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【文章编号】0450-9889(2017)06C-0078-02
高分子材料是化工产品的一个分支,是目前发展最快、应用前景最广且最具生命力的一类化工产品;高分子行业的迅猛发展,急需大量复合型人才。而大多数高校高分子材料专业的人才培养侧重在材料的合成等偏理论方面,对高分子材料加工成型为终极产品的工艺环节关注的程度不高。广西大学化学工程与工艺专业在化工材料加工工艺方面开设了系统的专业课程群,为“高分子材料成型与工艺”课程的设置打下了坚实的理论基础。然而,广西大学化学工程与工艺专业没有开设过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等高分子基础或专业基础课程,且该专业作为一个覆盖范围广泛的交叉的专业,开设的专业课程很多,所有的专业课程学时都高度压缩。在高分子材料理论知识缺乏、课程学时数少、无配套实验的背景下,本文从教学内容、教学方法、创新能力培养等方面对“高分子材料成型与工艺”课程教学改革进行探索。
一、教材的选用
广西大学化学化工学院“高分子材料成型与工艺”课程刚开设时,选用的教材是史玉升等编著的《高分子材料成型工艺》,学生通过学习可以掌握高分子材料的制备、性能、成型、评价及应用,全面系统地了解高分子材料成型技术的最新知识。教学过程中,学生反映这本教材的难度太大,因为“高分子材料成型与工艺”是一门专业技术课程,需在完成化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学、高分子物理和化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等基础理论课和专业基础课程后,对学生进行综合训练。
“高分子材料成型与工艺”课程是在大三第一学期开设的专业课,此时学生已经修完化工热力学、化工原理、物理化学、有机化学、无机化学、分析化学等基础理论课,然而基本没有学过高分子物理、高分子化学、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基础等专业基础课,高分子材料方面的基础较差,加上这本教材讲述的理论知识较少,所以学起来较吃力。根据学生的反映,学院及时更换了教材,采用周达飞等主编的《高分子材料成型加工》“九五”重点教材,该教材高度概括了高分子材料的最基础的知识,对加工成型影响很大的高分子流变学基础知识进行较全面深入的介绍,全面介绍了高分子材料成型加工最常用的基本工艺,也兼顾了新技术和新方法,难度适中,得到学生好评。
二、教学内容的改革
高分子材料成型技术涉及化学、材料、材料加工、机械等多种学科,“高分子材料成型与工艺”课程是一门专业技术课程,需要广泛的理论知识基础。化学工程与工艺专业的学生基本无高分子材料理论基础知识,学习起来的确难度很大。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程要以“高分子材料―成型加工―制品性能”这条主线展开教学内容,重点掌握三者的关系,强调成型加工对制品性能的重要性,这是本课程的主题思想,也是高分子材料的工程特征;选用“九五”重?c教材《高分子材料成型加工》,充分利用国内外重要专业期刊了解行业最新动态,不断更新及补充教学内容,确保教学内容的先进性;在教学内容安排上,以高分子材料成型加工的大工程观点为着眼点,以宽专业为目标,概况高分子材料理论基础和概念(详细的内容指定参考范围让学生利用课外时间自学),从高分子材料的加工原理出发,着重对成型加工工艺进行讨论。从高分子材料的成型加工的共性出发,对模压、挤出、注塑及压延四大成型技术及工艺进行重点讲授,然后讲授塑料、橡胶及复合材料的成型特点和区别,对于一些新的成型方法,以及教材中未涉及而在一些科技文献中见报道的新的成型方法及工艺,教师建立了QQ群这样的交流平台,并将高分子领域权威的一些微信公众号分享到平台上,经常转发高分子材料国际国内的重要进展到平台,引导学生关注,激发学生的学习积极性,让学生以兴趣为导向自动组成兴趣学习小组的方式进行自学。笔者首先通过课内课外结合强化高分子理论基础与概念,对成型加工影响最大的流变性在课堂上进行详细介绍,而其他性能如稳定性、电性能、光性能等材料性能则作为课外学习内容,在有限的学时内,节选核心内容,把高分子材料合成、性能、加工及相互间的影响规律简要完整地介绍。比如教材中同一种成型方法按不同的应用体系分成很多小结,而教学过程中每种成型工艺仅以一种材料为代表来讲,但不同章节会选不同的材料体系来进行,比如讲橡胶的压延,那么注塑可能选塑料,而挤出可能选复合材料,这样来兼顾各类高分子材料的成型。
三、教学方法的改革
教学方法是影响教学目标是否能够实现、实现的程度和效率的关键。非高分子材料专业的“高分子材料成型与工艺”课程教学存在两个难点:一是许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程,这要求有实际感性认识和直观性;二是该课程的理论性和实践性都很强,如何在教学过程中实现理论与实际的结合,用理论来解释生产中的实际问题,或以具体实例来说明理论,促使学生真正掌握知识。针对这些问题,“高分子材料成型与工艺”课程在教学过程中对教学方法、教学手段进行了改革。
(一)现代化教学与传统教学相结合。“高分子材料成型与工艺”课程中许多内容涉及高分子加工机械、设备结构及操作过程,这要求有实际感性认识和直观性,同时,该课程的理论性和实践性都很强。笔者根据所选用教材,利用PowerPoint加入声音、图像、动画、视频等各种多媒体信息,并根据需要设计各种演示效果,将抽象、生涩难懂的知识形象生动地展示给学生,激起学生学习的兴趣、吸引他们的注意力,大大加深学生对知识的理解和印象。由于化学化工学院缺乏相应的高分子材料成型教学设备,教学小组联系外界资源制作了几个基本成型工艺的微课,同时广泛收集案例、动画演示及成型录像,不断补充到授课内容中,让学生对高分子成型工艺及设备等有更直观的认识,对课件内容进行更新和完善,丰富课堂内容,加大课堂信息量,使学生获得对高分子材料成型加工的理性和感性双重认识,使教学达到事半功倍的效果。
同时,教师也要注意吸取传统教学中讲解的优点,将教师的语言、激情和应变能力体现在多媒体教学中,并用眼神、情感、心灵与学生沟通,必要时还要进行板书,让学生彻底把握一些关键问题。
(二)采用“任务驱动”教学法和启发式互动式教学。与传统的以教师为主体的“填鸭式”“灌输式”教学方式不同,笔者在部分知识点的授课中尝试采用“任务驱动”教学法,从传统教学的讲授、灌输和教师主宰课堂,转变为组织和引导;从单纯讲解转变为与学生进行适当的交流和探讨。笔者在讲述“高分子材料配方设计”这一章内容时,并没有按照书本来进行,而是布置了一道思考题“设计食品袋的配方”,让学生通过自学课本内容与上网查找相关知识等来完成这一思考题,并在学生完成后让他们用PPT来展示成果,通过讨论的形式与学生探讨了配方设计中的一些原则与内容。
启发式互动式教学强调先让学生积极思考,再进行适时启发;教师不仅要加强自身专业素养和知识积累,而且更重要的是建立师生互动的教学过程,并营造良好的课堂教学氛围,实现教学相长;教师注意自己角色的转变,良好的学习情境可使学生了解学习任务的必要性和与学习任务相关的学习信息,从而激发学习意愿和浓厚的学习兴趣;在教学过程中,对于重要的知识点,通过案例教学,与学生共同分析和讨论,启发学生进行思考,培养学生的创新能力。
关键词:新型改性尼龙材料
1.引言
受传统技术的影响,承受摩擦的部件以金属材料为主,为使其能工作于磨损和腐蚀交替作用的恶劣工况下,不仅材料选择苛刻,而且需要复杂的处理工艺,造成能源及原材料的极大浪费。显然,金属材料已经难以满足使用要求,必须考虑其它类型的材料(陶瓷,聚合物以及复合材料)。在相同的摩擦学环境中,因为高分子材料的结构和性能与金属有显著的区别,所以在磨损上往往有独特的表现,例如,低摩擦系数;低磨耗;减震吸声;高的化学稳定性;比模量高;不与环境发生反应,可用水而不生锈,优秀的腐蚀性能等等。正是由于高分子材料这些有别于金属的特性,其应用范围正日益扩大,在许多场合大有取代金属材料的趋势。
采用稀土和纳米技术对MC尼龙(浇铸尼龙)综合改性,使材料性能全面大幅提高,可代替铜材、铝材、尼龙、橡胶、木材等材料的工业应用。由于材料耐磨、抗压(冲击)性能极好,具有自、水功效,达到节能和环保的显著效果。本研究对稀土纳米改性MC尼龙(浇铸尼龙)材料进行了测试,证明其具有优异的物理机械及摩擦磨损性能,因此将其应用于汽艇上,替代金属轴承作为汽艇艉轴支撑轴承,对改性尼龙轴承进行了应用技术测试,取得了良好的效果。
2.实验部分
2.1 改性尼龙材料物理机械性能测试
2.1.1 冲击试验
按GB/T 1043-1993 硬质塑料简支梁冲击试验方法进行。
2.1.2 压缩强度试验
按GB/T1041-2008 塑料 压缩性能的测定进行。
2.1.3 摩擦系数测试
按GB/T3960-1983 塑料滑动摩擦磨损试验方法进行。
2.1.4密度测试
按GB/T1033-1986 塑料密度和相对密度试验方法。
2.1.5线膨胀系数测试
按GB/T1036-2008 塑料 -30℃~30℃线膨胀系数的测定 石英膨胀计法进行。
2.1.6硬度(邵尔 D)测试
按GB/T2411-2008 塑料和硬橡胶 使用硬度计测定压痕硬度(邵氏硬度)进行。
2.2 船用改性尼龙轴承材料摩擦性能测试测试
按《DNV 塑料舵轴承套管材料磨损试验说明》测试船用改性尼龙轴承的摩擦磨损性能。
3.实验结果
3.1 改性尼龙材料物理机械性能
如表1所示,新型稀土纳米改性MC尼龙材料具有优良的综合性能,冲击、压缩性能和摩擦系数分别为110 KJ/m2、135 MPa和0.070,而通用尼龙材料摩擦系数通常为0.1~0.3,由此可见稀土纳米改性MC尼龙材料超过了通用尼龙材料的性能。也正因为优异的摩擦性能和水特性,该材料非常适用于制造船用轴承。
3.2 船用改性尼龙轴承摩材料擦磨损性能
用挪威船级社的磨损摩擦试验方法对新型稀土纳米改性MC尼龙船用轴承材料进行了测试,测得其磨损率仅为0.41?0-6mm3/(N·m),轴承的其它摩擦性能如图1至图3所示。上述数据在国内非金属船用轴承领域尚未见报道,这也是本研究的独创性与先进性所在。这些数据是在海水的条件下测得的,因此可以看出,新型稀土纳米改性MC尼龙船用轴承具有非常优良的摩擦性能及水特性,这为轴承装船应用奠定了良好基础。
《材料科学基础》课程是从事材料科学研究所必须具备的基础理论,是材料科学与工程学科一门重要的专业核心课,也是学生接触的第一门专业课,对后续专业知识的理解和掌握有着至关重要的作用。该课程涵盖了材料科学与工程专业下的所有二级方向的基础理论,它将金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料的基本理论融合在一起,提炼了各种材料共性的基础知识,从材料的组织结构出发,研究材料的性能与材料结构和制备工艺之间的关系,内容涉及晶体的结构、晶体的缺陷、凝固与相图、变形与断裂、回复与再结晶、扩散、钢的热处理原理及常用热处理工艺等方面的基础理论和研究材料学有关问题的基本方法,学生通过该课程的学习,除了可以掌握材料领域相关的基础知识,更是能够学会分析、解决科学研究或工程应用过程中遇到的实际问题,为从事材料科学研究和工程技术工作打下坚实的基础。该课程涉及的内容广泛、抽象,理论较深,晶体结构和晶体缺陷部分还包含许多复杂的图形,比如晶体的空间结构、晶体缺陷的形成过程、位错的交互作用等,另外三元合金相图部分也很枯燥、抽象。因此在授课过程中,教师感到难教,学生感到难学。为解决这些问题,本教学课题组在教学内容、教学方法与教学手段的改革等方面进行了有益探索和实践,旨在提高该课程的教学质量和教学效果。
一、教学内容优化
哈尔滨工程大学《材料科学基础》课程主要针对材料科学与工程专业开设,材料科学与工程专业下设金属材料与表面工程、材料成形与控制工程、无机功能材料、高分子和复合材料四个方向。根据学校厚基础、宽口径的人才培养要求,选用由赵品主编,哈尔滨工业大学出版社出版的《材料科学基础教程》,该教材是高等学校“十一五”规划教材。教材内容以金属材料为主,但存在部分章节内容不够具体深入的问题。因此,授课过程中参考了胡庚祥主编,上海交通大学出版社出版的《材料科学基础教程》,对教学内容进行了重新组合遴选,遵循以金属材料为重点,以材料成分-组织结构-制备工艺-性能之间的关系作为主线,提炼出材料的共性规律,并辅以包括晶体结构、晶体缺陷、金属凝固、二元和三元合金相图、金属材料中的塑性变性与断裂、回复与再结晶、扩散、金属固态相变等的相关内容,适当地增加与课程内容相关的材料实例来进一步阐明材料的成分、组织结构、制备工艺和性能之间的内在联系,增强学生的理解能力。考虑到本校材料科学与工程专业的四大方向,在重点介绍金属材料理论体系的前提下,要考虑到全部材料领域的基础理论范畴,并站在科学体系层面上进行课程内容的整合,兼顾到金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料等的各自特性,利于学生在更宽阔的视域中掌握材料科学的基础知识。并紧跟学科发展,将材料科学的发展前沿知识与最新科研成果融入课堂,及时补充到《材料科学基础》课程教学内容中,这样既可以保持教学内容的新颖性,又可以开阔学生的视野,使学生对相关科研领域的国内外发展动态有所了解,并可能从中产生一些新的想法。教师在教学过程中也可以穿插适当的科研实例,有意识使学生接触前沿科学知识,调动学生的学习积极性,提高学习兴趣和创新意识,变被动学习为主动学习,以兴趣引导学习,势必事半功倍。同时,根据我校的特色,尝试将课题组或相关学科的科研成果渗透入课堂教学,有重点、有针对性地引入诸如用于船舶工业中的合金、用于海洋装备上的材料等知识。增强教学的时效性,使学生感觉学有所用,加强理论知识与生产实际的联系。
二、教学方法改革
传统的教学方法主要以教师课堂讲授、板书为主。但是材料科学基础涉及的理论知识比较复杂、抽象,较难理解,如晶体的空间结构、显微金相组织、三元合金相图、金属的塑性变形等许多概念和知识都是学生难以想象和教师难以用语言描述的。对这类内容仍采用传统的授课方法,会导致学生学习的难度大,兴趣差,教学效果不佳。所以有必要对传统的教学方法和教学手段进行改革。相对传统的教学方法,多媒体教学具有直观、形象、生动的特点,而且它传授的知识量更大。但是,多媒体教学的使用往往导致教师把更多的精力放在课件的新颖性和备课的便捷性上,理解不到位而囫囵传授的情况和过量灌输的事情时有发生。针对这种情况,应该采用多媒体教学与板书相结合的方式,注意教学过程中信息的传递量和教学内容的科学性、先进性。将多媒体教学与板书相结合,可弥补板书在时空上的不足,使抽象的知识形象化,同时能够增加课堂信息量,开阔学生思维。例如,晶体结构中面心立方和密排六方结构的空间堆垛、晶体结构缺陷中位错的形成和运动过程、晶体结晶和固态相变过程中的形核及生长过程、三元合金相图的各相区划分、金属塑性变形的滑移和孪生过程等内容都是教学中的重点和难点,学生理解起来很困难。如果采用多媒体技术中的二维或三维动画对这些内容进行演示,就可以使其更形象和生动化,便于加深学生对这类内容的理解,明显地提高教学效果。但是教师在授课过程中还不能过多地依赖多媒体教学,如果一味地应用多媒体授课,学生也可能会因为课件变化快或信息量过大而难以消化,反而影响学习的积极性。因此,有效的方法是将多媒体课件与板书相结合,二者相互取长补短,而且在授课过程中,将二者恰当有效地结合也是提高教学质量和教学效果的关键。教学内容中涉及到的一些基本理论和公式应使用板书的方法讲解,这样在基本理论或公式的推导过程中,能够给予学生充分的理解时间,引导学生全程跟住教师的思路,更好地理解和掌握,还可以调动学生参与的积极性。涉及到的新材料开发、具体制备工艺和加工过程以及应用情况,可以通过视频形式更形象、直观地来帮助学生理解,加强学生对基础知识与实际生产联系的理解,同时也激发学生对科研的兴趣。
此外,在教学过程中要坚持“以学生为主体、教师为主导”的理念,采用集引导法、讨论法、案例法于一体的教学方式,充分调动学生在课堂上参与的积极性和主动性。每次在讲授新内容之前,可以结合工程实际列举相关的科研或生产实例,提出需要解决的问题,在此基础上引出解决问题所涉及到的理论知识,进而引出授课内容,这样不仅可以激发学生的学习兴趣,而且可以启发学生理论联系实际的思维方式。授课过程中,注意各章节内容的前后贯通,说明各部分内容之间的相互关系,理清各知识点的联系和区别,体现课程教学的整体性,使课程内容清楚、简单。转换教学内容时,一定要交待交代清楚前后两部分内容间的衔接关系,以使学生明白课程教学内容的延续性、完整性以及编排的必然性。
授课时可以结合教师的科研课题,引入基于项目的课堂教学方式。教学中引入部分科研工作的内容,引导学生从科学研究成果中学习基本概念,将死记硬背的一些枯燥无味的抽象概念变为探究和解决问题的手段,增加学生的兴趣,提高学生对理论知识的理解和掌握程度,激发科研兴趣。同时将科学研究方法和手段融入教学中,使教学真正成为培养学生创新能力的重要环节。
三、实践教学方法的应用
材料专业基础课,是培养学生科研能力和创新能力的重要课程。在教学时必须注重理论和实际的紧密联系,在课程安排上要坚持理论授课与实验操作齐头并进。我校通过独立开设的《材料科学基础》实验,不仅有利于加深学生对理论知识的理解,培养创新思维,而且还有利于锻炼学生的动手能力,使他们愿意去主动探究,培养学生从事科研的能力。我校开设的《材料科学基础》实验分为三个环节,即验证性实验、设计性实验和创新性实验。其中,验证性实验是使学生验证已学过的理论,巩固和加深对已学过知识的理解。对于某些未能开设的实验,在课堂上以图片、动画或插播媒体文件的形式展示实验过程和实验结果,从而使学生对所学知识的理解更加透彻。在此基础上,通过开放实验室,进行设计性实验和创新性实验,主要培养学生综合应用所学知识的能力,提高学生亲自设计实验、解决工程实际问题的能力。在这三个环节的实验中,将设计性和创新性实验教学列为重点,通过这两个实验的开设,可以加强学生实践能力和创新能力的培养。也可以通过为大二或大三对科研有兴趣的学生配备导师,让他们参与到某些教师的科研项目中,这样可以让学生尽早地把所学的理论知识真正应用到实践中,从而锻炼学生从事科研工作的能力、掌握科学的研究方法和培养创新思维。
四、结语
通过多年的教学实践,对《材料科学基础》课程的教学内容、教学方法和手段进行了有益的探索和研究,取得了较好的效果。通过课程内容的优化、引入材料科学发展的前沿知识和基于项目的课堂教学模式,提高了学生的学习和科研兴趣。应用实践教学的方法,使学生更好地掌握基础理论知识,提高分析问题和解决问题的能力,增强创新意识。
参考文献:
【关键词】食品;包装设计;图案;色彩
人对认知事物的方式主要包括视觉、触觉、听觉、嗅觉、味觉等人体感觉,这其中视觉起了举足轻重的作用,也是消费者感知事物的最直接方式。通过消费者对颜色、图形的特殊感知特征可以看出消费者对食品包装的认知的特点。
对于食品包装的图案和色彩的认知是一般美感中较为普遍的形式。都是依靠眼睛来观察,然后眼睛将观察到的信息通过视神经反馈到大脑,由大脑做出分析判断,并将有关信息存储起来。人类在长期的生存与发展中代代传承下来的分析和认识食品的客观规律经验,是精神与文化的另一个层面。正是通过物质与精神的相互作用,人类才能正确地认知食品、了解食品。我们通过眼睛认识食物图形和它特有的色彩,并由此通过物质与精神的互动,对食品包装的图案和色彩产生丰富的联想,并形成一些带有共同规律性的认知,也包括对味觉的分辨与联想。
食品包装的设计信息的传递在很大程度上影响了消费者对于产品的购买决定,产品是否美观、便于操作、符合需求。认知心理学认为,用户信息都源自于视觉,在见到食品时,食品包装设计中所选用的图案、色彩会令人产生各种各样的视觉感受,如愉悦感、厌恶感等等。这些感受来自于消费者的视觉刺激和大脑中的记忆模式相结合,一些消费者固有的视觉形式和视觉经验成为的选择倾向。
早在文字发明之前,图案就承担着信息传播的功能。后来逐渐形成文字和图案文化,它们都是人类传递信息进行交流的语言。目前市场上常见的食品包装中较多采用的表现形式有:实物图片展示、填充物展示、抽象图案展示等,多数食品包装采用参考图片为了更好的向消费者展示其商品信息。另外一种较为常见的图案运用是采用透明的材质进行镂空的包装袋设计,这是一种较为直接的表现手段,能更真实的把商品展示给消费者,进而刺激其购买欲。现在的食品包装还多采用抽象图形,如涂鸦或者卡通图案,这些在儿童食品中较为常见。
优秀的食品图案设计可以在没有文字的情况下,通过视觉语言,使人们彼此沟通理解,可以跨越地域的限制,语言的障碍,文化的差异而进行无声的交流,达到无声感染的艺术效果。企业形象要追求个性,食品宣传要标新立异,人们的消费观念也在向追求个性化的方向发展,尤其是年轻的一代,个性化的消费观是他们性格特征一部分。掌握更独特的思维方法,从标新立异的角度来表现,树立更具有时代感的设计理念,才能与消费者很快地取得信息的沟通,赢得市场。
食品包装设计中,色彩是影响视觉感受最活跃、最敏感的视觉要素之一。来自外界的一切视觉形象,如物体的形状、空间、位置的界限和区别等,都是通过色彩以及明暗的关系来反映的,人们必须借助色彩才能认识食品。不同的色彩所带来的不用感受,直接影响着食品的销售情况。利用色彩的识别性,能够强化产品的特点,有了色彩的识别性,食品包装在市场中才能够形成独立的面貌,从而提高企业的知名度和消费者对商品的购买欲望。
色彩在不同的地域、不同的人群以及不同的时期被赋予了丰富的象征性。色彩的象征性还体现在它更能引起观者的感情反映,人们对于客观环境的认识和反映以及情感活动都与色彩紧密相关。现代食品包装材料的选择范围是非常广泛的,随着科技的发展食品包装材料也发生着巨大的变化。材料的选择要本着适用、科学、经济的原则,目前包装领域常见的包装材料有:纸、塑料、玻璃、陶瓷、金属、复合材料等。
纸在食品包装行业中是应用最为广泛。纸包装易加工、成本低、适宜印刷、重量轻可折叠、无毒、无味、无污染,但是缺点是耐水性差;塑料是一种以树脂为主要成分,加入添加剂的人工合成高分子材料。具有良好的防水性、防潮性等等可以加工成各种形状,也适于印刷,但容易造成污染。玻璃、陶瓷金属等都有它自身的局限性。复合材料可以节省能源、易于回收、降低生产成本、减轻食品包装的重量等。目前,复合材料的应用越来越受到提倡和重视,随着科学技术的发展,包装材料进入了一个崭新的复合包装时代。
随着市场经济的发展和人们多层次消费需求的提升,现代食品包装的功能在内涵与外观方面也发生了很大变化,主要有:保护食品,利于储运,方便使用,美化商品,传达信息,促进销售,塑造产品形象,开发企业形象,保护环境等。包装是现代食品市场竞争的重要手段之一,食品包装设计是食品包装生产的源头。“过度包装”的出现是食品包装生产企业和设计师的失职,它所引起的恶果给人类和自然环境造成了严重的危害。称职的食品包装设计师不仅要具有对包装整体设计的宏观把握能力、综合运用多学科知识的创造能力,而且还必须具有良好的职业道德和强烈的社会责任感,应以人类的生存与发展为出发点,在包装设计过程中遵循国家有关包装的法规,不断强化环保意识,从源头倡导“科学、经济、美观、合理、适销”的“适度包装”,即:食品包装功能完善,材料使用得当,符合安全、卫生、节约等要求,有利于环境保护和人体健康,包装体积容量适度,费用成本合理,保障消费者的利益,各种标识、标签、标志符合包装法规。
正确的食品包装设计程序应该是产品开发和包装设计同步进行,事先进行市场调研与策划活动,从保护环境角度出发,结合市场和消费者需求,产品开发与生产工艺、包装生产工艺、包装材料的选用与回收处理、包装的造型与结构设计、包装的视觉传达设计、包装的防护技术处理以及包装的成本核算等方面,纳入包装的整体系统化设计之中,最终形成商品并在市场上进行销售。
关键词:岩质边坡绿化方法
中图分类号:U213.1+3 文献标识码: A
前言
在社会经济建设中,公路、铁路、水利、城市扩建、尤其是矿山开采等工程建设都会开挖大量的山体,带来一系列的地质环境及生态环境问题,如植被受到破坏,岩石边坡,从而为水土流失、泥石流、滑坡等地质灾害的发生提供了条件,同时也破坏了生态环境。
近年来随着经济的发展,人们对自然环境从安全、景观方面有了更高的要求,需要在保证安全的情况下对由于开挖山体形成的边坡进行复绿。但边坡绿化往往受到现场条件的限制,许多边坡尤其是岩质边坡绿化后效果不理想,因此岩质边坡的绿化方法选择是一个有实际意义的重要课题。本文通过对一些岩质边坡绿化方法的分析,为岩质边坡的绿化积累经验。
一、岩质边坡绿化方法简述
目前常用的岩质边坡绿化方法有以下几种:
1、混凝土格构+土工格栅+液压喷播绿化
钢筋混凝土格构是边坡加固的方法之一,同时在边坡坡面上现浇钢筋混凝土格构形成骨架,与锚杆结合加固边坡。现与土工格栅、液压喷薄结合在一起,同时又起到边坡绿化作用。
该方法是施工顺序为:铺设土工格栅网并固定,锚杆及混凝土格构施工、格构内填土并侵润、液压喷薄、铺无纺布养护。该方法可用于1:0.5-1:0.75的深层稳定岩石边坡绿化。
2、混凝土格构+六方空心砖植草绿化
六方空心砖植草是常用于低矮边坡的绿化方法之一。同时与钢筋混凝土格构结合起来也可用于岩质边坡绿化
该方法施工顺序为:锚杆及混凝土格构施工、格构内铺设六方空心砖、砖内填土、表层撒播草种并覆薄层土、养护。该方法可应用于坡度不大于1:0.75的稳定岩质边坡。
3、喷混绿化
喷混绿化是利用特制喷混机将土壤、肥料、有机质、保水材料、植物种子、水泥能混合干料加水后喷射到岩面上,通过水泥的粘结作用将上述混合物在岩石表面形成一层具有连续空隙的硬化物,而空隙内填有植物种子、土壤、肥料、保水材料等,以实现岩石边坡绿化。
该方法的施工顺序为:边坡修整、挂网并安装锚杆、喷混、铺无纺布养护。该方法可用于坡度不大于1:0.3的岩质边坡。
4、厚层基材喷播
厚层基材喷射护坡技术是利用混凝土喷射机将绿化基材。纤维、植壤土机植被种子的混合物依据设计厚度均匀喷射到需要防护坡面的植被护坡工程技术。它的基本构造主要由锚杆、复合材料网及基材混合物三部分组成,其中绿化基材是技术核心。该方法同方法3的区别主要是采用的粘结材料不同,方法3为水泥,方法4为高分子材料,该材料可以从今适宜于植物生长的团粒结构的形成。
该方法的施工顺序为:清理边坡、挂网并安装锚杆、喷射基材混合物、养护。该方面可用于年平均降雨量大于600mm,坡度不大于1:0.3的岩质边坡。
二、4种岩质边坡绿化方法的比较
1、抗雨水侵蚀性
方法1、2虽然施工不同,却具有共同点,及首先在岩质边坡坡面上营造植物生长所必备的土层条件,然后再采用液压喷播或撒播的方法植草。方法3、4比较接近,都是直接喷射含有草种的混合物于坡面,喷射层既有一定的稳定性,又适宜于植物生长。为了保障坡面植物能够长期稳定地生长,营造的外来土层或直接喷射层需能够经受雨水的冲蚀。根据实践,采用方法4形成基材层抗雨水侵蚀能力要强于直接覆土。
2、团粒结构
团粒结构是指土壤形成的近似圆球的小团聚体,具有团粒结构较多的土壤,能协调水、肥、气、热诸肥力因素,是最适宜植物生长的土壤结构。方法1、2均来自于外来农田土,本身具有团粒结构。方法4通过使用高分子团粒剂保证了喷射层团粒结构的形成。方法3形成的团粒结构要差一些。
3、养分的长期有效性
方法1、2都是仅用农田土或填加化肥,化肥用完后会出现土壤贫瘠导致植物生长不良。方法3、4都采用了大量的有机质等作为长效肥,因此在坡面形成稳定健康的植物群落之前不会出现养分耗尽现象。
4、对高陡边坡的适应性
目前应用表明,方法1、2一般不适用于坡度大于1:0.75的边坡,方法3、4则可适用于坡度不大于1:0.3陡边坡。
5、施工工序的复杂性
工程应用表明,有简单到复杂的施工工序为:方法2—方法4—方法3—方法1。
6、坡面植物耐久性
采用不同的绿化方法施工后,由于各种外部条件都满足坡面植物生长的需要,且养护及时,因此,初期阶段坡面植物生长良好,植被覆盖率高。但是每种方法都需要经过长期的实践效果观察。从理论上讲,植物生长的外部条件只需满足植物生长所需的水、肥、气、热、土壤条件即可,对于不同地区,坡面植物能否健康稳定生长,还取决于对当地气候的适应及不同种间的相互竞争。因此,只要植物种子选择合理,外部条件均能满足,若无病虫害,应该可以建立稳定的坡面植物群落。
三、结束语
岩质边坡的绿化方法目前仍处于探索阶段,本文所述的4种方法的长期有效性仍需要更多的实践,以得到更进一步的验证。
参考文献
1、吴长文、章梦涛 山体缺口生态治理 2007
关键词:土坝 防渗形式 性能 应用
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)04(c)-0072-02
我国正处于社会经济的快速发展期,城镇化进程加快,表现在城市流动性人口增加,建设规模越来越大,用水量急剧增加。而中小型水库及塘坝建设以及河道的堤防加固治理正在全面展开。结合这些小型土坝(堤)水利工程的特点,选择经济合理的防渗形式,是节省投资及检验工程方案成功的标志之一。本文总结几种防渗体的形式和特点,以期为工程应用提供借鉴。
1 复合土工膜
土工膜分为沥青和聚合物(合成高聚物)两大类,随着工程需要与科技的发展,又产生了复合土工膜。复合土工膜分为2种:(1)将织物和膜共同加热压合而成;(2)在织物上涂抹胶粘剂粘合聚合物膜形成2层或多层(俗称一布一膜等)的复合土工膜。具有以下特点。
(1)良好的化学稳定性和抗渗性,耐高低温,耐酸、碱、盐等多种强酸强碱化学介质腐蚀;渗透系数可达1×10-11~1×10-12cm/s。
(2)抗老化、抗紫外线、抗分解能力强,可使用,材料使用寿命达50年至70年,采用的材料为无毒环保材料,防渗原理是普通物理变化。
(3)良好的机械强度和抗穿刺能力,断裂拉伸强度28 MPa,断裂延伸率700%,可以抵抗大部分植物根系的破坏。
(4)施工速度快,防渗膜有很高的灵活性,有多种规格多种铺设形式满足不同工程防渗要求,采用热熔焊接,焊缝强度高,焊接机焊接效果非常好,施工方便、快速健康。
迄今为止土工膜国外已有50多年的历史,最初应用于低水头的渠道防渗,西班牙1984年用于坝高97 m的某堆石坝中;应用土工膜防渗最高的是葡萄牙的paradela坝。我国沧州地区子牙新河深槽扬张阁闸(流量300 m3/s)首次应用复合土工膜防渗工程,其后得到快速发展。
2 土工合成材料膨润土垫(GCL)
土工合成材料膨润土垫(GCL)是在CCL(现场厚压实粘土防渗村垫)基础上发展起来的一种介于CCL和高分子材料土工膜之间的一种防渗衬垫。GCL是工厂制造的由一层膨润土或其他低渗透性材料外覆土工织物或土工膜,通过针刺、缝合或化学粘合的方法复合制成的一种复合材料;也有的产品只有一层土工膜,其上有用粘合剂粘合的一层薄薄的膨润土。其特点如下。
(1)极好的柔性,在张应变达到20%的情况下,其渗透率基本不变;用GCL作渠道衬垫,其挖方量显著减小;与CCL相比,GCL搭接方便,便于安装,施工速度快,工期短,节约了成本。
(2)有很强的自我愈合功能,由于膨润土的存在,它会使土工织物刺自我愈合。而且上下层土工织物在针刺或缝合纤维的作用下也约束了膨润土的移动,进一步提高了其自我愈合功能。
(3)抗张应变能力强,GCL产品具有较大的弹性和可塑性,它们能变形到抵抗5%甚至更大的应变而不会导致渗透系数的大幅提高,如果在其上覆盖一层厚土,GCL能承受的应变可达30%且渗透系数无明显变化。
(4)抗干湿循环能力强,GCL产品受热后会出现干缩现象,但当脱水后的产品重新注水后,出现的裂缝会再次愈合,其水力传导系数又会回到原先较低的数值。抗冻融循环能力强。
主要应用于环境工程中的废弃物填埋场、土石坝及堤防的防渗墙、渠道和储油罐的防渗衬垫等工程中。济南园博园景观湖工程采用了全断面整体防渗型式。主要分为湖底防渗和坝坡防渗两部分,正常蓄水位以下坝坡和湖底采用复合土工膜防渗,上部坝坡采用GCL(膨润土垫)防渗。
3 自凝灰浆
自凝灰浆材料是用水泥、膨润土、缓凝剂和水配制而成的一种浆液,是一种新型的防渗材料,其成份为水泥、膨润土、水、外加剂等,施工中将上述材料预先搅拌均匀,形成自凝灰浆,然后注入槽孔凝固成墙体。自凝灰浆常用的配合比可采用水泥∶膨润土∶水=0.267∶0.083∶1左右,也有加掺合料(如砂、粉煤灰、石粉等)的,缓凝剂一般可采用葡萄糖酸钠、焦磷酸钠、磷酸氢二钠或木质素磺酸盐等。
与常规混凝土防渗墙相比,自凝灰浆防渗墙具有弹模低、施工工艺简单、施工效率高、节约水泥、防渗效果好、造价低防渗可靠等特点,同时,还克服了混凝土防渗墙槽孔搭接问题,能适应较大变形。
自凝灰浆凝固后,28d无侧限抗压强度为0.1~0.5 MPa;变形模量为40~300 MPa,无侧限极限应变为0.6%~1.0%;当侧限压力为0.1~0.3 MPa时,极限应变为3%~5%,与土层和砂砾石层十分接近。渗透系数在1×10-6~10-7cm/s之间。
自凝灰浆柔性墙体材料在20世纪60年代首先由法国地基公司开发的。此后,在低水头堤、坝基础防渗和临时围堰防渗工程中得到了较为广泛的推广应用,国外自凝灰浆防渗墙最大墙深已达50 m。国内开发应用较为缓慢,1985年,深圳大亚湾核电站做成了我国第一道自凝灰浆防渗墙。2002年,我国自主研发的自凝灰浆墙体材料,成功应用于三峡围堰工程,具有广泛的应用前景。
4 固化灰浆
固化灰浆是在自凝灰浆的基础上发展起来的,它是在单元槽段造孔完毕后,向槽孔内的泥浆中加入水泥等固化材料,砂、粉煤灰等掺合料以及水玻璃等固化剂和外加剂,经机械搅拌或压缩空气搅拌后形成的防渗固结体。浆材固化工艺有原位置换法和搅拌法二种。置换法是通过泵送浆材将槽内泥浆置换掉,该法不能充分利用槽内既有泥浆,浆材配制成本高,泥浆浪费严重,且槽段连接质量差;搅拌法是采用泵吸反循环或压缩空气等方式实现槽内既有泥浆和后期灌注浆材混合的。
固化灰浆具有凝结时间可控性好,固结体具有较好的防渗性能和抗侵蚀性能以及其他的性能特点,如:抗压强度和弹性模量适宜、与地基变形协调能力强、对环境无污染、现场配制方便、不受成槽时间限制、能充分利用槽孔内废泥浆成本低等。一般采用粘土浆或膨润土浆作为固化灰浆防渗墙,其墙体28d抗压强度0.5~1.5 MPa,弹性模量50~800 MPa,单位吸水率W=10-8 m/s(相当于渗透系数为H>10-6~10-8 cm/s)。
目前为止我国仅在四川铜街子、湖北王甫州等少数工程采用固化灰浆作防渗墙体材料。湖北的王甫州水利枢纽围堰防渗墙采用原位风搅法施工,即在抓斗挖槽完毕后,向槽内加入固化剂和水泥砂浆,用空气压缩机的高压风搅拌均匀后静置硬化成墙。
5 砼连续墙
根据材料组成不同分为砼连续墙和塑性砼连续墙;根据成墙方式又分为液压抓斗法、深层搅拌法、振动切槽法、振动沉模法、锯槽法以及射水法振动射冲成槽建造砼防渗墙等。
砼连续墙是很成功的一种防渗技术;塑性砼是用粘土、膨润土等混合材料取代普通混凝土中大部分水泥而形成的一种柔性墙体材料,塑性混凝土抗压强度的设计值一般不大于5 MPa,早期强度增长较慢,后期增长速率较高,通常60d和180d强度可达28d强度的1.5和1.8倍;抗拉强度一般为抗压强度的1/7~1/12。塑性混凝土的变形模量一般不超过2000 MPa,与抗压强度基本上呈直线关系;其无侧限极限应变可达到0.33%~0.70%;其破坏渗透比降可达300以上;渗透系数随时间的增长而降低。评价塑性混凝土配合比设计的标准是:在强度一定的条件下,弹性模量与抗压强度的比值越小越好。
塑性混凝土的水泥用量为80~150 kg/m3,膨润土用量不宜小于40 kg/m3,胶凝材料总用量(包括土料、粉煤灰等)不宜小于240 kg/m3,砂率不宜小于45%;一般采用一级配骨料,当采用二级配骨料时,小石与中石的用量比不宜小于1.0。
国内多家单位对塑性混凝土墙体材料进行研究和开发并取得了丰硕的成果。山东省在曲阜尼山大型水库、乳山市院里中型水库、胶州大王邑小型水库、枣庄大鲍庄水库、新泰桃花峪水库、等工程采用塑性混凝土防渗墙。表1是尼山与院里水库的配合比及性能表。
6 结语
(1)土坝(堤)的防渗体是工程成功的关键,而弹模较低、可塑性强的防渗材料(或复合材料)在中低水头中应用范围广、使用面积大。本文列举了几种低弹模的防渗形式,供设计时参考。
一,什么是材料?
广义说是包括人们思想意识之外的所有物质,具体说就是人们用以作为物品的物质。《迈尔新百科全书》对材料的解释比较全面,具体为:“材料是由原料中取得的、为生产半成品、工件、部件和成品的初始物料,如金属、石块、木材、皮革、塑料、纸、天然纤维和化学纤维等。”这句话的详细解释是:“材料是原料中取得的并且是生产产品的原始物料,包括人类在动、植物或矿物原料基础上转化的所有物质。转化的目的在于讲这些物质用于生产的原料或完成生产过程的辅助材料。”材料是造型的要素之一,产品的功能和形态必须经过加工的材料来维持。总之,材料就是“能为人类制造有用器件的物质。”自然界所提供的一切材料都是设计的载体,每一个设计最终都要落实到材料的应用上去,所以设计与材料是紧密相联的。材料性能的熟练掌握,加工技术与形体之间的配合。合理有效地使用材料,充分发挥材料的性能,可以创造出崭新的物质和精神享受。
人们对数目庞大的材料进行分类,有的按材料的作用分为结构材料与功能材料两大类;有的按照材料在各行业中的不同用途分为建筑材料、电工材料,耐火材料、光学材料、感光材料,航天材料等,根据材料的不同物理性质又可分为高强度材料、导电材料、半导体材料、磁性材料、绝缘材料等;最通行的分类是按材料的化学属性分为金属材料、无机非金属材料和有机高分子三大类,有机高分子材料称为聚合物或塑料。
在艺术设计领域通常把材料分为两种类别:一是天然材料,指自然界中存在的原始材料。天然材料可以分为未经加工和已加工材料。未经加工材料如:木材、石材、天然漆等。加工材料如:纸、橡胶、金属等。二是人造材料,指的是经过对自然材料化学性能、物理性能重新组合后的再造材料,如塑料、有机玻璃、化学纤维等。
在人们生活的空间环境中存在着各种各样的材料。它们不仅存在于我们的现实生活中,而且也扎根于我们的文化和思想领域,事实上材料与人类的出现和进化有着密切的联系,因而它们的名字已作为人类文明的标志。例如石器时代、青铜时代和铁器时代等等。材料一词,人们都十分熟悉,它出自拉丁语“物质”的意思,它对艺术家而言,是艺术家在创作的过程中用来体现艺术作品的物质载体。艺术作品在不同材料的作用和影响下,体现出各个时代的文明程度和发展规律过程。从远古时期的石器开始,人类经历了陶器、青铜器、铁器、漆器、瓷器等等许多以材料为依托的人类文明的进程。现代文明中的钢铁、玻璃、塑料、橡胶、纤维等等新材料的广泛运用,构成了一种具有时代感的文化象征。材料的被认识和被利用是人类设计史上具有重要意义的事情。
二,材料与艺术
从某种意义上来看,设计活动中物化的过程,也就是材料被文化的过程。材料已成为我们生活中不可分割的组成部分,所以我们常常认为它们的存在是理所当然的事情。材料已经与食物、居住空间、能源和信息并列在一起,从而组成了人类的基础资源。
随着近现代科学的发展,材料的生产和研究逐渐走上科学化轨道,形成了一个材料科学也工程新学科。每个设计师、工艺家都应当在使用材料时尽量考虑到材料科学,注重材料的科学性,注重使用材料的科学性,这一点在舞台美术设计中尤其重要。在相当历史时期内,对材料的认识,加工往往是经验型的。没有准确的定性定量的科学界定,对材料多是一般性外在的描述和经验感受,而缺少科学的分析和把握。而在现代设计中,仅仅靠一般经验已不能适应了。这就对设计师提出了更高的要求。
随着新技术革命的到来,整个世界面临新的挑战。科学的技术发展是生产力大幅度提高,而且全面地、深刻地影响这社会生活和人们的思维方式。信息量剧增,现金快捷的传播方式,使地球日益“变小”。新兴学科、交叉学科、边缘学科以及多学科的研究层出不穷,而各门学科、艺术派别、画种之间的界限越来越模糊,它们之间互相渗透,你中有我,我中有你。
艺术家借助于不同的材料进行精神创造,加之其不同的学识、感受和经历,形成了丰富多彩的艺术形式,这就使我们生存的空间环境更加趋于丰富多样。
综合材料艺术所带来的人们视觉感受的不同,已为许多舞台艺术家去探索和研究。它的力量在于它首先改变了我们以往传统对美术作品的审美习惯,然后才自下而上地冲击着我们习以为常的艺术观念。赢得了舞台美术家们的推崇与喜爱,同时也满足了观众在艺术审美上的多种需求,为人们带来多样化的选择与多样化的艺术形式。
在工业社会,现代工业生产虽然重视材料的性能、触感等,但为了实用性的目的不可能去深入地挖掘材料的全部丰富性,然而,艺术实践却能通过材料的物理形态传达出一定的生命意味。现成品材料与拼贴的运用。是现代工业飞速发展导致了人们亲近自然向往自然的本性复苏。许多综合材料的创造性使用拓展了作品的表现力、想象力和感染力,将各种材质的可能性充分发掘出来。
科技的发展是现代艺术发生的直接诱因,摄影、电视取代了传统美术的记录和情节功能;对于美丽规则的描述和研究滋养了设计主义,迎合了大众消费标准。传播功能也移交给了广告、公共媒介系统t传统美术在抽离了对色彩、造型最真实的模仿以后,笔触、结构、各种材料的独立表现力量显现出来,潜伏的意念表达开始复苏。
材料在艺术作品中的主体性不断得到提高。材料可以创造崭新的艺术形式和样式。这种手段的运用,从本质上突破了传统艺术形式上材料处于隶属地位的观念束缚,这样在无形之中促进了艺术家对传统艺术观念、形式认识上深化。
现代艺术对传统艺术观念的改变和影响,对于现代综合材料的研究已于近些年,在国内各大艺术院校设立了研究课程。
艺术家不是简单的将多种材料进行堆砌,而是利用材料的某一特性,改变其外部特征并赋予新的形式和内涵,使其产生新的视觉效果,给人以美的享受。
材料作品在一定程度上具有许多构成主义的逻辑成分,但更加突出的材料因素,它超越一般构成的正是它具有强烈的材料感。
对于创造性思维的培养也是教学的主要目的之一,个人面对社会的变革和文化冲击引发的思考与综合性材料结合,淡化画种的区别,突出个人理解,挖掘创造性潜能效果明显。材料在现代艺术创作中开始从幕后走到前台,它本身独特的表现力被发现、重视并开始被广泛的进行研究。
随着人们的智慧、发现与创造,综合材料将更加丰富和完满视觉艺术上的魅力。越来越多的新材料以新的形式和新的表现方法开始被广泛应用。材料的开发与综合运用,尤其是在舞台美术体现上,具有无限的发展空间,人们日益意识到综合材料、工艺上的可塑性和随机性因素带给艺术语言的无穷魅力,以及它在表达审美主体复杂、微妙的感觉心象方面所具有的丰富潜能。
现代艺术不再是意义的象征,而是观念的表达。综合材料制作是适应现代艺术的发展应运而生,是适应对时代、对现代生活的艺术感悟的需求。现代艺术的艺术语言、开拓性的创造思维和自由的试验性特征与现代、后现代美术思潮相同步、相融合,强调了艺术形式的多样性和多维性、强调了材料和技术的综合性、多重性,反映了隐藏在视觉形态中的时代特征。
二十世纪以来,从立体主义、达达主义到波普主义的一系列艺术运动,对推动艺术家创作观念改变和综合材料的运用起到了极其重要的作用。毕加索帮助西方艺术跨过了模仿现实的门槛,给艺术提供了新语言,把艺术领进了一个自由创作的天地。抽象艺术、诸多流派风格都在毕加索拓展的视觉形式美的沃土上进行着轰轰烈烈的演变。杜尚则对传统艺术观念进行了改变,同时也改变了西方艺术的历程,他把现成品送人展厅,开创了让艺术服务于思想的新主张。对于艺术本身的文化内涵和观念做出了颠覆性的革命。生活中的现成品和对各种材质的试验,都可成为他信手拈来的作品。
三,舞台美术材料运用
“让材料自己说话”的观念意识在艺术中几乎成了一种艺术家的创作自觉。
科技在发展,材料以其更新的姿态涌现出来,舞台美术设计家们的设计有了更广阔的天地,所有材料都皆为“我”用。
材料对任何人都不会陌生,人们在生活中无时不接触到各种材料。舞台美术设计的发展历程中,每一次新材料的出现,都会引发一场新的设计运动,形成设计文化发展的推动力。人类是在发掘和认识材料中提高设计的意识,材料既是设计的物质基础和条件,也为舞台美术设计提供了丰富的创造灵感。
人类进行艺术创作的历史,从某种角度讲也是一部不断发现材料、利用材料、创造材料的历史。随着近现代科学的发展,材料的生产和研究逐渐走上科学化轨道,以至形成了一个材料科学与工程新学科。每个设计工作者、工艺家都应当在使用材料时尽量考虑到材料科学,注重材料的科学知识,注重使用材料的科学性,这一点正是我么所欠缺的。
一定的材料适于一定的造型,恰当的材料选择对于作品表现有着事半功倍的作用。舞台美术设计家一般是通过对材料的偏好和对其性能的熟悉以及要表现的艺术形式和所要表达的艺术观念进行选材。
材料也由传统的布、纱、纸、木、板、泡沫,塑料、纤维等拓展到金属、蜡、火药、化学物品、电脑影像以及任意的现成品等等。艺术形式也因此模糊了明显的界线。
科技在日新月异地发展,新的材料不断出现,可塑性有机材料,无机的复合材料等都在丰富着舞台美术设计师的设计,我相信每一种材料都有自己的使命,都会在设计师的经营之下产生它们应有的艺术形象而奉献给人类。
材料运用和创意—定要冲出自己的思维定式,求新求异,超越常规,从小景、中景到大景都可以随意选用。在室外,不同的自然光使物体产生不同的色彩效果和光影效果,晴天物体的颜色较鲜艳、明暗反差较大,阴天物体的颜色较灰暗,明暗对比较弱。总之,要根据作品的意境与情调因时因地制景。为了把自己的思想明确而完美地表达出来,创作者要在作品的构图上下功夫。构图是材料设计创作的关键,它是对画面形象及结构的全面经营和探索。色彩或许可以说是做重要的一个构成要素,它可以在很大程度上决定作品的成败。强烈的视觉冲击力能引起人们的注意,调动人们的情趣,在揭示作品主题的同时给人留下深刻的影响并带给人美的享受。色彩并不是越多效果约好,而应尽可能地较少的色彩去获得较完美的色彩效果。色彩搭配要简洁、概括,其组合要巧妙、合理。要强调色彩的刺激力度,对比强烈而又和谐统一的画面更具强烈的视觉冲击力。色彩设计应从大局人手,先考虑整体的完美,在考虑局部的完美。还应注重色彩的感情、联想、象征性以及色彩的主次、虚实布局。
材料的化学和物理性能,决定了材料创造实体的造型和造型的工艺流程。材料的可视性形成了材料视觉要素是指材料的色彩、形状、肌理,透明、莹润等;材料的触觉要素是指材料的硬、软、干湿、粗糙、细腻、冷暖感等。材料的视觉和触觉要素是材料的外在要素。另—方面,材料内部充满了张力,这种隐藏的内在张力,形成一种重要的心理要素。诸要素的正确运用,将在很大程度上影响到设计的整体效果。
怎样简要理解科学与艺术的关系?李政道博士形象地比喻:科学与艺术是一个硬币的两面,不可分割,是一个有机整体。电脑、计算机、仿真技术、机器人等高薪科学技术扩大了人们的思维空间和延伸了我们的双手。从微观世界到宏观世界,从新的材料的开发到新的工艺和技术的开发,为我们现实或超前的设计实现提供了可能。
(1),材料美感的视觉体现:
材料是自然物通过人类的不断发现和利用,而成为能够设计和制作各种物体的基础,材料有其双重性。一方面,从材料的本身面貌考虑,它有其物理性能和化学性能。材料的可视性和可触感都属于材料物理性和化学性,并分别形成了材料的抽象的视觉要素与触觉要素。而材料的视觉要素是指材料的色彩、形状、肌理、透明、莹润等,材料的触觉要素是指材质的硬、软、干湿、粗糙、细腻、冷暖感等。材料的视觉要素与触觉要素是材料的外在要素。
(2),材料怎样体现情绪美感的?
材料的情绪美感是从多方位体现出来的,如木材:纹理别致、自然纯朴,体现处轻松舒适感;石材:光泽、美观、稳重、雄伟、表达出庄严感,钢铁:深沉、坚硬、挺拔刚劲、体现出冷酷感,织物:柔软、温暖、表达处一种亲和感。
另—方面,材料内部充满了张力,这种隐藏的内在张力,形成丁一种重要的心理要素。虽然,材料的肌理感是属于它的物理性能,但是由于肌理有不同的表里特征,所以材质与肌理还具备l有生命与无生命。新颖与古老、舒畅与恶心、轻快与笨重、鲜活与老化、冷硬与松软等不同的心理效果。任何材料都充满俄灵性,任何材料都在静默中表达自己,艺术的创作也越来越重视材料的语汇表达。
通过材料本身或材料之间的组合关系,表达艺术家的情绪、思想或对生活的俄理解。材料在造型艺术中的重要性,对材料的操作过程本身就是一个与材料沟通、交流、体验、创造和发挥的过程,而不能与之对立。注意以物言情,与材料的感情交融,表达了人们精神的寄托。材料美感的认识、发掘、应用及处理的合理与优劣,直接关系设计实体的艺术水准和价值。直接影响到人们生活、工作、活动的环境和空间气氛的塑造。
我们只能从实际出发加以选择、利用、发挥材料与特定造型相适应的质地特性和表现力,因材施艺,展现其艺术价值。为探索在视觉艺术中不断用作新型材料,提供了新的出发点。
掌握更多的综合材料制作的性能与经验,我们也就掌握了现代艺术的手段和语言,舞台美术设计家的不断探索和努力,现代艺术的综合材料在种类与具体表现方式方面都日益丰富和完善起来,使之更符合剧情需要,更符合演剧的表演样式,更符合欣赏、审美的时代感。
[论文摘要]文章阐述了高职“建筑材料”课程教学的特点和要求,分析了现阶段高职“建筑材料”课程教学存在的问题,并提出了相应的解决方案。
一、高职“建筑材料”课程教学的要求和特点
“建筑材料”课程作为高职土建类专业一门重要的基础课程,不仅是以数学、物理、化学、力学等课程为基础的专业基础课,还是“房屋建筑结构”“建筑设备”“工程概预算”等后续课程的前期基础课,开设这门课程的主要目的是针对建筑材料的发展方向,面对新材料、新技术、新标准不断出现的情况,使学生掌握常见建筑材料的技术特性、相关标准等基本知识,了解在实际工作中如何选用建筑材料,并为后续专业课程打下良好的理论基础。“建筑材料”课作为一门基础课程是研究各种建筑材料的构造、生产与加工方法、材料的技术性能、质量检验以及如何合理使用的课程。它涵盖的内容广泛,涉及学科较多,且综合性、实践性都很强。通过本课程的学习,不仅可以为学生的后续专业课程提供必要的专业基础知识,也为今后的工程实践打下理论基础,同时也可以培养学生一定的实验技能,可以说它是通往专业课程的必经之路,也是决定学生专业面宽窄和工作适应性的关键因素。
(一)高职“建筑材料”课程的要求
高职教育培养的目标是“培养具有必要的理论知识和过硬的实践能力,面向生产、建设、服务和管理第一线急需的技能型人才”,如何在以就业为导向的高职教育改革中,实现人才培养与社会需求的对接,已经成为高职教育面临的一项重大而紧迫的任务。
近些年来,我国高等职业教育迅速发展,为社会化培养了大量高素质专门人才,但其培养的人才与用人单位的需求存在着较大的差距。因此,高职院校的课程设置应根据用人单位的需求,针对岗位群设置专业,增强专业覆盖面,按市场需求的发展变化对课程设置及时地进行调整、补充、修订。同时,还要处理好理论教学和实践教学、能力培养和知识传授、现代内容和传统内容、基础课程和专业课程的关系,认真研究各类课程之间的结构、比例和权重,以满足学生从业和个性发展的需要。
培养目标是课程设置的依据,根据高职教育的培养目标,高职院校的课程教学应淡化基础理论教学的系统性、严密性,增强理论教学的针对性、应用性。把知识传授和动手能力的培养结合起来,在基础理论“必需”“够用”的基础上加大实践教学的比重。通过企业对岗位知识和能力需求的调研,我们认为课程教学目标的制定应根据一线施工与管理岗位的要求,针对一线施工与管理岗位群,整理出课程的知识点和能力点,并重新编排组合,形成教学大纲。笔者认为,“建筑材料”课程的教学目标包括以下几个方面:一是了解与掌握建筑行业中常用建筑材料的基础知识;二是基本掌握我国现行建筑材料的各种标准和常见的检测方法,比较熟练地对目前施工企业常用的建筑材料进行检测,并提供可靠的检测数据,基本上可以为工程建设质量控制和合格性评定提供依据;三是强化对专业研究工作的基本训练,提高分析问题、解决问题的综合能力。
(二)高职“建筑材料”课程的特点
“建筑材料”课程所包含的内容庞杂,以叙述性内容为主,涉及知识面广,教材涵盖了十多个大类,上百个材料品种,但其系统性差,各章节之间缺乏必要的联系。这是由于材料学本身的原因造成的,各类材料本身就是一门专业学科,如胶凝材料、金属材料、高分子材料及其他复合材料等。如此多的内容都汇集到“建筑材料”课程中,使其成为一门介于材料学科与建筑工程学科之间的综合课程。
“建筑材料”的课程内容庞杂混乱,主要是对各类材料定性、半定量的分析,是针对各类材料技术性质的总结,缺乏逻辑性和理论计算分析。同时,由于一系列和工程密切相关的试验资料和实践经验的总结,繁多的条文叙述及经验公式,而又缺少逻辑推理,使得其整体性、逻辑性、严密性、连贯性均较差。这就给学生学习这门课程造成了不少的困难,影响了学生的学习积极性。
二、高职“建筑材料”课程教学存在的问题
目前,我国高职教育发展迅速,为我国高等教育大众化做出了重要的贡献。但在高职教育极速发展的大背景下,不少高职院校缺乏鲜明的办学特色,依然沿袭本科院校的教学理念,重理论教育,轻技能训练,使高职生的实践能力不强,与社会需求脱节。在人才培养目标的制定上,许多高职院校并没有完全贯彻高等职业教育的人才培养要求,没有体现出职业教育的特点,在教学体系方面普遍存在着三方面的问题:一是课程设置基本上处在无人监管的状态,既没有统一编订的课程,也没有统一的课程标准,各学校自行其是。在课程设置上没有突出职业教育的特点,实践课的开课率没有达到实践教学大纲的要求,把实践课看成理论课的附属课。二是教学方法不适应职业教育的要求,仍沿用传统的“填鸭式”“满堂灌”的方法。三是对学生的考核多按传统的以考查学生对基础知识的掌握程度为主的单一闭卷考试方法。高职“建筑材料”课程的教学中存在的主要问题表现在以下几方面:
(一)没有统一的课程标准
高职院校对“建筑材料”课程还没有形成统一的认识,也就没有统一的课程标准,很多高职院校依然沿用以前的教材,这些旧教材的内容比较狭窄,很多教材缺乏对新材料、新设备、新工艺、新实验方法、新标准的介绍,导致这种现象的主要原因是近些年来我国建材领域发展速度非常快,而“建筑材料”课程的教学改革速度远远跟不上建材领域发展的速度,所以,高职教育应当注重“建筑材料”课程标准的制定,及时更新教材的内容,以应对工程实际的高速发展。
(二)沿用本科教学大纲
高职“建筑材料”课程只是对这门课程本科的教学内容作了局部删减,略降低教学要求。“建筑材料”课程的教学内容一般分为两大块:理论教学和实验教学。理论教学以传授理论知识为主,讲解教学大纲所规定的基本内容;实验课的教学内容包括土木工程材料性能的一些基本测试,属于验证性实验。这些实验仅仅是用来验证理论教学中的重要结论,缺乏综合性、设计性实验。因而,在现阶段的高职“建筑材料”课程的教学中,实验课只是处于从属地位,属于理论教学的一种辅助手段,而不是真正地把实验课作为学生理论联系实际的桥梁,着重培养学生动手能力、创新思维和创新能力,作为学生锻炼提高专业技能的重要手段。
(三)教学方法落后
现阶段高职“建筑材料”课程教学的主要形式仍旧停留在口头讲授、“满堂灌”的层面上,而建筑材料领域中涉及很多概念,有些概念教师在课堂上用语言、板书难以描绘。大多数理论知识只有在具备工程实际条件的情况下,才会被学生更好、更快地加以理解。此外,随着大学本科院校近年来的大幅度扩招,吸引了众多高中毕业生就读。这就导致了在高职就读的学生,其基础知识不扎实,且个体差异较大,很多学生缺乏良好的学习习惯。学生进入大学以后,可自由支配时间明显增多,主动学习的动力明显不足,这给“建筑材料”的课程教学带来了一定的困难。
三、高职“建筑材料”课程教学改革对策
针对“建筑材料”课程的特点和要求以及其教学中存在的问题,笔者认为应该从以下几个方面进行这门课程的教学改革。
(一)精研教材内容,突出重点教学
在课程教学过程中,由于教学时数的限制,教学内容不可能面面俱到,这样在组织教学内容时,就应该有所侧重,在深入分析岗位工作对本课程知识能力要求的前提下,打破学科框架,构建以理论知识够用为度,体现土建专业所需的技术应用能力为主线的新体系,突出课程内容的针对性和实用性;在教学过程中教师应当突出重点内容,在重点内容讲解透彻的同时,兼顾讲解其他一般内容,其余内容则可要求学生们课后自学完成。建筑材料虽然种类繁多,但结合专业的特点,应该突出两个重点,即材料的基本性质及结构材料。
材料的基本性质这一章很重要,它是研究建筑材料共性问题,是后继各章的基础知识。因此,应较详细地把材料性质的各个概念结合它们在工程中的应用介绍清楚,要求学生们牢固掌握。结构材料能否正确使用,直接影响建筑物的安危和正常使用。所以,应把水泥、混凝土、钢材、防水材料列为重点内容进行讲解。在讲解这些重点内容时,应尽量采用丰富的教学方法,诱导和启发学生去主动地、积极地进行正确思维,充分调动学生的学习积极性。对某些具体材料的教学,则宜采用在众多材料品种中选取典型品种予以对比的方法进行教学,突出重点,点面结合,才能取得良好的教学效果。如“水泥”一章,应选用建筑工程中使用最多的通用水泥作为主要讲解内容,其中又以硅酸盐水泥为主要研究对象,详细分析其熟料的矿物组成、水化反应、硬化机理、技术性质、腐蚀及应用、储存等问题。并以此为基础,展开介绍其他掺入混合材料的硅酸盐水泥,而水泥中快硬硅酸盐水泥、白色、彩色硅酸盐水泥不是重点内容,仅作简单介绍即可。特别要做说明的是在突出重点教学的同时,也要注意在其他非重点章节中也有重点内容,譬如在“砌体结构材料”这一非重点章节里烧结多孔砖、空心砖和砌块是重要的墙体材料,所以它们的技术性质是重点内容。确定重点和非重点内容教学,不仅能缩短授课时间,而且有利于教学时间的合理安排,有利于学生全面而重点地掌握建材方面的知识。
(二)加强章节内容间的联系,促使学生融会贯通
为了克服“建筑材料”内容多而散、系统性差的不足,同时也为了避免讲授时平铺直叙,学生听起来枯燥无味,教师特别要注意加强课程章节内容之间的联系,以各种工程材料服务与工程实际为主线贯穿于整个课程的教学活动之中,明确各种材料在工程实际中所处的地位为出发点;以材料的生产工艺流程、材料的技术性能、基本构造与组成、材料应用发展方向展开论述;以材料在工程实际中不同的功能作用作为结论来开展教学,会使学生感觉总体思路明确,条理清晰,前后上下知识融会贯通。
(三)丰富教学手段,增强感性认识
在具体的教学活动中针对教学手段单一、内容枯燥无趣等问题,可采用多元化的教学手段来增强学生的感性认识。
为此,应注意以下几方面:第一,采用样品教学,做好对比分析。“建筑材料”课程作为一门叙述性内容偏多的课程,为了让学生更加直观、感性地认识和了解各种建筑材料,我们应尽力收集相关的材料样品,进行展示,首先让学生对该材料有一个初步的直观认识,再介绍其性能、特点和应用等其他内容。同时,可运用对比的方法,使学生进一步了解土木工程材料的共性和特性,便于掌握和理解其技术性能。如讲解混凝土拌和物时,可以当场取少量水泥、天然砂、石子和水进行搅拌,介绍各组成材料在混凝土中所起的作用,可让学生亲自尝试一下,观察不同配合比的材料性能的差异。再如在介绍过火砖、欠火砖时,可直接用样品向学生进行展示,学生通过仔细观察这两类砖的外观颜色和形状,就能很快掌握这两类砖的特点和区别,学生的印象也会非常深刻。第二,采用电化教学手段。传统的教学方式是以口述为主要模式进行教学,教学效率比较低。采用电化教学,借用幻灯投影、多媒体课件等方式,不仅可以大幅度提高教学过程中的信息传递量,而且还能通过影像,真实而直观地反映出材料的“真面目”,使学生加深对材料性能的认识,达到事半功倍的效果。第三,引入工程实例教学。教师在课堂教学时应该根据教材的定义、概念,把工程的实际环节引入到课堂内容中来,以实际工程为例来讲解材料的特性、使用方法及效果、使用中存在的问题,这不仅是教学的客观需要,同时也可以避免课堂教学内容的单调、乏味。例如,在讲石灰的性质时,可列举石灰的应用、抹灰墙而出现爆裂点的具体工程实例,通过对此事故原因的分析,可使学生加深对石灰熟化时体积膨胀较大的了解,从而进一步认识石灰变储存期为陈伏期的必要性。另外,还可以在课堂上做演示。通过对这些简单试验的操作与观察,学生对生石灰熟化特性的了解和认识可进一步加深,同时也增加了课堂教学的趣味性。
(四)发挥实验在建材课教学中的特殊作用
由于建筑材料课程内容的叙述性和定性的(有时是半定量的)性质,它对某些概念的定义是不精确的,仅仅从定义本身难以作出精确的认识和严格的区分。这方面最典型的例子就是水泥的“凝结”和“硬化”、“初凝”和“终凝”这样一些成对出现的概念。这里不妨引用一下水泥的“初凝”和“终凝”这一对概念的定义:“初凝”为水泥加水拌和时起到水泥浆开始失去可塑性的时间;“终凝”为水泥加水拌和时起至水泥浆完全失去可塑性,随后开始具有强度的时间。这里的“开始失去”“完全失去”和“开始具有”等说法并没有严格的定量的规定。学生难以区分和掌握这样的定义。而水泥凝结时间的测定实验可以帮助学生明确这样的概念。这里不妨再引用一下该实验中有关试验结果的规定:由加水时算起,到试针沉入净浆中距底板0.5~1.0mm时,所经历的时间为初凝时间;到试针沉入净浆中不超过1.0mm所经历的时间为终凝时间。这样由实验对初凝时间和终凝时间的定量规定和区分,显然比上述的定义要精确,且实验形象、具体。通过这样的方式,在授课时,教师就结合实验把“初凝”和“终凝”概念量化、具体化,学生就容易理解和掌握这样的概念。“建筑材料”课程中类似的概念很多,如水泥的标准稠度需水量、沥青的黏性等概念,都可以用有关的实验来使其定义精确化、具体化,以利于学生对这些概念的准确理解和掌握。
尽管结合课程特点,在设计教学内容、教学方法、教学手段上和实践环节上,我们作了积极的探索,“建筑材料”课程改革已初步有了成效,但课程的特点决定了课程改革是一项长期的任务,不可能一蹴而就。因此,在课程的改革和实践的探索中,我们要积极稳妥地向前推进,以更好地实现高职应用型人才的培养。
[参考文献]
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