工程教育認(rèn)證的煤層氣地質(zhì)與勘探課程改革

張貝貝　金超　趙存良　王艷楠　吳復(fù)柱

[摘 要]針對本校資源勘查工程專業(yè)煤層氣地質(zhì)與勘探課程教學(xué)現(xiàn)狀以及存在的問題，文章圍繞“以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)”的工程教育理念，具體介紹了該課程改革實踐過程，確立了畢業(yè)要求下的課程教學(xué)目標(biāo)，優(yōu)化了教學(xué)大綱和內(nèi)容，改革了教學(xué)活動，制訂了課程目標(biāo)及畢業(yè)要求指標(biāo)點的達(dá)成度評價方式，并提出了持續(xù)改進(jìn)方案。通過評價改革后課程目標(biāo)和畢業(yè)要求指標(biāo)點平均達(dá)成度，證明面向工程教育認(rèn)證的煤層氣地質(zhì)與勘探課程改革效果良好。

[關(guān)鍵詞]資源勘查工程專業(yè);煤層氣地質(zhì)與勘探;課程改革;工程教育認(rèn)證

[中圖分類號] G642.0 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2021）08-0012-04

自2013年中國加入華盛頓協(xié)議，我國工程教育專業(yè)認(rèn)證工作全面展開。根據(jù)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，教師在教學(xué)的過程中應(yīng)始終堅持“以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)”的工程教育理念，始終堅持“學(xué)生中心是宗旨，成果導(dǎo)向是要求，持續(xù)改進(jìn)是機制”的中心思想[1-7]。

2017年12月，中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會決定受理河北工程大學(xué)資源勘查工程專業(yè)2018年度工程教育專業(yè)認(rèn)證申請，從此翻開了我校專業(yè)工程教育認(rèn)證建設(shè)和發(fā)展的新篇章。煤層氣地質(zhì)與勘探作為資源勘查工程專業(yè)的一門重要專業(yè)課，是工程教育認(rèn)證課程體系中不可或缺的課程。為此，在深刻理解并掌握工程教育認(rèn)證核心理念的基礎(chǔ)上，對煤層氣地質(zhì)與勘探課程進(jìn)行實踐教學(xué)改革，對學(xué)校及學(xué)生的未來發(fā)展都具有重要的意義。

一、工程教育認(rèn)證前的煤層氣地質(zhì)與勘探課程教學(xué)現(xiàn)狀與不足

1.課程目標(biāo)不全面，缺少工程設(shè)計方面的教學(xué)目標(biāo)。2.課程的教學(xué)內(nèi)容相當(dāng)龐雜，所涉及的知識面非常廣泛，且以理論知識為主，工程實例涉及較少，從而導(dǎo)致課程重點不突出，學(xué)生學(xué)起來也抓不住重點。3.教學(xué)的達(dá)成途徑比較單一，教師在授課過程中采用“灌入式”的模式進(jìn)行講解 ，學(xué)生參與很少，學(xué)起來比較枯燥無味。4.教師普遍對課程的持續(xù)改進(jìn)理念領(lǐng)悟得比較差。部分教師對每年的教學(xué)比較隨意，課程結(jié)束后也沒有及時找出需要改進(jìn)的地方，導(dǎo)致課程教學(xué)沒有創(chuàng)新之處。

二、課程改革實踐具體方案

（一）確立畢業(yè)要求指標(biāo)點下的課程教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)和本專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點分解情況，煤層氣地質(zhì)與勘探課程所支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點見表1。

課程教學(xué)目標(biāo)1：正確理解煤成氣、煤層氣、煤礦瓦斯等基本概念（支撐畢業(yè)要求2-3）。

課程教學(xué)目標(biāo)2：掌握煤層氣地質(zhì)學(xué)的基本理論，包括煤層氣的形成、儲層、賦存、成藏機理和產(chǎn)出機理等，能夠應(yīng)用其基本原理分析煤層氣地質(zhì)與勘探中遇到的復(fù)雜工程問題，并可獲得有效結(jié)論（支撐畢業(yè)要求2-3、3-1）。

課程教學(xué)目標(biāo)3：學(xué)習(xí)最新的《煤層氣資源/儲量規(guī)范DZ/T0216-2010》;掌握煤層氣資源的評價方法和資源量的估算（支撐畢業(yè)要求2-3、3-1）。

課程教學(xué)目標(biāo)4：掌握煤層氣勘探開發(fā)程序與相關(guān)技術(shù)，涉及地震、鉆井、煤儲層參數(shù)測試、測井等關(guān)鍵技術(shù)（支撐畢業(yè)要求3-1）。

課程目標(biāo)5：結(jié)合工程實際，掌握煤層氣勘探開發(fā)中的工程設(shè)計，能夠針對勘探開發(fā)中遇到的復(fù)雜工程問題設(shè)計可行的解決方案且具有一定的創(chuàng)新性（支撐畢業(yè)要求3-1）。

（二）優(yōu)化課程教學(xué)大綱與內(nèi)容

通過對用人單位的調(diào)查研究，把握社會對本專業(yè)人才的要求，修訂煤層氣地質(zhì)與勘探課程教學(xué)大綱，精簡授課內(nèi)容，抓住重點難點，結(jié)合工程實例，及時將最新理論與技術(shù)手段等融入煤層氣地質(zhì)與勘探教學(xué)中去。對于與本科生工程實踐能力培養(yǎng)聯(lián)系較強的內(nèi)容，比如地震、鉆井、煤儲層參數(shù)測試、測井等內(nèi)容在課時上予以適當(dāng)壓縮，把這部分內(nèi)容放到實驗室和工程實踐中去。同時增加一些工程設(shè)計課，在講解完煤層氣鉆井后，可以給出一個煤層氣區(qū)塊，假設(shè)要鉆一口直井，讓學(xué)生對這口直井進(jìn)行煤層氣鉆井地質(zhì)設(shè)計和工程施工設(shè)計，并撰寫設(shè)計報告，這些都作為平時成績，計入最后的考核成績中。通過對核心內(nèi)容的調(diào)整和強化講解，學(xué)生可全面鞏固煤層氣地質(zhì)與勘探教學(xué)內(nèi)容，增強對理論與實踐的認(rèn)識，達(dá)到工程教育認(rèn)證的要求。課程教學(xué)內(nèi)容、課時與對應(yīng)的畢業(yè)要求指標(biāo)點見表3。

（三）教學(xué)活動改革

改革后的教學(xué)活動包括課前預(yù)習(xí)、課堂講授、實驗實踐及工程設(shè)計、課后測試共4個教學(xué)環(huán)節(jié)。

在每次正式上課之前，提前將學(xué)習(xí)資料發(fā)到學(xué)生手中，制訂一定措施，鼓勵學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，并在開始授課之前檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，然后根據(jù)預(yù)習(xí)情況，在課堂上有選擇地講解重難點。

在課堂授課中，要注意因材施教，體現(xiàn)“因課定法、因生定法、因師定法、因材定法”和“教要多法”，應(yīng)不斷根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、課堂學(xué)生表現(xiàn)等及時調(diào)整教學(xué)方法，以確保課堂教學(xué)的高效性。同時在授課中，應(yīng)將知識點和國內(nèi)外典型區(qū)塊煤層氣情況結(jié)合起來，例如在講解煤層的滲透率和儲層壓力知識點后，應(yīng)給學(xué)生講解國內(nèi)外主要煤層氣區(qū)塊的滲透率和儲層壓力的大致情況，讓學(xué)生對國內(nèi)外煤層氣主要區(qū)塊的地質(zhì)情況有個大概了解。另外，在理論學(xué)習(xí)過程中應(yīng)盡可能多地展示微視頻、圖片和仿真模型等，讓學(xué)生在掌握基本理論的同時，對煤層氣形成、賦存、成藏及產(chǎn)出有一個立體的認(rèn)識。還可以開展多種形式授課，例如開設(shè)煤層氣研究性授課和專題系列講座，作為煤層氣地質(zhì)與勘探課程的補充，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力，以達(dá)到工程教育認(rèn)證的要求。

教師在實驗實踐及工程設(shè)計教學(xué)之前，先讓學(xué)生弄明白實驗或工程的原理，讓學(xué)生做到心中有數(shù)，不至于到了實驗室或工程現(xiàn)場一頭霧水，同時將預(yù)習(xí)情況計入實驗成績。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)著重將課程內(nèi)容與實際工程問題相結(jié)合，通過設(shè)計等溫吸附實驗、壓汞實驗、鉆井地質(zhì)設(shè)計、鉆井工程設(shè)計等8項教學(xué)案例，讓學(xué)生明白如何將所學(xué)知識應(yīng)用到工程實踐中，培養(yǎng)學(xué)生能夠針對復(fù)雜工程問題設(shè)計解決方案。同時，教師可以利用周末時間組織實踐教學(xué)，帶領(lǐng)學(xué)生參觀學(xué)習(xí)煤層氣井鉆井、測井等實際工程，將理論與實踐及時結(jié)合。最后，教師布置實驗及工程設(shè)計等作業(yè)，讓學(xué)生以3～5人為小組共同完成，課程結(jié)束后一周之內(nèi)上交作業(yè)。

每次上完課后，都要進(jìn)行課后測試。課后教師會在學(xué)習(xí)通上對學(xué)生進(jìn)行測試，測試題知識點全面，題型多樣。學(xué)生完成測試提交后，教師要及時批閱，找出不足，并將批閱結(jié)果及時反饋給學(xué)生，讓學(xué)生在下一課堂之前將不足之處進(jìn)行彌補。除了課后測試，教師還可在學(xué)習(xí)通上設(shè)置一些重點熱點問題討論，讓每個學(xué)生都可以暢所欲言，表達(dá)出自己的觀點。

（四）制訂課程教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度考核方式

煤層氣地質(zhì)與勘探課程目標(biāo)達(dá)成度考核及目標(biāo)分值具體見表4，主要從期末考試、課堂參與和課后測試、實驗和實踐、工程設(shè)計4個方面進(jìn)行評價[1，8]。從表4可見，課程教學(xué)目標(biāo)1和3達(dá)成度均由期末考試、課堂參與和課后測試來評價，其所占分值分別為8和7;課程教學(xué)目標(biāo)2則由期末考試、課堂參與和課后測試、實驗和實踐來確定，分值占35;課程教學(xué)目標(biāo)4達(dá)成度考核范圍廣，期末考試、課堂參與和課后測試、實驗和實踐和工程設(shè)計均有涉及，目標(biāo)分值所占比例也較高，為40;課程教學(xué)目標(biāo)5由工程設(shè)計來考核，分值為10。課程教學(xué)目標(biāo)中每個考核項目的得分均有標(biāo)準(zhǔn)，期末考試項每個考查點的分?jǐn)?shù)由各個考題的評分標(biāo)準(zhǔn)計算;課堂參與和課后測試的得分從課堂討論問題的參與度、課后測試完成進(jìn)度和準(zhǔn)確性等方面計算;實驗和實踐環(huán)節(jié)的考查點得分從實驗與實踐的預(yù)習(xí)情況、流程規(guī)范情況、報告質(zhì)量情況等方面計算，而工程設(shè)計項目的得分從工程設(shè)計的規(guī)范性、準(zhǔn)確性等方面計算。

課程教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度詳細(xì)考核計算方法見表5。由表5可知，所有課程教學(xué)目標(biāo)在2019年的達(dá)成度均好于2018年的達(dá)成度，特別是課程教學(xué)目標(biāo)1和目標(biāo)2在2019年的達(dá)成度較2018年提升幅度較大。課程教學(xué)目標(biāo)3和目標(biāo)4的達(dá)成度在2個年度都較高，2019年更是高達(dá)0.87和0.84。課程教學(xué)目標(biāo)5的達(dá)成度在2018年、2019年分別為0.79和0.83。

（五）制訂畢業(yè)要求指標(biāo)點達(dá)成度考核方式

學(xué)生畢業(yè)要求指標(biāo)點達(dá)成度考核方式見表6，指標(biāo)點2-3和3-1達(dá)成途徑均根據(jù)每節(jié)課（包括實驗實踐及工程設(shè)計）的課前預(yù)習(xí)、課堂參與、課后測試及期末考試完成情況來評價。畢業(yè)要求指標(biāo)點2-3評價按“平時考核分值×0.35+期末考試分值×0.65”計算，其中平時考核分值根據(jù)課前預(yù)習(xí)記錄、課堂參與度、課后測試分值及實驗報告質(zhì)量綜合評定，期末考試分值根據(jù)評分標(biāo)準(zhǔn)評定。畢業(yè)要求指標(biāo)點3-1按“平時考核分值×0.2+期末考試分值×0.55+工程設(shè)計分值×0.25”計算，其中平時考核分值和期末考試分值評定標(biāo)準(zhǔn)與指標(biāo)點2-3相同，工程設(shè)計分值則按工程設(shè)計過程及結(jié)果給出成績。

根據(jù)以上評價原則，畢業(yè)要求指標(biāo)點2-3在2018年和2019年的評價值分別為0.78與0.85，指標(biāo)點3-1的2018年、2019年評價值則分別為0.83與0.87，總體來說，指標(biāo)點3-1的評價值高于指標(biāo)點2-3。

三、課程的持續(xù)改進(jìn)方案

根據(jù)工程教育認(rèn)證要求及課程教學(xué)目標(biāo)和畢業(yè)要求指標(biāo)點評價情況，煤層氣地質(zhì)與勘探課程的持續(xù)改進(jìn)方案如下。

（一）定期記錄、評價和跟蹤

通過課前預(yù)習(xí)、課堂參與和考試成績分析等，記錄學(xué)生對煤層氣地質(zhì)與勘探的基本理論和工程知識的掌握情況，評估學(xué)生能力的達(dá)成度。

（二）評估的結(jié)果作為下一年課程改進(jìn)的依據(jù)

通過對2018年度學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)、課堂提問、課后測試和考試成績的分析，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生對煤層氣的賦存機理和成藏機理理解得不夠透徹，因此在2019年度授課過程中，加強了這方面的知識講解，同時分析了中國典型區(qū)塊煤層氣賦存機理和成藏機理，讓學(xué)生對理論知識有立體的認(rèn)識。通過改進(jìn)，2019年度學(xué)生對理論的學(xué)習(xí)達(dá)成度有較高的提升。

（三）利用其他可以協(xié)助持續(xù)改進(jìn)的資源

教師利用網(wǎng)絡(luò)資源、模具并結(jié)合具體的區(qū)塊對煤層氣的賦存機理、成藏機理和產(chǎn)出機理進(jìn)行詳細(xì)講解，以提高學(xué)生對煤層氣的地質(zhì)理論與成藏機理的認(rèn)知水平。

四、面向工程教育認(rèn)證的煤層氣地質(zhì)與勘探課程改革效果分析

通過對表5和表6的分析可知，2018年度煤層氣地質(zhì)與勘探課程教學(xué)目標(biāo)1和目標(biāo)2的達(dá)成度相對較低，因此教師在2019年分析了原因并調(diào)整了改進(jìn)方案，增加了對煤層氣的賦存機理和成藏機理難點的講解與課時，2019年度這2項的達(dá)成度均有較大提升。課程教學(xué)目標(biāo)3、目標(biāo)4和目標(biāo)5在2018年、2019年的達(dá)成度均較高，說明學(xué)生較好地掌握了煤層氣勘探開發(fā)程序與相關(guān)技術(shù)及工程設(shè)計等內(nèi)容，能夠針對勘探開發(fā)中遇到的復(fù)雜工程問題設(shè)計可行的解決方案，并且在項目設(shè)計過程中表現(xiàn)出較好的團(tuán)隊協(xié)作能力。畢業(yè)要求指標(biāo)點2-3和3-1在2018年和2019年達(dá)成度均較高，但總體來說，指標(biāo)點3-1的評價值要高于指標(biāo)點2-3，也更加說明學(xué)生具備了工程人的素質(zhì)和能力。由以上分析可知，面向工程教育認(rèn)證的煤層氣地質(zhì)與勘探課程改革效果良好。

五、結(jié)語

2017年，在中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會對河北工程大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院資源勘查工程進(jìn)行專業(yè)認(rèn)證之際，筆者針對煤層氣地質(zhì)與勘探課程教學(xué)現(xiàn)狀以及存在的問題，圍繞“以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)”的工程教育理念，對該課程進(jìn)行了教學(xué)改革實踐。在改革中，確立了畢業(yè)要求下的課程教學(xué)目標(biāo)，優(yōu)化了教學(xué)大綱和內(nèi)容，改革了教學(xué)活動，制訂了課程教學(xué)教學(xué)目標(biāo)及畢業(yè)要求指標(biāo)點的達(dá)成度評價方式，并提出了持續(xù)改進(jìn)方案。實踐證明面向工程教育認(rèn)證的煤層氣地質(zhì)與勘探課程改革效果良好。最后，河北工程大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院資源勘查工程專業(yè)也于2019年1月通過了工程教育專業(yè)認(rèn)證。

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]