游戏设计论文范文

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2.1.1游戏背景

贪吃蛇,是个简单的小游戏,但却能给人以放松,让我们从繁重的日常生活中解脱出来.而只有我们的身心得到了娱乐才能更好的投入到新的工作.现在的人,不管是已经工作的,还是还未进入社会的学生,都面临着很大的压力,而这样一款能让我们随时随地都能享受的游戏,其魅力还是不可估量的.

贪吃蛇,之所以取这样的名字,去用意还是很明显的.贪吃蛇其实并不贪,它是人不断向前追求的象征.就像现代的人只有不断努力向前才能得到自己想要的.而食物也是随机出现的,就像现在社会存在的机会,而我们只有找好自己的目标才能成功.

虽然现在市面上存在着各种各样的游戏版本,可是贪吃蛇其市场还是相当大的.因为它的特殊在于它能吸引人更深入,爱不释手.随着游戏速度不断加快,其刺激性也更强.

可以说该游戏的优势在于它的简单易行,不论是手机,还是小游戏机,都能很快顺利的运行.对于在外忙碌的人,不可能花费大量时间在娱乐上,大型游戏是行不通的,这样的小游戏刚好迎合了他们的需求.

手机吞吃蛇游戏基于JAVA平台编写，采用J2ME技术开发的一款手机游戏。手机游戏程序是一项精度要求很高的程序系统，因为其代码利用率很高。一个实时运行的最终作品，每秒都会运行成千上万行程序，绘图事件、键盘事件都会以极高的频率在后台等待响应，若有丝毫的差别都将很容易导致程序在运行不久后可能出现严重错误，甚至死循环。因此，其逻辑设计应当相当严谨，需将所有可能发生的事件及意外情况考虑在设计中。JAVA是基于虚拟机的半解释型编译系统，其执行效率较C++等完全编译后的程序会低很多，程序如果不进行精简和优化，将可能导致运行的不流畅。游戏的结束、开始、动态信息画面作为构成一个程序都是必不可少的重要部分。良好的用户界面更是吸引用户的硬指标，相关的美术构图和人性化设置也需要有一定的考虑。

2.1.2游戏功能

本游戏对游戏声音的控制、游戏等级的控制、最高分的记录、游戏暂停、游戏重新开始、游戏结束这些功能都要求能在手机模拟器上运行。

贪食蛇的玩法很简单，用键盘上的方向键控制贪食蛇的运动方向，游戏的目的是控制贪食蛇吃掉更多的食品，但是不能碰到四周的墙壁，也不能让贪食蛇的首尾相接，否则游戏失败。游戏最终是要在手机上允许。能够使用键盘控制贪食蛇的运动,生成新的点,并且能够根据点数进行记分.

2.1.3游戏的操作性要求：

易于学习:既然手机游戏面向的是普通消费者而不是计算机专家，那么他们不可能深入的学习游戏技巧。消费者不会花几个小时去研究一个3元的手动操作的游戏。保持游戏的简单是最基本的要求。

可中断性:多任务处理是手机生活方式的基本特征。手机用户常常在任务（如等一个电子邮件或者等车）之间有一小段时间。而游戏、日历管理、通讯和工作数据访问使用的是同一个设备。所以一个好的手机游戏应该提供短时间的娱乐功能，并且允许用户在游戏和工作模式之间顺利切换。2.1.4游戏的实用性丰富的社会交互:不管一个游戏设计得多好，只要玩家找到了它的根本模式或者玩完了所有的游戏路径很快就会厌烦这个游戏。重要的是与别的玩家合作以增强所玩游戏的智力和随机性。在今天纷繁复杂的多玩家游戏中具有丰富社会交互的游戏证明是成功的。

2.2系统设计目标

2.2.1游戏设计思想

本科期间做过很多课程设计，大多规模很小。在数据库、各种应用软件和游戏中，我仍觉得对游戏的设计有极大的热情。因为其各个模块间的联系十分紧密，代码重复执行率高，当经过无数次的调试、修改后，能最终看到成品，有无比自豪的心情。大学期间做过图书馆管理程序等简单的数据库管理系统的课程设计，思想大致相似，变化范围有限，没有太多自己可发挥的余地。大家作品的最终结果都离不开同一个模式。相比一些数据库软件，游戏的设计有很多人彩和艺术思想的发挥，正式商业的软件的人性化界面和各个游戏间迥异的结构每每会让人有去开发的冲动。综合运用以前所学习的知识，设计一个JAVA手机游戏，并能实现以下的功能：游戏声音的控制、游戏等级的控制、最高分的记录、游戏暂停、游戏重新开始、游戏的结束。

手机已经与现代生活方式紧紧地结合在一起。他们是最普遍携带的个人用品中仅次于钥匙和钱包的东西。传统的台式机游戏将目标锁定在低级趣味的人和青少年身上，而手机游戏则每个人都可以访问的到——随时，随地。尽管每个手机游戏都不贵，但是巨大的使用量（如：每人每星期一个新游戏）将使得这个市场商机无限。但是，对于开发者来说，将控制台游戏迁移到手机游戏工程很大。因为他们所面向的对象、生活方式和分布式模型都有着极大的区别。

由于J2ME平台被认为是最杰出的手机游戏平台，它为开发者、设备制造商、网络通信公司和消费者广泛接受。它有一些非常重要的特征对所有组织都有益。因此本文采用它来进行设计。利用Java撰机上的程序当然有其缺点，最广为人知的可能就是执行效率的问题，Java在执行速度这个议题上一直让人诟病。不过笔者认为，随着技术的发达，将会有更快更省电的嵌入系统专用CPU出现，JavaOne中也传出将针对J2ME开发专用芯片，让Java在手机上的程序可以跑得更快，因此效率上的总是其实是可以忽略的。更何况，当Sun在设计J2ME的时候，也用了很多方式企图加快Java在手机上的执行速度。

摘要

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二、适应性教育游戏设计

（一）适应性教育游戏设计策略不同的学习者，根据自己不同的学习风格，采取的学习策略是不一样的。因此，教育游戏应遵循学习者的学习风格进行设计，以内容理解维度为例，在游戏界面中应该同时表现为如下设计策略，为学习者提供适应性学习导航：1.序列型知识导航学习内容主题排序的导航策略是将学习内容按逻辑划分成小的单元，采用组块的方式将学习内容按主题的逻辑关系进行排序，然后由学习者或系统控制导航过程，使学习者一步一步地按照学习内容主题的逻辑顺序进行学习。例如，使用“下一个”的控制策略，当学习者学完某一组块的内容之后，自己按或者系统自动切换“下一个”再进行接下来的一个组块内容。这种控制策略可以让学习者具有足够的反思时间，同时也减少了学习者的认知负荷。2.综合型知识导航学习内容主题采用的是全局导航策略，系统给学习者提供学习内容的整体视图，能够让学习者在整体上把握学习内容的基本结构，使学习者可以根据自己的思维过程控制导航过程，从而使学习内容呈现过程符合学习者对学习内容的理解过程。

（二）适应性教育游戏结构设计模型与实现1.适应性教育游戏设计结构模型本游戏是为小学五年级学生设计的练习四则运算题，其结构设计模型，如图1所示[12]。由教师根据序列型和综合型设计游戏界面，同时组织学习内容。学习者可以采用两种方法进行练习：一种是直接进入四则运算游戏，教育游戏默认为给学习者推荐序列型游戏界面，当然学习者也可以根据学习偏好自主选择游戏界面；另一种，学习者首先经过一个基于Felder—Silverman学习风格模型设计的所罗门学习风格量表[13]，然后，教育游戏会根据测定后学习者学习风格适应性呈现游戏界面和学习内容。2.适应性教育游戏设计实现通常可以采用使用Flash、GameMaker或Scratch等软件开发教育游戏，本研究则采用Flash教学软件开发适合五年级学生练习的四则运算题。游戏学习过程为：当学习者算对一道题后，奖励1枚小红花（伴随掌声）；算错没有红花（伴随鼓励声），同时学习者可以点击游戏界面自动弹出的智能MSAgent[14]，它会给予学习者一定指导，帮助其完成四则练习。为了适应学习者的学习风格，本游戏基于Felder—Silverman学习风格模型采用两种设计策略：序列型四则运算游戏和综合型四则运算游戏。（1）序列型四则运算游戏：序列型学习者倾向于线性学习，愿意采用小步子学习原则解决问题，在游戏中表现为提供“下一个”的控制策略，逐渐引导学习者完成“加、减、乘、除”学习任务，如图2所示。（2）综合型四则运算游戏：综合型学习者更倾向于非线性学习，习惯先在整体上把握学习内容的基本结构，然后根据自己的思维过程控制学习导航，在游戏中表现为“加”、“减”、“乘”、“除”四项练习并排出现，学习者可以根据自己的意愿任意选择练习直至完成学习任务，如图3所示。

三、适应性教育游戏实验设计与结果分析

本研究主要探讨四个问题，一是调查学生学习风格对选择教育游戏类型的影响；二是调查性别对选择教育游戏类型的影响；三是研究适应学习者学习风格的教育游戏对学习者学习效率的影响；四是调查研究影响学习者使用教育游戏的因素。

（一）实验设计本实验选取吉林省某实验小学五年级70名学生作为研究对象，男生38人，女生32人，通过所罗门学习风格量表测定后，23人（男生11，女生12）学习风格属于序列型，47人（男生27人，女生20人）学习风格属于综合型。此外，为了研究第三、第四两个问题，将学生随机分成两组，实验组（适应学习者学习风格呈现四则运算游戏界面）和控制组（默认呈现四则运算游戏界面），每组各35人。

（二）数据结果分析1.调查学生学习风格对选择适应性教育游戏类型的影响本研究面向70名小学生调查学习风格对选择适应性教育游戏类型的影响，通过交叉表分析得出研究结果如表1所示，75.7%的学生选择了综合型教育游戏类型，仅24.3%的学生选择了序列型教育游戏类型，可见大多数学生愿意采用综合型教育游戏进行学习。此外，也可知序列型学习风格的学生73.9%选择了综合型教育游戏，综合型学习风格的学生23.4%选择了序列型教育游戏，进一步证实了综合型教育游戏比较受学生欢迎。2.调查性别对选择适应性教育游戏类型的影响本研究面向70名小学生（男生38人，女生32人）进行调查性别对选择适应性教育游戏类型的影响，通过交叉表分析得出研究结果如表2所示，38名男生中有31人选择综合型教育游戏，32名女生中有26人也选择综合型教育游戏，可见无论男生或是女生都愿意选择综合型教育游戏进行学习。此外，也可知序列型学习风格的男生中81.8%选择了综合型教育游戏，序列型学习风格的女生中75.0%选择了综合型教育游戏，同样，进一步证实了综合型教育游戏比较受学生欢迎。3.适应性教育游戏对学习效率的影响本研究通过实验组和控制组两组学生在相同学习时间内（设定5分钟），获得红花数量为评价依据，采用独立样本t检验方法探究适应学习者学习风格的适应性教育游戏对学习效率的影响，研究结果如表3a、3b所示。从表3a统计信息中可以看出，实验组与对照组人数都是35人，其中实验组在规定时间内所获红花数量均值是37.80，控制组在规定时间内所获红花数量均值是33.03；从表3b独立样本t检验统计信息中可以看出概率p值是0.000<0.05，说明在0.05显著性水平上实验组与控制组中的学生能力有显著性差异，另外从两样本均值差为4.771可知，学习者在适应学习者学习风格的适应性教育游戏中学习效率更高。4.调查研究影响学习者使用教育游戏的因素教育游戏可以为学习者提供一个自由、有趣的学习环境，有助于激发学习者的学习兴趣，同时，对培养学习者的操作能力、创新能力发挥着重要的作用。然而，教育游戏目前还无法真正融入到学校学科教学中，以至于出现各类游戏产品很多，但是真正得到有效应用的却很少。排除一些人主观主导因素之外，比如，一些教育工作者和家长对教育游戏的认识严重缺失，对于教育游戏自身的设计受哪些因素影响，这正是本文重点要研究的问题。教育游戏软件设计的好与坏，使用者的语言最有说服力。本研究主要围绕影响使用教育游戏进行学习的因素进行调查，通过实验组和控制组两组学生反馈信息，本文对其进行了梳理，总结出了四大因素，即“趣味性”、“愉悦性”、“易操作性”、“灵活性”，如表4所示。从表4数据统计可知，实验组中71.4%的学生认为“趣味性”是影响使用教育游戏进行学习的一个因素，控制组中65.7%的学生给出同样认可；实验组中65.7%的学生认为“愉悦性”是影响使用教育游戏进行学习的一个因素，控制组中68.6%的学生给出同样认可；实验组中74.3%的学生认为“易操作性”是影响使用教育游戏进行学习的一个因素，控制组中62.9%的学生给出同样认可；实验组中71.4%的学生认为“灵活性”是影响使用教育游戏进行学习的一个因素，控制组中68.6%的学生给出同样认可。由于在本研究中实验组和控制组所用的教育游戏软件是一样的，给出几乎一样的反馈也不足为奇，可以说“趣味性”、“愉悦性”、“易操作性”、“灵活性”是目前多数游戏开发过程中需要考虑的公认的四要素。但是值得思考的一个问题，“为什么一样的游戏，在学生已有知识水平几乎没有区别的前提下，实验组和控制组却有着不一样的学习效率？”究其根本原因差别在于“适应性”和“非适应性”，实验组的学生进行的是适应学习者学习风格呈现四则运算游戏，而控制组的学生则不是。也即实验组的学生是一种个性化学习，四则运算游戏是适应学习者学习风格而呈现游戏界面，充分考虑了学习者学习偏好特性，正是因为个性化因素成分存在，导致实验组的学生学习效率要高。因此，影响使用教育游戏进行学习的因素除了上述四大要素外，更重要的还应该具有“适应性”，也正是目前多数游戏都忽略了最重要人的因素，人的特性，没有开发适应学习者学习风格的游戏，导致很多游戏即使开发出来，也不能被很好地利用，教育游戏的适应性是关键因素，即实现学习者个性化学习，教育游戏开发者一定要考虑学习者特征，才能使教育游戏被高效利用。

四“、适应性”教育游戏应用思考

中国有句老话，“告诉我，我会忘记；给我示范，我可能会记得；让我参与，我将真正理解。”“适应性”教育游戏让学习变得更“沉浸”，使呆板、无趣的学习变得更加生动、情趣，这不仅实现了游戏课件根据学习者特性适应性地呈现知识内容的需求，而且也能够根据学习者根据自身学习偏好自选、定制游戏学习过程，给予学习者足够的自主学习空间，真正做到因材施教，做到个性化学习，有助于提高学习成绩。诚然，伴随着翻转课堂、在线MOOC、大数据学习分析等时代的到来，也给“适应性”教育游戏应用发展带来新思路。1.大数据时代的“适应性”教育游戏学习分析大数据学习分析能够为每一位学生都创设一个量身定做的“适应性”游戏化学习环境，通过记录学习历史数据，分析和预测学生的学习态度、学习行为和知识掌握程度，并提供可视化的精准跟踪报告，通过条形图、扇形图等可视化方式，详细呈现学习概况、问题集中点、整体水平等数据，为教师教学或者学习者自学提供可靠的参考[15]。教师可以帮助避免课堂讲解难度过大或过小，自学者可以看到自己的努力程度和掌握水平，通过这种与自我的信息对称过程，能够让学习者感受到自我掌控的成就感。脑神经学的研究已经可以证明，当人们有自我掌控的感觉，内啡肽、催产素都会分泌的更多，一种叫做“乐观”的东西就出现了，生理和心理的健康水平就会因此提高，展开行动和追求成就的动力相应增强。同时，学习环境向每个学生提供独特的个性化学习建议，推荐恰当的学习进度、难易适中的学习内容，满足适合学生“最近发展区”的学习，解决“有教无类”问题，不但能激起学生的求知欲和积极性，提高学习者的学习动机，而且利于培养学习者的创造性思维和综合解决问题的能力，促进智慧学习发展。2.MOOC建设中融入“适应性”教育游戏策略MOOC以其丰富的资源和开放的、随时随地的学习方式，受到渴求知识的人们的青睐。然而在众多学习者中，争取坚持到最后，获得认证的学习者所占比率很少，就其原因除了需要考虑完善MOOC平台的技术交互功能外，更重要的因素是如何在课程内容建设中进行改变。MOOC的学习应该是基于兴趣而产生的学习，是一种主动学习，是一种针对自己的个性化学习，也是社会化学习。MOOC的真正问题是，如何提高课程的“玩课率”而不是“完课率”。让MOOC课程发展得更有趣，学习者能在自由自在的状态下充分享受学习的乐趣，能在MOOC课程中尽情享受与老师、同学交流互动的喜悦，让课堂自然而然充满学习的氛围，成为真正意义上（而非形式上）的学习型组织。“适应性”教育游戏策略为MOOC的建设带来福音，即形成个性化MOOC，不但给学习者带来学习愉悦，还能为不同学习者在游戏化学习中推送不同的学习知识点，在很大程度上激发了学习者参与学习的积极性以及提高学生个体对知识的成就感和认知程度，为降低辍学率、提升完成率提供了有力保障。3.翻转课堂与“适应性”教育游戏相融合传统教学模式是老师讲，学生听，而教育研究者都知道，老师与学生之间、学生跟学生之间的沟通与讨论是最有效的学习。可汗学院颠覆了传统模式，开发了“翻转课堂”模式，将学习流程“反过来”，即学生在家里学，然后到学校上课跟老师和同学讨论。在“反转式教学”中，能够充分调动学生的自主性。然而，书本常常是无趣无味的，即使在课堂中有教师亲身指导情况下，学生都未必用心学好，何况没有教师指导？学生的学习效果又是如何得到保障？俗话说“兴趣是最好的老师”，但兴趣从何而来？不排除天生的好奇心驱使，但更多学生需要的是后天巧妙的引导，而书本知识或老师讲课大多缺乏因势利导，对学生的心理没有把握，不能带领他们入门；游戏却充分利用了对人性心理的认知，环环相扣，如果能在游戏中培养孩子对学科知识的兴趣不是很好吗？事实证明，情况的确如此，课后的知识学习如果是以一种游戏化方式呈现，尤其是融入了“适应性”教育游戏，在学习进行中不断获得一些小小的激励，进步越大奖励越多，同时根据自身学习进度和对知识的掌握程度，适应性地呈现学习内容，学习者玩出了乐趣，结果就很不一样了。比如，当学生答题正确，就会出现所获得分数，就会朝学习终点线移动更近，同时下一个问题变得更难，因此有了“适应性”。

总之，游戏互动学习的最终目的是最终实现精准化、个性化的服务。基于学生个体的兴趣、特长，取其所长补己之短，更好地解决学生在学习中的个人盲区。“适应性“教育游戏可最大限度地激发用户的内在动机，提高学生的粘性和忠诚度，进而对学习者在认知（如可以改善注意力、专注力和反应时间）、动机（如鼓励成长）、情感（如引发积极的情绪状态）等方面产生正面影响。当然，在课堂上引入“适应性”教育游戏，并不意味着纸质书籍的末路。混合式学习也并不意味着取代线下课堂。但是，“适应性”教育游戏可以通过新的技术方案来帮助解决需要时间检验的教学实践的长期问题，同时可以拥有最好的新事物和最好的旧事物。大数据时代的“适应性”教育游戏学习分析可以帮助教师回答关于评估的问题，培养孩子们的自我认知、自我反思和自我评价等元认知能力。然而，“适应性”教育游戏课程效果好，需要教师付出得更多，同时也意味着教师要有更高的水平。一个主题怎样展开，需要设计哪些活动，如何使活动更具有整体性、综合性，需要根据学生的知识能力发展情况、学习风格偏好等学习个性特征进行调整，都要靠教师动脑筋把握。正如英特尔公司董事会主席贝瑞特博士曾说“计算机不是什么神奇的魔法，教师才是真正的魔术师!”

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场景设计还有可能影响到剧情发展，比如古代对建筑规模和建筑形制的规定都很严格，那么古装角色要根据自己的身份选择合适的建筑去居住和生活，活动范围也会受到限制，剧情要依照这些场景来展开。

场景设计不但影响着角色与剧情，而且还影响着影视动画的欣赏。动画片给观众带来的感受是动画片中多种元素综合产生的，它让观众随着剧情的发展而紧张、忧伤、欣喜、兴奋，在欣赏过程中，观众最直接感受到的还是场景设计所传达出来的复杂情绪。场景设计对动画中的场面施加主观影响，通过色彩、构图、光影等设计手法来强化影视动画的视觉表现，使恐怖气氛更加恐怖，优雅场面更加优雅。

2动漫游戏场景设计原则

2.1整体上把握作品主题与基调

设计游戏场景设计需要从宏观上把握游戏的场景造型，要有驾驭整个作品的主体意识。场景总体设计的切入点在于把握整个动漫作品的主题；场景的总体设计必须围绕主题进行；主题反映于场景的视觉形象中。正确完整的思维方式应该是：整体构思——局部构成——总体归纳。也就是先有一个整体的思路，再进行每个局部的设计，然后再进行总体的归纳整理。具体的做法就是要从调度着手，充分考虑场面的调度，以动作为依据。强调造型的意识，以造型的表意性、叙事性取代说明性。如何表现场景的视觉形象，就是要找出动漫作品的艺术基调。基调就好似音乐的主旋律，无论乐章如何变化，总会有一个基本情调；或欢乐、或悲壮、或庄严、或诙谐等等。而基调就是通过动漫游戏中角色的造型、色彩、故事的节奏以及独特的场景设计等表现出的一种特有风格。

2.2营造恰当的气氛

动漫游戏的场景设计也是一种艺术表现，是一种世界观的设计，不管是什么样类型的作品，还是采用了二维或是三维的空间形式，都可以应用视觉艺术的表现原则来实现区别于现实世界的虚拟电子空间。气氛的营造是游戏场景设计的第一位，白天、夜晚、明亮、清新、阴暗、诡异……不同的环境、气候和色彩能给玩家带来不同的感受；然后就是真实感的实现，年代、地域、气候、风俗习惯等客观依据，这种真实不一定是现实中的那种真实，可以是制作者自己营造出来的一个小社会中的真实。最后是最重要的一点，就是在真实与夸张之中找到一种统一、平衡。动漫世界不可能完全的再现现实，却能浓缩现实，建造一个属于自己真实，这种真实感可以说是来自于人类社会，但却比人类社会更有趣。当然，这需要设计师的灵感和想象力去实现。好的气氛营造、真实感和适当的取舍夸张，也就构成了动漫游戏的世界观，这种世界观决定了作品的成败。

2.3场景空间的表现和造型形式

动漫游戏场景的空间要素主要包括物质要素：景观、建筑、道具、人物、装饰等等；效果要素：外观、颜色、光源等等。利用景深加强场景可以有效的扩大场景的空间感；利用光影塑造距离和深度感；利用引力感可以产生不同的空间效果。场景可以很容易的创造出危机感和神秘感。通过复杂互动的场景空间强调悬念感。在场景的设计制作上，应将场景处理的尽量的丰富些、多变些、信息量大些，使观众不会感到不真实，太单调。由于动漫场景制作手段多元化，使用数字造型动画软件可以较方便的创造出超现实、幻想的内容。在场景设计方面有效的配合魔幻的效果，营造神秘感，但是任何的艺术创作都需要把握尺度，丰富多变的场景空间，并不是要求创作者一味的追求复杂，过于复杂也会造成繁琐眩目的效果。最恰当的动漫游戏场景设计就是在丰富的场景空间中，能最快地、最准确地传达出信息、突出主题、使参与者在丰富生动的视觉效果中，沉浸其中，娱乐其中。

优秀的动漫游戏作品应该是内容与形式的完美结合。造型形式，特别是场景的造型形式，是体现影片整体形式风格、艺术追求的重要因素。场景的造型形式直接体现出游戏的空间结构、色彩搭配、绘画风格，设计者需要探求游戏整体与局部、局部与局部之间的关系，形成游戏造型形式的基本风格。场景的造型随着技术的不断更新，造型变得更复杂细致，实时渲染也变得更快。游戏厂商不断的在过分追求游戏画面的写实性，将写实做到极端，势必会带来负面的影响，游戏场景的造型风格应吸纳全世界各地域文化的特点。

3常用动漫游戏场景设计软件

数码技术的出现对场景设计而言无论是创作工具还是创作方法上来说都有了较大的改变和突破。使得艺术设计师可以创作出全新的艺术设计形式。数字化场景设计在风格上有写实、装饰、漫画等风格。根据风格的不同在手段上大致可以分为这么几种，一是借助电脑软件绘制完成的场景设计，目前常用的软件是PHOTOSHOP、PAITER。这种类型的场景设计绘画性较强。二是通过电脑合成照片，还有就是通过三维软件创作场景中所需要的模型。我们所熟悉的软件像3DSMAX、MAYA等。通过合成等手段完成的场景设计能轻松实现对真实场景的模仿，而且能将真实世界很难同时出现的场景合成展现在我们眼前。合成的手段目前主要还是依赖软件，流行的合成软件有：PAINT、AFTEREFFECTS、MAYAFUSION、FLINT/INFORNO等，这些软件的功能都十分强大，而且在此基础上又有各自独特而擅长的功能，以处理各种不同的合成需要。利用三维软件的辅助设计，增强了画面的空间深度和立体感。通过计算机软件，使得许多以往不可能实现的效果成为了可能。但是任何三维软件都是非常庞大复杂的软件，学习使用起来是一个漫长的过程，只有熟练掌握基本要求才能更好的提高。首先要锻炼三维空间想象能力，熟练掌握视图、坐标与物体的位置关系，这是最基本的要掌握的内容。其次要掌握基本的操作命令：选择、移动、旋转、缩放、镜像、对齐、阵列、视图工具，这些命令是最常用也是最基本的，几乎所有制作都用到，在这些基础之上学维图案的编辑，很多三维物体的生成和效果都是取决于二维图案。最后，对于场景设计来说，就要掌握好最基本的特效制作，掌握常用的材质参数、贴图的原理和应用；熟悉灯光的参数及与材质效果的关系；另外也要加强艺术方面的修养，这就需要我们不断加强美术方面的修养，加强色彩方面的知识，多注意观察实际生活中的效果。

4结论

动漫游戏场景设计不仅仅是绘景，更是一门为展现故事情节、完成戏剧冲突、刻画人物性格服务的时空造型艺术。在创作过程中，经常只要场景一出现，整部作品的情绪基调就会立刻显得更为突出，更为鲜明。场景运用得当，节奏就更加流畅，更加富有韵律美感；反之，场景处理失误也会破坏影片的整体感觉。因此，在动漫游戏的创作中应充分认识、充分利用场景对于情绪氛围的推动作用，在塑造声画合一的视听综合艺术形象的同时，营造出最佳的总体效果。

参考文献：

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例如，执教“有理数的加减法”的时候，我设计了这样一个游戏型作业，具体内容是这样的：事先在篮球场上画一条东西方向的直线，要求每一名初中生自主选择一名同学到篮球场上玩“石头、剪刀、布”的游戏，两名同学站在直线的一点作为起点.在游戏中获胜的同学向东进一步，游戏中落败的同学向西退一步.随后大家需要完成如下作业：（1）把游戏过程中的胜负情况用表格进行统计；（2）结合游戏尽可能多地创编出数学问题.这样的游戏型作业设计方式深受同学们的喜爱，也在一定程度上激发了同学们的数学思维.例如，有同学就设计出了这样的数学问题：①列出我和伙伴在游戏中的胜负情况的表格；②游戏结束的时候，我和同伴分别站在起点的什么地方？我和同伴所站的位置和起点有何关系？③以起点为原点，向东为正，在数轴上画出我俩游戏结束时的位置；④在此游戏中我一共走了多少步？游戏型数学作业的设计对于我们初中生来说无疑是非常有趣的，他们可以在游戏中体验到相关数学知识的运用.因此，我们适当地可以设计一些游戏型数学作业，让初中生在游戏中体验到快乐，为他们增效减负.

二、实践型数学作业设计

《数学课程标准》要求我们数学教师在具体的教学过程中需要培养学生的动手操作能力.基于新课程标准的这一要求，并且为了打破传统单一的数学作业设计方式，我们不妨设计一些实践型数学作业.

例如，执教“中心对称图形”的时候，在课堂导入阶段，我首先说道：“老师今天要画几幅画，请同学们看看老师究竟画的是什么？”对于我这样的提议同学们当然是非常欢迎的.于是我利用画图软件先后画出几个图形.画完之后，同学们对于我画出的图形表示出了极高的赞誉.但是，我并没有被同学们的赞美冲昏头脑，而是接着说道：“同学们，你们仔细观察这四幅图（见下图），看看他们有什么共同特点？”问题抛出之后，李华同学说：“这两幅画都是电脑做的画.”……答案很多，但是都没有说对正题.于是我终于忍不住在这些图形的中心处画了一个点，并且说道：“沿着这个点你们有没有发现什么呢？这种图形就是我们数学上所说的中心对称图形.”在做完这一切之后，我布置了这样一个实践型作业：要求学生根据自己的生活经验，画了很多生活中的中心对称图形.在画这些中心对称图形的过程中同学们也对中心对称图形的性质和特征作出了初步的理解和体验.实践型作业一般来说并不难，只要经过简单的动手操作就可以解决问题.但是这样的作业设计方式却很容易给同学们留下深刻的印象，让他们在实践中掌握相关的数学知识.

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德国学者沃尔夫冈•克莱默将游戏定义为一种由道具和规则构建的，游戏者主动参与并且在整个过程中包含竞争，充满变化的娱乐活动[1]。将游戏运用到教育中，主要是借助游戏的娱乐性和趣味性，使学习者可以在轻松的氛围中获得知识[2]。在游戏设计开发环节加入各种先进的电子、媒体技术，可以使游戏在表现形式上更加多样化，用户体验更加真实。使用多种媒体技术对游戏进行开发设计，可以让学习变得轻松愉快，可以实现“寓教于乐”的教育目标[3]。如学生学习欧姆定律这一内容时，传统的教学方法中，大多数教师都是照本宣科地进行理论讲解，容易使教学变得枯燥乏味。而使用多媒体技术可以把枯燥乏味的知识融入到游戏中，让学生在放松的情况下掌握相关的知识，因此研究教育游戏具有重要意义。

一、国内外教育游戏的研究现状

（一）国外研究现

状国外学者对教育游戏的研究开始于20世纪80年代初，初代教育游戏是将教学和电视游戏相结合，学习者在电视上进行游戏的同时掌握知识技能。随着计算机的普及和多媒体技术的发展，教育游戏的载体也逐步从电视发展为计算机，教育游戏软件的种类也更加丰富多样。国外教育游戏在理论方面也有一套完整的设计开发模式。如KRISTIAN将已有教育理论与游戏设计整合提出了体验式游戏模型，强调在教育游戏设计中加入即时反馈，以及根据学习者的技能水平为其提供相应的挑战的内容[4]。

（二）国内研究现状

我国学者最开始是致力于挖掘游戏的教育价值，之后有学者提出了娱教技术，才正式确定了游戏的教育地位。通过娱教技术，可以使学校教育在时空上得到扩展，将学习者日常生活的一些有趣的体验融入到传统的学校教育中，为学习者提供系统的学习生活情境[5]。目前我国物理游戏大多是以零散的单机游戏为主，需要玩家拥有一定的物理常识和体验才能过关。如在某个光学游戏中，玩家需要灵活运用入射角等于反射角这一光学物理知识，才能完成游戏任务，这些游戏虽然没有系统的对某个知识点进行教学，但深受学习者的喜爱。这也表明教育游戏终将成为未来教学新的突破口，游戏与教育相结合会逐步成为一种发展趋势，因此制作出更多、更好的教育游戏已经是教育的一个潮流[6]。基于以上分析，在《超级电工》游戏的设计制作中，要充分结合课程标准，使用娱教技术的相关理论进行设计开发，在发挥游戏娱乐性的基础上，更要注意对学习效果的检测，不然就会本末倒置[7]。

二、《超级电工》教学游戏开发设想

（一）课程内容

本游戏的教学内容是初中物理中的欧姆定律，所以在设计游戏时，考虑了如何将欧姆定律体现在游戏过程中，使游戏设计既符合欧姆定律的相关原理，又能与日常生活中的一些现象联系起来，使游戏既贴合课程标准，又具有趣味性。

（二）游戏内容

游戏设定为超级电工，任务是帮助主人修好电路点亮电灯。游戏给定电压值和电流值，选择适当的电阻连接，将电压减小到电灯的额定电压。电阻选择完成后拉下电闸，如果电压达到电灯额定值灯亮；如果电压小于额定值灯闪烁；如果电压大于额定值电灯爆炸。游戏过关可获得金币奖励，如果到游戏结束时间还没有选好电阻并拉下电闸主人会生气。

（三）游戏结构设计

游戏的结构初步设计为四个部分：主界面、游戏帮助、游戏关卡小提示。主界面：用一个简单的动画效果吸引学生眼球。介绍游戏规则，让学生了解游戏怎么玩，明白奖励制度。游戏关卡：设置游戏关卡主要目的是让学生通过游戏方式快速学习、记忆电阻和欧姆定律的相关公式，学生完成关卡会得到相应的金币奖励。小提示：用于辅助学生完成游戏任务，在学生忘记相关公式时可以点击小提示查看公式表，但是在点击小提示时会扣除一定的金币，如果金币数量不够则无法开启小提示。具体的游戏界面如图1所示。教育游戏的实质是利用游戏来激发学习者的兴趣，达到特定的教育目标[8]。针对于教育游戏的特性，笔者认为在游戏设计中应该注意两个环节，首先游戏设计必须按照相关课程标准进行设计，不可脱离理论知识；其次需要将教学目标完美融合到游戏场景、任务要素中[9]。

三、应用价值

本研究把初中二年级物理中的欧姆定律作为研究内容进行分析，根据国家课程标准的理论指导和技术手段及开发平台将其设计并制作成教育教学游戏，可体现出以下应用价值。首先，可以增强学习者学习物理的主动性。教学内容以游戏的方式呈现，设置多种难度不同的关卡，学习者可以通过体验游戏的不同关卡，来理解欧姆定律的基本内容，学习串并联情况下电阻总值的计算方法，在一种轻松的游戏氛围下自主学习，并且能通过玩游戏的方式来掌握欧姆定律。通过游戏探究闭合电路中电压和电阻之间的关系，并将所学的知识应用到生活中。其次，可以加强学习者学习效果。众所周知，人们对自己感兴趣的事物学习的主动性更强，学习效果会更明显。而把这些繁杂和抽象的物理电学方程式融入在游戏中，能使学生在体验游戏的过程中充分理解并掌握知识点，有效提高学习者的学习效果。

四、结语

在物理学习中繁多的定律公式学习起来是非常枯燥乏味的，但是如果在游戏中加入了教学内容，根据学生的心理特征设计制作出贴合科学教育目标的教育游戏，不仅能激发学习者的学习兴趣，还能提高学习者的学习效果。另外教育游戏是结合学习者的特点设计的，有一定的奖惩措施，能激发学习者的学习动力及学习的积极性和自主探索能力。

作者:曾思遥 单位:云南师范大学

参考文献：

[1]叶虹.校本教育游戏软件的设计研究[D].上海:上海师范大学,2004.

[2]刘艳,闫慧洁.我国教育游戏研究现状及存在的问题[J].教学研究,2009(12):10-12.

[3]程君青,朱晓菊.教育游戏的国内外研究综述[J].现代教育技术,2007,17(9):72-75.

[4]KRISTIANK.Digitalgame-basedlearning:towardsanexperientialgamingmodel[J].InternetandHigherEducation,2005(8):13-24.

[5]祝智庭,邓鹏,孙莅文.娱教技术:教育技术的新领地[J].中国电化教育,2005(5):11-14.

[6]陶翠婷.基于体验学习的初中物理教育游戏设计研究[J].陕西师范大学学报,2012(54):152-153.

[7]李伟,赵蔚,马杰.基于Flash+XML的中学物理教育游戏的设计和开发[J].中国电化教育,2013(318):86-90.

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2．多样性，情趣性

游戏新颖，形式多样，富有情趣，才能有效地激发学生的内驱力，使他们主动地学、愉快地学。

如形式活泼又有竞争性的“数学扑克”：“争上游”、“拍大数”；富于思考启发性的“猜谜”、“问号旅游”；富有情趣的“小猫钓鱼”、“摘苹果”、“帮白兔收萝卜”、“小鸟回家”；结合地理知识教学的“火车开往北京城”等游戏一一展示在学生面前，学生们都喜形于色，跃跃欲试，迫不及待地要参加，并自觉地遵守游戏规则，努力争取正确、迅速地完成游戏中的学习任务，提高了学习效率，培养了学生良好的学习习惯和组织纪律性。

3．直观性，形象性

直观形象的数学游戏可以在学生“具体形象的思维”与“抽象概念的数学知识”之间架起一座桥梁，帮助学生理解掌握概念、法则等知识，引导学生由具体形象思维向抽象思维过渡。

形象地表演“数的组成”、“数的分解”、“数字歌”、“找邻居”、“找朋友”、“送信”、“争当优秀售货员”等游戏都是借助学生的表演动作和生活常识来理解数学知识。例如儿歌“2字像小鸭，圆圆小脑瓜，斜着长脖子，直着小尾巴。”形象地描述了数字“2”的字形和书写要领。如“找兄弟”，学生拿着数字卡片“6”说：“我今年6岁，弟弟比我小两岁，弟弟在哪里？”学生们想出答案举起数字卡片“4”说：“我今年4岁，比你小两岁的弟弟在这里。”学生继续问：“比我大1岁的哥哥在哪里？”学生举起卡片“7”说：“今年我7岁，比你大1岁的哥哥在这里。”在这个游戏中，开始学生依据数序知识想出结果，为学习有关的应用题做了铺垫。

4．针对性、启发性

数学游戏的形式是为教学内容服务的，设计游戏应该根据学生的实际因材施教，要有助于突出重点，突破难点，启发学生思维的积极性，学会思维方法，提高教学质量。例如：（1）“数学接力赛”可以突出分析问题的层次，培养思维的条理性、逻辑性。如分析应用题：“桃树有8棵，梨树比桃树多3棵，梨树有多少棵？”请4名同学参加数学接力赛，每个学生完成一层任务。

第一棒：从“梨树比桃树多3棵”这句话里知道了谁和谁比。（梨树和桃树比。）第二棒：还知道了谁的棵数多？它是由哪两部分组成的？（梨树的棵数多，梨树的棵数是由两部分组成的：一部分是和桃树同样多的8棵，另一部分是比桃树多的3棵。）第三棒：求梨树有多少棵，应该怎样做？用什么方法计算？（求梨树有多少棵，应该把这两部分合起来，用加法计算。）第四棒：列式6＋3＝9（棵）答：梨树有9棵。

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二、工学结合背景下游戏美术设计专业一体化课程体系建设的改革措施

1.确立游戏美术设计专业课程标准，建立符合职业能力要求的专业教学标准

在进行游戏美术设计专业教学时，教师要积极邀请行业专家，根据课程体系建设的目标，共同参与专业课程标准的确立，认真分析游戏美术设计专业覆盖的岗位能力要求，借鉴其他专业教学标准，建成并组织实施符合职业能力要求的专业教学标准。为了确保学生毕业后的从业能力，游戏美术设计专业课程标准的制定及系列教材的编写要从每门课程入手，以岗位能力、学习目标、工作流程为基础，根据不同方向的特点调整教学内容，从而确保学生掌握教学内容，以大量的真实项目为实训内容，建立学习目标—相关知识—典型案例—学习小结—进一步探讨—公司项目实战实训的教学流程。另外，为了实现学生学习技能和就业无缝对接，游戏美术设计专业课程体系建设要重点突出职业技能的培养，教师要以培养学生的游戏美术设计职业岗位能力为目标，以实际学习项目为载体，按照工作岗位，分阶段划分教学模块，确定实际学习项目，完成教学任务。同时，为了适应社会、企业、学生个人的需要，学校需要根据学生对于就业方向的个人意愿，有选择地开设一些专业选修课，根据就业市场需求、专业最新成果等，拓展、深化某一方面的专业知识。为了合理规划项目课程建设，学校要加强工学结合核心课程建设，结合游戏行业特点，大力补充教学新知识、新工艺、新技术、新成果，鼓励教师与企业技术人员合作编写学材，实现课程模块化建设，以解决实际问题为目标，创建以能力培养为中心的教学模式，提高教学质量和效果。

2.坚持工学结合为导向的一体化课程体系建设理念，促进人才培养可持续发展

在编制人才培养方案时，游戏美术设计专业要坚持以工学结合为导向的一体化课程体系建设理念，以行业为依托，以能力为本位，以职业为特色，以质量为标准，以“必须、够用”为度，加强专业理论知识讲授，把专业技术应用能力和岗位技能培养放在首位。在专业技术模块和专业实训模块中，按照理论知识发展的原则，以技术应用能力和职业素质培养为主线，设置课程并精选内容。同时，在课程设置上要按照国家教育部的要求开设课程，按照专业技术领域和职业岗位的要求设置课程，对课程内容重合的课程进行整合。如，将三维游戏设计、游戏场景设计、游戏角色设计整合为三维游戏设计。并且，为了拓宽学生的就业面，应根据目前动漫游戏市场对不同人才的需求，加强三维游戏设计ZBRUSH软件操作训练，提高学生的岗位技能。另外，在人才培养方案中要突出时效性，增加游戏结构与策划等课程，根据动漫技术的发展实际和市场需求，及时将当今动漫领域的新知识、新工艺、新技术等引入课堂，增加学生个体的发展空间，重点考虑教学内容的实用性和前沿性，促进人才培养的可持续发展。

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2空调系统设计

2.1冷热源设计

该工程空调计算冷负荷为1058kW，计算热负荷为423kW。由于该项目的功能特性决定了其空调设备同时开启的情况极少，故在冷热源装机容量的选择上取同时使用系数为较小值，制冷时的同时使用系数约为0.8，制热时约为0.6。由此，该工程选用了2台60冷吨(211kW)的螺杆式水冷冷水机组(其中有1台为热回收型机组)、1台120冷吨(422kW)热回收型螺杆式水冷冷水机组作为冷源，集中放置于地下一层空调主机房。热源选用2台额定制热量为130kW模块式风冷热泵机组作为热源，同时该风冷热泵机组可兼作过渡季节或夜间的极低负荷以及高峰负荷时的冷源。冷源系统的冷却塔及风冷模块式热泵机组放置于二层露天平台处，水泵则统一置于地下一层主机房内，方便集中统一管理。如图1所示为空调冷热源系统流程图。

2.2空调水系统设计

结合本工程业主方的要求及整体管理水平，该空调水系统以方便有效的管理为原则，以合理的节能运行为目的进行设计。空调水系统采用分区两管制，按照建筑功能，分为客房区域、餐饮区域及办公会议区域。各区供冷/供热转换在主机房内分集水缸的各环路总管上设手动蝶阀实现手动切换。空调冷却水、冷冻水、供暖热水系统均为水泵与主机一对一的一次泵定流量系统。冷冻水/冷却水/供暖水系统均采用二管制异程式系统。冷冻水供回水温度为7℃/12℃;冷却水供回水温度为32℃/37℃;供热系统供回水温度为45℃/40℃。

2.3热回收系统设计

为了降低能耗，酒店建筑一般需要设计空调热回收系统，利用回收其冷水机组的冷凝热来获得免费的生活热水，而广东地区明确规定采用集中空调系统的大面积酒店建筑应当配套设计和建设空调废热回收利用装置［1］。本工程空调热回收系统分别由1台制冷量为60RT(211kW)的热回收型螺杆式冷水机组和1台制冷量为120RT(422kW)的热回收型螺杆式冷水机组、2台热回收循环水泵以及2个梯级蓄热水罐组成。空调热回收热水系统主要为该工程的客房区及厨房区提供生活热水，同时综合考虑了热水管网的回水加热循环。空调热回收系统的设计热水供/回水温度为60℃/35℃。如图2、图3所示分别为冷凝热回收系统流程图(空调主机侧)及冷凝热回收系统流程图(水专业侧)。

3系统节能性分析

3.1冷源系统节能分析该空调系统的冷源具有大小主机搭配、并且与风冷热泵机组互为备用，基本可以满足该项目的各种不同运行工况，同时有效避免了冷源容量配置过大，可降低初投资成本，其运行也比较节能。

3.2空调水系统节能分析空调水系统根据项目特点设计为分区两管制系统，实现客房区及餐厅区不同时段冷热负荷需求，在满足实际需求的同时运行更加节能。冷冻水泵、冷却水泵及热水泵与主机采用一对一的连接方式，以达到合理的流量分配及稳定的运行效果，同时采用定流量系统运行，减少了系统控制的复杂性，运行更加可靠，但是系统节能性相对变流量系统会差一些。

3.3热回收系统节能分析

3.3.1热回收的基本原理本工程的空调热回收系统采用了回收冷水机组的冷凝热。冷水机组冷凝热回收系统就是把制冷循环中制冷工质冷凝放热过程释放的热量利用来制备生活热水。所示为冷水机组排气热回收系统原理图。由文献［2］及相关厂家的实际测试数据可知，标准测试条件下(热水供回水温度一般为55℃/30℃)冷水机组的显热回收量约为制冷量的12.5%～15%范围内，很多时候可按照15%计算。当热水的供回水工况与测试工况不一致时则需根据实际情况分析，具体方法可按照文献的分析方法计算得出总热回收量。

3.3.2热回收系统设计分析由于传统热回收系统存在一系列的问题，故本文在文献的热回收系统基础上进行了以下几点的优化设计。

(1)为了减少热水罐的蓄水时间以及为了避免进水温度对主机性能系数产生较大的影响，设计工况下的进出水温度为35℃/60℃，温差25℃。

(2)蓄热水罐采用立式水罐，更好的实现了水温分层作用及热水的梯级利用。

(3)本工程的热回收系统考虑了热水管网的回水加热循环，更加充分地利用了冷水机组的冷凝热，更加节能。

(4)控制方面，在热回收系统的回水管上设置温度传感器，当回水温度超过58℃时，输出信号关闭热回收水泵，同时在用水点最远段的回水管上设置温度传感器，当回水温度低于55℃时，输出信号开启水专业的回水循环水泵。按照一台120RT(422kW)的热回收机组来分析，由文献］的计算方法可得，该热回收机组的显热回收量为63.3kW，热回收水流量为2.47m3/h，从而根据此水流量及25℃的设计供回水温差即可求出总热回收量为71.8kW，热回收系统设计的总热回收量为制冷量的17%左右。由此可知，供回水温差越大，同等制冷量的情况下的热回收量就越大，但相应的对冷水机组的性能系数影响也就越大。由以上分析可知，热回收系统的实际供回水工况是一直在不断变化的，其热回收量也是一个变数，严格来说分析一个工况范围内的热回收量才更有参考价值，这部分还有待于下一步做更详细的分析计算。

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作者：陆召振 周树艳 陆伟宏 王宁 单位：无锡油泵油嘴研究所

共轨系统通常正常工作电压选择28~30V，即需要满足Ur≧30V。2）最小击穿电压UbUb分为5%和10%两种。对于5%的Ub来说，Ur=0.85Ub；对于10%的Ub来说，Ur=0.81Ub。当电压高于此值后，TVS发生雪崩击穿，此后，TVS两端电压将一直保持在钳位电压Uc。3）最大钳位电压Uc当TVS管承受瞬态高能量冲击击穿后，管子中流过大电流，峰值为IP，端电压由Ur值上升到Uc值就不再上升了，从而实现了保护作用。Uc与Ub之比称为钳位因子，一般在1.2~1.4之间，计算多代入为1.3。其他诸如反向漏电流、结电容等参数也需要考虑电路静态电流以及信号频响等因素进行择优选择。最大允许瞬时功率Pp根据车用电源系统电路抗干扰标准要求须至少大于6000W。防反接保护电路设计防反接保护使用一个普通二极管就可以实现，或者采用其他MOS管防反接电路。普通二极管防反接保护电路优点是电路简单，器件少，但由于受二极管额定功耗的限制，这种防反接不能承受长时间的反接故障。图3为防反接保护二极管在电路中的设计位置，二极管选择时考虑ECU的整体功耗，选择正向导通电流大于正常工作最大电流，同时防反接保护二极管尽量选择低压降快恢复二极管，反向耐压满足电路要求。过电流保护电路ECU电源电路在过载或者负载短路等故障发生时，需要在外部线束中或电源处理电路回路中设计过流保护电路，否则电路将损毁不能正常工作。通常在开关电源设计中采用自恢复熔断丝串联在回路中，或设计电路采样闭环控制电路等。

从以上自恢复熔断丝的原理可以看出，当电路发生过流时，可能存在大量热量的产生，由于ECU通常安装在相对封闭的空间内，热量无法快速消散，因此可能会对ECU其他电路的工作产生影响，再加上自恢复熔断丝存在不好安装及精度不高的问题，因此ECU过流保护电路通常不选用这种方案。图4为一种闭环电流采样控制保护电路，T1用来检测负载电流IL，采样电阻R1产生成比例的电压。电流过载发生时，电容C1充电电压会增加到稳压二极管Z1的导通电压，此时三极管Q1导通，集电极输出信号关闭后续电路的控制级，从而切断电源电路的工作。类似过流保护电路设计时，需要注意变压器的设计选型，由于车用ECU对成本的要求越来越高，此电路设计成本较高，且占用ECU体积大，目前在ECU上采用较少。综上，我们似乎没有非常完美的过流保护电路方案，幸运的是目前世界上一些著名半导体公司都提供带有过流自动保护的电路控制芯片。比如美国国家半导体公司的汽车DC/DC控制芯片，德国英飞凌公司的汽车级LDO电源处理芯片，这些芯片都能提供过流自动保护功能。因此在ECU电源电路设计时，尽量选用类似集成芯片作为电路核心元件，这些芯片通常都经过汽车等级的测试，可以放心采用。共模抑制电路设计ECU电源系统电路通常采用共模扼流圈设计共模抑制电路。共模扼流圈，也叫共模电感（Com-monmodeChoke），是在一个闭合磁环上对称绕制方向相反、匝数相同的线圈。

在电源电路设计时，采用共模扼流圈能够有效地消除共模干扰，提高ECU电磁兼容性能。目前一些著名的无源器件生产厂家均提供ECU专用的电源系统电路共模扼流圈，比如TDK公司的ACM-V系列主要用于ECU电源线设计，TDK公司提供的这种共模扼流圈通过专用磁芯设计而成的方形闭磁路磁芯，在保持原有特性的同时实现了小型化，便于安装。同时具有高阻抗特性，可发挥优异的共模噪声抑制效果，最大电流可高达8A。滤波电路设计共轨系统ECU电源电路的输入是从汽车蓄电池直接引入的。由于汽车上所有电子设备都共用这一个电源，其他电子设备的干扰可能通过电源耦合到ECU。另外，车用蓄电池的电源高频干扰、汽车电机的启动停止以及负载的突然变化均会将干扰带入ECU。在设计电源处理电路时必须设计滤波电路来滤除这些干扰。通常采用∏形滤波电路设计串联在电源处理回路中，主要对差模干扰起到抑制作用，图6为基本的∏形滤波电路。在实际的∏形滤波电路设计时，需要根据ECU实际使用需求进行电感L及电容C1和C2的参数选择，电容C3根据负载功率的大小调整容值及耐压参数。电源系统设计方案总结共轨系统ECU电源系统电路设计时需要综合以上的各种保护电路的设计，同时选择合适的DC/DC控制芯片。控制芯片的PWM调制频率设置需要综合考虑电源处理的效率和EMC性能。常用的ECU电源系统电路设计方案如图7所示。ECU通过点火钥匙开关处理电路，将汽车蓄电池电源输入，然后通过各种保护电路将稳定的电压输入DC/DC处理电路，最后通过汽车专用低压降线性稳压电源（LDO）处理成多路电源分别给ECU各电路模块供电。

在设计电源系统处理电路时，不仅应考虑基本电压处理电路的精度和效率，还应设计不同的保护电路，应对各种可能出现的干扰和故障情况。保护电路的设计需要考虑整个电源系统电路的工作原理，合理的布局保护电路在整个电源系统电路中的位置；各种保护电路的器件选择则需要综合电路原理、成本、安装及厂家品牌等诸多因素进行合理选择。除了本文提到的几种保护电路设计外，或许还有其他应对整车复杂故障情况的电路选择，这就需要在ECU的实际使用过程中进行不断的积累和研究。

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在实际企业会计工作中，运用现代信息化手段优化设计会计信息系统，以系统信息化方式管理企业会计工作，相较于传统手工管理方式，不仅可以提升企业会计信息管理效率，也可以有效促使企业未来的会计信息管理向现代信息化方向发展，发挥积极影响。以下本篇将会对此做具体分析。

一、系统设计可行性分析

（一）技术可行性

我国当前企业办公中，信息化技术的应用层面非常广泛，特别是在会计工作中，不仅常常会用到Excel软件，也会应用专门的会计信息系统处理公务。对此，基于Excel平台，优化设计会计信息系统，将Excel集成到系统设计中，在系统中可以应用Excel对信息数据的加工、提炼技术，也可以有力支持企业会计信息处理决策，并提升系统管理各种会计信息的决策分析能力，发挥技术应用优势。

（二）效益可行性

会计信息系统设计中，基于Excel平台设计会计信息系统，可以运用Excel表格对会计管理信息数据进行相应的加工、提炼，并且可以挖掘分析出对企业未来战略发展有利的会计信息，从而能够为企业制定会计信息管理决策提供数据依据，制定更好的会计管理决策，提升应用该系统管理企业会计信息的工作效率。在实际中，可以使用Excel平台中的模拟运算表，对会计信息进行敏感性分析；也可以对企业会计信息数据运用计算公式进行统计，使企业会计管理工作方式更加简便高效。基于Excel平台优化设计会计信息系统，能够提升会计工作效率，进一步提升企业会计工作效率，提升企业发展效益，发挥积极影响。

二、基于Excel平台会计信息系统的软件设计实现

（一）优化设计系统架构体系

图2架构体系对于本次设计的会计信息系统中，基于Excel平台，优化设计系统，会计信息系统，确保实际的系统能够满足实际应用需求。Excel平台下系统的分层架构体系如上图2所示。

（二）设置Excel服务器

基于Excel平台，设计的会计信息系统中，确保将会计信息数据存储到会计信息系统的数据库之中，可以充分利用数据库的成熟、强大的管理数据功能，提升系统应用性能。在会计信息系统设计中，用户能够根据需要自主的定义会计信息管理模板，并且能够将模板中的数据输入到数据库之中，发挥强大的数据保护功能。在会计信息系统设计之中，Excel平台能够自动提醒待处理任务，还能够为用户提供方便的数据查询功能，让系统用户能够通过该系统随时追踪到会计报表单据流转的情况，提升会计信息系统应用效益。

（三）会计信息系统的数据构成

会计信息系统包含输入、处理和输出三个基本构成要素。进入会计信息系统的数据可以来自企业外部，也可以来自企业内部；企业会计信息系统生成的信息同时提供给内、外部使用者，没有内、外部使用者的信息需求，企业会计信息系统就没有存在的必要。会计信息系统的构成要素如下图3所示。图3会计信息系统的构成要素由上图可知，会计信息系统的核心是数据处理，因此可以在后续设计步骤中，优化设计系统数据库。

（四）数据库设计

在数据文件设计时，为增强系统安全性应采取一些控制技术，如文件被封设置文件存取权限。如某企业凭证库内.DBF数据格式，如下表1所示：数据库物理设计主要内容包括：1、确定数据的存储结构，从DBMS所提供的存储结构中选取合适的加以实现（确定存储结构的主要因素是存取时间、存储空间利用率和维护代价三个方面）；2、存取路径的选择和调整；3、优化确定会计信息系统中对于Excel表格数据的存放位置（在通常情况下，一般都会把数据表格中的易变部分以及稳定的数据部分进行分开管理，并且也分开存放系统中经常存取的数据与不常存取的数据）；4、确定存储分配。

三、系统设计实现效益分析基于Excel

平台优化设计会计信息系统，可以提升企业会计信息管理效率，发挥积极应用效益。基于Excel平台优化设计开发会计信息系统，相较于直接编程开发的会计信息系统，也能够为系统用户提供更加直观的会计管理交互界面，这样不仅可以缩短系统的开发周期，也可以减少开发费用。同时，基于Excel平台开发系统，只需开发者具备一定的会计知识与Excel软件知识，即便系统开发者不是高级程序员，也不是数据分析员，依然可以开发出企业适用的会计信息系统，满足实际需求。同时，基于Excel开发设计的会计信息管理系统，用户可以定期对系统自行维护，维护方法简单，不仅可以确保系统正常运行，也可以节省大量的系统维护费用，发挥积极经济效益。故此，在我国的会计信息系统设计中，随着未来Excel技术的不断提升，我国基于Excel平台设计的会计信息系统功能也会不断提升，不仅会加强对Excel数据表格的处理功能，也将会不断完善Excel会计信息系统的使用功能，提升会计信息处理效率，发挥积极影响。

四、结论

综上所述，基于Excel平台优化设计会计信息系统，不仅可以提升企业会计信息管理效率，也可以运用Excel平台技术，使设计的系统更具可用性，使用户更加青睐应用该系统，也可以有效促使企业未来的会计信息管理向现代信息化方向发展，发挥积极影响。

作者:冯长艳 单位:北京红牛饮料销售有限公司辽宁分公司

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对变电站给水系统进行优化设计时，必须要严格遵照给水设计规范中相关技术指标。事实上，给水系统中的主要流量类型包括居民生活运水、工业企业生产用水、消防用水、绿化用水、公共设施用水和未预见水量等，用水来源是市政给水管网或地下水加压所提供的清洁水资源。为实现绿色智能变电站供水方案，我们可以根据节水性优化设计原则，对生活污水、生产污水进行物理和化学净化处理，将其用作绿化用水，从根本上降低变电站区情节水资源的综合使用量。比如本人曾参与某220kV户外GIS变电站给水系统优化设计工作，其设计用水量主要包括生活用水、绿化用水、未预见用水量等，工业用水、公共设施用水相对较小，此处不作考虑，而消防用水为一次性用水，可不计入设计用水量中，变电站内绿化用水量最大，占总用水量64．39％。为有效减少该变电站区清洁水使用量，经讨论决定尽可能降低绿化用水量，除了变电站区内绿化尽可能选择养护少、耐气候性的植物，还应釆取合理工艺对生活污水进行处理，经处理后的水用作绿化用水，有效减少清洁水源的使用量。经长时间分析统计可知，站区清洁水使用量已减少到常规用水量的84．3％，在户内GIS布置变电站，由于站区面积较小、站内绿化面积较小，清洁水使用量还望减少到常规用水量的72％以下。由此可知，对变电站给水系统的优化和实现中水回用对变电站的经济效益、环境保护来说具有十分重要的意义。

1．2排水系嬈优化设计

变电站排放的废水主要是含油废水和生活污水，含油废水常产生于重大事故中，如主变电站发生火灾等，但由于变电站重大事故较少发生，且我国目前许多变电站都会设有事故油地实现油水分离，尽可能减少对环境的污染，因此含油废水对变电站区环境污染影响较小。目前，变电站排放出的废水主要是生活废水，生活污水的排水方向主要有2处，即城市污水管网和变电站外附近自然水体，一般变电站会选择近期排至站外自然水体、远期排至城市污水管网的排水方式。变电站在选址时，为尽量少占经济效益较高的地段，常常会选择设置城市周边或偏远地区，这些地方一般欠缺完善的市政污水管网，因此，变电站内污水一般是与雨水合流排至附近自然水体，在一定程度上污染了周边环境。立足于节能减排理念，绿色变电站排水工程设计可以摒弃传统的污水外排形式，对站内生活污水进行合理净化，使之在变电站内实现有效循环。由于生活污水中含有大量有机物，具有较好可生活性，我们可以对其进行生物降解，以净化水质。除此以外，为实现绿色智能变电站的排水系统优化设计，设计变电站排水系统时应尽量占用较少空间、提高水处理质量、注重养护管理方便，若选用传统的传统钢筋混凝土构筑物进行污水处理，必然无法满足处理要求。因此，在设计该变电站排水系统时采用技术成熟的地埋式一体化生活污水处理工艺处理生活污水。该一体化生活污水处理设备能将氧化池、沉淀池、污泥消化池、消毒池集于一身，只需在实际工程中配套设计相应的污水调节池、集水井和控制系统则可实现生活污水在变电站内的有效循环。经地埋式一体化生活污水处理设备处理后的水质能达到生活杂用水水质标准，可用作绿化用水’这样一来，不仅可以有效减少清洁水使用量，还可以尽量避免生活污水排至变电站外对环境造成污染，真正实现绿色智能变电站的节能减排目的。

1．3管材合理性优化选择

绿色变电站给排水系统管道管材必须遵循合理性、适宜性原则，我国当前对变电站给排水系统管材的选择欠缺统一的标准，给排水设计人员在选择管道管材时随意性较大，像铸铁管、混凝土管等耐腐蚀性差、自重大的管道仍被广泛应用于设计中。对此，绿色智能变电站给排水系统对管道管材提出更髙要求，不仅要求给排水系统管材要符合安全卫生标准，还必须考虑管道管材是否安装使用方便、是否环保经济。近年来，人们的环保意识不断增强，已研制出环保经济、安装方便的环保型管材，如硬聚氯乙烯管材、交联聚乙烯管材、铝塑复合管材、无规共聚聚丙烯管材等新型环保型管材，因此，我们在设计绿色智能变电站给排水系统时应根据工程实际状况合理选择管道管材，实现变电站的节能降耗、绿色环保，为我国社会经济提供可靠保障》另一方面，我们要不断探索绿色智能变电站给排水系统优化设计方案，在给排水系统设计中积极引入先进的科学技术、机械设备和设计理念，探索更多节能降耗、绿色环保、经济可靠的给排水系统设计方案，促进绿色智能变电站给排水系统设计朝着可持续方向蓬勃发展，保证工程建设项目能顺利保质保量地完成，确保我国今后能安全稳定地发展。

1．4合理选择卫生器具

绿色变电站以节能环保、高效和谐为管理目标，所以给排水系统要体现节水节能，不仅要做到给排水系统的合理规划，还应合理选择节水节能器具，如节水型冲洗水箱、太阳能热水器等，真正实现绿色变电站的节能降耗。

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传统的减速器设计一般通过反复的试凑、校核确定设计方案，虽然也能获得满足给定条件的设计效果，但一般不是最佳的。为了使减速器发挥最佳性能，必须对减速器进行优化设计，减速器的优化设计可以在不同的优化目标下进行。除了一些极为特殊的场合外，通常可以分为从结构形式上追求最小的体积(重量)、从使用性能方面追求最大的承载能力、从经济效益角度考虑追求最低费用等三大类目标。第一类目标与第二类目标体现着减速器设计中的一对矛盾，即体积(重量)与承载能力的矛盾。在一定体积下，减速器的承载能力是有限的；在承载能力一定时，减速器体积(重量)的减小是有限的。由此看来，这两类目标所体现的本质是一样的。只是前一类把一定的承载能力作为设计条件，把体积(重量)作为优化目标；后一类反之，把一定的体积(重量)作为设计条件，把承载能力作为优化目标。第三类目标的实现，将涉及相当多的因素，除减速器设计方案的合理性外，还取决于企业的劳动组织、管理水平、设备构成、人员素质和材料价格等因素。但对于设计人员而言，该目标最终还是归结为第一类或第二类目标，即减小减速器的体积或增大其承载能力。

一、单级圆柱齿轮减速器的优化设计

单级主减速器可由一对圆锥齿轮、一对圆柱齿轮或由蜗轮蜗杆组成，具有结构简单、质量小、成本低、使用简单等优点。但是其主传动比i0不能太大，一般i0≤7，进一步提高i0将增大从动齿轮直径，从而减小离地间隙，且使从动齿轮热处理困难。单级主减速器广泛应用于轿车和轻、中型货车的驱动桥中。单级圆柱齿轮减速器以体积最小为优化目标的优化设计问题，是一个具有16个不等式约束的6维优化问题。

采用优化设计方法后，在满足强度要求的前提下，减速器的尺寸大大地降低，减少了用材及成本，提高了设计效率和质量。优化设计法与传统设计密切相关，优化设计是以传统设计为基础，沿用了传统设计中积累的大量资料，同时考虑了传统设计所涉及的有关因素。优化设计虽然弥补了传统设计的某些不足，但该设计法仍有其局限性，因此可在优化设计中引入可靠性技术、模糊技术，形成可靠性优化设计或模糊可靠性优化设计等现代设计法，使工程设计技术由“硬”向“软”发展。

二、混凝土搅拌运输车减速器的优化设计

1.主要参数

混凝土搅拌运输车搅拌筒(罐)的设计容积为8～10m3，最大安装角度12°，工作转速2～4r/min和10～12r/min(卸料时的反向转速)；减速器设计传动比131∶1，最大输出转矩60kN·m，要求传动效率高、密封性好、噪声低、互换性强。2.2结构设计主要包括前盖组件、被动轮组件、第一级行星轮总成、第二级行星轮总成、机体中部组件和法兰盘组件6大部分。机体间采用螺栓和销钉连接与定位，机体与内齿圈之间采用弹性套销的均载机构。为便于用户在使用时装配与拆卸，减速器主轴线与安装面设计有15°的倾角，法兰盘轴线可以向X、Y和Z方向摆动±6°，并选用专用球面轴承作为支承。轴承装入行星轮中，弹簧挡圈装在轴承外侧且轴向间隙≤0.2mm，减速器最大外形尺寸467mm×460mm×530mm，总质量(不含油)为290kg。

2.传动系统设计

该减速器采用3级减速方案：第一级为高速圆柱齿轮传动，其余两级为NGW型行星齿轮传动。其中，第二、三级分别有3个和4个中空式行星轮，行星轮安装在单臂式行星架上，行星架浮动且采用滚动轴承作为支承；第二级行星架与法兰盘之间采用鼓形齿双联齿轮联轴器连接，混凝土搅拌运输车减速器对齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度和齿面磨损等要求十分苛刻，因此合理地选择变位系数和进行修形计算十分重要。

三、减速器优化设计的数学模型

1.目标函数

对于C型问题，目标函数是A=min{f(x)}=min{f(x1，x2，…，xn)}式中：A——减速器总中心距，即各级中心距之和；x——各设计变量(包括各级中心距、模数、螺旋角、齿数、齿宽和变位系数等)；n——设计变量的个数。对于P型问题，目标函数是P=max{f(x)}=max{f(x1，x2，…，xn)}。式中：P——减速器的许可承载功率；x——同C型；n——同C型。

2.约束条件

约束条件是判断目标函数中设计变量的取值是否可行的一些规定，因此减速器优化设计过程中提出的每一个供选择的设计方案；都应当由满足全部约束条件的优化变量所构成。对于减速器来说，在列出优化设计的约束条件时，应当从各个方面细致周全的予以考虑。例如，设计变量本身的取值规则，齿轮与其它零件之间应有的关系等等。减速器优化设计应考虑以下约束条件：

（1）设计变量取值的离散性约束

齿数：每个齿轮的齿数应当是整数；模数：齿轮模数应符合标准模数系列(GB1357-78)；中心距：为避免制造和维护中的各种麻烦，中心距以10mm为单位步长。

（2）设计变量取值的上下界约束

螺旋角：对直齿轮为零，斜齿轮按工程上的使用范围取8°~15°；总变位系数：由于总变位系数将影响齿轮的承载能力，常取为0~0.8。

（3）齿轮的强度约束

齿轮强度约束是指齿轮的齿面接触疲劳强度与轮齿的弯曲疲劳强度，这两项计算根据国家标准GB3480-83中的方法进行。强度是否够，根据实际安全系数是否达到或超出预定的安全系数进行检验。

（4）齿轮的根切约束

为避免发生根切，规定最小齿数，直齿轮为17，斜齿轮为14~16。

（5）零件的干涉约束

要求中心距、齿顶圆和轴径这三者之间满足无干涉的几何关系。对于三级传动的减速器(如图1)，干涉约束相当于两个约束：第二级中心距应大于第一级大齿轮齿顶圆半径与第三级小齿轮顶圆半径之和；第三级中心距应大于第二级大齿轮顶圆半径与第4轴半径之和。而二级齿轮传动类推。

四、结语

机械优化设计是在常规机械设计的基础上发展和延伸的新设计方法，而减速器的优化就是其中之一，是以传统设计为基础、沿用了传统设计中积累的大量资料，同时考虑了传统设计所涉及的有关因素。在实际应用中已产生了较好的技术经济效果，减少了用材及成本，提高了设计效率和质量，使减速器发挥了最佳性能。

参考文献：

孙元骁等着.圆柱齿轮减速器优化设计.机械工业出版社，1988.

胡新华.单级圆柱齿轮减速器的优化设计[J].组合机床与自动化加工技术，2006.

陈立平，张云清，任卫群等.机械系统动力学分析及ADAMS应用教程.清华大学出版社，2005.