工程問題的定義精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇工程問題的定義范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

引言

公路工程質量是否達到設計、規范的要求是檢測部門要做到事情，在進行檢測的過程中，突出對主要指標的檢測與評判將是質量檢測部門的重中之重。我們在施工單位、監理單位、設計單位、建設單位、質監部門，如果單純的問什么是公路工程的質量的問題的時候，許多的回答是嘀笑皆非的，天天管質量的負責人不一定能夠很全面的回答這個問題，因此，公路工程質量的保證首先要了解和理解什么是質量，如何保證質量，這是先解決的問題。本文通過質量概念的闡述，簡單的談談公路工程質量與檢測。

質量的定義

質量是什么，公路工程質量又是什么，我們在實踐中對質量控制是如何做的呢，對于大多人來說，質量的定義是陌生的，許多人對質量的態度也是很模糊的，筆者多年來從事質量檢測工作，對質量的特性，表述也是很膚淺的，通過多年的了解，特別是通過對質量管理體系的學習，對質量的定義有了膚淺的認識，在GB/T19000-2008《質量管理體系 基礎和術語》中對質量的定義是：一組固有特性滿足要求的程度。而對要求的定義是：明示的、通常隱含的或必須履行的需求或期望。這個定義是迄今為止我所了解到的對質量的定義最具有權威的解釋，那么，公路工程的質量就可以理解為公路工程固有特性滿足設計、規范、行車、道路安全以及出行方便等等要求的程度問題。

公路工程質量問題

公路工程固有特性是什么呢？這個問題是詮釋公路工程質量的最佳問題，對于固有特性，在公路工程中固有特性主要表現在道理行車安全、方便，有利于通行等方面，而規定這些固有特性的東西都體現在我們的設計圖紙中，設計圖紙中規定了公路工程的一些指標，如公路的等級，公路的幾何尺寸，所要的用途，道路完工后注意的事項，這些指標都是在設計中明示的，必須要遵守的，那么公路工程質量的第一個固有特性，明示的要求都在我們的施工圖設計中，還有就是我們的各種規范、規程，比如《公路路基施工規范》、《瀝青路面施工技術規范》等等規范，這些規范就對我們的公路施工過程中的一些細節進行了明文規定，只有符合了這些要求，那么才能說明是達到了質量要求，所以公路工程質量問題的關鍵就在于按圖紙施工，按規范要求進行施工，這也是我們施工的依據，也是監理的依據，同時也是驗收的依據。

質量檢測問題

通過對質量定義的探討，對公路工程質量問題的探討，我們從中可以發現，所有質量問題探討的核心就是按圖施工和按規范施工的問題，所有質量檢測問題也就應該從施工設計圖紙和規范入手，對質量進行檢測，檢測的依據也是施工圖紙和規范。在施工圖設計中對公路工程的許多指標都是進行量化的，比如公路的幾何尺寸長度，路基路面寬度、橫坡度、高程都是有明確的要求的，對于路基路面的壓實度、彎沉也是在設計中明確的，同時在《公路工程質量檢驗評定標準》中對上述指標的偏差都進行了規定，超出偏差范圍都是屬于不合格，達到一定的程度整個工程就是評定為不合格工程，在《公路工程質量檢驗評定標準》、公路工程驗收規范等文獻中都規定，如果分項工程的評分小于75分即評定為不合格工程，因此質量檢測過程必須要公平、公正、方法要科學，這樣才能對公路工程質量做出最具有權威的評價。

質量檢測手段

公路工程質量檢測手段隨著科學技術的不斷發展，日益得到了廣泛的推廣，從最初的鋼卷尺測量橋梁涵洞的長度到現在的紅外線測距儀的使用，從最簡單的回彈儀測得混凝土的推定強度到超聲法檢測混凝土的回彈強度，這些檢測手段對公路工程的質量的檢測達到了一個新的高度，目前我們的質量檢測手段日新月異，高、精、尖的測量儀器不斷出現，有效的增加了質量檢測的精度，把質量檢測工作推到了一個全新的時代，各種無損檢測手段層出不窮，代替以前的破壞性檢測，大大的提高了質量檢測的效率和檢測質量，以往的許多檢測過程中對已經完工的項目進行破壞性檢測后遺留的問題有可能就會成為公路病害的源頭，比如在進行路面鉆芯后由于對孔洞的修補滯后或者遺忘造成雨后路面進水，隨后就使的路面出現大面積的破壞，這種現象在以前的檢測過程中時有發生，通過無損檢測，這樣的事情發生的幾率將很大程度上得到改觀。

質量檢測工作的建議

公路工程質量檢測工作在我省的發展歷史不是很長，也是近十幾年的事情，但是由于質量檢測工作的市場化，造成了質量檢測工作競爭的加速，筆者認為這對質量的控制是有一定的弊端的，質量檢測市場的規范有待進一步加強，質量檢測人員水平提升與質量檢測設施，的增加，高端化不是處在同一起跑線上，人員綜合實力無法趕上市場的要求。所以加大人員培訓力度，使人員的綜合素質能夠適應市場的需求，這是質量檢測工作的重心，只有人員綜合素質提高了才能在激烈的市場競爭中爭得一席之地，也只有這樣才能提高工程質量?，F在實行的標準化工作對公路質量檢測工作同樣也是適用的，除了對質量檢測、試驗表格進行規范統一，尚應該對檢測的方法進行統一。

結束語

篇(2)

正如上面這句引文所述，青少年要想成為當今世界的參與者，應當盡早了解包含科學、工程、技術和數學的STEM學科。因此小學教育中這些學科的高質量將會極為重要，應該逐漸培養起5～11歲青少年對這些學科的興趣，對其基礎知識和實踐過程的理解，以及認識到它們與生活實踐的聯系。這些STEM的學習經歷將給予他們在找尋機會及面對挑戰時一個條理分明的智力與實踐的框架。同時，該經歷使得青少年們能夠提升并很好地使用從那些學科中得到的經驗與觀點。

在這篇文章中，我們希望：

?闡明STEM教育的主要目的

?通過3個維度（實踐、跨學科概念、學科核心概念）討論這些學科的本質。

本文將聚焦在STEM中的科學（S）、技術（T）及工程（E）。當然，數學（M）的重要性不言而喻，無論將它作為單一學科還是STEM的組成部分，我們并不會刻意地去貶低數學的重要性。相反。我們堅信數學是青少年高質量教育的基礎。數學在科學、技術及工程中的應用使得它們能夠更好地結合在一起。數學知識與應用數學的能力更是在我們探究，以及解決關于科學、技術、工程問題的過程中起到了關鍵作用。

科學從本質上說是探究?？茖W探究是科學所有分支學科的核心特征，因為這是科學知識產生和被證實的途徑。對于科學家們來說它是黃金標準，使得科學家們明白了他們是如何掌握科學知識的，以及可以證明科學家們所掌握知識的證據。因此，科學探究是為了建立知識和理論而產生的一種科學的策略。用《美國國家科學教育標準》（National ScienceEducation Standards，USA，1996）的話說，科學探究是“科學家學習自然世界、基于工作得到證據，提出解釋及理論的眾多途徑”。

工程和技術聚焦在改變自然和人造世界，旨在解決問題或滿足人類的需求。通過工程和技術設計創造解決問題的方案?？茖W探究是科學的基礎，設計過程是工程和技術的基礎。正如科學探究使科學領域蒸蒸日上，工程及技術中解決問題的方案也通過設計過程得以延伸和發展。

但是，在現實世界中，科學、工程、技術的主要方面并沒有相互脫離。科學知識的產生表明了問題或許可以通過工程和技術得到解答。相似的是，工程和技術解決問題的過程同樣影響著科學知識的發展，甚至有時產生了新的科學知識。就青少年而言，我們需要讓他們理解這些學科之間的基本差異。同樣重要的是還要幫助他們認知這些學科之間的緊密關系。

STEM學科的維度

我們使用美國《K-12科學教育框架》（AFramework for K-12 Science Education；Practices，Crosscutting Concepts，and CoreIdeas，2012）中所述的實踐（Practices）、跨學科概念（Crosscutting Concepts）及學科核心概念（Core Ideas）比較這3個學科的內容。在每一個學科中，這些維度都緊密聯系在一起，每一個維度的缺失都將影響整個學科。也就是說，為了讓學習活動能夠真實，3個維度的內容都必須清楚明白地體現在活動設計中。

實踐――與成功的科學、工程，技術相關聯的實踐或能力

用“實踐”一詞代替“探究能力”，是因為在科學探究和解決問題中會同時用到知識和技能。而用“探究能力”一詞會讓人感覺這排除了解決問題。其實“實踐”超越了“能力”，它包含著討論、爭論、評論和科學模型的建造等，它將有關專業人士是如何將實踐應用到工作中的綜合觀點呈現在了眼前。

幾十年來，科學教學經歷了強調科學探究能力與學習科學事實之間的緊張期。過于強調對事實的認知會使得學生們認為科學與其他學科只不過是一些孤立的信息、做實驗或解決問題的簡單步驟而已。這將是對任何學科的極大誤解。因此，關鍵是要讓學生們實踐那些專業人士在這些學科中所應用的，這樣做是為了讓他們能夠明白學科核心概念和跨學科概念。

表1列舉了STEM中的實踐。需要強調的是在現實生活中這些實踐不會呈現線性規律。例如，盡管基于證據的論證被單獨列出，實際上論證卻滲透在每一個實踐中。在實際的科學問題上或是在一個能導致深入理解的現象中都會有論證的出現；在工程和技術中，對于要解決的問題需要論證，在解釋、設計過程或得出解決方案時也會有論證的出現；在標準與限制下，討論哪種解釋最符合證據，或者哪種設計能得到最好的解決方案也是論證。總的來說，實踐應聚焦于它所用的不同情境。

事實上，這張表中最突出的是科學、工程和技術的實踐非常相似。我們都知道科學家們使用這些實踐的目的與工程師、技術專家并不相同。但是，在科學、工程和技術中，在實踐層面高度的共通性不僅有用，且說明了這些學科交叉的可能性。其實，在科學、工程、技術中差異還是存在的，如科學上的“提出問題”在工程和技術中被“定義問題”所代替；同樣，科學中的“構建解釋”在工程和技術中變成了“設計解決方法”。

?提出問題vs.定義問題

如果我們認為根據現象提出問題是一個科學活動的“發動機”，那么定義和澄清問題便是工程、技術和一些數學實例中很重要的因素。

好奇心，或者認識、理解，并用科學問題解釋現象的欲望常常可以激發科學。對于科學的好奇心顯示了科學問題的架構。比如說，學生會想知道“月亮離地球多遠”或者“車從一個地方到另一個地方需要多久”，“什么導致了月食”，“如果每天都用濃鹽水澆灌植物，它們會怎樣”……所有這些都是科學問題并且都可以用科學的方法回答。

工程則集中在問題的闡明與定義上。通過對產品和過程的工程設計解決問題并滿足社會的需求。工程師通過定義問題，得到在一定條件限制之內成功地解決方法的標準。同樣地，技術最初的焦點也是在識別和定義問題，以此符合人們的需求和技術的專業性。

當然，上述討論不應該與表中其他實踐所產生的問題所混淆。比如在分析和解釋數據的實踐中會產生諸如“是否科學探究活動會回答最初的問題”，“是否是基于證據提出的解釋”，當然也可能是由工程和技術設計的解決方案中不同方法的可行性問題。因此，對于所有的STEM學科，都會遇到與數據收集、解釋數據相關的問題。還有些問題是關于信息的交流是否可以達到預期的精準和標準。其中有一些問題可以導致回答一個科學問題的多種方式，或是不同等級的問題解決方案。有時，這種問題會導致那些產生原始設計和科學問題的模型發生改變。根據這些問題的答案，有可能做出放棄之前提出的實驗或設計方案的決定。

?建立解釋vs.設計解決方法

對于科學，一個很重要的目的是在測試和證據支持下建立科學的解釋，以幫助我們理解周圍的世界。這樣做，科學家們發展出建立在大量重要的知識、測試和數據之上的科學理論。他們用理論或是模型解釋現象，預測現象，提升并修改他們之前的知識和對這些現象的理解?？茖W的解釋在觀察、數據和科學理論間建立有邏輯的連接。例如：一個有名的科學理論是“微生物理論”。在這個學說中，傳染性疾病是由病人身上叫做細菌的微小生物導致的，不同的細菌會產生不同的疾病。如果細菌從一個生病的人傳播到一個健康的人身上，它們就可以在這個健康的人的體內傳播。人們可以通過消滅這些細菌或者減少它們導致疾病的活動得以康復。很多支持這一理論的證據從成千上萬個病例中累積起來。因此某一個人的病癥可以被判斷為有傳染性或是沒有，并能被判斷為是由某一種特定的細菌導致的，從而可以依據理論和數據的基礎確定治療方法。通過在證據基礎上建立理論或者理論模型的過程，科學家們增長了對現象的認識和理解。

但是工程和技術的目的是為了創造一種設計并解決問題，從而滿足人類的需求。就像科學中理論的建立一樣，工程設計是一個具有系統性和生命力的思考過程。具體的活動包括在工程設計之中，然而即便工程師應用了科學知識，工程設計的過程卻與科學探究完全不一樣。在定義問題后，他們不得不去考慮必須達到的標準或設計的特點。例如在建橋過程中.他們需要考慮橋的組成部分、控制裝置、預期的長度與高度、最大的承載量等。除此之外，他們必須考慮限制條件，如可獲得的資源、完成的時間和環境條件。不論是“好”，或僅僅是“還可以”，他們需要在限制條件和解決方案的質量間作出基于權衡的重要決策。在所有的決策中，工程師們需要應用科學、技術和數學的知識。對于所有的目的而言，技術設計和工程設計是一樣的。但是，我們意識到技術是由經驗、磨煉與學習所導致的，而并非科學。在這些情況下，它比設計更強調工藝。

跨學科概念

有一些概念在所有的STEM學科中都會出現，甚至出現在其他的學科中，這就是跨學科概念。它們產生干闡明各學科核心概念的現象或者問題的過程中。它們有助于理解觀察和在數學思維、問題解決方案中建立理論?？鐚W科概念不是存在于真空中，因此，這些跨學科概念不應該在孤立的調查或問題解決情境中學習，尤其是它們與學科核心概念的發展密切相關。

不論是科學家、工程師、技術專家，還是數學家，這些跨學科概念在看待世界上各種現象時可作為有力且全面的框架。因為它們超越了不同STEM學科之間的邊際，它們也被稱為統一的概念。我們將它們列在表2中，并提供簡潔的說明。

學科核心概念

學科核心概念即是幾個學科的核心主題。如物質科學中，有很多概念與物質特征、力、運動有關；在生命科學中有關的則有生物體的生長與發展、與環境的相互依存和適應等。與其相似的是，在地球與空間科學中，有一些概念例如地球、太陽系、天氣和氣候。工程與技術中的核心概念涉及定義問題并設定問題的邊界、提出問題的解決方案，以及了解科學、工程、技術三者之間相互依靠的關系。

當然，與其在基礎的科學、工程、技術中討論學科核心概念，倒不如用4個標準說明什么是學科核心概念。這個思想來自于《K-12科學教育框架》，它告訴我們學科核心概念應該是：

?在橫跨科學、工程、技術等多學科時具有廣泛的重要性，或者是在單一學科中扮演重要的組織作用

通過這些核心概念，學生們學習了科學知識和對自然事件的解釋，例如空氣、水、礦物、生物、煤燃料、油燃料等，學習了關于可再生資源和不可再生資源的消耗。在工程設計中，明白了他們所用的自然和人造事物的性質，以及如何去使用它們。他們考慮了產品和生產產品過程中的環境影響。例如，建造橋和生產食物產品的方式對于資源的分配和獲取的影響。

?提供理解或調研復雜觀點和解決問題的核心工具

對例如材料、能量、燃料的自然資源的學習是學習更復雜知識的基礎，如對于物質本質的理解（原子的運動與排列解釋了不同材料的性質）；能量可以以電、化學、磁及力等形式存在；自然資源的獲取影響著工程和技術的產品，人類住處與自然資源的分配和適宜的天氣條件密切相關等。

?與學生們的興趣和生活經驗息息相關，或者是可以聯系到需要用科學技術認知思考的社會和個人的觀點

這是選擇學科核心概念的重要一條，因為這些將與學生的生活息息相關。如學生學習生活中可接觸到的事物的性質，以及可以改變事物性質的情況，學習能量的類型和能量的影響，并聯系他們的人生經歷；學習有生命的事物是靠什么生存并生長的；學習人類是怎么利用原材料制造產品和設施的，例如食物、玩具、橋、樓房、自行車。以及各種工程和技術的其他產品；他們還會學習自然資源的短缺是如何影響他們生活的，比如沒有規律的雨水、礦物和糧食作物。

?在逐步提升知識深度和復雜度的多種等級中，要做到可教且可學

當孩子們進入小學時，他們了解不同的材料和它們各自的價值。而在小學的前期，他們的學習包括對事物和狀態（固體、液體、氣體）、天氣和一些自然和人造事物的科學認識。在小學的后期，他們會學習由看不見的顆粒組成的物質（空氣有重量但是看不見）。在更后期，他們會學習化學，如金屬和塑料在不同情況下的用途，他還會根據測量性質識別不同的材料；在生命科學中，他們學習關于人類活動對于地球和生態系統，例如土地、空氣、水質和生物多樣性的影響。在教育的所有等級中，他們會學習開發自然資源是有益處的，但是這種做法會導致資源的短缺，這歸根于不可再生資源的耗盡。

篇(3)

關鍵詞：TRIZ理論 機械創新設計 引導

現代國家的經濟必須擁有可持續的創新能力，才能在激烈的國際市場競爭中占有科技產品的制高點。隨著計算機和信息技術的高速發展，產品的生命周期越來越短，產品的更替速度也越來越快，產品創新度不僅是產品存在的必要，也是最具生命力的驅動力。

在目前國家高度提倡創新建設的形勢下，如何積極探索創新理論培訓方法，對于培養具有創新精神、創新思維和創新能力的工程設計人員，具有非常重要的意義。

一、創新設計方法的社會需求

結合目前工業4.0的發展要求，創新設計對于處于工業化進程中的我國，是機遇也是挑戰。目前我國正在向設計制造強國發展的目標進軍，在進一步實現強國夢的過程中，世界科學技術的壁壘政策，使我國通過學習先進國家的技術從而趕上發達國家的難度越來越大，“后發優勢”的作用基本不存在了；另一方面，由于企業缺乏自主創新的能力，使得我國相當部分制造企業處于困境中。

國家自然科學基金委員會發表的優先資助領域戰略研究報告《先進制造技術基礎》中指出：增強產品自主創新能力，提高新產品市場競爭力，已成為新世紀我國制造科學基礎研究的國家目標?？倳浽?006年召開的全國科技大會上，提出了走中國特色自主創新之路，建設創新型國家的目標。而這些目標的實現，關鍵是創新人才的培養。

科技部關于創新方法工作專項2015年度項目指南的通知中指出：創新方法是科學思維、科學方法和科學工具的總稱。加強創新方法工作，切實做好相關領域的研究和應用具有重要意義。創新方法工作是要一項基礎性、長期性的工作，是從源頭增強自主創新能力和推進創新型國家建設的重要舉措。

因此，創新方法的教育培訓在工程設計人員的繼續教育培訓中已經成為熱點培訓之一。通過培訓激發工程設計人員的潛在設計能力，培養創新意識和創新能力，以應對國家和社會對創新人才的需求，是值得我們花大力氣來研究和探討的。

二、創新方法教育的必要及重要性

在工程項目類設計領域中，設計能力是一種綜合能力，是由多種能力組合而成，包括常規知識（如書本知識、實驗和實踐經驗知識等）、創造性思維方法及思辨能力三部分。

創新設計的定義為：充分發揮工程設計者的創造思維和創新能力，在人類社會中已有或沒有的科學技術成果基礎上，進行創新設計方案的構思、設計出更具有新穎性、創造性及實用性的產品系統的一種腦力實踐活動。

創新設計方法的培訓是指利用理論培訓和課題引導的手段對工程設計人員在工程設計領域內進行創造性思維潛能的激發和創新實踐能力的訓練。

現代工程設計問題涉及到力學、電學、機械學、信息技術甚至美學等學科，其最鮮明的時代特點是其學科的交叉性。同時，工程設計過程又是一個嚴謹性、科學性的思維過程，從概念設計到詳細設計必須經過嚴格的科學設計計算。此外，不斷發展的創新設計技術及方法，如公理化設計、TRIZ設計等方法的出現，為工程產品的創新設計提供了新的手段。特別是CAD技術、虛擬樣機仿真技術的發展，大大加快了產品的創新設計周期，因此，創新設計方法的培訓是以培養工程設計人員的創新意識、創新思維、創新能力為基本內涵的培訓實踐。

通過多年的培訓任務，筆者在工程項目培訓過程中提倡應用具體的思維引導方式，建立標準的設計思維流程，使得培訓師在培訓過程中有流程可循，同時使學員在訓練過程中，能有目標、有層次的展開工程實例的分析，可以使用各種解決問題的理論工具及方法，從而更有效率的解決復雜問題。在研究過各種現代設計理論及方法后，筆者選擇了創新設計方法TRIZ理論，作為項目培訓的基礎及實踐的主要輔助技術。

TRIZ理論自上世紀進入我國，在機械、化工、電子技術等領域逐步深入，目前在管理、教育教學等非技術領域也有其身影。自2003年起有多篇文獻涉及到將TRIZ理論和教學進行有機結合。如廣州大學的江帆提出將TRIZ和工程創新教育進行融合，構建了TRIZ的創新教學體系。

三、TRIZ基本理論

TRIZ理論（TRIZ 是俄文“TeopHH p eⅢe H H且H 3 0 B p e T a T eⅡb C K H X 3aⅡarl”創新問題解決理論的詞頭縮寫）是系統性的技術創新理論[4]，由俄國學者根里奇-阿奇舒勒于1946年最先提出，TRIZ理論體系龐大，是目前體系最完整，操作性最強的創新設計理論。TRIZ理論主要可以歸納為以下六個方面的內容：①創新思維方法與問題分析方法；②技術系統進化法則；③技術矛盾解決原理；④物場分析標準解法；⑤發明問題解決算法；⑥科學知識效應庫。在TRIZ中解決問題的流程是：首先定義問題，接著分析問題，運用矛盾矩陣和發明原則，最后產生創新性解決方案。如圖1所

常規的創新思維方式如頭腦風暴法、635法、逆向思維法、優缺點法等，都強調思維的發散開闊性，這些思維方法最大的問題是導致問題求解的效率不高，在工程問題求解時往往不能收斂。而TRIZ理論在遵循客觀規律的基礎上倡導規范化的思維流程，提倡發明者沿著一定的維度進行發散思維，在這些維度中引導分析思路和解決集的形成。TRIZ的三種主思維維度，即時間維度、層次維度、因果維度。如圖2所示，在這三種主維度中往復發散，相應擴展尺寸、成本、資源等副維度，使得在基于TRIZ理論的發散思維過程中可以有效避免散亂無序、不能收斂問題集的缺點，而有效提高解決創新問題的效率。

四、工程創新設計能力培養方式的探討

（一）培訓師是創新設計能力培養的根本

開展創新設計方法的訓練，需要高水平的培訓師作保證。由于創新設計方法涉及很多領域的科學知識如機械、電子、計算機技術、光學等方面。因此，培訓師除了在認識上對創新教育給予足夠的重視外，還要擁有廣博扎實的專業知識，已經正確的訓練方法和技巧，同時，還要深入科研第一線，在實踐中不斷培養和積累培訓技巧，進而為工程人員創新設計能力的培養奠定堅實基礎。

（二）創新方法的引導是創新實踐的保證

創新設計培訓離不開創新實踐。通過在項目課題培育過程中導入創新方法，從實踐中學習和積累創新知識，是創新能力提高的保證。課題項目基本上都呈現了企業工程設計實踐中的現實問題或需要實現的技術改革方案和措施，在這一系列設計過程的背后，關鍵是培訓教師對這些項目課題所做的引導，有些學員盲目的被困于已有產品結構，不能開拓思維接受新的想法，很難達到培訓目的。因此創新方法的培訓關鍵任務是根據培訓目的和內容尋找合適的方法，引導學員進行問題分析思考。TRIZ理論創新方法為我們提供了一種有效的思維工具，成為解決創新方法教學問題的有效手段。

（三）創新方法教學的課程安排

筆者提出將TRIZ理論和項目培育相結合，利用TRIZ理論作為基本的設計過程形成統一的思維流程。通過該流程，學員可以打破自身的盲從心理，以積極的態度解決問題，同時培訓師可以利用該流程，減少工作量，提高創新培訓的效率。

在該流程中，階段1的培訓中主要以創新理論及方法的介紹學習為主要內容，階段2中以項目課題的培育為主，在項目培育過程中，學員實踐創新理論同時更深刻理解和掌握創新方法和思路，最后在總結答辯階段進行學員評估。很明顯，在該階段不適合使用考試類的傳統單一的評估方式，我們提倡多樣化的交流形式，鼓勵開發地共享設計成果，因此采用TRIZ理論中的權重綜合評價法給出學員的學業評價。

五、培訓教學實例

考慮到創新培訓過程中的實例基本都是企業的在研課題，因此屏蔽了項目課題的具體內容，只介紹提煉后形成的項目引尋流程。

根據帶項目企業提供的工程資料，包括圖紙、性能參數和工作原理的說明等內容，學員對產品系統進行分析，其主要步驟如圖3所示。在該分析過程中，學員運用九屏幕法對系統的現在、過去、未來，系統的子系統、超系統進行了分析，使系統分析更加全面。

通過流分析，我們能清楚的看到技術系統的能量傳遞組件，控制組件，結構組件。通過流分析還可以幫助我們進一步了解組件對技術系統的功能貢獻。

利用因果分析方法，對產品系統中的問題定義矛盾，包括定義技術矛盾和物理矛盾，如圖6和圖7所示。

圖6因果分析模型

圖7技術矛盾定義

最后通過對系統的組件分析，裁剪分析、因果分析、SKB、物場分析找到系統結構不足的原因，并通過討論得到相關的問題解決方案。最終獲得的可行解決方案如下表1所示。

表1方案和使用的相關解決工具

六、結束語

創新思維是工程設計人員在解決復雜工程問題過程中所表達出來的能夠產生創新產品或概念的一種思維方式。

篇(4)

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

1開發質量體系的行業現狀

質量是設計出來的。汽車設計是一項龐大復雜的系統工程，需要負責各個子系統和零部件的工程師組成一個團隊一起合作才能完成。為確保團隊在開發過程中的設計質量必須依靠質量管理體系。質量管理體系是一個公司、一個組織能夠高質量高效率的完成一項復雜工作的保障。目前在全球汽車行業，比較通行的是T/S16949質量管理體系。T/S16949質量管理體系是由IATF國際汽車特別工作小組協調和制定的汽車工業通用的質量管理體系標準，是以ISO9001體系、意大利AVSQ體系、法國EAQF體系、美國QS 9000體系及德國VDA6.1體系為基礎的共同的汽車工業質量體系要求。T/S16949質量管理體系與顧客的要求相結合，促進持續改進，強調缺陷預防，減少供應鏈中的變差和浪費，降低成本。近年來，國內汽車行業對于質量管理體系越來越重視，眾多的企業及其技術中心都先后通過了T/S16949質量管理體系的認證，不僅包括上海通用、上海大眾、長安福特等合資企業，還包括上汽乘用車、北京汽車、奇瑞等自主品牌企業。對于一個汽車企業的技術中心，實施T/S16949質量管理體系標準，有利于不斷改善質量管理方法，有效的控制產品研發質量、降低質量成本，順利的開發出高質量的產品。

國內部分車企業為了提升新車型的設計質量，加強新車型開發過程中的質量管理，在其技術中心內部設立了專門的工程質量部門，主要負責質量管理體系的實施和評審、質量工具的推廣和應用、質量問題的推進解決等工作。T/S16949是以過程為基礎的質量管理體系，其中在第7章“產品實現”、第7.3節“設計和開發”中對產品設計和開發過程中的質量管理作了具體的要求，包括了FMEA等質量工具的使用。不僅限于質量體系中提及的質量工具，各個企業的技術中心還會根據自身的實際需要，在新車型開發過程中應用本企業的質量工具，如Red-X等。

在一個新車型的開發過程中，往往需要綜合使用多種質量工具。在車型的開發過程中，往往會采取很多設計方案，這就更需要集成多種質量工具的使用，加強對新車型開發過程中各個環節的質量管理，做到低成本高質量。面向設計過程的多種質量工具的集成化應用，是通過多個新車型的研發逐步形成并完善，貫穿于整個汽車設計開發過程的質量控制策略。

本文將對面向設計過程的多種質量工具的集成化應用這一質量策略的理念、及其在車型的開發過程中如何具體應用進行闡述。

2 汽車開發過程中的質量策略規劃

面向設計過程的多種質量工具的集成化應用的質量策略是一個以全新開發的QTS(Quality Tracking System質量跟蹤系統)為平臺，面向多種邊界需求，覆蓋多節點全生命周期的質量控制系統。在這個系統中，以新車型開發時間周期為主線，整合質量策略定義、過程質量控制、質量問題解決和閉環質量控制四大類共計十種最優質量工具，定義各工具之間的接口以及在QTS系統中的運行方式，完成整個開發周期的閉環質量控制。

一個新車型的生命周期，除了上市以后的售后服務階段，一個完整的開發周期大致可以分為以下幾個階段：產品概念設計階段、產品數據開發階段、產品試制驗證階段、產品投產驗證階段。在一個新車型的開發過程中，這四個階段各自所面對的上下游客戶不同，輸入和輸出的內容不同，最終的工作內容也各有側重。針對這四個不同的開發階段，必須根據不同階段的工作特點，找到最合適的質量工具組合，以完成相應階段的質量控制工作。因此，以新車型開發時間為主線，以各個開發階段的關鍵節點(Milestone)為分界的質量控制方法是在實踐中證明的最有效的方式。根據這個方法，我們明確采用質量策略定義、過程質量控制、質量問題解決和閉環質量控制四大類共十種最優質量控制工具。QTS系統就是一個確保這些信息高效有序流動的平臺和載體，它能有效的匯總各種不同的信息流，向他們輸入需求，并記錄質量工具的輸出結果，從而在整個開發過程中發揮神經中樞的作用。

根據車型開發特點定義的質量控制工具包括設計策略定義、過程和節點控制、問題解決、閉環控制等四大類。

(1) 設計策略定義類質量工具包括：QFD――明確客戶需求，Benchmark――了解競爭對手設計方案，DFSS――確定復雜問題設計方案，DCS――基于質量的成本和重量控制工具；

(2) 過程和節點控制類質量工具包括：DFMEA/DRBFM――設計過程控制，Design Checklist和Peer Review――設計節點評審；

(3) 問題解決類質量工具包括：7-Diamond及Red-X――問題分析解決；

(4) 閉環控制類質量工具包括：Lessons Learned――經驗教訓總結。

多種質量工具的集成化應用質量策略中的“集成化”是指，各階段使用的各個質量工具之間相互關聯，并通過QTS這個平臺載體，將所有的質量工具的輸入輸出關系明確，達到統一控制的目的。

多種質量工具集成化應用質量策略管理系統――QTS：

QTS是由產品設計工程師進行管理的設計質量控制系統，它是各個質量工具的輸入輸出平臺，是多種質量工具集成化應用質量策略在新車型開發工作中的具體體現。QTS系統由工程師負責輸入、整合和更新。QTS的核心是質量問題跟蹤清單，它在整個系統運行中起到了關鍵的集成作用，有效解決了各種質量工具相對獨立的問題。是貫穿整個開發過程的質量跟蹤系統。

質量問題跟蹤清單記錄和跟蹤各個質量工具所發現和正在解決的所有質量問題，包含QFD，DFSS的輸出，DFMEA的高RPN值問題，Peer Review發現的問題，Design Checklist和Validation Checklist發現的問題，現生產和售后的問題，并記錄了每一個質量問題最終以何種形式歸檔，在下個項目的預防方式，形成設計閉環。

在項目初始階段，QTS跟蹤系統內會統計項目所有的輸入條件和項目目標，在評估各種項目目標的優先級以后，系統會生成一張針對項目目標的跟蹤清單，明確采用何種質量工具去達成這個目標，在哪些節點跟蹤和確認項目目標達成情況。這些信息在各個節點的Peer Review活動中會進行檢查。

在后期的驗證投產階段，以解決問題為驅動的項目推進也是QTS系統的功能之一。在質量跟蹤清單當中，除了包括一般問題清單當中常見的問題定義，問題分析，問題解決方案等，還包括的Issue Input和Issue Output這兩列，分別記錄問題源自哪一個質量工具的輸出，以及這個問題在解決方案的時候，將輸出到哪一個質量工具當中繼續流轉。在整個開發過程中，一個問題可能會在經過整個質量工具，用這個清單可以清楚的跟蹤并確認到這個問題最終輸入DFMEA/DRBFM內，閉環到下一個項目當中，避免問題的重復發生。通過這種形式的跟蹤方式，將功能/失效模式的分析通過一代代的產品開發，滾雪球般的進行累積，將一個項目的結束作為另一個項目的開始，形成了完整的閉環學習曲線。

3質量工具的集成化應用

3.1概念設計階段的質量工具集成化應用

在產品概念開發階段，應用如下工具：

3.1.1 QFD工具

需求定義的根源是理解客戶的需求，以及客戶對產品的期望。為了能夠將主觀的客戶期望轉化為客觀的整車技術要求(VTS)，采用了QFD(Quality Function Deployment質量功能展開)方法。

QFD是把顧客或市場對產品的需求進行多層次的演繹分析，轉化為產品的設計要求、零部件特性、工藝要求、生產要求的質量工具，用來指導產品的穩健設計和質量保證。特別適用于復雜系統，以及包含客戶需求模糊主觀的系統。運用QFD工具，可以保證產品開發一次成功，而且能使產品開發周期縮短1/3，成本減少1/2。

首先必須明確所設計車型的目標市場，找準顧客群體。對于低成本乘用車，比如新賽歐、寶駿630 等車型，其主要的目標市場是三、四線城市，或者一、二線城市的郊區，其顧客群體主要是第一次購買汽車的用戶。那么他們到底需要一輛什么樣的車呢？他們最關注這輛車的哪些方面呢？為了設計出一輛讓顧客滿意的車，必須準確的掌握這些需求信息，收集顧客的聲音(Voice of the Customer， 簡稱VOC)。當然，在充分關注客戶需求的同時，也需要認真研究國家的法規要求。對于法規中非強制性的、客戶也不太關注的部分，可以盡量采用相匹配的設計。

3.1.2 DCS工具

DCS(Design Concept Sheet)是零件成本和重量的控制工具。在項目前期，除了需求和輸入的深入研究，早期物料成本核算和分析是決定整車成本能否達標，產品投產后利潤大小的重要基礎，特別是在以成本驅動的消費品行業，更是整個項目能否繼續進行下去的重要指標。采用DCS的目的就是幫助工程師通過設計概念的分析達成成本和重量的設計目標。DCS活動是從產品概念設計階段一直延伸到數據設計階段的成本和質量控制工作，通過DCS的四個主要組成部分，可以清楚的跟蹤整個成本分析過程，和先前的分析工作進行對比，有效的發現成本分析工作中的優勢和欠缺，保證最終達到項目的成本目標。

3.1.3 DFSS工具

在確認了項目的整體需求，并在項目成本目標初步達成后，產品開發推進到了數據開發階段，如果說在概念設計階段是總體的方向把握，那么在數據設計階段則是通過開發工作將總體的方向落到實處。DFSS（Design For Six Sigma是六西格瑪設計的英文縮寫）作為一個數據設計階段采用的策略定義質量工具，應用非常廣泛。

3.1.4Best Practice工具

Best Practice最佳實踐(簡稱BP)，是每一個零件的設計范圍和標準。在產品的數據設計階段，如果能夠嚴格的遵守BP的規定，就能夠少走彎路，第一次就把事情做對，從而可以節約時間和更改的成本。

3.2工程設計階段的質量工具集成化應用

在確認了項目的整體需求，并在項目成本目標初步達成后，產品開發推進到了數據開發階段，如果說在概念設計階段是總體的方向把握，那么在數據設計階段則是通過開發工作將總體的方向落到實處。DFSS作為一個數據設計階段采用的策略定義質量工具，應用非常廣泛。

數據開發階段的另外一個特點是，開發時間緊迫，需要在整體上把握開發進度，確保每一個開發節點的交付物的準時遞交。所以流程控制質量工具引入，采用DFMEA/Checklist方法和Peer Review流程，可以同時掌握過程和節點，確保最終的高質量設計交付。

3.2.1DFMEA工具

DFMEA(Design Failure Modes and Effects Analysis)是指設計階段的潛在失效模式分析，是從設計階段把握產品質量預防的一種手段。

DFMEA在設計中的應用已經在本公司進行了大面積的推廣，通過之前項目失效模式的搜集整理工作，已經形成了可借鑒的模板。在本項目實施過程中，在零件級別的DFMEA基礎上，形成了車門系統、前蓋系統，和后蓋系統的系統集成級別的DFMEA。

DFMEA的基礎是Research Template，這是手機所有本系統在之前項目中出現的試驗問題、造車問題的清單。清單中的每一個問題都會對應到最終的DFMEA中的某一個條目，作為某個失效模式的現實來源。Research Template內容的多寡和質量的高低直接決定了DFMEA中失效模式識別和控制措施的有效性和可信度，是DFMEA工作的重中之重。

系統級別DFMEA是在更高層次上對整個系統宏觀的把握，需要有更完備的系統框圖(Block Diagram)，包含全部的界面關系。在精確地構建了反映整個系統界面關系的框圖的基礎上，本項目還通過之前項目的經驗，提煉了整個系統的功能。在DFMEA失效模式分析頁面當中會分析每一種失效模式的失效后果，失效原因，并甄別嚴重度，確定現行設計控制當中的預防和探測措施。

3.2.2Peer Review工具

在數據設計階段，根據整車開發進度，會經過數個重要開發節點，這些節點意味著部分設計解決方案的確定，部分數據的，部分造型的凍結。在此之后如果之前的結論，重新設計，那么就會延誤整個項目的時間。確保節點交付物的質量是數據設計階段一個非常重要的工作。

本項目通過開發系列化多層次的質量評估流程，保證了節點交付物的完整和正確。這個流程的核心是三級別的設計評審體系：Design Review，Technical Review/Virtual Build，Peer Review。這個體系通過規定不同級別的設計評審參與人員，評審議題設置和評審時間頻次，確保了問題能夠在最快的時間內解決，通過最有效的途徑上升，并得到最恰當的人員評審。

Design Review活動是一個在工作層面開展的，以周為單位進行的設計評審活動。在這個活動中，系統集成工程師召集參與具體設計工作的工程師，進行日常設計工作的評審，整個產品開發團隊的成員也會被邀請參加會議對相關議題發表意見。Design Review活動可以解決日常設計工作當中超過80%的問題。

3.3 產品試制驗證/產品投產階段的質量工具集成化應用

產品數據設計階段完成后，整個開發流程過渡到了產品試制驗證階段和產品投產階段。在這兩個階段的主要工作是完成產品虛擬數據到物理產品的轉化，并進行一系列的驗證工作。在這些試制過程當中，難免會產生各種各樣的問題，采用合適的質量工具幫助問題的定義和解決是在這個階段多種質量工具集成化應用質量策略的重點。本項目優選了兩種最高效的質量工具幫助問題的定義和解決，通過互相配合，可以提高問題解決的效率和準確性。

3.3.1 七鉆流程

七鉆流程(也稱“七顆鉆石流程”)是特別適用于汽車制造業的用于推動問題解決的一個標準方法，其分析問題的思路代表了問題產生的一般規律，也體現了由簡入繁、由易入難、循序漸進的分析思路，七顆鉆石分別代表問題分析過程中的一個步驟。

試制投產周期內，在遇到問題時，一般會先進行前四鉆的分析，確認制造工藝、使用工具、正確的零件和零件質量，然后才是設計工程師的介入和分析。有時為了節約時間，確保項目進度，加快問題分析解決的速度，設計工程師往往會一起參與前四鉆的分析，同時對設計狀態進行確認，把第四鉆之后的工作提前開展。按照這種工作方式，如果經過確認，制造工藝、使用工具、零件狀態和零件質量都符合要求，則需要進入第五鉆，而這時設計工程師已經提前參與了問題分析，收集了相關的信息，可以更快的進行后續的分析。這樣就節省了大量的收集信息的時間，縮短了問題解決周期，提高了問題解決效率，降低了人力資源成本。這樣就可以把更多的資源投入到其它的研發工作中。

3.3.2 Red-X工具

Red-X是用于引導解決問題的一個常用有效的工具，常稱為復雜問題解決策略。它誕生于上世紀80年代，并慢慢在通用汽車的工廠內形成獨立的體系，經過二十多年的發展，已經被通用汽車全球工廠和眾多機構廣泛采用。

Red-X策略主要運用于對綜合復雜問題的分析，因此首先必須對分析對象所涉及的整個系統總成有全面的了解，熟知相關構成和影響關系；其次尋找差異和評估方法；第三是不斷的探索，以發散的思維開始并且不斷的摒棄那些不符合線索的因素。Red-X策略并不適用于100%失效的情況，只有存在具有相似性或可比性的兩件事情的區別或者是程度上的差異時，通過有效的評估方法來獲得差異的來源。

3.4產品全生命周期的質量工具集成化應用

多種質量工具集成化應用的質量策略是貫穿于新車型全生命周期的質量控制手段。在項目開發完成，產品投產上市之后，產品開發工作告一段落，但是質量工作并未隨之結束，而是進入最重要的總結階段。

在從數據開發到產品投產的整個時間段中，會有許多質量問題被發現和解決，如何將解決問題的寶貴經驗傳遞到整個團隊以及接下來的項目當中，是這個階段的質量策略需要解決的問題。

Lessons Learned(經驗學習報告)，是為質量閉環控制而開發出來的質量工具。經驗學習報告首先描述問題的基本情況，之后分析根本原因，根本原因的分析分為技術和管理兩條主線，分別剖析導致問題發生的技術原因和管理問題。如果分析出的根本原因包含技術方面的內容，則在知識學習部分需要詳細闡述避免問題再次發生所需要的工程知識，以及如何避免輸出給客戶的認證知識。

同時在完成這兩個部分的總結后，最重要的工作是把這些總結的內容輸出到特定的質量工具當中，形成知識學習的閉環，包括DFMEA/DRBFM，Checklist，Design Guideline等。在經驗學習報告當中，有專門的一欄用于填寫相關的信息。撰寫經驗學習報告的人員需要勾選其中任意一種質量工具，并且輸入更新時間和更新文檔的編號。此后查閱經驗學習報告的人員可以直接追溯到這些文檔當中，而查閱相關文檔的人員也可以根據文檔中提及經驗學習的編號，快速的檢索到經驗學習的內容，了解問題的細節。

在經驗學習報告的最后，還要求對這個問題在進行橫向的對比和檢查，即舉一反三的工作，目的是在整個團隊內分享問題的解決過程和思路，避免同樣的問題在團隊內再次發生。

4小結

多種質量工具的集成化應用的質量策略思想，通過多個車型設計開發項目的實踐，逐步形成、建立并完善。在經過一段時間的經驗積累后，在某一新車型的開發過程中，全面推進該質量策略的實施，不僅成功的保證了該項目按節點順利推進，同時也完成了多項突破創新，設計開發質量得到了較大的提升，最終將為企業帶來可觀的經濟效益。

通過多種質量工具的集成化應用的質量策略的項目實踐，將這種質量理念貫徹到了設計開發的各個環節，整個設計開發團隊的成本意識、質量意識和質量控制手段都得到了顯著的提高，高質量的理念已經深入人心。通過以上這些經驗積累，必將為后續能夠成功開發出更多高質量的汽車奠定堅實的基礎。

參考文獻

篇(5)

（一）項目前期策劃過程的系統性

1.工程項目構思產生和選擇任何工程項目都起源于項目的構思。而構思產生于解決上層系統（如國家、地方、企業、部門）問題的期望，或為了滿足上層系統需要，成為實現上層系統的戰略目標和計劃等。這種構思可能很多，人們可以通過許多途徑和方法（即項目或非項目手段）達到目的，那么必須在它們中間作選擇，并經權力部門批準，以作進一步研究。

2.項目的目標設計和項目定義這一階段主要通過進一步研究上層系統情況和存在的問題提出項目的目標因素，進而構成項目目標系統，通過對目標的局面說明形成項目定義。這個階段包括如下工作：

（1）情況的分析和問題的研究（2）項目的目標設計（3）項目的定義（4）項目的審查

3.可行性研究

即提出實施方案，并對實施方案進行全面的技術經濟論證，看能否實現目標。它的結果作為項目決策的依據。

（二）項目前期策劃過程的科學性

1.工程項目構思產生基于對客觀環境的評估與預測，并非來源于某些部門、企業及個人的感性思維。

2.工程項目的目標設計必須經過詳細的推敲。因為方向性錯誤將會導致整個項目的失敗，而且這種失敗常常是無法彌補的。

3.可行性研究必須建立在大量的技術數據分析與技術經濟論證的基礎上，為工程項目作決策，其中包括項目發展階段性的技術分析評估提供了可靠的保證。

二、項目前期策劃的重要作用

項目的前期策劃工作主要是產生項目的構思，確立目標，并對目標進行論證，為項目的批準提供依據。它是項目的關鍵。它不僅對項目的整個生命期，對項目實施和管理起著決定性作用，而且對項目的整個上層系統都有極其重要的影響：

1.項目的構思和項目的目標是確立項目方向問題當然人們常常從投資影響的角度來解釋這張圖，即前期工作對投資的影響最大。

工程項目是由目標決定任務，由任務決定技術方案和實施方案或措施，再由方案產生工程活動，進而形成一個完整的項目系統和項目管理系統。所以項目目標規定著項目和項目管理的各個階段和各個方面，形成一條貫穿始終的主線。如果目標設計出錯，常常會產生如下后果：

（1）工程建成后無法正常的運行，達不到使用效果；

（2）雖然可以正常運行，但其產品或服務沒有市場，不能為社會接受；

（3）運營費用高，沒有效益，沒有競爭力；

（4）項目目標在工程建設過程中不斷變動造成投資、超工期等等。

2.影響全局。項目的建設必須符合上層系統的需要，解決上層系統存在的問題。如果上馬一個項目，其結果不能解決上層系統的問題，或不能為上層系統所接受，常常會成為上層系統的包袱，給上層系統帶來歷史性的影響。常常由于一個工程項目的失敗導致經濟損失，導致企業的衰敗，導致社會環境的破壞。

例如，一個企業決定開發一個新產品，投入一筆資金（其來源是企業以前許多年的利潤積和借貸）。結果這個項目的失敗的（如產品開發不成功，或市場上已有其他新產品替代，本產品沒有市場），沒有產生效益，則不僅企業多年的辛勞（包括前期積蓄，項目期間人力、物力、精力、資金投入）白費，而且企業背上一個學生的包袱，必須在以后許多年中償還貸款，廠房、生產設備、土地雖都有帳面價值，但不產生任何效益，這個企業也許會一蹶不振。

三、項目前期策劃應注意的問題

1.在整個過程中必須不斷的進行環境調查，并對環境發展趨向進行合理的預測。環境是確定項目目標，進行項目定義，分析可行性的最重要影響因素，是進行正確決策的基礎。

2.在整個過程中有一個多重反饋的過程，要不斷地進行調整、修改、優化，甚至放棄原定的構思、目標或方案。

篇(6)

一、立足概念，在認真查看定義與性質中挖掘隱藏條件

在小學數學的解題中，涉及到多種公式和概念，如果能靈活應用這些公式和概念，避免思維的固化，往往能從數學概念的相關定義、性質中挖掘出解題所需要的隱含條件.因此在解題教學中，教師應以數學概念為根本出發點，通過公式變形或擴展凸顯解題中所必須的解題條件，讓學生擺脫固定的思路，開拓學生的思路，從而有效解決數學問題.

例1一個梯形的面積是40平方厘米，它的上底和高分別是3厘米和5厘米，求它的下底是多少厘米.

解梯形的下底=梯形的面積×2÷高-上底

=40×2÷5-3=13（厘米）.

對于這種題目，如果將題目改成：一塊梯形的麥田，上底是36米，下面是54米，高是40米，求這塊麥田的面積.學生很容易根據梯形的面積公式求出麥田的面積，S=（上底+下底）×高÷2，即麥田的面積=（36+54）×40÷2=1800平方米.但如果換一種問法，如已知上底和下底，求它的高，或者是如題目中這樣的問法，那么就會難倒不少學生.因此，教師可以在學生熟練掌握計算梯形面積的基礎上，逆向運用公式，培養學生的逆向思維技能，即讓學生根據梯形的面積公式轉換出“梯形的下底=梯形的面積×2÷高-上底”的公式，求出下底.同樣的方法，學生也就不難求出梯形的上底或高的公式.

可見，數學知識具有明顯的復雜性、融合性，利用已知條件，結合數學定義與性質，挖掘其隱含的深層次的條件，可以理清問題的結構和形式，能夠較好解決數學問題.

二、仔細觀察，在實物演示操作中挖掘隱含條件

教學實踐告訴我們，小學生在解決實際問題的過程中往往難以理解和解決一些較為抽象的問題.為此，我們可以借助利用學生思維的直觀教具，如實物、模型、圖片或多媒體等輔助教學手段進行實物演示，在課堂上引導學生自己動手做一做、試一試，變抽象為具體，往往能讓學生的解題思路豁然開朗，找出解題的關鍵所在，揭示出解題的思路.這在解決某些特定對象的題目時往往會有較好的解題效果.

例2一列火車長700米，以每小時24千米的速度通過一座長900米的大橋，需要幾分鐘？

解路程（700+900）÷速度（24000÷60）=4（分鐘）.

對于這道題目，有些學生就會覺得“火車長700米”是個多余的干擾信息，直接將大橋的長度900米除以火車每小時的速度（24000÷60）.的確，在解答普通的行程問題中，一般是不需要考慮汽車、自行車等物體的車身長度的.但是在此題目中，通過大橋的物體是火車，一列火車有700米長，火車要完全通過大橋，不能忽略不計火車車身的長度.為此，教師可以實物演示操作的方法引導學生將鉛筆當作火車，將文具盒視作大橋，自己動手演示操作一下，火車要完全通過大橋，也就是從筆尖靠緊文具盒的一端，直到筆尾完全離開文具盒，所行的路等于橋長與車長的和，即s=橋長+車長=1600米.

上述案例表明，以實物演示操作的方法能使問題直觀顯現，在動手探究中尋找最佳解題方法，省去大量的理論分析過程.因此在教學中，教師應引導學生通過直觀教具發現解題線索，不僅有利于學生動中學、學中做，也能幫助學生深挖隱藏在題目中的各種解題條件，使復雜的問題簡單化，從而得到更為簡捷的解題方法.

三、仔細剖析，在類比分析中挖掘隱含條件

開普勒說過：類比能揭示自然界的秘密，在數學中是最不可忽視的.在解題中合理應用類比分析，可以引導學生善于思考，通過比較，分析兩類及以上對象之間的異同，正確區分概念、方法、公式和定理的不同，尤其是當數學公式進行了擴展、變形，運用類比思想，可以運用所學知識，通過比較分析已知條件，尋找其相同之處，找出其隱含條件.

例3客車從甲地開往乙地要10小時，貨車從乙地開往甲地要15小時，如果兩車分別從甲、乙兩地同時開出，幾小時可以相遇？

解1÷（115+110）=6（小時）.

一看到題目，就有學生表示無從下手，因為在“行程問題”中，要知道路程和速度，本題目中恰恰隱藏了路程這個關鍵信息.為此，教師可以先引導學生聯想在小學數學解題中的“工程問題”，“工程問題”中同樣有三個數量關系，即工作效率×工作時間=工作總量這樣的關系.而“行程問題”中的三個量也有類似的關系：速度×時間=路程.因此，工程問題的解法可以類推到行程問題中去.這道題目中，既不知兩站之間的距離，也不知客車的速度，因此，教師可以引導學生換一個角度，采用與之前所學過的工程問題的解題思路.在“工程問題”中，工作總量可以看作單位“1”，工作效率可以看作是“1/x”.套用在這一題“行程問題”中，同樣可以把總路程看作單位“1”，客車速度看作是1/10，貨車速度看作是1/15，即可類推出本題的解法：1÷（115+110）.

篇(7)

關鍵詞：高路塹；強度折減法；弧長控制法；有限元法

1、引言

路塹邊坡根據各具體邊坡巖土的工程性質和邊坡工程設計經驗綜合考慮確定，建議分層開挖并采用臺階式或支護后再進行開挖。邊坡開挖時，組成邊坡的巖土在卸荷、應力釋放、尤其是在降雨期等因素的影響下，其抗剪強度會降低，開挖后放置時間過長，全風化、強風化層易軟化，因此建議設計時注意采取“防、排、截”的綜合措施進行地表水、地下水的防治措施。施工時建議從上至下分層開挖，及時實施分層防護。

2、路塹邊坡穩定性分析方法

本分析采用二維有限元數值分析手段，使用的程序是由荷蘭的Delft Technical University研制的巖土工程有限元軟件PLAXIS。PLAXIS研制開始于1987年，由荷蘭的公共事業與水資源管理部委托Delft Technical University，初始目的是為了進行建立在軟土上的河堤分析。此后，PLAXIS一直不斷發展，直到今天，已經成為一種功能強大的專門針對巖土工程中變形與穩定計算的有限元分析軟件。PLAXIS程序能夠計算兩類工程問題，即平面應變問題和軸對稱問題。由于PLAXIS的不斷完善，其強大的功能可以模擬復雜的工程地質條件，能夠進行各種巖土邊坡變形和穩定分析，適用范圍相當廣泛。

3、強度折減法

在邊坡穩定性計算中，PLAXIS程序采用了強度參數降低法。通常在結構工程中，安全系數定義為極限荷載與工作荷載之比值。但在巖土工程中，這一定義并不是很有效，土工結構的安全系數一般定義為結構所具有的承載力與承受荷載所需要的承載力之比，即：

(8-1)

式中：Smax－最大的剪應力；

Sneeded－維持整體平衡所需的最小剪應力。

當采用莫爾一庫侖模型時安全系數Fs可如下定義：

(8-2)

式中c和為計算前輸入程序的土體強度參數，cr和r為降低后的強度參數值，是維持整體穩定平衡的最小值。上面這個公式就是PLAXIS程序用來計算安全系數的基礎。在該方法中，外部荷載保持不變，土的強度參數(粘聚力和切線摩擦角)成比例逐漸減小，使土體結構達極限狀態，土所具有的強度參數值與相應極限狀態的強度參數值之比，就是所求的安全系數。極限狀態時∑Msf的值就是安全系數，其前提條件是破壞時所得到的強度參數降低系數∑Msf趨于一個常數。反映在位移與安全系數關系曲線上就是曲線基本水平。這是由于隨著強度參數的減小，土體結構的相應位移就會增大。土體趨于破壞狀態時，在強度參數不變的情況下變形會持續發展，相應位移繼續增大，而安全系數卻不會再增大，因此曲線最終成水平狀。結構破壞時增量位移分布最密處即為最危險滑弧位置。這顯然區別于傳統的方法，得出的是一個結構整體穩定意義上的廣義安全系數值，最危險滑弧也并不限于圓弧，比較真實的反映了土體結構的破壞方式。

(8-3)

4、弧長控制法

為了跟蹤強度參數降低時土的結構變化，PLAXIS程序采用了弧長控制法，以便得到可靠的極限狀態及相應的強度參數值cr、r，。弧長控制法是計算結構破壞荷載及跟蹤結構變形曲線軟化的一種方法。其基本原理是在迭代過程中調整荷載增量的大小，以得到收斂的解。荷載調整原則是使位移向量增量的內積在迭代過程中保持為常量。對于荷載控制的計算，弧長控制法是PLAXIS程序缺省的方法。如果不采用弧長控制法，從其迭代過程可以看出并不收斂。當采用弧長控制法時，其迭代過程如下圖所示。

5、有限元法的基本思路及解題步驟

所謂有限元法，就是用有限個單元體所構成的離散化結構，代替原來的連續體結構，來分析應力、變形。這些單元體只在節點處有力的聯系。有限元法的基本出發點是將一個連續結構離散成有限個單元體，這些單元體在節點處相互鉸接，把荷載簡化到節點上，計算在外荷載作用下各節點的位移，進而計算各單元的應力和應變。最終用離散體的解答近似地替代連續體的解答。實際上這就是用一系列的線性問題的解來逐步逼近非線性問題的解。非線性問題的解可以理解為一系列的線性問題的解進行迭代的結果。

有限元法的解題步驟是：

① 用虛擬的直線把原介質分割成有限個單元(體)，這些直線是單元的邊界，幾條直線的交點稱為單元的節點；

② 假定各單元在節點處互相鉸接，節點位移是基本的未知量；

③ 選擇一個函數，用單元的幾個節點的位移唯一的表示單元內部任一點的位移，此函數稱西安工業大學碩士學位論文為位移函數；

④ 通過位移函數，用節點位移唯一地表示單元內任一點的應變。再利用廣義虎克定律(針對彈性本構關系)，用節點位移可唯一地表示單元內任一點的應力；

⑤ 利用能量原理，找到與單元內部應力狀態等效的節點力?再利用單元應力與節點位移的關系，建立等效節點力與節點位移的關系。這是有限單元法求解應力問題的最重要的一步；