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【關(guān)鍵詞】素質(zhì)教育 化學(xué)實(shí)驗(yàn) 綠色通道
實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的基本要求,中學(xué)化學(xué)中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)更是我們?nèi)媛鋵?shí)素質(zhì)教育的重要載體。雖然很多學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀與前些年比較已經(jīng)有了很大改觀,但是許多學(xué)校由于認(rèn)識(shí)不足或者經(jīng)濟(jì)問(wèn)題等原因,化學(xué)實(shí)驗(yàn)依然沒(méi)有得到足夠的重視,它所產(chǎn)生的深刻效果和深遠(yuǎn)影響也就無(wú)法體現(xiàn)。本文想結(jié)合我們多年的教育教學(xué)實(shí)踐就此發(fā)表自己的一點(diǎn)淺見(jiàn)。
一、素質(zhì)教育和化學(xué)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系
教育是一個(gè)民族進(jìn)步和發(fā)展的基礎(chǔ),是提高全民族整體素質(zhì)和創(chuàng)造能力的根本途徑。實(shí)施素質(zhì)教育就是要以提高國(guó)民素質(zhì)為根本宗旨,以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為重點(diǎn),造就德、智、體全面發(fā)展的社會(huì)主義接班人和建設(shè)者。而化學(xué)實(shí)驗(yàn)恰恰是培養(yǎng)和增強(qiáng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)踐能力、思維能力和創(chuàng)造能力的最佳載體,這些能力也正是人們?cè)谏鐣?huì)上生存和發(fā)展必不可少的基本素質(zhì)。
二、化學(xué)實(shí)驗(yàn)是落實(shí)素質(zhì)教育的重要載體
1. 化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)苡行Ъぐl(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
化學(xué)實(shí)驗(yàn)向?qū)W生展示了許多有趣的化學(xué)現(xiàn)象,為了更有效地從化學(xué)實(shí)驗(yàn)中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能,教師要巧設(shè)實(shí)驗(yàn),我們?cè)谶M(jìn)行 “鹽類水解”一節(jié)教學(xué)時(shí),上課開始即演示:向課前先用無(wú)色酚酞試劑寫著“鹽類水解”四個(gè)字的白紙上噴灑碳酸鈉溶液,結(jié)果學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn),本來(lái)無(wú)字的白紙上出現(xiàn)了“鹽類水解”四個(gè)紅字,伴隨這個(gè)奇妙變化過(guò)程的是學(xué)生的驚訝和疑問(wèn),此時(shí)課堂氣氛頓時(shí)活躍起來(lái),學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣立即得到激發(fā)。
2. 化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度
化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一個(gè)嚴(yán)格的科學(xué)過(guò)程,取得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)必須是真實(shí)的,實(shí)驗(yàn)結(jié)果還必須符合生產(chǎn)生活實(shí)際,如在“測(cè)量變質(zhì)的NaOH中雜質(zhì)碳酸鈉的百分含量”實(shí)驗(yàn)時(shí),有些學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程不規(guī)范(質(zhì)量的稱量不準(zhǔn)確、沉淀的洗滌不徹底等等),導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,致使實(shí)驗(yàn)得到的碳酸鈉的百分含量大于百分之一百,所以要想獲得實(shí)驗(yàn)的成功就必須嚴(yán)格按照操作規(guī)范進(jìn)行實(shí)驗(yàn),從實(shí)驗(yàn)的開始到實(shí)驗(yàn)紀(jì)錄、數(shù)據(jù)處理、總結(jié)歸納直至最后的結(jié)論得出都必須要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,否則功虧一簣。
3.化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,使學(xué)生在創(chuàng)造中快樂(lè)學(xué)習(xí)
古人云:“學(xué)起于思,思起于疑”。事實(shí)證明實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生思維能力的最佳途徑。如在“原電池”一節(jié)的教學(xué)中,我首先引導(dǎo)學(xué)生做兩個(gè)實(shí)驗(yàn):(1)鋅片和稀硫酸的反應(yīng),觀察現(xiàn)象。(2)鋅片和銅片間隔一段距離平行插入同一燒杯內(nèi)的稀硫酸中,觀察現(xiàn)象,然后在此基礎(chǔ)上用導(dǎo)線將兩金屬片的上端相連接構(gòu)成一個(gè)閉合回路,再觀察現(xiàn)象。最后比較兩實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象學(xué)生就會(huì)有這樣的疑問(wèn):實(shí)驗(yàn)(2)中當(dāng)用導(dǎo)線將兩金屬片的上端相連接構(gòu)成一個(gè)閉合回路后銅片上也生成了大量氣泡這是為什么?產(chǎn)生的是哪種氣體?等等。此時(shí),學(xué)生急于思考和尋找問(wèn)題的答案,學(xué)生的思維處于活躍狀態(tài),這時(shí)我又適當(dāng)?shù)卦O(shè)置了幾個(gè)有梯度的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題,同時(shí)又提供了鐵片、銅片,鋁片、碳棒、鹽酸、酒精、靈敏電流計(jì)等實(shí)驗(yàn)用品,并讓學(xué)生模仿剛才的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)幾種簡(jiǎn)單的原電池,讓學(xué)生自己思考總結(jié)原電池的形成條件,這樣不僅解決了本節(jié)課學(xué)習(xí)重點(diǎn),而且充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造靈感,使學(xué)生在創(chuàng)造中快樂(lè)學(xué)習(xí)。
4.化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的參與意識(shí)
學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性與創(chuàng)造性,增強(qiáng)學(xué)生的參與意識(shí)是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵,學(xué)生能從實(shí)驗(yàn)過(guò)程中和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析中獲取知識(shí),找出規(guī)律,悟出道理,并且能掌握解決一般問(wèn)題的方法。例如:在學(xué)習(xí)“燃燒”這一節(jié)時(shí),讓學(xué)生做 “紙鍋燒水”的實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)前所有的學(xué)生認(rèn)為紙張屬于易燃燒物,用紙鍋不可能把水燒開,在好奇心的驅(qū)使下,多數(shù)學(xué)生會(huì)積極地參與做這個(gè)實(shí)驗(yàn),通過(guò)實(shí)驗(yàn),不但證明了用紙鍋能把水燒開,加深對(duì)物質(zhì)燃燒的條件的認(rèn)識(shí),而且改變了學(xué)生對(duì)事物的看法,進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)、對(duì)生活積極的參與意識(shí)。
5. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的分工協(xié)作能力
當(dāng)今社會(huì),隨著生產(chǎn)力的發(fā)展,社會(huì)分工越來(lái)越細(xì),對(duì)人和人之間的協(xié)作能力的要求越來(lái)越高。因此教師應(yīng)該有意識(shí)地去培養(yǎng)學(xué)生的合作能力,化學(xué)分組實(shí)驗(yàn)就是最好的助手,在許多學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)中,小組各成員必須分工明確、密切協(xié)作才能有效地完成實(shí)驗(yàn)任務(wù),因此化學(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生的分工協(xié)作能力的重要途徑。
三、化學(xué)教師要進(jìn)一步解放思想、更新觀念,上好實(shí)驗(yàn)課
現(xiàn)代生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn),人類知識(shí)總量的急速增長(zhǎng)對(duì)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)和自我教育能力的要求越來(lái)越高。隨之而來(lái),對(duì)教師的要求也越來(lái)越高,這就要求我們教師要進(jìn)一步解放思想,更新觀念,要改變過(guò)去傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中不合理的方面,把實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重心由單純的傳授實(shí)驗(yàn)知識(shí)、讓學(xué)生背實(shí)驗(yàn)和機(jī)械的應(yīng)試實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)移到既要傳授知識(shí)又要注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程上來(lái),通過(guò)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手能力、獨(dú)立思考能力、創(chuàng)新能力。
總之,通過(guò)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅可以授之以“魚”,還能授之以漁,因此我們說(shuō)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是實(shí)施素質(zhì)教育的綠色通道。
【參考文獻(xiàn)】
[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))[Z].北京:人民教育出版社 ,2006.
【關(guān)鍵詞】城市綠地系統(tǒng);規(guī)劃;景觀生態(tài)學(xué)
隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展,城市化進(jìn)程加快,在給我們帶來(lái)極大的物質(zhì)財(cái)富享受的同時(shí),也給整個(gè)城市的生態(tài)系統(tǒng)造成巨大的壓力。生態(tài)系統(tǒng)失衡、生物多樣性減少、城市熱島效應(yīng)、城市綠地范圍減少等一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的出現(xiàn),使城市環(huán)境惡化、居民生活質(zhì)量下降。
從景觀生態(tài)學(xué)的角度來(lái)看,城市所面臨的生態(tài)環(huán)境和社會(huì)問(wèn)題,大致是由于城市景觀結(jié)構(gòu)布局不合理及景觀要素在結(jié)構(gòu)、功能和空間等方面不協(xié)調(diào)造成的。由此,我們可知,城市綠地系統(tǒng)的合理規(guī)劃不僅能美化環(huán)境、平衡整個(gè)城市的生態(tài)環(huán)境,還能夠改變居民生活環(huán)境,間接地減少社會(huì)問(wèn)題。
一、我國(guó)城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃模式的現(xiàn)狀
城市綠地系統(tǒng)是城市景觀生態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)的主體。合理的城市綠地規(guī)劃,才能建設(shè)好城市景觀,改善城市生態(tài)環(huán)境,并有助于解決城市的發(fā)展問(wèn)題。然而,目前我國(guó)的城市規(guī)劃建設(shè)卻無(wú)法達(dá)到其建設(shè)的目的,在建設(shè)過(guò)程中,存在著諸多問(wèn)題。
1.1缺乏合理性:目前的城市規(guī)劃建設(shè)的綠地系統(tǒng)建設(shè)只注重表面的綠地率、綠地覆蓋率、人均綠地面、人均公共綠地面積等四項(xiàng)指標(biāo),而忽略了城市綠地結(jié)構(gòu)和空間布局的合理性。
1.2缺乏遠(yuǎn)瞻性:意識(shí)上缺乏對(duì)生態(tài)性的認(rèn)識(shí),在綠地的建設(shè)規(guī)劃中只滿足了居民的“游憩”功能和城市的“景觀”功能,沒(méi)有意識(shí)到整個(gè)城市生態(tài)環(huán)境發(fā)展長(zhǎng)遠(yuǎn)性的重要性。
1.3缺乏合理性:受城市建設(shè)用地制約,把城市綠地建設(shè)和城市結(jié)構(gòu)分開來(lái)看待,并沒(méi)有注意到城市結(jié)構(gòu)應(yīng)依附于生態(tài)系統(tǒng),所以,在實(shí)際的規(guī)劃中,沒(méi)有優(yōu)先考慮城市的綠化用地。
1.4缺乏完整性:大多數(shù)城市綠地系統(tǒng)只注重城市中心的建設(shè),而忽略了郊區(qū)在類的周邊環(huán)境綠地建設(shè),系統(tǒng)布局不合理,使得整個(gè)城市綠地生態(tài)系統(tǒng)不完整,其功能得不到良好發(fā)揮。
1.5缺乏法制性:我國(guó)城市綠地系統(tǒng)法規(guī)條例并不健全,所以在城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃時(shí),有的城市由于其政府部門貫徹和執(zhí)行力度不夠,使得整個(gè)城市綠地系統(tǒng)的建設(shè)得不到良好的指導(dǎo)和執(zhí)行。
二、景觀生態(tài)學(xué)的原理及研究?jī)?nèi)容
景觀生態(tài)學(xué)是一門研究景觀單元的類型組成、空間配置及其與生態(tài)學(xué)過(guò)程相互作用的綜合性學(xué)科。它研究景觀和區(qū)域尺度的資源、環(huán)境經(jīng)營(yíng)與管理問(wèn)題,具有綜合整體性和宏觀區(qū)域性特色,并以中尺度的景觀結(jié)構(gòu)和生態(tài)過(guò)程關(guān)系研究見(jiàn)長(zhǎng)。強(qiáng)調(diào)空間格局、生態(tài)學(xué)過(guò)程與尺度之間的相互作用是景觀生態(tài)學(xué)研究的核心所在。
景觀生態(tài)學(xué)研究的內(nèi)容為景觀結(jié)構(gòu),景觀功能,景觀變化和景觀管理四個(gè)方面。其理論基礎(chǔ)是整體論和系統(tǒng)理論,總體來(lái)說(shuō),景觀生態(tài)學(xué)研究的根本是內(nèi)穩(wěn)態(tài)的機(jī)制,即地表所作用因素之間的相互關(guān)系如何,以及它們?cè)斐伤胶痛怪钡漠愘|(zhì)性。
三、景觀生態(tài)學(xué)原理在城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃中的運(yùn)用
城市綠地系統(tǒng)是城市建成區(qū)或規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi),以各種類型的綠地為組分而構(gòu)成的系統(tǒng),其具有園藝,生態(tài)和空間三種內(nèi)涵。它在城市空間環(huán)境內(nèi),以自然植被和人工植被為主要存在形態(tài)的能發(fā)揮生態(tài)平衡功能,對(duì)城市生態(tài),景觀和居民休閑生活有積極作用。
3.1城市綠地系統(tǒng)的特征及任務(wù)
城市生態(tài)系統(tǒng)作為人類生態(tài)系統(tǒng)中的一種,受人類行為影響較大,決定了其不完整性、復(fù)雜性和脆弱性等特點(diǎn)。要平衡城市生態(tài)系統(tǒng),最關(guān)鍵的是要建設(shè)好城市的綠地系統(tǒng)。由于城市生態(tài)系統(tǒng)的特征,所以綠地系統(tǒng)的建設(shè)必須要達(dá)到系統(tǒng)、整體、穩(wěn)定的要求。其規(guī)劃有三項(xiàng)基本任務(wù):①美化環(huán)境,塑造城市形象;②改善環(huán)境,提高居民生活質(zhì)量;③平衡城市生態(tài)系統(tǒng),結(jié)合城市經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)布局,實(shí)現(xiàn)綜合綠色規(guī)劃。
3.2景觀生態(tài)學(xué)在城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃中的運(yùn)用
以往的城市建設(shè)過(guò)于重視人工的建筑系統(tǒng),忽略了城市綠地系統(tǒng)的建設(shè)和生態(tài)環(huán)境的平衡。所以,針對(duì)目前我國(guó)城市綠地規(guī)劃和建設(shè)的現(xiàn)狀,景觀生態(tài)學(xué)原理的提出為整合城市綠地系統(tǒng)與人工建筑系統(tǒng)提供了一條新的城市規(guī)劃途徑。
3.2.1斑塊、廊道模式的合理應(yīng)用
從景觀生態(tài)學(xué)的角度來(lái)看,在城市綠地系統(tǒng)的建設(shè)中,斑塊和廊道的合理分布是整個(gè)建設(shè)規(guī)劃中的關(guān)鍵部分。斑塊不僅要數(shù)量多,還需要分布均勻。把大小斑塊合理地結(jié)合起來(lái),以大斑塊為主,小斑塊為輔,使大斑塊成為城市的“綠肺”,小斑塊擔(dān)當(dāng)起物種遷移“踏腳石”的作用,從城市整體景觀格局出發(fā),在關(guān)鍵性的局部開辟綠地斑塊,使其相對(duì)合理均勻地分布在城市綠地系統(tǒng)中,最大程度地發(fā)揮其作用,保證整個(gè)城市的生態(tài)環(huán)境效益。在廊道的設(shè)計(jì)上,應(yīng)該保證其具有足夠的寬度。除了在沿河地帶設(shè)立綠廊外,還應(yīng)該與城市道路相結(jié)合,在道路兩側(cè)設(shè)立一些足夠?qū)挾鹊闹脖粠Щ蚍雷o(hù)林帶,在居住區(qū)和工業(yè)區(qū)設(shè)立隔離林帶或是衛(wèi)生防護(hù)林帶。由于廊道能有機(jī)地連接不同地域,所以城市的綠廊系統(tǒng)應(yīng)成網(wǎng)狀分布,以達(dá)到其最佳效用。城市綠地系統(tǒng)的規(guī)劃中,應(yīng)把斑塊和廊道的布局有機(jī)地結(jié)合起來(lái),使各廊道,各斑塊之間相互連通,使其發(fā)揮最大的功效,優(yōu)化整個(gè)城市的生態(tài)系統(tǒng)。
3.2.2景觀異質(zhì)性的應(yīng)用
景觀的異質(zhì)性是景觀生態(tài)學(xué)中的一個(gè)重要概念,景觀的異質(zhì)性主要是指斑塊鑲嵌的復(fù)雜性及結(jié)構(gòu)分布的非均勻性和非隨機(jī)性,其作為景觀結(jié)構(gòu)的重要特征,決定了空間格局的多樣性。從景觀生態(tài)學(xué)來(lái)看,景觀的異質(zhì)性越大,景觀類型就越多,空間格局的形式也越多,其防止外來(lái)干擾的能力也越強(qiáng);同時(shí),由于景觀的異質(zhì)性是生物多樣性的前提,所以越大的異質(zhì)性越能夠保證生物物種的多樣性,使得整個(gè)城市的生態(tài)系統(tǒng)更加穩(wěn)定。所以在城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃中,景觀異質(zhì)性的維持和發(fā)展是必不可少的。
四、結(jié)束語(yǔ)
作為城市生態(tài)環(huán)境規(guī)劃的重要組成部分,城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃在構(gòu)建和諧城市生態(tài)方面有著不可忽視的作用。建設(shè)好城市綠地系統(tǒng),能夠平衡城市生態(tài)系統(tǒng),提高居民生活環(huán)境,構(gòu)建和諧社會(huì)。而把景觀生態(tài)學(xué)合理地應(yīng)用于城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃中,劃分廊道、斑塊,確保城市景觀格局的完整性及生態(tài)環(huán)境恢復(fù)的連續(xù)性,有助于對(duì)城市綠化系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)行科學(xué)的指導(dǎo)和規(guī)劃,可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃中缺乏生態(tài)功能的缺陷,促進(jìn)城市綠化發(fā)展,提高綠化效益,從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)改善城市環(huán)境和維持城市的可持續(xù)發(fā)展的最終目的。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:振動(dòng)訓(xùn)練;頻率;皮膚血流量
中圖分類號(hào):G804.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1007-3612(2008)07-0929-03
全身振動(dòng)訓(xùn)練法(WBV)作為一種新興的訓(xùn)練方法正被越來(lái)越廣泛的運(yùn)用。全身振動(dòng)訓(xùn)練法是通過(guò)對(duì)人體全身或局部施加低頻振動(dòng)的方法激活肌梭特別是初級(jí)Ia傳入神經(jīng)纖維興奮性反射性引起梭外肌纖維收縮在肌肉主動(dòng)收縮的前提下,最大限度募集運(yùn)動(dòng)神經(jīng)單位活動(dòng)。全身振動(dòng)訓(xùn)練法是一種動(dòng)態(tài)的訓(xùn)練方法,能以相對(duì)較小的負(fù)荷達(dá)到訓(xùn)練的效果。國(guó)內(nèi)外近十年有許多學(xué)者從不同角度對(duì)振動(dòng)訓(xùn)練法進(jìn)行了研究,研究方向主要包括訓(xùn)練振動(dòng)對(duì)肌肉力量和爆發(fā)力、縱跳高度、代謝變化、激素水平和身體成分等。除了研究健康和運(yùn)動(dòng)人群以外,振動(dòng)訓(xùn)練目前還應(yīng)用在多發(fā)性硬化癥,帕金森氏等疾病康復(fù)領(lǐng)域。
目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于全身振動(dòng)訓(xùn)練法對(duì)于循環(huán)系統(tǒng)的研究比較少,僅有少數(shù)對(duì)血壓及心率變化的報(bào)道,而全身振動(dòng)訓(xùn)練法對(duì)皮膚血流量影響的文章寥寥可數(shù)。目前還不清楚全身振動(dòng)訓(xùn)練法對(duì)皮膚血流量變化的影響機(jī)理,特定頻率振動(dòng)或不同振動(dòng)持續(xù)時(shí)間對(duì)皮膚血流量的影響情況也不清楚,本研究通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)定振動(dòng)10 min以及恢復(fù)期15 min30 Hz與50 Hz頻率受試者前臂皮膚血流量的變化影響,了解振動(dòng)訓(xùn)練頻率與持續(xù)時(shí)間與皮膚血流量變化的關(guān)系,并進(jìn)一步探討導(dǎo)致不同頻率振動(dòng)訓(xùn)練導(dǎo)致皮膚血流量變化可能性機(jī)制。
1研究對(duì)象與方法
1.1研究對(duì)象
本研究選取22名普通高校健康學(xué)生志愿者,包括男性受試者13名,平均年齡(20.4±2.6)歲女性受試者9名,平均年齡(20.1±1.9)歲,通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查的方式要求參與實(shí)驗(yàn)的受試者無(wú)中樞神經(jīng)問(wèn)題,無(wú)參與神經(jīng)肌肉類治療,無(wú)心血管等慢性疾病,所有受試者均自愿參與本次研究。
1.2研究方法
1.2.1實(shí)驗(yàn)法把受試者隨機(jī)均分入兩組,30 Hz振動(dòng)訓(xùn)練試驗(yàn)組與50 Hz振動(dòng)訓(xùn)練試驗(yàn)組。
1.2.2測(cè)試方法
1.2.2.1振動(dòng)訓(xùn)練試驗(yàn)采用Power Plate pro5 HP(Best Alliance Trading Co.Ltd)進(jìn)行振動(dòng)訓(xùn)練,該訓(xùn)練儀可以進(jìn)行30~60 Hz的振動(dòng)訓(xùn)練,本實(shí)驗(yàn)選擇高頻50 Hz與低頻30 Hz分別對(duì)受試者前臂進(jìn)行10 min振動(dòng)訓(xùn)練,每一分鐘結(jié)束后振動(dòng)停止10 s進(jìn)行皮膚血流量測(cè)定。選擇10 s振動(dòng)間歇進(jìn)行測(cè)試是因?yàn)槎嗥绽占す鈨x是根據(jù)光纖光學(xué)原理對(duì)皮膚血流量進(jìn)行測(cè)定,無(wú)法在振動(dòng)期對(duì)皮膚血流量進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定。為了防止實(shí)驗(yàn)過(guò)程中測(cè)試部位重量導(dǎo)致X、Y、Z軸的振動(dòng)位置偏離或測(cè)試部位放置于振動(dòng)板不同部位影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。首先使用加速感應(yīng)器進(jìn)行了振動(dòng)試驗(yàn)的預(yù)實(shí)驗(yàn),使用5~90 kg重物在振動(dòng)板上進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn),通過(guò)加速感應(yīng)器記錄振動(dòng)過(guò)程中重物的位移情況,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在X、Y、Z軸上重物振動(dòng)范圍很小,30 Hz實(shí)驗(yàn)(偏離度:X=1.1%, Y=1.5% Z=1.3%),50 Hz實(shí)驗(yàn)(偏離度:X=1.8%, Y=1.4% Z=2.7%),重物放置在振動(dòng)板不同位置實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),30 Hz實(shí)驗(yàn)(偏離度:X=1.6%, Y=1.3% Z=0.8%),50 Hz實(shí)驗(yàn)(偏離度:X=1.7%,Y=1.4% Z=0.5%)。預(yù)實(shí)驗(yàn)證明測(cè)試部位重量與放置位置對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程不會(huì)造成影響。
1.2.2.2皮膚血流量測(cè)試采用激光多普勒血流圖像儀進(jìn)行所有血流量的測(cè)試。試驗(yàn)前30 min對(duì)圖像儀預(yù)熱,對(duì)感應(yīng)器與放大器進(jìn)行相關(guān)調(diào)試校正。由于人體上肢組織的個(gè)體差異可能會(huì)影響到測(cè)試結(jié)果,通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)我們將測(cè)試位置選定在距離肘橫紋2.5 cm,肘內(nèi)測(cè)距離尺骨3.5 cm處,每個(gè)受試者在該位置進(jìn)行無(wú)創(chuàng)傷標(biāo)記。
1.2.3測(cè)試過(guò)程22名受試者被隨機(jī)均分入兩組,實(shí)驗(yàn)前兩小時(shí)內(nèi)要求不得進(jìn)食,受試者要求身著輕松舒適的服裝,測(cè)試房間溫度22~25℃,每名測(cè)試者測(cè)試前休息10 min,測(cè)試時(shí)站立于振動(dòng)儀前右前臂置于振動(dòng)儀上,手掌向下,肘曲大概120°。
實(shí)驗(yàn)組分為30 Hz組與50 Hz組,兩組受試者分別進(jìn)行10 min振動(dòng)訓(xùn)練,頻率30 Hz與50 Hz,在每一分鐘間隔10 s,使用激光多普勒血流圖像儀測(cè)試血流量,振動(dòng)結(jié)束后測(cè)試恢復(fù)期15 min內(nèi)血流量變化。
1.2.4數(shù)據(jù)處理以測(cè)試第一分鐘平均血流量作為基線值,每分鐘測(cè)得數(shù)據(jù)均轉(zhuǎn)化為對(duì)基線值百分比進(jìn)行比較,所有數(shù)據(jù)均以“均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差"表示。統(tǒng)計(jì)分析使用SPSS for windows12.0版統(tǒng)計(jì)分析軟件完成,組間兩兩比較使用雙因素方差分析,使用獨(dú)立方差T檢驗(yàn)比較性別間血流量變化差異,顯著性差異水平P
2結(jié)果
2.1振動(dòng)期各時(shí)間階段血流量通過(guò)了解不同頻率振動(dòng)訓(xùn)練訓(xùn)練期間血流量的變化情況對(duì)比,可以發(fā)現(xiàn)振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)于人體血流量變化影響的時(shí)間變化規(guī)律,對(duì)比不同頻率對(duì)血流量影響的效果,有助于不同項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目專項(xiàng)化訓(xùn)練及不同康復(fù)計(jì)劃的制訂與監(jiān)控。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)在振動(dòng)訓(xùn)練期間及恢復(fù)期間,雖然50 Hz組皮膚血流量增幅明顯大于30 Hz組,但兩組之間血流量并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。在振動(dòng)訓(xùn)練的第2和3 min,30 Hz組的血流量分別是基線值的206%和218%,50 Hz組為基線值的323%和445%。
振動(dòng)訓(xùn)練的第4 min,30 Hz組與50 Hz組相對(duì)于基線值均有顯著性增加30 Hz組為256%,50 Hz為428%(P=0.03)。從第4 min持續(xù)到第10 min訓(xùn)練結(jié)束,皮膚血流量均保持顯著性增加(P
2.2恢復(fù)期各時(shí)間階段血流量在以往的研究中,尚無(wú)對(duì)于不同頻率振動(dòng)下恢復(fù)不同時(shí)間階段血流量的研究,而了解恢復(fù)階段不同時(shí)間階段血流量的變化階段有利于更清楚的了解頻率對(duì)于血流量變化的影響關(guān)系以及振動(dòng)訓(xùn)練時(shí)間強(qiáng)度的監(jiān)控都有指導(dǎo)作用。
在振動(dòng)訓(xùn)練結(jié)束后的恢復(fù)階段,30 Hz組血流量在第8 min恢復(fù)到基線值,從第9 min后血流量開始低于基線值,并在15 min時(shí)達(dá)到最低點(diǎn)78%。而50 Hz組在恢復(fù)階段的15 min內(nèi)始終保持高于基線值。恢復(fù)階段測(cè)試結(jié)束的第15 min為135%。
3分析與討論
振動(dòng)訓(xùn)練能激活肌肉的本體感受器,反射的引起不隨意收縮的肌肉產(chǎn)生收縮,在電生理學(xué)上把這種反射定義為張力性振動(dòng)反射。
在國(guó)際上目前被廣泛運(yùn)用于神經(jīng)生理學(xué)與電生理治療當(dāng)中,國(guó)外學(xué)者利用肌電圖對(duì)外周神經(jīng)沖動(dòng)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)在適宜的振動(dòng)頻率下,神經(jīng)沖動(dòng)的發(fā)放頻率加快同步性增強(qiáng),肌肉出現(xiàn)共振現(xiàn)象,附加振動(dòng)組的肌點(diǎn)活性平均比對(duì)照組高25%左右。在柔韌性反應(yīng)研究方面振動(dòng)訓(xùn)練可以提高痛覺(jué)閾,肌肉激活,本體感受器興奮,肌肉溫度及血流加速提高柔韌性素質(zhì)。在國(guó)外的研究中,還有的學(xué)者通過(guò)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)反縣可以振動(dòng)訓(xùn)練可以有效的改善平衡控制能力和預(yù)防跌倒的風(fēng)險(xiǎn)。在康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)對(duì)偏癱患者的康復(fù)具有比較好的效果,并且可以通過(guò)振動(dòng)訓(xùn)練改進(jìn)中老年婦女骨質(zhì)疏松和骨礦結(jié)構(gòu)。而對(duì)于代謝系統(tǒng),從最大攝氧量、血流量、體成分、內(nèi)分泌等領(lǐng)域的研究發(fā)現(xiàn),振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)于提高最大攝氧量的值、增加血液循環(huán),提高睪酮水平等均有一定效果,而國(guó)內(nèi)的研究主要集中在振動(dòng)訓(xùn)練法對(duì)于力量訓(xùn)練的訓(xùn)練效果行,而對(duì)于其它相關(guān)領(lǐng)域的研究還非常少。
振動(dòng)訓(xùn)練主要受振動(dòng)強(qiáng)度、振動(dòng)頻率、振動(dòng)方向等因素的影響,在實(shí)際訓(xùn)練中,要注意振動(dòng)強(qiáng)度的控制,加速度太小,對(duì)人體影響效果不明顯,而振動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致人體不適應(yīng)反應(yīng)產(chǎn)生。一般以50 Hz作為界定高頻與低頻的界限,50 Hz以上的振動(dòng),大部分振動(dòng)能量以波的形式通過(guò)組織傳播,而60 Hz以上的振動(dòng),會(huì)引起眼球共振,人體會(huì)出現(xiàn)神經(jīng)失調(diào),內(nèi)分泌紊亂等癥狀。所以在設(shè)置振動(dòng)訓(xùn)練計(jì)劃時(shí)需要充分考慮到影響到振動(dòng)訓(xùn)練結(jié)果的限制性因素。
根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,在以往的振動(dòng)試驗(yàn)研究中,有學(xué)者發(fā)現(xiàn)高頻對(duì)血流速度和肌力都有負(fù)面作用,低頻對(duì)肌力量有增加作用,振動(dòng)訓(xùn)練后,可以提高大小腿血流量顯著性提高,平均血流速增加,阻力因素明顯減小。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)30 Hz與50 Hz振動(dòng)訓(xùn)練均可以顯著改變前臂血流量,與文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果相符合。在振動(dòng)訓(xùn)練過(guò)程中,30 Hz與50 Hz訓(xùn)練對(duì)與血流量的影響沒(méi)有顯著性差異,說(shuō)明不同頻率的振動(dòng)訓(xùn)練均可作為提高血流量的運(yùn)動(dòng)方式。從運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)角度,通過(guò)改善局部受傷的部位的血液循環(huán)狀況可以促進(jìn)由神經(jīng)系統(tǒng)損傷導(dǎo)致的循環(huán)系統(tǒng)障礙潰瘍癥狀的恢復(fù)。本次研究發(fā)現(xiàn)了振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)于血流量影響的變化規(guī)律,在振動(dòng)訓(xùn)練開始的前5 min,血流量有顯著性變化并在第5 min到達(dá)峰值,在5~10 min的過(guò)程中,血流量持續(xù)保持高于基線值,但始終沒(méi)有超過(guò)5 min的峰值,說(shuō)明5 min的振動(dòng)訓(xùn)練可以引起最大限度的血流量變化。長(zhǎng)期振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)于血流量變化的影響目前還不清楚,可以在今后的研究中繼續(xù)探討。
目前有許多促進(jìn)血流量的運(yùn)動(dòng)康復(fù)方式,但都有其不同的弱點(diǎn),如熱療可能會(huì)導(dǎo)致皮膚燙傷,藥物療法會(huì)有副作用,許多人無(wú)法進(jìn)行日常的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。振動(dòng)訓(xùn)練法具有適用人群范圍廣,訓(xùn)練方式簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。參與實(shí)驗(yàn)的所有受試者在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中均沒(méi)有任何不適的癥狀。而且本次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)僅需要5 min的振動(dòng)訓(xùn)練,血流量的改變即可達(dá)到峰值,適合于很多沒(méi)有時(shí)間專門進(jìn)行體育鍛煉人群進(jìn)行健身活動(dòng)。
4結(jié)論
30 Hz與50 Hz振動(dòng)訓(xùn)練均可以顯著性提高皮膚血流量,振動(dòng)訓(xùn)練的效果至少可以持續(xù)9 min以內(nèi)。30 Hz與50 Hz振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)血流量變化影響無(wú)顯著性差異,但50 Hz振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)血流量影響速度更快。在恢復(fù)階段15 min內(nèi),50 Hz血流量始終高于基線者,而30 Hz在恢復(fù)階段很快就下降到基線值以下,說(shuō)明50 Hz的振動(dòng)訓(xùn)練對(duì)于提高訓(xùn)練者的血流量可能更為持久有效。振動(dòng)訓(xùn)練法可能是一種較好的促進(jìn)局部血液循環(huán),提高血流量的康復(fù)手段。振動(dòng)訓(xùn)練法對(duì)于循環(huán)系統(tǒng)如最大攝氧量,體成分,內(nèi)分泌等方便的研究有待進(jìn)一步開展。
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關(guān)鍵詞 :道路綠化;綠化型式;自然通風(fēng);計(jì)算流體力學(xué);仿真分析
中圖分類號(hào): TU024;X7
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1671-2641(2012)06-0000-00
近年來(lái),隨著CFD(計(jì)算流體力學(xué))技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步,計(jì)算機(jī)仿真模擬設(shè)計(jì)不僅在綠色建筑和城市規(guī)劃領(lǐng)域得到了極大的應(yīng)用和普及,還從室內(nèi)走向了建筑外環(huán)境。一些研究者開始嘗試在不同綠化型式對(duì)于室外熱環(huán)境和風(fēng)環(huán)境的影響方面開展數(shù)值模擬研究比較[1]。但是,由于植物自身具有的流動(dòng)性冠層、蒸騰介導(dǎo)熱質(zhì)傳遞等特性,用對(duì)于計(jì)算機(jī)模擬綠化植物的流體環(huán)境計(jì)算機(jī)模擬仍面臨著是個(gè)難題,制約了CFD技術(shù)在定量預(yù)測(cè)綠化對(duì)于通風(fēng)環(huán)境和熱環(huán)境的影響方面的發(fā)展[2]。本文通過(guò)建立綠化植物的三維冠層模擬方法,結(jié)合植物冠層分析技術(shù),建立綠化植物多孔介質(zhì)模型,模擬研究了兩種綠化型式對(duì)廣州城市道路自然通風(fēng)環(huán)境的不同影響。在此基礎(chǔ)上,與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行擬合度驗(yàn)證,以期幫助定量化評(píng)價(jià)、優(yōu)化道路綠化設(shè)計(jì),進(jìn)而為改善城市自然通風(fēng)環(huán)境和建設(shè)生態(tài)城市提供技術(shù)支撐。
1研究方法
1.1樣地概況:
測(cè)試的道路綠地斑塊位于廣州市海珠區(qū)的南洲路(E113°19′, N22°47′),測(cè)試路段為東西走向,道路綠化植物種類簡(jiǎn)單,長(zhǎng)勢(shì)良好。綠化型式分為兩種:一種為純行道樹綠化,喬木層種類為非洲桃花心木(Khaya senegalensis);另一種型式為行道樹
基金/項(xiàng)目: 國(guó)家星火計(jì)劃項(xiàng)目(No.2011GA7800)、廣東省科技攻關(guān)項(xiàng)目( 2009B021500004)、廣東省教育廳高層次人才項(xiàng)目和廣州市教育局羊城學(xué)者科技計(jì)劃項(xiàng)目(10B004D)。
第一作者簡(jiǎn)介: 聶磊( 1973- ) , 男, 吉林長(zhǎng)春人, 博士, 教授, 研究方向?yàn)閳@林生態(tài)、綠地植物。
下整齊種植有灌木層,種類為黃金榕(Ficus microcarpa cv.Golden Leaves),其組成效果如圖1所示。測(cè)試路段的道路兩側(cè)退界距離達(dá)到20 m以上,參考巖田達(dá)明等的分析結(jié)論,對(duì)道路綠化風(fēng)場(chǎng)的影響視為忽略不計(jì)[1]。
1.2 植物冠層結(jié)構(gòu)建模:
測(cè)量單株植物的樹高、枝下高、冠幅、胸徑、樹冠外輪廓曲率拐點(diǎn)坐標(biāo)等形態(tài)特征數(shù)據(jù),其中曲率拐點(diǎn)坐標(biāo)采用手持紅外線測(cè)距儀測(cè)定。運(yùn)用3DMAX軟件建模出圓柱形、圓球形、尖塔形、圓錐形、卵圓形、倒卵形、鐘形、傘形等園林植物冠層的不同結(jié)構(gòu)類型。其中非洲桃花心木為倒卵形樹冠,黃金榕為卵圓形樹冠。
1.3多孔介質(zhì)模型參數(shù)設(shè)定:
由于植物冠層可視為多孔介質(zhì),因此必須計(jì)算不同植物冠層模型的空隙度。冠層空隙度可由冠層分析儀測(cè)出,在陰天或晴天清晨,采用基于半球攝影的HEMIVIEW冠層分析儀對(duì)單株植物進(jìn)行冠層數(shù)據(jù)采集,用魚眼鏡頭捕獲不同方向的冠層圖象后,應(yīng)用Delta-D軟件計(jì)算太陽(yáng)光直射透過(guò)系數(shù),從而得出群落的葉面積指數(shù)(LAI)及冠層空隙大小、間隙率參數(shù)等指標(biāo)數(shù)值。經(jīng)計(jì)算非洲桃花心木樹冠的空隙率在0.09~0.15范圍內(nèi),黃金榕在0.04~0.10范圍。
1.4 CFD仿真分析
:模擬工具為英國(guó)CHEM公司開發(fā)的PHOENICS軟件,設(shè)定的氣候條件參數(shù)為:東南方向(廣州夏季主導(dǎo)風(fēng)向),參考風(fēng)速為2.0m.s-1(廣州夏季平均風(fēng)速),區(qū)域溫度為28℃(廣州最熱月室外平均溫度)[3]。邊界風(fēng)速滿足梯度風(fēng)變化v/v0=(z/z0)α,其中,v0為標(biāo)準(zhǔn)高度處的風(fēng)速, 取2.0m.s-1,z0為標(biāo)準(zhǔn)高度,取10m,α為地面粗糙程度, 取0.0333。自然通風(fēng)環(huán)境通用模擬體系由空氣模型、植物冠層模型、下墊面固體傳熱模型構(gòu)成[4]。采用流場(chǎng)模擬計(jì)算耦合迭代求解,利用有限差分法求解空氣流場(chǎng)模擬計(jì)算的邊界條件,由空氣流場(chǎng)計(jì)算程序模擬得到整個(gè)計(jì)算區(qū)域空氣的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng),通過(guò)軟件設(shè)置固定觀測(cè)點(diǎn),得出1.5m和3.0m高度的風(fēng)速云圖與壓力圖。
1.5計(jì)算機(jī)模擬與實(shí)際觀測(cè)數(shù)值的擬合度檢驗(yàn)
:采用風(fēng)速衰減率(R)來(lái)討論不同綠化型式影響下的自然通風(fēng)效果。R=1-Vi/Vo,其中,Vi,Vo分別指綠化帶下風(fēng)向及上風(fēng)向觀測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速(m?s-1)。從綠化帶設(shè)定起點(diǎn)每隔5m共設(shè)置10處觀測(cè)點(diǎn),在每處觀測(cè)點(diǎn)的前后各5m,采用美國(guó)Kestrel 4500手持式氣象儀測(cè)定不同型式綠化帶上風(fēng)向及下風(fēng)向的實(shí)時(shí)風(fēng)速,高度為1.5 m。在計(jì)算機(jī)模型內(nèi)輸入上風(fēng)向的實(shí)時(shí)風(fēng)速,測(cè)出相同坐標(biāo)的10處觀測(cè)點(diǎn)的下風(fēng)向模擬風(fēng)速,并計(jì)算風(fēng)速衰減率。采用SPSS18.0軟件進(jìn)行風(fēng)速計(jì)算機(jī)模擬理論值與實(shí)際觀測(cè)數(shù)值的擬合度回歸模型檢驗(yàn)。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同綠化型式對(duì)自然通風(fēng)的影響結(jié)果
大約2m高度以下的城市空間是人們經(jīng)常活動(dòng)的區(qū)域高度大約在2 m以下,同時(shí),3 m高度以上的道路綠化空間中,僅存在有喬木層分布,灌木層是無(wú)法達(dá)到這個(gè)高度的。故本文對(duì)1.5 m和3 m高度處的風(fēng)速進(jìn)行了分析。一般認(rèn)為,風(fēng)速>1m.s-1時(shí),在夏季室外人們感覺(jué)是舒適的,風(fēng)速>5m.s-1時(shí), 會(huì)影響人們的活動(dòng)[5]。所以,1~5m.s-1之內(nèi)的風(fēng)速,是比較理想的室外風(fēng)速。經(jīng)CFD仿真模擬,結(jié)果表明單純喬木綠化的型式下,1.5 m高度的模擬風(fēng)速達(dá)到了1.64 m.s-1的風(fēng)速,而3 m高度的模擬風(fēng)速達(dá)到了1.31m.s-1的風(fēng)速,都有著令人感覺(jué)較為舒適的自然通風(fēng)效果(圖2、3)。
綠化型式對(duì)于城市道路空氣流動(dòng)有著重要影響。有研究表明,行道樹對(duì)污染物擴(kuò)散的阻礙作用主要受控于樹木郁閉度而非綠量。當(dāng)行道樹植株間距較密,形成枝杈搭接時(shí),茂密樹冠會(huì)在道路上方產(chǎn)生頂蓋效應(yīng),阻礙污染物向上擴(kuò)散,導(dǎo)致道路兩側(cè)污染物濃度升高,惡化街區(qū)大氣環(huán)境。污染物擴(kuò)散速率很大程度上受到街道內(nèi)氣流鉛直湍流強(qiáng)度的影響。對(duì)于沒(méi)有樹冠頂蓋的街道,街谷內(nèi)有較大的風(fēng)速梯度,這將會(huì)有利于增強(qiáng)機(jī)械湍流的增強(qiáng)[6]。但在行道樹郁閉度較高的街道內(nèi),高大茂密植物在減低風(fēng)速的同時(shí),不僅導(dǎo)致街區(qū)內(nèi)部氣流的垂直渦動(dòng)減小,也大大減弱了綠化帶內(nèi)外氣流的垂直交換。我們的計(jì)算機(jī)仿真模擬結(jié)果表明,1.5 m高度時(shí)單純喬木的綠化型式較喬木+灌木綠化型式的0.47m.s-1的風(fēng)速多出了近70%,而3 m高度的模擬風(fēng)速較喬木+灌木綠化型式的0.73 m.s-1多出了44.3%,表明有灌木層的存在,直接導(dǎo)致道路空氣流通速度明顯下降(圖2~、3)。之所以1.5 m處單純喬木綠化的道路風(fēng)速較高,主要是因?yàn)榉侵尢一ㄐ脑?.5 m處仍處于枝下高以下,且無(wú)灌木層遮擋阻礙空氣流通,因?yàn)轱L(fēng)速衰減的較少;而在3.0 m高度時(shí),喬木冠層對(duì)于自然空氣流通起到了明顯的阻礙效應(yīng),因此下風(fēng)向觀測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速紀(jì)錄僅為1.5 m處風(fēng)速的79.9%,整個(gè)模擬區(qū)域的風(fēng)速也明顯下降。
2006年建設(shè)部的《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中要求熱島強(qiáng)度不高于1.5℃,同時(shí)夏季無(wú)渦旋死角,建筑前后壓差不低于1.5Pa[7]。CFD計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果表明,由于道路綠化處于開闊的室外空間,道路綠化帶上下風(fēng)向之間的正負(fù)風(fēng)壓維持在0.5~0.8Pa之間,基本上無(wú)法維持較為明顯的風(fēng)壓。
2.2計(jì)算機(jī)模擬與實(shí)際觀測(cè)數(shù)值的擬合度檢驗(yàn)結(jié)果
對(duì)1.5 m和3 m的CFD模擬風(fēng)速衰減率和實(shí)地觀測(cè)的風(fēng)速衰減率計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了線性回歸模型的擬合度檢驗(yàn)分析,其中1.5 m風(fēng)速衰減率的擬合度R2=0.726(P
3結(jié)論與討論
CFD(Computational Fluid Dynamics)是近代流體力學(xué)、數(shù)值數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。隨著近年來(lái) CFD 物理模型和計(jì)算方法的不斷完善和改進(jìn),計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的不斷提高,許多成熟的商業(yè)化CFD計(jì)算軟件得到了不斷地推廣。CFD研究以 3 大守恒定律(質(zhì)量守恒定律、動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律)作為計(jì)算的控制方程,采用有限體積法(Finite Volume Method)把連續(xù)的計(jì)算域離散成許多個(gè)子區(qū)域(體積單元),借助高性能計(jì)算機(jī)在每個(gè)體積單元上對(duì)控制方程組進(jìn)行數(shù)值求解,進(jìn)而在整個(gè)計(jì)算域上分析流體流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)的規(guī)律[8]。近年來(lái),CFD技術(shù)已廣泛應(yīng)用于綠色建筑領(lǐng)域,在該領(lǐng)域 CFD 被用來(lái)模擬室內(nèi)外氣候環(huán)境,然而在園林綠化領(lǐng)域,仍屬于應(yīng)用的初步階段。目前通用的CFD 軟件主要有CFX、FLUENT、STAR-CD、PHOENICS以及FIDAP等類型,其中PHOENICS是世界上第一個(gè)投放市場(chǎng)的 CFD 商用軟件(1981),可以算是CFD商用軟件的鼻祖。這一軟件中所采用的一些基本算法,如SIMPLE方法、混合格式等,由該軟件的創(chuàng)始人D.B.Spalding及其合作者S.V.Patankar等所提出,并得到廣泛驗(yàn)證和應(yīng)用[9,~10]。
城市綠化對(duì)于改善環(huán)境質(zhì)量、獲得清新潔凈的空氣、有效降低城市熱島效應(yīng)有著不可替代的重要意義。自然通風(fēng)是城市綠地實(shí)現(xiàn)節(jié)能、健康、生態(tài)等功能目標(biāo)的重要形式。城市綠地的綠化型式對(duì)于環(huán)境的自然通風(fēng)效果有著重要影響。例如在我們以往的研究中發(fā)現(xiàn),當(dāng)前道路綠化方面,由于種植密度過(guò)大,物種之間競(jìng)爭(zhēng)激烈,植株普遍生長(zhǎng)不良,、干旱甚至枯死現(xiàn)象比較普遍,不僅浪費(fèi)了大量的投資和養(yǎng)護(hù)成本, 而且也不利于發(fā)揮綠地的生態(tài)功能,尤其是阻礙了道路的自然通風(fēng)[11]。然而長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)于不同綠化型式在影響自然通風(fēng)的場(chǎng)效應(yīng)方面,仍然缺乏有效可靠的定量預(yù)測(cè)分析方法。在本研究中,利用CFD仿真軟件模擬出的分析圖形直接顯示出不同綠化型式對(duì)道路自然通風(fēng)效果確實(shí)存在不同效果。喬、灌木綠化型式下的自然風(fēng)速明顯低于單純喬木綠化型式,驗(yàn)證證明了灌木層的存在直接導(dǎo)致了道路空氣流通速度明顯下降。試驗(yàn)結(jié)果顯示,如果從道路綠化的空氣擴(kuò)散、通風(fēng)散熱的生態(tài)功能來(lái)說(shuō),單純喬木層的道路綠化結(jié)構(gòu)效果反而更佳;然而,考慮到綠地的滯塵吸污、固碳釋氧以及增加空氣濕度等方面的整體生態(tài)功能,則更應(yīng)推薦喬灌草的群落式綠化結(jié)構(gòu)。綜合考慮,道路綠化型式的最優(yōu)方案應(yīng)為既具備立體結(jié)構(gòu)、同時(shí)又留有足夠擴(kuò)散空間的的疏落式喬灌草立體綠化結(jié)構(gòu)。
試驗(yàn)結(jié)果表明,計(jì)算機(jī)模擬與實(shí)際觀測(cè)的風(fēng)速衰減率數(shù)值存在良好的擬合度,證明CFD仿真分析能較好地預(yù)測(cè)道路綠化實(shí)際自然通風(fēng)狀況。在本項(xiàng)研究中,通過(guò)測(cè)定冠層空隙度來(lái)設(shè)定植物冠層多孔介質(zhì)模型參數(shù)以及完成冠層三維結(jié)構(gòu)建模的計(jì)算模式,在今后推廣CFD分析綠地自然通風(fēng)方面有一定的參考價(jià)值。 當(dāng)前我國(guó)在建設(shè)低碳可持續(xù)社會(huì)中大力提倡綠色建筑標(biāo)準(zhǔn),逐步實(shí)行了綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)制度,對(duì)于評(píng)價(jià)為星級(jí)的綠色建筑乃至綠色低碳園區(qū)、居住小區(qū)予以高額的資金補(bǔ)貼。當(dāng)前使用的《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中要求熱島強(qiáng)度不高于1.5℃[7]。城市綠地在改善熱環(huán)境、降低熱島效應(yīng)方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。以往在綠化領(lǐng)域欠缺良好可靠的計(jì)算機(jī)模擬分析技術(shù),而CFD仿真分析能夠建立通用輻射計(jì)算體系,結(jié)合植物與環(huán)境的熱質(zhì)傳遞模型及地表、植被、水體、建筑等表面導(dǎo)熱的有限差分計(jì)算方法,對(duì)有綠化情況下的城市熱環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)可靠的預(yù)測(cè)分析。因此,今后在城市綠化建設(shè)中,應(yīng)大力推廣CFD仿真技術(shù)在預(yù)測(cè)綠化方案在自然通風(fēng)及熱環(huán)境方面的實(shí)施效果應(yīng)用,幫助定量化優(yōu)化綠化設(shè)計(jì)方案,從而在真正意義上實(shí)現(xiàn)使城市綠化在真正意義上走上生態(tài)可持續(xù)設(shè)計(jì)的道路。
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作者簡(jiǎn)介:
科學(xué)制定課堂教學(xué)目標(biāo)
初中階段的化學(xué)課程目標(biāo):落實(shí)知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀的三維目標(biāo),根本目的是提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。因此,在新課程實(shí)施中,教師要注意貫通三維目標(biāo)之間的內(nèi)在邏輯關(guān)聯(lián):知識(shí)與技能是載體,過(guò)程與方法是核心,情感態(tài)度與價(jià)值觀是結(jié)果。即在教學(xué)中以基礎(chǔ)知識(shí)為出發(fā)點(diǎn),通過(guò)學(xué)生的學(xué),尋求方法的突破,在學(xué)的過(guò)程中,追求情感的升華,教師在與學(xué)生一起探究知識(shí)的同時(shí),形成健康的情感態(tài)度與價(jià)值觀。
例如,化學(xué)方程式計(jì)算以往的教學(xué):明確化學(xué)方程式體現(xiàn)各物質(zhì)的質(zhì)量比――引入化學(xué)方程式計(jì)算――知道化學(xué)方程式的計(jì)算步驟――規(guī)范解題格式――模擬訓(xùn)練――講評(píng)糾錯(cuò)――進(jìn)行應(yīng)用。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)雖然邏輯清晰,但注重的是知識(shí)與技能本身,沒(méi)有將教學(xué)過(guò)程與方法做到有機(jī)結(jié)合,也沒(méi)有將情感與價(jià)值觀的培養(yǎng)融入教學(xué)之中,不能較好的實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo),不利于綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。關(guān)注三維目標(biāo)達(dá)成的教學(xué)設(shè)計(jì):①先激趣視頻導(dǎo)入(展示“神舟七號(hào)”升空?qǐng)雒妫谠O(shè)計(jì)問(wèn)題:“神舟七號(hào)”用系列火箭發(fā)射燃料是液氫,助燃劑是液氧,請(qǐng)同學(xué)們思考火箭點(diǎn)火時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),并寫出相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)式。③嘗試解答:現(xiàn)在已知火箭升空需要液氫100Kg,那么需要多少千克的液氧來(lái)使液氫完全燃燒?通過(guò)創(chuàng)設(shè)情景――學(xué)生閱讀教材或查尋資料嘗試解決――暴露問(wèn)題――教師以學(xué)生的問(wèn)題作為教學(xué)起點(diǎn),展開不同環(huán)節(jié)的教學(xué)――師生歸納解題步驟、歸范解題格式――形成應(yīng)用。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)讓學(xué)生感受到知識(shí)的重要性,同時(shí)也知道知識(shí)來(lái)源于生活,只要大家在生活中多觀察、多思考,就能感悟到化學(xué)學(xué)習(xí)價(jià)值,從而蒙發(fā)自主積極學(xué)習(xí)情感,另一方面關(guān)注過(guò)程學(xué)習(xí),為教師提供關(guān)注學(xué)生思維進(jìn)展的平臺(tái),使教學(xué)進(jìn)程能滿足學(xué)生思維發(fā)展的需要,不僅有效激發(fā)學(xué)生參與學(xué)習(xí)的熱情也提高了課堂教學(xué)的實(shí)效性。
把握教材,理清線索
新課改以來(lái),人們對(duì)學(xué)生的思維發(fā)展水平更加關(guān)注,相應(yīng)地也調(diào)整了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)設(shè)計(jì)。教材中教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)思路是從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)引入化學(xué)學(xué)科知識(shí),再?gòu)幕瘜W(xué)拓展到社會(huì);教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)順序由淺入深、重點(diǎn)難點(diǎn)作分散處理,使教學(xué)內(nèi)容的編排有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。因此,準(zhǔn)確地解讀教材是實(shí)施有效教學(xué)的關(guān)鍵。在教學(xué)實(shí)踐中做到“活用教材”,通過(guò)領(lǐng)悟教材中教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)的線索,做到準(zhǔn)確把握教材,在此基礎(chǔ)上根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)過(guò)程要求,靈活機(jī)動(dòng)地整合教學(xué)資源,合理編排教材內(nèi)容,讓學(xué)生學(xué)得懂、用的來(lái),學(xué)得愉快,自己教的舒心順暢。這樣有利于減輕學(xué)生的負(fù)擔(dān),有利于學(xué)生的有效學(xué)習(xí)。
例如:滬教版“奇妙二氧化碳”教學(xué),根據(jù)課標(biāo)要求,筆者仔細(xì)揣摩教材的編寫思路?琢磨出教材設(shè)置的明線為通過(guò)自然界中二氧化碳循環(huán)的奇妙變化、二氧化碳的三態(tài)變化、二氧化碳與水的反應(yīng)、二氧化碳滅火等事實(shí)性知識(shí),而知識(shí)承載的學(xué)科觀點(diǎn)與思想方法,如元素化合物的學(xué)習(xí)思路“存在――組成――性質(zhì)――用途――制取以及科學(xué)的物質(zhì)觀則內(nèi)隱于其中,領(lǐng)會(huì)了教材的設(shè)置意圖后,課上不再只是側(cè)重化學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)傳授,而是充分讓學(xué)生學(xué)習(xí)有趣、有用的化學(xué),對(duì)于教材隱藏的暗線則采用點(diǎn)撥及讓學(xué)生自我建構(gòu)中獲得體驗(yàn),采取讓學(xué)生自主歸納二氧化碳的性質(zhì)、制法、用途及二氧化碳的功與過(guò)等,筆者驚喜地發(fā)現(xiàn)這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)不僅有利于掌握相關(guān)的知識(shí),而且更有利于諸如類比、歸納、分析推理能力的培養(yǎng)、元素化合物按性質(zhì)-制法-用途這一學(xué)習(xí)方法、領(lǐng)悟性質(zhì)用途的關(guān)系,比按知識(shí)系統(tǒng)的教法效果更佳,因?yàn)檫@樣處理顯然更貼近學(xué)生的生活,有利于激趣,有利于讓學(xué)生體驗(yàn)知識(shí)的形成過(guò)程。
發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的多種功能
化學(xué)是一門實(shí)踐應(yīng)用性非常強(qiáng)的學(xué)科,實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的重要學(xué)習(xí)內(nèi)容,也是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)、了解化學(xué)方法的重要方式。然而在教學(xué)實(shí)踐中,一些教師卻因過(guò)多地強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作的熟練性或只為驗(yàn)證某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)而按部就班的完成教材中的實(shí)驗(yàn)步驟,而忽視了讓學(xué)生體驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中的奇觀、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中思維的啟迪,實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能單一,久而久之削弱了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的熱情,覺(jué)得做實(shí)驗(yàn)也是件苦差事。
例如:滬教版教材關(guān)于“銅綠”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,若沒(méi)有理解教材欄目的設(shè)置意圖,依次分析藥品取用的操作要領(lǐng)、物質(zhì)加熱及酒精燈使用注意事項(xiàng)、銅綠分解現(xiàn)象描述、廢液廢渣的處理、實(shí)驗(yàn)用品洗滌與整理,甚至還補(bǔ)充了銅綠的化學(xué)式、銅綠受熱與銅綠與酸反應(yīng)的文字、符號(hào)表達(dá)式等。在眾多所謂“理論”的掩蓋下,化學(xué)的奇妙被淡化,學(xué)生感受到是化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅麻煩,而且還很危險(xiǎn)。在化學(xué)教學(xué)中,要開發(fā)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的更多作用,特別是要通過(guò)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)生動(dòng)的學(xué)習(xí)情景,達(dá)到激發(fā)興趣、啟迪思維,重視實(shí)驗(yàn)后的歸納與整合。