滲流力學(xué)課程教學(xué)方法探究

孫曉飛 蔡林峰 李朋 張艷玉 劉永革

[摘? ? ? ? ? ?要]? 21世紀(jì)以來，隨著課程化改革的推進(jìn)，在全新的教育模式中實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源的共享。石油天然氣工程類專業(yè)在新的課程改革中結(jié)合實(shí)際發(fā)展的情況以及滲流力學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，在國(guó)家推進(jìn)精品課程建設(shè)的大背景下，實(shí)現(xiàn)課程的全面升級(jí)與創(chuàng)新。通過一系列的措施，如，課件的開發(fā)、視頻課程的制作、仿真實(shí)驗(yàn)室的建立，對(duì)滲流力學(xué)進(jìn)行全方位、多元化、寬廣度的分析整合，推出新的精品課程。課程的建設(shè)一定程度上帶動(dòng)了教育、教學(xué)水平的提高，教育模式的改革以及實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)教育的平臺(tái)化共享，推進(jìn)整個(gè)課程體系的發(fā)展。同時(shí)，課程模式的改革在一定的程度上推進(jìn)教學(xué)模式以及教學(xué)手段的多方面發(fā)展。實(shí)踐課程發(fā)展證明，該課程的理論化建設(shè)成果在石油以及天然氣類工程的創(chuàng)新發(fā)展中有著很好的示范影響力。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 滲流力學(xué);CAI課件;網(wǎng)絡(luò)視頻;虛擬實(shí)驗(yàn)室

[中圖分類號(hào)]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2020）01-0028-02

滲流力學(xué)，很明顯屬于流體力學(xué)的一個(gè)重要分支，是綜合研究流體在多孔介質(zhì)中是否有流動(dòng)性質(zhì)規(guī)律的一門重要的學(xué)科。滲流力學(xué)課程作為石油天然氣探測(cè)、開發(fā)與開采的知識(shí)性理論基礎(chǔ)，在大數(shù)據(jù)、信息化大發(fā)展的背景下，研究地下油氣層的流動(dòng)性規(guī)律，主要的研究發(fā)展目標(biāo)就是通過課堂的實(shí)際講學(xué)讓學(xué)生充分掌握滲流力學(xué)的基本概念、先進(jìn)的理論以及能夠運(yùn)用實(shí)際的技巧去解決滲流力學(xué)問題。

一、滲流力學(xué)的課程建設(shè)

在實(shí)際的課堂教學(xué)中讓學(xué)生掌握油氣滲流的基本的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及化學(xué)方程式的建立方法，進(jìn)一步明確滲流力學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，學(xué)好這些專業(yè)化知識(shí)有利于下一步的油氣開采以及提升原油的回收效率，通過專業(yè)課的學(xué)習(xí)以及平時(shí)的實(shí)踐操作解決滲流力學(xué)的問題可以有效提升學(xué)習(xí)的效率，很好地適應(yīng)我們的教學(xué)以及日后的實(shí)踐操作。[1]

平時(shí)的教學(xué)過程中要注重學(xué)生動(dòng)手操作能力的培養(yǎng)，通過具體的實(shí)驗(yàn)課程讓學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)課技巧，學(xué)會(huì)儀器的使用以及儀表表盤設(shè)備的綜合操作和測(cè)試方式，進(jìn)一步使學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)，提高其實(shí)踐的操作能力以及科學(xué)的創(chuàng)新思維。

為了進(jìn)一步貫徹教育部以及教科委關(guān)于進(jìn)一步深化課程改革以及建設(shè)精品課程的方案實(shí)施意見，結(jié)合石油以及天然氣工程類專業(yè)發(fā)展的前景以及學(xué)科固有的知識(shí)特點(diǎn)，從一些方面進(jìn)行進(jìn)一步的闡釋，在綜合構(gòu)建大平臺(tái)的基礎(chǔ)上建設(shè)課程探究的一體化進(jìn)程。

二、滲流力學(xué)CAI課件開發(fā)

這一款軟件的綜合開發(fā)，通過利用基礎(chǔ)的Authorware 7.0軟件編制開發(fā)CAI課件，打包發(fā)布成為EXE文件，可在個(gè)人電腦和網(wǎng)絡(luò)中使用。在具體的開發(fā)以及實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)用基礎(chǔ)的軟件去編制動(dòng)畫的功能，軟件會(huì)自動(dòng)生成滲流力學(xué)方面的視頻動(dòng)畫，然后用動(dòng)畫的形式將這些知識(shí)生動(dòng)形象地展示給學(xué)生，學(xué)生在一定的操作儀器上通過自己對(duì)實(shí)驗(yàn)按鈕的親自操作，可以直觀地看到一些視頻演練，進(jìn)一步理解滲流力學(xué)的整個(gè)發(fā)展過程。[2]同時(shí)，該系統(tǒng)有專屬的語言講解模式，在學(xué)生的實(shí)際課堂中，語言的講解配合課堂中的PPT的文字性的內(nèi)容可以讓學(xué)生對(duì)本課的理解程度更加深刻。在每一章每一節(jié)的PPT內(nèi)容中涵蓋主要內(nèi)容的解析以及公式方法的詳細(xì)推演過程。CAI課件系統(tǒng)的綜合開發(fā)就是利用信息化、數(shù)據(jù)化的模式，在課堂的實(shí)際教學(xué)過程中，利用章節(jié)內(nèi)容的概括、形象動(dòng)畫的展示以及語言聲音的導(dǎo)讀、公式詳情的推演等一步步地闡釋該課件的基礎(chǔ)功能。由于課程理論性較強(qiáng)，我們?cè)诰C合運(yùn)用CAI課件的基礎(chǔ)上進(jìn)行一系列的創(chuàng)新，比如，針對(duì)理論性很強(qiáng)的章節(jié)，把其中的計(jì)算推導(dǎo)以及公式演變等植入該章節(jié)的視頻講解或者PPT中，讓學(xué)生可以更好地理解其中的內(nèi)容，更好地理順?biāo)悸?，辨析整個(gè)問題的來龍去脈。另外，我們可以在課堂進(jìn)行專項(xiàng)練習(xí)，這就要求CAI軟件系統(tǒng)有很好的展示、兼容、運(yùn)行能力。更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及學(xué)習(xí)的積極性。這樣輔助化的教學(xué)模式，可以達(dá)到相當(dāng)好的學(xué)習(xí)效果以及理想化的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)。我們的系統(tǒng)就是在整合線上線下資源的同時(shí)，結(jié)合實(shí)際的情況，對(duì)課本的內(nèi)容進(jìn)行綜合理論化分析，借助課件的形式將章節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行必要的展示、對(duì)形象化的內(nèi)容進(jìn)行視頻的演練、對(duì)具體的公式化內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的推演、對(duì)模塊化的東西進(jìn)行組織整合。

三、滲流力學(xué)課程網(wǎng)絡(luò)視頻制作

依照國(guó)家精品課建設(shè)的相關(guān)性標(biāo)準(zhǔn)，滲流力學(xué)課程網(wǎng)絡(luò)視頻制作必須和國(guó)家的精品課程標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合，在吸取先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，必須保證視頻拍攝的規(guī)范化以及視頻在同類的課程中具有先進(jìn)性，在以上的建設(shè)基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升滲流力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)化課程建設(shè)。首先，這一標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)模式有利于促進(jìn)教學(xué)模式的改革，以此能夠更好地適應(yīng)新時(shí)代發(fā)展的基本要求，在信息化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)據(jù)化模式發(fā)展的當(dāng)下實(shí)現(xiàn)歷史性跨越。其次，這一標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)有助于促進(jìn)教育的公平，讓所有的學(xué)生以及整個(gè)社會(huì)共同享受教育資源的優(yōu)質(zhì)化模式。最后，有利于在同類同等的高校中形成一種良好的競(jìng)爭(zhēng)模式，一個(gè)學(xué)校的建設(shè)可以得到其他學(xué)校的廣泛模仿，從而推進(jìn)同類高校課程的改革以及教育模式的更新?lián)Q代。課程依據(jù)現(xiàn)實(shí)的動(dòng)態(tài)理論知識(shí)以及最新的科研成果，進(jìn)行詳細(xì)化的理論研究，力求做到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)化水平。教育的全方面網(wǎng)絡(luò)化、智能化、信息化已經(jīng)成為時(shí)代發(fā)展的潮流，也有要面臨許許多多的問題以及挑戰(zhàn)。比如：如何解決好高校教師之間以及同類型學(xué)校之間的競(jìng)爭(zhēng)問題;如何進(jìn)一步促進(jìn)教育水平的提高;如何實(shí)現(xiàn)模式化的變更以及改革;如何進(jìn)一步促進(jìn)理論化動(dòng)態(tài)模式在新視野下的運(yùn)行發(fā)展;如何實(shí)現(xiàn)教學(xué)的公平性、公開性、共享性?？芍谱饕恍┫嚓P(guān)性的視頻以及課件去進(jìn)行效果的反復(fù)分析以及論證。[3]

四、滲流力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室建立

在虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，基于模式的可控化建設(shè)以及虛擬的原型技術(shù)，對(duì)我們的幾何微觀處理模型進(jìn)行整體性分析，可以在建造模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行課件運(yùn)用以及視頻動(dòng)畫的滾動(dòng)播放，通過“不可壓縮液體的平面徑向穩(wěn)定滲流”“單相液體壓力恢復(fù)不穩(wěn)定滲流”等實(shí)驗(yàn)可以解決一些基本的問題，也可以通過動(dòng)畫的形式生動(dòng)再現(xiàn)。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室是基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的一體化處理以及模式化的整體分析，基于CAI課件研發(fā)的基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的創(chuàng)新。通過模塊化的三維立體模型進(jìn)行幾何狀態(tài)、功能延伸、制作變更以及產(chǎn)品的統(tǒng)一建模等方式去進(jìn)行全方位的分析，綜合運(yùn)用大數(shù)據(jù)模式、實(shí)驗(yàn)分析模式、采集互換模式等去進(jìn)行處理。

五、滲流力學(xué)課程建設(shè)特色與成效

在國(guó)家精品課堂計(jì)劃方針的統(tǒng)一協(xié)調(diào)部署下，滲流力學(xué)國(guó)家級(jí)精品課程已經(jīng)走過幾個(gè)年頭。滲流力學(xué)國(guó)家級(jí)精品課程作為行業(yè)以及教育內(nèi)的先進(jìn)課程，始終把科研、教育、就業(yè)統(tǒng)籌在一起進(jìn)行發(fā)展。在滲流力學(xué)國(guó)家級(jí)精品課程資源綜合利用的基礎(chǔ)上，成立了一種開放共享式的合作平臺(tái)，著眼于國(guó)家精品課程的建設(shè)去積極促進(jìn)課程的進(jìn)一步研發(fā)、創(chuàng)新。在教學(xué)模式、學(xué)習(xí)氛圍、教學(xué)體系的優(yōu)化、教學(xué)結(jié)構(gòu)的改變以及教學(xué)效果的實(shí)現(xiàn)方面都發(fā)揮著積極的作用。

具體化的成效如下所示：

1.課堂內(nèi)部的教學(xué)與視頻CAI課件等的制作緊密的結(jié)合在一起，通過建立虛擬化的仿真實(shí)驗(yàn)室可以形成多樣化、全方位、寬角度的教學(xué)模式。在視頻課程的綜合帶動(dòng)下，現(xiàn)代化、信息化教學(xué)手段得到了更新?lián)Q代。綜合教學(xué)模式的整體化變遷以及教育效果的全方位呈現(xiàn)，可以很好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)平臺(tái)質(zhì)量的全面提升。

2.針對(duì)滲流力學(xué)國(guó)家級(jí)精品課程，可以依托大數(shù)據(jù)庫資源，對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行優(yōu)化整合，對(duì)教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、形式、手段、方法進(jìn)行一定的創(chuàng)新。根據(jù)課程的獨(dú)有特色進(jìn)行技術(shù)的全方位整合，在遵循基本原則的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)性融合以及模型化建立。既要注意探究結(jié)果的正確性，同時(shí)，對(duì)探究的過程也要充分重視。我們?cè)谒伎蓟镜乃悸窌r(shí)就要統(tǒng)籌考慮一些問題：如何形成鮮明的主題以及風(fēng)格迥異的教育設(shè)計(jì);如何進(jìn)一步提高學(xué)生的觀察能力、雙向思維能力、分析診斷能力以及解決問題的能力。

3.在平臺(tái)建立的基礎(chǔ)上，通過多維度的知識(shí)層次以及多廣度的知識(shí)框架去運(yùn)行整個(gè)系統(tǒng)。滲流力學(xué)國(guó)家級(jí)精品課程在綜合多方面資源的基礎(chǔ)上，進(jìn)行資源的有效整合以及共享。在“十三五”教育教學(xué)目標(biāo)大框架的模式下，借助教育改革的潮流以及新課程標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高校的教育質(zhì)量在上一個(gè)新的臺(tái)階。改革是一個(gè)系統(tǒng)化的工程，借助資源共享的新型理念以及就業(yè)大環(huán)境的影響，我們的課程立足于實(shí)踐化的操作。同時(shí)，滲流力學(xué)國(guó)家級(jí)精品課程或者說這一門學(xué)科也是考研的重要專業(yè)學(xué)科。我們的課程也從另一方面為廣大的考生提供一個(gè)全新的學(xué)習(xí)平臺(tái)以及學(xué)習(xí)的工具。

六、結(jié)束語

在長(zhǎng)期的課程建設(shè)下以及實(shí)驗(yàn)證明下，可以得出該課程的建設(shè)對(duì)人才的培養(yǎng)有促進(jìn)作用。正是在學(xué)校的大力推廣下，我們的平臺(tái)建設(shè)又邁上了一個(gè)全新的臺(tái)階。滲流力學(xué)國(guó)家級(jí)精品課程通過課件、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)等形式去啟發(fā)學(xué)生、教導(dǎo)學(xué)生，有利于教學(xué)模式的更新?lián)Q代以及課程的全方面開展，推進(jìn)了教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和手段向廣度、深度發(fā)展，教學(xué)對(duì)象向相關(guān)專業(yè)延伸。這一課程是在新課程標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，通過一系列的培養(yǎng)和教育，最終培養(yǎng)出創(chuàng)新化、實(shí)踐化、理論化兼有的示范性人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]張樹才，王明俊.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的課件制作方式研究[J].科技信息，2010（21）：72-73.

[2]林玉保，楊清彥，劉先貴.低滲透儲(chǔ)層油、氣、水三相滲流特征[J].石油學(xué)報(bào)，2016，27（S1）：124-128.

[3]鐘會(huì)影，尹洪軍.《滲流力學(xué)》網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室輔助教學(xué)模式探索[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2012，10（6）：98-100.

編輯 張 慧