時間:2023-03-28 15:05:42
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在方法層面,傳統(tǒng)研究漢代燈具主要側(cè)重考古、考證以及設(shè)計技術(shù)與文化等領(lǐng)域研究,在方法論上較少涉及燈具的裝飾與仿生科學(xué)考察,尤其是對漢代燈具的研究。近代對中國古代燈具的研究達(dá)到了相當(dāng)高的水平,特別近幾年很多以研究古代燈具作為碩、博士學(xué)位論文為選題。研究者分別從考古學(xué)、文化學(xué)、藝術(shù)學(xué)等學(xué)科進(jìn)行單學(xué)科或多學(xué)科交叉。從現(xiàn)有關(guān)于漢代銅燈的研究成果中可以看到,不同專業(yè)的研究者都會不約而同的提到漢代燈具的裝飾,但幾乎沒有研究者專以漢代燈具裝飾藝術(shù)作仿生學(xué)意義上的科學(xué)系統(tǒng)性研究。但是,隨著漢代燈具的不斷出土,以及現(xiàn)代設(shè)計科學(xué)的進(jìn)步,漢代燈具研究的未來研究趨勢顯示:從傳統(tǒng)的考古研究轉(zhuǎn)向設(shè)計研究;從傳統(tǒng)的文化裝飾研究轉(zhuǎn)向科學(xué)裝飾研究。
二、研究空間及價值
“裝飾與仿生”是漢代燈具設(shè)計研究的一個可開掘空間。通過研究漢代燈具裝飾制作工藝及其仿生科學(xué),調(diào)查與梳理相關(guān)資料,發(fā)現(xiàn)與整理漢代燈具工藝技術(shù),通過科技考古與藝術(shù)復(fù)原實驗的現(xiàn)代技術(shù)手段,還原漢代燈具的裝飾工藝技術(shù),揭示漢代燈具仿生科技發(fā)展水平及其技術(shù)文化內(nèi)涵,從而填補漢代燈具制作工藝研究之不足,向世人展示中國漢代燈具裝飾技術(shù)與科學(xué)文化水平,力求在技術(shù)層、裝飾層與文化層等維度上弘揚中國優(yōu)秀工藝文化。在裝飾層面,研究漢代燈具制作裝飾的藝術(shù)手段,復(fù)原漢代燈具裝飾藝術(shù)風(fēng)格,包括工藝、造型、紋飾、繪畫、色彩等。漢代燈具裝飾技術(shù)文化,主要揭示其技術(shù)歷史之嬗變與演進(jìn);漢代燈具制作裝飾材料文化,揭示其物質(zhì)文明;漢代燈具裝飾文化,主要揭示其圖案、紋飾、色彩背后的時代與歷史文化如何滲透到裝飾制作之中。在仿生層面,通過燈具的仿生造型分析漢代人的審美的需求,以及漢代大簡的造物形態(tài)和“守約以治廣”“規(guī)天矩地”“自然相生”等美學(xué)思想的命題;深究仿生造型的潛在含義,佐證漢代神學(xué)思想、視死如生的喪葬觀以及封建初期等級的劃分;對仿生燈具的實證分析,探討漢代環(huán)保、節(jié)能、調(diào)光等先進(jìn)的科學(xué)性。對漢代燈具的研究,再現(xiàn)漢代燈具的可視化物質(zhì)形式、工藝流程與技術(shù)發(fā)展為微觀特色,其優(yōu)勢在于再現(xiàn)與復(fù)原漢代燈具工藝技術(shù)的同時,還側(cè)重開掘漢代燈具工藝的載體、材料、工具與技術(shù)等內(nèi)容,為我國燈具技術(shù)文化史的建構(gòu)發(fā)展助推,為我國工藝技術(shù)文化提升軟實力;通過對漢代燈具藝術(shù)發(fā)的復(fù)原,以再現(xiàn)、實驗、傳承、利用漢代燈具仿生技術(shù)遺產(chǎn)為宏觀特色,其優(yōu)勢在于運用現(xiàn)代技術(shù)、科學(xué)實驗傳承與再現(xiàn)漢代燈具制作工藝,繪制漢代燈具工藝技術(shù)圖譜。
三、結(jié)語
一、基于傳感技術(shù)探究實驗設(shè)計
在教學(xué)實踐中我利用傳感技術(shù)儀器進(jìn)行實驗?zāi)軌虻玫胶芎玫膶嶒炐Ч7治鼋滩摹⒏鶕?jù)教學(xué)目標(biāo)及學(xué)生的年齡特點合理選擇利用數(shù)字化傳感器材能夠有效提高課堂實驗效果。課堂實驗探究的高效,傳感技術(shù)儀器的有效使用,不僅需要分析教材,合理選材,還需要精心設(shè)計實驗方案。只有通過有效的實驗設(shè)計和規(guī)范的實驗操作,以學(xué)生為主體性,讓學(xué)生配合教師來完成實驗,學(xué)生便于理解,又可增加學(xué)習(xí)興趣,才能使實驗變得簡單易行,達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。以下是四上年級《運動起來會怎樣》一個有關(guān)于心率傳感器的實驗。首先,連接手握心率傳感器、界面和計算機。其次,啟動LoggerPro或LoggerLite軟件,最后,程序?qū)⒆詣幼R別手握心率傳感器,這樣就可以準(zhǔn)備采集數(shù)據(jù)了。測量一個人在激烈活動,例如做跳躍運動前、之間和之后的心率;測量一個人在運動后的心率返回平常心率要多久。讓學(xué)生在探究實踐的過程中,注重體驗和感悟,又便于學(xué)生對知識的接受和理解,從而也激發(fā)學(xué)生的興趣。
二、傳感技術(shù)探究實驗室的組建
為了提高實驗探究效率,保證實驗教學(xué)的有效開展,創(chuàng)建探究實驗室,合理利用“數(shù)字化”儀器設(shè)備是非常重要的。數(shù)據(jù)采集器和傳感器的配備,主要用于采集并儲存實驗數(shù)據(jù)并根據(jù)探究需測定的參數(shù)。通過政府采購,我們采購到探究實驗室套材,主要有濕度、音高、音量、光強、pH值、溶解氧濃度、電流、電壓、氧氣含量、二氧化碳含量等傳感器,還可以根據(jù)需求來自行選擇;同時,這些儀器的輕巧與便攜還為學(xué)生進(jìn)行戶外探究提供了可能。計算機軟件的安裝將傳感器插入計算機時,傳感器可以精確地測量實驗中獲取的各種數(shù)據(jù),并通過數(shù)據(jù)采集器傳到計算機中,計算機經(jīng)由配套軟件將數(shù)據(jù)以表格和圖像的形式呈現(xiàn),并進(jìn)行分析處理。
三、傳感技術(shù)實驗器材在拓展課程中的應(yīng)用
(一)模具設(shè)計各行各業(yè)都有相關(guān)的工作人員,他們的主要任務(wù)就是模具設(shè)計。采用數(shù)字化的設(shè)計手段,工作對象包括型腔模和冷沖模,在充分利用數(shù)字化設(shè)計工具的基礎(chǔ)上,對傳統(tǒng)模具進(jìn)行設(shè)計改造,目標(biāo)就在于提高模具設(shè)計的質(zhì)量,縮短模具設(shè)計耗費的周期。
(二)模具設(shè)計的步驟首先在設(shè)計之前為了確保設(shè)計圖紙的正確性,通常要對所設(shè)計模具的產(chǎn)品進(jìn)行全面的可行性分析,即工作中設(shè)計者所說的套圖,確定重點部位的尺寸。其次在分析產(chǎn)品圖紙之后,具體構(gòu)思模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作程序的編排、確定各個工序之間的沖工內(nèi)容,以及采用何種軟件。這樣在繪制模具圖中將節(jié)省很多時間。然后就是根據(jù)產(chǎn)品的展開圖紙進(jìn)行準(zhǔn)備材料,然后就可以全面地進(jìn)入模具圖的繪制在工作,再制一份備料圖紙出來,進(jìn)行各組件的繪制。最后對模具的設(shè)計圖紙進(jìn)行仔細(xì)地校對,確保各模板與孔位是否一致性,以及折彎位置的上下模是否正確的間隙配合。
二、模具設(shè)計技術(shù)應(yīng)用
(一)模具設(shè)計的造型特點與傳統(tǒng)的機械設(shè)計不同,在專業(yè)化要求上,模具設(shè)計有它自身的特點,主要體現(xiàn)在三個方面:第一、從模具生產(chǎn)的范圍上看,模具主要用于批量化的大規(guī)模生產(chǎn),因此,模具主要用于加工一些形體復(fù)雜的零件。第二、從模具產(chǎn)品的要求上看,模具的幾何設(shè)計必須符合零部件描述的的所有細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu),甚至包括產(chǎn)品的浮雕等表面細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu);第三、從模具的生產(chǎn)手段要求上看,3D模型的修復(fù)技術(shù)以及CAD系統(tǒng)必須有良好的數(shù)據(jù)結(jié)口的要求也越來越高,才能不斷的滿足模具型腔結(jié)構(gòu)必須有的拔模模角及必要的圓弧過度。
(二)模具設(shè)計的應(yīng)用范圍根據(jù)模具的定義,從模具的適用范圍上,我們可以把模具設(shè)計的應(yīng)用范圍分為兩大類,一類是工業(yè)裝備制造部門及使用部門,比如機械制造、汽車制造、輕工業(yè)、家電組裝、石油化工、電力設(shè)施等;另一類是零件及模具,比如航空發(fā)動機關(guān)鍵耐磨件、汽車發(fā)動機凸輪軸熱擠壓模具、軋輥、溫擠壓膜具、軋鋼滾動導(dǎo)衛(wèi)、熱鍛摸等。
三、模具設(shè)計技術(shù)的發(fā)展趨勢
(一)多集成趨勢。現(xiàn)在社會的發(fā)展,現(xiàn)代化模具的制造應(yīng)該打破傳統(tǒng)的只重視信息的搜集的發(fā)展模式,更應(yīng)該把技術(shù)使用、人力資源和管理技術(shù)的引用都囊括在內(nèi),多集成趨勢越來越明顯。多集成概念還表現(xiàn)在學(xué)科功能上,模具設(shè)計不僅僅要用到最基礎(chǔ)的機械科學(xué)理論,而且還會用到電磁學(xué)、光學(xué)以及控制理論等。
(二)智能化趨勢。產(chǎn)品從最初的設(shè)計要求,到中間的制造過程,再到最后的使用過程,每個環(huán)節(jié)都將走向智能化的道路。其中,在生產(chǎn)過程中,又包括諸多環(huán)節(jié),比如計劃、調(diào)控、管理等,也將走向智能化的道路。除此之外,模具設(shè)計者以及實際操作者,也將會在科學(xué)理論的指導(dǎo)下,實現(xiàn)人與工具系統(tǒng)的有機密切配合。
(三)網(wǎng)絡(luò)化趨勢。模具設(shè)計常用的軟件一般包括AutoCAD、Unigraphics(UG)、SOLIDEDGE、SOLIDWORKS等,都是需要通過網(wǎng)絡(luò)上的一些軟件技術(shù)或者硬件技術(shù)實現(xiàn)的。自動化、網(wǎng)絡(luò)化趨勢越來越明顯,跨國合作設(shè)計模具的成功例子已經(jīng)是屢見不鮮了,而且這種趨勢越來越明顯。
關(guān)鍵詞:竹子公園;規(guī)劃設(shè)計;總體布局
一、竹子公園的總體布局
竹子公園的規(guī)劃設(shè)計要在繼承古典園林優(yōu)秀傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上,努力達(dá)到民族化的園林藝術(shù)形式和現(xiàn)代游憩生活內(nèi)容的統(tǒng)一。就山水創(chuàng)作而言,竹子公園應(yīng)遵循因地制宜的原則,宜山則山,宜水則水,以利用原地形為主,進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑臁1本┳现裨汗珗@筠石苑原為公園花圃,地勢平坦,造園者并沒有一味地挖湖堆山,簡單模仿古典園林“一池三山”的自然山水園林形式,而是基于引水入園和造景的需要,將地形作成緩坡和山丘,以竹、石、水面和輕巧的建筑穿插于起伏的地形之中,形成一組優(yōu)雅的園林。
竹子公園的總體布局應(yīng)運用形式美規(guī)律處理景區(qū)、園林景點和風(fēng)景透視線的布局結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系,使景區(qū)之間相互聯(lián)系,同時又有各自的特色,全園既有景色的變化又有統(tǒng)一的藝術(shù)風(fēng)格。上海萬竹園規(guī)劃有“竹與生活展示區(qū)”、“竹與名人展示區(qū)”、“竹品種展示區(qū)”、“竹與文化展示區(qū)”和“竹與民族展示區(qū)”等五大景區(qū),各個景區(qū)之間既有分隔又有聯(lián)系,并且相互呼應(yīng)襯托,從各個側(cè)面體現(xiàn)了竹子造景的人文景觀和自然景觀。為了充分展示園林景點的靜觀和動觀效果,景點的布設(shè)既要注意提供游人駐足留憩細(xì)細(xì)欣賞的觀賞點,也要善于運用風(fēng)景透視線來聯(lián)絡(luò)組織各個景點。筠石苑規(guī)劃有十處景點,即“清涼罨秀”、“友賢山館”、“江南竹韻”、“斑竹麓”、“竹深荷凈”、“松筠間”、“翠池”、“綠筠軒”、“湘水神‘和”筠峽“。游人沿著竹徑通幽的導(dǎo)游路線前進(jìn),感到景色時隱時現(xiàn)、時遠(yuǎn)時近、時俯視時仰望,不斷變化,層層展開,產(chǎn)生一幅幅有節(jié)奏的連續(xù)風(fēng)景畫面。收到步移景異的動觀效果。
二、竹子公園的園林建筑
竹子公園的園林建筑宜少而精,如筠石苑中游憩建筑的占地比例不足1%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于《公園設(shè)計規(guī)范》中同面積專類植物園的6%。園林建筑的位置、進(jìn)行朝向、高度、體量空間組合、造型、材料、色彩及其使用功能,都應(yīng)符合竹子公園總體設(shè)計的要求,能夠與地形地貌、山石水體、植物等造園要素統(tǒng)一協(xié)調(diào)。竹子公園不論地處何方,都給人以身處南國竹鄉(xiāng)的感覺,為進(jìn)一步強化這種情趣,一般采取南方風(fēng)格的建筑形式,或用竹材作為園林建筑的主要材料。南方風(fēng)格的園林建筑多為青瓦粉墻,褐色門窗,不施彩畫,體量較小,布局靈活,顯得玲瓏清雅,與竹林景觀融洽和諧,營造出南國竹鄉(xiāng)的園林意境。
竹子公園的園林建筑設(shè)計為突出竹文化主題,建筑裝修材料亦應(yīng)多采用竹制品精心設(shè)計,如墻飾、燈具。門心板、落地花罩、漏窗花紋等都在傳統(tǒng)作法的基礎(chǔ)上推陳出新,同時欄桿、駁岸、臺階等構(gòu)筑物亦做成仿竹竿形。獲得既與環(huán)境相呼應(yīng)、又獨具特色的裝飾效果。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計者還應(yīng)借助語言文學(xué)藝術(shù)和繪畫藝術(shù),通過景名,匾額、楹聯(lián)等形式著力渲染、弘揚竹文化,營造定出富于詩情畫意的園林意境。
三、竹子公園的種植設(shè)計
3.1適地適竹,充分考慮竹子的生態(tài)習(xí)性
竹子公園的種植設(shè)計應(yīng)按公園總體布局的要求,合理運用種種觀賞竹的形式美要素,充分考慮與山石、水體、建筑和其它植物的和諧統(tǒng)一,經(jīng)過藝術(shù)布局,組成適應(yīng)園林功能要求的裥環(huán)境。同時,竹子景觀設(shè)計應(yīng)充分考慮竹子的生態(tài)習(xí)性。竹子大多喜溫暖濕潤的氣候,一般要求陽光充足,年平均溫度12~22℃,1月份平均溫度-5~10℃以上,年降水量1000~2000毫米,年平均相對溫度65~82%,性喜深厚肥沃、排水良好的微酸性或酸性土。亦有部分竹種具有特殊習(xí)性,如鵝毛竹、菲白竹、鋪地竹等耐蔭性相對較強;黃槽竹、早竹、金鑲玉竹等可在冬季寒冷干燥的北京露地過冬;剛竹、淡竹等可生長于微堿性的瘠薄土壤……在氣候不太適宜的地區(qū)應(yīng)用竹子,應(yīng)選擇背風(fēng)向陽的小環(huán)境,且有充足的灌溉水源,如能采用噴灌則效果最佳。
3.2師法自然,營造竹子景觀
自然界各種形式的竹林群落是竹子造景的藝術(shù)創(chuàng)作源泉,竹子公園應(yīng)師法自然,種植設(shè)計以竹林為主要配置方式,竹林景觀在城市公園中宜與草坪結(jié)合,形成竹林草坪,營造清靜幽深的園林植物空間。竹林草坪如能結(jié)合微地形和溪澗曲水、自然山石駁岸,則更添城市山林、返樸歸真之野趣。竹林中開辟小徑亦是竹林景觀設(shè)計的常用作法,古典園林的竹里通幽藝術(shù)手法在安靜休息區(qū)依然適用,參照公園游人容量,竹徑的寬度應(yīng)在0.9-2.0m之間,為營造含蓄深邃的意境,竹徑的平曲線和豎曲線力求變化,“曲徑通幽處,禪房花木深”,迂回地擴展和豐富了園林的有限空間,同時避免過度曲折,矯揉造作。如果竹徑較長,可在中間開辟若干開敞空間,奧曠交替,以避免產(chǎn)生單調(diào)的感覺,同時竹徑可用宿根花卉鑲邊,以豐富竹林景觀的色彩構(gòu)圖。竹徑的鋪裝如能取古人竹子繪畫的笑意,拼成竹子圖形,則進(jìn)一步促進(jìn)了園林創(chuàng)作意境的延伸。
3.3寓情于景,創(chuàng)造富有詩情畫意的竹子景觀
竹子作為配景,與建筑、山石、水體、其它植物等造園要素的配置要相互因借、揚長避短。竹子與園林建筑配置時,應(yīng)讓建筑立面優(yōu)美的線條和色彩充分地表現(xiàn)出來。根據(jù)園林建筑的高度和體量特征,一般選用中小型觀賞竹種,江南園林常用的有孝順竹(ambusamultiplex)、紫竹(Phllostachysnigra)、斑竹(Phllostachysbambusoides)等等。倘若園林建筑的抱角、蹲配等置石相結(jié)合,緩解、軟化墻角廊隅的生硬線條,增加自然生動的氣氛。同時注意加強建筑的基礎(chǔ)種植,一般選用小型叢生竹作矮綠籬,如鳳尾竹(Bambusamultiplex)、菲白竹(Arundinariaargenteostriata)、鋪地竹(Arundinariafortunei)、闊葉竹(IndocalamusIatifolius)、矢竹(Pseudosasajaponica)、箬竹(Indocalamustessellatus)等等。
假山石和雕塑一般以表現(xiàn)山石的形態(tài)和質(zhì)感為主,可用竹作背景,以突出主景,亦可用地被襯托雕塑的線條和質(zhì)感。水體的竹子造景應(yīng)因地制宜,對于溪澗曲水的自然式山石駁岸,宜配置小型叢生竹,如箬竹、闊葉箬竹、大明竹(Arundinariagramineus)等等,其體量與山石駁岸協(xié)調(diào)統(tǒng)一,同時竹與石的色彩、線條、質(zhì)感對比大大豐富了駁岸的裝飾效果。對于大面積水體的緩坡駁岸,適宜配置大中型竹林景觀,水中竹林倒影與岸上竹林動靜對比,增加了竹林景觀的空間層次。
古典園林竹子造景的藝術(shù)手法主要適用于小型園林空間,如盆景園等各種“園中園”,此類園林空間一般采用自然式布局,粉墻青瓦,花街鋪地,建筑風(fēng)格樸素淡雅。在服從空間環(huán)境總體布局的前提下,借鑒“粉墻竹影”、“移竹當(dāng)窗”、“竹石小品”等造景手法,竹子景觀與建筑環(huán)境相得益彰,營造出簡遠(yuǎn)、疏朗、雅致的園林意境。
竹子公園因竹成景,以竹為主,追求清靜幽雅的園林創(chuàng)作意境。在服從公園竹子景觀總體布局的條件下,竹子亦可與其它植物配置組景。古典園林竹子造景形成了一些固定的配置模式,如“三益之友”、“歲寒三友”、“四君子”等等,奇松、古梅在竹子公園不可缺少,亦可制作成花臺或大盆景形式。南京情侶園一片竹林邊幾株桃花,“竹外桃花三兩枝”,富于詩情畫意,營造出寧靜幽遠(yuǎn)的園林意境。中國古典園林藝術(shù)講究“外師造化,內(nèi)法心源”,現(xiàn)代園林竹子造景更應(yīng)師法自然,竹子公園除應(yīng)保留原址的古樹名木外,竹林景觀應(yīng)形成人工栽培群落,尤其選擇觀花或觀果類下植被,如毛竹林下可配置杜鵑、油茶、柃木、紫金牛、珍珠蓮、新木姜子等等。
四、小結(jié)
4.1竹子公園的總體規(guī)劃應(yīng)強調(diào)突出竹文化氛圍。
竹子公園的地形改造要師法自然,統(tǒng)籌兼顧,充分利用原有地形地貌,以微地形竹林景觀為特色。竹子公園的景區(qū)、景點布局要充分挖掘竹子造景的人文景觀資源……園林建筑宜少而精年,最好選用竹子作建筑材料,建筑設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)樸素。淡雅的南方建筑風(fēng)格,以營造出體現(xiàn)南國竹林風(fēng)光的園林空間。
4.2竹子地被和竹子綠籬在竹子公園中有廣闊的應(yīng)用前景。
竹子地被常綠闊葉,景觀效果優(yōu)于一般地被和草坪,可設(shè)計成大面積圖案式景觀應(yīng)用于水邊緩坡等視野開闊的園林空間,突出表現(xiàn)竹子的群體美。竹子綠籬以自然式為主,其獨特的姿態(tài)和質(zhì)感給人以嶄新的感受,亦可按特定主題做成整形式綠籬。
關(guān)鍵詞加殼;脫殼;DLL;DES;NET;MSIL
1引言
為了保護(hù)自己的軟件的技術(shù)內(nèi)核不被他人輕易盜用,軟件開發(fā)人員使用了各種加密技術(shù)來保障軟件的版權(quán)不被侵犯,殼便是我們常用的一種軟件保護(hù)手段。對于Win32中軟件加殼技術(shù)已經(jīng)有非常成熟的商業(yè)產(chǎn)品,然而,對于.NET環(huán)境下軟件,由于.NET程序的編譯結(jié)果不是機器語言代碼,而是一種MSIL中間代碼,因此不能使用傳統(tǒng)的加殼技術(shù)。目前,專門對.NET軟件實施加殼的商業(yè)軟件主要有MaxtoCode,另外,SafeNet公司也推出了其軟件保護(hù)產(chǎn)品圣天狗最新的外殼工具,滿足了軟件開發(fā)商的一大愿望。圣天狗外殼加密工具可以自動完成對可執(zhí)行文件的加密過程,從而讓開發(fā)商快速方便地完成軟件加密和授權(quán)管理的工作。
本文介紹了.NET環(huán)境下一種簡單的軟件加殼技術(shù),該技術(shù)使用了數(shù)字簽名、MSIL代碼混淆、加密等技術(shù),可達(dá)到高強度的軟件保護(hù)。與MaxtoCode相比,這種技術(shù)的優(yōu)點是:可以防止軟件非法拷貝,針對計算機硬件“指紋”授權(quán)(指紋:即硬件信息中終身不變的識別號,如CPU和硬盤的序列號等,下同),對于網(wǎng)絡(luò)版,可以防止非本服務(wù)器的客戶端訪問服務(wù)。
2認(rèn)識“殼”
殼是對加密軟件的一個形象的比喻,顧名思義,殼是軟件外部的一件“外衣”,是軟件的保護(hù)屏障。有了它,惡意攻擊者就無法在對軟件反匯編后,直接找到軟件的核心代碼。
殼是一段程序,它先于程序運行,殼在運行后就獲得了該軟件控制權(quán),利用其保護(hù)功能對軟件進(jìn)行安全保護(hù)。
殼的工作原理大致是:先運行殼程序,殼將加密的主程序(主程序即原來的待加殼的程序,下同)代碼解密到內(nèi)存中,運行其中相應(yīng)功能,并將程序的控制權(quán)交還給主程序。
本文中研究的加殼技術(shù)正是基于這種原理,只是殼也是用.NET編寫的,加密與解密密鑰與用戶的機器硬件指紋有關(guān),而不是固定的密鑰,所以可以防止軟件非法拷貝,達(dá)到更高的保護(hù)強度。
3本加殼技術(shù)的原理
先將原來的主程序編譯成DLL,再編寫一個殼程序,編譯成EXE,并將程序的運行入口(即main函數(shù))移到殼中來,由殼開始執(zhí)行整個程序。首先,可以用自編的加密工具,在軟件前將所有DLL文件分別進(jìn)行加密(輸入特定的密鑰),在殼加載DLL時臨時將其解密到內(nèi)存中,并加載運行。由于解密DLL的結(jié)果只存在于內(nèi)存,所以攻擊者無法獲得解密后的DLL,除非他能找到DLL的解密密鑰。同時,為了避免攻擊者分析外殼程序的邏輯,從中尋找解密密鑰,還可以將殼編譯成EXE文件后,再用第三方軟件進(jìn)行混淆(如:XenoCode)或加密(如:MaxtoCode),這樣攻擊者將無法了解DLL加密的算法及處理邏輯。從而,更有效地保護(hù)主程序DLL。加殼與脫殼的原理如圖1所示。
圖1NET軟件加密型加殼的原理
4軟件與用戶注冊流程
為了推廣軟件,開發(fā)商一般會將軟件的試用版放在網(wǎng)上,讓用戶自由下載試用,用戶基本滿意后再注冊正式版。
軟件與用戶注冊的流程如圖2所示。
5軟件與用戶注冊的實現(xiàn)
5.1注冊申請
為了達(dá)到軟件防拷貝的功能,開發(fā)商必須為不同的用戶制作不同的安裝文件,一套程序只能在一臺機器上運行。為此,開發(fā)商在制作安裝文件時,必須取得軟件將要運行的目標(biāo)機器的指紋和用戶的單位名稱,對于有應(yīng)用程序服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)版軟件,只需要取得應(yīng)用服務(wù)器的指紋。指紋數(shù)據(jù)可以由用戶使用特定的程序取得,并通過短信或郵件的方式告知開發(fā)商。
指紋的提取有兩種方法:其一,通過軟件的試用版。試用版中設(shè)計申請注冊的模塊,用戶通過此模塊提取本機的指紋數(shù)據(jù)。軟件的試用版文件的制作不是針對目標(biāo)機器的指紋制作的,可以在任何機器上運行。為了防止Cracker找到DLL的解密密鑰后,將試用版破解。通常可以對試用版軟件設(shè)置功能限制(如:去掉部分關(guān)鍵代碼),這樣即使試用版被破解,也無法投入正式的應(yīng)用。
方法二:使用專用于注冊申請的程序。對于網(wǎng)絡(luò)版的應(yīng)用服務(wù)程序,如果沒有用戶界面,或無須試用的用戶,只能使用由開發(fā)商提供的專用注冊程序來提取機器指紋。
5.2計算注冊碼
這種加殼技術(shù)本來可以省去輸入注冊碼手工注冊這個過程,因為每一個的版本只能在指定的機器上運行,但為了定制用戶單位信息以及對用戶數(shù)進(jìn)行限制,還是要有注冊過程的。注冊碼是由用戶單位、機器指紋及用戶數(shù)限制等信息經(jīng)過加密處理后得到的,處理可以用自制的注冊碼計算工具來實現(xiàn)。
5.3加密DLL文件
本加殼技術(shù)的核心之一是加密DLL文件,加密過程可以用自制的加密工具完成。加密算法可以選擇.NET框架中提供任何加密算法或者自行設(shè)計加密算法。算法可以不用公開的算法,因為加密解密都是在自己的程序中進(jìn)行。因此,此方案的安全性完全可以由開發(fā)商自己保證,而不依賴于第三方。
5.4制作安裝盤
制作之前,只需用專為此用戶加密的DLL文件及授權(quán)文件等替換安裝工程中相應(yīng)的文件,再生成安裝盤。安裝盤中可以單獨存放一份加密DLL文件和授權(quán)文件,以備客戶升級正式版時用戶直接拷貝。
一般而言,安裝文件中不能直接包含注冊碼或授權(quán)文件的,但在這種技術(shù)下,可以將授權(quán)文件打包到安裝盤中,因為,即使安裝文件被復(fù)制,也無法在非授權(quán)的機器上運行。
5.5正式版安裝
對于沒有安裝過試用版的機器,可以直接使用安裝盤安裝正式版。對安裝過試用版的機器,可以用安裝盤中的正式版文件替換相應(yīng)文件即可變成正式版。
5.6用戶注冊
調(diào)用正式版中“幫助”à“關(guān)于”à“注冊”功能,輸入注冊碼或選擇授權(quán)文件進(jìn)行注冊。由于安裝文件中包含授權(quán)文件,也可以在正式版首次運行時,通過授權(quán)文件自動注冊,免去了手工注冊的過程。
6程序運行時脫殼的實現(xiàn)
脫殼實際上是將加密的程序代碼解密并加載到內(nèi)存程序區(qū),脫殼需要特定的解密密鑰或特定的解密算法。對于較簡單的程序,如果只有一兩個DLL,可以由殼程序進(jìn)行一次性脫殼,全部放在內(nèi)存中,這沒有什么技術(shù)上的難度,只是內(nèi)存消耗較多。對于有多個DLL的程序,DLL不一定都要使用,有時可能只用其中部分,所以沒有必要一次脫殼,全部占據(jù)在內(nèi)存中,可以根據(jù)需要來脫殼。脫殼涉及到DLL解密、DLL調(diào)用請求的捕獲等技術(shù)。
6.1DLL的解密
一般的加殼技術(shù)使用與用戶無關(guān)的密鑰,密鑰是固定中殼代碼中的,所以脫殼可以在任何一臺機器上實現(xiàn),無法實現(xiàn)軟件防拷貝。而在本方案中,DLL加密密鑰與用戶計算機硬件指紋相關(guān),當(dāng)然解密密鑰也不是殼代碼中固定的,而需要臨時從目標(biāo)計算機上提取指紋生成密鑰,才能解密,所以脫殼只能在授權(quán)的計算機上進(jìn)行,從而可以很好地防止軟件的非法拷貝。
解密密鑰的是由硬件指紋生成的,指紋的提取與申請注冊時提取指紋的算法相同,并且,指紋通過相同的保密算法轉(zhuǎn)換后生成加密解密密鑰。因此,指紋的提取算法存在于殼和專用的注冊申請程序以軟件的試用版中,為了防止這些算法的破解,需要使用第三方工具(如:XenoCode,MaxtoCode)對這些程序的MSIL代碼進(jìn)行混淆或加密。對于網(wǎng)絡(luò)版軟件,解密密鑰最好是由殼臨時從應(yīng)用程序服務(wù)器獲取;但為了簡單起見,也可以將解密密鑰存入授權(quán)文件中,授權(quán)文件經(jīng)加密后隨客戶端軟件一起安裝,脫殼時從授權(quán)文件中提取解密密鑰。
DLL的解密只能在內(nèi)存中進(jìn)行,不能生成臨時文件,避免Cracker截獲解密后的DLL。這就要用到文件流與加密流的技術(shù),脫殼的部分代碼如下:
publicstaticAssemblyasmload(stringasmName)
{Assemblyasmsvr=null;
FileStreamfsr=null;
byte[]byVec=newbyte[16],byKey=newbyte[32];
//asmName待加載的程序集名,由參數(shù)帶入
stringtoLoad=AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory+asmName+"e.dll";
if(!File.Exists(toLoad))returnnull;
fsr=newFileStream(toLoad,F(xiàn)ileMode.Open,F(xiàn)ileAccess.Read);
byte[]rawAssembly=newbyte[fsr.Length];
//提取機器指紋并生成DES加密密鑰與初向量
createDesKeyVec(refbyVec,refbyKey);
SymmetricAlgorithmdes=SymmetricAlgorithm.Create();
CryptoStreamencStream=newCryptoStream(fsr,des.CreateDecryptor(byKey,byVec),CryptoStreamMode.Read);
//讀取并解密到到緩沖區(qū)
encStream.Read(rawAssembly,0,(int)fsr.Length);
encStream.Close();
fsr.Close();
asmsvr=AppDomain.CurrentDomain.Load(rawAssembly);
}
6.2DLL調(diào)用請求的捕獲
根據(jù)需要來脫殼也就是當(dāng)程序集被調(diào)用時,臨時脫殼并加載,程序集一旦加載,以后需要調(diào)用其中的功能時就可以直接從內(nèi)存中運行,這就既避免了內(nèi)存的浪費又不會影響程序運行速度。關(guān)鍵是程序集的調(diào)用不一定從殼中調(diào)用,可以從任何一個已經(jīng)運行的程序集中調(diào)用,怎么才能截獲程序集的調(diào)用請求呢?
首先要了解應(yīng)用程序域,它由AppDomain對象來表示,為執(zhí)行托管代碼提供隔離、卸載和安全邊界。多個應(yīng)用程序域可以在一個進(jìn)程中運行;但是,在應(yīng)用程序域和線程之間沒有一對一的關(guān)聯(lián)。多個線程可以屬于一個應(yīng)用程序域,盡管給定的線程并不局限于一個應(yīng)用程序域,但在任何給定時間,線程都在一個應(yīng)用程序域中執(zhí)行。每當(dāng)程序運行時,便會自動創(chuàng)建應(yīng)用程序域。AppDomain實例用于加載和執(zhí)行程序集(Assembly),AppDomain類實現(xiàn)一組事件,這些事件使應(yīng)用程序可以在加載程序集、卸載應(yīng)用程序域或引發(fā)未處理的異常時進(jìn)行響應(yīng)。本方案中就是通過事件AssemblyResolve來捕獲程序集調(diào)用請求的。
實現(xiàn)方法是:首先,在殼的main()函數(shù)中注冊事件AssemblyResolve的響應(yīng)代碼,形如:
AppDomain.CurrentDomain.AssemblyResolve+=new
ResolveEventHandler(CurrentDomain_AssemblyResolve);
然后,再編寫一段事件響應(yīng)代碼,來實現(xiàn)程序集脫殼與加載。這樣,在調(diào)用任何程序集時,就可以直接調(diào)用了,因為程序集的脫殼會自動進(jìn)行。下面是事件響應(yīng)的部分代碼:
///<returns>返回找到的或臨時加載的程序集</returns>
privatestaticAssemblyCurrentDomain_AssemblyResolve(objectsender,ResolveEventArgsargs)
{
Assemblyret=null;
try{
AppDomaindm=(AppDomain)sender;
stringdllName=args.Name.Split('''','''')[0];
//用xx開頭的文件表示加密過和DLL,區(qū)別于其它的DLL
if(dllName.StartsWith("xx")&&!dllName.EndsWith("resources"))
ret=asmload(dllName);
}
catch(Exceptionae)
{MessageBox.Show("加載數(shù)據(jù)集"+args.Name+"時出錯");}
returnret;
}
7總結(jié)
以上軟件保護(hù)方案的安全性能由DES算法(若采用)和機器指紋的安全性決定。DES算法的安全主要決定于對密鑰保護(hù)。另外,由于密鑰來自于機器指紋,而指紋數(shù)據(jù)來自于機器硬件信息,雖然,取指紋的算法要隨軟件外殼程序一起,但從指紋到密鑰要經(jīng)過自己設(shè)計的保密算法來轉(zhuǎn)換,且保密算法不公開,所以算法本身是安全的。因此,密鑰的安全還取決于指紋提取算法的安全性和指紋轉(zhuǎn)密鑰的算法安全性,而它們的安全性又取決于第三方加密或混淆的強度了,這是本方案所無法控制的,這也許就是此方案安全性最薄弱的環(huán)節(jié)。
對于用商業(yè)加殼軟件的攻擊較多,所以一旦商業(yè)加殼技術(shù)被破解,用它加密過的軟件便沒有安全了。但對于自編的加殼技術(shù),加密技術(shù)可以自行設(shè)計(保密),并且可以隨時調(diào)整,而且,用戶數(shù)不多,因此,攻擊者比較少,用這種技術(shù)加密的軟件安全性也就相對更好。使用本文中的加殼技術(shù),可以更有效地抵抗拷貝、反編譯、分發(fā)序列號、注冊機各種常用的軟件破解方法。然而,這種自編加殼技術(shù)雖然安全,但軟件分發(fā)起來卻十分復(fù)雜,這也是此方案的美中不足之處。
參考文獻(xiàn)
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(一)靜態(tài)測試分析。作為基本軟件測試技術(shù)之一的靜態(tài)技術(shù)主要是對軟件程序和文件開展掃描分析,在此過程中計算機并不用對被測試的軟件進(jìn)行運行。即靜態(tài)檢測技術(shù)主要是對被測軟件的特征進(jìn)行分析,對被測軟件所作出的評審可以人工進(jìn)行,也可以使用軟件測試工具來進(jìn)行評審,從而查看軟件是否與編程標(biāo)準(zhǔn)相符,并檢查軟件程序編寫中存在的問題與錯誤。靜態(tài)分析中經(jīng)常使用到的分析方式包括控制流分析、數(shù)據(jù)流分析以及代碼檢查。
控制流分析主要是以控制流關(guān)系為依據(jù)來對軟件進(jìn)行測試。其中控制流關(guān)系可以對程序原色以及程序元素的執(zhí)行秩序所具有的關(guān)系進(jìn)行敘述,在軟件測試中,控制流關(guān)系可以被繪制為控制流圖,控制流圖中的程序元素使用節(jié)點來表示,節(jié)點與節(jié)點之間使用弧線來進(jìn)行連接,如果一個輸入能夠引發(fā)一種路徑的執(zhí)行,則這條路徑被認(rèn)定為是可達(dá)的;數(shù)據(jù)流分析是以程序和程序元素之間的數(shù)據(jù)訪問行為來進(jìn)行測試,軟件程序同樣可以用數(shù)據(jù)流圖來表示,并使用未定義信息、變量定義等來進(jìn)行標(biāo)記。如果程序語句執(zhí)行中的一個變量得到了分配的值,則可以認(rèn)定這個變量已經(jīng)被定義。這種分析方法可以被引用到測試數(shù)據(jù)聲場、異常檢測以及代碼優(yōu)化等檢測方法中;代碼檢查是一種十分有效的軟件測試形式,這種測試形式的優(yōu)勢在于可以將軟件中存在的30%~70%的編碼錯誤或者邏輯設(shè)計錯誤檢查出來。
在使用代碼檢查形式進(jìn)行軟件測試的過程中,要求測試團隊包括開發(fā)者、審查負(fù)責(zé)人、閱讀者以及協(xié)調(diào)者。開展審查的目的在于在發(fā)現(xiàn)軟件錯誤的基礎(chǔ)上降低軟件返工成本,相對于計算機測試而言,代碼檢查的優(yōu)勢在于能夠在一次審查后找到多種缺陷,而計算機測試需要在發(fā)現(xiàn)錯誤后進(jìn)行改正,由此可見,代碼檢查形式能夠有效降低系統(tǒng)驗證的工作量。
(二)動態(tài)測試分析。軟件測試中的動態(tài)測試分析在是否對被測軟件進(jìn)行執(zhí)行方面與靜態(tài)測試分析是相對應(yīng)的。在軟件測試工作中,動態(tài)分析的內(nèi)容主要包括以下幾點:一是內(nèi)存處理與內(nèi)存泄露。對于內(nèi)存錯誤或者程序沒有釋放已經(jīng)不能使用的內(nèi)存的內(nèi)存泄露問題,這些問題都有必要通過設(shè)計測試用例來對存儲或者使用目標(biāo)是否得到滿足作出監(jiān)測;二是常見運行錯誤的檢測,如空指針產(chǎn)生的未知錯誤、編譯器截斷處理產(chǎn)生的問題、很難發(fā)現(xiàn)的數(shù)據(jù)溢出問題等;三是覆蓋率分析。覆蓋率分析主要是對軟件的完整性進(jìn)行度量。通過對覆蓋率數(shù)據(jù)的了解,能夠得知對軟件所作出的測試是否全面以及測試工作中是否存在問題等,從而使軟件的測試工作者能夠有依據(jù)地對軟件測試工作作出改進(jìn)以實現(xiàn)軟件測試質(zhì)量的提高。在覆蓋率分析中,能夠利用的工具有很多,但是在測試過程中,要避免對100%覆蓋率的追求,雖然在足夠的時間以及資源支撐下覆蓋率可能達(dá)到100%,但是顯然,要達(dá)到這種數(shù)據(jù),需要測試工作投入過大成本,從軟件設(shè)計的成本控制來看,這是完全沒有必要的。因此在覆蓋率分析工作中,測試工作人員有必要根據(jù)軟件設(shè)計需求來設(shè)定覆蓋率標(biāo)準(zhǔn),并在這種覆蓋率標(biāo)準(zhǔn)下對覆蓋率數(shù)據(jù)進(jìn)行測定與分析。
在軟件設(shè)計中,80%的軟件錯誤存在于20%的軟件代碼中,因此,在滿足成本控制要求的基礎(chǔ)上,有必要將代碼靜態(tài)分析和覆蓋率分析結(jié)合起來,通過找出容易產(chǎn)生錯誤的軟件代碼并進(jìn)行覆蓋來減少覆蓋分析工作需要投入的時間成本與經(jīng)濟成本;四是性能分析。所有軟件都具有著效率目標(biāo)以及性能目標(biāo)。即軟件需要在特定的配置環(huán)境和負(fù)載中表現(xiàn)出合格的吞吐率與響應(yīng)時間,所以軟件性能分析主要是檢查軟件程序能否達(dá)到性能目標(biāo),或者找出軟件程序不能達(dá)到性能目標(biāo)的原因。性能分析的主要內(nèi)容包括對程序的計算處理進(jìn)度、響應(yīng)時間、占用空間、最大負(fù)荷、資源利用率以及并發(fā)程度等;五是安全性分析。安全性測試是對軟件本身的保密性以及安全性作出測試,為了確保測試的有效性,軟件安全性測試有必要在軟件實際使用環(huán)境中進(jìn)行測試,其中的主要內(nèi)容包括針對軟件的關(guān)鍵部分開展單獨的測試與分析、對軟件規(guī)避安全風(fēng)險的措施有效性作出測試與分析、對軟件避免被非法訪問的能力作出分析、對軟件中與安全性有關(guān)的冗余、容錯、算法以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)保護(hù)和中斷處理方案等作出測試與分析。
二、軟件測試工作質(zhì)量的提高策略
(一)測試人員及早介入。為了實現(xiàn)軟件測試質(zhì)量的提高,軟件測試人員需要在軟件設(shè)計開展初期就介入到軟件測試工作中,從而更加準(zhǔn)確地對測試對象以及測試需求作出了解。在此過程中,測試人員應(yīng)當(dāng)以設(shè)計出全面且出色的測試設(shè)計、設(shè)施規(guī)劃為出發(fā)點對軟件產(chǎn)品作出深入了解,特別是了解軟件中對于客戶來說最為關(guān)鍵的部分以及風(fēng)險最大的部分,并將精力放在對這些部分的檢測中,從而使軟件測試工作有重點。其中缺陷預(yù)防要求軟件測試人員能夠根據(jù)測試需求使用合理的測試技術(shù)來避免軟件錯誤和問題遺留到軟件設(shè)計的開發(fā)后期。缺陷預(yù)防工作的開展效率在需求階段最高,因為這一階段在發(fā)現(xiàn)問題后并不需要對軟件作出過大的改動,從而避免給軟件設(shè)計以及軟件測試等工作帶來成本壓力和工期壓力。
(二)在軟件設(shè)計需求階段對軟件系統(tǒng)需求作出驗證。在對軟件需求作出驗證的過程中,軟件設(shè)計人員需要以每條需求為依據(jù)來構(gòu)建軟件測試標(biāo)準(zhǔn),從而推動需求的明確化。在需求驗證工作中,工作人員有必要對以下幾項屬性作出強調(diào):一是正確性,即測試人員的軟件測試工作需要以用戶需求為基礎(chǔ);二是完整性,即測試人員要確保需求驗證中沒有遺漏任何重要元素;三是一致性。驗證工作需要驗證產(chǎn)品內(nèi)部元素存在的矛盾或者產(chǎn)品之間內(nèi)外部存在的矛盾;四是可驗證性以及可測試性,即軟件測試人員要確保每一種需求的測試都具有可能性,同時確保測試結(jié)果是可以進(jìn)行人工或利用編程進(jìn)行驗證的;五是可行性,確保需求能夠在成本、進(jìn)度、技術(shù)等資源的要求下完成;六是必要性,即測試人員需要對規(guī)格說明書中的需求與軟件系統(tǒng)是否存在關(guān)聯(lián)作出驗證;七是優(yōu)先級,即測試人員需要了解每種需求的價值,并根據(jù)其重要性作出排序;八是明確性,確保需求陳述中使用了可測量且精確的方法。
畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)方法絕不是在一個環(huán)節(jié)上機械重復(fù)勞動,那樣必然缺乏對學(xué)生的綜合訓(xùn)練,挫傷學(xué)生的積極性和主動性,隱沒學(xué)生的創(chuàng)新性。在畢業(yè)設(shè)計方法上對畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)不夠得力,一方面可能造成因疏于指導(dǎo),導(dǎo)致放任自流;另一方面或因框得過死,不留余地,致使學(xué)生只能按部就班,缺乏創(chuàng)新,實踐能力得不到鍛煉提高。因此,創(chuàng)新畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)方法是畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量提升的保障。
2提高計算機專業(yè)畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的舉措
(1)從制度建設(shè)上激發(fā)教師指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計的工作熱情。有效的畢業(yè)設(shè)計制度建設(shè)和落實是提高教師思想認(rèn)識的根本途徑。首先,建立優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師遴選制度。每年根據(jù)畢業(yè)設(shè)計過程考核(教師投入的時間、中期檢查結(jié)果等)、學(xué)生評教以及最終畢業(yè)設(shè)計成績等級綜合評價指導(dǎo)老師,將評價結(jié)果作為遴選優(yōu)秀指導(dǎo)教師的重要參考依據(jù)。其次,建立彈性工作量認(rèn)定制度。經(jīng)過調(diào)研,很多應(yīng)用技術(shù)型高校計算機專業(yè)一個完整的畢業(yè)設(shè)計周期是14周左右,指導(dǎo)老師指導(dǎo)一名畢業(yè)生的工作量1課時/周,那么指導(dǎo)教師所得工作量是14課時/人。可是,教師還要承擔(dān)許多其他的教學(xué)工作量才能完成教學(xué)任務(wù),因此,一些教師為了完成任務(wù),往往是“輕指導(dǎo)質(zhì)量、重學(xué)生數(shù)量”。為了解決這一問題,學(xué)院可以采用指導(dǎo)教師彈性工作量認(rèn)定制度,將教師在整個畢業(yè)設(shè)計表現(xiàn)劃分為優(yōu)、良、中、合格、不合格等5個等級,每個教師指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計工作的最終工作量根據(jù)等級系數(shù)(優(yōu)、良、中、合格、不合格系數(shù)分別是2.0、1.5、1.2、1.0、0)折算而成。這樣,指導(dǎo)教師即使指導(dǎo)學(xué)生數(shù)較少,但通過努力,保證質(zhì)量,同樣可以獲得很高工作量認(rèn)定,有效使教師更加“重質(zhì)量、輕數(shù)量”。最后,建立學(xué)生評價指導(dǎo)老師制度。課題教學(xué)中,學(xué)生評教制度普遍得到運用,其結(jié)果直接作為年終推優(yōu)、職稱申報的主要依據(jù),收到良好效果。目前,很少應(yīng)用技術(shù)型院校計算機專業(yè)在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)實行學(xué)生評價指導(dǎo)老師制度。宿遷學(xué)院計算機系大膽啟用該制度,讓每位學(xué)生從“德、能、勤、績”綜合評價指導(dǎo)老師。為了評教更客觀,防止“師生互贊”不正常現(xiàn)象發(fā)生,最終的評教結(jié)果還要與學(xué)生最終畢業(yè)設(shè)計成績比對之后生效。對于失真現(xiàn)象,要追查相關(guān)教師或?qū)W生的責(zé)任。上述這些制度建設(shè)和落實舉措,不僅提高了指導(dǎo)教師的思想認(rèn)識,更讓指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量與教師個人榮譽、工作量認(rèn)定、年終推優(yōu)、職稱申報等切身利益掛鉤,大大激發(fā)了他們指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計的熱情。
(2)面向計算機實際應(yīng)用,實行師生雙向選題機制。選題應(yīng)是一個雙向的過程,老師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)、興趣,結(jié)合現(xiàn)在社會對人才的需要同學(xué)生一起來擬定題目。以往,畢業(yè)設(shè)計選題往往因與市場實際需求脫鉤,造成畢業(yè)設(shè)計題目太陳舊、老化,達(dá)不到畢業(yè)設(shè)計訓(xùn)練目的。造成這一現(xiàn)象的根本原因一方面由于部分的選題工作是老師先擬訂好題目,有些題目已經(jīng)不適合當(dāng)下市場動態(tài)需求,所做畢業(yè)設(shè)計題目無實際價值,從而挫傷學(xué)生積極性;另一方面,有部分學(xué)生自擬題目雖緊跟應(yīng)用需求,但往往因畢業(yè)設(shè)計任務(wù)工作量過大或過小,甚至不切學(xué)生基礎(chǔ)實際而無終而止。解決這一問題就需要師生在選題時充分溝通。在選題開始時,由師生一方先提出初步選題,然后讓對方提出修改意見,教師在選題時重點把握好選題是否有新意、是否可行、是否有應(yīng)用價值等;而學(xué)生則根據(jù)自身基礎(chǔ)和興趣最終確定是否選擇該選題。例如作為計算機專業(yè)指導(dǎo)教師,根據(jù)移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的最新進(jìn)展,為學(xué)生提出的關(guān)于無線網(wǎng)ZigBee技術(shù)應(yīng)用、基于Android系統(tǒng)的手機控制軟件、洪泛法無線路由算法改進(jìn)等題目。而學(xué)生則根據(jù)自身基礎(chǔ)與興趣將上述題目結(jié)合某個具體應(yīng)用,如將上述教師擬定題目方向具體確定為:無線網(wǎng)ZigBee智能路燈控制技術(shù)、基于Android系統(tǒng)手機版的車輛北斗定位軟件開發(fā)、基于ZigBee無線技術(shù)的洪泛法路由算法改進(jìn)與實現(xiàn)等。應(yīng)用技術(shù)型計算機專業(yè)的特點是相關(guān)技術(shù)更新很快,師生通過雙向磨合選題,使得最終選題既能結(jié)合學(xué)生基礎(chǔ)和興趣,又能針對應(yīng)用實際,從而讓師生雙方最大程度達(dá)成一致,為接下來的畢業(yè)設(shè)計成果更有生命力和市場前景打下基礎(chǔ)。
(3)師生協(xié)作、循序漸進(jìn),創(chuàng)新畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)方法。再好的選題,如果沒有創(chuàng)新的指導(dǎo)方法,畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)也可能淪為機械重復(fù)勞動,最終致使學(xué)生只能按部就班,缺乏創(chuàng)新,實踐能力得不到鍛煉提高,更談不上創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。我們在具體實施中,首先是針對每個學(xué)生基礎(chǔ)采用師生協(xié)作、循序漸進(jìn)式指導(dǎo)。如,有學(xué)生選擇“無線網(wǎng)ZigBee技術(shù)應(yīng)用”方面的選題。那么,首先開題以后一段時間內(nèi)(如:一周時間內(nèi)),要求學(xué)生完成查閱有關(guān)ZigBee技術(shù)方面的資料任務(wù),并匯總多位學(xué)生所查閱到的文獻(xiàn),接下來由指導(dǎo)教師與學(xué)生協(xié)商將資料分類并再分發(fā)給不同學(xué)生,并在接下來一段時間內(nèi)(如:一周時間內(nèi))師生圍坐到一起,輪流讓學(xué)生匯報所學(xué)到的最新內(nèi)容和體會,期間,教師和其他學(xué)生可以隨時互動提問,要求被提問教師或?qū)W生做出解答,通過師生明確分工、共同協(xié)作,加快了基礎(chǔ)階段的學(xué)習(xí)進(jìn)度。這樣再持續(xù)一段時間(如:再兩周時間內(nèi))相互學(xué)習(xí)之后,指導(dǎo)教師就可以根據(jù)學(xué)生具體選題安排他們先做一些小實驗,再做一些中等難度實驗,進(jìn)而持續(xù)延伸到綜合性實驗,在這個實驗過程中,教師不僅注重學(xué)生所提出的問題,更要為學(xué)生給予方法和思路上的充分交流與指點。通過這種方法不僅讓所有學(xué)生動手能力得以最快速度提升,而且鍛煉了他們的語言組織能力和表達(dá)能力,同時也激發(fā)了師生團結(jié)協(xié)作意識。通過上述師生協(xié)作、循序漸進(jìn)式推進(jìn),指導(dǎo)教師全程參與指導(dǎo),既要扮演好自身角色,也要及時掌握每個學(xué)生畢業(yè)設(shè)計進(jìn)程,當(dāng)學(xué)生遇到問題時教師更多時候是不能替代學(xué)生畢業(yè)設(shè)計工作,而是要給予方法上的指導(dǎo),最大程度挖掘?qū)W生潛能和創(chuàng)新意識。創(chuàng)新畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)方法,無論對學(xué)生還是對教師來說都是一個重要的能力提升環(huán)節(jié)。
3改革效果
改革現(xiàn)有計算機畢業(yè)設(shè)計方法對于培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才具有十分重要的意義。多年來,我們堅持人才培養(yǎng)質(zhì)量觀,積極探索并改進(jìn)現(xiàn)有畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)方法,收到了良好的成效。每年指導(dǎo)的計算機專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計大多數(shù)均在良好以上,30%以上被認(rèn)定校級優(yōu)秀等級;多名教師被授予校級優(yōu)秀指導(dǎo)教師等榮譽稱號;20多篇論文獲省畢業(yè)設(shè)計一、二等獎;先后2次獲得省優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計創(chuàng)新團隊稱號;畢業(yè)設(shè)計期間師生協(xié)作發(fā)表了30多篇高質(zhì)量論文,同時獲得10多項國家發(fā)明、實用新型專利,申請了20多項計算機軟件著作權(quán)。畢業(yè)生質(zhì)量不斷得到提升,產(chǎn)生了巨大的社會效益。這些成績的取得,一方面要從學(xué)校、院校層面加強畢業(yè)設(shè)計制度建設(shè)和落實,另一方面從教師自身角度要有不斷改革意識和方法。只有這樣,應(yīng)用技術(shù)型院校計算機專業(yè)畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量才能不斷提高,才能為社會培養(yǎng)更多的實用型人才。
4結(jié)語
概念設(shè)計是工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域中的一個重要方面。國外大公司的產(chǎn)品設(shè)計部門包括:
1)(Conceptdesign)概念設(shè)計;2)(Detaildesign)詳細(xì)設(shè)計;3)(Manufacturingdesign)制造設(shè)計。由此可見,產(chǎn)品的概念設(shè)計的主導(dǎo)地位和重要性。
1概念設(shè)計的內(nèi)涵
概念的設(shè)想是創(chuàng)造性思維的一種體現(xiàn),概念產(chǎn)品是一種理想化的物質(zhì)形式。下面以概念設(shè)計教學(xué)實例之一來說明其涵義:給出一個概念“斷藥”,讓學(xué)生進(jìn)行座椅的開發(fā)設(shè)計。步驟是,首先向?qū)W生講述心理學(xué)中的一個名詞———暗示心理,并分別舉出一個“安樂死”實驗和一個“挽救少女生命”的文學(xué)名著故事,從正反兩個方面說明暗示對人的健康的影響;然后運用一個“民間故事”闡述如何將“斷藥”的概念物化到具體的產(chǎn)品上。因為,在民間曾有這樣一個說法,就是將一把斷了的鑰匙用紅線穿上掛在小孩的脖子上,取“斷鑰”的諧音“斷藥”暗示常生病的孩子掛上“斷鑰”這掛項鏈之后,就斷了藥,從此不再吃藥,這也意味著孩子走向健康。所以,將一把斷了的鑰匙(斷藥)的概念物化到具體的產(chǎn)品上來為健康做設(shè)計時,用折斷了的鑰匙做椅架為主題,由學(xué)生創(chuàng)意出現(xiàn)了形形的座椅開發(fā)設(shè)計方案(其草圖、效果圖、視圖等技術(shù)說明從略),于是就有了一種新型的專用座椅的概念設(shè)計。其應(yīng)用場合為療養(yǎng)院、醫(yī)院、不能自理的老人家庭等。
這是傳統(tǒng)的產(chǎn)品概念設(shè)計。當(dāng)然,產(chǎn)品的類型不止是這種無障礙設(shè)計思想指導(dǎo)下的專用座椅。產(chǎn)品即人之觀念的物化,設(shè)計是一種思維行為。在這種思維創(chuàng)造活動中,產(chǎn)品概念的構(gòu)思是豐富的,人的創(chuàng)作智慧是無窮的。概念產(chǎn)品的類型更是多種多樣。
2概念設(shè)計與產(chǎn)品市場
概念設(shè)計只是第一步,能不能進(jìn)行第二步Detaildesign,第三步Manufacturingdesign,甚至投放市場為開發(fā)商或企業(yè)帶來效益等,這是個風(fēng)險問題。設(shè)計師的概念設(shè)計畢竟與難以預(yù)料市場變化有著許多差距。如何縮短這一差距,是以往概念設(shè)計者的難題。在開發(fā)設(shè)計的許許多多產(chǎn)品中,只要一百件產(chǎn)品中有幾件能夠投放市場見效益就是成功。在追求“百分之幾”的見效益成功的過程中,如何減少做“分母”的被動,擴大見效益的百分比,仍是最關(guān)鍵的,是公司管理決策人士和設(shè)計師共同努力的方向。
3虛擬現(xiàn)實技術(shù)促使概念設(shè)計的市場化
為了更好地接近產(chǎn)品的市場需求,目前國際上流行的一種“故事版情景預(yù)言法”的概念設(shè)計,就是將所要開發(fā)的產(chǎn)品置于一定的人、時、地、事和物中進(jìn)行觀察、預(yù)測、想象和情景分析,其形式是以故事版的平面設(shè)計表達(dá)展示給人們。于是,產(chǎn)品在設(shè)計的開始便多了一份生命和靈氣。然而,設(shè)計表達(dá)在信息時代已是多元化的展示形式,計算機輔助工業(yè)設(shè)計的發(fā)展,尤其是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在產(chǎn)品概念設(shè)計中的應(yīng)用,已使設(shè)計師的設(shè)計思路和設(shè)計表達(dá)如虎添翼;可以想象面對一種虛擬的“故事版情景預(yù)言法”設(shè)計出的產(chǎn)品,讓人更多了一種直觀的、親切的及交互的感受,這樣開發(fā)設(shè)計的產(chǎn)品與傳統(tǒng)相比,就大大減少了投放市場的風(fēng)險性,也為企業(yè)決策人尋找商機、判斷概念產(chǎn)品能否進(jìn)一步開發(fā)生產(chǎn),提供更好的依據(jù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)能模擬整個產(chǎn)品開發(fā)過程,保證產(chǎn)品開發(fā)一次性成功,加快開發(fā)進(jìn)程,甚至使設(shè)計者和用戶融為一體,設(shè)計出滿足市場需要的產(chǎn)品。
二、虛擬現(xiàn)實技術(shù)與虛擬產(chǎn)品
1虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)(VirtualReality,VR)
虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)又稱為虛擬現(xiàn)實環(huán)境,是指計算機生成的一個實時三維環(huán)境。使用者可以在這環(huán)境中“自由地”運動,觀察周圍的景物,還可通過各種專用的傳感交互設(shè)備與虛擬物體進(jìn)行交互操作。用戶看到的是全彩色景象,聽到的是虛擬環(huán)境中的音響,感覺(手、腳或皮膚等)到的是虛擬環(huán)境所反饋的作用力,從而讓使用者產(chǎn)生一種身臨其境的感覺。產(chǎn)生虛擬現(xiàn)實環(huán)境的方法有:
1)基于模型的方法(ModelbasedMethod,MM)這種方法產(chǎn)生虛擬環(huán)境的步驟為:
①用放置在不同地點的多個攝像機將某環(huán)境或事物記錄下來;
②利用計算機的視頻技術(shù)抽取出環(huán)境或事物的三維模型;
③從虛擬攝像頭的視角展示獲得模型。具體的做法是:獲得數(shù)據(jù)標(biāo)度攝像頭分離對象建立模型嵌入顏色交互回放。
2)基于圖像的方法(ImagebasedMethod,IM)一般做法是:
用攝像頭連續(xù)掃描周圍空間來獲取某一區(qū)域完整的景物圖像,將獲取的景物圖像,通過圖像處理技術(shù),按坐標(biāo)映射到圖形工作站的虛擬全景屏上,用戶載上頭盔顯示器就可以看到所攝周圍景物環(huán)境。
2虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的常用設(shè)備及要求
虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)常用設(shè)備有:三維鼠標(biāo)(也稱鳥標(biāo))、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)衣、頭盔顯示器、立體聲耳機等。對虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的要求除了應(yīng)具有高性能的計算機系統(tǒng)(包括軟、硬件)外,還必須有下列關(guān)鍵技術(shù)提供強有力的支持:(1)能以實時的速度生成具有三維全色彩的、有明暗、有陰影、有紋理的、逼真感強的景物圖像;(2)頭盔顯示器能產(chǎn)生高分辨率圖像和較大的視角;(3)能高精度地實時跟蹤用戶的頭和手;(4)能對用戶的動作產(chǎn)生力學(xué)反饋。
3虛擬產(chǎn)品(VirtualProduct,VP)
虛擬產(chǎn)品是虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計的產(chǎn)物,是一個數(shù)字化的產(chǎn)品。它具有真實產(chǎn)品所必須具有的特征。通過對產(chǎn)品實時的仿真,設(shè)計人員或用戶就能夠像使用真實產(chǎn)品一樣使用虛擬產(chǎn)品。由于產(chǎn)品的設(shè)計過程是數(shù)字化的,因此節(jié)省了傳統(tǒng)方法中需要制造的物理模型(包括概念模型、模擬實驗?zāi)P汀⑼庥^模型和生產(chǎn)模型等)的時間和物質(zhì)。在計算機中由于對設(shè)計的產(chǎn)品進(jìn)行反復(fù)設(shè)計、分析、干涉檢查、模具設(shè)計等過程,使設(shè)計繪圖的工作量比傳統(tǒng)的繪圖工作量大大減少。
三、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在概念設(shè)計中應(yīng)用前景
在概念設(shè)計中,如采用頭腦風(fēng)暴法進(jìn)行方案創(chuàng)意時,可以將體驗設(shè)計思想更好地融于其中,也就是更多地關(guān)注產(chǎn)品使用者的感受,而非產(chǎn)品本身。比如,針對不同用戶及愛好者的要求,在不同的虛擬環(huán)境中,讓他們親自體驗修改模型的感受;利用觸摸屏來選擇產(chǎn)品的造型、色彩、裝飾風(fēng)格等許多可選部件。在渲染和生成十分逼真的三維模型時,充分感受了自己所喜愛的產(chǎn)品在虛擬環(huán)境中的“真實”情況。甚至還可根據(jù)用戶的建議,邀請部分用戶直接與設(shè)計者一起對模型提出修改意見,觀察設(shè)計和修改過程,直至大多數(shù)人滿意為止。
為了適應(yīng)激烈的市場競爭,設(shè)計廠家不能坐等用戶找上門訂購產(chǎn)品,而應(yīng)該主動把自己廠家的產(chǎn)品推向市場。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)做出虛擬產(chǎn)品的動畫廣告,再與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合起來,使用戶能夠通過網(wǎng)絡(luò)來游覽設(shè)計廠家的設(shè)計產(chǎn)品,并能直接在虛擬環(huán)境中對產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、外形、色彩等方面進(jìn)行實時交互、了解、觀察;同時,還可以通過Email對產(chǎn)品提出意見和建議,讓廠家參照各方面的意見修改和完善所設(shè)計的產(chǎn)品。這樣可提高設(shè)計廠家的競爭力,為設(shè)計廠家謀得更多的市場份額。
若用戶對廠家設(shè)計的產(chǎn)品引起購買的欲望,通過網(wǎng)上游覽,將信息反饋到各商家,商家則會主動爭先與廠家聯(lián)系,網(wǎng)上定貨,使廠家的產(chǎn)品提前占領(lǐng)市場。由于激烈的全球市場競爭,各國都投入了大量的資金對虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行深入地研究。將研究的成果及時轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,這是產(chǎn)品迅速占領(lǐng)市場的關(guān)鍵。
參考文獻(xiàn)
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2熊曼辰等數(shù)字化與概念化工業(yè)設(shè)計ICME2000論文集
在設(shè)計過程中,通過BIM的可視化應(yīng)用提高了業(yè)主對方案的參與度和把控能力,同時由于可施工化分析的引入,施工合理性、經(jīng)濟性問題也會在設(shè)計方案階段更易進(jìn)行考量,本來在施工階段才需考慮的問題會被前置到設(shè)計方案階段。各種設(shè)想的比選,各種矛盾的解決壓力會更集中地展現(xiàn)。原來工程項目從規(guī)劃-設(shè)計-施工的流程關(guān)系變成了圍繞著BIM模型的遞進(jìn)和穿插關(guān)系。這種工作的穿插會增加設(shè)計人員工作的難度,如果沒有費用的補償就會影響設(shè)計人員工作的積極性。要應(yīng)對上述諸多的變化,設(shè)計管理就要進(jìn)行相應(yīng)的變革,建立配套的責(zé)權(quán)利對稱的管理制度,打造適應(yīng)于BIM技術(shù)的全新的工作流程。
2基于BIM技術(shù)的設(shè)計管理能實現(xiàn)哪些提升
2.1BIM技術(shù)使設(shè)計項目的進(jìn)度管理更準(zhǔn)確可控
設(shè)計項目的進(jìn)度管理基本采用節(jié)點工期管理的模式,在約定的節(jié)點時間交付相應(yīng)設(shè)計階段的設(shè)計成果,即方案階段交付方案設(shè)計圖紙,初設(shè)階段交付初步設(shè)計圖紙,施工圖設(shè)計階段交付最終施工圖紙。這種傳統(tǒng)的節(jié)點管控的方式,很難實現(xiàn)過程管控,不到節(jié)點時間,無法看到設(shè)計人員工作進(jìn)展程度。到了節(jié)點時間,若項目組成員中出現(xiàn)生病、請假的特殊情況,就會造成無法按照約定時間交付的違約現(xiàn)象。BIM技術(shù)的應(yīng)用,構(gòu)建了協(xié)同工作平臺,項目組成員每天的工作成果都會同步到統(tǒng)一的模型服務(wù)器中。BIM經(jīng)理具有模型管理的最高權(quán)限,他可以時時查看和調(diào)出項目組中任何專業(yè)、任何一個成員的最新工作成果,為過程管控的開展提供技術(shù)保障。
2.2BIM技術(shù)使設(shè)計項目的質(zhì)量管理落到實處
設(shè)計企業(yè)都有相應(yīng)的設(shè)計質(zhì)量管理制度,但同樣的制度下,不同的項目負(fù)責(zé)人帶出的項目設(shè)計質(zhì)量卻相去甚遠(yuǎn)。之所以會這樣是因為設(shè)計工作是腦力活動的集成,設(shè)計質(zhì)量與項目負(fù)責(zé)人的工作經(jīng)驗、責(zé)任心和技術(shù)能力有極大的關(guān)聯(lián)度,而與管理制度的關(guān)聯(lián)度很有限。尤其在計算機技術(shù)和信息化技術(shù)日益普及的今天,只靠制度建設(shè)缺乏管理工具和管理手段的建設(shè),其結(jié)果就是口號式的務(wù)虛管理。BIM技術(shù)的可視化使設(shè)計成果可更直觀地檢查和核對,碰撞檢查可以將各專業(yè)設(shè)計模型間打架或矛盾的地方顯現(xiàn),提醒設(shè)計人員進(jìn)行修改。軟件內(nèi)設(shè)的邏輯關(guān)系,可以避免許多低級錯誤和圖紙自相矛盾的情況,有效地保證設(shè)計質(zhì)量。總之,應(yīng)用BIM技術(shù)可以實現(xiàn)真正意義上的計算機輔助設(shè)計,使設(shè)計質(zhì)量擺脫完全依賴人腦的現(xiàn)狀,變成在過程中可看、可查、可控。
2.3準(zhǔn)確快速地形成設(shè)計概算
以往的CAD圖紙由于信息不夠全面,無法自動形成工程量,概算人員需要另行建模統(tǒng)計,因此難以保證設(shè)計概算的準(zhǔn)確和及時。應(yīng)用BIM技術(shù),設(shè)計人員建立的BIM模型實際上是一個富有信息的項目構(gòu)件和部件的數(shù)據(jù)庫,從中可以準(zhǔn)確地獲得各種材料、設(shè)備的統(tǒng)計數(shù)據(jù),因此編制概算可直接從模型中提取所需數(shù)據(jù),編制時間可縮短70%以上。設(shè)計概算是確定和控制建設(shè)項目投資的依據(jù),也是甲方衡量設(shè)計方案的經(jīng)濟性、可實施性的依據(jù),在工程項目建設(shè)中起著十分重要的作用。但長期以來的設(shè)計工作中,因為設(shè)計方案經(jīng)常修改,設(shè)計概算無法及時準(zhǔn)確的隨方案變動,使得設(shè)計概算可信度和指導(dǎo)作用受到各方質(zhì)疑,沒有能發(fā)揮出應(yīng)有的作用。相信隨著BIM技術(shù)的推廣,項目各參與方對設(shè)計概算及其他設(shè)計文件的依賴程度會更高,設(shè)計的龍頭作用會更加顯著。
3結(jié)語
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黑龍江省輕工業(yè)聯(lián)合會主辦
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北京大學(xué)旅游研究與規(guī)劃中心主辦
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中油工程設(shè)計有限責(zé)任公司華北分公司主辦
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