時間：2022-09-03 01:49:01
導(dǎo)語：在概念設(shè)計論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
在均布荷載作用下構(gòu)件的彎矩與跨度成二次方的關(guān)系，因此樓板壓型鋼板布置凸肋時應(yīng)盡量沿板的短跨布置以提高樓板的平面外剛度，減小撓度。同理，次梁布置時宜按房屋的短向布置以取得較大的剛度［1］。該工程在主梁布置時采用X向與Y向均與柱剛接的方式，這樣既增加了主梁的豎向承載能力，又增加了結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度和冗余度，結(jié)構(gòu)的安全儲備得到增強，而且在罕遇地震時可以靠梁柱節(jié)點的塑形變形來消耗地震能量［2］。屋面結(jié)構(gòu)布置時，考慮到邊榀框架剛度較大，而中間榀作為大跨度框架剛度十分弱，中間與兩側(cè)變形差異較大對于結(jié)構(gòu)十分不利［3］；而屋面板為夾芯板，其平面內(nèi)與平面外剛度均較弱，不能有效地協(xié)調(diào)豎向構(gòu)件的變形，故設(shè)計時采用了設(shè)置水平支撐的方式，具體見屋面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示。由于水平縱向支撐平面內(nèi)剛度較大能夠有效協(xié)調(diào)豎向構(gòu)件的側(cè)移，且B、C軸柱頂傳來的風(fēng)荷載可以由橫向支撐傳到A、D軸邊榀框架，傳力簡單明確，并且由于設(shè)置了橫向支撐及撐桿，減小了2至5軸屋面梁的平面外計算長度，增強了梁的穩(wěn)定性，能夠使梁的截面較小從而取得較大的經(jīng)濟利益。其中，在軟件中建立計算模型時屋面支撐可按PKPM（STS）中的斜桿輸入。屋面支撐設(shè)計時橫桿可按壓桿設(shè)計，斜桿可按拉桿設(shè)計，橫向及縱向支撐從概念上可以看成桁架，布置簡單，受力明確。
2立面結(jié)構(gòu)布置
立面布置時空間大、四周柱高度較高，一側(cè)沒有框架梁與之相連，詳情見中榀框架立面示意圖，如圖3所示。故其計算長度較大，長細比難以滿足規(guī)范要求的限值，長細比λ＝l／i（l為柱計算長度、i為柱截面回轉(zhuǎn)半徑）。因此，要減小長細比需從減小柱計算長度l及增大相應(yīng)方向的回轉(zhuǎn)半徑入手。由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017—2003附錄D［4］可知，柱上下兩端與之相連的框架梁剛度與柱剛度之比越大，柱計算長度越小。該工程設(shè)計時就將柱下端的框架梁適當(dāng)?shù)丶哟罅耍⑶覍⒐ぷ中谓孛嬷娜踺S放在了沒有框架梁的一側(cè)，使i值明顯加大，通過以上兩種措施長細比得到了有效的控制。需要指出的是：工作經(jīng)驗較少的設(shè)計人員往往看到柱的長細比不滿足設(shè)計要求就加大柱截面，調(diào)整完后再一計算發(fā)現(xiàn)長細比不僅沒變小而且還有可能變大。從上邊的分析可知，框架梁截面不變，柱截面加大，梁柱線剛度比的數(shù)值減小即梁對柱的約束減弱，從而柱的計算長度系數(shù)就越大；而柱截面增大并不能有效增大回轉(zhuǎn)半徑i，故單純增大柱的截面往往起不到降低長細比的效果，反而得不償失。而該工程橫向為3跨，縱向為5跨，因此宜將工字形框架柱的弱軸宜沿橫向（Y向）布置以增強橫向剛度。經(jīng)軟件PKPM（SATWE）計算后，得出前三階周期，如表1所示。由于結(jié)構(gòu)材料為鋼材，強度較高，故按強度控制需要的構(gòu)件截面較小，而截面小直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度較弱不能滿足設(shè)計規(guī)范對位移的要求。若加大梁柱截面需要耗費較多的材料，且結(jié)構(gòu)剛度提高得并不明顯，效果也不好。無支撐框架的變形主要為梁柱的彎曲變形，而支撐的變形主要是軸向變形。眾所周知，相同的荷載、相同的截面軸向變形遠小于彎曲變形，根據(jù)這個常識，該工程在框架的周圈布置上支撐以增加結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，如圖4所示。根據(jù)多道防線的概念設(shè)計，需要指出的是框架－支撐體系中，支撐框架是第一道防線［4］，在強烈地震中支撐先屈服，內(nèi)力重分布使框架部分承擔(dān)的地震剪力必須增大，二者之和應(yīng)大于彈性計算的總剪力。故設(shè)計規(guī)范要求，框架部分按剛度分配計算得到的地震剪力應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù)，應(yīng)不小于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的25％；最終在結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的25％與框架部分計算最大層剪力的1．8倍這兩個數(shù)值之間，選取較小值。柱間支撐的布置有多種形式，常見的中心支撐有“X”形、“人”字形及“K”形等等。1）其中“X”形支撐可按拉桿進行截面設(shè)計，即在水平力的作用（地震作用或風(fēng)荷載作用）下，支撐交叉斜桿受力為一拉一壓，考慮支撐斜桿在壓力的作用下退出工作，只剩受拉力的桿件起作用，按桿件受壓計算截面承載力時，計算公式為N＝×f×A（f為材料強度，A為截面面積，N為承載力），應(yīng)該考慮構(gòu)件的受壓穩(wěn)定系（＜1）數(shù)以防止構(gòu)件的穩(wěn)定性不足而發(fā)生失穩(wěn)破壞，而按拉桿設(shè)計時可不必考慮受壓穩(wěn)定系數(shù)的影響。因此，按拉桿設(shè)計時所需截面小于按壓桿設(shè)計所需界面，故能夠取得較好的經(jīng)濟效益，需要指出的是根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011—2010第8．4．1條第1款規(guī)定一、二、三級中心支撐不得采用拉桿設(shè)計，四級采用拉桿設(shè)計時，其長細比不應(yīng)大于180。而由于該工程抗震等級為三級，故計算時不能采用拉桿設(shè)計。2）“人”字形支撐在相同的由梁柱構(gòu)成的框架區(qū)格內(nèi)，其斜桿構(gòu)件長度一般小于“X”形支撐的斜桿構(gòu)件，故其經(jīng)濟性較好。但是根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011—2010第8．2．6條第2款規(guī)定：人字支撐和V形支撐的框架梁在支撐連接處應(yīng)保持連續(xù)，并按不計入支撐支點作用的梁驗算重力荷載和支撐屈曲時不平衡力作用下的承載力；不平衡力應(yīng)按受拉支撐的最小屈服承載力和受壓支撐最大屈曲承載力的0．3倍計算［5］。必要時，人字支撐和V形支撐可沿豎向交替設(shè)置或采用拉鏈柱。按此規(guī)定計算后鋼材的用量可能并不能比“X”形支撐的框架鋼材整體用量少，故可根據(jù)具體的工程具體分析采用哪一種支撐形式。3）“K”形支撐由于其斜桿交匯點在柱中位置處，在罕遇地震作用下，在支撐交匯點處比較容易出現(xiàn)塑性鉸。而該塑性鉸出現(xiàn)在柱中，容易造成結(jié)構(gòu)的整體垮塌，有悖于“強柱弱梁”的設(shè)計概念，因此從抗震角度來講不宜采用“K”形支撐。支撐的截面形式可采用單槽鋼、單角鋼、雙角鋼、雙槽鋼、H形鋼、鋼管等等。以上幾種截面除鋼管外均有弱軸，在相同的計算長度內(nèi)，在壓力作用下構(gòu)件一般較弱軸失穩(wěn)，而強軸方向又得不到充分的利用，而圓鋼管沿任意直徑方向均對稱，截面能夠得到有效的利用，因此該工程支撐截面選用的是圓鋼管。除了上述的中心支撐，還有偏心支撐。偏心支撐顧名思義即支撐桿件的軸線與梁柱的軸線不是相交于一點，而是偏離了一段距離。這樣設(shè)計的好處是可以將框架梁的一段設(shè)計成耗能梁段從而吸收耗散地震能量。該工程未采用這種支撐，故不做詳細的討論。經(jīng)計算與分析表明：相鄰的兩跨柱間布置的兩道支撐剛度要大于相隔的兩跨柱間布置的兩道支撐剛度，即兩道緊貼的支撐剛度要大于分離的兩道支撐剛度。原因是兩道分離的支撐剛度之和僅為各自剛度的相加，而兩道緊貼的支撐由于其合并在一起，其力臂加高了一倍，故其剛度肯定要比各自剛度相加的數(shù)值要大，故設(shè)計時宜將支撐緊貼在一起布置以取得較大的抗側(cè)剛度。但是該工程由于工藝布置的要求，墻面上有許多洞口，所以不能按上述的原則布置支撐，而只能將支撐分離開布置。因此，在布置支撐時不應(yīng)只從結(jié)構(gòu)力學(xué)的角度來進行設(shè)計，還要考慮設(shè)計工藝的要求，盡量做到經(jīng)濟合理、安全適用。
3柱腳設(shè)計
如何有效促進學(xué)生從“電離模型”向“水解模型”轉(zhuǎn)變？單純靠老師的講授顯然是不可行的。教學(xué)的首要任務(wù)在于引發(fā)認知沖突，從而認識“電離模型”的局限性。在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生認識到改變或調(diào)整原有認知的必要性。于是，借助一定手段、設(shè)置能使學(xué)生產(chǎn)生認知困惑和沖突的問題情景，并立足于這一困惑和沖突的問題情景，開展深入的探究，從而實現(xiàn)舊概念的重組、新概念的建構(gòu)成為教學(xué)的關(guān)鍵。問題情景對學(xué)生造成的認知沖突程度越顯著，越有利于激發(fā)學(xué)生解決困惑與沖突的探究興趣。如何設(shè)置能使學(xué)生產(chǎn)生強烈認知沖突的問題情景？一方面，要強化學(xué)生原有認知，讓學(xué)生清晰認識頭腦中“電離模型”；另一方面，呈現(xiàn)直觀明顯、沖突強烈的反例，讓學(xué)生對原有認知產(chǎn)生強烈的不適感。當(dāng)對“反例”產(chǎn)生認知沖突時，引導(dǎo)學(xué)生立足于從系統(tǒng)的視角去分析溶液中存在的微粒及微粒間的作用，初步建構(gòu)起解釋鹽溶液酸堿性的“水解模型”；在初步建立新模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用此模型去預(yù)測更多未知鹽溶液的酸堿性，并通過實驗加以驗證，從而讓學(xué)生認識到新認知模型的合理性和有效性。最后，對新、舊認知模型進行對比分析，明確適用對象、本質(zhì)差異等，深化對新概念模型的認識，從而有效實現(xiàn)“概念轉(zhuǎn)變”。
二、“鹽類的水解”（第一課時）的教學(xué)設(shè)計
概念轉(zhuǎn)變的前提條件是“對現(xiàn)有概念的不滿”。對“現(xiàn)有概念的不滿”，不僅與學(xué)習(xí)者面對的情景有關(guān)，而且與學(xué)習(xí)者對自身原有認知的清晰度有關(guān)。學(xué)習(xí)者對自身的原有認知越清晰，面臨新的問題情境時，產(chǎn)生的沖突將越強烈。本課教學(xué)時，先安排下述復(fù)習(xí)回顧活動：請同學(xué)們結(jié)合已有經(jīng)驗與知識（如強弱電解質(zhì)電離、溶液酸堿性等），思考如下問題：
（1）純水會發(fā)生怎樣的電離？常溫下，純水中的c（H＋）、c（OH－）大小關(guān)系如何？
（2）對于水溶液而言，溶液的酸堿性與溶液中c（H＋）、c（OH－）大小有何關(guān)系？
（3）酸（或堿）溶于水后形成的溶液顯酸（或堿）性，為什么？歸納總結(jié)：酸（或堿）溶于水形成的溶液顯酸（或堿）性，是因為酸（或堿）電離出H＋（或OH－），導(dǎo)致溶液中c（H＋）大于（或小于）c（OH－）。
設(shè)置三個問題供學(xué)生思考，強化學(xué)生對水的電離、溶液酸堿性與c（H＋）、c（OH－）大小關(guān)系的認識，并激活“電離模型”。其目的不僅為鹽溶液酸堿性分析奠定基礎(chǔ)，并為后認知沖突作鋪墊。在完成上述教學(xué)任務(wù)之后，接著安排如下探究活動：提出問題：現(xiàn)有一瓶0．1mol／LCH3COONa溶液，請分析與預(yù)測：
（1）CH3COONa在水中如何電離？是否產(chǎn)生H＋或OH－？
（2）請預(yù)測：CH3COONa溶液顯酸性、中性還是堿性？為什么？實驗活動：請在預(yù)測基礎(chǔ)上，用pH試紙測定該溶液的pH。要求“分析與預(yù)測”的目的在于引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用“電離模型”解釋未知溶液酸堿性，為認知沖突埋下伏筆；“實驗活動”的目的，則讓學(xué)生親自獲取感性材料，強烈感知預(yù)測和實驗結(jié)果差異性，從而產(chǎn)生強烈的認知沖突，誘發(fā)學(xué)生對“電離模型”的不滿。接下來，并不急于分析醋酸鈉溶液為何顯堿性，而是安排學(xué)生反思與動手實驗。具體安排如下：提出問題：請反思自己的“分析與預(yù)測”及“實驗活動”，看看是否存在問題。實驗活動：請重測CH3COONa溶液的pH，并用同樣方法測0．1mol／LNH4Cl溶液的pH。將結(jié)果填入表中。反思的目的，在于確認自己的分析與pH檢測無誤；實驗活動的目的，不僅確認醋酸鈉溶液pH確實顯堿性并獲取更多的事實證據(jù)，同時得出鹽溶液可呈堿性、也可以呈酸性的事實，從而進一步認識到“電離模型”的局限，激發(fā)建構(gòu)新思維的驅(qū)動力。前面的教學(xué)活動，為“概念轉(zhuǎn)變”提供了前提條件。接下來的教學(xué)，便是要引導(dǎo)學(xué)生探究，以期建立“水解模型”。教學(xué)安排如下：提出問題：
1．請結(jié)合醋酸鈉溶液顯堿性的實驗事實，思考并討論下述問題：
（1）該溶液體系存在哪些電離？是否可逆？電離出哪些微粒？
（2）溶液中H＋、OH－均來自水的電離，對于純水電離而言，c（H＋）應(yīng)等于c（OH－）。為何該溶液中c（H＋）小于c（OH－）？是不是體系中哪些微粒結(jié)合了水電離產(chǎn)生的H＋？請結(jié)合溶液中的微粒加以分析。
2．按前述醋酸鈉溶液顯堿性的分析思路，探討NH4Cl溶液顯酸性的原因。
3．和同學(xué)交流討論，并用自己話語歸納總結(jié)鹽溶
液顯酸性或堿性的原因。引導(dǎo)學(xué)生從同時考慮醋酸鈉和水的電離、電離是否可逆、電離產(chǎn)生的微粒出發(fā)，并從系統(tǒng)中微粒相互作用的視角分析醋酸鈉溶液中c（H＋）、c（OH－）變化的原因。之后，遵循這樣的思路，分析討論NH4Cl溶液顯酸性的原因。經(jīng)歷這樣的探究活動，學(xué)生將初步建起了鹽溶液酸堿性分析的基本思路，初步形成鹽類水解的概念，初步建立起體系中微粒間的相互作用、水的電離平衡及移動、鹽溶液的酸堿性等整體性認識。這樣的學(xué)習(xí)，解決了“新概念的可理解性”、“新概念的合理性”問題，從而有利于概念轉(zhuǎn)變。學(xué)生雖然建立起對“鹽類的水解”概念及“水解模型”的初步認識，但還需進一步檢驗。因此，接下來的教學(xué)，要讓學(xué)生從理論與實踐兩個層面去論證“水解模型”的合理性。教學(xué)過程如下：問題討論：
1．為何鹽溶液體系中的鹽電離出來的金屬離子或酸根離子會與水電離出來的OH－或H＋結(jié)合？你將如何證明？
2．根據(jù)你的分析，預(yù)測Na2CO3及Al2（SO4）
3溶液酸堿性，并從微觀視角加以分析。實驗活動：
1．設(shè)計實驗并驗證“鹽溶液體系中的鹽電離出來的金屬離子或酸根離子會與水電離出來的OH－或H＋結(jié)合形成弱電解質(zhì)；
2．用pH試紙測定0．1mol／LNa2CO3、Al2（SO4）3及KNO3溶液的pH，并將實驗結(jié)果與預(yù)測相對比。本階段教學(xué)任務(wù)的功能如下：一是寄希望于學(xué)生能從弱電解質(zhì)電離平衡的角度，認識到溶液體系中若同時存在弱堿的金屬離子與OH－、弱酸的酸根離子與H＋時，將結(jié)合為弱電解質(zhì)分子并建立起平衡，再用實驗來證實；二是應(yīng)用“水解模型”去預(yù)測未知鹽溶液的酸堿性，并通過實驗來證實。最終，讓學(xué)生從理論和實踐層面證實“水解模型”合理性，同時體驗“新概念的有效性”。到此為止，學(xué)生將體驗到“電離模型”不合理性，體驗到“水解模型”的可接受性、合理性及有效性，從而較好地達成“概念轉(zhuǎn)變”———即判斷溶液酸堿性從“電離模型”轉(zhuǎn)向“水解模型”。但是，教學(xué)并不能到此為止，還需繼續(xù)安排相關(guān)的學(xué)習(xí)活動。提出問題：現(xiàn)有一瓶0．1mol／L的NaCl、KNO3溶液，請預(yù)測這兩種溶液的pH，并從微觀視角加以分析。實驗活動：請用pH試紙檢測上述兩種溶液的pH。交流討論：
（1）你的預(yù)測結(jié)果與實驗結(jié)果是否一致？
（2）若不一致，請分析其可能原因；
（3）結(jié)合前面六種鹽溶液酸堿性及微觀視角的分析，總結(jié)分析鹽溶液的思路。本階段活動的安排，旨在讓學(xué)生認識到鹽溶液還可能顯中性。這是其一；第二，通過提供鹽類水解的“反例”（即有些鹽并不水解），進一步深化對“水解模型”的認識（此類鹽不水解，照樣可以用“水解模型”解釋———因為此類鹽電離時既不產(chǎn)生弱酸根離子，也不產(chǎn)生弱堿的金屬陽離子，將不會結(jié)合水電離出來的H＋、OH－而不破壞水的電離平衡，故其溶液顯中性）。至此，學(xué)生借助“水解模型”全面解釋了各類鹽（能水解的鹽、不能水解的鹽）溶液的酸堿性，深刻認識到“水解模型”的合理性和有效性，將牢固建立分析溶液酸堿性的新模型。最后，安排如下活動，幫助學(xué)生總結(jié)溶液酸堿性判斷兩類模型（“電離模型”和“水解模型”）的適用對象與分析思路，達成本課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。提出問題：現(xiàn)有稀鹽酸、氫氧化鈉溶液、硫酸鈉溶液、氯化鐵溶液及硅酸鈉溶液。
（1）哪些溶液顯酸性？哪些溶液顯中性？哪些溶液顯堿性？
（2）以上述顯酸性溶液為例，從微觀角度分析它們顯酸性的原因。
（3）結(jié)合問題（2），總結(jié)可從哪些角度分析溶液的酸堿性？
定性研究由于耗時大，一般不可能大規(guī)模開展。同時定性研究更依賴于設(shè)計師的主觀分析，其結(jié)果的質(zhì)量和完整性也十分依賴于設(shè)計師的自身素質(zhì)。但設(shè)計師從用戶行為的角度去作定性分析，對于啟發(fā)設(shè)計思維，洞悉用戶潛在需求，尋找設(shè)計機會點非常有幫助。如果定性調(diào)研是直接服務(wù)于產(chǎn)品設(shè)計，那么產(chǎn)品設(shè)計者本身參與是最直接、最有效的將定性研究轉(zhuǎn)化為設(shè)計力量的方式。設(shè)計師在此基礎(chǔ)上進行創(chuàng)意設(shè)計，更有可能設(shè)計出能滿足用戶需求、超出用戶期望、讓用戶感動的產(chǎn)品。
常用定性研究方法及開展方式
在產(chǎn)品設(shè)計的開發(fā)期、進入期、成長期、成熟期、衰退期各個階段，定性研究有不同的重點和方法，比如開發(fā)期主要運用定性研究去洞察目標(biāo)用戶需求，滿足需求的路徑等，成長期運用定量研究與定性研究相結(jié)合去收集用戶反饋，進行數(shù)據(jù)發(fā)掘，增加產(chǎn)品新特性，保持用戶群的增長。本文主要介紹從產(chǎn)品設(shè)計師的角度在產(chǎn)品的開發(fā)初期為了獲取設(shè)計機會點進行創(chuàng)新概念設(shè)計常用的兩種方法：
1.觀察法
觀察法是指在自然條件下，有計劃、有目的地直接觀察用戶的言行舉止、表情變化、操作行為等，從而分析其心理活動和認知、行為規(guī)律的方法。在心理學(xué)中，觀察是一種獲得感性認識積極主動的方式，是一種有目的、有計劃的知覺過程。一般按觀察目的確定觀察對象、方式和時機；觀察內(nèi)容為被觀察對象言行、表情、動作等。觀察法直觀、生動、更接近真實，不受被觀察者的意愿、防備心理和回答能力影響的優(yōu)點，而且它簡便易行、靈活性強、可隨時隨地進行；缺點是被動地等待，通常只有行為和自然的物理過程被觀察到，對于被觀察者的動機、態(tài)度、想法和情感要做分析和推理，這對設(shè)計師的主觀分析能力要求較高。在產(chǎn)品開發(fā)前期研究與設(shè)計中，無論是為了獲得產(chǎn)品屬性的相關(guān)數(shù)據(jù)，還是為了獲得用戶使用產(chǎn)品的實際情況、了解特定群體的生活方式，拜訪用戶并觀察用戶怎樣進行生活是極其重要的定性研究方法之一。
2.訪談法
訪談法是設(shè)計人員通過和受訪人的交談來了解受訪人的心理和行為的心理學(xué)基本研究方法。對于產(chǎn)品調(diào)查來說，訪談是用于發(fā)現(xiàn)用戶實際產(chǎn)品使用情況和實際評價產(chǎn)品態(tài)度的一種方法。通常是以采訪者同用戶一對一交談的形式展開，按方式分為入戶訪談、定點預(yù)約訪談、電話訪談。其中，面對面訪談一般設(shè)置一個主訪人員，一個記錄人員。根據(jù)訪談進程的標(biāo)準(zhǔn)化程度，可分為結(jié)構(gòu)型訪談和非結(jié)構(gòu)型訪談，前者是按定向的標(biāo)準(zhǔn)程序進行，通常采用問卷或調(diào)查表；后者指沒有定向的自由交談。在一個完整的訪談過程中，這兩種形式通常交叉進行。
無論哪種訪談形式，一般在進行訪談前都應(yīng)明確想得到的信息，設(shè)計訪問邏輯、框架，并且列出所有要訪談的問題清單，即訪談腳本，然后制定相關(guān)順序，并且決定怎樣記錄用戶的回答信息，準(zhǔn)備相關(guān)的記錄設(shè)備。訪談一定數(shù)量的用戶之后，訪談腳本根據(jù)訪問情況不斷進行修改和更新，以便得到更加詳實的用戶觀點。
定性研究驅(qū)動概念創(chuàng)新的應(yīng)用
企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)初級階段，首先要明確誰是目標(biāo)用戶，產(chǎn)品將滿足他們哪方面的需求，最終構(gòu)思用戶的需求如何被滿足，規(guī)劃具體的產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)。投入大量的定性研究工作對于開發(fā)突破性新產(chǎn)品是必不可少的，尋找問題、挖掘需求、形成概念的過程是整個產(chǎn)品開發(fā)的重要階段。筆者在TCL研究院參與了針對孕婦這一群體的醫(yī)療產(chǎn)品開發(fā)項目，在項目開展初期，主要運用了觀察法和訪談法了解用戶需求、挖掘設(shè)計概念。首先通過對醫(yī)生及醫(yī)療產(chǎn)品賣場的走訪，小組討論制定了表1的訪談提綱，在訪問的過程中注意觀察用戶真實的使用狀態(tài)、使用過程，通過訪談探索這一群體對醫(yī)療產(chǎn)品的態(tài)度、期望流露及未被滿足的潛在需求。
在對2個孕婦訪談結(jié)束后，我們對訪談提綱進行了優(yōu)化，接著對10個孕婦進行再訪談，隨后各小組通過研討會的形式分析整個研究中發(fā)現(xiàn)的問題，總結(jié)機會點，討論解決方案。在這個階段，團隊成員的合作將從具體轉(zhuǎn)為抽象，通過抽象思維確定設(shè)計主題和尋找解決問題的機會，運用頭腦風(fēng)暴去發(fā)展盡可能多的、具體的產(chǎn)品概念。在與多個孕婦訪談及觀察其生活方式、生活環(huán)境后，我們發(fā)現(xiàn)這一群體對于“輻射”一詞非常敏感，她們擔(dān)心現(xiàn)在的生活環(huán)境中存在大量的電子設(shè)備，這些設(shè)備帶來過多的輻射，過量電磁輻射會給胎兒的生長發(fā)育帶來危害，比如畸形、自然流產(chǎn)等后果。甚至有一位孕婦因為擔(dān)心這個問題，在自己的臥室里只保留了電燈泡這個“唯一”的電器。面對這個問題，孕婦這一群體基本都有防范措施，被訪的12位孕婦都備有防輻射服或防輻射背心，這存在一個矛盾：有防輻射服，同時又懼怕輻射，為什么會出現(xiàn)這樣的情況？“不知道它有沒有起到防輻射的作用”。“能起多大作用呢？要是輻射量很大，它能抗得住不”？“洗過幾次防輻射服，不知道它還能起到作用不”。
“我覺得最安全的就是別去有輻射的地方”?！ㄕ栽L談記錄）通過這些訪談記錄及訪談過程中大部分孕婦所表現(xiàn)出來的態(tài)度，經(jīng)過小組討論，我們得出一種合理的解釋：輻射是無形的，看不到也摸不著但是又無處不在；防輻射服的防輻射效果也是無形的，它沒有給用戶（孕婦）一個清晰的反饋效果，所以導(dǎo)致了用戶（孕婦）對于防輻射服的質(zhì)疑與擔(dān)心。
可以明確孕婦這個群體對于清晰“防輻射”的期望，得出一個機會點：用戶（孕婦）需要一個產(chǎn)品，這個產(chǎn)品可以把輻射視覺化，同時能以某種顯性的方式提醒孕婦離開輻射過量的環(huán)境，當(dāng)然這個產(chǎn)品不能替代防輻射服，它更多的是幫助準(zhǔn)媽媽了解自己所處的環(huán)境，減少心理負擔(dān)，給自己和寶寶營造安全、綠色的生長環(huán)境。這次定性研究驅(qū)動了一個新的產(chǎn)品概念設(shè)計———《保貝》，如圖5、6，它是一個環(huán)狀佩戴裝置，由可降解的硅膠材料制作，柔軟舒適。輻射探測端主要由面蓋A、B，體溫溫差模塊，輻射探測芯片，微型馬達，儲電紐扣電池五個部分組成。利用輻射探測芯片探測周圍環(huán)境的輻射量，當(dāng)輻射威脅到用戶的身體健康時（如50CM的距離內(nèi)有超過16mg的輻射存在），警示LED燈亮起，輻射探測端由綠色變成粉色，同時微型馬達振動，從視覺和觸覺兩個維度去提醒用戶離開輻射過量的環(huán)境。
如圖3，利用情境故事版生動描繪了用戶的行為，《保貝》的使用場景。這可以幫助整個開發(fā)團隊更深入地沉浸到目標(biāo)用戶的世界中去，從中發(fā)掘用戶的需要，更好地站在用戶的角度去思考和體會。
自始至終，特別是產(chǎn)品開發(fā)初期識別產(chǎn)品機遇的模糊階段，設(shè)計開發(fā)工作人員堅持運用定性研究的各種方法保持與用戶的緊密聯(lián)系，這是一個反復(fù)推敲、不斷吸取用戶和其他相關(guān)人員意見的過程，是一個由粗到精、由模糊到清楚、由抽象到具體、不斷進化的過程。定性研究為產(chǎn)品的概念設(shè)計提供了豐富的背景素材，針對出現(xiàn)的問題提出相應(yīng)的概念模型，概念模型也是一種容易被人理解的傳達，利于開發(fā)團隊的共識與合作。《保貝》得到2010光寶創(chuàng)新獎的認可也驗證了定性研究對于探索用戶潛在需求、開放思維的價值。
【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；抗震概念；實際設(shè)計；理解
地震是一種破壞力較強的自然災(zāi)害，主要損害建筑結(jié)構(gòu)，進而導(dǎo)致承重構(gòu)件或地基失去作用。現(xiàn)階段，人們還不能深入的認識到地震的損壞機理，直接影響了抗震計算的精確性。概念設(shè)計是一種指導(dǎo)總體方案開展的方法，良好的概念設(shè)計不僅給日后建筑工程結(jié)構(gòu)計算及工程造價等奠定基礎(chǔ)，同時還實現(xiàn)了抗震設(shè)計的目的，具有較廣的應(yīng)用意義，必須及時進行分析。
1.建筑抗震設(shè)計
目前隨著經(jīng)濟的發(fā)展，抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢，可利用基于性能結(jié)構(gòu)抗震現(xiàn)場理論、材料抗震模糊可靠度等方法進行建筑抗震設(shè)計。但是建筑地震災(zāi)害依然在反復(fù)發(fā)作，雖然很多建筑設(shè)計師已經(jīng)認識到以上技術(shù)的局限性，但是由于建筑結(jié)構(gòu)還會受到地形、規(guī)劃、工程造價、施工技術(shù)等多方面因素影響，導(dǎo)致“概念設(shè)計”開始被人們重視起來，并加大了對其的研究。概念設(shè)計不僅完善了建筑結(jié)構(gòu)，同時綜合全面的分析了地震所產(chǎn)生的影響，掌握了地質(zhì)活動破壞機制，并可以綜合全面的了解抗震設(shè)計規(guī)范與準(zhǔn)則，在長期實踐中還可以不斷提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震水平。
2.建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計遵循的原則
2.1建筑選址并確定地基穩(wěn)定條件
合理的規(guī)劃選址已經(jīng)成為建筑設(shè)計成功的基礎(chǔ)，對建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計整體質(zhì)量具有很大影響。實際操作中要求規(guī)避地震不利地段，盡量選擇安全穩(wěn)定的建筑場地，如果受各方面因素影響，導(dǎo)致實際操作中無法避開不利地段，必須結(jié)合實際情況采取針對性的措施，提高地基穩(wěn)定性與安全性?，F(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范中明確指出，結(jié)構(gòu)單元中個別應(yīng)地質(zhì)因素而采用天然地基或樁基的做法不可取，尤其是不允許在地震高發(fā)段建設(shè)建筑物。地震作用力較強，一般會引起承載力降低或出現(xiàn)基土液化，進而影響了地基穩(wěn)定性，容易出現(xiàn)建筑開裂、傾斜和倒塌等問題。同時受地震影響所產(chǎn)生的滑坡、泥石流等情況也與建筑選址密切聯(lián)系，保證建筑基礎(chǔ)穩(wěn)定已經(jīng)成為提高抗震力的核心條件。
2.2選擇有利于建筑的立面或平面
為了避免地震發(fā)生時產(chǎn)生應(yīng)力集中、扭曲或塑性變形等問題，要求建筑平、立面必須合理設(shè)置，一般要求建筑物的平、立面布置對稱，同時質(zhì)量和剛度均勻，盡量避免樓蓋錯層。實際操作中可從兩反面操作，一方面，不設(shè)抗震逢，對建筑物進行結(jié)構(gòu)抗震分析，了解局部應(yīng)力和變形集中及扭轉(zhuǎn)等的影響，并采取加強措施進行處理。另一方面，設(shè)置抗震縫，將建筑物劃分為很多結(jié)構(gòu)單元，可結(jié)合抗震設(shè)防強度、材料種類、結(jié)構(gòu)型號及單位布置，并留有足夠的寬度，要求伸縮縫與沉降縫滿足防震縫要求?？刂坪媒ㄖ偠扰c質(zhì)量變化，各個樓層不能錯層，條件允許時可在每層設(shè)置防震縫，可根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)實際情況設(shè)置。一般體型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑必須給其設(shè)置計算模型，并展開抗震分析。
2.3選擇科學(xué)合理的抗震結(jié)構(gòu)體系
抗震結(jié)構(gòu)體系要求從建筑重要程度、房屋高度、地基基礎(chǔ)、技術(shù)、經(jīng)濟及使用等多方面進行判斷。通常選擇建筑結(jié)構(gòu)體系時，必須滿足以下條件：（1）具有詳細的計算簡圖，并有恰當(dāng)?shù)膫鬟f地震途徑；（2）具有較強的強度、耗能及變形能力；（3）設(shè)置多道地震防線，避免部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件對整體構(gòu)件造成影響；（4）控制好強度與剛度，避免局部形成薄弱部位或者應(yīng)力或塑性變形集中；（5）控制好結(jié)構(gòu)在兩主軸之間的動力特性。設(shè)計構(gòu)件連接時，要求滿足以下條件：（1）構(gòu)件節(jié)點強度不能低于連接構(gòu)件強度；（2）裝配結(jié)構(gòu)連接整體性必須得到保證；（3）預(yù)埋件錨固強度不能低于連接構(gòu)件強度。選擇抗震結(jié)構(gòu)構(gòu)件時，要求滿足以下要求：（1）砌體結(jié)構(gòu)必須結(jié)合施工要求，合理設(shè)置混凝土圈梁與構(gòu)造柱，提高結(jié)構(gòu)抗震水平；（2）設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件時，要求控制好其尺寸，避免出現(xiàn)局部或整體構(gòu)件失穩(wěn)；（3）混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件必須合理選擇尺寸，配置好箍筋與縱向鋼筋，避免剪切在彎曲前破壞，同時要求混凝土壓潰先于鋼筋屈服、鋼筋錨固粘接在構(gòu)件破壞前損壞。
2.4計算校核的必要性
目前計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到結(jié)構(gòu)設(shè)計中，而且應(yīng)用范圍較廣，實際分析中，可應(yīng)用計算機相關(guān)軟件完成設(shè)計與校核。軟件是輔佐校核的工具，實際操作中為了提高校核效果，必須由具有豐富經(jīng)驗的結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)人員分析，同時掌握軟件的適用范圍、條件、計算模型等，深入理解設(shè)計規(guī)范，而且要端正自己對待工作的態(tài)度，只有如此，才能反復(fù)進行驗證，進而將精確校核的計算結(jié)果成功應(yīng)用到工程項目建設(shè)中。
3.正確處理主體結(jié)構(gòu)與非承重結(jié)構(gòu)的關(guān)系
主體結(jié)構(gòu)與非承重結(jié)構(gòu)關(guān)系的處理已經(jīng)成為抗震設(shè)計的基礎(chǔ)，具有減少地震損失及避免附加震害的作用。附屬結(jié)果構(gòu)件要求必須與主體結(jié)構(gòu)或錨固穩(wěn)定連接，避免實際操作中出現(xiàn)設(shè)備損害或砸到人員等問題出現(xiàn)。設(shè)置圍護墻與隔墻時，必須綜合考核結(jié)構(gòu)抗震所產(chǎn)生的不利影響，避免設(shè)置不恰當(dāng)損害主體結(jié)構(gòu)。例如，廠房柱間或框架填充不完整時，就會損壞柱子。此外，吊掛件、裝飾貼面與幕墻均要與主體合理連接，避免地震時造成人員傷害。
4.控制好材料與施工質(zhì)量
材料選擇與施工質(zhì)量控制對抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計具有很大作用，不僅提高了施工質(zhì)量，還保證了其他工序的順利開展。目前抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中已經(jīng)對材料與施工質(zhì)量提出了要求，必須在設(shè)計文件中明確，具體操作如下：（1）黏土磚等級要求不低于MU10，同時控制好砌筑砂漿強度與等級，不呢低于M5；（2）混凝土抗震與強度等級均使用一級框架梁、柱與節(jié)點，要求不能低于C30，芯柱、基礎(chǔ)與圈梁不應(yīng)低于C30，其他構(gòu)件不能低于C20；（3）混凝土小型砌塊強度控制在MU7.5，要求砌筑砂漿強度在M7.5以上；（4）控制好鋼筋強度，要求縱向鋼筋使用Ⅱ、Ⅲ級變形鋼筋，箍筋為Ⅰ、Ⅱ熱軋鋼筋，構(gòu)造柱與芯柱使用Ⅰ、Ⅱ級鋼筋。進行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工時，由于實際設(shè)計中缺少規(guī)定的鋼筋型號，使用其他規(guī)格型號的替代時，不能使用屈服強度較高的鋼筋替代原始鋼筋。實際替換中可結(jié)合截面實際屈服強度合理換算，并要求替代后構(gòu)建曲面屈服強度不能超過原截面屈服強度。此種操作的主要目的是減少了薄弱部位轉(zhuǎn)移，避免了混凝土脆性損壞，如剪切破壞或混凝土壓碎等問題。
5.結(jié)語
建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時一項較系統(tǒng)的工程，改變以計算為中心的傳統(tǒng)設(shè)計、評估與校核，實現(xiàn)了設(shè)計者多年經(jīng)驗與設(shè)計規(guī)范的結(jié)合，避免了盲目開展計算工作，對抗震設(shè)計創(chuàng)造了獨特的發(fā)展空間，并真實展現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的實時情況，進而科學(xué)合理的進行抗震設(shè)計。
作者:柴梅卿 單位:國家林業(yè)局西北林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院
參考文獻
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藝術(shù)設(shè)計素養(yǎng)和對于設(shè)計原創(chuàng)的堅持
中國的設(shè)計一向被世界嘲笑缺乏新意，往往是因為，我們所表現(xiàn)的是別人的東西留給我們的記憶，而我們自己作為設(shè)計師卻往往缺乏想法。而這一點，對于概念設(shè)計這個純粹的創(chuàng)意表現(xiàn)領(lǐng)域崗位而言，是不可沾染的劇毒。我們要做的是：把我們所設(shè)計的概念給予他人，并能令他們樂于接受。而不是照搬曾經(jīng)成功的作品留給我們的記憶！原創(chuàng)，必須堅持。但堅持的前提是教會學(xué)生如何去想，如何來創(chuàng)意。曾有人這樣說過：“中國的確有太長一段歷史造就了不敢想的人，不敢想的人養(yǎng)出了習(xí)慣不去想的人，習(xí)慣不去想的人養(yǎng)出了根本不愿去想的人，根本不愿去想的人又養(yǎng)出了完全不懂怎么想的人——完全不懂怎么想的人養(yǎng)出了不知道為什么而活著的人?！边@是個深遠的悲劇，必須改變他，并且越早越好。
游戲角色的設(shè)計和表達能力
技法的訓(xùn)練。崗位對人員要求的重點和敲門磚很大程度上在于技法。畫得出，但在作品里用不上不是本事；同樣，想得出，但表達不出也不是本事。對于繪畫和表現(xiàn)技法的能力訓(xùn)練。直接決定了學(xué)生在崗位競爭的戰(zhàn)斗力。
對于三維造型的認識
作為三維角色造型的前修課程，這是為了更好地課程銜接。
《游戲角色概念設(shè)計》的課程設(shè)計
設(shè)計一門課程，我認為首先最重要的未必在于課程的結(jié)構(gòu)，亦或講授方式，或者說在此之前我更關(guān)注的是授課的風(fēng)格和影響。首先，為課程設(shè)計一個相對寬松的氛圍。因為我始終認為：放松的狀態(tài)才是交流和學(xué)習(xí)應(yīng)有的前提。我堅持，如果你覺得這節(jié)課老師講的好枯燥好無聊，在不影響別人前提下，你可以做你想做的任何事，因為你聽不進去不是你的責(zé)任，而是我的過錯。
我堅信，好的興趣引導(dǎo)會是最好的老師。當(dāng)一個學(xué)生來此求學(xué)，并為此付出高額的學(xué)費，老師講的很好，能讓他充滿興趣，學(xué)生沒有理由不聽。在這個問題上，我曾給我作為老師所處的位置做了一個定位：我無需以一個達人專家的狀態(tài)出現(xiàn)，迫使學(xué)生們?nèi)コ绨荨Ｒ驗檫@個世上，已經(jīng)有足夠多權(quán)威、大師讓他們?nèi)コ绨荨３绨莶皇悄康模o他們目標(biāo)才是。我不能以他們同路人的姿態(tài)出現(xiàn)，和他們玩在一起親如兄弟，那應(yīng)該是同學(xué)間的情誼。過于平等友好情誼帶不來他們的前途，只能帶來立場的不夠客觀；我選擇了做驢子頭前的胡蘿卜，給他們方向，并吸引他們的興趣。因為興趣是最好的老師。
其次，并不需要去控制學(xué)生的思想，相反，我希望打開它。思維無需控制，僅僅加以引導(dǎo)和啟蒙，甚至這些所謂的引導(dǎo)也是以打破他們以往固有的思維局限為主的，接下來創(chuàng)意的多元化才會給你驚喜。往往我上課喜歡問問題，讓學(xué)生跟著我思考。學(xué)生也可以隨時問我任何問題，不用怕打斷我。我非常看重學(xué)生在課堂上的提問，這既是他思維運轉(zhuǎn)的證明，也是他們一群大腦可以勝過我一個大腦的必然。藝術(shù)不是客觀題，想法和創(chuàng)意需要碰撞。學(xué)生的問題是拓寬課程寬度、挖掘課程深度的最好提綱。然而幾年以來在這一點上，我的收獲卻始終只有預(yù)想的五成。學(xué)生們大多習(xí)慣了被灌輸，而不是去創(chuàng)造。這始終叫人心痛。
第三，尊重行業(yè)，尊重職業(yè)道德。就游戲美術(shù)這一行業(yè)而言，屬于相對純粹的創(chuàng)意領(lǐng)域允許的。在此類問題上，絕不姑息。本課程課時共5周，每周16課時，共80學(xué)時（表1）。在講課的層面，前三周保證每周4-6課時以上的新課程，后兩周每周保證不少于4課時的單元總結(jié)和作業(yè)評講。其余課時均為輔導(dǎo)實訓(xùn)。學(xué)生在課外還需要自修相應(yīng)相關(guān)內(nèi)容，老師予以引導(dǎo)。因為內(nèi)容量的關(guān)系，課上的時間往往不夠，除了重點以外，大多是提綱式的。在課后仍需要大量的資料來補充和拓展。知識面的積累絕非一朝一夕。
學(xué)院大多數(shù)課程中教學(xué)實訓(xùn)的側(cè)重比大約是1:3到1:4。其實只在類似朝三暮四的形式上我做了一些調(diào)整，但效果不錯——在這五周的課程中，我?guī)缀趺刻熘v課。但每天都不會太長，一般45分鐘到100分鐘。剩下的時間學(xué)生針對今天所講的內(nèi)容練習(xí)。而沒有選擇傳統(tǒng)的講課模式，例如：五周的課，所有講解在第一周全部教完。后面的漫漫四周讓學(xué)生操練。鄙人認為那不科學(xué)——當(dāng)你從頭到尾講了一遍，學(xué)生也聽了一遍。且不說這一周的課停下來，對前面幾節(jié)課的內(nèi)容忘記了多少損耗了多少，但說后四周要他們從頭再做一遍，極有可能已經(jīng)審美疲勞了。所以我選擇了比較笨，但似乎更合理的辦法：講一段，做一段。從頭到尾一遍流程，逐步加深。
在這次的課程設(shè)計中，每節(jié)課都有一個主題，我將它設(shè)計成一個講座。每個講座附帶一個小課題。講座式的課程授課。我們教研室深入的研究過學(xué)院的項目課程模式。啟發(fā)是肯定的，但結(jié)合到本專業(yè)，不可一味照搬，仍需改革。首先，項目，是好東西。但對于一款游戲作品的設(shè)計到成品，這需要大量人員參與，并需要漫長的開發(fā)周期，在課程時間內(nèi)難以達到，且長時間的面對一個項目難免審美疲勞。
其次，游戲是一個極綜合的項目而非幾種常規(guī)工序和流程，每款游戲都極具特征和創(chuàng)意，極力避免被歸類和平淡的似曾相識。單一的項目或許在某些方面可以得到重點的訓(xùn)練，但始終難以全面。所以，我們選擇了為知識點、重點針對性的設(shè)計小課題、小項目。不但要有的放矢，更力求每發(fā)必中。
基于振型的位移展開
1基于振型的位移公式推導(dǎo)
振型是結(jié)構(gòu)空間位移的坐標(biāo)基，所有位移都可通過振型進行展開。同理，內(nèi)力和應(yīng)力也可由振型展開，據(jù)此可定量化反映結(jié)構(gòu)某方向上的變形狀態(tài)。結(jié)構(gòu)位移的展開公式如下，設(shè)結(jié)構(gòu)的位移表達式為其中，s為位移空間向量;v為位移的幅值，即最大值。式(1)展開的關(guān)鍵是s向量的推導(dǎo)，假定s向量可展開為在式(2)兩側(cè)前乘Tr，并利用振型展開的正交性，可以得到利用式(3)和式(4)可將任意空間向量展開成以結(jié)構(gòu)振型為坐標(biāo)基的空間向量之和的形式。
2基于振型的位移展開
(1)平面問題的振型展開某5層框架結(jié)構(gòu)，如圖1所示，每層的質(zhì)量和剛度均為m和k，結(jié)構(gòu)的位移有以下兩種形狀，應(yīng)用本結(jié)構(gòu)的振型加以展開。利用以上推導(dǎo)出來的公式，可求出A和B展開以Φ為坐標(biāo)基的式子AT和BT，見下頁式(7)和式(8)所示。
從式(7)、式(8)可以看出，對于位移形式較為簡單的A式，第一振型占主導(dǎo)地位，各自由度處幾乎占總反應(yīng)的80%以上;相對較為復(fù)雜的B式，第一振型占總反應(yīng)的比例有所下降，但仍以第一振型為主。所以對于中、低高度類型結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的Pushover方法具有一定的使用價值。(2)空間位移的振型展開假定某3層5榀3跨規(guī)則框架結(jié)構(gòu)，如圖2所示，長度方向5跨40m，寬度方向為3跨13m，層高3m。坐標(biāo)軸方向:長度方向為x軸，寬度方向為y軸，高度方向為z軸。混凝土強度等級為C40。
結(jié)構(gòu)除承擔(dān)自重外，另外沿X軸和Y軸正方向每層梁柱交點施加集中荷載。對結(jié)構(gòu)進行動力特性分析，前5階頻率和振動形態(tài)如圖3所示。取結(jié)構(gòu)中某一榀框架柱空間位移值，用前8階振型展開，并觀察各方向上位移量所占比例。某柱的位移分量為:［1．45E－03，2．00E－03，－5．45E－05，－2．24E－04，1．95E－04，0;1．92E－03，2．59E－03，－6．73E－05，－1．31E－04，1．7E－04，0］，表示單元i端和j端自由度位移，分別為每端的3個平動和3個轉(zhuǎn)動，共12個位移量。位移用前8階振型展開式如式(11)所示。
從式(11)可以看出，由前8階振型的位移展開式基本上達到了總位移的80%以上，滿足一般結(jié)構(gòu)設(shè)計精度的需要，故用振型指導(dǎo)概念設(shè)計僅需觀察前幾階振型即可。
基于振型的概念設(shè)計
對于一般建筑，概念設(shè)計時，平面和空間布置盡可能規(guī)則、剛度連續(xù);在振型上，前幾階振型以平動或彎曲振型為主，推遲或減小剪切振型、扭轉(zhuǎn)振型、局部振型和耦合振型。結(jié)構(gòu)的變形主要表現(xiàn)為4種情況:平動變形、純扭變形、平動耦聯(lián)變形和平扭耦聯(lián)變形。平動和扭轉(zhuǎn)振型方向因子計算公式如下。平動振型方向因子:當(dāng)結(jié)構(gòu)的外形確定后，平動振型方向因子和扭轉(zhuǎn)振型方向因子完全確定。振型方向因子的大小決定了各階振型中不同方向上變形狀態(tài)及所占比例，對分析結(jié)構(gòu)在荷載作用下的力學(xué)性能具有重要意義。圖2中框架結(jié)構(gòu)振型方向因子如表1所示。
由于本框架橫向?qū)挾?3m，縱向長度40m，前兩階振型為平動振型，分別為縱向和橫向變形;第3階振型為弱平動耦聯(lián)，同時伴有扭轉(zhuǎn)變形;第4階基本上還表現(xiàn)為橫向平動;第5階為較強的平動耦聯(lián)，伴有扭轉(zhuǎn)變形。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要注意角柱的配筋，同時邊柱的配筋也要引起注意，防止扭轉(zhuǎn)破壞。利用振型指導(dǎo)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的步驟如下:
(1)建立結(jié)構(gòu)模型，對其進行動力特性分析，結(jié)構(gòu)頻率避開場地特征頻率、設(shè)備工作頻率和人的敏感頻率等范圍，滿足適用性和安全性要求。
(2)觀察結(jié)構(gòu)振型模式，利用振型方向系數(shù)量化各階振型中不同方向上變形量，判斷結(jié)構(gòu)的變形狀態(tài)。
(3)對于某些不規(guī)則結(jié)構(gòu)的角柱和邊柱，鑒于其變形的特殊性，應(yīng)采取必要的構(gòu)造措施，防止脆性破壞。
(4)對于特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)，應(yīng)加強某些樓層或某些桿件的構(gòu)造措施，提高結(jié)構(gòu)的延性性能。
結(jié)論
利用結(jié)構(gòu)振型為坐標(biāo)基，對任意位移進行展開，進而利用振型方向因子對各振型不同方向上的變形值進行量化，得到以下結(jié)論:
(1)任意位移均能以振型為空間坐標(biāo)基進行展開，并且根據(jù)結(jié)構(gòu)的規(guī)則程度，僅需前幾階振型就能滿足工程精度需要。
(2)利用振型方向因子可以量化結(jié)構(gòu)在荷載作用下的變形順序及平扭振型所占的比例。
參照《河北大學(xué)本科生畢業(yè)論文(設(shè)計)評分標(biāo)準(zhǔn)》,我校具體要求如下:
一、優(yōu)(90分以上):
1、在畢業(yè)論文工作期間,工作刻苦努力,態(tài)度認真,遵守各項紀律,表現(xiàn)出色。
2、能按時、全面、獨立地完成與畢業(yè)論文有關(guān)的各項任務(wù),表現(xiàn)出較強的綜合分析問題和解決問題的能力。
3、論文立論正確,理論分析透徹,解決問題方案恰當(dāng),結(jié)論正確,并且有一定創(chuàng)見性,有較高的學(xué)術(shù)水平或較大的實用價值。
4、論文中使用的概念正確,語言表達準(zhǔn)確,結(jié)構(gòu)嚴謹,條理清楚,邏輯性強,欄目齊全,書寫工整。
5、論文寫作格式規(guī)范,符合有關(guān)規(guī)定。論文中的圖表、設(shè)計中的圖紙在書寫和制作上規(guī)范,能夠執(zhí)行國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
6、原始數(shù)據(jù)搜集得當(dāng),實驗或計算結(jié)論準(zhǔn)確可靠,能夠正確使用計算機進行研究工作。
7、在論文答辯時,能夠簡明和正確地闡述主要內(nèi)容,能夠準(zhǔn)確深入地回答主要問題,有很好的語言表達能力。
二、良(80-89分):
1、在畢業(yè)論文工作期間,工作努力,態(tài)度認真,遵守各項紀律,表現(xiàn)良好。
2、能按時、全面、獨立地完成與畢業(yè)論文有關(guān)的各項任務(wù);具有一定的綜合分析問題和解決問題的能力。
3、論文立論正確,理論分析得當(dāng),解決問題方案實用,結(jié)論正確。
4、論文中使用的概念正確,語言表達準(zhǔn)確,結(jié)構(gòu)嚴謹,條理清楚,欄目齊全,書寫工整。
5、論文寫作格式規(guī)范,符合有關(guān)規(guī)定。論文中的圖表、設(shè)計中的圖紙在書寫和制作上規(guī)范,能夠執(zhí)行國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
6、原始數(shù)據(jù)搜集得當(dāng),實驗或計算結(jié)論準(zhǔn)確,能夠正確使用計算機進行研究工作。
7、在論文(設(shè)計)答辯時,能夠簡明和正確的闡述主要內(nèi)容,能夠準(zhǔn)確地回答主要問題,有較好的語言表達能力。
三、中(70-79):
1、在畢業(yè)論文工作期間,工作努力,態(tài)度比較認真,遵守各項紀律,表現(xiàn)一般。
2、能按時、全面、獨立地完成與畢業(yè)論文有關(guān)的各項任務(wù);綜合分析問題和解決問題的能力一般。
3、論文立論正確,理論分析無原則性錯誤,解決問題方案比較實用,結(jié)論正確。
4、論文中使用的概念正確,語句通順,條理比較清楚,欄目齊全,書寫比較工整。
5、論文寫作格式規(guī)范,符合有關(guān)規(guī)定。論文中的圖表、設(shè)計中的圖紙在書寫和制作上規(guī)范,能夠執(zhí)行國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
6、原始數(shù)據(jù)搜集得當(dāng),實驗或計算結(jié)論基本準(zhǔn)確,能夠正確使用計算機進行研究工作。
7、在論文答辯時,能夠闡述主要內(nèi)容,能夠比較正確地回答主要問題。
四、及格(60-69):
1、在畢業(yè)論文工作期間,基本遵守各項紀律,表現(xiàn)一般。
2、能夠在教師指導(dǎo)下,按時和全面地完成與畢業(yè)論文有關(guān)的各項任務(wù)。
3、論文立論正確,理論分析無原則性錯誤,解決問題的方案有一定的參考價值,結(jié)論基本正確。
4、論文中使用的概念基本正確,語句通順,條理比較清楚,欄目齊全,書寫比較工整。
5、論文寫作格式基本規(guī)范,基本符合有關(guān)規(guī)定。論文中的圖表、設(shè)計中的圖紙在書寫和制作上基本規(guī)范,基本能夠執(zhí)行國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
6、原始數(shù)據(jù)搜集得當(dāng),實驗或計算結(jié)論基本準(zhǔn)確,能夠使用計算機進行研究工作。
7、在論文答辯時,能夠闡述出主要內(nèi)容,經(jīng)答辯教師啟發(fā),能夠回答主要問題。
五、不及格(59分以下,同時具備以下三條或三條以上者):
1、在畢業(yè)論文工作期間,態(tài)度不夠認真,有違反紀律的行為。
2、在教師指導(dǎo)下,仍不能按時和全面地完成與畢業(yè)論文有關(guān)的各項任務(wù)。
3、論文中,理論分析有原則性錯誤,或結(jié)論不正確。
4、論文寫作格式不規(guī)范,文中使用的概念有不正確之處,欄目不齊全,書寫不工整。
5、論文中的圖表、設(shè)計中的圖紙在書寫和制作上不規(guī)范,不能夠執(zhí)行國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
6、原始數(shù)據(jù)搜集不得當(dāng),計算結(jié)論不準(zhǔn)確,不能正確使用計算機進行研究工作。
關(guān)鍵詞：作業(yè)權(quán) 學(xué)業(yè)自我 調(diào)控 文獻綜述
一、問題的提出
作業(yè)練習(xí)對于學(xué)業(yè)自我的培養(yǎng)有著正向與負向的雙重效應(yīng)，由于作業(yè)設(shè)置的程序化、模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化，忽視了知識習(xí)得的內(nèi)在聯(lián)系以及學(xué)生心理差異。在作業(yè)過程中未能真正實現(xiàn)“民主作業(yè)”。只有消解不合理的教師權(quán)威、消解教師在作業(yè)目標(biāo)和內(nèi)容選擇上的專斷、在行為認可與作業(yè)評價中的偏頗，才能真正實現(xiàn)學(xué)生自主作業(yè)權(quán)利的回歸。為此，在熟悉語文作業(yè)改革的理論基礎(chǔ)、宏觀原則、具體策略的基礎(chǔ)上，在對學(xué)業(yè)自我概念理論的充分研究上，將語文作業(yè)的內(nèi)容進行微觀的細化和循序漸進的安排，讓渡語文作業(yè)設(shè)計的權(quán)利。做到作業(yè)的安排不僅僅以教材選文、練習(xí)系統(tǒng)[1]和應(yīng)試規(guī)律為目標(biāo)；不僅僅以教師和編者作為作業(yè)設(shè)計的責(zé)任人，應(yīng)將選擇、設(shè)計與評價的權(quán)利回歸學(xué)生。高考的全面改革要求作業(yè)作為關(guān)乎學(xué)生日常學(xué)習(xí)的行為過程要做出一系列的自我革新來完善系統(tǒng)，以應(yīng)對新時期教育回歸生活、關(guān)注常態(tài)以完善學(xué)業(yè)能力的要求。本文對近年來語文自主作業(yè)以及語文學(xué)業(yè)自我研究的文獻進行梳理，并從作業(yè)目的的決策與安排、作業(yè)內(nèi)容的選擇與建構(gòu)、作業(yè)過程的認可與尊重、作業(yè)評價的公正與參與幾個方面來探討作業(yè)過程的參與度對學(xué)業(yè)自我的影響，提出調(diào)節(jié)學(xué)生學(xué)業(yè)自我正向發(fā)展的措施。
二、關(guān)于語文自主作業(yè)的研究綜述
基于“中國知識網(wǎng)”數(shù)據(jù)庫，通過“文獻”，以“作業(yè)自主”為檢索主題，搜索出1072條相關(guān)文獻，時間分布相對均勻，多涉及教育類期刊，也有碩士論文和會議論文。對文獻數(shù)量的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)在語文作業(yè)自主的相關(guān)研究中，對作業(yè)設(shè)計和作業(yè)有效性研究的文章數(shù)量最高，且研究來源多為專家學(xué)者的論著或碩博論文，另外有不少教育期刊涉及作業(yè)觀的變革、自主作業(yè)的研究、作業(yè)管理角度的研究和近幾年以互聯(lián)網(wǎng)作業(yè)為對象的研究。
（一）對作業(yè)設(shè)計和有效作業(yè)的研究
對作業(yè)自主設(shè)計的研究主要針對課外作業(yè)，借鑒自主學(xué)習(xí)理論、運用相關(guān)心理學(xué)理論探討語文作業(yè)的可操作性，從而全面分析作業(yè)設(shè)計的問題及其對策。孫傳華多年致力于小學(xué)高年級自主作業(yè)研究，力爭使學(xué)生的作業(yè)形式由“他主”轉(zhuǎn)向“自主”，“從自主設(shè)計、自主解答、自主評價三個方面進行研究。”[2]王艷總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗，從作業(yè)設(shè)計的有效性和自主性總結(jié)出分層而練、因材而練、合作而練的家庭作業(yè)設(shè)計模式。[3]使得“學(xué)習(xí)負擔(dān)最優(yōu)化，并且不會超出科學(xué)規(guī)定的課內(nèi)學(xué)習(xí)和家庭作業(yè)的實踐量?！盵4]
（二）作業(yè)生活化的作業(yè)觀的變革
近年來語文教育生活化從理論走向?qū)嵺`，冉超“從學(xué)生的生活中尋找靈感，設(shè)計既符合學(xué)生興趣，又能將知識能力、過程方法、情感態(tài)度價值觀三個維度貫穿其中的語文作業(yè)，使學(xué)生真正走向全面發(fā)展。”[5]李臣之等認為以往的教授主義作業(yè)觀弊端明顯，影響學(xué)生學(xué)習(xí)，應(yīng)當(dāng)堅持發(fā)展主義作業(yè)觀，崇尚德性，強調(diào)主動做，倡導(dǎo)生態(tài)化。從功能觀的審視、作業(yè)整體的設(shè)計、作業(yè)量的控制各方面入手建立了多方協(xié)調(diào)的作業(yè)審閱機制，同時對作業(yè)輔導(dǎo)體系的構(gòu)建和作業(yè)環(huán)境的營造開辟了新思路。[6]另外一種作業(yè)觀認為學(xué)生作業(yè)的瓶頸與限制在于受傳統(tǒng)客觀主義知識觀的影響表現(xiàn)出的形式機械化、內(nèi)容刻板化、目標(biāo)簡單化、數(shù)量冗繁化、評價遲緩化的特征，應(yīng)該注重的是現(xiàn)代知識觀所強調(diào)的在具體情境下，主客體相互作用、相互創(chuàng)生的過程。[7]
（三）自主學(xué)習(xí)及學(xué)習(xí)權(quán)利的研究
直接涉及到作業(yè)自主相關(guān)概念的文獻散見在各類教育期刊上，如楊朝軍的《把學(xué)習(xí)權(quán)利還給學(xué)生》、王洪利《把作業(yè)的自利還給學(xué)生》、范雅娟《給學(xué)生自 作業(yè)設(shè)計新路徑探索》。其中陳德菊的研究以學(xué)生為中心，最終目標(biāo)是：“關(guān)注學(xué)生的差異，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，改變作業(yè)的組織形式和呈現(xiàn)方式，讓學(xué)生富有個性地學(xué)習(xí)，在豐富多彩的作業(yè)內(nèi)容和形式中獲得自我?！盵8]體現(xiàn)了學(xué)生在作業(yè)過程中被賦予的權(quán)利。
（四）從作業(yè)管理角度研究自主作業(yè)
王偉琦從作業(yè)管理的角度闡述學(xué)生選擇適合自己習(xí)得和發(fā)展的，適合自身條件的學(xué)習(xí)作業(yè)，使學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和積極性大幅提高。[9]還有來自現(xiàn)場會議的聲音，全面討論了自主作業(yè)改革的意義和內(nèi)容。其價值體現(xiàn)在賦予學(xué)生更多的選擇權(quán)，以自主課程促學(xué)生主動發(fā)展。其改革內(nèi)容包括學(xué)科作業(yè)“自主化”和綜合素養(yǎng)作業(yè)“個性化”，“前者有全自主、半自主、加自主、作業(yè)簽免四種方式，后者包括自主健身、自主閱讀、自主探究、自主學(xué)藝、自主勞動五項內(nèi)容?！盵10]
（五）以互聯(lián)網(wǎng)研究為主的自主作業(yè)研究
在新時期多媒體教學(xué)環(huán)境下，作業(yè)改革也有了新的研究方向，王崢嶸[11]和周禮[12]基于作業(yè)電子書包的形式，設(shè)計出了“微學(xué)習(xí)-強互動-微練習(xí)”的以有效的電子書包形式為主的新型學(xué)習(xí)模式，并進行了實際的教學(xué)案例分析。
三、關(guān)于語文學(xué)業(yè)自我的相關(guān)研究
通過“文獻”，以“語文學(xué)業(yè)自我”為檢索主題，搜索出241條相關(guān)文獻，多涉及教育類期刊、心理學(xué)雜志、優(yōu)秀碩士論文。對語文學(xué)業(yè)自我的研究多為一般學(xué)業(yè)自我概念研究的分支或組成部分，涉及有學(xué)業(yè)自我對學(xué)業(yè)成績的影響和與作業(yè)倦怠關(guān)系的研究。
（一）語文學(xué)業(yè)自我概念的界定和結(jié)構(gòu)模型
語文學(xué)業(yè)自我首先從Shavelson提出的多維度層次的自我概念結(jié)構(gòu)模型中的學(xué)業(yè)自我概念中細分出來，之后在Song-Hattie模型中作為劃分在能力自我概念和成就自我概念下的一個單獨領(lǐng)域與數(shù)學(xué)、社會研究和自然科學(xué)并列，發(fā)展到1988年，Marsh、Byrne和Shavelson用語言和數(shù)學(xué)自我概念來代替學(xué)業(yè)自我概念?！八^語文學(xué)業(yè)自我就是指學(xué)生在語文學(xué)習(xí)過程中形成的對自己語文學(xué)業(yè)各方面比較穩(wěn)定的認識、體驗和評價，具體包括語文學(xué)習(xí)能力、語文學(xué)習(xí)成就、語文學(xué)習(xí)情感和語文學(xué)習(xí)行為等方面。”[13]
（二）語文學(xué)業(yè)自我對語文學(xué)業(yè)成績相關(guān)性的研究
在學(xué)業(yè)自我對學(xué)業(yè)成績的相關(guān)研究中，Byrne首先發(fā)現(xiàn)學(xué)業(yè)成績和能力與學(xué)業(yè)自我概念的相關(guān)高于非學(xué)業(yè)自我，在特定領(lǐng)域中的成績與相對應(yīng)的學(xué)業(yè)自我概念有顯著相關(guān)。我國的王中會、許燕認為，學(xué)業(yè)自我概念對學(xué)業(yè)成績有預(yù)測作用。[14]歐陽丹經(jīng)過更細致的研究發(fā)現(xiàn)，語文與數(shù)學(xué)自我概念分別與語文成績和數(shù)學(xué)成績之間存在高正相關(guān)。[15]徐富明等研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的語文成績與一般學(xué)業(yè)自我概念和語文學(xué)業(yè)自我概念存在顯著的正相關(guān)，且與語文自我的相關(guān)度高于一般學(xué)業(yè)自我相關(guān)度。[16]
四、對作業(yè)自主與學(xué)業(yè)自我關(guān)系研究的啟示
結(jié)合文獻涉及的內(nèi)容以及對文獻的進一步分析，可以發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：首先，學(xué)業(yè)自我概念的研究有較為成熟的量表，主要以應(yīng)用研究為主，理論研究較少，且具體到單個學(xué)科領(lǐng)域時研究較為寬泛，從宏觀的角度闡述學(xué)業(yè)自我概念和學(xué)習(xí)成績之間的相互作用，沒有具體到日常的學(xué)習(xí)情境中進行質(zhì)的分析，這需要我們創(chuàng)新思路，綜合更細致的學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)，將量化研究與教育領(lǐng)域內(nèi)質(zhì)性的存在相結(jié)合，使研究更有創(chuàng)新性，有更為具體的可操作性。其次，從各領(lǐng)域內(nèi)的研究來看，我國自我概念的研究大量出現(xiàn)在學(xué)校領(lǐng)域，學(xué)業(yè)自我概念有著較為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、相對成熟的量表和易于驗證的效度和信度。學(xué)業(yè)自我概念尚未涉及與學(xué)科領(lǐng)域密切相關(guān)的操作行為，應(yīng)加強對學(xué)科內(nèi)自我概念的開發(fā)與研究。
前人的研究成果給我們的啟示有：首先，從心理學(xué)角度構(gòu)建學(xué)生的作業(yè)發(fā)展觀。隨著學(xué)生年齡的成長，學(xué)生的學(xué)業(yè)自我概念與學(xué)業(yè)成績二者的因果關(guān)系順序也發(fā)生著變化，當(dāng)學(xué)生有了較高的認知能力、認知技能以及自我調(diào)控能力時，就會對作業(yè)的自主程度有較高的要求，從而內(nèi)化他人的評價，形成一種更為和諧的學(xué)業(yè)自我概念，使自主作業(yè)更趨向自覺，預(yù)測學(xué)業(yè)成績成為可能。其次，應(yīng)加強自主作業(yè)對語文消極學(xué)業(yè)自我的干預(yù)。親身體驗?zāi)軌虼偈箤W(xué)生主動積極的完成作業(yè)，將作業(yè)安排的權(quán)利交付學(xué)生，讓學(xué)生直接掌控作業(yè)過程，具體措施有以下幾個方面：其一，學(xué)生有權(quán)決定與安排作業(yè)目標(biāo)。學(xué)生學(xué)業(yè)自我達到的程度影響學(xué)生對任務(wù)的選擇，平時作業(yè)是否愿意努力、想要達到什么目標(biāo)以及是否付出行動都應(yīng)由學(xué)生自主選擇，通過教師的引導(dǎo)與適度拔高下制定最終方案。其二，有權(quán)選擇與建構(gòu)作業(yè)內(nèi)容，學(xué)生由此可以選擇和創(chuàng)生更富有時代性和獨特性的個人作業(yè)，發(fā)揮特長，選取適當(dāng)?shù)膮⒄諏ο螅岣哒Z文學(xué)業(yè)自我。其三，有權(quán)受到作業(yè)過程中的認可與尊重。體現(xiàn)在師生關(guān)系的平等對話中和互相尊重的基礎(chǔ)上。最后，學(xué)生有權(quán)參與對作業(yè)的評價。以往的研究中多認為培養(yǎng)積極的自我概念，父母和教師應(yīng)給予更多的期待和積極的評價，更多支持和接納，教師應(yīng)積極創(chuàng)設(shè)成功的機會，輔導(dǎo)學(xué)生達成目標(biāo)。日常作業(yè)中的自我評價、同伴評價和教師評價相結(jié)合，更有利于個性發(fā)展與整體提高相統(tǒng)一，有利于自我暗示，分層進步，消解整體評價所形成的負向效應(yīng)。
注釋：
[1]顧黃初：《語文教材的編制與使用》，南京：江蘇教育出版社，1996年版，第29頁。
[2]孫傳華：《自主，讓語文作業(yè)更有活力》，基礎(chǔ)教育研究，2010年，第11期。
[3]王艷：《自主設(shè)計，讓家庭作業(yè)更有效》，小學(xué)教學(xué)參考，2014年，第4期。
[4]吳文侃譯，[前蘇]Ю.К.巴班斯基著：《教學(xué)教育過程最優(yōu)化》，北京：教育科學(xué)出版社，2001年版，第179頁。
[5]冉超：《語文作業(yè)生活化研究》，西安：陜西師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011年。
[6]李臣之，孫微：《發(fā)展主義作業(yè)觀》，北京：課程?教材?教法，2013年，第7期。
[7]劉釗，孫飛飛：《學(xué)生作業(yè)設(shè)計新構(gòu)想》，上海：華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010年。
[8]陳德菊：《從分層作業(yè)到自主作業(yè)――對的思考》，教育，2014年，第12期。
[9]王偉琦：《從“計劃配給”到“自主選擇”――小學(xué)生作業(yè)管理的實踐研究》，華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010年。
[10]謝凡：《作業(yè)改革的“魔力”：“我選擇?我快樂?我成長”――來自中小學(xué)管理雜志社“自主作業(yè)現(xiàn)場會”的聲音》，中小學(xué)管理，2014年，第5期。
[11]王崢嶸：《電子書包在線作業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計研究》，南京：南京師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2014年。
[12]周禮：《電子書包環(huán)境下的高效自主學(xué)習(xí)研究》，上海：華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2013年。
[13]李磊：《中學(xué)生語文學(xué)業(yè)自我及其與語文成績的關(guān)系研究》，重慶：西南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010年。
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關(guān)鍵詞：縮放概念圖；電子地圖；樹形分層；數(shù)字化學(xué)習(xí)
DOIDOI：10.11907/rjdk.161788
中圖分類號：G434
文獻標(biāo)識碼：A文章編號：16727800（2016）010019203
0引言
隨著信息技術(shù)和新媒體技術(shù)的迅猛發(fā)展，教育信息化已經(jīng)滲透到教育的各個角落。目前，數(shù)字化學(xué)習(xí)作為一種全新的學(xué)習(xí)方式受到社會各界的重視，數(shù)字化學(xué)習(xí)中以知識數(shù)字化為中心的資源建設(shè)一直是研究人員探究的主要問題之一。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認為，知識只有被整合、納入現(xiàn)有的認知結(jié)構(gòu)中才能有利于建構(gòu)新知識。而概念圖作為支持學(xué)生有意義學(xué)習(xí)的一種技術(shù)和方法有利于促進新舊知識的結(jié)合，并促使知識意義更加清楚明了，同時能夠引起學(xué)習(xí)者對概念之間關(guān)系的注意。而且通過對知識概念圖的構(gòu)建，將原有知識和新知識建立聯(lián)系，從而讓學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)和掌握新知識，并培養(yǎng)學(xué)習(xí)者探索知識、分析問題以及解決問題的能力。因此，在數(shù)字化學(xué)習(xí)中有效地運用信息技術(shù)構(gòu)建概念圖，建設(shè)創(chuàng)新型數(shù)字化資源是當(dāng)前教育工作者不可推卸的責(zé)任和使命。
1概念圖及其相關(guān)研究
概念圖在教學(xué)中的應(yīng)用越來越廣泛，特別是在中小學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，隨著新一代信息技術(shù)的普及與發(fā)展以及工具軟件的不斷推出，概念圖已經(jīng)成為信息技術(shù)與課程整合的有效手段之一。概念圖是用來組織和表征知識的有效工具，它通常將某一主題或知識的有關(guān)概念置于方框或圓圈等圖之中，然后用標(biāo)明兩個概念之間意義關(guān)系的連線將相關(guān)的概念和命題進行連接[1]。
概念圖由5個要素組成，包括概念、關(guān)系、命題、交叉連接和分級結(jié)構(gòu)，是一個五元組，記作 O=。其中，C是概念集合，代表事物或事件的規(guī)則屬性，用一個名詞或符號進行指定；R是關(guān)系集合，指概念集合中概念間的關(guān)系；P是命題的集合，兩個或更多的概念通過某個連接詞連接起來形成的一定意義關(guān)系是命題，命題是真正的意義單元；Cc是交叉連接的集合，表示較遠概念之間存在的某種關(guān)系或命題；Hs是分級結(jié)構(gòu)的集合，是概念和命題的呈現(xiàn)方式，一般有兩種情況，一種是同一知識領(lǐng)域中的概念按照概括水平的不同層次進行分層排列，最綜合、最具概括性的概念排在最上層，較具體、概括性低的概念依次排在下層。
概念圖自20世紀60年代由美國康耐爾大學(xué)諾瓦克博士提出以來，國內(nèi)關(guān)于概念圖應(yīng)用的探索日益活躍，眾多學(xué)者對其展開了一系列深入研究。筆者在“中國知識資源總庫（CNKI）”，以“概念圖”為關(guān)鍵字檢索2005年1月1日年至2015年12月31日在國內(nèi)公開發(fā)表的期刊學(xué)術(shù)論文和博士、碩士學(xué)位論文，共檢索到篇名中含有“概念圖”的期刊論文1 390篇，以及學(xué)位論文222篇（其中碩士學(xué)位論文218篇、博士學(xué)位論文4篇）。從檢索的論文數(shù)量和時間關(guān)系來看，概念圖的研究在國內(nèi)已經(jīng)得到了廣泛關(guān)注，特別是學(xué)位論文的深層次研究。自2005年以來關(guān)于概念圖研究的期刊及學(xué)位論文統(tǒng)計情況，如圖1所示。
通過對篇名中含有“概念圖”的全部論文進行內(nèi)容分析發(fā)現(xiàn)，關(guān)于概念圖的研究主要集中在以下幾個方面：概念圖的理論研究、概念圖的制作工具及其應(yīng)用研究，以及概念圖自身的應(yīng)用研究等幾個方面。在分析當(dāng)前研究的基礎(chǔ)上，本文從網(wǎng)絡(luò)電子地圖的縮放思想得到啟發(fā)，進行縮放概念圖嘗試性研究，以期探索概念圖研究的新途徑。
2電子地圖概述
網(wǎng)絡(luò)電子地圖在地圖服務(wù)方面給人們提供了巨大便利，它突破了傳統(tǒng)地圖的空間限制，利用樹形分層縮放可視化技術(shù)實現(xiàn)了地理信息系統(tǒng)的信息瀏覽與查詢問題。網(wǎng)絡(luò)電子地圖既可以從城市地圖放大到某小區(qū)地圖查看局部信息，又可以從城市地圖縮小到省份和國家，甚至整個世界，得到全局地圖信息，網(wǎng)絡(luò)電子地圖的樹形分層縮放特點體現(xiàn)在每一層中只顯示當(dāng)前地區(qū)最關(guān)鍵細節(jié)，同時在上下層之間也提供了全局與局部的鏈接信息。網(wǎng)絡(luò)電子地圖有樹形分層、雙向互動和按需動態(tài)地提供信息等特點。
2.1樹形分層
網(wǎng)絡(luò)電子地圖在地圖底圖的基礎(chǔ)上提供了豐富的附加信息，把提供多種附加信息的知識圖叫作多層次知識圖。多層次知識圖是為了解決縮放中不同的抽象水平和上下級內(nèi)容的表示與呈現(xiàn)問題，以及解決如何遞進提供所需要的細節(jié)。在不同的地理范圍可以同時看到封裝在不同知識圖中的3個層次的信息：不同范圍的版圖信息、道路基礎(chǔ)設(shè)施信息以及交通信息，然后根據(jù)不同的地理版圖范圍進行瀏覽，可以放大或縮小到不同的地理范圍，此時都含有與之相關(guān)的其它兩層的道路基礎(chǔ)設(shè)施信息以及交通信息，這就是電子地圖的樹形分層。樹形分層縮放讓人們在不同節(jié)點和不同等級層面上進行信息瀏覽，在水平方向上可以通過節(jié)點進行版圖范圍的搜索活動，在垂直方向上可以通過上下層之間不同等級層面上放大或縮小地理范圍進行沉浸活動，通過樹形分層實現(xiàn)了水平探索和垂直沉浸的一體化。
2.2雙向互動
網(wǎng)絡(luò)電子地圖通過遞進縮小瀏覽其概觀，通過遞進放大瀏覽其細節(jié)，通過概觀與細節(jié)信息的雙向互動，幫助瀏覽者找到感興趣的信息，按照地理方位進行分層次縮放瀏覽，而且上下層之間也隱性展示了概觀與細節(jié)內(nèi)涵。由此可見，電子地圖在設(shè)計中將細節(jié)信息融入到宏觀結(jié)構(gòu)中，在表示細節(jié)的同時提供概括版圖，以幫助讀者理解復(fù)雜的內(nèi)容，提供垂直方向和水平方向上的概觀與細節(jié)遞進和互動支持，讓人們在瀏覽地圖時不容易迷失方向，同時了解其它所需道路基礎(chǔ)設(shè)施信息及交通信息。
2.3按需動態(tài)
網(wǎng)絡(luò)電子地圖根據(jù)人們的需要進行放大局部細節(jié)或縮小至概觀，按需提供細節(jié)，從而讓瀏覽者在與電子地圖的交互過程中選擇動態(tài)數(shù)據(jù)，提供所需信息。比如，可以點擊地圖的圖標(biāo)以獲取加油站等信息，也可以選擇不同的路線規(guī)劃。根據(jù)用戶需求，動態(tài)地提供適量的地圖信息是網(wǎng)絡(luò)電子地圖技術(shù)的精髓。
基于對電子地圖特點的分析，查找某一地點的流程大致是：首先提供地圖整體概觀，然后進行依次縮放和篩選，再按需提供細節(jié)，最后再次縮小了解其概觀?？梢愿鶕?jù)需要，周而復(fù)始地完成這一過程。
本文將這種雙向的縮小或放大的縮放思想應(yīng)用于概念圖設(shè)計，根據(jù)某知識領(lǐng)域的合適維度遞進提供上下級內(nèi)容和抽象水平相適應(yīng)的更詳細或更簡潔的細節(jié)信息，稱之為縮放概念圖設(shè)計。
3縮放概念圖設(shè)計
概念圖以簡單直觀的圖形形式展現(xiàn)復(fù)雜的知識結(jié)構(gòu)，運用概念圖不但可以從可視化角度清晰地了解概念、知識以及知識之間的關(guān)系，而且可以通過概念圖連線的引導(dǎo)按需獲得與知識有關(guān)的各種媒體資源。
3.1知識體系分等級設(shè)計
網(wǎng)絡(luò)電子地圖的版圖、道路以及交通信息分別隸屬于3個范疇，瀏覽電子地圖時可以在訪問版圖信息和道路基礎(chǔ)設(shè)施的同時了解交通信息?？s放的概念圖維度設(shè)計分為知識模型、多媒體資源庫和學(xué)習(xí)者模型3個范疇，同時學(xué)習(xí)者模型是動態(tài)變化的。在進行概念圖的疊加設(shè)計時應(yīng)使概念圖的導(dǎo)航方向和知識疊加方向正交，并根據(jù)不同等級訪問概念圖的每一層截面，每層截面都可以同時訪問概念圖的3個范疇的疊加層，為需求細節(jié)的信息提供支持，從而實現(xiàn)水平方式的探索。導(dǎo)航方向和知識疊加方向正交促使水平方向的移動和垂直方向的深入都具有開放性，可以實現(xiàn)水平探索和垂直沉浸的一體化。
概念圖是將領(lǐng)域知識及相關(guān)媒體資源構(gòu)建成非線性的、開放性的以及逐漸完善的資源集合，它以簡單直觀的圖形形式展現(xiàn)復(fù)雜的知識結(jié)構(gòu)，可視地揭示知識之間以及知識與資源之間的關(guān)系，使特定領(lǐng)域的知識以整體的、一目了然的方式呈現(xiàn)出來。在一個知識領(lǐng)域中，概念用定義描述，被賦予約定的指稱（即術(shù)語）。一組概念可依據(jù)概念間的相互關(guān)系構(gòu)建成概念體系。一般來說，概念體系反映相應(yīng)的知識體系，知識體系按照合適的分層等級將領(lǐng)域或課程知識劃分出合適的層次結(jié)構(gòu)。如課程以樹形分層自上而下依次表示為課程層、章層、節(jié)層、知識點層和子知識點層等，以這種方式提供概觀和細節(jié)，如圖2所示。一門課程包含若干章，每一章包含若干節(jié)，每一節(jié)包含若干知識點，某一知識點又包含若干子知識點。按照這種結(jié)構(gòu)分出層次，包容度較大的章概念放在上面，包容度較小的節(jié)概念依次放在下面，同一類概念放在同一層次。
樹形分層結(jié)構(gòu)可以用一個五元組來表示，KT=（┬，，N，C，R），其中，┬表示領(lǐng)域頂層概念；表示底層概念；N表示樹的節(jié)點集合{n0， n1， …， nm}；C表示概念集合{c0， c1， …， cm}，ci（i=0，1， …，m）表示一個鍵值，是唯一的；R表示樹中相鄰兩層之間連線的集合，R=（Ra，Rb，Rc，Rd），a，b，c，d∈{1，2，…，m}，也即直接相連的兩個概念之間的關(guān)系集合，包括前提關(guān)系集Ra、父子關(guān)系集Rb、并列關(guān)系集Rc和附屬關(guān)系集Rd。
3.2縮放界面設(shè)計
網(wǎng)絡(luò)電子地圖利用多層知識圖建模、樹形分層縮放可視化技術(shù)、信息疊加、概觀與細節(jié)雙向互動技術(shù)以及按需動態(tài)提供細節(jié)信息等技術(shù)，為人們進行概念圖設(shè)計提供了技術(shù)啟示和支持。基于縮放的概念圖設(shè)計在知識體系分等級設(shè)計的基礎(chǔ)上，設(shè)計樹形分層縮放可視化界面，實現(xiàn)概觀與細節(jié)雙向互動，將知識模型、多媒體資源庫和學(xué)習(xí)者模型3個范疇的信息進行正交疊加。在縮放界面設(shè)計時選擇合適的樹形分層可視化布局和可視化工具，同時在實現(xiàn)效果上，可以使用動畫效果來展示上下層之間的轉(zhuǎn)換過程，這樣能夠減輕記憶負擔(dān)，從而改善用戶體驗。
矢量圖形在任意放大、縮小或旋轉(zhuǎn)等情況下都不會失真，因此，可水平移動的縮放界面是一種矢量圖形環(huán)境，學(xué)習(xí)者可以通過改變視圖范圍的比例查看其它信息的概觀或細節(jié)，可以在虛擬平面中使用二維平移和縮放技術(shù)瀏覽感興趣的對象，同時，縮放對象允許遞歸嵌套和任意水平的縮放?？s放情況如圖3所示，垂直軸Z表示在水平上不同放大率的比例。
4結(jié)語
本文提出的由相關(guān)理論基礎(chǔ)支持的縮放概念圖架構(gòu)，借鑒網(wǎng)絡(luò)電子地圖的特點，不但可以清楚地描述概念并揭示知識之間的概觀和細節(jié)關(guān)系，使其可視化展示，還可以將不同層次的知識結(jié)構(gòu)與其它媒體類型的相關(guān)資源聯(lián)系起來形成概念圖知識模型，從而為學(xué)習(xí)者提供協(xié)作、共享、導(dǎo)航和檢索等功能的可視數(shù)字化資源，有利于學(xué)習(xí)者在數(shù)字化學(xué)習(xí)中進行知識的學(xué)習(xí)與建構(gòu)。
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