第一篇：水电站输水系统设计理论与工程实践(第五章)
水电站输水系统设计与工程实践
第五章
水电站输水系统结构设计
水电站水道系统的建筑物是多种多样的，河岸式进水口、塔式进水口为框架结构；隧洞、地下埋管、调压室、地下岔管为地下结构；坝式进水口、坝内管、坝后背管、调压塔等为钢筋混凝土结构；明管、钢岔管为钢结构。所以水电站水道系统结构设计与计算是结合水电站水道系统受力特点、复杂的边界条件所进行的地下结构、钢筋混凝土结构和钢结构的设计与计算。由于地下结构存在衬砌和不衬砌的差别，存在不同的衬砌和支护方式，因此结构设计与计算的问题更为复杂。
第一节
地下管道结构设计
一、设计理论与结构发展
合理利用围岩的自身稳定性与承载能力，研究围岩与建筑物在不同受力状态下的相互依存关系，是地下结构设计的重要问题。我国在水工隧洞、地下埋管、调压室的设计理论与结构发展方面，在进行大量科学研究、工程建设、运行实践的基础上，吸收国外的先进经验，取得了较大的进步。从50年代以研究衬砌弹性阶段工作为主，发展到目前以研究围岩与衬砌在不同状态下联合受力进而以围岩为主的设计理论；从把围岩当作一种作用在衬砌上的荷载，到研究加固围岩、充分发挥围岩的作用和自承能力；从利用结构力学方法进行近似计算，到利用计算机运用有限元、边界元等方法分别考虑衬砌和围岩及不同介质的线弹性、非线弹性及塑性的计算，进而研究把水压力按体力考虑的透水衬砌设计理论。1.围岩分类与地应力
70年代以前，我国沿用普氏理论对岩体进行分类，这一理论对于强烈破碎的岩体和松散地层较为适宜，但把存在一些节理、裂隙、断裂等的各种岩体都视为散体，显然与实际情况不符。工程实践证明，要正确地、科学地评价各类围岩的稳定性与承载力，不但要有定性评价，还必须有一些定量指标加以区别。我国目前采用的水利水电围岩分类表是经已建工程的实践后简化制定的，有初步与详细分类两种，以适用于不同的勘测设计和施工阶段。
在地应力的判断与分析方面，近年所使用的方法有：
（l）经验法。以自重理论为依据，结合围岩主要的构造节理，分析水平应力与垂直应力的比值，判断围岩的应力；
（2）有限元分析法。根据地形及已知地应力场等边界条件，计算所求部位的地应力；（3）实测地应力法。根据现场实测地应力资料，通过计算求出各组节理面上的地应力；
（4）水力劈裂试验法。我国在天荒坪电站现场成功地完成了静水头近700m的水力劈裂试验。
2.隧洞衬砌应力分析理论
我国在隧洞衬砌计算理论的发展过程，大致可分为三个阶段：
（1）在50年代，我国建造的圆形断面的引水隧洞，一般其承受的内水压力不超过60m水头，多按抗裂理论进行计算，限制混凝土的拉应力不超过其允许的拉应力。采用这一抗裂理论，对围岩较好、水头不高的隧洞，一般衬砌厚度不大、钢筋用量不多，即可满足要求。我国在以衬砌为主的弹性理论计算方面已有一套比较完整的计算方法。50年代建造的一批引水隧洞，衬砌厚度多为1／8～1／12隧洞直径，钢筋用量则随地质参数与作用水头的变化，采用混凝土、单筋混凝土或双筋混凝土，配筋率0～2％。，多数隧洞直今运行安全，无异常现象。这一理论的不足之处是按抗裂衬砌设计中的钢筋未能充分发挥作用，另一方面由于衬砌有较大的刚度，限制了洞径的变形，使得本来可以利用的围岩支承作用得不到发挥，在围岩弹性抗力较低或内水压力较大的地段，为满足混凝土不开裂的要求，往往需要加大衬砌厚度或提高混凝土标号。而衬砌刚度的加大又加大了衬砌自身承受的荷载，更加限制了围岩的作用，既不合理也不经济。同时，衬砌产生裂缝的原因比较复杂，即使按抗裂设计也不能防止衬砌不开裂，许多隧洞在施工期就有裂缝出现，充水运行后虽有量的增减，但无质的区别。
（2）60年代至80年代，隧洞的衬砌计算，允许混凝土或钢筋混凝土出现裂缝，但要限制裂缝的宽度，以保证衬砌的受力条件。一般裂缝宽度限制在0.2～0.3mm，对有侵蚀性的水质，最大计算裂缝宽度则限制在0.15～0.25mm。只在隧洞衬砌开裂后，内水外渗将危及围岩和相邻建筑物的安全时，隧洞衬砌须按抗裂标准设计。对于仅作为平整围岩表面的衬砌，则不作限裂要求。
（3）80年代以后，随着水电事业尤其是抽水蓄能电站的发展，相继出现了许多大直径、高内压的钢筋混凝土衬砌的隧洞。按原限裂设计进行衬砌应力分析，已不能反映实际情况。同时也不能解释衬砌开裂后钢筋应力呈下降趋势这一现象（广州抽水蓄能电站的充水试验与高压试验洞的实测应力、应变资料反映了这一特点，衬砌大约在内水压力为1.6～2.5MPa时开裂，开裂后应力、应变值下降，最大内压时钢筋应力与混凝土应变都很小，有些甚至呈受压状态）。围岩的作用及其应力情况（包括地应力）得到高度重视和深入研究，同时也对衬砌开裂后的工作性态、渗水作用等作了进一步研究。在内水压力作用下，隧洞围岩支承作用的、主导地位，通过实践得到进一步的肯定。衬砌由于内水压力开裂，以及施工期产生的温度缝、施工缝、灌浆孔等形成渗水通道，实际上当围岩厚度与构造地应力足可承担内水压力时，已不需衬砌承担内水压力，因此只需配置少量钢筋即可。配筋目的 在于：①限裂；②维持衬砌的整体性，防止隧洞放空时塌落及过快充水等带来的意外损害。3.锚、网、喷、衬及其他结构型式的应用
首先是锚喷结构得到较广泛的应用，隧洞开挖过程中采用锚杆、钢筋网喷混凝土来加固围岩，以充分发挥围岩自承能力。60年代我国对这项新技术已有使用，70年代应用的范围扩大，在一定的地质条件下并已用作隧洞工程的永久衬砌，取得了较好的效果。锚杆结合钢筋网混凝土衬砌与围岩联合承受内水压力时，可限制裂缝的扩展；承受外压时与锚杆围岩联成整体，提高了其承压能力。除钢筋混凝土衬砌外，应用较多的还有不衬砌、混凝土抹平衬砌、喷混凝土等类型，一些工程还应用了预应力等技术。
（1）高压群孔灌浆预应力混凝土衬砌。白山水电站1＃压力管道上平段，经试验后将原设计的钢筋混凝土衬砌改为利用围岩固结灌浆孔进行高压群孔灌浆的预应力混凝土衬砌。其工艺为：衬砌回填灌浆后，自衬砌表面钻深入岩体 3m的固结灌浆孔，每排12～14孔，排距2.5～3.0m。灌浆之前，进行群孔压水（压力达2.0MPa），使衬砌与围岩脱开，然后降压改灌灰浆，压力达2.0～2.5MPa，灰浆由稀改浓，直到0.6：1。当吸浆量在0.2L／min以下时改用稀浆，在2.0～2.5 MPa压力下并浆2h结束。经观测：灌浆时衬砌与围岩间实际作用压力约为灌浆压力的60％左右，分布并不均匀；衬砌所受预应力达混凝土不开裂所需预应力的2～3倍；在3年内，试验洞的预应力值基本没有变化，1＃引水洞原型观测在 1年内仅因温度变化松弛 8％，预计充水运行多年后预应力效果仍然显著。灌浆后内壁干燥，质量良好。
该电站3＃引水洞斜管段原为普通钢筋混凝土衬砌，因施工质量欠佳，又距水库较近，漏水颇多，先后用固结灌浆、氰凝灌浆，均未见效，后改用上述群孔高压灌浆工艺，灌浆压力2.0MPa，堵住了所有渗漏，效果显著。
（2）环形后张法预应力钢筋混凝土衬砌隔河岩水电站按一洞一机布置，右岸设有4条内径为9.5m的引水隧洞，开挖直径11.3m，中心距24m，单洞长446m。隧洞中段穿过大坝防渗帷幕线。隧洞围岩岩性软弱，溶洞发育，断层裂隙多溶蚀填泥，地质条件复杂。考虑到帷幕下游洞段从拱坝右拱座通过，在厂后高边坡处出口，且洞间岩柱单薄，因此对衬砌有严格的防渗要求。
帷幕线上游洞段，运行期间内外水压平衡，水锤影响较弱，采用普通混凝土衬砌，完全能满足受力和防渗要求。帷幕下游洞段围岩岩性软弱，且内水压力高，外水压力较小，PD值高达8900kN／m。鉴于普通钢筋混凝土衬砌方案难以满足要求，钢板衬砌造价高、施工难度大、工期长，而环形后张预应力钢筋混凝土衬砌（以下简称“预应力衬砌”）不仅能满足衬砌环的受力、防渗要求，比钢板衬砌节省投资30％左右，而且施工难度较小，工期较短。因此，下游洞段除出口段用钢板衬砌外，其余均采用“预应力衬砌”。
隔河岩水电站4条引水隧洞分别采用QM与HM两种不同的张拉和锚固方式，预应力衬砌长度合计602m，共用钱索1380束，设计张拉力为297kN。4．不良地质段的结构处理与施工
隧洞不良地质的施工和结构处理，是长引水隧洞中常遇到的问题。我国天生桥二级水电站的引水隧洞最具特色，电站设有3条引水隧洞，内径8.7～9.8m，单洞长约9.8km。穿越三叠统灰岩、白云岩及砂页岩地层，最大埋深约800m。其中灰岩及白云岩段长约8.2km，下游砂页岩段约1.5km。隧洞采用钻爆法和掘进机全断面开挖，钢筋混凝土衬砌。该地区喀斯特发育，洞线与数条暗河系统相交，遇大小溶洞600多个，既有小型干枯溶洞群，也有泥石充填的大型溶洞和雨季大量涌水的暗河，同时还有宽达5～15m的断层破碎带；埋深较大的洞段有不同程度的岩爆等，故有“地质博物馆”之称。这些不良地质段不仅给施工带来极大困难，也给结构设计带来许多复杂问题。为此采用短进尺控制爆破、喷混凝土、钢支承、钢管棚架浇注项拱混凝土及进行钢筋混凝土临时支护，严重岩爆地段进行混凝土充填、二次开挖等。在结构上，对长约2km的IV、V类围岩及大型溶洞段，除施工处理外，结合永久支护进行围岩及泥石充填物的高压水泥灌浆、化学灌浆及桩基管桥等综合措施处理。经处理后，效果良好。
我国在60年代初，曾有两个中型水电站的引水隧洞，因地质条件不良、埋置深度不够、设计处理不当及施工质量不好等原因，造成隧洞渗水、局部坍塌等后果，经处理后至今运行正常。
（l）下马岭水电站压力斜井局部坍塌事故。，斜井全线通过半风化玢岩，岩体节理裂隙发育，且多为泥质充填，用动力法测得围岩的弹性模量为（1.5～2.0）
×104MPa。压力斜井的内径5.4m，上部 131.6m长为钢筋混凝土衬砌，厚度 40 ～70cm，混凝土标号为200号、B4，最大静水头约80m，围岩厚度20m左右；其下75.5m长为钢板衬砌，斜井段钢板厚度8mm，下平段板厚8～24mm，最大静水头约107m。开挖过程中围岩未曾坍塌，也没有遇到地下水，岩石裂隙率0.07～0.13，裂隙间距20～50cm。设计采用参数 f=4～6，K0＝340～850kg／cm3。衬砌后进行了压力为0.2MPa的回填灌浆和压力为0.5MPa的围岩固结灌浆。
该工程于1961年2月10日发电，第三天，厂房后山坡的岩层裂隙就有局部漏水现象，即进行了固结灌浆处理，并在山坡上钻了两个地下水位观测孔进行监测。运行三年后，终因渗漏加剧，导致地表塌滑、洞壁衬砌部分脱落的事故。事后开挖竖井检查，衬砌混凝土质量差，多蜂窝、冷缝和裂缝等，回填灌浆质量也很差，衬砌外的空洞多末灌满，后将斜井段全部进行钢衬处理，至今运行正常。
（2）白莲河水电站压力斜井严重渗漏事故。该电站压力斜井内径8m，埋深约30m，工作水头61m。围岩为细粒花岗岩，设计采用的参数f=6～
10、K0＝2600
K。=30～～1200kg／cm3；下端水平支洞内径3.4m，埋深约25m，围岩参数f一4～6、50kg／cm3，出口20m取K0＝0；厂房后变压器平台处埋深仅5m，而其内水压力最大，水头达66m。洞区围岩透水性不大，渗透系数一般小于0.001m/d，但支洞一带破碎带比较集中，节理多张开并有泥质充填，且施工超挖较大（一般达0.5～1m）。该压力水道在衬砌前曾用以导流，最大流速10m／s，历时约 6个月，泄流后洞内未见严重冲刷。此后，除斜井段不作衬砌外，其他部分作了钢筋混凝土衬砌，但衬砌混凝土存在较严重的质量问题：支洞顶拱严重超挖部分用浆砌石回填，密实性很差；衬砌工作缝间未设止水铜片；混凝土有冷缝、蜂窝、麻面等缺陷；灌浆孔封堵不良等。
1963年1月水道充水（洞内水头41m），出现了严重的内水外渗现象。厂房后山坡及变压器平台大量渗水，70％的出水点集中在内水压力最大、渗径最短的支洞一带，总漏水量达40L/s。充水后2～20min内便从地表渗水，最高出逸点高出支洞约30m，大部分渗水点随着水道充水由低处向高处出露。这些现象表明存在比较通畅的渗漏通道。经采用环氧砂浆对洞内的百余条、总长约1200m的各种裂缝作了处理后，效果良好，所有渗水点已基本不渗水，运行至今30余年，未再出现新的问题。
二、地下埋管 1．地下埋管的应用
地下埋管是指置于围岩隧洞内的钢板衬砌（亦简称钢衬）压力管道。这种结构，因具有较好的抗拉强度和变形能力及良好的抗渗性能，而在地下厂房、引水式（或坝后式）地面厂房的进厂段或围岩较差及覆盖较薄处普遍应用。这种管道钢衬与围岩联合承受内水压力，有较大的承载力与安全余度。我国已建和在建的大、中型水电站中，有地下埋管的电站有100余座，水头最高的内压达10MPa，管径最大的达9.0m。有的管道，从50年代投产运行（如古田一级、黄坛口、官厅、狮子滩等电站），至今运行正常。
地下埋管有竖井、斜井和水平洞之分，需根据厂区枢纽布置和地质等情况并经综合、经济技术比较后具体采用。竖井式的优点是井壁围岩稳定条件好，施工也较方便，高压管道有可能缩短。1.1．竖井式高压管道
竖井式高压管道在工程中必须结合厂房位置从地下的洞群布置进行全面技术经济比较后采用。天生桥二级电站与二滩电站即为竖井型式。
（1）天生桥二级水电站压力钢衬布置。该电站是一个低坝长隧洞引水发电工程，总装机容量6× 220MW，3条引水隧洞平均长度 9555m，隧洞后接 3个内径 21m的阻杭式调压井。每个调压井底部分岔出2条压力钢管，每条钢管向单机容量220MW的机组单独供水。压力钢管呈L型布置，每条管道引用流量142.5m3/s，钢管直径5.7m，竖井高度160m，下水平段长度约380m，末端设2个锥管，钢管直径由5.7m变为5.0m，再缩至4.2m后与厂房的蝶阀相连，锥管下部水平，以利检修时放空管内积水。该电站厂房为地面厂房，管道采用L型布置是为了将竖井的下半部和下水平段的前半段置于埋藏较深的新鲜围岩处，以充分利用围岩抗力，分担部分内水压力，从而减少钢衬厚度。
（2）二滩水电站压力钢衬布置。该电站采用首部开发、地下厂房，总装机容量 6× 550MW，单机单管引水，共有 6条管道，管径 9.0m。压力管道由上、下水平段及竖井组成，自竖井下弯管至下水平段采用钢衬，总长111m。在竖井与厂房之间设有灌浆帷幕与排水帷幕。管壁厚度根据围岩抗力与内水压力计算确定。位于排水帷幕上游的下弯管，管壁厚度28mm，管壁外侧设T形加强环，环高220mm，上翼缘宽200mm，板厚30mm，加强环中心间距700mm。在弯管起始端的止水环处设排水管，通向排水廊道。下水平段管壁厚度28～34mm，设有矩形加强环，环高200mm，板厚30mm，加强环间距 2000mm。1.2．斜井式高压管道
斜井式钢衬轴线与水平面呈小于900的倾角，是地面或地下厂房布置中常用的型式，单机单管或一管多机（下部分岔）布置，斜井的坡度根据布置要求、工程地质条件、施工方法选用。以往习惯向上出渣的斜井坡度采用300～350，向下出渣的斜井坡度多在450左右。近年来一些工程多采用爬罐开挖竖井和斜井，先由下向上利用爬罐开挖一导井，然后再由上向下扩挖成型，利用导并溜渣。在斜井很长的高水头电站中，为使斜井开挖、钢管安装、混凝土回填等工作能分段同时施工，在斜井段可设一段或几段水平段，如广州抽水蓄能电站（简称广蓄）及天荒坪抽水蓄能电站的斜井型式（这两座电站的高压管道仅在下水平段钢筋混凝土岔管的下游进厂支管采用钢衬。广蓄支管直径3.5m，一期4根支管总长620m；天荒坪6根支管，单长258～308m，内径3.2～2.2m）。
（1）鲁布革水电站钢衬布置。该电站为长隧洞引水发电工程，装机4×150MW，厂房为地下厂房。在调压井底部引水隧洞分岔为2条直径为4.6m的压力钢管，呈斜井式布置，倾角480。两条钢管互相平行，中心线距离35m，斜坡高度308.8m。至下水平段后每条钢管再各分岔为2条支管，直径3.2m。斜井钢衬与岩石之间回填150号素混凝土，不作任何灌浆处理。钢衬强度按加大缝隙的办法设计，以增加一定的管壁厚度；其外压稳定靠设置排水斜洞，降低外水压力。外水压力的强度，考虑到运行期引水隧洞的尾部及调压井的渗漏（在钢管的首部设两道止水环和两道防渗帷幕灌浆，并对引水隧洞尾部和调压井周围的岩石进行固结灌浆）以及雨季地表水的下渗，地下水位按引水隧洞中心线计算。由于在钢管下面设有排水斜井和平洞，考虑一个0.2的折减系数，这一假定使钢管沿程都受到一定的外水压力。排水斜井轴线距两根钢管中心线距离均为35m，横断面上形成一个倒品字形。排水斜井上、下端各设一条排水平洞，上排水洞通至山坡外，下排水洞将渗水排至厂房集水井。排水平洞及斜井均为2.2m × 2.5m的方圆形断面，不进行任何支护。
（2）小浪底电站钢衬布置。工程总装机容量 6 ×300MW，电站为引水式，厂房为地下厂房，分别由6条压力管道引水。压力钢管的上游端与钢筋混凝土引水隧洞相衔接，下游端与机组蜗壳相连，形成上下水平段、上下弯管段和倾角为500的斜井段。压力钢管的1#～4#钢管为 182.0m，5#～上游端布置在山体灌浆帷幕线上游 15.0m处，始端中心高程：6#钢管为184.2m，钢管末端中心高程均为129.0m。根据厂房和山体灌浆帷幕的布置，6条钢管的长度各不相同，平均长度为190.0m，上弯段的位置是根据最低发电水位时机组突然增荷，在上弯管管顶不产生负压，且留有一定的安全裕度确定，从而也决定了上平段的长度。钢管内径7.8m，最大PD值达1533m2，属特大型钢管工程，钢板厚度为20～34mm。在下平段排水洞上游至钢衬始端，均设加强环以保证管壁稳定。加强环中心间距，直管段为1.5m，上、下弯管段与中心线弧长相同，均为2.182m。
（3）十三陵抽水蓄能电站钢衬布置。该电站装机4×200MW，其压力钢衬斜井全长约850m，是我国已建成的最长的斜井式钢衬。其斜井段长约575m（不包括上、中、下平段和弯管段），其中管径5.2m段长约375m，管径3.8m段长约187m，两者设锥管连接。斜井中部水平连接段长约30余米，斜井坡度500。在靠近厂房处，每条压力钢管分为两条支管，支管内径2.7m，长36m。压力钢管管壁厚度16～44mm，外衬70cm厚混凝土，能承受静态内水压力水头573m，动态水压水头685m。
（4）天湖水电站不衬砌压力竖井、斜井布置。该电站位于广西桂林全州县境，是我国第一座水头超过1000m的中型水电站。电站为引水式，水头1074m，装机4台共90MW。第一期装机二台，共30MW（国产立轴冲击式机组，设计净水头1022m），最大引用流量3.52m3/s，已于 1992年11月投产运行。
本工程地质条件优越，基岩为新鲜及微风化的黑云母花岗岩，岩性坚硬完整，单轴抗压强度60～110MPa，变形模量4×104～6×104MPa，裂隙率0.2～0.3条／m，纵波速度4000～6000m／s，劈裂试验岩石抗拉强度6～10MPa，经多种方法测试，地应力最小主应力为7.44～8.16MPa。钻孔单位吸水率值一般约0.0001，小部分0.0004～0.0006。
一期工程有前地、引水系统及地面厂房。引水道采用不衬砌隧洞、竖井及斜井全长约2153m，下接钢管道。压力竖井内径4m，高约350m，承受最大水头约400m。压力斜井倾角350，全长384m，断面宽2.5m，高2.5m，面积4.91m2，最大水头614m，井内最大流速分别为0.28m／s及0.7m／s（二期工程完成后流速将增至0.84m／s及2.2m／s）。防渗采用对井内4条主要漏水裂隙表面凿槽回填环氧树脂砂浆，并进行钻孔灌浆（压力1.2MPa），灌入水泥约 2900kg。经充水试验，实测总渗水量 3.22L/s，防渗效果良好。
高压明管一期工程为一条内径1.0m钢管，长2281m（上游900余米设于洞内），在厂前分为两条内径为0.7m的支管进厂。钢板为A3及16Mn，厚度26～46mm，承受最大水头1181m。岔管夹角600，为月牙肋加强式，最大壁厚60mm，月牙肋厚120mm。全管在安装后进行了整体水压试验，试验压力12.5MPa，历时21小时，情况正常。2．地下埋管的应力计算
我国地下埋管的应力计算，多数根据在钢衬、混凝土和围岩在内水压力作用下三者接触面处的变形相容条件推导出的公式进行计算。为安全计，一般均遵守以下三条原则：
（l）隧洞的埋深：为防止洞周围岩在高内水压力作用下发生“水力劈裂”失稳，隧洞的埋深一般按其距地表最短的有效距离（L）作为安全的界限，即要求上述距离内的岩石覆盖重量大于洞内内水压力rLcoswH（r、w分别为岩石和水的容重，为山坡地面的平均倾角，H为洞内内水压力）。此外，有条件时，特别是对于不衬砌隧洞，尚应进行地应力量测，为防渗起见，地应力的最小主应力值应大于内水压力值。
（2）计算管壁应力时，考虑钢衬与管外混凝土之间，以及混凝土与围岩之间存在缝隙，这种缝隙包括施工缝隙、温度变化引起的收缩缝隙，施工缝隙与施工方法及质量有关，一般采用0.2mm。
（3）地下钢衬的钢材允许应力[]：在基本情况下，采用[]=0.67n；特殊情况下，采用[]=0.9n。若钢材屈强比大于0.67，则以s＝0.67b计算允许应力（s为钢材的抗拉强度，b为屈服点，屈强比为s／b）。3．地下埋管的抗外压稳定分析
因地下埋管的管壁厚度、多按内水压力计算确定，在考虑围岩弹性抗力与钢衬联合受力情况下，一般管壁都较薄。在混凝土衬砌、灌浆以及外水压等外压力的作用下，管壁的稳定性问题突出。管径较大时，问题更加突出。我国在70年代，曾发生过施工期地下埋管失稳事故，最严重的工程实例是云南的绿水河电站钢管和广东泉水电站钢管的失稳事故，发生局部失稳事故的有浙江湖南镇电站钢管。
（l）绿水河电站压力管道失稳情况。电站全部钢管采用光面管，曾发生两处失稳破坏，一处为1#斜井钢管，在管后填灌砂浆时失稳破坏，该段钢管内径2.8m，管壁厚9～12mm，失稳段长约190m；另一处为3#平洞钢管，放空后失稳破坏，该段钢管内径2.25m，管壁厚16～22mm，失稳段长约100m。
（2）泉水电站压力钢管失稳情况。该电站的钢管内径2.4m，开挖直径2.54m，管壁厚6～12mm，全长477m，其中斜井段长254m，坡度400，下端平洞长164m，设计水头225m。全线围岩为花岗岩，斜井段大部分为弱风化岩体；平洞亦位于弱风化岩体中，埋深75～130m。由于设计考虑的外水压力偏小，施工时又因断面太小、操作困难，而将加强环全部取消，成为光面管。管外用气泵输送一级配混凝土回填，对地下水未采取有效措施处理，对沟内地表出露的F37断层仅作了少量浅孔阻水固结灌浆，效果也不大。
1974年5月初，电站蓄水发电前进行管内缺陷处理时，发现斜井下端及高压平洞共204.2m长的钢管发生了严重的失稳破坏。斜井段钢管呈单波曲皱变形，平洞呈单波或多波曲皱变形，失稳段钢管有3处环向断裂。
（3）湖南镇电站斜井段压力钢管失稳情况。该电站斜管井径7.2m，管壁14mm，矩形加强环间距90cm，环高200mm，厚14mm。在施工过程中，曾发生因灌浆管堵塞灌浆压力升高的情况，使一节管的两加强环间产生10个鼓包（其中9个鼓包分布在灌浆孔同侧的右侧半圆内，另一侧有1个鼓包）。鼓包成圆形或椭圆形，最大直径900mm，与加强环间距同，鼓包高21～35mm。根据现场记录与实测压力，灌浆压力为0.95MPa，经分析，管道的抗外压临界压力与设计值极为吻合，鼓包数亦相同，与米赛斯计算公式接近。即当鼓包数n=18时，临界压力（Pcr）最小，Pcr≈0.95MPa。
大直径的地下埋管，多数有加强环及地下排水措施，保证管壁的抗外压稳定。鉴于地下埋设的钢管，灌浆压力常成为控制管壁稳定的荷载，故有些大型电站的管壁稳定常采用措施控制灌浆压力或取消灌浆，以避免管壁灌浆时失稳。如天生桥二级电站压力管道考虑抗外压稳定时，管外地下水压力按调压井防渗系统失效和地表水大量渗透的情况考虑，折减系数采用0.5，安全系数采用1.5，灌浆压力亦按此值控制。又如鲁布革电站的高压钢管斜井部分，管外不作任何灌浆，采取设置排水斜洞，并适当加大计算缝隙值的办法，增加一定的管壁厚度，以防止斜井灌浆须在管壁开孔、灌浆工艺复杂等不利条件。
第二节
钢管结构设计
一、明管
压力管道完全采用明管的电站，一般多为中、小型水电站，或其管径较小。但亦有少数大、中型水电站，除在厂房蜗壳前局部采用明管外，因地形、地质及枢纽布置等原因，局部采用明管连接坝体管道与隧洞，或将地下埋管变为明管引入厂房。如柘溪水电站压力管道，即将坝内管连接明管后进入隧洞再通至厂房。1．隔河岩水电站明管
该电站设有4条压力钢管，单机单管引水，总装机容量 4×300MW。发电用水自进水塔经长度400m、直径9.5m的预应力混凝土衬砌压力隧洞，再通过压力钢管输入水轮发电机组。压力钢管为明管，顺开挖坡面布置，由于基岩为黏土质页岩，岩性软弱，采用了连续式鞍形支座，管外包有1m厚混凝土保护层。其中，l#～3#压力钢管长185m，伸入压力隧洞段长30m；4#压力钢管长205m，伸入压力隧洞段长度50m。明管内径9.5～7.3m，管壁厚度30～46mm，采用低合金结构钢16Mn、16MnR和高强钢SM58Q。在上、下弯管镇墩末端各设有伸缩节，是我国目前管径较大的水电站明压力钢管。2.白山水电站二期自承式明弯压力钢管
电站位于吉林省第二松花江上游，分二期建成。第一期工程建设高149.5m的重力拱坝和装机3×300MW的右岸地下厂房，在左岸两个坝段上预留第二期工程的两个进水口，装机2×300MW，单机单管。二期续建的两条压力引水钢管，由拱坝左岸预留的钢管外延，由于地形条件限制，采用一段空间转弯的明钢管，与地下埋藏式斜钢管段及下水平段相接后进入地面厂房。明管内径8.0m，长度分别46.73m 和30.64m，转弯半径25.0m。转弯平面与水平面成68.550斜交，明钢管两端设有混凝土镇墩，分别与拱坝和洞内埋管相接。钢管材质为16Mn，管壁厚度28～32mm，为增加钢管刚度与抗外压稳定性，沿线每1.5m设一道加劲环，环高200mm，厚20mm。
白山二期压力钢管突破了一般水电站弯管段的常规布置，取消了伸缩节和外包混凝土，减小了混凝土镇墩尺寸，利用空间弯曲钢管的自承能力承担内水压力、水重、温度和拱坝变位等荷载的作用，不但节省了造价，也给制造、安装、施工和运行带来了方便，创造了大直径钢管利用其弯段的自承能力的国内先例。两条钢管分别于1991年12月和1992年6月投产发电，至今运行正常。
二、钢岔管
我国钢岔管的技术发展随我国水电站建设的发展而发展。50年代建造的钢岔管，由于水头不高，多为贴边式钢岔管；60年代起由于高水头电站的出现，混合梁系和三梁式钢岔管应用较多；70年代以后，由于压力钢管的水头和直径均有所增大，而大直径、高水头的三梁式钢岔管制作安装困难较大，技术指标也不佳，逐渐采用月牙肋内加强钢岔管，个别工程还采用了球形钢岔管和无梁钢岔管。
第三节
混凝土管道结构设计
混凝土坝坝体压力管道埋设在坝体内或固定在坝面上，与坝体连成一体，对于坝后式水电站往往是最经济合理的布置方式。其优点是进水口设于坝面，结构紧凑简单；引水管道最短，水头损失小，机组调节保证条件好；造价低；运行集中方便。其缺点是管道安装干扰坝体施工，埋管空腔削弱坝体，使坝体应力局部恶化。为了克服这些问题，并保证结构安全，加快施工进度，在工程布置和结构方面进行了多方面的研究。管道的型式，可分为坝内管（又分深埋管与浅埋管）、坝上游面管和坝下游面管三种型式。80年代以后建造的常现大型坝后式电站中，有半数以上采用了混凝土坝内管道，而且承受的水头、单机容量及管径等参数均有较大的提高，在设计、科研及施工技术方面均有较快的发展和进步。工程中应用较多的是坝内管和坝后管，坝前管仅在少数工程上应用过。
一、坝内管
我国已建的近40座大、中型混凝土坝坝后式水电站中，有30余座电站的压力引水管道为钢管与坝体混凝浇筑在一起的联合承载结构。即使是采用坝上游面管或下游面管为主的引水管道，也仍有少部分管道需穿过坝体与坝体混凝土联合承载。与坝体联合承载的大管径压力管道均设在重力坝（包括宽缝重力坝）内，支墩坝中的坝内管受支墩宽度限制，管径一般较小。
当坝内钢管直径不大或内压不高、且管壁外包混凝土较厚时，通常管壁应力很小，具有足够的安全裕度。根据模型试验与大坝原型应力观测资料，在管道周边坝体混凝土不开裂的情况下，80％以上的管道内水压力由周围混凝土承受，钢管承受的拉应力仅为内水压力的20％左右。但一旦混凝土开裂，管周围混凝土较薄时，将产生贯穿性径向裂缝，因此管周混凝土厚度不宜过小。
为了减小坝体承担的内水压力，以保证大坝的整体性与安全性，可在钢管外设置软垫层，将钢管与坝体隔开。这种措施，过去常用于坝内钢管下平段与厂房连接处的少部分管道，以适应厂、坝不同变位的要求；或用于钢管穿越厂房边墙处，防止墙身出现裂缝。随着坝内管直径、水头的增加，这种结构型式已应用于坝内钢管的浅埋部分。如福建水口、云南漫湾和山西万家寨等水电站。
采用软垫层后，大部分内水压力由钢管承受，但由于垫层材料仍有一定的刚度以及钢管下半周仍与坝体混凝土连成一体，因此内水压力仍有一部分传入混凝土中。垫层材料的力学性能、垫层厚度和垫层设置范围（包角大小），对管内水压力传递及管顶混凝土环向拉应力的改善明显的作用。
二、混凝土坝下游面压力管道
设置在混凝土坝下游面的钢衬钢筋混凝土压力引水管（以下简称坝后背管），是我国80年代初开始研究采用的一种新型压力管道。它首先在东江和紧水滩两座水电站的双曲拱坝上得到应用。这两座电站分别于1987年年末和年初发电运行，根据十余年的原型观测资料反馈，管道结构工作情况正常。继东江、紧水滩水电站之后，1997年发电的李家峡水电站和1996年发电的五强溪水电站也采用了这种型式的压力管道。正在施工的长江三峡水电站，经过多方案比较和深入研究，也采用了坝后背管型式。显示出坝后背管道在我国水电站建设中的广阔应用前景。该型式主要优点如下：
可减小对坝体的削弱，有利于保持大坝的整体性，尤其是在大直径管道或高薄拱坝的坝式结构中，更有重要意义；坝内管道承受的内水压力，基本上不传至坝体内，结构受力条件比较明确，便于计算分析；坝内管道数量较少，且设置高程较高，坝下游面管可与坝体分开施工，避免了坝体混凝土浇筑与钢管安装的施工干扰，有利于加快施工进度，争取电站提前投产发电；可按照机组的安装顺序分阶段制作和安装钢管，避免长期积压资金，并缓解施工前期备料和制作的紧张程度。尤其是像三峡这样具有多台机组、大直径的压力管道的水电站，其经济效益则更加突出。坝下游面管还可以按钢衬与外包钢筋混凝土联合受力方式设计，从而减薄了钢衬厚度，降低造价。
三、钢筋混凝土岔管
钢筋混凝土岔管，过去多用在中低水头水电站或调压室底部分岔部位。近年来，由于高水头、深埋藏大型水电站及抽水蓄能电站的兴建，岔管的规模也越来越大。为充分利用围岩以承担内水压力，节省钢材，降低工程造价并方便施工，有关设计与科研单位进行了较多的研究工作，其成果已在广州抽水蓄能电站与天荒坪抽水蓄能电站中予以应用。两电站的工程规模及岔管参数如下：
广州抽水蓄能电站钢筋混凝土岔管。电站主洞内径8.0m，采用卜形分岔形式，分为4条内径3.5m的支洞。高压岔管承受的静水头610m，包括水锤压力动水头为725m，钢筋混凝土衬砌厚度0.6m，环向主筋用φ36，间距200mm；岔口部位，局部加强筋为φ36，间距170mm。在岔管设计中，采用了一系列工程措施并用有限元方法进行了分析。第一期工程经充水、发电与抽水工况试运行及放空检查后，已于1992年9月投入正常运行。实测高压混凝土岔管的渗漏量仅 40L／min左右，为总发电流量 273m3/s的0.00025％，几乎可以忽略不计。放空后检查未发现岔管有新的混凝土裂缝。该工程采用钢筋混凝土岔管与钢岔管方案比较，节省投资约150万元，缩短工期半年。
天荒坪抽水蓄能电站钢筋混凝土岔管。电站两条主洞内径7.0m，支洞内径3.2m，一洞3机，分岔段由两个卜形岔管组成“F”形分岔。分岔段长度约50m，岔管受到抽水、发电双向水流作用。岔管处设计静水头为680.2m，计及水锤压力的动水头为800m。抽水时，主、支管最大流速分别为3.98m／s、6.34m／s；发电时主、支管最大流速为5.07m／s、8.08m／s。岔管段上游接钢筋混凝土引水洞的下平段，下游接支洞钢衬。
第二篇：现代城市环境设计理论与实践
现代城市环境设计理论与实践
易于居住的城市环境 以人为本的设计理念城市是人类文明的标志。城市本应是方便、舒适、高效、繁荣的，但现实的城市却常常拥挤、混乱、嘈杂、无序。
联合国最新研究资料表明，到本世纪末，城市人口占总人口小于80％的国家将寥寥无几。城市的快速发展和人口的迅猛增长，必然要占用大量土地资源，珍惜城市土地资源。精心塑造城市环境显得越来越重要，我们绝不能再滥用宝贵的城市土地，给未来留下一堆混凝土垃圾。
舒适、方便、宜人的城市环境并不是单单靠大量植树、种草、摆上雕塑、设置座椅就能实现的，也不能仅仅用建筑密度、容积率、绿化率等指标加以衡量。城市的舒适度根本上来自于其功能的合理性和空间的有效组织。来自于对城市良好人文环境的营造。
源于建筑学的传统城市设计理论和方法。在错综复杂的城市问题面前，似乎显得“力不从心”。亟需建立新的城市设计理念和原则。从而完善城市的各种功能。营造更美好的城市空间，尽享城市生活的舒适和方便。
城市环境设计的根本目的，是为了方便人的使用。遗憾的是。在我们的建筑教育和营造实践中。这一根本目标常常被忽视或偏离，如城市中的很多“水景”设计得很漂亮。但往往是只能远观而无法接近，居住区绿地设计花样翻新。也是供人看的多，可参与其中的少。
不难发现，城市中的某些地段尽管很拥挤。但人们还是愿意去，而一些地方看上去很雅致。但总是空空荡荡、冷冷清清。这些都表明城市环境设计不能只停留在空间形状、体量、比例、尺度、色彩等形式美学的层面上，要了解人的需求，研究人的行为特点。掌握人认知和使用空间的规律。现代城市环境设计应以人为本。以满足使用和功能要求为首要目标，最大限度地满足市民的日常生活需要，创造具有一定空间形态、舒适宜人的城市物质环境。
与地段的修建性详细规划相比较，城市环境设计着眼于城市总体环境的质量，强调与开发项目之间的有机联系和环境的协调性。它涉及城市中所有公共空间，不仅包括街道和广场等城市公共用地空间，也包括私有用地中向公众开放的、无需任何费用、可随时享用的室外和室内空间。城市环境设计的主要对象是人们的户外活动。如购物、娱乐、商务、运动、交往等。首先考虑人的行为需要。其次考虑形式上的要求，进而进行空间组织与设计。
为人而设计
从某种意义上说，很多城市主要是为汽车而设计的，美国的洛杉矶、达拉斯、亚特兰大等就是典型的例子，北京、上海和广州也是如此。这三座城市道路越修建宽。高架桥越来越多，过马路越来越难，逛街环境越来越小。除城市规模过大、过于集中等客观原因外。最主要的还是城市规划设计的指导思想问题。
北京、上海、广州的机动车保有量增长很快，适量的道路建设是必需的。但车多了，就需要更多的路，路畅了。又引来更多的车，从而成为一个“怪圈”。虽然城市道路面积增加了几十倍。但交通堵塞现象仍很普遍。大量的立交桥和高架路、众多的宽马路，极大地破坏了城市原有的步行环境和宜人尺度，造成“行路难、过街难”。北京街头随处可见众多过街天桥，可以想见人们每天攀爬的不便。在普通市民看来。以往安宁的生活环境打乱了。老邻居搬迁了，熟悉的街巷拓宽了，街边小店和修理铺不见了。生活反而不如从前方便了。
国外很多大城市几十年来正反两方面的经验证明：拆迁民房。拓宽道路并非解决交通问题的良策，反而会带来很多社会问题。解决城市的交通问题。是一个庞大复杂的系统工程。首先，要严格控制城市发展规模；其次。要积极推动各类公共交通设施的建设。如与地下街系统有机结合的地铁交通（如日本东京）和地下公共汽车系统（如美国西雅图）：此外，还要改进和加强道路交通系统的管理。如在所有高速公路和普通道路上设立公共汽车专用车道（如美国波特兰），从政策上鼓励各类公共交通的利用。如提高小轿车消费税、增收汽油税等。
步行环境的破坏，有些是规划设计或经营管理造成的。例如。北京东长安街与东单交叉口上的一个地铁站和横跨长安街的地下过街通道口，尽管这两个出入口的距离只有10多米，但其在地下却没有任何联系。这一交叉路口的两个过街天桥和两个地下通道之间也是桥不接桥、通道不接通道。如果从交叉口的一端到其对角线另一端，要先上过街天桥过街。然后再下到地下通道过另一条街方可到达。如果在规划设计或经营管理方面稍加改进，加强过街设施的有机联系。并在地下过街通道层面就与地铁等地下其他公共设施相连结的话。就会方便得多了。
又如，很多超高层建筑周边大都设有面积很大的广场。但由于“高层风”很大，这类广场经常不能得到很好的利用。西雅图Two UnionSquare广场在设计中，通过对“高层风”的实验和研究，建立了结合地形的多层下沉式广场，各层出入口与周边道路相结合，创造出一个使用方便、环境舒适、阳光明媚的“避风港”，深受市民的喜爱。营造一个方便、宜人的城市环境，必须多替使用者着想，在设计上多下功夫。
行为与建筑环境
细心观察。不难发现以下值得注意的现象 同处一条繁华商业街上的不同街坊其人流密度会有很大不同。交通堵塞总是发生在某些特定的位置，同是公共开敞空间，有些很受市民欢迎，但有些尽管植了树、种了草、摆上了雕塑，但还是很少有人光顾。为什么会出现上述现象呢7这就涉及到环境是对人的行为影响的环境行为学理论了。研究人的行为与空间的关系，从整体和系统的角度，统筹安排各种功能设施。合理组织公共空间。确定广场、休憩空间的位置。决定与可获得的公共空间面积相适宜的周边建筑的功能类型与面积体量、以及步道空间的宽度等。
建筑环境与人流分布
笔者在东京大学攻读博士学位期间。曾参与了东京银座地区的环境改善规划研究工作。于1991至1992两年间对银座地区进行了较为全面系统的调研。通过对大量录像资料和数据统计分析与反复验证，发现某一特定地段的行人分布量与其周边的建筑环境要素间的关系。
某一特定地段的机动车分布量与周边建筑环境要素之间，虽然影响要素略有不同，也有类似的关系，如果仅以人流量而论。从上式可以清楚地看出。对公共空间的需求量影响较大的建筑环境要素主要包括以下几个方面。
（1）建筑的功能、面积、体量分布，如零售商业。饮食设施、办公商务、居民住宅等。城市中某一特定地段的行人分布量，与其周边的建筑面积体量呈正比。建筑的各种功能类型的影响大小则反映在相关系数上。
（2）街道的空间构造。如主要大街的分布、街道间连结关系、交叉点的分布等。
（3）大容量公共交通站点的分布。如地下铁、铁路、公共汽车站点的位置等。某一特定地段的行人分布量。与该地段到大容量公共交通车站的距离呈反比，即地段距离车站越近，行人分布量越多。
（4）主要商业设施的分布。如百货商场、饮食设施、娱乐设施等。远于从公共交通车站到某地段的主要商业设施的总面积。与该地段的人流量呈正比。
（5）停车场的位置与容量。一特定地段的行人分布量，与该地段到停车场的距离呈反比。建筑环境与行为特征
建筑环境对人行为的影响表现在很多方面。如人们每天利用普通街道和商业街道的行为特征有很大不同。通过对东京的银座大街、上野中央街、了，歹横街三条主要商业街道（两侧多为商店和生活服务设施），以及神田大街、大手町街两条普通街道（两侧多为住宅和办公楼）的调查，商业街道24小时人流量分布曲线呈“抛物线”形。而普通街道呈“山”字形。此外。人们在普通街道和商业街道上行走的平均步行速度也有很大差异，普通街道的步行速度平均是商业街道上的l 2一J、3倍。
为什么会出现上述不同的行为特点呢7如果调查一下人们的上下班时间，午间休息时间、商业服务设施的营业时间等。就不难发现。这种差异显然是街道两侧不同的建筑功能所致。进一步的调查发现，人的步行速度与人流密度有很大关系。从调查统计分析图表可以看出。人的步行速度与人流密度呈反比，即人流密度越高。人的步行速度越慢。
调查还发现。具有不同吸引力的商店对人的行为也有很大影响。对同位于东京银座商业街上的金太郎电子玩具店、岩崎眼镜店、服装店大和屋三个商店的调查，就很好说明了这一点。金太郎电子玩具店的店面为开放式，商品很吸引人，每天光顾的人流不断，岩崎眼镜店的店面设计虽很雅致，但因是封闭式的。墙面又占据了店面宽度的大约一半。经常十分冷清，服装店大和屋的店面设计和客流量均介于金太郎电子玩具店和岩崎眼镜店之间。调查表明。很多行人走到金太郎电子玩具店前。常常被店前琳琅满目的商品所吸引。很多人便自觉、不自觉地放慢了脚步，并经常有人停下来，观看放在店门口处的电子玩具商品。更增大了店前的人流密度。结果。金太郎电子玩具店间的平均步行速度只有岩崎眼镜店前的步行速度的82.5％，服装店大和屋前的步行速度介于两者其问。
了解建筑环境和人的行为之间的关系，研究人的行为特点和规律。对良好城市环境的营建具有重要意义。例如，在处理“街道拥挤”这类城市通病时。就不会采用拓宽街道这个简单办法了。由于“拥挤”实际上是多方面建筑环境因素的结果，如步道空间和周边建筑设施体量的严重失调。沿街零售商业的管理和整治等。逐步学会“对症下药”，减少规划设计上的主观和盲目性。
广场使用的影响要素
笔者曾对日本和美国的若干城市继断续续进行了长达六年的实地考查和调研，发现影响市民对城市开敞空间或称广场的使用的建筑环境影响要素主要有以下几个方面。
（I）周边建筑设施的类别。调查表明，富有生机和活力的城市广场，周边大都设有市民喜爱的小吃店、咖啡馆、食品店、餐馆、店铺等。与之相反，广场周边缺少商店、甚至只是大片墙面的开敞空间，不管面积多大，一般都不受欢迎。
（2）朝向。人们喜欢选择温度适中和明亮的地方逗留。在温度较低时，阳光对空间的生气和活力具有决定性意义。在南方炎热地区，尽管公共空间不一定非要朝南，但要注意让广场获得足够的光，如周边建筑的高层部分应逐步后退、以保证广场的天空率；广场北侧的建筑。应尽可能多地采用反射玻璃和色彩较明亮的建筑材料。此外。广场朝向设置还要考虑风向，特别要注意避开冬季的主导风向。
（3）可坐设施（空间）。与街道这种流动性空间不同，广场是滞留空间，是城市的“起居室”。因此。座椅、座台等的设置情况，是人们是否愿意在广场逗留的一个非常重要的要素。一个未提供适量可坐设施的广场一定没有生机。美国城市学家Williams H.Whyte在纽约长达三年的调查还发现，纽约最受市民欢迎的五个广场中，两人以上成组利用的比例高达45％，而在最冷清的五个广场中，成组利用的比例最高也只有近30％。广场应是最适于人们进行社会交往的场所，因此，广场还要满足不同规模成组利用的特点，如大小空间的有机组合、座台的成组布置、可移动座椅的设置等。
（4）树木。花草和水。植物和水是影响广场舒适度的重要因素。在功能方面，树木可给人们提供荫凉，特别是在炎热的夏季，广场上的树荫处是人们首选的位置。与可坐设施相结合的树木和花草，还会在心理上给人们带来空间围合感。
水是另一个令人赏心悦目的设计元素，如瀑布、水墙、缓流、水池、喷泉等，以水为主题的设施能给空间带来生气，让人感到温馨。但水不仅仅只供观赏，重要的是人们可以触摸。可以尽情享受亲水的乐趣。遗憾的是。这一点常常被忽视了。由于卫生和安全等原因很多水景周围设置栏杆或其他障碍物，把人和水远远地隔开，这种设计是违背人的行为需求的。
（5）与主要人流空间的关系。街道是人们的主要流动空间。与街道有着紧密联系的广场空间。与城市生活的关系最紧密，人们可以很容易地走出走进，在广场歇息之余，还可以观赏往来车辆和行人的活动，符合人的心理和行为规律。
调查表明。处理好街道与广场之间的关系。能使人的流动变得容易。例如，街角广场、与街道同在一个层面的广场等。其空间就越容易被市民利用，越容易成为人们喜欢逗留之处。一般而言，广场与街道的接触面越长越好。与街道的高低差越小越好。这一结论同样适用于下沉式广场和空中广场，所不同是。下沉式广场应与地下街空间。空中广场应与天桥系统保持最紧密的联系。保持较高的交通便捷度，规划设计中要注意强化广场空间的可达性。
多层面立体化城市空间体系
建筑材料和施工技术的飞速发展，改变了传统城市固有的面貌和水平式横向发展的模式。建筑的高层化、地下空间的开发利用及多层面道路交通系统等。即“竖向”或“立体化”发展模式。为解决由于人口和功能的高度集聚而产生的交通问题及对建筑的大量需求，提供了一种可行的解决方法。城市三维多层面空间立体化是城市结构形态发展的大趋势。是不以人的意志为转移的。
此外，多层面立体化城市环境设计。是结合地形地貌、尊重和利用城市自然形态并使之方便于人的有效途径和手段。当论及多层面立体化城市设计时，人们自然会联想到较熟知的地下空间和空中连廊系统。其实更重要是，这一设计理念十分强调有效地利用地形地貌等自然资源和条件。从三维立体多层面的视角。解决城市发展中的各种矛盾和问题。同时，强化了所在地区的自然表态特征或称“地方感”、“场所精神”，具有良好的社会、经济和环境效益。
近年来，多层面立体化环境设计的构思和理论还逐步影响到城市广场、公园、绿地、临水空间及住宅区公共空间等的规划设计。
多层面空间立体化设计理念。反映在城市开发建设具体形态上。主要有以下几个方面即多层面公交系统、高架步道系统及地下空间的开发利用等。
多层面道路及公交系统
随着人口、建筑及各类功能在城市的高度集聚，多层面立体道路网和公共交通系统在很多城市得到普及。这一道路交通组织方式，为解决城市交通拥堵提供了一条有效途径。为缓解机动交通车辆对城市环境和功能的影响，大力发展客运量大的公共交通系统，已成为很多城市的选择。由于普通道路层面的常规公共汽车线路已不能满足城市发展的需要，很多城市中心区规划建设了包括地铁、高架轻轨电车及地下公共交通专用道系统等多层面公共交通系统网络。
自1863年伦敦建成第一条地铁以来。芝加哥、巴黎、柏林、纽约、东京、莫斯科、旧金山、北京、大阪、天津、横滨、上海等许多城市相继开始地铁建设。到2000年。全世界已有近90个城市修建了地下铁道，纽约、伦敦、巴黎、东京、莫斯科、芝加哥。旧金山等已形成四通八达的地下铁路网，地铁在很多城市已成为最重要的公共交通工具。其中，东京、伦敦、纽约、巴黎和莫斯科地铁占城市客运总量达52％～7I％。同时，现代地铁线路和车站设计也有了长足进步。很多规划设计在有效利用和导入自然光、绿化、自然通风等方面下了很多功夫。收到了很好的效果。
高架轻轨或单轨电车系统成为近年来开发建设的新型公共交通方式。该系统除具备地铁系统安全、快速、运量大、对地面交通无干扰等优点外。与地铁建设相比投资较少。施工期较短，但缺点是对城市有一定噪声污染。处理不当会对城市景观产生负面影响。日本最近研制并投入运营的高架式单轨电车，在减少噪声污染方面取得了一些成效。
地下公共交通专用道一般建在城市最繁华的中心区。鉴于城市中心地段道路拥挤，公共电汽车线路在中心地段通过转入地下，以保证公共交通的高效运营和良好服务。这种专用道一般埋深很浅，具有投资小、工期短、可被多条线路兼用、有一定灵活性等优点。同时日常维护运营费用也较低，是缓解中心区交通矛盾、改善城市环境的现实可行和有效的方法之一。
多层面公交系统环境设计的重要课题之一。是如何强化各公交系统相互间的有机联系。便于换乘且安全、舒适。从美国和日本的情况看，车站距离一般为500～800米。各公交系统站点的联系日益紧密，车站设施向一体化和综合化方向发展。现代车站已成为与大型服务设施相结合的的多层综合联运站。如地面层为公共汽车站、商场等，上层为高架轻轨客站、餐厅等，地下为与地铁站相连的商业街。车站设施与商业（务）设施融为一体。
高架步道系统
最早的高架步道为过街天桥，它为交通繁忙的街道两侧步行道提供联系。减少人车间的相互干扰。伴随建筑高层化和人车交通的不断增加，很多城市修建了可使街道两侧建筑直接相连的空中过街连廊，在很多中心城市的商业（务）区。还进一步规划建设了与周边商业服务设施以及办公建筑紧密结合的大型高架步道系统。这类高架步道一般是在建筑的二或三层高度，大多为与建筑有机结合的外连廊或独立的高架步道平台，与设于二或三层的建筑入口直接相通，以减少人与车的交叉。实现人车分流。缓解沿街步行道的交通负荷。保证步行者的交通安全、便利和舒适。有些甚至在建筑的高层部还修建有多层面空中过街连廊等空中步道系统。以提高建筑上层部分的交通便捷度。空中过街连廊～般还与建筑内的公共走廊有机连接，形成跨街坊的空中步道系统。
从建筑形态上看，高架步行道可分为露天式步道、有顶步道及全天候步道三种形式。其中，露天式步道由于所需投资较少。应用较广。在上述三种建筑形态中最为普及，全天候步道一般都是在冬季寒冷多雪地区，此外。在人流量较大的地区，如距离车站较近的有顶或全天候步行道上。有些还设置了机械自动步道装置，便利使用。提高舒适度。
1990年代后期，经济发达的日本和欧美一些中心城市还出现了建筑之间的多层面多方位的廊道系统。即在建筑问数条横向廊道之间还设有连廊。横向廊道与地面间设有竖向电梯连接，组成复杂的、纵横交错的高架廊道空间网络，使建筑间各层面的空间联系建筑各层面与地面、停车场及公共交通系统的联系更为方便。有些廊道还进一步发展为空中连接体或称空中建筑。
高架步道系统环境设计的重要课题之一，是如何处理好街道层面的景观。很多实例表明，由于高架步道的结构梁柱等建构筑物，街道层面的景观和舒适度均受到不同程度的损害。近几年来，日本和欧美一些城市已开始注意这一问题，从规划设计等多方面寻求解决方案。如高架廊道与建筑设计融为一体，对过街天桥底面进行造型处理，建筑和高架步道之间部分透空，高架步道边沿设置造型花坛和垂吊植物等。以减少结构梁柱等的负面影响。均已收到比较好的效果。
地下空间开发
由于城市中心区用地短缺。地价昂贵，对发展空间的需求量大。加之交通状况不断恶化，地下空间的开发利用大都是在城市中心地区。美国从1970年代中期开始的地下空间的开发。主要是把地下建筑作为节约能源的措施之一。加拿大城市地下街的开发还由于其冬季漫长恶劣的气候。地下空间开发利用的形式大体可分为两类：一类是建筑物地下部分的开发利用，除机房和仓库外。很多都是开发为商业之用。如酒吧、冷热饮点、餐馆及零售商店等。另一类是地下街道的开发。
地下街最早出现在1930年代，初期的地下街是由人行过街地道或地铁人行道扩建而成。日本是世界上拥有地下街最多的国家，全国有地下街近800条，总建筑面积近100万平方米；大阪是世界拥有地下街最多的城市，地下街每天接待顾客高达350万人次；加拿大蒙特利尔的几个地下商业街已经连成一片。建筑总面积高达8l万平方米，可谓世界最大的地下街，法国巴黎的莱斯可莱斯地下街总长1500米。共有四层，除商店、酒吧外，还有电影院和博物馆。
从总体上讲。地下空间开发利用的规模越来越大，从个体向群体发展。设施功能也日趋齐全和综合。城市建设发展到一定阶段，个体的、分散的地下设施已不能适应城市生活多方面的需要，必然逐步向群体和综合的方向发展。但需指出的是。地下街所需投资较大，工期较长。在地质状况较羞或地下水位较高的地区更为困难，代价也更大。从日本和美国的情况看。高层建筑物地下部分的开发利用一般较为经济，应用也比较广。地下街的开发大都是结合四通八达的地铁系统在车站前地区进行。多数修建在道路或广场的地下，与地铁车站和大型商业设施直接相连，街道宽度一般在6-15米不等，两侧设置有零售商店、生活服务设施和简易餐饮设施。
除地下防火、排烟、疏散等问题外。地下空间环境设计的最大课题，是如何克服没有日照、自然通风和采光等而产生的不舒适感和压抑感。最近新建的地下街在改善和提高地下空间的环境质量方面，已做了不少有益的尝试。如巧妙利用地面的开口部分或开设大面积天窗自然采光。有些还与下沉式广场有机结合。出入口也常与绿地相连，把绿化和自然光引入地下。使地上、地下融为一体。地下街内还常布置有人造山水、色彩鲜艳的雕刻。喜阴的植物花草等，力求使人产生如在室外自然之中的感觉。
地形地貌的有效利用
地形地貌的有效利用有两层含义：一是在观念意识层面上，强调敬畏和尊重自然，二是在方法论层面上，主张城市环境设计要结合地形，以现状为设计前提。一切人类的创造都必须尊重自然。变化起伏较大的地形地貌，对城市各种功能的安排、市政建设、交通组织，特别是对人流交通均带来一些矛盾或负面影响。多层面立体化环境设计与我们过去“愚公移山”式的城市建设方式恰恰相反，该设计理念强调尊重自然。利用自然，变不利因素为有利因素，这也是我们城市规划师、设计师所面临的重要课题和直面的挑战。
通过对美国、日本以及加拿大部分城市的调查。发现好的城市环境设计总是与所在地区的地形地貌相结合，能在城市形态方面创造一种逻辑和秩序。使之方便于人、造福于人，并以此有效地解决城市用地不足、公共空问和绿化缺乏、人车交通矛盾等现代城市问题，创造出空间形式丰富的、有着强烈地方特点的城市环境形态。提高土地的使用效率。换言之，城市设计师要研究如何将改造地形的土方量减少至最小限度的前提下，满足城市功能需要，创造方便舒适的城市环境。
现代城市环境设计在有效利用地形地貌方面的具体手法
利用高低差有效进行人车交通分流
在较为平坦的地段建设过街天桥、地下通道等人车分流设施，从经济角度看。往往会增加建设投资，从舒适角度看，很多人车立交处理都是以增加行人爬上爬下为前提的。令人“望桥兴叹”。巧妙利用高低差或周边建筑进行人车交通分流，可有效减少土建费用或土方量，从而减少投资。同时，巧妙利用高低差的设计，还可减少行人不必要的往返上下交通。人流和车流路线更加便捷通顺。
营建广场、公园、步道等公共空间
在建筑密集的中心区，尽管广场、公园、步道等公共空间普遍缺乏。但由于土地昂贵，营建十分困难。但在地形变化较大的城市。通过巧妙利用地形高差，使空间的多层面立体刊用成为可能。如一些城市利用周边高地势在高速公路或干线道路上部修建广场、公园，用斜地修建步道或台阶式广场等。综合有效地利用了地形地貌。发挥了富有变化的地形优势，从而提高了土地使用率。
城市环境美化
具有高差的城市地形也为城市环境美化提供了竖向空间和更多的机会。如利用自然高差的植物墙、层层叠落式花坛、喷水等。使城市美化更加丰富多彩。富有地域性和情趣。
实例分析
东京
谈及立体化城市。自然会联想起美国费城、加拿大多伦多和蒙特利尔的地下街系统，以及美国明尼阿波利斯、新新那提和英国伦顿的高架天桥系统。但在东京中心区。不单可享用与建筑有机结合的高架步行道系统。而且还可体验与地铁系统巧妙组合的四通八达的地下街网络。此外，除常规地面广场外，在城市新建的大型商业副都心或原有商业中心的改建中，还规划设计有空中（屋顶）广场、台阶状斜面广场、下沉式广场等多种形式的公共开敞空间。这一全方位的多层面立体化城市结构。在东京1100多万人口的城市生活中，发挥着十分重要的作用。
1930年在地铁上野车站附近建成的第一条地下商业街，是由地下车站的通道扩建而成，以后又在日本桥和银座等处建设了地下街。较大规模的地下商业街开发建设则多集中在经济高度发达时期的1950～1970年代。如建于1957年的有近1.6万平方米的池袋东口地下街、建于1965年的总建筑面积达6.8万平方米的八重州地下街，以及建于1973年的有近3.8万平方米的新宿歌舞伎町地下商业街等。据不完全统计，从1950-1990年代末。东京中心区内已建成地下商城20处，总面积约28万平方米。高架步道系统和空中连廊等也已遍布东京的各主要商业中心区。
东京大规模立体再开发多在铁道、地铁车站的站前地区，其原因主要有以下两个方面。一是土地昂贵。从东京每年公布的城市建成区地价可看出，东京的地价大多以各铁路、地铁车站为价峰。离车站越近。土地商业价值越高、市场价格越贵。这一地价特点以及土地利用经济化原理，站前再开发不得不向多层面立体方向发展。二是功能需要。站前地区是电车、汽车、自行车、行人等各类交通汇集的地区，同时，由于地段商业价值高，各行业设施云集，在这种功能高度集中的地区，站前立体再开发已成为解决道路交通拥挤等各类矛盾、满足对商业等各种空间需求的有效手段。
明尼阿波利斯
明尼阿波利斯fMinneap0Ijs）是美国中北部的重要商业城市，约36万人。该市从1960年代起按照中心区改造总体规划。在中心区建立了一个空中连廊步行系统，该系统贯穿大小街坊共15个，街坊之间通过全天候过街天桥连接，空中连廊两侧为各类商店、银行、旅馆和办公楼入口。并与地下车库也直接相连。这一全天候空中连廊天桥系统不仅适合明市冬季漫长、多雪的自然气候特点。给市民生活带来舒适和方便。而且提高了街道两侧各种商业服务设施及办公商务设施的可达性和交通便捷度。在整体上大大提高了中心区的社会、经济和环境效益，成为恢复中心区活力的要因之一。同时。按照中心区改造总体规划，明市还对包括主要商业街一尼古莱大街在内的中心区主要街道也进行了综合改造。如拓宽步道加大面积，重新进行道路铺装，精心设计公交站点、路灯、喷泉、花坛、休息座椅、自行车架和垃圾箱等，道路层面的环境也有了很大改善。全天候空中连廊天桥系统和街道网络在多个重要节点还通过多层共享大厅有机连为一体。
拿波里
拿波里（Naples）是意大利南部的港口城市。也是重要的经济和商业城市。市政府从1980年开始委托丹下健三设计所在市中心的东部规划设计了拿波里新都心。以适应城市发展的需要。
拿波里新都心总用地共110公顷。朝向老城中心区方向规划有三条主要轴线。即从左至右的绿化轴、市政中心轴及文化体育轴。这是一个多层面的立体开发规划，利用北高南低的地貌，实行全方位的人车分流，道路系统在中心区转入地下，街道层主要为人行步道系统，机动车道和步行道之间为停车场。为保证地下机动交通路和停车场有充分的自然通风和采光，沿街设有数十个大型采光井，采光井周边设计有植物和花坛。在大型采光井处还设有楼梯、自动扶梯等，使各层面有机联系为一整体。
西雅图中心区
西雅图是一个美丽的海湾城市，其中心区从南向北沿其西侧的Puget sound海湾呈南北长、东西窄的长方形面状发展，地形地貌较为复杂，中心区东西向的高低差起伏最大，而南北向高差相对较小。中心区东部的第7大街的地势最高。西侧的第l大街和沿海湾的阿拉斯堪大街的地势最低，整个中心区呈东高西低地形。根据这一地形特点和市民的实际需要，西雅图在中心区沿东西方向规划设计了多条由自动扶梯、地下步道、台阶及天桥组成的与地表地貌有机结合的步行系统。每条步道系统均把从第7大街到阿拉斯堪大街的几个街坊，在东西方向有机地联为一个整体环境。利用地形特点而实现的这一交通系统，不但创造了一个较为经济的、与机动车交通基本分离的步行系统。而且强化了各街坊之间的有机联系、改善了通向海湾的便捷度和交通舒适性。在冬季多雨的西雅图，这一步行系统更加受到了市民的喜爱，取得良好效果。
多摩新城
15住区位于东京都多摩新城的西部，距都心约40公里。该住区地处丘陵地带。地势极不平整。高低差较大，因此，该住区利用这一地形地貌特点，规划设计了一个在一般居住区难以实现的立体人车分流道路系统。道路线型设计顺应自然地势，并在机动车路和步行道的交叉口处，巧妙利用自然地形高差设计成立体交差。根据地形和道路走向而形成八个集合住宅街坊，建筑布置和设计造型也适应各自的地形、用地大小及形状特点，形式各异多样，个性突出，地形利用也十分巧妙。如第2街坊的停车场利用北高南低的地形，1层车库标高设定在南面道路，北面道路则可直通车库2层部分，大大提高了车库的使用效率，在第3、5和8街坊，结合北高南低的地形，巧妙设计有坡地台阶式住宅。并通过低、中和高层住宅的有机配置，创造了层次丰富的、变化多样的街区景观。
第三篇：基于行为主义的教学系统设计理论
2.1教学系统设计理论
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下一节
一、教学系统设计的概述
1.教学系统设计的定义
教学系统设计（通常也称为教学设计）是以人类对传播与学习的研究作为主要理论基础并包括其他相关的学科理论和研究成果为依据，运用系统方法，分析教学过程的诸环节和要素，确定并解决教学问题，实现教学最优化的现代化教学技术。由此可见，教学系统设计是以分析教学需求为基础，以确立解决教学问题的步骤为目的；教学系统设计是一种实现教学最优化的现代化教学技术；教学系统设计是以学习理论、教学理论、教育传播理论和系统科学理论作为其理论基础。2.教学系统设计的类型
教学系统设计产生于20世纪60年代。自其产生的40余年来，教学系统设计的理论和方法都得到不断地丰富和发展。
“教学系统设计的最终目的是为了促进学习者的学习。”因此，进行科学的教学系统设计，必须从了解学习的发生机制和学习的本质问题入手。教学系统设计是架设于学习理论与教育教学实践之间的一座桥梁。纵观教学系统设计的发展轨迹，我们可以清晰地看到学习理论对教学系统设计的影响最为深刻。每一次学习理论的发展，都必然为教学系统设计带来巨大的触动和冲击。学习理论的发展大致可以分为行为主义学习理论、认知主义学习理论、建构主义学习理论和人本主义学习理论等，所以相应地出现了基于行为主义的教学系统设计理论、基于认知主义的教学系统设计理论、基于建构主义的教学系统设计理论和基于人本主义的教学系统设计理论。
（1）基于行为主义的教学系统设计理论
以桑代克（Thorndike）、华生（Watson）和斯金纳（Skinner）为代表的行为主义心理学家通过一系列动物实验，推演得出学习是形成刺激与反应之间联结的过程。因此，“刺激——反应”是行为主义学习理论的核心。由于这种学习理论强调外部刺激的作用，并可以通过行为目标来检测和控制学习的结果，因此，基于行为主义的教学系统设计关注任务的分析和学习目标的确定。学习目标要明确、具体；任务要细化，要与学习目标对应，以使学习者能够有效地达到预先设定的学习目标。（2）基于认知主义的教学系统设计理论
由于行为主义学习理论只是将学习者看作“黑箱”，即只强调外部刺激的作用而忽视学习者内部心理过程的作用，所以这种学习理论运用于教学实践具有很大的局限性。以布鲁纳(Bruner)、加涅（Gagné）为代表的认知主义心理学家认为学习不仅仅是刺激与反应之间的简单联结，而是一种积极主动的内部加工的过程。因此，认知主义学习理论不仅重视学习者的外部刺激与外显的反应行为，而且重视学习者的内部心理过程的作用。人的学习是包括不同层级的，不同类型的学习需要不同的外部条件和内部条件的支持。因此，基于认知主义的教学系统设计不仅关注学习目标的设置和明确陈述，而且注重学习类型的划分、内部条件和外部条件的设计。
（3）基于建构主义的教学系统设计理论
不管行为主义学习理论还是认知主义学习理论都认为知识是外部客观世界的真实反映，学习是获取科学、客观知识的过程。因此，基于行为主义的教学系统设计和基于认知主义的教学系统设计都认为教学是传授客观知识的过程，教学结果是可以预先规定的，复杂的知识可以分解成若干简单的知识，针对这些知识进行精密的设计。以皮亚杰（Piaget）、维果斯基（Vygotskian）为代表的建构主义心理学家则认为知识并不是真实的“客观存在”，而是认知主体（学习者）与客观环境（社会文化背景和自然环境）的相互作用而形成的，学习是自我建构知识的过程。由于学习者认知结构和文化背景存在差异，所以知识在学习者头脑中建构的意义也截然不同。基于建构主义的教学系统设计强调以学生为中心；强调“情境”对意义建构的重要作用；强调协作学习的设计；强调信息资源和学习环境的设计。（4）基于人本主义的教学系统设计理论
人本主义反对行为主义和认知主义将人的认知与情感割裂开来加以分析的做法，主张探讨完整的人（包括行为表现、认知过程和情感态度）。以罗杰斯（Rogers）为代表的人本主义心理学家认为学习是个人潜能的充分发展，是人格的发展，是自我的发展。学习是一个有意义的过程。这种意义学习不仅仅涉及人的认知参与，而更重要的是情感、态度的投入和积极参与。这是一种自发、自觉的学习。只有当学习来自学习者的自我需要和发展，才能形成有意义的学习。因此，基于人本主义的教学系统设计重视学习者学习动机的激发、学习主动性的张扬；强调充分发展学习者的潜能、情感和态度。3.教学系统设计的现状
由于受传统教育思想的影响，以往教学系统设计几乎是围绕教师的“教”而进行设计，极少考虑教学系统的其它要素。随着教育教学改革的深化发展以及各种学习理论的纷涌呈现，教学系统设计更加关注“学”的设计，这主要表现在：（1）重视情境的设计
当人们反思教学时，发现学校的教育方式导致了“惰性知识”（inert knowledge）的产生，学生在学校学到的知识无法用于真实问题的解决。原因在于学校教学是抽象化和去境脉化的，知识是脱离具体的社会文化背景而被传授。情境认知与情境学习理论为解决这一问题提供了全新的视野。该理论认为：知识的意义和个体的身份是在互动中建构的，具有情境性；学习的有效性在于创建实习场和组建实践共同体。因此，为了使学生能够对学校里的知识实现有效的迁移，解决实际生活中的现实问题，必须设计真实而复杂的情境。
（2）重视学习环境的设计
学校的教学不是单单将知识灌输到学生的头脑中，而是要提供一种学习环境。国内外许多文献表明，学习环境的设计已经成为教学系统设计的重要组成部分。学习环境并不一定拘泥于物理意义上的学习场所，而是学习资源和认知工具的有机组合，是支持学习活动开展的外在条件。学习资源包括学习材料、认知工具和学习空间等，人际关系包括学生之间和师生之间的人际交往。（3）重视学习过程的设计
学习过程反映学习者作为认知主体参与学习的主要活动环节和策略，它与教学过程有着明显的区别。学习者是学习的主人，不是被动接受知识容器，不是毫无思想、完全被教师“牵着鼻子走”的个体。如何发挥学生的主动性，体现学生的主体地位，学习过程的设计（主要是活动和策略的设计）是关键。
二、教学系统设计的基本内容
根据教学系统设计的概念，教学系统设计主要包括以下几个内容： 1.教学目标的分析
教学目标是对学习者通过教学后应该表现出来可见行为的具体和明确的表述。教学目标不仅是教学活动设计的指南，而且是教学评价的依据。教学目标的确定受社会对人才培养的需要、学习者特征以及具体学科的特点等因素的制约。根据教学内容的范围，教学目标可以分为学科总目标、年级目标、单元目标和课时目标四类。2.教学策略的确定
教学策略是指在具体条件下，为达预期教学目标所采取的手段、工具、途径和方法的总和。确定教学策略即为达到预期教学目标，选择所需要的资源、程序和方法。它包括教学媒体的选择、教学资源的呈现、学习环境的设计、学习活动的组织和教师指导的设计等方面。3.教学评价的设计
教学评价是指依据教学目标，采用科学的方法，收集学生在学习过程中的学习反应信息和资料，通过量化分析，以获取反馈信息，检验是否达到预期的教学目标，以便调整教学目标或修正教学策略。评价的最终目的在于使教学系统不断地优化和完善，在修正过程中获得发展。
三、教学系统设计理论对网络课程的指导作用 1.教学目标的分析
目前许多网络课程只重视教学内容的呈现，忽视教学目标的制定和编写，从而导致学生的学习目的不明确。网络课程作为一种课程的表现形态，作为学生网上学习的一种电子教材，同样要进行教学目标的分析。教学目标包括了课程目标、单元目标以及各个知识点的学习目标。网络课程教学目标的分析与制定可以依照分层的原则，从课程目标、单元目标和各个知识点的学习目标分别加以考虑。
课程目标主要是对学习者完成整门课程的学习后所应达到的知识水平和能力程度的概括说明，它的有关信息应该呈现在网络课程的首页，让学习者一开始就对该课程的目的一目了然。单元目标是对学习者完成单元内容的学习后所应具备的知识水平和技能要求的具体描述。各个单元内容的属性不同，重难点不同，单元目标的侧重点就有所不同。它应该呈现在单元学习内容之前，作为学习者学习单元内容的指南和检测评价单元学习效果的标准。各个知识点的学习目标应该在学习者学习该知识点的过程中呈现，同时要具体明确要求学习者达到哪一种层次（根据布鲁姆认知目标的分类法，知识点的学习目标层次有知识、理解、应用、分析、综合与评价）。2.教学策略的确定
目前许多网络课程对教学内容的组织仅仅是依照传统教科书章节目的顺序进行编排，将教科书里的内容一字不漏地全部照搬到网络课程中。面对密密麻麻的文字，学习者感到枯燥乏味，丧失学习的积极性和兴趣。网络课程不仅是一种网上学习教程，而且反映了某种教学活动形式。因此，网络课程的开发必须考虑教学策略的确定。网络课程教学策略的设计包括以下几个方面：（1）资源的设计
网络课程不是简单的书本搬家，它不仅仅局限于对课程内容的单一呈现，更重要的是设计和提供数量丰富、形式多样的学习资源。这些学习资源不仅可以作为学习者学习课程内容和完成作业的辅助材料，而且可以作为扩展性学习材料，拓宽学习者的视野和知识面。现在，网络的各种信息资源纷繁芜杂、目不暇接，难免会出现鱼目混珠的现象，如果不加以过滤，容易使学习者产生“迷航”。所以，为了降低资源的冗余度，提高资源的可靠性和实用性，必须对资源进行精心地设计和筛选。设计资源时，一方面要考虑学习者的年龄特点和认知特征，另一方面要与学习内容紧密联系，具有较强的针对性。（2）工具的提供
如果网络课程的功能只是停留在演示的层面，那么就失去了网络课程建设的意义和价值。网络课程应该提供必要的认知工具，利于学习者协商交流、知识建构、实践操练。认知工具可以分为两种类型：大众型和学科型。前者主要是指一些网络通讯工具、资源检索工具和信息集成工具等，后者则是支持该网络课程学习的特殊工具，它是由网络课程所反映的不同学科特性而定。例如：数学科目的网络课程就应该提供“几何画板”、“作图”工具、制表工具、数据处理和统计工具等。（3）情境的创设
任何知识都具有情境性，知识在不同情境下具有不同的意义。知识不可以脱离情境而孤立、抽象地存在，因此，为了让学习者能够理解知识的真正意义，实现知识的有效迁移，最好的方法就是创设同样的情境，让学生具有真实的情境体验，在特定的情境中理解知识的意义。在网络课程的开发中，借助多媒体图、文、声、像并茂的优势呈现形象直观、生动活泼的真实情境，激发学生的学习兴趣，提高观察和思考能力；以问题导入，创设引人思考的问题情境，激发学生的好奇心和探求心理，培养学生发现问题和解决问题的能力；利用虚拟仿真技术，创设模拟的实验情境，培养学生科学的研究态度和方法。（4）自主学习的设计
网络课程是种让学习者进行在线学习的网上教材，其中自主学习是学习者利用网络课程进行学习的主要方式。因此，在网络课程的开发中，自主学习的设计是关键。我们可以从几个方面考虑自主学习的设计： ① 借助超文本或超媒体的方式组织教学内容，这样不仅使知识富有弹性和张力，增强知识的覆盖面和迁移性，而且符合人脑的思维结构和特点，各种多媒体信息均可由学习者自行控制，这样，学习者可以根据自己的知识起点水平和学习需求，自主地选择感兴趣的内容进行学习。
② 提供与教学内容密切相关的大量拓展性资源，并按照一定的类别顺序进行编排，同时还提供方便的检索和查询功能，学习者可以根据学习的需要，查找相关资源进行学习。
③ 根据学习内容的特点，设计不同的自主学习策略（例如：“支架式策略”、“抛锚式策略”、“随机进入式策略”、“任务驱动策略”和“案例教学策略”等等），引导学生进行自主学习。
④ 提供各种认知工具，便于学习者根据学习的需要自由选用，自主完成知识建构。
⑤ 设置不同类型的在线测试题并提供及时反馈，便于学习者进行自我测评，了解自身对知识的掌握程度。⑥ 设计“学习指导”，加强网络课程中自主学习的导向性。“学习指导”应该置于网络课程每章学习内容的初始界面。它起到方向盘和航标的作用，指点学习者采用何种策略和方法来学习本章内容，注意事项是什么等。
（5）协作学习的设计
协作是网络教学活动的一个重要特征。在网络课程学习的过程中，学习者通常要借助各种通讯工具（如：电子公告版、聊天室、BBS、网络协作学习的平台和电子邮件等）进行协作交流。学习者既可以小组的形式围绕教师事先确定的主题进行在线同步讨论，也可以伙伴的形式相互探讨疑难问题，进行“头脑风暴”。（6）教师指导的设计
网络课程是网络教学的一种重要资源。它可作为课堂环境和远程环境下学习者自主学习的内容和材料。为保证学习者自主学习的质量和效率，网络课程在设计与开发的过程中必须兼顾和融入教师的导向作用。网络课程可以通过课程教学目标、教学对象、教学内容的重点与难点、教学安排、需具备的起点知识、学习要求、学习指导与建议等的详细说明和教师异步答疑、助手同步帮助（智能代理）来体现教师的指导作用.3.学习评价的设计
为了检验学习者的学习效果，在知识点学习、单元学习和课程学习结束之后，我们都要设计不同类型和层次的习题（形成性练习和总结性测验）对学习者的学习情况进行考核、检查，并根据学生的作答情况适时地给出分析与评价，帮助学习者分析问题存在的原因，找出解决的办法。
第四篇：景观设计理论与方法
景观设计理论与方法
第一讲：
景观→景观生态，景观形态，景观空间，景观地理 城市景观的概念：（狭义）在城市地域内，由各种环境元素所构成的能够成为人们审美对象的形式信息总和，由于具有物质外观，可被人们直接感知和理解，达到一种情感愉悦的审美目的。
（广义）一个城市或城市某一空间的视觉总体，包括景观各个要素的结构特征、功能特征、文化特征、人的视觉感受以及其中的社会生活等。城市景观在一定程度上反映了一个城市地域的社会经济发达程度和物质文化建设水平。
“城市景观是一些可被看，被记忆，被喜欢的东西。”
——凯文林奇 景观体验：一重视觉感受→空间感受
二重心灵感受→场所感受
城市空间结构不应该只是凭客观物质形象和标准来判定，还要凭人的主观感受来判定。
第二讲：
城市→物质空间→精神归宿
建筑园林视觉艺术创就了城市博物馆就要在里面创造艺术。（吴良镛80年代）
→→创造城市美，强调的是在个体的景观基础上，对城市整体环境艺术的规划与设计，城市景观规划设计是城市设计的重要组成部分之一。→→整合≠集合≠完全融合
→→一池三山→中国园林最早的基本模式 雷姆库哈斯在《普通的城市》一书中写到：“我们精心规划的城市今天看起来似是一片混乱，那我们不如去营造一种随意建设，用旧了就废弃的城市。” →→树立建筑、规划、风景园林“三位一体”的设计思想。城市景观规划设计就是环境设计，是将自然与人工的环境和景物，从功能、美学上进行合理的保护、改造、组织和再创造。
景观与城市景观
具有视觉、美学意义（建筑学）
地理学意义：强调地域性（自然地理之父——洪堡
德国）生态意义：强调地圈、生物圈、智能圈
文化意义：强调文化对自然的影响。一般公众=风景
景观是指地表自然景色或自然人文综合景观。景观最基本最实质的内容离不开园林的核心。
——软质、硬质景观
景观与自然、人类→→从本质上讲，景观是人类存在的一种…而存在的视觉事物。
1.景观的有序性：
自然在景观的结构中，起着举足轻重的作用，理想的环境是有序美好的。→→景观序列↗静态→创造空间
↘动态→移动中产生的变化↗四季
↘前后景深的变化→背景基质 基调、配调、转调、主调 2.景观层次性
一是景观感受层：追求所有自然与人工形体对人的视觉感受和心灵感受。
二是文化历史与艺术层：历史文化民俗民情传统艺术，追求特色景观的塑造。三是环境生态层：追求人类与自然协调发展的生态观。
城市景观概念、要素：
城市景观——指在城市范围内，各种视觉事物和视觉事件构成的视觉总体。（强调人的参与）3.城市景观——关系艺术（是一门涉及多元关系的综合艺术）戈登卡尔说：一座建筑是城市，两座建筑是城市景观。
现代与古代建筑的融合，现代建筑采用玻璃幕墙，古代建筑投影其上。大小山的融合：大小为黄金分割
即城市景观是城市中各种视觉事物及事件与周围空间组织的关系艺术。
城市景观是城市给人们的综合印象和感知，也即城市这一客观事物在人们头脑中的反映。城市景观的三要素：
（1）景物：是城市景观形成的本身，也是构成城市景观的基本素材。自然素材——指自然的各种地形、气候、光照、植物、水体 人工素材——主要指建筑物和各种人工设施 事件素材——指那些正在发生的视觉事件
城市景观包括自然、人文和社会景观，它们以物理、生物、文化等形态呈现出来。（2）景感：指人对城市景观（物）的感觉反映。
直接景感——景物通过人的眼、耳、鼻、舌等感觉器官的感受反映
理性景感——在直接景感的基础上，通过知觉、想象、思维的综合过程从而产生对景物的认识及情感。理性景感是人对城市景观可更改的知觉形式，是更高一级的感觉方式。（3）主客观条件：
客观条件——城市中的自然、人文和社会景观
主观条件——人对景观的鉴赏过程中的时间、地方以及鉴赏的人的年龄、兴趣、职业、知识等。
第三讲
城市景观的构成类型
按功能分：居住区景观、商业区景观、工业区景观、文教区景观、风景区景观等 按空间形式：城市整体景观、城市街区景观、城市广场景观等
按组成内容：建筑景观、水体景观、植物景观、地能景观、气象景观等 按环境特性：滨水景观、住区景观、历史景观、绿地景观、娱乐景观等 按一般分类法分：1.自然景观：城市固有的
2.人文景观：包括各种人工景观，可以说是城市的主要景观
3.社会景观：以社会和人为内容的景观，又称为活的景观，往往是动态的。
山水景观
气象景观
自然景观
动植物景观
其他景观
城市
人工设施景观
综合 人文景观
历史景观
景观
加工后的自然景观（物质文化）
文化景观
社会习俗
社会景观
风土人情
街市面貌（非物质文化）
民族气氛 城市景观特性：
1.生长性：视觉感受的放大（景观是在不断的生长，如树木）。城市景观不是一步到位，它有一个生长过程，主要体现在：其一，景观作为一种生物的生长，随着时间的推移会导致生长的树种与建筑之间的比例协调。梧桐树的季节变换，爬山虎——生长性。其二，景观作为一种文化的生长（需要人的参与）。把文明作为文化积淀起来，伴随必要的新陈代谢是城市前进的过程。文化旅游带动经济增长。
我们只是地球上的旅游者，来去匆匆，但城市是要存在下去的。——贝 铭 2.五维性
空间景象
维
物质存在形式
有形景象
视觉维
光波（形式、色彩、质感）无形景象
听觉维
声波（…）无形景象
嗅觉维
气味（各种气）无形景象
味觉维
味道（甜、麻）
无形景象
体觉维
温度、湿度、时间、气流、质感 人的视听觉与人的行为有关
→→直立状态的人、器官感觉基本上是以向前及水平方向为主。
→→人在直立时，可同时瞥见左右90%范围内的事物，而上下观看的范围比较狭小。→→人在行走时，习惯观看前方偏下的事物，向上看的视野会减少。→→人的听觉有7m和35m两个尺寸 7m可以交流，35m大声交流 常言道：景观体验——一重视觉来历，二重心灵感受→人对城市景观的感受应该是人的器官感受加上人的心灵感受、思维活动的一种混合反映。
景观规划设计的内容： 1.景观规划与设计概述
一．景观规划与设计概念及现状
严格来讲，景观规划与景观设计在侧重点上有差异。
从规划角度，注重土地的利用形式，通过对土地及其上的物体和空间的安排、协调和完善景观的各种功能，使人、建筑物、社区、城市以及人类的生活同生存的地球和谐相处。
从设计角度，注重对环境方面问题的分析，确立景观目标，并针对目标解决问题，通过具体安排土地及其上的物体和空间，为人们创造安全、高效、健康和舒适的环境。
景观规划设计的核心——人类户外生存环境的建设
景观规划设计、城市规划、建筑学均以创造人类聚居环境为目标，将人与环境的关系处理落实在具有空间分布和时间变化的人居环境之中。
三者相同点：使建筑、城市、景观常表现为你中有我我中有你。三者分工不同：建筑学侧重于聚居空间的塑造，重在认为空间设计。
城市规划侧重于聚居场所的建设，重在以用地，道路交通为主的人为场所规划。
景观规划设计侧重于聚居领域内各种景观资源与环境的综合利用与再创造，重在户外环境的塑造。
景观与建筑规划之区别：
景观规划与设计需要意念和意象 城市规划最关注经济、人口等情况 景观园林规划关注立意
建筑：立意发挥（受功能限制）
景观建筑学
landscape
architecture 从传统风景园林到当代景观建筑学的演进过程 荒野→景物→
圃→囿→
苑→花园→
园林→城市绿地→
公园→风景名胜区→
自然保护区→
当代景观建筑学已是一个集艺术、科学工程技术于一体的应用型专业与学科 景观建筑学在中国还是一门亟待开拓的学科专业。二．现代景观规划设计三元素
1.视觉景观形象
2.环境生态绿化
3.大众行为心理
1.视觉景观形象：主要是从人的视觉形象感受要求出发，根据美学规律….人的视觉生理特点：决定了人对景物形象会产生不同程度的错觉，以至使人的图形感受与实际感受出现差别，而这正是景观设计者应该理解和运用的规律（利用视觉转化）。例：太原五一广场，锡耶纳坎波广场→并非对称
结论：不要追求绝对的对称，不要追求平面上的东西。
罗马市政广场：经过几个年代的修建，增大视觉空间，扩大广场空间 威尼斯圣马可广场：利用错觉（空间扩大，利用…）（梯形广场，进深加深）2.环境生态绿化：主要是从人的生活感受出发，根据自然生物学原理，利用… 景观设计重视环境生态绿化，是为了突出可持续发展的生态观。3.大众行为心理：以人类的户外行为及规律入手，“以人为本” 各类景观行为与场所空间环境质量相关
行为类型
对环境要求
必要活动
★★★
★★ 选择活动
★
★★ 社交性活动
★★
★★
（★多少代表行为与环境质量的相关程度）
现代景观规划设计三元素的关系是相辅相成，密不可分的 强调景观视觉→满足鲜明形象 强调环境生态→足够的绿地和绿化
强调大众的作用→要有足够的场地和为大多数人所用的空间设施
现代景观设计发展趋势：
1.可持续发展：结合自然环境，将对自然环境的影响降到最小 上海外滩（92年），第一层即绿地空间，第二层架空即观光空间，第三层交通空间 2.从静态景观走向动态景观：现代景观设计强调动态变化 3.寻求与自然环境的平衡
城市在产生的一刻起，就受到自然和人文两种驱动力的作用 景观规划设计的本质是一种追求人与自然平衡的环境艺术 4.对景观资源的保护与开发
即风景资源、旅游资源的保护与开发
城市景观规划设计原则（讲求自己的风格，不要人云亦云）一．景观规划设计的层次划分
广义上分三个层次：1.宏观景观规划设计（宏观的景观环境规划→战略层次；设计偏重小的层面）
涉及对象是一个地域综合体，即人类文化圈和生物圈交互作用形成的多层次生态系统。其基本工作是对土地工作环境生态与资源进行评估和规划 核心工作是大地景观化即绿化——蓝化——棕化规划 重要内容：对特殊性大尺度工程构筑的景观处理 2．中观…（中观的场地是景观规划）
基本工程：场地规划是一种对建筑、结构、设施、给排水、绿化等的时空布局，并使之与周围交通、景观、环境在小范围内协调。
重要内容：城市设计，按形态分——面：城市形象策划，总体美化
线：滨河带、商业步行街
点：广场、交叉口等 3.微观…（微观的详细景观设计）
主要包括街头小游园、街头绿地、庭院、古典园林、园林景观小品等设计 ※城市景观规划设计对的是中观和微观两个层面，即狭义的景观规划设计。二．设计要求 1.基本要求
1）让居民在绿化空间上满足需要 2）使土地合理利用
3）保护、提高城市中自然景观的质量 4）风貌特色塑造 5）传统与现代的结合 2.具体要求 1）总体设计
2）局部和地段设计
现代设计原则：经济适用，创造城市的景观艺术美，以达到真善美的最高境界
适用：主要以使用者的需求为考虑，各种设施、设备、配置等均需符合人性化，做到适切、合宜。
城市景观要点：
一． 城市轮廓线控制
城市轮廓线是城市生命的体现，是潜在的艺术形象。凹型（北京）：有传统建筑需保护。（中间历史文物保护）冠型（天津）：现代工业 波浪起伏型（上海）：现代商业
若高层建筑聚集在一起，可形成城市的“冠”，但为了避免相互干扰，形成相互攀比的局面，可以利用一系列不同的高度；或是彼此高度相仿，但间距适宜，组成较松散的构图；若高层建筑随处随地而起，彼此间毫无关系，既无重点，也无法产生令人满意的和谐整体；若高层建筑顶部外观雷同，则会影响轮廓线的优美性。建筑轮廓线与山体轮廓线的关系：（1）前者低于后者为宜
山顶上挺拔的建筑加强山形，山上安排大量的建筑破坏景观；平坦地形上的天际线以山体作为天际线的背景。
（2）建筑轮廓线与山体轮廓线构成互补的关系为良好（3）建筑轮廓线高于山体轮廓线需避免，同高最忌讳。二． 建筑高度分区
1.根据建筑所在位置、性质、地形条件考虑其高度。国外城市设计理论认为，每个城市的市中心都应该有一个处于支配地位的构图中心，称为“冠”，它常有高层建筑组成。
2.城市的“冠”——山顶设高层建筑的，反映山城特色，但应避免过度重复。三．景观视线走廊保护
景观视线走廊：人为规定的，保护视线通过的一个空间范围，即一种特殊的视线区域。
视觉走廊是指由多种多样的景物组成的一条廊道，也即是景观轴线。
但有时二者又可以是一致的，视线走廊必须为有形的，视觉走廊可以为虚为实。视觉走廊强调过程，必须要有中途的过程，视线静态的，视觉走廊是在动态的过程中体会。
造景句法：把各种有形无形的景象元素进行造景，并使之优化。包括功能句法和系统句法
1.功能句法：即传统的造景手法，其特点是通过有形景象元素的地位，作用的突出或抑制来达到景观的优化。
2.系统句法：在调查、认识、研究各景观元素的信息本质的基础上，多角度、多层次，系统的对景观进行艺术加工、创造的一种方法。分静态句法和动态句法。（1）静态句法：采用模糊、简洁、对比等相对优化的办法，通过减少景象的信息来夸大或减少。
（2）动态句法：考虑时间因素的景观空间构景方法。
强化法：为了突出地表达某种设计意念，借助于一定的手段提高和放大某景象在整个景观中的控制力，强化景空。→→利用人的视错觉
弯曲法：通过地形或道路，创造水平或竖向曲度，使景空相互流通又相互遮盖，增大期待感。
逆转法：在可能情况下，尽量使正负景空相互转换，以加强人们的期待感，激发求新欲望。
注重动态构景：通过人的动线组织景观，利用诱导手段引导空间序列变化，在有限的空间创造出无限的景观。以隔求深，以曲求变，以隐求显，以暗求明，以高求远，以引求通，寻求景观的和空间的多元化，可以通过道路的转折，建筑的引退，绿化的遮挡等手法加以实现，曲折有致，起伏有变，变化有节。
综上，城市景观规划设计具有较强的综合性、艺术性，更是一门十分深奥的学问。设计者把特定的艺术形象、艺术情趣、艺术气氛表现在景观景观作品中，这就是景象。
寻求与自然、环境的平衡：
按风水观念，构成景观特点：1.围合封闭的景观 2.中轴对称 3.富有层次感的景观 4.富于曲线美、动感美的景观。
抛开迷信的成分，传统的风水术实质上是一种环境设计，它不仅注重与居住生活密切相关的生态环境质量问题，也同样重视与视觉艺术关系密切的景观质量问题。风水：藏风面水
有风有水→生命→氧气好→精神好
第五篇：教学设计理论与方法
专题四：教学设计理论与方法
教学设计是一种理论，它是书写教案的说明和前提，也是上好课的前提。但在实际工作中，有效教学计划效果却不容乐观，有些教师因各种原因属于备课或匆匆忙忙地备课，根本达不到体育教学设计的实际意义和效果。因此，在我们的教育教学活动的实践中，我们的有些教学设计也只是停留在很肤浅的层面上，要么应付学校的检查，要么流于形式，没有实际的效果。体育与健康教学设计是根据教学内涵和体育与健康教学实际操作需要而设计的系统研究规划、教学过程及其方法。它属于围观层次的教学设计，主要包括体育与健康课程设计，教学单元设计，课堂教学设计及媒体材料设计等。教学设计是在教学前对教学过程的预先筹划，从而合理安排教学情境，以期达成教学目标的系统性设计。它主要包括教学目标、材料设计和组织安排等方面的内容。
一、教学计划的制定。当一个教学目标和实现这一教学目标的内容载体——教学计划，被确定以后，自然就要设计一个符合这一计划内容的教学程序，然后再根据各段程序的需要制定出科学合理的教学方案，这一方案也就是我们常说的“课堂教学设计”。它就是实现和连接教学目标、内容、方法、效果的生命线。制定出科学合理、实用的教学计划，是广大教师重视教育与实施教育教学的一个重要组成部分。
教学计划大致可分为学年教学计划，学期教学计划，单元教学计划和课时教学计划。以学期教学计划为例来看看如何制定教学计划。
教学计划，可以资助你有计划实施自己的想法，并能合理完成教学任务，同时也便于以后总结自己的教学情况，提高自己的教学能力、积累经验，发现不足提供可能条件，制定教学计划是有必要的。从学科教学来看，根据本学期的教学内容，结合班级的学生情况，有目的的研究教学思想、教学方法明确教学任务、教学重点难点等方面，以此来制定自己的教学计划，顾名思义，就是明确自己每天、每周、每月都应该做点什么，怎么做，为什么这样做，要做到什么程度等等。一份好的教学计划，要务实、可操作学生习惯、学习方法、思维能力等方面真正受益，从而将每个想法落到实处。下面以学期教学计划来进行讨论。
一、学期教学计划的构成
1、本学期教学的总目标和总要求；
2、对学生情况的简要分析；
3、对本学期的材料内容、对教材的简要分析、学期的教学重点和难点的解析；
4、提高本学期课堂教学质量的主要措施；
5、教学课题的课时分配及进度；
二、制定学期为教学计划的要求
1、教材分析要符合新课标的要求，要做到概括性强、备课清楚、知识全面。
2、在教学方面的要求方面：要要强调教学的结构，强调通过教学使学生达到的标准，目的要切实可行。要做到“突出纲目，启智导学”。教学计划要简明扼要，对应传授哪些知识、技能、培养什么能力，解决哪些问题、主要步骤等，要清楚地列出纲目，不要长篇大论、连篇累牍。
3、教学重点难点方面，重点、难点要分开。可依据新课标和教学参考书制定教学重点和难点。另外，在教学中，教学难点具有一定的相对性，因此要依据对学生的了解确定不同水平学生的学习难点。
4、在教学措施方面：教学措施建立在教师新课标、教科书和学生“三熟”的基础上，教学措施要体现在教师对新课标，教材的准确性把握和对学生情况的深入分析，既要“依标扣本”，又要“有所创新”。应注意巧妙、新颖、精要的“三结合”。教书育人和培养学生的知识能力是教学的出发点和最终归宿。
5、在课时和教学进度方面：一般应根据新课标的规定进行安排。切实可行的教学工作计划，是新课堂的教学设计必须要做好的工作。它是指为完成教学目标，使教学发挥效力的各种条件的计划与准备，任何教学只有具备一定的条件，才能有效的进行，离开了一定的条件，就可能使课堂教学低效，甚至无效。对于教学计划与准备的评价，可以从以下几个方面考虑：课前对教材的钻研是否融合贯通、理解透彻；是否能吃透《课程标准》精神和熟悉教材内容的基础上确定好教学重点，并能联系学生实际确定教学点；教学目标的确定与表述是否适当；是否能根据教学内容和实际条件，灵活
选择教具制作课件，对教具、课件如何准确无误地演示，是否做好了充分准备；教学材料的选择是否体现生活化，是否与学生的现实生活紧密联系起来；教案的编号是否注意层次安排、衔接紧密、框架明晰，并密切内在联系；对于板书的设计是否规范，简要等等。因此，教学计划很重要，是进行有效教学的重要环节。教师课前的精心计划与准备是开展教学活动的必要前提。
二、备课
教育家苏霍姆林斯基在著作中曾误过这样一件事：一位历史教师讲公开课，极其成功，课后，有人问他：“您这堂课讲得这样好，请问您备课用了多长时间？”他回答道：“可以说这堂课我准备了一辈子，但是要问直接备课的时间，那我告诉您，只有十分钟，由此看来备课对于每个教师上好每堂课来说是多么的重要。
凡事预则立，不预则废。教师上课，教案的准备非常重要，我们常称这一过程为备课。备课是讲课的起始环节，是教师力求取得最佳课堂效果的先决条件，是教师教学行为和学生学习行为的点子库，也是提高教师自身素质的有效理论。目前许多学校和教师群体都出现这样的问题：教案固定的格式、工整书写、但却缺乏反思与修改。这些“整齐”的备课往往不具备实用性，备课本上写的东西多是为了应付学校教导处等管理机构的检查，按部就班，陈旧老套，缺乏教师的思考。教师“书写”的时间大于“思考”的时间——将大多数备课的时间用于书写、用于文字的堆砌，缺乏思考和原创，实用价值不大，形成了“备课”、“上课”两张皮的问题。很
显然，这样的教案是“死的”，这样的备课是无效的，在课程改革的今天，我们的备课也亟待注入新的活力。
备课的主体是教师，现在的备课方式实用吗？备课管理中出现了哪些问题？教师心目中的理想备课方式是什么？这些问题都还得问问老师们。为此本人做了相应的调查，看看一线教师的有效备课形式。
（一）来自一线教师的备课调查就
就我自己而言，我们采用的是集体备课形式（电脑打印稿），但我们觉得工作量很大，且容易造成浪费（主要是指打印纸张式相应的耗材）。我想我们身边有很多好的教学资源，如课善于利用，一定会达到事半功倍的效果。我们有一些教学经验丰富的教师，他们的教研课教案设计精彩，如能让大家借鉴，一方面节约备课时间，另一方面让我们的教学更富有实效性，另外“翻写”名家的教学设计也是一个很好的办法，让大家在短时间内提升自己。另外在条件允许的情况下，领导能否考虑将老师们辛勤劳动的备课成果集中形成资源库，如将同一课程不同教师的优秀教案整理成册，也给大家提供一个多元化的选择。
（体育教师，17年教龄）
在网络上大量搜索资料，（主要是上课的背景资料和同一教学内容的教案），在这些资料的基础上整理自己的思路，主要是关键环节的提问以及需要学习讨论的问题，将自己的思路写在书上是一种很实用的方式。
（体育教师，7年教龄）
资源共享+结合本班学习实际+自我反思。第一次备课：由于一个年级所教学的知识内容相同，因此，备课资料也可共享，如精品教案年级统一购买，网上教案资源共享。资料相对集中后，用打印的形式呈现出来。第二次备课：在集体备课的前提下，课前教师要二次备课，要祥细批注和修改，增补删改，有些甚至可以结合本班情况合并课时或者另外选择重备，并二次备课：课后应有本课的反思，以及借例分析，还要对课后练习情况进行分析，以便及时调整教案和上课的策略。
（体育教师，15年教龄）
体育课一般按项目来备课，如“立定跳远”，就备这个项目单元的课，而不是分节去备，因为各班情况不一，分课时备课根本就不可能完全实施，而应根据各班的情况进行调整，这样根据实际情况去上课、实用、操作性强。
（体育教师，20年教龄）
在实际备课的过程中，“备课生”还需加强。对于任课教师来说，所教班级多，而且可能每学年遇到教学班的情况都不一样，如果学生情况不了解清楚，就备不出高质量的课，这样就直接影响教学的效果。认为对刚接到的新班可否采用超2—3时的备课，这样有利于教师及时根据学生情况调整教学，以免做无用功。等教师和学生都相应适应、了解后，再超周、超月备课资源，再进行个性修改，提高备课的实效性。
（体育教师，12年教龄）
共同搜集优秀的教案（如名家名师发表的教案），学习、借鉴，再根据自身和学生实际情况做好一些修改、调整、集体备课共同研讨各单元的重难点，再各自针对各班到个人的特点进行修改。
（体育教师，6年老龄）
目前提倡集体备课，它集体每位教师的智慧，精心设计教案，也减轻了其他教师的工作量，但有的学校规模小，教师少，集体备课的条件并不具备。教师应去教学实践中，发现备课的不足，及时修改和补充，形成自己的教学特色，这样随着工作和教龄的增长，自己的教案也逐渐丰满和完善。实际上，最利于学生发展提高能力的教案，才是最佳选择，不应拘于某一固定的备课方式。
（体育教师，15年教龄）
我认为无论什么方式，都必须再现出该学科的特点，强调出课堂的重点，同时注重学生怎样才能最大可能地接受课堂知识，利用课堂知识解题。
（体育教师，16年教龄）
目前的备课是各自为战、教师多在应付检查，缺乏针对学生的备课，多以教师为中心。我主张切实落实集体备课，博采众家之长，充分利用网络资源，发挥教师的群体优势。
（体育教师，20年教龄）
（二）备课方式中存在的问题及分析
以上摘录了一些集体备的看法，每个人的意见不同，如借鉴名家教案（或优秀教案），有的教师赞成，有的却反对，有的赞成集
体备课，有的却认为个人深钻教材才是优秀教师成才之道。无论如何，我们首先要面对现实，解决现实中所遇到的那些困惑。
1、备课不是为了“好看”。
备课是为了明确教师们上课思路，是对课堂的预设。备课是为了教师们上课，而不是为了“好看”！许多学校检查教师备课时，往往提倡教师书写工整，备课详细，甚至用备课的字数、每课时备课的页数来衡量教师备课的质量。这样的检查方式显然是一个错误的导向。
2、教师要有充足的时间来备课。
体育教师由于所带的班级较多，一般情况下都是超工作量，除了上课以外，还有训练队的训练时工作，学校群体活动工作等等，能够在上班时间挤出时间备课的教师不多，而下班以后，教师们身心俱疲，大多数教师没有精力再奖大量时间用于备课，一些教师往往对备课应付了事，甚至抄袭别人的备课教案，或者干脆从网上下载打印后应付学校的检查。
3、教师的备课无用
有一些教师备课非常认真，但由于实际情况的变化，精心准备的教案却不能直接用于教学，上课前还得“二次备课”，精心写出的教案成了“摆设”，形成了“备课”，“上课”两张皮的问题。
4、集体备课的误区
有些教师非常依赖于集体备课，甚至认为集体备课应形成打印稿供大家共用。有些学校形成了“教师一人备一个内容，大家合起一共用”的格局，并把这种现象冠之以“集体备课”的称谓。这样的备课方式是不利于教师的专业发展的，把“备课”这样一个重要的环节简单化了。
5、对备课重要性认识不够
一些教师非常重视课后对学生的辅导，即所谓的“补差”。却没有深究学生为什么会出现这么多知识或能力的缺失。精心的备课能够提高教学效益，使“辅差”的工作量减少。
从教师们的备课记录来看，我们可以发现，教师们对备课的看法是不尽相同的，存在的一些矛盾。因此，为了实现教师的有效备课，提高备课、上课的质量，结合新课程改革，教师备课必须完成以下要求：
一是掌握好备课的指导思想，即面向全体学生，注重每一个学生充分发展，因材施教、注重差异、体现教师的科学精神和智慧。
二是把握如何备课中的各个环节。三是控制好备课的具体要求。
因此，我们应该加深对有效备课的认识，争取做到首先是“备而能用”。即备课应该备而能用。减少无效备课，“备课”、“上课”不能两张皮，高效地完成教学任务。有利于教师的专业成长，使教师的教学水平迅速提高。最后是“有利于学”。即让学生觉得快、学得扎实，所有的知识过手，培养能力到位，力争较好地完成教学目标，向课堂要效益。
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