思維型課堂教學模式在《采氣工程》的應用

王琦　劉竟成　張旭　石書強

摘 要：為了滿足新時代人才培養(yǎng)的需求，將思維型教學模式引入采氣工程課堂，根據(jù)思維型教學“認知沖突、自主建構、自我監(jiān)控和應用遷移”的基本原理，進行采氣工程的教學設計。實踐表明，思維型教學模式激發(fā)了教師和學生的思維活動，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維，提升了教師的教學素養(yǎng)。

關鍵詞：思維型教學;采氣工程;教學模式

采氣工程又稱天然氣開采工程，是石油工程專業(yè)非常重要的一門專業(yè)課程。課程以天然氣氣藏開采理論與技術為研究對象，以培養(yǎng)能夠將自然科學知識和工程學知識運用于解決天然氣開采專業(yè)技術領域的設計與計算、具備解決石油與天然氣工程領域復雜工程問題能力的人才為教學目標。

《采氣工程》專業(yè)概念晦澀難懂，學科綜合性極強。同時，專業(yè)課普遍縮減學時，新時代對于人才的要求也越來越高，傳統(tǒng)教學模式已無法滿足當前人才培養(yǎng)的需求。而思維型課堂教學理論也為采氣工程的教學提供了新思路，經(jīng)過課程組的探索研究，將思維型教學融入到了采氣工程教學中，經(jīng)過實踐發(fā)現(xiàn)，思維型教學有效地增強課堂教學的實效性。學生的積極性大幅提升，專業(yè)知識掌握更牢固，創(chuàng)新能力也得到了更好的培養(yǎng)。與此同時，教師的專業(yè)素養(yǎng)也在不斷提高。真正做到了“以研促教、以教促學”。

1.思維型教學基本原理和要求

思維型教學理論[1]認為“教師和學生的核心活動是思維”，該理論在思維結構智力理論的基礎上，著重關注課堂教學中教師和學生的思維活動，強調(diào)在教學活動中“雙主體”的師生關系的重要性，倡導師生的課堂互動。思維型教學理論包括了認知沖突、自主建構、自我監(jiān)控和應用遷移四個方面的基本原理。提出了明確課堂教學目標，突出知識形成過程，聯(lián)系已有知識經(jīng)驗，重視非智力因素培養(yǎng)，訓練思維品質(zhì)以提高智力能力，創(chuàng)設良好教學情境，分層教學因材施教七個方面的課堂基本要求。

2.《采氣工程》中的教學案例

以氣液兩相流流型的教學為例，來介紹思維型教學在《采氣工程》中的應用。

課前準備：（1）準備一根外徑50mm、長50cm的有機玻璃管，一端用堵頭封死，一端用可打開的帶螺紋的蓋子;（2）一瓶500ml，被紅墨水染紅的自來水。

2.1認知沖突

認知沖突指的是學生在學習過程中，出現(xiàn)了和原有認識不同，甚至是完全相悖的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生的一種心理的沖突。這種認知沖突會讓學生產(chǎn)生疑問，進而更關注課堂內(nèi)容，引發(fā)其積極思考，是一種學習的原動力?？梢约ぐl(fā)其探索出現(xiàn)與原有認知不同現(xiàn)象的原因。

課堂實驗1：教師將水倒入有機玻璃管中，使水的體積占有機玻璃管的70%～80%。讓學生猜想，把有機玻璃管倒置，管中的水和空氣會如何流動？根據(jù)平時的生活經(jīng)驗，學生會認為水和空氣會不規(guī)則的在管中流動。然后教師進行實驗，會出現(xiàn)空氣以規(guī)則的炮彈狀向上流動，從而引發(fā)學生的認知沖突。同時提出基本概念——流型：氣液兩相界面分布成不同幾何形態(tài)或不同流動現(xiàn)象。

課堂實驗2：教師將有機玻璃管中的水倒出，使水的體積占有機玻璃管的20%～30%。再次讓學生猜想，把有機玻璃管倒置，管中的水和空氣會如何流動？根據(jù)剛才的經(jīng)驗，學生會有不同的猜想。然后教師進行實驗，會出現(xiàn)水和空氣會不規(guī)則的在管中流動，但水多數(shù)沿管壁以液膜的形式向上流動，從而引發(fā)學生的第2次認知沖突。

2.2 自主建構

自主建構指的是學生在教師的引導下，主動地提出問題，逐步地分析問題，最終解決問題，利用以往的生活常識和專業(yè)知識，自主地建構起新的知識。一是要通過引導，喚醒學生自己已具備的知識經(jīng)驗;二是要開展學生之間以及師生之間的互動交流，體現(xiàn)“雙主體”的師生關系，激發(fā)學生的思維活動，建立學生的自信心，增強學生的積極性。

（1）提出問題

實驗完成后，教師引導學生提出問題：“看了剛剛的演示，大家心里有沒有疑問，請大膽地提出來，我們一起來分析?！?/p>

引導學生提出能“明確課堂教學目標”的問題：①為什么兩次實驗的流動形態(tài)不一樣？②氣液兩相流動除了剛才看到的形態(tài)，是否還有其它的流動形態(tài)？

（2）分析解決問題

引導學生分析兩次實驗的條件有什么不同。很容易就能分析出，只有一個條件，也就是氣液體積的占比率不同。教師引導學生一起引出基本概念，即“持液率：在流動狀態(tài)下單位長度管段內(nèi)液相容積所占份額”、“持氣率：在流動狀態(tài)下單位長度管段內(nèi)氣相容積所占份額”。也就是說兩次實驗只有持液率不同?？梢缘贸鼋Y論：持液率不同會使氣液兩相流動形態(tài)不同。這也就分析出了流型不同的本質(zhì)是持液率不同。

以油氣沿井筒中噴出時的流型變化為例，和學生一起逐步分析出持液率真從低到高會出現(xiàn)的流型為泡狀流、段塞流、過渡流、環(huán)霧流。

通過教師的引導、學生的自主討論、師生之間的相互交流、教師的歸納總結，最終自主建構了氣液兩相流流型這個知識體系。

2.3自我監(jiān)控

自我監(jiān)控是指教師引導學生對課堂的教學內(nèi)容、提出問題、分析問題和解決問題的過程進行回顧、反思和總結。著重對課堂中的思維活動和思維方式進行監(jiān)控。以進一步培養(yǎng)學生形成自己的認知方法和認知結構，提升自我反思、總結的能力。

教師指導學生回顧及分析對比各流型的持液率、滑脫損失、連續(xù)相和分散相。并分組發(fā)言。最終建立氣液兩相流流型這個知識體系的完整框架，繪制出思維導圖。

2.4應用遷移

應用遷移是指學生將在課堂上自我建構的知識用于實際問題的解決，也就是引導學生將課堂所獲得的知識舉一反三、結合實際進行分析，最終解決問題。在應用遷移的過程中，引導學生掌握類比思維、聯(lián)想思維、交叉學科思維、發(fā)散思維等，加深學生對知識本質(zhì)的理解，增強學生對知識的運用，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。

教師提出問題，讓學生分組討論：

（1）是否所有生產(chǎn)井井筒內(nèi)都存在泡狀流、段塞流、過渡流、環(huán)霧流這幾種流型？

（2）未飽和油藏中的生產(chǎn)井井筒中有哪些流型？

（3）氣藏中的生產(chǎn)井井筒中有哪些流型？

學生分組討論后發(fā)言，最終教師歸納總結，并不是所有生產(chǎn)井井筒內(nèi)都存在泡狀流、段塞流、過渡流、環(huán)霧流這幾種流型，流型變化要結合實際生產(chǎn)井井筒中的持液率來進行分析。

3.小結

采氣工程課堂教學從2018年開始采用思維型教學，實踐證明，思維型課堂教學提升了學生的積極性，激發(fā)了教師和學生的思維活動。學生的學習能力得到了提升，創(chuàng)新思維得到了培養(yǎng)，學生在關注分數(shù)以外更加注重對新知識的獲取方法、思維模式的培養(yǎng)。同時，教師的教學能力得到了提升，教學方法不斷更新，采氣工程的整體教學質(zhì)量在持續(xù)提升。

參考文獻：

[1]林崇德， 胡衛(wèi)平. 思維型課堂教學的理論與實踐[J]. 教育研究與評論：小學教育教學， 2010， 000（009）：92-92.

[2]李剛， 張榆青. 基于思維型教學的國際私法學課程教學模式創(chuàng)新[J]. 中國高等教育， 2020（8）.

[3]李蛇根. 《模擬電子技術》教學中發(fā)散思維探索研究[J]. 沈陽師范大學學報（自然科學版）， 2011， 029（002）：330-334.

[4]郎和， 孟菲菲. 基于思維型課堂教學理論的"物體的浮沉條件及應用"教學設計[J]. 物理通報， 2016（5）：63-66，共4頁.

作者簡介：

王琦，重慶科技學院石油與天然氣工程學院，講師

[基金項目] 重慶科技學院研究生教育教學改革研究項目，“碩士專業(yè)學位研究生心理潛能訓練體系構建及實踐評價”（YJG2016y004）

（重慶科技學院）