领域概念的抽取和领域概念间关系的抽取等关键技术进行了深入研究;采用了基于word2vec的领域本体概念自动抽取算法，并采用迭代算法，扩充领域概念的候选词集;同时，对领域概念间关系自动抽取的方法也进行了一定研究;最后，将基于Web的领域本体半自动构建方法应用于气候变化领域构建气候变化领域本体。
1 基于Web的领域本体半自动构建方法
本文基于本体学习技术，设计了一种基于Web的领域本体半自动构建方法，该方法包括领域信息采集、领域词典构建、本体学习、本体编辑和本体评价五大模块。其中，本体学习模块是构建领域本体的重点和难点，该模块主要采用机器学习技术、自然语言处理技术，结合语言学、统计学等知识，从大量领域数据中自动地抽取领域概念和概念间的关系。基于Web的领域本体半自动构建方法框图，如图1所示。
2 基于word2vec的领域本体概念抽取
领域概念获取是构建领域本体的基础工作，领域概念自动抽取是指从一定规模的自由文本中抽取出能够反映某一特定领域特征或共性的词汇。本文在研究相关算法的基础上，采用了一种基于word2vec的领域本体概念抽取算法。该算法如图2所示，共包含三部分：中文分词、领域概念候选词抽取、领域概念候选词评价。
领域词典的构建是概念抽取的基础，在中文分词环节，领域词典为其提供领域词汇，将领域词典添加到原有的分词词典中，使更多的领域词汇可以被识别出来。在领域概念候选词抽取和评价环节，领域词典为其提供领域的种子概念，用于对候选词进行抽取和评价。
在中文分词环节，增加了新词发现模块。本文采用的是中科院计算所的ICTCLAS分词工具对中文原始语料进行分词，本文在中文分词环节增加了新词发现模块，将发现的新词词典和构建的领域词典都添加到了原有的分词词典中，从而组成了新的分词词典。
在领域概念候选词抽取环节，本文引入了深度学习的思想，它通过构建具有多隐层的机器学习模型从海量训练数据中学习更有用的特征，本文利用word2vec工具学习Web领域语料，训练词向量模型，通过计算向量间的相似度，得到两个词之间的相似度，由此将领域种子概念的相关词汇作为领域概念候选词。
领域概念候选词评价环节是指从领域概念候选词中筛选词汇作为领域概念，本文采用基于双序列比对的中文术语语义相似度计算方法计算这些候选词与种子概念的相似度，将与种子概念语义相似度高的候选词作为领域概念。
2.1 中文分词
中文分词与词之间有明显分隔，因此分词是对中文进行自然语言处理的首要步骤，分词的好坏直接影响概念抽取的效果。分词结果的好坏取决于所采用的分词工具和分词方法。目前，分词词典中的大多数词条是通用领域的，对领域专业词汇的识别率较低，因此构建领域词典，并将领域词典添加到分词词典中是很有必要的。由此，本文在中文分词中加入新词发现模块，采用大规模语料新词发现技术，将得到新词词典和领域词典中的词汇加入到原有的词典中，构成新的分词词典。然后对原始的领域语料进行分词，得到分词后的领域语料为概念抽取做准备。
(1) 新词发现
要从海量文本中发现新词，通常考虑三个因素：字符串在文本中出现的频率、字符串的内部聚集程度和边界划分能力。本文采用基于大规模语料的新词发现技术，并分别用互信息和信息熵衡量一个字符串的内部聚集程度和边界划分能力。给出判断该字符串能否作为一个新词的评价指标，公式如下所示：
[Walue=log(Mi+1)?log(min(leEntropy，riEntropy)+1)]
式中：Mi代表字符串的互信息;le_Entropy代表字符串左邻字集的信息熵;ri_Entropy代表字符串右临字集的信息熵。
(2) New分词词典
本文采用中国科学院计算技术研究所研制的汉语词法分析系统ICTCLAS分词工具，将领域词典、新词发现得到的新词词典和原有的分词词典组成新(New)分词词典，利用New分词词典对语料库进行分词。
2.2 领域概念候选词抽取
采用基于word2vec的领域概念候选词抽取算法。word2vec是一个把词转变为向量的工具，可以通过两个向量之间的余弦值得到两个词的相似度。本文将与种子概念具有一定相似度的词汇作为领域概念候选词，具体步骤如图3所示。利用word2vec工具对分词后的原始语料进行训练得到词向量模型，将种子概念对输入词表进行初始化，利用该模型计算与输入词表具有一定相似度的词汇作为领域概念候选词。要扩大候选词数量，采取迭代的算法，将输入词表作为迭代变量，将输出词表与输入词表的差集作为输入变量，再次调用词向量模型抽取候选词，直至符合迭代结束条件停止。
使用word2vec工具训练词向量模型步骤如下：
(1) 将文本语料进行分词，并以空格或Tab隔开。
(2) 将分好词的训练语料进行训练，假定语料名称为test.txt且放入word2vec目录中。
(3) 训练好模型之后，得到词向量模型文件vectors.bin。
得到词向量模型后，便可以通过计算两个向量的余弦值来计算两个词的相似度。本文提出利用word2vec工具训练得到的词向量模型抽取种子领域概念的相关词汇，将相似度大于某一阈值的相关词作为领域概念的候选词。要扩充候选词集，设计迭代算法，将得到的输出词表与输入词表的差集作为输入，再运行程序得到更多领域概念候选词。算法流程如下：
(1) 程序初始化，将从领域词典中选取的种子概念对输入词表进行初始化;
(2) 调用word2vec的词向量模型抽取输入词表中概念的相关词汇，并将这些相关词汇作为领域概念候选词;
(3) 将抽取得到的候选词集合作为输出词表输出;
(4) 根据结束条件判定程序是否结束，如果不符合结束条件，则计算输出词表与输入词表的差集[S，]将[S]作为输入词表，转步骤(2)，符合结束条件，程序结束。
该算法采用迭代算法以期获取更多的领域概念候选词，从而扩充候选词集。由上述算法流程可见，该算法中的迭代变量为输入词表，输入词表经过word2vec训练的词向量模型得到一个输出词表，然后将输出词表与输入词表的差集赋值给输入词表，再次进行抽取，这就是迭代过程。迭代算法中迭代结束条件可以是程序循环次数、输出词表与输入词表差集中元素的个数小于某个阈值和抽取概念的个数达到一定的数量等几种情况，具体的结束条件可根据需求的本体规模来确定。
2.3 领域概念候选词评价
采用迭代算法可抽取出大量的领域概念候选词，然而本体的概念应是精炼的，本体的规模也是确定的，应对这些基于word2vec得到的领域概念候选词进行过滤，进一步提取领域概念。本文以种子概念为基准，计算概念候选词与种子概念的语义相似度，认为候选词与种子概念在语义上越相近，该候选词与领域越相关，本文将语义相关度高的词语作为抽取的领域概念，具体流程如图4所示。
采取基于双序列对比的中文术语语义相似度计算方法进行语义相似度计算，该方法有效地利用《同义词词林2》对词语进行有效的语义相似度计算，并且对组合词语之间的相似度也进行了深入研究，效果较好。
3 领域本体概念关系抽取
本体概念之间的关系主要包括同义关系、上下位关系、整体?部分关系等。其中，同义关系和上下位关系是基本的语义关系，构成了本体的基础框架。
3.1 同义关系抽取
本文利用中英文词典抽取概念间的同义关系。假设概念C1翻译得到的英文单词或短语有[{w1，w2，…，wn}，]概念C2翻译得到的为[{w′1，w′2，…，w′m}，]如果两个集合有交集，即两个概念有相同的英文解释，就认为这两个概念具有同义关系。将一个概念与其相关概念组成的概念对集合作为关系解空间，从解空间中抽取同义关系。为了抽取更多的同义关系，需要扩大关系解空间。
3.2 上下位关系抽取
本文提出了一种基于概念对的语义特征和语境特征的特征向量来抽取具有上下位关系的概念对，从概念对的构词、共现、特征词出现数量、概念对在句中位置的距离出发，构建概念对上下位关系的特征向量，并使用支持向量机(SVM)进行训练和预测，从而实现本体上下位关系的抽取。具体算法实现如下：
步骤1：初始化所有的概念对和特征词;
步骤2：判断一个待计算特征向量的概念对是否符合扩展的包含原理，是则该概念对的特征向量[T]为(1，0，0，0)，否则该概念对的[T1]值标记为0，进行步骤3;
步骤3：利用百度搜索引擎，对概念对进行查询，保存查询结果的前10条，计算该概念对的特征向量[T;]
步骤4：判断是否所有的概念对处理完毕，否，则转步骤2，是则形成特征集[W(T);]
步骤5：调用LIBSVM工具，将[W(T)]导入到训练集中;
步骤6：设置SVM训练参数，分别选用4种核函数进行实验，选取分类效果最好的核函数;
步骤7：运行程序，从概念与其相关的概念组成的概念对中抽取上下位关系。
4 数字图书馆气候变化领域本体半自动化构建
本文采用气候变化领域主题网络爬虫方法从Web上采集与气候变化领域有关的数据，共采集了1.5 GB的Web领域数据，数据的来源主要有2个。其中，基于开放搜索引擎搜索和气候变化权威的领域内新闻共有198 104篇，数据1.04 GB，百度百科领域内数据105 660篇，数据556 MB。本文利用这些从Web上采集的领域数据作为初始学习语料，从中自动的抽取气候变化领域本体概念和概念之间的关系，形成初始本体，最后利用本体编辑器，由领域专家人工对初始领域本体进行审核和编辑，以得到更为完善的知识体系和更为精准的本体描述。
4.1 基于word2vec的领域概念抽取实验
(1) 中文分词
采用中科院计算所的ICTCLAS分词工具对原始语料进行分词，在分词前，首先对原始语料进行新词发现，再将新词发现的结果和构建的领域词典中的词添加到原有分词词典中，形成新的分词词典。
实验中采用基于互信息和信息熵的新词发现技术从采集的气候变化领域语料中发现新词，本文只抽取5个字和5个字以下的词语，实验过程中，首先对字符串进行频率过滤，设定频率阈值，如果大于该阈值，则再进行信息熵过滤，否则，直接将其排除。由于目前还没有统一的设定阈值的标准，本文中的阈值都是经过反复试验，选取使效果较佳的阈值。实验发现新词情况如表1所示。
利用原有分词词典和在原有分词词典的基础上加入新词词典和领域词典后，对语料进行分词的结果进行对比，其结果证明采用新的分词词典进行分词，分词的准确率大大地提高了。
(2) 领域概念候选词抽取
首先对采集的气候变化领域语料利用原有的分词词典进行分词，利用word2vec工具对该分词文件进行训练，得到词向量模型文件vectors.bin。采用构建的领域词典作为初始输入词典，通过调用词向量模型文件vectors.bin，计算与种子概念距离近的词汇，得到领域概念的候选词。
(3) 领域概念候选词评价
采用双序列比对的中文术语相似度计算方法，将获得的11 032个领域概念候选词与领域词中的种子概念做语义相似度计算，本文将与种子概念相似度大于一定阈值的候选词选作领域概念。实验过程中，该阈值取0.7。利用构建的领域词典中的1 080个词汇作为种子概念，采用两种方法做对比实验(将基于前后缀的中文领域术语抽取方法称为原有算法，将本文采用的基于word2vec的领域本体概念抽取算法称为改进算法)，实验结果如表2所示。
由表2可见，改进的算法无论是在领域概念抽取词抽取环节还是领域概念候选词评价环节，不仅大大地增加了抽取词汇的数量，而且领域术语所占的比重也比之前提高了。
4.2 概念关系抽取实验
(1) 同义关系抽取。本文采用在线的有道词典进行约束，同义关系抽取结果如表3所示。由实验结果可知，得到的结果准确率较高但召回率比较低，由于使用词典约束以及关系解空间等因素影响了召回率，可通过对数据进行扩充，其中包括使用word2vec的训练语料和双语词典等改进方法来提高召回率。
(2) 上下位关系抽取。本文从关系解空间中抽取上下位关系，从中选取并手工标记800对概念对，其中正例400对，反例400对。实验中，在800对正反例中各取大约3/4的向量作为训练集，剩余的1/4对作为测试集。将本文提出的基于特征向量的本体概念上下位关系验证与基于百科的术语关系抽取方法进行对比验证，对比结果如表4所示。
从实验结果可得：本文提出的基于特征向量的上下位关系验证方法具有更高的准确率、召回率和[F]值，而且采用本文提出的算法比基于百科的术语上下位关系抽取发现的具有上下位关系的概念对多。
4.3 数字图书馆气候变化领域本体的应用
气候变化问题已经逐渐成为各界热议的焦点，世界各国的统计部门、气象部门等都已经积累了庞大的数据集，研究者很难从庞大而分散的数据集与观点成果中快速找到期望的信息，更难以在这些信息中寻找数据之间的关联与规律。基于以上问题，设计开发出了针对气候变化领域的RSS阅读器系统。新闻、数据文件等以本体的组织框架进行组织。点击某一知识节(领域概念)，便可查看相关的新闻信息等，操作方便快捷。用户通过该阅读器系统能实现对气候变化领域内最新、最全新闻信息的实时获取，从而减少人工搜索和筛选的工作，提高了新闻信息搜索效率和信息推荐的准确度。
5 结 论
本文探讨了领域本体构建方法，设计了一种基于Web的领域本体半自动构建方法，对基于word2vec的数字图书馆本体构建技术进行研究，采用基于中英文词典的方法抽取同义关系，提出基于特征向量的上下位关系抽取算法。基于此，设计开发出了针对气候变化领域的RSS阅读器系统，通过实验及实际应用证明文中所提方法缩短了本体开发周期，节省了大量的人工参与，自动抽取本体质量较高。但领域概念抽取结果依赖于word2vec工具，具有一定的局限性，因此，可以考虑混合其他的概念抽取方法来获取领域概念。
（1）虚构模型的产生阶段
由于并行工程等设计方法和手段的进步，产品概念设计与设计研发中的其他步骤相互串联、反复、交错，但就产品设计前期的概念开发工作而言，产品概念设计依然是一个相对独立的过程。产品概念设计的相对独立性决定了其具有一个较完整的设计过程。从各种方式的调查研究或寻找新科技，得到初步的想法，把想法整理成清晰的要解决的问题。对这些问题提出创造性的解决方案，得到众多的解决方案，即概念设计方案，这时提出的可行的概念越多越好。
（2）虚构模型的选择阶段
制定评判标准，从产生的众多概念中，选择出最好、最可行的方案。概念选择是产品概念设计中非常重要的一个环节。在这一过程中，新产品开发小组中各专业人员要共同工作，并努力达成一致意见。前面步骤产生的众多概念，每个概念从表面上看似乎都能满足要求，但我们必须从中选择出最有发展潜力的概念，进行接下去的设计工作。概念的选择将决定以后工作的方向，正确的方向可以节省时间和开支，而错误的决定则导致时间、人力、财力等资源的浪费。概念的选择是概念的产生和概念的验证密切相关的重复的过程。概念选择进行时可能会激发新的概念产生，对这些新产生的概念，也应该像前面产生的概念一样进行概念选择。
（3）虚构模型的实现阶段
把选择出来的概念细化，做出概念产品或模型。概念的实现是概念设计的第三个步骤。对于企业，产品概念设计一般以概念产品的出现而结束。对于个人或学生由于技术及财力方面的原因要做到这一步就比较困难，往往只能做到概念模型或动画演示，以及对概念设计的详细说明。
（4）虚构模型的评价阶段
在西方很早就有欧几里德算法，在我国的古代算法更为丰富，比如说刘辉的割圆术，再比如说秦九韶算法等等。在教学前，首先让学生认识在以前的学习中，虽然没有出现算法这个名词，但实际上在数学教学中已经渗透了大量的算法思想，如四则运算的过程、求解方程的步骤等等，完成这些工作都需要一系列程序化的步骤，这就是算法的思想。它并不是什么全新的概念，而我们学习算法的目的，主要想理解算法的基本思想，了解一些经典的算法（如带余除法、运用消元法解二元一次方程组、求大公因数、用二分法求函数零点等），提高自己有条理地思考问题和表述问题的能力。现对算法概念的教学谈谈自己的想法。
一、选好问题情境，引出算法概念
通过这个学生感兴趣的问题，引导学生整理出按步骤解决问题的方案，最后在此基础上整理出一个解决问题的步骤即可。
问题1：要把水果装入冰箱分几步？
第一步：把冰箱打开；
第二步：把水果放进冰箱；
第三步：把冰箱门关上。
问题2：如何求一元二次方程ax2+bx+c=0的解？
第一步：计算Δ=b2-4ac；
如果Δ
第三步：解出方程的根或说出方程无解。
问题3：猜数：一商品价350元，猜者在0～800元猜，问竞猜者最多报几次，才能猜中商品价？
第一步：报400；
第二步：对了，就结束。否则执行第三步；
第三步：低了，就报600，否则就报200；
第四步：重复第二步，第三步的报数方法，直到得出正确结果。
问题4：一位商人有8枚银元，其中1枚银元略轻的是假银元，请设计一个方案（不用砝码）将假银元找出来吗？
第一步：将9枚银元平均分成三组，将其中两组放在天平的两边，如果天平平衡，则假的银元必定在另外一组；如果天平步平衡，则假银元必定在较轻的一组。
第二步：将有假银元的一组银元中，取出两枚银元，分别放在天平的两边，如果天平平衡，则假的银元必定是剩余的；如果天平比平衡，则假的银元必定在较轻的一边。
由以上几个例子，可以让学生认识到做任何事情都有一定的步骤。
二、建立算法概念
“鸡兔同笼”是我国隋唐时期的数学著作《孙子算经》中的一个有趣而具有深远影响的问题，通过对学生所熟悉的问题解决，帮助学生形成按步骤表达解决问题的想法，为建立算法的概念，以及下面学习复杂问题中用自然语言描述算法打好基础。
问题1：一个笼子里有一些鸡和兔，现在知道里面一共有14个头，44只脚，问鸡和兔各有多少只？
解：第一步：设有x只鸡，y只兔；
第二步：列方程组2x+4y=38x+y=11；
第三步：解方程组求得x=3y=8；
第四步；答：笼子里有鸡3只，兔8只。
引导学生，并指出上述四个步骤构成解决“鸡兔同笼”问题的一个算法，同时指出;”第一步，设。第二步：列。第三步：解。第四步：答”这四个步骤构成了一般列方程解应用题的算法。
问题2：你能写出解二元一次方程组：2x+4y=38（1）x+y=11 （2）的步骤吗？
在上述“鸡兔同笼”问题中涉及解二元一次方程组的问题，通过复习所学过的解一元二次方程组的基本步骤，为建立算法概念做好准备。教师可以先提出问题，让学生对求解过程一步步表达出来解。在这里目的不是为了解方程，而是为了从这里让学生初步了解算法，教师只要和学生共同整理出一个解方程的步骤即可。
第一步：（1）-（2）×2，得2=16（3）
第二步：解（3），得y=8
第三步：（1）-（2）×4，得-2x=-6 （4）
第四步：解（4），得x=3
第五步：得到方程组的解为：x=3y=8
教师指出：以上求解的步骤就是解二元一次方程组的算法;本题的算法也适合一般的二元一次方程组的解法。
问题3：写出求方程组对于一般的二元一次方程组，
a1x+b1y=c1（1）a2x+b2y=c2（2）的解的步骤
在复习解特殊二元一次方程组基本步骤的基础上，进一步复习回顾一般的二元一次方程组的步骤，从而提高学生对算法的普遍适用性的认识，使学生认识到算法往往适合解决一类问题，为建立算法的概念做好铺垫。
第一步：（1）×a2-（2）×a1，得（a2b1-a1b2）y=a2c1-a1c2 （3）
在完成求解一般的二元一次方程组步骤的基础上可以指出：本题的步骤就是求一般的二元一次方程组的解的算法。
三、归纳算法概念
有了上面所举实例，学生对算法的概念开始有了一些认识，但对概念有一个比较全面的描述还有一定的困难，可以先让学生回顾上面关于算法的实例，引导学生归纳总结，让学生切实参与概念的形成过程中来并引导学生用自己的语言表达对算法思想的理解：在解决某些问题时，需要设计出一系列可操作或可计算的步骤，通过实施这些步骤来解决问题，通常把这些步骤称为解决这些问题的算法。可以看出算法一般是机械的，有时需要进行大量的重复计算，只要按部就班地去做，总能算出结果，通常把算法过程称为“数学机械化”。数学机械化的最大优点是它可以借助计算机来完成，实际上处理任何问题都需要算法.如：中国象棋有中国象棋的棋谱、走法、胜负的评判准则；而国际象棋有国际象棋的棋谱、走法、胜负的评判准则；再比如申请出国有一系列的先后手续，购买物品也有相关的手续……
以上我们从身边学过的实例出发，引出二元一次方程组的解法，在进一步解决解一般的二元一次方程组的解法，最后引出算法概念，通过这种逐步递进的方法，让学生认识到算法也来源于生活，并应用于生活，对以后的学习更增强了热情。
我们这篇文章分部分进行讲解：
一、本科学生毕业论文的目的和内容
二、管理信息系统开发的主要步骤
三、计算机专业所选开发工具和注意事项
四、计算机毕业论文撰写格式
五、毕业论文中正文的写法和注意事项
六、结束语的写法
七、参考文献列出毕业论文设计中主要参考书籍
八、附录的写法
九、论文评分的能用标准
一、本科学生毕业论文的目的和内容
本科学生在毕业之前必须做毕业论文，其目的是通过毕业论文，让学生独立开发一个具体的计算机应用项目，系统地进行分析总结和运用学过的书本知识，以巩固本科阶段所学的专业理论知识，并给予一个理论联系实际的机会。
为了便于实施和管理，规定网络学院计算机相关专业本科学生毕业论文主要以开发一个管理信息系统为毕业实践的课题，每个毕业生通过独立开发一个具体的管理信息系统，掌握开发一个比整完整的管理信息系统的主要步骤，并从中获得一定的实际经验。
二、管理信息系统开发的主要步骤
管理信息系统开发的主要步骤及各步骤的基本内容如下：
1、系统分析
主要工作内容有以下几项：确定系统目标，系统可行性分析
2、系统调查
系统的组织结构、职能结构和业务流程分析。其中系统的组织结构图应画成树状结构。
系统业务流程分析、业务流程图
3、数据流程分析
数据流程图（系统关联图、顶层图、一层数据流图、二层数据流图）、数据词典、代码设计
4、管理信息系统的功能设计
系统的功能结构图，每个功能模块的主要工作内容、输入输出要求等。
系统控制结构图
5、数据库设计
概念模型设计：实体、实体间的联系、E-R图
关系模式设计：E—R图->关系模式的转换规则
关系模式
数据库表设计：数据库表结构
6、系统物理配置方案
7、人机界面设计
8、模块处理概述
9、系统测试和调试：测试计划、测试用例、测试结果
三、开发工具和注意事项
1、开发工具
开发工具可由学生任选。如Delphi、FoxPro、VB、Access等，这些工具的使用全由学生自学。
2、注意事项
（1）项目开发步骤的完整性（系统需求分析、概念设计、物理设计、系统环境和配置、系统实施以及系统测试和调试等）
（2）每个开发步骤所得结果的正确性（业务流程图、数据流程图、数据词典、HIPO图、E-R图、关系模式、人机界面设计及模块处理等的详细分析和说明）
（3）论文整体结构的完整性（前言、各个具体步骤的叙述和分析、结语、参考文献和有关附录）
（4）提供软件系统的可执行盘片及操作说明书
（5）参考资料（列出必要的参考资料）
四、毕业论文撰写格式
注意：1．每个步骤都要有文字说明和论述2．各个步骤必须是有机的组合，不可以支离破碎不成一体。
一、封面
二、摘要用约200-400字简要介绍一下论文中阐述的主要内容及创新点
三、主题词用一、二个词点明论文所述内容的性质。（二和三要在同一页面上）
四、目录一般采用三级目录结构。例如第三章系统设计3.1系统概念结构3.1.1概念模型
五、正文
第一章前言
简要介绍：组织机构概况、项目开发背景、信息系统目标、开发方法概述、项目开发计划等。
第二章系统需求分析
本章应包含：
（1）现行业务系统描述
包括业务流程分析，给出业务流程图。
具体要求：业务流程图必须有文字说明，图要完整、一定要有业务传递的流程。
（2）现行系统存在的主要问题分析
指出薄弱环节、指出要解决的问题的实质，确保新系统更好，指出关键的成功因素。
（3）提出可能的解决方案
（4）可行性分析和抉择
包括技术可行性、经济可行性、营运可行性分析和抉择。
第三章新系统逻辑方案
针对用户需求，全面、系统、准确、详细地描述新系统应具备的功能。
（1）数据流程分析
最主要的是给出数据流程图，要求满足以下条件：
A．数据流程图必须包括系统关联图、系统顶层图、第一层分解图和第二层分解图组成。B．系统关联图确定了从外部项到系统的数据流和从系统向外部项的数据流，这些数据流在其它层次的数据流中不允许减少，也不允许增加。各层次内部的数据流不受关联图的限制。C.数据流应有名字。D.外部项和数据存储之间不得出现未经加工的数据流。E.数据流程图的分解中，必须保持每个分层同其上层加工中的外部项和输入输出流相一致。F.各加工之间一般不应出现未经数据存储的数据流。G.数据存储之间不得出现未经加工的数据流。H.数据存储可以分解。I.若有查询处理，应在数据流程图中表达。J.统计和打印报表不在数据流图中表达。
(2)数据词典描述
可采用图表格式或较紧凑的记录格式描述A、若采用图表格式，可只写出数据流、数据元素、加工、数据存储和外部项各一个表。B、若采用紧凑的记录格式，则应列出全部成分。如数据元素：编号名称存在于数据结构备注E1入库数据F1/F3/F11/F15入库单号日期货号数量E2出库数据F1/F3/F11/F15出库单号日期货号数量C、据流程图中系统顶层图的数据加工都必须详尽写出。
(3)基本加工小说明
可采用结构化语言、数学公式等描述各个基本加工。
第四章系统总体结构设计
（1）软件模块结构设计A、系统软件模块结构图，并由此导出功能分解图及层次式菜单结构。B、系统的模块结构应与数据流程图的顶层图的加工一致。
（2）数据库设计A、应按下列次序阐述各个元素：实体、实体的属性、实体间联系、E-R图、转换规则、关系模式。B、在介绍实体的属性时，不应包括联系属性，联系属性直至关系模式中才出现。C、数据流程图中的每个数据存储可隐含于E-R图中的多个实体。D、E-R图中的实体要与数据流程图中的数据存储相对应。每个实体要指出实体的标识码（主码）。对每个实体或联系应列出其应有的属性（用列举的方法）。E、E-R图中至少要有一个多对多的联系。F、必须严格按照转换规则从E-R图产生数据关系模式集，需要时作必要的优化，并说明理由。G、对于一对一的联系，只应把任一个实体的主码放在另一个实体中作为外码。H、一对多联系也可以产生新的关系模式，如要这样做，必须说明理由。I、多对多联系，或三元联系必须产生新的关系模式。J、关系模式的个数和名字要与E-R图中的实体和联系相一致。K.、每个关系模式中要用下横线标出主码，后随的符号“#”标出外码。L、若有代码对照表可在最后列出，需另加说明。
(3)计算机系统配置方案的选择和设计
给出硬件配置，系统软件配置，网络通信系统配置（可选）等内容。
(4)系统总体安全性、可靠性方案与措施。
第五章系统详细设计
（1）代码设计基本数据项的代码格式。
（2）人机界面设计给出人机界面视图（输入输出接口，屏幕格式设计等）
（3）模块处理过程根据软件环境做不同处理。可采用脚本、程序流程图、结构化的PDL语言等。
第六章实施概况
（1）实施环境和工具的比较选择
（2）编程环境、工具、实现与数据准备概况
（3）系统测试概况主要包括测试计划、测试用例、测试记录。
（4）系统转换方案及实现概况
（5）系统运行与维护概况
六、结束语
（1）系统特色、局限与展望
（2）实施中遇到的挫折、创新、体会与致谢
七、参考文献列出毕业论文设计中主要参考书籍
序号、书名或文章名、作者名、出版社或杂志名、出版日期或杂志期号。
八、附录
（1）列出部分有一定代表性的程序代码段
（2）操作说明书
九、论文评分标准
1、A等
系统正确无误，系统功能完善，设计步骤完整正确，实用性强，有一定的创新性，论文结构严谨，表述流畅。
2、B等
系统基本正确，系统功能基本完善，设计步骤基本完整正确，有一定的实用性，论文结构良好，表述基本流畅。
3、C等
系统有少量错误，系统功能不够完善，设计步骤欠完整，基本上没有实用性，论文结构一般，表述基本清楚。
4、不及格
[关键词]初中数学 助学单 自主学习
为了更好地适应现代化教学，实现高效课堂，我校开展了“助学单”模式下“以学定教，先学后教”的课堂模式探索.所谓“助学单”，就是在学生现有的学习能力的基础上，让学生能最大限度地发挥学习的主体作用，设计编写能帮助学生通过自主学习掌握基础知识、构建知识体系和培养学习能力的学习方案.培养和发展学生自主学习、合作学习的能力，以达到新课程改革的根本任务和目标.那么，我们如何将这一目标任务渗透到初中数学的“助学单”中呢？笔者在设计“助学单”的过程中，做了如下尝试.
一、巧用知识的相似性，培养类比学习能力
数学的学习过程应该是让学生不断发现、不断认知的过程，绝不是教师一味“灌输”，学生“被动接受”“机械模仿”的过程.借助学生已有的知识，通过学生的最近发展区进行新知教学无疑是一种最佳的学习途径.数学教育家波利亚说：“类比就是一种相似.”类比是根据两个对象之间在某些方面的相同或相似点，从而推出它们在其他方面也可能相同或相似的地方.把类比学习的方法渗透在“助学单”中，让学生先对已有的知识进行复习、归纳、总结，并将新学的内容与原有的知识两个数学对象进行比较，找出它们相似的地方，推出这两个数学对象的其他一些属性也有类似的地方，从而使得学生自主探究到新的概念、定理、法则等，进一步培养学生的自主学习能力.
例如，在《解一元一次不等式》的教学过程中，我设计了这样的教学环节.
环节1 解一元一次方程：（1）5x+15=4x-1;（2）2（x+5）=3（x-5）;（3）x+16=2x-54+1.
环节2 归纳：解一元一次方程一般有哪些步骤？各步骤的依据是什么？
环节3 对照上题中解方程的过程，尝试解下列不等式，并在数轴上表示解集.
（1）5x+15>4x-1;（2）2（x+5）≤3（x-5）;（3）x+16≥2x-54+1.
环节4 归纳：解一元一次不等式一般有哪些步骤？各步骤的依据是什么？ 解一元 一次方程和解一元一次
不等式有什么区别与联系吗？
环节5 请根据解一元一次不等式的一般步骤，解下列不等式，并把解集表示在数轴上.
（1）10-4（x-3）≤2（x-1）;（2）y+16-2y-54≥1.
在这一过程中，通过“自主探究，小组讨论”的形式，让学生复习并总结解一元一次方程的一般步骤，通过完全相似的一组一元一次方程和一元一次不等式，让学生类比出解一元一次不等式的一般步骤，并归纳解一元一次方程和解一元一次不等式的区别与联系，进一步加深学生对解一元一次不等式步骤的理解和掌握.通过这一课堂环节的教学，学生不仅获得了新的数学知识，更重要的是学会了如何应用类比学习的方法，将已有的数学知识扩展，得到新的数学知识，从而在数学学习方法上有所突破，真正做到“学有用的数学”.
二、精心设置数学活动，发展合情推理能力
《义务教育数学课程标准》（2011版）提出：推理能力的发展应贯穿于整个数学学习的过程中.推理是数学的基本思维方式，也是人们学习和生活中经常使用的思维方式.推理分为合情推理和演绎推理，合情推理是根据已有的事实、正确的结论（包括经验和实践结果）以及个人的经验和直觉等推测某些结果的推理过程.演绎推理是根据自己已有的事实和正确的结论（包括定义、公理、定理等），按照严格的逻辑法则得到新结论的推理过程.在平时的教学中，我们往往过于注重培养学生的演绎推理能力，忽视了他们合情推理能力的发展.牛顿说过：没有大胆的猜想就做不出伟大的发现.没有合情推理能力的发展，学生在学习中只能照本宣科，无法做到自主性、创造性地学习.那么，我们在“助学单”的设计中，该如何充分考虑利用“自主探究，小组讨论”这一形式的课堂呢？我通过安排一些学生动手操作的活动来实现这一目标，有效地发展学生的合情推理能力.
例如，在《勾股定理》的教学过程中，我设计了如下教学环节.
环节1 在方格纸上画出顶点在格点上的直角三角形.
环节2 分别以你画出的直角三角形三条边为一边，向外作正方形.
环节3 请你计算出三个正方形的面积，并找出它们之间的关系.
环节4 与小组内的其他同学讨论，看他们是否也得到了相同的结论.
在这一教学环节中，学生通过计算面积的方法探索勾股定理，在经历观察、归纳、猜想的过程后，初步发现直角三角形三边存在的关系，并通过小组讨论、合作交流的形式肯定了自己的结论.在这一过程中，学生还通过动手操作、动笔计算、动嘴交流、动脑归纳发展了合情推理的能力.
三、注重概念自主生成，加强逆向思维能力
概念是指人类在认识过程中，从感性认识上升到理性认识，把所感知事物的共同本质特点抽象出来，加以概括，成为概念.概念的自主生成是以学生作为学习的主体，通过学生独立的分析、探索、实践、质疑、创造等方法来达到掌握概念的学习目标.
逆向思维是一种不同于传统思维的思维模式，早在19世纪，逆向思维就作为一种创新性的思维方式在数学研究领域中被得以引申和利用.培养学生的逆向思维，有利于学生从问题的反面深入地进行探索，培养反思与抽象思维的习惯，从而为学生以后学习数学奠定良好的基础.在课堂教学中，有意识设置逆向思维训练，可以激发学生的学习兴趣，提{课堂活力，同时也可以最大限度地挖掘学生内在的创新精神.初中生由于受年龄、智力等方面因素的影响，还不太善于进行逆向思维，因此教师在教学活动中更应注重培养学生正向、逆向双重思维能力.在“助学单”的设计中，我常以概念“自主梳理”为突破，颠覆学生“从左向右”运用教材的概念、定义、定理的习惯，加强他们逆向思维的能力.
例如，在学生自学相反数的概念时，我给出了这样的一组问题：3的相反数是多少？多少是0.3的相反数是什么？-5和哪个数字互为相反数？等等.在学生学习绝对值的概念时，我给出了这样的一组问题：5的绝对值是多少？-5的绝对值是多少？哪个数字的绝对值等于5？等等.
又如，在《一元二次方程》的概念教学中，我设计了这样的教学环节.
环节1 请你自学书本概念，并根据定义写出一个一元二次方程.
环节2 若方程（m-1）x|m+1|-5x+1=0是关于m的一元二次方程，那么m的值是多少？
关键词：程序设计；思维；认知规律
0、引言
“老师，书里那些语法规则之类的概念我都知道，也记得很清楚，编程的例子也都能看明白，但最后自己还是不会编程序，总觉得编程是很难掌握的东西，真的高不可攀啊……”这是学生在学习c语言课程时常常提出的问题。笔者从事多年的程序设计教学，逐步发现如果用传统的c语言教材讲授课程，学生在课堂上学完了程序设计课程却不能掌握程序设计也就是编程的方法，这是普遍存在的现象。
1.编程学习困难的原因分析
从程序设计本身的特点和学习它的方法上分析这个问题，笔者认为造成编程学习难的原因有以下两方面。
1）编程本身的问题。
算法和程序设计技术的先驱者Donald E，Knuth（唐纳德・克努特）在其堪称计算机科学理论与技术的经典巨著The Art of ComputerProgramming（计算机程序设计的艺术）开篇中提到，编程是把问题的解法翻译成为计算机能“理解”的明确术语，这是人们开始试图使用计算机时最难以掌握的概念。
2）讲授方法的问题。
传统的程序设计语言教科书基本上都是以高级语言自身的体系为脉络展开教学，注重的是语法规则、基本概念之类的基本知识点细节介绍，往往缺乏各概念间比较、联系的分析总结；给出程序实例的一般方法为先给出详细的算法思路描述，再给出相应程序，即从问题直接得到“详解”。对于如何能获得这样详细的思路、分析的过程及方法是什么即思维的过程，传统教科书一般没有阐述；对于如何从一个问题人手、算法应该如何设计、如何从实现的角度看程序设计问题，传统教科书没有总结出一般性的方法。学习者看到的是一个个问题的具体解，解决了一个问题，换另一个新的问题，依然不知如何下手分析和解决该问题，因此学生普遍反映学完程序设计语言后只会一些语法规则，而很难在课堂上就掌握编程的方法。
2、学习思维过程的价值
欧拉认为，如果不能把解决数学问题背后的思维过程传授给学生，那么数学教学就没有意义。现代计算机实质上的发明者莱布尼兹也说过：“在我看来，没有什么能比探索发明的源头还重要，它远比发明本身更重要。”文献中指出，“从小到大，我们看过的数学书几乎无一不是欧几里德式的，从定义到定理，再到推论。这样的书完全而彻底地扭曲了数学发现的真实过程。目前几乎所有算法书的讲解方式也都是欧几里德式的，每一个推导步骤都精准制导、直接面向目标，实际上，这完全把人类大脑创造发明的步骤反过来了。对读者来说，这就等于直接告诉你答案和做法，然后让你验证这个答案和做法可行或成立，而关于答案和做法到底怎么来，从问题到答案之间经历了怎样的思维过程却鲜有教科书能够给予很好的阐释。对于这类知识讲述（欧几里德方式）方式的批判，西方（尤其是在数学领域）早就有了。”我们都会思维，为什么思维本身又需要一遍遍地教呢？讲述思维过程而非结果有以下几个极其重要的价值。
1）思维的内隐化。
思维法则其实也是知识（只不过它是元知识――是帮助我们获得新知识的知识），是内隐的记忆。我们在思考的过程中觉察不到思维法则的作用，它们却在幕后实实在在地左右着我们的思维轨迹。将思维方法内隐化需要不断练习，就像需要不断练习才能在无意识状态下骑自行车一样。
2）思维过程比结果包含了更多的知识。
思维法则也是知识记忆，是问题解决的策略。在不知其所以然的情况下，算法只是一堆离散的机械步骤，缺少背后思想的支撑，这些步骤之间就没有一个本质层面上的关联，记一个算法，就只有一个算法，所以就跟背历史书没多大区别；而记处理问题背后的思想，却有助于解决一类问题。思想所处的抽象层面往往比到处都是实现细节的算法本身更接近事物的本质，涵盖范围就越是广泛。
3）跨情境运用。
一本从思维角度讲问题求解的书可以教人做思维练习，同时强化一些思维习惯，熟练之后就可以用到类似的场景中。
4）注重分析推理，找出问题的本质。
重在思维的传授可以让人养成从问题本质人手逐步分析推理的习惯，而不是直接生搬硬套。很多时候我们并不知道问题的本质是什么，而需要靠联想和类比来探索。手把手地教学生走一遍推理的思路，可以让学生获得思维过程的训练。欧几里德式的介绍除了提供枯燥的知识之外，并没有提供帮助人获得知识的思维。传统教科书的问题在于没有一个思维过程的引导与分析，没有按认知规律进行知识的传授，致使概念论述、实现细节有余而设计实现过程描述不足，让学生看到的只是一个个问题的详解，而把握不住算法设计的总方法和原则。
3、基于认知特点设计编程学习方法
如何让学生容易理解和掌握编程的方法？在教学中遵循人们对事物的认知规律，注重思维方法的教授，才能提高教学实效。笔者在《c语言程序设计新视角》（以下简称“新视角”）一书中，从学以致用的角度出发，强调程序的设计思路、分析方法、测试及调试方法，弥补传统教科书中的不足。针对实际问题进行程序设计应该如何人手，“新视角”一书从总体的实现思想（自顶向下方法）、处理要素的把握（如函数要素如何提炼）、程序的分析方法（列表分析）等各方面，即如何用“程序的思维”看问题和解决问题，给出了相关的新方法和新思路。
3.1 把握程序设计架构全局
教师要有融会贯通教材的能力，使每个教学环节的教学内容相互关联、由浅入深、由基本到拓展。在学习之初，我们应先从大的方面人手，给出如何做程序设计的整体印象，然后再逐步深化，让初学者能快速把握整体框架，树立信心，形成初步应用能力。
“新视角”一书中采取的具体方法是把计算机的解题过程、程序员编制程序的全过程、程序的构成成分等内容在开篇做一介绍；再以程序的构成成分一数据、程序语句、程序结构、算法为线索，给出具体包含的主要内容；特别通过算法设计的若干例子，重点介绍自顶向下逐步细化的思想方法，以结论的形式明确给出算法设计的一般性步骤，这样可以使学习者在后续学习编程时对算法设计基本规则和方法有一个总体把握。
3.2 给出规则记忆重点
学习知识是为了解决新的问题，面对新的问题应当做的事情包括：第一，知道到哪里寻找解决问题的“线索”；第二，综合使用已有知识进行新的创造。
c语言的规则很多，学生在学习时首先应该将重点从详细讨论c语言的语法、语义及各种规则，转移到编程方法论及实际实现上。对于语法、运算等规则，学习者需知道哪些需要重点记忆，哪些不必强记，应用时知道用什么关键字做线索去查阅即可。
3.3 分析程序语言各种机制设置的本质
教师要注意分析程序语言各种机制设置本质的原因，让学生不仅清晰地理解各个概念，还要通过类比把握相关概念间的联系，有利于学生整理和建立系统的思路。
（1）基本数据类型―数组的类型一结构体类型――从相关数据类型的同与不同给出数组与结构体的概念与联系，由此引出为语言系统设置用户自定义“结构体类型”机制的原因。同一组相关数据的不同存储方法如图1所示，数组与结构的比较见表1。
（2）普通变量一指针变量――从变量3要素引出两者的联系，给出区别，加深学生对指针概念本质的理解。普通变量与指针变量的比较见表2。
（3）各种循环语句间的不同与联系――总结出循环3要素。每一种循环，不论其形式是什么，都要有循环初始值、循环开始的条件、循环继续的条件3个要素。通过观察while、dowhile、for 3种循环要素出现的位置不同，强调3要素的设置要根据各循环语句特点进行设计，这样能方便地在程序设计时把握循环的关键点而不会出差错。
3.4 设置问答环节――注重方法的引导和思维的启发
人的认知活动通常都从问题开始，在教学中引导学生主动发现问题并探索新知，这样的学习对学生来说印象最深，理解得也最深刻，容易掌握问题的内在规律和联系。教师在教学过程中要注意提出问题，用问题作引导，引入新的概念与方法，引导学生发现问题。
发现问题之后，更重要的步骤是解决问题，这就需要分析和思考，对原问题进行重新界定和重构，在此过程中，个体往往能立刻（而不是逐渐地）顿悟出问题的创新性解决方法。由原有的知识给出新情境中的新问题，发现新问题与现有知识间的“缝隙”，由此提出新的思路及解决方案。例如，在函数一章的开始提出思考题：一项复杂的工作由一个人完成和多个人完成，不同点在哪里？用计算机模拟这样的过程，即一个函数中实现一个复杂功能与多个子函数配合实现前面同样复杂的功能，不同点又在哪里？由此引出要解决的问题：如何由多个子函数配合实现一个复杂的功能？通过课堂讨论，得出结论――增加“函数间通信”的新机制，是实现多模块机制方案的必要前提，接下来再详细讨论各种函数间通信方式的特点及功能，给出函数的定义及调用形式，就顺理成章了。
3.5 设置上机调试环节――注重理论到实践操作方法的掌握
教师可在相关知识点插入调试方法及测试方法的介绍。程序是“一分编三分调”，一般的教科书都只给出调试环境的说明，而欠缺调试方法和技巧以及程序测试概念的介绍，这样导致学生对程序设计没有总体概念与实现方法，离真正的程序设计差距较大。笔者在“新视角”一书中增加不少调试例子，给出程序的调试过程演示，起到思维方法的直观引导作用。
3.6 设置读程环节――注重训练快速有效读程序的能力
程序的设计和开发往往要求学习现有的方案，这就要求设计者有较强的程序阅读能力。梅茨格在《软件调试思想》一书中指出绘制图表是有效的启发式方法，通过对程序跟踪调试方法的分析，笔者发明列表分析法，通过设置表格记录相关关键变量等的变化过程，跟踪程序的动态执行过程，达到在静态下看清程序处理流程的目的。
例如，教师在介绍算法设计思路时，可以例举图2所示的算法伪代码设计。在这个看似简单的题目中要求给出符合计算机解题特点的算法，这个思维的转换过程并不简单。虽然教师给出逐步细化的伪代码，但是算法执行的过程循环多次完成，学生并不能直观地看清楚中间步骤，教师可通过列表给出程序执行中间步骤，这样就令学生看得非常清晰而且便于分析程序。程序执行步骤见表3。
3.7 用图表的方式表达抽象的概念
