“滲流力學(xué)”創(chuàng)新班教學(xué)課程內(nèi)容改革與實踐

黃世軍，趙鳳蘭，楊明洋

（中國石油大學(xué)〔北京〕石油工程學(xué)院，北京 102249）

引言

“滲流力學(xué)”是石油工程專業(yè)課程中一門基礎(chǔ)性較強的專業(yè)課，課程目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生掌握扎實的油氣滲流基本理論知識，增強學(xué)生解決實際工程中涉及油氣滲流問題的能力。單獨開設(shè)創(chuàng)新班教學(xué)模式，是為了適應(yīng)石油開發(fā)科技化和全球化的發(fā)展趨勢，著力培養(yǎng)一批具有自主創(chuàng)新精神和國際視野的石油人才，因此教學(xué)模式與課程教學(xué)內(nèi)容體系需要相應(yīng)改革和完善。近年來，“滲流力學(xué)”教學(xué)領(lǐng)域針對課程改革相繼涌現(xiàn)出很多的做法和思路。2010年，張凱等［1］針對“滲流力學(xué)”教學(xué)環(huán)節(jié)引入雙語教學(xué)，分析了雙語教學(xué)在“滲流力學(xué)”中的實踐體會；2011年，雷登生等［2］針對目前“油氣層滲流力學(xué)”課程教學(xué)存在的問題進(jìn)行了分析，提出了優(yōu)化課程體系和課程改革的思路；2014年，宋洪慶等［3］提出“滲流力學(xué)”的研究型教學(xué)模式；2014年，袁迎中等［4］分析了“滲流力學(xué)”教學(xué)環(huán)節(jié)中學(xué)生缺乏創(chuàng)新思維的原因，并探索了創(chuàng)新思維教學(xué)思路與方法；2016年，陳軍斌［5］總結(jié)了“滲流力學(xué)”課程教學(xué)改革的研究與實踐；2021年，龐占喜［6］提出了互動研討教學(xué)模式在“滲流力學(xué)”教學(xué)中的應(yīng)用，提高了課堂教學(xué)效果，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新和實踐能力。可見“滲流力學(xué)”課程在未來的教學(xué)過程中應(yīng)充分把握并結(jié)合基礎(chǔ)性、創(chuàng)新性和實踐性的關(guān)鍵特點。本文立足石油工程創(chuàng)新班的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合本校石油工程專業(yè)“滲流力學(xué)”授課特色和模式，將課堂理論授課、研討式教學(xué)與實踐環(huán)節(jié)相結(jié)合，改革并完善了“滲流力學(xué)”創(chuàng)新班課程內(nèi)容，總結(jié)了相應(yīng)的教學(xué)心得體會。

一、原有課程體系在“滲流力學(xué)”創(chuàng)新班教學(xué)中的適應(yīng)性分析

“滲流力學(xué)”創(chuàng)新班授課獨立成班，規(guī)?？刂圃?0人左右，授課課時54學(xué)時（包含6學(xué)時的實驗，48學(xué)時的課堂授課）。課程體系沿用石油工程“滲流力學(xué)”教學(xué)大綱和內(nèi)容體系，內(nèi)容主要包括油氣滲流基本規(guī)律及數(shù)學(xué)模型、單相不可壓縮流體的穩(wěn)定滲流規(guī)律、多井干擾理論、多相滲流理論基礎(chǔ)、彈性不穩(wěn)定滲流理論、水平井近井滲流規(guī)律、雙重介質(zhì)滲流理論基礎(chǔ)和非牛頓+物化滲流基本理論。通過近幾年的授課實踐，發(fā)現(xiàn)原有課程體系在創(chuàng)新班教學(xué)中存在以下三方面問題。

（一）課程體系對于創(chuàng)新班學(xué)生的自主創(chuàng)新和探索能力支撐力度不夠

“滲流力學(xué)”作為石油工程專業(yè)的基礎(chǔ)課，一直注重本課程知識與先修基礎(chǔ)課程的銜接，在教學(xué)內(nèi)容方面設(shè)置上側(cè)重于基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)知識，油氣滲流基本規(guī)律及基本模型和單相不可壓縮流體的穩(wěn)定滲流規(guī)律兩部分占18課時，對于實際工程問題的探索和研究不夠深入；彈性不穩(wěn)定滲流理論僅占8學(xué)時，進(jìn)一步地拓展和加深受到限制。因此，在總課時不變的情況下，應(yīng)充分考慮創(chuàng)新班實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，改進(jìn)并優(yōu)化課堂內(nèi)容體系。

（二）授課方式單一，與創(chuàng)新班培養(yǎng)目標(biāo)不同步

“滲流力學(xué)”理論性較強，原有的授課方式以板書居多，授課環(huán)節(jié)中有部分PPT展示。但是通過問卷調(diào)查和學(xué)生反饋等方式暴露出在授課實踐中存在以下問題：（1）創(chuàng)新班學(xué)生接受新事物能力和方式因人而異，近一半的學(xué)生對于板書是適應(yīng)的，但是有些學(xué)生反映板書的信息量太少，無法滿足進(jìn)一步擴展理論的需求；（2）諸多部分內(nèi)容在有限課時內(nèi)的講解，勢必造成學(xué)生大量理論和信息的輸入，易造成“填鴨式”或“灌輸式”教學(xué)效果；（3）滲流基本理論大多是經(jīng)典理論，但對于某些滲流前沿問題的探索或者非常規(guī)滲流支撐力度不夠，因此課程引導(dǎo)學(xué)生自主探索和工程實踐的動力不足。

（三）自主創(chuàng)新和探索能力的培養(yǎng)離不開工程實際問題，理論與實際問題聯(lián)系部分脫節(jié)

通過前期授課實踐發(fā)現(xiàn)，“滲流力學(xué)”原有的課程體系的課時安排比例有待調(diào)整。在單相液體穩(wěn)定滲流環(huán)節(jié)（課時占26學(xué)時），現(xiàn)場實際問題大多是多相滲流和不穩(wěn)定滲流，因此對于學(xué)生創(chuàng)新能力和探索能力的培養(yǎng)支持相對較弱。

綜合以上授課實踐中發(fā)現(xiàn)的問題，可見原有課程體系與“滲流力學(xué)”創(chuàng)新班教學(xué)目標(biāo)不適應(yīng)，因此需要進(jìn)行課程內(nèi)容和教學(xué)方法改革。

二、“滲流力學(xué)”創(chuàng)新班課程內(nèi)容改革與實踐

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》指出，堅持以人為本、全面實施素質(zhì)教育是教育改革發(fā)展的戰(zhàn)略主題，重點是面向全體學(xué)生、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，著力提高學(xué)生服務(wù)國家服務(wù)人民的社會責(zé)任感、勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問題的實踐能力［7］。為響應(yīng)我國教育改革戰(zhàn)略，從石油工程專業(yè)創(chuàng)新班的培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，在原有課堂教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升學(xué)生的分析能力、創(chuàng)造能力以及對新興事物的自主探索能力，分別從教學(xué)內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方式和方法等方面進(jìn)行改革，以期達(dá)到未來全球?qū)こ炭萍既瞬诺囊蟆?/p>

（一）“滲流力學(xué)”創(chuàng)新班課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)置

為充分調(diào)動學(xué)生的自主能動性［8］，有機結(jié)合課堂理論教學(xué)和研討教學(xué)［9］，發(fā)揮教師在教學(xué)中的引導(dǎo)［10］和方向把控作用，跟蹤行業(yè)發(fā)展趨勢，強化基礎(chǔ)理論知識，灌輸工程實踐實例，培養(yǎng)創(chuàng)新性思維，重新設(shè)置了創(chuàng)新班課程內(nèi)容和教學(xué)方式。在目前創(chuàng)新班“滲流力學(xué)”課堂教學(xué)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，增強基礎(chǔ)理論教學(xué)難度，補充自主探索和獨立研究內(nèi)容，教學(xué)過程中同時串接工程實際案例，以“學(xué)牢固、用明白、懂反思”為課堂主線，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)理論進(jìn)行實踐分析的能力，從而有助于拓展學(xué)生自主解決工程問題的能力。改革前后的課程體系如表1所示。

表1 “滲流力學(xué)”創(chuàng)新班課程體系改革前后對比

從表1中可以看出，改革后的課程體系減弱了課堂授課環(huán)節(jié)，修改了部分固化講解內(nèi)容，結(jié)合理論學(xué)習(xí)內(nèi)容增設(shè)了研討式環(huán)節(jié)，提升學(xué)生主動學(xué)習(xí)和探索的能力。研討部分主要通過文獻(xiàn)導(dǎo)讀、設(shè)置引導(dǎo)問題和引導(dǎo)學(xué)生如何分析解決問題等手段，啟發(fā)和培養(yǎng)石油工程專業(yè)大學(xué)生的自主探索興趣和自主創(chuàng)新能力，同時將實驗環(huán)節(jié)的3個實驗由原來的2個固定實驗+1個自主設(shè)計實驗全部改革為自主設(shè)計和創(chuàng)新實驗，并鼓勵大學(xué)生將自主創(chuàng)新設(shè)計實驗和科技創(chuàng)新相結(jié)合，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對油氣滲流和油氣田開發(fā)專業(yè)的興趣愛好。

（二）“滲流力學(xué)”創(chuàng)新班課程教學(xué)方式改革與實踐

一方面，隨著現(xiàn)代化科技手段的進(jìn)步和信息化的發(fā)展，學(xué)生接受新知識和新理論的方式呈現(xiàn)多樣化的特點，課堂授課方式也需要與時俱進(jìn)；另一方面，分析能力、實踐能力、創(chuàng)造力以及溝通能力是未來全球?qū)こ炭萍既瞬诺囊螅凸こ虒I(yè)性強、工程實踐能力要求高，對特殊型人才和緊缺型人才需求越來越大，要求越來越高。因此，為適應(yīng)我國石油工業(yè)發(fā)展需求，在理論分析能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，需要培養(yǎng)探索創(chuàng)新性能力突出、工程實踐能力強的專業(yè)人才。

鑒于此，在“滲流力學(xué)”創(chuàng)新班課程教學(xué)體系的探索和改革中，注重基礎(chǔ)理論知識的講授與實際工程問題相結(jié)合，理論教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合，使學(xué)生在掌握扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識的同時，形成較強的綜合分析和解決問題的能力。具體改革措施包括以下五個方面。

1.將研討式教學(xué)與課堂授課模式進(jìn)行無縫銜接，隨講隨研討。研討過程中將小組與個人適時組合和分割，既可以調(diào)動個人主觀能動性，又可以培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作精神。

2.研討環(huán)節(jié)注重跟蹤并結(jié)合行業(yè)前沿動態(tài)和熱點問題。針對目前國內(nèi)外石油行業(yè)發(fā)展趨勢，給學(xué)生介紹“滲流力學(xué)”發(fā)展方向，逐步引導(dǎo)學(xué)生研讀“滲流力學(xué)”前沿論文，尤其是國外高水平論文，通過讓學(xué)生獨立撰寫小短文、讀后感和論文等形式，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力和研讀的能力。

3.開設(shè)“滲流力學(xué)”網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)網(wǎng)絡(luò)站點，教學(xué)資源上網(wǎng)協(xié)助學(xué)習(xí)。

4.將理論知識、研討內(nèi)容、實驗內(nèi)容與科技創(chuàng)新有機結(jié)合，理解并分析實際礦場案例。從油田礦場抽提實踐案例，以小組形式進(jìn)行研討學(xué)習(xí)，在鍛煉學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作能力的同時，逐步提高學(xué)生將理論與實際相結(jié)合來分析問題的能力。

5.探討多環(huán)節(jié)課程考核方式，側(cè)重創(chuàng)新性思維、工程問題研討過程中多角度分析問題的能力。分別從課堂教學(xué)、實驗教學(xué)、課程設(shè)計、實踐教學(xué)、科技創(chuàng)新等方面對學(xué)生進(jìn)行多方位和多環(huán)節(jié)的考核，同時在期末考試題型設(shè)計上，增加學(xué)生自主思考能力方面的考核內(nèi)容，側(cè)重學(xué)生理論與實際綜合分析能力的考核。

三、結(jié)論與認(rèn)識

“滲流力學(xué)”創(chuàng)新班課程體系改革自2015年啟動，經(jīng)過多年的教學(xué)實踐，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性明顯提高。從課后答疑情況來看，改革前幾乎沒有學(xué)生答疑，經(jīng)過研討教學(xué)模式的嵌入，學(xué)生能夠自己發(fā)現(xiàn)問題并積極解決問題，作業(yè)批改過程中看不到相互抄襲的痕跡，課程不通過率為零。可見通過創(chuàng)新班課程體系改革，學(xué)生的自主性、實踐性和創(chuàng)新性得到了明顯的提升，效果顯著。

“滲流力學(xué)”創(chuàng)新班課程體系改革的路還很長，需要在具體教學(xué)實踐環(huán)節(jié)中及時發(fā)現(xiàn)問題并針對具體問題對課程內(nèi)容和教學(xué)方式做出相應(yīng)的改進(jìn)。課程改革要考慮教學(xué)過程中“教師”與“學(xué)生”的角色定位，不能顧此失彼，精準(zhǔn)把握教學(xué)環(huán)節(jié)的無縫銜接、理論與現(xiàn)場實際問題的有機結(jié)合都是后續(xù)改革中要注意的問題。