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新型玻璃教学设计精选(九篇)

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新型玻璃教学设计

第1篇:新型玻璃教学设计范文

关键词:校企合作;高职院校;玻璃艺术毕业设计;实践型人才;东北特色玻璃出口产业

毕业设计是学生在校最后一门综合性课程,是大学多年所学的汇总和提升,结合高职院校特点,强调学生的实践能力,培养实践型人才为目标,所以我们的毕业设计引入与企业合作的模式,学生在校巩固玻璃艺术设计知识,并按照企业要求绘制图纸,由合作企业和教师一起对图纸审评,送到工厂加工成样品,再带入广交会等国际展会检验设计成果。本文结合笔者辅导学生进行玻璃艺术毕业设计的创作,以及毕业设计和企业合作的经验来探讨校企合作下的高职院校玻璃艺术毕业设计课程。

一、基于东北地域特点和产业特点的玻璃艺术设计理论复习指导

外贸玻璃制品产业是东北的特色产业,我校坐落于大连市,所以借着地域优势,本校玻璃艺术毕业设计课程积极探索与东北地区玻璃企业合作的方法和模式,不仅可以为高职院校培养学生实践能力,把玻璃艺术毕业设计课程贴近本地区的玻璃产业发展的需要,以培养新一代外贸玻璃艺术品设计师为目标,进行毕业设计指导。

1、艺术玻璃的应用领域与玻璃艺术史的复习

玻璃艺术史包括四个方面:西方古代玻璃艺术发展;西方近代玻璃的发展及有代表性的艺术大师;现代玻璃艺术和国际主流玻璃艺术展览;斯堪的纳维亚玻璃艺术、欧美主流玻璃艺术品、生活器皿品牌。本部分的学了要介绍玻璃艺术的发展史外,更着重介绍现代欧美主流艺术玻璃艺术品展览、各个玻璃品牌特色及它们的代表作品,让学生了解玻璃艺术的历史,也掌握现代国际上主流的玻璃工艺品及生活器皿样式是如何发展的,代表作品有哪些。最后再结合合作企业的设计需要,了解合作企业的主要欧美客户产品如何定位的,流行趋势是怎样的,各家采购特点如何,做到更好与企业对接。另一部分是艺术玻璃的应用领域,通过本部分复习指导,进一步打开学生对于艺术玻璃的认识和眼界,这里主要包含几大部分:家居用品、建筑及室内装饰、空间形态作品、首饰及小工艺品设计。同样也要结合合作企业需要,着重展开家居用品玻璃艺术的探讨,目前东北玻璃产业自主设计研发的家居用品玻璃包含整套花器、烛台、工艺摆件等,这些产品在中国人的生活中并不常用,但是在国外却是随着流行走的时尚消费品,多增加这方面的知识储备,让学生紧密认识玻璃艺术目前在国外发展状况,以便后续做出更好的设计产品。

2、玻璃艺术工作室活动对玻璃艺术的影响复习

玻璃艺术的创作形式有很多,其中玻璃艺术工作室是艺术玻璃创作的重要形式之一,国内外大师们用这种形式创作出各种精美绝伦的作品。这其中主要复习玻璃工作室运动,国外主要玻璃工作室、国内主要玻璃工作室。另外向学生们阐述玻璃艺术工作室采用的铸造法也会作介绍,扩展学生思维。

3、玻璃艺术作品的加工工艺复习

想要设计出优秀的玻璃艺术作品,作为设计师必须了解玻璃的加工成型工艺,只有在了解工艺的基础上才能设计出符合玻璃特性的作品。所以本部分主要向学生介绍的是工厂批量生产化的玻璃成型工艺技术及后期冷加工工艺。结合本地区外贸出口玻璃玻璃工艺品的特色产业,着重介绍东北工厂的吹制玻璃艺术。主要包括几个方面:1)制作玻璃工艺品的原材料。复习玻璃材料的成分,属性等。2)玻璃工艺品的生产设备及过程。以我们合作的工厂为例,玻璃工艺品的生产设备及过程为:首先使用约1.5m中空铁管作为吹制管,工人拿吹制管一端蘸取玻璃液,此步称为挑料,另一端作为吹嘴;玻璃原料在窑炉中由固态变成液态,窑炉有土炉电炉之分。挑料后在滚料板上滚匀,用吹制管吹气变成小泡,形成玻璃料泡;此后可以再在玻璃表面做其他装饰,如按坑、缠带、钩丝、下丁字模等,完成这一步后就是下模具了,在模具中吹成玻璃工艺品的主要形态。玻璃成型后,仍还可进行水炸纹、喷珠光、七彩水表明纹理操作等。最后送入冷却炉里退火,目的是慢慢降至室温,如果不均匀降温玻璃会炸裂开来。之后冷加工主要包括研磨抛光、切割、喷砂、钻孔等。还可以化学处理包括化学蚀刻、化学抛光等。

二、校企合作下的玻璃艺术毕业设计课程实际操作内容

结合本地产业优势,本校玻璃艺术毕业设计课程尽量不断贴近本地的玻璃产业发展。具体玻璃艺术毕业设计课程实际操作内容包括分析工厂的分类与设计限制;按企业发展需求研发样品;参与展会检验设计成果。

1、分析不同工厂特点与这些特点带来的设计上的限制

作为与工厂合作的玻璃工艺品设计师,而不是手工操作玻璃艺术品的艺术家,了解工厂生产玻璃品的特性和加工生产工艺是十分必须的。在东北,每个工厂都是有自己的特点的,他们使用材料的特性、所擅长的领域等都不同,很有必要了解这些特点,并观察每个工厂近两年来的作品,充分认识不同工厂的不同能力。学生也能从这些特点上了解到玻璃工艺品的生产限制,在实际操作中,要尽量避免自己的创意被工厂的生产特性限制住,相反,要利用这些特性做出巧妙的设计,避免高成本和被限制固化的设计。

2、与合作企业一起进行样品的研发

与企业一起研发样品时,要以企业的发展需求为向导,设计符合现有或者未来一两年市场需要的作品,并且设计要现实,可以应用于真正实际生产中。具体过程大致为:指引学生在参考大量资料基础上,设计认识欧美家居潮流发展趋势,及色彩流行趋势和外观造型和工艺效果趋势等;在此基础上,广猎各类设计养分,大胆进行创新设计,提出自己的想法,绘制草图;多组草图进行反复推敲,选取最优秀的几组设计进行深化;对深化的设计进行第二轮探讨推敲,选取出最终方案,电脑绘制效果图;然后交予企业打出样品。

3、参与展会检验设计成果

第2篇:新型玻璃教学设计范文

关键词:多媒体;玻璃工艺学;教学

随着信息技术的发展,多媒体技术作为现代科技成果逐渐成为高校教学的主要手段,推进了传统教学模式改革。多媒体具有新颖性、趣味性、直观性、丰富性、形象性等特点,它结合文字、图片、色彩、动画、声音等内容为一体,可以同时调动学生的多个感官,获取更为丰富、完整的信息,多媒体技术还有助于提高和改善学生的理解力,增加学生的兴趣,发挥学生的主动性、积极性,提高学习效率。玻璃工艺学课程是无机非金属材料专业的基础课程,内容涉及玻璃基础理论和玻璃工艺基础,其中部分内容涉及玻璃工艺原理、工艺流程等。多媒体技术丰富的教学环境、新颖的教学方式可以将玻璃工艺学的授课过程变得更加形象、生动,与传统的教学方式相比较,多媒体可以将玻璃生产设备的使用、玻璃的生产过程、玻璃的成型、加工过程以视频的形式展现给学生,让学生身临其境。为了获得更好的教学效果,发挥多媒体的作用,针对多媒体教学我提出如下建议。

一、注重培养教师信息技术素养

为了更好地利用多媒体教学手段,教师必须具有一定的信息技术素养。目前,高校教师使用比较多的是Powerpoint软件,实际上,多媒体软件有很多种,例如文字处理软件、图形图像处理软件、动画制作软件、声音处理软件、视频处理软件等,除了计算机专业教师,大部分高校教师停留在文字、图像处理,对于动画、声音、视频的制作和处理能力欠缺。为了提高高校教师的现代信息技术素养,建议各高校开展现代教育技术相关的讲座,培养和提高教师对多媒体技术的运用水平。高校教师也应该开展多种自学方式,提高自身的计算机操作技能、课件制作和使用技能。高质量多媒体课件必须符合教学对象,符合教学大纲。教学组织者须灵活掌握教学内容、教学目标、教学策略等教学要素。多媒体课件不是教材的翻版,高校教师除了传授书本中的专业知识,还要拓宽学生的视野,让学生了解相关专业的前沿动态。多媒体课件必须易读、易懂,在制作过程中,必须保证界面视觉清晰,文字、图片、声音、视频等编排得当。高校教师须结合相关专业知识,利用现代教育技术手段,提高教学效果。玻璃是一种无机非金属材料,玻璃分为很多种类型,例如:平板玻璃、玻璃珠、玻璃棒、玻璃瓶、玻璃纤维等。不同类型的玻璃采用的生产工艺和设备也不同。平板玻璃通常采用浮法成型,而玻璃杯通常采用压制成型。玻璃的成型过程最好采用模拟动画播放,或者将成型过程录制成视频进行播放,视频、动画和讲解同时进行,可以提高教学质量和教学效率。动画和视频的制作需要教师熟练掌握相关软件的使用,较高的信息技术素养是高校应用多媒体教学技术的一个重要前提,培养教师信息技术素养必不可少。

二、保证多媒体课件的有效性

多媒体课件的有效性是指多媒体课件实现其课程目标的程度。有效的多媒体课件不仅需要科学、正确的内容,还须符合教学大纲的要求,符合认知规律。在多媒体运用中,知识呈现的方式会影响到学习效果。多媒体使用的时机、策略要结合课程内容、高校教师的教学经验、学生的认知规律等多个因素。多媒体展现的教学内容必须科学、正确,播放过程须具有一定的艺术、审美性。保证多媒体课件的有效性,能更好地激发学生的学习兴趣,增强学生对知识的理解和记忆。玻璃已有5000多年的历史,除了传统的日用玻璃,目前还出现了在光、电、磁、热等方面具有特殊性能的新型玻璃。玻璃加工也不仅是传统的烧制、研磨,新型玻璃还采用离子交换、分子溅射、微细加工等新方法。任何一本教材中知识的更新速度都没有现代技术发展的速度快,在玻璃工艺学中,利用多媒体技术,适当引入一些新玻璃的生产工艺,有助于学生更深入地了解玻璃的相关前沿动态,激发学生的积极性。

三、发挥多媒体环境在课堂互动中的作用

课堂教学的关键问题是如何达到最优化的教学效果。由于课堂互动是课堂教学的最重要环节,所以提高师生的互动质量有利于学生对知识的吸收。多媒体教学能实时、快速、高效地收集、加工和传播教育信息,使教学内容由静态的讲授变为动态的传播,充分优化课堂教学,调动学生积极性。多媒体环境还能将复杂的事物简化、抽象的事物具体化,丰富感知效果,分解知识信息的复杂度,拉近客观事物与学生的距离,提高学生的学习兴趣,促进师生之间的互动交流。但是在多媒体教学过程中,由于部分教师把过多的注意力集中在多媒体设备的操作、事物的演示和知识的呈现上,忽视了学生的主体地位,所以发挥多媒体环境在课堂互动中的促进作用是高校课堂教学不能忽视的问题。为了避免不适当的动画、声音效果等无关信息转移学生的注意力,在玻璃工艺学教学过程中,教师应针对不同教学内容,采取灵活多样的教学方法来活跃课堂气氛。比如在玻璃的电学性能讲授中,先以玻璃是否能导电的问题吸引学生的注意,再利用玻璃导电性实验视频激发学生的兴趣,然后针对玻璃的导电性进行课堂互动,最后以文字和图片的形式,详述玻璃的绝缘性、半导体性、导体性。玻璃成型的部分,语言文字的描述难以给学生立体和感性的认识。此处增加图片和视频的比例,针对不同成型方法,例如压制成型、吹制成型、浮法成型等方法,采用视频、图片、动画等多种演示方法,突破空间的限制,把内容生动地展现在学生面前。为了优化教学效果,要根据玻璃工艺学的学科性质和特点合理设计教学课件,根据内容中的重点、难点问题,选择联系实际、反映玻璃工艺发展特征的素材。适当让学生参与素材的搜集、动画的制作,让学生有较高的参与感和成就感,加强互动交流,才能有效发挥多媒体环境在课堂互动中的作用。

四、多媒体教学手段与传统教学手段并用

多媒体教学手段与传统教学手段各具优势:传统教学简单方便,教学比较灵活,投资少,但信息处理能力较差;多媒体教学形象、直观,信息容量大,除了课堂教学,还有课外教学,但使用不当,会造成信息量过大,速度过快,学生没有时间记录,思考和分析问题时间短,所学知识不能完全消化吸收。因此,在现代教育技术中,传统教学手段并不能被放弃,在运用多媒体教学过程中,教师要控制好授课速度,适当辅助传统教学方法,将会达到更好的效果。关于是否选择多媒体教学手段的问题,不仅因人而异,还因课程内容和课程性质而异。通常注重实践和工艺的课程如:实验教学、机械制图、计算机技术等较宜采用多媒体教学手段。而一些注重公式推导、证明和演算的课程,如高等数学、大学物理等更适合传统板书教学。玻璃工艺学分为玻璃基础理论和玻璃工艺基础两部分,是一门理论和实践并重的课程,玻璃基础理论部分介绍了玻璃的结构、组成、性能以及三者之间的关系,玻璃工艺部分介绍了玻璃原料、玻璃熔制、成型、加工等生产工艺。采用多媒体图片可以展示出玻璃的立体结构,玻璃的力学、电学、磁学、光学等性质的讲述可以采用传统的板书教学手段,玻璃实物、玻璃性质实验演示采用多媒体教学手段,玻璃的生产设备、玻璃熔制、成型、加工和表面处理等工艺原理和工艺过程主要采用多媒体教学手段,以视频和图片的形式生动的展现给学生,让学生更直观、深刻地了解玻璃的工艺设备、工艺流程,将枯燥的生产工艺变得生动有趣。

参考文献:

[1]施亮.高校多媒体课件的有效性研究[D].南京航空航天大学,2011:7-32.

[2]晏兴琳.多媒体教学环境因素对课堂互动的影响研究[D].西南大学,2011:2-3.

第3篇:新型玻璃教学设计范文

农业小镇转而声名显赫

康宁玻璃博物馆是一个世界闻名的集玻璃历史发展研究、各类玻璃制品展示、玻璃工艺技术演示和各式玻璃和水晶销售于一体的复合型博物馆。博物馆位于美国东北部纽约州希芒河北侧的康宁城,距纽约大约四小时车程。

1868年之前,康宁是一个安静的农业小镇。随着铁路建成以及布鲁克林玻璃公司从纽约迁来,康宁生产的各种玻璃制品因运输方便而走向国内外。在20世纪之初,康宁已成为一个著名的生产磨割玻璃制品的中心。1905年,康宁镇已有2500多名从事玻璃制品生产的技术工人。随着时间推移,欧美商人纷纷来到这里采购玻璃制成品,逐渐发展成闻名遐迩的“玻璃城”。今天的康宁玻璃公司是世界500强企业之一,年销售额接近50亿美元,在全球15个国家和地区设有分公司。康宁是以技术的创新取得领先地位,生产的玻璃被应用在光学、电信、医学、电器等各个领域。

康宁玻璃博物馆是康宁公司作为诞辰100周年之际送给大众的礼物。1950年兴建,1951年开放。博物馆园区是一个玻璃与钢结构、混凝土为主的集合体。1972年6月,席卷希芒河流域的“艾格尼丝”热带风暴,带着溢出河岸 5英尺的洪水涌进博物馆,曾淹没展品和文档。对飓风的记忆,使以后建造的展馆矗立在混凝土柱子上。经过几次大的扩容,先后几期建造的展馆透过明亮的有窗户坡道相连。建筑群体带有三代建筑师的影响。蜿蜒通畅的空间像一个流动的画廊,尽最大可能展示有关玻璃的一切。

博物馆最初的建筑外观,由设计建造纽约联合国总部的哈德逊&阿布拉莫维兹设计事务所设计建造,当时就已是世界上展品最齐全的玻璃博物馆。现拥有4.5万件藏品和超过30万件书籍资料的图书馆,有大量介绍玻璃制作流程的图片、模型、实物及现场表演,每年接待来自世界各地的游客近40万人次,如此声名显赫的博物馆,使这座原本的农业小镇大放光彩。

来体验、探索、创新吧

乍一看去,康宁玻璃博物馆是关于材料的博物馆,其实这是一个有关玻璃的综合博物馆,博物馆的宗旨:体验、探索、创造,并配套有三大功能展示区域:探索玻璃、体验玻璃和创建玻璃。

探索玻璃部分,包括收藏有3500年来体现人类智慧在玻璃技术发展上各个历史时期作品的长廊、世界当代玻璃作品的画廊和经常变换专题展的展厅。这里完全是一个艺术博物馆,展示的玻璃制品精美绝伦,光彩夺目,令人眼花缭乱,目不暇接。

康宁的玻璃藏品是丰富的,从精巧的古埃及法老玻璃肖像,到壮观夺目的当代玻璃雕刻品,讲述着有关玻璃的一切:最早的有埃及和阿拉伯地区的珠宝首饰、镶嵌和雕刻制造技术及制品;美丽的罗马吹制玻璃艺术;多彩的伊斯兰玻璃;早期欧洲的森林玻璃、彩色玻璃窗;英国铅玻璃和波希米亚玻璃等;14至16世纪欧洲文艺复兴时期意大利的刻有花纹的豪华玻璃酒器以及根据绘画而复制的彩色玻璃屏风和庞大的金色帆船更是展馆中的重要展品。对亚洲玻璃也有充分展示。

美国对玻璃制造最重要的贡献是机械压制玻璃的发展,在展示中有一个玻璃工厂的模型和一个实际生产中使用的最具代表性的玻璃切割机。现当代玻璃的陈列一部分是展现了1880年到1960年左右的艺术玻璃容器、彩色玻璃窗、家具、灯饰等装饰实物和配件;也有斯堪的纳维亚地区上世纪中期独树一帜的玻璃器皿。另一部分是现代玻璃艺术雕塑,展现了20世纪60年代以来强调使用玻璃作为艺术表现媒介的一些代表作品。

体验玻璃部分,主要是以创新中心为主,有灯工玻璃演示,有镶嵌玻璃和马赛克玻璃演示,有热玻璃演示的庭院和平台。康宁玻璃博物馆的热玻璃表演独具特色。观众透过玻璃墙可以看到演示,技师利用2400摄氏度的高温炉,用一根细长的金属管,将融化的彩色玻璃像吹牛皮糖一样地吹出雏形,经过拉、切、粘等多道工序,用时15到30分钟,完成动物或花瓶的造型。动作非常熟练,技术高超,广受欢迎。

在展馆中可以看到100多年以来灯泡制作的工艺变化;最新型号的汽车玻璃;宇宙空间器上使用的耐高温和高速度、高冲击波的特制玻璃;有通过电流感应产生新视域的高科技玻璃。

创新玻璃部分,有常年开设的玻璃工作室和学校,有观众自己动手做作品的工场,博物馆特设的工作室是一家国际知名的玻璃教学机构,提供大量的玻璃实习及奖学金计划,着力探索玻璃之创新、发明,多层次地鼓励玻璃创新,特别是青年艺术家的创作。

您的设计,我们一起来实现

“您的设计,我们一起来实现!”(You Design It; We Make It!)这个非常诱惑人的口号,使计划参观康宁玻璃博物馆的观众充满着跃跃一试的迫切心情,也给博物馆带来玻璃制品无限迷人的潜在创造活力。

康宁玻璃博物馆设有一个“Rakow委员会”,创办于1986年,宗旨是支持新的玻璃艺术作品发展。每年提供10,000美元,每个研究的工作成果添加到博物馆的新收藏中,并在一年一度的研讨会上公开展示。2010年“Rakow委员会”支持的艺术家是英国26岁的卢克・杰拉姆,杰拉姆在他的“玻璃微生物学”系列作品中,借助来自高分辨电子显微图像和科学模型中的灵感,用玻璃灯工和吹制技术,塑造代表“天花病毒”和“艾滋病毒”的玻璃雕塑,以雕塑形体之间的美的紧张关系,试图表现致命病毒,以及由这些病毒造成的全球影响,并庆祝人类根除天花病毒30周年,以通过艺术表达全球与艾滋病毒斗争的努力。他的这些公共艺术作品展示,也反映了博物馆在感知现实,体现社会责任的关心和思考方式。

有创新抱负的艺术家或观众,带着在浏览博物馆玻璃展品后的奇思妙想,编写一份创造性的计划书或草稿,然后在技师的帮助下吹制、拼接、打磨、喷砂等,亲手制作玻璃品,体验玻璃制作的过程和乐趣。技师常常根据具体情况提供一些技术性建议帮助完成创作。从开始到结束,观众始终兴致勃勃地打造自己的“作品”,尽管每次制作需要交纳一定的材料费,成品也有些粗糙,但在作者们开心的笑容中,就可以感受到他们在现场完成一次成功的玻璃创建之旅。

第4篇:新型玻璃教学设计范文

关键词:探究式教学 新型玻璃材料

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(b)-0188-01材料是国民经济、社会进步和国家安全的物质基础与先导,材料技术是现代工业、国防和高科技发展的基础技术,是当前最重要、发展最快的技术领域之一。材料科学技术的快速进步,要求本科教育不但要重视基础知识的传授而且要担负起培养能适应材料科学与工程领域高速发展需求的、具有新知识结构的创新型高素质人才的重任。《新型玻璃材料》是材料科学与工程专业的专业基础课,为了使材料科学与工程专业的本科学生适应材料科学技术的迅猛发展,新型玻璃材料的日新月异,应改革传统的授受式的教学方法,培养和提高学生的综合素质。

1 新型玻璃材料教学中应用探究式教学方法的必要性

如何改革教学方法,从而优化学生的材料科学知识结构和能力,是当前材料科学与工程专业课程教学需要探讨和解决的重要课题。然而,受传统教学观念的影响,目前,大学本科学生接受知识大多还是采用“授受式”教学方法,知识由教师大量地讲授给学生。因此,教学效果是学生习惯于闻一知一,缺乏探索精神,不利于学生创新能力的培养,还导致学生学习的被动性与依赖性,一旦离开教师,很难实现主动学习和提高,往往培养出一些考试型的学生。为扭转学生被动学习的局面,需要改革传统的授受式的教学方法来提高学生的学习主动性。

探究式教学又称发现法、研究法。认为在教学过程中,学生学习的过程与科学家的研究过程在本质上是一致的。因此,学生应以主人的身份去发现问题、解决问题,并且在探究的过程中获取知识,培养能力特别是创造能力,同时受到科学方法的教育,并发展自己的个性。在探究式学习中,教师由知识提供者、传授者、讲述者转换为组织者、引导者、支持者,帮助或支持学生自主寻求问题的答案。

《新型玻璃材料》是材料科学与工程专业高年级学生所学的专业基础课程,这个阶段的学生面临就业或者考取研究生等继续深造的选择。然而,无论是就业或是继续深造,培养学生自主发现问题解决问题的能力相当重要。《新型玻璃材料》具有较强的应用和研究价值,学习这门课程更适于培养学生的创新能力。但是,玻璃材料种类繁多,包括传统玻璃材料、重金属氧化物玻璃材料、光功能玻璃材料等等。各种玻璃材料的原料组成和性质差异很大,课堂教学内容很难用一条主线贯穿,各章节内容跳跃性大。如果采用授受式教学方法,讲授和学习都易显得枯燥乏味。为了调动学生学习的积极性和主动性,加强学生创新能力的培养,取得良好的教学效果,《新型玻璃材料》课程采用探究式教学方法是非常必要的。

2 探究式教学法在功能玻璃材料课程教学中的实施

2.1?创设问题情境,激发探究兴趣

教师要精心准备每一次课的引入,每一次课不仅要做到能够概述本章节课程的关键内容,更重要的是要努力做到巧妙应用清晰、生动、准确的语言,合理、灵活的类比,善于提出理论联系实际的思考问题等引起学生的求知欲,调动学生学习本门课程的积极性。例如,在第一次课,我们可以引入“玻璃在我们生活中随处可见,那么玻璃材料有哪些类型呢?玻璃的应用范围如何,我们为什么要学习《新型玻璃材料》课程?”等等。以提问的方式激发学生去思考,然后再结合教材的各章节内容,进行准确生动的阐述,既完成了相关知识内容的传授,又引起学生的探究兴趣。

2.2?开展讨论,培养创新思维

在教学过程中,教师首先提出问题,再组织学生分组进行讨论,在讨论过程中学生可以相互纠错、补充、充分发表自己的见解。这能激发学生积极主动的去思考问题并设法解决问题。教师要留给学生思考和探究的余地,即课堂上不需给出所有答案,对于所提出的部分问题留给学生课后思考和解答。从而,对于课堂上没有完全解决的问题,学生就会带着好奇的心理去探索,很多问题需要学生自己查阅相关资料才能找到答案,在查阅资料的过程中学生可能会发现新的相关感兴趣的问题。这样既能激发学生对本门课程的学习兴趣,更能有效的培养学生发现问题解决问题的能力,而这正是创新思维培养的关键。

2.3?应用现代教学手段,引入科技前沿

对于《新型玻璃材料》课程的学习,材料微观组织的观察、辨认和分析是必不可少的。我们可以将各种电子显微镜下观察到的玻璃材料微观组织图像输入并储存在计算机中,就可以对大量不同状态下的各种微观组织进行反复的观察和分析。从而可以将一些板书不容易表达的科学问题以形象的动画或模拟的方式很直观的展示给学生。在观察和分析的过程中,学生能深刻的体会到科学的伟大与神奇,从而激发他们的求知欲和探索精神,以提高其创新能力。

课外教学环节探究式教学方法可以从以下两个方面实施:(1)习题的选择要立足于培养学生的综合素质,在保证一些温故基本概念和基本知识点的题目基础上,可以对原有的一些习题进行演变,或自己另外给出一些习题,这些题目要具有科学探究性。(2)在考核方面要做到,考核方式不仅能考查学生对《新型玻璃材料》课程基本内容的熟悉和掌握程度,更能体现学生的应变能力和创新能力。因此,考核方式要多样化。例如,在期末闭卷考试的基础上,可以在每章结束后,给一个与所学内容相关并具有科学探究性的题目,让学生以小论文的方式作答,并作为考试成绩的一部分。这就可以在考核学生掌握所学课程内容的基础上,也训练和考核了学生的创新思维能力。

3 结语

我们教学的对象是大学生,大学阶段是由学校学习到进入社会服务的过渡期,通过教学使学生牢固掌握基础知识的基础上,培养他们的创新能力等综合素质更为重要。本文浅谈了在功能玻璃材料教学中应用探究式教学方法的几点意见,不足之处,还有待在今后教学过程中的实践和探索。

参考文献

[1] 李风,靳兰芬.采用现代教育技术加强计算机在金属材料教学中的应用[J].广东工业大学学报,2002(2):44~47.

[2] 李华.探究式教学的本质特征及问题探讨[J].课程教材教法,2003(4):55~59.

[3] 王宝民.建筑材料教学中如何培养大学生创新能力[J].土木建筑教育改革理论与实践,2008(10):17~20.

[4] 段久芳.浅论探索式教学法在高分子材料教学中的应用[J].科技创新导报, 2009(35):102~105.

第5篇:新型玻璃教学设计范文

【关键词】挡风玻璃;防飞溅膜;粘接胶;密封胶;型材框;表干;固化

概述或引言

目前高速动车组的前挡风玻璃安装结构为玻璃由聚氨酯胶[1]直接粘接到车体上,玻璃、车体之间形成弹性连接,用于缓解列车出入隧道会车时面临的较大空气压力。挡风玻璃[2]完全靠胶粘接来满足安装要求,安装过程需要先将玻璃粘接到车体上,粘接后至少24小时进行密封,密封操作完成后至少在相同环境下12小时后才能移动车辆,但不允许车辆运行。这种安装方式受胶粘剂的限制较大,且安装过程较耗时。随着列车速度的增高,加之运行线路上不可避免的会出现砾石、飞禽类等飞行物,小的飞行异物撞击到高速运行列车的挡风玻璃上,能产生巨大的能量,挡风玻璃不可避免的会被撞坏。对于该类情况急需寻求解决办法,能否研制一种玻璃能提示信息或发射某种生物信号使飞禽类较早避开飞驰的列车,但该种方案对砾石等飞行物起不到提示作用;既然不能避免飞行物的撞击,能否研制一种装置在飞行物撞击的瞬间捕捉到温度场或气流场的微妙变化,激发气囊缓冲飞行物能量或直接将飞行物捕捉,但列车高速飞驰,温度场气流场的微妙变化很难捕捉,该方向有待于进一步深层次的研究;既然很难将飞行物捕捉,不防研究一种撞击后的补救措施,目前的挡风玻璃均带防飞溅膜,即使玻璃破碎也不会伤及司机,这样玻璃破碎后如何快速的更换玻璃,保证路局列车的正常调度运行成为问题的焦点。

1、无框式安装结构

现有动车组挡风玻璃安装结构为玻璃和铝合金车体型材框之间由高强度胶实现粘接和密封,胶24小时固化后,实行密封操作,密封胶24小时固化后,玻璃与铝合金车体间固接连接成一体,列车可运行,玻璃与车体间靠胶连接实现弹性减振缓冲功能。无框式挡风玻璃结构简单,安装难度小,其安装结构如图1所示。

挡风玻璃与铝合金车体型材框之间靠胶粘接,胶固化后不能实现随时拆卸,如果玻璃破裂只能进行破坏性拆除,拆卸困难耗时耗力,并拆卸时需拆卸内部的装饰罩板,工序较多,需多种工种配合,且再次安装挡风玻璃需要清洁活化等一系列操作,粘接胶固化对作业环境、温湿度要求较高,且等候胶固化后密封,3天内车辆不能移动运行,这一拆一装过程耗费较长周期,严重影响动车组的可用性,造成资源浪费。

2、压板式安装结构

压板式挡风玻璃整个安装过程不采用胶粘接,不受胶固化特性的影响,大大缩短了安装及拆卸[3]时间,其安装结构如图2所示。挡风玻璃带框和弹性密封胶条,窗框由螺栓连接到车体型材框上,挡风玻璃通过压板固定在车体上,压板和窗框通过螺栓连接,为足够的安全系数,螺栓可通过窗框直接连接到车体型材框上,挡风玻璃和窗框通过弹性密封结构进行密封,具有较好的减震和密封性能,压板通过紧固件与框和车体连接固定,安全性好。缺点是挡风玻璃为三维曲面结构,由于误差调节能力不足,压板与车体、玻璃在安装后,接缝处不平整,不美观,压板受力情况复杂,存在局部变形的风险,且不适合用于复杂曲面的安装结构。压板和玻璃、玻璃和窗框、窗框和压板、窗框和车体型材框、压板和车体型材框之间要合理匹配,保证安装及密封要求,多个件之间的匹配增加了制造精度即难度,这一方案的实现有待于制造加工工艺的进步。压板式结构更换时只需要更换挡风玻璃,随换随走,对材料及时间、成本均不会造成无谓的浪费。

3、双框式安装结构

双框式挡风玻璃的设计思路源于创新设计的分离原理,基于目前的技术水平不能阻止异物对玻璃的破坏性撞击,只能从预补偿的角度提高玻璃破坏后的补救措施,玻璃破坏只能更换,而更换周期的长短是问题的焦点。双框式挡风玻璃将影响更换速度的粘接胶分离出去,其安装结构如图3所示。采用两框式结构,先将外框粘接到车体型材上,再将内框组件用螺栓连接到外框上,内框与玻璃是提前粘接的整体式结构,外框与内框连接间设置密封胶条实现密封减振功能,内框螺栓孔上设置扣盖,外框与车体间填充泡沫材料后用少许密封胶密封,整个安装结构外观既平滑美观又能实现减振密封功能。当挡风玻璃遭异物撞击破坏后,拆除密封胶,拧下连接螺栓,整体更换内框组件,打少许密封胶即可。由于挡风玻璃整体为机械式连接结构,不受粘接胶的固化特性影响,更换玻璃后稍微停留,密封胶表干即可运行。拆卸的内框组件将破损玻璃拆除后重新粘接新玻璃以备用,实现了资源的重复利用。

4、总结

本文针对动车组挡风玻璃的安装结构提出了几种可行性方案,对其优缺点进行分析,可供不同速度等级的列车设计参考。低速动车可考虑安装方便的结构,高速且运营环境恶劣的列车可考虑快速更换结构。对于不同的安装方式可以经详细设计及安全性计算后,考虑试装,针对试装中出现的问题对结构进一步优化,本文只提供设计思路及连接方式,详细结构需根据具体车型优化,如玻璃厚度,螺栓数量等并未给出,玻璃厚度需根据列车速度及运营环境等进行设计,螺栓数量需根据玻璃面积及螺栓大小计算。挡风玻璃是列车重要部件,其安全设计至关重要,连接结构需稳妥可靠,玻璃结构需满足各项指标要求,如隔热性能、力学性能、光学性能等。另外玻璃的设计还需考虑不同的线路环境,如多隧道环境、高寒、高风沙环境等,需具体问题具体分析。

参考文献

[1]孙明辉,钟汉荣,薛继东.高强度聚氨酯挡风玻璃胶力学性能研究[J].粘接.2012(3):048-051.

第6篇:新型玻璃教学设计范文

一、练在理解的深入处

有些课文重点句段含义深刻、耐人寻味。教学中如果我们引导学生抓住这些句段,联系上下文深入理解,合理想象,进行写话,就能帮助学生突破重难点,提高学生的想象能力和遣词造句的能力。如《中彩那天》写了父亲中彩后神情严肃,小作者闷闷不乐,母亲安慰他说:“不要烦恼,你父亲正面临着一个道德难题。”母亲的话是课文的难点,学生不易理解。我让学生带着疑问反复读课文第1、2、8三个自然段,在读中悟,在读中思,逐步走向父亲的心灵深处,体会到他艰难的内心抉择。随后,我不失时机地让学生写写父亲中彩后复杂而又矛盾的心理活动,加深了他们对“道德难题”的理解。这一练笔深入文本的核心,练在了学生的难点和兴趣点上,练在了教学目标上,实现了阅读与写作的交融。

二、练在情感的共鸣处

在语文课本中,有不少课文蕴涵着丰富的情感。教师的精当讲解、学生的熟读体会,都会使学生身临其境、受到感染,产生强烈的共鸣,思维处于一种高度兴奋的状态,或悲或喜,或感动或忧伤,或欣慰或焦虑。这些动情点最能拨动孩子们的心灵之弦,“情动而辞发”,产生一种写的冲动。这时就应趁热打铁,及时促成学生由创作灵感到创作文本的转换,满足学生的表达欲望。《老人与海鸥》这篇课文感人至深,文中老人的遗像放在地上后,鸥群中出现了令人震惊的场面,学生被深深地感动了。一位教师在教学这个环节时就让学生化身为和老人相依相守的海鸥,选择并进行补白练习:你们翻飞盘旋,连声鸣叫,在说些什么?你们扇动翅膀,轮流飞来,在想些什么?你们纷纷落地,肃立不动,在回忆什么?看遗像收起,你们扑过来,在表达什么?学生沉浸在情感的波澜里,飞翔在想象的空间里,自悟自写,所补充的内容与原文融为一体、相得益彰。学生在情感的倾诉中历练了语言表达能力。

三、练在主题的升华处

在感悟了课文主旨后,在高潮部分安排写话,无疑会起到画龙点睛的作用,学生静下心来倾吐,把内心的感悟表达出来,使文章主题在练笔中得到深化。《九色鹿》这篇课文是一个生动形象而又通俗易懂的故事,特级教师薛法根执教时分为三个板块,简简单单,却又扎扎实实。第一个板块“说一说”,学生通过问题对文本中的核心角色九色鹿和调达的是非善恶作出评价。第二个板块是“读一读”,指导学生边读边想象,把语言变成具有个性色彩的形象画面和连贯的故事情节。第三个板块是“写一写”,薛老师这样设计:同学们,这是一个佛经故事。调达后来忏悔了,他面壁思过,最后位列500罗汉中的第157尊。你看,一个坏人知错就改,他也能成为一尊罗汉。中国古典小说很少有人物心理描写。调达面壁思过,他会怎样忏悔?国王听了非常惭愧,如何惭愧?请你选择一个人物写一段心理描写,可以这样开头:“唉,……”写三五句话,用上“竟然”这个词。

这个环节的精妙之处是通过对调达这个反面角色的忏悔和国王这个配角的惭愧的心理体验,补写人物的心理活动,写出忏悔和惭愧的具体内容,这既是对故事主题的加深理解,更是一种无痕的教化,同时内化运用了文本的词句。

四、练在思维的发散点

第7篇:新型玻璃教学设计范文

关键词:课堂设计;实验探究;问题情境

笔者参加了一次初中物理课堂教学观摩教研活动,聆听了某所学校一位物理教师讲授的苏科版八年级物理第四章第一节《光的折射》教研课,有所感触,就初中物理课堂教学设计引发一些思考,以求教于同仁.

这节课教师课堂教学设计如下:

教师播放视频:夏天,小明来到湖边,湖边竖立一块标志牌,上面写着:湖水很深,请不要在此游泳.但小明看湖水不深,再加上天气实在炎热,就脱衣下水,结果引发危险,在路人帮助下才得以解困.

教师引发学生思考并引入新课:为什么湖水看起来比较浅而实际却很深呢?光从一种介质射入另一种介质时又将如何传播呢?

教师要求学生猜想:光从空气斜射入水(玻璃)中的传播路径是什么?画出所猜想光的传播路.学生交流猜想结果并展示所画光的传播路径.

教师播放实验探究活动视频:让一束激光斜射到一块玻璃砖上,引导学生观察光从空气斜射入玻璃中的传播路径,要求学生把看到的现象画出来并交流展示.

在此基础上,教师引导学生小结光的折射现象概念.

教师要求学生再次思考:光的折射现象遵循哪些规律?对照光的反射定律,教师选择一些学生说出自己的猜想.

之后,学生根据教师所给实验器材,按教师所投影的实验步骤,进行实验探究活动,研究光的折射规律.学生操作步骤如下:

1.将白纸平铺固定在水平木板上,并在白纸上沿玻璃砖上下表面画出平行线,画出任意一条入射光线AB到玻璃砖.

2.在玻璃前方A、B处各插一根大头针,眼睛在玻璃后方透过玻璃砖观察,当看到B恰好能挡住A时,在玻璃砖后方与眼睛之间再放置一大头针C,调整C的位置,在C恰好能挡住A、B时,固定C的位置.

3.用同样的方法在玻璃砖的后方一侧再插上大头针D,使D能同时挡住C和A、B,记下D、C的位置,移去玻璃砖和大头针,过DC引直线与玻璃砖后表面相交于E,过AB引直线与玻璃砖前表面相交于F,连接EF,并对比光的反射定律,思考入射光在进入玻璃砖时将满足哪些规律?

学生在此实验基础上完成关于光的折射规律内容相关填空,之后用光的折射规律解释湖水看起来变浅之谜,从而完成课堂教学.

针对本节课堂教学设计笔者进行了点滴思考.

一、情境与目标

教师本节课的课堂教学是通过视频引入新课,但此教学情境的创设却不能与后面的实验探究活动视频紧密相联,学生的思维不能从教师课堂教学开始时所设置的物理情境很自然地过渡到光从空气斜射入玻璃(或水)中的物理模型,学生思维存在障碍,存在着教师的教学情境创设与教学设计的目标两张皮、相脱节的现象.

初中物理课堂教学为了体现“从生活走向物理,从物理走向社会”的理念,教师的课堂教学流程一般是:情境设置-引发思考-实验探究-实验结论-回归情境.课堂教学开始时的物理情境创设有利于营造浓厚的学科氛围,激发学生学习的兴趣,引起学生对相关物理现象的思考,对后面的课堂教学起着重要铺垫作用.但教师的物理情境设置应服务于课堂教学目标,且符合学生的认知规律,在教师的点拨下,学生通过对物理情境的分析,能快速引出所要探究的问题,到达教师所需要的实验探究目的中.

本节课的情境设置可通过学生实验探究活动引入新课:将一束光斜射至空烧杯的底部O点(做个标记),然后向烧杯中加水,观察到光斑移动,很自然引入光的折射概念.教师接着提出问题,光从空气斜射入水(或玻璃)的折射规律又如何?让学生对照光的反射定律在小组充分讨论的基础上提出各自的猜想,展示所画的模型图,为实验探究的内容打下伏笔,达到情境设置预期的目标.

二、情境与问题

在本节课的实验探究活动中,学生通过大头针、玻璃砖、白纸、水平木板等器材来探究光的折射规律.学生在实验时,仅是按照教师所提供的实验步骤进行操作,在规定的动作中完成相关活动.在活动中,学生对研究什么、解决什么问题完全不知,学生不知道这些步骤设计的作用,最后在教师的演示和引导中才知道其意义.但在实验活动中,学生物理思维活动完全被禁锢,创新精神和实验能力没有得到提高,失去了实验探究活动的意义.

问题是学生实验探究活动的需求,是学生学习的动力;解决问题、寻求问题答案是实验探究活动目的.发挥学生主观能动性,开发学生思维,让学生自主设计问题解决的步骤,充分了解问题解决的方法和过程,知道每个步骤的目的和意义,并激发学生创新精神,尽可能采用不同方法与途径解决问题,让学生尽情享受问题解决的过程,在其中获得成长,这是实验探究活动真正的内涵之一.

本节课重点是实验探究光的折射规律,教师应采用小组合作学习的方式,在实验前,让各小组根据实验器材(玻璃砖、激光笔、白纸、水平木板、刻度尺、铅笔),依据实验猜想,对照光的反射定律实验探究活动自主设计实验方案,让每个小组成员充分了解每个设计步骤的作用及其解决的问题,并通过小组间交流汇报,讨论方案的科学性及可行性,在此基础上优化方案设计,进行实验操作活动,画出光的折射光路图,总结出光的折射规律.

三、情境与过程

在本节课光的折射规律实验探究活动中,教师的实验过程设计并不科学,学生实验操作过程存在缺陷,不能通过此实验探究出折射光线、入射光线和法线在同一平面内,教师解决这个问题的策略是在实验探究活动后让学生通过复习光的反射定律内容猜想其答案,充实完善光的折射规律内容.

在初中物理实验探究活动中,围绕所探究的问题,教师应引导学生正确选择实验器材,设计出具有科学性、完整性、可操作性的实验探究过程,这是保证实验成功的基本要求,这样才能总结出完整的实验探究结论.

本节课的实验设计,实验器材的选择若选用激光笔来代替大头针可能较好,让激光笔发出的光贴着白纸斜射到玻璃砖上,这样能让学生看到光的传播路径,易于建构光从空气斜射入玻璃和玻璃斜射入空气中时的光路模型,通过分析光路图就能得出“折射光线和入射光线分居在法线的两侧,当光从空气斜射入玻璃中时折射角小于入射角,当光从玻璃斜射入空气中时折射角大于入射角”的结论;同时通过让水平木板上白纸向上弯折或向下弯折白纸上就看不到折射光线的现象,也让学生易于总结出折射光线、入射光线和法线在同一平面内的结论.通过这样的实验器材的选择和实验过程设计,最后总结得出的实验结论才完整.

四、情境与评价

由于本节课的学生实验探究活动是学生按照教师所提供的实验步骤进行操作,这个环节教师的课堂教学评价内容只能是学生的规定动作完成质量如何,学生的批判性思维、问题解决能力等这些对学生终身发展很重要的科学素养没有在同学间、师生间沟通与合作、交流与评价中得到提高,学生的个性没有在评价中得到激励和发展.

初中物理课堂教学,知识仅是载体,学生在获取知识的过程中,掌握科学的研究方法、发展物理思维、提高实验操作技能、培养各方面能力才是物理教学的真谛,新课程倡导的“立足过程,促进发展”的学生学习评价有利于促M学生全面而富有个性地发展.

因此,本节课学生实验探究活动,教师应让学生充分经历整个实验探究过程,从光的折射规律内容的猜想,到实验器材的选取、实验方案的设计、实验器材的操作、实验数据的收集与分析、实验结论的总结等都应该让学生自主完成,教师此时应通过小组间、同学间、师生间的适时交流与评价,激发学生学习兴趣,引导学生大胆质疑、发表观点、创新实验设计、及时发现和解决存在的问题,顺利完成实验.

物理学习的过程,从根本上讲是一种认识过程,是学生个体与物理环境相互作用中认识物理世界的过程.教师在初中物理课堂教学中应重视探究性实验的物理情境创设,在学生的“最近发展区”进行教学设计,使物理情境遵循学生认知规律,让学生根据情境能引出探究问题,自主进行知识探究活动,教师通过适时的教学评价调控课堂教学节奏、促进学生不断取得进步.

参考文献:

第8篇:新型玻璃教学设计范文

【关键词】3D打印 玻璃 熔丝堆积 打印机

1 引言

1.1 3D打印历史及发展

3D打印是一项直接从数字模型通过材料堆积等方式来产生三维实体的技术。3D打印在很多时候也被称为“增材制造”,区别于数字化制造中“减材制造”,3D打印主要通过耗材的堆积和增加,最终达到数字化模型的效果。

3D打印技术可以追溯到上世纪90年代。在1981年,名古屋工业研究所发明了光硬化聚合物的方法制造三维塑料模型,该方法为现在的光固化3D打印技术的前身。1986年,Chuck Hull发明立体光刻技术(stereolithography),用紫外激光固化高分子聚合物,然后将原材料逐层叠加起来,同时,Chuck Hull也为该技术申请了专利,3D打印正式走向商业用途。1988年,Scott Crump发明了熔融沉积建模法(fused deposition modeling,FDM),即通过加热可熔性材料逐层堆积并生成三维物体的方法。该方法也成为了目前大多数桌面级3D打印机采用的技术。

在随后的二十余年,3D打印逐步应用到制造、金属加工等行业,但是其发展速度比较缓慢,还没有快速走进人们的日常生活中。2005年,RepRap项目彻底激发了3D打印的发展潜力。该项目旨在研究机器进行自我复制,即快速打印自身RepRap - Replicating Rapid-prototype,主要打印大部分自身塑料组件。由于该项目从软件到硬件等各种资料都免费和开源给广大用户,越来越多的用户基于该项目拓展3D打印技术,并将该技术逐步商业化,也使得越来越多的行业接纳3D打印并尝试替换原有技术。例如,2010年世界第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世;2011年,世界上第一台巧克力打印机出现;2012年,苏格兰科学家尝试利用人体细胞打印人造肝脏组织。同时,国内在最近十年也迎来了3D打印的爆发。例如,北京航空航天大学利用3D打印技术制作飞机钛合金起落架等关键构件;清华大学创业团队结合3D打印机和食品制造,推出煎饼打印机一度受到社会各界追捧;成都高新科技区首创3D生物血管打印机,使人体器官再造称为可能;太尔时代,弘瑞等国内3D打印机制造公司不断普及工业级、桌面级3D打印机;乐轩锐蓝、创必得等公司也在逐步推广国产主板以及发展国产核心技术。数十年来,3D打印技术已经越来越为人们熟知,越来越多的行业开始使用3D打印技术替换原有制造技术,实现工业4.0的变革。

1.2 3D打印技术分类

虽然3D打印一直被认为是增材制造的一种方式,随着数十年来科技的不断发展,一些新型3D打印技术不断涌现,其中主要包括:

熔融沉积法(Fused Deposition Modeling,FDM):利用高温将材料融化为液态,通过挤出头挤出以后,液体会迅速发生固化,然后逐层堆积,在立体空间上排列形成三维的物体。但是FDM方法把三维模型分成数层,然后逐层打印,从而导致打印效率低,耗时长,精度和每一层的厚度相关。该方法的优点是成型的物体硬度高,打印尺寸可以调整,容易打印较大尺寸的物体。

光固化成型法(Stereo Lithography Apparatus, SLA):利用激光照射液态光敏树脂,固化分层从而制作三维物体。该方法大面积被3D System,EOS,西安交通大学和华中科技大学等使用。该方法速度很快,成型精度高,对于材料的利用率也很高,但是成型的物体比较柔软,柔性高。

选择性激光烧结(Selective Laser Sintering, SLS):该技术和SLA光固化类似,借助激光将物体固化为三维的整体。SLS使用红外激光束,在电脑的控制下通过3D扫描器对每层的二维数据扫描固化。激光扫描过的粉末烧结成一定厚度的固体,而其余未被扫描的地方依然保持粉末状,因此该方法被叫做选择性激光烧结。

数字光处理(Digital Light Processing, DLP):该技术和SLA类似,其区别在于通过数字光源将光敏树脂进行固化,SLS方法中通过激光对粉末烧结形成固体,而DLP方法每次对整片区域扫描形成固体。该方法精度高,打印速度快,但是成型尺寸受到数字光源参数影响,因此一般情况下成型尺寸较FDM打印机小。

1.3 玻璃3D打印

玻璃工艺是我国传统文化中的一个重要标志,通过手工将玻璃原料或玻璃半成品加工而成的具有艺术价值的产品。这个过程充分体现了人类的创造性和艺术性,它来源于生活,却高于生活。玻璃是已知的最为古老的材料之一。4500年以前,美索不达米亚发明玻璃制造技术,主要用于制造玻璃珠等饰品;公元前1500年,埃及人制造出玻璃容器;公元前一世纪,叙利亚出现玻璃吹制技术;随后经过长时间的积累,19世纪中叶,蓄热室池炉用于玻璃熔制,用压-吹法制造大口瓶;进入20世纪,玻璃工业已经达到机械化和自动化的程度。如今,玻璃工艺品也越来越受到人们的追捧,它为普通人家里的装饰提升了品位与艺术感,在国内外都有巨大的消费市场。

3D打印技术通过材料堆积把三维模型变为实体,能有效地克服我们工业设计能力薄弱的问题,在提升我国工业领域产品开发水平的同时有助于攻克技术难关,形成新的经济增长点。我们考虑通过引入3D打印技术实现玻璃3D打印,让艺术创造者充分发挥他们的创造力,同时可以提高玻璃品的生产效率,降低玻璃品的创新成本。玻璃3D打印技术具有成型速度快,可打印复杂部件,个性化产品成本低等优点,将来可用于制备光纤连接器用的玻璃插针、电子玻璃器件等,是中华五千年文化与现代数字化制造技术的完美结合。把3D打印技术引入到传统的玻璃工艺中,有利于产品创新和提高生产率,令玻璃品行业有颠覆性的突破,提高中国在全球3D打印的地位,有利于扩大我国科技的对外影响力。

虽然3D打印技术愈发成熟,玻璃3D打印却并未受到广泛关注,这是因为玻璃打印难度大,该材质和传统的塑料、树脂等材质不同,玻璃液体固化成型需要经过保温退火等步骤,而在该过程中如果温度控制不当等,会发生玻璃炸裂等,从而降低玻璃成型效率。

国内外对于玻璃3D打印的研究较少,据我们所知,目前主要包括:玻璃粉激光烧结,主要原理同金属激光烧结技术相同,即是通过激光快速烧熔玻璃粉,使其粘接成型;玻璃丝烧熔堆积,其主要原理是用高温喷枪融化玻璃丝,由3D打印机控制玻璃丝,堆积成型;目前最新的技术是在2015年8月由MIT glass lab和Mediated Matter 联合公布的G3DP 项目,实现玻璃熔丝冷凝堆积方式透明玻璃3D打印,其打印原理是将融化的玻璃液通过打印头流入打印机机体的退火炉内,玻璃溶液在退火炉内冷凝堆积, 3D打印机控制打印头,打印出不同形状的玻璃制品。本文基于传统FDM技术,提出一种新型玻璃3D打印技术,并完成玻璃3D打印机原型。

2 玻璃3D打印设计方案

2.1 玻璃3D打印难点

和传统的3D打印不同,玻璃3D打印从材质到成型过程等均有很大的难度和挑战,其中包括:

(1)传统3D打印的材质是聚乳酸(PLA),ABS树脂等塑料材质,或者用于激光打印的粉末材质等,而玻璃3D打印中使用玻璃原料时,玻璃的熔点(约1000度)较塑料材质(约200度)高很多;而使用玻璃粉末会导致打印的物体颗粒感强,不均匀;

(2)玻璃打印中温度控制难度大。玻璃液体存储于温度高于1000度的容器中,经过打印头后,玻璃液体需要固话成型,而为了防止玻璃碎裂,一般而言需要将成型物体放置于退火炉中,控制温度480度左右,如何在自动化打印成型过程中控制玻璃温度具有很大的难度;

(3)精确的运动控制系统是3D打印中一个比较核心的部分。传统的3D打印也需要运动控制,而在玻璃3D打印中,玻璃制品对于精度的要求也很高,否则会出现尖角或者不均匀棱角。因此,实现高精度的运动控制也是玻璃3D打印中一个较大难题。

2.2 玻璃3D打印方案

本文基于FDM和熔丝冷凝,提出一种新型玻璃3D打印方案,设计原理如下:

整机由三个主要部分构成:

2.2.1 笛卡尔结构导轨

我们设计使用笛卡尔结构导轨承载玻璃制品,是因为笛卡尔结构导轨控制精度高,和计算机数控机床(Computer Numerical Control, CNC)类似,笛卡尔结构导轨可以承担重量较大的用于融化玻璃的坩埚炉及用于玻璃制品退火成型的冷却平台。和传统的FDM 3D打印机不同,我们需要使用高温熔化玻璃,FDM 3D打印机可以使用线圈逐段融化,而玻璃只能放在坩埚炉中,使得整体结构需要较大承重。

2.2.2 玻璃熔炉

如图1所示,玻璃液体存储在坩埚炉D内,坩埚炉主要用于高温熔化玻璃,并在非打印时存储玻璃液体;

2.2.3 冷却平台及退火炉

在玻璃液体经过挤出头固化时,需要有冷却平台将玻璃液体降温从而实现固化。同时,也需要对成型的物体进行退火保温,防止玻璃的碎裂。

其主要工作原理如下:

玻璃原料放置在坩埚炉D中,通过高频线圈E可以实现快速加热,融化玻璃。为了排除玻璃杂质及其他空气,通过搅拌棒G不断搅拌,排除气泡。玻璃液体通过助推空气F,使得玻璃液体从液熔喷嘴C中流出,并在冷凝空气A和高频线圈B的作用下对玻璃液体降温,并在冷却平台H上实现退火,形成玻璃制品。

2.3 技术方案特点

本文所提出的玻璃3D打印技术方案有以下特点:

(1)通过加热线圈可以快速实现玻璃的融化,并且恒温存储玻璃液体。玻璃加热融化需要一定的时间周期,我们设计的技术方案可以在需要打印的时候及时挤出玻璃液体,提高工作效率;

(2)控制速度灵敏,通过存储高温玻璃液体的方式可以在很短时间内挤出玻璃液体,进行打印工作;

(3)支持各种情况下的玻璃制品打印,保证玻璃制品美观,而其他几种方式很难支持连贯造型的玻璃制品打印。

3 总结与展望

本文提出一种新型玻璃3D打印技术方案,主要基于传统3D打印技术熔丝堆积(FDM),将玻璃原料放入坩埚炉内,使用高频线圈加热等方案将玻璃原料融化为液体;然后利用惰性气体挤出玻璃液体到冷却平台,采用逐层堆积的方式形成物体;并通过退火炉实现退火降温,最终打印成型的玻璃制品。该方案和F有的玻璃3D打印方案相比,速度快,精度高,能实现更好的打印效果。

玻璃3D打印是一个巨大的市场,我们会在玻璃3D打印原型机的基础上进一步研发,设计适合工业化生产的玻璃3D打印机,推广到玻璃制造行业,提升玻璃制造效率和成品率,促进整个玻璃行业的快速发展。

(通讯作者:王跃宣)

参考文献

[1]Hideo Kodama.A Scheme for Three-Dimension Display by Automatic Fabrication of Three-Dimensional Model.IEICE TRANSACTION on Electronics,vol.J64-C,No.4,pp. 237-241,April,1981.

[2]Charles W.Hull.Apparatus for production of three-dimensional objects by stereolithography. Patent,US4575330A.

[3]Chee Kai Chua,Kan Fai Leong, Chu Sing Lim.Rapid Prototyping. World Scientific.2003:124.ISBN 9789812381170.

[4]R.Jones,P.Haufe,E.Sells,P.Iravani,V.Oliver,C.Palmer,A.Bowyer.Reprap-the replicating rapid prototype. Robotica,29(01),177-191,2011.

[5]Guy Rundle.A revolution in the marketing.Affirm press.2014.IBSN 9781922213303.

[6]Ben Wittbrodt,Joshua M.Pearce.The effect of PLA color on material properties of 3D printed components. Addictive Manufacturing.2015-10-01, 8:110-116.

[7]Ian Gibson, Paulo Jorge Bartolo. History of stereolithography. stereolithography:Materials, Processes,and Applications,41-44, 2011.

[8]Chuck Hull.On stereolithography. Virtual and Physical Prototyping, Vol 7,2012.

[9]C.Deckard.Method and apparatus for producing parts by selective sintering.Patent,US4863538,1989.

[10]Alex Lou,Carol Grosvenor.Selective laser sintering, birth of and industry.The University of Texas, 2012.

[11]Envision Tec.Technology overview DLP process.http:///technology-overview,2013.

[12]Arif Sirinterlikci,Keith G.Morgan, Christopher Steven Kremer,Bruce Allen Barnes.A capstone project on design and development of a Digital Light Processing 3D printer. 122nd ASEE Annual Conference & Exposition, 2015.

[13]G.Marchelli,R.Prabhakar,D.Storti, M.Ganter.The guide to glass 3D printing:developments,methods, diagnostics and results.Rapid Prototype Journal,17(03):187-194, 2011.

[14]M.Fateri,M.Khosravi.On-site additive manufacturing by selective laser melting of composite objects. Concepts Approach Mars Explor.2012.

[15]S.Klein, S.Simske,C.Parraman,et al.3D printing of transparent glass. HP Tech Rep.2012.

[16]Micron E.M.E.Ltd.Breakthrough in 3D printing glass.http:///blogs/news/34473924-breakthrough-in-3d-printing-glass, 2015.

[17]John Klein,Michael Stern,Giorgia Franchin,Markus Kayser,Chikara Inamura,Shreya Dave,James C. Weaver,Peter Houk, Paolo Colombo, Maria Yang,Neri Oxman.Additive manufacturing of optically transparent glass.3D Printing and Additive Manufacturing.2(03):92-105, 2015.

作者介

顾钊铨(1989-),男,博士学位。现为香港大学博士后。主要研究领域为无线网络和分布式计算等。

通讯作者简介

王跃宣(1975-),女,博士学位。现为浙江大学计算机科学与技术学院教授。主要研究领域为网络科学、量子网络和系统科学等。

作者单位

1.香港大学计算机学院 香港特别行政区 999077

2.中国美术学院 浙江省杭州市 310002

第9篇:新型玻璃教学设计范文

关键词:节能理念;玻璃幕墙;应用

中图分类号:TE08 文献标识码: A

引言

玻璃幕墙作为一种建筑护结构,具有采光性能好、通透感强、样式多变、自重轻的特点而被广泛应用于大型办公楼、商场等公共建筑中,对提高城市景观和建筑品质具有重要作用。而玻璃幕墙节能性能设计的优劣,会直接影响玻璃幕墙的使用性能。因此对节能型幕墙设计的研究显得尤为重要。

一、建筑玻璃幕墙的节能技术分析

1、玻璃自身节能性能的控制

玻璃是建筑玻璃幕墙的主要材料,控制玻璃自身的节能性能对玻璃幕墙达到节能要求起到重要作用。而玻璃具有良好的导热能力,其是控制热传递的关键因素,通常的方法为:采用节能型玻璃和降低玻璃的传热系数。目前,为了适应现代化的建筑要求,建筑玻璃幕墙所采用的节能型玻璃种类很多,如低辐射镀膜玻璃、光致变色玻璃等都在不同程度上实现了节能。低辐射镀膜玻璃是通过磁控真空溅射的方法在优质浮法玻璃表面均匀地镀上特殊的金属膜系极大地降低了玻璃表面辐射率并提高了玻璃的光谱选择性。因此,加大对节能玻璃使用的力度,结合建筑设计的节能需求,合理选择不同性能的玻璃种类,从而可以在满足建筑要求的同时实现节能可持续发展的目标。而降低玻璃的传热系数,同样可以提高玻璃的节能保温性能,降低对能源的消耗量。例如选用中空玻璃,即多层玻璃。在两层玻璃之间充入空气或惰性气体,以此来降低玻璃的传热系数,减少热量的传递。而二者结合的例子,如LOW-E镀膜中空玻璃,更是体现了节能方面的优越性能。投射到LOW-E镀膜中空玻璃的可见光可以有效地透过膜系和玻璃,肉眼看不见的红外线80%以上被膜系反射。特别是远红外线几乎完全被其反射回去而不透过玻璃。这样既保持了室内明亮又在一定程度上减少了室内热负荷。

2、新型材料在建筑幕墙节能中的运用

(1)保温隔热材料

一般地,材料的保温隔热性能取决于材料的导热系数,材料的导热系数越小,保温隔热性能越好。建筑幕墙用保温材料主要有岩棉及其制品、矿棉及其制品、玻璃棉及其制品、聚苯乙烯泡沫塑料板等。目前,欧美等先进国家将外贴保温板黏结的方法应用于建筑幕墙。为克服保温板产品的不足,业内开始研究和推广新型浆体保温材料,以提高保温隔热性能和安全耐久性能,并满足不同使用条件下的节能环保要求。我国近年来在保温板黏结、保温浆料抹灰喷涂、预制复合保温板、保温材料与硬质面板装配等应用方面取得重大进展,有力地推动了我国的建筑节能工作。

(2)阳光辐射控制玻璃

阳光辐射控制玻璃主要通过改变玻璃的光学特性实现对太阳能辐射的选择性屏蔽,它大致可以分为光谱选择透过性玻璃和透过率可调玻璃两类。光谱选择透过性玻璃通过在玻璃表面覆盖一层或几层特殊材料涂层,使玻璃对不同波长的太阳辐射或热辐射具有不同的透过率。该技术是 Low-E 镀膜玻璃和热反射玻璃等技术的延伸,它可以使太阳辐射中的可见光成分最大限度地通过,而阻挡具有较高热量的红外线成分,达到合理利用自然光的采光和保温双重效果。

3、转换节能技术的应用

转换节能在玻璃节能技术中具有主动特性,偏重于资源利用。转换节能技术可以利用集成的途径,集中实现能源转化,提高能源的利用效率。例如:光电幕墙。光电幕墙主要是将光电技术,融合到幕墙建设中,合理利用太阳光,转化为建筑工程所需的电能。光电幕墙的电能来源于太阳光,不会在转化的过程中产生能源负担,也不会对建筑内外环境造成干扰。光电幕墙的玻璃类型比较特殊,其为中空类型,在建筑工程中发挥消音、隔热的作用,光电幕墙利用涂层来决定转化效率,持续供应建筑用电。

4、智能节能技术的应用

智能节能是玻璃节能技术的发展趋势,基于智能节能技术的应用,建筑玻璃结构可以根据外界自然因素的变化自动调节,充分利用自然资源,注重可再生资源的利用。智能节能技术在建筑设计中最明显的代表是智能幕墙系统,将玻璃幕墙设计成双层,与建筑内的功能系统相连,根据外界环境的变化,自动调节室内环境,使建筑内外环境条件不会产生过大差异。据有关资料统计,采用智能节能技术的建筑,与同类型普通建筑相比,降低能耗高达70%,成为玻璃节能技术的发展趋势。智能节能技术的系统特点明显,而且其在建筑设计中的应用较为广泛,如:采暖、排风、采光等方面,都可通过智能节能技术,实现节能效益。

5、重点处理热传导的隔断

玻璃幕墙的热桥部位往往出现在横梁、立柱的连接部位,幕墙与主体结构连接部位等。热桥的直观现象是易引起结露,冬天由于室外气温低而传导到室内时,铝型材或玻璃的局部温度低于室内露点温度,则在窗框周边会产生结露现象。如果大面积的热桥问题处理不当则会增大幕墙的实际传热系数,使得通过幕墙的热损耗大大增加。

判断隔热措施是否可靠主要是看固体的传热路径是否被有效隔断,这些路径包括:金属型材截面、金属连接件、螺钉等紧固件、中空玻璃边缘的间隔条等。型材截面的断热节点主要是通过采用隔热型材或隔热垫来实现。通过幕墙连接件、螺钉等紧固件的热桥则需要采用增加隔热垫或转换连接方式等办法来隔断固体的热传递途径。对于中空玻璃边缘间隔条的固体传热处理,可采用非铝合金材料的暖边间隔条来替代。

二、节能型幕墙设计中存在的问题分析

1、未充分认识到建筑玻璃幕墙设计的意义与重要性

现阶段,大多数建设单位以及设计单位对于幕墙设计缺乏必要的认识,或未意识到建筑玻璃幕墙设计的意义与重要性。对于建筑设计单位以及幕墙设计应负责的工作部分在现阶段尚缺乏清晰界定。这不仅导致建筑单位难以实现成本的合理化控制,同时也在幕墙系统设计中引发了各类不安全因素。

2、建筑幕墙设计人员专业素养与技术水平仍需提升

在建筑幕墙设计过程中,设计人员应具备过硬的专业素养及技术水平,然而现阶段国内建筑幕墙设计人员专业素养仍显不足,其技术水平仍需进一步提升。国内建筑幕墙设计行业中各类人员纷杂,仅凭借参考幕墙设计资料、教师短期传授而成,缺乏对口专业,不懂力学计算,不清楚结构计算软件相关参数,尤其是对于一部分缺乏软件辅助计算的结构束手无策,其设计方案大多来自盲目抄袭,此种情况不仅会对建筑幕墙设计行业有序运行产生阻碍,更会干扰建筑设计行业的健康发展。

对于建筑物而言,幕墙是承载其建筑功能以及建筑外观体现的重要结构组成部分,对于建筑施工运行的正常与否也有重要影响。因此,建筑幕墙设计工作者应积极学习先进幕墙技术,同时也应拓宽自身视野,放眼世界,敢于借鉴国外先进技术以改善自身设计水平,为建筑幕墙设计工作创造有利前提。

结束语

现代社会的进步和发展更加注重节能和环保,从生产环节上对节能技术进行革新,可以更好的融合绿色节能技术,提高建筑玻璃幕墙的综合性能指标。只有满足了节能的标准,建筑玻璃幕墙才能进一步推广到建筑工程中,所以建筑幕墙节能改造技术研究工作非常重要,相关人员要充分重视技术研发过程。

参考文献