
Spatial Experience Virtual Simulation Experiment of Terrain Elevation Design
地形是景观设计过程中对场地感知最明显的视觉特征,地形在造园中的具有骨架、空间、景观和工程等方面的作用,是国家建设公园城市的重要举措,是风景园林和园林专业学生学习的基本素质,本实验项目以风景园林二十余年专业教育成果为背景,依托于卓越人才项目建设、江西农业大学省一流本科课程建设和风景园林专业智慧教室,结合瑞昌天嗣山公园矿坑场地的真实数据,采用虚拟仿真技术,模拟场地现状,优化矿坑公园地形设计。 实验背景
Experimental background
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1)从“场地”验证“设计”:方案设计过程是从场地调查——前期分析——概念提出——方案设计——场地验证,最终在虚拟真实设计环境下进行“实践操作”掌握设计要点及流程,提升设计创新能力及方案操作性,让学生在学习过程中更好理解方案中的地形设计与实际效果,让学生身临其境感受平坦地形、谷地、山脊、凸地形、凹地形等不同类型地形变化带来的真实感受。帮助学生达成“可确定、有对错”的设计成果,培养学生“有高度、能落地”的设计自信,并在推演过程中体验设计快感,激发学生对设计过程的兴趣。2)通过虚拟仿真实验掌握地形设计的带来空间变化,理解地形的分隔空间、控制视线、改善气候、引导导游线、控制速度等不同功能,让学生跟真实的感受地形设计的重要性。3)景观工程中地形堆叠一般不可逆,设计图纸抽象等高线的地形表达无法直观感受实际效果,电脑效果图的地形堆叠也模拟不出真实场景,往往导致景观最终效果不理想,虚拟仿真实验有效改变传统教学无法在课程设计中多方案反复更改、比较和建造的短板,能解决目前园林行业无法“身临其境”体验设计真实效果的棘手问题,不仅提升教学效果,其技术可推广应用在古典园林场景模拟、景观设计和园林工程上,大大节约了教学成本,提高了学生专业设计能力和实践能力。 实验目的
Purpose of the experiment
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实验课时
1. 实验所属课程所占课时: 24 2. 该实验项目所占课时: 4
Experimental Class
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知识点:共 11 个
涵盖四个环节11核心知识点,覆盖地形设计体验全过程
知识点:共 11 个
1、地形现状分析:现状调查根据矿坑地形类型不同进行现状分析,矿坑的竖向高差,计算坑壁的坡度、坡向及护坡基础,坑底的面积及坑顶山脊走向等进行参数化分析,得出景观视线、节点及空间安排;
2、平地地形空间:平坦地形是指有微小坡度或轻微起伏的地面,坡度在5°以下,包含微地形。平坦场地开阔、空旷,规划局限性小,但缺少私密感。
3、坡地:坡地是单面外向型空间,适合布置各种活动场地。坡地依据坡度分级: 缓坡(6-15°)、斜坡(16-25°) 、陡坡(26-35°、急坡(36-45°)。
4、凸地形空间体验:凸地形创造顶端优势,形成视线焦点,凸地形具有动态感、方向感和进行感。凸地形是最具抗击重力而代表权利和力量的地形,因此常布置重要的建筑物、标志物等在耸立的凸地形的顶部,以充分享受这种受崇敬、敬仰的荣耀;
5、凹地形空间体验:凹地形称碗状洼地,包含低地、洼地、洞穴和谷地。凹地形的边界封闭了游人的视线,给人的心理带来一定的私密性、安全感和孤独感;
6、视距设计分析:不同视距得到不同的视觉效果,第一视距(H)、第二视距(2H)、第三视距(3H)
7、空间组织分析:空间的特性本质在于其不言而喻的容纳性。有效的空间,有明确的围合,而且围合的尺度、形状、特征决定了空间的特质。矿坑坡地空间根据矿坑空间的特殊性,重点分析空间带来的景观变化;
8、路径选择:根据空间序列组织游览路线,按连续性、顺序性的秩序展开,具有时空性的和视线变化;
9、竖向处理:合理布置竖向设计必要的工程设施(挡土墙、护坡等)和排水构筑物(排水沟、排洪沟、截洪沟等);
10、地形组织空间:根据空间组织分析,得出最优的空间序列:纵深空间——封闭空间——开敞空间——封闭空间——开敞空间等,安排不同要素进行空间组织。
11、场景模拟:利用虚拟仿真技术进入场景进行模拟、比对和修改。
软件环境:浏览器、地形竖向设计虚拟仿真实验教学软件系统及网络;
硬件环境:中心服务器、PC机、虚拟仿真实验平台、网络浏览器、实验教室。
实验对象为瑞昌天嗣山公园的矿坑场地,采用真实场地的地形及植被等数据,设置的参数为真实设计数值,设计参数包括:入口空间组织、导游路线组织、原始地形标高及凹凸地形空间体验等。
实验教学过程与实验方法描述
针对地形竖向设计教学内容抽象及复杂的特征。提出“理论教学+虚拟仿真+实践操作”相结合的实验教学理念,包括了“基础分析、综合设计、成果模拟”三个递进的知识层次。
实验教学采取线上线下结合,线上主要采用情景体验、实践操作等体验式教学;线下主要采用团队研讨等启发式教学。(图为实验教学方法)
实验教学方法示意图
本实验主要采取的方法为:观察法、自主设计、比较法等实验方法,强调自主设计过程中的逻辑性和理性分析过程,使学生理性认知地形竖向设计的要点和规律,全面掌握地形竖向设计原理和方法,包括地形高程设计、坡度设计、山体设计和空间组织。在线虚拟仿真软件教学平台,学生同过域名链接进行进入平台页面,通过账号以及密码进行平台的访问。在线环境设计虚拟仿真平台上的【实验预习】模块进行课程的预习;教师以及学生通过【地形实验】在课堂上面进行知识点的教学以及设计;在线【成果模拟】模块,学生进行模拟实验操作,完成实验要求,输出对应的实验成果以及实验报告。
(不少于10步的学生交互性操作步骤。操作步骤应反映实质性实验交互,系统加载之类的步骤不计入在内)
一、学生交互性操作步骤:共14 步
二、交互性步骤详细说明:
采用多级计分制,满分为5及6分,分为差(60分比例)、良(80分比例)、优(满分比例)三个级别档次打分,分别对应为基础性、高阶性和挑战度。地形竖向设计仿真实验包括以下三个模块:【实验预习】、【地形实验】、【成果模拟】
(一)实验预习(20%)
本操作环境步骤1-步骤3主要目的是让学生熟悉实验场景,回顾地形设计的知识要点,了解实验背景、目的和流程,为进行地形竖向设计实验做好准备,并在现场模拟中再现真实场地,感知场地的竖向现状环境。实验预习模块由10道单选题或多选题构成,包括了线下地形设计和实验预习的知识点,学生可以对本次实验的知识点进行预习。
1.从实验主界面登录账户开始试验,进入地形竖向设计主界面,正式开始虚拟仿真实验;
2.进入基本知识、实验背景、实验目的和实验流程介绍;
3.学生可以通过现状模拟进行场地尺寸以及场地现状的查看;解决学生现状调查不仔细,反复来回浪费时间的问题,可以置入真实的环境感受场地特征,实现学生与场地的交互。
4.实验预习答题:模块由10道单选题或多选题构成共20分,作答需要取得16分成绩后方可正式进入实验,作答成绩由系统自动计入实验成绩。
(二)地形实验(70%)
实验共有14个交互步骤,屏幕右上方有步骤提示,根据提示进行进行实验操作和小节测试。具体如下:
步骤一:坡地入口
1.操作目的:进入矿坑地形场景入口,利用缓坡地形形成聚景空间,解决矿坑入口的视线处理,培养学生利用植物造景组织纵深空间的能力;
2.操作过程:
第一步:了解模型的移动视角快捷键操作,阅读步骤;
第二步:点击“标识点位”,矿坑模型中红色标注出现该步骤操作位置;
第三步:点击一级目录中的“坡地入口”;
第四步:根据所示位置判断,点击二级目录中的①桂花或②水杉或③乔木+灌木结合三种任何一种植物;
第五步:左键选择其中一种植物模型素材,右键点击在主入口道路两侧种植;
标识点位 设计完成 小节测试
第六步:选择比较三种的植物类型形成的空间感受,不满意可点击右键删除;
第七步:最终判断选择最优一种植物进行入口空间处理,在入口道路两侧种植完成;
第八步:点击“小节测试”完成测试题;
第九步:点击下一步进入第二实验步骤。
3.操作结果:通过种植完成得到入口坡地的围合效果,截屏记录操作结果,点击下一步实验会自动保存该步骤的最终效果图片,并在实验成果作品提交时呈现,作为教师最终评分的依据。
步骤二:空间组织
1.操作目的:进入矿坑地形,利用景观要素控制视线进而引导视线,体验不同方式带来的视线体验感受停留空间,考核学生空间造景和组织的能力;
2.操作过程:
前三步参考前面第一步“坡地入口”操作;
第四步:根据所示位置判断,点击二级目录中的①不锈钢建筑或②植物或不选任何一种元素,保留场地的空旷;
第五步:左键选择不锈钢模型素材,右键点击放在在广场;
第六步:选择植物放在广场周边,比较不同选择形成的空间感受,不满意可点击右键删除;
第七步:最终判断选择最优模型素材进行入口广场处理,在广场布置完成;
第八步:点击“小节测试”完成测试题;
第九步:点击下一步进入第三实验步骤。
不锈钢建筑围合 植物围合 小节测试
3.操作结果:通过要素设计完成得到入口广场的空间围合效果,截屏记录操作结果,点击下一步实验会自动保存该步骤的最终效果图片,并在实验成果作品提交时呈现,作为教师最终评分的依据。
步骤三:材质选择
1.操作目的:进入矿坑游览道路,体验自然岩石、木栈道或者玻璃栈道不同材质带来的感官感受,培养学生对工程材料和硬质铺装设计的运用能力;
2.操作过程:
前三步参考前面第一步“坡地入口”操作(略);
第四步:根据所示位置判断,点击二级目录中的①自然岩石或②木栈道或③玻璃栈道中任何一种元素;
第五步:左键选择其中一种模型素材,右键点击显示在道路上;
第六步:不满意可点击二级目录模型进行更改;
第七步:最终判断选择最优材质进行道路处理,在道路布置完成;
第八步:点击“小节测试”完成测试题;
玻璃材质 木材质 小节测试
第九步:点击下一步进入第四实验步骤。
3.操作结果:通过材质设计完成得到道路的铺装效果,截屏记录操作结果,点击下一步实验会自动保存该步骤的最终效果图片,并在实验成果作品提交时呈现,作为教师最终评分的依据。
步骤四:矿坑深度
1.操作目的:进入矿坑游览道路,感受矿坑带来的视觉冲击,并对地形尺度有较为准确的判断,培养学生对竖向地形尺度的基本判断;
2.操作过程:
前三步参考前面第一步“坡地入口”操作(略);
第四步:根据所示位置判断,感受矿坑尺度带来的震撼,并作出矿坑深度判断;
第五步:点击“小节测试”完成测试题;
第六步:左键点击矿坑上下箭头测量实际矿坑深度;
第七步:点击下一步进入第实五验步骤。
位置判断 测量深度 小节测试
3.操作结果:通过矿坑深度估算感受大地形尺度的感受,无需截屏记录操作结果,测试结果记录为本步骤最终实验成绩。
步骤五:最佳视距
1.操作目的:景观有三个最佳视距D=H/2H/3H,根据A、B、C三点位置比较,选择最合适观赏山坡上塔的距离,培养学生对视点、视景线、视域及视距的设计能力;
2.操作过程:
前三步参考前面第一步“坡地入口”操作(略);
第四步:根据所示A、B、C位置漫游体验判断,选择最合适观赏山坡上塔的距离;
第五步:点击“小节测试”完成测试题;
A点位观察塔 B点位观察塔 C点位观察塔
第六步:点击下一步进入第六实验步骤。
3.操作结果:通过视距体验感受比较,无需截屏记录操作结果,测试结果记录为本步骤最终实验成绩。
步骤六:凸地地标
1.操作目的:进入矿坑山顶,理解凸地形创造顶端焦点的特点,判断矿坑的顶端焦点选择哪种景观要素较为合适,考核学生对凸地形空间的设计能力;
2.操作过程:
前三步参考前面第一步“坡地入口”操作(略);
第四步:根据所示位置判断,点击二级目录中的①塔或②亭子或③树林中任何一种元素;
第五步:左键选择其中一种模型素材,右键点击放置在山顶上;
第六步:不满意可点击二级目录模型进行更改;
第七步:最终判断选择最优要素模型进行凸地形空间处理,在凸地形平台布置完成;
第八步:点击“小节测试”完成测试题;
第九步:点击下一步进入第七实验步骤。
标识点位 塔 小节测试
3.操作结果:通过凸地形顶端设计完成得到焦点效果,截屏记录操作结果,点击下一步实验会自动保存该步骤的最终效果图片,并在实验成果作品提交时呈现,作为教师最终评分的依据。
步骤七:空间感受
1.操作目的:进入矿坑山顶,站在凸地形创造山顶空间,体会外向开敞空间的体验感受,考核学生对凸地形开敞空间的体验感受,并学会处理其他类似景观;
2.操作过程:
前三步参考前面第一步“坡地入口”操作(略);
第四步:根据所示位置四周体验感受,点击二级目录中的①危险刺激或②外向开阔或③内向封闭中任何一种选项;
第五步:最终判断选择最凸地形空间体验感受;
塔顶感受 塔对面感受 塔平台感受
第六步:点击下一步进入第八实验步骤。
3.操作结果:通过凸地形空间体验感受,无需截屏记录操作结果,测试结果记录为本步骤最终实验成绩。
步骤八:平台设置
1.操作目的:进入矿坑“之”形道路,根据ABC三处不同高度的标识点位选择合适停留点设置观赏平台,考核学生对竖向设计、空间节点及视线组织的设计能力;
2.操作过程:
前三步参考前面第一步“坡地入口”操作(略);
第四步:根据所示位置判断,点击二级目录中的①A点或②B点或③C点中任何一处观赏四周景物;
第五步:反复比较体验,最终判断平台布置的合适位置;
第六步:点击“小节测试”完成测试题;
第七步:点击下一步进入第九实验步骤。
A点视觉感受 B点视觉感受 C 点视觉感受
3.操作结果:通过不同高程的竖向空间体验感受,无需截屏记录操作结果,测试结果记录为本步骤最终实验成绩。
步骤九:空间类型
1.操作目的:实际现状无法深入坑底凹地形的勘探,虚拟实验让学生进入仿真模型真实感受坑底的尺度和空间,培养学生对凹地形的空间、尺度及心理感受的认知和设计能力,
2.操作过程:
前三步参考前面第一步“坡地入口”操作(略);
第四步:根据所示位置进入坑底,转动模型,漫游观赏周边景观,感受矿坑的竖向高差及四周视线,再判断坑底凹地形的空间类型;
第五步:点击“小节测试”完成测试题;
第六步:点击下一步进入第十实验步骤;
3.操作结果:通过进入场景模拟空间感受效果,无需截屏记录操作结果,测试结果记录为本步骤最终实验成绩。
步骤十:凹地体验
1.操作目的:体验凹地形封闭视线形成的空间感受,考核学生对凹地形空间的设计能力;
2.操作过程:
前三步参考前面第一步“坡地入口”操作(略);
第四步:根据所示位置判断,上下左右移动鼠标,来到坑底建筑处
第五步:视线往上拉伸,感受与坑顶的距离,沿坑底随木栈道漫游,体验周边坑壁的尺度和材质带来的封闭空间心理感受;
第六步:点击“小节测试”完成测试题;
第七步:点击下一步进入第十一实验步骤。
凹厎四周感受
3.操作结果:通过凸地形顶端设计完成得到焦点效果,截屏记录操作结果,点击下一步实验会自动保存该步骤的最终效果图片,并在实验成果作品提交时呈现,作为教师最终评分的依据。
步骤十一:竖向处理
1.操作目的:结合实验预习的场地土壤分析,进入矿坑南面坑壁,分析处理南面坑壁竖向的土壤、坡度、坡向、高差及周边场地之间的参数关系,考核学生合理布置竖向设计必要的工程设施(台地花园、挡土墙、护坡等);
2.操作过程:
前三步参考前面第一步“坡地入口”操作(略);
第四步:根据所示位置判断,点击二级目录中的①观赏草花或②台地园或③硬化固坡中任何一种处理方式进行护坡;
第五步:左键选择其中一种模型素材,右键点击放置在坑壁上;
第六步:不满意可点击二级目录模型进行更改;
第七步:最终判断选择最优要素模型进行坑壁空间处理,在南面坑壁上布置完成;
第八步:点击“小节测试”完成测试题;
第九步:点击下一步进入第十二实验步骤。
3.操作结果:通过坑壁的设计完成得到护坡效果,截屏记录操作结果,点击下一步实验会自动保存该步骤的最终效果图片,并在实验成果作品提交时呈现,作为教师最终评分的依据。
步骤十二:标志节点
1.操作目的:进入矿坑平台,考核学生对分析场地尺度与节点要素设计;
2.操作过程:
前三步参考前面第一步“坡地入口”操作(略);
第四步:根据所示位置判断,点击二级目录中的①挑空平台或②亭子或③孤植
中任何一处作为标志景观节点;
第五步:反复比较体验,最终判断节点布置的景观设计;
第六步:点击“小节测试”完成测试题;
第七步:点击下一步进入第十三实验步骤。
3.操作结果:通过坑壁的设计完成得到护坡效果,截屏记录操作结果,点击下一步实验会自动保存该步骤的最终效果图片,并在实验成果作品提交时呈现,作为教师最终评分的依据。
步骤十三:模拟体验
1.操作目的:实验验证目的,利用虚拟仿真技术进入场景进行模拟,解决目前设计行业无法“身临其境”体验设计真实效果的棘手问题。将生成的设计结果三维呈现,真实渲染场景,学生可以全景观察生成的地形景观,学生设计方案不同,三维虚拟呈现出不同的设计效果。培养学生的专业自信和学习兴趣,利用虚拟仿真技术达到方案设计“可判断、可比对、可修改”的目标;
2.操作过程:
前三步参考前面第一步“坡地入口”操作(略);
第四步:根据所示位置开始漫游;
第五步:进入场景,体验地形的空间、尺度及视觉的变化,该步骤包含了反馈环节,倘若学生认为设计方案未达到预期,可重新进行地形空间进行选择,然后再地形模拟进入结果比较观察;
第六步:修改完成后重新点击下一步进入第十四实验步骤;
3.操作结果:通过场地模拟漫游体验,回顾整个地形竖向设计的成果,截屏记录操作结果,点击下一步实验会自动保存该步骤的最终效果图片,并在实验成果作品提交时呈现,作为教师最终评分的依据。
步骤十四:大师作品
1.操作目的:选择上海辰山植物园中的矿坑花园作为经典案例比对,学习中国本土大师朱育帆教授的作品,弘扬中国园林的设计精髓,平台向学生展示矿坑设计的大师作品,给学生提供形象直观的实例展示,实现生生互动、师生交互,培养学生的文化自信和民族自信,达到课程思政目标;
2.操作过程:
前三步参考前面第一步“坡地入口”操作(略);
第四步:点击“大师作品”,结合线下讲解的辰山植物园矿坑花园案例进行回顾学习和体会;
第五步:如有不满意可返回修改设计方案;
第六步:修改完成后重新点击下一步生成实验报告及得分;
3.操作结果:实验完成后,点击“提交”,实验报告生成后,根据实验原理中的实验预习(20%)和地形实验(70%)分析实验设计,帮助学生认知操作要点及设计效果,如果不满意最后结果,可以重新回到地形设计完成实验流程,直到满意为止,老提交后师给出分数(10%)和评语,每位同学需要对其他三位同学的实验结果进行评价,并与自己的实验结果进行比对。学生互评、团队老师评价及实验评价将作为实验报告附件一起提交。学生可在实验专属的班级交流讨论,建立老师和学生、学生和学生、外校与本校的交流平台,记录实验的过程心得体会。
(三)教师评价(10%)
此部分考核在设计成果完成之后进行,每位同学完成不少于系统自动分配的地形竖向设计方案。提交后,教师对实验报告进行评价与反馈。“师生评价”考核充分考量设计类课程的创新性和操作性,综合了定性考核的内容,使得整个评价体系更为合理。
本项目采用综合考评的方式对学生学习效果进行考核,具体由预习考核、实验过程考核和师生评价三部分组成,涵盖实验前、实验中和实验后三个阶段。根据设计类课程开放性和主观性的特点,考核点既关注学生实验目标的达成,又充分考量到学生在地形竖向设计中的主观能动性、创新性,做到理性和感性的结合。
(1)预习结果考核(20%)
预习考核是在学生掌握相关知识背景之后、正式进入地形竖向设计实验之前进行的。该层次考核目的是判断学生是否有足够的知识储备进行虚拟仿真实验,从而保证实验效果。考核以选择题为主,采用10道选择题,每题2分,只有成绩超过16分之后才可以进入下一步,进行正式实验阶段。本次考核成绩在最终考核成绩中占20%。
(2)实验过程结果考核(70%)
实验过程考核是在虚拟仿真实验完成之后进行的,该考核目的是判断学生是否按照标准流程进行实验、是否对实验现象和实验结果有清晰的认识、是否得到较为准确的实验结论,步骤赋分制度不是0分和满分的区别,而是分级评分制,反应不同的实验条件和操作下可能产生的实验结果与结论不同,具体评分如下:
不同的操作下和理解下产生的实验结果与结论不同,但是答案不是绝对的“一刀切”式,答案有多种可能,这个交互打分体现了不同操作步骤下的差异性和挑战度,要得到高分学生需要“跳一跳”才能获得优秀。评分说明:答案分1.2.3级别,其中1.(6分)2(4分)3.(3分)4.(0分)
(3)师生评价(10%)
此部分考核在设计成果完成之后进行,每位同学完成不少于系统自动分配的地形竖向设计方案,并进行不少于200字的分析与评价。提交后,教师对实验报告进行评价与反馈。“师生评价”考核充分考量设计类课程的创新性和操作性,综合了定性考核的内容,使得整个评价体系更为合理。
本项目采用综合考评的方式对学生学习效果进行考核,具体由预习考核、实验过程考核和师生评价三部分组成,涵盖实验前、实验中和实验后三个阶段。根据设计类课程开放性和主观性的特点,考核点既关注学生实验目标的达成,又充分考量到学生在地形竖向设计中的主观能动性、创新性,做到理性和感性的结合。
(1)预习考核(20%)
预习考核是在学生掌握相关知识背景之后、正式进入地形竖向设计实验之前进行的。该层次考核目的是判断学生是否有足够的知识储备进行虚拟仿真实验,从而保证实验效果。考核以选择题为主,采用10道选择题,每题2分,只有成绩超过16分之后才可以进入下一步,进行正式实验阶段。本次考核成绩在最终考核成绩中占20%。
(2)实验过程考核(70%)
实验过程考核是在虚拟仿真实验完成之后进行的,该考核目的是判断学生是否按照标准流程进行实验、是否对实验现象和实验结果有清晰的认识、是否得到较为准确的实验结论,具体评分如下:
(1)师生评价(10%)
此部分考核在设计成果完成之后进行,每位同学完成不少于系统自动分配的地形竖向设计方案,并进行不少于200字的分析与评价。提交后,教师对实验报告进行评价与反馈。“师生评价”考核充分考量设计类课程的创新性和操作性,综合了定性考核的内容,使得整个评价体系更为合理。
(1)专业与年级要求
本项目主要适用于风景园林及园林专业,还可普及到建筑学、市政工程、环境艺术及城乡规划等专业本科学生,地形竖向设计是《公园设计》、《园林规划设计(三)》及《城市开放空间设计》等课程的重要组成部分,是风景园林及园林专业主干课之一。该课程实践性强,同时适用于《设计初步》、《园林工程》等课程相关知识及能力要求的培养。通常安排在本科3-4年级学习。
(2)基本知识和能力要求
进行本项目的实验学习的学生,应掌握风景园林设计原理,已学习《园林艺术》、《空间构成》、《附属绿地设计》等相关基础课程,对风景园林要素设计有基本的了解,尤其是对地形竖向设计有基本的知识储备。
本校上线时间:2020-05-25
已服务过的本校学生人数:300
已服务过的外校学生人数:5
0所属课程教学计划或授课提纲:
纳入教学计划的专业数:3
具体专业:环境设计、风景园林、园林
教学周期:3
学习人数:337
是否面向社会提供服务:是
社会开放时间:2020-09-24
已服务过的社会学习者人数:50