原型设计论文范文

原型设计论文篇1

【关键词】外语课程；课程设计；基于设计的研究；快速原型法

【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097（2013）04―0081―05

引言

课程设计问题是教育中值得关注的重要问题之一。课程的开发和设计与教育的价值取向这一内在机制密切相关，囊括了课程目标的制定、学习经验的设计、学习资源的组织、教学活动的实施、课程结果的评价等诸多环节，本质上是一个复杂和动态的过程。国内高校的课程设计普遍存在不少共性的问题，如课程目标不明确、对社会需求和学习者需求不敏感、课程开发过程不规范等，其中比较突出地存在这样两种倾向：一种是过于偏重于理论探讨和概念分析，而与真正实现改善教学效果，提高学生能力的距离较远；另一种是仅仅给出了过于具体、局限的经验描述，而不能提高到模式和规律的水平，因此难以应用和推广。

在外语课程设计领域，夏纪梅等将外语课程设计界定为以计划、实施和评价作为主要环节，并系统地解决外语课程教学对象、教学目标、教学内容、教学方法、教学效果等问题的一环扣一环的程序设计。近20年来发表在国内主要外语类核心刊物上关于英语课程设计的研究论文显示国内对英语课程设计的研究呈上升趋势，但总体上研究论文数量不多、比较零散、不够系统。外语课程设计方面的研究无论数量还是质量上都难以适应外语课程大规模实践的要求。徐海铭对1976年至2004年近30年间中国英语课程设计范式的变革进行了梳理，揭示了影响课程设计的核心因素，认为我国目前的英语课程设计不够重视社会需求分析、不能很好地因应社会对“技能+知识+创新能力”的外语人才培养要求。因此，如何规范课程开发过程并使其对社会和学习者等需求保持敏感、解决课程设计研究与实践的脱节问题，从而最终构建一个基于具体教育情境并具有可操作性的外语课程设计框架模型显得十分迫切和必要。

一 基于设计的研究

由Collins和Brown最早于20世纪90年代初提出的基于设计的研究，又称设计研，是一种讲究实效的研究方法论，旨在促进教育研究的成果能够真正影响和改进教育实践。由于教育政策制定者、研究者与实践者都深感教育教学研究常常与教育实践相脱节，因此这样一种能够直接解决这一现实问题的新的研究范式就应运而生了。进入新世纪以来，基于设计的研究在沉寂了一段时期以后再次得到关注并开始逐步影响到教育的各个相关领域，相关的理论与实践应用得到重视和快速发展。基于设计的研究常被用于课程领域的革新，从理论探讨到实践应用都发挥着越来越重要的作用。

在国内，基于设计的研究尚处于起步和发展阶段。迄今为止，相关论述多见于教育技术领域。张建伟等在2005年的专著中曾较早对基于设计的研究进行了简单的介绍。此后，《中国电化教育》、《电化教育研宄》和《现代教育技术》等期刊陆续刊登了杨开城等一批研究者的文章，从早期对相关基本概念的介绍逐渐深入到理论探讨和实践应用。

在基于设计的研究视角下，实践层面上对学习环境的设计与理论层面上对学习机制的理解是“连接的、同时的、交互的和整合的”。基于设计的研究主张理论的建树和设计原则的确立是对自然教育情境（非实验室情境）下教育研究的理论升华，要能够指导和提高各种教育情境中的实践和研究。基于设计的研究把对教学干预的设计活动作为探究和解决问题的核心手段，强调通过形成性研究过程，采用迭代循环、逐步改进的方式，把最初的设计成果付诸实施，检测效果，根据来自教育实践的反馈不断改进设计，直至排除所有缺陷，形成一种更为理想而有效的设计，同时在设计活动和实际运行中获得相关的理论解释并阐明有效的设计原则。

Anderson和Shattuck认为基于设计的研究有以下主要特点：研究起源上，关注真实教育情境中的复杂性问题：研究焦点上，强调有效教学干预的设计与检测；研究方式上，注重以研究者与实践者的合作为基础，使不同的专业知识可以服务于生成设计和分析设计，可采用多种研究工具和方法，强调理论研究与实践研究的结合；研究周期上，重视迭代的干预与修正过程，且对研究过程有详细的记录，因此研究周期一般较长；研究目的上，现实问题的解决与一般理论的建构并重，强调研究的适度可推广性。

二 基于设计研究的外语课程设计流程设想

1 设计流程的基础

外语课程设计本身的复杂性与特殊性、外语教育技术的不断革新以及外语教学模式要求不断创新等特点决定了外语课程设计始终处于一种动态变化的过程，从而加剧了其中理论与实践的脱节问题。基于设计的研究可以有效改善长期困扰外语课程设计中理论与实践相脱节的现象，同时原型的设计和运行置身于真实情境，其生成性和建构性特征也符合外语课程设计的生成性的内在属性和建构性的认知方式。

乔治亚大学的设计研究网站总结了基于设计的研究一般有下列实施步骤：

（1）发现具体教育情境中有意义的现实问题。

（2）研究者与实践者（课程利益相关者）紧密协作。

（3）整合教学理论：在现有教学理论指导之下进行设计研究，并通过在真实的情境中实施和不断修正而获得理论的完善。

（4）通过文献调研与需求分析提出研究问题。

（5）设计教育干预，使教学的理论主张在实践中得以具体化。

（6）实施、检测和多轮修正干预。

（7）收集数据以评估干预的效果。

（8）迭代循环研究过程，形成适用的设计和可靠的理论。

（9）相关的研究报告。

需要说明的是，这里提及的基于设计的研究实施步骤并不完全是先后关系，有些步骤可以同步进行，有些步骤的顺序可以视情况进行调整。本文依据基于设计的研究范式，结合外语课程的特点，对上述实施步骤进行了必要的调整，提出了一个外语课程设计流程设想。整个流程由课程设计原则、需求与条件分析、课程（干预）设计、课程实施、课程评价、成果推广等模块组成（参见图1）。

2设计流程的构成要素与功能

（1）课程设计原则

基于设计的研究中的设计原则强调可用性与实用性，主要来源于对以往研究文献的回顾和对前一轮设计研究的归纳和提炼。这些原则并不是从一开始就确定不变的，而是动态演进的。Barab和Squire认为基于设计的研究中的设计不仅是为了满足一时一地的需要，同时也是为了推进理论的发展，以发现、探索和确认理论的适用性。Cobb等主张理论要为设计服务，而一般的教育哲学理念尽管对于教育实践来说很重要，却常常无法对如何组织教学提供细节上的指导。由此可见，与其他的宏大教育理论相比，基于设计的研究是一种更加讲究实效的理论。

一个设计周期的设计工作从现有的实用设计原则入手，最后又对原有的设计原则进行修正或扩展。发展后的设计原则又用来指导下一周期的设计和运行工作。这些设计原则并不是脱离具体教育情境而独立存在的原则或能够放之四海而皆准的宏大理论，而是反映当下教育情境的适用原则。这种实用导向的设计原则符合杜威的实用主义教育哲学，根植于现实的具体教育情境的设计原则可以有效地避免设计原则运用时的盲目套用和绝对化倾向。

（2）需求与条件分析

回顾课程的发展史，课程设计大致可以分为三种导向，即学科导向、学生导向和社会导向。学科导向的课程设计强调以学科知识体系组织课程，主张学生适应课程，认为教育就是传递成体系的学科知识。学生导向的课程设计强调学生的需求和能力倾向，主张课程适应学生，认为教育是教师提供丰富而高质量的学习环境并协助学生的学习活动。社会本位的课程设计强调课程目标和内容的设计要以对社会的分析为基础，主张课程为学生适应或改造社会服务，认为教育是培养学生社会实践能力或社会问题解决能力。

当然，课程设计的这三种价值导向本身都各有其合理之处，在课程发展史的不同阶段都曾得到充分的发展，而且通常是其中一种占据主导地位，其他则处于从属地位。现实中的课程编制往往也是以某种设计取向为主，同时吸收其他设计思想的合理元素，以相互取长补短，达到课程优化的效果。本模型依据课程设计的这三种价值取向，将需求分析相应设定为三个价值维度：社会、学科和学生。

技术因素是当代教育的基础。虽然传统教育中也有技术的存在，但在当代教育领域，技术的地位和作用己得到大幅提升。陈坚林教授指出，外语课程的构成范式己从传统的“2+1”模式（理论、方法+课程或教材）转变为“3+1”模式（理论、方法、技术+课程或教材），因此现代信息技术应该成为外语课程的有机组成部分。教育信息技术的应用促成了外语课程要素的重组，技术条件分析成为当代外语课程设计的必要步骤之一。分析以技术条件参数为主，综合考虑包含课程资源在内的各种教学支持系统。社会、学科和学生的需求以及条件因素四个维度的分析不存在因果关系或先后顺序，可以同步开展。需求与条件分析模块既是整个设计程序中的一个重要步骤，又应该是贯穿整个设计与实施过程的（图1中用虚线框表示），因为需求与条件是历时变化的因素，对它们的分析一般在课程实施前、开始初和进行中实施。

（3）课程（干预）设计与实施

设计是目的性明确、创造性鲜明的活动，干预的设计应源于具体情境中的具体问题。课程问题的识别应考虑最新的文献进展、现有可用的设计原则、需求分析以及对当前情境的考察等方面。这里的教育干预可以指学习活动、评测方式、教学管理活动和技术支持等，可表现为项目、产品、材料、程序和过程等，对干预的选择和确定应由研究者和教师一起完成。设计工作通常是随着在真实情境中教育干预的制造与检测、迭代精制和持续演进而不断进展的。基于设计的研究理念认为所设计的干预措施不可能从一开始就达到理想要求，也并不要求在运行中不出现任何瑕疵，因此，在设计和随后对之进行的多次评估及再设计过程中就有改进的空间。

课程干预完成初步设计后，下一步就进入在真实教育情境中的干预应用、评价和修正的迭代循环。如图1所示，课程实施阶段中的设计研究由研究者和教师合作，在真实情境中进行，从课程干预的实施开始，经历数据的记录分析与评价、干预的修正改进，到获取较精制的干预为止可以看作一个阶段内的微循环。一个微循环结束则进入下一个微循环。同时，整个基于设计的研究过程是一个大循环，既包括阶段内的多个微循环，又涵盖各个研究阶段，形成大的迭代开发路径。

（4）课程评价与成果推广

从课程设计的启动到课程实施的全过程都纳入评价的范围。评价的意义在于“找出能够解释好的方法、好的效果，或能够引起变革、改进、创新的行动的东西”。基于设计的研究中的评价则不仅要注意好的方法和好的效果，而且更要通过分析判断找到干预设计中存在的缺陷和导致效果不理想的可能因素，从而为下一轮的改进提供证据。

基于设计的研究本身就是一种形成性研究，与形成性评价有不少共同之处：二者都关注过程，都是在真实自然复杂的教育情境中进行。形成性评价在设计研究中不可或缺，设计研究的每个阶段都要求利用形成性评价手段做出评测和反馈，以便及时修改设计方案。形成性评价是一种基于证据的评价，而证据即来自设计和实施过程中进行的客观详实的记录；同时，评价过程中“不断产生的规模小而数量多的决策可以不断地完善和改进现有的教学项目”。这些决策不仅可以帮助研究者和教师快速判断此前的干预设计是否在起作用、什么因素在起作用、在当前教学情境中遇到什么问题等，还可以确保整个研究过程清晰完整，在一个设计周期结束时为总结性评价提供可靠的证据。

最后，以各种形式报告研究成果，主要表现为对设计周期结束时的总结性评价进一步提炼得到可用的课程设计原则，推动理论的建构；同时得到面向情境的可推广的课程设计方案，促进当前情境和新情境中课程革新的发展。设计研究成果的推广是基于情境的推广，需要考虑情境的独特性与不同情境之间的相似度。通常在推广时必须根据新的情境进行新干预的二次设计，也就意味着设计研究开始了新的循环。 三 快速原型法与外语课程快速设计方法模型的构建

1 快速原型法

快速原型法最初出现于机械制造和软件工程等领域。在机械制造上，快速原型技术是20世纪80年代后期发展起来的一项制造技术，可在无模具和刀具的情况下直接根据产品设计数据快速制造出新产品的样件或模型，从而大大缩短了加工周期、降低了研制成本。在软件开发领域，快速原型法是开发者可用来提高工作效率的方法。其工作原理是在开发过程启动后，对用户需求进行简单和初步的分析，尽快设定开发目标和方向，在最短时间内构造出一个原型系统并提供给用户试用，在试用过程中收集用户评价和反馈、不断对原型进行漏洞修补和功能完善，直到最后完成系统的成型。

Tfipp和Bichelmeyer的研究是有关快速原型法应用于教学系统设计方面最常引用的文献，一般认为是快速原型法在教育领域的发端。近年来，快速原型法在课程和教学设计领域受到一定关注，有望成为影响课程和教学设计的一种重要策略和方法。快速原型法课程设计过程包括在课程设计工作的初始阶段快速开发课程原型产品、通过一系列在自然教育情境中的运行与修正的循环，直到最终制作出合格课程产品的过程。借鉴快速原型法进行的课程设计与基于设计的研究理念有不少相通之处：一是原型的构念与制造通常都使用原型的设计方法；二是迭代性，二者都强调多轮迭代循环的方式：三是过程性，都主张设计者与用户即教师的通力合作和全程参与设计和使用过程，都选择使用形成性评价方式对设计和使用进行记录、评测和反馈，摒弃只重输入输出与前测后测的黑箱模式，注重过程理解和改进设计；四是应用性，都主张设计的价值通过其对用户在真实情境中的适用性来检验。

上文的论述说明，与基于设计的研究相似，在各种真实的教育情境中运用快速原型法进行课程设计可以很好地克服传统课程设计的诸多弊端，两种设计思想之间有天然的联系和内在一致性。同时，大多数设计者面临在更短时间内生产出更高质量产品的压力，而快速原型法可以提供一个缓解这种压力的解决方案，这在一定程度上可以克服基于设计的研究过程迭代循环周期过长的弊端。基于这个考虑，本文借鉴快速原型法对基于设计研究的外语课程设计流程进行了改造，得到一个外语课程快速设计方法模型（见图2）。

2 基于设计研究的外语课程快速设计方法模型

原型的设计有助于设计者在真实复杂的情境中迅速初步确定产品的最佳可行模式。课程设计中采用快速原型法最主要的原因是可以缩短完成设计和开发项目的时间周期。快速原型法加速设计进程主要表现为以下特征：通过对原型的及早评估使得对设计产品和程序的修正可以不必等到项目后期才进行；计算机辅助设计与开发工具的应用极大地方便了原型构造、提高了效率；以团队合作方式同步进行开展设计活动。其中前两项特征也是基于设计的研究中的显著特征，第三项特征则对基于设计的研究形成了互补，为外语课程设计模型的改造提供了依据。

融入快速原型法思想的设计框架模型仍然以研究者与教师的全程合作为基础涵盖整个设计周期，变化主要体现在主体部分的课程设计、实施、评价三大模块以并行加工方式组织，以模块内和模块间的微循环和大循环为特征的迭代改进贯穿整个设计过程。本模型将课程设计工作、课程产品实施和形成性评价作为并行处理的三个模块，以贯穿始终的形成性评价作为联系设计与实施的桥梁，通过数据的收集和分析为设计及实施提供修正的依据。由于持续进行的试用一反馈一修正成为整个设计过程不可或缺的部分，设计、制造、使用和评测之间的界限变得十分模糊。设计过程与实施过程既有传统的线性特征，又有同步并行的非线性特征，二者之间的复杂交互通过形成性评价来实现。课程原型的构建、审查与修订工作既可纳入设计阶段，视为问题与目标确定之后的步骤，原型中包含对内容、策略与支持系统的设计；也可纳入实施阶段（图2中用小虚线框表示），即在需求与条件分析的基础上和在现有可用设计原则的指导下，参照已有的类似情境的设计方案直接建立一个课程原型，在后续的使用中再结合问题与目标等进入迭代改进的循环。

四 结语

原型设计论文篇2

很多科研人员(包括临床医生)在进行科研工作过程中，习惯用专业知识取代一切其他知识。其突出表现是：等科研工作已经完成，甚至论文已写完，因某些数据处理有问题被退稿时，才想起要找统计学工作者帮助处理论文中的实验数据；考虑问题稍周到一些的科研人员在科研工作完成之后，在撰写论文之前就想到要运用统计学知识来分析实验数据。这两种运用统计学的科研人员都是在把统计学当作分析数据的“计算工具”或当作发表学术论文的“敲门砖”，是对统计学重要性认识不足的突出表现。理由很简单，科研数据是否正确可靠、是否值得进行数据分析、结论是否可信等一系列重要问题都没有令人信服的证据来帮助说明，换句话说，若缺乏科研设计或科研设计不科学、不完善，即使花费10年时间和数亿人民币进行调查或实验获得了大量科研数据，与某人用计算机产生的毫无专业含义的任意多个随机数据没有什么区别，除了浪费了大量国家和人民的血汗钱，对科学技术进步、对人类的贡献不仅为零，甚至是负数！因此，在进行科研工作之前，制定科学完善的科研设计方案，特别是其中的实验设计方案或调查设计方案的质量好坏，是科研工作成败的关键所在！

科研设计包括专业设计和统计研究设计。专业设计主要包括基本常识和专业知识的正确、全面、巧妙地运用；而统计研究设计包括实验设计、临床试验设计和调查设计。值得注意的是：在很多科研人员所做的科研课题中，不仅严重忽视统计研究设计，就连专业设计也有严重错误，主要表现在犯了基本常识错误和违背专业知识错误。这类错误所发生的频率还相当高，是一种不能容忍的不正常现象！

在统计研究设计所包含的3种研究设计中，实验设计是最重要的，因为很多关键性的内容都包含在其中，其核心内容是“三要素”、“四原则”和“设计类型”。所谓“三要素”就是受试对象(或调查对象)、影响因素(包括试验因素和重要的非试验因素)和实验效应(通过具体的观测指标来体现)；所谓“四原则”就是随机、对照、重复和均衡原则，它们在选取和分配受试对象、控制重要非试验因素对观测结果的干扰和影响、提高组间均衡性、提高结论的可靠性和说服力等方面将起到“保驾护航”的作用；所谓“设计类型”就是实验中因素及其水平如何合理搭配而形成的一种结构，它决定了能否多快好省且又经济可靠地实现研究目标。科研人员若对重要非试验因素考虑不周到、对照组选择不合理、设计类型选择不当或辨别不清，导致科研课题的科研设计千疮百孔、数据分析滥竽充数、结果解释稀里糊涂、结论陈述啼笑皆非。下面笔者就“实验设计”环节存在的问题辨析如下。

1 在分析定量资料前未明确交代所对应的实验设计类型

人们在处理定量资料前未明确交代定量资料所对应的实验设计，对数千篇稿件进行审阅后发现，大多数人都是盲目套用统计分析方法，其结论的正确性如何是可想而知的。这是一条出现非常频繁的错误，应当引起广大科研工作者的高度重视。

2 临床试验设计中一个极易被忽视的问题——按重要非试验因素进行分层随机化

例1：原文题目为《气管舒合剂治疗支气管哮喘的临床观察》。原作者写到：“全部病例均来源于本院呼吸专科门诊和普通门诊，随机分为治疗组40例和对照组30例。其中治疗组男21例，女19例；年龄21～55岁，平均(36.28±9.36)岁；病程2～23年，平均(10.31±17.48)年；病情轻度者16例，中度24例。对照组30例，男16例，女14例；年龄20～53岁，平均(35.78±9.53)岁；病程3～24年，平均(11.05±6.47)年；病情轻度者13例，中度者17例。两组间情况差异无显著性，具有可比性。”请问这样随机化，其组间具有可比性吗？

对差错的辨析与释疑：显然，研究者在试验设计时未对重要非试验因素采用分层随机保证各组之间的可比性。这条错误的严重程度为不可逆，出现不可逆错误意味着原作者的试验设计具有无法改正的错误，必须重做实验！究其原因，主要是原作者未理解统计学上随机的概念。统计学上随机化的目的是尽可能去掉人为因素对观测结果的干扰和影响，让重要的非试验因素在组间达到平衡。稍微留意一下原作者随机化分组，明显带有人为的痕迹，治疗组40人比对照组30人多出10人；治疗组病程的标准差17.48是对照组病程的标准差6.47的近3倍。笔者很疑惑怎样的随机化才能达到如此的不平衡？事实上随机化有4种：子总体内随机、完全随机、分层随机和按不平衡指数最小原则所进行的随机，原文条件下应当选用分层随机，即以两个重要的非试验因素(性别和病情)水平组合形成4个小组(男轻，女轻，男中，女中)，然后把每个小组内的患者再随机均分到治疗组和对照组中去，这样分层随机的最终结果一定是治疗组和对照组各35人，且使2组间非试验因素的影响达到尽可能的平衡，从而可大大提高组间的可比性。在本例中，若“病程”对观测结果有重要影响，在进行分层随机化时，在按“性别”和“病情”分组的基础上，还应再按“病程”(设分为短、中、长)分组，即共形成12个小组，将每个小组中的患者随机均分入治疗组与对照组中去，这是使“性别、病情、病程”3个重要非试验因素对观测结果的影响在治疗组与对照组之间达到平衡的重要举措，也是所有临床试验研究成败与否的最关键环节！

3 实验设计类型判断错误

例2：某作者欲观察甘草酸、泼尼松对慢性马兜铃酸肾病(AAN)肾损害的干预作用，于是，进行了实验，数据见表1。原作者经过用甘草酸和泼尼松分别与同期正常对照组和模型组比较，一个P＜0.05，另一个P＜0.01，于是得到甘草酸、泼尼松对慢性AAN肾损害具有一定程度的保护作用，且泼尼松的效果更佳。请问原作者的结论可信吗？表1 各组大鼠血BUN及SCr变化比较（略）注：与正常对照组同期比较，*P＜0.05，**P＜0.01；与模型组同期比较，P＜0.05，P＜0.01

对差错的辨析与释疑：本例错误极为典型，通常科研工作者欲观察某种药物是否有效，习惯上会建立正常对照组、模型组(即该药物拟治疗的病态组)和在模型组基础上的用药组(如本例中甘草酸组和泼尼松组)。这样的设计本身并没有错，但这仅仅是专业上的“实验安排(可称为多因素非平衡组合实验[1])”，而并非是统计学中所说的某种标准实验设计类型。写在“组别”之下的4个组，并非是一个因素的4个水平，而是2个因素水平的部分组合。这2个因素分别是“是否建模(即正常与模型2个水平)”和“用药种类[即不用药(相当于安慰剂)、用甘草酸和用泼尼松3个水平]”。2个因素共有6种水平组合，即“组别”之下缺少了“正常基础上用甘草酸”和“正常基础上用泼尼松”。这样设计的实验才可能反映出“是否建模”与“用药种类”2个因素之间是否存在交互作用。

在本课题研究中，由于未在实验前作出正确的实验设计，处理数据时错误就悄然产生了。具体到本例，从原作者在表1的注解中可以看出，通过单因素方差分析分别比较同期(即相同观测时间点)的甘草酸组和泼尼松组与正常对照组和模型组之间的差别是否有统计学意义。这样的做法有3个严重错误：第一，严格地说，在模型组基础上的用药组是不适合直接与正常对照组相比较的，因为这样的比较解释不清到底是药物的作用还是由于模型未建成功而造成的假象；第二，将各个时间点割裂开分别比较破坏了原先的整体设计，数据利用率降低，误差估计不准确，导致结论的可信度降低。将一个重复测量实验的各个时间点割裂开来考察，就等于在各个片段上估计实验误差、作出统计推断，好像盲人摸象一样，摸出来的结果差别何其之大；第三，要想说明两种药物哪个效果更佳，在得出差别具有统计学意义的基础上，衡量的标准是应看组间平均值的差量的大小而不应看P值是否足够地小，不能说P＜0.01时就比P＜0.05时更有效，这种忽视实验误差、忽视绝对数量和脱离专业知识的想法和做法都是不妥当的。

如何正确处理表1中的实验资料呢？关键要正确判定该定量资料所对应的是什么实验设计类型。由前面的分析可知，表1定量资料对应的是“多因素非平衡组合实验”，而不是某种标准的多因素实验设计类型。明智的做法是对“组别”进行合理拆分，即根据专业知识和统计学知识，对“组别”之下的所有组重新进行组合，应使每种组合对应着一个标准的实验设计类型。正确地拆分结果分别见表2和表3。表2 正常对照组与模型组大鼠血BUN及SCr变化的测定结果（略）表3 模型组和2个用药组大鼠血BUN及SCr变化的测定结果（略）

事实上，由科研习惯形成的这一套实验方案笔者形象地称之为多因素非平衡的组合实验，或者说，它是实验设计的表现型。通常可以进行统计分析的都必须是标准型(即统计学上所说的某种实验设计类型)，因此需要能看出代表表现型本质的原型(本例中组别之下应该有6个组，这6个组构成一个2×3析因设计结构，但原作者少设计了2个组)。通常需要将表现型或/和原型拆分成标准型后再选择合适的统计分析方法进行数据分析。本例根据原作者的意图，可以将表1拆分成2个标准型，形成2个具有一个重复测量的两因素设计定量资料，见表2和表3。相应的统计分析方法就是具有一个重复测量的两因素设计定量资料的方差分析。此处请读者注意：第一，具有一个重复测量的两因素设计定量资料的方差分析和一般的方差分析虽然都叫方差分析，但它们的计算公式却有本质区别，绝不可混用；第二，重复测量因素(本例中为时间)不要与实验分组因素(表2中叫“是否建模”；表3中叫“药物种类”)同时列入左边，它们是本质不同的两种因素，一般应该把“重复测量因素”放到表头横线下方。

通过本例可以看出，在实验前明确实验设计是多么重要的一件事情。试想，若让本例原作者写明他的实验设计类型，他必然就会对基本的实验设计类型作一番调查和学习，自然就能发现他所“设计”的实验并不是统计学上相应的实验设计。那么通过咨询相关人士必能做出比较正确的实验设计，不仅可以提高科研设计水平，而且可以大大提高科研课题和论文质量。

例3：原文题目为《土荆芥-水团花对胃溃疡大鼠黏膜保护作用的研究》。原作者使用单因素多水平设计定量资料方差分析处理表4中的数据。请问原作者这样做对吗？表4 各组黏膜肌层宽度、再生黏膜厚度变化（略）注：与正常组比较，aP＜0.05；与NS组比较，bP＜0.05；与CP 10 mg·kg－1 组比较，cP＜0.05

对差错的辨析与释疑：本例涉及到统计学三型理论[1]中的一些概念，简单地说就是可以直接进行统计分析的来自标准设计的数据表叫标准型，反映问题本质但并非是标准型的数据表叫原型，而掩盖了原型信息的数据表叫表现型。“组别”之下的6个组，似乎是某个因素的6个水平，其实不然！这6个组涉及到多个试验因素，应对“组别”拆分重新组合后，再分别判定各种组合所对应的实验设计类型，并选用相应的统计分析方法。组合1：空白对照组(正常)、阴性对照组(NS)，这是单因素两水平设计(简称为成组设计)。由于正常组无实验数据，故该组合无法进行统计分析；组合2：NS组、RA组、CP(20/mg·kg-1)组，这是单因素3水平设计，因素的名称叫“药物种类”；组合3：NS组、CP(10/mg·kg-1)组、CP(15/mg·kg-1)组、CP(20/mg·kg-1)组，这是单因素4水平设计，因素名称叫CP的剂量(其中，NS组可视为CP的剂量为0)。

对于组合2和组合3，若定量资料满足参数检验的前提条件，可选用相应设计定量资料的方差分析，否则，需要改用相应设计定量资料的秩和检验。

4 人为改变设计类型且数据利用不全

例4：某作者使用表5中的数据进行分析，欲比较治疗组和对照组在治疗后的各个时间点的疗效情况，使用的分析方法为一般卡方检验，请问原作者这样做对吗？

对差错的辨析与释疑：从给出的统计表可以看出，该作者有意或者无意之间收集了一类相当复杂的实验设计类型下的定性资料，结果变量为多值有序变量的具有一个重复测量的两因素设计定性资料，处理这个设计下收集的定性资料要使用相应设计定性资料的统计模型分析法。由于上述方法过于复杂，因此，通常在实际运用中，实际工作者将重复测量因素武断地视为实验分组因素，从而使该资料变为结果变量为多值有序变量的三维列联表资料。在已经出错的前提下，原本应当使用CMH校正的秩和检验或者有序变量的多重logistic回归分析处理资料。然而，该作者显然在此基础上进一步合并了数据，将结果变量变成二值变量(有效、无效)，也就是说，原作者实际使用的仅仅是最后一列数据(即总有效率)，并且最为严重的错误是将三维列联表资料强行降维成二维列联表资料，使用一般χ2检验进行分析。经过一系列的简化与错误合并，最后结论的可信度还剩下多少呢？表5 原作者对2组疗效比较的试验设计及数据表达（略）注：与对照组同期比较，*P＜0.05

由于篇幅所限，这类错误笔者只给出1例，实际上此类例子在很多杂志中普遍存在。这说明在进行实验设计时，很多研究人员并未做到心中有数；分析数据时，按自己熟悉的简单统计分析方法所能解决的数据结构强硬地改造数据，严格地说，在用表格表达实验资料的那一刹那就已人为改变了资料所对应的实验设计类型，这种做法的科学性和得出结论的正确性都将受到质疑[2]。

5 正交设计及数据处理方面的错误

人们在进行正交设计和对正交设计定量资料进行统计分析时，常存在下列3个误区：很多人过分强调用正交设计可以大大减少实验次数，因此，无论各实验条件(正交表中的每一行)下的实验结果波动有多大，都不做重复实验，这是第1个误区；将正交表各列上都排满试验因素，用对实验结果影响最小的试验因素所对应的标准误作为分析其他因素是否具有统计学意义的误差项，导致误差项的自由度较小，结论的可信度较低，这是第2个误区；在对正交设计定量资料进行方差分析后，即使存在多个无统计学意义的因素，仍对少数几个有统计学意义的因素进行解释，未将无统计学意义的因素合并到误差项中去重新估计实验误差，以获得具有较大自由度的误差项，这是第3个误区。

参考文献

[1] 胡良平.统计学三型理论在实验设计中的应用[M].北京：军事医学科学出版社，2007.1－43，139－165.

原型设计论文篇3

摘要：化工原理课程设计是与化工原理课程相配套的一个必修的实践性教学环节。文章从理论学习、实验设计、设备选型、工程设计、创新能力的培养等4个方面总结了化工原理课程设计在提升化工原理教学质量中的作用。

化工原理主要介绍化工生产过程中的动量、热量和质量传递理论(三传理论)以及常用单元操作中典型设备的工作原理、基本结构及设计计算等知识ti.-I，教学内容中包含大量理论公式的推导和经验公式的运用。化工原理课程设计是学生在学完化工原理课程的相应教学内容后所安排的教学环节，不仅与化工原理课程的内容紧密相连，还要运用计算机编程.AutoC aD机械制图、化工仪表自动化及操作控制、化_L设备机械基础、化工制图等先修课程的知识，是一项综合性实践训练阴。该教学环节主要培养和锻炼学生以下3个方面的能力和素质:(1)系统训练学生的基本计算技能和文献资料利用能力，逐步培养其工程意识;(2)培养学生综合运用所学知识解决二(.程实际问题的能力;(3)塑造学生良好的设计理念。

在完成课程设计的过程中，学生需掌握厂程技术人员所必需具备的基本技能和工程素质，比如工具书、国家标准和规范的使用，经验公式和经验数据的选择，专业文献资料的查阅、设计成果的分析判断等等，因此课程设计可培养学生对综合知识的运用能力和对_L程问题的解决能力，是对学生的一次综合训练，也是对所学专业基础知识的一次总结，更是对化工原理和化工设备课程教学效果的一次检验。本文主要通过以下4个方面总结了课程设计在提升化工原理教学质量中的作用。

1 加深学生对“三传理论”和单元操作的理解

动量、热量和质量传递理论(三传理论)以及常用单元操作是化工原理的主要教学内容，虽然在平时的课堂教学中可通过多媒体教学、动画演示、课堂实验、课后练习、练习辅导等方面增强学生对化工原理基本理论和基本操作的感性认识和理解，但由于课堂教学的内容多，理论知识比较抽象，学习任务较繁重，学生自觉完成课程学习的动力明显不足，教学效果差强人意。课程设计要求学生在指定的时间内完成一个单元操作的设计，愁一个设计任务一般均涉及物料衡算、热.衡算、相平衡关系、传热传质速率关系等典型单元操作的基本内容，经历流程设计到!几艺设计计算、主体设备结构设计和附属装置的选用等过程，因此学生在具体设计中必须全而理解和应用“三传理论”，并选用合适的单元操作过程。过程必然影响结果，课程设计作为一个教学环节在实践中有效地督导学生加强对理论学习内容的消化，从而加深学生对理论知识的理解。

2培养实验设计和设备选型能力

实验设计能力和设备选型能力的培养是化工原理课程教学的基本目标之一。学习化工原理课程时，通过讲解、动画演示和参观等教学手段，学生熟悉了常用设备的基本操作规程，但大部分同学的实验设计能力和设备选型能力较差。为解决这一问题，在确定课程设计内容时，有针对性地选用部分化工原理中常用的单元操作，给学生下达一个明确的任务，让学生围绕任务所确定的主题在指定时间内完成具体的设计_L作。如，为加强学生对干燥单元操作的理解，可要求学生设计一套离心喷雾干燥塔或设计气流干燥器。课程设计的内容要求涵盖一个完整的工段，为此学生需完成不同艺的方一案选择、设备选型论证、工艺计算，并根据计算与生产经验进行主体设备结构设计，然后确定设备总体尺寸、管口尺寸与方位，还要求进行辅助设备选型与计算，最后绘制主体设备图及带控制点的工艺流程图。过程训练效果表明，学生的实验设计和设备选型能力得到了有效的培养。

3提高工程设计能力

化工原理课程设计是为培养学生设计能力设置的一个教学实践环节，也是使学生完成从理论知识到实际应用的重要一环。每一个设计任务均涉及相应单元操作的基本理论，并经历流程设计到艺设计计算、主体设备结构设计和附属装置的选用等过程。由于安排课程设计中只有任务而没有参数和条件限制，学生在设计过程中可根据自己的兴趣和知识背景选择设计线路，设定和收集操作参数，完成具体的设计工作:

经济效益是判断设计质量的重要指标，其中设备建设费和使用操作费是其中的关键，而设备费和操作费的综合考虑也是贯穿于化原理课堂教学中的一个重要问题。比如，精馏操作是化_工生产中常用的单元操作，其中物料的回流比是一个非常关键的操作参数C合理的物料回流比应使操作费用和设备折旧费用之和最低在该单元操作中，操作费用主要取决干再沸器中加热蒸汽消耗量及冷凝器中冷却水的消耗量，随着回流比的增大而增大。设备折旧费主要取决于精馏塔中再沸器、冷凝器等设备的投资费，一般随着回流比的增大而降低。为此，在设计过程中必须综合考虑设备折旧费和操作费的关系。通过课程设计的训练，学生不仅进一步提高了公式应用和数据运算能力，同时学会了主动寻求解决实际问题的方法，缩短了理论与实践的距离，也体会到理论在解决实际问题中的重要作用，提高了理论课程的教学质量。

4培养创新能力

在完成化工原理理论课和实验课的同时，为了满足部分学有余力，且对化工原理问题确有兴趣的学生的学习需要，教学小组创造条件为其提供进一步学习的平台，即结合科研任务的需要设计一定数量的课程设计题目，鼓励学生以小组的形式参与。在设计过程中严格坚持“以课题研究为平台，以创新为目标”的原则，有效地将课程设计、课程教学与科研有机地结合起来。在完成工艺设计计算之后、整理设计说明书之前，要求全体课题组进行交流和总结，即每个设计课题组里选派1-2名学生代表，将本组设计情况在交流会_[向全体同学和指导老师进行汇报。交流时要求主讲人用图表、数据、结论等工程术语表达自己的设计，并在规定时间内着重讲解自己设计的特点，对设计结果进行技术经济分析，突出自己的创造性。交流过程中，指导老师也主动指点设计要领，并对进行设计进行合理评价。这样的师生互动使学生的收获不仅局限于自己所做的课题，对其它设计课题也有一定程度的了解，更有效地开拓了学生的设计思路。

5教学效果

原型设计论文篇4

关键词：建筑类型学；城市和建筑；城市规划；建筑设计

一 建设设计和城市规划

城市是建筑赖以存在的基础和背景，建筑理论的发展与城市理论的演变息息相关，既体现了人们对建筑与城市关系的关注，又随着人们对于二者之间关系的日益了解而引发更深层次思考。城市规划是对城市空间的分析与设计，也即对人活动的区域空间和各区域空间的关系的协凋。建筑设计是解决室内空间的使用、经济、美观的要求，同时在外部形体上，具有一定时代特性风格的前提下与周围环境、城市历史文脉及城市控制性规划相协调的结果。

用建筑类型学来研究城市和建筑的关系，可以从一个独特的视角重新理解在建筑类型学当中，建筑和城市的相互关系，这在建筑设计和城市规划当中也能够在相互协调的过程当中，探索出一条具有指导性意义的道路。

城市空间是空间的一种，但空间是什么呢?空间一词用于建筑是近百年的事情，后来对城市进行设计，空间便移植入城市中，成为城市空间……一直以来，建筑物被西方人看作实体，被看作塑造的主体，建筑师们如同雕塑雕像一样极力刻画着建筑物本身。无论是城市大的空间环境，还是建筑群的中等空间环境，或是个体建筑小的空间环境设计，都要首先从自然生态、社会生态、经济生态、文化生态和持续发展的角度去综合考虑分析，要充分利用自然、保护自然、节省资源、节约土地，但也不能多搞建筑超过环境容量，降低环境质量，给城市带来交通、基础设施等方面的压力；同时还要扭转追求怪异建筑形体不正确认识。

正是如此，在研究建筑设计和城市规划之间的区别和联系的时候，建筑类型学就成为一个很具有现实意义和指导价值的

二 类型学理论

给事物分类是人类理性思维的表现，人们为了把各种不同的事物区别开来而将具有相同特征的事物分门别类。分类是人们认识世界的一种途径、手段，人们通过分类而了解自己身处的环境，进而把握自己的认识。事实上分类意识每天都在我们的头脑中发生，类型学实质是通过对分类意识的探讨总结出人类分类行为的特征和规律，并且把这种潜意识的行为更加理性化，它的现实意义是：让人们主动去应用分类的方法更进一步认识和思考所研究的某一领域的问题。分类可依据不同的标准和不同的方法，分类是分层次的，每一类别可以继续分下去。

类型学属于现代主义之后更为广泛地对建筑“意义”的追求的一部分。20世纪60年代, 人们已经明显感到现代建筑的无能为力,为了寻求建筑存在的理由,重建建筑语言,人们开始对建筑进行历史学的探讨,回归到建筑本身的类型学研究上。因此类型与历史建立了联系, 人们日益认为与历史建立联系便是在一种特定文化内赋予建筑以合法性的必要性。于是20世纪60年代中期,有识之士开始认识到建筑设计需要类型学方法。

意大利建筑历史与理论学家阿尔甘在1963年出版的《建筑类型学》中提出“类型学是一种建筑的历史过程,同时也是建筑师个人的思考和工作过程,是历史,也是方法,既是形而上学又是操作工具”。

意大利建筑师阿尔多·罗西对类型及建筑原型进行了深入地研究。他将类型学作为城市建筑设计中重要和有效的设计方法, 并在1966年出版了他一生中最重要的著作《城市建筑》。

欧洲建筑师R·克里尔曾系统深入研究欧洲城市和建筑的构成要素及其构成原则,分别于1979年和1983 年出版了《城市空间》和《建筑构成》两书, 书中试图探索城市和建筑中的类型学构成原则。

美国城市设计和建筑师杜安尼和普雷特·兹伯格(DPZ) 是美国新城市主义的倡导者。新城市主义就是在新城镇设计中对建筑类型学的考虑, 城镇设计要遵循城市设计类型学。

类型学作为设计的方法注重理性思维。它并不是被分离的构件所形成, 也不是根据用途、社会意识形态或技术特征进行分类的事物所集合而成, 而是根据意义的三个层次推导得到的准则来选择和重新集合这三个层次,分别是：继承过去存在形式所属的意义；从特定的片断和它的边界推导出来,并往往跨越以前的各种类型之间；把这些片断在新的脉络中重新构成。所以,类型学的重要性其实质是它辩证地解决了“历史”、“传统”与“现代”的关系问题,即“不变”与“变”的关系问题。类型学理性地对待历史与传统,对其筛选和批评,从中提取有益的、精确的历史文化内容带入现代社会,并结合特定需要进行再设计。

三 类型学中的城市和建筑

类型学是研究城市和建筑的有效手段之一。维得勒将建筑类型学归纳为三点：继承了历史上的建筑形式；继承了特殊的建筑片断和轮廓；以及将这些片断在新的城市文脉环境中的重组、拼贴。建筑类型可以在历史的建筑中获得，通过激起人们对以往生活和建筑片断的记忆而使建筑的形式获得成功。将不同功能的建筑形态转化为在“原型”基础上的变体，有利于将错综复杂的建筑与城市环境的关系统一于一系列“原型”的基础之上，并通过“原型”的一致性达成建筑形态的彼此协调。恩格尔斯的原型研究强调从一种形式到另一种形式的转换。相对于罗西寂静的纪念物理论，恩格尔斯的建筑在解释自身的过程中，具有形式的连续变动。

从系统论的视角审视城市建筑，其存在的意义不在于自身功能与形态的完善，而在于与其他建筑之间和城市整体结构体系之间的关联。约翰·西蒙兹就指出，依据教条公式设计的建筑和依据简单集合学进行的场地规划是注定失败的。20世纪60年代以来，系统哲学为诸多建筑理论处理城市局部与整体的关系奠定了基础。

系统学在其中扮演的角色正是将城市和建筑联系在一起，通过对城市和建筑的类型学研究和分析，在处理城市空间和建筑空间之间的相互关系中，能够给设计者提供一种指导性和参考性的提示。

四 结语

类型学的产生基于对过去理论的批判与继承，反映了在不同层面上对建筑与城市关系的思考。类型学是一种共时性的多元存在。关键在于根据实际情况选用什么样的方法才是最为合适的。就建筑与城市的相互关系而言，可以视为城市系统中局部与整体的关系，而对于城市这样一个开放的系统而言，这种互动作用是一个不断演进的过程，新的理论与设计手法的出现会进一步改变人们对城市建筑 的认知，并不断扩充建筑概念的内涵与外延。而类型学这个方法正是使得设计者在处理建筑和城市的关系中能够有更加有效和合理的做出判断。

    随着时代和建筑理论的发展，类型学作为一种方法和思潮在建筑设计和城市规划中所发挥的作用将越来越宽广。

参考文献：

[1] 汪丽君，建筑类型学[M]，天津大学出版社  2005, 11.

[2] 河清，现代与后现代[M] ，中国美术学院出版社  2004, 2.

[3] 约翰·西蒙兹，景观设计学[M]，俞孔坚,等译，中国建工出版社, 2000。

[4] 赵榕，从对象到场域——读斯坦·艾伦《场域状态》[J]. 建筑师, 2005,(1)。

原型设计论文篇5

关键词：景观原型；滨水区；原型设计

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.235

1 引言

滨水景观是城市景观的重要类型和重要组成部分，是美化城市环境、满足人们亲水性的平台，城市中理想的生态走廊，是城市滨水区建设的重要内容，也是城市中高质量的绿色风景线[1]。

随着我国城市的发展，滨水景观的发展日益成为人们关注的焦点，对具有特色的滨水景观需求量日益增加。建造有特色的滨水景观不仅需要视觉上有特别的效果，还需要唤起观者的情感共鸣。怎样调和设计与情感间的关系，怎样让美感和情感共存，如何靠借助原型来激发大众内心的集体记忆，激发观者潜意识下的体验和回应，创造特色滨水景观是城市建设中的一大问题[2]。

2 景观原型

原型就是指从人与自然界当中抽象出来的若干元素的组合形态，人类自古以来就对自然界有着崇拜，而设计师们也对自然界的原型情有独钟，合理地利用自然原型，可以激发设计师们的灵感，从而创作出更具有社会价值的作品。从概念上说，原型是“典型的领悟模式”，是集体潜意识的重要内容，保存和埋藏着人类以往所有典型的经验和体验[3]。每一个原型都代表着人类的一种典型的体验和经历，它们构成一个原型系统。

景观原型发生于自然、历史和地域中[4]。自然原型、历史原型和地域原型是设计灵感的子集，在情感空间的塑造过程中，景观原型可以是基于自然，深入自然事物的内部结构。值得注意的是，景观原型就是设计师在设计过程中使用的参照物，是设计灵感的集合，塑造情感空间的景观设计是针对性对自我内在情感形态或本质进行发现、认识，最后使它以完整形式呈现出来的活动。借助景观原型，景观设计师可以将自然原型还原到特定的环境中，从而使景观体现与之相应的特征，景观原型也可以是基于历史，通过寻找历史与现实之间的某种相似点，将历史原型的信息推移到现实中，再现地域空间通过引用文化符号对地域原型进行转译。

3 基于原型的滨水景观设计的方法

基于原型理论的景观意象的理解，本研究认为基于原型的滨水景观设计的方法可以从滨水景观意象的原型呈现、原型再现、原型深化和原型转换4个方面进行研究。

3.1 原型呈现

原型呈现方法是设计中最为直接应用的一种方法。原型在心理层面而言，是一种潜意识应用。作为滨水景观原型的直接应用形式，是直接对现有形态和场所进行的信息加工方法。由于这种方法仅以对景观原型的记忆复制为手段，因此，常用于对场地原有记忆和功能恢复的景观设计中。

3.2 原型再现

该方法与原型呈现有所区别，是在意识中根据对景观原型抽闲简化，从而对原型进行选择性的改良或修正，以此为依据进行景观意象创作。该方法的关键点在于设计师可凭设计经验，对现有的原型进行解构和组合。这种方法有利于在原有景观原型的基础上形成具有实际意义的景观表象，得到的景观形象或形式不仅思路清晰，而且生动异常。

3.3 原型深化

当场地现状与景观心理表象吻合，现实环境将对景观原型意象的创作起到一定的激发的作用。本研究结合前人研究成果，拟将经过原发、继发和创发过程得到景观意象的方法称为原型深化方法。该方法具有依赖思维转换而得到景观意象，具有抽象和具象思维的共同特质和转换过程。

3.4 原型转换

原型转换是在认识原型的基础上，设计师对信息的分解、组合、信息过滤、增加之后，产生不同的认知结果后产生不同的设计意象。原型转换将对景观原型进行不同景观实践行为，即不同“编码”和“解码”方式，而取得不同景观意象的方法，称为原型转换方法。

4 景观原型的实际应用

滨水区作为城市的更新地区，要想具有持续的生命力，除了普通的规划设计原则外，必须找到本地区的“景观原型”的设计方法[5]。

因此我们收集原场地的文化集体记忆，梳理景观，用设计语言还原和转译景观原型，以此唤起居民共鸣，同时相应地增加新的记忆，丰富原有记忆。原型可以由民俗、传说、诗词歌赋、神话故事、构筑物等承载，景观受其影响将呈现出以下两种表现方式和特色。

4.1 以物体抽象形态来表现景观场地的设计风格

物体抽象形态特征关注本土的自然文化环境和场地的内在气质。设计者可以从中寻找集体经验与体验来构成原型的载体，此时景观与原型产生相互作用，共同塑造场地文化特性和风格，形成对地方的认同感，使景观烙上了特色标记[6]。

芜湖县罗福湖公园规划面积493700平方米，以环城南路西南段为界，东面至芜湖路，南面至湾石路。罗福湖公园规划位于老城区的西南部分，衔接着老城区和新城区，在总体规划中是城市公共绿地，它位于东湖公园和南湖公园之间，毗邻青弋江景观带，是城市绿地系统的重要组成部分。规划对原有环境进行疏理和整合，充分利用罗福湖水面，结合现状环境、分析其功能需求，将芜湖县罗福湖公园定位为服务于城市青少年儿童，展示芜湖县现代城市文化，凸现芜湖县城市形象和品味的城市综合性公园。

芜湖县罗福湖公园规划设计在分析了基地现状及周边情况后，发现各种自然人文景观元素较为复杂，提出“整合.互动”的理念，整合各景观元素使有效利用，将各种景观元素相互穿插、渗透，使人与自然互动起来，提供各种亲近自然的活动场地，开展各项水上活动，为罗福湖增添灵气。罗福湖公园的主要服务群体是青少年，我们把罗福湖比作一株生机昂然的绿芽，设计提出了以“绿芽”为景观原型的设计思路，绿芽的引用体现了罗福湖公园对青少年的成长和希望。它的绽放和成长蕴涵了无限的活力与强大生命力。绿芽的绽开、伸长，给大地增添了无数绚丽的光彩，绿芽通过它的叶脉向周边输送营养，向四周无限的延展，无穷的生命力充斥着整个罗福湖公园，更预示着公园的对周边生态环境和人文环境的调节与改善作用。公园总体上呈现了一种欣欣向荣的、清新优雅的风格，“绿芽”是中国老百姓常见的，但是又是容易忽略的，却在中国传统文化中代表了年轻向上的一种心理暗示，因此当把这一理念结合到景观设计作品中时候，特别是滨水区的公园中，受到了广泛的好评和老百姓的接受。

4.2 用场景元素来表现景观场地的文化特征

场景元素包括反映人类朴素自然观的景观，景观是一种过程的体现，这种过程强调景观与场地自然状态的融人，与周围城市的呼应，用场地本身的发展沿革来凸显特色。场地朴素的历史演替过程也能呈现出集体潜意识的特质[7]。

松雅湖生态公园位于长沙县北部，总占地面积489.62公顷，是一个以湖光山色、自然生态为基础的，集休闲、旅游、娱乐、健身、水上活动等功能于一体的综合性公园。松雅湖生态公园将规划建设“一心、五轴、八区”，即以松雅湖为中心，由湖心散发出五个生态景观轴，形成“左岸香堤”企业会所区，“游乐港口” 购物休闲区，“友谊林”都市滨湖区，“绿绕洲滩”湿地文化区，“家庭探索冒险”文化游乐区、健康体验区、“偃月湾、幸福林”历史文化区和“香岛”禅悟休闲区等8个城市功能组团。

长沙松雅湖生态公园作为一个现代都市的新滨水公园，着力探讨如何营造一个可持续的生态景观基底，它不但为公园本身作为一个风景优美的地方吸引老百姓，更作为有文化特征的，有强烈自身符号的地方。本案在规划阶段，从场地的特征出发，找到了与滨水公园契合的“水滴的漾”作为景观原型，展开规划，很好的结合了周边环境，成为具有深刻特征的优美的公园。

5 结语

景观原型的设计手法，除了单纯的提出一个景观原型的概念，还需要对宏观的框架进行规划设计，要通盘考虑滨水区在整个城市中的地理位置[8]，滨水区的规划设计必须放在整个城市的大的规划中通盘考虑，并且必须注意与周边城市规划和设计的协调[9]。同时，在规划设计中要把滨水区作为一个整体考虑[10]， 要考虑整体中各个部分的均衡性，个别的特别突出，将不利于整个环境的平衡，不利于整体达到一个最佳状态，需要设计师在工作中继续思考和完善。

参考文献：

[1]金云峰，项淑平.基于原型的设计[c].中国风景园林学会2010年会论文集.北京：中国建筑工业出版社，2010：264-268.

[2]金云峰，俞为研.基于景观原型的设计方法-以浮山“第一情山”为例的情感空间塑造[J].华中建筑，2012（10）：93-95.

[3]周晓霞，金云峰等.基于景观原型的设计方法―集体潜意识影响下的海宁市新塘河景观设计[C].中国风景园林学会2013年论文集[下册]，2013：266.

[4]包良婷.园林展主题演绎的探索[D].北京：中国林业科学研究院，2012.

[5]杨贵庆.城市公共空间的社会属性与规划思考[J].上海城市规划，263（06）：36-43.

[6]沈建鹰，李发兵，许伯明.从北京园博会看园林展的规划与设计[J].旅游纵览（下半月），2013（08）：156-157.

[7]胡剑双，戴菲.中国绿道研究进展[J].中国园林，2010（12）：88.

[8]王帅.城市公共景观资源的公平利用规划控制研究[D].沈阳：沈阳建筑大学，2012.

[9]王敏.品牌策略下的城市公共性景观效能优化研究[J].同济大学出版社（社会科学版），2010（06）：45-51.

原型设计论文篇6

关键词：类型学；文化；建筑设计

Abstract：Typology, simply by having the same form structure and has the characteristics of a group of objects is structure and has the characteristics of a group of object description theory. Architectural typology, in addition to the historical description and scientific analysis, the practical significance of the objective was attempted from the previous varied arrangement was found in the building of a general principle, when these principles to practice, will produce new form in response to the new, developing environment and context.

Key words：Typology; Culture; Architectural design

中图分类号： TU2 文献标识码： A 文章编号：

1. 类型学及其与文化的关系

“类型”概念的第一次定义是由法国著名建筑理论家卡勒梅而·德·坎西在《建筑百科辞典》中描述的。“类型代表了一种要素的思想，这种要素本身即是形成了模型的法则。”他在定义时以模型作为对比，区别了模型和类型的概念。模型，像在艺术实践技巧和教学中理解的那样，应该按其原样不断重复；而类型却相反，每个艺术家都可以根据它构想出不相同的作品。精神分析学派的荣格将类型定义为“类型是一种样本或范例。它以一种特殊的方式再现种类或一般类别的特征。”

类型学的概念，简单地说是按具有相同形式结构及具有特征的一组对象进行结构及具有特征的一组对象进行描述的理论。建筑类型学除了历史描述和科学分析之外，最有实践意义的目的是企图从以往多种多样的排列中发现建筑的普遍原则，当这些原则回到实践中时，必将产生新的形式以答复新的、发展了的环境和语境。

类型学与历史的、地域的文化之间的关系：类型学设计方法不是从纯形式或纯语言学角度入手的，而是从社会文化和历史传统角度入手的。某些类型有普通性，某些有文化限定，而另一些又具地区性。在前工业社会或传统社会中、唯一设计方法就是类型学方法。

随着现代主义出现危机，人们开始重新重视对于类型学的研究。尤其在欧洲，现代建筑类型学理论有着广泛的支持者与追随者，因为欧洲的城市留存着广博的文化遗产，交织在丰富的历史中适应人的生活之需且在特定文化中与生活方式相适应的形式，并将其运用于现代设计中。意大利的罗西将类型学作为基本的设计手段，他认为建筑的内在本质是文化习俗的产物，文化的一部分编译（码）进表现的形式中，绝大部分编译进类型中。表现就是表层结构，类型则是深层结构，通过潜在的类型来认识建筑。他认为类型可以从历史中的建筑中抽取，抽取出来的必然是某种简化还原的产物（抽象的产物），因此它不同于任何一种历史上的建筑形式，但又具有历史因素，至少在本质上与历史相联系。

罗西认为类型与人类的生活方式相关，他说“一种特定的类型是一种生活方式与一种形式的结合，尽管它们的具体形态，因不同的社会而有很大的差异。”他认为“房屋的类型从古至今没有变化，但这不是说生活实践方式未曾变化，也不是说新的生活方式不可能出现。”这些观点是传统和历史的界定视角。他是从历史的恒定面上看待历史上出现的建筑，即看待传统，这种视角也是从人类生活的文化角度来观察而不是局限于实用的角度。

因此从文化的视角来研究建筑，尤其是和生活紧密相关的居住，与从功能角度只考虑居住的掩蔽特性和从形式的角度只考虑美学是不同的。正是类型学联系了历史和将来，为我们从历史的、传统的、地域的文化角度追寻居住本质意义和发展现代建筑提供了可能。

2. 国外建筑师对类型学在建筑中的研究和应用

除了意大利的罗西，在那些反对现代主义教义而被贯以“后现代”的建筑师中，有一批是使用类型学进行设计的好手，他们有：瑞士的博塔（Mario Botta）、德国的翁格尔斯（O·M·Ungers）、西班牙的莫尼欧（Jose Rafael Moneo）、美国的斯蒂文·霍尔（Steuen Holl）、卢森堡的克里尔兄弟（R & L.Krier）、印度的柯里亚（Charies Correa）等人。他们都为建筑类型学和地域文化的发展做出了贡献。然而类型学的设计方法并非一成不变，不同的建筑师有自己的类型学方法，下面将对于他们在住宅中应用类型学基本方法的实例作些介绍：

罗西的加拉拉泰斯住宅（图1）：该公寓首层有一极有特色的柱廊，柱廊中有四个圆柱排成两行，对窄条形柱子形成的韵律起到调节作用。柱廊的原形来自罗西对意大利城市建筑的研究，由于它与当地人们的城市生活经验相联系，因此激发了人们对传统的米兰公寓的联想和记忆。所以使用廊子，罗西解析为：“我更喜欢借助熟悉的对象,虽然其形式和状态已经是定型化了（固定的）、但其意义可以变化，原型的物体揭示了永恒关注的主题”。该住宅的另一面由赖恩哈特廓清、他指出加拉拉泰斯住宅的深邃的走廊或柱廊与提契诺地区一边敞开的有如隧道系统中的重要要素有关。它是该建筑的内在模式。罗西的这种理论是在意大利历史的、传统的建筑中寻找固定的要素，简化还原成城市和建筑的结构图式，结果作品或作品的某些局部既满足了它所在之处的历史文化要求，又不同于以往任何一个具体建筑。

翁格尔斯的马尔堡城市住宅方案（图2）：该住宅位于一个历史地段。建筑用地近方形，但在一个角上有一栋该城市历史最悠久的建筑。瓮氏充分地使用类型学探索其可能性。首先他对大量形态各异的类型进行形态研究，最后确定了“L”形构型。该L型是由五个立方体构成，它们是这栋建筑的“基形”即固定要素。基本结构确定后，他转而研究和设计低一个层次的内容，即整体中各部件（要素）。在这里，他对组成L型的立方体进行设计产生了不下十种的立方体构成，随后他选择不同的立方体构型置于网格中，得到不同的构型和形态，由此产生了“变体”。这是类型学应用于建筑的另一方面，与罗西的理论有所不同，它是通过“分类”，总结已有的类型，将其图示化为简单的几何形体，并发现其“变体”，设计出来的方案既与历史、环境和文脉有了联系，又能根据现实需要加以变化。

图1 图2

原型设计论文篇7

关键词：液压；凿岩机；设计研究；建议

中图分类号：TD421.2 文献标识码：C

Abstract： The paper analyzes various design and research literature on hydraulic rock drills in China， enumerates major arguments in some related papers， points out the imperative problems， and puts forward academic and policy-related advice on the R&D of the hydraulic rock drills industry in China.

Keywords： hydraulic； rock drill； design & research； opinion

1 我国液压凿岩机设计研究历史回顾

我国液压凿岩机的研制起步非常早，距今已近50年。我国液压凿岩机技术研究也很早，二十世纪七十年代，我国长沙矿冶研究院等就翻译了大量国外液压凿岩机专利和论文，七十年代后期，我国作者撰写了大量液压凿岩机的技术论文，直到现在，关于液压凿岩机的论文与专利仍然不断出现在各类期刊与网络上。

我国液压凿岩机设计研究方面的论文，有博士论文，硕士论文，学士论文，有期刊论文，也有网络论文，在整个液压凿岩机技术论文中，占据了很大一部分。

估计有20个高等学校（其中包括3所师范大学）和近10个研究院所的作者发表过液压凿岩机技术论文，其中大部分是关于液压凿岩机设计研究方面的论文。专利文献更是与液压凿岩机结构设计有关。可见，液压凿岩机设计研究在我国并非冷门。

我国液压凿岩机的技术论文与设计研究论文大量产出。与此形成鲜明对比，我国液压凿岩机产品发展很缓慢，独立开发的产品，很少能在市场站住脚。

2 我国液压凿岩机文献的分类

2.1 研究型论文

2.1.1 设计计算型论文

此类论文数量多。

设计计算型论文包括了仿真计算，优化设计，活塞间隙优化设计，蓄能器设计优化，换向阀设计优化，活塞缓冲设计，钎尾缓冲设计，冲击频率调节方法等等。

博士、硕士、学士的论文几乎全部属于此类。高校与研究院所作者的论文大都属于此类。此类论文数量多。

2.1.2 实验研究型论文

实验研究型论文包括实验方法介绍，实验设备和仪器介绍，实验项目介绍，测试结果与测试曲线分析，误差分析等等。

此类论文中介绍实验原理与实验方法的较多。专门介绍液压凿岩机测试结果与曲线，并且进行分析的论文较少，大多散见于设计计算论文中，作为计算正确性的证明。

高校与研究院所作者有些论文属于此类，此类论文数量不多。

2.1.3 材料热处理研究型论文

材料热处理研究型论文包括活塞、钎尾的选材与热处理，铜套的选材等等。关于活塞、钎尾的选材与热处理的论文较多，关于其他零件的论文数量少。

2.1.4 加工工艺型论文

加工工艺型论文包括凿岩机主要零件的机加工的设备，工装夹具，量具与测量方法，工序与工艺步骤，怎样保证尺寸精度与位置精度，等等，大概是技术保密的原因，此类论文数量极少。

2.2 综述型论文

2.2.1 产品品种型号综述型论文

产品品种型号综述型论文包括当时国内外液压凿岩机产品的厂家，系列，型号，主要性能参数等等。

此类论文数量较多，但大多是介绍阿特拉斯、山特维克公司的液压凿岩机产品，介绍国内产品的较少。

2.2.2 产品历史发展综述型论文

产品历史发展综述型论文包括介绍国内外液压凿岩机历史发展，产品型号推出的年代，市场情况等等， 此类论文数量不多，但大多是介绍蒙特贝塔、阿特拉斯、山特维克公司的液压凿岩机产品历史，介绍国内产品历史的较少。

2.2.3 产品技术综述型论文

产品技术综述型论文包括液压凿岩机结构类型，技术进展，等等。此类论文数量少而且内容重复较多。

2.2.4 产品市场调研分析指导型论文

产品市场调研分析指导型论文包括当时国内使用的液压凿岩机产品的主要型号，市场保有量，年销售量与销售额，备件销售量与销售额，市场的细分，将来市场的趋势预测，市场对液压凿岩机的性能与技术要求。

此类论文很重要，对于国家的产业政策和企业的产品规划指导意义很大。

此类论文数量极少，几乎没有，倒是在网络上各种市场调查公司的广告不少，只提供提纲，具体内容要付费才能提供。

由于我国缺乏市场液压凿岩机产品销售数据统计，要写出高可信度的此类论文，必然要花费巨大的人力财力，只靠个人或一个单位的力量难以完成，最好有行业组织与行政力量的参与。

2.3 使用维修型论文

2.3.1 产品使用方法型论文

产品操作方法型论文包括凿岩机冲击压力，旋转压力，推进压力的优化匹配，钻头直径与旋转速度的匹配，操作方法等等。

此类论文数量不多，有北京科技大学高澜庆教授等的论文“液压凿岩机主要工作参数对凿岩速度影响的试验研究”，有广东省水利水电第二工程局梁明华论文“液压凿岩机旋转速度与凿孔直径的关系” [1]，是凿岩机使用实践总结，指导意义更大。

2.3.1 产品维修与故障分析型论文

产品维修与故障分析型论文多数为水电工程局、铁路隧道工程局的技术人员所写。此类论文来源于生产实践，言之有物，参考价值很大，数量不多，列举如下：

煤科总院北京建井所黄园月、李耀武、郭孝先“液压凿岩机的故障分析与防治”；

广东省水利水电第二工程局何雄彬“HDl35A和COPl238ME型液压凿岩机工作原理及常见故障处理” [2]；

广东水电二局股份有限公司李同明“阿特拉斯ROCD7钻机使用中易出现的问题与改进” [3]；

李强“Atlas 1838型凿岩机六种常见故障的排除”[4]；

张兆钦“COP1238凿岩机技术特点及使用维护” [5]；

田华军“HL500型液压凿岩机的日常维护保养” [6]。

2.4 产品介绍型论文

2.4.1 产品性能介绍型论文

产品性能介绍型论文多为介绍阿特拉斯、山特维克公司产品的论文，也有少量介绍国内海卓公司产品，乐清采矿机械厂的液压凿岩机产品的论文。

2.4.2 市场应用报道型论文

国外作者关于液压凿岩机市场应用报道型论文很多，国内此类论文数量很少，有少量关于YYT26支腿式液压凿岩机工程案例，使用成本效益分析的报道。

2.5 专利文献

最近的十几年关于凿岩机械的专利有六十多件，大都是液压凿岩机械的结构设计方面的专利。尚未见到有重大影响，或产生效益的专利。

3 我国液压凿岩机技术研究的不足

3.1 凿岩机文献的五多五少现象

通过对我国液压凿岩机文献的分析，我们发现有五多五少现象。

（1） 设计论文多，实验与工艺论文少；

（2） 研究论文多，使用维修论文少；

（3） 性能介绍型论文多，市场应用报道型论文少；

（4） 历史发展综述论文多，市场调研分析指导型论文少；

（5） 专利多，影响小。

3.2 缺少学术交流讨论

我国大概有20多年没有开过全国性液压凿岩机技术方面的交流会或研讨会。

我们众多的论文作者，都是在自说自话，没有交流，没有讨论，更没有争论。论文提出的论点，基本没有人跟进，进行理论与实践两个方面的证明或证伪，或补充，只是不加评价的引用。

我怀疑，很少有人认真阅读这众多的论文，如果不是博士生，硕士生，大学生因为做毕业论文的需要，阅读的人就更少了。我国关于液压凿岩机论文的影响力实在有限。

3.3 设计理论研究与产品生产脱节

我国大概可称得上液压凿岩机设计研究论文数量大国，但是我国自行开发的液压凿岩机产品多数从市场上消失，现在还能在市场上站住脚，有一定销售量的产品，多数为1980年代技术引进的产品。这种情况至少说明我们的设计研究和产品生产是脱节的，或者说明我们的设计理论还不成熟，还要不断改进。

4 我国液压凿岩机设计理论的主要论点

4.1 关于凿岩机冲击机构设计理论

4.1.1 三段法理论

认为活塞往复运动一个周期是由活塞回程加速、回程减速、冲程加速三个阶段组成的。4.1.2 设计变量理论

将一个无量纲数称为设计变量，这个无量纲数可以是：

（1） 冲程时间与活塞运动周期之比；

（2） 活塞回程加速度与冲程加速度之比；

（3） 活塞行程与可能最大行程之比；

（4） 活塞后腔受压面积与前腔受压面积之比，很明显，第四个无量纲数最直观，最易检验。

4.1.3 优化设计理论

根据以下5个设计目标，求得一个最佳设计变量。

（1） 蓄能器容积变化的最大值最小；

（2） 蓄能器隔膜震动次数最小；

（3） 能量利用效率最高；

（4） 冲程时，最大瞬时流量最小；

（5） 回程时，最大瞬时流量最小。

4.2 关于换向阀设计理论

4.2.1 换向阀中位正开口理论

换向阀在中位时，换向阀的高压窗口与低压窗口都有微小开启，叫正开口。认为正开口有益于冲击机构性能改善。主张应该采用正开口。

4.2.2 换向阀最优行程理论

换向阀行程的选取受到阀口通流面积，换向时间与阀耗油量三重制约，存在一个优化点。

4.3 关于蓄能器设计理论

4.3.1 高压蓄能器与活塞运动的最佳耦合理论

蓄能器的蓄油与排油量不仅与蓄能器的容积有关，而且与系统的工作频率有关，如果蓄能器固有频率选择不合适，即使加大蓄能器容积，也不能增大蓄能器的蓄油与排油量。

在蓄能器结构参数固定，凿岩机进油压力确定的情况下，可以改变蓄能器充气压力来改变谐振频率，使得系统处于最佳工作状态。

这个理论是极有理论研究价值与学术价值的，是一个动态的理论，是北京科技大学首先进行研究的，可惜无人跟进，这方面的论文太少。

4.3.2 蓄能器一次振动理论

在活塞运动一个周期内，蓄能器隔膜只有一次振动。这个理论已经包含在第4.1.2小节的优化设计理论中了，这是一个静态的理论。

4.4 关于信号孔位置

4.4.1 活塞回程换向信号孔位置的计算

这个理论是由北京科技大学与中南大学提出的，这是极其重要的计算，缺了这个计算公式，无法进行凿岩机的图纸设计。

4.4.2 活塞冲程换向信号孔位置的确定

这个理论是由北京科技大学与中南大学提出的，这也是极其重要的计算。既不能换向太早，使得撞击钎尾时，活塞已经被减速，也不能换向太晚，造成活塞二次打击钎尾。

4.5 钎尾反弹缓冲动力计算

研究这个理论的有浙江大学张新等人，广东工业大学机电工程学院刘智等人，中南大学机电工程学院赵宏强等人，杨国平等人，难能可贵的是，张新做了实验研究，有实验曲线图。

4.6 其他理论

（1）活塞密封间隙与长度优化理论；

（2） 活塞空打缓冲结构计算；

（3） 冲击频率无级调节自动换挡理论。

以上3种理论均有，就不一一论述了。

5 我国液压凿岩机设计研究亟待解决的问题

5.1 换向阀的结构尺寸问题

（1） 换向阀中位负开口的优缺点分析；

（2） 最优负开口量的计算与实验验证；

（3） 换向阀最优行程理论与实验验证。

5.2 活塞与缸体结构尺寸问题

（1） 活塞前后腔面积的确定及优化；

（2） 活塞回程换向信号孔位置的确定；

（3） 最优冲程换向信号孔位置计算与实验验证。

5.3 蓄能器与活塞运动的最佳耦合理论

研究蓄能器隔膜的动态频率响应，蓄能器最佳充气压力的计算。

5.4 钎尾反弹缓冲系统动力计算与实验验证

不但研究缓冲机构本身，进行静力学计算，更要研究钎尾反弹缓冲系统的动态响应，将缓冲机构，钎具与缓冲液压油路作为一个系统，研究缓冲活塞的频率响应，缓冲液压系统是否能有效吸收钎尾反弹的能量，又是否能迅速将钎头重新抵紧岩石。

5.5 凿岩机反打系统动力计算

既要研究反打机构本身，进行静力学计算。更要将反打机构与反打液压油路作为一个系统，研究反打活塞的位移，运动速度与冲击能量。

5.6 零件的气蚀与腐蚀问题

（1）活塞前后腔气蚀问题的计算与解决方法；

（2）凿岩机壳体联接平面点蚀的原因与预防。

6 我国液压凿岩机设计研究的学术建议

6.1 反求法

对国外高端液压凿岩机结构尺寸的分析，用反求法研究凿岩机冲击机构的设计计算公式与方法。反求法基本属于归纳法，反求法需要统计多台高端液压凿岩机的结构尺寸，统计数据越多，代数计算公式越接近实际，设计指导作用越大。这方面的工作似乎还没有人去做。

6.2 验证法

将我们国内的设计理论，如用最佳设计变量理论，换向阀最优行程理论，蓄能器设计理论，分析国外高端液压凿岩机的结构尺寸、充气压力等参数，检验是否符合我们的理论。如果大致符合，则验证了我们理论的正确性，如果相差很大，则要寻找原因。

6.3 代数计算公式研究

6.3.1 液压凿岩机设计研究方法的分类

理论分析与公式计算，实验研究，计算机数值仿真是凿岩机设计研究的三驾马车。

三段法，最佳设计变量等属于理论分析计算。

理论分析与公式计算是凿岩机设计研究的基础，是实验研究与数值计算的的基础与指导。

6.3.2 液压凿岩机代数设计计算公式的建立

公式计算必须将凿岩机的物理（实际）模型简化为力学模型，再进一步简化为数学模型，再简化为代数公式。简化必须是合理的，不能与力学模型有大的矛盾和冲突。

在不断的简化中，必然有失真，这时就要用经验系数去校正。这方面我们还有许多工作要做，对每一结构类型的凿岩机，都可以研究出一套基本通用的计算公式。

6.3.3 液压凿岩机代数设计计算公式的输入输出

代数公式计算输入的是冲击能，冲击频率，冲击末速度，进油压力， 输出的是活塞质量，活塞前后受压面积，活塞行程，信号孔位置，阀的结构尺寸，阀行程，开口量，凿岩机进油流量等等。

6.4 强化实验研究

6.4.1 液压凿岩机实验的分类

在理论分析指导下的实验研究是必不可少的，我们的力学模型，数学模型是否正确，简化是否合理，都需要实验验证。数值仿真计算就更需要实验验证了。

这里所说的实验主要是凿岩机内部机理实验，也可是型式实验，而不是出厂实验。

6.4.2 液压凿岩机实验的规范

实验的各种条件，包括样机，液压系统，测量方法，仪器仪表，都应该是明确的，实验的结果应该是真实的，可重复的，重复实验的误差应该进行分析。实验的时间、地点与参加人应该注明。

6.5 数值计算研究

6.5.1 数值计算的定义

数值计算就是虚拟样机技术，因此数学模型要尽可能逼近力学模型与物理模型，数值计算需要输入的数据很多，需要详细的凿岩机图纸数据，否则不能称之为虚拟样机。

数值计算又叫动态仿真，我国在数值计算方面的论文太多了。有基于AMESim的仿真，基于Simulink的动态仿真，基于MATLAB的计算机仿真，准匀加速度法仿真计算，键合图方法仿真，等等。

6.5.2 液压凿岩机数值计算输入输出的基本要求

冲击机构数值计算中，进油流量必须是输入值，而压力是输出值。

数值计算输出结果不能仅仅是冲击能，冲击频率等，必须能输出活塞运动速度、位移，换向阀的速度、位移，活塞前后腔压力的曲线。并且能够描述出液压油的空化与气蚀现象。

数值计算的结果曲线应该用实验曲线验证，未经实验验证的仿真计算是不可信的。

数值计算的结果应该是真实的，不能弄虚作假，其他人也可以重复运行程序。

6.5.3 液压凿岩机数值计算程序的基本要求

数值计算的程序应该模块化，数值计算需要花费大量的精力与时间，不是一个人短时间能够完成的，因此数值计算的程序应该模块化，可以由一组人员分工，进行编写。

数值计算程序应该界面友好，参数的改变，应在界面中进行，而不应在程序中进行。

数值计算的模型与程序应该是持续改进的，和所有的计算机软件一样，应该有版本号。液压凿岩机数值计算程序应该通用工具化，不要搞成专用工具。不能只有作者自己用，换一个人就不能用。

6.5.3 液压凿岩机数值计算程序的难点

虚拟样机技术是一项浩繁的工程，但是并不是遥不可及。内燃机的燃烧过程，牵涉到化学，燃烧学，热学，力学，都可以做到数值仿真，并且在发动机设计中起到重要作用。冲击机构的数值仿真也一定能做到，但是这要求有一个精干的团队和一个好的实验条件。

数值计算程序都是针对某一个特定的图纸的，因此通用性较差。不要指望适合于单腔回油的凿岩机，也能适合非单腔回油的凿岩机。也不要指望适合于芯阀结构的凿岩机，也能适合套阀结构的凿岩机。这也是数值计算应用的一个难点。我们至少应该做到，对某一相同结构类型的液压凿岩机，具有通用性。

7 我国液压凿岩机设计研究的政策建议

7.1 以企业为主体，产学研结合

过去几十年，我国液压凿岩机设计研究是以高校和研究所为主体的，和企业产品开发联系较少。事实证明，我国液压凿岩机设计研究进步不大，只有以有实力的大企业为主体，厂学研结合，学校与研究所自己不搞产品生产，只为社会和企业提供知识与技术，各自发挥自己的优势，才是我国液压凿岩机技术与产品的发展道路。

7.2 以行业协会为主体，组织技术交流

与凿岩机的生产、使用有关的行业有凿岩机械气动工具、煤炭、矿山、铁路、水电、冶金等等，在1980年代，矿山机械行业组织过液压凿岩机技术交流会， 1990年代初期， 煤炭建井行业组织过液压凿岩机技术交流会。

8 结语

（1）对我国液压凿岩机研究文献进行了分类，5大类，13个小类；

（2）分析了我国液压凿岩机技术研究的不足，3个方面的不足；

（3）列举了我国液压凿岩机设计理论的主要观点，6大类，13个观点；

（4）列举了我国液压凿岩机设计中亟待解决的5大类共11个问题；

（5）提出了我国液压凿岩机设计研究的5条学术建议；

（6）提出了我国液压凿岩机设计研究的2条政策建议。

参考文献：

[1] 梁明华.液压凿岩机旋转速度与凿岩直径的关系[J].工程机械，2001，32（6）.

[2]何雄彬.HDl35A和COPl238ME型液压凿岩机工作原理及常见故障处理[J].广东水利水电，2001（8）.

[3] 李同明.阿特拉斯ROCD7钻机使用中易出现的问题与改进[J].四川水利，2004（3）.

[4] 李强.Atlas 1838型凿岩机六种常见故障的排除[J].工程机械，2005，36（3）.

[5] 张兆钦.COP1238凿岩机技术特点及使用维护[J].建筑机械，2004（6）.

原型设计论文篇8

关键词：学习环境（PBLEs）；网站设计；心智技能

中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2014）003-0168-03

作者简介：秦书荣（1987-），女，硕士，广东农工商职业技术学院艺术系实验员，研究方向为网站建设、三维动画设计、影视后期制作；李新（1981-），男，广东农工商职业技术学院艺术系讲师，研究方向为影视后期制作、新媒体艺术设计、美术学。

0 引言

为了回答“高职高专院校在网页设计课程的教学中，如何使学生具备旨在适用的网页设计心智技能”这一问题，研究者不约而同地聚焦基于问题的学习环境（PBLEs）这一关键词，并普遍认同，问题的解决是在职业技能培养过程中广泛采用的学习活动方式。从实践层面出发，学生网页设计心智技能习得的成败与基于问题的学习环境设计密切相关。同时，谈及学习环境的设计，无疑需要关注认知心理学领域心智技能培养的理论研究。毕竟，只有依据人的心理工作方式设计的学习环境才能促使学生进行有意义的学习[1]。

本文将从培养“网页设计师”这一视角，关注学生网页设计心智技能的形成，着力为网页设计课程引入认知心理学领域的心智技能培养研究结论，并依托案例，论述如何将心智技能研究合理有效地应用到基于问题的学习环境设计中，从而促进学生适用的职业技能形成。

1 网页设计心智技能与基于问题的学习环境

1.1 网页设计心智技能

借鉴我国教育心理学家冯忠良教授关于心智技能的观点，可将网页设计心智技能视为在网站构思、设计、制作过程中通过有目的、有计划的学习或练习而形成的，用以调节和控制解读分析客户需求、构思网站的局部与整体、设计网页各部分要素及制作与整合网站各部分的一系列合乎网页设计规则的思维、方法和经验。

1.2 基于问题的学习环境

戴维·H·乔纳森将基于问题的学习环境（PBLEs）描述为“以问题解决为核心，相关案例、信息资源、认知工具、会话或协作工具及社会或境脉五要素为支撑的学习环境，其最主要的特征就是为学生提供脚手架支持的问题来驱动学生开展问题解决的学习活动[2]。

根据Merrill的观点，“有效教学就是‘问题为中心’的教学”[3]。上述两个关键词之间存在相辅相承的关系。一方面，心智技能研究结论将为基于问题的网页设计学习环境提供认知心理学的理论依据；另一方面，基于问题的学习是网页设计心智技能培养实践活动中广泛采用的方式。

2 心智技能三阶段理论对网页设计心智技能形成的启示

冯忠良教授认为，心智技能形成需要经过原型定向、原型操作及原型内化3个基本阶段。所谓原型，可以理解为外化的心智活动的实践模式[4]。本研究认为，网页设计心智技能的形成同样要经历上述3个阶段。而“原型”作为贯穿心智技能形成的核心，其建构意义重大。本文的先期研究在对已经具备了网页设计心智技能的熟手问卷调查基础上，利用“心理模拟法”创拟了“网页设计活动原型”，如图1所示， 本研究将讨论如何利用该原型展开三阶段的培养。

对学生而言，网页设计活动的原型定向往往需要教师的示范和讲解，那么教师首先应该使学生明确网页设计活动原型的结构、各个环节的操作原则及必要性并利用脚手架支持的问题来驱动启发学生的主动性和自觉性；然后按照原型正确示范和讲解完成某一网站建设任务的完整过程。这里需要强调的是，教师需要将原型中每一个心智动作详细展开。原型定向阶段的教学，只是网页设计活动心智技能教学的开端，要使学生真正形成心智技能，还需要进行实际操作。

学生利用上述在定向阶段形成的原型，亲自从事某一网页设计活动，将在头脑中建立起来的活动程序计划以外显的方式付诸执行。在这个阶段，应该借助脚手架支持问题来驱动学生利用原型，把构成这一活动的所有动作系列，依照一定的顺序作出不能遗漏和缺失，教师可以提出以下要求：①要根据“原型“严格遵循动作序列逐一执行，及时检查和矫正动作的执行情况；②学生在实践模式的每个环节提交一些阶段性材料或者记录一些完成过程来保证是按照实践模式的步骤完成任务的；③建议学生将动作执行和言语相结合，边说边做。

网页设计心智技能的原型内化阶段是将上述实践模式向头脑内部转化的过程，表现为学生从事网站建设任务时可以离开实践模式，借助语言指导来完成。学生只有在多种不同的实践条件下反复进行网站建设的具体活动，才能不断从原型中抽取本质的东西，最后形成普遍适用于不同实践条件的原型（心智技能），只有到这一步心智技能才算真正形成。

3 一个充分体现心智技能三阶段理论的PBLEs设计

在网页心智技能培养三阶段理论的指导下，学习环境设计比较合理的安排是：首先依托一个充分体现原型的范例讲解和操作，完成活动原型中蕴含的相关知识和操作流程的讲解，初步形成“原型定向”。这一阶段教师应该关注脚手架支持的问题设计。然后，实施基于项目的学习，指导学生利用课后时间自主完成几项网站建设的综合任务，将原型进行操作和内化，最终使学生具备网页设计心智技能。下面就从“原型定向”阶段PBLEs设计最关注的脚手架支持问题展开叙述。

在“原型定向”阶段，教师需要提取“网页设计活动基本原型（如图1）”中的4个核心环节，然后把这4个核心环节中蕴含的相关知识和操作流程设计成脚手架支持的问题，继而通过教师逐步示范和讲解一系列问题的解决过程，完成网页设计活动的定向。例如，附件网页设计活动原型定向阶段PBLEs设计方案中，对应“网站方案设计环节”的学习内容，将其转化成9个具体的脚手架问题。它们分别对应网站建设过程中“需求分析”、“系统分析”、“风格设计”、“UI版面初步布局”、“色彩定位”及“网站建设日程规划”等重要学习内容。这些脚手架支持的问题是以完成“网站方案设计”这一环节为驱动力而提出的，将引发和维持学生在该学习阶段中的学习兴趣和动机，引导他们带着明确的问题与目标，模仿教师的示范行为，开展真实的问题解决过程。在脚手架支持的问题设计方面，教师需要依据学生能力临近发展水平，问题难度要居于该临近发展区内，这样学生就可以调动己有的网页设计基础知识及操作技能等认知经验来解决当前面临的脚手架问题。

网页设计活动是一个渐进过程，脚手架支持的问题是依照这个渐进过程的发展顺序提出的，难度一般是逐级升高。因此，在设计这些脚手架支持的问题时，还需要注意合理安排难点和重点、考虑子任务的大小、所需知识技能含量、相关影响因素等多个方面。根据问题的难度，我们提供了支持指导、相关案例、辅助资料等，并创设必要的实践条件，使问题解决具有操作性。这一阶段，还要求教师关注各个问题解决的策略选择和转换的讲解、示范及独立、协作及竞争等组织策略的合理运用。而学生则以教师演示的优秀范例为榜样，利用大量的相关案例、信息资源、认知工具、协作工具及境脉等展开原型的定向学习。事实上，教师演示如何根据客户要求完成网站建设任务的过程就充分体现了网页设计活动原型的范例，这将给予学生解决问题的逻辑结构和方法过程，它包含了一种内在的逻辑，为学生提供了支架，通过对范例的学习，学生可以模仿其中的路径和方法，从而完成原型的定向。

在原型的操作阶段，比较适合采用基于项目的学习方式，即教师布置几个不同的网站建设任务，以完成作品为驱动，通过一系列脚手架支持的问题来引导学生利用上一阶段获得的网页设计活动原型完成网站建设。这一阶段要求学生依照一定的顺序，不能遗漏和缺失地作出原型定向中的所有动作系列。该阶段的重点在于任务的设计，我们设计了以“个人网站”、“品牌推广网站”及“公司企业网站”为主题的具体项目。这3个项目的难度逐级升高，有一定的挑战性。教师还需要提供支持指导和辅助材料，并创设必要的实践条件，使任务具有可操作性，这样，学习者就能够在实践中掌握问题解决技能和方法。

在原型内化阶段，学生所从事的网站建设任务是可以离开实践模式的。教师需要为学生提供在多种不同的实践条件下反复进行网站建设活动的机会。例如，我们设计了以“小组为团队”，为本学院设计制作一个学院网站这一具体任务，期望学生通过不同的实践过程，不断的从操作原型中抽取更本质的东西，最后形成普遍适用于不同实践条件的心智技能。

案例：网页设计活动原型定向阶段的脚手架支持问题设计。

客户要求：XX化妆品公司预借助互联网塑造良好的企业和产品形象，提高品牌知名度、美誉度和特色度。针对这这次品牌推广，我公司公开竞标，请有合作意向的设计团队于本月底之前提交设计方案及网站一稿，我方将从提交的方案和初稿中挑选出最满意的设计，并与其设计团队正式签约，预付30%的定金。同时，我们将提供企业LOGO、广告语、企业品牌发展历史、品牌产品的图片，推广活动视频等资料。

学习目的：学生通过观察、模仿学习教师是如何根据客户要求完成网站建设任务的完整过程。

脚手架支持的问题设计：

（1）网站方案设计环节的学习。

脚手架支持的问题：

①接到企业网站建设任务后，作为网页设计师的我们首先要作什么？

②如何与客户沟通，提取与网站任务相关的关键词，解读网站主题，分析市场前景？

③从哪些方面分析目标用户群体特征？

④如何结合网站主题、目标用户群体特征、企业机构已有VI色彩特征、客户提供的原始素材等确定网站的主色？

⑤鉴于主色，如何依据色彩设计原则（互补色，分裂互补三色组，类似色搭配原则等），确定网站整体的色彩定位？

⑥如何根据网站主题和信息量大小，结合布局特征，选择适用的UI版面布局？

⑦结合客户的要求及公司或机构的性质，如何对网站的功能模块进行规划设计，绘制出网站层次结构图，描述各功能模块及作用？

⑧如何展开网站的风格设计？你了解常用的网站风格设计原则吗？

⑨结合上述分析，如何撰写网站设计方案？

（2）主要页面效果的设计与制作环节的学习。

脚手架支持的问题：

①根据网站设计方案中确定的页面尺寸，色彩定位，UI版面布局设计，风格设计，功能模块设计等信息，利用“PhotoShop”完成页面效果图设计的步骤和方法是什么？

②利用“Firework”制作网页切片的技巧和原则是什么？

（3）基于Htnl+CSS技术的网页基本制作环节的学习。

脚手架支持的问题：

专家熟手利用html+CSS技术制作网页有什么技巧？在制作过程可能遇到什么样的难题，该如何应对？

（4）网页动画效果设计与制作环节的学习。

脚手架支持的问题：

①如何利用JavaScript或Flash技术炫动你的网页？给页面添加动画的时候有什么需要注意的地方？

②完整的较为准确的三维动画建模创作流程是怎样的？

③三维动画建模活动中，“创意构思”、“模型设计”及“模型制作”这3个关键环节的目的、过程及阶段性成果分别是什么？

任务活动：结合自己的建模经验说明三维动画建模活动的完整流程，然后小组交流。

问题思考：①如何进行创意构思？②如何进行模型设计？③如何进行模型制作？

任务活动：①仔细聆听教师的范例讲解，然后借助因特网资料展开品牌场景的创意构思、设计与制作的活动，创建场景模型形成阶段性成果和建模作品；②交流和评价其他人的作品，通过竞争选出3个最优秀的场景模型。

范例讲解：展示了完成企业品牌场景任务的建模过程（审题、构思、设计、制作）。

4 结语

PBLEs作为网页设计心智技能形成的关键，应该广泛引起教学实践者的关注。基于问题的学习始终应该在构建一个有意义的、真实的任务情境下，提供给学习者一系列基于案例的脚手架支持的问题，继而通过专家熟练的示范让学生明确完成任务的思维过程和问题求解的方法。在这样的学习环境中，教师承担着教练或导师的角色，需要促进学习者进行社会协商，并同步或异步的给予协助和指导。另外，后续研究应该关注学生网页设计活动原型的内化，比较适合采用基于项目的学习。该学习过程是拟真的、映射真实世界的生产活动，依照学习者的自我想法和方式来完成建站任务。只有经过这样的完整训练，学生才能真正形成网页设计心智技能，从而满足业界对网站前端设计人才的职业技能需求。

参考文献：

[1] 高文.学会用技术解决问题—一个建构主义者的视角[M].北京：教育科学出版社.2007：5-14.

[2] DAVID H JONASSEN， DEMEI SHEN， ROSE M MARRA， et al .Engaging and Supporting Problem Solving in Engineering EthicsDavid[J].Journal of Engineering Education， Washington， 2009，98（3）.

[3] 祝智庭，顾小清.教学设计和技术的趋势与问题[M].第2版.华东师范大学出版社，2002：91.

[4] 冯忠良.结构化与定向化教学心理学原理[M]. 北京：北京师范大学出版社，1998： 29.

[5] 秦书荣，李冬睿，梁仲佳.网页设计活动原型构建研究[J].软件导刊，2013（9）：144.

Research on the Mental Skills of Web Designing Under PBLEs

Abstract：In order to adapt to requirement of society for the skill of web designer，educational practitioners begin to pay attention to the cultivation of the students’ mental skill in web design.Based on the previous research of the prototype，we will discuss how to integrate the "prototype" with the suitable learning environment design- PBLEs，and then depended on a specific case，we will show that how to apply the prototype of web designing activitiy to PBLEs rationally， in order to guide the educational practitioners develop the effective teaching on mental skill of web designing.