物质设计

物质设计（精选12篇）

物质设计 篇1

信息化社会文化的变革是一个由以创造和生产物质产品为中心的社会向一个以服务或非物质产品为中心的社会转变的过程。未来“新的设计”将是一种服务于物质社会的非物质设计, 这也是一种使生活方式人文化的设计。“非物质设计”作为一种先进的未来设计, 不仅对引导产生合理的生活及生产方式具有积极的意义, 而且为社会的“科学、可持续发展”以及形成中国特色设计文化提供了一个可借鉴的新思路。

人类历史上的每一次技术革命, 都极大地推动了生产方式的变革, 同时使社会以及人的生活产生巨大的变革。信息化社会的形成和发展使传统设计本身成为改造的对象, 而计算机作为一种方便而且理想的设计工具, 导致设计从手段、方法、过程等方面开始迈入“数字信息化”的设计时代。这种“非物质设计”的显著特征是信息化与人文性。它也展现了设计价值和社会存在意义从实用主义的满足需求到商业主义的刺激需求, 进而到非物质主义的生态需求的一个变迁过程。

一、未来设计的非物质化趋势

上世纪90年代, 随着“信息时代”的到来, 在因特网的环境中以及多媒体和虚拟现实技术的支撑下, 设计从范围、定义、本质、功能及教育诸具体方面开始向“非物质”的社会和文化意义的方向变革。美国学者马克·第亚尼认为:“在后现代社会中, 人们工作的主导性结构形成的一个主要特色, 就是技术的无所不在性和随机应变性。从以人力工作发展到以机器工作, 再发展到以电脑为工具工作, 其间发生的迅速的技术变化, 导致了个人和群体为适应其特殊工作环境的变化而变化。与这种技术变化同时发生的, 还有社会的变革和文化的变革, 这一变革反映了从一个基于制造和生产物质产品的社会到一个基于服务或非物质产品的社会的变化过程。在这样一些新的条件下, 设计已经变成一个更复杂和多学科相结合的活动。”[1]这就是说未来设计不再局限于对象的硬件设计, 即不像传统那样设计类似椅子、屏风、键盘之类的物质产品, 而是着重对诸如系统、组织结构、智能化、界面、氛围、交流互动、信息娱乐服务以及数字艺术等“非物质化设计”。它涵盖绿色设计、仿生设计、符号设计、无障碍设计等多个方面, 注重激发消费者的创造潜能和构建丰富多彩的生活与工作环境。

当然“非物质”并非是“物质”的简单反义。在信息化时代里, 物质设计与非物质设计共存, 工业产品与软件产品共存, 机器生产方式与数字化生产方式共存。如汽车设计, 不仅仅是设计物质的汽车本身, 而且要求更多地考虑非物质的交通和环境等问题;洗衣机设计不仅是洗衣机本身的设计, 更多考虑的是洗衣服务的方式和可能的使用习惯。可见, 物质设计中早已存在非物质性考虑 (如产品的构思和设想、功能和样式) , 而非物质设计又必定借助物质形式才能得以实现 (如产品的“艺术性”和“精神性”附着在产品的物质性之上) ;两者互为联系和基础, 缺一不可。然而非物质设计又是对物质设计的一种超越, 并且当代科学技术的发展为这种超越提供了所需的条件和发展的路径。非物质设计作为物质设计的前期存在形式, 蜕变为具有相对独立意义的存在形式, 无疑是当代科学技术与艺术进一步结合的产物, 也预示着未来设计的一种发展趋势。

二、非物质设计的信息化特征

从前文所述中不难看出, 未来的非物质设计跨越了学科的界限, 把设计师、艺术家、自然科学家、心理学家和大众传播专家等紧密地联系起来, 使传统艺术设计发展成为以虚拟设计与制造、网络社区设计等各个领域的信息化为主的视觉艺术。

信息化作为非物质设计的主要特征, 体现在许多不同的非物质层面。首先, 由于高科技所带来的数字化技术的渗入, 设计师需要凭借电脑所提供的新空间, 以虚拟化、数字化为设计媒介或手段与新技术相匹配进行设计。如苹果机等绘图工具几乎完全取代了绘图桌, 各种绘图、设计软件代替了铅笔, 所有需要绘制的形象, 无论是整体还是局部, 还是立面、侧面、横截面都在电脑中完成。这使得设计者的想象力如虎添翼, 并在更大的空间里尽情发挥创造性。.其次, 信息化界面设计过程就是人与机器的信息传达与交流过程。一方面设计的产品已不再有物质层面的存在形式, 而是虚拟的、数字化的产品。产品的外在的形式已不仅仅是为表现功能, 产品功能也成为一种“超功能”。例如文件在电脑中的复制粘贴, 物质层面的纸张、文件夹已不存在, 我们看到的只是信息复制的数字化表现。屏幕上显示纸张向某个文件夹飞去, 实际上只是为方便使用者了解信息处理过程而在非物质操作下特意添加的物质形式。另一方面设计人员借助虚拟设计为产品的创意设计、形式变更以及工艺优化提供虚拟的三维环境, 对产品进行虚拟的加工、装配和评价。这样既避免实体设计中的问题和缺陷, 又降低了产品的开发和制造成本, 有效地缩短了产品的开发周期。再次, 设计中图形符号的样式和表达方式虽由信息本身和理性的规范决定, 但也需要艺术及感觉的配合, 这种艺术和感觉必须与科学和理性结合, 它要求任何一个形的出现必须要有明确的、科学的、实证的理由才可确立。李砚祖教授在《设计:在科学与艺术之间》中认为信息设计类似于“地图”的绘制。他认为地图制作者将具象事物科学严谨地转换为符号并将它们合成为有意义能识别的图形时, 他既参与了科学的生产过程又参与了艺术的制造过程。以上这些都是提供给用户的对信息的判断、使用、感受、处理和管理的权利, 属于看得见却摸不着的非物质层面的信息化表现。

三、非物质设计的人文性价值

信息时代强化了个人的孤独感和个性化的生存方式, 人们更渴望设计在提供更好功能的同时, 突出设计产品的精神追求和设计的个性化与情感化表现, 使其包含更多的人文价值。德国著名的“青蛙设计公司”提出的“形式服从情感”的理念认为:消费者购买的不仅是产品, 更是对产品所包含的价值和自我意识的购买。所以非物质设计作为生活方式的创造者, 担当着对人类精神和心灵慰藉的重任并扮演着延续人类文明的角色。然而作为连接科学技术和人文文化的非物质设计, 注重与消费者的交流与沟通, 重视人文文化的表现, 凸显以人为本的服务理念。其人文性价值表现在以下三个方面:

其一, 为了使个人的价值得到体现与尊严真正得到重识, 设计必须真正贴近使用者的愿望。非物质设计将与使用者的交流沟通贯穿在设计作品生存周期的全过程中。一个好的设计必定是一个能够激发人们情感的设计, “它产生于深刻的认知及力求实现某种强烈的想法的创造性努力的基础之上。但这种努力应永远受到制约:即永远属于它的特定主题而不是基于创作者的个人自我表达。”[2]设计的社会责任是使设计者站在使用者的立场上为使用者代言, 为使用者提供最大的方便。非物质设计运行中设计师通过倾听并贯彻使用者需求个性, 从中获得灵感, 创作出实用而有意义的设计作品, 从而使人们所需要的个性化产品成为可能, 凸显了以人为本的设计理念。如日本一家吸尘器公司, 设计了一种吸尘器的租赁服务体系;GR地铁公司设计了一种快速地铁+出租+自行车的系统交通服务方式, 由于为乘客提供人性化的、灵活快捷的交通条件, 而深受民众欢迎。

其二, “非物质设计”又是以为人服务为根本的设计, 整个过程是以产品为基础, 服务为中心的运行模式。在这种服务为本的非物质设计中, 服务量成为联系生产者与用户的纽带, 生产者以提供“服务”来谋求利益的最大化, 最大限度地满足有服务需要的用户。侧重点从更新换代逐渐转为减少消耗、物尽其用、资源共享, 将生产成本与生态成本有效地结合起来。生产者承担生产、维护、更新换代和回收产品的全过程, 因此会主动地去做一些有利于生态系统的工作 (如有用部件回收再利用) , 用户选择使用产品, 按服务量付费, 这样就会主动优化使用过程。最终使生产者与用户共同担负起环境保护、节约资源的责任。

其三, 非物质设计为我国社会的科学发展及构建具有民族特色的设计文化提供了可借鉴的新思路。“非物质设计”所倡导的消费方式和生活态度与中国人自古就有的注重修身养性、摆脱物欲以及勤劳节约、讲究实效等优良文化传统极其相似;非物质设计倡导的绿色设计与人类造物适度性的主张正是中国“天人合一”的哲学思想在现代设计中的体现。我国面临着人口大国与资源小国的矛盾, 只有实现“科学发展”、“可持续发展”, 才能获得好的发展前提。非物质设计正为我们提供了一个可借鉴的新思路。

四、结语

综上所述, 未来的非物质化设计是建立在高度发达的物质基础上并超越物质设计的一种全新设计, 它是以虚拟设计与制造网络社区设计等各个领域的信息化为主的科学技术与艺术相结合的产物。其人文性价值在于它通过对未来产品的设计, 生成而制造出相应的适应未来社会的存在方式和生活方式。当然, 不管信息技术如何发展, 技术本身并不是目的, 它仅是人类创造更合理生存方式的“手段”, 终极目的在于为人类提供更好的“服务”。设计的未来在一定意义上又是人类的未来, 从发展的角度看, 在全新的科学技术革命到来之时, 设计的趋势将又向“自然平衡为中心”的方向转变, 从而形成“以生命环境为中心”的新的设计趋势。非物质设计作为一种先进的未来设计, 对于引导形成合理的生活及生产方式有积极的意义。我们应当从辩证的角度去不断修正观念, 以期形成一个较为完整的符合信息时代的设计观念, 将非物质设计所具有的前瞻性的理论与中国实际相结合, 在中国特色的民族文化中寻找到更有效、更合理的具有中国特色的现代设计发展方向。

注释

1[1][美]马克·第亚尼著.滕守尧译.非物质社会-后工业世界的设计、文化与技术[M].成都:四川人民出版社, 1998

2[2][意]准托里奥·马尼亚戈·兰普尼亚尼.设计与激情[J].载:建筑艺术与室内设计, 1993 (2)

物质设计 篇2

“物质的分类及转化”是人教版化学必修1第一章《化学物质及其变化》第一节内容，是完成初高中课程内容衔接的重要载体，其将初中所学的单一、孤立的物质及反应梳理扩展为高中阶段多样、系统的物质反应体系，渗透分类观、物质转化观等化学学科学习的基本思想方法，旨在用其发现物质及变化的规律，并预测物质的性质及可能发生的变化。本部分内容在《普通高中化学课程标准(版)》中属于主题2：常见的无机化合物及其应用这一部分，内容要求“认识元素可以组成不同种类的物质，根据物质的组成和性质可以对物质进行分类;同类物质具有相似的性质，一定条件下各类物质可以相互转化;认识胶体是一种常见的分散系”。具体先介绍了物质分类的方法，并从多种分类的角度来认识物质世界;根据分散质微粒直径大小来分引入了胶体这一基本概念，补充了初中对混合物体系的认识，进而精选代表物质，探寻了从“单质—碱性氧化物—碱—盐”以及“单质—酸性氧化物—酸—盐”分别代表含金属或非金属元素物质之间的转化规律，并用其指导生产生活实际。通过本节课内容的学习，学生不仅需要将初中所学的知识由点构成线合理关联起来，更需要在掌握的.事实性知识的基础上开始建构并逐步形成基本的化学学科观念，指导高中阶段后续内容的学习，从而实现学科素养的提升。

二、学情分析

通过初中阶段的学习，学生已经掌握一些典型物质的基本性质，涉及单质、氧化物(金属氧化物和非金属氧化物)、酸、碱、盐等物质类别。但学生的知识是单一的，分散的没有进行系统地整合，也就不能更清晰地认识其中所蕴含的规律。而高中阶段，学生将面临的不再是单一的物质，而往往是复杂的实际的甚至是陌生的物质体系，更迫切地需要学科思想方法的指导，由此可分析学生的发展点如下：

1、基于分类思想，构建化学知识框架，并在后续学习中不断丰富，形成化学学科学习的基本模式。

2、认识物质转化基本规律，将初中记忆型的思维模式进阶成高中阶段推理型的思维模式，提高学习兴趣。

3、学会迁移，将本节的学习策略迁移至化学学科其他思想方法的习得过程中，在面对复杂陌生的化学问题时，能有理可循，有据可依。

三、教学目标

1、基于分类观，按照元素组成，能对已知物质按不同分类标准进行简单分类，利用树状分类法、交叉分类法等建立元素与物质的联系。

2、学会从微粒大小角度对混合物进行分类，理解分散系、胶体等基本概念，掌握胶体的重要性质。

3、基于物质类别探究物质转化的规律，掌握单质、氧化物、酸、碱、盐之间的联系及转化特征。

4、能应用分类观及物质转化规律解决实际问题。

四、教学重点

1、建立分类观，并能将已有知识进行系统整合。

2、准确理解胶体概念，掌握胶体重要性质。

3、理解物质转化规律并用其解决简单问题。

五、教学难点

1、建立分类观，并用其探寻物质转化规律。

2、利用物质转化规律解决实际问题。

六、教学过程

(一)环节一

1、结合实例，引入分类法，明确其应用价值。

教师引导：【引入】展示图书馆或超市分门别类摆放物品的实例，明确分类法在实际应用中的重要性，列举“交叉分类法”“树状分类法”等分类方法。

学生活动：感受分类法的优点，明确分类法需要概括物质共性，确定分类标准，标准不同，分类结果会有差异。

设计意图：生活中的分类例子学生熟悉，更有代入感，感兴趣的同时更能强化分类的重要应用。同时明确分类需要有标准，找共性，作为后续分析一类物质的共同性质提供理论基础。

2、实践活动，应用分类法将物质进行分类。

教师引导：【任务1】将“物质”进行分类，明确各类物质共性(定义)，并举例说明。

学生活动：将物质进行分类如下：

设计意图：将初中所学单一物质进行系统分类，为后续寻找同类物质的共性做铺垫。

(二)环节二

1、引入分散系，胶体等概念。

教师引导：

【问题】混合物是否可以再分?回顾溶液、浊液的概念，总结共性，得出分散系概念。依据分散质、分散剂的状态将分散系分类，并举例;依据分散质粒子的大小分类，引入胶体的概念，并举例。

学生活动：

(1)回顾溶液、浊液，归纳得出分散系概念。

(2)将分散系分类，引出胶体定义，即分散质粒子直径为1—100nm。

设计意图：回顾已学，培养学生归纳总结的能力，将混合物进行再分类，弥补物质分类时的空缺。

2、实验探究胶体的性质。

教师引导：【演示实验】用激光笔分别照射硫酸铜溶液及新合成的氢氧化铁胶体，观察实验现象，获得胶体性质，列举生活中的丁达尔现象。

学生活动：观察实验现象，获得胶体性质—丁达尔效应，思考理解丁达尔效应产生的原因。

设计意图：引导学生从宏观现象和微观本质探究胶体性质，通过观察、分析等方法获得结论。

3、鉴别、分离提纯胶体。

教师引导：【任务2】基于性质，鉴别氯化钠溶液及淀粉胶体，并设计实验，将其混合物进行分离。

学生活动：【学生实验】依据分散质粒径大小不同，利用半透膜设计实验分离胶体及溶液，并检验是否成功分离

设计意图：诊断评价学生对胶体本质及性质掌握情况，训练学生实验能力，深化对胶体的理解。

(三)环节三

1、探究单质—氧化物—酸(碱)—盐之间的转化规律

教师引导：【任务3】将初中所学代表性物质进行分类，以Ca、CaO、Ca(OH)2、CaCO3为例探究金属单质、碱性氧化物、碱、盐之间的转化规律;以C、CO2、H2CO3、CaCO3为例探究非金属单质、酸性氧化物、酸、盐之间的转化规律。

学生活动：结合具体实例，归纳总结单质—氧化物—酸(碱)—盐之间的转化规律，完成反应方程式的书写。

设计意图：将初中所学知识进行归纳整合，基于分类法，寻找物质之间的转化规律。

2、基于已知，总结酸、碱、盐的通性。

教师引导：【任务4】结合实例，总结酸、碱、盐的通性。

学生活动：思考讨论，归纳总结酸、碱、盐的通性、

(1)酸的通性：使指示剂变色;

与活泼金属反应生成盐和氢气;

与碱性氧化物反应生成盐和水;

与碱反应生成盐和水;

与盐反应生成新盐和新酸。

(2)碱的通性：使指示剂变色

与酸性氧化物反应生成盐和水;

与酸反应生成盐和水;

与盐反应生成新碱和新盐。

(3)盐的通性：与金属反应生成新的金属和新盐(金属活动性规律);

与酸反应生成新盐和新酸;

与碱反应生成新盐和新碱;

与盐反应生成两种新盐(符合复分解反应规律)。

设计意图：总结归纳酸、碱、盐的反应规律，体现物质类别是在探究物质转化中的重要依据。培养学生归纳总结提升的能力。

3、基于以上两点探究，利用“八圈图”，完善各物质之间的转化关系。

教师及学生活动：共同完成“八圈图”的书写。

设计意图：“八圈图”是物质转化规律的集中体现，也是重要的工具，可用于深入理解物质类别与各类物质之间转化的关系，也可用于设计物质转化的路径。

(四)环节四

教师引导：【任务5】以硫磺为原料，基于物质转化规律，设计实验，制备亚硫酸钠。

学生活动：

(1)明确原料及产物物质类别。

(2)依据“八圈图”设计反应路径，鼓励设计多条路径完成制备。

(3)书写制备过程中涉及的反应方程式。

《物质聚集状态》的教学设计 篇3

[关键词]物质聚集状态 教学设计

[中图分类号]G633.8 [文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2016）08-0098

一、设计思路

物质聚集状态是以物质的量为基础，着重探讨不同状态物质的物质的量与体积之间的关系，从而引入气体摩尔体积的新概念，是对物质的量的进一步延伸和拓展。物质的量是表示微观粒子的物理量，因此学习物质的聚集状态是比较抽象的过程，对高一学生来说存在一定的困难。基于“抽象化具体”的教学思路，首先用针筒挤压水和空气做对比引入微观世界，从三张图片体会微观结构决定宏观性质。通过书本表格的数据处理寻找不同状态的物质体积的特点，再将微观粒子的排列方式扩大成各种球类的排列来分析影响不同状态体积的微观因素，顺其自然地引人气体摩尔体积。

二、教学目标

1.知识与技能：了解影响物质体积的因素；初步掌握并运用气体摩尔体积；初步形成微观结构决定宏观性质的思想。

2.过程与方法：化抽象为具体，提高学生的空间想象能力；通过数据材料，让学生掌握比较分析方法，提高数据解读能力；通过小组探讨，培养学生的团队合作精神。

3.情感态度与价值观：培养严谨科学的科研习惯；认识宏观和微观的转化是研究化学的科学方法；体验实验得出的数据是检验推理的方法之一。

三、教學重、难点

教学重点：分析影响不同状态物质体积大小的主要因素；气体摩尔体积的理解及计算。

教学难点：引导学生从微观角度分析物质体积大小的影响因素；运用比较方法对数据进行分析总结。

四、教学过程

[教师]创设两个情境：①展示图片及文字：“让我们怀着愉悦的心情，一起爬山涉水，呼吸清新的空气吧！”②演示：利用针筒抽水、抽空气并且挤压针筒，观察读数的变化。

[提问]这里涉及哪些状态的物质呢？这三种状态的物质在宏观性质上有哪些差异？

[学生]讨论三种状态物质的流动性和压缩性。

[总结]阅读教材表格，表达三种聚集状态物质的宏观性质。

[目的]让学生从自然现象中对比分析不同状态物质的特点。

[教师]提供信息：三张不同聚集状态物质（铁、水、氢气）的微观粒子图片。

[提问]从微观角度解释三种状态存在差异的原因。

[学生]三种状态的物质微粒间的平均距离不同。

[目的]初步形成宏观性质是微观结构的体现的思想。

[教师]不同聚集状态的物质的结构和性质均有差异，1 mol不同聚集状态的物质在同温同压下的体积是否也有差异呢？

[教师]展示1 mol水、氯化钠和氧气的体积，让学生，比较图片从感官上体会差异。

[学生]以三人为一小组，分工合作，完成书本表格，从数据上体会差异。

[提问]透过标准状态下1 mol各种聚集状态的体积的数据你能得出哪些结论？

[学生]（1）1 mol固体、液体的体积较小，1 mol气体的体积较大。（2）1 mol不同固体或液体物质的体积不同。（3）相同状况下，1 mol气体体积基本相同。

[目的]提高学生处理数据的能力，学会在对比中分析数据。

[提问]（1）为什么1 mol固体或液体的体积较小，而气体较大？（2）为什么在相同状况下1 mol不同固体或液体的体积不相同，而1 mol不同气体的体积基本相同？

[教师]提供信息：①12个篮球和乒乓球紧密堆积图片。②12个乒乓球和12粒弹珠等距离非紧密堆积图片。

[学生1]微粒的大小、微粒间的距离等因素会影响物质的体积。

[学生2]固态、液态物质的体积主要取决于微粒的大小，气态物质的体积主要取决于微粒间的距离。

[教师]等物质的量固态、液态物质的体积大小由微粒的大小决定；等物质的量气态物质的体积大小由微粒间的平均距离决定。

[提问]影响气体分子间平均距离的宏观因素有哪些？

[学生]通过联想针筒内气体的压缩，热胀冷缩等现象得出结论：温度和压强。

[目的]进一步深化“宏观性质反应微观结构，微观结构决定宏观性质”的思想。

[教师]分子间平均距离由温度和压强决定。在相同温度和压强下，相同物质的量的气体体积基本相等。为此我们引入了气体摩尔体积。

五、教学反思

整个课堂通过教师启发、图片观察对比、数据处理分析、学生合作探讨、教师归纳总结的方式，逐步培养学生“微观结构决定宏观性质”的化学思维，并由此引人气体摩尔体积的概念，帮助学生更好地去理解和运用气体摩尔体积。

《物质聚集状态》的教学设计 篇4

关键词：物质聚集状态,教学设计

一、设计思路

物质聚集状态是以物质的量为基础, 着重探讨不同状态物质的物质的量与体积之间的关系, 从而引入气体摩尔体积的新概念, 是对物质的量的进一步延伸和拓展。物质的量是表示微观粒子的物理量, 因此学习物质的聚集状态是比较抽象的过程, 对高一学生来说存在一定的困难。基于“抽象化具体”的教学思路, 首先用针筒挤压水和空气做对比引入微观世界, 从三张图片体会微观结构决定宏观性质。通过书本表格的数据处理寻找不同状态的物质体积的特点, 再将微观粒子的排列方式扩大成各种球类的排列来分析影响不同状态体积的微观因素, 顺其自然地引入气体摩尔体积。

二、教学目标

1.知识与技能:了解影响物质体积的因素;初步掌握并运用气体摩尔体积;初步形成微观结构决定宏观性质的思想。

2.过程与方法:化抽象为具体, 提高学生的空间想象能力;通过数据材料, 让学生掌握比较分析方法, 提高数据解读能力;通过小组探讨, 培养学生的团队合作精神。

3.情感态度与价值观:培养严谨科学的科研习惯;认识宏观和微观的转化是研究化学的科学方法;体验实验得出的数据是检验推理的方法之一。

三、教学重、难点

教学重点:分析影响不同状态物质体积大小的主要因素;气体摩尔体积的理解及计算。

教学难点:引导学生从微观角度分析物质体积大小的影响因素;运用比较方法对数据进行分析总结。

四、教学过程

[教师]创设两个情境:①展示图片及文字:“让我们怀着愉悦的心情, 一起爬山涉水, 呼吸清新的空气吧!”②演示:利用针筒抽水、抽空气并且挤压针筒, 观察读数的变化。

[提问]这里涉及哪些状态的物质呢?这三种状态的物质在宏观性质上有哪些差异?

[学生]讨论三种状态物质的流动性和压缩性。

[总结]阅读教材表格, 表达三种聚集状态物质的宏观性质。

[目的]让学生从自然现象中对比分析不同状态物质的特点。

[教师]提供信息:三张不同聚集状态物质 (铁、水、氢气) 的微观粒子图片。

[提问]从微观角度解释三种状态存在差异的原因。

[学生]三种状态的物质微粒间的平均距离不同。

[目的]初步形成宏观性质是微观结构的体现的思想。

[教师]不同聚集状态的物质的结构和性质均有差异, 1mol不同聚集状态的物质在同温同压下的体积是否也有差异呢?

[教师]展示1mol水、氯化钠和氧气的体积, 让学生, 比较图片从感官上体会差异。

[学生]以三人为一小组, 分工合作, 完成书本表格, 从数据上体会差异。

[提问]透过标准状态下1mol各种聚集状态的体积的数据你能得出哪些结论?

[学生] (1) 1mol固体、液体的体积较小, 1mol气体的体积较大。 (2) 1mol不同固体或液体物质的体积不同。 (3) 相同状况下, 1mol气体体积基本相同。

[目的]提高学生处理数据的能力, 学会在对比中分析数据。

[提问] (1) 为什么1mol固体或液体的体积较小, 而气体较大? (2) 为什么在相同状况下1mol不同固体或液体的体积不相同, 而1mol不同气体的体积基本相同?

[教师]提供信息:①12个篮球和乒乓球紧密堆积图片。②12个乒乓球和12粒弹珠等距离非紧密堆积图片。

[学生1]微粒的大小、微粒间的距离等因素会影响物质的体积。

[学生2]固态、液态物质的体积主要取决于微粒的大小, 气态物质的体积主要取决于微粒间的距离。

[教师]等物质的量固态、液态物质的体积大小由微粒的大小决定;等物质的量气态物质的体积大小由微粒间的平均距离决定。

[提问]影响气体分子间平均距离的宏观因素有哪些?

[学生]通过联想针筒内气体的压缩, 热胀冷缩等现象得出结论:温度和压强。

[目的]进一步深化“宏观性质反应微观结构, 微观结构决定宏观性质”的思想。

[教师]分子间平均距离由温度和压强决定。在相同温度和压强下, 相同物质的量的气体体积基本相等。为此我们引入了气体摩尔体积。

五、教学反思

物质的量-教学设计 篇5

作者：龙维健 来源：湖北京山一中 上传时间：2006-05-16 人气：

694

本节内容概念多，理论性强，教学难度较大。本文尝试以三个 W 的处理为理念设计课堂教学。具体来说，三个 W 就是 What（什么）——物质的量、摩尔、阿伏加德罗常数是什么？ How（怎样）——物质的量与微观粒子数及阿伏加德罗常数之间的关系是怎样的？ Why（为何）——为什么要引入物质的量这个概念？在使用摩尔时，为什么必须指明粒子的种类？

【新课引入】以前一章刚刚学习的金属钠与水反应的化学方程式为分析对象，引出微观与宏

观的对立关系：

2Na ＋ 2H2O==2NaOH ＋ H2 ↑

该反应式可以表示

⑴ 2 个 Na 原子可与 2 个 H2O 分子发生反应„„(2 个 Na 原子或 2 个 H2O 分子皆不可

见、不可称——微观领域)⑵ 46 ｇ Na 与 36 ｇ H2O 恰好完全反应 „„（46 ｇ Na 或 36 ｇ H2O 皆既可见又可

称——宏观领域）

【问题推出】一个方面，化学反应是在粒子的层面发生的；另一方面，人们研究化学反应需要在可见可称的条件下定量进行。如何将不可见不可称的粒子（如分子、原子等）与可见可称的宏观物质联系起来呢？（微观粒子——宏观物质）

【教师点拨】微观粒子因体积小而不可见、质量小而不可称。若集合一定数量(不妨设为 N 个)的微粒以增大体积和质量，则能达到既可见又可称的目的。那么，N 该为多少才合适

呢？

【学生讨论】每小组点派一个学生发言。〖设计意图〗摆出矛盾，激发参与。同时让学生懂得新概念的诞生源于科学研究或解决问题的需要。

【教师讲解】同学们的见解并不统一。实际上，在第十四届国际计量大会上已经解决了这个问题，这里的 N 被规定为“ 0 ． 012 ㎏ C 中所含有的碳原子数”，并决定用摩尔作为计量微观粒子的“物质的量”的单位，即 1 摩尔粒子为“ 0 ． 012 ㎏ C 中所含有的碳

原子数”。

－ 26 【学生活动】已知 C 的质量为 1 ． 9927 × 10 ㎏，试计算 0 ． 012 ㎏ C 中所含有的碳原子数。（由两名学生上台演算）

【教师讲解】为了表彰意大利物理学家阿伏加德罗，人们特将这个数称阿伏加德罗常数，符号为 NA（板书）。刚才，大家通过计算得到了 6 ． 02 × 10 这个近似值。

323〖设计意图〗通过亲笔运算，加深对 6 ． 02 × 10 这个数字的印象。

【指导填表】师生共同完成。（板书）

物理量 长度 质量 时间 电流 热力学温度 物质的量 发光强度 表示符号 单位名称 单位符号

l m t I T n I

米 千克 秒 安培 开尔文 摩尔 坎德拉

m Kg s A K mol cd

0 ． 012 ㎏ C 中所含有的碳原子数

单位基准

光在真空中于 1 ／ 299792458s 所行路程

国际千克原器的质量

铯最外层电子绕核运转 9192631770 次所用时间

〖设计意图〗明确物质的量与摩尔是物理量与单位间的关系，【练习讲评】① 5molO2 约含有＿＿＿个氧分子，＿＿＿个氧原子；或含有＿＿ NAO2，＿

＿ NAO。

24② 3 ． 01 × 10 个 H2O 分子的物质的量是＿＿ mol ；

③ N 个水分子的物质的量是＿＿ mol ； 【指导推理】物质的量、阿伏加德罗常数与粒子数（符号为 N）间的关系：（板书）n ＝

N ／ NA

〖设计意图〗由学生在练习中自我发现规律，消除对化学公式的神秘感，增强探究学习的自

信心。

【学生活动】试比较以下各项的异同

23① 6 ． 02 × 10，② 0 ． 012 ㎏ C 中所含有的碳原子数，③阿伏加德罗常数 NA，④ 1 摩尔粒子的粒子数

23【教师讲解】数字 6 ． 02 × 10 虽然明了 , 但不准确。“ 0 ． 012 ㎏ C 中所含有的碳原子数”或“阿伏加德罗常数”看似表意模糊，实则 “精确”。阿伏加德罗常数 NA 与 ． 02 × 10 的关系如同与 3 ． 14 的关系。

23〖设计意图〗感悟化学中精确与模糊的关系，明确阿伏加德罗常数的意涵。

【问题设计】 1molO2 表示的是： A ．氧气的质量 B ．氧气的数量 C ．氧气的物质量 D ．氧

气的物质的量 E ．氧气的量

【教师讲解】“物质的量”是一个专用名词，不能拆开。（板书）

〖设计意图〗让学生明白“物质的量”四个字是一个整体，是一个物理量的名称。

【问题设计】 1mol 氢约含＿＿＿个氢原子。

【教师讲解】大家的答案有分歧。关于“ 1mol 氢”中的氢，有的同学理解为氢分子，有的同学理解为氢原子。这种表达容易产生分歧，题目中的表示是错误的。因此，（板书）在使用摩尔表示物质的量时，应该用化学式指明粒子的种类。如 2mol Na，１ molH 等.＋

【问题设计】 1mol 稻谷约含＿＿＿颗谷粒。

23【教师讲解】 6 ． 02 × 10 颗稻谷是什么概念呢？假如说有 6 ． 02 × 10 颗稻谷，将它平均分给 12 亿中国人，每人可得约 1400 万吨。可见，将摩尔用于宏观物质，没有意义。实际上，物质的量这个概念是源于微观粒子的计量不便而产生，因此它也只适用于微观领域。（板书）摩尔是微观粒子的计量单位，它所量度的对象是构成物质的基本粒子或它们的特定组合。如 1mole，1 ．５ molSO4 等。

－

2＋

〖设计意图〗通过两道故设的错题，让学生明确使用摩尔应注意的事项，并理解其中的原因，使知识的获得顺乎自然。

【巩固练习】 1 ．正误判断：① 0 ． 5 ｍ olCO2 ② 1mol 氯 ③ 2molCuSO4 ④ 0 ． 1mol

人

232 ．计算：① 3 ． 01 × 10 个 H 的物质的量； ② 2molH2O 中的 H2O 分子数； ．填空： 1 ．５ molH3PO4 分子中有＿＿ molH，＿＿个 P，＿＿ NAO。

龙维健 , 男 ,1990 年从教，中学化学高级教师 , 华中师大本科学历 , 湖北省化学学会会

员 , 各级各类获奖及发表论文十余篇。

生物质颗粒燃料特性及锅炉设计 篇6

【关键词】生物质颗粒燃料；燃料特性；燃烧特性；锅炉设计

生物质能源资源丰富，是仅次于煤炭、石油和天然气的世界第四大能源。生物质能源通过光合作用可再生，与风能、太阳能等同属可再生能源。

1.生物质颗粒燃料特性及燃烧特性

生物质颗粒成型燃料属低炭化度、高挥发份、高含氧物料，是以木屑、秸秆、稻草、稻壳等农林剩余物为原料，在经粉碎、筛选、软化、挤压、烘干等工艺，压缩成颗粒状且质地坚实的成型物，其粒度通常为?6-?15，长度小于30mm，密度0.8-1.4t/m3，便于贮存和运输。其燃烧特性如下：

（1）CO2零排放，生物质通过光合作用吸收的CO2量与生物质颗粒燃料完全充分燃烧生成CO2量相当，即CO2零排放。

（2）S含量是煤的1/10[1]，绝大部分生物质燃料燃烧时 SO2 的排放浓度非常低，污染物排放水平较低，基本为零[2]，烟气不需脱硫处理。

（3）N含量低，燃烧过程中生成的NOX较少。

（4）灰分为烟煤的1/4-1/10，燃烧特性优于煤炭[3]，灰渣量很小，出渣费用低。

（5）挥发分在350℃时就析出约80%， 其中含有大量氢气、甲烷、不饱和烃（CmHn）、一氧化碳等可燃气体，析出及燃烧时间短，只占燃烧时间的10%左右，有利于燃烧。

（6）在燃料中添加适当的添加剂，能够有效降低生物质颗粒燃料的结渣趋势。

生物质颗粒燃料具有高效、洁净、点火容易、CO2零排放等优点，中国的生物质资源产量丰富，其中农作物秸秆年产量约为6亿吨左右，而且可再生，生物质颗粒燃料具有极大的发展潜力。

2.生物质颗粒燃料锅炉设计

生物质颗粒燃料锅炉专门燃用生物质颗粒成型燃料，生物质颗粒燃料与煤的燃烧机理十分相似，但由于生物质的挥发分析出温度低而易着火，所以生物质颗粒燃料锅炉的燃烧方式、结构等必须有别于燃煤锅炉，设计时主要区别如下：

（1）炉膛过量空气系数：α=1.5时为好，炉膛空间要比燃煤锅炉大，炉膛容积热负荷取小型室燃炉的下限。

（2）布置二次风系统：二次风进风口布置在炉墙的不同位置，再以不同的角度向炉内供风，保证主燃区充足的氧气，使燃料挥发分充分燃烧；同时将主燃区火焰向炉膛后部吹，扰动气流，保证燃烧区域有适合的温度水平，延长燃料可燃物与高温烟气在炉内停留时间。

（3）气体不完全热损失q3：合理配置二次风后，q3取值可以较低值。

（4）固体不完全热损失q4：生物质颗粒燃料固定碳含量低，在α=1.5时q4在3%左右[4]，远远小于层燃燃煤锅炉的固体不完全燃烧热损失。

（5）玉米秸秆等生物质燃料灰中SiO2含量高，在设计中受热面结构采用大节距、顺列布置、低烟速（约5～6m/s）、对流受热面布置高效吹灰器等手段，以减少管壁积灰和结渣、减轻磨损，提高对流受热面的使用寿命。

（6）辅机采用变频电机：鼓、引风机、二次风机、炉排都应采用变频电机，随时调整风量、风压、炉排速度，在燃料层厚度一定的情况下，使生物质颗粒燃料充分燃烧，保证锅炉经济运行。

（7）料斗处加装易于操作的隔料挡板，在锅炉负荷变小或间歇运行时，关闭挡板隔离料斗与炉膛，防止火床前移，反烧料斗。

3.结束语

生物质颗粒燃料锅炉在合适的炉膛过量空气系数、燃烧工况稳定情况下，要比燃煤锅炉的效率高约 10%，其结构简单、操作方便、投资和运行费用都相对燃油、燃气锅炉较低。随着环保排放指标的日益严格，大中城市禁煤区不断设立，由于改用燃油、天然氣或用电的成本问题，大多数燃煤锅炉用户更倾向于燃生物质的锅炉更新或改造。

目前生物质颗粒燃料成型设备主要以加热成型为主，存在能耗较高、成型部件易磨损、产量低等问题。随着技术的进步及国家政策的支持，生物质颗粒燃料产量必能逐步提升，生物质颗粒锅炉也会大量的推广，彻底解决大量露天焚烧秸秆导致大气污染的问题，同时缓解化石能源供应紧张，促进可再生能源的利用和循环经济的发展，将产生显著的社会效益。 [科]

【参考文献】

[1]毕慧杰.区域供热锅炉房燃煤改烧生物质颗粒燃料的工艺改造.区域供热，2010（1）.

[2]罗娟.典型生物质颗粒燃料燃烧特性试验.农业工程学报，2010，5.

[3]王小聪.生物质颗粒层燃工业锅炉节能减排技术分析与测试研究.环境工程，2012（第30卷）增刊.

生物质发酵药渣焚烧处理工艺设计 篇7

抗生素制药企业的发酵原料一般采用玉米粉、糊精等作为抗生素细菌的营养源,当可用细菌生长到一定阶段后采用萃取剂行萃取,发酵药渣进行灭活处理后进行填埋或堆肥处理,但随着药企规模的不断发展,发酵药渣的产量也不断增长,填埋和堆肥的处理成本也越来越高,填埋场地和堆肥环境的恶化已经越来越难以满足日益严格的环保要求,因此迫切需要一种新的更加环保的处理方式。本工艺就是基于此背景而产生一种可对生物质发酵药渣进行无害化、减量化、资源化,具有良好的社会效益、环境效益和经济效益的处理方法。

2 设计参数

本工艺以某抗生素制药企业每天焚烧80t发酵药渣为例进行设计,设计低位热值1200kcal/kg,含水率55%,年运转时间8000h以上,辅助燃料为0#柴油,配置一台6t/h、0.8MPA的一体式循环流化床锅炉。发酵药渣的元素组成、水分、灰分、热值测定结果列表如表1所示。焚烧系统主要技术参数如下表2所示。

烟气处理系统,满足《危险废物焚烧污染控制标准》GB18484-2001中的有关要求,采用标准允许排放限值来进行设计。

3 工艺流程框图及说明

根据生物质发酵药渣的特性几参数,设计的工艺流程如图1所示。

由于生物质发酵药渣存在热值低、含水率大,板框压滤后物料堆积密实,粉末颗粒小,透气性差等特性,因此,在药渣进入一体式焚烧炉前采用烘干+造粒的预处理技术。从而提高入炉药渣热值并延长炉内停留时间以提高焚烧效率,烘干后可以使入炉药渣含水率降至30%以下,低位热值大于1660kcal/kg。

发酵药渣经厂内板框压滤机压滤后采用运输车输送至焚烧厂,卸入缓冲斗内,由螺旋输送机送至皮带输送机上,皮带输送机配有称重装置,通过变频调节螺旋输送机的频率,药渣可均匀定量地输送至盘式烘干机内,吸收经蒸气加热的夹套、中空轴及圆盘提供的热能后,经圆盘旋转搅拌、水平推进,自出料口排出机体。该设备热介质采用余热锅炉产生的部份蒸气,蒸气冷凝水可返回至软化水箱循环使用。产生的废气接入厂内喷淋除臭装置处理并脱水后经鼓风机引入焚烧炉内燃烧,产生的污水进入厂内污水管网。

发酵药渣经烘干、脱水后由螺旋输送机送至造粒机。螺旋输送机采用变频控制,可根据造粒机电流变化调节输送速度。药渣经挤压成型后进入焚烧炉内焚烧,可改善热传递,增强透气性,形成碳化层,提高焚烧效率,同时满足流化床燃烧原理的要求。药渣造粒后进入颗粒物储仓,储仓容积为20m3,以保证在设备出现事故或检修时焚烧系统能正常运行。药渣颗粒经过螺旋称重机均匀定量地输送至焚烧炉进料口。药渣经过焚烧炉前端的烘干段进行再次烘干后进入高温燃烧区域燃烧,使腐败性的有机物因高温(二燃室温度大于1100℃)燃烧而成为无机物,病原性生物因在高温焚烧下消灭,产生的不可燃成份和燃烬后的炉渣经出渣管落入渣仓中。

燃烧空气供给系统根据药渣燃烧阶段所需的助燃空气,由鼓风机从预处理车间抽吸经急冷式热交换器加热后送入焚烧炉内,分别为焚烧炉入口烘干段、循环流化床炉膛底部、二燃室供风,使炉膛烟气产生强烈湍流,消除化学不完全燃烧损失和有利于飞灰中碳粒的燃烬。所需空气取自于药渣预处理车间,使药渣预处理车间维持负压,确保预处理车间臭气不会外逸。

焚烧炉设有点火燃烧机和辅助燃烧机,用轻柴油作为辅助燃料,供点火升温用,正常运行时不启动辅助燃烧系统,有时药渣热值偏低、水分较高、炉膛出口温度不能维持在1100℃以上,此时启用辅助燃烧装置、以提高炉温达到稳定燃烧。停炉过程中,辅助燃烧装置在停止进料前启动,直至药渣燃烬为止。

在二燃室充分燃烧的高温烟气通过余热锅炉进行热能回收利用,回收烟气热量产生0.8MPA,170℃饱和蒸气,同时,将部份蒸气引入盘式烘干机内作为热介质进行烘干作业,从而大大降低能源消耗,另一部分蒸气则供给药厂发酵车间使用,有效地创造经济价值。

为了提高炉膛温度,特别是焚烧低热值药渣时,为保证炉膛处于较高温度,保证炉膛中心温度达到物料燃烧的要求,节约能源及降低辅助燃料消耗,本工艺设置一台烟气余热利用装置,集空气预热器与热交换器为一体,该装置上部为气-水换热器,将药渣焚烧产生的烟气余热转换为热水,部分热水作为锅炉给水,其余热水并入厂区供热管网。烟气换热后引入该装置下部的气-气换热器,将预处理车间内臭气进行加热,再引入焚烧炉内进行助燃。

本工艺烟气净化系统采用“炉内脱硫+半干法除酸塔+活性炭/消石灰喷粉装置+布袋除尘器”,在焚烧炉内加入生石灰进行炉内高温脱硫然后烟气进入半干法除酸塔,将碱液高压雾化喷入塔内,和烟气充分混合进行中和反应,并增加烟气湿度,提高消石灰和活性碳的反应及吸附活性,同时控制入袋温度,彻底将烟气中酸性气体及其它有毒有害物质清除干净,确保尾气达标排放。

在除酸塔和布袋除尘器之间喷入活性炭以吸附烟气中的重金属和呋喃类等有毒有害物质,并可根据药渣中酸性成份变化调节喷入消石灰以进一步除酸。

烟气经布袋除尘器除掉烟气中的粉尘及反应产物后,符合排放标准的烟气通过引风机送至烟囱排放至大气。

工艺系统中换热装置和尾气净化装置产生的飞灰通过刮板除灰机收集至灰渣仓,然后再进行固化处理。

4 本工艺设计特点

4.1 预处理采用造粒技术,使极细粉末的发酵药渣形成Φ8×10的圆柱体,增大了入炉物料颗粒,使得药渣在炉内有足够的停留时间进行燃烧分解,彻底破坏有毒有害物质,解决了普通抗生素药渣粉末进入炉内即被热风吹到焚烧系统后段,造成燃烧不完全,烟气CO含量大量超标的情况。

4.2 采用蒸气烘干的盘式烘干机,有效利用了药渣自身燃烧产生的蒸气进行烘干,有效节约了能源,降低了运行成本,实现了循环经济。盘式烘干机转速可调可控,使得物料烘干水分可以较精确的控制在造粒机要求的范围内。

4.3 采用一体式设计的循环流化床结构,在流化床入口出增加物料烘干段,使得药渣颗粒在进入焚烧炉前再次进行烘干,确保焚烧稳定运行。

4.4 烟气净化系统采用“炉内脱硫+半干法除酸塔+活性炭/消石灰喷粉装置+布袋除尘器”该系统可对抗生素生产工艺中加入的H2SO4或HCl以及焚烧产生的酸性气体进行彻底的中和,加入活性炭可以有效吸收重金属以及呋喃类物质,有效净化烟气,确保烟气达标排放。

5 结语

该工艺系统在实际运行后表明,抗生素药渣采用烘干+造粒并使用一体式循环流化床焚烧可实现药渣减量化、无害化、资源化处理,技术先进,尾气能够达标排放,并能将焚烧产生的蒸气一部分满足烘干要求的同时将另一部分送到发酵车间进行有效利用,实现了良好的社会效应、环境效益和经济效益,对企业的可持续发展具有重要意义。

参考文献

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[2]徐珍,郭正元.生活垃圾焚烧技术及应用概况[C].中国环境保护优秀论文集,湖南农业大学,2005.

[3]郭其峰.制药企业药渣的无害化能源化利用[J]节能与环保,2015(4).

[4]孙燕.几种垃圾焚烧炉及炉排的介绍[J].环境卫生工程,2002(2).

[5]高文彬.垃圾焚烧炉炉型应用概况[J].科技创新与应用,2014(20).

[6]J.D.Nixon,D.G.Wright,P.K.Dey,S.K.Ghosh,P.A.Davies.Acomparativeassessmentofwasteincineratorsinthe UK[J].Waste Management,2013,33(11):2234-2244.

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[8]G.Skodras,Ir.Diamantopoulou,A.Zabaniotou,et al.Enhanced mercury adsorption in activated carbons from biomass materials and waste tires[J].Fuel Processing Technology,2007,88(8):749-785.

论非物质设计及其在中国的发展 篇8

1.1科技的因素

当18世纪的蒸汽机在英国问世, 没有人想到这项发明会带来一场历史性变革, 引发工业革命。今天科学家与社会学家们认为计算机与电信技术在整个人类文明的进程中引起的这场新的技术革命将比工业革命对人类的影响更加深刻。由计算机和通信线路连接起来的全球网络成为有史以来所建造的最大的机器。在今后的几年中, 它可能还要扩大许多倍, 甚至更加强大。机器在过去接管了大部分重体力劳动, 而计算机却越来越多地取代人们思维的任务。非物质设计成为一种与新技术特别是计算机、网络、人工智能相匹配的设计方式。

1.2经济条件和文化因素

科技为非物质设计提供技术支持, 而信息社会强大的经济实力为它奠定厚实的物质基础。概括起来, 西方资本主义发达国家的工业设计都是在市场经济竞争、消费主义和对物质利益的肯定这几个社会经济条件主导之下发展的。对物质利益和消费主义的追逐无疑是工业化社会设计的经济推动力。在工业社会中, 设计是以满足人类“物质欲望”和“消费主义”为核心, 当这种物的需要达到一定的程度, 人类则要求设计能满足生活中的更多要求, 于是突出地强调物品的精神追求, 设计的个性化与情感化。另一方面随着人类保护资源、爱护环境意识的提高, 消费观念也从物的层面转为服务层面, 从“物为我用”转为“物尽其用”, 从而充分有效地利用有限的资源。

1.3生态要求

由生态危机造成的资源短缺、环境污染等因素客观上需要设计作出符合时代需要的改变。两百多年来, 过度生产和消费的工业文明及其生活方式导致了包括能源、资源、环境等的恶化及一系列的社会问题的产生, 使人们不得不对自己的行为进行反思。从20世纪60年代起, 不断出现了一些如环境保护、有计划发展、回归自然、简单生活等思潮, 在设计界也出现了“反设计”、“绿色设计”等设计思想, 旨在抑制人类过度的物质性设计、生产及消费行为, 以便与环境和谐相处, 从而达到可持续发展的目标, 可持续发展战略也许就是21世纪设计师追求的终极意义的职业道德。

2非物质设计的特点

2.1非物质与非物质设计

“非物质”的提法, 主要来自于西方当代历史学家汤因比的启示, 他认为人类将无生命的和未加工的物质转化成具有功能和样式的工具, 而这种功能和样式是非物质的:正是通过物质, 才创造出这些非物质的东西。“物质”前加一个“非”字并不表示“非物质”是“物质”的简单反义。物质性的表达是社会工业化的产物, 工业化建立起来的社会是一个“基于物质产品生产和制造的社会”, 以物质的“数”和“量”为社会进步的标志。而信息社会是一个“基于提供服务和非物质产品的社会”, 产品的“艺术性”和“精神性”附着在产品的物质性之上。它结合先进的技术成果, 使设计艺术化、多元化、科学化。“非物质”这个概念表述了设计发展的新趋势:从有形到无形、实物向虚拟、物到非物的转变, 追求产品的个性化与超功能, 力图以更少的资源消耗和物质产出, 达到发展的目的。

凭借电脑所提供的新空间, 虚拟化、数字化成为一种设计媒介或手段, 在这种新的设计方式之下, 设计在定义、范围、形式、目的等等方面产生一系列变化。那么非物质设计就是凭借数字化技术基础之上的基于服务的设计。它是相对于物质设计而言的, 并且揭示了物质设计中早已存在的非物质性, 如产品的功能和样式本身是非物质的;产品构思和设想是非物质的;语言思想也是非物质的。 物质设计中有非物质设计的成分, 而非物质设计又必定借助物质才能得以实现, 两者互为联系和基础, 如老子所言:“有之以为利, 无之以为用”, 两者之间缺一不可。

2.2非物质设计的特点

非物质设计依赖的是以数字化方式构成的通过网络、电脑而存在的空间。在这种空间中, 艺术设计以数字化的虚拟为中介创造和构思艺术形象, 设计作品。形式已经变成看不见摸不着的非物质, 最终的产品也不是摆放在我们面前的物品, 而是转化成为一种纯粹的功能或者超功能。比如我们直接享受了电子信件带来的信息交流的便利, 而看不到信息传递功能的服务形式。设计从物的设计向非物的设计转变, 带来整个数字艺术设计过程的无纸化。它以数字化技术为核心, 通过多媒体技术、网络技术、虚拟现实技术来实现信息、工具、人员的集成, 从而有效地实现了设计过程中对对象的全面分析和判断, 运用创造性思维, 寻求解决问题的方案。

非物质设计体现了科学与艺术结合的重要意义, 设计从静态的、理性的、单一的、物质的创造向动态的、感性的、复合的、非物质的创造进行转变, 正是设计内容艺术化的表现。设计的目的归根结底是服务于人, 非物质设计对设计的服务性有了更高的要求, 情感化、个性化设计, 多功能、超功能设计, 小巧、轻便、无污染的设计成为人们追求的新目标, 并试图将这些功能融为一体。更加凸显了以人为本的内涵, 注重与消费者的交流与沟通, 重视人文文化和民族特色。非物质社会的设计是追求功能、科技、情感、效用多位一体的产物, 是一种以服务为核心的消费方式, 更是一种全新的生活方式。

3非物质设计与中国特色的设计之路

3.1非物质设计在中国发展的可行性

非物质设计的设计理念不仅与中国传统的文化观念相合, 而且符合中国的现实状况。这可从以下思想基础、发展需要、制度支持三个方面来分析:

中国自古有“天人合一”的哲学思想, 强调人与自然的和谐相处, 这在我国古代的工艺产品中都有鲜明的体现。在技术发达、人类过度干涉自然的今天, 这一观念更显其积极的意义。近年来设计界提出的绿色设计以及人类造物适度性的主张, 无不是这一哲学思想在现代设计中的体现;同时在中国人的行为文化中, 自古就有注重个性修养、摆脱物欲以及勤劳节约、讲究实效等优良的文化传统, 这与“非物质设计”所倡导的消费方式和生活态度有极其相似之处, 从而为在我国的设计及消费生活中推广这一新的生活方式提供了良好的社会思想道德基础。

其次, 中国是一个人口大国, 相对而言又是一个资源小国, 人均资源占有量低。随着经济建设的发展, 环境破坏、资源消耗严重。在我们探索在现有科学技术发展水平下, 降低消耗、又保证发展的模式时, 非物质设计观为我们提供了一个可借鉴的新的思路。非物质设计理论强调的是资源共享, 提供的是服务而不是单个产品本身, 它与 “可持续”发展的战略目标密不可分的, 是一种全新的设计方式, 同时也是一种新的生活方式, 它对人类自身的发展, 以及后世子孙的生活延续有着重要的意义。

我国政府于1994年批准实施《21世纪议程》, 将可持续发展放在突出的战略地位, 给予了高度重视, 在政策制定、立法实施方面倾斜支持, 并运用经济杠杆、市场机制、行政手段辅助调节。可持续发展战略将推动设计的非物质化。

3.2非物质设计有利于中国特色设计文化的形成

当生产重心从“物”的层面转向“非物”层面的时候, 人的因素、文化的因素将起到越来越重要的作用, 将更加重视人文文化和民族特色。在物质层面我们没有优势可言, 但中国是一个文明古国, 有悠久的历史和丰富的传统文化, 有着无数勤劳、智慧的人民, 在非物质设计的空间、感觉、思想和哲学等的诸多层面, 我国有着天然的优势。

另一方面, 在当今中国的设计市场, 西方的物质文明还占有统治地位, 无疑压制了中国传统文化在生活中物质层面的发挥。例如, 在室内设计中, 西方现代设计风格几乎完全排斥了中国传统的室内设计, 包括传统家具的设计、布置和使用方式。非物质设计的发展将使这些在现代家庭中占有如图腾般地位的物品逐渐归于无形, 如电视机、音响等只在使用中出现, 平时将隐蔽起来, 这就为客厅设计提供了新的可能性, 如回归传统的设计, 而这一设计变革必将引起一系列包括家具、服装甚至家电产品在内的“中国风”设计的出现, 由此带来中国传统设计文化的复兴, 进而有助于中国特色设计文化的形成。

非物质设计是一个逐步推进的过程, 以这一观点看待非物质设计, 将使我们在未来的现代化建设中做到既丰富了人们的物质生活, 同时又减少物质消费、降低对资源能源的压力, 从而实现可持续发展。而且这一过程必将在思想和物质上全面推进中国传统文化的复兴, 最终将在更高的层次上促进非物质设计的发展。

4结语

非物质设计不是绝对“非物的”设计, 而是建立在高度的物质基础上的非物质化进程。非物质设计是对物质设计的一种超越, 当代科学技术特别是网络技术的发展, 为这种超越提供了条件和途径。非物质设计的发展理念反映了设计价值和社会存在进入到非物质的生态需求。

不管信息技术如何发展, 其进步本身并不是目的, 仅是人类创造更合理生存方式的“手段”, 终极目的在于为人类提供更好的“服务”。非物质设计的发展将使信息技术转化为更贴近人类心灵的产品, 创造一个更舒适也有利于人类可持续发展的生存空间。作为一种先进的设计方向, 对于引导合理的生活及生产方式有积极的意义。从非物质设计具有前瞻性的理论中, 发展有中国特色的现代设计在于根据现实需要和在中国特色的民族文化中寻找到更有效、更合理的发展方向。

参考文献

[1][美]马克.第亚尼编著, 滕守尧译.非物质社会—后工业世界的设计、文化与技术[M].四川:四川人民出版社, 1998.

[2]张进平.非物质设计刍议[J].装饰, 2005.

[3]葛洲波.非物质平面设计研究[J].天津工业大学硕士研究生学位论文, 2002.

[4]余晓宝.非物质社会中数字艺术设计的新趋势[J].装饰, 2006.

物质设计 篇9

复习课究竟怎样上才能提高学生的学习效率?这个问题一直困扰着我多年。因为复习课的内容对于学生来说都已经学过, 极难引起学生的积极性和学习热情。因此, 教师要对复习内容进行再设计、再创造, 让学生再次产生浓厚的兴趣, 让学生通过再学习, 达到对知识的再记忆、再理解、再整合、再迁移, 重新构建知识框架是上好复习课的关键。物质的检验、鉴别及推断题是中考的必考题型, 这类题型所包含的内容较多、条件隐蔽、关系复杂、综合性强, 是学生较容易失分的题型。因此有必要对这一内容的复习和这类题目的解题技巧做一些探究。

我校九年级学生经过两年的EEPO学习方式的训练和近一年的化学知识储备, 已经具备了小组合作探究的能力, 所以在这一节复习课里我采用EEPO平台互动式教学组织学生进行复习。这种学习方式具有知识性强、容量大、速度快的特点, 并且通过小组的互动, 更能提高学生学习的主动性。

我把这节课设计为两个平台, 一是考点总结, 二是巩固练习。教学过程实录如下。

二、教学过程

(一) 考点总结

师:同学们, 在二战期间美军用白磷的二硫化碳溶液涂在小老鼠身上成功地炸掉了德国戒备森严的军工厂。这是利用了上述物质的什么性质?

生:利用了白磷着火点低、二硫化碳易挥发的性质。

师:掌握物质的性质是我们做好解答推断题的关键。首先请同学们一起回忆有关的考点知识 (列清单) 。

课件展示: (平台一)

让学生阅读要求, 明确任务。

两人合作完成其中一组物质的总结, 然后小组内交互, 交换学习卡, 把其他同学的知识总结补充到自己的学习卡上。

学生代表把学习卡投影出来, 其他组的同学进行纠错或补充。

教师点评学生列举的情况, 并进行精讲:溶于酸的沉淀有不溶性的碱以及碳酸盐;含有铜离子的溶液都显蓝色, 含有铁离子的溶液都显黄色, 含有亚铁离子的溶液都显浅绿色。

过渡:物质的检验能用物理方法的尽量用物理方法, 如果不能用物理方法就用化学方法检验。下面我们复习用化学方法来检验酸碱盐。

课件展示:

生:6人小组合作, 组长根据各组员的实际情况进行分工归纳总结, 并把个人成果写在小卡上。组内交互, 组长负责整理, 并把成果写在大卡上。

各组把大卡展示在教室的四周合适的位置, 然后进行生生互评。

最后由教师补充精讲。

(二) 巩固练习 (平台二)

三、课后反思

(一) 教学亮点

1.复习的引入马上激起学生浓厚的兴趣, 教学各个环节间过渡自然, 教学过程流畅。

2.设计了两个平台, 一个是总结考点知识清单, 一个是中考真题演练。每个平台的设计都能抓住关键要素, 围绕目标构建了多个向度的方法和途径, 打破了以往的教师讲, 学生听、记等沉闷的复习模式, 促使学生主动、积极地进行归纳和探究, 自觉地运用总结出来的知识分析、解决问题, 把学习主动权完全交给学生, 教师只是起到主导和点拨的作用。

3.注重知识的掌握和应用。物质的检验、鉴别和推断涉及的知识点多、难度大, 按以往的教学模式, 一节课的时间也只能归纳考点清单。而本节课先让学生分组整理知识点, 然后进行充分交互, 课堂容量大, 节约时间, 而且大胆交出主动权, 培养学生自主、合作、探究的学习习惯, 且在汇报和生生互评的环节中加强了知识间的强化, 知识点强化次数不断得到攀升。用20分钟的时间进行考点知识总结后, 及时通过练习检测学生对考点的理解和应用情况, 有效提高复习质量。

(二) 不足之处

这节课让人感觉遗憾的地方是时间掌控不好, 有点前松后紧。出现这个问题的原因主要是在平台一考点总结时, 一是没有完全放开让学生自选向度去完成, 而是把知识归纳分为两次小组活动, 这样就让学生动得过多了。二是对小组管理力度不足, 有个别小组迟迟不能组织起来, 且分工不明确, 导致不能在预设的时间内完成任务。

课前我的设计思路是考虑到考点内容过多, 所以平台一我分两个活动来完成, 这是一个不敢完全放开的表现。所以, 经过课后反思, 我做了如下的修改:

1.投影复习目标, 让学生阅读。

2.角色分工, 分别让不同的小组探讨完成不同考点的总结任务:1组和2组完成特殊固体颜色的归纳;3组和4组完成沉淀的颜色的归纳;5组和6组完成特殊溶液的颜色;7组和8组完成常见酸碱盐的检验。

3.同类小组 (1组和2组、3组和4组、5组和6组、7组和8组) 交流、互评、补充。

4.异类小组交流。

5.各小组汇报展示, 其他同学点评。

6.教师精讲补充, 归纳知识点。

做了修改后, 我认为有以下两个优点:一是交换学习卡, 少中体现多, 强化次数得到攀升;二是通过组内角色分工和角色互换, 使得课堂容量得到加大, 并使学生形成自觉学习、自主探究的习惯。

物质设计 篇10

关键词：生物质,固体成型,振动,压缩

0引言

能源是人类社会进步的重要基础, 生物质能作为可再生能源之一, 具有来源广、产量大、可储存、二氧化碳零排放等优点, 受到了世界各国普遍关注。原始生物质的特点是松散、能量密度低, 以及收集、储存、 运输困难, 制约了生物质能的推广利用[1-4]。目前, 普遍采用的方法是将其压缩成固体燃料。由于生物质是粘弹性物料, 一次压缩完物料的弹性恢复, 在下次压缩时仍然要消耗部分压缩功, 造成压缩设备的耗能偏高、生产率低等问题, 导致生物质固体燃料前期能量投入和加工成本大[5-8]。本文利用振动压实、减摩、 增加物料流动性等原理[9 - 12], 设计生物质振动压缩固体成型试验系统, 并进行初步的验证试验, 为优化现有生物质成型设备、解决生物质固体成型行业存在的问题探索新途径。

1试验系统的设计

1. 1总体设计

在现有活塞式压缩试验装置基础上, 将压缩活塞和模具分别引入振动, 设计了液压传动装置及控制系统、气压传动装置及控制系统、数据采集分析系统, 组成生物质振动压缩固体成型试验系统, 如图1所示。

1. 2工作原理

系统连接上电后, 首先将待压缩的生物质燃料称重, 控制每次喂入压缩室的物料量一定; 然后打开气压源及控制系统, 给激振器提供0. 4MPa的气体, 并在试验过程中始终保持气压值不变, 激振器将以一定的频率带动活塞或模具做往复振动; 最后打开液压控制系统, 液压油推动振动的压缩活塞以3mm /s的速度对压缩室内的燃料进行压缩, 调整液压系统中的溢流阀, 使液压系统的额定压力值为8MPa。在压缩过程中, 通过高速USB接口的DAQ数据采集卡对压力与位移等模拟电压信号进行采集, 并传输给上位机数据测量分析系统; 数据测量分析系统按照设置的相关参数对数据进行实时校正、分析和处理, 并实时绘制位移和压力变化曲线, 同时将数据存储到测量文件中。

2硬件控制系统设计

2. 1传感器选型

为了研究振动对生物质压缩过程中的压缩特性和功耗的影响, 需要测试压缩过程中的压缩力和物料被压缩程度指标, 因此试验系统上要安装压力传感器和位移传感器。

选用直线位移传感器BWL -300对液压活塞的行程进行测量。该位移传感器的测量行程为0 ~ 300mm, 输出电压为0 ~ 10VDC, 重复精度0. 005mm, 线性精度最高0. 05% 。试验过程中, 滑杆与压缩活塞固定。

选用PTS503型油压变送器对压缩活塞作用在生物质上的压力进行测量。该油压变送器的量程范围为0 ~ 60MPa, 输出电压为0 ~ 5VDC, 综合精度0. 25% FS和0. 5% FS。试验过程中通过测量液压泵出口压力来间接获得压缩活塞作用在物料上的压力。

数据采集器选择NI公司的USB - 6210多功能DAQ高速数据采集模块。该模块在高采样率下也能保持高精度, 并提供了16路模拟输入 ( 16位AD转换值) 、4路数字输入线、4路数字输出线, 每通道有4个可编程输入范围 ( ± 0. 2 ~ ± 10V) , 单通道采样率250k S / s。

2. 2液压传动装置及控制系统设计

试验选择液压传动系统作为压缩装置的动力源, 液压传动装置为吉林大学生产的快速组合式液压实验台YJS-03-E。

图2为生物质固体成型试验装置的液压系统原理图。溢流阀1用来调节压缩时的最大压力; 三位四通电磁换向阀2用来控制压缩油缸4的升降运动; 单向节流阀3限制油缸活塞的运行速度, 并防止在空载或负载很小时活塞在重力作用下加速下行, 起到保护作用。

启动液压泵, 电磁换向阀2处于中位, 通过溢流阀1调节系统油压P1到设定的压力。当电磁铁1YA通电时, 压力油通过电磁换向阀2的左位进入液压缸的上腔, 液压缸活塞带动压缩活塞向下运动, 进行压缩试验。当电磁铁2YA通电时, 压力油通过电磁换向阀2的右位进入液压缸的下腔, 液压缸活塞带动压缩活塞向上运动, 完成一次压缩。

2. 3气压传动装置及控制系统设计

试验装置采用气动活塞式激振器对生物质固体成型过程施加振动, 型号为QJQ3-63, 工作压力为0. 2 ~ 0. 4MPa, 激振力1 700N, 振动频率10 ~ 40Hz。气动源为单螺杆空气压缩机OG37A, 额定气压0. 7MPa, 气动回路控制装置为自制的回路控制平台。振动经两种方式引入试验系统中, 模具轴向叠加振动和压缩活塞轴向叠加振动。

图3为生物质固体成型试验装置的气压系统原理图。气压减压阀1用来调节激振器的最大工作压力, 调速阀3和4调节气流流量, 手动换向阀2用来选择激振器5和6的工作状态。试验中, 通过调节气压减压阀1调节回路中的气压压力来控制气动激振器的工作频率及振幅。

启动空气压缩机, 手动换向阀2处于中位, 通过气压减压阀1调节气压P2到合适的压力。当手动换向阀2转到A位时, 压缩空气通过调速阀3输到激振器5, 将振动传递给压缩活塞。当手动换向阀2转到B位时, 压缩空气通过调速阀4输到激振器6, 将振动传递给成型模具。

3数据测量分析系统设计

上位机数据测量分析系统采用美国NI公司的虚拟仪器软件开发平台Lab VIEW7. 1进行设计, 采用模块化设计方法, 各模块的编写相互独立, 具有参数设置、数据采集、图形绘制、数据分析处理及存储等功能[13 - 1 4]。数据测量分析系统的软件界面和程序框图分别如图4和如图5所示。

该系统利用NI公司的DAQ数据采集卡对试验过程中的位移和油压信号进行实时采集、处理和存储等。位移传感器和油压传感器的信号输出端分别连接USB-6210 DAQ数据采集模块的第0个和第1个模拟信号采集端口, 然后通过USB接口与计算机连接, 实现与软件系统的数据通信。

软件启动前, 首先进行参数设置 ( 如图4所示) : 将采集电压的上下限分别设置成10V和-10V, 偏移量设置为0, 采样频率和串口读取速率均设置成200s / s ( 每秒钟采样点) , 扫描通道设置成0 ~ 1, 即仅扫描前两个端口; 位移传感器和油压传感器的校正方程系数需要根据所选传感器进行设置; 最后设置数据的保存路径。

软件启动后, DAQ数据采集卡会按照设置的采样速率对16个模拟通道的信号进行采集并依次上传到计算机的串口中。由于试验过程中仅连接了两路模拟信号, 所以软件系统会自动根据设置的扫描通道范围进行数据分离, 即仅将前两个通道的数据读取到软件中进行处理, 其余数据则丢弃。当采集到的数据被读入软件后, 首先按照校正参数方程对数据进行校正, 然后将校正后的位移和压力数据实时显示在波形图表中, 从而获得位移和压力在压缩过程中的变化曲线。同时, 软件系统还将校正后的数据存储到测量文件中, 供后期处理分析。

4试验验证及数据处理

为验证本试验系统, 选用粉碎的柠条为试验物料, 设定液压泵额定压力为8MPa, 对压缩活塞轴向叠加振动、成型模具轴向叠加振动和不叠加振动3种工况进行验证试验, 每一工况都按照相同的试验条件进行3次重复试验。

试验前, 用电子天平称出生物质原料的质量, 然后人工向料筒内填充物料, 液压驱动压缩活塞向下运动。在挤压过程中, 可以启动压缩活塞轴向激振器或成型模具轴向激振器, 将振动通过压缩活塞或成型模具传递给生物质原料。物料在压缩活塞和激振力的作用下通过成型模具挤压成型, 制成生物质固体成型燃料。同时, 采集相关数据, 完成1次测试。喂入1次, 压缩1次, 若干次后可形成1个生物质燃料棒。

4. 1无振动条件下试验系统的验证

液压系统达到额定压力8MPa时, 不叠加振动生物质固体成型过程的压力、位移- 时间曲线如图6所示。

从图6可以看出: 在生物质固体成型过程中的预压缩阶段 ( AB) , 由于物料在初始状态下很松散、密度很低, 压缩物料所需压力很小, 故压力上升缓慢, 但位移较大; 物料进一步被压缩, 进入固体成型段 ( BC) , 即物料被压入模具的导向收缩段, 随着成型模具截面面积的减小及物料密度的提高, 内部应力增加, 使得成型压力迅速增加, 而位移变化不大; 之后继续压缩, 此时压力不再增加、位移也基本不变, 即进入保型阶段 ( CD) , 此时压力达到设定的额定压力, 此压力用于克服物料与模具壁的摩擦力和物料内应力; 由于压缩仍在继续, 当保型一段时间后, 物料部分应力松弛, 使得压缩阻力减小后, 活塞开始推动成型燃料, 即进入挤出段 ( DE) , 此时物料与模具壁之间的摩擦由保型段的静摩擦变为了动摩擦, 并且燃料棒开始被挤出模具, 故成型压力开始下降; 压缩结束时, 活塞行程到达终点, 顶在模具底壁后返程, 所以压力突然上升后下降。

由不加振动的压力-时间、位移-时间曲线的特点可知, 本试验系统 ( 除振动系统) 能正常工作, 活塞的运动过程与的设计思路一致, 能够满足生物质固体成型的基本要求。

4. 2振动对生物质固体成型影响的验证

4. 2. 1对生产率的影响

在压缩活塞轴向叠加振动、成型模具轴向叠加振动和不叠加振动压缩的3种工况下, 压力与时间、压缩位移与时间的关系曲线图如图7和图8所示。

由图7和图8可知: 在给定试验条件下, 一个压缩周期内, 3种工况下的压力-时间、位移-时间变化曲线不同, 主要表现在保型段 ( 即液压系统达到额定压力8MPa时) , 压缩力克服物料与模具壁的摩擦力和物料内应力的时间不同, 叠加振动后的保型段所经历的时间较不叠加振动保型段时间大大缩短; 而预压缩段、固体成型段以及挤出段的变化不大。

压缩活塞轴向叠加振动、成型模具轴向叠加振动较不叠加振动的保型段明显变短, 致使整个压缩周期缩短, 由不叠加振动的80s缩短为叠加振动后的62s。 在喂入量相同条件下, 每压缩一次所需要的时间越短, 生产率越高。因此, 在相同试验条件下, 引入振动使压缩周期缩短了18s, 生产率提高。

4. 2. 2对压缩功耗的影响

液压系统为了保持压缩活塞对压缩物料的作用, 消耗的能量W为液压系统压力、额定流量以及时间3者的乘积 ( 忽略液压系统油液的泄漏及摩擦损耗) , 即W = PQt 。

由压缩曲线可知, 3种工况下的预压缩段、固体成型段以及挤出段消耗液压系统的能量基本相同。在保型段, 液压系统提供给压缩活塞的压力 ( P = 8MPa) 为试验设定值, 额定流量 ( Q = 4L /min) 是常量。由上述公式可知, 保型段消耗液压系统的能量取决于保型段的时间 ( t) 。压缩活塞轴向叠加振动、成型模具轴向叠加振动的固体成型过程中, 保型段历经的时间为5s, 而不叠加振动保型段历经的时间是23s。所以, 在本试验条件下, 1个固体成型周期内, 叠加振动较不叠加振动生物质固体成型所消耗液压系统的能量大大降低。虽然叠加的振动也需耗能, 但本试验中气动激振器的气体工作压力仅为0. 2MPa, 流量为0. 01m3/ s, 与其产生的节能效果相比叠加振动的耗能是微不足道的。

5结论

本研究在现有活塞式压缩装置基础上, 搭建了生物质振动压缩固体成型试验系统, 设计了液压传动装置及控制系统、气压传动装置及控制系统、数据采集分析系统等, 并通过试验验证了本系统的可靠性, 能够满足振动压缩试验的要求。

《物质跨膜运输的实例》教学设计 篇11

《物质跨膜运输的实例》一课的教学设计采用了抛锚式教学模式。

1.设计“锚”

学生在初中做过类似的实验：萝卜泡在盐水中会软缩，泡在清水中的青菜会更加硬挺。学生也有这样的生活经验：糖拌的西红柿会渗水出来，对农作物施肥过多植物会萎蔫。这些生活中的实例对本节内容学习有一定的帮助。因此，开始上课时，通过这些例子，引出本节课的“锚”——“水是如何进行跨膜运输的呢”？

2.围绕“锚”组织教学

围绕“锚”，我将本节课有关知识设计成如下“问题化知识链”：

什么是渗透作用？→渗透装置有哪些条件？→水分的运输方向是怎样的？→动物细胞的细胞膜是否是半透膜？→动物细胞是否可以发生渗透作用？→动物细胞发生渗透作用的现象是怎样的？→成熟的植物细胞的原生质层是否是半透膜？→成熟的植物细胞是否可以发生渗透作用？→成熟的植物细胞发生渗透作用的现象是怎样的？

利用问题化知识链结合直观教学、演示实验、自学讨论、PPT展示及自主探究等方法组织教学。

3.引导学生自主学习和协作学习

本节课设计的问题链实际上聚焦了3个核心问题，在课堂教学过程中我采用演示实验、动画演示、自主探究、分组讨论等方法发挥学生的主体作用，解决本节课的“锚”。

3.1渗透装置有哪些条件？

请四位学生提前进行渗透试验，观察现象并在课堂上给全班介绍实验现象。

授后实录1：4位同学利用课前20分钟预先开始做渗透试验，开始上课时，漏斗内液面上升约8厘米，实验代表简单介绍实验方法和现象。不足之处在于漏斗管很细，较远的同学看不清楚液面变化现象，可通过拍摄图片或视频在投影上播放改进。

根据实验提出以下问题，进行讨论：

（1）漏斗内的液面为什么会升高？

（2）如果用一层纱布代替玻璃纸，漏斗内的液面还会升高吗？

（3）如果烧杯中不是清水，而是同样浓度的蔗糖溶液，结果会怎样？

（4）水分子的运输方向是怎样的？

设计意图：通过问题讨论，总结出满足渗透装置的两个条件：有半透膜和膜两侧溶液有浓度差。

授后实录2：学生讨论热烈，大多数同学能接受渗透装置的两个条件：有半透膜和膜两侧溶液有浓度差。但是部分同学对于水分子运输趋势是从低浓度向高浓度不理解，建议先引导学生理解水从相对多的一侧向水相对少的一侧运输，结合溶液中水一般为溶剂，再让学生接受水分子总体是从低浓度向高浓度运输的观点。

请同学们课外思考：已知一瓶蔗糖溶液浓度30%，一瓶蔗糖溶液浓度10%，但浓度标签已丢失，我们有什么方法判断这两瓶蔗糖溶液的浓度呢？

设计意图：鼓励有能力的学生在课后活学活用渗透原理解决实际问题。

授后实录3：很多学生在作业中简单绘制了实验装置，准确表示出了利用渗透原理解决这个问题。

3.2动物细胞可以发生渗透作用吗？

回顾细胞膜获取实验，结合教材插图分析实验现象：

思考讨论：

（1）红细胞内血红蛋白等有机物能否透过细胞膜？

（2）红细胞细胞膜是否相当于刚才所说的半透膜？

（3）红细胞什么时候吸水？什么时候失水？

（4）红细胞膜吸水或失水的多少取决于什么条件？

授后实录4：学生以前曾学习过红细胞在不同浓度外界溶液中发生的形态变化，故对问题的回答都很准确。学生很顺利地得出动物细胞满足渗透装置的两个条件，可以渗透吸水或失水的结论。

3.3植物细胞可以发生渗透作用吗？

结合下图认识成熟植物活细胞的结构。

回忆：细胞壁的特点是什么？

看图：原生质层包括哪些结构？

根据植物细胞的结构特点和生活常识你能提出什么问题？

授后实录5：教师列举了一些生活中的常见现象，引导学生提出问题。学生甲问：植物细胞是不是一个渗透装置？学生乙问：原生质层是不是一个半透膜？学生丙问：植物细胞在不同浓度的外界溶液中会像动物细胞一样膨胀或皱缩吗？

请同学们根据自己提出的问题进行探究。

设计意图：让学生掌握探究实验的基本方法：提出问题→做出假设→设计实验→进行实验→观察现象并分析→得出结论。另外也通过本实验探究出植物细胞也是渗透装置。

授后实录6：在教师提供实验仪器材料的基础上，学生在参看教材中实验的基础上设计实验，但是部分学生对显微镜使用不熟练，实验时间较长，导致细胞死亡，从而未看见植物细胞的质壁分离复原现象。因此在后面教师出示了一段清晰的实验现象视频，便于学生理解。

根据实验现象思考：

（1）实验能否说明原生质层是一个半透膜？

（2）细胞什么时候吸水，什么时候失水？

（3）假如细胞壁也是半透膜，那么实验结果会有什么不同？

（4）如果没有细胞壁，那么实验结果会有什么不同？

根据实验你能得出什么结论：

授后实录7：通过小问题的分析，学生基本接受了原生质层相当于半透膜，当外界溶液浓度高于或低于细胞液浓度时发生渗透失水或吸水。另外，由于细胞壁的存在，细胞发生特殊的现象：质壁分离或复原现象。

4.消解“锚”

学生根据实验现象及对问题的热烈探讨，解决了本节课的“锚”：动物细胞和成熟植物细胞都是渗透装置，都能发生渗透吸水或失水。

5.效果评价

每个人都期望被赞美、希望获得积极的评价，学生亦如此。以往学生获得的评价一般来自于教师，但笔者认为积极的评价可以来自于不同的主体。自我和他人都可以作为评价的主体，教学活动中的他人可以是老师，也可以是共同参与学习的其他学生。抛锚式教学可以通过对学生进行积极的评价，引导学生独立思考、勇于实践，提高学生的综合素质。

5.1师评实录：

（1）红细胞在不同溶液中发生不同现象的原因分析非常到位，对动物细胞膜的特性总结非常准确，非常棒。

（2）能在实验基础上想到如果换更高浓度的蔗糖溶液，现象就会更显著，很了不起。建议课后用实验来试一试，看看现象是怎样的？

5.2生生互评实录：

（1）某某的生物知识真丰富，植物细胞的结构及特点讲得头头是道，看来我要向他学习，多看看书了。

（2）某某说用紫色洋葱表皮细胞做实验，我觉得用无色的表皮做也可以，只要外界溶液用有色的就可以了，我们的方法有异曲同工之妙。

5.3学生自评实录：

（1）以前我从来没想过凉拌西红柿还和渗透失水有关，我平时要注意观察。

景观设计中草图的物质化过程 篇12

1 草图表达的重要性

1.1 是自我意识的完整表达过程

在中国传统绘画创作中, 画家首先强调“立意为先”, 说明前期的思维意图、整体规划和成熟构思的重要性, 强调了“想”要大于“做”这一过程, 这是证明一件好的作品产生的前提条件。设计师完成一件环艺作品的过程中, 大部分的时间都处于“计划方案”这一阶段。你也许看到他们在那静静的坐着, 或者看见他们手里拿着笔时而画着、时而停下, 其实他们是在“想”和“构思”, 当然这并非是他们在“空想”, 而是有计划的把灵感或印象以草图的形式绘制出来, 形成初步的草稿。

对于设计师来说, 他们认为设计中最好的方法就是运用最适当的工具创作出理想的作品, 对他们而言最适当的工具无外乎就是一支笔、一张纸就能勾勒出他们思维中的草图。草图的构思是设计师在设计中的长期经验积累以通过灵感的形式表达出来, 它只是设计师脑海中一个抽象的轮廓, 设计师把这些轮廓通过绘画的形式用完美的线条一气呵成, 从而表达出草图。弗兰克·盖里所设计的古根海姆博物馆就是通过一张抽象的设计草图开始的, 从而设计出一个能与自然契合, 与景观交融的建筑。这就告诉我们一张抽象模糊的草图真切的反映了设计师的设计构思, 能通过人与人, 人与物, 人与自然的关系, 指导你不断的深入和修改它, 从而以实物的形象完美的展现给人们。

1.2 是具体沟通的有效呈现方式

景观设计作为与市场紧密联系的实用设计艺术, 怎样与设计需求方建立良好的合作关系非常重要, 这就要挑战设计师的设计方案怎样达到设计需求方的要求从而能进行愉快的合作。在计划方案阶段时要和设计需求方及时沟通, 了解设计需求方的想法, 沟通过程中计划方案包括所设计对象的功能与审美, 还包括工程的目标、质量、预算等一些实质性的问题。设计作为造型艺术, 是设计师的长期积累经验以灵感的形式通过草图表达出的, 能清晰表达自己的设计意图和思想, 让设计需求方一目了然。但在设计过程中还要不断的与设计需求方进行交流, 通过了解设计需求方的意图。从而在设计方案上进行全面的调整, 以达到最佳的设计方案。在设计方案定稿之后就到了正式绘制草图阶段。正式绘制草图阶段相对于方案设计而言比较简单, 主要通过电脑软件把设计师前期的方案计划和构思的草图更加准确详细的展示出来。由此可见, 草图阶段在整个设计过程中所占据的位置是多么的重要。但是现在很多的设计初学者很容易陷入一个误区, 总是用电脑软件表现出精细、真实的效果, 而忘记了设计最终的目的是反映设计师内心真实的内涵和感受。

2 草图表达的物质化过程

对于景观设计来说, 它最终表现出的形式有两种, 生产性建筑和非生产性建筑, 因为每个设计需求方对设计方案的方式及理念不一样, 这就需要设计师在整体的大环境背景下, 进行草图设计时做大量的前期工作。实地考察历史文化环境、民族民间风情、地域自然环境, 人居环境, 了解环境的功能及需求方的使用需求来进行草图设计。

完成一件环艺设计作品大致可分为四个阶段: (1) 计划方案阶段; (2) 初步草图设计阶段; (3) 正式绘制图纸阶段; (4) 施工阶段。草图阶段是设计师把自己内心所思所想通过视觉的形式传达出一种具有实际效用事物的活动。它大致分为两个方面:一是设计师将自己思维形式下的那个雏形图示表达的过程;二是指草图绘制的过程。广义的理解就是通过草图把这个设计方案让它以实体的形式完美体现出来;狭义的理解是, 把思维形式下所需要的各种元素通过完美的组合。正式绘制草图阶段是设计师用辅助工具电脑软件进行绘制, 把最初勾勒出草图雏形通过一些绘图软件做出更加真实的图片效果展示给设计需求方, 让设计需求方能显而易见的看见建筑最终的效果。在通过设计需求方的认可及各个主管部门审批之后就到了施工阶段, 需要技术施工人员把设计方给出的设计图纸、建筑施工红线范围、坐标、高程等进行施工, 最终展示给我们一个实用的三维空间。

3 草图表达的要点

3.1 对物理环境及功能的熟悉

在草图设计中, 应对建筑的通风、采光、绿化等功能设计方面有清楚详细的了解。例如:建筑环境的高度、进深、长度和迎风方位都会对通风产生影响, 所以在进行草图设计的时候要对建筑物的朝向、建筑物的间距以及建筑群的布局做到合理的规划, 以便达到最佳的设计效果。自然采光也成了设计中不可缺少的一部分。从美学角度来讲它可以丰富室内光环境, 还可以创造出人工照明无法创造的自然环境, 而且室内人员还可以享受室外的美景。自然采光还可以满足人们心里需求, 因为产生的光影图案变化可以使房间空间活跃, 清晰明朗的地表达室内的形体。绿化在设计中具有相当重要的意义, 一个城市的面貌需要园林绿地进行装饰, 一个单体建筑更需要室内外的园林绿地来进行渗透。可以使人们在钢筋水泥的居住环境中享受到田园的风光, 大大地丰富了建筑的艺术效果。绿化还可以有效地防治或减轻污染, 它起到吸碳制氧、吸滞粉尘、降低温度、调节湿度、消减噪音等多种作用。在草图设计时, 不同的建筑物具有不同的功能划分。但这些环境建筑的功能都应满足安全性、适用性、耐久性。

3.2 对形式美感的深入认识

3.2.1 元素及符号

景观设计作为空间与实体的造型艺术离不开点、线、面等基本元素, 这些元素的美学特征直接反映了空间的艺术形式。这些元素作为空间的一种形式符号在不同的位置、不同的组合会存在不同的视觉效果。色彩在景观设计中是作为生动、活跃的元素出现的, 因为一个建筑或一个空间最先进入我们视野的是它的色彩, 最能感染我们的也是色彩。图形图案在景观设计中得到广泛的应用。它成为了表现设计风格和体现艺术效果的一种视觉语言。它以符号、造型等方式来捕捉美感, 通过图案的谐音、形状含义及变形寄托感情、丰厚建筑的文化内涵、增强建筑特色和艺术感染力。

3.2.2 空间构成

一个建筑环境是通过若干空间构成元素营造出的一种主体调动多方位感官共鸣的形象。可以通过三个方面进行设计: (1) 空间的限定; (2) 空间的组合; (3) 空间的形象塑造。

在空间的限定上我们要注意到其限定方式 (水平限定、垂直限定、中心限定、分割限定) ;空间的分隔方式 (绝对分隔、局部分隔、虚拟分隔、弹性分隔) ;空间的限定要素的形态 (线要素、面要素) 。在空间的组合上我们要注意到其空间的组合形式 (单一空间的组合、多空间的组合方式) ;空间组合的艺术法则 (空间组合的艺术法则、空间的重复与再现、空间的渗透与层次) ;空间的指导与暗示 (景象、光线的导向, 空间中天花、地面、色彩图案的导向, 楼梯坡道的导向) 。在空间的形象塑造上我们要注意到其空间的围透关系 (封闭空间、开敞空间) ;空间的形状、比例 (平面形状、剖面形状) ;空间的形体与尺度 (绝对尺度、视觉尺度) ;空间的动与静 (动态空间可表达的生命力、静态空间的平和稳重) 。例如:人们在需要交往和观视时希望开放性强的空间, 而当独处和私密性活动时, 防干扰是极重要的条件, 希望封闭性强的限定空间。

4 对技法的熟练应用

对于一名设计师来讲, 图就是一切, 图纸本身就是决定胜负的东西, 图纸必须具有强烈的感染力。这就需要设计师完成草图构思的同时还需要他高超的绘画技法来表现草图。在具有高超的绘画技法同时, 设计师还应熟练的掌握透视基础、素描基础、色彩基础三个最基本的绘画要素。

在透视技法表现上要明确的区分一点透视、两点透视、三点透视, 对透视图中的视高、视距、视角有合理的规划, 体现出其美感。素描可以说是一切造型艺术的基础, 所以在素描技法表现上要充分表达出构图的形式美。可以通过构图、形体表现、光线的表现、质感的表现来进行草图绘画, 产生强烈的艺术效果。在色彩技法表现上可以通过色彩的基本原理;色彩间的搭配关系来进行草图绘制, 表达出思维中草图的颜色美。

5 结语

景观设计, 它是一门艺术与科学、技术相结合的专业, 艺术是它的核心, 科学、技术只是用来表现它的辅助工具。在景观设计中, 如果有一项设计项目开标, 肯定会有很多设计师来进行投标, 会出现多种不同的设计方案。这就需要设计师有新的设计理念, 独特的思想构思, 通过自己长期的设计经验, 再加上完美的表现技巧, 表现出独特的设计方案。设计师还需要明确知道除了自己的综合素养, 专业知识和表现技法之外, 最主要的是紧跟社会发展的节奏, 在各个层次上提高自己的审美水平。随着社会的发展, 科技的进步, 市场上不断涌现出许多新型的建筑材料和设计思潮。要求设计师随时观察社会的发展和变化, 避免出现与社会格格不入的现象, 才不会被社会淘汰。

参考文献