人体工程学起源范文
时间:2023-12-28 17:50:49
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【论文摘要】随着社会的发展、信息社会的过度,人们更重视“以人为本”,为人民服务。人体工程学就是一切从人自身出发,在以人为本的前提下研究人们衣、食、住、行以及一切生活生产活动中综合分析的新思路。
一、人体工程学的起源
人体工程学起源于欧美,原先是在工业社会中,开始大量生产和使用机械设施的情况下,探求人与机械之间的协调关系,作为独立学科有40多年的历史。第二次世界大战中的军事科学技术,开始运用人体工程学的原理和方法,在坦克、飞机的内舱设计中,如何使人在舱内有效地操作和战斗,并尽可能使人长时间地在小空间内减少疲劳,即处理好:人——机——环境的协调关系,并伴随着人类技术水平和文明程度的提高而不断发展完善。
二、人体工程学的涵义
人体工程学是一门关于技术和人的协调关系的科学,也是一门多学科的交叉学科。它首先是一种理念,把使用产品的人作为产品设计的出发点,要求产品的外形、色彩、性能等,都要围绕人的生理、心理特点来设计;然后是整理形成的设计技术,包括设计准则、标准、计算机辅助设计软件等;这些设计技术再和特定领域的其他设计技术及制造技术相结合,就形成符合人体工学的产品,这些产品让使用者更健康、高效、愉快地工作和生活。人体工程学研究的核心问题是不同的作业中人、机器及环境三者间的协调,研究方法和评价手段涉及心理学、生理学、医学、人体测量学、美学和工程技术的多个领域,研究的目的则是通过各学科知识的应用,来指导工作器具、工作方式和工作环境的设计和改造,使得作业在效率、安全、健康、舒适等几个方面的特性得以提高。
三、人体工程学在环境艺术设计中的体现
人体尺度:8W+gl = C~ 。人体尺度,即人体在室内完成各种动作时的活动范围。设计人员要根据人体尺度来确定门的高宽度、踏步的高宽度、窗台阳台的高度、家具的尺寸及间距、楼梯平台、家内净高等室内心尺寸。
1.常用的室内尺寸如下:室内隔墙断墙体:厚度0.12m;大门:门高2.0m~2.4m,门宽0.90m~0.95m;厕所、厨房门:宽0.8m~0.9m、高1.9m~2.0m;室内窗:高1.0m,左右窗台距地面高度0.9m~1.0m;玄关:宽1.0m、墙厚0.24m;踏步:高0.15m~0.16m、长0.99m~1.15m、宽0.25m;扶手宽0.01m、扶手间距0.02m、中间的休息平台宽1.0m。 转贴于
2.常用家具尺寸:(1)单人床:宽0.9m、1.05m、1.2m;长1.8m、1.86m、2.0m、2.1m;高0.35m~0.45m。(2)双人床:宽1.35m、1.5m、1.8m,长、高同上。(3)圆床:直径1.86m、2.125m、2.424m。(4)衣柜:厚度0.6m~0.65m、柜门宽度0.4m~0.65m、高度2.0m~2.2m。(5)正方型茶几:宽0.75/0.9/1.05/1.20/1.35/1.50m,高度0.33m~0.42m,但边角茶几有时稍高一些,为0.43~0.5m。(6)书桌:厚度0.45m~0.7m(0.6m最佳)、高度0.75m。(7)书架:厚度0.25~0.4m、长度0.6m~1.2m、高度1.8m~2.0m。(8)椅凳:座面高0.42m~0.44m、扶手椅内宽于0.46m。(9)餐桌:中式一般高0.75m~0.78m、西式一般高0.68m~0.72m。(10)方桌:宽1.20/0.9/0.75m。(11)抽油烟机与灶的距离:0.6m~0.8m。
四、人体工程学与环境艺术设计的关系及作用
人与环境之间的关系如同鱼与水的关系一样,彼此相互依存,人是环境的主题,在理想的环境中,不仅能提高工作效率,也能给人的身心健康带来积极的影响。从环境艺术的角度来说,人体工程学的主要功能和作用在于通过对人的生理及心理的正确认识,是一切环境更适合人类的生活需要,进而使人与环境达到统一。
人体工程学在环境设计中的作用主要体现在它为确定空间场所范围提供依据,为设计家具、设施提供依据、为确定感觉器官的适应能力提供依据。因为影响场所空间大小、形状的因素很多,但最主要的因素就是人的活动范围及设施的数量和尺寸。因此环境艺术设计当中不能忽视人体工程学,只有根据人体学设计的环境才能使环境更为舒适,满足人们生活的需要。
参考文献
[1]刘峰,朱宁嘉.《人体工程学设计与应用》.辽宁美术.2007(8)
[2]刘昱初,程证渭.《人体工程学与室内设计》.中国电力出版社
[3]张月.《人体工程学》.中国建筑工业出版社
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关键词: 室内装修 人体工程学 环境心理学
第一节 人体工程学的含义和发展
人体工程学(Human Engineering),也称人类工程学、人间工学或工效学(Ergonomics)。工效学Ergonomis原出希腊文“Ergo”,即“工作、劳动”和“nomos”即“规律、效果”,也即探讨人们劳动、工作效果、效能的规律性。
人体工程学起源于欧美,原先是在工业社会中,开始大量生产和使用机械设施的情况下,探求人与机械之间的协调关系,作为独立学科有40多年的历史。第二次世界大战中的军事科学技术,开始运用人体工程学的原理和方法,在坦克、飞机的内舱设计中,如何使人在舱内有效地操作和战斗,并尽可能使人长时间地在小空间内减少疲劳,即处理好:人—机—环境的协调关系。及至第二次世界大战后,各国把人体工程学的实践和研究成果,迅速有效地运用到空间技术、工业生产、建筑及室内设计中去,1960年创建了国际人体工程学协会。
及至当今,社会发展向后工业社会、信息社会过渡,重视“以人为本”,为人服务,人体工程学强调从人自身出发,在以人为主体的前提下研究人们衣、食、住、行以及一切生活、生产活动中综合分析的新思路。
日本千叶大学小原教授认为:人体工程学是探知人体的工作能力及其极限,从而使人们所从事的工作趋向适应人体解剖学、生理学、心理学的各种特征。“
其实人—物—环境是密切地联系在一起的一个系统,今后“可望运用人体工程学主动地、高效率地支配生活环境”。
人体工程学联系到室内设计,其含义为:以人为主体,运用人体计测、生理、心理计测等手段和方法,研究人体结构功能、心理、力学等方面与室内环境之间的合理协调关系,以适合人的身心活动要求,取得最佳的使用效能,其目标应是安全、健康、高效能和舒适。人体工程学与有关学科以及人体工程学中人、室内环境和设施的相互关系。
第二节人体工程学的基础数据和计测手段
一、人体基础数据
人体基础数据主要有下列三个方面,即有关人体构造、人体尺度以及人体的动作域等的有关数据。
1、人体构造
与人体工程学关系最紧密的是运动系统中的骨骼、关节和肌肉,这三部分在神经系统支配下,使人体各部分完成一系列的运动。骨骼由颅骨、躯干骨、四肢骨三部分组成,脊柱可完成多种运动,是人体的支柱,关节起骨间连接且能活动的作用,肌肉中的骨骼肌受神经系统指挥收缩或舒张,使人体各部分协调动作。
2、人体尺度
人体尺度是人体工程学研究的最基本的数据之一。
3、人体动作域
人们在室内各种工作和生活活动范围的大小,即动作域,它是确定室内空间尺度的重要依据因素之一。以各种计测方法测定的人体动作域,也是人体工程学研究的基础数据。如果说人体尺度是静态的、相对固定的数据,人体动作域的尺度则为动态的,其动态尺度与活动情景状态有关。
室内设计时人体尺度具体数据尺寸的选用,应考虑在不同空间与围护的状态下,人们动作和活动的安全,以及对大多数人的适宜尺寸,并强调其中以安全为前提。
例如:对门洞高度、楼梯通行净高、栏杆扶手高度等,应取男性人体高度的上限,并适当加以人体动态时的余量进行设计;对踏步高度、上搁板或挂钩高度等,应按女性人体的平均高度进行设计。
二、人体生理计测
根据人体在进行各种活动时,有关生理状态变化的情况,通过计测手段,予以客观的、科学的测定,以分析人在活动时的能量和负荷大小。
人体生理计测方法主要有:
1、肌电图方法
把人体活动时肌肉张缩的状态以电流图记录,从而可以定量地确定人体该项活动强度和负荷。
2、能量代谢率方法
由于人体活动消耗能量而相应引起的耗氧量值,与其平时耗氧量相比,以此测定活动状态的强度,能量代谢率的计算式,以及不同活动的能量代谢率(RMR)。其计算式如下:
运动时氧耗量-安静时氧耗量
能量代谢率(RMR)
基础代谢率耗量
3、精神反射电流方法
对人体因活动而排出的汗液量作电流测定,从而定量地了解外界精神因素的强度,据此确定人体活动时的负荷大小。
三、人体心理计测
心理计测采用的有精神物理学测量法及尺度法等。
1、精神物理学测量法
用物理学的方法,测定人体神经的最小刺激量,以及感觉刺激量的最小差异。
2、尺度法
以顺序在心理学中划分量度,例如在一直线上划分线段,依顺序标定评语
可由专家或一般人,相应地对美丑、新旧、优劣进行评测。
第三节人体工程学在室内设计中的应用
由于人体工程学是一门新兴的学科,人体工程学在室内环境设计中应用的深度和广度,有待于进一步认真开发,目前已有开展的应用方面如下:
一、确定人和人际在室内活动所需空间的主要依据
根据人体工程学中的有关计测数据,从人的尺度、动作域、心理空间以及人际交往的空间等,以确定空间范围。
二、确定家具、设施的形体、尺度及其使用范围的主要依据
家具设施为人所使用,因此它们的形体、尺度必须以人体尺度为主要依据;同时,人们为了使用这些家具和设施,其周围必须留有活动和使用的最小余地,这些要求都由人体工程科学地予以解决。室内空间越小,停留时间越长,对这方面内容测试的要求也越高,例如车厢、船舱、机舱等交通工具内部空间的设计。
三、提供适应人体的室内物理环境的最佳参数
室内物理环境主要有室内热环境、声环境、光环境、重力环境、辐射环境等,室内设计时有了上述要求的科学的参数后,在设计时就有可能有正确的决策。
转贴于
四、对视觉要素的计测为室内视觉环境设计提供科学依据
人眼的视力、视野、光觉、色觉是视觉的要素,人体工程学通过计测得到的数据,对室内光照设计、室内色彩设计、视觉最佳区域等提供了科学的依据。
第四节环境心理学与室内设计
在阐述环境心理学之前,我们先对“环境”和“心理学”的概念简要地了解一下。环境即为“周围的境况”,相对于人而言,环境可以说是围绕着人们,并对人们的行为产生一定影响的外界事物。环境本身具有一定的秩序、模式和结构,可以认为环境是一系列有关的多种元素和人的关系的综合。人们既可以使外界事物产生变化,而这些变化了的事物,又会反过来对行为主体的人产生影响。例如人们设计创造了简洁、明亮、高雅、有序的办公室内环境,相应地环境也能使在这一氛围中工作的人们有良好的心理感受,能诱导人们更为文明、更为有效地进行工作。心理学则是“研究认识、情感、意志等心理过程和能力、性格等心理特征”的学科。
关于环境心理学与室内设计的关系,《环境心理学》一书中译文前言内的话很能说明一些问题:“不少建筑师很自信,以为建筑将决定人的行为”,但他们“往往忽视人工环境会给人们带来什么样的损害,也很少考虑到什么样的环境适合于人类的生存与活动”。以往的心理学“其注意力仅仅放在解释人类的行为上,对于环境与人类的关系未加重视。环境心理学则是以心理学的方法对环境进行探讨”,即是在人与环境之间是“以人为本”,从人的心理特征来考虑研究问题,从而使我们对人与环境的关系、对怎样创造室内人工环境,都应具有新的更为深刻的认识。
一、含义
环境心理学是研究环境与人的行为之间相互关系的学科,它着重从心理学和行为的角度,探讨人与环境的最优化,即怎样的环境是最符合人们心愿的。
环境心理学是一门新兴的综合性学科,环境心理学与多门学科,如医学、心理学、环境保护学、社会学、人体工程学、人类学、生态学以及城市规划学、建筑学、室内环境学等学科关系密切。
环境心理学非常重视生活于人工环境中人们的心理倾向,把选择环境与创建环境相结合,着重研究下列问题:
1、环境和行为的关系;
2、怎样进行环境的认知;
3、环境和空间的利用;
4、怎样感知和评价环境;
5、在已有环境中人的行为和感觉。
对室内设计来说,上述各项问题的基本点即是如何组织空间,设计好界面、色彩和光照,处理好室内环境,使之符合人们的心愿。
二、室内环境中人的心理与行为
人在室内环境中,其心理与行为尽管有个体之间的差异,但从总体上分析仍然具有共性,仍然具有以相同或类似的方式做出反应的特点,这也正是我们进行设计的基础。
下面我们列举几项室内环境中人们的心理与行为方面的情况:
1、领域性与人际距离
领域性原是动物在环境中为取得食物、繁衍生息等的一种适应生存的行为方式。人与动物毕竟在语言表达、理性思考、意志决策与社会性等方面有本质的区别,但人在室内环境中的生活、生产活动,也总是力求其活动不被外界干扰或妨碍。不同的活动有其必须的生理和心理范围与领域,人们不希望轻易地被外来的人与物所打破。
室内环境中个人空间常需与人际交流、接触时所需的距离统盘考虑。人际接触实际上根据不同的接触对象和在不同的场合,在距离上各有差异。赫尔以动物的环境和行为的研究经验为基础,提出了人际距离的概念,根据人际关系的密切程度、行为特征确定人际距离,即分为:密切距离;人体距离;社会距离;公众距离。
每类距离中,根据不同的行为性质再分为接近相与远方相。例如在密切距离中,亲密、对对方有可嗅觉和辐射热感觉为接近相;可与对方接触握手为远方相。当然对于不同民族、宗教信仰、性别、职业和文化程度等因素,人际距离也会有所不同。
2、私密性与尽端趋向
如果说领域性主要在于空间范围,则私密性更涉及在相应空间范围内包括视线、声音等方面的隔绝要求。私密性在居住类室内空间中要求更为突出。
日常生活中人们还会非常明显地观察到,集体宿舍里先进入宿舍的人,如果允许自己挑选床位,他们总愿意挑选在房间尽端的床铺,可能是由于生活、就寝时相对地较少受干扰。同样情况也见之于就餐人对餐厅中餐桌座位的挑选,相对地人们最不愿意选择近门处及人流频繁通过处的座位,餐厅中靠墙卡座的设置,由于在室内空间中形成更多的“尽端”,也就更符合散客就餐时“尽端趋向”的心理要求。
3、依托的安全感
生活活动在室内空间的人们,从心理感受来说,并不是越开阔、越宽广越好,人们通常在大型室内空间中更愿意有所“依托”物体。
在火车站和地铁车站的候车厅或站台上,人们并不较多地停留在最容易上车的地方,而是愿意待在柱子边,人群相对散落地汇集在厅内、站台上的柱子附近,适当地与人流通道保持距离。在柱边人们感到有了“依托”,更具安全感。
4、从众与趋光心理
从一些公共场所内发生的非常事故中观察到,紧急情况时人们往往会盲目跟从人群中领头几个急速跑动的人的去向,不管其去向是否是安全疏散口。当火警或烟雾开始弥漫时,人们无心注视标志及文字的内容,甚至对此缺乏信赖,往往是更为直觉地跟着领头的几个人跑动,以致成为整个人群的流向。上述情况即属从众心理。同时,人们在室内空间中流动时,具有从暗处往较明亮处流动的趋向,紧急情况时语言诉引导会优于文字的引导。
上述心理和行为现象提示设计者在创造公共场所室内环境时,首先应注意空间与照明等的导向,标志与文字的引导固然也很重要,但从紧急情况时的心理与行为来看,对空间、照明、音响等需予以高度重视。
5、空间形状的心理感受
由各个界面围合而成的室内空间,其形状特征常会使活动于其中的人们产生不同的心理感受。著名建筑师贝聿铭先生曾对他的作品——具有三角形斜向空间的华盛顿艺术馆新馆——有很好的论述,他认为三角形、多灭点的斜向空间常给人以动态和富有变化的心理感受。
三、环境心理学在室内设计中的应用
运用环境心理学的原理,在室内设计中的应用面极广,暂且列举下述几点:
1、室内环境设计应符合人们的行为模式和心理特征
例如现代大型商场的室内设计,顾客的购物行为已从单一的购物,发展为购物——游览——休闲——信息——服务等行为。购物要求尽可能接近商品,亲手挑选比较,由此自选及开架布局的商场结合茶座、游乐、托儿等应运而生。
2、认知环境和心理行为模式对组织室内空间的提示
从环境中接受初始的刺激的是感觉器官,评价环境或作出相应行为反应的判断是大脑,因此,“可以说对环境的认知是由感觉器官和大脑一起进行工作的”。认知环境结合上述心理行为模式的种种表现,设计者能够比通常单纯从使用功能、人体尺度等起始的设计依据,有了组织空间、确定其尺度范围和形状、选择其光照和色调等更为深刻的提示。
篇3
王远亮教授是一位颇有成就的科学工作者。他认为,祖国在科学工作者的心中是神圣的,因此时刻惦记着要为祖国的腾飞多做贡献。在“科学技术是第一生产力”的今天如何多做贡献,就成为科学工作者常常默默思考的问题。
现代科学知识增长迅猛,科学技术发展飞速,我们的祖国正在按照科学发展观建设有中国特色社会主义创新型国家。显然中国特色社会主义国家的科学发展体系,需要中国特色的社会主义政治体系、科学技术体系、经济体系、教育体系、社会保障体系等等。然而,中国的科学技术体系如何建立才可以再创中国的科学技术伟大辉煌?这是中国科技工作者的历史使命。
现代科技体系基本上是按照西方科技体系建立的,是否具备中国特色?是值得深思与探讨的问题。
由此可见,王远亮教授是个善于思考的人,他能在生物工程学方面取得辉煌成就也与他善于思考是密不可分的。
善于分析系统把握
迄今,现代西方的科学知识尤其是在物质科学和生命科学领域增长之迅猛,微粒子,时空量子化,特别是基于分子生物学的医学的知识等等,日新月异,预示着科学将产生巨大的变革。我们正处在科学变革的前夜。在这种背景下,我们如何建设中国特色社会主义国家的科学技术体系?王远亮教授认为需要冷静地系统分析。
我国现实的状况是,西学东迁并且几乎全盘西化(部分真正的中医除外)的科学技术体系似乎已经形成。其理由是,西方科学就是先进。西方技术的先进性有目共睹,为何古代中国科学那么的辉煌,近代就落后了呢?
这也就十分奇怪了,表面上看这是所谓的“李约瑟疑难”,实际上是人们赖以“假设+逻辑思维与推理”,有时辅以局部关系的实验,即注重非真实性的科学(西方科学是必须以假设为前提的科学),却很少关注真实性的科学(中国古代创立的科学是不需要假设的科学)。可是史蒂芬•科维认为需要“根据德尔纳的观点,避免失败的关键在于要用系统,而不要用分量;要以整体,而不要以局部的方式进行思维。”这正好符合中国先前辉煌的科学观。所以不必奇怪,西方科学家正在改变自己的思维方式,大势在中国先哲科学观领域中淘宝。有很多外国人在中国这里得到了启示,比如说,玻尔以“太极图”作为族徽,普里高津在湖南学习了“天人合一”继而发现了开放式非平衡系统科学,汤川秀树认为他之所以能提出介子理论与受到庄子馄饨说的启示有关,哈肯说“协同学和中国古代思想整体性观念上有很深的联系。”等等,由此可见,中国的先哲科学观领域是有很多精华的,后人需要的就是将这些精华加以提炼并正确运用和发展,形成属于中国自己的科学系统。
爱因斯坦说:“西方科学的发展是以两个伟大的成就为基础的,那就是:希腊哲学家所发明的形式逻辑体系(在欧几里德几何中),以及发现通过系统的实验可能找出因果关系(在文艺复兴时期)的方式方法。中国的贤哲没有走上这两步,那是不用奇怪的。令人惊奇的倒是这些发现(在中国)全部都做出来了。”但值得欣慰的是,我国很多中西会通者都发现了这一影响我国科学事业发展的关键因素. 著名数学家陈省身在1994年吴文俊荣获香港求是科技基金会颁发的杰出科学家奖时说:“他的机器证明理论,保持了中国数学的传统。”同时,吴文俊院士也说:“最重要的是开拓属于我们自己的领域,创造自己地方法,提出自己的问题。这就好像别人已经开辟出一片天地,你在这片天地中,即使翻江倒海、苦心经营,也很难超过人家,这片天地终究是人家的”。特别是吴文俊在《中国古代数学对世界文化的伟大贡献》一文中明确指出“近代数学之所以能够发展到今天,主要是靠中国的数学,而非希腊的数学,决定数学历史进程的主要是靠中国的数学,而非希腊的数学。”
王远亮教授认为,我们应该以吴文俊先生为榜样,正视中国的历史至今的科学发展历程,《老子》以系统科学观论长寿之道可以借鉴;《易》学以系统科学观述太阳系形成论;中医秉承这两个系统思维保障人体健康;现代西方科学的非线主要靠中国的系统科学去解决,那么未来的科学应该是以中国系统思维的科学为基调的科学。
所以,王远亮教授认为,以我国的系统科学思维去融汇中西,就能够建成世界上最先进的中国特色的科学技术体系,以此建成“中国特色社会主义”的完美大厦。
朴实无华耕耘收获
我们知道,生物工程学起源于20世纪70年代初,在分子生物学、细胞生物学等的基础上发展起来的,包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等,他们互相联系,其中以基因工程为基础。只有通过基因工程对生物进行改造,才有可能按人类的愿望生产出更多更好的生物产品。而基因工程的成果也只有通过发酵等工程才有可能转化为产品。
医学上通过生物工程可以生产出大量廉价的防治人类疾病的药物,如入胰岛素、干扰素、生长激素、乙型肝炎疫苗等。生物工程在食品、轻工中的应用面也很广。
现在世界各国对生物工程都十分重视,我国也把生物工程列为重点发展的科研项目之一。生物工程学的研究将对人类的生产方式和生活方式产生巨大的影响。
王远亮教授看到了生物工程对人类的影响,义无反顾的投身到这项伟大的事业当中,多年以来,王远亮教授兢兢业业的从事研究工作,进行了多个课题的研究,并取得了骄人的成果。他一直从事聚乳酸改性材料及其应用基础研究,曾负责并完成与本课题有关的项目30多项,包括负责和参加的国家自然科学基金面上和重点项目8项,负责和参加国家“863计划”课题2项,主持国家支撑计划项目1项,此外还有教育部和重庆市重点重大科技课题8项。获得了多项荣誉。
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关键词:管柱力学;油气井工程;研讨式教学;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)05-0126-02
石油管柱作为石油钻采的重要工具,在钻井、完井、采油以及增产的各个阶段都起到至关重要的作用。它是地面信息向井下传递的渠道,也是井下物质传输到地面的通道,石油管柱之于油气井工程,犹如脊柱之于人体。石油管柱力学课程本科教学按排在钻进工程、采油工程专业课之后,是为了作为各个专业课的桥梁,使学生能够对所学知识触类旁通,融会贯通,更好的掌握专业知识。但从长期的教学情况来看,学生对该课程的学习流于形式,没有达到预期的教学目的。本文针对石油管柱力学在教材内容、课堂现状、教学方法以及考核评估环节存在的问题,提出了一系列的改进措施,并在实际教学中进行了实践,为提高该课程教学效果作出了有益的探索。
一、石油管柱力学本科教学存在的问题
长江大学石油管柱力学本科教学计划设置在第六学期或第七学期,课程计划为5周,共30个学时,长期以来,由教授、副教授、讲师教研团队担任主讲。总结任课教师和学生反映的教学情况,该课程主要存在以下问题。
1.参考教材各个章节侧重点、难点不同,理论教学与生产实际脱节。石油管柱总体分为钻柱、套管柱、油管柱、抽油杆柱四大部分,部分教材和专著主要介绍钻柱的运动与受力分析,另外一部分教材和专著则主要介绍套管和油管的服役条件和失效模式,由于教材的侧重侧重点不同,没有跟其他学科关联,失去了辅教材的实际意义。石油管柱力学是一门数学和力学的交叉学科,相关教材部分章节公式复杂,在进行理论讲解和习题分析过程中需要用到微积分、常微分方程等高等数学知识,这些内容有些学生当初就没有学好,有的学生即使当时学好了,在用时也已经遗忘或者不能灵活运用,学习时就会感到困难,不愿听下去,失去学习的兴趣。
石油管柱技术处于不断发展中,尤其是非常规页岩气连续油管压裂技术、稠油热采井的注采一体化管柱技术等都遇到常规管柱力学没有遇到的问题,使得常规管柱力学在解决这些特殊问题时,显得捉襟见肘。因此需要在管柱力学教学中引入新技术介绍章节,开拓学生视野。
2.W生学习动机不同,课堂难以调动学生学习积极性。学生方面的情况大概可以分为两类,一类主要是面临大四毕业学分不足,需要选修课增加学分;一类是求知,为了获取更多的知识。前者抱着“混学分”的态度,对课堂理论教学不重视,特别是教师在讲解复杂公式的时候,基本上就不听讲,后者主要是对新知识的探求,注重课堂知识的汲取,但对公式不感兴趣,更侧重于知识面的拓展。他们的共同点就是知识面的拓展,对知识的求知欲。
3.考核难以收到教评效果。作为一门选修课,管柱力学如何考核一直是困扰教师的难题。如果最终考核成绩根据平时成绩来定,那么这门课的学习因为失去了考核的约束力,就会流于形式,失去教学意义;如果按照必修课考核方法进行试卷考试,又容易让这门课的学习陷入上纲上线的老套,使学生失去学习的积极性。如何让考核与课堂教学相结合,收到教学与考核互相促进,相互评价的效果,是我们要面对的难题。
二、管柱力学本科教学改革措施
课程内容既要考虑到石油管柱力学与其他专业学科的相关性,又要考虑该课程自身的特殊性,在此指导思想上,从三方面进行教学改革。
1.授课教材做到重点突出,关联其他学科,理论联系实际。在授课中对现有教材进行了遴选,在重点讲述原有教材共同包含的部分,如钻柱屈曲载荷分析、井底钻具动力学等的同时,增加了稠油热采管柱受力及失效预防措施、海上喷射导管钻井技术、非常规连续油管压裂技术章节。同时对每一部分做适当的修改,力争做到增加广度,减少深度,增加趣味性,减少理论性,结合工程实际,加深学生对专业的理解。对含有大量复杂公式的章节,适当采用简化计算,淡化公式的复杂性。
2.引入实验教学,尝试研讨式教学,促进教学形式多样化。课堂教学不能只限于PPT授课,也可加入其他形式的教学手段,如实验室教学与理论教学相结合。笔者在讲述套管失效机理时,就结合室内数显式液压材料试验机(WZS-100D),进行管材试样应力应变实验。事实证明,学生对实验非常感兴趣,部分学生亲自上机进行实验测试,对不同载荷作用下管材的应力应变曲线和性能变化有了更深入的理解,这极大地激发了学生的学习兴趣。
研讨式教学起源于德国,是以学生为主体,由教师设定讨论主题,通过交流、研讨形式来研究某一课题的一种教学方式。通过研讨式教学可培养学生自主学习、研究能力。课堂上强调学生的主人翁意识,才能调动学生的学习积极性。笔者曾在课堂中布置了“非常规压裂中管柱受力模型及失效原因”的论题,大部分学生都在充分调研的基础上积极发言,陈述己见。有的学生指出滑套压裂技术存在的弊端,这与涪陵页岩气部分气井增产改造措施由滑套压裂改为射孔联作压裂的现场情况吻合。充分说明研讨式教学可以开启学生思维,充分调动学生学习能动性,培养学生自主研究能力。
3.注重反刍教学,在课堂中进行考核评估。石油管柱力学公式多,须反复练习才能掌握。考核的目的正是为了更好地掌握这些知识点。因此课堂教学以“温故、启示、巩固”为准则,注重学习过程的积累消化,反刍教学正是针对这一点而设计的,在教学引入反刍教学,对前面的知识点,在后面应用时重新回顾,并注重对前面知识点与现在知识点的结合应用。对重要的知识点,在课堂中进行随堂考核,可以给学生一定学习压力,又利于知识点的融会贯通,还能起到考核的目的。
三、实践效果
笔者在2014至2015年两年期间对石油管柱力学教学进行了一系列尝试性改革,其中引入科技前沿技术,与非常规开发接轨的教学内容受到学生的喜爱,扩展了学生的视野,让学生进一步了解到所学学科与工程应用的关系。研讨式教学因为学生基础和重视程度的不同,部分学生表现良好,也有部分学生参与热情不高,从文献资料上生搬硬套观点,并未完全达到开启思路的教学目的,因此该教学方式改革还需要进一步探索。反刍教学能够强化知识点吸收,加强了所学知识点的运用能力。
四、结论
本文针对目前石油管柱力学本科教学存在的教材适用性不强、学生课堂积极性不高和考核难以起到评教效果的问题,从注重教材理论联系实际、教学方式多样化和加强反刍教学三方面进行改革,取得了一定教学效果。实践表明:注重教材适用性,理论联系实际,调动学生的课堂积极性,才能使选修课起到教学辅助的教学目的。教材研讨式教学和强化反哺教学,能够促进知识点的吸收,加深知识的理解,并能扩宽学生的视野,虽然有一些的地方还需完善,但对提高学生的理论水平和从实际生产角度分析解决问题的能力有极大帮助,有利于培养石油类工程型人才和研究型人才。
参考文献:
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