思維型課堂教學模式在《采氣工程》的應(yīng)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(gòu)、自我監(jiān)控和應(yīng)用遷移”的基本原理，進行采氣工程的教學設(shè)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(guān)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(shù)為研究對象，以培養(yǎng)能夠?qū)⒆匀豢茖W知識和工程學知識運用于解決天然氣開采專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的設(shè)計與計算、具備解決石油與天然氣工程領(lǐng)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(jié)構(gòu)智力理論的基礎(chǔ)上，著重關(guān)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(guān)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(gòu)、自我監(jiān)控和應(yīng)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(shè)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(yīng)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(guān)注課堂內(nèi)容，引發(fā)其積極思考，是一種學習的原動力。可以激發(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(gòu)

自主建構(gòu)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(gòu)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(guān)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(jié)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(jié)，最終自主建構(gòu)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(jié)。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(jié)構(gòu)，提升自我反思、總結(jié)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(yīng)用遷移

應(yīng)用遷移是指學生將在課堂上自我建構(gòu)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(jié)合實際進行分析，最終解決問題。在應(yīng)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(jié)，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(jié)合實際生產(chǎn)井井筒中的持液率來進行分析。

3.小結(jié)

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(guān)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.

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[3]李蛇根. 《模擬電子技術(shù)》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(yīng)用"教學設(shè)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(gòu)建及實踐評價”（YJG2016y004）