時(shí)間:2022-09-24 19:06:52
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題 目: 煤變石油的研究
姓 名:
學(xué) 號:
專業(yè)班級: 06級化學(xué)系本科班
指導(dǎo)教師:
一、選題依據(jù)(包括選擇課題的背景、選題研究的理論及實(shí)踐意義)
前一段時(shí)間,煤變石油在國內(nèi)被炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng),旋即歸于沉寂。沸沸揚(yáng)揚(yáng)反映了人們對其技術(shù)內(nèi)涵并不很熟悉,沉寂則反映出人們對其價(jià)值的不了解,擔(dān)心水變油的誤導(dǎo)事件在神州大地重演。然而,這回可的的確確是真的,這不僅因?yàn)槲覈颜莆樟耸澜缱钕冗M(jìn)的煤炭液化技術(shù),而且———煤變石油真的離我們并不遙遠(yuǎn)。
石油是一種重要的戰(zhàn)略物質(zhì),有了它,船艦可以乘風(fēng)破浪,汽車可以翻山越嶺,飛機(jī)可以穿云透霧……然而,近年來國際石油價(jià)格飛漲,供需差距越來越大。以我國為例,石油年消費(fèi)量約為2.5億噸,生產(chǎn)能力僅約15億噸,預(yù)計(jì)2005年和2015年消費(fèi)量將超過2.6億噸和3.1億噸,尤其若干年后石油開采枯竭的時(shí)候,這些動力和交通工具又該靠什么來運(yùn)行呢?不必?fù)?dān)心,聰慧的科學(xué)家們早已為我們設(shè)計(jì)了一個(gè)煤變石油的方案。
許多勘探資料都表明,全世界煤的可開采資源是巨大的,其能量值相當(dāng)于石油資源的10倍。煤和石油的形態(tài)、形成歷史、地質(zhì)條件雖然不同,但是它們的化學(xué)組成卻大同小異。煤中約含碳80%~85%,含氫4%~5%,平均分子量在2000以上。石油含碳85%,含氫13%,平均分子量在600以內(nèi)。從組成上看,它們的主要差異是含氫量和分子量的不同,因此,只要人為地改變壓力和溫度,設(shè)法使煤中的氫含量不斷提高,就可以使煤的結(jié)構(gòu)發(fā)行變異,由大分子變成小分子。當(dāng)其碳?xì)浔冉档偷胶褪拖嘟鼤r(shí),則煤就可以液化成汽油、柴油、液化石油氣、噴氣燃料等石油產(chǎn)品了。同時(shí)還可以開發(fā)出附加值很高的上百種產(chǎn)品,如乙烯、丙烯、蠟、醇、酮、化肥等,綜合經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。
國際上經(jīng)典的煤變石油工藝是把褐煤或年輕煙煤粉與過量的重油調(diào)成糊狀(稱為煤糊),加入一種能防止硫?qū)Υ呋瘎┲卸镜奶厥獯呋瘎?,在高壓釜里加壓?0266~70931千帕并加熱到380~500攝氏度的溫度,在隔絕空氣的條件下通入氫氣,使氫氣不斷進(jìn)入煤大分子結(jié)構(gòu)的內(nèi)部,從而使煤的高聚合環(huán)狀結(jié)構(gòu)逐步分解破壞,生成一系列芳香烴類的液體燃料和烷烴類的氣體燃料。一般約有60%的煤能轉(zhuǎn)化成液化燃料,30%轉(zhuǎn)化成為氣體燃料。具體來說,煤變石油的工藝可分為“直接液化”和“間接液化”兩種,從世界范圍來看,無論哪一類液化技術(shù),都有成熟的范例。
“直接液化”是對煤進(jìn)行高壓加氫直接轉(zhuǎn)化成液體產(chǎn)品。早在第二次世界大戰(zhàn)之前,納粹德國就注意到了煤和石油的相似性,從戰(zhàn)略需要出發(fā),于1927年下令建立了世界上第一個(gè)煤炭直接液化廠,年產(chǎn)量達(dá)10萬噸,到1944年達(dá)到423萬噸,用來開動飛機(jī)和坦克。一些當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)技術(shù),今天還在澳大利亞、德國、巴基斯坦和南非等地應(yīng)用。
“間接液化”是煤先氣化,生產(chǎn)原料氣,經(jīng)凈化后再行改質(zhì)反應(yīng),調(diào)整氫氣與一氧化碳的比例。此項(xiàng)技術(shù)主要源于南非,技術(shù)已非常成熟,煤變石油成本已低于國際油價(jià),但技術(shù)一直嚴(yán)格保密。20世紀(jì)50年代,南非為了克服進(jìn)口石油困難,成立了南非薩索爾公司,主要生產(chǎn)汽油、柴油、乙烯、醇等120多種產(chǎn)品,總產(chǎn)量達(dá)到700多萬噸。目前,這家公司的3個(gè)液化廠,年耗煤4590萬噸,年產(chǎn)合成油品1000萬噸。該公司累計(jì)投資70億美元,現(xiàn)在早已回收了全部設(shè)備投資。此外,俄羅斯、美國、日本等國也相繼陸續(xù)完成了日處理150~600噸煤的大型工業(yè)試驗(yàn),并進(jìn)行了工業(yè)化生產(chǎn)的設(shè)計(jì)。
我國的煤炭科學(xué)總院對煤變石油的研究已進(jìn)行了20多年,培養(yǎng)了一支專門從事直接液化技術(shù)研究的科研隊(duì)伍,建成了具有先進(jìn)水平的加氫液化、油品加工和分析檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室,對幾十種煤樣進(jìn)行了試驗(yàn)和評價(jià),篩選了國內(nèi)十幾種適宜液化的煤種,有良好的技術(shù)基礎(chǔ)。1997年,中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所進(jìn)行的煤基合成汽油年產(chǎn)2000噸的工業(yè)試驗(yàn)獲得階段性成果,并通過了中科院的技術(shù)鑒定,為萬噸級的工業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。其技術(shù)上也取得了突破:在催化劑的作用下,可用4~5噸煤,經(jīng)過一系列工藝流程生產(chǎn)出1噸汽油或柴油。
自1997年至今,經(jīng)過中德、中美、中日政府間的科技合作,進(jìn)行了我國煤炭直接液化示范廠的可行性研究,結(jié)果表明,在陜西的神府煤田、內(nèi)蒙古的東勝煤田、云南的先鋒煤田,由于煤炭價(jià)格低廉,設(shè)備大部分可以國產(chǎn)化,從而可使煤液化油成本大大降低,一桶柴油產(chǎn)品的成本只有15~17美元,遠(yuǎn)低于歐佩克規(guī)定的每桶22~28美元的價(jià)格帶。另一方面,以我們已經(jīng)掌握的催化劑技術(shù),間接液化合成部分的成本可以降低為原來的六分之一。這就是說,在煤礦坑口建廠,不要中間環(huán)節(jié),如果合成油規(guī)模達(dá)到百萬噸級,按目前市場價(jià),噸油成本將控制在2000元左右,具有很強(qiáng)的市場競爭力。令人欣喜的是,國家發(fā)改委已批準(zhǔn)在陜西神府煤田和云南先鋒煤田興建兩個(gè)煤液化項(xiàng)目,總投資約200億元,年產(chǎn)油200萬噸。國務(wù)院也已正式批準(zhǔn)神華集團(tuán)(位于神府煤田)關(guān)于煤炭液化的項(xiàng)目建議書,允許其轉(zhuǎn)入可行性研究階段,并將投資追加到250億元。神華集團(tuán)也已與掌握煤炭液化關(guān)鍵技術(shù)的美國HTI公司簽訂了技術(shù)轉(zhuǎn)讓意向性協(xié)議,已開始初步設(shè)計(jì)工作。該項(xiàng)目建成后,年產(chǎn)油250萬噸,每年可創(chuàng)稅收25億元,年實(shí)現(xiàn)利潤25億元,對降低石油危機(jī)風(fēng)險(xiǎn)有十分重大的意義。
三、研究內(nèi)容與方法
我國總的能源特征是“富煤、少油、有氣”。2003年我國總能源消費(fèi)量達(dá)11.783億噸油當(dāng)量,其中,煤炭占67.86%,石油占23.35%,天然氣占2.5%,水電占5.43%,核能占0.83%。我國擁有較豐富的煤炭資源,2000~2003年探明儲量均為1145億噸,儲采比由2000~2001年116年下降至2002年82年、2003年69年。而石油探明儲量2003年為32億噸,儲采比為19.1年。在較長一段時(shí)間內(nèi),我國原油產(chǎn)量只能保持在1.6~1.7億噸/年的水平。煤炭因其儲量大和價(jià)格相對穩(wěn)定,成為中國動力生產(chǎn)的首選燃料。在本世紀(jì)前50年內(nèi),煤炭在中國一次能源構(gòu)成中仍將占主導(dǎo)地位。預(yù)計(jì)煤炭占一次能源比例將由1999年67.8%、2000年63.8%、2003年67.8%達(dá)到2005年50%左右。我國每年燒掉的重油約3000萬噸,石油資源的短缺仍使煤代油重新提上議事日程,以煤制油己成為我國能源戰(zhàn)略的一個(gè)重要趨勢。
煤炭間接液化技術(shù)
由煤炭氣化生產(chǎn)合成氣、再經(jīng)費(fèi)-托合成生產(chǎn)合成油稱之為煤炭間接液化技術(shù)?!懊禾块g接液化”法早在南非實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。南非也是個(gè)多煤缺油的國家,其煤炭儲藏量高達(dá)553.33億噸,儲采比為247年。煤炭占其一次能源比例為75.6%。南非1955年起就采用煤炭氣化技術(shù)和費(fèi)-托法合成技術(shù),生產(chǎn)汽油、煤油、柴油、合成蠟、氨、乙烯、丙烯、α-烯烴等石油和化工產(chǎn)品。南非費(fèi)-托合成技術(shù)現(xiàn)發(fā)展了現(xiàn)代化的Synthol漿液床反應(yīng)器。薩索爾(Sasol)公司現(xiàn)有二套“煤炭間接液化”裝置,年生產(chǎn)液體烴類產(chǎn)品700多萬噸(薩索爾堡32萬噸/年、塞庫達(dá)675萬噸/年),其中合成油品500萬噸,每年耗煤4950萬噸。累計(jì)的70億美元投資早已收回。現(xiàn)年產(chǎn)值達(dá)40億美元,年實(shí)現(xiàn)利潤近12億美元。
我國中科院山西煤化所從20世紀(jì)80年代開始進(jìn)行鐵基、鈷基兩大類催化劑費(fèi)-托合成油煤炭間接液化技術(shù)研究及工程開發(fā),完成了2000噸/年規(guī)模的煤基合成油工業(yè)實(shí)驗(yàn),5噸煤炭可合成1噸成品油。據(jù)項(xiàng)目規(guī)劃,一個(gè)萬噸級的“煤變油”裝置可望在未來3年內(nèi)崛起于我國煤炭大省山西。中科院還設(shè)想到2008年建成一個(gè)百萬噸級的煤基合成油大型企業(yè),山西大同、朔州地區(qū)幾個(gè)大煤田之間將建成一個(gè)大的煤“煉油廠”。最近,總投資100億美元的朔州連順能源公司每年500萬噸煤基合成油項(xiàng)目已進(jìn)入實(shí)質(zhì)性開發(fā)階段,計(jì)劃2005年建成投產(chǎn)。產(chǎn)品將包括辛烷值不低于90號且不含硫氮的合成汽油及合成柴油等近500種化工延伸產(chǎn)品。
我國煤炭資源豐富,為保障國家能源安全,滿足國家能源戰(zhàn)略對間接液化技術(shù)的迫切需要,2001年國家科技部”863”計(jì)劃和中國科學(xué)院聯(lián)合啟動了”煤制油”重大科技項(xiàng)目。兩年后,承擔(dān)這一項(xiàng)目的中科院山西煤化所已取得了一系列重要進(jìn)展。與我們常見的柴油判若兩物的源自煤炭的高品質(zhì)柴油,清澈透明,幾乎無味,柴油中硫、氮等污染物含量極低,十六烷值高達(dá)75以上,具有高動力、無污染特點(diǎn)。這種高品質(zhì)柴油與汽油相比,百公里耗油減少30%,油品中硫含量小于0.5×10-6,比歐Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)高10倍,比歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)高20倍,屬優(yōu)異的環(huán)保型清潔燃料。
山西煤化所進(jìn)行”煤變油”的研究已有20年的歷史,千噸級中試平臺在2002年9月實(shí)現(xiàn)了第一次試運(yùn)轉(zhuǎn),并合成出第一批粗油品,到2003年底已累計(jì)獲得了數(shù)十噸合成粗油品。2003年底又從粗油品中生產(chǎn)出了無色透明的高品質(zhì)柴油。目前,山西煤化所中試基地正準(zhǔn)備第5次開車,計(jì)劃運(yùn)行6個(gè)月左右。目前世界上可以通過”煤制油”技術(shù)合成高品質(zhì)柴油的只有南非等少數(shù)國家。山西煤化所優(yōu)質(zhì)清潔柴油的問世,標(biāo)志著我國已具備了開發(fā)和提供先進(jìn)成套產(chǎn)業(yè)化自主技術(shù)的能力,并成為世界上少數(shù)幾個(gè)擁有可將煤變?yōu)楦咔鍧嵅裼腿准夹g(shù)的國家之一。據(jù)介紹,該所2005年將在煤礦生產(chǎn)地建一個(gè)10萬噸/年的示范廠,預(yù)計(jì)投資12億~14億元,在成熟技術(shù)保證的前提下,初步形成"煤制油"產(chǎn)業(yè)化的雛形。
據(jù)預(yù)測,到2020年,我國油品短缺約在2億噸左右,除1.2億噸需進(jìn)口外,”煤制油”技術(shù)可解決6000萬~8000萬噸以上,投資額在5000億元左右,年產(chǎn)值3000億~4000億元,其中間接液化合成油可生產(chǎn)2000萬噸以上,投資約1600億元,年產(chǎn)值1000億元左右。從經(jīng)濟(jì)效益層面看,建設(shè)規(guī)模為50萬噸/年的”煤制油”生產(chǎn)企業(yè),以原油價(jià)不低于25美元的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),內(nèi)部收益率可達(dá)8%~12%,柴油產(chǎn)品的價(jià)格可控制在2000元/噸以內(nèi)。而此規(guī)模的項(xiàng)目投資需45億元左右。
目前,包括山西煤化所在內(nèi)的七家單位已組成聯(lián)盟體,在進(jìn)行”煤制油”實(shí)驗(yàn)對比中實(shí)行數(shù)據(jù)共享;不久將有1.2噸高清潔柴油運(yùn)往德國進(jìn)行場地跑車試驗(yàn);2005年由奔馳、大眾等廠商提供車輛,以高清潔柴油作燃料,進(jìn)行從上海到北京長距離的行車試驗(yàn),將全面考察車與油料的匹配關(guān)系、燃動性及環(huán)保性等。目前”煤制油”工業(yè)化示范廠的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作正在進(jìn)行之中,預(yù)計(jì)可在2010年之前投入規(guī)模生產(chǎn)。
我國與南非于2004年9月28日簽署合作諒解備忘錄。根據(jù)這項(xiàng)備忘錄,我國兩家大型煤炭企業(yè)神華集團(tuán)有限責(zé)任公司和寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司將分別在陜西和寧夏與南非索沃公司合作建設(shè)兩座煤炭間接液化工廠。兩個(gè)間接液化工廠的首期建設(shè)規(guī)模均為年產(chǎn)油品300萬噸,總投資分別為300億元左右。通過引進(jìn)技術(shù)并與國外合資合作,煤炭間接液化項(xiàng)目能夠填補(bǔ)國內(nèi)空白,并對可靠地建設(shè)“煤制油”示范項(xiàng)目有重要意義。薩索爾公司是目前世界上唯一擁有煤炭液化工廠的企業(yè)。從1955年建成第一個(gè)煤炭間接液化工廠至今已有50年的歷史,共建設(shè)了3個(gè)煤炭間接液化廠,年處理煤炭4600萬噸,年產(chǎn)各種油品和化工產(chǎn)品760多萬噸,解決了南非國內(nèi)40%的油品需求。
中科院與神華集團(tuán)有關(guān)”鐵基漿態(tài)床合成燃料技術(shù)”簽約,標(biāo)志著該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化指日可待。鐵基漿態(tài)床合成燃料技術(shù)是中科院山西煤化所承擔(dān)的”十五”中科院創(chuàng)新重大項(xiàng)目和國家”863”計(jì)劃項(xiàng)目,得到了國家和山西省及有關(guān)企業(yè)的支持。經(jīng)過兩年多的努力,已經(jīng)研發(fā)出高活性和高穩(wěn)定性鐵系催化劑、千噸級漿態(tài)床反應(yīng)工藝和裝置等具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。截至2004年10月已完成了1500小時(shí)的中試運(yùn)轉(zhuǎn),正在為10萬噸/年工業(yè)示范裝置的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)收集數(shù)據(jù),已基本形成具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的集成性創(chuàng)新成果。與神華集團(tuán)的合作,將促進(jìn)對我國煤基間接合成油技術(shù)的發(fā)展起到積極的作用。
殼牌(中國)有限公司、神華集團(tuán)和寧夏煤業(yè)集團(tuán)于2004年11月簽署諒解備忘錄,共同開發(fā)潔凈的煤制油產(chǎn)品。根據(jù)諒解備忘錄,在為期6到9個(gè)月的預(yù)可行性研究階段,三方將就殼牌煤制油(間接液化)技術(shù)在中國應(yīng)用的可行性進(jìn)行研究,內(nèi)容包括市場分析、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評估、技術(shù)解決方案和相關(guān)規(guī)定審核以及項(xiàng)目地點(diǎn)的確定。據(jù)了解,神華集團(tuán)和寧夏煤業(yè)集團(tuán)將分別在陜西和寧夏各建設(shè)一座煤炭間接液化工廠。計(jì)劃中的兩個(gè)間接液化工廠的首期建設(shè)規(guī)模均為年產(chǎn)油品300萬噸,初步估計(jì)總投資各為300億元左右。
云南開遠(yuǎn)解化集團(tuán)有限公司將利用小龍?zhí)逗置嘿Y源的優(yōu)勢,建設(shè)年產(chǎn)30萬噸甲醇及10萬噸二甲醚項(xiàng)目、年產(chǎn)50萬噸或100萬噸煤制合成油項(xiàng)目,以及利用褐煤間接液化技術(shù)生產(chǎn)汽油。該公司計(jì)劃于2006年建成甲醇及二甲醚項(xiàng)目,產(chǎn)品主要用于甲醇燃料和二甲醚民用液化氣。煤制合成油項(xiàng)目因投資大、技術(shù)含量高,解化集團(tuán)計(jì)劃分兩步實(shí)施:2005年建成一套年產(chǎn)1萬噸煤制油工業(yè)化示范裝置;2008年建成年產(chǎn)50萬噸或100萬噸煤制合成油裝置。目前,年產(chǎn)2萬噸煤制油工業(yè)化示范項(xiàng)目已完成概念性試驗(yàn)和項(xiàng)目可行性研究報(bào)告。該項(xiàng)目將投資7952萬元,建成后將為企業(yè)大型煤合成油和云南省煤制油產(chǎn)業(yè)起到示范作用。
由煤炭氣化制取化學(xué)品的新工藝正在美國開發(fā)之中,空氣產(chǎn)品液相轉(zhuǎn)化公司(空氣產(chǎn)品和化學(xué)品公司與依士曼化學(xué)公司的合伙公司)成功完成了由美國能源部資助2.13億美元、為期11年的攻關(guān)項(xiàng)目,驗(yàn)證了從煤制取甲醇的先進(jìn)方法,該裝置可使煤炭無排放污染的轉(zhuǎn)化成化工產(chǎn)品,生產(chǎn)氫氣和其他化學(xué)品,同時(shí)用于發(fā)電。1997年4月起,該液相甲醇工藝(稱為LP MEOH)開始在伊士曼公司金斯波特地區(qū)由煤生產(chǎn)化學(xué)品的聯(lián)合裝置投入工業(yè)規(guī)模試運(yùn),裝置開工率為97.5%,驗(yàn)證表明,最大的產(chǎn)品生產(chǎn)能力可超過300噸/天甲醇,比原設(shè)計(jì)高出10%。它與常規(guī)甲醇反應(yīng)器不同,常規(guī)反應(yīng)器采用固定床粒狀催化劑,在氣相下操作,而LP MEOH工藝使用漿液鼓泡塔式反應(yīng)器(SBCR),由空氣產(chǎn)品和化學(xué)品公司設(shè)計(jì)。當(dāng)合成氣進(jìn)入SBCR,它藉催化劑(粉末狀催化劑分散在惰性礦物油中)反應(yīng)生成甲醇,離開反應(yīng)器的甲醇蒸氣冷凝和蒸餾,然后用作生產(chǎn)寬范圍產(chǎn)品的原料。LP MEOH工藝處理來自煤炭氣化器的合成氣,從合成氣回收25%~50%熱量,無需在上游去除CO2(常規(guī)技術(shù)需去除CO2)。生成的甲醇濃度大于97%,當(dāng)使用高含CO2原料時(shí),含水也僅為1%。相對比較,常規(guī)氣相工藝所需原料中CO和H2應(yīng)為化學(xué)當(dāng)量比,通常生成甲醇產(chǎn)品含水為4%~20%。當(dāng)新技術(shù)與氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置相組合,又因無需化學(xué)計(jì)量比例進(jìn)料,可節(jié)約費(fèi)用0.04~0.11美元/加侖。由煤炭生產(chǎn)的甲醇產(chǎn)品可直接用于汽車、燃?xì)廨啓C(jī)和柴油發(fā)電機(jī)作燃料,燃料經(jīng)濟(jì)性無損失或損失極少。如果甲醇用作磷酸燃料電池的氫源,則需凈化處理。
煤炭直接液化技術(shù)
早在20世紀(jì)30年代,第一代煤炭直接液化技術(shù)—直接加氫煤液化工藝在德國實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。但當(dāng)時(shí)的煤液化反應(yīng)條件較為苛刻,反應(yīng)溫度470℃,反應(yīng)壓力70MPa。1973年的世界石油危機(jī),使煤直接液化工藝的研究開發(fā)重新得到重視。相繼開發(fā)了多種第二代煤直接液化工藝,如美國的氫-煤法(H-Coal)、溶劑精煉煤法(SRC-Ⅰ、SRC-Ⅱ)、供氫溶劑法(EDS)等,這些工藝已完成大型中試,技術(shù)上具備建廠條件,只是由于經(jīng)濟(jì)上建設(shè)投資大,煤液化油生產(chǎn)成本高,而尚未工業(yè)化?,F(xiàn)在幾大工業(yè)國正在繼續(xù)研究開發(fā)第三代煤直接液化工藝,具有反應(yīng)條件緩和、油收率高和油價(jià)相對較低的特點(diǎn)。目前世界上典型的幾種煤直接液化工藝有:德國IGOR公司和美國碳?xì)浠衔镅芯浚℉TI)公司的兩段催化液化工藝等。我國煤炭科學(xué)研究總院北京煤化所自1980年重新開展煤直接液化技術(shù)研究,現(xiàn)已建成煤直接液化、油品改質(zhì)加工實(shí)驗(yàn)室。通過對我國上百個(gè)煤種進(jìn)行的煤直接液化試驗(yàn),篩選出15種適合于液化的煤,液化油收率達(dá)50%以上,并對4個(gè)煤種進(jìn)行了煤直接液化的工藝條件研究,開發(fā)了煤直接液化催化劑。煤炭科學(xué)院與德國RUR和DMT公司也簽訂了云南先鋒煤液化廠可行性研究項(xiàng)目協(xié)議,并完成了云南煤液化廠可行性研究報(bào)告。擬建的云南先鋒煤液化廠年處理(液化)褐煤257萬噸,氣化制氫(含發(fā)電17萬KW)用原煤253萬噸,合計(jì)用原煤510萬噸。液化廠建成后,可年產(chǎn)汽油35.34萬噸、柴油53.04萬噸、液化石油氣6.75萬噸、合成氨3.90萬噸、硫磺2.53萬噸、苯0.88萬噸。
我國首家大型神華煤直接液化油項(xiàng)目可行性研究,進(jìn)入實(shí)地評估階段。推薦的三個(gè)廠址為鄂爾多斯市境內(nèi)的上灣、馬家塔、松定霍洛。該神華煤液化項(xiàng)目是2001年3月經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)的可行性研究項(xiàng)目,這一項(xiàng)目是國家對能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要戰(zhàn)略措施,是將中國豐富的煤炭能源轉(zhuǎn)變?yōu)檩^緊缺的石油資源的一條新途徑。該項(xiàng)目引進(jìn)美國碳?xì)浼夹g(shù)公司煤液化核心技術(shù),將儲量豐富的神華優(yōu)質(zhì)煤炭按照國內(nèi)的常規(guī)工藝直接轉(zhuǎn)化為合格的汽油、柴油和石腦油。該項(xiàng)目可消化原煤1500萬噸,形成新的產(chǎn)業(yè)鏈,效益比直接賣原煤可提高20倍。其副屬品將延伸至硫磺、尿素、聚乙烯、石蠟、煤氣等下游產(chǎn)品。這項(xiàng)工程的一大特點(diǎn)是裝置規(guī)模大型化,包括煤液化、天然氣制氫、煤制氫、空分等都是世界上同類裝置中最大的。預(yù)計(jì)年銷售額將達(dá)到60億元,稅后凈利潤15.7億元,11年可收回投資。
甘肅煤田地質(zhì)研究所煤炭轉(zhuǎn)化中心自主研發(fā)的配煤液化試驗(yàn)技術(shù)取得重大突破。由于配煤液化技術(shù)油產(chǎn)率高于單煤液化,據(jù)測算,采用該技術(shù)制得汽柴油的成本約1500元/噸,經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。此前的煤液化只使用一種煤進(jìn)行加工,甘肅煤炭轉(zhuǎn)化中心在世界上首次采用配煤的方式,將甘肅大有和天祝兩地微量成分有差別的煤炭以6:4配比,設(shè)定溫度為440℃、時(shí)間為60秒進(jìn)行反應(yīng),故稱為“配煤液化”。試驗(yàn)證明,該技術(shù)可使煤轉(zhuǎn)化率達(dá)到95.89%,使油產(chǎn)率提高至69.66%,所使用的普通催化劑用量比單煤液化少,反應(yīng)條件相對緩和。
甘肅省中部地區(qū)高硫煤配煤直接液化技術(shù),已由甘肅煤田地質(zhì)研究所完成實(shí)驗(yàn)室研究,并通過專家鑒定,達(dá)到了國際先進(jìn)水平。同時(shí),騰達(dá)西北鐵合金公司與甘肅煤田地質(zhì)研究所也簽署投資協(xié)議,使”煤制油”產(chǎn)業(yè)化邁出了實(shí)質(zhì)性一步。為給甘肅省”煤制油”產(chǎn)品升級換代提供資源保障,該省同甘肅煤田地質(zhì)研究所就該省中部地區(qū)高硫煤進(jìn)行”煤制油”產(chǎn)業(yè)化前期研究開發(fā)。經(jīng)專家測定,產(chǎn)油率一般可達(dá)到64.63%,如配煤產(chǎn)油率可達(dá)69.66%。該項(xiàng)目付諸實(shí)施后,將為甘肅省華亭、靖遠(yuǎn)、窯街等礦區(qū)煤炭轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)鏈的延伸積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
神華集團(tuán)”煤制油”直接液化工業(yè)化裝置巳正式于2004年8月底在鄂爾多斯市開工。這種把煤直接液化的”煤制油”工業(yè)化裝置在世界范圍內(nèi)是首次建造。神華煤直接液化項(xiàng)目總建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)油品500萬噸,分二期建設(shè),其中一期工程建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)油品320萬噸,由三條主生產(chǎn)線組成,包括煤液化、煤制氫、溶劑加氫、加氫改質(zhì)、催化劑制備等14套主要生產(chǎn)裝置。一期工程主廠區(qū)占地面積186公頃,廠外工程占地177公頃,總投資245億元,建成投產(chǎn)后,每年用煤量970萬噸,可生產(chǎn)各種油品320萬噸,其中汽油50萬噸,柴油215萬噸,液化氣31萬噸,苯、混合二甲苯等24萬噸。為了有效地規(guī)避和降低風(fēng)險(xiǎn),工程采取分步實(shí)施的方案,先建設(shè)一條生產(chǎn)線,裝置運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后,再建設(shè)其它生產(chǎn)線。2007年7月建成第一條生產(chǎn)線,2010年左右建成后兩條生產(chǎn)線。神華集團(tuán)有限責(zé)任公司2003年煤炭產(chǎn)銷量超過1億噸,成為我國最大的煤炭生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)。據(jù)稱,如果石油價(jià)格高于每桶22美元,煤液化技術(shù)將具有競爭力。
神華集團(tuán)將努力發(fā)展成為一個(gè)以煤炭為基礎(chǔ),以煤、電、油(化)為主要產(chǎn)品的大型能源企業(yè)集團(tuán)。到2010年,神華集團(tuán)煤炭生產(chǎn)將超過2億噸;自營和控股發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到2000萬千瓦;煤炭液化形成油品及煤化工產(chǎn)品能力達(dá)1000萬噸/年;甲醇制烯烴的生產(chǎn)能力達(dá)到1億噸/年。2020年,其煤炭生產(chǎn)將超過3億噸;電廠裝機(jī)容量達(dá)到4000萬千瓦;煤炭液化形成油品和煤化工產(chǎn)品能力達(dá)3000萬噸/年。
目前,煤炭直接液化世界上尚無工業(yè)化生產(chǎn)裝置,神華液化項(xiàng)目建成后,將是世界上第一套煤直接液化的商業(yè)化示范裝置。煤炭間接液化也僅南非一家企業(yè)擁有工業(yè)化生產(chǎn)裝置。美國正在建設(shè)規(guī)模為每天生產(chǎn)5000桶油品的煤炭間接液化示范工廠。
云南省也將大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè),并積極實(shí)施煤液化項(xiàng)目。云南先鋒煤炭直接液化項(xiàng)目預(yù)可行性研究報(bào)告已于2004年5月通過專家評估。項(xiàng)目實(shí)施后,”云南造”汽油、柴油除供應(yīng)云南本省外,還可打入省外和國際市場,同時(shí)也將使云南成為繼內(nèi)蒙古后的第二大”煤變油”省份。云南省先鋒煤炭液化項(xiàng)目是我國利用國外基本成熟的煤炭直接液化技術(shù)建設(shè)的首批項(xiàng)目之一。云南煤炭變油技術(shù)將首先在先鋒礦區(qū)啟動,獲得成功經(jīng)驗(yàn)后在其他地方繼續(xù)推廣。即將興建的云南煤液化廠估算總投資103億元,項(xiàng)目建設(shè)期預(yù)計(jì)4年,建成后年銷售額34億元,年經(jīng)營成本7.9億元,年利潤13.8億元。云南省煤炭資源較為豐富,但是石油、天然氣嚴(yán)重缺乏。先鋒褐煤是最適合直接液化的煤種。在中國煤科總院試驗(yàn)的全國14種適宜直接液化的煤種中,先鋒褐煤的活性最好,惰性組分最低,轉(zhuǎn)化率最高。液化是一個(gè)有效利用云南大量褐煤資源的突破口,潔凈煤技術(shù)是發(fā)展的方向,符合國家的產(chǎn)業(yè)政策?!泵鹤冇汀睂⑹乖颇鲜∶禾抠Y源優(yōu)勢一躍成為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。一旦”煤變油”工程能在全省推廣,全省150億噸煤就能轉(zhuǎn)化為30億噸汽油或柴油,產(chǎn)值將超過10萬億元。
結(jié)語
潔凈煤技術(shù)的開發(fā)利用正處方興未艾之勢,我國應(yīng)加大煤炭氣化技術(shù)、煤間接液化和煤直接液化技術(shù)的開發(fā)和推行力度,并引進(jìn)吸收消化國外先進(jìn)技術(shù),將我國潔凈煤技術(shù)和應(yīng)用水平提到一個(gè)新的高度,為我國能源工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作出新的貢獻(xiàn)。
發(fā)達(dá)國家為何不搞煤變油?
據(jù)了解,目前南非擁有一套年產(chǎn)800萬噸油品的煤變油工廠,是世界上唯一大規(guī)模的煤變油商業(yè)工廠,并為該國提供了60%的運(yùn)輸油料。其實(shí)美、德、日等發(fā)達(dá)國家也都有成熟技術(shù),但它們?yōu)槭裁礇]有投入工業(yè)化生產(chǎn)?
據(jù)介紹,早在上世紀(jì)30年代末,由于石油緊缺,德國就開始研究煤制油技術(shù)。二戰(zhàn)前,德國已建成17個(gè)工廠,生產(chǎn)420多萬噸汽柴油。到了40年代末、50年代初,隨著中東大油田的開采,低成本的石油大量充斥市場,每桶2—10美元。在這種情況下,再搞煤變油在經(jīng)濟(jì)上就很不合算。直到1973年,中東實(shí)行石油禁運(yùn),油價(jià)被炒高,達(dá)到每桶30多美元(相當(dāng)于現(xiàn)在價(jià)格80多美元),這時(shí),大規(guī)模的煤制油研發(fā)又掀起,美、日、德都紛紛投巨資研究,并建設(shè)了試驗(yàn)工廠。但是,在這些國家,煤變油始終沒有真正投入商業(yè)運(yùn)行。這是為什么呢?
據(jù)專家測算,當(dāng)原油價(jià)格在28美元以上,煤變油在經(jīng)濟(jì)上就比較劃算;低于這個(gè)價(jià)格,煤制油就不劃算。因此,上世紀(jì)80年代中期至90年代中期,國際油價(jià)一直處在低位,煤變油自然不會受到重視。但是,各國技術(shù)已相當(dāng)成熟,可以說倚馬可待,只要市場需要,就可進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化。直到最近兩年,國際油價(jià)一再攀升,煤制油重新被各國提上議事日程。美國去年起又開始搞間接液化,法國、意大利也開始進(jìn)行合作研發(fā)。但從項(xiàng)目啟動到開工建設(shè),至少需要5年準(zhǔn)備時(shí)間,而油價(jià)頻繁變動,時(shí)高時(shí)低,人們往往反應(yīng)滯后,使決策舉棋不定。
中國搞煤變油有優(yōu)勢,但不會成為油品生產(chǎn)的主方向
專家認(rèn)為,在我國搞煤變油有著顯著的優(yōu)勢。我國富煤少油,近年來隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,進(jìn)口原油逐年攀升,從1993—2003年10年間,年均遞增15%以上,進(jìn)口依存度越來越高。10年間,我國進(jìn)口原油增長9.18倍,每年花去大量外匯。由于油價(jià)上漲,2004年進(jìn)口原油比上年多支付550億元人民幣。因此,專家認(rèn)為,從我國能源安全的戰(zhàn)略角度考慮,也應(yīng)該努力想辦法,從多元化出發(fā),解決能源長期可靠供應(yīng)問題,而煤變油是可行途徑之一。
同時(shí),中國是產(chǎn)煤大國,西部產(chǎn)煤成本(特別是坑口煤)相對較低。神華集團(tuán)副總經(jīng)理、神華煤制油公司董事長張玉卓給記者算了一筆賬:噸煤開采成本美國是20.5美元,神華神東礦區(qū)不到100元人民幣,很顯然,神華煤很有優(yōu)勢。
此外,中國投資成本和勞動力成本相對較低。據(jù)估算,年產(chǎn)250萬噸柴汽油的生產(chǎn)線,在美國需投資32億美元,而在中國僅需20億美元。
據(jù)測算,神華煤制油項(xiàng)目在國際原油價(jià)格22—30美元/桶時(shí),即有較強(qiáng)競爭力。而目前國際原油價(jià)格長期在50美元/桶以上。
兗礦的煤炭開采成本會高一些,它搞煤變油劃算嗎?據(jù)兗礦集團(tuán)副總經(jīng)理、煤化工公司總經(jīng)理張鳴林介紹,兗礦坑口煤炭開采成本約為100元/噸,在國際油價(jià)不低于23美元/桶時(shí)具有競爭力。
目前,神華在煤制油上已累計(jì)投資數(shù)十億元。張玉卓透露,神華還準(zhǔn)備與南非合作,以間接液化方式生產(chǎn)煤制油,產(chǎn)成品中,將以柴油為主,汽油為輔。今后五六年內(nèi),神華將在煤制油上投資數(shù)百億元,10年后,煤與油在神華將并駕齊驅(qū)??梢钥闯觯袢A在煤制油項(xiàng)目上雄心勃勃。
兗礦已累計(jì)投入1.3億元,它的工業(yè)化項(xiàng)目尚未啟動。兗礦正在瞄準(zhǔn)汽油市場,今年計(jì)劃再投入1億多元,進(jìn)行高溫合成工藝技術(shù)的中試研究,使產(chǎn)成品中汽油占70%,柴油占25%。
目前,煤變油產(chǎn)業(yè)化步伐正在加快。不過,專家認(rèn)為,并非所有煤炭都適合轉(zhuǎn)化成柴汽油,特別是直接液化對煤種要求很高,我國只有少數(shù)幾個(gè)地區(qū)的煤炭適合,間接液化對煤種的適應(yīng)性要寬泛些。因此,煤制油在我國會得到一定發(fā)展,但不可能成為油品生產(chǎn)的主方向。
四、研究的主客觀條件
1 煤變油的必要性
迄今為止,人類使用的燃料主要是礦物燃料(也叫化石燃料),包括石油、油頁巖、煤和天然氣,而用得最多的是石油和煤。自從19世紀(jì)中葉和20世紀(jì)初在美洲和中東發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的石油礦藏以來,人們廣泛使用石油為能源。隨著工業(yè)化程度的提高,石油的用量猛增,僅1968年至1978年這10年間,全世界開采的石油就相當(dāng)于過去110年的開采量。全世界已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的石油蘊(yùn)藏量大約為4萬億桶,科學(xué)家估計(jì),地球上石油和天然氣資源將在100年內(nèi)枯竭。煤是地殼中儲量最豐富的礦物燃料,全世界煤的可開采量估計(jì)要比石油多20~40倍,供應(yīng)年代遠(yuǎn)大于石油。但是,作為燃料,煤有兩大缺點(diǎn):一是不干凈,煤中所含的硫燃燒生成二氧化硫,造成對大氣和周圍環(huán)境的嚴(yán)重污染;二是從原子結(jié)構(gòu)上看,煤的氫一碳比(H/C)還不到石油的一半,限制了它的綜合利用。
近年來,隨著石油資源日益減少,國際石油市場動蕩不定,給各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來不利影響。人們不會忘記1973年及1979~1980年兩次石油危機(jī)造成的全球性經(jīng)濟(jì)衰退。同時(shí),由于石油是規(guī)模巨大的石油化工的基礎(chǔ),除用于塑料、纖維、油漆、醫(yī)藥等工業(yè)外,還用于生產(chǎn)食用油脂、蛋白質(zhì)、糖類及合成甘油等基本食品,石油資源的枯竭,必將影響到石化工業(yè)。因此,從經(jīng)濟(jì)和社會效益來看,煤經(jīng)過轉(zhuǎn)化(煤變油)再利用是值得提倡的發(fā)展方向。
2 煤變油的可能性
石油是一種氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)碳?xì)浠衔锏幕旌衔?,也可能是由古代的動植物長期被埋藏在地下而形成的,儲集在地下的多孔性巖石里。石油中碳?xì)浠衔?包括烷烴、吠樘?頭枷閭?占98%以上。
煤是一種碳質(zhì)巖石,是古代森林由于地殼的變動被埋人地下,經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代的生物化學(xué)作用和地質(zhì)作用而形成的。按煤化作用程度的不同,可分為泥炭、褐煤、煙煤和無煙煤四大類。它是多種高分子有機(jī)化合物和礦物質(zhì)的混合物,其中有機(jī)化合物以碳為主,氫、氧、氮、硫等次之。
由此可見,煤和石油都是主要由碳和氫元素組成的,其主要區(qū)別在氫——碳原子比H/C不同。煤的H/C<0.8,而油H/C>1.8。此外,煤是化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的復(fù)合體,其基本結(jié)構(gòu)是縮合芳烴為主體的帶有側(cè)鏈和官能團(tuán)的大分子。而油大多數(shù)是以脂肪族的直鏈烴為主,也有環(huán)烷烴類,比煤的結(jié)構(gòu)簡單得多。因此,人類產(chǎn)生了由煤液化轉(zhuǎn)化為油的想法。
我國是一個(gè)產(chǎn)煤大國,合理有效地開發(fā)煤資源的綜合利用已經(jīng)擺在我國科學(xué)工作者的面前。另外從國家安全出發(fā),研究開發(fā)煤資源的綜合利用,是一項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展的國策,因而發(fā)展煤變油技術(shù)越發(fā)顯得重要。
3 煤變油的關(guān)鍵是煤液化技術(shù)
要將煤變成油,首先要將煤液化,然后進(jìn)行分解,因而煤變油的關(guān)鍵是煤的液化技術(shù)。
所謂煤的液化,就是將煤通過化學(xué)加工轉(zhuǎn)化為液體產(chǎn)品的過程,煤的液化可分為直接液化和間接液化兩個(gè)體系
3.1 直接液化
煤直接液化就是把煤直接轉(zhuǎn)化成液體產(chǎn)品,此項(xiàng)技術(shù)20世紀(jì)初首先在美國、德國、英國和日本實(shí)現(xiàn)。70年生石油危機(jī)后,再一次出現(xiàn)煤直接轉(zhuǎn)化液體燃料油的研究熱潮。到了80年代,煤直接液化的工藝日趨成熟,有的國家已完成了5000噸舊示范廠或2300噸/B生產(chǎn)廠的設(shè)計(jì)。煤直接液化工藝主要有:
①EDS法(Exxon供氫溶劑法) 是將煤漿在循環(huán)的供氫溶劑中與氫混合,溶劑首先通過催化器拾取氫原子,然后通過液化反應(yīng)器“貢獻(xiàn)”出氫,使煤分解。
②氫一煤法是采用沸騰床反應(yīng)器,直接加氫將煤轉(zhuǎn)化成液體燃料的工藝。
③SRC法是將高灰分、高硫分的煤轉(zhuǎn)化成接近無灰、低硫的液化工藝。先將溶劑與煤粉制成煤漿,再把煤漿與氫混合后送人反應(yīng)器。
④煤—油共煉將煤與渣油混合成油煤漿,再煉制成液體燃料。由于渣油中含有煤轉(zhuǎn)化過程所需的大部分或全部的氫,可減少或不用氫氣,從而降低成本
3.2 間接液化
煤的間接液化是先將煤氣化,生產(chǎn)出原料氣,經(jīng)凈化后再進(jìn)行改質(zhì)反應(yīng),調(diào)整氫碳比而成。它是德國化學(xué)家于1923年首先提出的。
煤間接液化的主要方法稱為費(fèi)托(F--T)合成技術(shù)。該方法先把經(jīng)過適當(dāng)處理的煤送人反應(yīng)器,在一定溫度和壓力下通過氣化劑(空氣或氧氣+蒸汽),以一定的流動方式轉(zhuǎn)化成CO—H2的合成氣(灰分形成殘?jiān)懦?。如用空氣作氣化劑,可制成低熱值(4.7~5.6兆焦/米3合成氣,用氧氣作氣化劑,可生產(chǎn)中熱值(11.2—13.O兆焦/米3)合成氣。再以合成氣為原料,在催化劑作用下合成碳、氫、氧化合物,例如醇、醛、酮、酯,以及碳?xì)浠衔餆N類或液態(tài)的烴類。從第二次世界大戰(zhàn)時(shí)起到1945年,德國建立了費(fèi)托合成裝置9套,催化劑由一氧化碳、釷、鎂組成,所得的產(chǎn)物組成為:汽油46%、柴油23%、油3%和石蠟28%。戰(zhàn)后,ARCE公司研制了成分為鐵、硅、鉀、銅的催化劑,所得產(chǎn)物組成為:汽油32%、柴油21%、石蠟烴47%。1955年在貧油的南非SASOL建立了相同工藝的費(fèi)托合成裝置,并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。SASOL公司是世界最大、也是唯一由煤間接氣化再用費(fèi)托合成技術(shù)生產(chǎn)汽油和各種化學(xué)品的公司,擁有員工26000多人,年銷售額達(dá)25億美元。因工藝所需已擁有法國法液空66900米3/時(shí)、氧氣純度為98.5%的空分設(shè)備12套,74000米3/B十空分設(shè)備1套,總制氧能力達(dá)87萬米3/時(shí),號稱世界上最大的制氧站。僅SASOL I裝置,每年氣化1200萬噸煤,需要40萬米3/時(shí)、純度為98%的氧氣。而后SASOLⅡ和SASOLⅢ系統(tǒng)先后建成?,F(xiàn)在,該公司是世界上最大的商業(yè)性煤液化廠,已建成3個(gè)廠,采用魯奇氣化爐和F--T合成反應(yīng)器,年產(chǎn)合成液體燃料和化學(xué)品400萬噸,年耗煤2700萬噸以上。
值得一提的是,據(jù)美國聯(lián)碳公司研究,用煤生產(chǎn)1噸合成燃料,所需氧氣為0.3~1噸;產(chǎn)量為10萬桶/天的合成燃料裝置,需10~20套并聯(lián)安裝的2000—2500噸/天制氧機(jī)。另據(jù)1993年山西省去南非SASOL公司考察,了解到煤的氣化所用氧氣為:1000米3粗煤氣,要用純度99%的氧氣150米3。因而煤氣化及轉(zhuǎn)化所需的大型空分設(shè)備將是很有市場的。
4 煤變油在我國
利用豐富的煤資源,采用直接和間接煤液化技術(shù),人類已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了煤轉(zhuǎn)化為油的夢想。我國對煤的液化及轉(zhuǎn)化也非常重視,1980年重新開展煤直接液化研究,1983年和1990年兩次從日本和德國引進(jìn)的煤直接液化技術(shù)和設(shè)備,至今還在繼續(xù)使用和運(yùn)行,中國煤種液化特性評價(jià)和液化工藝的研究及對費(fèi)托合成的研究也一直在進(jìn)行。對此,國家從“六五”起都安排攻關(guān)項(xiàng)目。經(jīng)過科研工作者多年的艱苦努力,已有一部分成果接近工業(yè)化的前期,有的研究成果具有很強(qiáng)的創(chuàng)新性,處于國際領(lǐng)先地位。
目前我國在煤制取合成氣方面已取得較好的成果,并正向世界一流技術(shù)水平進(jìn)軍。另外在合成氣制含氧化學(xué)品的技術(shù)和工藝方面也取得了明顯的成果,有的已經(jīng)是產(chǎn)業(yè)化的規(guī)模,例如合成氣制二甲醚,合成氣制甲醇及下游產(chǎn)品的開發(fā),合成氣制乙醇,聯(lián)產(chǎn)乙醛、乙酸等。特別是改進(jìn)催化劑制備工藝,制備出有高活性特殊功能、特殊選擇性的催化劑,使煤制得的合成氣得以合成出附加值更高的化工原料和化工產(chǎn)品。例如北京化工大學(xué)催化研究室在國家的支持下,經(jīng)過多年的努力,所研制的新型物種Fe3C納米粒子催化劑,用于合成氣定向控制轉(zhuǎn)化成丙烯的費(fèi)托催化反應(yīng)中,獲得突破性成果。
納米粒子是20世紀(jì)80年代問世的一種新材料,由于它的粒徑小,比表面積大,表面原子占有率高,表面具有未飽和鍵、懸空鍵的特殊電子結(jié)構(gòu)和體相結(jié)構(gòu),使其在光學(xué)性質(zhì)、磁性、導(dǎo)熱以及化學(xué)活性等方面具有奇異的特性,引起當(dāng)代科學(xué)界的重視。北京化工大學(xué)采用激光熱解法,結(jié)合固相反應(yīng)制備的碳化鐵納米粒子催化劑,粒徑在2nm~3nm,比表面積200m2/g,反應(yīng)溫度260~320℃,壓力1.5MPa,合成氣空速為600h-1。在無原料氣循環(huán)的條件下,在連續(xù)加壓漿態(tài) 床反應(yīng)器中對催化劑催化性質(zhì)測試,結(jié)果表 明CO轉(zhuǎn)化率達(dá)98%以上。由于粒子的尺寸效應(yīng),丙烯的選擇性達(dá)82%。同時(shí),由于 催化系統(tǒng)的高度還原性,完全抑制C02的 生成,打破費(fèi)托合成SF產(chǎn)物分布的限制,使CO最大限度轉(zhuǎn)化為高附加值的丙烯,實(shí) 現(xiàn)了充分利用資源的月的。因?yàn)楸┦遣豢?缺少的基礎(chǔ)化工原料,目前大都以石油原料經(jīng)裂解或煉油兩種方式生產(chǎn)。該研究開辟了 以煤為資源經(jīng)合成氣一步轉(zhuǎn)化為丙烯的工藝 路線,用以替代價(jià)格日益上漲和資源有限的石油,具有重要戰(zhàn)略意義,也是合理利用地 球資源較好的實(shí)例。經(jīng)成本核算,用此方法 合成的丙烯成本與用石油為原料生產(chǎn)丙烯價(jià)格相當(dāng)或略低,是很有應(yīng)用前景的生產(chǎn)新工 藝。該研究成果處于國際領(lǐng)先地位,引起了 國內(nèi)外同行的關(guān)注。
我國對煤制甲醇也做了大量工作。甲醇是用含有H2和CO的原料氣制作的,可用 作化工原料、溶劑和燃料。甲醇用作汽車燃 料,可在汽油中摻人5%、15%、25% (M--5、M--15、M口25)或用純甲醇(M-- 100)。甲醇和異丁烯合成甲基叔丁基醚 (MTBE),用作無鉛汽油辛烷值添加劑;或 直接合成低碳混合醇(甲醇70%,低碳醇 30%),用作汽油辛烷值添加劑。甲醇還可制取合成汽油。目前,我國甲醇年產(chǎn)能力超 過60萬噸,其中約20%用作燃料。煤用間 接液化制成燃料甲醇已有了成熟技術(shù)。
五、研究進(jìn)度安排
1。寫可行性報(bào)告
2。搜集相關(guān)資料
3。開始試驗(yàn)研究
4。整理研究結(jié)果
5。寫試驗(yàn)總結(jié)
六、主要參考文獻(xiàn)
眾所周知,作為燃料,煤相對于石油有兩大缺點(diǎn):一是不干凈,煤中所含的硫燃燒生成二氧化硫,造成對大氣和周圍環(huán)境的嚴(yán)重污染;二是從原子結(jié)構(gòu)上看,煤的氫一碳比(H/C)還不到石油的一半,限制了它的綜合利用。于是有許多科學(xué)家提出了許多轉(zhuǎn)化煤和石油的方法,以達(dá)到利益最大化,危害最小化。
煤和石油都是主要由碳和氫元素組成的,其主要區(qū)別在氫——碳原子比H/C不同。煤的H/C<0.8,而油H/C>1.8。此外,煤是化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的復(fù)合體,其基本結(jié)構(gòu)是縮合芳烴為主體的帶有側(cè)鏈和官能團(tuán)的大分子。而油大多數(shù)是以脂肪族的直鏈烴為主,也有環(huán)烷烴類,比煤的結(jié)構(gòu)簡單得多。因此,人類產(chǎn)生了由煤液化轉(zhuǎn)化為油的想法。
①EDS法(Exxon供氫溶劑法) 是將煤漿在循環(huán)的供氫溶劑中與氫混合,溶劑首先通過催化器拾取氫原子,然后通過液化反應(yīng)器“貢獻(xiàn)”出氫,使煤分解。
②氫一煤法是采用沸騰床反應(yīng)器,直接加氫將煤轉(zhuǎn)化成液體燃料的工藝。
③SRC法是將高灰分、高硫分的煤轉(zhuǎn)化成接近無灰、低硫的液化工藝。先將溶劑與煤粉制成煤漿,再把煤漿與氫混合后送人反應(yīng)器。
④煤—油共煉將煤與渣油混合成油煤漿,再煉制成液體燃料。由于渣油中含有煤轉(zhuǎn)化過程所需的大部分或全部的氫,可減少或不用氫氣,從而降低成本
⑤費(fèi)托(F--T)合成技術(shù)。該方法先把經(jīng)過適當(dāng)處理的煤送人反應(yīng)器,在一定溫度和壓力下通過氣化劑(空氣或氧氣+蒸汽),以一定的流動方式轉(zhuǎn)化成CO—H2的合成氣(灰分形成殘?jiān)懦?。
由于結(jié)構(gòu)計(jì)算牽扯的數(shù)學(xué)公式較多,并且所涉及的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)很零碎。并且計(jì)算量非常之大,近年來,隨著經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展,城市人口集中、用地緊張以及商業(yè)競爭的激烈化,更加劇了房屋設(shè)計(jì)的復(fù)雜性,許多多高層建筑不斷的被建造。這些建筑無論從時(shí)間上還是從勞動量上,都客觀的需要計(jì)算機(jī)程序的輔助設(shè)計(jì)。這樣,結(jié)構(gòu)軟件開發(fā)就顯得尤為重要。
一棟建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理,主要取決于結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件的截面尺寸、材料強(qiáng)度等級以及主要機(jī)構(gòu)構(gòu)造是否合理。這些問題已經(jīng)正確解決,結(jié)構(gòu)計(jì)算、施工圖的繪制、則是另令人辛苦的具體程序設(shè)計(jì)工作了,因此原來在學(xué)校使用的手算方法,將被運(yùn)用到具體的程序代碼中去,精力就不僅集中在怎樣利用所學(xué)的結(jié)構(gòu)知識來設(shè)計(jì)出做法,還要想到如何把這些做法用代碼來實(shí)現(xiàn),
4.文獻(xiàn)研究概況
在不同類型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有些內(nèi)容是一樣的,做框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)關(guān)鍵是要減少漏項(xiàng)、減少差錯(cuò),計(jì)算機(jī)也是如此的。
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(gbj68-84)該標(biāo)準(zhǔn)是為了合理地統(tǒng)一各類材料的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則,是制定工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范、鋼結(jié)構(gòu)、薄壁型鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)規(guī)范以及地基基礎(chǔ)和建筑抗震等設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)遵守的準(zhǔn)則,這些規(guī)范均應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)的要求制定相應(yīng)的具體規(guī)定。制定其它土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范時(shí),可參照此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的原則。本標(biāo)準(zhǔn)適用于建筑物(包括一般構(gòu)筑物)的整個(gè)結(jié)構(gòu),以及組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和基礎(chǔ);適用于結(jié)構(gòu)的使用階段,以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作、運(yùn)輸與安裝等施工階段。本標(biāo)準(zhǔn)引進(jìn)了現(xiàn)代結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)理論,采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法分析確定,即將各種影響結(jié)構(gòu)可靠性的因素都視為隨機(jī)變量,使設(shè)計(jì)的概念和方法都建立在統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上,并以主要根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析確定的失效概率來度量結(jié)構(gòu)的可靠性,屬于“概率設(shè)計(jì)法”,這是設(shè)計(jì)思想上的重要演進(jìn)。這也是當(dāng)代國際上工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法發(fā)展的總趨勢,而我國在設(shè)計(jì)規(guī)范(或標(biāo)準(zhǔn))中采用概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法是迄今為止采用最廣泛的國家。
結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)常見的作用效應(yīng)有:
1.內(nèi)力。
軸向力,即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一正截面上的法向拉力或壓力;
剪力,即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一截面上的切向力;
彎矩,即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一截面上的內(nèi)力矩;
扭矩,即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一截面上的剪力構(gòu)成的力偶矩。
2.應(yīng)力。如正應(yīng)力、剪應(yīng)力、主應(yīng)力等。
3.位移。作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中某點(diǎn)位變(線位移)或某線段方向的改變(角位移)。
4.撓度。構(gòu)件軸線或中面上某點(diǎn)在彎短作用平面內(nèi)垂直于軸線或中面的線位移。
5.變形。作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中各點(diǎn)間的相對位移。變形分為彈性變形和塑性變形。
6.應(yīng)變:如線應(yīng)變、剪應(yīng)變和主應(yīng)變等。
極限狀態(tài)整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求,此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)可分為兩類:
1.承載能力極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形的極限狀態(tài):
(1)整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡(如傾覆等);
(2)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強(qiáng)度被超過而破壞(包括疲勞破壞),或因過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載;(3)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動體系;
(4)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定(如壓屈等)。
2.正常使用極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到使用功能上允許的某一限值的極限狀態(tài)。出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí),即認(rèn)為超過了正常使用極限狀態(tài):
(1)影響正常使用或外觀的變形;
(2)影響正常使用或耐久性能的局部損壞(包括裂縫);
(3)影響正常使用的振動;(4)影響正常使用的其它特定狀態(tài)。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù),是在結(jié)構(gòu)的可靠與經(jīng)濟(jì)之間選擇一種合理的平衡,力求以最低的代價(jià),使所建造的結(jié)構(gòu)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的使用期限內(nèi),能滿足預(yù)定的安全性、適用性和耐久性等功能要求。為達(dá)到這個(gè)目的,人們采用過多種設(shè)計(jì)方法。以現(xiàn)代觀點(diǎn)看,可劃分為定值設(shè)計(jì)法和概率設(shè)計(jì)法兩大類。
1.定值設(shè)計(jì)法。將影響結(jié)構(gòu)可靠度的主要因素(如荷載、材料強(qiáng)度、幾何參數(shù)、計(jì)算公式精度等)看作非隨機(jī)變量,而且采用以經(jīng)驗(yàn)為主確定的安全系數(shù)來度量結(jié)構(gòu)可靠性的設(shè)計(jì)方法,即確定性方法。此方法要求任何情況下結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)s(內(nèi)力、變形、裂縫寬度等)不應(yīng)大于結(jié)構(gòu)抗力r(強(qiáng)度、剛度、抗裂度等),即s≤r。在20世紀(jì)70年代中期前,我國和國外主要都采用這種方法。
2.概率設(shè)計(jì)法:將影響結(jié)構(gòu)可靠度的主要因素看作隨機(jī)變量,而且采用以統(tǒng)計(jì)為主確定的失效概率或可靠指標(biāo)來度量結(jié)構(gòu)可靠性的設(shè)計(jì)方法,即非確定性方法。此方法要求按概率觀念來設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),也就是出現(xiàn)結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)3大于結(jié)構(gòu)抗力r(s>r)的概率應(yīng)小于某個(gè)可以接受的規(guī)定值。這種方法是20世紀(jì)40年代提出來的,至70年代后期在國際上已進(jìn)入實(shí)用階段。我國自80年代中期,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法開始由定值法向概率法過渡。
面向?qū)ο缶幊?/p>
使創(chuàng)建windows程序較為容易的關(guān)鍵技術(shù)是面向?qū)ο缶幊?,或oop。這種技術(shù)可以創(chuàng)建可重用組建,它是程序的組成模塊。
幾個(gè)定義
控件提供程序可見界面的可重用對象??丶氖纠形谋究颉?biāo)簽和命令按鈕。
事件由用戶或操作系統(tǒng)引發(fā)的動作。事件的示例有擊鍵、單擊鼠標(biāo)、一段時(shí)間的限制,或從端口接收數(shù)據(jù)。
方法嵌入在對象定義中的程序代碼,它定義對象怎樣處理信息并響應(yīng)某事件。例如,數(shù)據(jù)庫 對象有打開紀(jì)錄集并從一個(gè)記錄移動到另一個(gè)記錄的方法。
對象程序的基本元素,它含有定義其特征的屬性,定義其任務(wù)和識別它可以響應(yīng)的事件的方法??丶痛绑w是visualbasic中所有對象的示例。
過程為完成任務(wù)而編寫的代碼段。過程通常用于響應(yīng)特定的事件。
屬性對象的特征,如尺寸、位置、顏色或文本。屬性決定對象的外觀,有時(shí)也決定對象的行為。屬性也用于為對象提供數(shù)據(jù)和從對象取回信息。
5.設(shè)計(jì)主要內(nèi)容
本軟件適用于現(xiàn)澆鋼筋混凝土多層、多跨的框架的設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)要完成的工作包括:
1.平面鋼架分析程序的改造
對結(jié)構(gòu)力學(xué)教研室版平面鋼架分析程序進(jìn)行修改和補(bǔ)充。要求:
(1)編寫自動生成節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和單元節(jié)點(diǎn)編號的程序,或以圖形方式輸入計(jì)算簡圖。
(2)修改程序,使之適合多工況內(nèi)力計(jì)算;(3)根據(jù)輸入、輸出數(shù)據(jù)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)娜藱C(jī)界面。輸出應(yīng)可選的顯示各構(gòu)件端力和內(nèi)力圖。
2.編寫鋼筋混凝土多層多跨框架機(jī)構(gòu)的構(gòu)件設(shè)計(jì)程序
(1)根據(jù)有關(guān)的規(guī)范,應(yīng)明確計(jì)算的各種荷載(恒載、樓屋面活載、風(fēng)荷載和地震作用等)的計(jì)算方法,在次基礎(chǔ)上編寫自動生成各種荷載作用下的結(jié)點(diǎn)荷載和單元荷載的程序。
地震作用按底部剪力法確定。自振周期用經(jīng)驗(yàn)公式確定。
(2)計(jì)算各種荷載單獨(dú)作用時(shí)框架各桿件的內(nèi)力。計(jì)算結(jié)構(gòu)存放在各自的桿端力(隨機(jī))文件中。
對豎向荷載下的梁端彎距進(jìn)行塑性調(diào)幅。
(3)在(2)中產(chǎn)生的桿端力文件基礎(chǔ)上,分別計(jì)算各種可能的荷載組合下,梁、柱控制截面的內(nèi)力。計(jì)算結(jié)果存放在適當(dāng)?shù)奈募小?/p>
(4)從(3)生成的文件中選出最不利組合,同時(shí)給出截面配筋。
梁、柱截面配筋的確定應(yīng)考慮抗震設(shè)計(jì)的要求。
(5)部分編程較熟練的同學(xué)可根據(jù)計(jì)算結(jié)果和構(gòu)造規(guī)定,用auto-cadvba繪制梁、柱配筋圖。
5.成果形式
本畢業(yè)設(shè)計(jì)的成果應(yīng)包括:
1.可運(yùn)行的、并能給出正確計(jì)算結(jié)果的源程序
在存放源程序的軟盤中,應(yīng)至少有一個(gè)算例的數(shù)據(jù)文件,可在基本不需另外鍵入數(shù)據(jù)的前提下,顯示正確地運(yùn)行結(jié)果。
2.軟件使用手冊
這是為用戶準(zhǔn)備的關(guān)于軟件使用方法、操作步驟和其他必要的文字材料。
3.軟件說明書
這是軟件作者的工作檔案,是軟件維護(hù)的基本資料。其中應(yīng)包括:
(1)軟件所依據(jù)的工作檔案、力學(xué)和工程結(jié)構(gòu)模型的較為詳細(xì)的描述,主要的計(jì)算公式及其使用的符號的含義,重要算法的文字說明:
(2)程序的結(jié)構(gòu):模塊的劃分的情況、各模塊相互之間的關(guān)系及各模塊的功能;
(3)帶有較為詳細(xì)的注釋的源程序文本。其中應(yīng)注明各標(biāo)識符的含義(盡可能的采用通用公式中的符號)。各程序段的功能、相應(yīng)的數(shù)學(xué)公式和特殊算法的說明;(4)為使他人根據(jù)軟件說明書讀懂你的程序所必需的其他資料。
(5)部分編程較熟練的同學(xué)可遞交梁、柱配筋圖紙一張。
4.對自己所編程序的評價(jià)
(1)對算例計(jì)算結(jié)果的合理性進(jìn)行必要的分析;
(2)總結(jié)軟件設(shè)計(jì)過程中的經(jīng)驗(yàn)和及教訓(xùn),提出設(shè)計(jì)改進(jìn)意見。
以上各項(xiàng)資料處源程序文本以軟盤形式提交外,其余均用計(jì)算機(jī)打印。
6.進(jìn)度計(jì)劃
第一周畢業(yè)實(shí)習(xí),參觀工程,收集資料。
第二周需求分析:描述計(jì)算機(jī)模型,編些初步的軟件說明書。
第三周軟件設(shè)計(jì):選擇模塊劃分的方案
第四周模塊設(shè)計(jì):數(shù)據(jù)輸入界面設(shè)計(jì)(梁柱截面數(shù)據(jù))
或數(shù)據(jù)輸入界面設(shè)計(jì)(可視化圖形輸入)
第五周數(shù)據(jù)輸入界面設(shè)計(jì)(框架數(shù)據(jù)、附加荷載)
第六周模塊設(shè)計(jì):荷載計(jì)算(恒載、活載),相應(yīng)的內(nèi)力計(jì)算
第七周荷載計(jì)算(風(fēng)荷載、地震作用),相應(yīng)的內(nèi)力計(jì)算
第八周模塊設(shè)計(jì):梁配筋計(jì)算
第九周梁荷載組合,確定梁配筋
第十周梁荷載組合,確定梁配筋
第十一周模塊設(shè)計(jì):柱配筋計(jì)算
第十二周柱荷載組合,確定柱配筋
第十三周柱荷載組合,確定柱配筋
第十四周軟件測試或用autocadvba繪制梁、柱配筋圖;
第十五周軟件測試
學(xué)生姓名: X X X
學(xué) 號: XXXXXXXXX
指導(dǎo)教師: XXXX
20xx年 X月 X日
《運(yùn)用廢舊材料制造的燈具產(chǎn)品設(shè)計(jì)》開題報(bào)告
報(bào)告日期 設(shè)計(jì)(論文)起止時(shí)間 20xx/X/X 20xx年X月x日至X月X日(共14周)
(一)課題背景、意義及實(shí)際應(yīng)用方面的價(jià)值
燈具這一產(chǎn)品為人們的日常生活與工作提供了方便,沒有哪個(gè)產(chǎn)品能像燈具一樣與人們的日常生活如此的緊密聯(lián)系,國內(nèi)燈具的設(shè)計(jì)與發(fā)展,與經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展有著一定的內(nèi)在聯(lián)系。在生活水平相對低下的時(shí)期,消費(fèi)者對燈具關(guān)注點(diǎn)主要集中在燈具的照明功能上,隨著生活水平的提高,物質(zhì)生活越來越豐裕,消費(fèi)者對燈具的需求已經(jīng)從單純的照明功能向深層次的精神文化層面發(fā)展。燈具除了為人類帶來光明的同時(shí),也豐富了人們的精神與文化生活。燈具的設(shè)計(jì)不光為人們提供一個(gè)很好的視覺光照環(huán)境,而且能夠運(yùn)用多種材料及不同的形態(tài)實(shí)現(xiàn)藝術(shù)化的效果。
綠色設(shè)計(jì)是工業(yè)設(shè)計(jì)概念中的重要設(shè)計(jì)理念,是指在產(chǎn)品及其壽命周期全過程的設(shè)計(jì)中,要充分考慮對資源和環(huán)境的影響,在充分考慮產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、開發(fā)周期和成本的同時(shí),更要優(yōu)化各種相關(guān)因素,使產(chǎn)品及其制造過程中對環(huán)境的總體負(fù)影響減到最小,使產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)符合綠色環(huán)保的要求。設(shè)計(jì)中的綠色設(shè)計(jì)的體現(xiàn)一方面就是對廢舊材料的再利用,廢舊材料是指每個(gè)家庭在日常生活中必要的或常用的可再生的安全又衛(wèi)生的廢品,諸如廢舊的建筑裝飾材料、廢舊的塑料瓶、包裝盒,大多數(shù)的情況下這些廢舊材料會被當(dāng)做垃圾處理掉,其實(shí),每一種廢舊材料對設(shè)計(jì)來說,都具有人們意想不到的價(jià)值。本次設(shè)計(jì)的主題就是運(yùn)用廢舊材料進(jìn)行燈具產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。本課題的研究將獲得一些應(yīng)用性的結(jié)論或許可以為燈具企業(yè)提供借鑒,有助于家庭和企業(yè)更有效地推出真正符合綠色設(shè)計(jì)要求的讓用戶滿意的產(chǎn)品,提高產(chǎn)品在市場上的競爭力。同時(shí)也進(jìn)而提高人們的生活質(zhì)量,使燈具成為環(huán)境中烘托氣氛的有力手段。
(二) 課題在國內(nèi)外的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀
國外燈具的設(shè)計(jì)與發(fā)展,與經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展有著一定的內(nèi)在聯(lián)系。消費(fèi)者對富有情趣、個(gè)性、文化內(nèi)涵燈具的需求呈現(xiàn)出上升趨勢,伴隨著現(xiàn)代照明技術(shù)和新材料、新工藝的發(fā)展,以及對各種照明原理及使用環(huán)境的深入研究,燈具的環(huán)境表現(xiàn)力和獨(dú)特藝術(shù)魅力得到極大豐富。燈具設(shè)計(jì)在中國內(nèi)近幾年的發(fā)展中取得了較大的進(jìn)步,現(xiàn)在市場上的燈具產(chǎn)品與過去比較在形態(tài)上變得更為豐富,不同風(fēng)格、色彩、造型、材料的燈具大量涌現(xiàn)。可以看出當(dāng)今社會對燈具產(chǎn)品的設(shè)計(jì)較為關(guān)注。但在設(shè)計(jì)中考慮廢舊材料的應(yīng)用,并以此為主題的燈具產(chǎn)品一直處在都是市場空白狀態(tài),本課題的研究正是在此基礎(chǔ)上提出并展開的。
(三)課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容及擬采取的方法
設(shè)計(jì)出適合家居環(huán)境使用的燈具,進(jìn)行一套完整的工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程,對廢舊材料進(jìn)行整理分類并從中選擇適合進(jìn)行燈具設(shè)計(jì)的材料,進(jìn)行設(shè)計(jì)前的調(diào)研(方法有詢問法、觀察法、收集資料法、家訪調(diào)查等),對調(diào)研內(nèi)容進(jìn)行分析總結(jié),進(jìn)行設(shè)計(jì)定位,圍繞廢舊材料進(jìn)行燈具設(shè)計(jì)的功能、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、人機(jī)工程學(xué)、色彩、加工工藝等設(shè)計(jì)的諸多因素方面進(jìn)行設(shè)計(jì)思考,提出創(chuàng)意設(shè)計(jì)方案,繪制草圖,評估完善優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,定稿,確定尺寸,進(jìn)行計(jì)算機(jī)效果圖制作,制作展板和實(shí)物模型。設(shè)計(jì)作品應(yīng)具有創(chuàng)意性和新穎性;符合現(xiàn)代審美趨勢以及具備市場價(jià)值;符合綠色設(shè)計(jì)和環(huán)保設(shè)計(jì)要求;具有安全性和舒適性。
為了完成本次設(shè)計(jì),將整個(gè)設(shè)計(jì)內(nèi)容分為以下幾個(gè)步驟:
1、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備和設(shè)計(jì)調(diào)研:首先了解廢舊物品的涵義內(nèi)容實(shí)質(zhì),掌握綠色設(shè)計(jì)的核心理論,對燈具設(shè)計(jì)相關(guān)理論知識進(jìn)行搜集,對燈具市場進(jìn)行調(diào)研
2、設(shè)計(jì)定位:在調(diào)研的基礎(chǔ)上,選擇適合的廢舊物品材料,明確燈具的用途和使用環(huán)境,確定廢舊物品燈具的設(shè)計(jì)方向
3、方案設(shè)計(jì):從設(shè)計(jì)草圖著手,設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括:廢舊物品材料的加工成型工藝,燈具的外觀形態(tài)設(shè)計(jì)、色彩設(shè)計(jì),確定燈具的設(shè)計(jì)主題,表現(xiàn)元素,繪制草圖方案。
4、方案評價(jià)及深入設(shè)計(jì):包括對方案的設(shè)計(jì)評價(jià)以及通過評價(jià)后,進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。
5、設(shè)計(jì)分析:對最終方案的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、色彩、工藝等方面進(jìn)行深入分析。
6、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn):完成廢舊物品燈具設(shè)計(jì)的效果圖表現(xiàn)及模型的制作。
7、設(shè)計(jì)完成:最終完成畢業(yè)論文,并達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求。
(四)課題設(shè)計(jì)的計(jì)劃安排
時(shí)間階段
第一周 第二周 第三周 第四周 第五周 第六周
計(jì) 劃 完 成 內(nèi) 容
擬定課題 進(jìn)行開題準(zhǔn)備 撰寫開題報(bào)告及相關(guān)材料 畢業(yè)設(shè)計(jì)市場調(diào)研,查閱資料 畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研總結(jié),進(jìn)行設(shè)計(jì)定位 畢業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品構(gòu)思,草圖繪制
第七周 第八周 第九周 第十周 第十一周 第十二周 第十三周 第十四周
設(shè)計(jì)方案優(yōu)化,進(jìn)行計(jì)算機(jī)建模、渲染 設(shè)計(jì)效果圖出圖,制作展板,繪制尺寸圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)模型制作(成型) 畢業(yè)設(shè)計(jì)模型制作(表面處理、噴漆) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(說明書)寫作 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(說明書)寫作 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(說明書)整理修改 畢業(yè)設(shè)計(jì)材料整理,準(zhǔn)備答辯
(五)主要參考資料、文獻(xiàn)
1.高豐、孫建君.中國燈具簡史.北京:北京工藝美術(shù)出版社,2007
2.孫建君、高豐.古代燈具.濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社,2001
3.Bentley Meeker, Light X Design: 20 Years of Lighting. Glitterati. English,2011
4.何人可. 工業(yè)設(shè)計(jì)史. 北京:北京理工大學(xué)出版社,1991
5.程能林.產(chǎn)品造型材料與工藝.北京:北京理工大學(xué)出版社,2001
6.王亦敏.燈飾設(shè)計(jì).天津:天津大學(xué)出版社,2004
7.李福生、陳育明.住宅照明.上海:復(fù)旦大學(xué)出版社,2004
一、選題來源與研究背景
選題來源
信步于歐洲城市街頭,不論是在羅馬、巴黎、柏林、馬德里等各個(gè)文化都市,還是在街頭的門窗、墻壁、抑或飛馳的地鐵上,都充斥著一種兼具野趣與生命力的藝術(shù)形式--涂鴉。上個(gè)世紀(jì)末,嘻哈文化如泉涌般不斷四散,涂鴉藝術(shù)這方麗水也開始緩緩流入亞洲大地,這一新生的藝術(shù)文化現(xiàn)象相繼出現(xiàn)在日本、中國、泰國、新加坡等國家。
涂鴉藝術(shù)這種生長于草根、豐富于后現(xiàn)代主義風(fēng)格上的藝術(shù)形式,在極短的時(shí)間內(nèi)蓬勃壯大,可謂是影響到了當(dāng)代生活的各式領(lǐng)域。
筆者在歐洲以及國內(nèi)各大城市走訪時(shí),便被這種開放的藝術(shù)形式所震懾。涂鴉藝術(shù)家們將自身對世界的體驗(yàn)與感知,透過最質(zhì)樸、原生的藝術(shù)形式表達(dá)出來,創(chuàng)造出一系列或驚艷怪誕、或趣意童稚的繪畫圖式與藝術(shù)符號。涂鴉藝術(shù)純真樸實(shí)、個(gè)性時(shí)尚的特質(zhì)和自由的創(chuàng)作精神亦與視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)的內(nèi)核相得益彰,它也開始悄無聲息地滲透著視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)的各個(gè)方面,在顛覆與整合中逐漸成為一種不可多得的視覺元素進(jìn)入大眾息息相關(guān)的生活。
從一方面而言,涂鴉藝術(shù)盡管看似處于“亞文化”之中,但卻是真正來自民間的藝術(shù),其大眾性和視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)相同,反映出平民化的審美需求;從另一方面而言,涂鴉的繪畫圖式、藝術(shù)符號及其色彩均是視覺表達(dá)的形式之一,與視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)有種不盡相同但又密不可分的聯(lián)系。翻閱相關(guān)文獻(xiàn)資料不難發(fā)現(xiàn),目前對涂鴉藝術(shù)的圖式和視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)的研究中,部分是以一種陳舊和靜態(tài)的觀點(diǎn)去看待二者之間的關(guān)系。在審美“泛化”的時(shí)代,如何讓視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)與個(gè)性化的涂鴉藝術(shù)結(jié)合產(chǎn)生新的形式?如何不僅僅停留在涂鴉藝術(shù)的表層,而是內(nèi)外深度剖析尋找與視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)之間的橋梁?在當(dāng)代語境和新媒體科技下,涂鴉藝術(shù)介入設(shè)計(jì)領(lǐng)域后又會有怎樣新的發(fā)展?帶著這一系列的疑問與思考,筆者立足于涂鴉藝術(shù)的圖式,開始了本文的研究。希望能夠通過對這一領(lǐng)域的探索,不僅提升涂鴉藝術(shù)的社會影響,賦予它在新時(shí)代語境下的多維度價(jià)值;更為此藝術(shù)形式的多元和發(fā)展添磚加瓦,開啟一種與視覺設(shè)計(jì)聯(lián)結(jié)的跨界新形式,也為今后在此方向研究的人們提供一個(gè)新的參考,增添一份新的探索。
研究背景
涂鴉藝術(shù)在全球化時(shí)代背景下,儼然成為一種世界性現(xiàn)象。這種在爭議中發(fā)展卻又興盛不絕的圖畫傳統(tǒng),起源于 60 年代美國城市底層大眾的街頭文化。西方的涂鴉藝術(shù)從違規(guī)的街頭肆意創(chuàng)作、涂鴉地區(qū)劃分的合法化、到涂鴉藝術(shù)學(xué)科的設(shè)置和博物館的誕生,再到如今多元化、多媒體結(jié)合的涂鴉藝術(shù)形式發(fā)展,經(jīng)歷了一個(gè)完整的演進(jìn)歷史。
文化研究領(lǐng)域上,早在 1983 年,美國便誕生了兩部有關(guān)涂鴉影像的經(jīng)典紀(jì)錄片--Charlie Ahearn拍攝的《野性風(fēng)格》(Wild Style)與Tony Silver導(dǎo)演的《風(fēng)格大戰(zhàn)》(StyleWars)。片中呈現(xiàn)了對各涂鴉者在家中或街上的創(chuàng)作片段,真實(shí)還原了藝術(shù)家們涂鴉的構(gòu)思過程與生活狀態(tài),為世人提供了研究涂鴉藝術(shù)的寶典與創(chuàng)作的基礎(chǔ)范本。同時(shí),也逐步涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的具有影響力的涂鴉藝術(shù)家,如Blek Le Rat,Jean-Michel Basquiat,Keith Haring,Banksy,Pure Evil,Faile,The London Police,WK Interact等。筆者在歐洲走訪期間,在街頭任一書店均能翻閱到大量與涂鴉藝術(shù)相關(guān)的英文專著,因此不論從歷史還是大眾滲入度而言,都可見國外對于涂鴉藝術(shù)的研究及其所涉獵的領(lǐng)域探索相對更為寬泛,在視覺藝術(shù)、圖式領(lǐng)域等也都有著諸多論述及相關(guān)著作。
就國內(nèi)而言,涂鴉藝術(shù)這股藝術(shù)的春風(fēng)在 20 世紀(jì)末開始吹入國土,盡管短短二十年不到的時(shí)間,已然成為一個(gè)具有頑強(qiáng)生命力的長期藝術(shù)運(yùn)動,全國各地隨處可見它的蹤影。國內(nèi)涂鴉藝術(shù)家不斷涌現(xiàn),涂鴉藝術(shù)的創(chuàng)作語言和內(nèi)容形式也隨之發(fā)生變化--本土文化元素被納入其中,成為新的表達(dá)形式。如老一輩涂鴉藝術(shù)家葉永青,曾灶財(cái),張大力,黑荔枝,李球球;當(dāng)代青年涂鴉藝術(shù)家DEBE,4Get,Candy Brid,黑雞先生Mr.OGAY等。同時(shí),涂鴉團(tuán)隊(duì)遍布中國各大城市,不論是民間的自辦活動,還是全國性的大規(guī)模比賽或展覽,都可見此藝術(shù)形式正以其張力迅速走入年輕人的文化圈之中。
涂鴉藝術(shù)作為一種鮮活、創(chuàng)新的視覺傳達(dá)語言,縈繞于大眾生活周圍,重塑著人們的都市文化,它的發(fā)展空間無疑不是廣袤且具有潛力的。近年來我國對涂鴉藝術(shù)的研究雖與日俱增,但多以“網(wǎng)絡(luò)涂鴉”盛行。在目前我國所涉獵的各中學(xué)術(shù)論文中,研究涂鴉藝術(shù)與視覺語言特征并將其應(yīng)用于視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)之中、科學(xué)討論兩者的交融與差異盡管俯拾皆是,但對此課題部分仍是泛泛而談、觀點(diǎn)老舊,且舉例的論證大多仍是多年前的案例。筆者在圖書館翻閱中文專著時(shí),國內(nèi)有對涂鴉藝術(shù)作理論研究的專著相對較少,多以圖片展示為主。因此本課題的研究具有重要意義,能多維度去探討涂鴉藝術(shù)和視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)兩者的關(guān)系,而不僅局限于對它們外部形式的分析以及往昔案例的陳舊研究。
二、研究的目的與意義
本文試圖從涂鴉藝術(shù)的歷史溯源、表現(xiàn)形式和創(chuàng)作手法入手,從“外”的具象表達(dá)去感知涂鴉藝術(shù),同時(shí)以對涂鴉藝術(shù)圖式的研究角度,剖析其“內(nèi)”的藝術(shù)符號、圖像敘事與審美精神,以求對涂鴉藝術(shù)有更進(jìn)一步和深層次的認(rèn)知。
涂鴉藝術(shù)作為一種都市視覺文化符號,出現(xiàn)在大眾生活周圍,并影響著視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)。如今以涂鴉為表現(xiàn)風(fēng)格的視覺藝術(shù)設(shè)計(jì)作品已是恒河沙數(shù)。但鑒于涂鴉藝術(shù)進(jìn)入中國時(shí)間尚短且無完整的中文理論支持,人們對涂鴉藝術(shù)表現(xiàn)語言的應(yīng)用上大多流于表面與外在的形式。本文將對現(xiàn)有的國內(nèi)外涂鴉著作及相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行旁征博引,并對來自全球各地的藝術(shù)家們的涂鴉或相關(guān)結(jié)合的視覺設(shè)計(jì)作品進(jìn)行分類與解析,觀察其在審美與創(chuàng)作手法上的方式和特點(diǎn),對比涂鴉藝術(shù)與視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)在創(chuàng)作與思維甚至精神內(nèi)涵上的異同,嘗試探索涂鴉藝術(shù)在視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的創(chuàng)新方向,為現(xiàn)有的理論做出完善與補(bǔ)充。
同時(shí),在觀察對比中融入時(shí)間維度--結(jié)合當(dāng)代語境(如當(dāng)代藝術(shù)與現(xiàn)代科技),試圖找尋對涂鴉藝術(shù)的圖式又一嶄新認(rèn)知,希望能夠通過對這一領(lǐng)域的探索,不僅提升涂鴉藝術(shù)的社會影響,賦予它在新時(shí)代語境下的多維度價(jià)值;更為此藝術(shù)形式的多元和發(fā)展添磚加瓦,同時(shí)開啟藝術(shù)形式的多元化大門,打開一種和視覺設(shè)計(jì)聯(lián)結(jié)的跨界形式,也為今后在此方向研究的人提供一個(gè)新的參考,增添一份新的探索。
三、研究內(nèi)容
本文主要闡述涂鴉藝術(shù)的圖式在視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)中的研究,所以首先簡要介紹了涂鴉的歷史發(fā)展與創(chuàng)作風(fēng)格,再通過對涂鴉藝術(shù)藝術(shù)符號概念以及涂鴉大師作品的剖析,探求涂鴉藝術(shù)的內(nèi)在審美與符號。然后將此與視覺藝術(shù)設(shè)計(jì)結(jié)合,在當(dāng)代的作品案例下,分析兩者的表達(dá)應(yīng)用與拓展的可能并進(jìn)行總結(jié)與展望。本文共分為五章。
第一章 緒論。討論了選題的來源、背景與目的、意義,及論文內(nèi)容與框架。
第二章 涂鴉藝術(shù)綜述。闡述了涂鴉的源起、發(fā)展與創(chuàng)作手法和表現(xiàn)內(nèi)容,對涂鴉的歷程有一個(gè)簡要的梳理以及對涂鴉的工具和形式等進(jìn)行了詳解。
第三章 涂鴉藝術(shù)的圖式研究解析。在本章從“符號學(xué)”與“圖像學(xué)”相關(guān)角度,深入分析涂鴉的藝術(shù)符號與圖式的內(nèi)在審美。同時(shí)結(jié)合典型的涂鴉藝術(shù)大師的作品作為例證解析其藝術(shù)符號的運(yùn)用。
第四章 涂鴉藝術(shù)在視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)中的表達(dá)與應(yīng)用。將對涂鴉藝術(shù)的研究與視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)聯(lián)結(jié),通過對當(dāng)代作品的解析,分析兩者的互動與表達(dá)。
第五章 設(shè)計(jì)實(shí)踐。本章是筆者在對本文進(jìn)行總結(jié)后結(jié)合自身興趣點(diǎn)所作的涂鴉插畫設(shè)計(jì)。
四、提綱
目 錄
摘 要
Abstract
第一章 緒論
第一節(jié) 選題來源與背景
一、選題來源
二、研究背景
第二節(jié) 研究目的與意義
第三節(jié) 研究內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)
一、研究內(nèi)容
二、創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 涂鴉藝術(shù)綜述
第一節(jié) 涂鴉藝術(shù)的源起與發(fā)展
一、涂鴉溯源
二、涂鴉藝術(shù)的發(fā)展歷程
第二節(jié) 涂鴉藝術(shù)的創(chuàng)作形式演進(jìn)與表現(xiàn)內(nèi)容
一、涂鴉藝術(shù)的創(chuàng)作手法演進(jìn)
二、涂鴉藝術(shù)的基本表現(xiàn)內(nèi)容
第三章 涂鴉藝術(shù)的圖式解析
第一節(jié) 涂鴉藝術(shù)圖形符號簡析
一、涂鴉藝術(shù)的符號概念
二、涂鴉藝術(shù)大師們的藝術(shù)符號解析
第二節(jié) 涂鴉藝術(shù)的圖像表達(dá)
一、文本與圖像的互動轉(zhuǎn)換
二、圖像表達(dá)的即時(shí)性思維
第三節(jié) 涂鴉藝術(shù)的圖式審美
一、表達(dá)心靈的幻象之美
二、荒誕世界的童趣之美
第四章 涂鴉藝術(shù)在視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)中的表達(dá)與應(yīng)用
第一節(jié) 涂鴉藝術(shù)的視覺元素在視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)中的表達(dá)
一、色彩的情感表現(xiàn)
二、線條的運(yùn)動性與筆觸肌理
三、圖形空間的形式與構(gòu)成
第二節(jié) 視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)中對涂鴉藝術(shù)表達(dá)語匯的應(yīng)用
一、字體設(shè)計(jì)--風(fēng)格化與情感化的應(yīng)用
二、海報(bào)設(shè)計(jì)--個(gè)性與趣味的相映
三、廣告設(shè)計(jì)--時(shí)尚與公眾娛樂性的結(jié)合
三、插畫設(shè)計(jì)--手繪的自由表達(dá)
四、公共藝術(shù)--城市空間的點(diǎn)綴
第五章 設(shè)計(jì)實(shí)踐-畢業(yè)設(shè)計(jì)
第一節(jié) 創(chuàng)作背景
一、靈感來源
二、借鑒資料
第二節(jié) 《山海經(jīng)》手繪涂鴉畫作創(chuàng)作
一、草圖繪制
二、畫作表現(xiàn)
第三節(jié) 設(shè)計(jì)延展應(yīng)用
總結(jié)與展望
參 考 文 獻(xiàn)
致 謝
五、創(chuàng)新點(diǎn)
把涂鴉藝術(shù)與的圖式與視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)通過跨學(xué)科的研究,融合圖像學(xué)、符號學(xué)、心理學(xué)、視知覺的方式來探究其多元價(jià)值,讓對涂鴉藝術(shù)的理解不僅僅停留在表層,而是進(jìn)行深度的內(nèi)外剖析,解析其內(nèi)在的圖式審美。
通過實(shí)地調(diào)查、文獻(xiàn)研究、案例分析、跨學(xué)科研究和人物走訪的研究方法,將涂鴉藝術(shù)的縱向時(shí)間發(fā)展和多元化價(jià)值的橫向拓展相交叉結(jié)合,對涂鴉藝術(shù)進(jìn)行全方位的研究。讓其風(fēng)格形式更好地應(yīng)用于視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)中,在涂鴉藝術(shù)與視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)之間搭建一座橋梁,讓它具有更大眾、時(shí)尚、潮流和個(gè)性的特質(zhì)。
結(jié)合當(dāng)代藝術(shù)與現(xiàn)代科技,在當(dāng)代語境下進(jìn)行更新的深入研究,不僅給涂鴉藝術(shù)帶來一種新的擴(kuò)展可能性,也讓涂鴉藝術(shù)這種獨(dú)特的語匯給視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)帶來新的形式。
六、進(jìn)度安排
20XX年11月01日-11月07日 論文選題、
20XX年11月08日-11月20日 初步收集畢業(yè)論文相關(guān)材料,填寫《任務(wù)書》
20XX年11月26日-11月30日 進(jìn)一步熟悉畢業(yè)論文資料,撰寫開題報(bào)告
20XX年12月10日-12月19日 確定并上交開題報(bào)告
20XX年01月04日-02月15日 完成畢業(yè)論文初稿,上交指導(dǎo)老師
20XX年02月16日-02月20日 完成論文修改工作
20XX年02月21日-03月20日 定稿、打印、裝訂
20XX年03月21日-04月10日 論文答辯
七、參考文獻(xiàn)
(一)中文原著[1]陳琦。城市節(jié)奏系列:畫在墻上的聲音--涂鴉文化史[M].山東:山東美術(shù)出版社,2010.11:87.
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(二)中文譯著
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廣西:廣西美術(shù)出版社,2007.12:10
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[12](英)E.H.貢布里希,(美)朱利安·霍赫伯格等著。錢麗娟譯。藝術(shù)、知覺與現(xiàn)實(shí)[M].重慶:西南師范大學(xué)出版社,2017.9:62.
(三)期刊論文
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[2]楊時(shí)旸,張大力。我無法脫離底層[J].中國新聞周刊,2009: 3.
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(四)學(xué)位論文
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[2]周成璐。公共藝術(shù)的社會學(xué)研究[D].上海:上海大學(xué)博士學(xué)位論文。2005:3.
2、研究的目的和意義
2.1、目的
我選擇了《信號的調(diào)制與解調(diào)的matlab仿真》這個(gè)課題作為畢業(yè)設(shè)計(jì)其主要目的是通過此次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步學(xué)習(xí)和鞏固通信原理及其相關(guān)知識,并學(xué)會利用所學(xué)的知識能,在設(shè)計(jì)過程中能綜合運(yùn)用所學(xué)知識內(nèi)容,進(jìn)一步熟悉和掌握matlab的使用方法;對信號的調(diào)制與解調(diào)原理及其實(shí)現(xiàn)有較深的了解;為即將進(jìn)入社會參加工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ); 掌握收集資料、消化資料和綜合資料的能力等等。
2.2、意義
從事電子通信業(yè)而不能熟練操作使用matlab電子線路設(shè)計(jì)軟件,在工作和學(xué)習(xí)中將是寸步難行的。在數(shù)學(xué)、電子、金融等行業(yè),使用matlab等計(jì)算機(jī)軟件對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真在很早以前就已經(jīng)成為了一種趨勢,這類軟件的問世也極大地提高了設(shè)計(jì)人員在通信、電子等行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率。眾所周知,實(shí)際過程中信號傳輸都要經(jīng)過調(diào)制與解調(diào)這一過程,由于消息傳過來的原始信號即調(diào)制信號具有頻譜較低的頻譜分量,這種信號在許多信道中不宜傳輸。因而,在通信系統(tǒng)的發(fā)送端通常需要有調(diào)制過程,反之在接收端則需要有解調(diào)過程。
3、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
3.1、研究現(xiàn)狀
matlab是由math works公司于1984年推出的一種面向科學(xué)與工程的計(jì)算軟件,通過matlab和相關(guān)工具箱,工程師、科研人員、數(shù)學(xué)家和教育工作者可以在統(tǒng)一的平臺下完成相應(yīng)的科學(xué)計(jì)算工作。
matlab 本身包含了 600 余個(gè)用于數(shù)學(xué)計(jì)算、統(tǒng)計(jì)和工程處理的函數(shù),這樣,就可以迅速完成科學(xué)計(jì)算任務(wù)而不必進(jìn)行額外的開發(fā)。業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的工具箱算法極大的擴(kuò)展了 matlab 的應(yīng)用領(lǐng)域,所以matlab自推出以來就受到廣泛的關(guān)注,信號處理工具箱就是其中之一,在信號處理工具箱中,matlab提供了濾波器分析、濾波器實(shí)現(xiàn)、fir濾波器實(shí)現(xiàn)、iir數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)、iir數(shù)字濾波器階次估計(jì)等方面的函數(shù)命令。
3.2、發(fā)展趨勢
由于我們所面對的工程問題越來越復(fù)雜,過去所依賴分析的技術(shù)已逐漸不敷使用。利用電腦來分析及解決工程問題已是當(dāng)今工程師的必要工具。使用 matlab 軟件進(jìn)行科學(xué)計(jì)算,能夠極大加快科研人員進(jìn)行研究開發(fā)的進(jìn)度,減少在編寫程序和開發(fā)算法方面所消耗的時(shí)間和有限的經(jīng)費(fèi),從而獲得最大的效能。
4、研究的主要內(nèi)容及設(shè)計(jì)成果的應(yīng)用價(jià)值
4.1、研究的主要內(nèi)容
1、信號調(diào)制與解調(diào)的原理
眾所周知,實(shí)際過程中信號傳輸都要經(jīng)過調(diào)制與解調(diào)這一過程,由于消息傳過來的原始信號即調(diào)制信號具有頻譜較低的頻譜分量,這種信號在許多信道中不宜傳輸。因而,在通信系統(tǒng)的發(fā)送端通常需要有調(diào)制過程,反之在接收端則需要有解調(diào)過程。但是在計(jì)算機(jī)中的模擬和實(shí)現(xiàn)都是采用數(shù)字化的方法的,如果將采樣的頻率放的高一些,數(shù)字的所造成的失真就不容易察覺了,采用計(jì)算機(jī)對信號進(jìn)行處理的話,非常的方便,這也是數(shù)字代替模擬的的原因之一。
2、信號調(diào)制與解調(diào)的基本方式
在信號調(diào)制中常以一個(gè)高頻正弦信號作為載波信號。一個(gè)正弦信號有幅值、頻率、相位三個(gè)參數(shù),可以對這三個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)制,分別稱為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。也可以用脈沖信號作載波信號。可以對脈沖信號的不同特征參數(shù)作調(diào)制,最常用的是對脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制,稱為脈沖調(diào)寬。數(shù)字信號調(diào)制的三種基本方式,有振幅鍵控(ask)、頻率鍵控(fsk)和相位鍵控(psk)。
在信號的解調(diào)中首先已調(diào)信號中檢出調(diào)制信號的過程稱為解調(diào)或檢波。幅值調(diào)制就是讓已調(diào)信號的幅值隨調(diào)制信號的值變化,因此調(diào)幅信號的包絡(luò)線形狀與調(diào)制信號一致。只要能檢出調(diào)幅信號的包絡(luò)線即能實(shí)現(xiàn)解調(diào)。這種方法稱為包絡(luò)檢波。檢波后的信號,再經(jīng)低通濾波,濾除高頻信號,即可獲得所需調(diào)制信號,實(shí)現(xiàn)解調(diào)。
3、信號調(diào)制與解調(diào)的matlab教本程序編制
利用matlab 本身包含了 600 余個(gè)用于數(shù)學(xué)計(jì)算、統(tǒng)計(jì)和工程處理的函數(shù),就可以迅速完成科學(xué)計(jì)算任務(wù)而不必進(jìn)行額外的開發(fā),而且信號與系統(tǒng),通信系統(tǒng)工具包可以很容易的使用matlab開發(fā)語言—— m 語言快速的實(shí)現(xiàn)信號調(diào)制與解調(diào)這一過程的仿真。
4、整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程
首先利用matlab編制教本文件,對信號調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)進(jìn)行各種調(diào)制,產(chǎn)生各類已調(diào)波及對其進(jìn)行解調(diào),同時(shí)進(jìn)行頻譜分析,然后利用simulink工具箱對其進(jìn)行解調(diào)仿真,通過改變參數(shù)并觀測結(jié)果為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供了良好的依據(jù)。
4.2、信號的調(diào)制與解調(diào)的matlab仿真的應(yīng)用價(jià)值
調(diào)制與解調(diào)是信號處理應(yīng)用的重要問題之一,而系統(tǒng)的仿真和設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)過程中的重要步驟和必要保證。利用matlab可以很方便的進(jìn)行通信系統(tǒng)的分析和仿真,尤其對于我們電子信息專業(yè)的教學(xué)與設(shè)計(jì)非常有利,另一方面還可以為開設(shè)《高頻電子基礎(chǔ)》和《信號與系統(tǒng)》等課程提供模擬信號的調(diào)制與解調(diào)的計(jì)算機(jī)虛擬試驗(yàn)。
5、工作的主要階段、進(jìn)度
(1)、XX年秋季學(xué)期第11周前
接受畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書,學(xué)習(xí)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)要求及有關(guān)規(guī)定。
(2)、XX年秋季學(xué)期第12~20周
閱讀指定的參考資料及文獻(xiàn)(包括10萬個(gè)印刷符號外文資料),基本完成開題報(bào)告、外文翻譯等任務(wù)。
(3)、XX年年春季學(xué)期第1周
進(jìn)一步修訂完善開題報(bào)告、外文翻譯,使其在內(nèi)容及格式上符合畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)規(guī)范要求。
(4)、XX年年春季學(xué)期第2周到第6周
完成各單元電路設(shè)計(jì),protel輔助分析。
(5) 、第6周至第12周
完成電路制作,調(diào)試。
(6)、第13周
完成畢業(yè)設(shè)計(jì),全部成果交指導(dǎo)老師批閱。
(7)、第14周
畢業(yè)答辯
6、最終目標(biāo)及完成時(shí)間
完成硬件設(shè)計(jì),提供protel電路原理圖及pcb印制版圖,最終達(dá)到硬件軟件能準(zhǔn)確無誤的應(yīng)用的目標(biāo)。
完成時(shí)間:第15周
7、現(xiàn)有條件
現(xiàn)有protel軟件及制作硬件的必要設(shè)備,可以完成本課題的研究與設(shè)計(jì)。
參 考 文 獻(xiàn)
1. 謝自美等 電子電路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測試。 武漢: 華中科技大學(xué)出版社。 XX年7月。 二版
2. 全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽組委會。 第五屆全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽獲獎(jiǎng)作品選編XX. 北京: 北京理工大學(xué)出版社。XX年1月。 一版
3. 孫繼平等 900mhz dds|pll在礦井無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用 煤炭科學(xué)技術(shù) XX年10期
4. 張肅文等 高頻電子線路。 北京: 高等教育出版社。 1993年4月。 三版
5. 王正謀 protel電路設(shè)計(jì)實(shí)用教程。 北京: 電子工業(yè)出版社。 XX年6月。 一版
6. 郭勇等 protel 99 se 印刷電路板設(shè)計(jì)教程。 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社。 XX年6月。 一版
7. 許自圖 電子電路彷真平臺與教程。 武漢: 華中科技大學(xué)出版社。 XX年1月。 一版
8. 全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽組委會。 第五屆全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽獲獎(jiǎng)作品選編94-99. 北京: 北京理工大學(xué)出版社。 XX年1月。 一版
9. 曾興雯等 高頻電子線路。 北京: 高等教育出版社。 XX年1月。 一版
10. 肖玲妮等 protel 99 se 印刷電路板設(shè)計(jì)教程。 北京:清華大學(xué)出版社。 XX年8月。 一版
11. 劉慶泉 任波 劉寅生 跳頻通信中變通帶鎖相環(huán)路(pll)的研究 沈陽理工大學(xué)學(xué)報(bào) XX年02期
12. 彭燁等 一種應(yīng)用于fsk調(diào)制器的數(shù)字可編程振蕩器 四川理工學(xué)院報(bào) XX年01期
開發(fā)軟件的一個(gè)目的是針對目前普遍的圖書館借閱管理系統(tǒng)存在的功能不全,操作復(fù)雜,系統(tǒng)要求高等一系列問題,而設(shè)想一個(gè)具有個(gè)性化的圖書館借閱管理系統(tǒng)。該管理系統(tǒng)與mis系統(tǒng)相聯(lián)系,在圖書館內(nèi)部建成可靠,方便,并且功能齊全的mis系統(tǒng)。從而在圖書館對新舊書的反應(yīng);對書籍借閱的管理能力;對讀者和圖書館工作人員的管理能力;對圖書館管理人員軟件操作的適應(yīng)時(shí)間和操作感覺這些方面都將大大的提高。當(dāng)然對該軟件的態(tài)度是渴望獲得顯著的社會效益。
開發(fā)軟件的另一個(gè)目的是使其具有強(qiáng)大的實(shí)用價(jià)值,即它可以滿足中小型圖書館的借閱與管理的需要。在一般的與科研機(jī)構(gòu),其下屬的很多分支的研究中心,試驗(yàn)中心,各個(gè),它們往往都有著自己的規(guī)模較大的圖書資料室。而這些圖書資料室由于本身規(guī)模不大因此其對書籍或資料的管理模式一般都比較舊,而且在沒有能力也沒有必要引進(jìn)大型的圖書館管理軟硬件的基礎(chǔ)上,尋求一個(gè)針對中小型圖書資料室的管理軟件是必要的。
這種管理軟件對硬件的要求很低,一般有一個(gè)比較簡單的服務(wù)器與pc機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)即可,再加上使用比較廉價(jià)、性能不錯(cuò)的軟件,這樣就可以以較低的成本來實(shí)現(xiàn)一個(gè)足夠使用的功能,而這種模式也正滿足了那種中小型資料室,圖書館的要求。但是目前對這種管理軟件的開發(fā)還處于一種比較原始的階段。開發(fā)者往往都是出于資金和時(shí)間的顧慮使用比較陳舊的技術(shù),并且各為己見,并且很少涉及網(wǎng)絡(luò)??墒钱?dāng)今是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的社會,像資料室,圖書館這樣的信息機(jī)構(gòu)不能與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來豈不可惜,再加上如今單機(jī)版的圖書管理軟件多如牛毛,去開發(fā)一個(gè)類似的軟件無疑是一種在時(shí)間上、精神上和資源上的極大浪費(fèi)。所以出于多方面的考慮覺得有必要為這種有需要的中小型圖書館。項(xiàng)目的具體目的:
1. 實(shí)現(xiàn)圖書館對外借書,還書的簡易操作,提高圖書館對最平凡工作的效率。
2. 實(shí)現(xiàn)圖書館對所藏圖書的按類別,書名等多方面的查詢,最大的方便讀者和圖書館工作人員對所需圖書的查詢。
3. 建立圖書館外借讀者數(shù)據(jù)庫,方便工作人員對讀者進(jìn)行有效管理。
4. 建立圖書館工作人員數(shù)據(jù)庫,限定每個(gè)工作人員對軟件操作的權(quán)限,最大限度的保護(hù)數(shù)據(jù)庫。
5. 實(shí)現(xiàn)圖書館對新書入庫的簡單處理,并且建立書籍檔案,方便進(jìn)貨。
2.本課題主要研究內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo) 研究內(nèi)容:
數(shù)據(jù)的安全性:
由于該系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)管理單位的各種書目,人員數(shù)據(jù)及出入庫數(shù)據(jù),因此需要保證
數(shù)據(jù)的可靠性和安全性。對于軟件方面,采用手動或定時(shí)對數(shù)據(jù)庫采取備份,使由于數(shù)據(jù)破壞所產(chǎn)生的損失降到最低,同時(shí)便于恢復(fù)。
總體功能結(jié)構(gòu):
根據(jù)圖書館的基本要求和功能目標(biāo),總體框架是建立二個(gè)功能系統(tǒng)和二個(gè)支持系統(tǒng)。二個(gè)功能系統(tǒng)是:1.圖書館管理系統(tǒng);2.外部讀者查詢系統(tǒng)。二個(gè)支持系統(tǒng)是:1.網(wǎng)絡(luò)支持系統(tǒng);2.數(shù)據(jù)庫支持系統(tǒng)。
預(yù)期目標(biāo):
在myeclipse開發(fā)環(huán)境下,以j2ee為平臺,運(yùn)用jsp網(wǎng)絡(luò)編程語言和struts2框架和oracle10g數(shù)據(jù)庫完成了b/s模式的圖書館借閱管理系統(tǒng)。系統(tǒng)基本上實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的各項(xiàng)功能,達(dá)到了任務(wù)書中的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容的各項(xiàng)任務(wù),整個(gè)系統(tǒng)也在經(jīng)過測試和不斷地改正之后能夠順利運(yùn)行?;旧蠈?shí)現(xiàn)了開題報(bào)告中的需求設(shè)計(jì)在程序編寫,該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn):
1.讀者在本系統(tǒng)的應(yīng)用下可實(shí)現(xiàn)按照各種方式(如:書名,編號,作者)查詢圖書館的藏書,方便的借閱圖書,續(xù)借圖書,歸還圖書,能夠查詢自己的借閱圖書情況。
2.圖書館工作人員能夠?qū)崿F(xiàn)方便的對圖書進(jìn)行查詢,方便的進(jìn)行讀者借閱情況查詢,方便的進(jìn)行借書還書處理等,便捷的對圖書信息進(jìn)行添加、修改、刪除,分類管理等操作,對讀者信息進(jìn)行相關(guān)添加,修改,分類管理等操作。
開題報(bào)告填寫要求1.開題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下,由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作前期內(nèi)完成,經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見審查后生效。2.開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫,按成教處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式打印,禁止打印在其它紙上后剪貼,完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見。3.學(xué)生查閱資料的參考文獻(xiàn)應(yīng)在3篇及以上(不包括辭典、手冊),開題報(bào)告的字?jǐn)?shù)要在1000字以上。4.有關(guān)年月日等日期的填寫,應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)gb/t7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求,一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“XX年9月26日”或“XX-09-26”。
畢業(yè)論文開題報(bào)告1.本課題的研究意義××××××××(小4號宋體,20磅行距)××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××…………。2.本課題的基本內(nèi)容××××××××(小4號宋體,20磅行距)××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××…………。畢業(yè)論文開題報(bào)告3.本課題的重點(diǎn)和難點(diǎn)××××××××(小4號宋體,20磅行距)××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××…………。4.論文提綱××××××××(小4號宋體,20磅行距)××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××…………。畢業(yè)論文開題報(bào)告指導(dǎo)教師意見:(對本課題的深度、廣度及工作量的意見)指導(dǎo)教師:(親筆簽名)年月日系部審查意見:系部負(fù)責(zé)人:(親筆簽名)
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1、結(jié)構(gòu)要求
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)一般由11部分組成,依次為:(1)封面(中英文),(2)任務(wù)書(中文),(3)開題報(bào)告(中文),(4)中英文摘要及關(guān)鍵詞,(5)目錄(英文),(6)正文(英文),(7)參考文獻(xiàn)(中英文),(8)附錄(英文),(9)致謝(英文),(10)文獻(xiàn)綜述(中文),(11)外文文獻(xiàn)翻譯(中英文)。
2、各部分具體要求如下
2.1封面
采用學(xué)校教務(wù)處統(tǒng)一印制的封面。
2.2任務(wù)書
包括:設(shè)計(jì)(論文)題目、論文的原始數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)(論文)內(nèi)容和要求、主要參考資料、設(shè)計(jì)(論文)計(jì)劃進(jìn)度表等。其中,“檢查人簽名”一欄和“指導(dǎo)教師批準(zhǔn)日期”一欄由教師填寫,其余均要求打印。論文題目分別用英文,中文寫出。要求醒目,簡短,符合論文內(nèi)容,嚴(yán)格控制在25字(含25)以內(nèi),用三號字、加黑、英文用timesnewroman,中文用宋體;任務(wù)書封面除題目外,均用三號字、加黑、宋體字;其它頁用小四號宋體字打印;日期采用阿拉伯?dāng)?shù)字。
2.3開題報(bào)告
開題報(bào)告不少于1500字。要求如下:
課題名稱、院系名稱、專業(yè)名稱、學(xué)生姓名、指導(dǎo)教師都用中文,四號宋體。
正文用中文撰寫,內(nèi)容包括:課題的意義,所屬領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r,本課題的研究內(nèi)容、研究方法、研究手段和研究步驟以及參考書目等。采用小四號宋體。
2.4中英文摘要及關(guān)鍵詞
中文,英文摘要一般在400字以內(nèi),但不得少于300字。摘要應(yīng)簡要介紹研究的課題內(nèi)容、主要結(jié)論及創(chuàng)新之處,語言力求精煉。中英文摘要均要有關(guān)鍵詞,一般為3—5個(gè)。字體為小四號宋體,各關(guān)鍵詞之間要有1個(gè)空格及分號。英文摘要應(yīng)與中文摘要相對應(yīng),字體為四號小timesnewroman。詳見模板一、二。
2.5目錄
“contents”用三號字、加黑、timesnewroman、居中書寫,目錄的各層次題目應(yīng)簡明扼要,其中第一層次題目采用小三號timesnewroman加黑,第二層次題目采用四號timesnewroman,第三層次題目采用小四號timesnewroman。題目和頁碼間用“……”相連,并標(biāo)明頁碼。詳見模板三。
2.6正文
正文一般不少于8000字。正文內(nèi)容序號采用如下格式:
1(空一格)(小三號、timesnewroman,加黑,左頂格)
1.1(空一格)(四號、timesnewroman,加黑,左頂格)
1.1.1(空一格)(小四號、timesnewroman,加黑,左頂格)
正文(小四號、timesnewroman,兩邊對齊)
詳見模板四。
2.7參考文獻(xiàn)
參考文獻(xiàn)中只列出作者直接閱讀過或在正文中被引用過的文獻(xiàn)資料。中外文分別排列,中文在前,外文在后。中文按第一作者姓氏的漢語拼音順序排列,在姓名后面須標(biāo)注拼音并加上逗號,外文按姓氏的字母順序排列。參考文獻(xiàn)要另起一頁,一律放在正文后,不得放在各章之后。
根據(jù)《中國學(xué)術(shù)期刊檢索與評價(jià)數(shù)據(jù)規(guī)范》的要求書寫參考文獻(xiàn),并按順序編碼制,作者只寫到第三位,余者寫“等”,英文作者超過3人寫“etal”(斜體)。
文后參考文獻(xiàn)表的編排格式如下:
a.專著、論文集、學(xué)位論文、報(bào)告
[序號]作者.文獻(xiàn)題名[文獻(xiàn)類型標(biāo)識].出版地:出版者,出版年.起止頁碼(任選).
b.期刊丈章
[序號]作者.文獻(xiàn)題名[j]。刊名,年,卷號(期號):起止頁碼.
c.論文集中的析出文獻(xiàn)
[序號]寫出文獻(xiàn)作者。寫出文獻(xiàn)題名[a1.原文獻(xiàn)作者(任選).原文獻(xiàn)題名[c).
出版地:出版者,出版年。寫出文獻(xiàn)起止頁碼.
d.報(bào)紙文章
[序號]主要責(zé)任者.文獻(xiàn)題名[n]。報(bào)紙名,出版日期(版次).
e.國際、國家標(biāo)準(zhǔn)
[序號]標(biāo)準(zhǔn)編號,標(biāo)準(zhǔn)名稱[s].
f.專利
[序號]專利所有者.專利題名[p].專利國別:專利號,出版日期。
g.電子文獻(xiàn)
[序號]主要責(zé)任者.電子文獻(xiàn)題名[電子文獻(xiàn)及載體類型標(biāo)識].電子文獻(xiàn)的出處或可獲得地址,發(fā)表或更新日期引用日期(任選),
h.各種未定義類型的文獻(xiàn)
[序號]主要責(zé)任者.文獻(xiàn)題名[z).出版地:出版者,出版年。
參考文獻(xiàn)類型及其標(biāo)識:
參考文獻(xiàn)類型專著論文集報(bào)紙
文章期刊
文章學(xué)位
論文報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)專利
文獻(xiàn)類型標(biāo)識mcnjdrsp
電子參考文獻(xiàn)類型數(shù)據(jù)庫計(jì)算機(jī)程序電子公告
電子文獻(xiàn)類型標(biāo)識dbcpeb
詳見模板五。
2.8致謝
另起一頁?!癮cknowledgements”采用timesnewroman四號字、加黑、居中。內(nèi)容限1頁,采用小四號宋體。內(nèi)容不宜過于瑣碎,簡明扼要即可。
2.9附錄
另起一頁。附錄的有無根據(jù)說明書(設(shè)計(jì))情況而定。內(nèi)容一般包括在正文內(nèi)不便列出的冗長公式推導(dǎo)、符號說明(含縮寫)、計(jì)算機(jī)程序等?!癮ppendix”
timesnewroman四號字、加黑、居中。
2.10文獻(xiàn)綜述
另起一頁。用中文書寫,資料避免隨意選取,內(nèi)容必須與課題(或?qū)I(yè)內(nèi)容)有聯(lián)系,緊扣論題。打印采用小四號宋體字。
2.11外文文獻(xiàn)翻譯
另起一頁?!巴馕奈墨I(xiàn)翻譯”六個(gè)字用宋體四號字、加黑、居中。外文資料避免隨意選取,內(nèi)容必須與課題(或?qū)I(yè)內(nèi)容)有聯(lián)系,嚴(yán)禁抄襲有中文譯本的外文資料。英文原文在前,中文譯文在后。內(nèi)容不可少于3000漢字。打印采用小四號宋體或timesnewroman字體。
3幾點(diǎn)具體要求
3.1語言表述
3.1.1要做到數(shù)據(jù)可靠、推理嚴(yán)謹(jǐn)、立論確正。論述必須簡明扼要、重點(diǎn)突出,對同行專業(yè)人員已熟知的常識性內(nèi)容,盡量減少敘述。
3.1.2論文中如出現(xiàn)一些非通用性的新名詞、術(shù)語或概念,需做出解釋。
3.2標(biāo)題和層次
標(biāo)題要重點(diǎn)突出,簡明扼要,層次要清楚。
3.3頁眉和頁碼
3.3.1頁眉從正文開始,一律設(shè)為“武漢科技學(xué)院XX屆畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)”,采用宋體,五號字、居中書寫。
3.3.2頁碼從正文開始按阿拉伯?dāng)?shù)字(宋體小五號)連續(xù)編排,居中書寫。
3.4圖、表、公式
圖:a.圖中術(shù)語、符號、單位等應(yīng)同文字表述一致。
b.圖序及圖名居中置于圖的下方,用五號字timesnewroman。
表:a.表中參數(shù)應(yīng)標(biāo)明量和單位的符號。
b.表序及表名置于表的上方。
c.表序、表名和表內(nèi)內(nèi)容一律用五號字timesnewroman.
公式:編號用括號括起來寫在右邊行末,其間不加虛線,公式用五號字timesnewroman。
圖、表、公式等與正文之間要有一行的間距;文中的圖、表、附注、公式一律采用阿拉伯?dāng)?shù)字分章(或連續(xù))編號。如:圖2-5,表3-2,公式(5-1)等。若圖或表中有附注,采用英文小寫字母順序編號。
圖紙要求:圖面整潔,布局合理,線條粗細(xì)均勻,圓弧連接光滑,尺寸標(biāo)注規(guī)范,文字注釋必須使用工程字書寫。提倡學(xué)生使用計(jì)算機(jī)繪圖。
曲線圖表要求:所有曲線、圖表、線路圖、流程圖、程序框圖、示意圖等不準(zhǔn)徒手畫,必須按國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)或工程要求采用計(jì)算機(jī)或手工繪制。
3.5注釋
注釋是對論文正文中某一特定內(nèi)容的進(jìn)一步解釋或補(bǔ)充說明。按①、②、③、④……⑩形式,在文中需要注釋處的右上角標(biāo)出,注釋一般排在該頁頁腳,左對齊。采用小四號timesnewroman。
3.6引文格式
直接引用內(nèi)容超過40個(gè)字,需另起一段,前后與正文各空一行,左右各縮進(jìn)4個(gè)字符,字號用timesnewroman五號字。另外,直接引用和間接引用均需要注明出處,采用腳注方式,按1、2、3、4……10的形式,在文中需要注釋處的右上角標(biāo)出,注釋一般排在該頁頁腳,左對齊。腳注內(nèi)容包括:被引述作者的姓氏、書刊出版的年代、被引述的頁碼,中間分別用逗號和冒號連接(如:olsen,1992:125-163)。
3.7打印規(guī)格
本文將參考管理決策方法與相關(guān)設(shè)計(jì)方法研究的成果,試圖尋找一套對于我國設(shè)計(jì)師來說,明確可行的跨專業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)劃的方法體系。
本文致力于從簡明實(shí)效的角度,為設(shè)計(jì)計(jì)劃人員提供易于操控,而且便于和各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)師進(jìn)行溝通、交流的方法。要求該方法不僅對專業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的計(jì)劃環(huán)節(jié)有用,對個(gè)體設(shè)計(jì)人員的的設(shè)計(jì)工作也應(yīng)具有指導(dǎo)作用。這就需要針對我國設(shè)計(jì)現(xiàn)狀,從國內(nèi)外各學(xué)科領(lǐng)域名目眾多的相關(guān)方法中進(jìn)行精心挑選,合理安排,科學(xué)綜合的處理,創(chuàng)造出一套高效的計(jì)劃方法來。雖然國外的相關(guān)成果業(yè)已成熟,但如何在眾多不同側(cè)重角度的方法中總結(jié)出理想的計(jì)劃方法,需要我們對所有已知方法深入地認(rèn)識和理解,同時(shí)明了我們設(shè)計(jì)各專業(yè)的工作規(guī)律,以期做到跨專業(yè)的有效性。
本文具有一定的難度。首先在對計(jì)劃的理論性分析與研究中,需要樹立對計(jì)劃的正確理解與認(rèn)識,進(jìn)而廓清設(shè)計(jì)計(jì)劃的概念。接著將在設(shè)計(jì)計(jì)劃方法論層面的研究上,對設(shè)計(jì)計(jì)劃及其方法論進(jìn)一步闡述。鑒于國內(nèi)現(xiàn)在并沒有對設(shè)計(jì)計(jì)劃有深入的的系統(tǒng)的研究,該書內(nèi)容基本上屬此方面問題的首次討論,面臨著缺乏大量相關(guān)經(jīng)驗(yàn)及理論借鑒的景況,所以需要作者在目前積
累的實(shí)踐性資料和相關(guān)學(xué)科的研究成果中加以總結(jié)與深化。
本文最大的難度在于資料的搜集上,國內(nèi)相關(guān)資料匱乏且本方向的研究缺乏交流的氣候,而由于我院互聯(lián)網(wǎng)情報(bào)系統(tǒng)的不完善和出于對技術(shù)保密的考慮,也很難從互聯(lián)網(wǎng)上得到理想的資料。作者只能從書店,圖書館和其他專業(yè)的老師和同學(xué)手中求取所需要的信息。當(dāng)然本研究方向的直接信息是很缺少的,更多是從其它方向的研究成果中搜集所需要的信息資料。方法的研究是一個(gè)涉及面很廣的課題,也需要從很多領(lǐng)域進(jìn)行比較分,探索總結(jié)。而從一個(gè)學(xué)科到另一個(gè)學(xué)科的跳躍性研究,需要迅速轉(zhuǎn)換思維及反復(fù)調(diào)整視點(diǎn),這也對作者的思維技能,思考方式,學(xué)術(shù)視野及知識積累等方面的研究素質(zhì)提出了很大的挑戰(zhàn)。
2.選題依據(jù)
計(jì)劃在今天已逐漸成為一門顯學(xué),大至國家事務(wù),小至個(gè)人日常生活,社會各個(gè)領(lǐng)域都離不開計(jì)劃,各類大大小小的成功項(xiàng)目,很大程度上都自覺或不自覺地導(dǎo)入,實(shí)施了相應(yīng)的計(jì)劃活動。計(jì)劃學(xué)的興起是知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代資源整合化的大勢所趨。而反映到藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)的領(lǐng)域,我們可以發(fā)現(xiàn),計(jì)劃同樣有極大的發(fā)展空間:如何設(shè)計(jì),如何保證優(yōu)良的設(shè)計(jì),這都需要科學(xué)的調(diào)查研究,需要精準(zhǔn)的分析定位,需要詳實(shí)的設(shè)計(jì)依據(jù),需要合理的組織安排,這些與我們通常理解的形式,風(fēng)格的賦予層面的“設(shè)計(jì)”相異而相成的工作,就是設(shè)計(jì)計(jì)劃的內(nèi)容。而如何正確進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)劃,存在著一個(gè)方法論的問題。在學(xué)科間的交叉融合成為當(dāng)前學(xué)術(shù)主流的大環(huán)境下,設(shè)計(jì)計(jì)劃應(yīng)該可以打通各設(shè)計(jì)專業(yè)間的藩籬,為取得成功的設(shè)計(jì)提供行之有效的方法上的支持。
在設(shè)計(jì)先進(jìn)國家,對設(shè)計(jì)計(jì)劃方面已有一定程度的研究。尤其在設(shè)計(jì)方法研究方面,已取得比較成熟的結(jié)果,出現(xiàn)了一些有效的方法,如技術(shù)預(yù)測法,科學(xué)類比法,系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)法,創(chuàng)造性設(shè)計(jì)法,邏輯設(shè)計(jì)法,信號分析法,相似設(shè)計(jì)法,模擬設(shè)計(jì)法,有限元法,優(yōu)化設(shè)計(jì)法,可靠性設(shè)計(jì)法,動態(tài)分析設(shè)計(jì)法,模糊設(shè)計(jì)法等。這些方法側(cè)重于不同的專業(yè)設(shè)計(jì)方向,而設(shè)計(jì)計(jì)劃面臨不同設(shè)計(jì)專業(yè),更需要的是一種整合的靈活的解決問題的計(jì)劃方法。這就需要我們針對計(jì)劃自身的學(xué)科特點(diǎn),從現(xiàn)有的成型的方法群中進(jìn)行提煉,總結(jié)出一套適應(yīng)現(xiàn)在情況的設(shè)計(jì)計(jì)劃方法來。
3.研究方案的可行性和合理性
由于國際設(shè)計(jì)交流間的局限和我國設(shè)計(jì)界的特殊情況,尤其是國內(nèi)設(shè)計(jì)教育上的某種封閉性和滯后性,我國業(yè)界對設(shè)計(jì)計(jì)劃方法的認(rèn)知尚不夠深入,還缺乏一套完整的,在教學(xué)和實(shí)踐中簡明且易于操作的設(shè)計(jì)計(jì)劃方法。經(jīng)初步調(diào)查,當(dāng)前學(xué)界內(nèi)僅有的幾本相關(guān)著作,也僅限于對西方某些設(shè)計(jì)方法與程序的簡單的介紹,沒有很專業(yè)地從計(jì)劃的層面進(jìn)行系統(tǒng)闡述,而市場上連篇累牘的相關(guān)書籍主要是從市場營銷和工商管理方面著手,對設(shè)計(jì)類諸專業(yè)的設(shè)計(jì)計(jì)劃,并不具備現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)作用。所以亟待有這么一套專業(yè)性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)劃方法及其論著出現(xiàn)。在某種程度上,本書的出現(xiàn)將對設(shè)計(jì)計(jì)劃這一門新興學(xué)科,起到填補(bǔ)教學(xué)用書空白的作用。而從技術(shù)的角度而言,本書的完成也有相當(dāng)?shù)目尚行?,在分院近幾年來的設(shè)計(jì)策劃課程的教學(xué)中,已為之積累了大量新鮮的實(shí)踐性,經(jīng)驗(yàn)性資料。而分院的教育架構(gòu),亦為這個(gè)跨專業(yè)的研究項(xiàng)目做好了充分的人力物力資源上的準(zhǔn)備。
4.預(yù)期成果
2.項(xiàng)目研究背景:
所要編寫的結(jié)構(gòu)程序是混凝土的框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),建筑指各種房屋及其附屬的構(gòu)筑物。建筑結(jié)構(gòu)是在建筑中,由若干構(gòu)件,即組成結(jié)構(gòu)的單元如梁、板、柱等,連接而構(gòu)成的能承受作用(或稱荷載)的平面或空間體系。
編寫算例使用建設(shè)部最新出臺的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》gb50010-xx,該規(guī)范與原混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范gbj10-89相比,新增內(nèi)容約占15%,有重大修訂的內(nèi)容約占35%,保持和基本保持原規(guī)范內(nèi)容的部分約占50%,規(guī)范全面總結(jié)了原規(guī)范實(shí)施以來的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),借鑒了國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。
3. 項(xiàng)目研究意義:
建筑中,結(jié)構(gòu)是為建筑物提供安全可靠、經(jīng)久耐用、節(jié)能節(jié)材、滿足建筑功能的一個(gè)重要組成部分,它與建筑材料、制品、施工的工業(yè)化水平密切相關(guān),對發(fā)展新技術(shù)。新材料,提高機(jī)械化、自動化水平有著重要的促進(jìn)作用。
由于結(jié)構(gòu)計(jì)算牽扯的數(shù)學(xué)公式較多,并且所涉及的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)很零碎。并且計(jì)算量非常之大,近年來,隨著經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展,城市人口集中、用地緊張以及商業(yè)競爭的激烈化,更加劇了房屋設(shè)計(jì)的復(fù)雜性,許多多高層建筑不斷的被建造。這些建筑無論從時(shí)間上還是從勞動量上,都客觀的需要計(jì)算機(jī)程序的輔助設(shè)計(jì)。這樣,結(jié)構(gòu)軟件開發(fā)就顯得尤為重要。
一棟建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理,主要取決于結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件的截面尺寸、材料強(qiáng)度等級以及主要機(jī)構(gòu)構(gòu)造是否合理。這些問題已經(jīng)正確解決,結(jié)構(gòu)計(jì)算、施工圖的繪制、則是另令人辛苦的具體程序設(shè)計(jì)工作了,因此原來在學(xué)校使用的手算方法,將被運(yùn)用到具體的程序代碼中去,精力就不僅集中在怎樣利用所學(xué)的結(jié)構(gòu)知識來設(shè)計(jì)出做法,還要想到如何把這些做法用代碼來實(shí)現(xiàn),
4.文獻(xiàn)研究概況
在不同類型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有些內(nèi)容是一樣的,做框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)關(guān)鍵是要減少漏項(xiàng)、減少差錯(cuò),計(jì)算機(jī)也是如此的。
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(gbj68-84) 該標(biāo)準(zhǔn)是為了合理地統(tǒng)一各類材料的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則,是制定工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范、鋼結(jié)構(gòu)、薄壁型鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)規(guī)范以及地基基礎(chǔ)和建筑抗震等設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)遵守的準(zhǔn)則,這些規(guī)范均應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)的要求制定相應(yīng)的具體規(guī)定。制定其它土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范時(shí),可參照此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的原則。本標(biāo)準(zhǔn)適用于建筑物(包括一般構(gòu)筑物)的整個(gè)結(jié)構(gòu),以及組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和基礎(chǔ);適用于結(jié)構(gòu)的使用階段,以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作、運(yùn)輸與安裝等施工階段。本標(biāo)準(zhǔn)引進(jìn)了現(xiàn)代結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)理論,采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法分析確定,即將各種影響結(jié)構(gòu)可靠性的因素都視為隨機(jī)變量,使設(shè)計(jì)的概念和方法都建立在統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上,并以主要根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析確定的失效概率來度量結(jié)構(gòu)的可靠性,屬于“概率設(shè)計(jì)法”,這是設(shè)計(jì)思想上的重要演進(jìn)。這也是當(dāng)代國際上工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法發(fā)展的總趨勢,而我國在設(shè)計(jì)規(guī)范(或標(biāo)準(zhǔn))中采用概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法是迄今為止采用最廣泛的國家。
結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng) 常見的作用效應(yīng)有:
1.內(nèi)力。
軸向力,即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一正截面上的法向拉力或壓力;
剪力,即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一截面上的切向力;
彎矩,即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一截面上的內(nèi)力矩;
扭矩,即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一截面上的剪力構(gòu)成的力偶矩。
2.應(yīng)力。如正應(yīng)力、剪應(yīng)力、主應(yīng)力等。
5.變形。作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中各點(diǎn)間的相對位移。變形分為彈性變形和塑性變形。
6.應(yīng)變:如線應(yīng)變、剪應(yīng)變和主應(yīng)變等。
極限狀態(tài) 整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求,此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)可分為兩類:
1.承載能力極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形的極限狀態(tài):
(1)整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡(如傾覆等);
(2)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強(qiáng)度被超過而破壞(包括疲勞破壞),或因過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載; (3)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動體系;
(4)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定(如壓屈等)。
2.正常使用極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到使用功能上允許的某一限值的極限狀態(tài)。出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí),即認(rèn)為超過了正常使用極限狀態(tài):
(1)影響正常使用或外觀的變形;
(1)國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
1、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計(jì)理論與方法的研究缺乏系統(tǒng)性
通過對國內(nèi)外有關(guān)的學(xué)術(shù)刊物(如《電化教育研究》、《中國電化教育》、《Educational Technology》等)、教育網(wǎng)站和國際國內(nèi)有關(guān)學(xué)術(shù)會議(GCCCE、ICCE、CBE等)的論文集進(jìn)行分析,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計(jì)研究主要是關(guān)于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)和協(xié)作學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)等方面,缺乏系統(tǒng)的研究??梢哉f,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計(jì)理論的研究還處于初級階段,還有很多問題需要去研究和探索。例如,在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下如何利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行主動學(xué)習(xí)、利用虛擬情境進(jìn)行探究學(xué)習(xí)、利用通訊工具進(jìn)行協(xié)商學(xué)習(xí)、利用工具進(jìn)行創(chuàng)造學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)以及教師指導(dǎo)性活動的設(shè)計(jì)等方面,都值得我們?nèi)パ芯俊?/p>
2、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的評價(jià)研究才剛剛起步
隨著Internet應(yīng)用的普及,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)已成為1種重要的教學(xué)手段和教學(xué)場所。然而,與傳統(tǒng)教學(xué)相比,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的質(zhì)量保證體系卻顯得不夠完善、健全。如何保證網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的質(zhì)量,建立1個(gè)行之有效的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)評價(jià)模型,已成為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)研究的1個(gè)重要課題。時(shí)至2019年,教育部批準(zhǔn)全國31所高校建立網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院,但卻沒有制定出如何保證網(wǎng)絡(luò)教育質(zhì)量的相關(guān)政策。美國國家教育政策研究所(The Institute For Higher Education Policy)于2019年4月也發(fā)表了1份名為"在線教育質(zhì)量:遠(yuǎn)程互聯(lián)網(wǎng)教育成功應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)"的報(bào)告,然而,這些文章(報(bào)告)也僅僅是描述性的定義網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的評價(jià)指標(biāo),而對如何組織評價(jià)、如何獲取定量數(shù)據(jù)、評價(jià)數(shù)據(jù)如何促進(jìn)教學(xué)等方面則很少涉及。目前,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的支撐平臺中的學(xué)習(xí)評價(jià)模塊往往只含有測試部分,而缺乏相應(yīng)的分析與反饋。
(2)課題研究的意義
1、促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的發(fā)展,提高網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的質(zhì)量
由于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)可以實(shí)現(xiàn)信息資源共享,在網(wǎng)上組織最優(yōu)秀的教材和教法,使學(xué)習(xí)者在網(wǎng)上可以學(xué)到最新的知識,因此是教學(xué)改革發(fā)展的方向。通過本項(xiàng)目的研究與實(shí)踐,使網(wǎng)絡(luò)教學(xué)更能為學(xué)習(xí)者提供1個(gè)建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)環(huán)境,充分體現(xiàn)學(xué)生的首創(chuàng)精神,學(xué)生有更多的機(jī)會在不同情境下去運(yùn)用他們所學(xué)的知識,而且學(xué)生可以根據(jù)自身的行動的反饋來形成對客觀事物的認(rèn)識和解決實(shí)際問題的方案,從而提供網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的質(zhì)量。2、尋找利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)學(xué)生遠(yuǎn)程交互自主學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)的技術(shù)解決方案
3、完善和發(fā)展教學(xué)設(shè)計(jì)理論
網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué),不僅是教學(xué)環(huán)境的不同,在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)傳播形式上都有本質(zhì)的區(qū)別。通過本項(xiàng)目的研究,能夠解決網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,教學(xué)如何進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì),如何調(diào)控教學(xué)過程,如何有效實(shí)施教學(xué)活動以達(dá)成教學(xué)目標(biāo),是對教學(xué)設(shè)計(jì)理論的完善和發(fā)展。
2、課題研究內(nèi)容
(1)研究的主要內(nèi)容
1、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計(jì)理論體系的研究
包括教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)、建構(gòu)性學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)情境的設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)資源的設(shè)計(jì)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)活動的設(shè)計(jì)、學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)活動的設(shè)計(jì)、教師指導(dǎo)性活動的設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)評價(jià)工具的設(shè)計(jì)等。
2、基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教學(xué)策略與教學(xué)模式的研究
(1)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)策略的研究,如網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教學(xué)內(nèi)容組織策略、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教學(xué)情景營造策略、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教學(xué)對話組織策略、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的的課堂管理策略等
(2)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式的研究,如項(xiàng)目化學(xué)習(xí)模式、探索性學(xué)習(xí)模式、研究性學(xué)習(xí)模式等
3、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)評價(jià)的內(nèi)容體系、方法、步驟與模型的研究
4、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件的開發(fā)與應(yīng)用
5、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)評價(jià)系統(tǒng)軟件的開發(fā)與應(yīng)用
根據(jù)上述研究內(nèi)容,總課題下設(shè)如下子課題:
1、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)評價(jià)的理論研究(謝幼如、李克東)
2、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的開發(fā)(鄧文新)
3、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)評價(jià)系統(tǒng)的開發(fā)(柯清超)
4、Web課程的教學(xué)過程設(shè)計(jì)及支持系統(tǒng)的研究(陳品德)
5、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)評價(jià)理論的應(yīng)用研究(余紅)
(2)課題的研究目標(biāo)
本項(xiàng)目的研究目標(biāo)是:運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)理論與建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論,通過教學(xué)改革與實(shí)驗(yàn),探索網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計(jì)與評價(jià)的理論和方法,開發(fā)相配套的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計(jì)和評價(jià)系統(tǒng)軟件,探索普通中小學(xué)利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的途徑與方法。
(3)預(yù)期成果形式
1、論文與專著
發(fā)表有關(guān)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計(jì)與評價(jià)的1系列學(xué)術(shù)論文,出版專著《網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計(jì)與評價(jià)》。
2、電腦軟件
開發(fā)《網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件》和《網(wǎng)絡(luò)教學(xué)評價(jià)系統(tǒng)軟件》,制作《網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計(jì)》專題教學(xué)(學(xué)習(xí))網(wǎng)站,建立《教學(xué)設(shè)計(jì)》多媒體資源庫。3、研究方法與技術(shù)路線
(1)研究方法與步驟
本項(xiàng)目的研究主要采用行動研究、實(shí)驗(yàn)研究、評價(jià)研究等方法。
對于較大規(guī)模的教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)模式的試驗(yàn)研究,將采用行動研究方法。
對于個(gè)別帶有創(chuàng)新性的,能提出重要見解的小范圍的教學(xué)研究,則通過建立科學(xué)的假設(shè),采用實(shí)驗(yàn)研究的方法。
關(guān)于教學(xué)模式的評價(jià)和有關(guān)教學(xué)效果的分析,則采用評價(jià)研究方法。
研究步驟如下:
2019年5月-2019年8月,收集資料,建立模型
2019年9月-2019年1月,開發(fā)軟件
2019年2月-2019年8月,教學(xué)試驗(yàn),評價(jià)修改
2019年9月-2019年12月,擴(kuò)大試驗(yàn),歸納總結(jié)
(2)關(guān)鍵技術(shù)
1、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作化設(shè)計(jì)思維工具的通訊模型的構(gòu)建;
2、教學(xué)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中師生教學(xué)活動的可視化表示與分析;
3、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的教學(xué)評價(jià)模型的構(gòu)建;
4、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中學(xué)習(xí)反應(yīng)信息的自動采集與處理。
4、課題研究價(jià)值
(1)創(chuàng)新點(diǎn)
1、建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計(jì)的理論體系與方法。
2、建立基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的各類教學(xué)評價(jià)指標(biāo)體系。
3、開發(fā)出操作性強(qiáng)、具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計(jì)工具和評價(jià)系統(tǒng)軟件。
(2)理論意義
傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)是應(yīng)用系統(tǒng)方法分析和研究教學(xué)的問題和需求,確立解決他們的方法與步驟,并對教學(xué)結(jié)果作出評價(jià)的1種計(jì)劃過程與操作程序?,F(xiàn)代教學(xué)設(shè)計(jì)理論已經(jīng)不拘泥于系統(tǒng)論的理論基礎(chǔ),不強(qiáng)調(diào)對教學(xué)活動的絕對控制,逐漸放棄呆板的設(shè)計(jì)模式,開始強(qiáng)調(diào)教學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)系性、靈活性和實(shí)時(shí)性,從而更加有利于學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。本課題的理論成果將完善和發(fā)展傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)理論與方法。
(3)應(yīng)用價(jià)值
1、通過課題的研究與實(shí)踐,總結(jié)并形成基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)的理論與方法,優(yōu)化中小學(xué)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)。
2、通過課題的研究與實(shí)踐,探索并總結(jié)信息化時(shí)代如何改革傳統(tǒng)的思想和模式,使學(xué)生學(xué)會利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)的方法和經(jīng)驗(yàn)。
3、通過課題的研究與實(shí)踐,探索普通中小學(xué)利用網(wǎng)絡(luò)資源的途徑與方法,形成1批優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課例。4、通過課題的研究與實(shí)踐,開發(fā)出具有應(yīng)用推廣價(jià)值的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計(jì)工具和評價(jià)系統(tǒng)軟件。
5、研究基礎(chǔ)
(1)已有相關(guān)成果
1、曾于93年、97年兩度獲得國家級優(yōu)秀教學(xué)成果獎(jiǎng),其中《多媒體組合教學(xué)設(shè)計(jì)的理論與實(shí)踐》項(xiàng)目的成果在全國的大中小學(xué)廣泛應(yīng)用,《多媒體組合教學(xué)設(shè)計(jì)》(李克東、謝幼如編著,科學(xué)出版社)多次再版發(fā)行。
2、出版的《多媒體教學(xué)軟件設(shè)計(jì)》(含教材與光碟)(謝幼如等編著,電子工業(yè)出版社,1999年)、《多媒體教學(xué)軟件設(shè)計(jì)與制作》(含教材與光碟)(李克東、謝幼如、柯清超編著,中央廣播電視大學(xué)出版社,2019年)和《信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)整合》(李克東、謝幼如、柯清超等,萬方數(shù)據(jù)電子出版社,2019年)在全國廣泛應(yīng)用。
3、97年《多媒體技術(shù)在基礎(chǔ)教育改革中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究》和《小學(xué)語文"4結(jié)合"教學(xué)改革試驗(yàn)研究》獲國家教委全國師范院校面向基礎(chǔ)教育改革科學(xué)研究優(yōu)秀成果2等獎(jiǎng)。
4、承擔(dān)國家"95"重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目《計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件研制開發(fā)與應(yīng)用》(簡稱96-750)《小學(xué)語文科學(xué)小品文》、《小學(xué)語文古詩欣賞》、《小學(xué)語文擴(kuò)展閱讀》、《初中語文新詩賞析》4個(gè)子課題的研制與開發(fā),4個(gè)項(xiàng)目6張光盤全部通過教育部組織的專家組鑒定,被評為優(yōu)秀軟件,并由北京師范大學(xué)出版社和電子工業(yè)出版社出版,在國內(nèi)及東南亞地區(qū)發(fā)行。
5、2019年所完成的《學(xué)習(xí)反應(yīng)信息分析系統(tǒng)》獲廣東省高等學(xué)校優(yōu)秀多媒體教學(xué)軟件1等獎(jiǎng),并出版專著《學(xué)習(xí)反應(yīng)信息的處理方法與應(yīng)用》(謝幼如、李克東著,暨南大學(xué)出版社,1999年)。
(2)研究條件
華南師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)科是國家級重點(diǎn)學(xué)科,華南師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)院是"211工程"重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科單位,我國的教育技術(shù)學(xué)博士點(diǎn)之1。華南師范大學(xué)教育技術(shù)研究所擁有從事計(jì)算機(jī)教育應(yīng)用研究的人員近30名,其中包括教授2名、副教授5名、講師8名、博士研究生4名和碩士研究生近15名。他們在長期的研究工作中,對各種多媒體教學(xué)軟件、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用軟件、學(xué)科教學(xué)工具、資源庫管理應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究與探索,并已取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展和成果。本研究所擁有先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)實(shí)驗(yàn)室兩個(gè)、國家級的多媒體教學(xué)軟件制作基地1個(gè),在國內(nèi)教育技術(shù)領(lǐng)域方面處于領(lǐng)先地位。
(3)參考文獻(xiàn)
1、《多媒體組合教學(xué)設(shè)計(jì)》,李克東、謝幼如編著,科學(xué)出版社,1992年第1版、1994年第2版
2、《多媒體教學(xué)軟件設(shè)計(jì)》謝幼如等編著,電子工業(yè)出版社,1999年
3、《信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)整合》,李克東、謝幼如主編,萬方數(shù)據(jù)電子出版社,2019年
4、《學(xué)習(xí)反應(yīng)信息的處理方法與應(yīng)用》,謝幼如、李克東著,暨南大學(xué)出版社,1999年
5、《Global Education On the Net》,高等教育出版社、Springer 出版社,1999年
6、《教學(xué)設(shè)計(jì)原理》,R。M。加涅、L。J。布里格斯、W。W。韋杰著,華東師范大學(xué)出版社,1999年
7、《新型教學(xué)模式的探索》,謝幼如編著,北京師范大學(xué)出版社,1998年
8、全球華人計(jì)算機(jī)教育應(yīng)用大會(GCCCE)第1屆至第5屆論文集,1997年(廣州)、1998年(香港)、1999年(澳門)、2019年(新加坡)、2019年(臺北)
9、《改善學(xué)習(xí)--2019中小學(xué)信息技術(shù)教育國際研討會論文選編》,吉林教育出版社,2019年
10、《認(rèn)知過程的評估》,J。P。戴斯、J。A。納格利爾里、J。R??聽柋戎?,華東師范大學(xué)出版社,1999年
11、《教育技術(shù)學(xué)研究方法》,李克東編著,北京師范大學(xué)出版社,2019年
6、研究組
本課題的研究人員由教學(xué)設(shè)計(jì)專家、信息技術(shù)教育應(yīng)用專家、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專家、學(xué)科教學(xué)專家、中小學(xué)教師、教育技術(shù)研究人員與研究生組成,以大學(xué)的教育技術(shù)研究所為核心,主要以廣東、江蘇、浙江、福建等地區(qū)的部分中小學(xué)以及西部1些網(wǎng)絡(luò)環(huán)境較好的中小學(xué)為研究基地,輻射其他地區(qū)的中小學(xué),借助信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)力量,實(shí)現(xiàn)理論、技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的優(yōu)化整合。
總課題組顧問:南國農(nóng)教授(我國著名電化教育專家,西北師范大學(xué))
李運(yùn)林教授(華南師范大學(xué)電化教育系原系主任)
周君達(dá)教授(中央電化教育館原副館長)
蘇式冬教授(廣東教育學(xué)院原副院長)
許漢特級教師(廣州市教研室)
總課題組組長:謝幼如教授(華南師范大學(xué)教育技術(shù)研究所)
李克東教授(華南師范大學(xué)教育技術(shù)研究所所長、博士生導(dǎo)師)
總課題組成員:柯清超博士生(華南師范大學(xué)教育技術(shù)研究所)
陳品德副教授、博士生(華南師范大學(xué)網(wǎng)絡(luò)中心)
鄧文新講師(華南師范大學(xué)教育技術(shù)研究所)
余 紅副教授(華南師范大學(xué)教育技術(shù)研究所)
總課題組秘書:王冬青博士生(華南師范大學(xué)教育技術(shù)研究所)
高瑞利碩士生(華南師范大學(xué)教育技術(shù)研究所)
劉碩士生(華南師范大學(xué)教育技術(shù)研究所)
孔維宏碩士生(華南師范大學(xué)教育技術(shù)研究所)