時(shí)間:2022-02-16 14:44:17
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在課程最前面,往往會有緒論這個(gè)部分。這個(gè)部分是對課程重要性的一個(gè)闡述和講解,并著重介紹這門課程的主要的研究內(nèi)容。要將機(jī)器中經(jīng)常用到的結(jié)構(gòu)和零件的組成和特點(diǎn)等都指出,講解機(jī)器的工作方法和工作原理。所以,在進(jìn)行這一部分教學(xué)的時(shí)候,要采用新穎大膽的教學(xué)手段,綜合運(yùn)用現(xiàn)代科技手段,包括多媒體、繪畫等,將產(chǎn)品的參數(shù)、特點(diǎn)都表現(xiàn)出來。這樣一來,就可以極大地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,使得學(xué)生的學(xué)習(xí)效率大大提高。
二、教師要注重對課堂教學(xué)質(zhì)量的把關(guān)
由于機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)課程內(nèi)容很多,需要記憶和背誦很多有關(guān)的公式、參數(shù)等,而且還要求學(xué)生要具有很強(qiáng)的實(shí)踐性。但是,學(xué)生的有關(guān)課時(shí)卻在不斷地減少,這就產(chǎn)生了巨大的矛盾。為了解決這個(gè)矛盾,就需要教師將課堂變得精簡充實(shí),豐富多彩。這里說的精簡,不是說對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行剪切,減少教學(xué)內(nèi)容,而是指將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行濃縮,使得學(xué)生在課堂上,用更短的時(shí)間,學(xué)到更多的內(nèi)容。教學(xué)的內(nèi)容,要根據(jù)學(xué)生的具體情況還有學(xué)校的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì),盡量做到針對每一個(gè)學(xué)生,都有最適合的方案。做到因材施教,有教無類。在課前,教師要對教學(xué)內(nèi)容先進(jìn)行一個(gè)課前預(yù)習(xí),要了解和掌握本章課程的課程要求,然后,有選擇地選取重點(diǎn)內(nèi)容,進(jìn)行重點(diǎn)突破。從表面上看,教材的內(nèi)容是零散孤立的,但是,實(shí)際上,教材內(nèi)容是聯(lián)系的。在進(jìn)行課堂教學(xué)的時(shí)候,教師要把聯(lián)系教材內(nèi)容的那條線整理出來,不必按照章節(jié)的順序進(jìn)行授課,而是要使得教學(xué)的效率實(shí)現(xiàn)最大化。在進(jìn)行課程教學(xué)的時(shí)候,教師要做到成竹在胸,語言要簡明扼要,不要廢話,不要長篇累牘地宣講。
三、要和學(xué)生積極互動
在課程學(xué)習(xí)的過程中,真正的主體是學(xué)生,而不是教師。教師起到的是主導(dǎo)作用。教師對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo),通過一定的教學(xué)方式和教學(xué)手段,引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生更加主動積極地進(jìn)行課程學(xué)習(xí),這才是重中之重。在此過程之中,需要教師和學(xué)生積極互動,相互學(xué)習(xí)。只有互動式的學(xué)習(xí)方式,才能做到這一點(diǎn)。要改變傳統(tǒng)的師生之間的關(guān)系,建立起新型的師生關(guān)系。
四、運(yùn)用多媒體手段幫助教學(xué)的進(jìn)行
通過多媒體進(jìn)行教學(xué),具有很多傳統(tǒng)教學(xué)手段所無法企及的優(yōu)勢。首先,通過多媒體教學(xué),可以傳播大量的信息。其次,這一方式直觀強(qiáng)烈,交互性強(qiáng),課程進(jìn)行之中,趣味性強(qiáng),可以極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)效率。因此,多媒體教學(xué)已經(jīng)極其廣泛地被運(yùn)用到了現(xiàn)代的教學(xué)之中。多媒體教學(xué),是現(xiàn)代教學(xué)手段的一個(gè)極其重要的組成部分,極大地促進(jìn)了教育改革的實(shí)施和進(jìn)行,對教學(xué)質(zhì)量的提高,有著極大的促進(jìn)作用。運(yùn)用多媒體進(jìn)行教學(xué)的時(shí)候,多媒體課件的質(zhì)量,直接決定了教學(xué)的質(zhì)量。多媒體課件的內(nèi)容對教學(xué)效果的重要性不言而喻。制作多媒體課件,一定要注重實(shí)用性,要突出重點(diǎn),幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)。同時(shí),要盡可能地具備一定的藝術(shù)性。但是,一定要注意,不能喧賓奪主,將藝術(shù)性變成了花里胡哨,凌亂不堪,這是不可取的。
五、做好總結(jié)和對比工作
文藝學(xué)研究方法論作為一門個(gè)別學(xué)科,既有與其他科學(xué)知識體系相同之點(diǎn),又有自身質(zhì)的規(guī)定性。
就人類的科學(xué)知識體系來說,“一般都由經(jīng)驗(yàn)要素、理論要素和結(jié)構(gòu)要素構(gòu)成”[②],文藝學(xué)研究方法論知識體系也離不開這三個(gè)要素。作為文藝學(xué)研究方法論的經(jīng)驗(yàn)要素,主要是文學(xué)工作者通過審美體驗(yàn)而得到的關(guān)于一切文學(xué)現(xiàn)象的經(jīng)驗(yàn)材料,它構(gòu)成本學(xué)科的基石。文藝學(xué)研究方法論的理論要素則產(chǎn)生于對經(jīng)驗(yàn)材料的抽象,它表現(xiàn)為本學(xué)科的特定概念和范疇,構(gòu)成文藝學(xué)研究方法論的理論體系。文藝學(xué)研究方法論的結(jié)構(gòu)要素則是作為方法論的原則從文藝學(xué)知識整體性中升華出來的,用以揭示文藝學(xué)的內(nèi)容、屬性和規(guī)律的手段和方式。因此知識體系的結(jié)構(gòu)要素就是方法論。
文藝學(xué)研究方法論的結(jié)構(gòu)要素與理論要素和經(jīng)驗(yàn)要素不同,它不是明顯存在,而是蘊(yùn)含在其他要素之中。從形式上看,它不是形,不實(shí)在,似乎無法抽象出來,構(gòu)成獨(dú)立的研究對象。其實(shí)在考察了文藝學(xué)研究的歷史之后,人們會驚奇地發(fā)現(xiàn):文藝學(xué)流派林立,學(xué)說繁雜,分支眾多。這種百家爭鳴的局面形成的根源之一,就在于各流派方法論的不同。柏拉圖以“直觀的甚至神秘的哲學(xué)思辨方法”開創(chuàng)了哲學(xué)美學(xué)(其中也包括文藝學(xué))。亞里士多德以自然科學(xué)方法、社會科學(xué)方法、演繹法建立了自己的美學(xué)體系,影響了西歐文壇兩千多年。19世紀(jì)泰納以社會學(xué)方法建立了實(shí)證主義社會學(xué)流派。19世紀(jì)末葉德國美學(xué)家費(fèi)希納運(yùn)用心理學(xué)實(shí)驗(yàn)方法創(chuàng)立了實(shí)驗(yàn)美學(xué)。從19世紀(jì)末到20世紀(jì),西方出現(xiàn)的精神分析、語義分析美學(xué)、結(jié)構(gòu)主義、接受美學(xué)等,無不與它們的世界觀、方法論和邏輯起點(diǎn)有關(guān)??梢姡瑥哪撤N意義上說,“一種方法論的確立,往往意味著一個(gè)新的學(xué)派的崛起”。[③]
為什么方法論能夠成為流派的標(biāo)志?這是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)要素是一定文藝學(xué)流派的敘述原則,是文藝學(xué)內(nèi)容各子系統(tǒng)和要素之間聯(lián)系的方式。當(dāng)代科學(xué)表明,系統(tǒng)是要素與要素之間關(guān)系的集合,確定一個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)由要素和要素連接的方式——結(jié)構(gòu)所決定。因此結(jié)構(gòu)要素就能確定流派的性質(zhì)。從這個(gè)意義上說,知識體系的結(jié)構(gòu)要素雖不具形,只要有客觀性,有獨(dú)立的價(jià)值,我們就能夠運(yùn)用科學(xué)的抽象方法將它抽象出來,作為獨(dú)立的研究對象,建立一門嶄新的學(xué)科,與文藝學(xué)的其他門類,如文學(xué)史、文學(xué)理論、文學(xué)批評并列。因此,文藝學(xué)的結(jié)構(gòu)要素——方法完全能夠成為文藝學(xué)研究方法論的研究對象。
二文藝學(xué)研究方法論的內(nèi)容
文藝學(xué)研究方法論的內(nèi)容包括本學(xué)科的指導(dǎo)思想,研究對象,學(xué)科地位,學(xué)科根據(jù),各層次研究方法的特征、功能、價(jià)值以及它們形成與發(fā)展的規(guī)律,它們之間的相互關(guān)系等問題。
三文藝學(xué)研究方法論的指導(dǎo)思想
文藝學(xué)研究方法論的指導(dǎo)思想是辯證唯物主義和歷史唯物主義。辯證唯物主義和歷史唯物主義作為哲學(xué)世界觀,為文藝學(xué)研究方法論提供原則、出發(fā)點(diǎn)和理論基礎(chǔ),集中表現(xiàn)在本體論問題上。車爾尼雪夫斯基早就指出:“美學(xué)觀念上的不同,只是整個(gè)思想方法的哲學(xué)基礎(chǔ)不同的結(jié)果?!盵④]哲學(xué)基礎(chǔ)決定文學(xué)觀念,文學(xué)觀念又制約和影響研究方法。歷史上各文藝學(xué)流派所采用的方法,無不與其奉行的哲學(xué)有關(guān)。泰納的社會歷史方法出自實(shí)證主義;風(fēng)靡一時(shí)的接受美學(xué),其思想淵源是現(xiàn)代闡釋學(xué),其理論動力導(dǎo)源于皮亞杰的發(fā)生認(rèn)識論;18和19世紀(jì)發(fā)展起來的歷史歸納法,與舊唯物主義機(jī)械論有關(guān);現(xiàn)象描述法是18世紀(jì)經(jīng)驗(yàn)主義哲學(xué)的產(chǎn)物;精神分析法導(dǎo)源于弗洛伊德心理學(xué),直接與非理性哲學(xué)相聯(lián)系,如此等等,都說明了方法論與哲學(xué)世界觀的密切聯(lián)系。因此我們在探尋方法的時(shí)候,切記一切研究方法手段、認(rèn)識工具都是從“研究文學(xué)本體的成功經(jīng)驗(yàn)中歸納總結(jié)出來的,那種拘泥于封閉的先驗(yàn)框架里作抽象思辨而產(chǎn)生的方法”,是沒有活力的。
我們說哲學(xué)的世界觀指導(dǎo)和制約研究方法,并不等于代替具體學(xué)科的研究方法?!拔乃噷W(xué)這門科學(xué)的方法論同一般的科學(xué)方法論——辯證唯物主義不同的地方,不僅在于它把初始的哲學(xué)原則具體化了,而且[⑤]在于它包括了特殊的方法”。[⑥]文藝學(xué)作為一門獨(dú)立的個(gè)別學(xué)科,有適應(yīng)自己對象特點(diǎn)的個(gè)別學(xué)科的研究方法,還有從其他學(xué)科移植過來的研究方法,這些都是辯證唯物主義所代替不了的。
四文藝學(xué)研究方法論的分類
文藝學(xué)方法論是“諸種研究方法的手段的學(xué)說化的理論”,它本身就是一個(gè)多層次的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。面對如此眾多的研究方法,如何確定它們的層次地位,這涉及到分類標(biāo)準(zhǔn)問題。到目前為止,分類標(biāo)準(zhǔn)不一,有的則從歷史角度,有的從功能價(jià)值角度,有的從適應(yīng)的普遍性范圍及程度的角度。從功能價(jià)值與適應(yīng)范圍及程度相結(jié)合的原則進(jìn)行分類,大致可以分4個(gè)層次:
(一)哲學(xué)方法
哲學(xué)方法處于方法論系統(tǒng)的最高層次,它適應(yīng)一切科學(xué),“表現(xiàn)為一種思維定勢和原則,對文藝學(xué)方法論體系的整體性有規(guī)定作用”。[⑦]車爾尼雪夫斯基早就指出:“美學(xué)觀念上的不同,只是整個(gè)思想方法的哲學(xué)基礎(chǔ)不同的結(jié)果?!盵⑧]哲學(xué)基礎(chǔ)決定文學(xué)觀念,文學(xué)觀念又制約和影響研究方法。歷史上形成的各種方法都與其奉行的哲學(xué)有關(guān)。比如泰納的社會歷史方法之于實(shí)證主義哲學(xué);接受美學(xué)之于現(xiàn)代闡釋學(xué)、皮亞杰的發(fā)生認(rèn)識論;歷史歸納之于機(jī)械唯物主義;現(xiàn)象描述法之于18世紀(jì)的經(jīng)驗(yàn)主義哲學(xué);精神分析方法之于非理性哲學(xué)等等,都被某種哲學(xué)所設(shè)定,都與其相應(yīng)的哲學(xué)遙相呼應(yīng)。但是方法論有其相對獨(dú)立性,并不與哲學(xué)等同劃一。哲學(xué)對方法論的作用只表現(xiàn)為一種指導(dǎo)和制約的作用,絕不能取而代之,它必須通過個(gè)別學(xué)科的研究方法加以具體化,才能夠與各研究方法同文共軌、同條共貫、行之有效。錢學(xué)森同志曾對哲學(xué)、一般方法、各門學(xué)科的具體方法之間的關(guān)系做過精辟的分析。他認(rèn)為,哲學(xué)要指導(dǎo)各門學(xué)科,但這種指導(dǎo)既不是取而代之,又不是風(fēng)馬牛不相及,而是通過一般研究方法這個(gè)中介起作用。比如哲學(xué)通過自然辯證法去指導(dǎo)、聯(lián)系自然科學(xué);通過歷史唯物主義指導(dǎo)聯(lián)系社會科學(xué);通過數(shù)學(xué)哲學(xué)指導(dǎo)聯(lián)系數(shù)學(xué)科學(xué);通過系統(tǒng)論方法去指導(dǎo)聯(lián)系系統(tǒng)科學(xué);通過認(rèn)識論去指導(dǎo)聯(lián)系思維科學(xué);通過人天觀去指導(dǎo)聯(lián)系人體科學(xué);通過軍事哲學(xué)去指導(dǎo)聯(lián)系軍事科學(xué);通過美學(xué)去指導(dǎo)聯(lián)系文藝?yán)碚?;通過社會論去指導(dǎo)和聯(lián)系行為科學(xué)。一般研究方法“可以使低層次的具體科學(xué)方法論得到拓展、深化和提高,進(jìn)一步密切相互之間更廣闊、更多方面的聯(lián)系,又有可能使具有普遍意義的哲學(xué)方法論充實(shí)、豐富和發(fā)展”[⑨]。同時(shí)保證了哲學(xué)方法論指導(dǎo)作用的正確實(shí)施。
總之,各種研究方法離不開特定的哲學(xué)原則的指導(dǎo)與制約,又不能為它所代替。正確的哲學(xué)原則確保各種方法的先進(jìn)性、合理性,先進(jìn)的科學(xué)方法又可以深化、豐富一定的哲學(xué)。我們切不可將哲學(xué)方法與其他方法對立起來。其實(shí),任何“對立”的做法在實(shí)踐上都是行不通的(二)一般研究方法
一般研究方法是能為多種學(xué)科所采用,處于中介環(huán)節(jié)的研究方法。它處于方法論系統(tǒng)的第二層次,主要包括系統(tǒng)論、控制論、信息論和邏輯思維方法。
(三)特殊研究方法
特殊研究方法亦稱具體方法。它是某一學(xué)科特有的研究方法,或者是某一學(xué)科從某種角度的研究方法。特殊方法取決于該門學(xué)科對象的特殊性,表現(xiàn)為“對文學(xué)的切入視角,一般都成為特定的文學(xué)流派”[⑩]。特殊研究方法包括:運(yùn)用于美學(xué)的美學(xué)方法;由文學(xué)心理學(xué)派生的文藝心理學(xué)方法;由文學(xué)信息屬性衍生出來的符號學(xué)方法、語義學(xué)方法;由文藝價(jià)值分化出來的藝術(shù)價(jià)值方法;由讀者所決定的接受美學(xué)方法等等。
(四)具體的研究手段
具體的研究手段嚴(yán)格說不屬于方法,而是組織加工材料的科學(xué)方式、技術(shù)措施,是屬于方法論的工藝部分,或者是科學(xué)本身的研究手段。具體的研究手段能為不同方法論的流派共同運(yùn)用。比如定量和定性、觀察和實(shí)驗(yàn)、調(diào)查、統(tǒng)計(jì)、模式化、比較法等等。
上述劃分是就整個(gè)方法論的結(jié)構(gòu)體系而言。文藝學(xué)的方法論體系的劃分在參照上述原則的基礎(chǔ)上,又有其獨(dú)特性。
文藝學(xué)研究方法與文藝研究的對象有緊密的關(guān)系,特定的研究對象要求特定的研究方法。從文藝學(xué)研究的歷史看,流派林立、方法紛呈,似乎無跡可跡,但用美國學(xué)者M(jìn)·H艾布拉姆斯的“作品、藝術(shù)家、宇宙、讀者”四要素論來衡量,發(fā)現(xiàn)各種方法的產(chǎn)生都與研究對象的轉(zhuǎn)移有關(guān)。而對象的轉(zhuǎn)移,無論是按照下列哪種模式,如艾布拉姆斯的模式,劉若愚的模式,或葉維廉的圖式(圖缺),都無法超出“作品、作家、讀者和宇宙”四個(gè)重心。所以以作家為重心的研究,就誕生諸如傳記研究方法、各種文藝心理學(xué)方法(如弗洛伊德的精神分析法、榮格的原型研究方法等);以作品為本體的研究,就產(chǎn)生了諸如符號學(xué)方法、形式主義方法、新批評方法、結(jié)構(gòu)主義方法、敘述學(xué)方法、現(xiàn)象學(xué)方法等等;以讀者為研究重心相應(yīng)出現(xiàn)了文藝現(xiàn)象學(xué)方法、文藝闡釋學(xué)方法、接受美學(xué)方法等等;以宇宙和社會為中心的研究形成了社會歷史方法、社會學(xué)方法、新歷史主義方法、解構(gòu)主義文化美學(xué)方法、文化學(xué)方法等等。
文藝研究方法本身多姿多彩、豐富多樣,像天上的星河燦爛,但又都遵循宇宙原動力,星羅棋布,各在其位,各行其職。文藝學(xué)研究方法隨文學(xué)藝術(shù)大系統(tǒng)中子系統(tǒng)的不斷被發(fā)現(xiàn)、被認(rèn)識,必將呈現(xiàn)出一幅立體多樣、變化無窮的動態(tài)發(fā)展景觀。
[①]陳晉:《文藝學(xué)方法的一些基本問題辨析》,《語文導(dǎo)報(bào)》,1985
[②]李武:《社會學(xué)的方法論與社會學(xué)的發(fā)展》,《新華文摘》,1985年第3期
[③]陸海林:《方法論放談》,《文藝?yán)碚撗芯俊返?卷,第44頁,文化藝術(shù)出版社,1986
[④][俄]車爾尼雪夫斯基:《車爾尼雪夫斯基選集》上卷,第167頁,三聯(lián)書店,1958
[⑤][蘇]布什明:《文學(xué)的方法論問題》,《國外社會科學(xué)》,1982年第2期
[⑥][蘇]布什明:《文學(xué)的方法論問題》,《國外社會科學(xué)》,1982年第2期
[⑦]陳晉:《文藝學(xué)方法的一些基本問題辨析》,《語文導(dǎo)報(bào)》,1985
[⑧]《車爾尼雪夫斯基選集》上卷,第167頁,三聯(lián)書店,1958
建筑設(shè)計(jì)是指建筑物在建造之前,設(shè)計(jì)者按照建設(shè)任務(wù),把施工過程和使用過程中所存在的或可能發(fā)生的問題,事先作好通盤的設(shè)想,擬定好解決這些問題的辦法、方案,用圖紙和文件表達(dá)出來。使建成的建筑物充分滿足使用者和社會所期望的各種要求。廣義的建筑設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)一個(gè)建筑物或建筑群所要做的全部工作。設(shè)計(jì)工作常涉及建筑學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)以及給水、排水,供暖、空氣調(diào)節(jié)、電氣、煤氣、消防、防火、自動化控制管理、建筑聲學(xué)、建筑光學(xué)、建筑熱工學(xué)、工程估算,園林綠化等方面的知識,需要各種科學(xué)技術(shù)人員的密切協(xié)作。
二、建筑設(shè)計(jì)的構(gòu)成要素及原則
(一)建筑設(shè)計(jì)的構(gòu)成要素
1.建筑功能是人們建造房屋的主要目的之一,是指所建建筑的用途和使用要求。
2.建筑技術(shù)是建造房屋的手段,它包括建筑材料、建筑結(jié)構(gòu)、建筑物理、建筑構(gòu)造、建筑設(shè)備與建筑工程施工技術(shù)等各項(xiàng)技術(shù)保障。
3.建筑藝術(shù)形象也是人們建造房屋的主要目的之一,它包括建筑群體和單體的體型、內(nèi)部和外部的空間組合、建筑立面構(gòu)圖、細(xì)部處理、材料的色彩和質(zhì)感以及光影變化等綜合因素所創(chuàng)造的綜合藝術(shù)效果。
4.經(jīng)濟(jì)合理。建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)處處都應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)合理,在選用材料上應(yīng)就地取材,注意節(jié)約鋼材、水泥、木材三大材料,并在保證質(zhì)量前提下降低造價(jià)。
(二)建筑設(shè)計(jì)原則
1.整體性設(shè)計(jì)原則:整體性設(shè)計(jì)原則是把要設(shè)計(jì)的建筑作為由各個(gè)組成部分構(gòu)成的一個(gè)整體來全面研究整體的功能、構(gòu)成及其發(fā)展規(guī)律,從整體與部分相互依賴、相互結(jié)合、相互制約的關(guān)系中揭示系統(tǒng)的特征和運(yùn)動規(guī)律。
2.綜合性設(shè)計(jì)原則:對任一系統(tǒng)的研究,必須從它的要素、結(jié)構(gòu)、功能、相互關(guān)系、歷史發(fā)展等方面進(jìn)行綜合地考察。在綜合的過程中把分析有機(jī)地給合起來。從綜合出發(fā),在綜合的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析,再回到綜合。每一層次分析的結(jié)果都要反饋到上一層次的綜合去與整體進(jìn)行比較,按照比較的差異從新進(jìn)行分析、修改、整合,使部分與整體達(dá)到高度的統(tǒng)一。
3.聯(lián)系性設(shè)計(jì)原則:聯(lián)系性設(shè)計(jì)原則要求要考慮到相互聯(lián)系的諸多方面,不僅要考察研究對象這個(gè)系統(tǒng)本身的各個(gè)方面,還要考察系統(tǒng)的環(huán)境。環(huán)境是系統(tǒng)存在的外部條件。系統(tǒng)都是在一定的外部環(huán)境中發(fā)生、維持和發(fā)展的,與環(huán)境中其他系統(tǒng)有著種種相互聯(lián)系和相互作用的。這種相互作用包括:環(huán)境給系統(tǒng)提供的資源和壓力、系統(tǒng)給環(huán)境提供的功能和污染。因此,系統(tǒng)與環(huán)境是互塑共生的。
4.動態(tài)性設(shè)計(jì)原則:動態(tài)原則就是要探索系統(tǒng)的內(nèi)外聯(lián)系及系統(tǒng)發(fā)展變化的方向、趨勢、活動的速度和方式,還要探索系統(tǒng)發(fā)展的動力、應(yīng)用和規(guī)律。對于建筑設(shè)計(jì)來講尤其要立足現(xiàn)在,兼顧未來,把握時(shí)代的發(fā)展方向。
5.有序性設(shè)計(jì)原則:高層系統(tǒng)是由低層系統(tǒng)組成的,低層系統(tǒng)對高層系統(tǒng)具有構(gòu)成性關(guān)系,同一層次的系統(tǒng)之間存在相干性關(guān)系。因此,系統(tǒng)都是有序、分層次的,是層層相包的結(jié)構(gòu)關(guān)系。而且層次越低,結(jié)合度越強(qiáng);反之層次越高,結(jié)合度越弱。結(jié)合度遞減,層次結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定,由此可見,使用房間對功能區(qū)、單體對群體、基地對環(huán)境都具有構(gòu)成性關(guān)系,其結(jié)合度應(yīng)遞減方能促進(jìn)結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定。如果一個(gè)功能區(qū)過于依賴于它的上層系統(tǒng),一旦上層系統(tǒng)中某個(gè)環(huán)節(jié)遭到破壞勢必會影響到它的使用功能,甚至?xí)c瘓。因此,正確地確定各部分的關(guān)系,有效地進(jìn)行功能分區(qū),合理地組織各種流線和空間序列,是建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)認(rèn)真對待的重要環(huán)節(jié)。
6.結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)原則:結(jié)構(gòu)是要素在關(guān)系作用下的結(jié)合方式,是性能的載體,普遍地存在于事物之中。結(jié)構(gòu)決定性能,性能表現(xiàn)可以反作用于結(jié)構(gòu)。要素是結(jié)構(gòu)的賴以結(jié)合者,要素運(yùn)動的穩(wěn)定與否、發(fā)展方向?qū)⒂绊懡Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與否和方向。關(guān)系是將要素連接起來的作用,是構(gòu)成系統(tǒng)的紐帶,關(guān)系質(zhì)和量決定結(jié)構(gòu)性能的穩(wěn)定性。因此,必須了解它的結(jié)構(gòu)。
7.最優(yōu)化設(shè)計(jì)原則:系統(tǒng)形成的過程實(shí)際上是差異整合的過程。差異的事物能夠整合在一起,它們之間必定有同一性,相互需要、相互支持、優(yōu)勢互補(bǔ),這是整合的前提和基礎(chǔ)。通過差異的整合使建筑的各個(gè)部分有機(jī)地組織在一起,激發(fā)出正的整體效應(yīng),促進(jìn)“整體大于部分之和”。
三、建筑設(shè)計(jì)的程序與組織
建筑設(shè)計(jì)的程序包括:方案階段、初步設(shè)計(jì)階段和施工圖設(shè)計(jì)階段。
初步設(shè)計(jì)階段:首先應(yīng)重新熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)書、踏勘現(xiàn)場,進(jìn)一步收集在設(shè)計(jì)中會有用的資料。切實(shí)了解項(xiàng)目所在地的環(huán)境情況和當(dāng)?shù)氐囊恍┯嘘P(guān)的地方性法規(guī)。
初步設(shè)計(jì)階段的圖紙和設(shè)計(jì)文件,要求建筑專業(yè)的圖紙標(biāo)明建筑的定位軸線和軸線尺寸、總尺寸、建筑標(biāo)高、總高度以及與技術(shù)工種有關(guān)的一些定位尺寸,在設(shè)計(jì)說明中則應(yīng)標(biāo)明主要的建筑用料和構(gòu)造做法;結(jié)構(gòu)專業(yè)的圖紙需要提供房屋結(jié)構(gòu)的布置方案圖和初步計(jì)算說明以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的斷面基本尺寸;各設(shè)備專業(yè)也應(yīng)提供相應(yīng)的設(shè)備圖紙、設(shè)備估算數(shù)量及說明書。
在完成了初步設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)文件后,設(shè)計(jì)單位應(yīng)當(dāng)經(jīng)由建設(shè)單位向有關(guān)的監(jiān)督和管理部門提交全部初步設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)文件,等候?qū)徟?/p>
施工圖設(shè)計(jì)階段:對初步設(shè)計(jì)的文件進(jìn)行細(xì)化處理,達(dá)到可以按圖施工的深度,并且滿足設(shè)備材料采購、非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備制作和施工的要求。
施工圖設(shè)計(jì)階段的圖紙和設(shè)計(jì)文件,應(yīng)提供所有構(gòu)配件的詳細(xì)定位尺寸及必要的型號、數(shù)量等資料,還應(yīng)繪制工程施工中所涉及的建筑細(xì)部詳圖。其它各專業(yè)則亦應(yīng)提交相關(guān)的詳細(xì)的設(shè)計(jì)文件及其設(shè)計(jì)依據(jù),并且協(xié)同調(diào)整各專業(yè)的設(shè)計(jì)以達(dá)到完全一致。
在施工圖文件完成后,設(shè)計(jì)單位應(yīng)當(dāng)將其經(jīng)由建設(shè)單位報(bào)送有關(guān)施工圖審查機(jī)構(gòu),進(jìn)行強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范執(zhí)行情況等內(nèi)容的。
四、設(shè)計(jì)思維的創(chuàng)造性與個(gè)性化
建筑的個(gè)性,不僅來自于其形式,而且要在滿足其使用功能需要的基礎(chǔ)上,符合使用的個(gè)性和審美要求,通過把人的情感方式和生活方式客觀化,創(chuàng)造一個(gè)具有文化意味的人性化的空間,使建筑以及和建筑相關(guān)的一切都帶有人格的力量。個(gè)性化設(shè)計(jì)內(nèi)涵其實(shí)就是一種“以人為本”的思想,是對人性關(guān)懷的一個(gè)表現(xiàn)。
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關(guān)鍵詞:設(shè)計(jì)色彩藝術(shù)設(shè)計(jì)表現(xiàn)方法
在現(xiàn)代藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、包裝中色彩起著十分重要的作用,它與設(shè)計(jì)產(chǎn)品造型、圖案紋樣、材料加工一樣,是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。所以,不同的產(chǎn)品設(shè)計(jì)本身就包括了不同色彩的設(shè)計(jì)。而設(shè)計(jì)色彩與繪畫寫生色彩既有區(qū)別,又有聯(lián)系。繪畫寫生色彩是以光照作用下產(chǎn)生的色彩變化為主、對表現(xiàn)物體瞬間引起變化的色彩進(jìn)行敏銳的捕捉,真實(shí)地再現(xiàn)自然物象,繪畫者的科學(xué)認(rèn)識與觀察是表現(xiàn)寫生色彩的正確方式。設(shè)計(jì)色彩則以繪畫寫生色彩為基礎(chǔ),根據(jù)設(shè)計(jì)專業(yè)的特點(diǎn)和要求,運(yùn)用色彩歸納、概括、提煉等手段,表現(xiàn)物體之空間,它更注重和強(qiáng)調(diào)物象的形式美感以及色彩的對比協(xié)調(diào)關(guān)系,培養(yǎng)設(shè)計(jì)者表現(xiàn)色彩的能力。繪畫色彩是感性的、客觀的、空間的、真實(shí)的,而設(shè)計(jì)色彩則是理性的、主觀的、平面的。這就要求進(jìn)行色彩學(xué)習(xí)時(shí),要有側(cè)重地做寫生練習(xí)。設(shè)計(jì)色彩將視覺中觀察到的色彩經(jīng)過有目的地篩選、梳理、提煉、變化體現(xiàn)出來。設(shè)計(jì)色彩是繪畫寫生色彩與設(shè)計(jì)用色之間結(jié)合的橋梁,是以培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)思維及表現(xiàn)能力為主旨,經(jīng)過繪畫寫生色彩訓(xùn)練,在具備正確觀察和認(rèn)識色彩的前提下,進(jìn)入設(shè)計(jì)色彩表現(xiàn)方法的學(xué)習(xí)是從事藝術(shù)設(shè)計(jì)色彩的必經(jīng)之路。
一、設(shè)計(jì)色彩的特征
設(shè)計(jì)色彩是藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)一門基礎(chǔ)課程,它對現(xiàn)代藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)如廣告、插圖、標(biāo)志、設(shè)計(jì)、建筑外觀、服裝設(shè)計(jì)有著重要作用。它在美化生活、滿足物質(zhì)需要的同時(shí),也提供了精神上的享受,因此色彩的協(xié)調(diào)與正確運(yùn)用是產(chǎn)品成功走向市場的保證。正是由于色彩的特殊性,在繪畫寫生色彩中可以有個(gè)人喜好來運(yùn)用和表現(xiàn)色彩,而在設(shè)計(jì)色彩中則不允許有明顯的個(gè)人偏好。當(dāng)人的審美觀念隨著時(shí)代的發(fā)展而不斷提高時(shí),設(shè)計(jì)色彩也在隨著時(shí)代而不斷創(chuàng)新,并要符合時(shí)代性與環(huán)境、地域等不同的審美要求。同時(shí)強(qiáng)調(diào)以實(shí)用為前提,注重大眾接受為目的,其要求色彩效果明確、清晰、單純。設(shè)計(jì)色彩在繪畫寫生色彩的基礎(chǔ)上通過高度概括、提煉、歸納等手段,夸張變化地表現(xiàn)出來。它不受光源色、環(huán)境色、固有色的影響,它的最大特點(diǎn)就是不滿足于自然中客觀變化的色彩,而要靈活地調(diào)配出比現(xiàn)實(shí)生活更理想的色彩,表現(xiàn)出更高境界的色彩。這就要求設(shè)計(jì)者有豐富的想象力和對色彩的控制能力,同時(shí)具備較高的個(gè)人審美藝術(shù)修養(yǎng)。
二、設(shè)計(jì)色彩的配色
藝術(shù)設(shè)計(jì)作品的造型以寫實(shí)和變形為主。寫實(shí)是指比較真實(shí)地反映生活中的物象特征;變形是在不背離物象的基礎(chǔ)特征以及自然規(guī)律的前提下,根據(jù)設(shè)計(jì)者的審美取向和審美感受對物象進(jìn)行概括、簡化,改變其表現(xiàn)物象的外在形式,將“自然”形態(tài)轉(zhuǎn)化為藝術(shù)形態(tài),它是對自然物象“形”的美化過程?!白冃巍笔且罁?jù)不同對象特征所進(jìn)行的變形,是自然物象的升華?!皩憣?shí)”與“變形”二者是相互聯(lián)系的。視覺的需要促使著形的變化,有韻味、意味、趣味的“變形”也滿足了形式與內(nèi)容的高度統(tǒng)一。而設(shè)計(jì)色彩主要以表現(xiàn)平面、單純、秩序的形式為了。在藝術(shù)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的形象,無論是二維形象還是三維形象,在構(gòu)圖上都處于平面狀態(tài);而物象色彩多采用單純的顏色,使形象具有審美感染力和表現(xiàn)力,形成畫面效果所具有的秩序感、韻律感、節(jié)奏感。這些形式設(shè)計(jì)者一般采用重復(fù)、漸變、放射、對比、統(tǒng)一等法則來體現(xiàn),最終達(dá)到賞心悅目的效果。設(shè)計(jì)色彩配色原理,藝術(shù)設(shè)備者設(shè)計(jì)色彩時(shí)在顏色選擇上可以豐富多彩,也可以只選幾個(gè)顏色,甚至用一種顏色來表現(xiàn)。設(shè)計(jì)色彩作品之所以打動人,不在于色彩是否強(qiáng)烈,而是色彩的豐富變化上。即使用一種顏色通過黑、白、灰變化其明度或純度,作出等級色組成的畫面,使畫面效果產(chǎn)生秩序感、節(jié)奏感。設(shè)計(jì)色彩的配色,要求色彩的形式和內(nèi)容應(yīng)該冷暖對比協(xié)調(diào)統(tǒng)一,通過形與色的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)色彩傳遞和表達(dá)感情的目的。不同表現(xiàn)主題具有不同的韻律,不同的色調(diào)可以給人不同的美感。設(shè)計(jì)色彩的調(diào)和方法主要包括同類色調(diào)配、類似色調(diào)配、鄰近色調(diào)配、對比色調(diào)配、互補(bǔ)色調(diào)配等。
三、設(shè)計(jì)色彩的表現(xiàn)方法
1.變換環(huán)境、物象引起的色彩變化學(xué)習(xí):任何物體的色彩面貌呈現(xiàn)都是與周圍色彩比較的結(jié)果,它是固有色、光源色、環(huán)境色的綜合體現(xiàn)。通過練習(xí)可以使學(xué)生直接而生動地認(rèn)識局部與整體色彩的關(guān)系,從中發(fā)現(xiàn)并掌握一些變化規(guī)律與表現(xiàn)形式,為日后理性地運(yùn)用色彩語言表達(dá)設(shè)計(jì)思想奠定有力的基礎(chǔ)。要求對一組靜物進(jìn)行寫實(shí)色彩寫生,然后變換靜物組合。如:a.變換光源色(由日光變?yōu)榘谉霟舻龋?;b.變換少量物體;c.變換和拆除靜物組合的部分襯布等,使該組靜物產(chǎn)生局部變化。最后將前后幾張作品對照,從中感悟局部色彩變化所帶來的整體色彩變化。在此基礎(chǔ)上,為了更進(jìn)一步地提高對色彩內(nèi)在聯(lián)系和變化規(guī)律的把握,以及自由運(yùn)用色彩語言的能力,可以繼續(xù)進(jìn)行色彩組合默寫訓(xùn)練、變調(diào)訓(xùn)練,使學(xué)生在解決問題的過程中,理解和掌握設(shè)計(jì)色彩知識。2.色彩歸納表現(xiàn):通過掌握對自然色彩的分析、概括與提煉,從中了解如何將畫面由三維向二維方向轉(zhuǎn)化的方法,了解由寫實(shí)表現(xiàn)形式向設(shè)計(jì)表現(xiàn)形式轉(zhuǎn)化的過程。也便于更加理性地用色,為日后走向設(shè)計(jì)工作奠定基礎(chǔ)。在寫實(shí)的基礎(chǔ)上,對同一景物、風(fēng)景、花卉進(jìn)行色彩歸納,并進(jìn)行概括和提煉的實(shí)踐。由于客觀物象的色彩千變?nèi)f化,因此在做這一練習(xí)時(shí),先畫一幅寫實(shí)性色彩作業(yè),然后再完成兩幅不同處理方法的歸納色彩寫生作業(yè)。色彩歸納訓(xùn)練,是溝通寫實(shí)與裝飾色彩畫法的有效措施。歸納色彩寫生同樣重視色彩感受中的第一印象,只是更進(jìn)一步地表現(xiàn)對象色彩的本質(zhì)特征。其表現(xiàn)形式的不同之處是,歸納色彩寫生是在排除了光色影響下的色彩作去偽存真的處理,有意識地追求平面化的畫面效果。
歸納色彩寫生一般有兩種方法:一是在保持原有光色關(guān)系的基礎(chǔ)上,將幾種鄰近距離范圍內(nèi)的近似色都轉(zhuǎn)化成它們的平均值色,以平均值來代替它們,盡量以平涂式處理,但并不是將對象單純地用固有色來代替。二是在保持寫生物象色調(diào)特征下,加強(qiáng)對色彩的主觀處理,作必要而適度的夸張,如加強(qiáng)色線的曲直對比、色彩分布的疏密對比等。豐富的景物組合適宜作為寫生對象,處理畫面的方法除以平涂色塊,還可以勾線填色,或?qū)植窟M(jìn)行繁化處理等。同時(shí)還應(yīng)注意色塊之間的著色邊線必須肯定、明確,顏色在色塊內(nèi)一般不能漸變、滲化等變化。
3.色彩的裝飾性表現(xiàn):要求這一環(huán)節(jié)是繼“色彩的歸納訓(xùn)練”之后的又一個(gè)培養(yǎng)具備設(shè)計(jì)思維能力和設(shè)計(jì)表達(dá)手段的重要命題,它分別以風(fēng)景、花卉、人物為對象進(jìn)行裝飾色彩的技法練習(xí)。以主觀性為主,以美化畫面為核心,運(yùn)用歸納、變色、象征等表現(xiàn)手法,講究色彩自身的韻律效果。裝飾性色彩表現(xiàn)是印象派和現(xiàn)代畫派畫家常用的手法,如高更、勞特里克等。練習(xí)應(yīng)循序漸進(jìn),由歸納寫生開始過渡,在色彩歸納的基礎(chǔ)上盡可能地強(qiáng)調(diào)其裝飾性,將形體與色塊較大程度地整化。第二步可以嘗試“限制用色”的方法,達(dá)到以一當(dāng)十的目的,只用數(shù)種色彩根據(jù)不同搭配形式,產(chǎn)生各種不同的色彩樣式。第三步“借用色彩”,吸收古今中外優(yōu)秀裝飾作品的手法,尤其是裝飾繪畫和圖案設(shè)計(jì)的主要手法。與色彩同樣重要的還有體現(xiàn)色彩效應(yīng)的描繪手法如色點(diǎn)綴,勾線描邊、漸變、間隔色塊等可以增強(qiáng)畫面色彩的豐富性與裝飾性,使畫面色彩呈現(xiàn)出循序感,從而色彩效果達(dá)到調(diào)和。
4.色彩抽象化表現(xiàn)。要求擺脫視覺對形象直接識別的依賴性,鍛煉學(xué)生的設(shè)計(jì)思維能力,是設(shè)計(jì)表達(dá)手段的重要環(huán)節(jié)。使形象與色彩取之自然,逐漸脫離自然,最終又作用于自然。使色彩與形式具有暗示、象征、傳遞意念的功能。通過一些命題設(shè)計(jì)(如:激越、和諧、生命等進(jìn)行鍛煉)來完成。學(xué)生由于自己的經(jīng)歷、文化背景不同、性格等因素導(dǎo)致命題對其有著不同的心理響應(yīng),在進(jìn)行抽象練習(xí)時(shí),根據(jù)個(gè)人的理解不以任何具體形象為裝飾的對象,而運(yùn)用單純的點(diǎn)、線、面作為表現(xiàn)的形象,來組成作品的面貌。
5.色彩肌理效果表現(xiàn)。要求選擇歸納、裝飾、抽象中的一幅作品,在不改變其形的前提下,進(jìn)行肌理效果的處理。如將水粉紙更換為木板,顏料中加入沙子、木屑、碎玻璃粒、石膏粉等方法以取得很好的質(zhì)感效果,用油畫在畫面上運(yùn)用拓印、渲染、磨擦等技法,使畫面達(dá)到新的境地。
通過對繪畫寫生色彩、設(shè)計(jì)色彩特征的認(rèn)識,使學(xué)生從理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐練習(xí)、從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識,從繪畫寫生色彩的科學(xué)觀察認(rèn)識到主觀理性地歸納設(shè)計(jì)色彩。從而培養(yǎng)學(xué)生理解與把握色彩、生動表現(xiàn)設(shè)計(jì)色彩的能力水平,使其掌握不同設(shè)計(jì)色彩方法在今后從事的不同藝術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中發(fā)揮作用,為將來從事的藝術(shù)專業(yè)正確地使用色彩、設(shè)計(jì)色彩打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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【關(guān)鍵詞】生態(tài)設(shè)計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)活動是為了創(chuàng)造更加美好的生活。然而,工業(yè)化所引發(fā)的高消費(fèi)、高能耗卻違背了設(shè)計(jì)的根本目的。為了人類未來的生活可持續(xù)性,人們開始提倡保護(hù)自然資源、保護(hù)環(huán)境、綠化環(huán)境。在設(shè)計(jì)界,更加提倡人與自然、人與環(huán)境的和諧設(shè)計(jì)。美化環(huán)境、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源成為設(shè)計(jì)中需要考慮的重要因素。有人稱之為“循環(huán)再生”設(shè)計(jì),表明設(shè)計(jì)不僅僅是為產(chǎn)品設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì),也要為人類和自然的和諧生存設(shè)計(jì)。生態(tài)設(shè)計(jì)的思想由此應(yīng)運(yùn)而生。
一、生態(tài)設(shè)計(jì)涵義
生態(tài)設(shè)計(jì)也稱之為生命周期設(shè)計(jì),即利用生態(tài)學(xué)的思想,在產(chǎn)品生命周期內(nèi)優(yōu)先考慮產(chǎn)品的環(huán)境屬性。除了考慮產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和成本外,還要考慮產(chǎn)品的回收和處理,同時(shí)也要考慮到產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性、功能性和審美等因素。在以往的現(xiàn)代意識驅(qū)動下,人們追求更新、更好、更高級的產(chǎn)品。產(chǎn)品的不斷更新,以刺激消費(fèi)為動力,以市場需求為目標(biāo),追求人均占有的則富和能源,這些價(jià)值代表了現(xiàn)代化。在這種價(jià)值觀念的驅(qū)使下,設(shè)計(jì)的產(chǎn)品往往壽命很短,不把產(chǎn)品的使用壽命放在第一位,無視后續(xù)的產(chǎn)品生產(chǎn)及使用過程中的資源消耗以及對環(huán)境的影響。但是,隨著人們環(huán)保意識的提高,人們逐漸認(rèn)識到設(shè)計(jì)對環(huán)保所起的重要作用,與環(huán)境友好的生態(tài)設(shè)計(jì)成為關(guān)注的焦點(diǎn),從重新發(fā)現(xiàn)簡樸,節(jié)制復(fù)雜性,優(yōu)先使用來源充分、易再生、對人類和環(huán)境無害的材料,設(shè)計(jì)壽命長的產(chǎn)品,在未來設(shè)計(jì)中從真正意義上實(shí)現(xiàn)生態(tài)設(shè)計(jì)。
二、產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念的演變歷程
1.傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念
產(chǎn)品設(shè)計(jì)是一個(gè)將人的某種目的或需要轉(zhuǎn)換為一個(gè)具體的物理形式或工具的過程。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念,是以人為中心,以滿足人的需求和解決問題為出發(fā)點(diǎn),無視后續(xù)的產(chǎn)品生產(chǎn)及使用過程中資源和能源的消耗以及對環(huán)境的污染。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)一般包括產(chǎn)品功能需求分析、產(chǎn)品規(guī)格定義、設(shè)計(jì)方案實(shí)施、參考產(chǎn)品評價(jià)4個(gè)階段。主要考慮的因素有:市場消費(fèi)需求、產(chǎn)品質(zhì)量、成本、制造技術(shù)的可行性等,很少考慮節(jié)省能源、資源再生利用以及對生態(tài)環(huán)境的影響。
2.產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)理念
為確保人類的生活質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,自20世紀(jì)80年代以來,旨在保護(hù)環(huán)境的“綠色”行動在世界各國紛紛興起?!熬G色設(shè)計(jì)”、“綠色產(chǎn)品”、“綠色制造”等新概念、新理論、新方法層出不窮。產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)是指在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意識、設(shè)計(jì)定位及設(shè)計(jì)方法等問題上,將生態(tài)意識、環(huán)境因素融入到整個(gè)設(shè)計(jì)理念中,即在產(chǎn)品生命周期內(nèi),優(yōu)先考慮產(chǎn)品的環(huán)境屬性,以減少對環(huán)境的污染。
3.產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)理念
由于綠色設(shè)計(jì)的局限,現(xiàn)代意義上的生態(tài)設(shè)計(jì)成為設(shè)計(jì)時(shí)尚。這種設(shè)計(jì)在產(chǎn)品生命周期內(nèi)優(yōu)先考慮產(chǎn)品的環(huán)境屬性,除了考慮產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和成本外,還考慮產(chǎn)品的回收與處理,以及產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性、功能性和審美等因素,從而設(shè)計(jì)出對環(huán)境友好又能滿足人的需求的產(chǎn)品。在具體實(shí)施上就是將工業(yè)生產(chǎn)過程比擬為一個(gè)自然的生態(tài)系統(tǒng),對系統(tǒng)的輸入與產(chǎn)出進(jìn)行綜合平衡,而在這一平衡過程中需要進(jìn)行整個(gè)壽命周期分析,即產(chǎn)品全生命周期分析,從而設(shè)計(jì)出安全可靠且具有耐久性的產(chǎn)品。
三、產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)的方法
1.注重材料的性能。在產(chǎn)品滿足設(shè)計(jì)功能的前提下,在制造、使用過程中材料、能源消耗得越少越好,對環(huán)境影響越小越好。對環(huán)境的影響包括:對空氣的影響、水的消耗量和對水的污染、對土壤的影響、制造和使用時(shí)的發(fā)熱和能量的消耗、廢物再生可能性、使用壽命等等。德國標(biāo)準(zhǔn)研究所提出,與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比,對環(huán)境友好的產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)滿足使用要求.在制造、應(yīng)用和回收處理中需要較少的資源,對環(huán)境造成較少的負(fù)擔(dān)。這就是說除了高性能質(zhì)量外,生態(tài)產(chǎn)品還要求產(chǎn)品的生態(tài)質(zhì)量,產(chǎn)品制造過程中的生態(tài)制造以及回收處理的生態(tài)化。
2.選擇對環(huán)境友好的材料。以來源充分自然生長的、對人體無害的、節(jié)省能源的材料來滿足產(chǎn)品功能的需要,以最少的用料實(shí)現(xiàn)最佳的效果。TBMPS/2E微機(jī)的零部件百分之百可以回收重新利用,被稱為綠色PC機(jī)。1994年德國公司Foron設(shè)計(jì)了無氟冰箱,它采用簡單碳?xì)浠衔镂锉?、丁烷作為制冷劑,首先使壓縮機(jī)把它液化,然后讓它汽化吸熱,這種冰箱減少了70%的能耗,達(dá)到了既對環(huán)境無害又節(jié)約能源的雙重功效。
四、我國企業(yè)如何開展產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)
1.將產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)納入到企業(yè)戰(zhàn)略管理層次中。產(chǎn)品的生態(tài)設(shè)計(jì)涉及企業(yè)各個(gè)部門,最關(guān)鍵的是得到企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)可和支持。只有將產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)納入企業(yè)戰(zhàn)略管理層次中,才能真正提高產(chǎn)品環(huán)境績效。主要原因是致力于長期的產(chǎn)品設(shè)計(jì)戰(zhàn)略可以較早地發(fā)現(xiàn)未來可能出現(xiàn)的環(huán)境機(jī)會和威脅,可以從根本上提高企業(yè)的環(huán)境績效和企業(yè)競爭力。
2.注重企業(yè)內(nèi)部合作。產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程。產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門是生態(tài)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,但采購部門選購材料,生產(chǎn)部門生產(chǎn)產(chǎn)品,營銷部門最終銷售產(chǎn)品,這些部門都對產(chǎn)品的環(huán)境績效起著不同的作用。目前,我國企業(yè)應(yīng)該重視生態(tài)設(shè)計(jì)中各個(gè)部門之間的合作,如研發(fā)部門提出的設(shè)計(jì)方案需要得到企業(yè)內(nèi)部其他各個(gè)部門的認(rèn)可并提出意見。只有這樣,才能保證生態(tài)設(shè)計(jì)的成功實(shí)施并切實(shí)有利于提高企業(yè)產(chǎn)品的環(huán)境績效,提升企業(yè)的綠色形象和國際競爭力。
3.加強(qiáng)上、下游企業(yè)之間的合作。進(jìn)行產(chǎn)品的生態(tài)設(shè)計(jì),必須考慮上游供應(yīng)商的生態(tài)設(shè)計(jì)狀況,與環(huán)境效益良好的供應(yīng)商緊密合作,才能真正生產(chǎn)出環(huán)境效益良好的產(chǎn)品。同時(shí),只有對產(chǎn)品進(jìn)行生態(tài)設(shè)計(jì),才能成為重視環(huán)境效益的下游企業(yè)的供應(yīng)商。
我國企業(yè)可以借鑒國外企業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)。對于生產(chǎn)最終產(chǎn)品的企業(yè),對上游企業(yè)的環(huán)境績效進(jìn)行評估,并把結(jié)果集成到產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)中,實(shí)現(xiàn)從根本上提高企業(yè)的環(huán)境績效,提高產(chǎn)品的國際競爭力;對于生產(chǎn)中間產(chǎn)品的企業(yè),通過產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì),改進(jìn)產(chǎn)品的環(huán)境績效,從而爭取成為國外企業(yè)長期穩(wěn)定的供應(yīng)商。
參考文獻(xiàn):
[1]王慶斌.綠色包裝之綠色設(shè)計(jì)[J].鄭州工程學(xué)院學(xué)報(bào),2001,(2):64-67.
關(guān)健詞:海堤越浪量斷面設(shè)計(jì)護(hù)面強(qiáng)度排水自然型海岸
一、概述
我國有總長3.2萬公里的海岸線,其中大陸海岸線1.8萬公里,島嶼海岸線1.4萬公里,隨著沿海地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,臺風(fēng)暴潮造成的損失越來越大,已建海堤大部分已很難適應(yīng)當(dāng)前防潮、洪的要求。由于缺乏反映海堤自身特點(diǎn)和要求的國家標(biāo)準(zhǔn),海堤工程設(shè)計(jì)、施工和管理難以做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、管理規(guī)范的要求。筆者近年為配合廣東省“十項(xiàng)民心工程”的實(shí)施,編撰廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《廣東省海堤工程設(shè)計(jì)導(dǎo)則(試行)》DB44/T182-2004,期間,對現(xiàn)有海堤作了一些調(diào)研,并根據(jù)已有的設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn),針對越浪海堤的斷面設(shè)計(jì),在此提出粗淺看法。
目前,海堤的設(shè)計(jì)以是否允許越浪劃分為兩大類,即不允許越浪和允許部分越浪。大部分的海堤建在軟土地基上,若都按不允許越浪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),則對堤頂高程和斷面尺寸的要求較高,投資大,往往不經(jīng)濟(jì)合理,允許部分越浪的海堤的合理設(shè)計(jì)就成了設(shè)計(jì)者要認(rèn)真考慮的問題。越浪海堤的斷面設(shè)計(jì)主要解決越浪量、堤頂高程、堤身斷面、護(hù)面強(qiáng)度及排水及恢復(fù)自然型海岸等方面的問題。
二、設(shè)計(jì)步驟
2.1堤頂高程
堤頂高程是確定堤身斷面規(guī)模的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)。堤頂高程的確定要考慮海堤沉降量,可按下式計(jì)算:
(1)
式中——對應(yīng)設(shè)計(jì)頻率水位的堤頂高程(m);
——與設(shè)計(jì)頻率相應(yīng)的位(m);
——按設(shè)計(jì)波浪計(jì)算的累積頻率為F%的波浪爬高值(m);由于按允許部分越浪設(shè)計(jì),取%;
——安全超高值(m),按表2規(guī)定值選取。
堤頂高程有兩層含義,一是指防浪墻頂面,二是指堤身斷面頂面,當(dāng)?shù)添斉R海側(cè)設(shè)有防浪墻、且防浪墻穩(wěn)定、堅(jiān)固時(shí),堤頂高程可算至防浪墻頂面。但堤身斷面頂面的高程仍應(yīng)高出設(shè)計(jì)(水)位0.5以上,且不得低于設(shè)計(jì)(水)位0.5m。
如何處理好堤頂高程與允許部分越浪的關(guān)系,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以堤頂高程的要求初步確定某一高程,越浪量大于允許越浪量要求時(shí),堤頂高程應(yīng)重新確定,一般是加高堤頂或通過對堤頂、背海側(cè)坡面加強(qiáng)防沖保護(hù)等方法來提高海堤允許越浪量。當(dāng)海堤堤前波浪較大,通過前兩種方法均難以滿足要求時(shí),也可采用人工消浪措施減小海堤堤前波浪,控制越浪量。沿海城市的沿海(江)堤防一般都有景觀要求,為滿足城市的總體規(guī)劃要求,對堤路結(jié)合海堤堤頂高程的要求予以適當(dāng)放寬,但須計(jì)算越浪水量,并根據(jù)水量設(shè)置完備的排水系統(tǒng),與城市排水系統(tǒng)接駁,以保證越浪量及時(shí)排泄。
在考慮預(yù)留沉降量后,設(shè)計(jì)圖上的堤頂高程應(yīng)為考慮堤身固結(jié)、堤基附加沉降量后的工后堤頂高程,故設(shè)計(jì)者應(yīng)在圖紙的說明部分明示計(jì)算沉降量及施工時(shí)要求的預(yù)留沉降高程。
2.2越浪量
大部分的海堤的損毀均由于超標(biāo)準(zhǔn)潮浪的越浪水體作用,允許部分越浪的海堤其越浪量成為海堤斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素。海堤的越浪量是指1m單位寬度海堤上每秒鐘波浪翻越海堤的水量,其單位為(m3/s.m)。當(dāng)海堤越浪超過一定數(shù)量時(shí),將導(dǎo)致堤身破壞,目前國內(nèi)外對海堤允許越浪量的確定和越浪量計(jì)算方法的研究成果均建立在模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上。
以上述值作為堤身越浪量的控制上限,通過越浪量計(jì)算,方法見文獻(xiàn)第8章,可以令堤身的越浪量滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)越浪量超出允許值時(shí),可采取改變斷面布置、調(diào)整護(hù)面結(jié)構(gòu)措施削減波浪或增強(qiáng)護(hù)面的抗沖強(qiáng)度。對防護(hù)級別較高的1、2級海堤或有重要防護(hù)對象的海堤應(yīng)結(jié)合模型試驗(yàn)確定允許越浪量,同時(shí)驗(yàn)證堤頂和內(nèi)坡護(hù)面的防沖穩(wěn)定性。當(dāng)?shù)添敒榛炷粱驖{砌石護(hù)面、內(nèi)坡為墊層完好且有效的干砌石護(hù)面時(shí),除按設(shè)計(jì)重現(xiàn)期波浪條件計(jì)算越浪量外,還應(yīng)提高一級波浪設(shè)計(jì)重現(xiàn)期校核越浪量,在校核條件下允許越浪量可放寬至0.07(m3/s·m)。
目前海堤允許越浪量和越浪量計(jì)算方法均建立在簡單單坡和陡墻模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,計(jì)算方法和計(jì)算公式比較單一且精度有限,難于適應(yīng)復(fù)雜斷面結(jié)構(gòu)型式海堤的越浪量計(jì)算。從安全和經(jīng)濟(jì)的角度考慮,對重要海堤結(jié)合模型試驗(yàn)確定越浪量是必要的。
2.3堤身斷面
斷面設(shè)計(jì)時(shí),先參照已建類似工程初擬斷面形式,根據(jù)波浪要素及海堤等級,確定堤頂高程,經(jīng)過穩(wěn)定計(jì)算,反復(fù)調(diào)整尺寸,最終確定合理的斷面。斷面調(diào)整的大前提是,降低堤頂高程,控制穩(wěn)定,應(yīng)從以下兩各方面著手:
(1)斷面內(nèi)部調(diào)整
內(nèi)部調(diào)整包括調(diào)整邊坡、調(diào)整護(hù)面、調(diào)整高程。穩(wěn)定不能滿足時(shí),放緩邊坡是比較奏效的措施;調(diào)整護(hù)面結(jié)構(gòu),可以不改變斷面形狀而僅改變堤身護(hù)面,利用不同護(hù)面的糙率,削減波浪爬高,降低堤頂高程。
(2)斷面形式調(diào)整
可對堤身設(shè)置消浪平臺,平臺位設(shè)置于多年平均位加50cm超高處,可以減少波浪爬高,且有利于斷面的穩(wěn)定性。堤前有灘涂的應(yīng)采用非工程措施,種植紅樹林,既可減少波浪爬高,又能固灘保堤護(hù)岸。堤前水深較大時(shí),可考慮堤前設(shè)置潛堤的工程措施來減少波浪爬高。
2.4護(hù)面強(qiáng)度
護(hù)面主要指的是臨海側(cè)面、堤頂、背海側(cè)面護(hù)面的強(qiáng)度。
(1)臨海面
臨海側(cè)直接經(jīng)受波浪作用,護(hù)面結(jié)構(gòu)主要從整體性、抗沖刷、消浪等角度綜合考慮。該部分結(jié)構(gòu)上部應(yīng)能夠承受波浪的打擊、上吸。下部應(yīng)能承受波浪的反復(fù)掏刷。因此要求護(hù)面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要高,穩(wěn)定性要滿足要求,護(hù)面底要做好反濾,同時(shí)坡面要留足排水孔,漿砌或混凝土砌石護(hù)坡具有較好的整體性,外表美觀,抗波浪能力較強(qiáng),返修率低,管理方便。但適應(yīng)變形能力差,當(dāng)岸坡發(fā)生不均勻沉陷時(shí),砌縫容易出現(xiàn)裂縫。應(yīng)在堤身土體充分固結(jié),基礎(chǔ)沉降已基本完成,且土坡基本穩(wěn)定后的堤段經(jīng)穩(wěn)定厚度計(jì)算,確定護(hù)面厚度?;炷疗鍪?,雖造價(jià)稍高于漿砌石,但砌筑質(zhì)量要優(yōu)于漿砌石?;炷磷o(hù)面下的砂心堤段,在波浪破碎時(shí),自波峰拋出的水流的沖擊,對板產(chǎn)生周期性動力荷載,引起護(hù)面下砂土的運(yùn)動。當(dāng)波浪爬升和自斜坡上下落時(shí),護(hù)面構(gòu)件上的壓力交換也引起運(yùn)動。在波浪作用下,混凝土面板即使止水做得夠好,也避免不了板下部填料的移動,這種移動最終導(dǎo)致板底脫空,波浪作用時(shí)擊碎板面。對淤泥質(zhì)堤基,堤身土體充分固結(jié)后,當(dāng)迎潮面封閉時(shí),可不留排水孔。護(hù)腳要有足夠的支承力,要能防止底腳被淘刷,或發(fā)生淘刷時(shí),仍有足夠的能力支承護(hù)面結(jié)構(gòu)。
(2)堤頂
堤頂則由于要滿足越浪的強(qiáng)度要求,護(hù)面的強(qiáng)度要求同迎潮面,由于堤頂一般兼作防汛公路,根據(jù)這一特點(diǎn),護(hù)面一般采用混凝土結(jié)構(gòu)。為保證堤頂護(hù)面混凝土結(jié)構(gòu)的平整度,要求堤身填土的沉降、固結(jié)量已基本完成,此時(shí)的堤頂護(hù)面結(jié)構(gòu)不再留沉降縫,而只留伸縮縫,路面設(shè)計(jì)的術(shù)語為脹縫,縮縫。脹縫一般設(shè)在堤軸線平面曲線曲率變化的起止部位,直線段較長時(shí),可每200m設(shè)一條,縫間通過可以伸縮的拉力桿(鋼筋)連接??s縫一般4~6m設(shè)置一條,采取誘導(dǎo)切割方式,在護(hù)面上切割深3~5cm,寬3~8mm的假縫形式,當(dāng)護(hù)面板收縮時(shí),將沿此最薄弱斷面有規(guī)則地自行斷裂??p間填灌瀝青類材料。
(3)背海側(cè)面
爬上海堤臨海側(cè)坡的浪花,越過防浪墻,直接與堤頂或后坡碰撞,因此流速哀減迅速,故背海側(cè)坡的防護(hù)主要以能承受垂直于坡面的沖擊力為主,無波浪的回流水流的拖拽力,因此護(hù)面設(shè)置原則應(yīng)為透水、消能。在保證良好的反濾墊層的基礎(chǔ)上,按其造價(jià)高低排序,應(yīng)為干砌石砂漿勾縫,預(yù)制混凝土板勾縫,漿砌石。雖然按部分允許越浪設(shè)計(jì),但應(yīng)按越浪量計(jì)算成果,使海水在堤頂匯集,通過排水溝排向前坡腳,創(chuàng)造條件使背水坡仍能采用生物措施保護(hù),加鋪一定厚度的腐質(zhì)類土,一來可保證提高成活率,二來可為其繁植提供較豐富的營養(yǎng)積蓄地。背海側(cè)坡腳應(yīng)設(shè)置矮擋墻,既可得保護(hù)堤腳,又使工程界限明確,增加美觀。
2.5排水
排水主要解決翻越堤身表面的越浪水量及降雨量在堤表面的引排問題。堤身表面排水分為漫坡排水和匯水溝集水排放兩種形式。對背海側(cè)采用工程護(hù)坡的越浪海堤,采用漫坡排水一般即可滿足排水要求,只要在坡底設(shè)置匯水溝集水,統(tǒng)一匯入總排水系統(tǒng)。當(dāng)采用堤頂匯集越浪水量,背海側(cè)仍采用生物措施保護(hù)護(hù)面方式時(shí),一般堤身高度小于6m的平直段堤圍,漫坡排水不會引起集中沖刷,但曲線段則應(yīng)設(shè)置適量的豎向排水溝,以通過引走堤表水流,防止水流沖刷坡面。這些豎向排水溝均設(shè)置在陡坡上,屬于急流槽,因此,溝內(nèi)應(yīng)砂漿批蕩。
越浪海堤的越浪量通過計(jì)算可以分析出,但一般堤段缺乏當(dāng)?shù)氐母哳l率常遇洪水的自記雨量降雨強(qiáng)度資料,故可采用文獻(xiàn)中介紹的方法,以5年一遇10min降雨強(qiáng)度等值線圖及60min降雨強(qiáng)度轉(zhuǎn)換系數(shù)等值線圖,計(jì)算堤面降雨的排水設(shè)計(jì)徑流量,與越浪水量相加則可進(jìn)而確定壩面排水系統(tǒng)的斷面尺寸,使得堤面排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加詳盡。
2.6自然型海岸的恢復(fù)
所謂的自然型海岸,就是要保持、重現(xiàn)及創(chuàng)造海岸原有的多姿多彩的自然風(fēng)情。越浪海堤的建設(shè),臨海側(cè)、堤頂、背海側(cè)采用的工程措施使得海岸的自然環(huán)境受到嚴(yán)重的干擾,因此,要將工程措施與生態(tài)學(xué)有機(jī)的結(jié)合,根據(jù)海堤所處的不同位置,采取不同的生態(tài)恢復(fù)措施。
對直接臨海的堤,由于受海浪的頻繁拍擊,海岸生態(tài)建設(shè)的重點(diǎn)應(yīng)放在堤前水域和背海側(cè)坡面,應(yīng)在堤前水域種植紅樹林,營造防風(fēng)、防浪的生態(tài)林。應(yīng)在背海側(cè)坡面的干砌石、砼護(hù)面塊體等工程措施護(hù)面的表面覆蓋原位棄土,移植或種植草皮。
對堤前有灘地且不直接臨海的堤,除了應(yīng)在堤前積極營造生態(tài)林外,對臨海側(cè)堤面,也應(yīng)盡量采用滿足抗風(fēng)浪要求的砌塊護(hù)面,并上覆土,促成植物快速生長。
三、結(jié)語
越浪海堤控制住了上述關(guān)鍵設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),其安全性基本可得到保障。此文結(jié)尾時(shí)值得一提的是:
(1)一般的越浪海堤均建在軟土地基之上,施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制施工速率,急于求成,不但增加填筑工程量,而且地基破壞的滑弧切割堤身,引起堤身縱向裂縫,削弱堤身總體性,附加斷面處理工程量。
(2)臨海面、堤頂、背海側(cè)面護(hù)面均應(yīng)在堤頂沉降量小于8mm/月時(shí),方可實(shí)施堤頂剛性工程保護(hù)措施。沉降未基本穩(wěn)定時(shí),應(yīng)采用過渡性工程措施保護(hù)堤面,如干砌石護(hù)面。用此措施來保證剛性護(hù)面不出現(xiàn)裂縫而破壞結(jié)構(gòu)的完整性。
只有精心設(shè)計(jì)的斷面,越浪海堤的安全性才可得到充分的保障,才能達(dá)到既經(jīng)濟(jì)合理,又安全可靠的目的。只有在改造自然的同時(shí)又時(shí)時(shí)不忘與自然和諧共存,才是海堤設(shè)計(jì)的可持續(xù)發(fā)展之路。
參考文獻(xiàn)
[1]廣東省地方標(biāo)準(zhǔn),廣東省海堤工程設(shè)計(jì)導(dǎo)則(試行)》DB44/T182-2004,北京,中國水利水電
一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)的必要性
1996年上海高考第四(5)題要求測定陶瓷管上均勻電阻膜的厚度,就屬于設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn).但由于題目給出了全部實(shí)驗(yàn)器材和所有相關(guān)量,使實(shí)驗(yàn)定位在電阻或電阻率的測定上,又大大降低了實(shí)驗(yàn)難度,只屬于局部設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn).無論命題者出于何種考慮,設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)畢竟半遮半掩地出現(xiàn)了,這多少給教學(xué)工作者提了個(gè)醒.
1.從小處著眼,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)
上海作為高考改革的試點(diǎn)城市,其成功的改革將為全國高考提供可能的改革方向,甚至一些新穎的題型和情境,都可能為全國高考所借鑒.如1996年全國高考第21題就是從1995年上海高考第一(5)題脫胎而來的.無疑上海高考關(guān)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的考查是又一個(gè)成功的改革舉措,極有在全國推廣的價(jià)值.而物理《考試說明》中要求“會用在這些實(shí)驗(yàn)中學(xué)過的實(shí)驗(yàn)方法”,也為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的考查在全國的推廣提供了可能.
2.從大處著眼,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)
著名核物理學(xué)家錢三強(qiáng)先生在為郭奕玲、沈慧君編著的《物理學(xué)史》所作的序中,曾嚴(yán)厲指出:“今天我們科學(xué)界有一個(gè)弱點(diǎn),這就是思想不很活潑,這也許跟大家過去受的教育有一定關(guān)系……”我們常常教育學(xué)生“應(yīng)該……”“必須……”;我們的考試題目常常不惜筆墨描述背景、附加條件,最后只有一個(gè)小小的空格“是……”.這樣培養(yǎng)選的人才在學(xué)校是好學(xué)生,步入社會是好職員,大腦中只是機(jī)械地跳動著兩個(gè)問題:“你要我做什么?你要我怎么做?”工作常常:“完成”的相當(dāng)漂亮,但思想僵化,毫無創(chuàng)見.這正是我們的悲哀!長期以來的這種教育選拔模式,致使我們現(xiàn)在仍只能在很羞澀地提到幾個(gè)美籍華人時(shí)才有一種借來的榮光與自豪!
思想不活躍,是因?yàn)槲覀兘o了學(xué)生太多的“必須”的限制;思想僵化,是因?yàn)槲覀兞艚o學(xué)生太少的“可能”的余地.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的教學(xué),正是活躍思想,培養(yǎng)能力的一種好方法,授以實(shí)驗(yàn)的基本方法,讓學(xué)生自己去考慮有哪些可能的做法,自己會怎么做.
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本方法
1.明確目的,廣泛聯(lián)系
題目或課題要求測定什么物理量,或要求驗(yàn)證、探索什么規(guī)律,這是實(shí)驗(yàn)的目的,是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn).實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_后,應(yīng)用所學(xué)知識,廣泛聯(lián)系,看看該物理量或物理規(guī)律在哪些內(nèi)容中出現(xiàn)過,與哪些物理現(xiàn)象有關(guān),與哪些物理量有直接的聯(lián)系.對于測量型實(shí)驗(yàn),被測量通過什么規(guī)律需用哪些物理量來定量地表示;對于驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn),在相應(yīng)的物理現(xiàn)象中,怎樣的定量關(guān)系成立,才能達(dá)到驗(yàn)證規(guī)律的目的;對于探索型實(shí)驗(yàn),在相應(yīng)的物理現(xiàn)象中,涉及哪些物理量……這些都是應(yīng)首先分析的.
舉例來說,要測定地球表面附近的重力加速度,我們就應(yīng)檢索:在所學(xué)知識范圍內(nèi),哪些內(nèi)容涉及到重力加速度,它與其他物理量有何定量關(guān)系,并一一羅列出來:
(1)在靜力學(xué)中,靜止物體對豎直懸繩的拉力或?qū)λ街С治锏膲毫Υ笮【偷扔谥亓Γ碩=N=mg.若T(或N)和m能測出,則重力加速度g可測定.
(2)在超重或失重(但不完全失重)系統(tǒng)中,F(xiàn)-mg=±m(xù)a.若F、a和m可測出,則重力加速度g可測定.
(3)在運(yùn)動學(xué)中,物體從光滑斜面上由靜止下滑,s=12gsinθt2.若s、θ和t可測定,則重力加速度g也可測定.
(4)在運(yùn)動學(xué)中,物體從粗糙斜面上由靜止下滑,s=12(gsinθ-μgcosθ)t2.若s、θ、μ和t可測,則重力加速度g也可測定.
(5)自由落體運(yùn)動中,h=12gt2.若h和t可測出,則重力加速度g也可測定.
(6)用重力加速度測定儀測定.
(7)在平拋運(yùn)動中,豎直方向在連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)位移之差Δy=gt2.若Δy和t可測,重力加速度g同樣可以測出.
(8)在斜拋運(yùn)動中,水平射程可以表示為x=v02sin2θ/g.若x、v0和θ可測出,則重力加速度g也可測出.
(9)單擺做簡諧振動時(shí),其周期可以表示為T=2πl(wèi)/g.若T和l可測,則g可測.
(10)在焦耳測定熱功當(dāng)量的實(shí)驗(yàn)中,若能測出水的質(zhì)量和升高的溫度,算出水增加的內(nèi)能,再測出重物的質(zhì)量和下落的高度,同樣可測定重力加速度.
(11)帶電粒子在的勻強(qiáng)電場平行板電容器中平衡時(shí),mg=qU/d.若U、d和帶電粒子的荷質(zhì)比(q/m)可測定,則g可測出.
(12)假設(shè)一物體在地球表面附近繞地球做圓周運(yùn)動,mg=GMm/R2,g=GM/R2.
…………
2.選擇方案,簡便精確
對于每一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo),都可能存在多條思路、多種方案.教材中關(guān)于某個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的實(shí)驗(yàn)方案,也只是眾多方案中的一種,而且不一定是最好的一種,而只是較可行的一種.那么在眾多實(shí)驗(yàn)方案中,我們應(yīng)如何選擇呢?一般來說,選擇實(shí)驗(yàn)方案主要有三條原則:
(1)簡便性原則即要求所選方案原理簡單、操作簡便,各量易測.應(yīng)盡量避免實(shí)施那些原理復(fù)雜、操作繁瑣和被測量不易直接測量的實(shí)驗(yàn)方案.
(2)可行性原則實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施要安全可靠,不會對人身和器材造成危害;所需裝置和器材要易于置備,不能脫離實(shí)際,不能超出現(xiàn)有條件.
(3)精確性原則不同的實(shí)驗(yàn)方案,其實(shí)驗(yàn)原理、所用儀器以及實(shí)驗(yàn)重復(fù)性等方面所引入的誤差是不同的.在選擇方案時(shí),應(yīng)對各種可能的方案進(jìn)行初步的誤差分析,盡可能選用精確度高的實(shí)驗(yàn)方案.
以上三原則通常要綜合考慮.
在前述方案中,方案(1)中常用的測力計(jì)誤差較大;(2)中F和a均不易測定;(3)中θ和t不易測定且難以保證斜面足夠光滑;(4)中θ、t和μ均不易測定;(5)中若用秒表計(jì)時(shí)人為因素較大,若用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí),紙帶受振針阻力與通常小物塊所受重力相比不能忽略;(6)中儀器先進(jìn)但一般中學(xué)沒有;(7)中若用閃光照像技術(shù)則是一種好方案,但設(shè)備和技術(shù)都達(dá)不到要求,若用平拋運(yùn)動的研究方法誤差較大;(8)中θ和v0的測量難度較大;(9)中相對而言較切合中學(xué)實(shí)際;(10)中需測定的物理量多且很難采取絕熱措施;(11)中學(xué)階段不易測定荷質(zhì)比;(12)只是一個(gè)思想實(shí)驗(yàn),無法付諸實(shí)踐,但可估算,代入數(shù)據(jù)得g=9.857m/s2,與標(biāo)準(zhǔn)值9.81m/s2只相差4.8.綜上所述,中學(xué)階段通常采用單擺法測定重力加速度.
3.依據(jù)方案,選定器材
實(shí)驗(yàn)方案選定之后,考慮該方案需要哪些裝置,被測量與哪些物理量有直接的定量關(guān)系,這些物理量分別需用什么儀器來測定,從而確定整個(gè)實(shí)驗(yàn)需要哪些器材.
在“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,是利用單擺裝置來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的,故需鐵架臺、細(xì)線和擺球等來組裝單擺.重力加速度可表示為g=4π2l/T2,周期需用秒表測定;擺長l是從懸點(diǎn)到擺球中心的距離,因此需用米尺和游標(biāo)卡尺分別測定擺線長度l和擺球直徑d.從實(shí)驗(yàn)原理表達(dá)式可以看出,實(shí)驗(yàn)與擺球質(zhì)量無關(guān),故毋需使用天平.
當(dāng)然,從實(shí)驗(yàn)方便性和精確性角度考慮,還需對所選器材作進(jìn)一步要求,以期把系統(tǒng)誤差降到最?。缟鲜銎鞑闹?,擺線的伸縮性和質(zhì)量應(yīng)較小,擺球的質(zhì)量應(yīng)較大.?dāng)[線伸縮性大,其長度會隨拉力變化而變化;擺球與擺線質(zhì)量相差越小,系統(tǒng)(擺線和擺球)質(zhì)心偏離擺球中心越遠(yuǎn),誤差就越大.為了便于觀察,擺球振動的路徑宜長,但又要確保單擺做簡諧振動,故擺線宜長些,常取1米左右.
4.?dāng)M定步驟,合理有序
實(shí)驗(yàn)之前,要做到心中有數(shù):如何組裝器材,哪些量先測,哪些量后測,應(yīng)從正確操作和提高效率的角度擬定一個(gè)合理而有序的實(shí)驗(yàn)步驟.對一些可直接測量的物理量,可先行測量;對需通過實(shí)驗(yàn)裝置才能測定的物理量,須先組裝器材,再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、觀察和測量.
在“利用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中.原理表達(dá)式g=4π2l/T2中的l和T分別為單擺的擺長和單擺做簡諧振動的周期.因此應(yīng)先組裝單擺,再測定擺長,最后讓單擺做簡諧振動,測定周期T.根據(jù)所測數(shù)據(jù)計(jì)算出重力加速度g的值.至于過程細(xì)節(jié)不再贅述.
5.?dāng)?shù)據(jù)處理,誤差分析
高考對此要求不高,但常用的數(shù)據(jù)處理和誤差分析的方法還是應(yīng)該掌握,在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)也應(yīng)予考慮.
三、建議