油層物理教學改革措施

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[摘要]基于“油層物理”課程基本概念多、公式雜，傳統(tǒng)教學中存在課程綜合性強、教學手段欠缺、實驗模式單一等問題，采用問卷調(diào)查和概率統(tǒng)計研究方法，提出了構(gòu)建模塊化教學、加強新型師資隊伍建設、完善礦場實物教學、輔以探究性實驗、開辟“第二課堂”教學新方式等措施。為今后同類專業(yè)基礎課的教學改革提供了一種新思路。

[關(guān)鍵詞]油層物理；教學現(xiàn)狀；教學手段；改革措施

一、引言

當前我國強勁的工業(yè)增長和不斷提升的國內(nèi)生活水平加大了國內(nèi)對能源的需求，而在這些能源中，石油扮演著不可或缺的重要角色。對于即將從事石油勘探開發(fā)工作的大學生來說，必須通曉和掌握油氣田開發(fā)所必備的基本知識，才能為我國石油工業(yè)的發(fā)展貢獻力量[1]。油層物理作為石油工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎必修課，是學好后續(xù)專業(yè)課程，如采油工程、油藏工程、油藏數(shù)值模擬等課程的重要保證。

二、油層物理教學中存在的問題及分析

由于油層物理課程具有基本概念多、研究機理多、公式繁瑣復雜、實驗覆蓋面廣等特點，在課程學習中，學生易于產(chǎn)生畏難心理。隨著當前教學課時的不斷縮減，礦場技術(shù)日益推陳出新，后續(xù)專業(yè)課及考研提出新要求等情況的出現(xiàn)，油層物理課程逐漸變得學生難學、教師難教，極大地影響了石油勘探開發(fā)人才的培養(yǎng)效果。筆者以2015年6月份的油層物理問卷調(diào)查為基礎數(shù)據(jù)，采用概率統(tǒng)計法進行數(shù)據(jù)處理（概率為該選項人數(shù)占總?cè)藬?shù)的百分比）。針對油層物理教學改革進行一些探討。本次油層物理課程調(diào)查問卷以西南石油大學和哈爾濱石油學院2011~2013級石油工程專業(yè)的本科生為調(diào)查對象。以發(fā)放問卷的方式認真組織學生填寫，輔導員全程參與，進行數(shù)據(jù)采集。共發(fā)放問卷520份，回收問卷510份，有效問卷498份，問卷有效率為97.6%。被試中有男生397人，占79.7%；女生101人，占20.3%。調(diào)查主要內(nèi)容包括課程體系、教學手段、實驗教學三個方面。

（一）課程體系綜合性強

1.學科交叉率高

油層物理是建立在多種基礎學科之上的交叉性學科，學習這門課程除了應具備數(shù)、理、化的知識外，普通地質(zhì)學、物理化學、巖石力學等都是應具備的基礎知識，只要有一部分課程學得不好，就很容易造成某一章節(jié)的學習困難。在關(guān)于“哪些課程可以為油層物理做良好鋪墊”的調(diào)查中，學生對于普通地質(zhì)學的需求度為71%，物理化學為40%，巖石力學為39%，大學物理為36%。

2.研究對象不可見

油層是一個深埋在地下幾百米甚至幾千米的地質(zhì)實體，是人們在各種間接的測試資料中所定義出的概念模型，教學中最大的困難就是無法直接觀察和描述油層。學生對于油層不僅缺少客觀體驗，而且難以用直觀語言去描述。因此，對學生的基礎知識和想象力都提出了較高要求。

3.實用知識少，理論性較強

關(guān)于油層物理課程特點，65%的學生認為，該課程理論性強，公式繁瑣復雜，且數(shù)據(jù)計算易于出錯。這說明油層物理課程要求學生應具備較強的數(shù)學功底，同時也要有良好的專業(yè)素養(yǎng)，以及抽象問題具體化的能力。究其原因，由于每一章節(jié)均有其相應的公式及推導過程，學生在學習過程中思維不斷地在數(shù)學公式和油層模擬形態(tài)之間轉(zhuǎn)換，在宏觀現(xiàn)象和微觀理論之間來回徘徊，這些環(huán)節(jié)均會導致學生思維邏輯混亂。很多時候?qū)W生只是被動地將計算公式死記硬背，不能做到具體情況具體分析，最終造成實際教學效果不佳。同時，由于油層物理綜合性強，不僅要求教師要有良好的數(shù)學功底，而且要具備過硬的油氣藏專業(yè)基礎。也就是既要把數(shù)學知識講明白，又要有一定的礦場工作經(jīng)驗，這對任課教師也是很大的挑戰(zhàn)。

（二）教學手段不完善

教學手段是大學教育過程中，為達到教學目的而組織和使用教學技術(shù)、教學用具、教學輔助材料以促使學生按預定要求進行學習的方法[2]。教學手段的選用值得每一位教師進行梳理和反思。關(guān)于教學手段的調(diào)查，最突出的是多媒體教學。學生認為課堂上多媒體課件呈現(xiàn)速度過快，導致無法記筆記（占59%）。其次，學生認為師生互動性不強，缺乏交流（占36%）。還有部分學生認為多媒體內(nèi)容單一（占32%），課件與教材的差別大（占36%）。

（三）實驗教學亟待加強

1.實驗教學體系不健全

如今，油層物理實驗課教學不論從形式上還是從內(nèi)容上都受到理論教學的限制，課程建設目標及要求不太明確，不太細致。油層物理實驗教學與理論教學之間的關(guān)系應是，既保持一定的相關(guān)性又要有一定的獨立性。當前，油層物理教學內(nèi)容僅簡單地依附于理論教學的基礎之上，形式上聯(lián)系緊密，內(nèi)容上的聯(lián)系卻沒有真正建立，無法表現(xiàn)出實驗教學本身該有的連貫性和系統(tǒng)性。

2.實驗重視程度不夠

首先，實驗課的教學安排并沒有納入到正常的課程安排當中，很多時候?qū)W生理論課的進度很大程度上快于實驗課的進度，兩者進程并不一致。當實驗課與理論課發(fā)生沖突時，學生與教師均傾向于理論課教學，使得原本“先天不足”的實驗課學時更加得不到應有的保證[4]。另外，由于考核中實驗課占的比重較小，最后的總成績還是以理論課考試的成績?yōu)橹鳎瑢е聦W生一直有一種重理論、輕實驗的思想存在。因此在實驗課上，學生的學習態(tài)度也不夠端正，最終體現(xiàn)為實驗課程教育的失敗。

3.設計性、探究性實驗少

當前，石油工程專業(yè)油層物理課程所開出的實驗項目主要有以下七項：巖石比面、巖石孔隙度、巖石絕對滲透率、巖石碳酸鹽含量、巖石含油含水飽和度（常壓干餾法）、巖石毛管壓力曲線（半滲透隔板法）和非穩(wěn)態(tài)油-水相對滲透率的測定。上述實驗大多為單元驗證性實驗或演示性實驗，缺乏創(chuàng)新設計類實驗。在關(guān)于實驗教學的調(diào)查中，絕大部分學生認為，要在保持驗證性實驗的基礎上加大設計性實驗的比例，占到61%。認為應該保留驗證性實驗的占18%，認為應加入大量設計性試驗的占17%。

三、教學改革方案及措施

（一）優(yōu)化課程體系，完善教學內(nèi)容

1.構(gòu)建模塊化教學

模塊化的課程體系不僅優(yōu)化教學內(nèi)容，而且突出知識的實用性。對油層物理的教學內(nèi)容進行模塊化設計，可劃分為以下三個模塊：儲層巖石的物理特性、儲層流體的物理特性、多相流體滲流機理。這三個章節(jié)相互穿插，前后呼應，既有獨立性又保持一定的相關(guān)性。逐級鋪墊，最終達到對油層形成一個整體全面的認識。

2.突出實踐環(huán)節(jié)

從專業(yè)建設的角度，進一步規(guī)劃油層物理課程的實踐環(huán)節(jié)，特別是針對油層物理課程教學相關(guān)的課程設計。首先，完善油層物理課程的授課內(nèi)容以及設計方法，不僅要與教學大綱吻合，而且對學生進一步培養(yǎng)創(chuàng)新能力也要有指導意義。其次，結(jié)合教學內(nèi)容，可引入地層流體高壓物性參數(shù)的應用環(huán)節(jié)。這些參數(shù)對于后續(xù)開設的油藏工程專業(yè)課中所涉及到的各種計算來說都是必不可少的，對今后學生在發(fā)現(xiàn)與認識儲層、評價與規(guī)劃儲層、提出合理的注采開發(fā)方案方面有著重要的指導意義。

（二）加強師資隊伍建設

針對具體的師資隊伍、教學現(xiàn)狀等特點，改革中重要的一點就是不斷提高教師教學能力，提升教學水平。引導高校教師從“能教書”走向“會教書”，從“愿從教”走向“樂從教”，最終走向?qū)I(yè)化發(fā)展道路[5]。

1.開展教師培訓計劃

課程組可制定油層物理教師職業(yè)培訓計劃，實施“國內(nèi)訪學”、“海外培訓”，拓寬提升教學能力的渠道。引進校外優(yōu)秀教師、教學課程資源，收集教師教學講座、教學培訓經(jīng)典視頻、文本資料，并且鼓勵教學能力強的教師錄制教學精品課程。不僅可以提升整體師資隊伍素質(zhì)，而且也使教師個人受益。

2.建立教師聽課制度

設立教師間相互聽課學習制度。每學期，該課程組的教師必須相互聽課兩次以上，并在期末匯報中講出個人感悟。激勵教師相互促進、相互借鑒、取長補短，優(yōu)化全員教學水平，努力搭建教師交流平臺。

（三）改革教學手段

1.建立和諧的師生關(guān)系，活躍課堂氣氛

課堂氣氛是師生課堂行為的心理背景，不同的課堂氣氛對學生的認知活動與情緒體驗具有不同的作用，并影響學生的學習效率與學習成績[6]。教師必須保證平等、和諧、民主、自由的師生關(guān)系以及輕松、活潑生動的教學氛圍，更多地與學生溝通互動，才能促進學生積極參與教學實踐，使學生在輕松愉快中主動地接受更多的知識。

2.教學方法多樣化，提升學習興趣

當前大學生聽課的一個突出特點是，對呆板的課堂教學不感興趣。因此，教師必須改變過去“灌”的教法，采取啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式等教學方法[7]，使學生擁有樂觀向上、活潑主動、積極協(xié)作、自信勇敢的態(tài)度，以利于學生的全面、持久發(fā)展。

3.教學手段現(xiàn)代化，增強課堂教學效果

(1)進行實物教學

將巖石樣品、流體樣品及實驗演示直接帶入課堂，在教師的指導操作下，學生可以近距離觀察實物，并有針對性地提出相關(guān)問題，加深學生對課程的理解并形成自我思考，使課程內(nèi)容不再抽象。

(2)采用變換式提問

針對油層物理內(nèi)容結(jié)構(gòu)松散，公式繁瑣復雜的特點，首先要幫助學生明確學習目的。在此基礎上，教師通過歸納總結(jié)將科學的發(fā)問方法運用于課堂之上，如問題反思式發(fā)問、循序漸進式發(fā)問、旁敲側(cè)擊式發(fā)問、推敲類比式發(fā)問、刻意出錯式發(fā)問和案例分析式啟發(fā)等。對于有學習興趣的學生，要著重培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題的能力[8]。

(3)制作多媒體精品課件

在多媒體課件制作方面，應遵循油層物理的教學規(guī)律，體現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標，提高課件質(zhì)量。首先，課件應具有直觀性，多方位地考察對象，突破傳統(tǒng)視覺限制。圖文聲像并茂，提升學生的情緒、注意力和興趣，加強學生對概念的理解和方法的掌握。如通過儲層的三維圖像展示，學生建立具體的油層概念，使他們認識到油層不是一個抽象的存在，而是具有構(gòu)造和屬性特征的客觀實體。其次，多媒體課件要有良好的交互性，讓所有的學生都能很好地參與到探討中來，變被動學習為主動，使學生能夠形成新的知識體系。課件應具有針對性，使對不同層次學生的教學成為可能。此外，多媒體課件應具有大信息量、大容量性、適時更新的教學內(nèi)容，增強教學質(zhì)量，提高教學效果。教師們在制作多媒體課件時，還應加強集體備課，集思廣益，在備課組長的協(xié)調(diào)、帶領(lǐng)下進行探討商榷，觀點上產(chǎn)生火花，激烈討論，最后共同協(xié)商、比較、補全，從而確定最佳選擇方案[9]。

（四）加強與完善實驗教學

1.加強實驗教學的重視程度

為了使油層物理實驗教學取得良好成果，當務之急就是要引起學生足夠的重視，把實驗教學體系真正納入常規(guī)教學任務中，摒棄重理論輕實踐的傳統(tǒng)觀念，保證實驗課程能夠正常有序進行。在教學內(nèi)容和課程設置中，要明確擬定實驗教學的要求、方法，以及學時，認真詳細地制定對應的學分制度，讓學生從過去的“實驗課走過場”思維中走出來，端正態(tài)度。

2.結(jié)合具體教學內(nèi)容，適量增加探究性實驗

在保證必要的驗證性實驗基礎上，可以根據(jù)實驗類型適當添加開放性實驗。開放性實驗是以學生為認知主體，學生自主、靈活地完成整個實驗內(nèi)容。可培養(yǎng)學生的發(fā)散思維、創(chuàng)新思路，從長遠看具有重要的指導意義。此外還可以緊跟油層物理學科研究的最新動態(tài)，積極引入一些具有時代特色和研究熱點的實驗內(nèi)容，盡可能將科研成果引入實驗教學當中，從而使油層物理的實驗教學具有時代性、方向性、前沿性。

（五）積極引入“第二課堂”教學

1.小組合作與探究性學習

教師可以讓學生在班級中組建學習小組，鼓勵學生自主探索、主動研究和靈活運用所學的知識，用心體會知識體系的產(chǎn)生和發(fā)展過程，培養(yǎng)學生健全的邏輯思維方式。實驗課教學過程中也可遵循此類方法，在小組探究性實驗、獨立實驗的基礎上，再通過小組之間的討論交流，加深學生對所選擇知識點的靈活運用與深層次理解，培養(yǎng)學生的團隊合作精神和溝通能力。

2.文獻閱讀與研究性學習

課堂上教師可以積極介紹石油工程專業(yè)相關(guān)核心期刊以及外文期刊，鼓勵學生廣泛閱讀相關(guān)科技文獻，摘抄相關(guān)資料，特別是鼓勵學生研讀碩博學位論文，并提交1篇油層物理某一相關(guān)知識點的調(diào)研報告。在此基礎上，組織學生進行一次交流和研討，鼓勵并指導有共同興趣的學生圍繞所調(diào)研的課題開展研究，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和科研能力。

3.科技創(chuàng)新活動嘗試

為了響應學校提出的組織開展大學生科技創(chuàng)新活動的號召，針對油層物理的知識，課程組組織學生選定科技創(chuàng)新主題。迄今已有十幾組學生進行了科技創(chuàng)新活動的嘗試，學生的研究興趣得到了極大提升，研究水平得到了很大改善。教學實驗室為學生課外科技創(chuàng)新活動提供了實驗平臺。

四、結(jié)論與認識

鑒于油層物理課程綜合性強、基本概念多、公式復雜、實踐內(nèi)容多等特點，通過分析油層物理目前教學中存在的諸多問題，提出了構(gòu)建模塊化教學體系、優(yōu)化教學內(nèi)容、加強新型師資隊伍建設、明確教師聘用機制、營造和諧的課堂氣氛、進一步提高學生的學習興趣、改革教學評價方式和方法、完善礦場實物和實驗教學、增加探究性的實驗等改革措施，同時，需要開辟“第二課堂”教學，進行豐富多彩的課外教學活動。這樣，油層物理課程質(zhì)量就能得到大幅度的提升，教學總體上也會得到學生的一致認可。此外，油層物理教學改革是一個循序漸進的動態(tài)過程，需要教研室的積極探索，勇于實踐。西南石油大學油層物理教研室將以質(zhì)量創(chuàng)優(yōu)為目的，堅持以人為本的原則，繼續(xù)進行教學改革探索，為石油工程人才的培養(yǎng)提供新思路、新方法。

[參考文獻]

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作者：卞小強 孫博文 單位：西南石油大學