時間：2023-03-22 17:33:43
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發表網為您精選了8篇設計方法論文，愿這些內容能夠啟迪您的思維，激發您的創作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
【關鍵詞】生態設計產品設計產品生態設計
設計活動是為了創造更加美好的生活。然而，工業化所引發的高消費、高能耗卻違背了設計的根本目的。為了人類未來的生活可持續性，人們開始提倡保護自然資源、保護環境、綠化環境。在設計界，更加提倡人與自然、人與環境的和諧設計。美化環境、保護環境、節約能源成為設計中需要考慮的重要因素。有人稱之為“循環再生”設計，表明設計不僅僅是為產品設計而設計，也要為人類和自然的和諧生存設計。生態設計的思想由此應運而生。
一、生態設計涵義
生態設計也稱之為生命周期設計，即利用生態學的思想，在產品生命周期內優先考慮產品的環境屬性。除了考慮產品的性能、質量和成本外，還要考慮產品的回收和處理，同時也要考慮到產品的經濟性、功能性和審美等因素。在以往的現代意識驅動下，人們追求更新、更好、更高級的產品。產品的不斷更新，以刺激消費為動力，以市場需求為目標，追求人均占有的則富和能源，這些價值代表了現代化。在這種價值觀念的驅使下，設計的產品往往壽命很短，不把產品的使用壽命放在第一位，無視后續的產品生產及使用過程中的資源消耗以及對環境的影響。但是，隨著人們環保意識的提高，人們逐漸認識到設計對環保所起的重要作用，與環境友好的生態設計成為關注的焦點，從重新發現簡樸，節制復雜性，優先使用來源充分、易再生、對人類和環境無害的材料，設計壽命長的產品，在未來設計中從真正意義上實現生態設計。
二、產品設計理念的演變歷程
1.傳統產品設計理念
產品設計是一個將人的某種目的或需要轉換為一個具體的物理形式或工具的過程。傳統的產品設計理念，是以人為中心，以滿足人的需求和解決問題為出發點，無視后續的產品生產及使用過程中資源和能源的消耗以及對環境的污染。傳統的產品設計一般包括產品功能需求分析、產品規格定義、設計方案實施、參考產品評價4個階段。主要考慮的因素有:市場消費需求、產品質量、成本、制造技術的可行性等，很少考慮節省能源、資源再生利用以及對生態環境的影響。
2.產品綠色設計理念
為確保人類的生活質量和經濟的可持續發展，自20世紀80年代以來，旨在保護環境的“綠色”行動在世界各國紛紛興起。“綠色設計”、“綠色產品”、“綠色制造”等新概念、新理論、新方法層出不窮。產品綠色設計是指在產品的設計意識、設計定位及設計方法等問題上，將生態意識、環境因素融入到整個設計理念中，即在產品生命周期內，優先考慮產品的環境屬性，以減少對環境的污染。
3.產品生態設計理念
由于綠色設計的局限，現代意義上的生態設計成為設計時尚。這種設計在產品生命周期內優先考慮產品的環境屬性，除了考慮產品的性能、質量和成本外，還考慮產品的回收與處理，以及產品的經濟性、功能性和審美等因素，從而設計出對環境友好又能滿足人的需求的產品。在具體實施上就是將工業生產過程比擬為一個自然的生態系統，對系統的輸入與產出進行綜合平衡，而在這一平衡過程中需要進行整個壽命周期分析，即產品全生命周期分析，從而設計出安全可靠且具有耐久性的產品。
三、產品生態設計的方法
1.注重材料的性能。在產品滿足設計功能的前提下，在制造、使用過程中材料、能源消耗得越少越好，對環境影響越小越好。對環境的影響包括:對空氣的影響、水的消耗量和對水的污染、對土壤的影響、制造和使用時的發熱和能量的消耗、廢物再生可能性、使用壽命等等。德國標準研究所提出，與傳統產品相比，對環境友好的產品應當滿足使用要求.在制造、應用和回收處理中需要較少的資源，對環境造成較少的負擔。這就是說除了高性能質量外，生態產品還要求產品的生態質量，產品制造過程中的生態制造以及回收處理的生態化。
2.選擇對環境友好的材料。以來源充分自然生長的、對人體無害的、節省能源的材料來滿足產品功能的需要，以最少的用料實現最佳的效果。TBMPS/2E微機的零部件百分之百可以回收重新利用，被稱為綠色PC機。1994年德國公司Foron設計了無氟冰箱，它采用簡單碳氫化合物物丙烷、丁烷作為制冷劑，首先使壓縮機把它液化，然后讓它汽化吸熱，這種冰箱減少了70%的能耗，達到了既對環境無害又節約能源的雙重功效。
四、我國企業如何開展產品生態設計
1.將產品生態設計納入到企業戰略管理層次中。產品的生態設計涉及企業各個部門，最關鍵的是得到企業領導的認可和支持。只有將產品生態設計納入企業戰略管理層次中，才能真正提高產品環境績效。主要原因是致力于長期的產品設計戰略可以較早地發現未來可能出現的環境機會和威脅，可以從根本上提高企業的環境績效和企業競爭力。
2.注重企業內部合作。產品生態設計是一個系統工程。產品設計部門是生態設計的關鍵，但采購部門選購材料，生產部門生產產品，營銷部門最終銷售產品，這些部門都對產品的環境績效起著不同的作用。目前，我國企業應該重視生態設計中各個部門之間的合作，如研發部門提出的設計方案需要得到企業內部其他各個部門的認可并提出意見。只有這樣，才能保證生態設計的成功實施并切實有利于提高企業產品的環境績效，提升企業的綠色形象和國際競爭力。
3.加強上、下游企業之間的合作。進行產品的生態設計，必須考慮上游供應商的生態設計狀況，與環境效益良好的供應商緊密合作，才能真正生產出環境效益良好的產品。同時，只有對產品進行生態設計，才能成為重視環境效益的下游企業的供應商。
我國企業可以借鑒國外企業的成功經驗。對于生產最終產品的企業，對上游企業的環境績效進行評估，并把結果集成到產品生態設計中，實現從根本上提高企業的環境績效，提高產品的國際競爭力;對于生產中間產品的企業，通過產品生態設計，改進產品的環境績效，從而爭取成為國外企業長期穩定的供應商。
參考文獻:
[1]王慶斌.綠色包裝之綠色設計[J].鄭州工程學院學報，2001，(2):64-67.
關健詞：海堤越浪量斷面設計護面強度排水自然型海岸
一、概述
我國有總長3.2萬公里的海岸線，其中大陸海岸線1.8萬公里，島嶼海岸線1.4萬公里，隨著沿海地區社會經濟的快速發展，臺風暴潮造成的損失越來越大，已建海堤大部分已很難適應當前防潮、洪的要求。由于缺乏反映海堤自身特點和要求的國家標準，海堤工程設計、施工和管理難以做到安全適用、技術先進、經濟合理、管理規范的要求。筆者近年為配合廣東省“十項民心工程”的實施，編撰廣東省地方標準《廣東省海堤工程設計導則（試行）》DB44/T182-2004，期間，對現有海堤作了一些調研，并根據已有的設計工作經驗，針對越浪海堤的斷面設計，在此提出粗淺看法。
目前，海堤的設計以是否允許越浪劃分為兩大類，即不允許越浪和允許部分越浪。大部分的海堤建在軟土地基上，若都按不允許越浪標準設計，則對堤頂高程和斷面尺寸的要求較高，投資大，往往不經濟合理，允許部分越浪的海堤的合理設計就成了設計者要認真考慮的問題。越浪海堤的斷面設計主要解決越浪量、堤頂高程、堤身斷面、護面強度及排水及恢復自然型海岸等方面的問題。
二、設計步驟
2.1堤頂高程
堤頂高程是確定堤身斷面規模的關鍵設計參數。堤頂高程的確定要考慮海堤沉降量，可按下式計算：
（1）
式中——對應設計頻率水位的堤頂高程（m）；
——與設計頻率相應的位（m）；
——按設計波浪計算的累積頻率為F%的波浪爬高值（m）；由于按允許部分越浪設計，取%；
——安全超高值（m），按表2規定值選取。
堤頂高程有兩層含義，一是指防浪墻頂面，二是指堤身斷面頂面，當堤頂臨海側設有防浪墻、且防浪墻穩定、堅固時，堤頂高程可算至防浪墻頂面。但堤身斷面頂面的高程仍應高出設計（水）位0.5以上，且不得低于設計（水）位0.5m。
如何處理好堤頂高程與允許部分越浪的關系，設計時應以堤頂高程的要求初步確定某一高程，越浪量大于允許越浪量要求時，堤頂高程應重新確定，一般是加高堤頂或通過對堤頂、背海側坡面加強防沖保護等方法來提高海堤允許越浪量。當海堤堤前波浪較大，通過前兩種方法均難以滿足要求時，也可采用人工消浪措施減小海堤堤前波浪，控制越浪量。沿海城市的沿海（江）堤防一般都有景觀要求，為滿足城市的總體規劃要求，對堤路結合海堤堤頂高程的要求予以適當放寬，但須計算越浪水量，并根據水量設置完備的排水系統，與城市排水系統接駁，以保證越浪量及時排泄。
在考慮預留沉降量后，設計圖上的堤頂高程應為考慮堤身固結、堤基附加沉降量后的工后堤頂高程，故設計者應在圖紙的說明部分明示計算沉降量及施工時要求的預留沉降高程。
2.2越浪量
大部分的海堤的損毀均由于超標準潮浪的越浪水體作用，允許部分越浪的海堤其越浪量成為海堤斷面結構設計的控制因素。海堤的越浪量是指1m單位寬度海堤上每秒鐘波浪翻越海堤的水量，其單位為（m3/s.m）。當海堤越浪超過一定數量時，將導致堤身破壞，目前國內外對海堤允許越浪量的確定和越浪量計算方法的研究成果均建立在模型試驗的基礎上。
以上述值作為堤身越浪量的控制上限，通過越浪量計算，方法見文獻第8章，可以令堤身的越浪量滿足設計要求。當越浪量超出允許值時，可采取改變斷面布置、調整護面結構措施削減波浪或增強護面的抗沖強度。對防護級別較高的1、2級海堤或有重要防護對象的海堤應結合模型試驗確定允許越浪量，同時驗證堤頂和內坡護面的防沖穩定性。當堤頂為混凝土或漿砌石護面、內坡為墊層完好且有效的干砌石護面時，除按設計重現期波浪條件計算越浪量外，還應提高一級波浪設計重現期校核越浪量，在校核條件下允許越浪量可放寬至0.07(m3/s·m)。
目前海堤允許越浪量和越浪量計算方法均建立在簡單單坡和陡墻模型試驗的基礎上，計算方法和計算公式比較單一且精度有限，難于適應復雜斷面結構型式海堤的越浪量計算。從安全和經濟的角度考慮，對重要海堤結合模型試驗確定越浪量是必要的。
2.3堤身斷面
斷面設計時，先參照已建類似工程初擬斷面形式，根據波浪要素及海堤等級，確定堤頂高程，經過穩定計算，反復調整尺寸，最終確定合理的斷面。斷面調整的大前提是，降低堤頂高程，控制穩定，應從以下兩各方面著手：
（1）斷面內部調整
內部調整包括調整邊坡、調整護面、調整高程。穩定不能滿足時，放緩邊坡是比較奏效的措施；調整護面結構，可以不改變斷面形狀而僅改變堤身護面，利用不同護面的糙率，削減波浪爬高，降低堤頂高程。
（2）斷面形式調整
可對堤身設置消浪平臺，平臺位設置于多年平均位加50cm超高處，可以減少波浪爬高，且有利于斷面的穩定性。堤前有灘涂的應采用非工程措施，種植紅樹林，既可減少波浪爬高，又能固灘保堤護岸。堤前水深較大時，可考慮堤前設置潛堤的工程措施來減少波浪爬高。
2.4護面強度
護面主要指的是臨海側面、堤頂、背海側面護面的強度。
（1）臨海面
臨海側直接經受波浪作用，護面結構主要從整體性、抗沖刷、消浪等角度綜合考慮。該部分結構上部應能夠承受波浪的打擊、上吸。下部應能承受波浪的反復掏刷。因此要求護面結構強度要高，穩定性要滿足要求，護面底要做好反濾，同時坡面要留足排水孔，漿砌或混凝土砌石護坡具有較好的整體性，外表美觀，抗波浪能力較強，返修率低，管理方便。但適應變形能力差，當岸坡發生不均勻沉陷時，砌縫容易出現裂縫。應在堤身土體充分固結，基礎沉降已基本完成，且土坡基本穩定后的堤段經穩定厚度計算，確定護面厚度。混凝土砌石，雖造價稍高于漿砌石，但砌筑質量要優于漿砌石。混凝土護面下的砂心堤段，在波浪破碎時，自波峰拋出的水流的沖擊，對板產生周期性動力荷載，引起護面下砂土的運動。當波浪爬升和自斜坡上下落時，護面構件上的壓力交換也引起運動。在波浪作用下，混凝土面板即使止水做得夠好，也避免不了板下部填料的移動，這種移動最終導致板底脫空，波浪作用時擊碎板面。對淤泥質堤基，堤身土體充分固結后，當迎潮面封閉時，可不留排水孔。護腳要有足夠的支承力，要能防止底腳被淘刷，或發生淘刷時，仍有足夠的能力支承護面結構。
（2）堤頂
堤頂則由于要滿足越浪的強度要求，護面的強度要求同迎潮面，由于堤頂一般兼作防汛公路，根據這一特點，護面一般采用混凝土結構。為保證堤頂護面混凝土結構的平整度，要求堤身填土的沉降、固結量已基本完成，此時的堤頂護面結構不再留沉降縫，而只留伸縮縫，路面設計的術語為脹縫，縮縫。脹縫一般設在堤軸線平面曲線曲率變化的起止部位，直線段較長時，可每200m設一條，縫間通過可以伸縮的拉力桿（鋼筋）連接。縮縫一般4～6m設置一條，采取誘導切割方式，在護面上切割深3～5cm，寬3～8mm的假縫形式，當護面板收縮時，將沿此最薄弱斷面有規則地自行斷裂。縫間填灌瀝青類材料。
（3）背海側面
爬上海堤臨海側坡的浪花，越過防浪墻，直接與堤頂或后坡碰撞，因此流速哀減迅速，故背海側坡的防護主要以能承受垂直于坡面的沖擊力為主，無波浪的回流水流的拖拽力，因此護面設置原則應為透水、消能。在保證良好的反濾墊層的基礎上，按其造價高低排序，應為干砌石砂漿勾縫，預制混凝土板勾縫，漿砌石。雖然按部分允許越浪設計，但應按越浪量計算成果，使海水在堤頂匯集，通過排水溝排向前坡腳，創造條件使背水坡仍能采用生物措施保護，加鋪一定厚度的腐質類土，一來可保證提高成活率，二來可為其繁植提供較豐富的營養積蓄地。背海側坡腳應設置矮擋墻，既可得保護堤腳，又使工程界限明確，增加美觀。
2.5排水
排水主要解決翻越堤身表面的越浪水量及降雨量在堤表面的引排問題。堤身表面排水分為漫坡排水和匯水溝集水排放兩種形式。對背海側采用工程護坡的越浪海堤，采用漫坡排水一般即可滿足排水要求，只要在坡底設置匯水溝集水，統一匯入總排水系統。當采用堤頂匯集越浪水量，背海側仍采用生物措施保護護面方式時，一般堤身高度小于6m的平直段堤圍，漫坡排水不會引起集中沖刷，但曲線段則應設置適量的豎向排水溝，以通過引走堤表水流，防止水流沖刷坡面。這些豎向排水溝均設置在陡坡上，屬于急流槽，因此，溝內應砂漿批蕩。
越浪海堤的越浪量通過計算可以分析出，但一般堤段缺乏當地的高頻率常遇洪水的自記雨量降雨強度資料，故可采用文獻中介紹的方法，以5年一遇10min降雨強度等值線圖及60min降雨強度轉換系數等值線圖，計算堤面降雨的排水設計徑流量，與越浪水量相加則可進而確定壩面排水系統的斷面尺寸，使得堤面排水系統的設計更加詳盡。
2.6自然型海岸的恢復
所謂的自然型海岸，就是要保持、重現及創造海岸原有的多姿多彩的自然風情。越浪海堤的建設，臨海側、堤頂、背海側采用的工程措施使得海岸的自然環境受到嚴重的干擾，因此，要將工程措施與生態學有機的結合，根據海堤所處的不同位置，采取不同的生態恢復措施。
對直接臨海的堤，由于受海浪的頻繁拍擊，海岸生態建設的重點應放在堤前水域和背海側坡面，應在堤前水域種植紅樹林，營造防風、防浪的生態林。應在背海側坡面的干砌石、砼護面塊體等工程措施護面的表面覆蓋原位棄土，移植或種植草皮。
對堤前有灘地且不直接臨海的堤，除了應在堤前積極營造生態林外，對臨海側堤面，也應盡量采用滿足抗風浪要求的砌塊護面，并上覆土，促成植物快速生長。
三、結語
越浪海堤控制住了上述關鍵設計環節，其安全性基本可得到保障。此文結尾時值得一提的是:
（1）一般的越浪海堤均建在軟土地基之上，施工時應嚴格控制施工速率，急于求成，不但增加填筑工程量，而且地基破壞的滑弧切割堤身，引起堤身縱向裂縫，削弱堤身總體性，附加斷面處理工程量。
（2）臨海面、堤頂、背海側面護面均應在堤頂沉降量小于8mm/月時，方可實施堤頂剛性工程保護措施。沉降未基本穩定時，應采用過渡性工程措施保護堤面，如干砌石護面。用此措施來保證剛性護面不出現裂縫而破壞結構的完整性。
只有精心設計的斷面，越浪海堤的安全性才可得到充分的保障，才能達到既經濟合理，又安全可靠的目的。只有在改造自然的同時又時時不忘與自然和諧共存，才是海堤設計的可持續發展之路。
參考文獻
[1]廣東省地方標準，廣東省海堤工程設計導則（試行）》DB44/T182-2004，北京，中國水利水電
一、實驗設計教學的必要性
1996年上海高考第四（5）題要求測定陶瓷管上均勻電阻膜的厚度，就屬于設計型實驗．但由于題目給出了全部實驗器材和所有相關量，使實驗定位在電阻或電阻率的測定上，又大大降低了實驗難度，只屬于局部設計型實驗．無論命題者出于何種考慮，設計型實驗畢竟半遮半掩地出現了，這多少給教學工作者提了個醒．
1．從小處著眼，加強實驗設計教學
上海作為高考改革的試點城市，其成功的改革將為全國高考提供可能的改革方向，甚至一些新穎的題型和情境，都可能為全國高考所借鑒．如1996年全國高考第21題就是從1995年上海高考第一（5）題脫胎而來的．無疑上海高考關于實驗設計的考查是又一個成功的改革舉措，極有在全國推廣的價值．而物理《考試說明》中要求“會用在這些實驗中學過的實驗方法”，也為實驗設計的考查在全國的推廣提供了可能．
2．從大處著眼，加強實驗設計教學
著名核物理學家錢三強先生在為郭奕玲、沈慧君編著的《物理學史》所作的序中，曾嚴厲指出：“今天我們科學界有一個弱點，這就是思想不很活潑，這也許跟大家過去受的教育有一定關系……”我們常常教育學生“應該……”“必須……”；我們的考試題目常常不惜筆墨描述背景、附加條件，最后只有一個小小的空格“是……”．這樣培養選的人才在學校是好學生，步入社會是好職員，大腦中只是機械地跳動著兩個問題：“你要我做什么？你要我怎么做？”工作常常：“完成”的相當漂亮，但思想僵化，毫無創見．這正是我們的悲哀！長期以來的這種教育選拔模式，致使我們現在仍只能在很羞澀地提到幾個美籍華人時才有一種借來的榮光與自豪！
思想不活躍，是因為我們給了學生太多的“必須”的限制；思想僵化，是因為我們留給學生太少的“可能”的余地．實驗設計的教學，正是活躍思想，培養能力的一種好方法，授以實驗的基本方法，讓學生自己去考慮有哪些可能的做法，自己會怎么做．
二、實驗設計的基本方法
1．明確目的，廣泛聯系
題目或課題要求測定什么物理量，或要求驗證、探索什么規律，這是實驗的目的，是實驗設計的出發點．實驗目的明確后，應用所學知識，廣泛聯系，看看該物理量或物理規律在哪些內容中出現過，與哪些物理現象有關，與哪些物理量有直接的聯系．對于測量型實驗，被測量通過什么規律需用哪些物理量來定量地表示；對于驗證型實驗，在相應的物理現象中，怎樣的定量關系成立，才能達到驗證規律的目的；對于探索型實驗，在相應的物理現象中，涉及哪些物理量……這些都是應首先分析的．
舉例來說，要測定地球表面附近的重力加速度，我們就應檢索：在所學知識范圍內，哪些內容涉及到重力加速度，它與其他物理量有何定量關系，并一一羅列出來：
（1）在靜力學中，靜止物體對豎直懸繩的拉力或對水平支持物的壓力大小就等于重力，即T＝N＝mg．若T（或N）和m能測出，則重力加速度g可測定．
（2）在超重或失重（但不完全失重）系統中，F－mg＝±ma．若F、a和m可測出，則重力加速度g可測定．
（3）在運動學中，物體從光滑斜面上由靜止下滑，s＝12gsinθt2．若s、θ和t可測定，則重力加速度g也可測定．
（4）在運動學中，物體從粗糙斜面上由靜止下滑，s＝12（gsinθ－μgcosθ）t2．若s、θ、μ和t可測，則重力加速度g也可測定．
（5）自由落體運動中，h＝12gt2．若h和t可測出，則重力加速度g也可測定．
（6）用重力加速度測定儀測定．
（7）在平拋運動中，豎直方向在連續相等的時間內位移之差Δy＝gt2．若Δy和t可測，重力加速度g同樣可以測出．
（8）在斜拋運動中，水平射程可以表示為x＝v02sin2θ／g．若x、v0和θ可測出，則重力加速度g也可測出．
（9）單擺做簡諧振動時，其周期可以表示為T＝2πl／g．若T和l可測，則g可測．
（10）在焦耳測定熱功當量的實驗中，若能測出水的質量和升高的溫度，算出水增加的內能，再測出重物的質量和下落的高度，同樣可測定重力加速度．
（11）帶電粒子在的勻強電場平行板電容器中平衡時，mg＝qU／d．若U、d和帶電粒子的荷質比（q／m）可測定，則g可測出．
（12）假設一物體在地球表面附近繞地球做圓周運動，mg＝GMm／R2，g＝GM／R2．
…………
2．選擇方案，簡便精確
對于每一個實驗目標，都可能存在多條思路、多種方案．教材中關于某個實驗目標的實驗方案，也只是眾多方案中的一種，而且不一定是最好的一種，而只是較可行的一種．那么在眾多實驗方案中，我們應如何選擇呢？一般來說，選擇實驗方案主要有三條原則：
（1）簡便性原則即要求所選方案原理簡單、操作簡便，各量易測．應盡量避免實施那些原理復雜、操作繁瑣和被測量不易直接測量的實驗方案．
（2）可行性原則實驗方案的實施要安全可靠，不會對人身和器材造成危害；所需裝置和器材要易于置備，不能脫離實際，不能超出現有條件．
（3）精確性原則不同的實驗方案，其實驗原理、所用儀器以及實驗重復性等方面所引入的誤差是不同的．在選擇方案時，應對各種可能的方案進行初步的誤差分析，盡可能選用精確度高的實驗方案．
以上三原則通常要綜合考慮．
在前述方案中，方案（1）中常用的測力計誤差較大；（2）中F和a均不易測定；（3）中θ和t不易測定且難以保證斜面足夠光滑；（4）中θ、t和μ均不易測定；（5）中若用秒表計時人為因素較大，若用打點計時器計時，紙帶受振針阻力與通常小物塊所受重力相比不能忽略；（6）中儀器先進但一般中學沒有；（7）中若用閃光照像技術則是一種好方案，但設備和技術都達不到要求，若用平拋運動的研究方法誤差較大；（8）中θ和v0的測量難度較大；（9）中相對而言較切合中學實際；（10）中需測定的物理量多且很難采取絕熱措施；（11）中學階段不易測定荷質比；（12）只是一個思想實驗，無法付諸實踐，但可估算，代入數據得g＝9．857m／s2，與標準值9．81m／s2只相差4．8．綜上所述，中學階段通常采用單擺法測定重力加速度．
3．依據方案，選定器材
實驗方案選定之后，考慮該方案需要哪些裝置，被測量與哪些物理量有直接的定量關系，這些物理量分別需用什么儀器來測定，從而確定整個實驗需要哪些器材．
在“用單擺測定重力加速度”的實驗中，是利用單擺裝置來進行實驗的，故需鐵架臺、細線和擺球等來組裝單擺．重力加速度可表示為g＝4π2l／T2，周期需用秒表測定；擺長l是從懸點到擺球中心的距離，因此需用米尺和游標卡尺分別測定擺線長度l和擺球直徑d．從實驗原理表達式可以看出，實驗與擺球質量無關，故毋需使用天平．
當然，從實驗方便性和精確性角度考慮，還需對所選器材作進一步要求，以期把系統誤差降到最小．如上述器材中，擺線的伸縮性和質量應較小，擺球的質量應較大．擺線伸縮性大，其長度會隨拉力變化而變化；擺球與擺線質量相差越小，系統（擺線和擺球）質心偏離擺球中心越遠，誤差就越大．為了便于觀察，擺球振動的路徑宜長，但又要確保單擺做簡諧振動，故擺線宜長些，常取1米左右．
4．擬定步驟，合理有序
實驗之前，要做到心中有數：如何組裝器材，哪些量先測，哪些量后測，應從正確操作和提高效率的角度擬定一個合理而有序的實驗步驟．對一些可直接測量的物理量，可先行測量；對需通過實驗裝置才能測定的物理量，須先組裝器材，再進行實驗、觀察和測量．
在“利用單擺測定重力加速度”的實驗中．原理表達式g＝4π2l／T2中的l和T分別為單擺的擺長和單擺做簡諧振動的周期．因此應先組裝單擺，再測定擺長，最后讓單擺做簡諧振動，測定周期T．根據所測數據計算出重力加速度g的值．至于過程細節不再贅述．
5．數據處理，誤差分析
高考對此要求不高，但常用的數據處理和誤差分析的方法還是應該掌握，在設計實驗時也應予考慮．
三、建議
【關鍵詞】人文主義;教學設計;方法論
【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097(2009)11―0013―04
一 人文主義教學設計產生的背景
方法論是指導研究的觀念思想體系,包括基本的理論假設、研究的哲學取向和原則,它關注的不是某一具體研究方法,而是對指導現有研究方法運用的理論體系的反思。[1]教學設計方法論就是指導教學設計理論研究的思想體系,其演變深受同時期西方哲學的科學主義與人文主義兩種思潮的影響。科學主義影響下的教學設計更多看到教學活動規律性的一面,肯定了人在教育教學活動中的理性以及人在發展過程中的規律性,因而主張用理性的手段對教學加以控制和干預,這在本質上是一種機械論的世界觀。它忽略了人存在的意義和價值,忽視了人類世界的復雜性。毋庸質疑,人有其理性的一面,這使得教學設計運用自然科學的研究方法成為可能和必要;但同時,人又有其非理性的一面,有自己的意識、意志、本能、沖動、情感、直覺等,決定了教學設計與其它設計過程不同,不能簡單的運用一個方案設計出預期的結果。因此,越來越多的研究者對科學主義思潮中的教學設計產生質疑,認為這種設計的實施實際上是把動物的簡單反應強加于人,將育人的事業與工業生產相提并論,試圖尋求具有教學“投入―產出”高效率的方法和技術,其基本特點是教學目標的具體化與可操作性;教學內容的生硬灌輸與線形設計;教學過程按部就班;教學評價的客觀化、定量化和形式化等,對這種過分強調“物的客觀”而非“人的主觀”的方法論取向,應該深刻反思其合理性。
在這種背景下,西方現代人文主義思潮迅速滲透和移植到教學設計的研究之中,各種旨在提升人的主觀意識、崇尚理解、混沌、模糊、多元化及非線性的相關理論給教學設計研究帶來了新的生命力。如建構主義、解釋學、混沌理論、后現代主義、活動理論、模糊邏輯等學習理論研究的思維直接動搖了科學主義教學設計的理論基礎,為教學設計的研究提供了更加廣闊的視野。然而,在對人文主義教學設計進行嘗試的過程中發現,過分強調人的隨意與自由、模糊的、混沌的人文主義教學設計在實踐中很難把握,這里的“人”陷入了“自我意識”的泥潭。它過于關注問題復雜與無序的形式,而忽略教育、教學的內在規律性,使教學設計的操作性變為形式,進而滑向虛無主義。
二 人文主義教學設計的嘗試
1 建構主義與教學設計
20世紀80年代,建構主義學習理論被喬納森(Jonassen,D.)等人引入到教學設計研究領域中,人文主義教學設計的最初嘗試便開始了。盡管許多學者對“建構主義的認識論是主觀主義的,還是主客觀相統一的”存在分歧(何克抗),但我們從建構主義的思想淵源中還是可以找到其人文主義的蹤影。
建構主義在教學設計中逐漸走向成熟是在20世紀90年代以后,喬納森(Jonassen,D.1992)用“建構主義的發展”和“建構主義的特點”兩個模型來表示建構主義對教學設計的影響。[2]認為基于建構主義的教學設計不是接受權威的觀點和理論體系的過程,而是根據一定的教學情境進行反思、詮釋、批判、行動、共同構建、實踐、欣賞和進行藝術化的工作。它不強調序列化、體系化的教學設計程式,容忍模糊、個性、矛盾、隨意,關注現實教學情境的豐富性。
在建構主義眼中,教學設計不應是預設好的教學方案,學生不是簡單的設計對象,他們應主動參與到教與學的活動中,而且在參與中獲得的體驗是因人而異的,這是因為他們的“先驗意識”不同。建構主義視野中的教學設計注重高層次的學習結果的培養。認為以往的教學設計關注的是比較低級的、答案唯一、內容系統完整的學習,忽視高級學習。事實上,“我們所學的許多東西都涉及到非良構領域的高層次知識”[3]。還要強調的是,建構主義的教學設計關注“學習伙伴”的重要性,提倡小組合作學習的學習模式。如前所述,人的共同生存發展能力在未來社會中將發揮巨大作用。不僅如此,從建構主義對學習本質的理解來看,學習伙伴或合作學習對學習結果的影響也是巨大的。社會建構主義就主要強調了人類認知與知識形成的社會性基礎。這種建構主義理論是美國學者伯格和拉克曼于1966年提出的,他們認為人類的理性是社會集體的產物。研究學習不能以個體的人為基礎,更不能脫離社會情境和文化,應該研究人在社會群體中的互動性。因此,教學設計應該充分考慮合作學習模式。
這樣,建構主義就確立了不同于科學主義教學設計的新的方法論特點,即學習者在復雜的情境中基于自己的經驗解決結構復雜的問題,從而培養自己的能力。
2 解釋學與教學設計
解釋學(hermeneutics)又稱為闡釋學、釋義學、詮釋學,是20世紀西方最有影響的幾個人文主義哲學流派之一。海德格爾、伽達默爾等人的研究把解釋學推向更深更高的方法論層次。伽達默爾認為,理解是具有歷史性的,理解的結果是解釋者的“現代”(也將成為歷史)與解釋對象的歷史相互作用、相互融合的統一物,我們稱之為“視域融合”。[4]理解的對象是人及其一切活動,它們包括歷史、文獻、思想、創作等文本。這些文本都是作者的歷史“視域”的產物。因而,當解釋者以自己的“視域”去理解這些文本時,就出現了兩種“視域”的對立;而只有把這種對立“融合”起來,即把歷史的融合于現代的之中,構成一種新的和諧,才會出現具有意義的新的理解。這一過程,就是“視域融合”的過程。[5]因此,理解是循環往復的,我們對文本意義的理解只能是一種無限的可能性,永無終止之日。
顯然,解釋學為教學設計思維提供了一種有意義的視角。Jonassen等人曾從解釋學的角度指出教學設計應“追求學習者對問題的理解,關注學習者對問題的詮釋”,并提出了教學設計的解釋學原則:理解溝/空白原則、偏見和自身利益原則、文本轉換和差異原則以及和歷史時期之間的協調原則。[6]
解釋學對教學設計的影響具體表現為:(1)學習結果的預設對教學意義不大。首先,不存在對某一事物認識的唯一理解。施萊爾馬赫認為學習者在學習之前由于“先驗意識”的不同,不可能對事物取得同一性的理解。并且“先驗意識”的內容是非常復雜的,受很多心理因素的支配,不可能分析清楚。第二,理解并不是一種僵硬的過程,它在解釋者與解釋對象的相互作用中產生,這一過程必然是動態的、永無止境的。因此,不可能存在單一的、靜態的學習結果與復雜的、動態的學習過程(理解過程)相對應。(2)科學主義教學設計所強調的線性的行為評價方式在解釋學這里受到了挑戰。因為從解釋學的觀點來看,知識是一種社會協定,理解不可能與其所處的文化或社會情境相分離。對同一文本的解釋,在不同歷史時期,從不同的視角,會產生不同的意義差異,它是“視域融合”的過程。因此,文本的理解不可能通過文本的背誦而獲得,那種一元化的、非此即彼的結論不能充當評價的標準,只能通過解釋者的闡釋。(3)不可能設計出一種最優的、普遍適用的教學策略來滿足不同的教學需要。解釋學強調,在運用文本互動和解釋對話的過程中參與者必須不斷地調整自己的思維方式。每個人要進行或分析交流的時候,都是在運用一種新的闡釋策略。每個對話都是獨特的,不可重復的。任何想自動地或系統地進行對話的企圖,都是一種徒勞。[7]
至此,我們看到,與科學主義教學設計的“實證研究觀”不同,一種新的頗具“人情味兒”的“解釋研究”方法論,以相對立的姿態出現在教學設計研究的視野里。
3 混沌學與教學設計
自20世紀60年代混沌理論誕生以來,各門科學研究開始關注客觀存在的“無序性”,把“過程”而不是“存在”看成科學的主題。在這種科學革命的浪潮中,混沌理論也逐漸滲透至教學設計研究領域。Jonassen、Dowding及You等學者對線性的、決定論的可預測性、封閉系統以及負反饋圈為顯性特征的科學主義教學設計觀提出了質疑,并試圖將混沌學的非線性、非決定論的不可預測性、開放系統和正反饋圈等基本概念引入教學設計,以超越科學主義教學設計觀的機械性。[8]
混沌理論中的蝴蝶效應、分形認識觀點、以及奇異吸引子都對教學設計的理論研究產生了深遠的影響。蝴蝶效應描述了對初始條件的敏感性,即系統內部初始條件的小變化會引發后續的大變化。[9]這說明了系統具有不確定性與不可預測性,即系統的非線性,教學系統也是如此。教學過程充滿了未知因素,是不可預測的。那種科學主義教學設計中所強調的線性教學程序的操作性在混沌理論中失去了意義。對教學系統的認識由線性發展到非線性,是教學設計方法論上新的突破。分形是混沌理論中又一個重要的概念,它強調通過認識部分來映像整體,在系統科學上沿著微觀認識再反映到宏觀認識,形成了分形認識論[10]。它是關于整體與部分之間的關系的思維方法。[11]在教學設計中,由于人的思維的復雜性,應注意開發元認知能力,促進蝴蝶效應的產生。具體到對教學內容和教學策略的設計與安排,應考慮采用不同的教學方法。另外,奇異吸引子在混沌理論中同樣是不可忽視的。它通過誘發系統的活力,使其變為非預設模式,從而創造了不可預測性。[12]這一研究進一步確證了教學系統設計的非線性形態。
應該說,人文主義教學設計顛覆了科學主義教學設計的線性的、精確的、可預測、可操作等理性思維的方法論特點。提出了認識世界的一種新的方法論,帶給教學設計研究一種全新的思維模式。
三 人文主義教學設計的方法論反思
縱觀人文主義教學設計的發展,我們可以看到:人文主義教學設計強調學生的主體性;關注教學過程的復雜性;關心學生的存在與價值,從學生的角度考慮如何設計教學;在研究方法上提倡用理解的方法研究學生的“客觀精神”。這些正是科學主義教學設計所忽視的問題。對于研究“如何產生優化教學效果”的教學設計而言,或許,從學習的主體―學生的角度出發去設計教學過程更為合理。然而,人文主義教學設計由于作為其哲學基礎的現代人文主義思想的局限,它的研究也存在著很大的片面性。
1 如何完整的看待人
伽達默爾認為,人的存在方式就是理解,理解的過程貫穿于人類生活的一切方面,它是人類和世界萬物一切意義的來源。同時也體現了人與世界最基本的關系,它本身就是人生在世的經驗。毫無疑問,人文主義者對人的闡釋達到了至高點,但卻把世界置于人的主觀意識中。
人文主義教學設計雖然強調了人的意識、人的情感、人的內心活動對學習發生的重要作用,但他卻從人的主觀存在中理解和尋求教學設計的思路,由此而得到的結論是“教學設計已經死亡”(拉菲,1990年)[13]。極端激進的建構主義者古德曼(Goodman)等人全盤否定真實世界和客觀實在在人類的心理活動之外,所謂真實世界都是個體心理活動所建構的產物,“實在”完全是個性化的,人類獲得的知識完全是自己建構的結果。按照這種邏輯推導下去,就會得出只有我是存在的,其它的一切都是我的感覺和意識的產物。[14]也就是說,人最終都生活在自己知覺的主觀世界里,人的所知所想,都存在于自己的意識。教學設計在這種思維觀念中顯得毫無意義。
因此,人文主義教學設計雖然看到了科學主義教學設計的片面性,反對將人看作“產品”進行設計、加工,卻陷入了“人完全生活在自己的意識中”的泥潭。這里的“人”仍然是“單面人”,從一個極端走向了另一個極端。
2 混沌無序不是教學活動的唯一特性
人文主義教學設計對以線性、可預測性、可控制為顯性特征的科學主義教學設計觀提出了質疑。他們認為教學過程由于人的存在充滿了復雜性,是未知的、不可預測的。學習發生的過程是神秘而復雜的,學習者的個體差異,如學習風格、個性意識傾向性、努力度、初始能力以及大量的才能傾向形式等以一種混沌的形式相互交織在一起,共同發揮作用,影響著每一個學習事件,因而在教學中無法把握與控制。另外,在教與學活動中,存在著大量的非良構問題。這類問題的解決存在著多種途徑,有不同的答案,在解決過程中需要多種知識、多種能力。而且直覺對于問題的解決有著重要的作用,因而教學過程也就沒有目標和控制可言。
可以肯定,看到教學過程的混沌與復雜對于客觀認識教學設計的本質有著積極的作用。然而,過度強調問題復雜無序的外在形式而忽視教學內在規律性又使教學設計走向了相對主義的道路。眾所周知,教育、教學中是有規律可循的:對于基礎知識的學習一般采取由易到難,由簡單到復雜的教學策略;學生學習的內部動機是可以影響和激發的;學習者的身心發展也有一定的自然規律,皮亞杰對此做過較為深入的研究。人文主義教學設計更多地關注問題的復雜性,認為目標的制定在教學設計中毫無意義。教學過程也由于其復雜性、不確定性而無法控制。這種只看到事物的“動”而否認其“靜”的認識是形而上學的,它僅僅關注問題復雜與無序的形式,而忽視教學內在規律性的本質,使教學設計的操作性變為形式,進而滑向虛無主義。[15]
3 知識并非完全由人的主觀意識所創造
人文主義教學設計站在主觀主義知識論的立場上,認為人的觀念、思想和意識等構成終極“實在”(Reality),觀念或心靈的世界才是真正的實體(Entity)。狄爾泰也認為,這個世界本是“生命的客觀化”的產物,它是由人的精神所創造的。[16]因而,要理解與認識這個世界必須通過人的精神才能實現。這樣一來,學習者無法將來自于外部世界的知識遷移到記憶中。相反,他們只能基于個人的經驗和互動來構建自身的解釋。由于每個人對事物的解釋是不同的,所以不存在學習者必須去掌握的客觀現實。根據這一思路推導得出,不存在客觀實在的教學內容,教學內容存在于每個學生的意識之中。這個結論顯然違背了教學設計研究的初衷。
筆者認為,知識是由自然科學知識和人文科學知識組合而成,自然科學知識的學習為我們的生存奠定了物質基礎,而人文科學知識的學習則幫助人們尋找真正的“幸福”,這種幸福是建立在物質基礎之上,但又高于物質追求。人文主義把知識籠而統之納入人的主觀意識之中,否定基礎知識、科學知識的重要性,將使教學設計從精確化的程序操作走向虛無主義。
4 人文主義教學設計在實踐中難以操作和把握
科學主義教學設計由于其實證主義傾向,在具體教學實踐中很容易控制和實施,而人文主義教學設計方案則難以操作和把握,這與研究者所采用的研究方法有關。
生命哲學家狄爾泰徹底劃清了自然科學與人文科學在研究方法上的界限。他認為,自然科學的研究對象是沒有意識、意志、理性和激情的自然界,是在意識之外的物質。他們都是機械的,并受因果關系所支配。而人文科學的研究對象則是由人的生命和精神所創造的社會歷史,正是這個由社會歷史構成的人文世界或“客觀精神”的世界才真正體現了人的生命的本質。它是由人的精神所創造,因此要通過人的精神才能加以理解。自然科學的實證主義研究方法是以揭示自然界的因果聯系為目的,而人文科學的解釋方法是以人的精神理解作為目的。這樣以來,在狄爾泰的理論中,解釋學就被定位為人文科學所特有的區別于自然科學研究方法的一種普遍的方法論。
在具體的研究方法上,人文主義教學設計主張采用理解和體驗的研究方法。認為知識的習得與人的發展都是在與復雜情境的相互作用中產生的,強調“人的先驗意識”。主張在復雜真實的情境和社會背景中,依據個人經驗建構知識意義。指出認識的結果不是對變量之間相互關系的確證,而是“揭示人的精神理解”(狄爾泰)和復雜的教育情境。然而,這種體驗和理解的研究方法嚴重的依賴于個人的主觀經驗和個人的文化歷史背景,因而,它經常被看成是“主觀的、神秘的”,無法找到一個普遍的模式。
顯然,理解的研究方法,拓寬了教學設計的研究思路,把握了人的意識、情感、本能等非理性因素,使得教學設計的研究充滿人情味兒,但這種研究方法下的教學設計在實踐中很難操作和把握。瑞格魯斯曾于1991年指出,建構主義最多只是一種學習理論,在課程的水平上比較有意義,而在具體的教學設計實踐中則無意義。托巴斯(Tobias,S.)甚至認為建構主義只是一個花哨的術語而已。
四 結束語
教學設計在經歷了科學主義與人文主義的方法論取向后,暴露出各自的方法論局限。無論是科學主義教學設計還是人文主義教學設計,他們眼中的“人”都是單面的,對教學過程的理解也是不完整的。因此,教學設計將尋找一種多重的、動態的、復雜的思維方式作為存在的基礎,并在此基礎上發展。事實上,一些教學設計研究者已經開始擺脫極端的理性觀與混沌觀,在反思教學設計實踐的基礎上,注意將理性與非理性、科學主義與人文主義融合起來,形成反映設計本質特點的、更加科學的、更具創造性的教學設計觀。
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[關鍵詞]問題導向；教學設計；增長模式；系統方法；教學設計三維模型
[中圖分類號]G40-057 [文獻標識碼]A [論文編號]1009 8097（2013）11—0035—06
前言
教學設計是教育技術學研宄和實踐中的一個重要領域，是一門連接教學理論與實踐的橋梁學科。教育技術學以媒體技術為基礎，教學設計為核心。教學設計旨在創設一個使教學效果最優化的教學系統。當前教學設計不僅運用于正規學校教育（基礎教育、初等教育、中等教育、職業教育或是高等教育），而且也廣泛運用于事業機關、企業、軍事部門和服務等行業的教育培訓中。另外，各種現代化教育形式（廣播電視教育、網絡教育、移動教育、泛在教育、云計算教育、計算機輔助教學、微課堂教學等）的實施也高度依賴于教學設計。
隨著教學設計應用需求的增多，越來越多的教學設計模式被提出來。1991年，加斯塔夫生在有關教學開發模式的論著中則指出，自60年代出現第一個模式以來，在以教學技術為主的文獻中已有數百個模式。雖然教學設計有了很多規范化的程序，然而，隨著時代的發展，教育方式越來越呈現出多樣性和復雜性，可以預計新的教學設計模式還會層出不窮，這也就使得教育教學的從業者對教學設計方法變得越來越難以學習、掌握和應用。我們不禁會有疑問：能否在認識論和方法論的高度給出教學設計的一般模式呢？這便是本研究所要關心和回答的問題。作者依據“問題”導向的科學技術哲學方法論初步嘗試提出一個普適性的基于教學問題導向的教學設計一般模式，期待能達成共識，形成教學設計的新范式，提供給教學設計人員一種設計思路。因為，本研究是對教學設計方法本身的進一步認識和哲學反思，屬于“方法論”的范疇，所以，本研究是關于教學設計的元方法的探索。
一 以問題為導向的科學技術哲學觀點簡介
摘要；文章闡述了抗震設計方法的轉變，并介紹了兩種不同設計方法的優缺點，對能量分析方法在抗震結構計算中的應用進行了分析。
關鍵詞：推覆分析方法；結構能量反應分析；地震動三要素；耗散能量
目前世界各國的抗震設計規范大多數都以保障生命安全為基本目標，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設防水準，據此制定了各種設計規范和條例。依此設計思想設計的各種建筑物在地震中雖然基本保證了生命安全，卻不能在大地震，甚至在中等大小的地震中有效的控制地震損失。特別是隨著現代工業社會的發展，城市的數量和規模不斷擴大，城市變成了人口高度密集、財富高度集中的地區，一般的地震和1995年的日本阪神地震，造成了巨．大的經濟損失和人員傷亡。嚴重的震害引起工程界對現有抗震設計思想和方法上存在的不足進行深刻的反思，進一步探討更完善的結構抗震設計思想和方法已成為迫切的需要。上個世紀九十年代，美國地震工程和結構工程專家經過深刻總結后，主張改進當前基于承載力的設計方法。加州大學伯克利分校的J.P.Moehlelll提出了基于位移的抗震設計理論；日本建設省建筑研究院根據建筑物的性能要求，提出了一個有關抗震和結構要求的框架，內容包括建議方案，性能目標，檢驗性能水準等：我國學者已認識到這一思潮的影響，并在各自研究領域加以引用和研究，如王亞勇、錢鎵茹、方鄂華、呂西林分別發表了有關剪力墻、框架構件的變形容許值的研究成果，程耿東采用可靠度的表達形式，將結構構件層次的可靠度應用水平過渡到考慮不同功能要求的結構體系，王光遠把這一理論引入到結構優化設計領域，提出基于功能的抗震優化設計概念。
我國現行的結構抗震設計，主要是以承載力為基礎的設計，即用線彈性方法計算結構在小震作用下的內力、位移；用組合的內力驗算構件截面，使結構具有一定的承載力；位移限值主要是使用階段的要求，也是為了保護非結構構件；結構的延性和耗能能力是通過構造措施獲得的。結構的計算分析方法基本上可以分為彈性方法和彈塑性方法。當前在建筑結構抗震設計和研究中廣泛地采用底部剪力法和振型分解反應譜法等。這些方法沒有考慮結構屈服之后的內力重分布。實際上結構在強震作用下往往處于非線性工作狀態，彈性分析理論和設計方法不能精確地反映強震作用下結構的工作特性，讓結構在強震作用下處在彈性工作狀態下工作將造成材料的巨大浪費，是不經濟的。隨著人們認識的提高，結構的地震反應分析設計方法經過了兩個文獻的轉變：(1)靜力分析方法到動力分析方法的轉變：(2)從線性分析方法到非線性分析方法的轉變。其中動力分析方法就經過了從振型分解反應譜法到時程分析法、從線性分析到非線性分析、從確定性分析到非確定性分析的三個大的轉變。作為一種簡化實用近似方法，目前的推覆分析方法(Push—overAnalysis)受到眾多學者的重視。它屬于彈塑性靜力分析，是進行結構在側向力單調加載下的彈塑性分析。具體做法是在結構分析模型上施加按某種方式(研究中常用的有倒三角形、拋物線和均勻分布等側向力分布方式)模擬地震水平慣性力作用的側向力并逐步單調加大，使結構從彈性階段開始，經歷開裂、屈服直至達到預定的破壞狀態甚至倒塌。這樣可了解結構的內力、變形特性和能量耗散及其相互關系，塑性鉸出現的順序和位置，薄弱環節及可能的破壞機制。這種方法彌補了傳統靜力線性分析方法如底部剪力法、振型分解法等的不足并克服了動力時程分析方法過程中，計算工作量大的問題，僅用于近似評估結構抵御地震的能力。但是，傳統的推覆分析方法基本上只適用于第一振型影響為主的多層規則結構，對于高層建筑或不規則的建筑，高階振型的影響不容忽視，并且對于非對稱結構，還必須考慮正、反側反推覆的不同所帶來的影響。此外推覆分析方法無法得知結構在特定強度地震作用下的結構反應和破壞情況，這限制了它在抗震性能設計中的使用。地震動能量是刻畫地震強弱的綜合指標，它綜合體現了地面最大加速度和地震持時兩個反映地面運動特性的重要因素。結構地震反應的能量分析方法是一種能較好地反映結構在地震地面運動作用下的非線性性質及地震動三要素(幅值、頻譜特性和持時)對結構抗震性能影響的方法。地震時，結構處于能量場中，地面與結構之間有連續的能量輸入、轉化與耗散。研究這種能量的輸入與耗散，以估計結構的抗震能力，是結構抗震能量分析方法所關心的問題。結構在地震(反復交變荷載)作用下，每經過一個循環，加載時先是結構吸收或存儲能量，卸載時釋放能量，但兩者不相等。兩者之差為結構或構件在一個循環中的“耗散能量”(耗能)，亦即一個滯回環內所含的面積。能量等于力與變形的乘積。一個結構(構件)所耗散的地震能量多，不僅因為它承擔了較大的地震作用，還因為它產生了較大的變形。從這個意義上來看，耗能構件是用它自身某種程度破壞所作的犧牲，來維持整個結構的安全。所以，每次大的地震作用之后，人們看到那些沒有其它途徑耗散所吸收的地震作用的能量的結構，只有通過結構自身的破壞來釋放所有的多余能量。因此，結構的抗震設計應當注意保證結構剛度、強度和變形能力的協調與統一，如結構的延性設計就是在傳統的單一強度概念條件下進行的彈性抗震設計的基礎上，充分考慮結構和構件的塑性變形能力，在設防烈度下允許結構出現可能修復的損壞，當地震作用超過設防烈度時，利用結構的彈塑性變形來存儲和消耗巨大的地震能量，保證結構裂而不倒。
能量法在近半個世紀的研究中發現較快，但由于地震本身的復雜性能量與結構反應之間的關系仍需我們進行進一步的探索。
2.評估建筑用地：地段規劃（例如建筑位置、凹凸輪廓、道路和鋪裝區域等）應該基于生態的土地使用方式。建筑要布置在地段內，對所處地方的生態系統產生最少的破壞和影響的部分。結合有當地特色的動植物種群，提高地段的生態價值。
評估風對當地的影響：減少風對步行者和周圍建筑影響。
檢驗對其他建筑的陰影遮擋；確定建筑在地段中的位置，要避免存在的對附近建筑和地段的遮擋。建筑的體形可以基于地段的日照包絡線，從而避免對附近的地段潛在的陰影遮擋。這一點影響到比鄰地段潛在的太陽能應用以及溫帶氣候地段的越冬情況。
檢驗室外噪音：通過設計，保證暴露的最近的居住建筑室外的噪音強度，低于一天中早晨7時至夜間11時中任何時段的背景噪聲水平不少于5分貝，并且不超過至夜間11時至次日早晨7時中任何時段的背景噪聲水平。
3.評估建筑的屬性：加入材料的完整再生周期和再生可能性因素，考慮在建設和維護過程中用到的材料里體現出的能量價值的作用。考慮地方性材料在建筑主要構件中的作用。
評估建筑物對環境的影響：檢驗建筑生成物中材料和能源流動帶來的環境影響。
評估自然資源消耗量和再生材料：具體安排材料來考慮自然資源枯竭（例如木材/來自可持續資源的木材產品）。適宜條件下破損材料的再利用。
評估危險材料：在任何可能的、無法獲得經濟的可供選擇方案的場合，避免具體使用已知的危險材料（如木材防腐劑）。
評估建筑施工的影響：建筑施工操作不應當導致地段內以及附近地段的生態系統破壞。一個"可持續"的設計的長期成功，也需要對施工、委托和建筑使用的控制予以格外的重視。
需要承包商寫進合同的環境操作包括：發展及實現一個該工程的環境方案；盡可能減少廢物；充分利用能量及其他資源，防止污染；盡可能利用再生或可再生材料或部件；盡量減少交通需求（包括運進/出材料）；合理地處理不可避免的廢物，包括完全服務從有關法規。工程結束時清理現場。
評估外部景觀設計：通過地段規劃和景觀設計可以實現微觀氣候改善。四項主要因素影響人的舒適度：日光輻射、氣溫、空氣流動、溫度或降水。當這些要素的綜合效果不對人產生不適的壓力時，條件就達到了人的舒適范圍。室外氣候越接近這一范圍，創造室內氣候所需要的能量就越少。景觀形式能夠對建筑的能量消耗起到有益的作用，因而減少費用，改善微觀氣候。景觀設計應當以改善建筑周圍空間的微觀氣候為目的，為使用這個空間的人們提供更舒適的環境。提供一個建筑與景觀結合的設計充實地段的特征。被設計的系統與景觀植物的結合，造成當地生態系統的發展和彈性。利用豎向景觀和植物降低周圍的氣溫。
4.評估建筑操作的影響：最大限度地被動式能量系統利用周圍能量的渠道：建筑體形、建筑朝向、立面設計、日光控制裝置、建筑外觀色彩、豎向景觀、自然通風，要設計能夠讓所有使用者理解并且實現控制的簡單的控制措施。
最大限度地利用不可更新資源（例如光電能源）。
減少由于消耗能量而產生的二氧化碳；控制二氧化碳生成少于50千克/年·平方米。
控制酸雨：鍋爐的氮氧化物排放量，應低于200毫克/千瓦小時。
避免由于CFCs,HCFCs和鹵素引起臭氧消耗：使用不含鹵素的無臭氧消耗制冷設備；結構與圍護部分用無臭氧消耗的隔離。
通過設計，實現可循環材料的儲存：適宜條件下，為隔離儲存供再利用的廢物和可循環的收集物，提供充分的空間。
最大限度地利用自然通風的被動系統。被動吸煙和潮濕：把占多數的空間設計為自然通風，禁止在室內吸煙；避免需要潮濕的植物；在非自然通風場所，慎重設計溫度系統；室內空氣質量應當在C25升/人（例如不經過再流通的完全新鮮空氣）；利用自然通風裝置。
最大限度地利用自然和人工照明的被動系統：通過照明，在辦公室提供高質量的視覺舒適。盡量擴大利用日光的工作面積，達到用于辦公的總面積的至少80％，達到英國制定的日光照明標準BS8206的第二部分。有輸出波動的所有燈具（例如熒光燈），都應當安裝高頻鎮流器；使用燈具隔柵或特制玻璃等。
檢驗熱舒適和過熱：盡量減少由于利于被動式設計因素來補充計劃中的自然通風和夜間制冷措施，而產生過熱不適風險。通過CIBSE一致的計算實現令人滿意的操作。
控制室內噪音：在辦公室和會議室所實現舒適的聲學環境。私人辦公室和小會議室――40分貝；大會議室――45分貝，建筑的聲音隔絕和降低噪聲與英國標準BS8233：1987一致。
檢查壽命周期內的能量消耗（例如能量轉換的有效性），盡量減少操作中的能量消耗，它本身正是在建筑能量使用中占最大份額。
評估水污染：減少地段內水流失，以從地表水流失方面，在源頭管理污染。促進水分吸收和返還地下水。
評估交通運輸能量：盡量減少地段內小轎車停車；制定政策鼓勵公共交通，不提倡使用小轎車。評估室內空氣質量：微粒過濾；
評估空氣質量/二氧化碳；裝修/保養；通過可開啟窗提供自然通風，保持CIBSE推薦的換氣率。避免空氣閉合流通；利用室內植物吸收VOCs。
設計內部水保存：以減少從干管到飲用水的需求量為設計目標。水循環計劃；雨水利用；廢水處理計劃：下水道沉積物利用；水效率管理措施；水泄露；景觀地區的澆灌系統應當利用；雨水應當被收集并循環（如用于衛生間沖水）。
減少或恢復廢棄材料和熱量：通過設計，恢復由建筑操作而產生的廢棄材料和熱量；考慮儲藏運輸供循環的材料。
檢查內部裝備：基礎建筑提供可以變動位置的會議室和商務中心。通過設計，避免浪費；家具布置允許經過最小的改動而實現靈活的人員分組安排。檢查危險材料的使用。
5．評估在建筑使用壽命結束后，所有材料和設備的修復：充分考慮再利用和修復的可能性。
三、結論
以上是利用現有通行的標準對生態設計的簡單瀏覽。應當提醒設計者：這個清單并不是徹底全面的，而且適用標準是隨著生態設計技術和理論的發展而變化的。
現代建筑設計方法主要就是指針對現代建筑的建設，全面的設計其建設過程中可能會采用到的各個施工環節和施工步驟，進而為后續的現代建筑施工打好堅實的基礎，保障其施工過程的順利進行，就當前現代建筑的發展來說，具體的現代建筑設計所包括的內容也越來越多，不僅僅包括傳統建筑工程項目的建筑結構以及其它建筑組成部分的設計，還包括了建筑電氣系統、建筑給排水系統以及暖通空調系統的設計等多個方面，并且這些方面在現代建筑設計中所占的比例也正在不斷的提升。針對這種變化來說，針對傳統的建筑設計方法進行必要的創新也就顯得更為重要，如果仍然沿用以往的一些傳統設計方法的話，很難滿足這些新出現系統的設計要求，也必然會在具體的設計過程中導致各種設計問題的出現，影響其后期的正常使用。
2現代建筑設計方法創新應該遵循的基本原則
2．1綜合性原則
針對當前我國現代建筑的基本發展現狀來看，其表現出來的綜合性越來越明顯，這種綜合性不僅僅體現在現代建筑中包含的系統和結構越來越復雜，更體現在這些系統和結構之間的關系也越來越密切，一旦任何一個環節出現了問題，必然就會在較大程度上影響到整個現代建筑的正常使用，因此，具體到現代建筑的設計階段，也應該充分的關注到這種綜合性的要求，對于具體的現代建筑設計方法的創新來說，也應該遵循這種綜合性的基本原則，即在具體的設計中要針對整個的現代建筑進行全方位的設計和思考，避免出現單獨拿出一個現代建筑子系統進行設計創新現象的出現，這樣即使提升了該子系統的設計水平，也很難對于整個的現代建筑起到一定的積極作用，甚至還會存在一定的反作用，因此，針對現代建筑設計方法進行創新就應該抓住這種綜合性，從整體的角度進行創新，這是最為基本得一個原則。
2．2動態性原則
對于現代建筑設計方法的創新來說，還應該遵循動態性的基本原則。和以往的建筑工程項目設計相比，這種動態性的設計要求是比較明顯的，在以往的建筑工程項目設計中，僅僅依靠穩性的靜態設計就能夠達到相應的設計目的，而隨著當前現代建筑的不斷發展，其動態性設計的要求不斷提升，因此，在具體的現代建筑設計方法創新中也應該遵循這種動態化的設計原則，在具體的設計中體現出動態化的趨勢和設計目的來。具體來看，這種動態性的設計要求主要就是指現代建筑的設計不應該是靜止不動的，應該針對整個的現代建筑過程進行動態化的設計，尤其是要針對整個現代建筑設計中出現的各種變化進行充分的思考，保障其設計的有效性和準確性，提升設計的活力，保障現代建筑設計的水平。
2．3最優化原則
在現代建筑設計方法的創新中還應該遵循最優化原則，這也是現代建筑具體設計的一個根本目的和追求所在，只有保障其設計的最優化，才能夠體現出現代建筑設計的目的和價值，因此，不論是如何進行現代建筑設計方法的創新，都不能夠脫離開這一個根本的目的和追求，要時時刻刻的注意這種最優化原則的體現。
3現代建筑設計方法創新的具體表現
3．1針對現代建筑的功能進行設計創新
對于現代建筑設計方法的創新來說，根據其設計的最終目的來看，著重加強對于現代建筑功能實現的設計是最為根本的一個設計創新要求，也應該作為最為典型的一種設計創新表現形式，因此，針對整個現代建筑設計進行創新就應該重點圍繞著這種功能的實現展開，無論是對于具體現代建筑施工材料的選擇設計，還是針對整個現代建筑內部空間組織結構進行設計，都應該以最大程度的實現現代建筑的功能為基本目的，并且這也是滿足現代建筑需要的一個重要表現形式。
3．2針對現代建筑技術選擇進行設計創新
對于現代建筑設計過程來說，相應的施工技術選擇必然是極為關鍵的一環，也是保障其后期施工過程順利開展的關鍵所在，針對這種現代建筑施工技術的選擇進行設計創新也必然是極為重要的一個表現形式，具體來說，針對這種現代建筑具體施工技術的選擇進行設計創新也是比較繁瑣的，因為在具體的設計過程中，涉及到的施工技術類型是比較多的，針對不同的施工對象選擇不同的施工技術是極為必要的，也是現代建筑技術選擇設計創新的一個重要發展方向和基本要求。
3．3加強現代建筑設計的藝術美感
對于當前現代建筑的設計要求來說，在美感和藝術感方面提出了更高的要求，針對這些更高更新的要求來說，具體的設計方法也應該進行必要的創新以適應這種不斷提高的美感和藝術感要求，對于這一創新表現來說，主要就是要求相應的設計人員必須與時俱進的加強對于相關現代建筑美感和藝術感要求的了解和掌握，并且要學會在具體的設計過程中體現出來，最終提升現代建筑的設計水平。
3．4加強對于現代建筑設計經濟性的思考
針對當前現代建筑設計來說，其經濟性要求也得到了較為明顯的提升，這種經濟性設計要求的提升也就對于具體的設計方法創新提供了新的發展途徑，在具體的設計中應該把經濟性作為比較關鍵的一個因素進行思考，進而無論是對于施工材料的選擇，還是對于具體施工技術的確定都應該考慮到經濟性因素，保障其施工的順暢。
4結束語
