第一章室内设计的含义和基本观点
人的一生，绝大部分时间是在室内度过的，因此，人们设计创造的室内环境，必然会直接关系到室内生活、生产活动的质量，关系到人们的安全、健康、效率、舒适等等。室内环境的创造，应该把保障安全和有利于人们的身心健康作为室内设计的首要前提。人们对于室内环境除了有使用安排、冷暖光照等物质功能方面的要求之外，还常有与建筑物的类型、性格相适应的室内环境氛围、风格文脉等精神功能方面的要求。
由于人们长时间半生活活动于室内，因此现代室内设计，或称室内环境设计，相对地是环境设计系列中和人们关系最为密切的环节。室内设计的总体，包括艺术风格，从宏观来看，往往能从一个侧面反映相应时期社会物质和精神生活的特征。随着社会发展的历代的室内设计，总是具有时代的印记，犹如一部无字的史书。这里由于室内设计从设计构思、施工工艺、装饰材料到内部设施，必须和社会当时的物质生产水平、社会文化和精神生活状况联系在一起；在室内空间组织、平面布局和装饰处理等方面，从总体说来，也还和当时的哲学思想、美学观点、社会经济、民俗民风等密切相关。从微观的、个别的作品来看，室内设计水平的高低、质量的优劣又都与设计者的专业素质和文化艺术素养等联系在一起。至于各个单项设计最终实施后成果的品位，又和该项工程具体的施工技术、用材质量、设施配置情况，以及与建设者的协调关系密切相关，即设计是具有决定意义的最关键的环节和前提，但最终成果的质量有赖于：设计-施工-用材-与业主关系的整体协调。
室内设计的含义
室内设计是根据建筑物的使用性质、所处环境和相应标准，运用物质技术手段和建筑美学原理，创造功能合理、舒适优美、满足人们物质和精神生活需要的室内环境。这一空间环境既具有使用价值，满足相应的功能要求，同时也反映了历史文脉、建筑风格、环境气氛等精神因素。
上述含义中，明确地把“创造满足人们物质和精神生活需要的室内环境”作为室内设计的目的，即以人为本，一切围绕为人的生活生产活动创造美好的室内环境。
同时，室内设计中，从整体上把握设计对象的依据因素则是：
使用性质-为什么样功能设计建筑物和室内空间；
所在场所-这一建筑物和室内空间的周围环境状况；
经济投入-相应工程项目的总投资和单方造价标准的控制。
设计构思时，需要运用物质技术手段，即各类装饰材料和设施设备等，这是容易理解的；还需要遵循建筑美学原理，这是因为室内设计的艺术性，除了有与绘画、雕塑等艺术之间共同的美学法则之外，作为“建筑美学”，更需要综合考虑使用功能、结构施工、材料设备、造价标准等多种因素。建筑美学总是和实用、技术、经济等因素联结在一起，这是它有别于绘画、雕塑等纯艺术的差异所在。
现代室内设计既有很高的艺术性的要求，其涉及的设计内容又有很高的技术含量，并且与一些新兴学科，如：人体工程学、环境心理学、环境物理学等关系极为密切。现代室内设计已经在环境设计中发展成为独立的新兴学科。
对室内设计含义的理解，以及它与建筑设计的关系，从不同的视角、不同的侧重点来分析，许多学者都有不少具有深刻见解、值得我们仔细思考和借鉴的观点，例如：
认为室内设计“是建筑设计的继续和深化，是室内空间和环境的再创造”。
认为室内是“建筑的灵魂，是人与环境的联系，是人类艺术与物质文明的结合”。
我国前辈建筑师戴念慈先生认为“建筑设计的出发点和着眼点是内涵的建筑空间，把空间效果作为建筑艺术追求的目标，而界面、门窗是构成空间必要的从属部分。从属部分是构成空间的物质基础，并对内涵空间使用的观感起决定性作用，然而毕竟是从属部分。至于外形只是构成内涵空间的必然结果”。
建筑师普拉特纳则认为室内设计“比设计包容这些内部空间的建筑物要困难得多”，这是因为在室内“你必须更多地同人打交通，研究人们的心理因素，以及如何能使他们感到舒适、兴奋。经验证明，这比同结构、建筑体系打交道要费心得多，也要求有更加专门的训练”。
美国前室内设计师协会主席亚当指出“室内设计涉及的工作要比单纯的装饰广泛得多，他们关心的范围已扩展到生活的每一方面，例如：住宅、办公、旅馆、餐厅的设计，提高劳动生产率，无障碍设计，编制防火规范和节能指标，提高医院、图书馆、学校和其他公共设施的使用效率。总之一句话，给予各种处在室内环境中的人以舒适和安全”。
白俄罗斯建筑师E？巴诺玛列娃认为，室内设计是设计“具有视觉限定的人工环境，以满足生理和精神上的要求，保障生活、生产活动的需求”，室内设计也是“功能、空间形体、工程技术和艺术的相互依存和紧密结合”。
室内装饰、装修和设计的区别与联系
室内装饰或装潢、室内装修、室内设计，是几个通常为人们所认同的，但内在含义实际上是有所区别的词义。
室内装饰或装潢：装饰和装潢原义是指“器物或商品外表”的“修饰”，是着重从外表的、视觉艺术的角度来探讨和研究问题。例如对室内地面、墙面、顶棚等各界面的处理，装饰材料的选用，也可能包括对家具、灯具、陈设和小品的选用、配置和设计。
室内装修：Finishing一词有最终完成的含义，室内装修着重于工程技术、施工工艺和构造做法等方面，顾名思义主要是指土建施工完成之后，对室内各个界面、门窗、隔断等最终的装修工程。
室内设计：如本节上述含义，现代室内设计是综合的室内环境设计，它既包括视觉环境和工程技术方面的问题，也包括声、光、热等物理环境以及氛围、意境等心理环境和文化内涵等内容。
室内设计的基本观点
现代室内设计，从创造出满足现代功能、符合时代精神的要求出发，强调需要确立下述的一些基本观点：
一、以满足人和人际活动的需要为核心
“为人民服务，这正是室内设计社会功能的基石。”室内设计的目的是通过创造室内空间环境为人服务，设计者始终需要把人对室内环境的要求，包括物质使用和精神两方面，放在设计的首位。由于设计的过程中矛盾错综复杂，问题千头万绪，设计者需要清醒地认识到以人为本，为人服务，为确保人们的安全和身心健康，为满足人和人际活动的需要作为设计的核心。为人服务这一平凡的真理，在设计时往往会有意无意地因从多项局部因素考虑而被忽视。
现代室内设计需要满足人们的生理、心理等要求，需要综合地处理人与环境、人际交往等多项关系，需要在为人服务的前提下，综合解决使用功能、经济效益、舒适美观、环境氛围等种种要求。设计及实施的过程中还会涉及材料、设备、定额法规以及与施工管理的协调等诸多问题。可以认为现代室内设计是一项综合性极强的系统工程，但是现代室内设计的出发点和归宿只能是为人和人际活动服务。
从为人服务这一“功能的基石”出发，需要设计者细致入微、设身处地地为人们创造美好的室内环境。因此，现代室内设计特别重视人体工程、环境心理学、审美心理学等方面的研究，用以科学地、深入地了解人们的生理特点、行为心理和视觉感受等方面对室内环境的设计要求。
针对不同的人，不同的使用对象，相应地应该考虑有不同的要求。例如：幼儿园室内的窗台，考虑到适应幼儿的尺度，窗台高度常由通常的900~1000cm降至450~550cm，楼梯踏步的高度也在12cm左右，并设置适应儿童和成人尺度的二档扶手；一些公共建筑顾及残疾人的通行和活动，在室内外高差、垂直交通、顾所盥洗等许多方面应作无障碍设计；近年来地下空间的疏散设计，如上海的地铁车站，考虑到老年人和活动反应较迟缓的人们的安全疏散时间的计算公式中，引入了为这些人安全疏散多留1min的疏散时间余地。上面的三个例子，着重是从儿童、老年人、残疾人等人们的行为生理的特点来考虑。
在室内空间的组织、色彩和照明的选用方面，以及对相应使用性质室内环境氛围的烘托等方面，更需要研究人们的行为心理、视觉感受方面的要求。例如：教堂高耸的室内空间具有神秘感，会议厅规正的室内空间具有庄严感，而娱乐场所绚丽的色彩和缤纷闪烁的照明给人以兴奋、愉悦的心理感受。我们应该充分运用现时可行的物质技术手段和相应的经济条件，创造出首先是为了满足人和人际活动所需的室内人工环境。
二、加强环境整体观
现代室内设计的立意、构思，室内风格和环境氛围的创造，需要着眼于对环境整面的考虑。现代室内设计，从整体观念上来理解，应该看成是环境设计系列中的“链中一环”。
室内设计的“里”，和室外环境的“外”，可以说是一对相辅相成辩证统一的矛盾，正是为了更深入地做好室内设计，就愈加需要对环境整体有足够的了解和分析，着手于室内，但着眼于“室外”。当前室内设计的弊病之一-相互类同，很少有创新和个性，对环境整体缺乏必要的了解和研究，从而使设计的依据汉于一般，设计构思局限封闭。看来，忽视环境与室内设计关系的分析，也是重要的原因之一。
现代室内设计，或称室内环境设计，这里的“环境”着重有两层含义：
一层含义是，室内环境是指包括室内空间环境、视觉环境、空气质量环境、声光热等物理环境、心理环境等许多方面，在室内设计时固然需要重视视觉环境的设计，但是不应局限于视觉环境，对室内声、光、热等物理环境，空气质量环境以及心理环境等因素也应极为重视，因为人们对室内环境是否舒适的感受，总是综合的。一个闷热、噪声背景很高的室内，即使看上去很漂亮，待在其间也很难给人愉悦的感受。一些涉外宾馆中投拆意见比较集中的，往往是晚间电梯、锅炉房的低频噪声和盥洗室中洁具管道的噪声，影响休息。不少宾馆的大堂，单纯从视觉感受出发，过量地选用光亮硬质的装饰材料，从地面到墙面，从楼梯、走马廊的栏板到服务台的台面、柜面，使大堂内的混响时间过长，说话时清晰度很差，当然造价也很高。美国室内设计师费歇尔来访上海时，对落脚的一家宾馆就有类似上述的评价。
另一层含义是，把室内设计看成自然环境-城乡环境-社区街坊、建筑室外环境-室内环境，这一环境系列的有机组成部分，是“链中一环”，它们相互之间有许多前因后果，或相互制约和提示的因素存在。
香港室内设计师D？凯勒先生在浙江东阳的一次学术活动中，曾认为旅游旅馆室内设计的最主要的一点，应该是让旅客在室内很容易联想到自己是在什么地方。明斯克建筑师E？巴诺玛列娃也曾提到“室内设计是一项系统，它与下列因素有关，即整体功能特点、自然气候条件、城市建设状况和所在位置，以及地区文化传统和工程建造方式等等”。环境整体意识薄弱，就容易就事论事，“关起门来做设计”，使创作的室内设计缺乏深度，没有内涵。当然，使用性质不同，功能特点各异的设计任务，相应地对环境系列中各项内容联系的紧密程度也有所不同。但是，从人们对室内环境的物质和精神两方面的综合感受说来，仍然应该强调对环境整体应予充分重视。
三、科学性与艺术性的结合
现代室内设计的又一个基本观点，是在创造室内环境中高度重视科学性，高度重视艺术性，及其相互的结合。从建筑和室内发展的历史来看，具有创新精神的新的风格的兴起，总是和社会生产力的发展相适应。社会生活和科学技术的进步，人们价值观和审美观的改变，促使室内设计必须充分重视并积极运用当代科学技术的成果，包括新型的材料、结构构成和施工工艺，以及为创造良好声、光、热环境的设施设备。现代室内设计的科学性，除了在设计观念上需要进一步确立以外，在设计方法和表现手段等方面，也日益予以重视，设计者已开始认真的以科学的方法，分析和确定室内物理环境和心理环境的优劣，并已运用电子计算机技术辅助设计和绘图。贝聿铭先生早在80年代来沪讲学时所展示的华盛顿艺术馆东馆室内透视的比较方案，就是以电子计算机绘制的，这些精确绘制的非直角的形体和空间关系，极为细致真实地表达了室内空间的视觉形象。
一方面需要充分重视科学性，另一方面又需要充分重视艺术性，在重视物质技术手段的同时，高度重视建筑美学原理，重视创造具有表现力和感染力的室内空间和形象，创造具有视觉愉悦感和文化内涵的室内环境，使生活在现代社会高科技、高节奏中的人们，在心理上、精神上得到平衡，即现代建筑和室内设计中的高科技和高感情问题。总之，是科学性与艺术性、生理要求与心理要求、物质因素与精神因素的平衡和综合。
在具体工程设计时，会遇到不同类型和功能特点的室内环境，对待上述两个方面的具体处理，可能会有所侧重，但从宏观整体的设计观念出发，仍然需要将两者结合。科学性与艺术性两者决不是割裂或者对立，而是可以密切结合的。意大利设计师P？纳维设计的罗马小体育宫和者灵展览馆，尼迈亚设计的巴西利亚菲特拉教堂，屋盖的造型既符合钢筋混凝土和钢丝网水泥的结构受力要求，结构的构成和构件本身又极具艺术表现力；荷兰鹿特丹办理工程审批的市政办公楼，室内拱形顶的走廊结合顶部采光，不作装饰的梁柱处理，在办公建筑中很好地体现了科学性与艺术性的结合。
从宏观整体看，正如前述，建筑物和室内环境，总是从一个侧面反映当代社会物质生活和精神生活的特征，铭刻着时代的印记，但是现代室内设计更需要强调自觉地在设计中体现时代精神，主动地考虑满足当代社会生活活动和行为模式的需要，分析具有时代精神的价值观和审美观，积极采用当代物质技术手段。
同时，人类社会的发展，不论是物质技术的，还是精神文化的，都具有历史延续性。追踪时代和尊重历史，就其社会发展的本质讲是有机统一的。在室内设计中，在生活居住、旅游休息和文化娱乐等类型的室内环境里，都有可能因地制宜地采取具有民族特点、地方风格、乡土风格，充分考虑历史文化的延续和发展的设计手法。应该指出，这里所说的历史文脉，并不能简单地只从形式、符号来理解，而是广义地涉及规划思想、平面布局和空间组织特征，甚至设计中的哲学思想和观点。日本著名建筑师丹下健三为东京奥运会设计的代代木国立竞技馆，尽管是一座采用悬素结构的现代体育馆，但从建筑形体和室内空间的整体效果，确实可说它既具时代精神，又有日本建筑风格的某些内在特征；阿联酋沙加的国际机场，同样的，也既是现代的，又凝聚着伊斯兰建筑的特征，它不是某些符号的简单搬用，而是体现这一建筑和室内环境既具时代感、又尊重历史文脉的整体风格。
五、动态和可持续的发展观
我国清代文人李渔，在他室内装修的专著中曾写道：“与时变化，就地权宜”“幽斋陈设，妙在日异月新”即所谓“贵活变”的论点。他还建议不同房间的门窗，应设计成不同的体裁和花式，但是具有相同的尺寸和规格，以便根据使用要求和室内意境的需要，使各室的门窗可以更替和互换。李渔“活变”的论点，虽然还只是从室内装修的构件和陈设等方面去考虑，但是它已经涉及了因时、因地的变化，把室内设计以动态的发展过程来对待。
现代室内设计的一个显著的特点，是它对由于时间的推移，从而引起室内功能相应的变化和改变，显得特别突出和敏感。当今社会生活节奏日益加快，建筑室内的功能复杂而又多变，室内装饰材料、设施设备、甚至门窗等构配件的更新换代也日新月异。总之，室内设计和建筑装修的“无形折旧”更趋突出，更新周期日益缩短，而且人们对室内环境艺术风格和气氛的欣赏和追求，也是随着时间的推移而在改变。
据悉，日本东京男子西服店近年来店面及铺面的更新周期仅为一年半，我国上海市不少餐馆、理发厅、照相馆和服装商店的更新周新也只有2-3年，旅馆、宾馆的更新周期约为5-7年。随着市场经济、竞争机制的引进，购物行为和经营方式的变化，新型装饰材料、高效照明和空调设备的推出，以及防火规范、建筑标准的修改等等因素，都将促进现代室内设计在空间组织、平面布局、装修构造和设施安装等方面都留有更新改造的余地，把室内设计的依据因素、使用功能、审美要求等等，都不看成是一成不变的，而且以动态发展的过程来认识和对待。室内设计动态发展的观点同样也涉及其他各类公共建筑和量大面广居住建筑的室内环境。
“可持续发展”一词最早是在80年代中期欧洲的一些发达国家提出来的，1989年5月联合国环境署发展了《关于可持续发展的声明》，提出“可持续发展系指满足当前需要而不削弱子孙后代满足其需要之能力的发展”。1993年联合国教科文组织和国际建筑师协会共同召开了“为可持续的未来进行设计”的世界大会，其主题为各类人为活动应重视有利于今后在生态、环境、能源、土地利用等方面的可持续发展，联系到现代室内环境的设计和创造，设计者必须不是急功近利、只顾眼前，而要确立节能、充分节约与利用室内空间、力求运用无污染的“绿色装饰材料”以及创造人与环境、人工环境与自然环境相协调的观点。动态和可持续的发展观，即要求室内设计者既考虑发展有更新可变的一面，又考虑到发展在能源、环境、土地、生态等方面的可持续性。
综上所述，现代室内设计的基本观点可以归纳为：
第二章室内设计的内容、分类和方法步骤
现代室内设计，也称室内环境设计，所包含的内容和传统的室内装饰相比，涉及的面更广，相关的因素更多，内容也更为深入。
室内环境的内容和感受
室内环境的内容，涉及到由界面围成的空间形状、空间尺度的室内空间环境，室内声、光、热环境，室内空气环境（空气质量、有害气体和粉尘含量、放射剂量……）等室内客观环境因素。由于人是室内环境设计服务的主体，从人们对室内环境身心感受的角度来分析，主要有室内视觉环境、听觉环境、触感环境、嗅觉环境等，即人们对环境的生理和心理的主观感受，其中又以视觉感受最为直接和强烈。客观环境因素和人们对环境的主观感受，是现代室内环境设计需要探讨和研究的主要问题。
室内环境设计需要考虑的方面，随着社会生活发展和科技的进步，还会有许多新的内容，对于从事室内设计的人员来说，虽然不可能对所有涉及的内容全部掌握，但是根据不同功能的室内设计，也应尽可能熟悉相应有关的基本内容，了解与该室内设计项目关系密切、影响最大的环境因素，使设计时能主动和自觉地考虑诸项因素，也能与有关工种专业人员相互协调、密切配合，有效地提高室内环境设计的内在质量。
例如现代影视厅，从室内声环境的质量考虑，对声音清晰度的要求极高。室内声音的清晰与否，主要决定于混响时间的长短，而混响时间与室内空间的大小、界面的表面处理和用材料关系最为密切。室内的混响时间越短，声音的清晰度越高，这就要求在室内设计时合理地降低平顶，包去平面中的隙面，使室内空间适当缩小，对墙面、地面以及座椅面料均选用高吸声的纺织面料，采用穿孔的吸声平顶等措施，以增大界面的吸声效果。上海新建影城中不少的影视厅，即采用了上述手法，室内混响时间400HZ高频仅在0.7S左右，影响演播时的音质效果较好，而音乐厅由于相应要求混响时间较长，因此厅内体积较大，装饰材料的吸声要求及布置方式也与影视厅不同。这说明对影视厅、音乐厅室内的艺术处理，必须要以室内声环境的要求为前提。
又如近年来一些住宅的室内装修，在居室中过多地铺设陶瓷类地砖，也许是从美观和易于清洁的角度考虑而选用，但是从室内热环境来看，由于这类铺地材料的导热系数过大，给较长时间停留于居室中的人体带来不适。
上述的二个例子说明，室内舒适优美环境的创造，一方面需要富有激情，考虑文化的内涵，运用建筑美原理进行创作，同时又需要以相关的客观环境因素作为设计的基础。主观的视觉感受或环境气氛的创造，需要与客观环境因素紧密结合在一起；或者说，上述的客观环境因素是创造优美视觉环境时的“潜台词”，因为通常这些因素需要从理性的角度去分析掌握，尽管它们并不那么显露，但对现代室内设计却是至关重要的。
室内设计的内容和相关因素
现代室内设计涉及的面很广，但是设计的主要内容可以归纳为以下三个方面，这些方面的内容，相互之间又有一定的内在联系：
1、室内空间组织和界面处理
室内设计的空间组织，包括平面布置，首先需要对原有建筑设计的意图充分理解，对建筑物的总体布局、功能分析、人流动向以及结构体系等有深入的了解，在室内设计时对室内空间和平面布置予以完善、调整或再创造。由于现代社会生活的节奏加快，建筑功能发展或变换，也需要对室内空间进行改造或重新组织，这在当前对各类建筑的更新改建任务中是最为常见的。室内空间组织和平面布置，也必然包括对室内空间各界面围合方式的设计。
室内界面处理，是指对室内空间的各个围合-地面、墙面、隔断、平顶等各界的使用功能和特点的分析，界面的形状、图形线脚、肌理构成的设计，以及界面和结构的连接构造，界面和风、水、电等管线设施的协调配合等方面的设计。
附带需要指明的一点是，界面处理不一定要做“加法”。从建筑的使用性质、功能特点方面考虑，一些建筑物的结构构件，也可以不加装饰，作为界面处理的手法之一，这正是单纯的装饰和室内设计在设计思路上的不同之处。
室内空间组织和界面处理，是确定室内环境基本形体和线形的设计内容，设计时以物质功能和精神功能为依据，考虑相关的客观环境因素和主观的身心感受。
2、室内光照、色彩设计和材质选用
正是由于有了光，才使人眼能够分清不同的建筑形体和细部“，光照是人们对外界视觉感受的前提。
室内光照是指室内环境的天然采光和人工照明，光照除了能满足正常的工作生活环境的采光，照明要求外，光照和光影效果还能有效地起到烘托室内环境气氛的作用。
色彩是室内设计中最为生动、最为活跃的因素，室内色彩往往给人们留下室内环境的第一印象。色彩最具表现力，通过人们的视觉感受产生的生理、心理和类似物理的效应，形成丰富的联想、深刻的寓意和象征。
光和色不能分离，除了色光以外，色彩还必须依附于界面、家具、室内织物、绿化等物体。室内色彩设计需要根据建筑物的性格、室内使用性质、工作活动特点、停留时间长短等因素，确定室内主色调，选择适当的色彩配置。
材料质地的选用，是室内设计中直接关系到实用效果和经济效益的重要环节，巧于用材是室内设计中的一大学问。饰面材料的选用，同时具有满足使用功能和人们身心感受这两方面的要求，例如坚硬、平整的花岗石地面，平滑、精巧的镜面饰面，轻柔、细软的室内纺织品，以及自然、亲切的本质面材等等。室内设计毕竟不能停留于一幅彩稿，设计中的形、色，最终必须和所选“载体”-材质，这一物质构成相统一，在光照下，室内的形、色、质融为一体，赋予人们以综合的视觉心理感受。
3、室内内含物-家具、陈设、灯具、绿化等的设计和选用
家具、陈设、灯具、绿化等室内设计的内容，相对地可以脱离界面布置于室内空间里，在室内环境中，实用和观赏的作用都极为突出，通常它们都处于视觉中显著的位置，家具还直接与人体相接触，感受距离最为接近。家具、陈设、灯具、绿化等对烘托室内环境气氛，形成室内设计风格等方面起到举足轻重的作用。
室内绿化在现代室内设计中具有不能代替的特殊作用。室内绿化具有改革室内小气候和吸附粉尘的功能，更为主要的是，室内绿化使室内环境生机勃勃，带来自然气息，令人赏心悦目，起到柔化室内人工环境，在高节奏的现代社会生活中具有协调人们心理使之平衡的作用。
上述室内设计内容所列的三个方面，其实是一个有机联系的整体：光、色、形体让人们能综合地感受室内环境，光照下界面和家具等是色彩和造型的依托“载体”，灯具、陈设又必须和空间尺度、界面风格相协调。
人们常称建筑学是工科中的文科，现代室内设计能否认为是处在建筑艺术和工程技术、社会科学和自然科学的交汇点？现代室内设计与一些学科和工程技术因素的关系极为密切，例如学科中的建筑美学、材料学、人体工程学、环境物理学、环境心理和行为学等等；技术因素如结构构成、室内设施和设备、施工工艺和工程经济、质量检测以及计算机技术在室内设计中的应用等等。
室内设计的分类
室内设计和建筑设计类同，从大的类别来分可分为：
1、居住建筑室内设计；
2、公共建筑室内设计；
3、工业建筑室内设计；
4、农业建筑室内设计。
各类建筑中不同类型的建筑之间，还有一些使用功能相同的室内空间，例如：门厅、过厅、电梯厅、中庭、盥洗间、浴厕，以及一般功能的门卫室、办公室、会议室、接待室等。当然在具体工程项目的设计任务中，这些室内空间的规模、标准和相应的使用要求还会有不少差异，需要具体分析。
各种类型建筑室内设计的分类以及主要房间的设计如下：
由于室内空间使用功能的性质和特点不同，各类建筑主要房间的室内设计对文化艺术和工艺过程等方面的要求，也各自有所侧重。例如对纪念性建筑和宗教建筑等有特殊功能要求的主厅，对纪念性、艺术性、文化内涵等精神功能的设计方面的要求就比较突出；而工业、农业等生产性建筑的车间和用房，相对地对生产工艺流程以及室内物理环境的创造方面的要求较为严密。
室内空间环境按建筑类型极其功能的设计分类，其意义主要在于：使设计者在接受室内设计任务时，首先应该明确所设计的室内空间的使用性质，也即是所谓设计的“功能定位”，这是由于室内设计造型风格的确定、色彩和照明的考虑以及装饰材质的选用，无不与所设计的室内空间的使用性质，和设计对象的物质功能和精神功能紧密联系在一起。例如住宅建筑的室内，即使经济上有可能，也不适宜在造型、用色、用材方面使“居住装饰宾馆化”，因为住宅的居室和宾馆大堂、游乐场所之间的基本功能和要求的环境氛围是截然不同的。
第三章室内设计的依据、要求和特点
现代室内设计考虑问题的出发点和最终目的都是为人服务，满足人们生活、生产活动的需要，为人们创造理想的室内空间环境，使人们感到生活在其中，受到关怀和尊重；一经确定的室内空间环境，同样也能启发、引导甚至在一定程度上改变人们活动于其间的生活方式和行为模式。
为了创造一个理想的室内空间环境，我们必须了解室内设计的依据和要求，并知道现代室内设计所具有的特点及其发展趋势。
室内设计的依据
室内设计既然是作为环境设计系列中的一“环”，因此室内设计事先必须对所在建筑物的功能特点、设计意图、结构构成、设施设备等情况充分掌握，进而对建筑物所在地区的室外环境等也有所了解。具体地说，室内设计主要有以下各项依据：
一、人体尺度以及人们在室内停留、活动、交往、通行时的空间范围
首先是人体的尺度和动作域所需的尺寸和空间范围，人们交往时符合心理要求的人际距离，以及人们在室内通行时，各处有形无形的通道宽度。人体的尺度，即人体在室内完成各种动作时的活动范围，是我们确定室内诸如门扇的高宽度、踏步的高宽度、窗台阳台的高度、家具的尺寸及其相间距离，以及楼梯平台、室内净高等的最小高度的基本依据。涉及到人们在不同性质的室内空间内，从人们的心理感受考虑，还要顾及满足人们心理感受需求的最佳空间范围。从上述的依据因素，可以归纳为：1、静态尺度；2、动态活动范围；3、心理需求范围。
二、家具、灯具、设备、陈设等尺寸，以及使用、安置它们时所需的空间范围
室内空间里，除了人的活动外，主要占有空间的内含物即是家具、灯具、设备。对于灯具、空调设备、卫生洁具等，除了有本身的尺寸以及使用、安置时必须的空间范围之外，值得注意的是，此类设备、设施，由于在建筑物的土建设计与施工时，对管网布线等都已有一整体布置，室内设计时应尽可能在它们的接口处予以连接、协调。诚然，对于出风口、灯具位置等从室内使用合理和造型等要求，适当在接口上作些调整也是允许的。
三、室内空间的结构构成、构件尺寸，设施管线等的尺寸和制约条件
室内空间的结构体系、柱网的开间间距、楼面的板厚梁高、风管的断面尺寸以及水电管线的走向和铺设要求等，都是组织室内空间时必须考虑的。有些设施内容，如风管的断面尺寸，水管的走向等，在与有关工种的协调下可作调整，但仍然是必要的依据条件和制约因素。例如集中空调的风管通常在板底下设置，计算机房的各种电缆管线常铺设在架空地板内，室内空间的竖向尺寸，就必须考虑这些因素。
四、符合设计环境要求、可供选用的装饰材料和可行的施工工艺
由设计设想变成现实，必须动用可供选用的地面、墙面、顶棚等各个界面的装饰材料，采用现实可行的施工工艺，这些依据条件必须在设计开始时就考虑到，以保证设计图的实施。
五、业已确定的投资限额和建设标准，以及设计任务要求的工程施工期限
具体而又明确的经济和时间概念，是一切现代设计工程的重要前提。室内设计与建筑设计的不同之处，在于同样一个旅馆的大堂，相对而言，不同方案的土建单方造价比较接近，而不同建设标准的室内装修，可以相差几倍甚至十多倍。例如一般社会旅馆大堂的室内装修费用单方造价1000元左右足够，而五星级旅馆大堂的单方造价可以高达8000~10000元。可见对室内设计来说，投资限额与建设标准是室内设计必要的依据因素。同时，不同的工程施工期限，将导致室内设计中不同的装饰材料安装工艺以及界面设计处理手法。
正如第二章第三节，有关室内设计的程序步骤中已经明确，在工程设计时，建设单位提出的设计任务书，以及有关的规范和定额标准，也都是室内设计的依据文件。此外，原有建筑物的建筑总体布局和建筑设计总体构思也是室内设计时重要的设计依据因素。
室内设计的要求
室内设计的要求主要有以下各项：
1、具有使用合理的室内空间组织和平面布局，提供符合使用要求的室内声、光、热效应，以满足室内环境物质功能的需要；
2、具有造型优美的空间构成和界面处理，宜人的光、色和材质配置，符合建筑物性格的环境气氛，以满足室内环境精神功能的需要；
3、采用合理的装修构造和技术措施，选择合适的装饰材料和设施设备，使其具有良好的经济效益；
4、符合安全疏散、防火、卫生等设计规范，遵守与设计任务相适应的有关定额标准；
5、随着时间的推移，考虑具有适应调整室内功能、更新装饰材料和设备的可能性；
6、联系到可持续性发展的要求，室内环境设计应考虑室内环境的节能、节材、防止
污染，并注意充分利用和节省室内空间。
从上述室内设计的依据条件和设计要求的内容来看，相应地也对室内设计师应具有的
认识和素养提出要求，或者说，应该按下述各项要求的方向，去努力提高自己。归纳起来
有以下一些方面：
1、建筑单位设计和环境总体设计的基本知识，特别是对建筑单体功能分析、平面布局、空间组织、形体设计的必要知识，具有对总体环境艺术和建筑艺术的理解和素养；
2、具有建筑材料、装饰材料、建筑结构与构造、施工技术等建筑材料和建筑技术方面的必要知识；
3、具有对声、光、热等建筑物理、风、光、电等建筑设备的必备知识；
4、对一些学科，如人体工程学、环境心理学等，以及现代计算机技术具有必要的知识和了解；
5、具有较好的艺术素养和设计表达能力，对历史传统、人文民俗、乡土风情等有一定的了解；
6、熟悉有关建筑和室内设计的规章和法规。
室内设计的特点和发展趋势
一、室内设计的特点
室内设计与建筑设计之间的关系极为密切，相互渗透，通常建筑设计是室内设计的前提，
正如城市规划和城市设计是建筑单体设计的前提一样。室内设计与建筑设计有许多共同点，即都要考虑物质功能和精神功能的要求，都要遵循建筑美学的原理，都受物质技术和经济条件的制约等等。室内设计作为一门相对独立的新兴学科，还有以下几个特点：
1、对人们身心的影响更为直接和密切
由于人的一生中极大部分时间是在室内度过，因此室内环境的优劣，必然直接影响到人们的安全、卫生、效率和舒适，室内空间的大小和形状，室内界面的线形图案等，都会给人们生理上、心理上有较强的长时间、近距离的感受，甚至可以接触和触摸到室内的家具、设备以至墙面、地面等界面，因此很自然地对室内设计要求更为深入细致，更为慎密，要更多地从有利于人们身心健康和舒适的角度去考虑，要从有利于丰富人们的精神文化生活的角度去考虑。
2、对室内环境的构成因素考虑更为周密
室内设计对构成室内光环境和视觉环境的采光与照明、色调和色彩配置、材料质地和纹理，对室内热环境中的温度、相对湿度和气流，对室内声环境中的隔声、吸声和噪声背景等的考虑，在现代室内设计中这些构成因素的大部分都要有定量的标准。
3、较为集中、细致、深刻地反映了设计美学中的空间形体美、功能技术美、装饰工艺美
如果说，建筑设计主要以外部形体和内部空间给人们以建筑艺术的感受，室内设计则以室内空间、界面线形以及室内家具、灯具、设备等内含物的综合，给人们以室内环境艺术的感受，因此室内设计与装饰艺术和工业设计的关系也极为密切。
4、室内功能的变化、材料与设备的老化与更新更为突出
比之建筑设计，室内设计与时间因素的关联更为紧密，更新周期趋短，更新节奏趋快。在室内设计领域里，可能更需要引入“动态设计”“潜伏设计”等新的设计观念，认真考虑因时间因素引起的对平面布局、界面构造与装饰以至施工方法、选用材料等一系列相应的问题。
5、具有较高的科技含量和附加值
现代室内设计所创造的新型室内环境，往往在电脑控制、自动化、智能化等方面具有新的要求，从而使室内设施设备、电器通讯、新型装饰材料和五金配件等等都具有较高的科技含量，如智能大楼、能源自给住宅、电脑控制住宅等。由于科技含量的增加，也使现代室内设计及其产品整体的附加值增加。
二、室内设计的发展趋势
随着社会的发展和时代的推移，现代室内设计具有以下所列的发展趋势：
1、从总体上看，室内环境设计学科的相对独立性日益增强；同时，与多学科、边缘学科的联系和结合趋势也日益明显。现代室内设计除了仍以建筑设计作为学科发展的基础外，工艺美术和工业设计的一些观念、思考和工作方法也日益在室内设计中显示其作用。
2、室内设计的发展，适应于当今社会发展的特点，趋向于多层次、多风格。即室内设计由于使用对象的不同、建筑功能和投资标准的差异，明显地呈现出多层次、多风格的发展趋势。但需要着重指出的是，不同层次，不同风格的现代室内设计都将更为重视人们在室内空间中的精神因素的需要和环境的文化内涵。
3、专业设计进一步深化和规范化的同时，业主及大众参与的势头也将有所加强。这是由于室内空间环境的创造总是离不开生活、生产活动于其间的使用者的切身需求、贴近生活，能使使用功能更具实效，更为完善。
高层建筑设计中尺度的确难以把握，因它不同于日常生活用品，日常生活用品很容易根据经验做出正确的判断，其主要原因有：一是高层建筑物的体量巨大，远远超出人的尺度。二是高层建筑物不同于日常用品，在建筑中有许多要素不是单纯根据功能这一方面的因素来决定它们的大小和尺寸的，例如门，本来可以略高于人的尺度就可以了，但有的门出于别的考虑设计得很高，这些都会给辨认尺度带来困难。
高层建筑设计时，不能只单单重视建筑本身的立面造型的创造，而应以人的尺度为参考系数，充分考虑人观察视点、视距、视角，和高层建筑使用亲近度，从宏观的城市环境到微观的材料质感的设计都要创造良好的尺度感，把高层建筑的外部尺度分为五种主要尺度：城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度。
1、高层建筑设计中的外部尺度
1.1城市尺度
高层建筑是一座城市有机组成部分，因其体量巨大，高度很大，是城市的重要景点，对城市产生重大的影响。从对城市整体影响的角度来看，表现在高层建筑对城市天际轮廓线的影响，城市的天际轮廓线有实、虚之分，实的天际线即是建筑物的轮廓，虚的天际线是建筑物顶部之间连接的光滑曲线，高层建筑在城市天际线创造中起着重要的作用，因城市的天际轮廓线从一个城市很远的地方就可以看见，也是一座城市给一个进入它的人第一印象。因此，高层建筑尺度的确定应与整个城市的尺度相一致，而不能脱离城市，自我夸耀，唯我独尊，不利于优美、良好天际线的形成，直接影响到城市景观。高层建筑对城市局部或部分产生的影响，是指从市内比较开阔的地方，如：广场、干道、开放的水系和绿地所看到的天际线，也直接影响人民的日常生活。因此，城市天际轮廓线不仅影响人从城市所看的景观，也直接影响到市内居民的生活与视觉观赏。
高层建筑对城市各构成要素也产生重大的影响，高层建筑的位置、高度的确定，也应充分地考虑该城市尺度、传统文化，不当的尺度会对城市产生不良的影响，改变了城市传统的历史文化，也改变了原来城市各构成要素之间有机协调的比例关系，如：上海市，黄浦江可谓是城市一条重要水系，原先具有宽大、雄壮的气势。但由于东方明珠塔的建成，又过于靠近黄浦江，其他高层建筑也跟着靠近黄浦江建设，使黄浦江的尺度感变小了，失去了原有的雄壮，而改变了老上海的历史与文化，从这一角度讲，东方明珠塔的建成又是一件憾事。
1.2整体尺度
整体尺度是指高层建筑各构成部分，如：裙房、主体和顶部等主要体块之间的相互关系及给人的感觉。整体尺度是设计师十分注重的，关于建筑的整体尺度的均衡理论有许多种，但都强调整体尺度均衡的重要性。面对一栋建筑物时，人的本能渴望是能把握该栋建筑物的秩序或规律，如果得到这一点，就会认为这一建筑物容易理解和掌握，若不能得到这一点，人对该建筑物的感知就会是一些毫无意义的混乱和不安。因此，建筑物的整体尺度的掌握是十分重要的，在设计时要注意下面的两点：
1.2.1各部分尺度比例的协调
高层建筑一般由三个部分组成的——裙房、主体和顶部，也有些建筑在设计中加入了活跃元，以使整栋建筑造型生动活跃起来。一个造型美的高层建筑是建立在很好地处理了这几个部分之间的尺度关系，而这三个部分尺度的确定，应有一个统一的尺度参考系（如把建筑的一层或几层的高度作为参考系），不能每一部分的尺度参考系都不同，这样易使整个建筑含糊、难以把握。
1.2.2高层建筑中各部分细部尺度应有层次性
高层建筑各部分细部尺度的划分是建立在整体尺度的基础上的，各个主要部分应有更细的划分，尺度具有等级性，才能使各个部分造型构成丰富。尺度等级最高部分为高层建筑的某一整个部分（裙房、主体和顶部），最低部分通常采用层高、开间的尺寸、窗户、阳台等这些为人们所熟知的尺寸，使人们观察该建筑时很容易把握该部分的尺度大小。一般在最高和最低等级之间还有1～2个尺度等级，也不易过多，太多易使建筑造型复杂而难以把握。
1.3街道尺度
街道尺度是指高层建筑临街面的尺度对街道行人的视觉影响。这是人对高层建筑近距离的感知，也是高层建筑设计中重要的一环。临近街道的高层建筑部分的尺度确定，主要考虑到街道行人的舒适度，高层建筑主体因为尺度过大，易向后退，使底层的裙房置于沿街部分，减少了高层建筑对街道的压迫感。例如：上海南京路两边的高层建筑置于后面，裙房置于前使两侧的建筑高度与街道的宽度的比例为1∶12，形成良好的购物环境。
为了保持街道空间及视觉的连续性，高层建筑临街面应与沿街的其他建筑相一致，宜有所呼应。如：在新加坡老区和改建后的一条干道的两侧，为了不致造成新区高层和老区低层截然分开，沿新区一侧作了和老区房屋高度相同中相似的裙房，高层稍后退，形态效果良好的对话关系。
1.4近人尺度
近人尺度是指高层建筑最底部分及建筑物的出入口的尺寸给人的感觉。这部分经常为使用者所接触，也易被人们仔细观察，也是人们对建筑直接感触的重要部分。其尺度设计应以人的尺度为参考系，不宜过大或过小，过大易使建筑缺少亲近性，过小则减小了建筑的尺度感，使建筑犹如玩具。
在近人尺度处理中，应特别注意建筑底层及入口的柱子、墙面的尺度划分，檐口、门、窗及装饰的处理，使其尺度感比以上几个部分更细。对入口部分及建筑周边空间加以限定，创造一个由街道到建筑的过渡缓冲的空间，使人的心理有一个逐渐变化的过程。如：上海图书馆门前采用柱廊的形式，使出入馆的人有一个过渡区，这样使建筑更具有近人及亲人性。
1.5细部尺度
细部尺度是指高层建筑更细的尺度，它主要是指材料的质感。在生活中，有的事物我们喜欢触摸，有的事物我们不喜欢触摸——我们通过说“美妙”或“可怕”来对这些事物做出反应，形成人的视觉质感，建筑设计师在设计过程中要充分运用不同材料的质感，来塑造建筑物，吸引人们亲手去触摸或至少取得同我们的眼睛亲近感，或者换言之，通过质感产生一种视觉上优美的感觉。勒。柯布西埃在拉托尔提建造的修道院是运用或者确切地说是留下大自然“印下”的质感的优秀典范，这里的质感，也就是用斜撑制作在混凝土上留的木纹。
2、高层建筑外部尺度设计的原则
2.1建筑与城市环境在尺度上的统一
注意高层建筑布置对城市轮廓线的影响，因为在城市轮廓线的组织中，起最大作用的是建筑物，特别是高层建筑，因而它的布置应遵行有机统一的原则进行布置：
（1）高层建筑聚集在一起布置，可以形成城市的“冠”，但为避免其相互干扰，可以采用一系列不同的高度，或虽采用相仿高度，但彼此间距适当，组成有关的构图。也可以单栋高层建筑布置在道路转弯处，以丰富行人的视觉观赏。
（2）若高层建筑彼此间毫无关系，随处随地而起不到向心的凝聚感，则不会产生令人满意的和谐整体。
（3）高层建筑的顶部不应雷同或减少雷同，因为这会极大影响轮廓线的优美感。
2.2同一高层建筑形象中，尺度要有序
高层建筑设计时，应充分考虑建筑的城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度这一尺度的序列，在某一尺度设计中要遵守尺度的统一性，不能把几种尺度混淆使用，才能保证高层建筑物与城市之间、整体与局部之间、局部与局部之间及与人之间保持良好的有机统一。
2.3高层建筑形象在尺度上须有可识别性
艺术设计中的理论与实践具有一定的普遍性。以动画造型设计的课程举例来说，理论知识的学习对动画造型设计固然很重要，但单纯的理论学习对学习动画造型设计的学生来说无疑是单一和枯燥的，因为动画是一个比较综合的学科，尤其它的实践性很强。
动画造型设计归根到底还是一种视觉艺术，需要通过大量实践，认真观察生活，将设计的形象生动的展现出来。但是没有理论支持设计出来的造型是缺乏内涵和说服力的，所以我们应该将理论和实践更好的结合起来，才能创作出好的动画造型。
很多学生觉得学习理论知识十分枯燥无味，也就没有了充分的耐心和毅力，直到进行具体实践操作时才发现自己已经束手无策，然而也有一些学生在没有足够的理论知识做指导的情况下依然能较好的完成课程学习，这两种情况在教学中比较常见，主要问题体现在理论学习与实践操作中的协调性上。
只有用理论知识武装头脑，并通过不断实践，进行大量角色造型的练习，让其回归动画短片的制作中，通过短片检验角色造型的完成情况，实践是检验真理的唯一标准。
二、艺术设计中理论与实践的教育课程体系
通过以上的阐述我们可以得知，理论在艺术设计前期教学中的重要性和实践在中后期教学中的重要性，以及实践在实际操作中的体现。首先，要建立理论和实践相结合的艺术教育课程体系。尤其动画专业是一个比较综合的学科。在动画造型设计中，光靠着凭空想象是创作不出有灵魂的角色的，创作者需要吸收各个方面的知识，背景音乐需要依靠平时积淀的音乐素养，场景的设计需要相应的历史知识等等。
根据角色选择生活中的形象(人物，动物，植物，物体等)进行概括提炼，同时需要观摩大量的优秀动画造型设计，充分掌握一些动画相关的创作理论知识，其中包括设计原理，创作手段等。只有这样才能创作出符合短片中角色需要的形象。
在课程层次上，应能涵盖理论、赏析、技巧、实践等多个层次，在课程形式上，则应多样化，体现学科特色和个性。学校可以尝试开设五花八门的艺术实践课，如围棋课、书法课、微电影拍摄、手工艺品制作、吉他演奏等，为了提高教学效果，可以开办更多的艺术实践活动，如艺术比赛、学生画展、艺术知识讲座、艺术展演活动等，使广大师生广泛参与，提高审美素养。
但根据课程的不同，理论知识的教学也有着分配权重也是不同的，如：动画中的二维手绘课程，教师就必须先把手绘板的适用方法，使用工具的名称，手绘手段等理论部分进行详细的讲解，然后就是学生们根据掌握的这些理论知识进行实践练习和创作。
但是一些史论的课程，例如中国美术史、西方美术史这类课程则需要重视理论，甚至是完全的理论学习，只有掌握书上的理论知识，学习前辈的理论精华，才是史论类课程的宗旨因此在此类课程中理论学习可能占得比例比较大，而实践部分则很少，但这种史论课程在本科艺术设计专业中比较少，主要是以实践课程为主。
所以各大院校的相关课程应该与时俱进，注重理论和实践的完美结合，让学生从中学到真本领，将来更好的为社会服务。但是，不管到什么时候，实践的课程安排对导师来说都是一个比较大的挑战。但同时也是最容易出效果的。
三、如何将理论与实践的学习更好的融合
理论课程是学习的第一步，就像建造高楼大厦需要奠基，需要打好基础，如何才能打好基础，就需要我们前期收集大量的测量信息，楼盘的建造样式的借鉴等等。
因此，动画造型设计的理论知识的学习需要我们有足够的耐心，掌握大量的创作手段，借鉴学习各种专业知识，了解成功案例中动画造型的一些共性，观看大量优秀动画短片，课上认真吸收老师讲解的各种相关的专业知识。尤其对于动画创作者来说，更需要保持一颗童心和极大的创造力。
广义上说，功能是对于某一机械产品工作能力的抽象，它包括产品的功用、用途、性能、能力等。从系统工程学的角度来看，可将机械产品看成是技术系统，功能是以实现某种任务为目标，对其输入量(信息流、能量流、物料流)和输出量之间的相互转换。在概念设计阶段之初，通常要对产品的功能进行分解。通过对现有机械系统的分析，笔者提出功能分解的三个策略:①从解决问题的目的和手段着手;②从产品生产的工艺动作过程(生产的空间顺序和时间顺序)着手;③从机械系统四大模块着手。在实际的产品功能分解中，往往需要采用多种功能分解策略。对机械系统而言，执行系统是机械系统的核心，最终决定产品的功能输出。执行系统的功能是通过工艺动作过程来实现，因此可通过工艺动作过程对其进行分解;而对于机械系统的其他子系统(包括传动系统、控制系统、驱动系统)，可采用“目的－手段”进行功能分解。下面详细介绍这三个功能分解策略的运用方法和步骤。
首先从目的和手段来分解功能，可以把目的称为上位功能，手段称为下位功能，目的功能是主功能，手段功能从属于目的功能，为实现目的功能起手段作用，属于下一级分功能，在下一级分功能中，手段功能又称为目的功能，如图1所示，手段功能2在下一级分功能中称为目的功能3。通过“目的－手段”可以将复杂的产品进行功能分解，同时又可将各个分功能之间的逻辑关系联系在一起，最终获得产品的功能系统图。接着按照工艺动作过程对功能进行分解。工艺动作过程是实现机器功能所需要的一系列动作型式，按一定顺序组合而成的系列动作。机械产品的执行系统功能是通过其工艺动作过程来完成的。例如，汽水灌装自动机的功能包括瓶、盖、汽水的贮存与输送、灌装、加盖、封口、贴商标、成品输送的工艺动作过程来实现灌装功能。又如，平板印刷机的功能是通过上墨、刷墨、印刷的工艺动作来实现印刷功能。
最后是从机械系统四大子系统模块来对产品的功能进行分解，这四大系统分别为驱动系统(动力系统)、执行系统、控制系统和架体支撑系统。任何机械产品的技术过程(主体功能)都是原动机到传动部分，再到工作机构(即执行系统)部分。原动机主要提供机械能或转换为有效的机械功，传动部分主要传递运动和动力要求，工作部分是机器的执行机构，架体支撑系统主要起支撑部件的作用。在主体功能的基础上，再添加辅助功能，通过控制系统来控制协调各部件的工作。下面综合前面讲述的三种分解策略，以挖掘机为例进行功能分解，如图2所示。
寻求功能作用原理策略思想
机械产品功能目标确定后，可针对产品的主要功能提出原理性构思，这可以通过科学原理向技术原理的转变加以实现，技术的需求是科学发展的动力，而技术开发必须以科学规律为基础，产品开发过程就是科学原理与技术经验相结合的过程。作为设计开发人员，应在产品概念设计阶段中，掌握广泛的科学原理，善于实现科学原理向技术原理的转变，例如，在机电行业中，为能实现电能向机械能的转换，一般通过能量转换科学原理向“电磁效应”这一技术原理转变，开发出了电动机。其次，可由已有的技术原理形成新的技术原理，有些技术的产生是在已有技术成果的基础上进行移植、综合和革新的结果。例如，爱因斯坦提出受激辐射理论奠定了激光技术的理论基础。微波波谱的成果进而为激光的应用提供了技术原理。现今，激光已应用于机械制造行业，可对材料进行热加工，如表面热处理，焊接和切割打孔等。因此，在产品概念设计阶段，不断寻找适合的作用原理有利于产品的创新。
执行系统概念设计过程模型探讨
基于FBS概念设计过程模型进行研究，此模型在“功能分解－载体”映射模型的基础上引入行为作为桥梁，即“功能－行为－载体”过程模型。在此基础上进行改进，提出了“功能－作用原理－工艺动作过程－执行动作－行为－功能载体”概念设计过程模型。根据机械产品的功能要求和工作性能要求来驱动寻找实现功能的作用原理。同一功能可通过不同的作用原理来实现功能，从而实现产品创新。
其次，工艺动作过程取决于所需实现功能的工作原理，不同的工作原理有不同的工艺动作过程，本过程模型可通过工艺动作过程支持功能分解。工艺动作过程包括一系列按照时间顺序排列的工艺动作，通过工艺动作进一步分解可以得到按照一定时间顺序的执行动作。最后，通过执行动作与功能载体之间引入机械动作行为作为桥梁，以实现寻找实现功能的载体。图3给出了基于“功能－作用原理－工艺动作过程－执行动作－行为－功能载体”的概念设计过程模型。
执行系统概念设计过程模型映射分析
上述概念设计过程模型的关键是各阶段的求解映射策略，使得寻求作用原理解的关系脉络更为清楚和详细，这使得设计人员在概念设计中能符合设计思维逻辑，并促进开发人员的创新能力。为此笔者提出如图4所示的求解映射策略。从图4中映射层之间的关系，可以看出产品的功能可以通过不同的作用原理来实现，子功能(F123)可由原理层的多个作用原理分别来实现。由于执行系统功能是通过工艺动作过程来实现的，同时工艺动作过程的分解又能实现产品功能分解，而工艺动作过程的分解又取决于工作原理，不同的工作原理有不同的工艺动作过程，例如对齿轮进行加工，有两种不同的工作原理，分别为滚齿原理和插齿原理，显然这两种工作原理的工艺动作过程是不一样的。同时，同一种工作原理的工艺动作过程也可以有不同的工艺动作过程，因此在进行工艺动作过程分解时，可通过增加、减少或者合并工序改变机器的工艺动作，这有利于获得新的结构，创造新的机械设备。如果工艺动作比较简单，可直接采用工艺动作到载体的直接映射求解;反之，就需要对工艺动作进行分解。对于每一个具体分解的执行动作，如果执行动作比较简单，可采用直接映射求解。反之，需要通过行为层为桥梁，来更好的实现从执行动作到载体的映射求解。对于同一个执行动作可采用不同行为关系来实现。行为库中主要包括执行动作的类型、连续性、运动速率特性和运动往复性，由于执行动作的的类型很多，按照机构的运动类型进行分类，主要包括以下几种类型，其分类如表1所示。
应用分析
多年教学延用同样的题目，分组进行设计，设计题目内容在化工原理课程设计指导书、网络或往届同学存档赠送的资料中都有较完整的设计模版。因此学生在设计过程中只要按部就班地照葫芦画瓢，基本都能在规定时间内完成。由于题目陈旧和设计内容格式化导致设计效果变成纸上谈兵，流于形式，大部分学生学习积极性不高，不够重视，设计质量差，难以达到教学目标。
2.设计手段单一
设计的初衷是为了提高学生的制图能力、计算能力及相关设备选型等综合能力，所以要求学生手工绘图、手工计算。但通过多年设计经验发现，学生对基本的制图规范如尺寸标注、比例选定、局部刨面图及俯视图相关规范性方面仍不能较好掌握。同时手工计算存在计算量大，计算结果准确度不高的问题，比如，塔板层数计算无论采用逐板计算法还是制图法，其它如经验公式、经验参数选取和试差法的应用等都可能出现以上问题，其计算结果必将影响后续设计内容，严重者导致负荷性能图检验不合格。这时按正常设计处理方法应该从尾到头逆向再检查一遍，从出现问题处再重新计算设计。但这时学生一般都身心疲惫，失去信心和毅力；另一方面设计时间也难以保证，结果必然导致一部分学生掩盖问题、私自篡改数据，而不能面对问题静心思考，实事求是地分析问题和解决问题，更不知小小数据的改动可能会给实际生产带来非常严重的后果。
3.考核方式单一
以往教学中一般采取出勤、说明书和图纸三部分相结合的评价体系。但在执行中发现存在以下问题：比如，图纸方面，由于上交的是“无声”的书面成果形式，致使懒惰或制图技能差的同学有机可乘，私自找别的同学替画，指导老师却无法核实；说明书若是电子版，则可以套用本组其他同学的作品，进行简单的数据、文字修改，这一点从部分说明书中出现错误的相同性得到验证，这时问题虽然发现了，但指导教师仍很难判定是谁套用谁的，是谁替谁画的，另外还可能是同组同学“分工合作”的结果，所有这些问题的出现，必将对最终成绩的评定带来困难，也易导致该考核方式不能全面公正、公平地对学生做出考核的问题，也难以检验设计的质量，同时助长了不良的学习风气。
二、大学化工原理课程设计的教学改革措施
针对本课程教学过程中存在的问题，并结合我校及目前大环境下对应用化学专业人才培养目标要求，笔者结合近几年教学实际经验针对性地试将一些实践教学手段引入到本课程教学中，取得了较好的效果。
1.设计题目创新化、设计内容多样化，提高学生学习积极性
针对课程特点及学生知识水平储备的差异，以“提优、促中、转差”为原则，设计新颖题目及多样化的设计内容，重在从多角度、多方面鼓励学生正确处理独立完成和团队合作的关系，提高对课程设计的重视程度。具体采取两种措施进行：常规设计和参加设计大赛设计，同时针对不同的设计对象，采取不同的设计题目和设计内容进行教学。
（1）选题和内容来源于生产实际。对于参加常规设计的同学，为了克服以往教学中选题的不足进行了慎重科学地选题，题目主要来源于生产实际，比如甲醇工段、甲醛工段、乙炔工段等单元操作，按组制定题目，同组同学分别承担进料组成、进料状态、进料量或生产任务不同的设计内容。
（2）选题和内容来源于化工设计竞赛。全国大学生化工设计竞赛是由教育部、中国化工学会、中国化工教育学会在企业的赞助下举办的全国性竞赛，参赛高校遍及全国各省市地区，在培养大学生创新思维，提高化工工程设计与实践能力方面发挥了积极作用。大赛题目每年均不同，并且与生产实际联系更加紧密，有利于激发学生的学习兴趣，培养勇于挑战自我的精神，同时，采取积极宣传和鼓励的方式来引导同学自愿加入这一部分的课程设计。设计任务依据当年的竞赛下达任务条件而定。五人一组为一队，设队长一名。小组成员可以根据各自的特长和兴趣来分工合作，执行中采取“传、帮、带”的形式进行。由于设计任务有一定的难度和复杂性，为了使学生较快“入戏”，请教有参赛经验的上届学生“传”授经验，主要包括团队合作的要点、软件的学习、方案的确定等方面；同组同学之间互相“帮”助解决实际问题及各组同学互相“帮”助解决共性难点问题。小组内自学能力、自主能力强的同学“带”动稍弱的同学，整体相对较强的队“带”动较弱的队进行设计。采用不同的设计题目和内容，符合了不同学生的“口味”，一方面提高了学生的学习积极性、学习自信心和团队协作能力；另一方面有效地避免了设计抄袭、代做的现象，形成以学生为主体，以教师为指导的良好设计氛围。
2.采用灵活丰富的设计教学手段
由于常规的课程设计时间为两周，若设计全部采用手工计算、手工制图进行，很难高质量的完成设计任务。因此，构建灵活丰富的设计教学手段是十分必要的。主要采取以下方式进行教学改革实践：
（1）提前下达任务让学生做好早入手准备，比如提前学习化工仪表及自动化和化工制图等课程的部分内容，能达到理解和会识图的目的。并利用课余时间与学生交流，解决问题，引导正确的学习方法和增强自信心。
（2）在理论课教学中，注意结合课程设计相关知识采用案例式、启发式等教学方法教学，适当训练计算能力，达到理论与实践的有机结合；在实验课教学中注重对现场设备仪表及工艺流程的观察和指导，从而使学生在理性和感性认识上有一定提高，使学生感到题目来源的真实性，增加设计的兴趣，而且更有利于培养学生的工程观念，为课程设计做好铺垫。
（3）有计划、有步骤地指导学生关于AutoCAD、Aspenplus等相关计算机软件的自主学习。布置辅导学生学习AutoCAD，网上下载教学视频，提供几个与课程设计有关的网站等。
（4）紧密联系生活实际，引导学生观察生活中身边地现象，树立工程意识。比如，教室里供热的换热器类型、结构、适用条件、规格、安装位置等是如何确定的；要保证教学主楼十楼在高峰期正常供水应如何选泵等等。通过引入生活中息息相关的小例子，使学生进一步意识到化工原理课程的重要性及实用性，提高学习的积极性，培养学生善于观察、善于思考的良好习惯。通过在课程设计的实践教学环节中采用灵活丰富的教学手段，削弱学生对设计的恐惧和依赖心理，增强了学生的求知欲望，从而大大提高实践教学的效率，为学生按时完成课程设计提供保障条件。但要注意，要防止学生对软件产生依赖心理，而忽视了对课本基本知识的掌握和计算基本能力的练习。
3.考核方式多元化，促进学生综合素质的提高
针对以往考核方式存在的问题，依据过程与结果并重的原则，以重知识的综合运用和“工程”观念的设计能力培养为主，采用切实可行的多元化考核方案，使学生的主体作用和教师的主导作用能有机结合，提高教学质量。
（1）针对同一题目不同设计任务的同学，实行多方位、立体化综合评价体系，设计期间定时及不定时地检查设计进度和内容，达到及时发现问题及时解决和及时发现错误及时纠正的目的。一方面督促了设计进程，另一方面检验了学生对知识的掌握和应用情况。同时，通过当面问答的形式避免了抄袭或替代设计的过程，对答辩成绩采用“化整为零”的方式进行评价，以“段段清”的方式进行答辩考核成绩评定，即将答辩环节渗透在设计的整个过程。最终结合学生平时学习主动性、积极性和图纸、说明书情况给出总成绩。
（2）针对参加化工竞赛的同学，考核方式采用“总分”结合的形式。“总”为小组作为一个整体总得分情况，主要从设计的系统性、完整性、规范性、创新性和最终团队答辩情况而定。“分”为小组中每个学生独立完成任务情况、参与积极性和个人答辩情况。答辩过程按照参赛标准进行，小组“总”成绩占每个学生总成绩的40%，学生独立设计成绩占学生总成绩的40%。个人创新占学生总成绩的20%，主要包括设计方案的确定、新技术、新材料的应用、相关软件应用、节能环保及经济性评估等方面有创新或突破。针对不同设计任务，采用的考核方式虽有所差异，但总体上均较合理、公平、公正地反映了学生的综合成绩，同时促进了学生知识、能力、素质的协调发展。通过近四年的教学实践和改革，教学质量得到了一定的提高。参加大赛同学取得了优异的成绩，得到了校、院领导的肯定，学生整体设计水平明显提高，具备了一定的化工PID识图、制图能力，为后续的专业课学习、生产实习和就业打下良好的基础。
【Abstract】Hightwochemistriessecondvolumeoffourthchapteroffourthhasarrangedthegalvanicbatteryprincipleanditstheapplicationteaching,thispartofknowledgeismoreabstract,thestudentunderstoodwithdifficulty.Inordertoletstudentbetteracceptance,understoodthispartofknowledge,Ifromchannelofflesson,thegalvanicbatterydefinitiondrawout,thegalvanicbatteryprinciplesummarizes,thegalvanicbatteryconstitutionconditioninducedfourpartstomakesomeownteachingdesign.
【Keywords】Galvanicbattery;Galvanicbatteryprinciple;Teachingdesign
在现代生活、生产和科学技术的发展中，电池发挥着越来越重要的作用，大至宇宙火箭、人造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船，小至电脑、收音机、照相机、电话、助听器、电子手表、心脏起搏器等，都离不开各种各样的电池。而这些电池都是应用原电池原理制作出来的。高二化学第二册第四章第四节安排了原电池原理及其应用的教学，这部分知识较抽象，学生难以理解。为了让学生更好的接受，理解这部分知识，我对原电池原理的教学作了如下设计：
1“番茄电池”引课取一个熟透的番茄，在番茄里平行地插入铜片和锌片，用导线将铜片与锌片及电流表相连，可观察到电流表指针发生偏转。学生们在生活中已接触过各种各样的电池，但番茄也能制出电池！可大大激发学生的学习兴趣，提高学生的学习热情，带着高涨的学习情绪进入本节课的学习。
2学生分组实验，引出原电池定义进入新课学习后，为了更好地探索原电池的化学原理，变学生被动接受式学习为主动发现式学习，突出学生的主体地位，将教材中的教师演示实验设计成学生分组实验，并结合实验设疑：
[学生分组实验]
实验步骤现象1锌片插入稀硫酸中
2铜片插入稀硫酸中
3铜片、锌片一同插入稀硫酸中锌片上有气泡产生
铜片上无气泡产生
同上[问题]为什么锌能与稀硫酸反应放出氢气而铜不能？
[学生分组实验]
4锌片、铜片用导线连接后插入稀硫酸中铜片上有气泡产生[设疑]①是什么气体？（氢气）
②既然铜片上产生的是氢气，铜片上就要有电子，是否说明铜能失去电子？提出假设一：铜若失去电子，应该观察到怎样的现象？
③铜片上电子的唯一来源就是由导线输送过来的。导线中有电子流动可通过什么证明？
[学生分组实验]
5在导线中接入电流表电流表指针偏转学生可根据电流表指针的偏转方向判断电子是由锌片流向铜片。
[教师演示实验]在上述装置的导线中接入小灯泡，小灯泡发光（该实验要成功，酸要多且锌片、铜片的面积较大）。通过这个非常直观的现象引出原电池定义。[归纳、板书]
原电池
原电池的定义：把化学能转化为电能的装置叫原电池。
这样依据实验内容层层设疑，将学生的思维步步引向深入，充分发挥教师的主导作用，并结合实验提出假设，验证假设，突破教学难点。不仅如此，还有助于培养学生的创造思维和实事求是、严肃认真的科学态度、训练科学的学习方法。
3动画模拟过程，总结原电池原理再利用FLASH模拟反应过程，使学生从宏观现象到微观本质，从感知表象到内在联系的过程中，提高思维的严密性、逻辑性和深刻性，进一步突破教学难点。如图1所示：
图
负极（锌片）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）
正极（铜片）：2H++2e-=H2（还原反应）
总反应：Zn+2H+=Zn2++H2
若将上述装置的导线断开，只有锌片上有气泡，微观过程是锌片在稀硫酸中失电子（原因：锌片能和稀硫酸反应），锌被氧化成Zn2+而进入溶液，电子留在锌片上，溶液中的H+到锌片上得电子被还原成氢原子，氢原子结合成氢分子从锌片上放出。若将导线连接，锌片上产生的电子就通过导线流向铜片，溶液中的H+到铜片上获得电子被还原成氢原子，氢原子结合成氢分子从铜片上放出。
导线断开，发生直接的氧化还原反应，锌失电子的氧化反应和H+得电子的还原反应都在同一地点锌片上进行，有电子得失，但无电子流动。导线连接后，使锌失电子的氧化反应和H+得电子的还原反应分别在两个地点锌片、铜片上进行，实现了电子的流动，产生了电能，形成了原电池。在原电池中，电子流出的一极是负极（如锌片），发生氧化反应。电子流入的一极是正极（如铜片），发生还原反应。
[归纳、板书]
原电池原理：将氧化还原反应的氧化反应，还原反应分别在两极上进行。
4再利用实验，归纳原电池的构成条件教师先给出装置图，让学生判断能否形成原电池。能或不能可利用上述学生分组实验的实验装置进行验证，并可与图1进行比较。让学生自己找出能或不能形成原电池的原因，归纳出构成原电池的条件。
构成原电池的条件：前提：自发进行的氧化还原反应
（一般是负极能与电解质溶液提供的阳离子发生氧化还原反应）（1）活泼性不同的两极
正极：较活泼金属
负极：不活泼金属或能导电的非金属（如碳棒）
（2）两极插入电解质溶液
（3）两极相连（导线连接或直接接触）形成闭合回路
1.1 污水管道定位和布置理念
首先，其污水管道需要考虑到当地地块建设的情况，并结合地块的建设方案和规划要求，对污水管道设计的方案进行适当的调整。同时，还需要结合当地的地形特点，确保管道的整体走向符合当地的地形趋势，通常在设计时需要确保顺坡排水，以便确保污水能够通过重力的影响自动排出。此外，在设计规划污水管道的时候，还需要确保规划方案的延展性，在埋深方面留有余地，以便方便市政未来的发展。其次，污水管道需要与建筑物保持一段距离，方便建筑物用户接管排水。需要综合考虑到市政道路下方管线的布置情况，结合管线断面图，合理规划设计污水管道的位置，尽量将管道设计在人行道以及非机动车道下方。再次，针对发达城市以及地下设施较多的地区，可以通过设置地下管廊或者管线隧道等合理布局污水管道。在交通密集以及道路横断面较宽的路段，需要设置复线，方便污水管道的布局。另外，在污水管道竖向布局的时候，需要按照污水管控制点以及埋深的相关规定来设计，其污水控制点需要设计在距出水口最远的位置，并且需要具备一定深度，其流量比较集中。在管道埋深的设计时，针对冻土、车行道下方的污水管道，需要设计的深一点，避免被车压坏[2]。
1.2 污水管径的设计
污水管径的设计需要综合考虑到管道的平面布局、当地区域排水量以及地形坡度等内容。并结合管道造价和施工成本，设计出经济实惠的管径和埋深，尽量减少管道施工的成本[3]。在管径设计的时候还需要规范设计好最小坡度、最小流速以及充满度，针对重力污水管道需要根据非满流计算，最大设计充满度如表1所示。污水管道的最小管径为300mm，相应的最小坡度设计包括：塑料管0.002，其它管0.003。
表1 最大设计充满度
2 市政污水管道工程设计实践分析
本研究主要是针对我国丘陵地区污水管道设计案例进行分析，其主要以河南某地污水管道设计为例，其中丘陵地区的地形差距较大，地势起伏大，地质条件复杂多样，其中陡峭、坑洼地形较多，表土比较浅，污水管道的布置比较复杂。该城市主要是南北走向，其中道路规划的长度约为30m，总长大概为1579.1m，其总体地势为北高南低，其高度相差为50m左右。其道路设计的纵断面如图1所示。在污水管道工程的设计中，污水量标准为350L/（人·d），人口密度标准为355人/hm2。在道路纵坡为6%到7.9%的地段，其污水管的坡度应设计为0.015到0.025之间，污水管道的材质需要使用PVC—U双壁波纹管，管径为500mm，管道流速为2.78-4.36米每秒。另外，这种污水管道的埋深通常为3.5米。如果该道路的纵坡为1.0%-4.0%，其污水管道的坡度就应该设计为5‰到15‰之间，其中管材通常选择使用钢筋混凝土Ⅱ级瓶口管，其管径为600mm，管道的流速为1.7-3.2m/s，其中管道的埋深需要设置为3.5米。如果双壁波纹管粗糙系数为0.01，钢筋混凝土管的粗糙系数就需要设置为0.013。针对居民较多的地方，其检查井的设计间距需要维持在35米到40米之间，其它的需要间隔55米左右。通过对污水管道工程设计进行分析，该地区的污水管道布局比较科学合理，在污水管道正常运行的过程中，较好的发挥出其应有的价值和作用。由于该地区是丘陵地区，其地形地貌比较复杂多样，在设计污水管道工程的时候，需要根据其地形的特点进行合理布局，需要根据丘陵地区大致的地势，规划污水管道的走向，以便污水通过重力原因自动排出。同时，需要充分利用丘陵地区的坡度优势，对管径、坡度以及检查井的间距进行合理的设计与规划，以便减少施工成本，降低施工难度。
图1 道路设计纵断面
二、课程设计内容的充实与合理编排
如何有机整合分析与设计内容是提高该实践教学质量的关键所在。它应以培养学生的创新设计能力为主，机构分析为辅而开展的一次实践性教学，如果以机构的分析为主，将会削弱学生在方案设计方面的训练。机械系统的方案设计是整个机械设计的第一步，也是最具创新性的一个环节，方案设计的好坏将直接影响到机械设计产品的性能优劣及其在市场上的竞争力。机械系统方案设计主要包括执行系统和传动系统的方案设计。其中执行系统的方案设计是机械系统方案设计的核心，其重点是执行系统的功能原理的设计，执行构件的运动规律设计以及执行系统的协调设计，根据设计结果可绘制出机械工作循环图。，图3a为某一金属片冲制机的工艺动作分解（分别为送料、冲制、退回等），它以主轴为定标件，冲头和送料以主轴的转动角度为基准绘制而成。为提高生产率，各执行构件的工作行程允许局部重叠。在课程设计教学中，为了使所有的学生都能基本完成设计任务，题目难度应具有一定的开放性和伸缩性。在内容上可以扩展，进一步延伸至后续教学的机械设计课程设计，凸显出教学的连续性，使学生得到更系统，更完整的实践训练。学生通过收集资料、方案设计和课堂讨论等方法，能够得到一次较为全面的创新设计的初步训练。如设计题目可以只给出机器需实现的功能要求，老师可以提供一种实现该功能的典型机构，让学生对此机构进行分析。在此基础上，要求每个（组）学生再提供一种新的方案，可以是执行系统的方案，也可以是传动系统的方案，以此激发学生，充分发挥其主观能动性，使其认真查阅资料，独立思考，积极创新。最后汇总方案，评选出几种较好的方案，通过讨论与比较方案的优与劣，达到提升学生分析与创新能力的目标。如在牛头刨床中实现刨头的慢进快退功能可采用连杆机构、凸轮机构。连杆机构中可采用各式各样的滑块机构，凸轮机构可以采用平面或空间凸轮机构，还可以采用组合机构。由此将衍生出很多传动机构，再从实现功能的难易、传动性能的好坏、结构的合理性以及经济性等方面给予评价。
三、合理利用计算机技术
在当前的教学中，课程设计环节一般要求手工书写计算说明书和手工绘图。但是，现代机械设计根本离不开计算机技术的应用，所以在课程设计中，应用计算机辅助分析与设计技术也是将计算机理论知识得以实际应用的一次实践活动。因此，要积极鼓励学生努力将计算机技术应用到课程学习当中，提高其学习兴趣，同时避免手工书写、绘图慢且不容易保证质量的弊端。在上述方案确定之后，机构的尺寸参数、机构的运动分析、工作循环图绘制、飞轮设计及绘图等应用计算机技术之后，可以得到精确的计算结果，分析或设计修改较为方便，可以较快地得到修改后的结果。如改变某一机构尺寸参数，此改变参数对机构运动性能和动力性能的影响可以通过计算机技术分析快速获得。同时，还可以进一步利用计算机仿真对整个机械系统的运动规律进行演示和研究。当然，做到这一步是需要较为扎实的计算机功底，所以应用计算机完成工作量的比例应给予认真考虑，因材施教，避免造成以计算机应用为主的实践性教学。
四、考核方法
一般理论考试每题每个步骤都有得分计算，但是课程设计没有，最终成绩也几乎都是五分制计，即优秀、良好、中等、及格和不及格等五个档。这就使成绩的评定容易带有一定的主观性和随意性，从而失去可信度，这将在学生中产生很不好的影响，一定程度上打击了认真学生的积极性，又助长了不主动学习学生的惰性。所以考核要有其合理性、科学性。考核分教学过程和课程设计成果两部分进行。教学过程是指从学生拿到设计题目开始，到整个设计过程结束，指导教师应掌握每个学生的具体进行情况，并作简略的记录，做到评定有据可查。课程设计成果是指学生最后上交的材料，可组织2～3名教师组成的答辩小组进行答辩，这样可以检验学生学习的扎实度，也可一定程度上检查出学生是否有抄袭行为，同时还可以作为学生毕业设计答辩的一次简单训练。
计算机设备原理课程属于特定领域计算机类课程，是计算机科学与技术专业课程内容在特定领域应用的集中体现，不仅具有一般计算机专业课程的特点，还具有鲜明的领域特色。
（1）领域性强，与装备结合紧密。计算机设备原理课程与特定领域密切相关，计算机设备的功能、性能和体系结构与领域应用要求是相适应的，如在很多应用中，要满足组件化、实时性、可靠性要求。
（2）内容比较庞杂，涉及计算机种类多。目前大多数装备的信息化、智能化程度较高，在装备中不同的子系统内，根据需求采用了各种各样不同的计算机设备，有通用计算机设备、嵌入式计算机设备、实时计算机设备和网络计算机设备等。
（3）专用计算机设备较多，结构复杂。装备中的很多计算机设备需要满足一些特殊的要求，因此采用了很多特殊的专用计算机设备，如专用的处理器设备，它的指令集和执行部件与一般的处理器均有较大差异，因这些设备并不常见，如何将这些设备的内容讲授清楚，也是面临的一大问题。
1.2教学中存在的问题目前该类课程普遍存在的问题主要有3点。
（1）计算机设备原理课程是计算机类课程，由于其具有鲜明的领域特色，内容上与领域知识结合非常紧密，只将计算机设备的内容隔离出来单独讲授，造成“知其然，不知其所以然”的教学效果，过多涉及领域知识，在学时有限的情况下，难以将计算机设备的内容讲解透彻。
（2）因为计算机设备原理是在讲现成的计算机设备，课程内容庞杂，还涉及很多专用计算机设备，如果内容取舍不当、教材编排不深入，就容易出现在讲用户说明书或者操作的现象，违背了开设这门课程的目的，无法达到课程目标。
（3）因各种客观条件制约，不像一般性计算机课程，拥有大量的素材、教具、实物和模型可以从不同角度展开讲解，计算机设备原理课堂讲授缺少必要的教具和实物，课堂内容讲授难以做到生动形象，学员学完本课程后对知识一知半解或者感受不深，因装备作为一个整体和完整的系统存在，即使组织学员参观操作装备也难以完全弥补这一缺陷，影响了教学效果。
2计算机设备原理课程教学内容的组织
计算机设备原理课程教学内容与领域相关，不同领域的计算机设备大不相同，没有普遍性，但不同领域计算机设备原理课程教学内容的组织，具有一般性的指导和借鉴意义。首先分析一般的计算机原理课程的教学内容组织。一般的计算机原理课程就教学内容组织是按照“总—分—总”的思路展开的。先从总体上介绍计算机系统的组成与结构，再按各组成部分逻辑顺序，由内到外逐一进行讲解，最后回归到更复杂的多处理机与机群系统。应该说这种组织方法是比较科学合理的，符合人的认知习惯。计算机设备原理能否采用这种教学内容组织模式？一般来说，武器装备计算机设备原理讲述的是武器系统主要部分的计算机设备，在这个案例第一章计算机设备概论中，将计算机设备进行总体介绍，包括功能、分类、组成与结构。在第二章中，对武器装备计算机设备涉及的主要相关理论基础进行介绍，这些理论基础与领域密切相关，除了计算机基础理论外，可能还会包含领域基础理论，如信息融合、目标识别等。从第三章到第九章，也是按各组成部分逻辑顺序，由内到外逐一对武器装备计算机设备具体型号进行讲解。第十章再从装备的角度对担负不同功能的计算机设备进行综述，如火力控制计算机，如果在第一章已经涉及这方面内容，也可以去掉第十章内容。仔细分析就会发现，这种组织方式有一个很大的问题，就是武器装备计算机设备原理讲述的是武器系统主要部分的计算机设备，这些计算机设备涉及一般的PC结构计算机、单板机、嵌入式计算机和片上计算机系统等，按照案例1的组织，第二章到第九章每一章的内容都可能会包含这些不同种类计算机的指令系统、控制器和存储系统等，同时割裂了各个不同计算机设备之间的功能联系，这显然是不合适的。第一章计算机设备概论先从总体上将武器系统功能、性能和体系结构进行介绍，将武器系统的体系结构从信息的角度转换成信息处理过程框架，实质上就是OODA循环过程，再根据OODA循环每一过程引入其中的计算机设备，这样就自然的在这些计算机设备中建立起之间的逻辑关系。第二章到第七章的组织依据的是从核心到，从前端到末端的双重组织原则，对信息化武器装备来说，指挥控制系统无疑是其中枢，负责将武器系统其他部分有机联系起来构成指挥控制回路，完成OODA循环过程，因此在第二章就引入指挥控制系统计算机。第三章到五章是从前端到末端的组织思路，与武器装备作战过程信息流动方向一致。第六章和第七章属于基础设施和保障内容等，安排在课程的最后自成一块较为独立的内容。从整体来看，这种课程内容组织案例条例清楚，符合武器装备作战过程与信息流动方向，极大减少了不同内容之间的混合，保留了很好的逻辑关系，同时又将领域内容与计算机设备原理的内容自然地结合起来，避免了知其然，不知其所以然的问题。
3计算机设备原理课程教学应注意的几个问题
有了好的教学内容组织，要把这门课教好学好，还需要把握以下3个问题。
3.1教学方法问题
由于武器装备计算机设备原理课程的特点，教学过程中要尽量避免造成在讲用户说明书或者操作这种现象。从第3部分教学内容组织可以看出，本课程采用启发式的教学方法是比较适宜的，课程教学目的不是为了学计算机而讲计算机内容，而是有着非常鲜明的领域特色，因此非常有利于以问题为导向的启发式教学法的运用。如第一章计算机设备概述的内容组织是从总体上将武器系统功能、性能和体系结构进行介绍，再将武器系统的体系结构从信息的角度转换成信息处理过程，同时根据OODA循环每一过程引入其中的计算机设备，这样就自然地在这些计算机设备中建立起逻辑关系。这一章的教学就可以从OODA循环出发，分析循环的每一步武器装备战技参数，提出为了完成这些战技参数应该需要什么样的计算机设备等问题，这样自然而然打开了学员的思路，引导学员主动运用以前学过的专业课知识来构建问题的答案，按照OODA循环环环相扣，推进教学内容展开。
3.2授课教师问题
计算机原理课程的第一个特点决定了授课教师不仅要有深厚的计算机专业知识，更需要扎实的领域知识背景，熟知相关武器装备的作战对象、功能、性能、组成结构、作战运用及与同类武器装备差异。只有达到这个层次，才能从全局掌控这门课程，做到讲解深入浅出、内容翔实准确，既能传授知识，又能培养学员分析解决问题能力，达到课程目标。
3.3教材教具问题
需要指出的是教材编排应尽量避免直接采用用户说明书或已有资料的编排结构，我们的教学内容组织案例3已经给出了一种教材内容编排参考模式。本门课程应尽可能采用相关的教具进行授课，有条件的院校可以采用专业教室进行授课，以达到形象生动的教学效果，仅武器装备的外部参观讲解和操作对于原理教学是不够的，需要对相关计算机设备进行拆卸，运行和演示才能起到良好的效果。对于像信息流动和信息处理等难以通过实物展示的内容也应尽可能通过动画来进行描述。笔者在教学实践中大量采用以问题为导向的启发式教学法，并将一些真实的计算机设备部件及研制的计算机设备工作原理仿真软件用于课堂演示，取得了良好的教学效果。
1.动力源动力源通常指的是机械设备的发动机，在节能设计的过程中要求尽量的减少发动机的输入功率，同时尽可能增大其输出功率，简单的说就是提高机械设备电能与动能、势能、热能等的转化率。在实际的应用中这一设计理念体现在机械设备的启动、减速停止这两个阶段中。例如，在停止设备的动力输入之后由于惯性的因素机械设备还会运行一小会儿，通过合理的设计将这一部分动能或者势能储存起来，在机械需要发动的时候提供一部分初始动力。
2.在设计过程中减小摩擦发动机所产生的动力必须通过齿轮、动力传送柱、动力传动带等传递给机械设备需要作用的部位，在这个过程中难以避免的会产生摩擦，损失一部分动能。因此，需要在设计的过程中尽量较小各个组件之间的摩擦。例如，在“机械手”的设计环节，对于其关节处都会采用光滑的圆柱、轴承和液压柱进行连接，同时在使用的过程中还会定期的用油进行。目的就是为了减少机械设备活动处的摩擦，减少动力的损失。
3.功率匹配节能，合理运用节能合理的分析不同应用环境下所需要的功率大小，有依据的设计机械设备的标准功率。例如，饮品加工传动带所需的功率就远远小于装卸工厂所用的传动带的功率。为了节约机械的购买费用还可以利用汽车发动机的原理，设置不同的档位，根据实际功率需求进行调节。
二、机械设计能源浪费的原因
1.缺乏节能设计理念传统的机械设计理念是尽可能的提高机械设备的生产能力，设计人员在设计的过程中首先考虑到的就是如何提高机械设备的载重量、运转速度等，其次便是机械设备的稳定性和可靠性，完全忽略了节能设计，甚至为了提高之前的两方面性能而使得设计能耗更高。
2.设计人员专业水平低机械设计工作都是由专门的设计人员完成的，部分设计人员的理论知识匮乏，固步自封、不愿意学习新的知识，导致与先进的新型设计方式脱节。同时，很多设计人员长期忙于设计工作，不愿意深入基层考察设备的使用情况，导致理论脱离实践，设计出的机械设备不具有可实现性。
3.技术水平无法满足设计需要受到现有技术水平的限制很多设计思想很难得到实现，即使勉强得以实现也会大大增加机械设备的制造成本。所以，处于经济效益的角度考虑，很多机械制造商并不愿意完全按照设计要求引入相应的节能技术。
三、如何做好机械设计节能
1.选用环保型材料和环保型发动机从设计环节入手，在满足设计要求时，优先选取环保型的材料，材料尽量能够做到可回收、易处理、无污染。发动机是机械设备的主要污染源之一，对减少污染物排放具有重要的意义，比如可以选用环保型水冷增压柴油机作为发动机，此发动机具有油耗低、排放低、使用寿命长等优势，条件允许的话，电控高性能长寿命节能型发动机也是不错的选择。
2.电子控制系统的精确化控制利用电子计算机和无线网组成的控制系统，实现对机械的精准控制是机械节能的又一项措施。智能化终端可以依据设定的程序对机械的运行情况实行实时监控，做出智能化判断，控制发动机的输出功率等，以达到减少消耗的最佳标准，同时，其自我检测还能及时发现、处理问题，延长机械的使用寿命。
3.做好液压系统的清洁和防渗漏工作液压系统的污浊物加快机械设备的磨损和腐蚀，液压系统渗漏直接浪费了宝贵的资源，因此，机械液压系统也是机械节能设计时要重点考虑的问题之一。比如，加装一个高效率、高精准度的过滤装置就可以过滤掉大部分掺杂物，降低杂物与机械的物理磨损。采用防渗透的新材料或改变零部件结构，如密封的销轴等防止渗漏。
4.引入新的技术机械设计节能的实现离不开技术的支持，在设计的过程中不能脱离实际的技术发展水平。但是，又不能完全禁锢设计思想，要大胆的进行创新与尝试，积极的将各种先进的新型技术应用到设计中去。例如，利用太阳能发电技术为机械设备提供动力，再外加传统的动力系统以备不时之需，特别是对于小型机械设备，具有很强的可操作性。
由于学生的数量激增而教师队伍的数量基本上没有改变，以至于每位教师所要指导的学生的数量都有所增加，部分教师为第一次指导，对指导过程不是很了解，缺乏对课程设计各环节所需的必要的培训。课程设计工作开始前期，没有对题目进行精心的筛选。课程设计的题目是否合适，直接关乎到整个课程设计的成败。选题过于简单，学生做起来认为该门课程没有什么难度；选题难度过大，学生产生了畏难情绪，认为该设计无法实现，从而无法到达学以致用。
1.2设计过程流于形式思想上重视不够
由于学生人数过多，教师人数偏少。以至于设计过程处于“放羊”状态，教师在指导过程中，没有对同学们提出准确地要求，其原因是在该环节中指导教师都没有相应的实施方案，导致指导环节过于形式、敷衍，教师无法一一了解每位学生的设计情况。同学们也没有认真对待该环节，其主要原因是网络化程度的发展，很多相应的资料网络上一应俱全，同学们直接下载修改而不加思考，完成报告上交，没有主动去探索设计。种种原因使该课程设计流于形式。
1.3最终考核方式单一检查评价力度不足
在很多高校，课程设计的最终体现形式就是课程设计报告，只要学生在规定的时间内完成报告，一般就被认为通过了该环节的考查，考核形式单一。并且对整个设计过程的评价没有细分，体现不出设计过程中的工作量。
2课程设计组织实施管理及质量控制
2.1前期认真组织，确保选题质量
为了保证题目的难易程度适中，在课程设计前期，组织教学第一线的有经验的和常年指导学生参加电子设计类竞赛的教师根据自己的课题项目，从中精炼出一些适合学生完成课程设计的题目，每年保证有一定的更新率。并且对选出的题目也分出难度系数的等级，便于因材施教。而后，组织指导教师进行培训。讲解该课程设计的指导大纲，讲述指导过程中教师应该完成的任务，注意设计的时间节点，以便教师掌握学生的设计进度。尤其是第一次指导该课程设计的教师，为其指定帮带教师全程学习。建立教师评价办法，提升指导教师责任心，评价教师在整个指导过程中是否尽心指导学生选题、是否按时答疑并监督学生的进度、后期是否按要求进行答辩。检查评比工作由学院督导完成，并进行考核评分。评分结果直接作为优秀指导教师评定的依据，该结果作为下学年教师指导学生人数的依据。
2.2全程指导，把控各个环节
整个设计过程选题，答疑，设计，答辩，成绩评定几个环节。
1）选题环节
学生可以在教师指定的题库中选出适合自己或者自己感兴趣的题目；也可以根据自己的兴趣与指导教师商讨确定选择题库以外的题目，实现“双向选择”。该课程设计涉及自动化学院3个专业10个班，其中每班指定一名负责人。每位指导老师指导人数按学院单片机原理及系统设计课程设计上学年评价结果排名在前1/3的安排15～20名学生，排名在中间1/3的安排10～15名学生，排名在后1/3的人数较去年人数减少分派，带本课程的上课老师优先安排。每位指导教师指导学生人数不宜过多，保证指导教师有精力指导每一位同学。
2）答疑环节
该课程设计为期两周，各指导教师安排答疑的具体时间及地点。每位教师的答疑时间和答疑地点在课程设计开始后汇总到教务办以便学院督导检查，作为评价教师指导工作的依据之一。每位老师在课程设计期间应积极主动为学生答疑，固定答疑次数不少于五次，并根据情况检查学生的完成情况。该环节是最容易被忽视，但又是十分重要的环节。学生在整个设计过程中的表现只能通过答疑的形式体现出来。指导教师应该在每次答辩过程中不仅帮助学生解决问题，而且要针对每位同学的设计内容提出问题，检查其设计过程中是否对问题已经理解，辨别其是否存在抄袭他人设计的可能性。
3）学生自主设计环节
在整个设计过程中，一定要发挥学生的主观能动性。学生需要按照课程设计大纲的进度安排以及要求按时完成设计任务。熟悉设计任务和要求，查阅相关设计资料；进行系统软、硬件总体设计；设计电原理图，系统硬件调试；系统软件设计，设计仿真或实物调试；完成课程设计报告书；课程设计答辩。
4）答辩环节
答辩环节由小组答辩和集体答辩两个环节构成。小组答辩：该答辩过程是指导教师对本组所指导的学生进行答辩。首先由学生讲述自己的设计过程，而后指导教师提出问题，学生回答问题。最后指导教师根据答辩情况给出答辩的成绩。集体答辩：①每组的指导老师提交成绩汇总表并注明排在最后一名的原因，指定成绩排在本组内最后一名同学参加答辩。指导教师提交的成绩有一人或多于一人不及格者该学生成绩定为不及格本组不再派学生参加集体答辩。②每组排在第一名的同学参加优秀课程设计答辩。③答辩委员会根据答辩情况进行排序，并简要注明答辩存在问题情况。④若参加答辩的同学成绩评定与原成绩有较大出入时，该组同学的成绩按答辩同学的情况相应降级或升级。答辩组织：各专业组成专业答辩委员会，对评定优秀课程设计和集体答辩同学的答辩工作。答辩委员会由系主任任答辩委员会主席，答辩委员由系主任和课程负责人共同商定，答辩委员会成员由7～10人组成，指定一名老师为答辩秘书。在课程设计完成日的最后一天进行答辩，答辩题目为自己所做课程设计题目并提交自己的设计报告。
5）成绩评定
课程设计成绩分五部分：①平时表现及考勤占10%（即10分）；②纪律及答疑占10％（即10分），遵守设计纪律，按时完成各阶段任务，认真答疑，积极提问；③设计过程占40%（即40分，含报告的修改10分，报告无修改符合要求得10分，修改一次和修改的正确性扣2分，修改5次数以上得0分；设计过程完成程度总计20分：方案设计5分，硬件设计5分，软件设计5分，系统调试5分；老师提问10分，根据提问问题及解答情况给分等）④设计报告和图纸占30％（即30分）：(分值：30-27分)设计叙述清楚，书写规范；设计方案合理，设计内容正确；掌握基础理论知识，具有较强的分析问题和解决问题的能力。(分值：26-22分)设计叙述清楚，书写较为规范；设计方案较合理，设计内容较正确；较好的掌握基础理论知识，具有一定的分析问题和解决问题的能力。(分值：21-18分)设计叙述清楚，书写较规范；设计方案基本合理，设计内容基本正确；掌握一定基础理论知识，具有初步的分析、解决问题的能力。(分值：17-0分)设计叙述不清楚，书写不规范；设计方案基本合理，设计内容不正确；不掌握基础理论知识，不具备分析问题和解决问题的能力；⑤答辩占20%：分数根据学生对答辩委员会提出的问题回答情况进行给定。有下列情况之一者课程设计不及格：不能按时提交设计；设计报告有严重雷同者；图纸有严重雷同者；对老师的提问完全不能正确回答者；答辩不及格者获不按指定时间参加答辩者。
