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关键词:信息加工理论;有机合成;信息加工;策略
文章编号:1008-0546(2015)10-0033-06 中图分类号:G632.41 文献标识码:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2015.10.013
《普通高中化学课程标准(实验)》、江苏高考考试说明(化学),江苏省普通高中学业水平测试(选测)都提到重点考查学生的信息获取与加工能力,要求学生具备能够敏捷、准确地获取试题所给的相关信息,并与已有知识整合,在分析评价的基础上应用新信息。[1]高考中,有机合成题以新信息为背景,考查学生信息的获取、加工、整合、迁移应用的能力。题中信息新颖、陌生,是高中有机知识的拓展、延伸,是大学有机知识的下放、改动,是科技生产合成原理的回归、利用,是“08高考方案”的考点、热点。所以,在高三复习教学中,应培养学生整合新信息与元认知结构中经验知识,运用有用、有效信息和知识解决陌生问题的能力。
一、 信息加工(Information Processing简称IP)理论核心
国际化学奥林匹克(IchO)培训大纲中将信息加工列为首项能力并定义信息为“对文字、图形、直接和间接获得的各种感性和理性认识”;加工是指对信息的寻找、选择、整理、储存、重组、应用、预测、评价等。[2]信息加工即IP是认知过程的本质,包括对信息的接受、存储、处理、传递、迁移运用等过程,是人脑加工外界刺激的过程,是指信息提取、转换、重整、精细加工和组织,[3]是知觉、注意、表象、记忆、思维、言语、推理、问题解决等心理过程[4]。通过了解学生的信息加工心理过程,可以了解学生是怎样学习、记忆和使用知识,了解学生是如何整合新旧知识、灵活迁移运用信息。
美国教育心理学家加涅(Rert Mills Gagne)是信息加工理论的代表人物,他根据信息加工过程及心理过程,研究人是如何学习的。他的观点是“学习是学习者所面临的刺激通过一系列内部构造被转化、加工的过程”。要解决学习问题,需要清楚学生的信息加工方式即对信息的心智加工方式。信息加工将新知识与旧知识进行联结,以元认知结构中的先行组织者为基础,进行同化,从而学习新知识,把新知识内化到元认知结构中,达到新旧知识的整合。
二、有机合成真题分析及信息
1. 有机合成真题分析
有机合成综合性强,考查基础知识面宽,重视考查学生的思维能力和整合新旧知识、灵活迁移运用的能力,要求学生要具备较高的信息加工能力。
例:(2015江苏,17)化合物F是一种抗心肌缺血药物的中间体,可以通过以下方法合成:
(1)~(3)略
(4)已知:[RCH2CN[] [H2][催化剂,]RCH2CH2NH2],写出以[HO OH] 为原料制备 [O] [CH2NH2]的流程图。
[分析]仔细审题,加工流程中信息及已知信息,剔除干扰、无用信息,发现解题的突破口是官能团的性质、有机典型反应类型、特定条件。
仔细观察原料和产物的关系,发现目标产物中环中碳原子数和原料中相同,在环外多了1个碳原子和1个氨基,产物中环上有1个氧原子而原料中有2个氧原子。通过逆向思维,利用[RCH2CN[] [H2][催化剂,]RCH2CH2NH2],推知产物的原料是 [O] [CN];根据题中流程发现C到D,氯原子在NaCN条件下被氰基取代,则 [O] [CN]的原料是 [O] [Cl];观察 [O] [Cl]与原料关系, [O] [Cl]可通过[HO OH] [Cl]分子内脱水制得,也可以通过 [O]与HCl加成制得;[HO OH] [Cl]由原料和HCl加成制得; [O]由原料在浓硫酸、加热条件下分子内脱水制得。逆向推断完成后,再正向写出流程,各步骤标出准确的反应条件。
有机合成不仅考查学生已有经验知识,更倾向于考查学生新旧知识的整合能力。题中提供的新信息几乎都能用到,在合成过程中甚至需要到流程中挖掘有用、有效、陌生信息解题。该题型考查学生的基本知识和基本技能、官能团的性质和反应类型、信息加工敏锐性和灵活性、思维的有序性和整体性、综合分析应用能力。
2. 有机合成真题及信息
以2009~2014年有机合成真题为例,分析题中的信息并进行归纳,总结有机合成题考查的旧知识、新知识。
通过2015年有机真题分析、2009―2014年信息统计,发现有机合成重点考查烯烃、卤代烃、醇、醛、羧酸、酯之间的转化及典型反应(取代、加成、氧化、还原、消去反应等),考查学生信息获取、加工能力,元认知结构知识与新知识的同化能力及迁移运用能力。有机合成重在于感知、编码、输出信息。学习者需要具有条理性、整体化的有机知识,能灵活、敏捷、准确地获取试题所给相关信息,把已有经验知识和新信息进行整合,分析评价信息并应用新信息解题。
三、 信息加工策略
流程中信息较多,需要进行简约、转换、类比、评价,去掉无关、干扰信息,采用有用、有效信息进行有机合成。面对熟悉的官能团陌生的有机物,通过信息加工,把陌生问题情境转化为熟悉的问题情境,新旧对比,处理问题。处理问题过程中不但要建构元认知结构,还要突破学生的认知冲突,即同化旧知与新知。
1.信息“序化、简约”加工
任何体系都是由若干个相互联系、相互作用的要素构成,要素组合有序、恰当、严密。各有机物按照官能团转化关系联系起来,形成有序的知识体系。在有机合成中,观察目标产物与原料的关系,寻找结构和组成的相同点和不同点,根据结构不同点、官能团变化特点、反应条件及类型,采用逆向思维方法,依次有序的往前推原料,一直推到起始原料,在推断过程中,使思维有序,简约信息,删除干扰信息,合理利用已知信息、流程中信息、元认知结构中旧信息。
如:2015江苏高考有机流程中醇羟基在SOCl2作用下被氯原子取代,引入氯原子;该有机合成中也需要引入氯原子,但不是醇羟基被氯原子取代,而是原碳碳双键的碳原子上引入氯原子,即碳碳双键与氯化氢加成引入一个氯原子,所以该题中醇羟基被氯原子取代是干扰信息。
信息“序化”加工,思维有序,使信息条理化、网络化、系统化,便于记忆、利用,达到不重、不漏。信息“简约”加工,突出问题主干,使信息逻辑化、简明化、清晰化,便于识别、提取、运用信息,达到快捷、有效。
2. 信息“编码、转换”加工
记忆分为短时记忆和长时记忆,在外界信息刺激下,信息进入短时记忆,若不及时思考和复述,信息很快从短时记忆中消失。通过编码,信息进入长时记忆,保留较久。编码包含维持性复述(一遍又一遍的背诵)和精致性复述(改变某种方式转换信息)。编码越清晰,分类越明确,记忆越牢固,信息提取越容易。如乙醇分子间脱水成醚的条件是浓硫酸、140℃,分子内脱水成乙烯即消去反应条件是浓硫酸、170℃;二元或多元醇分子内脱水可以成烯烃也可以成醚,与反应条件有关。通过编码,分清条件,能准确判断产物。
面对生疏信息,用熟悉方式描述,就是转换信息。如[RCH2CN[] [H2][催化剂,]RCH2CH2NH2],仔细观察该反应,从加氢去氧角度看,这是还原反应;从碳氮三键变成单键看,这是加成反应。如面对[R-CHO[] [(1)HCN][(2)H3O+]R-CH-COOH] [OH]反应,学生茫然,不知所措。该反应先是碳氧双键与HCN亲核加成(与碳碳双键与HCl加成相似),-CN在酸性条件下转化为羧基。通过转换,问题由陌生到熟悉、复杂到简化、未知到认识、高层到低层。在问题解决过程中,灵活利用转换方式,便于快捷解决问题。
信息“编码”加工,记忆牢固,使信息清晰化、明确化、准确化,便于寻找、选择,达到不乱、不混。信息“转换”加工,描述方式明了,使信息熟悉化、简明化、容易化,便于处理、应用,达到简化、准确。
3. 信息“同化、类比”加工
美国著名的教育心理学家戴维・奥苏贝尔(DavidP.Ausubel)认为有意义学习在于新旧知识的同化,新信息的习得取决于认知结构中已有的相关概念。根据已有知识基础和“最近发展区”,寻找新旧知识的联结点,就能有效实现知识的迁移。
如(2012江苏,17)以[ ]和 [O]为原料制备[ ] [N] [Cl][Cl] ,观察原料和产物的结构、组成,发现产物的苯环上连结氮原子,这与苯的硝化有联系。苯的硝化转化为硝基苯,利用新信息(新旧知识的联结点),进一步进行合成直到最终目标产物。
类比是推出事物之间相似性或相同的一种思维方式。王祖浩教授提出“类比是化学问题解决的思维工具”。面对陌生物质,寻找官能团,与对应熟悉的有机物性质和反应类型类比,深化旧知与新知的理解。
如(2011江苏,17)以苯酚和乙醇为原料制备[OCH2COOCH2CH3] 。仔细观察产物,发现产物中含有酯基,类似于乙酸乙酯,从而推出[OCH2COOCH2CH3] 的原料是乙醇和[ ] [OCH2COOH],而[ ] [OCH2COOH]的性质与乙酸相似,再结合题中信息就能很快进行合成。
信息“同化”加工,新旧联结,激活旧信息,融合新信息,使知识扩大化、网络化。信息“类比”加工,分析比较,是“特殊到一般,一般到特殊”逻辑过程,是信息处理的快捷路径。
4. 信息“迁移、评价”加工
迁移是信息灵活运用的一种能力。迁移的前提是元认知结构的稳定性和清晰性。稳定性为习得新信息提供固着点,清晰性为习得新信息提供方位点,稳定和清晰的知识能实现信息的有效迁移。如各种有机物之间的转化关系、反应条件、反应类型在头脑中稳定而清晰存在,通过同化、类比,实现信息的正迁移。
信息评价是对获取信息的评定并决定是否利用的过程,是从多个信息中寻找出有价值、有效的信息的过程。信息评价综合性强,包含信息的隐显及因果关系的合理性、信息的可靠性、便捷性等。
如(2014江苏,17)以[CH2CHO] 为原料制备[CHCOOH] [CH3]。从原料与产物的结构看,产物比原料多了一个碳原子,醛基变为羧基。在学生已建立的认知结构中:醛基能氧化为羧基,但是这与多一个碳原子没有必然联系。在阅读流程时发现引入氰基能增加一个碳原子,且氰基在酸性下,转化为羧基;氰基引入的方法是溴原子被氰基取代;溴原子引入的方式有烃的溴代、烯烃加成或流程中[ [③]信息;原料是苯乙醛,与氢气加成后是苯乙醇,与C结构不同;经过评价,苯乙醇通过消去反应转化为苯乙烯,苯乙烯再与HBr加成,是该合成中有效引入溴原子的方法。
信息“迁移”加工,灵活运用,提高学生的灵活性、变通性、创新性,发展求异思维和发散思维水平。信息“评价”加工,认知清晰,使思路清晰、简洁,信息合理、可靠。
有机合成特点是信息化,考查学生信息加工能力。在平时复习教学中,通过信息题练习,培养学生感知、获取、加工信息的能力。新信息较多,整合新旧知识,教会学生寻找、选择、重组、预测、评价并迁移运用。
参考文献
[1] 吴成兵.2015年普通高中学业水平测试(选修科目)说明:物理、化学、生物[M].南京:江苏凤凰教育出版社,2014,11:33,36
[2] 吴俊明,王祖浩,刘知新著.化学学习论[M].南宁:广西教育出版社,1999:201
[3] 吴平.高中生有机推断问题解决的信息加工研究[D].上海:华东师范大学理工学院化学系,2009,4:9
【关键词】固态废弃物;煤;混合燃烧;有机氯化物;形成机理
相关报道和资料表明,美国每年的城市固体废弃物增加量达到了2亿以上,对于这些固体废弃物的处理,传统的方法主要以地面堆积为主。然而随着堆积面积的不断减少以及环保条例的相继出台,传统的垃圾处理方法逐渐被淘汰,焚烧处理开始渐渐取代了传统的处理方法。然而,随机有机氯化物的不断产生,其毒性开始严重影响了人们的身体健康,固体废弃物的焚烧技术的发展也因此受到了影响。
燃烧中产生的有机氯化物主要包括了多氯二苯并二恶英(PCDDs)以及多氯二苯并呋喃(PCDFs)。然而在煤以及废弃固体物的混合燃烧中,却没能有效检测出这两种有机物。一些关于固体废弃物的燃烧中有机氯化物形成的解释开始相继出现,其中氯气成为了主要的媒介,而燃料气与飞灰中化合物的denovo合成则是造成PCDDs以及PCDFs的主要路径,Deacon反应则是其中一个过程。
结合研究可以得出,HCl的来源是含氯塑料的热分解,而氯气则可能与Deacon反应有所关系。将煤与固体废弃物进行混合燃烧,能够有效防止有机氯化物的产生。相关结论还表明,二氧化硫浓度的增减能够抑制有机氯化物的生成。硫化物之所以能够抑制PCDDs以及PCDFs,有人认为煤在燃烧过程中,硫的摩尔数量在超过氯气的基础上,会保持正反应为主,从而将氯气转化成HCl,从而使芳环取代反应得到抑制,防止PCDDs以及PCDFs的出现。
在此次实验研究中,项目主要采用TGA/FTIR/MS以及气相色谱-质谱联用技术对固体废弃物以及煤的混合燃烧过程进行分析。
1、实验
1.1TGA/FTIR/MS系统
将一定量的样品防止在TGA中,在有空气的情况下,在不同加热速度的基础上,将其加热到1000摄氏度,利用FTIR/MS系统对逸出TGA的气态物质的波谱以及热重特征图进行分析。
三台设备主要为951型热重分析仪、热气体质谱分析仪以及1650型傅立叶红外光谱仪。
使用一根聚四氟乙烯管将TGA以及FTIR进行连接,并将其维持在150摄氏度的温度下,FTIR的KBr窗气室也需要使用恒温控制仪进行加热。管路以及气室在加热的情况下,能够有效防止气体出现冷凝。使用石英样品进样管将TGA以及MS进行连接,并将其加热到170摄氏度。
1.2管式炉研究
在此次实验研究中,在一水平安装着电炉的石英管中进行。样品在置入电炉之前,需要将电炉加热到预定设置的温度,从而满足常压流化床燃烧系统的工作条件以及物质燃烧状况。在反应过程中,进样气体主要由标定过的聚四氟乙烯流量计调节。
反应产物进入安置有冷阱的吸收液中。结束后,将溶液浓缩,并使用岛津QP-5000GC/MS系统对浓缩液进行分析。使用具备化合物数据库的计算机对化合物进行分析。另外,对于GC而言,纯化合物的保留时间能够使未知物更加容易确定,然后再使用标准物质对实验装置的检测结果进行确定。
1.3实验室流化床燃烧试验
此次项目使用的常压流化床装置,内径为30厘米,有效的床层面积为700平方厘米,自由空间的高度为3米,有效保障了可燃颗粒在离开床层提供更多的停留时间。使用螺旋给料机将燃料送入流化床之中,燃料的进料口主要设置在距离燃烧室空气入口上方23厘米的位置,利用燃料的加入速度以及热交换管对床层的温度进行调节。
使用气相色谱仪以及FTIR光谱仪对排出的气体进行分析。使用Tenax吸收管对排除气体进行吸收,然后使用抽提器对吸收管内部的样品进行抽提,并进行GC/MS分析,目的是为了对燃烧反应中是否存在有机氯化物进行确定。
2、结果与讨论
2.1原料以及混合物的特性
经过FTIR以及MS分析结果显示,报纸以及西恩味素的分解物主要糠醛。从PVC燃烧所得的MS波谱中,可以表明PVC在燃烧过程中会产生大量的HCl以及氯气。在PVC燃烧产物的MS图中,分子量为36和38的物质,其比率对氯同位素的比率较为相似;另外,其他三个m/z峰同时出现,分子量分别为70、72以及74,与35Cl2,35Cl37Cl以及37Cl2相对应,这也表明HCl中有一部分物质在Deacon反应中产生了Cl2,之后氯气进行取代反应,从而使芳香族化合物形成有机氯化物。当使用氮气经空气进行替换后,PVC热分解不会产生氯气,这是因为氧气的缺少造成的,虽然产物中没有出现氯气,然而HCl依旧是PVC热分解的主要产物。
在每分钟100摄氏度的加热速度下进行实验,从而对相似于AFBC系统下的燃烧性能进行研究。加热速度在提高的过程中,燃料分解将会在高温度以及高速度下进行反应。由TGA/FTIR显示数据可以了解到,在高速度以及高温度的基础上,混合物的燃烧会产生氯气以及碳水化合物,并且同时放出,而在慢速加温的情况下,则不同时放出。另外,在快速加热的情况下,反应产生的碳水化合物更多。在实际情况中,AFBC的加热速度一般处在每分钟100摄氏度以上,这也会导致AFBC系统中固体废弃物与煤的混合燃烧将会产生更多的有机氯化物。
2.2固态废弃物燃烧过程中,有机氯化物的形成机理研究
此次的实验研究主要是对固态废弃物以及煤混合燃烧中有机氯化物的形成机理进行研究和严重。研究开始之前,需要获得燃烧炉的最佳操作条件,并对GC/MS分析的检测极限进行确定。
将4克不同的原料放入管式炉中,在空气存在的环境下进行燃烧。样品在置入之前,需要将电炉加热至800摄氏度。CH2Cl2在被气态产物吸收后,使用GC/MS进行分析。综合一系列实验结果可知,煤、纤维素以及纸在固态废弃物的燃烧过程中的主要产物是酚。在PVC燃烧过程中,主要产物则为HCl。结果与TGA/MS的结果以及多氯酚形成机理符合。可见,氯酚是混合物燃烧过程中的主要产物。
同时,还需要对温度范围处在400摄氏度以及800摄氏度的Deacon反应进行检验,分析产生氯气的可能性。将空气与10%的HCl/N2气体通入到不同温度的石英管中,使用酚-CH2Cl2溶液对生成的气体进行吸收,并进行氯酚的GC/MS分析,从而证实酚能够吸收氯气,因此可以通过Deacon反应对吸收液中氯酚分析测出氯气。结果显示,氯酚的产生量会因为温度的升高而加大,这也充分说明在高温下,有利于Deacon反应的进行。
将Cu催化剂引入Deacon反应中,反应在室温下也能够进行。而Cu一般是MSW中的物质,因此导致MSW燃烧情况下,更加容易引发Deacon反应。
为了对气相状态下的苯酚的氯化进行检测,将100毫克的苯酚放置在加热的石英管中,通入存在0.5%氯气的恒N2气流,在燃烧管的出口使用液N2对气体进行冷却,并使用二氯甲烷进行清洗,并进行GC/MS分析。苯酚一般在250摄氏度下开始氯化,在更高温度下,还会产生二苯并呋喃。
在空气存在的基础上,将100毫克的2,4二氯苯酚放入管式炉中进行加热,会出现氯酚的燃烧缩聚反应。经过GC/MS分析可知,2,4二氯苯酚的缩聚反应产物主要有2,4,6-三氯苯酚、2,3,7,8-四氯二苯并呋喃以及二氯二苯二恶英。其中后两种物质主要在400摄氏度左右开始形成。
综上所述,可以得知PCDDs以及PCDFs的产生途径可能是MSW的燃烧过程。
2.3硫对Deacon反应的影响
相关研究表明,在800摄氏度以下,氯气与二氧化硫无法的均相反应无法生产HCl,在自由能变的热力学计算的角度上看,其虽然不明显,但是反应动力学却使得产物的生成以及观察造成影响,这也需要反应温度达到更高。
因此在Deacon反应中,SO2对Cl2产生的影响需要保证在800摄氏度下。气体在通入之前,需要将石英管反应器进行预热。HCl、SO2以及空气流速需要利用标定过的四氟乙烯流量计进行调整,使用吸收剂对逸出的气体进行吸收,将吸收液中酚的含量进行有效控制,保持误差在±0.1毫克。将吸收液进行浓缩,体积控制为1毫升,将其进行GC/MS分析。在此次研究中,气相混合物中HCl以及O2的浓度保持不变,对SO2的量进行改变,得出结果显示,SO2的引入,会导致氯酚的产生量不断下降。
研究显示,煤在和MSW进行混合燃烧的过程中,硫与氯的比值在大于10的情况下,不会生成二苯二恶英,含氯产品的产生量大大减少。因此为了减少二苯二恶英以及含氯物质的产生,可以适当增加共燃燃料中硫的含量。
参考文献
[1]李晓东,杨忠灿,陆胜勇,严建华,倪明江.城市生活垃圾氯含量测定方法的研究[J].燃料化学学报,2002,1(06):223-224.
[2]王锦平,张德祥,高晋生,宋永新.煤热解过程中氯析出模型的建立[J].燃料化学学报,2003,3(01):1121-1123.
【关键词】广东高考 理综 有机合成
纵观近几年广东高考理综的有机合成题,考点上变化不大,难度适中,但稳中有新,本文通过对命题考点的对比和分析,提出一些个人观点。
一、试题(2013年广东理综第30题)
30.(16分)脱水偶联反应是一种新型的直接烷基化反应,如反应①
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
(1)化合物Ⅰ分子式为Ⅲ,1mol该物质完全燃烧最少需要消耗ⅢmolO2。
(2)化合物Ⅱ可使 溶液(限写一种)褪色;化合物Ⅲ(分子式C10H11C1)与NaOH水溶液共热生成化合物Ⅱ,相应化学方程式为____。
(3)化合物Ⅲ与NaOH乙醇溶液共热生成化合物Ⅳ,Ⅳ的核磁共振氢谱除苯环峰外还有四组峰,峰面积之比为1:1:1:2,Ⅳ结构简式为____。
(4)由CH3COOCH2CH3可合成化合物Ⅰ,化合物V是CH3COOCH2CH3的一种无支链同分异构体,碳链两端呈对称结构,且在Cu催化下与过量O2反应生成能发生银镜反应的化合物Ⅵ。V结构简式为____,Ⅵ结构简式为____。
(5)一定条件下,■与■也可发生类似①的反应,有机产物的结构简式为____。
二、试题分析
今年有机合成以研究热点——烷基化反应为背景,考查分子式和结构简式书写、耗氧量计算、方程式和同分异构体书写等,不同的是在考查了核磁共振 ,这是前三年没有涉及到的内容,这也说明广东高考稳中有新。该题难度较简单,但设置一定的易错点,如第二问方程式会漏掉条件而失分;第三问结构简式会因对波谱知识关注不够而失分;第五问会对题目所给信息理解不透消去溴原子而失分。
三、广东理综有机合成题命题考点
广东理综卷有机合成题的特点是素材新颖,不以传统框图形式出现,均以化工工艺为背景,以有机合成流程图为主线。考查角度相对固定,设问灵活新颖,近几年考查的知识点如下:
纵观上表,广东有机合成题常见考点有:分子式的书写、耗氧量计算、反应类型的判断、方程式的书写(主要考查官能团的性质)、限制条件下同分异构体的书写、模仿已知信息的反应原理写出类似反应方程式或产物的结构简式(注重有机物的断键和成键和已知信息的重模仿、迁移或拼接)。
四、2013年广东理综有机合成题给我的启示
1.重视基础,加强理解的深度。
高考从某种意义上讲,主要考查对基础知识理解的深度和广度。因此在复习过程中,应注重基础(特别是第一轮复习)。首先要重视课本。课本是根本,不但涵盖考试的全部内容,也包涵知识的结构关系,将书本知识研究透彻,灵活迁移,定能胜过各种教辅书。如今年涉及到:烯烃官能团的性质、卤代烃在氢氧化钠水溶液的水解反应和在氢氧化钠醇溶液的消去反应。所以在复习中要掌握并牢记各类官能团的性质及反应条件。如烷烃的取代反应(光照)、卤代烃的水解反应(氢氧化钠水溶液、加热)和消去反应(氢氧化钠醇溶液、加热)、醇的消去反应(浓硫酸、170℃)和催化氧化反应(Cu或Ag催化、加热)、醛的银镜反应(水浴加热)、酯化反应(浓硫酸、加热)等。在平时训练中,要以课本为主,紧紧围绕主干知识,多练习多反思,通过横向纵向整合,使零散知识系统化、结构化,做到考试时得心应手。
2.重视能力培养,提高提取和应用信息的能力。
有机合成题不仅考查课本上的主干知识,还注重考查对信息的加工、处理、迁移和应用能力。要求学生能迅速接受新信息并提取实质性内容将其与已有知识整合,具有综合性。广东理综有机合成题在考查信息提取和应用方面越来越受到青睐,如模仿已知信息的反应原理写出类似方程式或产物的结构简式,就是注重信息的提取、迁移和应用,要求考生当场自学,理解反应原理,结合原有知识解决问题。如今年有机合成题的反应①中化合物Ⅰ和Ⅱ的反应,该反应课本上没有,这就需要考生能够快速吸收、整合所给信息,注意反应的断键和成键,将新知识和旧知识融会贯通,然后进行模仿、迁移。从近几年大趋势来看,题目的深度、广度和难度将会越来越大,所以在复习时既要贴近课本回顾主干知识,打好基础,也要多做习题来提升自己的信息分析、提取和迁移能力,不断拓展自身的题量,能应付各种全新没见过的题目,真正做到“百战不殆”。
五、复习有机合成题的建议
1.回归基础抓教材,牢记特性。回顾今年选择题第7题考查的全是有机的记忆内容;无论是方程式的书写还是反应机理,无论是核磁共振还是同分异构体书写,都离不开对有机物特性的熟记。
2.重视常规题型的训练,提高解题能力。广东高考理综在试卷结构、题型风格、试题难度等方面保持相对稳定,虽然有一定的创新和突破,但主干考点还是万变不离其宗的。所以在备考中要让学生明确高考的考点,做到心中有数,有的放矢。
【关键词】:建筑工程 技术管理 措施
随着我国现代化建设的不断深入,建筑业在市场竞争中也显得愈来愈激烈,因此,这就要求施工单位在工程建设的各个阶段,运用合理的工程管理手段,建立工程控制程序,密切配合,提高我国建筑企业的水平。
在工程建设的各个阶段,只有运用合理的工程管理手段、管理的职能与科学的技术方法,才能在建筑市场竞争中占有一席之地,
一、我国建筑工程管理工作中存在的主要问题
目前建筑工程管理工作中存在很多有待解决的问题。这些问题主要体现在以下的几个方面:
2.1 在建筑管理体制中没有科学完善的管理部门机构与工作人员
为了节省开支,增加利润效益,建筑工程管理部门不是精简机构,就是有机构而无工作人员形同虚设,没有起到调节管理工程进度的作用。而且工作人员一人身兼数职或多人在同一工作岗位上的现象时有发生。
2.2质量监管核心与机制的不健全
施工工程质量监督与控制工作是建筑管理工作的一重要内容,该工作的实施需要施工、监理及质检机构三方参与。三者由于利益出发点的不同,并且三者之间不存在隶属关系,这就形成了没有明确的监管工程质量的核心机构的局面,缺乏明确的质量监管部门,导致工程管理的混乱,从而为想要提高工程质量的安全增加了难度。
2.3 缺乏专业技术人员,不注重技术开发与科研成果的应用
缺乏项目管理软件的高级管理人才,高素质的且能按照国际通行项目程序、管理模式、标准进行项目管理的人才尤其是缺乏,而且科技创新机制不健全。
2.4 质量责任不明确,没有有效的奖罚制度
建筑工程管理中,没有明确的确认工作人员的责任,质量与责任挂钩不紧,当出现质量问题时,往往找不出其责任人,造成工作人员责任感的淡薄,从而直接影响到工程的总体质量。同时,还缺乏健全有效的奖罚制度,功而没有奖,错而没有罚,造成工作人员积极性的降低,从而敷衍了事、潦草施工。只有加强考核,制定严明有效的奖罚制度,切实落实该赏的赏,该罚的罚才能提高员工的积极性,确保工程质量。
二、提高建筑工程技术管理的基本条件
2.1技术的管理体系
(1)管理机构的设置。当工程开工以后,总承包部应设立综合性技术管理部门,协助技术人员研究解决工程建设中较大的技术问题;宏观的控制工程总进度,明确施工进度计划;工程完工时要对其验收;参与主体工程、临建工程及有关专项的立项技术评定和评议工作;负责工程新技术、新设备、新工艺、新材料应用成果的收集整理。(2)将在工程技术问题上的技术管理措施实行总承包商总工与设计总工联合负责制。针对施工技术活动特点,将技术管理设置成项目管理的模式,并在管理层次和专业划分上加以区别,随工程建设进展对其做出适应的调整,以适应技术活动的不断发展与变化。
2.2技术的保障体系
(1)要建立健全有效的技术管理规章制度。
为切实加强工程建设技术管理工作,总承包部技术处制订了相关规定,对工程建设技术管理职责、保障体系、决策原则与程序、决策权限以及设计变更与修改等均做出了明确的规定,这是技术管理制度走向科学化、规范化、有效化的基础,是技术措施能够实施的保障。
(3)技术信息共享。在工程达到建设期间,虽然业主、设计、监理三方的分工不同,同时责任也不同,但其目标是一致的。有关技术的试验、工程质量的检查、地质等资料应及时传递和共享,以便各方能够及时掌握工程安全现状、施工质量等信息,能够共同采取有效的措施,补救或预防,或者进一步优化设计。
2.3技术的支持体系
建筑承包企业对工程的勘测、设计、施工、采购、安装、以及试运营等方面全面负责。工程建设的技术支持体系可以主要由参建各方的技术力量组成,受建筑公司总承包部统一领导与组织。工程建设的技术支持体系可以分为两个部分;(1)由设计、土建施工项目部、监理、承包商、供货商组成的工程建设技术体系;(2)由设计院负责该项目的设计总工、设备供应商代表、建筑公司总工程师、设备供应商代表、以及参与工程建设的技术骨干组成的技术委员会。
三、提高建筑工程技术管理的措施
3.1明确技术管理的职责范围,注重技术水平的提升
(1)以法治企,强化落实。
建立和健全各级技术管理机构和技术责任制,明确各级人员的权、职、责。组织全体员工,特别是技术干部学习现行规范。尤其是对施工及验收规范的学习,明确施工中各个分项、分部施工技术要求、施工方法和质量标准等要求,并以此来组织施工、检查、评定和验收。
(2)学习先进的管理方法和管理经验,组织技术学习、技术培训、技术交流。不断提高企业管理水平和员工技术业务素质,从而预见性地发现和处理问题,把技术和质量事故隐患消灭在萌芽之中,保证工程施工质量。
(3)发扬技术民主,鼓励技术革新、创造发明,开展全员TQC活动,通过PDCA循环,解决技术瓶颈。(4)通过技术管理,探索、研究与推广新技术的应用,在行业中占据优势地位。
3.2制订企业施工标准,逐步完善成套的技术
通常施工企业制定的施工工艺标准都按以下四种办法:(1)有的可按工程急需,抓几个工序经过上述程序,而形成企业的标准,逐步扩大范围,完善配套,形成企业的标准体系。企业要有计划地形成企业标准体系。(2)选择企业最优的特长或专业,结合本企业的管理水平和技术水平,制订出该项的施工工艺或操作标准。(3)借用外企业的标准或国家工法,经过使用逐步改进,最后达到能满足本企业的施工要求,经过正式批准贯彻执行。(4)抓住企业中最具有影响工程质量的项目,进行专项治理,制订出必要的改进、改善措施及要求,在施工中实施,将实施的过程及结果记录下来,再根据记录来研究改进措施,到一定程度就制定成施工工艺或企业标准。再经过多次的实施与完善,使按其操作要求而能达到预期效果,保证合格的工程质量,从而形成企业的标准,经过正式批准认真贯彻执行。
3.3激励、竞争、约束和监督四大机制的建立和完善
鼓励技术工作人员进行施工的办法就是给人才加薪,以促进技术人员的刻苦工作。对施工质量进行管理,对施工图纸进行检测,以确保准确的进行,并有利于提高竞争力。用相关的法律法规进行约束工人的施工状况,不能出任何差错。监督部门要严格按照制度进行监督,不对的地方直接指出来进行完善。
3.4规范化施工质量管理组织结构
规范化施工质量管理组织结构可分为企业和政府两个层面。企业要严格对施工进行管理,安全施工,有效率的施工。为保证质量和竞争力而不断改进自身优缺点。政府要对施工工程进行严格管制。下发规章制度进行协调。并且不断对原有制度进行完善。对违规的施工建队进行严厉处罚。
四、结束语
在工程建设的各个阶段,只有运用合理的工程管理手段、管理的职能与科学的技术方法,才能在建筑市场竞争中占有一席之地。如果我们都能够注重技术管理,培养技术人才,合理运用管理的职能与科学的方法,我国的工程施工问题会逐步得到解决,使得我国的建筑行业健康发展。
参考文献:
[1] 汪海,沈林.建筑工程管理的现状研究[J]. 山西建筑,2009,(14).
关键词:信息技术 课程教学 物理教学 整合
一、运用“整合”促进学生学习方式的变革
实施“整合”,首先要改变师生对学习的认识,使其能符合当前素质教育的目标但只有在先进的教育思想指导下,信息技术才会成为学生自主探究学习的工具。他对学生学习方式变革的促进作用主要表现在以下几点:
1、“整合”有助于实现分层教学,个别化学习,为每个学生提供尽可能的选择学习内容的空间。如网上虚拟实验室的建立,很好的解决了当前物理实验教学中加强学生实验这个老大难的问题。如我们再按传统方式上电学实验课时,通常告诉学生,电流表的接线柱不能接错、电压表不能超过量程,电池组不能短路等。所以许多实验不允许学生自己操作,这些规定无形中扼杀了学生的创造性思维。而有些学生自主意识很强,常常会进行一些“地下操作”,最终反而损坏了仪器。其实这些“破坏性”强的学生实际上也是动手能力、创造能力强的学生。在网络环境下,倡导学生自主进行探讨性实验,既可以保护仪器又能培养学生的创新能力,并把很多传统实验做不到的效果一一再现。学生在网络环境下运用多媒体进行实验操作,可以一边操作一边在网上畅游,获取新知识;也可以通过网上人机对话,与电脑或同学交流。如果学生在网络虚拟实验室遇到问题,就可以通过网络从其他同学那里获取相关信息,进行讨论,让学生自主学习,并自主观察模拟实验,从而掌握学习成果和学习方法。
2、信息技术可以作为学生自主学习的重要工具,帮助学生提高学习的质量和效率。例如,在“人造卫星”一节课的教学中,我们先让学生利用网络从不同资源中搜索收集相关信息,在正式上课时,让学生们通过自己的电脑向全体同学展示各自的研究成果,让大家共享了许多从没有接触过的新事物,并深刻了解了有关人造卫星的知识。
3、信息技术的网络特性更有利于实现学生的协作式学习。例如我们经常向学生布置一些研究性的课题(如大气压为什么没有把人压扁?足球运动员为什么可以踢出香蕉球?神州七号如何升空等)。让学生通过网络随时与同学、老师及其他伙伴合作研讨、交流学习心得,把自己的观点和信息有效地传播给其他人。学生可以建立个人、小组或班级主页,创设个性化的学习平台。这样,大大地激发了学生的学习热情,,初步扭转了被动学习的局面。
二、运用“整和”模式可促进物理教师教学方式的变革
教师教学方式与学习方式是相对而言的,学生学习方式发生变革的同时,教师教学方式也必须要发生变化。教师的角色应从传授者,权威者转化为学生学习的辅导者、支持者和合作者,师生间的关系应趋于平等者与和谐。信息技术则使上述转换成为可能和实现,它对教师教学方式变革的促进作用表现在以下几个方面:
1、信息技术可以作为准备教学的重要工具。从备课查找资料,到设计、制作教学课件都可以应用信息技术,从而提高教师教学的工作效率和质量。
2、“整合”有助于教师创设生动、逼真的问题情景,引导学生进入自主学习状态。我们在牛顿第一定律、重力等一些重点内容的新课引入时,都利用了多媒体技术,进行了精心设计,收到很好的效果
信息技术有助于丰富教师展示教学内容的方式和途径,从而提高了教学的主动性和趣味性。
3、信息技术可帮助教师及时总结教学经验,不断提高教学业务的水平。如我们利用工具软件记录、下载各种有用的教学信息和优秀课件,管理自己的电子教案及教学体会,并通过网络不定期的与其他教师进行交流与研讨。
三、运用“整合”可促进师生互动方式的变革
师生互动方式的转变实际上是师生关系转变的外在表现,信息技术使师生由主动与被动的关系变为民主、平等的关系。从而可以真正实现教学相长。信息技术的信息传递具有快速、隐蔽、灵活等特点,极大地丰富了传统的师生互动方式,使师生之间增加更广泛、更民主、更有针对性的交流。信息技术对师生互动方式变革的促进作用主要表现在以下几个方面:
1、“整合”可以实现一名教师与多个学生的互动,学生可以随时向教师提问,教师可以实现针对每一个学生的特点进行个别性的辅导。例如,通过网络电子教室软件,可以实现师生、生生、教师学生组、学生学生组等的个别交流与对话的互动,真正实现了因材施教。
2、“整合”可以实现远距离师生互动,加强师生、生生之间的跨越时空的交流与合作,如有疑问,可以通过网上聊天室与教师和同学及时交流。
一、构建新计价模式下的合同优化管理模式
1.实行工程量清单计价的合同形式
(1)单价合同,可分为:固定单价合同和可调单价合同。
(2)总价合同,可分为:固定总价合同和可调总价合同。
2.工程量清单类别
(1)准确工程量的工程量清单。即工程量清单中给出的分部分项工程量和列项是相对准确和完整的。目前实行计价规范和在施工图基础上进行招标,招标人一般应当提供相对准确的工程量清单。
(2)近似工程量的工程量清单。即工程量清单中给出的工程量为近似工程量,列项也可能并不完整。目前实行计价规范和在施工图基础上进行的招标,一般不应是近似工程量的工程量清单。
3.工程量清单计价的工程款结算和支付
(1)一般结算和支付方式
A方式:结算当期实际完成的工程量*综合单价+合同约定的其他应付金额。合同中需要约定工程量的计算和确认的程序和有关要求,一般由承包人提出,发包人审核确认。
B方式:按付款计划支付。即承包人按月进度或招标文件中约定的形象进度节点或阶段(但相邻付款最长不宜超过45天)制订付款计划,经发包人认可后产生合同约束力,作为工程款结算和支付的依据之一。合同中约定的其他应付金额纳入最近的一期付款中支付。合同条款中应当约定付款计划编制的具体要求、审核和调整的程序等等。
(2)单价合同:实行单价合同时,一般采用A方式支付工程进度款。
(3)总价合同:实行总价合同时,一般可以采用B方式支付工程款,也可以采用A方式。
(4)国家有关管理部门对工程款结算和支付有规定的,应当执行其有关规定。
4.变更的计价方式
(1)可以精确计量的变更的计价方式。以独立报价形式,由承包人提出,经发包人确认后产生合同约束力;按计价规范的计量,按工程量清单已有单价计价,适用于同样的或类似的工作;以工程量清单已有单价为基础进行合理调整后的单价进行计价,适用于类似的性质但施工条件不同的项目,单价调整应合理地考虑差别因素,由承包人提出,经发包人确认后产生合同约束力;按零星工程的计量和计价方式处理。
(2)不可精确计量的变更的计价方式。零星工程和不可精确计量的变更可以是独立报价或根据实际成本加酬金的方式进行结算。
(3)在合同中无适用的变更计价方法,而双方无法就变更的计价达成一致时,可以向建设工程造价管理部门申请调解,也可以根据合同中约定的解决争议的条款提请仲裁或向人民法院。
(4)变更计价办法的应用。变更计价的办法可以在合同中约定多种方式并存,同时约定一个优先顺序,当优先的计价办法不适用时或合同双方达不成一致时,再依次采用其他约定的变更计价方法。
二、新计价模式下合同优化管理的问题与对策
1.我国目前合同管理现状
(1)评标方法不合理。我国目前工程招标评标基本上都采用综合评分法。这种评标方法,不论企业的技术水平、管理水平有多高,其成本多低,并不能根据自己的实力来获取报价的高分值,而是决定于标底和其它投标单位的报价,并不能实现企业的自主定价权。
(2)工程款支付方式和结算方式不合理。由于合同双方对风险管理意识淡薄,合同管理水平低,施工中工程变更、签证较多,以及我国一直使用预算定额等原因,在工程款结算方式中,双方一般都约定竣工后按照预算定额据实结算。这样,中标价与工程结算没有关系,对承包商没有约束力,不能真正实现公平竞争,从而导致招投标过程不断发生各种腐败问题。
(3)合同纠纷解决渠道不畅。按照合同纠纷的解决方式有和解、调解、仲裁和诉讼等方式。对于建筑工程施工合同纠纷而言,我国几乎没有经营性调解机构,仲裁机构屈指可数,专门从事建筑工程合同纠纷的仲裁机构更是少之又少,甚至有些地市根本就没有,诉讼解决纠纷在时间上拖之又拖。因此,施工合同纠纷发生后,多以承包商让步而和解,否则,承包商陷入工程款拖欠的泥潭。
2.优化新计价模式下合同管理的有效措施
(1)规范评标方法。对于采用工程量清单计价的招标工程应强制采用合理低报价的评标方法。在评标过程中,采用先评技术标,后评商务标的两阶段的评标方法,不论技术标还是商务标均采用“封闭判卷”的方式进行评标。另外,为了保证评标委员的公正性,加强评委的责任心,提高评委的职业道德水平以及评标能力,本人认为应采用评标人员注册职业化的方法,以解决评标过程“短、平、快”的不负责的态度。
【关键词】城市垃圾处理;快速性;有效性
一、城市垃圾来源及分类
城市垃圾指城市居民日常生活或者城市日常服务过程中产生的废物,主要包括生活垃圾和工业垃圾。垃圾来源主要有居民日常生活垃圾、保洁垃圾和集团(学校、机关、工厂和服务行业等)垃圾。城市垃圾种类颇多,分类方法也存在多种。根据垃圾的可燃性能可将城市垃圾分为可燃垃圾和不可燃垃圾;按照散发热量值,可分为低热值垃圾和高热值垃圾;按照化学成分不同,可分为有机垃圾和无机垃圾。在国内,参考城市垃圾处理方式可将垃圾分为四大类:可回收废物、易腐烂物、可燃物和其他无机废物。
城市垃圾的存在虽然会影响人们的日常生活,但如果处理得当,不失为一种可利用的资源。快速、有效地实现城市垃圾的处理,对于保护城市环境、合理利用垃圾都有着十分重要的意义。
二、城市垃圾处理现状
目前,我国对于城市垃圾的处理主要采取填埋、焚烧和堆肥三种方式,其中填埋方式处于首位,高温堆肥方式次之,焚烧由于技术不全面、造成污染较大,使用比例最低。整体来说,由于城市垃圾无污染化处理方式和技术不完善,处理过程中管理不全面,在国内适用范围较小,而填埋处理费用低、操作便捷,容易受到采纳。但填埋对于土地的破坏和环境的污染极大,填埋场的选址也极其困难。因此国内对于城市垃圾的处理无论是管理还是技术方面都不成熟。
三、城市垃圾处理存在问题
(一)垃圾统一收集
对于城市垃圾的收集,我们一直采取统一收集的方式,并未对各种垃圾加以分类,分别处置。统一收集的缺点极大,首先统一收集的垃圾中会存在少量利用价值较高,可直接回收的物品,统一收集处理会导致资源的浪费,加大垃圾处理的工作量,大大降低处理效率、提升成本。而且统一收集会使垃圾中携带一些危险物品,增加处理难度的同时也会造成严重的环境损害。
(二)缺乏资金支持,处理设备建设脱节
近些年来,尽管国家方面对城市垃圾处理越来越重视,投入资金逐渐增加,但各个城市垃圾处理方面资金依然捉襟见肘。作为一项公用事业,城市垃圾处理的资金支持主要来自于政府,几乎占整个投资额的90%以上,政府财政压力过大,已无法满足垃圾处理需求。而资金的缺乏必将导致垃圾处理设备建设的脱节,设备不仅难以完成更新换代,甚至保证不了其正常运行维护。
(三)公众环保意识薄弱
鉴于传统生活方式和习惯等诸多方面的原因,我国公民尚未形成较为良好的环保意识,对生活垃圾随处丢弃的行为屡见不鲜。调差结果表明:大部分居民虽意识到乱丢垃圾行为不好,但却不能严于律己,仍乱丢滥倒。
四、提升城市垃圾处理效率措施
(一)垃圾分类收集
垃圾统一收集方式不仅浪费资源,还容易造成环境污染,所以要积极倡导实施垃圾分类收集措施,合理回收利用资源,实现垃圾处理的效益最大化,快速有效处理城市垃圾。当前我国存在一些公司和个人单位回收废旧物品,但其通常仅仅局限于扩大经济效益方面,很少着眼于减少垃圾,保护环境方面,回收对象也过于单一,集中于金属、纸张等物质。国家方面应实行鼓励政策,扶持垃圾回收单位,实行分类收集措施,减轻城市垃圾处理压力。
(二)健全垃圾收费制度
建立健全城市垃圾处理收费制度,对企事业单位以及个人生活垃圾处理收取一定的费用,既可以为垃圾处理工作提供一部分资金支持,缓解政府部门财政压力,保证垃圾处理设备正常运行和更新,又可以进一步增强广大群众的环境保护意识,认识到垃圾处理关乎你我。健全垃圾收费制度并严格落实,提升制度本身的执行力,对欠缴、拒缴垃圾处理费用的用户进行相应处罚,积极贯彻落实收费工作,并结合实际情况制定缴费标准,多个层面提升城市垃圾处理的快速性和有效性。
(三)广泛宣传,提高环保意识
提高公众的环境保护意识是实现城市垃圾处理快速性和有效性最根本、最行之有效的途径,但也是操作难度最大,实施见效最为缓慢的方法。宣传方面,政府部门应加大宣传力度,充分利用公众媒体途径,通过电视、广播、报刊和杂志等媒体进行垃圾处理和环保等多方面的宣传,例如电视中放映公益广告,广播媒体中宣传环保重要性,印发环保知识宣传手册等,并且长期坚持,争取更好的宣传效果,提升群众的思想觉悟,形成更加良好的环保氛围。同时政府部门应从孩子入手,从长远角度出发,积极宣传提升中小学生环境保护意识,从小形成良好的社会生活习惯,为今后的全社会环保意识提升打下坚实的基础。
五、结束语
城市垃圾总量在10-20年间将随着城市化脚步的加快而不断增多,城市垃圾处理工作压力会越来越大。因此,采用有效的垃圾收集方式、建立健全法律法规和垃圾处理收费制度、全面提升公众环保意识将成为以后城市垃圾处理工作的重点,这些措施必将快速、有效地处理城市垃圾。
参考文献
[1]张英民,尚晓博,李开明等.城市生活垃圾处理技术现状与管理对策[J].生态环境学报,2011,20(2):389-396.
(淮安信息职业技术学院 江苏 淮安 223003)
摘要:针对高职教育压缩理论课时而教学内容并未减少的实际情况,将“工程力学”和“机械设计基础”两门课程的教学内容进行了优化整合。通过采用“并行”和“串联”方式进行授课,及时将“工程力学”课程知识应用到后续“机械设计基础”中,既节约了教学时数,又提高了教学效果。
关键词 :工程力学;机械设计基础;课程优化整合;高职教学
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2014)07-0110-03
“工程力学”是机械类专业的一门专业基础课,研究工程构件最普通、最基本的受力、变形、破坏以及运动规律,为“机械原理”、“机械设计”等技术基础课和一些专业后续课程的学习打下必要的基础。原有“工程力学”课程内容包括理论力学和材料力学两大知识模块,“机械设计基础”课程内容则包括机械原理和机械设计两大知识模块。现在我们将“工程力学”和“机械设计基础”合并为一门“机械设计基础”课程,其中力学部分分配了约20学时,机械设计基础部分分配了约70学时(含6学时的实验)。这不仅考验教师的教学组织能力、授课方式及技巧,还考验学生的接受能力。如何在教学时数大幅减少,而教学目标和教学内容几乎没有变化的情况下,把这门整合后的课程上好,对教育工作者带来了很大挑战。近十几年来,笔者一直从事“工程力学”和“机械设计基础”等课程的教学,熟悉相关知识点之间的衔接,针对学时减少等课程整合后的问题,试着对授课方法作了一些调整,对授课内容顺序进行了优化整合,对相关知识点作并行讲授,收到了理想的教学效果。
两课程的教学内容分析
(一)工程力学
机械类专业的“工程力学”课程教学主要是为后续课程“机械设计基础”服务的,机械设计中用到的设计理论都是源于工程力学中材料力学部分,而材料力学的学习又必须以理论力学为基础,所以理论力学的静力学概念和公理、受力分析、力系及平衡是机械设计的必备知识。材料力学中的材料力学基本概念、杆件变形基本形式、轴向拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转变形、弯曲变形及弯扭组合变形这些内容,在机械设计中是必不可少的,所以这些内容也是必要的教学内容。
(二)机械设计基础
“机械设计基础”课程主要是培养学生学会机构原理分析、传动参数计算及典型零件的设计或选用,为学习后续机械制造技术和机械制造工艺等专业课程进行必要的知识储备。机构自由度、平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构、带传动、齿轮传动、轮系、螺纹联接和键联轴、轴承等内容都是必须学习的知识点。
两课程知识点的关联性分析
(一)工程力学各知识点之间的关联分析
“工程力学”课程各知识点之间是密切关联的:(1)静力学概念,这部分内容主要是对力学中相关名称的规范性定义或描述,是力学工作的“语言”,它贯穿整个力学教学和学习过程,是后续力学课程各章节的基础知识。(2)静力学公理,揭示了作用在物体上各个力之间的内在规律,是前人总结出来的规律,学习它后可以对物体进行正确的受力分析。(3)受力分析,主要介绍构件的受力分析步骤及方法。受力分析贯穿工程力学的始终。教会学生进行正确受力分析技巧在工程力学教学中显得尤为重要。(4)力系及平衡,这部分知识主要揭示在平衡状态下,作用在物体上各作用力之间存在的内在联系,为建立各个作用力之间的关系提供理论支持,进而可以利用平衡来分析和求解作用在物体上未知的力。它是我们由已知世界探索未知世界的连杆。(5)材料力学基本概念、杆件变形基本形式,是材料力学基础知识,为我们研究材料变形、受力分析提供了方法。(6)轴向拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转变形、弯曲变形及弯扭组合变形,揭示了工程中或机械中构件最基本的变形规律、强度校核和尺寸设计方法,是后期机械零件设计的理论依托。由以上分析可见,工程力学各部分知识点之间的关系如图1所示。
(二)机械设计基础各知识点之间的关联分析
“机械设计基础”课程各知识点之间是密切关联的,共同构成一个有机的整体:(1)机构自由度是分析机构和机器运动情况的理论基础。我们设计的机构或机器一定要按照人为设定的轨迹运动,既然这样,大多数运动装置设计时就要先进行自由度计算。若自由度和机构的主动件的数目相同,则该装置就能按照设计的轨迹工作,否则该机构根本就不能动或运动过自由。(2)平面连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构是机器中常见的基本机构,复杂的机构和机器一般是由这些机构组成的。(3)带传动、齿轮传动、轮系是机器中常见的传动系统,设计机械时也要进行传动系统的设计。(4)轴是机器中重要的零件。轴是用来支撑机器中回转零件的,是整台机器的核心。(5)轴承也是机器中重要的零件,它是用来支撑轴的,以保持轴的回转精度。(6)联接是介绍机器中零件之间最常见的联接方法,在机器选用某一型号的此类联接时要进行轴向拉伸、挤压强度或扭转强度计算。
所以,我们在教学过程中,通过设计一整台机器将上述各知识点相互关联起来,其相互关系如图2所示。
(三)两课程各部分知识点的关联性分析
“工程力学”和“机械设计基础”两门课程之间,有许多知识点具有很强的关联性:(1)“机械设计基础”在进行机构自由度分析时,运动副的类型和工程力学中约束类型及性质有关联。(2)平面连杆机构的识图、连杆机构特性分析时压力角和传动角的确定和工程力学中的受力分析有关联。(3)凸轮机构和间歇运动机构特性分析和工程力学中受力分析有关联。(4)带传动、齿轮传动、轮系的设计所依据的是工程力学的受力分析、力系及平衡、强度计算。(5)螺纹联接和键联接和工程力学中的受力分析、轴向拉伸与压缩和剪切与挤压强度计算密切相关。(6)轴设计要进行受力分析、扭转强度设计及弯扭组合强度校核无不与工程力学相关。(7)轴承的失效分析是利用工程力学中的受力分析来进行的。
两课程教学内容的优化整合
基于以上对每门课程各个知识点及两课程之间各知识点关联性的分析,将各部分内容按照图3方式进行教学优化整合。
首先,以静力学概念和公理作为基础,将“工程力学”课程受力分析、力系及平衡两部分知识点与“机械设计基础”中机构自由度、平面连杆机构、凸轮机构及间歇运动机构知识并行到一起。学生先学习受力分析和力学及平衡部分知识,再学习机构自由度、平面连杆机构、凸轮机构和间歇运动机构等知识。
其次,因“机械设计基础”中的联接部分需要进行挤压强度、剪切强度、轴向拉伸与压缩强度计算或考虑弯曲变形和扭转变形部分的知识,所以需要“工程力学”的轴向拉伸、剪切与挤压、扭转变形和弯曲变形等知识作为铺垫。
再次,齿轮传动、轮系及带传动需要以受力分析、强度理论、机构自由度、平面连杆机构等知识为基础,所以应将这部分知识放到后面讲授。
最后,轴及轴承用到力系及平衡、扭转变形、弯曲变形、组合变形等知识,所以将这两部分知识安排到组合变形后面学习比较合理。在讲组合变形强度理论后就讲授轴的知识会收到较好的应用效果。
优化整合教学与传统教学效果比较(以我院机械制造与自动化专业为例)
机械设计基础总教学时数90学时,其中力学部分占20学时,机械设计占70学时。传统讲授顺序是先用20学时将力学内容全部先讲完,然后再花70学时从机械设计原理讲到机械零件设计。传统教学方式,在实施过程中经常会出现以下情况,即讲零件设计时用到的受力分析学生已经感觉很陌生,老师不得不又花时间将前面的知识点再请出复习一下。本来在这种教学方式下,教学时数就相对紧张。再经常花时间去温故知识点,这就让教学时数显得更加吃紧。这种现象导致的结果就是老师不停的赶进度,学生来不及消化就匆匆学习新章节。
如讲光滑接触面约束时,大概10分钟讲授,20分钟举例,讲这部分内容学生很容易理解和接受。但到后续机械设计课程中学习平面连杆机构传力特性时,要用到这部分知识,这距离上次这部分内容学习间隔至少一个月了。学生已经对光滑接触面约束力特点显得很陌生了。那么老师就得先花大概5分钟的时间去复习,然后用20分钟左右去讲压力角和传动角概念,接着再用30分钟时间去举例讲授或练习各种平面连杆机构压力角和传动角的分析。共用时85分钟。
经过优化组合后,光滑接触面约束刚讲完,就讲平面连杆机构的压力角和传动角概念,大概需用时间25分钟,然后就以平面连杆杆机构为例,练习光滑接触面约束力的方向分析、压力角和传动角分析,大概用时35分钟。这种方式共用时60分钟。
通过比较,优化整合教学可节约25分钟的教学时数。不仅如此,通过现学现用,学生做到了对知识点及时消化、吸收和应用。
这种优化整合式教学效果还可以从以下表格数据中得到启发(以2011级制造专业1班和2班为例)。
由上表不难看出,优化整合不仅在教学时间上显得宽裕,而且学生在课程堂上就能将学习内容消化吸收,及时应用,学习效果明显优于传统教学方式。
综上所述,“工程力学”和“机械设计基础”是紧密联系的两门课程,将各部分知识优化整合,不仅能节约教学时数,还能增强教学效果,为后续其他专业课程的教学奠定扎实的基础。
参考文献:
[1]陈思义.高职工程力学课程有效教学方法探讨[J].职业技术教育,2011(20):44-46.
[2]欧阳曙光.工程力学与化工设备机械基础课程整合[J].广州化工,2011(39):169-170
[3]王燕楠.材料力学中提高综合素质的三点教学措施[J].中国科技创新导刊,2010(16):71.
[4]杨建波,王维,蒋平.中少学时工程力学教学及教改探索体会[J].教育教学论坛,2010(6):25-27.
1、抽油机井杆管偏磨的主要危害
抽油机井杆管偏磨的主要危害有以下三方面:第一,偏磨会致使抽油杆接箍的磨损,严重时造成抽油杆断脱。若偏磨部位在抽油杆本体上,严重时会造成杆断。第二,偏磨会致使油管以及油管丝扣的磨损,严重时,造成油管的漏失。第三,偏磨会致使抽油杆断脱以及油管漏失双重因素导致的油井停产。
2、抽油机井杆管偏磨成因分析
(1)井斜引起偏磨。纵向上看,井筒在一定深度会出现弯曲、旋扭现象。油管在自身重力的作用下自然下垂,但是受到井筒因素的干扰后,会产生弯曲以及旋扭。因此,抽油杆在自身重力的作用下,必然会与油管发生接触。在油井的生产过程中,由于抽油杆与油管之间会发生相对的运动,因此,在抽油杆与油杆接触的地方会出现摩擦。
引起井斜出现的主要原因分别为:自然井斜:在钻井过程中,钻头与井口的同心度随着钻井深度而发生改变,在深度越深的地方,同心度越差,因而产生井斜角。人工井斜:受到油田开发技术的不断进步以及实际生产的需要,出现了越来越多的人工定向斜井。客观上为偏磨的产生创造了更多的客观条件。地层蠕变:随着油井生产时间延长,地层蠕变机地壳运动,使得井况进一步恶化,套管变形弯曲,形成“拐点”,引起偏磨现象的出现。
(2)杆管配合使用不当造成偏磨。抽油杆的尺寸如果与油管的尺寸配合过小,势必会增大两者之间发生相互摩擦的概率,从而导致杆管偏磨现象的出现。特别是在造斜点的附近,由于抽油杆的弯曲度相对较大,更加容易与油管发生接触,产生偏磨。
(3)产出液的影响。随着油田开发进入中后期,油井的产出液含水越来越高。产出液会由原来的油包水型逐步转变成水包油型。随着含水的上升,产出液中的原油含量下降,因此原油所能提供的作用也随之下降,这就使得杆管表面之间的磨损加剧。同时,由于产出水矿化度、CL-、H2S等含量高,导致了抽油杆和油管等金属物质发生化学腐蚀的速度大大增加。在这样一种偏磨与腐蚀相互作用、相互促进的环境中,造成了对管杆更大的破坏性[1]。
(4)油井生产参数管杆偏磨的影响。在抽油机井生产过程中,如果选择最理想的冲程、冲次,同时配以最理想的杆柱组合以及其他相关的生产参数,那么在最理想的生产状态下,抽油杆所有的重量应该完全加载至抽油机的驴头上。在这种状态下,抽油杆的运行速度与驴头完全匹配,抽油杆会处在一直被拉伸的状态之中。但是在实际生产中,由于受到井液阻力及各种摩擦力等众多因素的影响,我们往往无法制定出完全合理的生产参数,这就使得抽油杆在生产过程中无法与驴头保持一致,无法一直处于理想的拉伸状态。部分抽油杆的运行速度往往滞后于驴头,尤其是在中和点以下的抽油杆,基本上处于受压的状态之中。这就极易导致弯曲变形现象的出现。特别是当采用了较高的冲次时,抽油杆弯曲变形的程度会更加严重,从而导致偏磨现象加剧。
(5)油管坐封造成偏磨。在油田开发进入中后期,同一油井会在不同层位进行开采。由于多层位开采,需要使用封隔器。而由此产生的坐封力,主要作用在油管上,使油管产生弯曲。
3、综合治理措施
造成杆管偏磨的原因是多种多样的的,因而偏磨的治理方法也不是唯一的。需要根据油井偏磨的成因及偏磨的程度采取多种技术进行配套综合治理。
(1)使用抽油杆扶正器[2]。在偏磨井段的抽油杆本体上,安装一定数量的特质扶正器,使扶正器与油管内壁优先接触,减少杆接箍与油管内壁的接触,从而减轻偏磨程度,延长使用寿命。(2)合理制定生产参数。在确保泵效、产液量不受影响的前提下,对抽油机井按长冲程、慢冲次、大泵径的抽油参数进行匹配,并上提泵挂,减轻载荷。减少偏磨频次,减弱偏磨程度。(3)改变油液化学属性,延缓杆管腐蚀。通过在油液中加入缓蚀剂等手段,利用化学反应改变油液的化学属性,可以延缓杆管的腐蚀速度及程度。通过缓蚀剂的加入,可以在杆管表面产生致密的薄膜,从而将杆管与腐蚀物质隔开,达到防止或减弱腐蚀的目的。(4)改善杆管材质。利用强度高、耐腐蚀、耐磨损的优质钢材,并对油管内壁、抽油杆及接箍外壁表层处理,增加光滑度。(5)避免油管坐封弯曲。在坐封时应用低坐封载荷封隔器,同时配套应用坐封吨位控制器,使泵上油管处于受拉状态,这样可防止泵上油管因受压而弯曲,从而减轻杆管偏磨。也可以采取一些新型锚定装置,替代坐封直接锚定油管,从而避免油管弯曲。(6)抽油杆管加重。利用加重抽油杆或增加泵下尾管,减少抽油杆失稳及管蠕动产生的弯曲变形,减轻偏磨。(7)改变采油方式。偏磨的直接表现是杆管接触,在某些具备一定条件的油田,采用例如电泵、水力活塞泵等无杆采油设备代替抽油机,可以从源头上杜绝偏磨现象的出现。
4、结论
抽油机井杆管偏磨是多方面因素造成的,因此在偏磨治理上,应该遵循综合治理的原则。由于任何生产参数的改变都会引起偏磨状况的变化,因此单一的偏磨防治很难奏效。偏磨问题的防治应该在具体分析抽油机井偏磨原因、偏磨程度的基础上,采取相应的综合治理措施,进行技术配套,才能达到减轻偏磨,延长杆管使用寿命的目的。采用综合治理措施治理偏磨,是目前延长油井免修期,提高老油田开发效益的重要措施。具有较强的推广应用价值。
参考文献