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首先，高中地理作業利用顏色來分層。臺風根據距離影響本地的時間和風力強度，分為白色、綠色、黃色、紅色、黑色5個警報信號等級。我也依葫蘆畫瓢，首先明確一學期的重難點，在布置作業時選用紅色或黑色紙張布置作業，重點或者難點的章節內容用黃色紙張，其余的根據學生掌握狀況用白色和綠色紙張。比如必修一的“地球運動”是難點，也是必修一學習的基礎，但會考和高考中的地位下降，所占分值減少，所以在學習這一章節時的作業時選用橙色紙張，介于黃色和紅色之間；而氣候特征、成因、分布在整學期甚至整個高中階段都是重難點，就用紅色紙張；“自然災害——洪災”內容相對簡單，但在區域地理中仍舊涉及，就用綠色紙張。我雖然對色彩心理學研究不多，但還是了解紅、橙、黃等暖色使人血壓升高，情緒高漲，紫、藍、綠等冷色使人脈搏減緩，情緒沉靜，我需要學生在重難點面前情緒高昂，充滿戰斗力，在一般知識點面前沉穩冷靜，不能因為易于掌握而驕躁。利用彩紙布置作業，不僅在視覺上豐富學生的感官，尤其是刺激有視覺優勢的女生，也有利于學生一目了然的掌握一學期的重難點，尤其便于男生對一學期學習的宏觀掌控，更讓學生在一學期的學習中有張有弛，張弛有度。

其次，將地理作業分成必修與選修。前蘇聯著名教育家維克托費德羅維奇•沙塔洛夫曾經提出編兩類練習題集：必修作業的難度適合所有學生，選修作業難度適合學優生。踩著前人的足跡，我也將地理作業分成必修和選修，所不同的是，在此基礎上，我還將必修和選修分別設計了兩種方案，所以總共是“兩部四案”。必修作業一般為書面、口頭類作業，為短期作業；選修一般為實踐、探究類作業，為中長期作業。我認為必修作業為鞏固、強化基礎知識和技能的，選修作業為提升地理素養、地理思維，培養地理興趣的，所以我并不認為選修作業就只面對學優生，我要求學生完成必修和選修相結合的作業。在考慮男女生在地理學習中生理、心理的差異，在感知能力、觀察力、注意力、記憶力、思維方式等方面的差異的基礎上對地理作業進行分層設計。必修作業在設計時，方案A主要表現為知識體系構建、示意圖及其變式圖和分布圖等的繪制設計與運用等，方案B主要表現為基礎知識整理、地理規律總結及運用等。選修作業在設計時，方案A主要表現為觀察、實驗、制作模型、對時事熱點進行評價的分析型作業等，方案B主要表現為撰寫理論與實際相結合的小論文、通過網絡搜集構建主題知識庫的網絡作業、調查報告等。其中在必修作業中的書面作業中的試題訓練選擇上，方案A偏向于綜合題、一圖多題，題型豐富多變；方案B偏向于材料題，以常見題型為主。例如，同樣考查我國西北棉花種植區位條件，方案A以區域圖呈現，探究西北是否可以擴大棉花種植規模，方案B以材料呈現，依據材料分析西北種植棉花的優勢和劣勢。不管是必修還是選修，方案A偏向于男生，方案B偏向于女生，但是學生具有自由的選擇權，可以必修選擇方案A而選修選擇方案B，最重要的是讓學生自己意識到自己的優缺點，做到有“自知之明”。

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不少地理教師在公開課或比賽活動中，為了體現新課程師生互動、合作探究等新理念，精心設計情境導入，內容呈現生動活潑，小組合作探究風生水起。筆者在參加青年地理教師教學能手大賽中擔任評委時，遇到如下情形：上課內容為人教版必修1第四章第一節營造地表形態的力量，各位選手都能創設生動逼真的教學情境，如有些以導游的形式帶著學生欣賞各種地貌，有些則用谷歌地球軟件展示，有些老師精心制作親歷的旅游電子像冊配上動聽的音樂等等，課堂氣氛活躍，師生互動性強。但課后反思：大部分老師缺失地質作用概念的介紹、內力作用與外力作用的性質對比、板塊構造學說的講解與應用這三大塊內容，我們不禁要叩問：這節課究竟培養了學生什么地理素養？學生的什么地理核心能力得到提高？又如，高二“區域地理”教學時，某教師把“中亞”“西亞”合并，按“地形、氣候、水文、土壤與植被”四塊內容進行分組討論，盡管氣氛活躍，師生互動，學生自主、小組合作探究的模式得以充分地展現，但是它在本質上割裂了自然地理環境各要素，違背了它們之間相互聯系、相互制約、相互滲透的整體性原理，因而是一堂不可取的地理課。

2.過于追求生動震撼的直觀動畫視頻情境而忽略了地理問題情境的精心創設

新課改倡導改變知識的呈現方式，充分利用現代多媒體教學手段輔助課堂教學。就其本質而言，現代多媒體只是一種輔助教學的手段，而提升學生的地理思維能力是內容，是目的。形式必須為內容服務，否則徒有其形，不見其神，這樣的形式就有作秀之嫌，甚至過多花哨的形式反過來會沖淡主題，影響教學目標的達成。如過于追求景觀圖藝術照片漫畫等媒體呈現而沖淡了地圖、統計圖表、示意圖、邏輯框圖的應用與深度解讀；穿插過多過久的富有感染力的視頻和動畫，反而干擾了學生對核心問題的關注與思考。

3.過于追求現代教學媒體的應用而疏忽了傳統的地理“三板”基本功的訓練與應用

不少地理教師尤其是年輕教師在上課時遇到突然停電或電腦發生故障的情形下，出現無法順利地繼續開展教學工作，或照本宣科，草草行事，勉強拖到下課的現象。還有些老師運用現代媒體如行云流水，得心應手，而在黑板上竟然沒有一個粉筆字、一幅板圖或板畫，聽課老師提出中肯建議，上課老師卻說既然投影屏幕上已經出現了，何必多此一舉。誠然，現代教學媒體為當今課堂教學提供了強有力的手段與技術，加大了課堂教學的密度，加強了師生、生生間的交互性，改變了學生的學習方式，使地理課堂變得更加豐富多彩、賞心悅目；但也帶來了視角疲勞、浮光掠影、不易用筆記錄、難于銘記在心等負面影響。而在多媒體出現之前，曾經支撐傳統地理課堂教學的“三板”（板書、板圖、板畫）基本功的訓練與應用，雖然一度被遺忘和忽略，現又重受關注和寵愛。“三板”的應用和傳統媒體與現代媒體各有千秋，優勢互補，應用起來相得益彰，不可偏廢，必須有機結合，促進地理課堂效益最優化。

4.過于追求預設中教學目標的達成度而壓抑了課堂中的動態生成

目前中國基礎教育的主要問題之一，偏重學生收斂性思維的訓練而疏忽學生發散性思維的培養，長此以往會導致一個民族的創新意識及創造能力不足。不少教師在教學設計中，教學目標、教學內容、教學方法與媒體選擇、教學過程中教師活動、學生活動、設計意圖等每個環節都精心斟酌，一絲不茍，偏偏忽略了課堂中最能閃現意外的思維火花、最富于創意的動態生成這一重要環節。預設與生成是一對矛盾，它們之間的關系是對立統一的關系。科學、合理的預設不僅不會壓抑生成，反而能夠充分考慮營造寬松和諧的氛圍、精心挑選或設計有利于激活學生發散性思維的開放性問題、創疑激趣、循循善誘，更有利于課堂教學中師生的深度互動和動態生成。

5.過于依賴典型案例的剖析而忽視了選擇非典型案例進行分析提升遷移

案例教學法是新課程改革中倡導的一種新型教學方法。不少老師未深刻理解案例教學法的本質內涵，誤把案例當成舉例；把教材中的典型案例分析方法當成是解決同類地理案例問題的“靈丹妙藥”，缺乏舉一反三、靈活遷移的能力。

二、原因分析

當然，地理教學設計中的問題是多種多樣的，以上五種現象無法完全涵蓋問題的全部。它們有一個共同特征：重視新課改理念之形，忽視了新課改理念之神；重視師生互動、生生互動、合作探究、多媒體輔助教學、目標達成、案例教學等教學方式之形式，忽視了所有教學形式都必須服從和服務于學生地理學科素養的培養與核心能力的提升這一內容和目的。重新認識內容和形式的有機統一關系，有利于澄清紛繁蕪雜的地理課堂表象，探尋高效地理課堂的本真，防止在內容與形式兩者關系處理過程之中有失偏頗，有利于高中地理課堂高效教學模式的建構和實施。

三、改進策略

地理素養分為地理科學素養、地理人文素養和地理信息技術素養三個部分。實際上，這三個部分也是相互包含的。地理學科核心能力是指賦予地理學科特色的、有別于跟其它學科共有的普通能力的特殊能力。如：綜合性與地域性是地理科學的兩大基本特性。綜合性反映在中學地理學科之中就表現為整體性；地域性反映在中學地理學科之中就表現為區域差異性或案例的典型性及非典型性。因而中學地理學科核心能力即整體性及區域差異性的理解與應用能力。課程改革再怎么改，高中地理課程的終極目標和本真依然是學生地理學科核心能力的培養與提升，其主要策略為：倡導地理課堂自始至終都必須貫穿“問題驅動”，實現知識問題化、問題情境化（案例化）、思維圖示化（各類地理圖像――也包含“概念圖、思維導圖等等”），通常稱之為“三化”。在“問題驅動”的課堂結構中，必須設置一連串的問題構成問題鏈，要注意各問題之間的梯度與邏輯關聯，總體上遵循先易后難、先典型后非典型、先具體后抽象再回歸到新的具體問題的設置原則。以下主要探討如何從整體性與案例的典型性及非典型性兩個方面入手改進地理課堂教學設計。

四、整體性原理與地理教學設計

不僅自然地理環境存在整體性規律，在人文地理環境、自然環境與人文環境之間也存在著整體性規律。圖1反映了地理環境間普遍存在的整體性規律。為此，在教學設計中，必須體現整體性思想，切忌孤立地、靜止地看待和分析地理問題，教學設計各環節必須滲透和貫穿整體性原理。如分析氣候的形成因子除考慮自然方面因素外，也要考慮人類活動；高三復習氣候專題除分析氣候的形成因子外，還要復習氣候對其它自然因素的影響、對自然環境的整體影響、對人文地理各要素的影響乃至對地理環境與人類可持續發展的整體影響。自然資源是自然環境與人類活動的紐帶和連接點，具有自然與人文的雙重屬性。又如必修2“交通運輸方式和布局”一節的教學設計，無論是新課還是復習課，都必須貫穿整體性原則，人文地理內容核心能力要求是“區位”分析，在前面學習人口遷移、城市化、農業、工業等內容時，都離不開“交通運輸”這一共同的重要區位因素（影響因素）的分析。實際上，人文地理環境與自然地理環境一樣，都存在整體性特征，突出表現為人類活動受制于各種區位因素，同時它本身又構成其他人類活動的區位因素，交通運輸亦然。教學設計中，要充分強調交通運輸的布局與地區經濟社會發展這種“互動”關系，結合關聯案例引導學生加深對“區位”復雜性、動態性的認識，懂得具體問題具體分析。

五、案例的典型性及非典型性選擇與地理教學設計

傳統的地理教學高度關注典型性案例，通過對典型案例的深入剖析，建立起一般的思維模式（答題框架），然后把它當成放之四海而皆準的工具，機械地套用在所有同類問題的解決之中。實際上，地理環境是復雜多變的，具有鮮明的地域差異性。從典型的案例中提煉出來的一般原理只有與實際情境的特殊性與非典型性相結合，才能豐富、調整和完善原有的認知結構，實現知識遷移，才能促成學生螺旋式遞進的認知水平和能力的提升，才能達到舉一反三、學以致用的目的。

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“學習環境”是指學生與學習資源之間面對面交流的一種學習狀態或學習境況。地理學習環境是在地理學特征基礎上運用所有教學資源創設的有利于提高學生地理知識和技能學習，形成空間思維能力的環境。學習環境設計是新時期教育思想和理論變革的產物，是建立在二十世紀以來建構主義和認知主義學習理論發展基礎上的新學習理論。它是能較好體現信息社會教育特征的一種現代教學設計，旨在創立一種有效學習、積極學習的環境以促進學生對教學內容的自我理解和掌握、促進學生自我認識能力提高。

1.地理學習環境研究現狀

關于學習環境研究，很多學者從不同角度做出了許多努力。Hannafin&Land在1997年提出建構主義學習環境的核心要素即心理學基礎、教學論基礎、文化基礎和實用基礎。當今很多關于學習環境的研究都建立在這四個基礎之上，鐘志賢在2005年也提出任何學習環境設計都離不開五大理論視角，即心理學的、教育學的、技術的、文化的和實用主義的視角。情境化思維與真實境脈在學習環境建構中具有重要作用，Brown等認為知識、思維和學習的境脈相互聯系。一些建構主義環境提供了宏情境，將相關信息置于或者鑲嵌其中，而不是提供孤立的信息。學習環境也重視多種觀點的協商和解釋，許多建構主義學者強調學習的社會中介，通過探索、協商和解釋，理解得以深化。建構主義學習環境另一個潛在價值觀是個人信念和經驗為新的理解提供獨特的個人框架。地理學習環境設計研究屬于學科學習環境設計研究，目前大部分關于學習環境設計的研究都著眼于通識教育的角度，國內關于學科學習環境的研究尚處于起步階段，地理學習環境設計的研究也較少。

2.地理學習環境研究趨勢

學習環境的創建主要有兩種關于情境的理論，森杰的實習場理論和萊夫和溫格的實踐共同體理論。Senge將這種設計看作創設實習場。所謂實習場即一種與真實場地分開的情境脈絡，所有努力都是為將真實的活動安置在這個境脈中，學習者遇到的問題將和真實環境下相一致，即一種模擬真實環境的境脈。拋錨式教學、基于問題的學習和認知學徒制就是實習場的典型案例。萊夫和溫格（Lave&Wenger，1991）提出實踐共同體的概念來體現活動將個體與共同體加以聯系的重要性和共同體使個體事件合法化的重要性。羅斯（Rose，1998）認為實踐共同體就是具有共同成員介入共同的任務，具有相關的實踐和資源，具有沒有異議的背景假設，共同人可以寫常識和實際理由。筆者認為創建一種符合學生認知方式、符合地理學特征、具有時代特征的學習環境是地理學習環境設計的研究重點，應具有以下趨勢：豐富地理學習環境設計的理論基礎，體現學科特性；緊隨時代潮流，善用信息技術輔助學習環境；切合新課程理念，促進地理課程發展；不斷創新方法和技術，拓展地理學習環境的深廣度。

三、地理教學設計和學習環境設計差異分析

地理教學設計與學習環境設計作為兩種預設型地理教學模式，根據以上論述可以看出，教學系統設計與學習環境設計無論起源還是具體趨勢都有一定差異，主要表現在建構的基礎、設計的目標、關注的對象、操作的方法等方面。

四、從地理教學設計到學習環境設計變化動因

1.更切合新課程理念

如果說新課程背景下的教學設計是“以學生為主體、以教師為主導”的“雙主理念”下的教學設計，充分體現以學生為中心，那么地理學習環境的設計將是一種完全以學生為中心創設的環境。以學生為中心、以學習者為中心的學習環境，提供了互動的、鼓勵性的活動，能滿足個人獨特的學習興趣和需求，在不同復雜程度下加深理解。近年來以學生為中心的認識論如雨后春筍般大量出現，這些理論就包括諸如基于問題的學習、拋錨式教學、認知學徒制、交互式教學、基于目標的情境、基于項目的學習、建構主義學習環境和開放學習環境等。盡管在應用范圍、技術和方法上這些方式都各有不同，但基本上都體現了如何加深學生理解的本質和最適于促進學習的方法的相似假設。另外，地理學習環境是在與實際極其相似的境脈中培養學生獨立自主解決問題的探究能力和學生相互之間交流合作的能力，解決的這些問題也都與生活中面臨的問題相類似。因此，學習環境設計所創設的是一種與新課標“學習對生活有用的地理，學習對終生發展有用的地理”理念相契合的環境。在這樣的環境下，獲取知識與技能不再是學習惟一目標，培養個人能力，促進自身全面發展與獲取地理知識一起成為地理學習環境所追求的結果。

2.理論基礎更合理

教學系統設計建立在客觀認識論基礎上，受到行為主義和信息加工理論的影響。由于行為主義力求用外顯的行為來解釋學習，而信息加工理論依賴于符號認知，集中于有意識的推理和思維，忽視文化和物理的情境脈絡，因此教學系統設計是從系統的角度關注系統要素，偏重微觀知識的呈現、傳遞和教學策略的設計，注重學習結果和學生外在行為變化的分析。雖然不同學習環境有不同的理論支持，如情境理論、分布式認知、活動理論、建構主義理論等，但它們大多建立在主觀認識論或主客觀互動的認識論上。學習環境的設計是從宏觀角度關注學生的學習活動，注重學習情境的設計、認知工具和資源的設計以及學習共同體的設計。這種設計是動態的，沒有固定的步驟和策略，以一種框架的、非線性的形式提供一些設計的思想和原則，從理論上來說也更加合理，地理學習環境更加符合學生認知發展規律。

3.現代技術不斷發展

伴隨時代的進步和科技的發展，在教育領域中信息技術的應用逐步擴展，地位日漸突出。首先，教學系統設計的發展從技術角度分析基于攝影、幻燈、投影、無線電廣播、電影、電視、語言實驗室、計算機等多媒體。其次，從信息傳播角度來看，這些媒體內容的表征是單一的、播放式的、線性的，人們通常把這些媒體只當作教學系統設計的一個要素，設計者通過比較不同媒體的教學特性、教學作用并結合所講教學內容選擇合適的教學媒體。隨著信息技術的不斷發展，微電子技術和計算機技術發展為當前教育信息技術的主要基礎，這類信息技術以信息處理為核心，以硬件、軟件等為手段。從信息傳播角度分析，這類信息技術內容的表征是綜合的、交互的、非線性的，人們不再把信息技術只看作教學系統的一個要素。在這種環境中，教室的實體界限開始變得模糊，學習活動可以不分時間與地點在一個虛擬的“電子教室”中進行，數據庫中存儲有許多與課程相關的輔助教材與練習題，學習者可透過網絡更快速與便捷地獲得參考資料，與同學交流溝通更趨便利。通過各種網絡通訊工具，學生之間可以匿名方式討論交流，這里的學生不再限制于一個班級一個學校，而有可能來自不同省區，甚至不同國家。學習環境設計關注如何利用信息技術營造互動的教學環境和學習環境。學習環境中如何促進學生的學習活動、實現學習目標以及培養學生的高級思維能力等是重要的考慮因素，也是學習環境的優勢。

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（一）低碳景觀設計

低碳景觀設計是近年來才提出的新的概念。低碳，是指較低或者更低的溫室氣體（二氧化碳為主）排放［7］。而低碳景觀設計是以低能耗、低污染為目標宗旨的綠色景觀設計［8］。低碳景觀作為景觀學領域的新概念，其內涵也包括“低碳社會”、“低碳經濟”等概念相對應的基本層面的低碳含義，那就是減少景觀建設過程中的碳排放［9］。在景觀的設計和施工中我們倡導節約其過程中所需的能源和減少碳的排放量，維護大自然的生態平衡、讓人與之共存［10］。因此低碳景觀設計也是一種可持續發展的設計理念，符合生態語境下當今社會對景觀設計的要求。在生態設計理念的指導下，低碳景觀設計有了長足的發展。宏觀上，景觀工作者本著尊重自然、可持續發展等目的，充分理解和尊重場地，讓設計符合環境，充分讓自然做工。微觀上，低碳景觀在規劃、設計、施工、使用及維護的整個過程中都注重減少碳的排放，促進形成和諧發展的景觀體系，這也是生態設計理念的具體體現形式。但是，低碳景觀設計并不就是生態設計，它與生態設計有相類似的方面，但也有不同之處。生態設計主要針對于環境而言，主體是環境，生態設計的主要目的是減少人類活動對環境的破壞，而低碳設計可以應用于人類生活的方方面面，主體是人和人類活動。因此低碳景觀設計不只是注重設計對環境的作用，也注重人的活動本身。它是研究人類和人類活動在作用于景觀時所產生的碳的排放量的問題，更低的碳排放量是低碳景觀設計所追求的目標。因此，從對壞境的影響上而言，低碳設計與生態設計有共同之處，但是它們的側重點不同。生態設計更加注重目的，而低碳設計更加注重過程的低碳。生態設計更寬泛，而低碳設計注重結構的優化和細節的處理，因而更容易見效，也更容易被普通大眾所理解和接受。

（二）低碳景觀設計的特征

在生態設計理論的影響下，低碳景觀設計體現出如下一些特征。第一，更加尊重場地，設計結合自然。在生態設計理論的指導下，低碳景觀設計盡量利用場地的有利條件，協調和解決場地的不利條件甚至變不利為有利。利用場地已有條件和物質基礎必定會減少景觀設計和施工過程中的碳排放量。尊重場地是低碳景觀設計的基本特征。結合場地的自然條件進行設計而不是“歸零設計”，那種僅憑技術而無視場地現狀的肆意妄為的做法是對資源的巨大浪費，我們已經付出了沉重的代價。第二，景觀生態系統的動態平衡。景觀生態系統包括景觀與外部系統、景觀內部各元素之間、景觀元素內部的結構與功能之間、景觀生命體與其環境之間以及人類與景觀生態系統之間的生態關系都是動態平衡的關系［11］。生態系統的跨尺度性要求低碳景觀設計力求平衡這些關系，并在此過程中減少碳的排放，而景觀生態系統達到動態平衡之后也會達到減少碳排放的目的。第三，生態設計指導下設計生態。生態可以被設計，低碳景觀設計在生態設計原則的指導下設計生態。眾所周知生態系統是個很復雜的系統，它包含很多子系統，每個子系統又包涵了很豐富的內容并自成體系，因此生態系統不能被設計也很難被設計，但是設計可以發揮作用，人工設計的生態應該被納入自然生態系統，是自然生態系統的一部分。因此在低碳景觀設計過程中實際上是設計生態，是模仿自然設計生態的過程。只有如此設計出來的景觀設計，在項目完成之后才能形成良好的生態循環。第四，減法設計，節約人力物力。低碳景觀設計主張做減法設計，不浪費精力。不但在景觀項目的方案設計初期，在項目設計和施工過程中，都秉承能少則少，節約人力物力的原則。要減少碳的排放量，只有更大程度地減少人力物力的損耗。低碳景觀設計在整個過程中都注重節約人力物力，以達到更少的碳排放的目的。第五，盡量降低能源消耗，減少碳排放。低碳景觀設計以盡量降低能源消耗，減少碳排放為原則。很多低碳設計打著低碳的旗號，事實上并不低碳。說低碳并不低碳的例子很多，如為了打造更好的自然效果，千里迢迢去找材料，或為了一兩種植物跑幾個省份。以及不珍惜資源，隨意浪費能源，這些做法只注重了目的性，而忽視了過程的低碳，也不是低碳景觀設計的正確做法。這也是生態設計和低碳設計最大的不同。

三、低碳景觀設計的應用模式研究

低碳景觀設計的應用模式的理論基礎是生態學和景觀生態學。基于生態設計理論的低碳景觀設計目前的應用模式有以下幾種。

（一）自上而下的模式與自下而上的模式

我國景觀設計的現狀和國外有很大區別，國外的景觀設計項目一般而言要通過社區居民討論，規劃師、建筑師也要加入到景觀項目的設計和施工中。而在我國則是政府行為，先立項，政府通過了之后到達主管部門，主管部門之后才進入到景觀設計師手中。但是很多景觀項目實際上負責人都不是景觀行業從業人員，這給景觀設計的具體開展帶來了難度，甚至出現一個設計方案改十幾次或幾十次的情況。由于低碳景觀設計很多時候并不是在第一時間就能夠體現經濟效益，在講究效率和效益的現實條件下，低碳景觀設計開展起來也困難重重。如果管理者（包括政府和相關主管部門）重視民眾的聲音，尊重設計師，給設計師更大的權限和空間，景觀項目由自上而下的模式轉變為自下而上的模式，這樣才有可能給低碳景觀設計帶來新的局面。

（二）千層餅模式

這是一種疊加模式。設計師麥克哈格在景觀設計時尊重自然，提出了強調“土地適宜性”的“千層餅模式”。千層餅模式是將影響景觀設計的自然因子都列舉出來，進行疊加，然后可以從疊加模式中看出垂直自然生態過程，并可據此判斷出該設計與環境適不適合。到了設計階段，將要做的設計分層進行，疊加之后成為一個完整的方案。然而該模式僅注重垂直的自然生態過程，而忽略了水平生態過程，因為設計的各要素之間不是孤立的而是相互聯系相互作用的。如此勢必割裂部分與整體的關系，使低碳景觀設計成為形而上學的一種模式而達不到低能耗、低污染以及降低碳排放的目的。

（三）場地拼嵌模式

隨著近些年來研究的深入，形成了分析景觀的一個基本模式，即“斑塊—廊道—基質”［12］。這是一種場地拼嵌模式，是利用景觀生態學原理，將景觀場地分為斑塊—廊道—基質的形式，斑塊－廊道－基質模型是構成景觀空間結構的一個基本模式，也是描述景觀空間異質性的一個基本模式。這一模式為比較和判別景觀結構，分析結構與功能的關系和改變景觀提供了一種通俗、簡明和可操作的方式。這個模式也有缺點，有可能注重局部而忽視了整體，而且并不是每個景觀場地一定包含這三個內容。就這幾種模式而言，有景觀設計程序上的，有方法上的，但是低碳景觀設計并不是單一的或機械的使用這些模式。低碳景觀設計應該以生態整體性為基本原則，靈活運用各種模式進行設計，要根據項目的實際情況選擇合適的設計模式，也可以以一種模式為主，結合其他的模式進行研究或設計。

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大家都知道，建筑是時代的一個產物，是社會的一個重要反映。隨著世界經濟技術文化的發展，人在利用改造大自然的同時，確實是取得了非常大的成就。全世界從大建設中，得到了好處和受益的同時，帶來對資源環境的破壞，和地域文化的消失而擔心忡忡。而作為一個中國的建筑師，處在這個時間里邊遇到了一個非常好的從事建筑創作的黃金時代。

但另一方面，在巨大的建設的面前，在心理上，綜合素質上，都準備不夠，也深深感覺理論上觀念上跟不上時展的步伐。在當前新的世紀到來的時候，我認為整個建筑界就我們一方面是非常好的形勢；另外一方面從創作方面也是處于一個比較迷茫的這樣的一個過程。所以我就感覺到，當前整個建筑創作，在同步發展的同時，也處于一個新的十字路口。

進入21世紀，特別是加入WTO之后，建筑創作應該往哪個方向走，我認為一個建筑要滿足一般使用功能上的要求，也不是很難。但要把一個建筑作為一個精品，來創作來設計，是很不容易的，我自己就是通過這幾十年的建筑創作，深深體會到建筑要有一個整體觀和可持續發展觀，建筑創作要體現地域性、文化性和時代性。

我想建筑是一個地區的產物，世界上是沒有抽象的建筑的，只有具體的地區的建筑，它總是扎根于具體的環境之中，受到所在地區的地理氣候條件的影響，受具體的地形條件，自然條件，以及地形地貌和城市已有的建筑地段環境所制約的，這是造就一個建筑形式和風格的一個基本點。

建筑的地域性從廣義上來講，它首先受地理的氣候，區域的影響，比如說在我們南方地區，炎熱地區跟北方寒冷地區建筑顯然是不同的。即使是同一個地區，山區的建筑和濱河的建筑也是不雷同的，比如說我們廣東，我們這個地方也屬于跟嶺南一個大區域，這個屬于亞熱帶海洋氣候，它日照時間長，高溫多雨潮濕，四季長青，所以人們往往形成一種喜愛，室外活動，崇尚自然。建筑處理著重通風，遮陽，隔熱，防潮，逐漸形成了輕巧通透、淡雅明快，樸實自然的嶺南建筑風格。

建筑如果從建筑的地域性，如果從狹義的角度來講，我認為主要是指建筑地段的具體的地形，地貌條件，和城市周圍的建筑的環境。這是具體影響和制約建筑空間和平剖面設計的，乃至建筑形式的重要因素。建筑師要以生態觀的角度順應自然的地形地貌的要求，與地段環境，融為一體，要用城市的觀點看建筑，尊重城市和地段已形成的整體的布局和肌理，以及建筑與自然的關系，在體形、體量、空間布局，建筑形式乃至材料色彩等方面下工夫，采用與地區相適應的技術條件手段，再結合功能，整合，優選，融會貫通，就有可能創造出有個性的精品。

當然，建筑的地域性還表現在地區的歷史，人文的環境之中，這是一個民族一個地區人們長期生活決定了歷史文化的傳統，建筑師應該在地區的傳統中，來尋根，發掘有益的“基因”，與現代科技文化相結合，使現代建筑地域化，地區建筑現代化，我覺得這才是建筑師真正廣闊的創作空間，也是建筑師取之不盡的源泉。

下面幾個照片我想談一談建筑的地域性的問題，我先把這個照片放一下。這是大家都知道的，是我們客家民居，就是圍屋，就是福建田螺坑的一個客家民居。我先把這幾個放一下，大家可以看一看，這是山區村落的肌理，一看就是一個山區的這種民居。大家可以看得出來，這種建筑形式的出現，是跟這個特定地域的環境，跟這個地區的氣候環境完全結合一起的。這種村落是世界上獨一無二的，是完全體現了一種聚居功能，它的防衛功能，以及就是中國傳統的家族的觀念的中國傳統的文化把它糅合在一起，成為一種聚居的村落的形式。這是跟一個地區的地域環境，和地區的文化是完全分不開，為什么這種形式出現？每一個建筑就是一個家族，這幾百人住在一起，家族里面是非常團結的，非常統一的，有主次之分的，很嚴格的，家族跟家族之間是完全一種封閉性的，沒有交往的，這個大家都知道。這個有圓的有方的里面，每一家一棟，這個項目準備申報聯合國項目的。我們是一個聚居形式，是特有的。這種村落也可以看得出來，就是山區村落，顯然跟我們其他地區的地域環境不一樣，形成不同的空間模式。

這是我們嶺南地區的建筑，下面幾張圖，可以看得出來，是我們嶺南地區這種特定的氣候條件，形成的一種就是我們臺山一帶的塔樓的民居，它這種形式。我剛才講到嶺南建筑的話，它既保留了中原文化的固有那種可以說這種村，院落的布局，就是民居的形式，同時，由于它也受外來文化的影響。所以，嶺南建筑就是一種交融能夠吸收交融的這樣一種建筑概念，這可以看得出，很多裝修，很多處理，都受西方的南洋建筑的一些影響，是一種兼容的，就是一種綜合性文化。

所以看得出就是一個建筑的形式的來由，是跟地區的文化，地區的特點來的，它不是無緣無故來的。你看，這是東莞可園，東莞可園的話它是一個很好的所謂廣東四大名園之一，它吸收了中國園林的固有的傳統的手法，但是呢，它很多你比如說，這種院落的布局的話，錯落有致，空間利用，但是它也同時跟大自然的結合，跟環境結合，由于氣候炎熱。另外就是可以看得出來這個房子，這個房子的一些處理完全西洋的手法，它是中外交融的嶺南園林你完全看得出來，很多裝修的手法，做法，都是南洋建筑，它是融匯得很好的。

當然，這個是威尼斯水城，完全這樣由于一種特定的地域的環境，形成另外一種城市的肌理，船就是他們的一個交通工具。

第二，關于建筑的文化性，大家知道，就是建筑具有雙重性，它既是物質的財富，又是精神的產品；它既是技術產物，又是藝術的創作。一座優秀的建筑，其精神內涵的作用常常超越功能的本身。但凡精品都能傳譯一定的精神內涵，有很高的文化品味的建筑。歷史上每一個時代，都產生一批不朽的建筑作品，其文化意義和藝術感染力，常常成為一個歷史時期的文化的標志，國家和民族的精神的象征。

建筑作為一個文化形態，它既是人類文化大體系的一個組成部分，又與社會經濟，科學技術，政治思想息息相關，各種觀念，無時不在制約著建筑文化的表達和發展。隨著信息社會的到來，社會生活的方式，文化觀念，美學觀念，價值觀念都發生很大的變化。在一個強調人與自然生態環境協調，科技與人文同步發展的這一個知識經濟時代，建筑文化也呈多元化的方向發展，但我認為這并非各行各素，無章可循。

從建筑創作的角度來看，我認為，一個設計首先要融合城市和自然的環境，表達這個建筑項目的性質和文化的特征。簡單來說，建什么設計什么用途的建筑，首先就應該表達這類建筑的共性和特有的文化的內涵。就等于說我們設

計一個校園建筑，它總要表達校園那種高雅的，學術殿堂的，這樣一種非常有機的這樣一個建筑的形態；我設計一個商店，可能是一個購物環境很好，非常休閑的這樣一種環境。每一大類型的建筑，它要固有著一種文化內涵表達。

中國建筑文化源遠流長，有豐富深遠的文化哲理，重情知禮，以人為本，創作思維上強調天人合一的整體觀。作為中國又是一個多民族的國家，各個地區的地理條件，經濟技術和建筑文化有明顯的地域的差異。中國的傳統文化正是由各個地區，各個民族各具特色的地方建筑文化所組成的。比如像我們廣東，有兩千多年的歷史，它源于百越文化，從秦漢以來，中原文化也開始南傳，并先后融入荊楚和吳越的文化，共同構成了嶺南文化體系的基礎。隨著廣東廣西一帶，廣東沿海對外開通和海外的交往，中外文化在這片土地上交融、孕育、發展，使嶺南地區既保留了中國傳統文化的根基，又受到了外來文化的熏陶，各種方式的跨文化交流，促進了嶺南文化的發展和形成。所以，兼容性是嶺南地域文化的一大特色。所以這個地區建筑創作，就應該吸收嶺南傳統文化的內涵，融會到現代建筑文化之中。在建筑創作中，建筑師應該自覺地繼承地方建筑文化傳統，吸收精華，棄其糟粕，就能夠創造出有地區文化特色，和有生命力的優秀作品。

這是南越王墓博物館，大家都比較熟悉的作品。它這個作品最大的一個優點就是把兩千年來的漢代文化的一個特征，與嶺南地區這種特有的地域環境結合，和當地的嶺南一些材料一些做法結合，以一個現代建筑的手法把它表現出來。所以它是充分體現一種建筑的地域性，文化性和時代性的一種統一，有人把它理解為是一個新的地域主義的建筑。我們的材料就是完全是地方性的材料，這是用我們家鄉的紅砂巖，這個是我跟莫伯茲院士共同做的一個作品。

這可以看得出來，我們這個漢墓，這些東西都是原有石頭，漢墓在底下，這個是完全的保護性的措施，把它蓋起來，它的特點就是有很高文化的品味，表現了西漢文化的一種特有的特征和表現了作為一個紀念建筑一種共性的特點。我們把兩千多年漢代的文化和紀念建筑的一些共性，和嶺南地區的氣候材料等等的關系把它融合起來，以一個現代建筑手法把它表現出來，是這樣一個作品。

這是搞的一個市長大廈，這是48層，這是28層，這個建筑當然是一般的超高層的建筑，它最大的一個好處就是我們形成了一個市民廣場，在很有限的地區里面。不像旁邊是一個中訊廣場，是廣州一個大的標志性建筑，它這個建筑非常好，但這個建筑可惜太靠近馬路了。我們設計的時候，把它讓出來，形成一個城市廣場，形成一定的廣場文化，把它圍起來，這個地方。所以這樣的話，使得市民有個非常好的活動空間。超高層建筑本身，我們是用非常簡潔的手法把它表現出來，是一個風格非常統一的作品，這個看得出來是一個廣場。

第三個小點，我想談談建筑的時代性。建筑是一個時代的寫照，是社會經濟科技文化的綜合反應，所以當今科學技術日新月異，新材料，新結構，新技術，新工藝的應用，使建筑的空間跨度高度和空間的品質有了很大的靈活性。信息網絡技術改變了人們的空間觀念，和工作模式，新功能，孕育了新的建筑類型，科學技術帶來的變化，使建筑創作進入了一個新的時代。當今信息技術已經滲透到社會的每一個角落，知識經濟帶來社會觀念的變化，和思維模式的更新，極大地影響著人們的審美觀和價值觀，多元的綜合的觀念和思維方式，將逐漸起到主導的作用。我認為，隨著信息時代的到來，社會生活方式也發生很大的變化，人與人之間更需要溝通跟交往，交流，以人為本，回歸自然，已經成為現代人的普遍的要求。

建筑作為一個時代的寫照，新的技術體系，新的思維方式，新的科學技術，必然帶來了新的設計觀念和思想，現代建筑創作很自然地就應該適應當今時代的特點和要求，建筑要用自己特殊的語言，來表達所處的時代的實質，表現這個時代的科技觀念，揭示思想和審美觀。歸根到底，是時代精神決定了建筑的主流風格，把握時代脈搏，融合優秀地域文化的精華，建筑才會創新和向前發展。當然我們強調創新和時代精神，并非排斥傳統和地區特色，創作有中國特色的現代建筑，關鍵要處理好時代精神和弘揚傳統建筑文化的關系。弘揚的目的是為了創新，創新也必須原有的文化根基上發展。繼承傳統并非在新建筑上貼標簽、貼傳統符號，或者部分構件的復制；而是吸收整體的文化的內涵，這既有中國文化的傳統，也是世界人類建筑文化的精華。

還特別要重視吸收地域建筑文化的優秀傳統，努力尋求傳統文化與現代生活方式的結合點，不斷地探索傳統審美意識與現代審美意識的結合方式，并融會到新的建筑中去，才能夠創作出有文化品味的現代建筑。建筑的地域性文化性時代性是一個整體的概念，三者又是相輔相成的，不可分割的：地域性本身就包括地區人文文化和地域的時代特征；文化性是地區傳統文化和時代特征的綜合表現；時代性正是地域特征，傳統文脈與現代科技和文化的綜合和發展。如果建筑師能夠很好地理解和綜合應用建筑的三性，強調整體性和統一性，創作真有特色的建筑。

這是我跟莫院士一起搞的嶺南畫派的紀念館，這是借鑒于新藝術運動一些手法，表現嶺南畫派的一個特征。它里面是方庭小院，水庭等等都是嶺南常用的手法，把它表現出來，就是這個建筑。像這種建筑如果拿到北方去，完全不可能，這是一個特定的地域條件，特定的文化和特定的功能形成這樣一個建筑，第二個地方也不可能這樣蓋的。

這是我前段時期搞的一個廣州歌劇院，這本來也是進入優秀方案。市長還不滿意，所以現在搞了兩次國際競賽，現在正在搞第三次國際競賽，我又有參加了，前兩次我們都進去了。這種建筑可能在北方不適應，它是在珠江邊一個歌劇院，1800座的歌劇院，這個建筑的主要意圖，就是廣州是一個花城，又是一個非常活躍的，兼容性的一個城市，所以我們表現一種欣欣向榮的，就像一個藝術之舟正在重新開始新的絲綢之路一個航行一樣，比較飄逸的一個建筑形態，這是廣州歌劇院。

這是奧林匹克體育中心，這個都是我們跟日本合作的，他們的方案我們完成的。2001年不是開全運會的時候，八萬人的體育場，它主要是一個飄逸，表現一種飄逸的，那是廣東人的那種比較開放的，比較敢為天下先的這樣一種社會風氣，一種市民的心態。所以他們能夠接受這種方案，通常我們的體育館，都是閉合的，只有像我們這個，把它完全分開了。

這個是我搞的一個海戰館。這個工程呢，就是一個是的主題，表現一個主題。它是把海戰這種特定的內容和歷史環境結合起來，形成一個紀念性很強的一個博物館，這是海戰館。這個房子的話，從外邊看起來，它既像一個海戰里面的一個戰船，又像一個炮臺，海戰主要是炮臺，一個炮臺群，又像一個軍民團結力量的象征，把這幾個糅合起來，抽象跟具象相接的手法，把它設計出來。這個已經蓋起來，這是蓋起來的一個照片，它是填海工程，是填海填出來，就是面對珠江口大海的一個地區，這是位于虎門的。

這是我們搞的東莞文化中心，它這個建筑主要的一個特點就是本來這個地區就是一個文化很強的一個民居區，我們把它拆了重新搞一個文化廣場，我們的目的希望形成文化廣場。旁邊是一個市民廣場，我們這個建筑設計主要是應用城市設計的概念，把這個房子作為廣場的延伸。所以我們這個房子的話，里面是五萬平方米是各種各樣的文化內容，而且房子本身這個地形是層層疊摞，每一層都可以上到屋頂，屋頂花園，這是作為南方地區人們活動的一個場所。所以整個房子蓋完之后，它的房子本身就是廣場的延伸，就是廣場的延伸的部分，所以本身兩部分使用，里面可以使用，外面的天臺，它的屋頂也是有使用的功能。

這個原來是一個方案，就是沒有蓋的九一八紀念館的方案。因為大家都知道“九一八”這塊地的話，是一個非常長條的，大概差不多800米長，一個刀把形的一個地形，70米左右寬。我們當時這是一種構思方案，在這個做的過程里面，沒有蓋，我們就是應用這樣一個概念：我們就既然是“九一八”，這是我們中國的開始，也是經過八年抗戰打敗日本侵略者這樣一個意念。我們在設計里面就要用抽象跟具象相結合的手法，這個地形，既然是個刀把形地形的話，我們就好像地形就像日本那個關東刀一樣，就是從造型方面像一個刀給埋在地上，一半給砍斷了，一半埋在地上，就意喻中國人經過八年的抗戰艱苦奮斗，最后戰勝了日本，走向了光明，走向勝利。為了達到這個目的，我們的參觀的話，從地上開始參觀，埋進地下之后，先從地上看，經過迂回曲折的過程，最后逐步，參觀流線逐步上升，最后找走到這個地方，非常高的。由于太遠了，這個800米長，我們就500米收了它了。前面搞了一個水池，一個日晷，一個雕塑，瞭望遠景，象征著美好的未來。希望這個建筑能從功能，從形式方面把它完全統一起來。就寫了一種抽象和具象相結合的語言，用簡單的內容配合，共同表達這個紀念性的一種主題，就是真理必然勝利，正義必然勝利，這樣一種信念，就是一種概念性設計。我們當時做的時候，就把形式和內容完全統一起來，正好這個體型也是個刀把形的，像日本的關東刀這樣一種情況，這是一個小的作品。

這是國外的一個跟地形地貌結合非常好的是大西洋岸邊摩洛哥的一個屋頂的一個山上邊。它是充分利用地形，面向大西洋，地中海那一帶，形成非常好的一種跟自然結合得非常好的一個旅館的設計，我覺得這個是非常好的一個作品。

這是日本的東京的新搞的一個歌劇院，它是一個文化品味的表達，現代建筑文化品味的表達，是非常成功的。這一是個公共的大廳，這個地方是公共大廳，它公共大廳里面的它的裝修手法你看這個是每一個劇種，每一個劇種的表現都是表達一個內容。另外這個地方因為照相沒照出來，里面是非常豐富的文化內容。這整個空間布局是非常好的。

下面幾個我想談談校園建筑的設計。我有一大批校園設計，我就先談談概念。

大家都知道，我們國家這兩年，進入一個高等教育的，就是正好我們碰到這樣一個機遇，就是這兩年我主持搞了幾十個大學校園，而且是由于它投標，我們有一批博士碩士的話，非常敬業，就這方面，做了相當多的校園設計。這種大學校園設計的話，它一個基本理念，就是說，當今就是隨著社會的發展，新世紀，社會對人才的追求，發生了很大的變化，過去我們是從書本上培養人才，現在強調培養一種綜合性的人才，開拓性的人才，創新性的人才。這個培養出來學生，應該承擔作為一個合格公民的他的社會的職責，所以從一個從書本改成以素質教育為中心的這樣一種教育理念，那我們實現這種教育理念，在我們大學校園規劃里面，體現了一種整體性的，把整個校園也不是作為單棟建筑來考慮，整個校園的規劃和設計，體現了這樣一種新的培養模式。這種新的大學校園體現了我們規劃里面，體現了一種校園規劃的整體性，它的綜合性，還有它那個學科的交叉，和新學科的出現。怎么形成一種網絡化、組團化的結構布局？還有適應于現在大學校園的開放性和社會化的要求？這是一個意念。

另外一個意念的話，大學校園里面現在強調人的話，強調一種交往，就是環境與人，這樣一種大學校園的環境下熏陶，培養出高層次的人才，另外跟生態環境的結合等等，這都使大學校園發生了很大的變化，

所以我們搞了一大批校園的規劃。這是順德校園的規劃。它是一種結合嶺南地區的氣候，中間形成一個，這是一個交通體系，中間形成一個非常好的網絡化的大學校園中心區，在這個區里面完全是步行為主的，是一種交往性空間，里面都是一種網絡化的結構。所以這是學生區，這是運動區，成一個“品”字形的布局，景觀非常好，互相瞭望，這個看得出來，這是一個順德的校園規劃，現在已經蓋起來了。

這是上海的淞江大學城的規劃，現在大學城的模式也是一種新的模式。它重點是形成這樣一個非常好的水網生態帶。這是一個學校，這是學生區，之間的聯系通過非常好的水網帶把它連成一個整體，這也是上海淞江的大學城。

這是已經蓋好的一個華南師范大學南海學院，這是非常好的一個校園，它是從設計到施工完用只11個月，整個大學搞起來，是少有的，不到一年的時間。我這個在學校《學報》介紹過。這樣一個不大的校園，我認為我現在搞的校園，這個是比較好的。它不大，五千學生，五百多畝地，它是非常好的一個環境，形成一個教學中心區，這個尺度非常好，整個建筑的品味要比較統一和高雅，這是教學中心區，這是學生區，這是運動區，就是整個大學校園環境非常好。

把剛才這種大學新的教育理念，體現在這個大學校園規劃里面去，形成一個非常好的教學和學習的環境，這是當時正在蓋好的時候拍的一些照片。可以看得出，中心區，看到校園文化，這是校園的一部分，這是校園的部分。

下面這幾個，這是浙江大學，也是影響比較大的一個校園，現在已經蓋起來了。這個校園的話，就是可以看出來，這是兩公里長，這是一公里寬，整個是一個非常好的生態網絡。它的特點就是說，我們把江南水鄉這個特色和浙江大學作為百年老校的一種海納百川的這種校風，和現代教育里面的這種組團的結構，網絡信息化時代一些要求，把它糅合在一起，形成一個新的校園規劃。

這中間是一個非常大的生態帶，我們借用了王羲之《蘭亭序》里面談的“曲水流觴”這樣一個典故，應用到這個江南水鄉這樣一個大學生里面去，正好回應了高等學校文人雅士積聚的地方，回應了“曲水流觴”那個的故事，用這個理念把它表現出來，形成一個非常好的生態帶。交通網絡是在外邊，里面是教學群，這個圖就是現在已經蓋起來。因為當時校園的綠化正在搞，所以我們就畫了一個透視圖，非常好的一個設計，光是這一組建筑群是七萬平方米了，這非常大的。這是我們正在搞的一個設計，中間是一個非常大的交往廊，這個廊十米寬，五百多米長，中間是各種各樣的學生活動在這個里面，把它連接成一個整體。

建筑的地域性文化性時代性是一個整體的概念，地域是建筑賴以生存的根基，文化是建筑的內涵和品味，時代性體現建筑的精神和發展。三者又是相輔相成的，不可分割的。如果建筑師能夠很好地理解和綜合應用建筑的三性，強調整體性和統一性，就能創作具有特色的建筑。

篇6

“低碳生活”頻繁地走進人們的日常生活中，各種信號表明低碳時代已經到來。

2.1低碳包裝設計的概念

所謂的低碳包裝設計，就是指在包裝設計的初期，考慮好如何降低所設計產品在生產、存儲、運輸等各個環節物質及能源的消耗，從而最大限度地減少二氧化碳的排放量，減少對人體和自然環境的危害[5]。

2.2低碳包裝設計的材料

包裝材料在包裝設計中起著美化產品、保護產品、方便存儲和運輸等作用。常見的包裝材料有紙質、玻璃、塑料、金屬、木質以及陶瓷等。每種材料都有各自的優缺點，因此在低碳包裝設計中的材料選擇上，除了要符合產品特性外，還應選擇最低碳、最適合的材料[6]。1）紙質材料。紙質包裝材料是最為普遍的一種包裝材料，種類繁多，便于回收再利用。紙質材料的包裝。目前對于回收再利用廢紙的技術相當成熟，可以根據具體需求重新將廢紙材料進行分解生成不同的二次紙質產品，實現再次利用。這將有效地控制能源的消耗，減少對環境的污染。2）可食用的材料。這種包裝材料是可食用的，比如糖葫蘆外面包裹的那層糯米紙，盛裝冰淇淋的蛋筒。這種材料正常情況下不會產生垃圾，便不會造成二次污染。3）自然材料。自然的包裝材料是利用原生態的材料，通過擠壓、編制、組合等方式制造產品的外包裝，當取出產品后，包裝還可以存儲其他東西，例如買雞蛋時外包裝是用竹子或草編制的提籃，當把雞蛋取出后，提籃還可以用來盛放其他物品，進行合理利用。4）可降解材料。可降解包裝材料，即某一特定時間段內，通過光降解或生物降解等途徑，將材料進行降解。可降解的塑料包裝材料仍然持有塑料材質的基本特征，使用后，隨著生命周期的結束，將會被光、土壤或水中的生物所分解，最后回歸大自然，不會留下任何有害物質。

2.3低碳包裝設計的目標

低碳的包裝設計除了要滿足包裝的基本功能外，還要符合低碳設計的標準。低碳包裝設計要求在包裝設計的初期就從低碳方面進行考量，降低所設計的產品在生產、存儲、運輸等各個環節的物質及能源的消耗。包裝設計過程中，每個環節都不能忽視，在包裝材料方面要選擇節能、可回收、可再利用生產的材料。整個包裝設計過程中要盡量減少對環境的污染，同時有效地降低能源消耗，降低二氧化碳的排放[7]。

2.4低碳包裝設計的方法

2.4.1控制成本低碳包裝設計要求在包裝設計之初，確保體現包裝應有的功能性的同時，也要考慮到產品可能在生產制造、運輸流通的過程中產生的能源的消耗。產品在設計初期就已經確定了包裝設計的成本，如不及時考慮這些成本，在產品開始投入制造生產后，就很難再壓縮成本，可能會產生二次浪費[8]。

2.4.2綠色化的包裝材料所謂綠色化的包裝材料，就是指對人們的身心健康無毒無害的材料，可回收再利用的材料，對自然生態環境起到了一定保護作用的材料。如瓦楞紙，可食用的糯米紙，可降解的塑料材料以及竹子等自然材料。

2.4.3合理化的包裝結構包裝結構在滿足保護商品的基本屬性的同時，也要便于消費者攜帶和使用。合理化的包裝結構能給消費者在使用過程中帶來愉悅的心情，有助于二次購買行為的發生[9]。而包裝設計初期就要考慮功能的合理性，包裝功能的使用完成后，還能夠繼續加以利用，這樣才能達到低碳環保和重復利用的目的。

2.4.4簡化的包裝設計簡化的包裝設計包括視覺上的簡化和整體上的簡化。低碳包裝設計需要對包裝視覺上加以簡化，即利用最簡單的元素，傳遞最重要的信息，讓消費者在快節奏的生活中，一目了然地抓住產品的特性。包裝整體上的簡化主要體現為剔除繁瑣的附加包裝，利用最簡化的包裝，體現產品以及包裝的各個基本屬性。

3低碳設計理念的應用

3.1選用低碳環保材料月餅包裝歸根結底也只是用來實現盛裝月餅的作用，無論選材多么昂貴，在完成盛裝功能后，便會被無情的丟棄，造成大量的資源浪費。因此在設計月餅包裝時，要選用低碳環保的材料，例如紙質材料、可降解材料、自然材料、可食用材料等，這些材料可回收再利用，降低資源與能源的消耗，有效保護自然的生態平衡。

3.2簡化的月餅包裝設計繁瑣的層次包裝以及不合理的材料選擇，大大增加了能源的消耗。簡化月餅的包裝設計，是低碳包裝設計的一個重要標準。繁瑣的月餅包裝設計見圖2，它分為4層，第一層是塑料，對單粒月餅起到保護的作用。第二層是金屬盒，對月餅的美化作用遠遠大于保護作用。第三層是木質盒，仍然考慮的是外觀上的美化。第四層是紙盒包裝袋，便于提拎。第二層和第三層是可有可無的，最終可簡化到只有兩層的包裝設計。簡化繁瑣的月餅層次包裝，便于消費者品嘗產品，且節省了資源，減少了二氧化碳的排放量。目前過度包裝的現象極其嚴重，實行簡化的月餅包裝設計能夠達到立竿見影的效果。

3.3簡化月餅包裝加工工藝越復雜的東西成本就越高，月餅包裝也不例外，為了視覺上提升月餅的檔次，將簡單的包裝工藝盡可能地復雜化。除了平印、絲網印刷外，又添加了凹凸印、燙印等表現不同紋理的印刷工藝。這些工藝都需要專門的人去開發和執行，不僅消耗了人力，也消耗了大量的物力，對資源造成了浪費[10]。簡化月餅包裝盒的工藝，可減少資源消耗，回收時進行加工再利用的成本也會降低，符合中國的可持續發展戰略。從消費者方面來看，目前消費者在購買商品時也越來越理性，不會因為加工工藝的繁簡而對產品產生特殊的青睞，簡單的工藝反而會讓消費者理性地認為所買的是產品，而不是包裝。因此，簡化月餅包裝加工工藝具有可行性。

篇7

2初步設計階段

2.1初步設計階段的主要任務初步設計是施工圖之前的重要環節，一條線路的工程建設具體標準、規模、功能、投資等，都要在初步設計文件里交代清楚[7]，初步設計文件最終要由政府主管部門組織審查，并正式進行批復，以作為施工圖設計的重要依據，同時也是工程建設投資控制的重要依據。所以，初步設計的主要任務就是以圖紙的方式，將整個工程做出定性和定量的雙重約定。

2.2初步設計階段的工作重點作為建設管理方的設計管理人員，在初步設計階段應抓好幾項關鍵工作，包括督促總體設計單位制定初步設計技術要求及相關統一規定、規劃及現狀資料的全面落實，涉及交通、園林、管線、用地等的全力協調，全線初步設計概算編制和組織方案審查等（見圖2）。（1）督促總體設計單位制定初步設計的技術要求及規定。此項工作應該放在初步設計工作的最前端。由總體設計單位組織各專業，發揮全院優勢，或者利用外部專家的力量，重點設計院也積極參與，研究形成本線初步設計的綱領性文件。技術要求直接決定后續工作應遵循的原則與要求，必要時應組織專家進行論證，并征求運營單位等部門的意見。特別是要對已運營線路設計和施工過程中發現的問題，在新線的技術要求中盡量規避或者提出有效的解決方案。（2）規劃及現狀資料的全面落實。建設單位要總牽頭，負責委托有關單位或部門，形成規劃及現狀資料的書面文件，移交給設計單位作為設計依據。對于規劃資料，在總體方案階段的基礎上，對于沿線的規劃用地、規劃立交、道路、河湖、鐵路等，盡可能全面、清楚地反映，使設計單位做到有的放矢。現狀資料包括沿線管線資料、建（構）筑物資料、初勘報告等，這些資料直接關系到車站、區間的設計方案。最后方案的成敗，往往取決于對現場的掌握情況，對邊界條件分析不清、調查不透，很可能到施工階段會“翻車”。因此在初步設計階段收集各種設計輸入的資料工作十分重要。（3）涉及交通、園林、管線、用地等的全力協調，僅僅把規劃、現狀資料掌握清楚仍不夠，還需花大量的精力去協調。比如交通導改，在初步設計階段，明挖方案是否成立，除了設計單位的直觀判斷，建設單位應該組織就交通導改方案與交管部門提前溝通，若方案本身對交通影響很大，交管部門明確提出此交通導改方案實施的可能性很小，這種情況就應該著手研究蓋挖、暗挖等方案進行比選，避免基坑開挖時再變更，不利于工程的實施。還有園林、管線改移等存在同樣的問題。在方案確定之前應該花時間多方溝通，以取得支持，才能得出最穩定、最具實施性的設計方案。（4）初步設計概算。初步設計概算是政府批復的基礎性文件，同時也是建設項目投資控制的重要依據，作為建設單位，尤其要重視此項工作。初步設計階段投資控制分為概算編制、報批和投資目標分解兩項主要工作，概算編制主要包括工程費用、工程建設其他費、預備費和專項費用4部分，工程費用根據工程量計算計列，其數額也相對容易把控，但工程建設其他費方面，目前有些設計單位對設計概算的編制工作重視程度不足。特別是對于前期專項費用，如拆遷、管線改移、其他前期專項工作等。設計管理人員應要求概算編制單位仔細核對有無遺漏項目，對于專項費用，要根據實際情況，進行充分的考慮后結合實際方案列入概算。此外，對于工程直接發生的費用，一定要充分考慮。為了做好投資控制，在概算批復以后，需要按照概算各科目批復情況，將各子項投資進行分解，明確各項工程的投資目標限額，便于過程控制和有效對比。（5）組織文件的專家審查。按照程序，初步設計完成后應組織專家審查，建設單位應全力配合好政府的審查。首先要保證設計圖紙的質量，要求設計單位嚴格按時間規定完成文件備審。另外，對于各單位的匯報文件，要提前組織進行預審，理好思路，抓住專家關心的重點問題。在評審過程中，要組織設計單位及時與專家溝通，積極回答專家的問題，力爭讓評審順利通過。

3施工階段

初步設計完成之后，即有條件進入施工、監理單位的招標工作。設計管理人員要提供招標圖紙，配合招標機構工作，重點按照招標內容，要求設計單位形成準確的招標圖紙及相關技術文件。對于風險工程項目，要根據初步設計文件專家評審情況，形成專項設計文件，便于工程量和費用測算。施工、監理單位產生后，設計單位也同時陸續進行施工圖設計，包括分批完成施工圖設計、進行設計交底、現場施工配合、配合工程驗收等。

（1）規劃手續辦理是做好設計管理工作的前提。由于地鐵工程建設的特殊性，部分區段的許可手續辦理（見表3）可能與工程同步進行。在施工進場之前所有手續中，規劃部門行政審批的臨時建設用地規劃許可證是最前置的，有了此用地手續，方能啟動相關拆遷、占地工作，路政部門接續辦理占掘路手續，交通管理部門審批交通導改手續，園林審批部門審批園林伐移手續。另外，在此階段，市政管線設計綜合同樣非常重要，有了規劃部門審批的管線綜合成果文件，各管線產權單位才能據此啟動管線改移的相關工作。所以，抓緊辦理施工進場前的規劃用地手續和管線綜合成果的規劃確認，是設計管理非常重要的兩項前期工作，要安排專人負責，相關領導也要作為重要工作來抓。

（2）功能完善是設計管理追求的目標。地鐵工程也是一件產品，最終的用戶是廣大乘客，在控制投資規模的前提下，如何利用有限的費用，建造出一個結構安全、質量優良、換乘便捷、乘坐舒適的精品工程是最終目標。同時地鐵建設又是一項不可逆轉的百年工程，一旦建成無法修改。在設計文件最終形成前，作為一名設計管理者，應該站在功能的角度去判斷方案的優劣，重點關注換乘功能、服務水平、空間效果、人性化設計，從乘客的視角去感受方案。在面臨決策時，盡可能把功能實現放在首位。

（3）施工圖質量是設計目標實現的有效保證。在確保施工圖進度的同時，如何提高和保證施工圖質量，是實現工程目標的有效保證。目前，由于設計周期比較短，有些施工圖中的錯、漏現象時有發生，給現場施工帶來一定影響。對此，設計管理人員要把提高和保證設計圖紙質量作為日常性工作來抓，通過會議、通知、要求等形式不斷強化，還應當經常性地抽查設計圖紙，聽取施工、監理單位對圖紙使用情況的反饋意見，組織圖紙問題交流會。在對設計單位的履約考評中，把圖紙質量作為非常重要的一項考核內容，堅決杜絕出現施工圖質量事故。

（4）不斷提高設計人員主動服務、配合施工現場的意識。施工圖完成后，施工現場配合是一項重要工作，但往往設計人員在這方面的表現不甚積極，因此，就需要多引導。要求設計人員多去現場，察看現場是否在按自己的設計文件、設計意圖在施工，現場是否存在需要解決的設計問題。從管理角度，可以給設計人員設定一些“規定動作”，比如要求其每周去現場至少2次，填寫相應的表格，包括現場施工進展、有什么問題、解決了什么問題、對下步施工有什么要求等，必要時要求施工現場負責人員及設計雙方簽字，從而規定設計人員勤跑現場，不要養成被動開會的習慣，要有主動服務、積極配合的意識。

（5）時刻提醒設計人員注意工程投資控制。當前，地鐵工程的投資“水漲船高”，地下線路每公里造價已接近10億元，在此情況下，要時刻提醒設計人員，嚴格按照標準設計、限額設計有關要求，注意投資控制。在設計單位管理方面，應要求總體設計單位做好全線標準的統一，在施工圖總體審查過程中，認真檢查設計單位的保守做法，杜絕設計浪費等行為，各工點設計單位對投資控制負主要責任。各工點設計單位應嚴格按照批準的初步設計文件進行施工圖設計，在提交施工圖時，應同時提交一份詳細的施工圖與初步設計的工程量對比表，清楚反映工程量變化情況。總體設計單位在施工圖審查時，應對施工圖與初步設計的工程量變化情況進行重點審核，發現有問題時，要求工點設計單位修改，同時報建設單位。設計單位應嚴格控制設計變更，特別是投資增加的變更，當單位工程（車站或區間、停車場站、設備系統）的投資規模達到批復設計概算95%時，應書面報告建設單位，分析原因和提出解決措施。特別像基坑工程的支護結構、永久結構的鋼筋含量、暗挖工程的初支參數、各類注漿加固工程的范圍等，建設單位可以采取施工圖預審的方式，聽取設計單位關鍵部位的設計參數匯報，盡量統一全線標準，節省投資，也可以選用專家評審的方式進行設計文件的經濟性審查。與此同時，地鐵工程建設的安全形勢十分嚴峻，確保安全施工十分重要，對于各類風險工程，要求設計單位進行專項設計，這類費用占工程投資的比例越來越大，因此，在專項設計方案審查時，要把工程投資審查放在首要位置，在確保安全的前提下，通過方案比選、論證、優化的環節，盡可能節省投資。對于設計圖紙投資超過概算批復情況的，建設單位應組織召開專題會進行研究，如發現設計單位原因導致超概的，應對設計單位進行處理。設計管理部門要求設計單位不斷優化土建和設備的設計方案，降低工程造價，定期檢查施工圖質量。合同部門在工程量核算過程中，如發現設計圖紙存在設計標準過高、過于保守、浪費、原因不明的投資增加等情況時，應即時將有關情況反映給設計管理部門，由其根據合同及相關履約考評管理辦法對設計單位進行處理。工程現場實施時，由工程部門負責收集施工、監理單位對施工圖問題的反饋，以及在設計交底、施工圖審查過程中，當發現圖紙存在設計保守、投資浪費等情況時，可及時向設計管理部門反映具體情況，由其根據合同及相關履約考評管理辦法對設計單位進行處理。當然，以上只是施工階段設計管理工作的幾個主要方面，日常工作遠不止這些。總之，施工階段的規劃設計管理工作是建設單位的主責，也是工程好壞的關鍵所在，各級領導要予以重視，具體從事規劃設計管理的人員要分清主次，全力以赴。

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二、設計材料分析

一個包裝樣本，能夠體現低碳元素的是其材料部分，低碳包裝可選擇的材料是非常豐富的，包括可降解材料、可食用材料、可重復利用材料和原生材料等等。采用可降解材料的包裝在其喪失使用效能之后，被丟棄后可在短時間內被微生物降解為有機物質，為土質增添營養或者用于再生產，不會使環境產生負擔。原生材料是使用自然界現有的材料雕琢美化后作為包裝，比如貝殼雕刻美化后可以當作項鏈、戒指的包裝盒，木料經加工雕刻成為木盒，木屑可用于造紙、建筑吸水等，巖石磨薄鑲嵌是很好的古董包裝盒，可食用材料常作為快餐食品的包裝材料，同時具備可降解材料的優秀品質，在無限的創意中，為食品提供優良的包裝。參考3D+1R原則，常用的設計材料具體有：

（一）紙。紙在包裝設計中的運用非常廣泛。包裝用紙分為再生紙和原漿紙，原漿紙價格比再生紙略高且環保程度不如再生紙，但原漿紙可以制作高品質的材料，顯圖效果也比再生紙強。包裝設計要根據客戶需求和產品效果綜合考慮選用紙的類別，當然，從實用和環保角度，還是建議用再生紙作為包裝設計材料。

（二）竹木。竹子和樹木因其硬度、韌性、輕便、容易加工、取材便捷等優點，在包裝設計中常備作為原材料，另外，竹木包裝因其古樸、民族的特色也常常被一些設計師、客戶青睞而選用。

（三）玻璃。目前玻璃制作技術非常成熟，鋼化玻璃等玻璃類別已經讓自身脫離了易碎這個標簽，玻璃包裝往往顯得華貴優雅，加以染色技術，又有琉璃的古樸之感，常常為高檔商品所選用。同時玻璃作為一次成型的包裝材料，也可以重復利用，例如可口可樂公司的汽水瓶，就是重復利用的一個典范。

（四）金屬。金屬因其高延展性、高韌性、可回收、豐富的類別和合金的多種復合可能被包裝設計師所青睞，設計師往往可以通過金屬材料制作出精美絕倫的包裝藝術品。另外，金屬包裝產品的實用性能也很高，例如口香糖常用鍍膜紙作為包裝，以保證產品的干燥，貴重物品也常用金屬進行包裝，能起到防水防火防盜的作用。

（五）蔬菜。蔬菜中淀粉含量高以及纖維含量高的作物根據其特殊性往往可以當作包裝材料。例如面粉和雞蛋可以做成油炸食品的盒子，加工過后的蔬菜葉子可以用來包裹餅子等有餡料的食品，馬鈴薯粉制作馬鈴薯制品的包裝盒也常有新奇的生活藝術效果。

三、印刷油墨

印刷所使用的油墨也關乎產品包裝是否低碳，如果油墨材料不夠環保，那材料即便可降解，也會使環境產生負擔。目前常用的三種油墨有：

（一）水性油墨。水性油墨是采用水作為溶劑而得名，不會對人體產生傷害。同時水性油墨成本低廉，且印刷成品的顏色靚麗美觀，且干燥效率比有機溶液的油墨效率高，常被食品、藥品生產廠商運用，有著世界級的安全水準。

（二）植物種子油墨。采用較為廣泛的是大豆油墨，由豆油、樹脂、蠟質、顏料等材料，按照一定比例調配加工而成，對環境0負擔，也無揮發性有機物質污染空氣，不會對呼吸系統造成負擔。新型的植物種子油墨還有亞麻種子油墨，這種油墨在性能上均優于大豆油墨，成為美、日、韓等國的印刷新寵兒。

（三）蔬菜油墨。蔬菜油墨的優勢在于顏料源自純天然，不含任何添加劑，甚至可以達到可食用的標準，一般也常與可食用的包裝材料配合使用，同時這種油墨像蛋糕著色一樣采用噴槍，更富創造力和想象力。

四、從設計結構方面提升禮品包裝的低碳品質

（一）為包裝“瘦身”。與中國傳統的華貴繁復的包裝結構不同，低碳理念下的包裝結構設計遵循的準則是簡約、小巧、實用，甚至達到“零包裝”的程度。零包裝不是指沒有包裝，而是包裝簡約到與產品渾然一體，不會像傳統包裝一樣喧賓奪主，為產品增加過多的不必要的附加成本。但在瘦身模式下的包裝設計，其創意和藝術性的體現就更加困難，這對于包裝設計師有著更高的要求。

（二）摒棄粘合劑。對于包裝材料的連接設計，絲綢、布藝制品可以采用縫紉的手法將材料連接在一起；硬質的材料現也多參考古代的“楔”手法，將材料拼接起來，例如木盒的仿古設計，既有歷史韻味，又有現代的低碳理念；對于可降解塑料等不適宜以上兩種方法的材料，則應當一次成型或者采用熱熔手法將不同部分連接在一期，減少粘合劑的運用；對于紙板等材料，可以使用金屬條裝訂，一方面保證了連接的穩固性，另一方面金屬條和紙板都能回收再利用，符合低碳的理念。

（三）禮品包裝結構要在遵循禮品本身及禮品品牌的基礎上創新。過度包裝往往會造成浪費，甚至會喧賓奪主掩蓋禮品本身的立意。例如送一只古意盎然的毛筆，用一個高級檀木雕花盒子做外殼，內襯繡著精工蘇繡的上好的雪緞和羽絨，這樣的一個禮品，乍一看非常有檔次，但毛筆的高雅風骨就被包裝沖淡了許多。

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本航天GPS接收機是L1C/A碼導航型接收機，只接收L1C/A信號。對地面應用的接收機，L1C/A信號的最低接收功率為-160.0dBw[2]，有用信號淹沒在熱噪聲信號中。在LEO軌道，考慮自由空間傳播損耗和大氣損耗都小于地面應用，所以GPS信號功率比地面大1～7dBw。接收機接收到的信號經下變頻后，在較低的中頻頻率進行基帶處理。通常無源天線接收的信號強度不滿足變頻器芯片的輸入要求，所以要用低噪聲放大器對天線接收信號進行放大。低噪聲放大器要滿足增益要求且噪聲系數盡量小。

1LAN設計

天線和LAN部分設計的框圖如圖1所示。各部門集成在一起，以降低饋線損耗，減小噪聲系數。根據所設計航天GPS接收機的航天應用特點，選用Micropulse1621LW無源天線，它簡單、堅固、體積小，適合安裝在微小衛星上。在接收機天線處，GPS信號非常微弱，帶外射頻信號影響LAN和射頻前端工作，造成信號失真。尤其當GPS天線與射頻發頻天線安裝距離較近，射頻天線的輻射可能導致器件飽和而使GPS接收機不能正常工作。所以需要射頻濾波器抑制帶外信號，本設計選MuRata公司的濾波器DFC21R57P002HA，特性同線如圖2所示。

航天GPS接收機的低噪聲前置放大器采用AM50-0002低噪聲放大器進行設計。AM50-0002的噪聲系數為1.15B，標稱增益27dB，一片芯片即可滿足要求[3]。AM50-0002的管腳連接圖與輸入匹配參數如圖3所示。考慮到使用微帶實現輸入匹配的復雜性，以及1.575GHz頻率下微波電感的適用性，設計中用微波電感實現輸入匹配。輸入匹配的電感網絡和電感參數用ADS優化優化得到。

2匹配網絡和參數優化

(1)計算微帶T1、T2的參數

用微波EDA工具軟件ADS2002計算微帶T1、T2的參數。執行命令ADS2002ToolsLineCalc，選定微定類型、襯底參數（substrateparameters）和工作頻率，在電參數（Elactrical）下填寫圖3中的阻抗和電長度，執行合成（Synthesize），從物理參數（Physical）下得到微帶的寬度W和長度L。對圖3中的T1、T2的計算結果如下：

T1W=2.08512mm,L=12.7706mm;

T2W=1.04589mm,L=5.85184mm。

（2）計算單端口S參數

根據圖4所示原理圖，將微帶設置為（1）中得到的參數，微帶類型、襯底參數和工作頻率與（1）保持一致，計算得到單端口S參數為S（1，1）=0.756/62.140。

（3）確定電感匹配網絡

嘗試不同的電感匹配網絡，根據匹配結果確定匹配網絡如圖5所示。

（4）優化匹配參數

原理電路如圖5所示，將S（1，1）=0.756/62.140作為優化目標，優化理想電感L1、L2的參數。優化計算36步后得到結果。此時S參數為S（1，1）=0.758/62.042，得到的理想電感參數為：L1=4.986nH,L2=5.302nH。

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隨著空間技術和軍事技術的發展需要，探測儀器的分辨率要求越來越高。在深冷的條件下，當需要探測的目標信號十分虛弱時，探測儀器的背景輻射主要來自儀器本身的光學系統和支撐結構，探測儀器靈敏度嚴重受到系統本身輻射的影響，為減少這一熱噪聲，冷卻光學系統是必需采用的方法。只有把光學系統冷卻及其相關部件冷卻到一定程度，才能有效地減少背景光子的通量，發揮背景極限探測器的作用，大大提高探測器靈敏度。在低溫狀態下工作的光學系統需要解決一系列問題，這些問題涉及材料特性、光學元件單元及系統整體性能變化、光學元件變形、低溫污染等等，這就形成了一門新興學科——低溫光學。

自上世紀七十年代開始，美國首先對低溫光學技術進行研究，最初主要用于各種觀察、測量系統，例如低溫紅外望遠鏡、空載干涉儀器等。從機載、球載到星載，大多數系統都成功有效地完成了對外空的各種探測任務。歐洲一些國家也對低溫光學系統的觀察儀器進行了研究。國內起步于上世紀八十年代末，由于國內航天及其國防事業的發展要求有高靈敏度的探測器，而這些儀器將不可避免地用到低溫光學系統。

我國的未來光學遙感系統采用了十幾個光學元件，這些系統要求冷卻到150K，并且對光學元件的控溫范圍要求非常嚴格，因此就需要研制一套低溫真空實驗裝置對相關的光學元件進行低溫實驗。

2系統實驗裝置的建立

該光學系統的最主要部件之一是動鏡裝置部分。基于反射鏡的溫度要冷卻到150K并對反射鏡的變形進行研究的目的，就需要建立一套高真空和低溫應用的實驗系統，該系統還要滿足進行其它光學元件的低溫實驗需要。系統實驗裝置由真空機組、低溫真空腔體、防振系統、測量裝置等主要部分組成。

2.1低溫真空腔體設計

低溫真空光學實驗裝置系統示意圖如圖1所示，1-機械泵2-預閥3-分子泵4-高閥5-銅帶6-低溫真空腔7-直線電機8-電源9-被測量光學系統10-ZYGO干涉儀11-光學窗口12-監控計算機13-溫控電路14-鉑電阻15-電熱器16-液氮箱17-活性炭18-氮氣19液氮20低閥。低溫真空腔體是實驗系統的核心部分，其示意圖見如圖2，1—抽氣管2-液氮桶3-上腔體4-銅帶5-引線出口6-支撐平臺7-下腔體8-電機支撐9-梯形支撐10-光學窗口11-O形圈12-動鏡支撐框架13-O形圈14-活性炭15-出氣管16-進液管。腔體總高461mm，外殼直徑284mm。內有圓柱形液氮容器，可以儲存液體約4升。其中的光學元件支撐框架是專門為動鏡設計的，其高度177mm。整個腔體可以測試直徑小于250mm,高度小于200mm的各類反射鏡和光學元件。

液氮桶下面用銅帶接光學元件裝置，當液氮桶灌注液氮后，冷量通過銅帶傳導給光學元件裝置。下腔體的石英玻璃光學窗口直徑為64mm.光學元件支撐結構由支撐平臺和固定夾板組成。用固定夾板是為了防止光學元件框架移動，并保證光線垂直射到動鏡表面上。由于動鏡需要電機驅動，而電機的發熱量為3-5W，而這部分熱量輻射對動鏡有很大影響，因此就用導熱率較高的紫銅支撐把一部分熱量盡可能的傳遞給系統外部。由于光學元件裝置部分需要冷卻因此就需要盡量避免它與外界和腔體傳遞熱量，因此就考慮用梯形支撐，由于梯形支撐壁很薄，就起到了很好的隔熱作用。

2.2真空抽氣系統和活性炭處理

真空抽氣系統由機械泵和分子泵組成。由于ZYGO干涉儀器對震動非常敏感，在光學測試的同時，關掉機械泵和分子泵。在關掉機械泵和分子泵的期間，還要維持真空腔體內的真空，故考慮在腔體內加活性炭以維持腔體內的真空度。為了去處活性炭中的水汽和其它氣體，需要對其進行烘烤預處理。活性炭在加工的時候已經固定于上組件中，所以把整個上組件放在DZF-6210真空干燥箱中，在溫度為100°C，烘烤約48小時使得真空度穩定在0.1Pa，然后再做真空低溫實驗。

2.3ZYGO激光平面干涉儀器

非平面的光學元件可以用He-Ne儀器進行光學測量，而平面型光學元件只能用ZYGO干涉儀如圖3進行測量，由于ZYGO干涉儀器對震動非常敏感，因此就需要防震措施。如圖3為ZYGO激光平面干涉儀及其防震裝置。

圖1低溫真空光學實驗裝置系統示意圖

圖2低溫真空腔體結構示意簡圖

3關鍵部件的分析與設計

3.1光學窗口的有限分析

干涉測量的光線要通過窗口，所以就要考慮窗口的厚度對測量誤差的影響，應盡可能使光學窗口厚度最小，同時還要能承受外部一個大氣壓的作用。在外部一個大氣壓，內部幾乎為真空的條件下，綜合考慮窗口折射帶來誤差的影響和其強度的大小，要求石英玻璃窗口的最大變形小于一個波長λ（λ=0.53μm）。

通過ANSYS軟件建立動鏡的有限元模型，并施加邊界條件，改變動鏡的厚度，進行變厚度有限元分析。如圖4-圖6是其中比較有代表性的三個分析結果。從有限元分析結果可以得到不同厚度玻璃窗口最大變形比較。光學窗口厚8mm時其最大變形0.989μm遠超過一個波長，當其厚度從10mm變到12mm,起最大變形都小于一個波長，但是變化值并不大。窗口厚度變大，其折射帶來的誤差就大，為了保證其強度，綜合這兩個因素選擇10mm厚，徑厚比為6.4∶1的玻璃窗口。

3.2梯形支撐的設計

梯形支撐是連接真空腔體和支撐平臺的關鍵部件，如圖7為其示意圖,圖中為熱端溫度，為冷端溫度。它一方面要求滿足盡量減少導熱，起到“絕熱”的作用，另一方面又要求其強度能滿足實驗的要求。

圖7梯形支撐模型示意圖

根據[1]知道，梯形支撐的熱傳導量為：

（1）

式中：——從支撐熱端溫度到冷端溫度之間支撐材料的平均熱導率；其表達式為：

（2）

——支撐的橫截面積；

L——支撐的高度。

考慮到起其強度[5]，有：

（3）

式中：——作用于構件的設計載荷；

——安全系數；

——支撐材料的屈服強度。

由公式（1）、（2）和（3）可得：

（4）

由公式4可以看出傳熱量與材料屈服強度與材料導熱系數之比成反比。欲使傳熱量越小，就應該選擇越大的材料，即材料的屈服強度盡量大，材料的導熱系數盡量小。由文獻[2]和[3]并且考慮到加工成本經濟性，選擇不銹鋼作為梯形支撐的材料。并計算選取梯形支撐的壁厚1mm。參閱金屬材料數據庫可得到不銹鋼的低溫導熱系數，對溫度區間20K∽300K進行擬合可以得到不銹鋼的導熱系數擬合公式如圖8所示。即

（5）

圖8不銹鋼導熱系數擬合

在設計載荷為500N,安全系數取1.5,不銹鋼的屈服強度為210MPa,支撐高度為0.046m,高溫端為300K,低溫端取150K。由公式（4）計算得漏熱量為0.042W,可以忽略不計。

4小結

現代技術的發展對觀測和成像設備的工作波段和空間分辨率都有很高的要求，低溫真空技術越來越受到關注。本文研究了小型低溫光學實驗裝置的相關技術。重點討論了真空低溫腔的結構、光學窗口影響及其有限元分析和梯形支撐的設計，并給出了實驗裝置的系統示意圖，對相關技術進行了探討，為近一步的低溫光學研究打下了基礎，并在以后的工作中不斷完善。

參考文獻

[1]楊世銘陶文銓《傳熱學》（第三版）高等教育出版社1998

[2]馬慶芳芳榮生項立成郭舜《實用熱物理性質手冊》中國農業出版社1986

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3實施安全地鐵理念的建設地鐵的設計、建造、運茸，必須保障安全、以人為本、滿足功能、保護環境。地鐵運營，安全是第一位的。安全地運送乘客．是地鐵運營的首要目標。地鐵運營安全，與地鐵的硬件設施及地鐵的軟件服務密切相關。作為設計總體單位，將在南京地鐵2弓—線一期工程的設計與建造中，應深入貫徹“安全地鐵”的理念，并從硬件設施的建造及軟件服務的建立兩方面為業主提供滿意服務。設計總體單位將從“設計監控”的角度，在設計理念、設計標準、設計方案、技術措施等方面，提出《地鐵安全設計的總體要求》，以便就如何建造涉及安全的硬件設施．進行設計控制。設計總體單位將從“業主參謀”的角度，在運營機構、行車管理、車站管理、設備管理、人員培調等方面，就如何確保地鐵安全運營，提出(地鐵安全運營企劃)建議(包括：地鐵火災應急預案、列車隧道疏散預案等)，以供業主參考。地鐵安全，涉及方方面面。影響地鐵安全運營的災害也有許多，比如：火災、風災，冰雹、地震、雷擊、爆炸、疫情等，其中量常見、最重要的是地鐵火災的預防與救助。特別是南京地鐵2號線大部分線路在地下，其火災預防與救助難度更大。《投標文件》以“地鐵火災的預防與救助”為例，提出了’地鐵防火設計概要”(包括：基本原則、建筑防火、消防給水與滅火裝置、車輛防火、事故通風與捧煙、防災通信、防災用電與疏散指示標志、火災自動報警系統)，該內容屬《地鐵安全設計的總體要求》的一部分；另外，提出了“地鐵火災應急預案要點“(包括：預案綜述、司機的應急反應、乘客的應急反應、控制中心的應急操作、站務人員的反應、引導人員的反應、地鐵火災預防要點等)，該內容屬《地鐵安全運營企劃》的一部分。

4實施公眾地鐵理念的建議設計為了建設服務；建設為了運營服務；運營為了乘客服務。以人為本，便捷服務。地鐵的社會效益體現在公眾服務。這要求在地鐵的設計、建設、運營過程中，必須強調“公眾”服務意識。乘客的需求，是地鐵的追求。時生了變化，乘客的需求也發生了變化，地鐵車站設計應著重考慮如何適應時代的變化、為乘客提供優質服務、滿足乘客由于生活水平的提高而伴隨的各種需求。如何減輕從地面出入口到地下站臺之間的水平及垂直移動所帶來的負擔，如何減少因換乘給乘客帶來的不便，如何為高齡者、殘疾人、孕婦、兒童等行動不便者提供乘車方便，如何在滿足乘客基本使用功能的同時．克服地下空間給乘客帶來的心理上的影響，如何滿足乘客日常生活密切相關的文化、藝術、信息等附加價值方面的需求，如何為外國人提供乘車方便，如何為乘客提供簡單明了的導向標識系統，這些都是車站設計時必須認真考慮的問題。

5實施綠色地鐵理念的建議環境、人居，健康足當今世界的三大主題。因而，南京地鐵2號線的建造，必須突出“綠色”的理念，即：提高地鐵藝術水平，體現南京歷史文化，實現人與自然共生。保護環境，美化環境，以實現建設地鐵的環境效益。地鐵建設不論在哪個城市都是一個巨大工程，建設過程以及運營階段如不重視生態、環保節能，就會對城市環境產生惡劣影響。未來南京城市發展目標之一是：最佳人居環境城市——人與自然和諧共生城市，地鐵設計必須圍繞這一目標進行，必須為實現這一目標采取相應的措施。此外，地鐵設計還應突出南京的歷史、文化，創造具有地域特色的交通建筑。南京是中國四大古都之一，以六朝古都著稱，有“江南佳麗地，陵帝王州”的美譽，是國家級歷史文化名城和重要的濱江旅游城市，擁有豐富的自然人文景觀，地鐵車站的室內裝飾設計及地面車站、高架車站、出入口、風亭的景觀設計要融入歷史與地域的人文環境，繼承歷史、融入城市、活化地域。

6實施經營地鐵理念的建設“經營地鐵”的理念體現在：創造地鐵經營資源；降低建設運營成本；提高運營經營收入；資源共享與綜合開發；優化運營管理模式等。對此，《投標文件》提出了以下建議，以供參考。

6.1關于創造地鐵經營資源的建設(1)從經營地鐵的角度，探討在2號線南端延仲一個站的可行性在最新的南京市孰遭交通線網規劃中，南京地鐵2號線將在遠期向南延伸近14km至南京市板橋鎮。同時根據最新的市政建設規劃，理今穿越板橋鎮及南京市郊的國鐵寧蕪線將在刪年完成外遷改造工作。因此，在下一步設計工作中，如果有必要，可以探討利用改造寧蕪鐵路將地鐵2號線向南廷伸的可行性，即可以探討在西善橋附近加設一個站的可行性。從經營地鐵的角度看，油坊橋停車場目苗選址在繞城公路以外的油坊橋、西善橋地區．該地區在規劃區以外，又緊鄰河西地區，加之地理位置十分優越，因面，如果線路延伸方案可行，則可以為地鐵創造約150hm的經營性土地資源。(2)從經營地鐵的角度，探討2號線一期工程縫續向仙西地區廷伸的可行性在南京地鐵2號線“可研報告”中，遠期的設計終點是位于仙西新市區的南師大站，并很有可能根據新的線網規劃繼續向東延伸至龍潭地區。地鐵2號線的建設，必將推動整個仙西地區的發展。規劃線同中的地鐵2號線沿著寧蕪鐵路向仙西方向延伸，在仙林大道西口向東拐，沿著仙林大道通向龍潭地區，橫穿仙西新城區北部板塊。由于地鐵2號線遠寓仙西地區南部板塊，為了平衡南北兩部分的發展，在下階段設計工作中，如果有必要，將探討2號線在滬寧高建路站后引出一條支線提前向東拐面照顧仙西新市區CBD的可行性。從經營地鐵的角度看，由于支線沿線地塊位于主城邊緣地帶。現今又處于未開發狀態．因而，如果引出支線，將為支線沿線帶來很大的商業開發價值。(3)關于綜合開發的建漢根據上述情況及沿線車站綜合開發建議，繪制了如下“沿線綜合開發資源示意圖。建議在元通站、向興路站、所衡站、茶亭站、大行宮站、小衛站、孝陵衛站、馬群站等具有開發條件的車站，在下階段設計中探討綜合開發的可行性。

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中國是一個幅員遼闊的國家,擁有從延邊到北海曲折而漫長的海岸線,正如成文于周秦之際的《禹貢》中所描述的我國古代的地理環境:“東漸于海,西被于流沙,朔南暨聲教,訖于四海。”這些天然屏障為我國文化獨立發生發展提供了可能,并且減緩了域外文化的影響與沖擊,使其保有很強的連續性,從而形成了一脈相承、多元一體的設計文化。但同時,這種隔絕也滋長了“足乎幾無待于外”的封閉自足意識。

正是設計文化的多元一體,才更折射出地理環境的豐富與復雜。在中國這片廣袤的國土上,56族人民“居楚而楚,居越而越,居夏而夏”,在不同的地形、氣候等自然地理環境中生活,食物來源于不同的動植物,有著不同的社會需求,從而又形成了不同的思維方式、社會生活習俗及社會制度等,這些思維方式、社會生活習俗、社會制度又共同構成了獨具特色的民族文化,正所謂“百里不同風,千里不同俗”。所有這些反過來又決定著對設計產品的不同需求。為了適應不同地區不同民族的生產生活需要,帶有地域特色的設計產品應運而生。因此,不同自然地理化境下的設計與設計文化是各異的。

例如在我國南方地區,由于河汊較多,為了出行方便,人們的房屋也通常采用房前街巷而屋后為水道的樣式,舟船為該地區主要的交通工具之一。相反在北方地區,則是平原為多,四通八達的馬路使得車輛成為人們首選的出行工具。《史記•河渠書》中“陸行載車,水行載舟,泥行蹈毳,山行即橋”,正是交通工具(設計產品)因地而異的最好寫照。

中國西高東低的自然地勢走向,決定了河流由西向東的基本流向,與之相反,山脈則多為南北向,在一定程度上阻斷了東西向文化上的交流。由于我們眾所周知的地大物博之由,先祖對于海洋的重視程度自古以來就遠遠弱于對河流的重視程度,換言之,中國是一個注重大河文化的國家。在重多的河流區域,如黃河、長江等幾乎都有人類文化的遺跡發現。但由于地域不同,各文化遺跡所屬的文化類型也不盡相同。

黃河流域出土有大量彩陶,半坡、廟底溝、石嶺下、馬家窯文化類型的彩陶上多飾有魚類紋,而同處黃河流域的半山、馬廠文化類型的彩陶則以幾何紋為代表,其中神人紋尤引人注目。長江流域則以玉器為多。以玉琮、玉璧等為代表的良渚文化,器物上則以夔紋、饕餮紋等為多(圖1)。由此可見,不同地理環境下形成并被發掘的文化遺址各有典型器物,不同器物上或繪或鑄或刻有各不相同的典型紋飾,這些器物及紋飾在向世人展現先民們生產生活用具的同時,也在一定程度上反映出當時該地區的文化及習俗。

圖1

由于地理位置、交通條件等的差異,導致了各地區與外界的交往程度各不相同,有的地區與外界交往頻繁,相對開放,在此我將這一類型的自然地理環境歸類為開放型的。而邊遠地區及山區,由于交通不便,與外界的接觸甚少,自然地理環境相對封閉,我將其歸類為封閉型,兩種類型的自然地理環境對設計的影響各有利弊。

地處交通要道、自然地理環境優越的地區,人們與外界的接觸頻繁,經此地南來北往的人們帶來了先進的技術,從而帶動該地經濟的發展。除了新技術的注入之外,人們的思想也更為開放,思維方式不再固守舊式,相對于偏遠地區的人,他們更容易接受新的、對該地區發展有利的一切事物,更有可能做到“海納百川”、“包羅萬象”。這類地區的設計總是在不斷變化發展,無疑,這樣的變化對設計的發展是非常有利的。

當然,任何事情都存在兩面性。這種開放型的自然地理環境中的設計,由于受外來種種因素的影響較多,因此在發展過程中所保留的具有地域特色的元素就相應的在減少,所呈現的是一種多元文化交流后相互融合的特征,如唐代的長安,長安可謂是當時的國際性大都市,商業的空前繁榮使之成為世人皆向往之地,長安城內胡漢雜居,這使得本就處于絲路重地的長安城多元文化雜糅共存。我們從胡、漢共乘一頭駱駝的三彩駱駝俑就可見其一斑。(圖2)

圖2

與外界接觸少的封閉型自然地理環境中的設計又呈現出另一番特征。由于與外界的幾近隔絕,必然與外界的接觸機會甚少,更談不上相互交流。這就導致新的技術不能引進,從而造成了這些地區經濟的落后,并且很難出現新的設計產品,那么設計也只能或維持原樣或在原來的基礎上緩慢發展。當然,由于當地經濟的落后,人們對于新產品的要求并不高,更多的只是世代相傳的手工藝。

自然地理環境的長期封閉,最直接的結果便是人們思想的相對保守,思維并不是很活躍,并且人們習慣性的將眼光聚集在本地區內,他們更擅長繼承和發揚本地區、本民族的手工藝,同時也對新事物具有一定的排斥性。由于受外來文化的影響甚少,該類地區更好地保留了自己最原始、最本真的習俗與文化,套用現在我們常用的一種說法就是“更好地保留了原生態的東西”。這些燦爛的、具有鮮明民族特色的民俗文化與傳統手工藝,無疑是設計取之不盡、用之不竭的重要源泉。我們現在大力提倡保護的非物質文化遺產就主要存在于這些地區。正是豐富多樣的地理環境,養育了千姿百態的地域文化。

總之,自然地理環境與設計的關系密切,有時甚至對設計起決定作用,自然地理環境不同,要求有與之相適應的不同功能的設計產品為人類所用,但這種決定作用并不是絕對的。在生產力高度發展的情況下,自然地理化境對設計的影響則相對減弱,同時,人類在不斷將自然之物改造成為我之物的過程中,自然地理環境也在不斷變化,但自然地理環境的變化與設計的發展并不是同步的,因此我們只能說二者關系密切,無論誰決定誰,都是相對的。

參考文獻

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2.1做好高層建筑圍護結構設計

首先,應該做好高層建筑圍護結構的布局控制,一般在嚴寒區域選擇高層建筑的外部保溫維護結構,在南方可以根據高層建筑的風格和功能選擇內外結合的保溫維護結構。還應該做好高層建筑維護結構的材料控制,應該選擇質地較輕的外側保溫復合材料構成高層建筑圍護結構。當前的圍護結構材料存在著以下幾方面的缺點:整體性能較差、易松散、抗震能力比較差、不能承受裝修時或鑿或劉時的震動(剎斧石面層預留洞槽易出現冷橋)、不能承受外部裝修貼掛荷載(貼石材、安裝裝飾構件)、墻體的表面很容易出現裂紋。根據瀏定結果,高層建筑中出現的冷橋大約要占總體熱損失的5%～13%,正因為如此,這點非常受到設計者的重視,要采用有效的構造措施盡量使產生冷橋的可能性降到最低。除此之外,高層建筑外的圍護琦體消耗能源會比較多,大概占總體建筑能耗的25%。建筑外霉面積很主要的一個因素就形體變化。形體系數越大耗能也會越多,所以國外的很多高層建筑在設計時會設計成圓塔形。像是法國戴高樂機場的候機樓、美國洛衫磯的好運飯店,都是設計成了圓形或者橢圓形。眾所周知,圓的周長在相同面積的所有圖形當中是最短的,這樣能夠使建筑的外寡面積盡可能的小。所以說,為了減少能源損耗,高層建筑的形體變化不能太多,也不要過于復雜。

2.2綜合考慮高層建筑的風環境

風環境對于高層建筑的能耗有著直接而重要的影響,在春夏季節里空氣流動會帶來高層建筑室內外空氣的交換,進而實現對室內空氣、濕度的調節,這有利于降低高層建筑的能耗。在冬季高強度的風力會帶來高層建筑室內熱量的損失,進而導致高層建筑能耗的增加。在高層建筑的特殊部位由于低溫,在風環境濕度過高的情況下會出現高層建筑結構冷凝水和滲水問題,不但影響高層建筑的壽命,而且也會增加高層建筑的能耗。高層建筑設計中要考慮到風環境正反兩個方面的影響,利用風環境中的積極因素做到對高層建筑能耗的控制,降低高層建筑的碳排放;移植和規避風環境中的不利因素,做到對高層建筑節能和減排目標的保證。在具體的高層建筑設計中應該結合風環境,建立起相互遮擋、相互掩映的新結構,使風力按照有利于高層建筑節能減排目標實現的方式流動,做到低碳理念在高層建筑設計中的深層次應用與體現。

2.3改善高層建筑的選址

建筑選址是高層建筑設計的重要問題,要充分認識到地理環境對高層建筑的影響。應該在高層建筑設計中根據日常光照原理,以低碳理念為中心,準確選址高層建筑的方位,確定高層建筑的朝向,避免高層建筑之間出現遮蔽,使高層建筑最大數量和最大范圍接受更多的日光照射。在具體的設計里應該以夏季和冬季太陽的入射高度和角度為基礎,控制高層建筑選址,做到夏季高溫條件下日照量的最小化,做到冬季低溫條件下日照量的最大化,以此來控制高層建筑對溫度調節時能源的消耗,在充分保障室內的舒適性和宜居性,做到對低碳目標的保證。