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【關鍵詞】油藏概況 存在問題 水力壓裂 可行性分析 錦150斷塊
1 錦150塊中生界油藏基本情況1.1 地質概況
錦150斷塊區位于遼河盆地西部凹陷西斜坡南段錦古1井以東地區,北為錦45塊,南部緊鄰錦271塊,地質儲量243×104t。油藏埋深1635-1805m,平均有效厚度21.3m,儲層巖性以紅色礫石狀砂巖為主,孔隙度14.2%,滲透率38.5×10-3μm2,其中粘土礦物成分以蒙脫石為主,平均含量為69.6%,物性較差,為低孔、低滲儲集層。地面原油密度為0.8348g/cm3(20℃),粘度為4.95mPa.s(50℃)。
1.2 開發現狀
截止到2013年1月底,該塊共有油井35口,開井17口,日產液97m3,日產油22t,綜合含水77.3%,折算采油速度為0.37%,累產油32.7×104t,累產水23.17×104m3,采出程度為13.46%。注水井開井2口,日注水平45m3/d,累注水94.68×104m3,月注采比0.31,累計注采比1.35,累計虧空為-24.28×104m3。
2 存在的主要問題
2012年,錦150主塊的平穩注水改為周期注水,東塊的兩口錦150-18-119和錦150-17-125井仍采用平穩注水,全塊日配注255m3/d,全年配注5.7×104m3,實際完成計劃的32.3%,欠注3.86×104m3。水井欠注的主要原因是主塊5口注水井和1口停注井實施水井返采,共影響注水量4.1×104m3。
2.1 井況問題嚴重,進攻性措施難以實施
自2007年以后,斷塊油水井井況越來越差,統計油水井22口具有井況問題,導致油井無法實施水力壓裂、堵水和補層等措施,水井無法實施分注,嚴重制約了斷塊的開發效果。針對這一情況,2010年6月,開始在錦150塊開展油水井大修作業,累計大修10口,僅成功2口,失敗8口,直接導致了各類進攻性措施的實施。
2.2 油層堵塞憋壓,注水開發效果不理想
自2008年通過實施單井增注泵,水井基本達到配注要求,但目前油井仍呈現出低產液狀態,注水開發效果不理想。通過單井對比和鉆井(19-K105)分析,老井供液差,測試地層中部壓力為15.22MPa,初步認為水未注到井底,而側鉆更新井底與原老井井底平面上僅距離20m,則發生了鉆井井涌,說明水已經注到井底,經過綜合對比分析,油井供液差的主要原因為粘土膨脹引起油層堵塞,造成憋壓嚴重。
3.1 水力壓裂技術概況
由于錦150塊投產初期,認為注水開發并不一定能見到好的開發效果,同時該塊初期井網較稀,井距一般為150-200m之間,大部分井采取過水力壓裂措施,見到了比較好的壓裂增產效果。自2002年至今,區塊累計實施水力壓裂26井次,措施后單井累產低于2000t的有7井次。截止2012年12月,這部分壓裂井已累計產油12.3×104t,累產水4.7×104m3,平均單井采油5134t,單井采水1958m3。
3.2 注水開發后水力壓裂效果跟蹤
2004年6月錦150塊開始試注18-106井,2005年初,區塊全面轉注,按反九點正方形井網布置,井距140m;2006年4月,共有采油井23口,注水井8口,其中采油井壓裂井為17口,注水井中壓裂井為2口;至2012年,主塊5口注水井和1口停注井實施水井返采,東塊的兩口井錦150-18-119和錦150-17-125仍采用平穩注水。經過統計分析,壓裂井中見到明顯水驅效果的井有6井次,這部分井含水上升幅度并不大。而整個區塊中含水較高的井(>20%)井有10井次。
其中18-104、20-102、18-108和19-115四口井由于壓裂排量過高,壓裂層段距水層較近,導致壓穿底水,多次堵水無效而呈高含水。19-103、19-107、20-106和19-109四口井均為多向受效井,表現為液量上升含水上升的特點,但其含水為緩慢上升,綜合含水在30%左右,較為穩定,表明并沒有沿裂縫水竄突進的表現。
統計結果還表明,自2006年至今,水力壓裂在錦150塊效果不理想,措施后出現過套管損壞、供液能力差和高含水等問題。
3.3 水力壓裂技術適應性分析
錦150塊初期壓裂設計上主要采用大排量、高砂比、造長縫的原則,其中19-115井最高排量達到了4.6m3/min,取得了較好的效果。但后期發現20-102、18-102下部水層被壓穿現象后,壓裂設計上采取了大砂比、造短縫的設計思路,并對部分井采取了控制縫高的措施,如21-113井的壓裂后日產液24m3,日產油21t,含水僅為10%,為錦150塊下步可繼續進行水力壓裂奠定了技術基礎。
錦150塊壓裂設計時支撐縫長(文中縫長均為半長)不低于60m,最長的不超過120m。通過統計和分析錦150塊中生界26井次的水力壓裂施工參數,認為裂縫形式為垂直裂縫,并且壓裂層段上、下泥巖隔層并不厚,因此,其縫高一般均應超過壓裂層位上下界,縫長的延伸必然受到一定影響,其縫長應小于設計縫長,從區塊大部分相鄰油井壓裂后無明顯串通現象,推測支撐縫長大部分應在50-60m之間。
根據錦150斷塊實際開發狀況,受井況較差,油井產液量低,且儲層蒙脫石含量高造成地層堵塞嚴重,注水壓力高等影響,目前主塊暫停注水開發,故此目前暫不考慮在水井實施水力壓裂。
目前該塊若實施油井規?;毫眩瑧走x距離未注返采水井附近的采油井,并根據單井具體情況和重復壓裂經驗進行調整施工參數和控制措施,提高壓裂后的生產效果。
[1] 趙淑俊.包14塊低滲透油藏干層及差油層潛力再認識[J].特種油氣藏,2004,11(6):56-57
關鍵詞:公交指揮、信息化技術、分析
中圖分類號:P208 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9599 (2012) 12-0000-02
一、項目建設的必要性和概況
城市公共客運系統尚未(或正在)引入先進的高新技術,基本上還是采用"定點發車、分散調度"的手工作業的調度方式,導致公交車輛的行車速度下降、行車間隔不均衡,時常出現“串車”、“大間隔”現象,嚴重影響了公交客運的服務質量。尤其是缺乏現代化通信手段,調度人員無法實時了解運營車輛情況,難以及時有效地采取調度措施。公交車輛調度處于"看不見、聽不著"落后現狀,具有較大的盲目性和滯后性。在調查中我們發現大多數公交公司均采用傳統的手工調度的方式,計劃式的調度,而且這種方式較為分散,各個分公司負責本所屬線路的調度,需要較多的人力、財力和物力。
智能公交,是一種系統概念。它利用計算機技術、現代通訊技術、信息網絡技術、電子地圖技術等,運用系統工程方法,遵循相應的標準和技術規范,實現公交生產、經營、管理的自動化、科學化、智能化。智能公交系統在管理軟件方面充分利用了無線通訊系統和智能車載終端設備實時采集到的各種車輛運營信息,利用軟件工程方法和信息管理系統、數據庫技術、電子地圖技術對傳統公交企業的管理進行分析,將公交企業幾十年來積累、沉淀的管理經驗用科學的方法進行優化,從而建立起一套現代公交企業管理模型,通過計算機網絡與無線通訊系統對車輛運營信息進行分析、加工,共享公交企業各種信息。智能公交系統包括:智能化調度、智能化信息查詢、智能化收費、智能化安全管理、智能化車輛管理、智能化統計分析、智能化信息等。
二、項目建設目標
智能公交系統建設的總體目標是運用車載GPS定位、計算機網絡和通信等技術,對公交車輛進行全程定位監控,并在此基礎上建立起集行業監督管理、企業營運調度為一體的綜合智能公交管理系統。在建設過程中,堅持適當超前、安全可靠的原則,建成行業管理中心平臺、公交企業管理分平臺和場站企業管理分平臺,實現以下具體目標:
車輛排班自動化——建成科學的公交營運管理系統,即時掌握公交線路運行情況,實現科學智能化調度。
運營全程可視化——建成技術全面的公交車載系統,通過公交車輛安裝GPS和車內監控設備,對公交車的運行和車內實施全程監控,實現調度中心與公交車輛的及時溝通和有效調度。
報表統計智能化——完善信息分析系統,實現上下客自動識別,即時進行客流統計,對公交客流進行科學分析,為新開和調整線路提供依據,提高公交車輛使用效率和企業內部管理效率。
出行信息實時化——建成智能公交場站系統,通過建立電子站牌實現車輛到達站臺的提前預報,主要換乘樞紐通過設置出行信息查詢系統方便市民選擇公交線路,開通市民手機公交查詢業務,多渠道服務于市民出行。
行業管理科學化——建成有效的行業管理系統,掌握公交營運數據和服務質量的第一手資料,提高行業管理部門的服務能力,為開展公交規劃、線網優化、日??己艘约罢哐芯康忍峁Q策依據。
三、項目技術可行性分析
智能公交將采用了以下應用技術做為技術支撐點:
GPS(全球衛星定位系統)、GSM/GPRS(全球通數字移動電話網)、GIS(電子地理信息系統)、光電顯示、以太網技術等,下面分別對上述應用技術做簡要說明:
(一)GPS(全球衛星定位系統)
GPS是真正實現了全球、全天候、連續、實時、以空中衛星為基礎的高精度無線電導航系統。在全球任何地方以及近地空間能夠給出準確三維位置、速度和精確的時間信息;GPS由地面控制站、空間設備(SV)、GPS用戶接收機和地面通信網部分組成。隨著GPS模塊的成本不斷下降和地面通信系統的不斷發展,應用于車輛監控調度管理的GPS系統正如火如荼的向前發展。
(二)GPRS
GPRS的英文全稱為General Packet Radio Service,中文含義為通用分組無線服務,它是利用“包交換”(Packet-Switched)的概念所發展出的一套無線傳輸方式。所謂的包交換就是將數據封裝成許多獨立的封包,再將這些封包一個一個傳送出去,形式上有點類似寄裹。GPRS網絡是基于現有的GSM網絡來實現的。
GPRS技術優勢
GPRS是一種新的GSM數據業務,它是通往第三代移動通信(3G)的必經之路,稱之為2.5G技術。GPRS打破過去電路交換的形式,以分組形式交換信息,這樣用戶在傳輸信息時可不用占用固定的線路,分組交換是支持數據業務的必要條件,它使得相同的網絡容量條件下可以容納比電路交換多出數十倍的用戶。與短消息(SMS)相比它有如下三大優點:
1.GPRS用戶永遠在線、接入時間短
GPRS是一個支持無線互聯網應用的理想基礎,分組交換接入時間縮短為少于1秒,能提供快速即時的連接如互聯網接入,可大幅度提高一些事務的效率,并可使已有的Internet應用(如E-mail、網頁瀏覽等)操作更加便捷、流暢。通過GPRS網絡與移動服務,便能建立快速連接。而無須使用撥號方式進行連接。
2.高傳輸速度、大傳輸量
GPRS可將數據分組傳送,最高傳輸率可達171.2K,是現有GSM的10倍以上,其巨大的數據吞吐量使圖片、視頻的高速傳送得以實現。
3.突破現有手機上網收費模式
關鍵詞:含磷殺菌劑;磷元素;排放;化學除磷;生物除磷
1引言:
磷是生物圈中重要的營養元素,通常情況下,污水中的磷以磷酸鹽,聚磷酸鹽和有機磷的形式存在。一般認為,磷是植物生長的限制性因素,水體中的含磷量過高會引起水體富營養化的問題,水體富營養化污染會導致藻類及其他浮游生物迅速繁殖,造成水體溶解氧量下降,水質惡化,魚類及其他微生物大量死亡。同時,水體富營養化狀態一旦形成,水體中的營養素被水生生物吸收,成為其機體的組成部分,在水生生物死亡后的腐爛過程中,營養素又釋放到水體中,再次被生物利用,形成植物營養物質的循環,從而加劇水體富營養化。磷不同于氮、硫的性質,無論它的氧化態還是還原態都不可能成為氣態而被排放到空氣中。因此,各種除磷的方法,原理都是通過把污水中的磷轉化為固化物而將磷除去。目前,污水除磷的方法主要有化學除磷和生物除磷兩大類。本文主要對兩種除磷技術進行對比并分析其可行性。
2化學除磷技術
2.1化學除磷技術的原理
化學除磷技術的基本原理是向水中投加化學藥劑,生成不溶性的磷酸鹽;然后利用沉淀、氣浮、或過濾的方法將磷從污水中除去。磷的化學沉淀通常分為四個步驟:沉淀反應,凝聚反應,絮凝作用,固液分離。用于化學除磷的常用藥劑有石灰,鋁鹽和鐵鹽三大類。一般認為,磷酸鹽沉淀是配位基參與競爭的電性中和沉淀。即通過磷酸根離子與鋁離子、鐵離子或鈣離子的化學沉淀作用加以去除。
2.2化學除磷技術的種類
鈣鹽除磷是向含磷的污水中投加石灰,但是由于形成氫氧根離子,導致污水的PH值上升,與此同時,污水中的磷和石灰中的鈣發生反應,生成沉淀。此類方法實際上是水的軟化過程,所需要的石灰投加量與污水的堿度有關,但與水中的磷含量無關。其原因是,在使用石灰法時,PH值必須調到較高值才能使殘留的溶解磷濃度降低到很低水平。而污水堿度所消耗的石灰量比實際除磷消耗的石灰量要高很多,因此該種方法的投資和運營費用較高。
鋁鹽除磷的原理一般認為是當鋁鹽分散于水中時,一方面鋁離子和磷酸根離子反應,另一方面,Al3-首先水解生成單核絡合物Al(OH)2+、以及Al(OH)2+及AlO2-等,由于單核絡合物進一步縮合,進而形成了一系列的多核絡合物Aln(OH)m(3n-m)+(n>1,m
鐵鹽除磷的投加量取決于溶解氧、PH值、生物酶、硫和碳酸鹽含量等。傳統的鐵鹽混凝劑有硫酸鐵、三氯化鐵、硫酸亞鐵等,新型的鐵鹽混凝劑主要有聚合硫酸鐵,聚氯硫酸鐵,聚合氯化鋁鐵等。有研究表明,利用聚合氯化鋁鐵混凝劑對城鎮生活污水進行處理,處理后的磷含量可低于0.5mg/L,達到生活污水國家一級排放標準。
鎂鹽作為沉淀劑,處理含磷和氨氮的污水,可同時去除污水中的氨氮和磷酸鹽,生成可作為肥料的沉淀物――磷酸銨鎂,當PH值提升到10.5時,氮和磷的去除率分別可以達到83%和97%。
3 生物除磷技術
3.1生物除磷的基本原理
生物除磷的本質其實是通過聚磷菌過量攝取廢水中的磷,以聚磷酸鹽的形式積累于細胞內,然后作為剩余污泥排出。目前的研究發現聚磷菌分為兩類,兩者都是在厭氧條件下釋磷以及吸收水中揮發性脂肪酸,它們的區別是:一種以O2作為電子受體在好氧的條件下完成吸磷,稱之為好氧聚磷菌。一種則以NO3-作為電子受體在缺氧的條件下完成吸磷。該種細菌稱為反硝化聚磷菌。
3.2生物除磷的種類
厭氧/好氧除磷
反硝化聚磷菌在厭氧條件下釋放細胞內聚積的聚磷酸鹽,,攝取環境中的有機碳源,在細胞內以聚-β羥基丁酸的形式儲存。當聚磷菌轉換到好氧環境后,細胞內儲存的聚-β羥基丁酸被氧化并且釋放能量,環境中的磷以聚磷酸鹽的形式被過量吸入細胞內,使磷以細胞的形式表現為污泥的形式被去除。
反硝化除磷
高酸菌在厭氧條件下分解大分子有機物為低分子脂肪酸,兼性厭氧反硝化除磷細菌則在厭氧條件下分解體內的多聚磷酸鹽產生能量ATP,以主動運輸方式吸收脂肪酸并合成聚β-羥基丁酸鹽,與此同時釋放出PO43-。積累了大量聚β-羥基丁酸的兼性厭氧反硝化除磷細菌進入缺氧狀態后,以NO3-作為氧化聚β-羥基丁酸的電子受體,利用降解聚β-羥基丁酸以產生能量并提供還原力尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸,并以NADH+作為電子運輸鏈的載體以排除質子,從而形成質子推動力,質子推動力將體外PO43-輸送到體內,在ATP酶作用下合成ATP,將過剩的PO43-聚合成多聚磷酸鹽。在缺氧條件下兼性厭氧反硝化除磷細菌通過電子傳遞鏈產生的ATP超過在厭氧條件下通過分解體內聚磷酸鹽產生的ATP,所以缺氧攝取的磷多于厭氧釋放的磷。因此兼性厭氧反硝化除磷細菌具有過量攝取廢水中磷的作用。
是必須在好氧區供給足夠的溶解氧,以滿足聚磷菌對儲存聚β-羥基丁酸鹽進行降解,釋放足夠的能量供其過量攝磷之用,以便有效地吸收廢水中的磷。一般,厭氧段的DO要嚴格控制在0.2mg/L以下,而好氧段的DO要控制在2mg/L以上。
4 結果討論:
綜上所述,化學除磷效果較生物除磷效果顯著,但運行成本及污泥產量明顯增多,增加了后續污泥處理階段的壓力。生物除磷效果較化學除磷效果更穩定且運行成本較化學除磷成本更低。因此,在污水處理的工程中,宜采用生物除磷為主化學除磷為輔的除磷方式,根據前方來水磷含量的具體情況選擇生物除磷或化學除磷輔助生物除磷的具體方式。
參考文獻
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【關鍵詞】 中學數學;四步;閱讀;教學
【中圖分類號】G623.5 【文獻標識碼】A 【文章編號】1001-4128(2010)09-0061-02
隨著社會科學技術的飛速發展,培養學生科學語言的數學閱讀能力尤為重要。實踐表明,數學閱讀可按“粗讀、細讀、精讀、拓展”四步進行,這 “四步”既符合閱讀的本質特征,符合數學學科特點,符合學生主體、教師主導的教育理念,有利于學生終身學習能力的形成,又非機械教學模式,必須靈活應用。
1 數學閱讀法教學,是學生適應未來社會發展的需要
著名數學家華羅庚曾這樣描述數學的廣泛應用:“宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之變,日用之繁,無處不用數學?!睌祵W之所以重要,就在于它是一種精確簡約通用的科學語言。這種語言與日常語言不同?!叭粘UZ言是習俗的產物,也是社會和政治運動的產物,而數學語言則是慎重地、有意地而且經常是精心設計的。”正如美國著名心理學家布龍菲爾德(L.Bloonfield)所說:“數學不過是語言所能達到的最高境界?!鼻疤K聯數學教育家斯托利亞爾所言:“數學教學也就是數學語言的教學”。[3]語言的學習離不開閱讀,數學閱讀由此而來。
隨著社會經濟、科學技術的進步,人們對數學語言的理解發生了深刻變化。培養學生數學閱讀能力,為學生奠定終身學習能力的基礎,不僅是數學學科教學的需要,也是社會經濟和科學技術發展的需要。因此,在數學課堂教學中,探索出適合學生實際的閱讀教學方法,就成為數學教育工作者的一項重要而緊迫的任務。
2 實施數學“四步”閱讀法教學,為學生自主閱讀奠定基礎
在新課程的理念指引下,我們積極對數學閱讀教學作了比較深入的探究,進行了一些嘗試。我們認為,數學閱讀教學,可按“粗讀、細讀、精讀、拓展”四步進行。
粗讀――快速閱讀,把握大意。在教學中,教師通過提綱等方式指導學生進行閱讀,留心章節段落中的事件情景、具體數據、關鍵語句等細節,注意問題的提出方式,據此估計我們將學習的知識屬于哪種類型,會涉及到哪些知識,一般是如何解決的,在頭腦中建立初步印象。
細讀――仔細閱讀,理順思路。在粗讀的基礎上不僅要注意各個關鍵詞、關鍵數據,還要注意各詞語及數據的內涵、外延,特別是一些特殊條件 (如附加公式、注意事項等),以簡明的方式列出各量的關系,提煉信息,理順思路,進一步使概念清晰化。
精讀――總結提煉,形成能力。根據前面的信息提煉分析,結合實例解決問題,深化對概念的理解,并與前期儲備的知識相結合,形成基本的解決問題的能力。
拓展――由此及彼,質疑創新。學習結束后展開反思,與原有的知識相碰撞,聯想甚至猜想新的結論。一方面對自己的知識體系進行融會貫通,另一方面,對生活中相關的事例大膽的猜測和探究。
案例:“兩數和的平方”教學(華東師大版教材八年級(上))
2.1 粗讀:⑴學生獨立閱讀,完成書上需填寫的內容;⑵列出提綱,引導學生思考:(a+b)2 與a2+b2是否相等?為什么?⑶引出公式(a+b)2=a2+b2+2ab,引導學生發現公式與多項式運算間的關系,體會兩數和的平方是多項式乘法的簡便運算。(初步了解公式的由來和本節課要學習的主要內容)
2.2 細讀:⑴閱讀公式,引導學生觀察、分析、討論公式的特征:左邊是兩數和的平方,右邊是含三項的對稱式:a、b分別平方,a與b乘一次,b與a乘一次,體現了數與數之間的平等性,讓學生感受式子的對稱美。⑵借助幾何圖形面積計算,將符號語言轉化成圖形語言,用數形結合的思想進一步理解、記憶公式。⑶將符號語言轉換成文字語言,找出其中關鍵字,加深對公式的理解,體會數學語言描述的準確性、符號語言的簡潔美。(理解公式及其特征,通過語言轉換使概念更清晰,把握關鍵字詞,實現提煉信息,理順思路,明晰概念的目標)
2.3 精讀:⑴學生獨立嘗試計算 (2x+3)2,帶著這個問題閱讀例題(2a+b2)2,并與之比較,體會公式的應用;⑵思考(a-b)2,將兩數差的平方轉化成兩數和的平方。⑶結合以上幾例,揭示公式中字母的內涵:a、b不僅可以代表一個數,還可以表示單項式、多項式。⑷結合一定的練習,鞏固公式應用,形成初步解決問題能力。(對比、借鑒性閱讀后總結提煉,揭示內涵,應用鞏固,形成基本能力)
4.拓展:⑴再次閱讀教材,勾出本節重點,標注關鍵字,小結本節課知識要點。⑵拓展練習:計算(-2m-n)2、 (2a+1)(-2a-1)、(a+b+c)2、(a+b)3、1052、982,(融會貫通,理解兩數和的平方的變形應用,并舉一反三,將兩數和的平方拓展為三數和的平方及兩數和的立方,加深對公式是多項式簡便運算的理解,靈活掌握公式應用。)
數學“四步”閱讀法教學并非機械的閱讀教學模式,而是按照閱讀教學的理念,運用閱讀教學的思維,探尋閱讀教學的途徑而產生的一種數學教學方法。根據教學內容的不同,“四步”閱讀的時間比例和導讀方式也不同,甚至可以有大幅度的增減。如對章節前導言的閱讀,只需采用粗讀,讓學生大致了解本章將要學的主要內容或應用;對于重要的性質、定理等內容,可將四個環節分布在幾節課中完成,每節課僅完成其中的某些或某個環節;而對于一節課中的多個知識點,也可多次實施四步閱讀法教學。教學過程中,各環節教學內容可視情況有交叉,混合,甚至某些環節可以融合、省略。
3 數學“四步”閱讀法教學符合閱讀本質特征及數學學科特點,有益于學生形成終身學習能力
按照信息論的觀點,語言文字是信息的載體,是傳遞、接收、轉換信息的基本工具。閱讀的本質就是接收文字信息的復雜思維活動,它包括信息的獲取、傳遞、加工、儲存和轉換的運動過程。通過閱讀相關材料,獲取知識的過程大致分為四個階段:感知、理解、掌握、創新。數學“四步”閱讀法教學據此劃分:粗讀,感知概貌,初步了解;細讀,解決問題,深入理解;精讀,掌握知識,深化思維;拓展,構建知識網絡,質疑創新。顯然,數學“四步”閱讀法教學符合閱讀的本質特征和學生的認知規律。
數學閱讀中的一種常見現象是:對材料中的所有字詞句都認識,卻無法理解材料的意思、推理過程,更難領會其中的數學思想。由此可見,數學閱讀,還要具備對數學語言較強的理解能力、推理能力以及閱讀過程中的問題意識,要在理解的基礎上發現問題,聯想知識、應用知識解決問題。在數學“四步”閱讀教學中,學生通過“粗讀、細讀、精讀、拓展”四個環節,由表及里,由淺入深,由易到難,層層展開,逐漸深入理解知識內涵、外延,并通過教師引導和學生獨立思考,發現問題,推理論證,實踐應用,逐步形成學生對數學語言的理解、推理能力。因此,數學“四步”閱讀教學既符合數學學科特點,又能使學生有效掌握數學知識。
數學“四步”閱讀法教學中,處處強調學生通過獨立閱讀、思考,理解所閱讀的材料,有利于學生在原有認知水平、基礎知識和基本能力的基礎上,獲取新的信息,并將其與原有知識結構進行整合,構建新的知識體系,使學生在其最近發展區發展,使不同層次的學生都會有新的收獲。在數學“四步”閱讀法教學中,教師只起引導思路、排除障礙、解答疑難,為學生順利獲取知識保駕護航的作用。
綜上所述,數學“四步”閱讀法教學,既符合閱讀教學本質特征,又符合數學學科特點,還有助于學生形成主動閱讀、自主探索、合作交流的學習習慣,為學生奠定終身發展能力,與新課程改革倡導的理念不謀而合。因此,在數學教學中實施“四步”閱讀法教學是必要而可行的。
參考文獻
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(中國人民大學附屬中學,100080)
摘要:翻轉課堂是信息技術支撐下的一種新的課堂教學模式。在我國,一些學校已經開始在理科和人文學科進行教學實驗。通用技術學科的課程目標、課程性質、課程內容決定了通用技術的課堂教學,可以根據課程內容和學生實際,有選擇性地實施翻轉。當然,實施翻轉課堂還會面臨各個方面的困難,需要我們理性思考、權衡利弊、謹慎實踐。
關鍵詞 :翻轉課堂 通用技術課堂 教學可行性
2014 年5 月7 日,“北京市通用技術教學現場會暨翻轉課堂理念下基于問題解決的通用技術課堂教學實踐研討會”在中國人民大學附屬中學隆重召開。人大附中的五位通用技術教師推出了四節翻轉課和一節常規課,邁出了在通用技術學科實施翻轉課堂的第一步,引起與會專家和教師的熱議。究竟什么是翻轉課堂? 為什么要實施翻轉課堂? 通用技術學科實施翻轉課堂可行嗎? 如何實施? 目前存在哪些困難? 這些成為通用技術教師普遍關心的問題。
一、什么是翻轉課堂
2007 年, 美國科羅拉多州“林地公園”高中的兩位化學教師喬納森·伯爾曼和亞倫·薩姆斯使用錄屏軟件, 將講課演示文稿配以講解聲音, 錄制成視頻并上傳到網絡上,提供給上課缺席的學生課后學習。結果發現,沒有曠課的學生也會通過這些在線資源去鞏固學習。因此,兩位教師嘗試顛倒傳統的教學模式,課前讓學生在家觀看教師提前錄制的視頻,課堂時間則用來完成作業或做實驗,實現課堂的翻轉。這一模式受到學生的歡迎,并在提高學生學習成績、改善學生學習態度等方面取得了實效。很快,在美國很多學校得到推廣?!傲值毓珗@”高中成為翻轉課堂的發源地。
翻轉課堂(Flipped’Classroom)又稱反轉課堂、顛倒課堂,它是相較于傳統課堂而言的一種新的課堂教學模式。傳統的課堂教學通常是教師在課堂上完成知識的傳授,學生在課外完成知識的內化。翻轉課堂首先從形式上予以顛覆———知識的傳授通過學生自己課外在線觀看教師錄制的微視頻完成,而知識的內化則在課堂上通過生生、師生之間的討論、合作探究、問題解決、實踐體驗等完成,實現課堂的翻轉。
翻轉課堂不僅是形式上的簡單顛倒,它實際上是“以教師為中心”向“以學生為中心”理念的翻轉。在師生關系上,學生真正成為學習的主人和課堂的主體,“教師則上升為學生學習的組織者、幫助者和指導者的‘導演’的層次”,師生之間互動和個性化接觸的時間增加,思想、情感的深度交流更加頻繁;在教學方式上,課前的在線自主學習和課堂的面對面合作、探究學習有機融合,更符合學生個性化學習的需要;在教學流程上, 從基于問題或項目教學的任務引導到觀看視頻、在線測試、發現問題或提交總結再到解惑答疑、問題解決、項目實踐等過程,幫助學生多次、深度地學習和內化知識。
二、為什么要實施翻轉課堂
翻轉課堂設計之初是為了幫助缺席的學生補課,客觀上對學習有困難的學生起到了非常重要的作用。傳統課堂中學習有困難的學生往往是被動聽課,甚至有時跟不上教師講解的進度。課堂翻轉后,教師針對學生的問題進行針對性的輔導,學習有困難的學生將成為最大的受益者。而學有所長的學生則可以在釋放的課堂時間內獲得更多的自主學習機會,學生個體的差異得到承認并落實于實踐,真正實現了學生的個性化學習及有效分層教學。
研究表明:在課堂教學中,學生注意力的保持遵循10 分鐘法則。翻轉課堂的課前知識傳授, 通過5~10 分鐘的微視頻完成,符合學生保持注意力的最佳時長需求,有利于減少學生的認知負荷, 符合學生學習規律。
而“美國緬因州貝瑟爾國家實驗室對不同方法指導學生學習24 小時之后學習材料保持率的研究也表明: 講授占5%, 閱讀占10%,視聽結合占20%,示范占30%,討論組占50%,實踐練習占75%,向其他人教授/對所學內容的立即運用占90%”。因此,翻轉課堂課前微視頻的講授較之傳統課堂教師“一言堂” 的講授對學生學習的貢獻是顯而易見的。與此同時,學生帶著問題進入課堂,更能促進他們參與課堂活動,成為學習的主人,而不是游離于課堂之外。課堂上的時間用于生生、師生之間的問題討論、合作探究、實踐練習,不僅更有利于學習的保持,還可以更好地讓學生在活動的過程中掌握方法,發展能力。
自2008 年北京市實施通用技術課程以來,人大附中一直在課程建設和課程改革方面進行研究和實踐。為了進一步構建以學生興趣和需要為本,促進學生真正自主、個性化地學習的教學新模式, 學校在2013 年引入翻轉課堂的理念,并開始在通用技術學科有組織、有計劃、有針對性、有目標地進行實踐探索。
三、通用技術實施翻轉課堂的可行性首先,技術課程的基本目標是“提高學生的技術素養、促進學生全面而富有個性的發展”。在技術素養的要素結構中,包括“技術知識、技術行為能力、技術思想和方法、技術態度和情感”。技術素養的構成是多維的,內容也非常豐富, 其中既有明確的學科知識、基本技能,也有設計、試驗、探究、制作等實踐應用,還有思想方法、人文因素、情感、態度與價值觀等獨特追求,從培養學生技術素養的角度來說,翻轉課堂具有很大的可作為空間。
目前的通用技術課堂教學, 在實現學生個性化的技術學習方面還存在弊端。課堂教學時間有限,知識的灌輸現象、單純的技能練習依然存在, 學生的個體差異被忽略,個性需求被抹殺,而翻轉課堂對此可以彌補。
其次,技術課程立足于學生的實踐,學生通過調查、設計、探究、試驗、制作等活動,獲得豐富的體驗, 進而獲得對技術思想方法的領悟和情感、態度與價值觀的發展。技術課程具有高度的綜合性,涵蓋了數學、物理、化學、生物、語文、藝術、歷史、社會、環保、心理、倫理等知識,注重基于真實問題解決的創造。在傳統課堂上,學生往往不是自己學會技術,而是被教會技術,知識整合的能力、知識轉化及應用能力, 以及創新能力都沒有得到充分的發展。翻轉課堂或許可以通過釋放課堂時間,將技術學習的主動權還給學生; 通過基于真實世界的技術問題的項目研究, 使學生獲得豐富的技術學習體驗, 發展知識的整合和物化能力;通過師生、生生的深度交流與思維碰撞,產生更多的創造火花,發展創造性解決問題的能力。
再次,翻轉課堂教學模式較多運用于理科課程,它們的知識體系清晰,知識點明確,很多教學內容只需要清楚地講授一個概念、一則原理、一個實驗就可以,所以適合通過微視頻的方式呈現。人文學科中的語文、歷史學科也已經開始探索運用翻轉課堂,重在通過微視頻呈現閱讀、寫作、史料分析的方法,而課堂上通過展示、辯論、討論與交流,發展學生的洞察力、思辨力和表達力,培養學生相應的情感、態度和價值觀。通用技術課程內容融合了科學和人文,因此,實施翻轉課堂是可行的。具體來說:
第一, 通用技術課程的核心概念包括設計、構思、權衡、優化、試驗、結構、流程、系統、控制,以及相應的基本原理、基本思想和方法以及有關技術的性質、發展歷史、社會影響等相關主題。這些可以成為實施課堂翻轉的主要載體, 讓學生在課外學習概念、原理、規則、背景資料,課堂內針對學生學習困難的地方組織討論、訂正作業、知識應用、問題解決、項目實踐等,實現知識的深度內化。如在技術語言的學習中, 關于制圖標準、三視圖的原理、投影規律、繪圖技巧、尺寸標注等內容,專業性比較強,很多學生都存在困難,經過3~4 次課的學習,學生并不能很好地掌握簡單三視圖的繪制以及規范的尺寸標注。在設計實踐中,繪制作品的加工圖時,常常出現表達不清,甚至表達錯誤。實施翻轉課堂,將理論學習放在課前,并通過小測試,提前了解學生的學習情況,課堂上有針對性地解決學習難點,可以極大地提高教學有效性。但并不是所有的知識都要通過翻轉課堂的方式完成傳授與內化,對學生來說有一定的難度、能夠構成認知沖突、結構不良好的技術知識,實施翻轉效果更好。
第二,在通用技術課程中,使用工具、習得工藝、物化實踐,都依賴于技能的學習。知識學習解決的是知與不知的問題,而技能學習解決的則是會不會及熟練不熟練的問題。技能的學習需要以描述活動規則和方法的程序性知識作為指導, 但真正掌握技能,更重要的是要通過實際操作, 獲得動覺經驗,否則只能是紙上談兵。
技能的學習,需要教師準確的示范與講解,學生進行必要而適當的練習,并在這個過程中,得到充分而有效的反饋,從而建立起穩定清晰的運動感知。因此,采用翻轉課堂的教學模式進行技能的教學,學生課前可以通過微視頻更加清晰、準確地掌握關于技能操作的程序性知識,對操作的要點、技巧、出錯點等提前做到心中有數,在課堂上有更充足的時間更有效率地進行練習,并得到教師的及時反饋。
第三,通用技術課程中的《技術與設計1》主要體現了讓學生在“做中學”的思想,強調從實踐到認識, 注重引導學生體驗技術設計、探究試驗、技術制作、技術交流和評價的一般過程, 初步掌握技術的思想和方法;而《技術與設計2》主要體現了讓學生在“學中做”的思想,強調從認識到實踐,注重運用基本的思想和方法解決現實的技術問題。過程體驗和方法掌握是通用技術課程的重要方式之一?;趩栴}解決的、項目教學的技術課堂也可以進行翻轉。課前側重任務的引導,制作相關知識、原理、技能的輔助視頻,為學生的項目研究、問題解決提供資源支撐。課堂上實現學生小組的、合作的、探究的學習。課堂的翻轉,將為基于項目的技術學習創造更有利的條件,提供更大的空間。
第四,無論是傳統課堂,還是翻轉課堂,情感、態度與價值觀的內容都不是可以剝離于知識、技能、過程、方法之外,通過單獨的教學能夠實現的。翻轉課堂提供給學生更為自主的技術學習環境及更多的技術探究、技術實踐的機會,對于激發和保持學生對技術的親近感、新鮮感、探究欲、持久的興趣、積極的態度、正確的意識等方面具有優勢。
四、可供借鑒的翻轉課堂教學模式
翻轉課堂在國外實踐的案例很多,但基本采取了這樣一種教學模式:課前觀看教學視頻,完成針對性的課前練習;課中快速少量地測評,解決問題、促進知識內化,總結、反饋。翻轉課堂在我國本土化的過程中,很多學校進行了不斷的探索與實踐。昌樂一中打造出“二段四步十環節”模式,將翻轉課堂的活力注入課堂中?!岸巍笔侵浮白詫W質疑課”和“訓練展示課”兩種課型;“四步”是指教師備課的四個步驟:課時規劃、微課設計、兩案編制、微課錄制;“十環節”是指學生學習的十個環節,其中“自學質疑課”包括“目標導學、教材自學、微課助學、合作互學、在線測學”五個環節,“訓練展示課”包括“疑難突破、訓練展示、合作提升、評價點撥、反思總結”五個環節。通過兩種課型,學生將需要回家完成的課前學習,在學校內的“自學質疑課”上通過自學、互學、測學來完成,減少了學生的課后負擔。重慶市聚奎中學同樣注重實踐的總結和提升,提出翻轉課堂實際操作的“三翻四環五步”?!叭笔侵附逃繕?、教育理念和教學方式的翻轉;“四環”是指課前的四個環節:制作導學案、創建教學視頻、學生自主預習和學習、教師了解預習和學習情況;“五步”是指課堂實施的五個步驟:第一步合作探究,第二步釋疑拓展,第三步練習鞏固,第四步自主糾錯,第五步反思總結。
人大附中通用技術課堂教學實現翻轉有兩個前提, 一是基于項目的教學, 二是moodle 學習平臺的建立。課前,教師制作教學課件、錄制微視頻、搜集與項目有關的資料設計導學案, 通過moodle 平臺提供給學生;學生則根據自己的實際需要,結合自己的學習習慣, 自主掌握學習進度和學習廣度, 觀看視頻或學習課件、資料; 借助于moodle 平臺,學生可以在線提出問題,然后由教師組織學生討論,了解學生是否學習以及學習中的問題。課上,學生展示學習成果或提出問題,師生、生生互動,答疑解惑;在此基礎上,圍繞項目,學生進行自主探究、協作學習,教師提供個性輔導;對于項目實施中出現的共性問題, 教師組織交流討論、深化提升;最后,教師安排后續的學習任務。這一模式目前只是在學校范圍內進行了初步的探索,還有很多值得研究和改進的地方。
五、目前可能存在的困難
首先, 最大的困難來自于我們的學生。傳統教育模式培養的學生,自主學習、自我管理的意識和能力普遍較差, 在學習中,不會提問、不敢質疑;在課堂上,有效交流、團隊合作的水平及對事物持續的興趣和研究欲望都比較低??陀^上,比較繁重的學業負擔依然存在, 如果每個學科都實施翻轉課堂,學生課后觀看視頻和學習資料、思考、提問、總結等,勢必占用大量時間,課外活動的時間大幅縮水;學生對通用技術學科的重視程度比較低,不愿意把寶貴的課外時間用在這門課的自主學習上。
其次,實施翻轉課堂對于教師也是一個巨大的挑戰。要求教師具備良好的信息技術素養,能夠制作精彩的微視頻或PPT;能夠站在課程宏觀的角度, 完成課程整體設計、單元教學設計及知識點的教學設計;要防止碎片化的教學帶來的課程邏輯性、嚴謹性的不足,既要準確確定知識點,又要呈現知識點之間的關聯;課堂時間的釋放,要求教師組織課堂的能力要有所提升, 基于問題的、項目的學習,則要求教師善于提出有效的問題,善于引導學生進行項目研究。
再次, 現實的困難也來自于不同地區、不同學校、不同學生在硬件設施裝備上的差別;有些地區、學校的班額依然很大,即使課堂翻轉,教師也無法照顧到每一位學生。
通用技術學科實施翻轉課堂,理論上是完全可行的。實踐上,人大附中的教師們也邁出了寶貴的第一步。但必須承認,前面的路還很長,甚至可能荊棘遍布,需要深入的研究、理性的權衡、謹慎的推進。
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