滲流力學(xué)教學(xué)中探究式課堂教學(xué)方法實(shí)例

李明川 馮其紅

（中國石油大學(xué)石油工程學(xué)院 山東 青島 266555）

滲流力學(xué)教學(xué)中探究式課堂教學(xué)方法實(shí)例

李明川 馮其紅

（中國石油大學(xué)石油工程學(xué)院 山東 青島 266555）

為充分發(fā)揮學(xué)生自主探究滲流規(guī)律、培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐和終身學(xué)習(xí)的能力，在滲流力學(xué)課堂教學(xué)中，應(yīng)以探究式教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成對滲流規(guī)律的揭示，結(jié)合教材滲流邊界條件3個(gè)實(shí)例分析，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知滲流物理現(xiàn)象的客觀存在性，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性，發(fā)揮學(xué)生自主探究的能動(dòng)性。

滲流力學(xué)；探究式課堂教學(xué)；自主探究；能動(dòng)性

探究式課堂教學(xué)是指在課堂理論教學(xué)中，在教師的啟發(fā)引導(dǎo)下，學(xué)生通過自主閱讀、觀察、實(shí)驗(yàn)、思考、討論、聽講等途徑去獨(dú)立探究，自行發(fā)現(xiàn)并掌握所學(xué)知識(shí)的一種教學(xué)方法。

最早提出探究課堂教學(xué)方法的是美國教育家杜威，他認(rèn)為科學(xué)教育不僅僅是讓學(xué)生學(xué)習(xí)大量的知識(shí)，更重要的是學(xué)習(xí)科學(xué)研究的過程或方法。美國芝加哥大學(xué)J.J.Schwab教授強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法與過程，認(rèn)為探究式過程和方法適合培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力，培養(yǎng)學(xué)生自我汲取知識(shí)的能力。

滲流力學(xué)教學(xué)中的探究式課堂教學(xué)方法

傳統(tǒng)的滲流力學(xué)教學(xué)方法是教師“講解式”傳授，學(xué)生“被動(dòng)式”學(xué)習(xí)，教師講授是學(xué)生獲得知識(shí)的唯一來源。教學(xué)模式主要采用“師講生聽”的教學(xué)模式，重視滲流力學(xué)經(jīng)典理論的講授，學(xué)生缺乏建構(gòu)知識(shí)的動(dòng)態(tài)認(rèn)識(shí)。課堂教學(xué)是以教師為圓心，以教材為半徑，學(xué)生在一個(gè)封閉的課堂圈內(nèi)打轉(zhuǎn)，教與學(xué)局限于教材，是封閉式的教學(xué)過程。教學(xué)過程中教師起著傳話筒的作用，只是向?qū)W生單向灌輸知識(shí)。

滲流力學(xué)探究式課堂教學(xué)遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，以素質(zhì)教育思想為指導(dǎo)，以學(xué)生主動(dòng)參與課堂教學(xué)為前提，以油氣滲流力學(xué)教材為探究內(nèi)容，以學(xué)生現(xiàn)實(shí)生活為參照對象，在教師的講授和指導(dǎo)下，自主探索特定的滲流物理現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)和解決特有的滲流問題的方法和步驟，發(fā)現(xiàn)滲流物理現(xiàn)象各因素的內(nèi)在聯(lián)系，找出符合特有滲流現(xiàn)象的規(guī)律。在滲流力學(xué)教學(xué)過程中，教師的任務(wù)是調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題、獲取知識(shí)的能力；要設(shè)置探究情境，把握探究的深度，營造探究的氛圍，促進(jìn)探究的進(jìn)程，評價(jià)探究的成敗。學(xué)生根據(jù)教師提供的滲流物理現(xiàn)象條件，明確探索的目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)探究的問題，探索探究的方法，理順探索的思路，交流探究的內(nèi)容，總結(jié)探究的結(jié)果。滲流力學(xué)探究式課堂教學(xué)是教師和學(xué)生雙方都參與的活動(dòng)，均以雙重身份進(jìn)入滲流力學(xué)理論教學(xué)課堂。

滲流力學(xué)中探究式課堂教學(xué)的意義

滲流力學(xué)探究式課堂教學(xué)是滲流力學(xué)理論教學(xué)的創(chuàng)新，改變了傳統(tǒng)課堂教學(xué)重傳授、強(qiáng)記憶、機(jī)械獨(dú)立的訓(xùn)練，以討論式、協(xié)作式啟發(fā)探究為主，重視創(chuàng)造能力的培養(yǎng)，改變了傳統(tǒng)課堂教學(xué)教師是傳授者，學(xué)生是被動(dòng)接受者的關(guān)系。

滲流力學(xué)探究式課堂教學(xué)遵循現(xiàn)代教育以人為本的教學(xué)理念，順應(yīng)課程教學(xué)改革的趨勢，提倡學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題的創(chuàng)新能力培養(yǎng)，以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立、自主的學(xué)習(xí)能力，充分發(fā)揮自主的創(chuàng)造思維。

滲流力學(xué)探究式課堂教學(xué)適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)運(yùn)行機(jī)制，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與教學(xué)的積極性，發(fā)揮學(xué)生自主探究的能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，使課堂教學(xué)煥發(fā)出生機(jī)。教學(xué)形式的轉(zhuǎn)變，要最大限度地減少教師的講授，最大限度地滿足學(xué)生自主發(fā)展的需要，盡可能做到讓學(xué)生在參與中學(xué)習(xí)，在探索中發(fā)展，在合作中進(jìn)步，在探究中創(chuàng)新。

滲流力學(xué)探究式課堂教學(xué)有助于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，體現(xiàn)知識(shí)創(chuàng)新與實(shí)踐能力的結(jié)合。通過讓學(xué)生參與實(shí)際的滲流問題思考與互動(dòng)的教學(xué)實(shí)踐，能提高學(xué)生收集處理信息的能力、獨(dú)立完成任務(wù)能力、合作交流能力、語言表達(dá)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力和設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力。

滲流力學(xué)探究式課堂教學(xué)有助于學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力的鍛煉，使學(xué)生真正成為自主學(xué)習(xí)的主人，激發(fā)學(xué)習(xí)的自主性。學(xué)生通過對實(shí)際滲流現(xiàn)象分析篩選，學(xué)會(huì)參透復(fù)雜的表象，深入把握滲流規(guī)律的本質(zhì)，通過對不同滲流物理現(xiàn)象存在的原因的探究，不斷提高自己探究學(xué)習(xí)方法的能力，有利于終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。

滲流力學(xué)探究式教學(xué)方法實(shí)例

結(jié)合滲流力學(xué)課堂教學(xué)的探究式教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)滲流物理現(xiàn)象的客觀性，可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)密思考問題的能力。

完整的滲流數(shù)學(xué)模型包括綜合微分方程和定解條件，與時(shí)間有關(guān)的定解條件為初始條件，與空間位置有關(guān)的定解條件為邊界條件。根據(jù)滲流規(guī)律給出的已知條件將滲流中的邊界條件分為三類。

一是勢已知的邊界——第一類邊界。

例1:圓形定壓邊界油層中心一口井穩(wěn)定滲流模型。

引導(dǎo)學(xué)生分析命題條件:（1）圓形油層中心一口井，由圓柱坐標(biāo)Laplace算子映射到平面上的二維平面徑向流。（2）穩(wěn)定滲流，運(yùn)動(dòng)要素與時(shí)間無關(guān)，所以滲流數(shù)學(xué)模型為:。（3）定壓邊界，即供給邊界上壓力恒定P|r=re=Pe；再根據(jù)達(dá)西定律可知，要保證Q一定，則有P|r=rw=Pw一定。

數(shù)學(xué)模型為:

微分方程有兩個(gè)未知數(shù)P、r，有兩個(gè)邊界條件，則該方程可求解。

二是流量或流速已知——第二類邊界。

例2:圓形封閉地層中心一口井彈性不穩(wěn)定滲流。

分析命題條件:（1）圓形油層中心一口井，圓柱坐標(biāo)Laplace算子映射到平面上的二維平面徑向流為。（2）彈性不穩(wěn)定滲流，與時(shí)間有關(guān)的運(yùn)動(dòng)要素為，所以滲流數(shù)學(xué)模型為:。（3）在井未生產(chǎn)時(shí)，地層壓力為初始壓力，即P|t=0=Pi。（4）在距離井中心為r處地層滲流服從達(dá)西定律；在封閉邊界r=re處由于不滲透層或者斷層作用沒有流體流入，則；在內(nèi)邊界r=rw處在時(shí)間ti時(shí)刻產(chǎn)量為Qi，則。

數(shù)學(xué)模型為:

微分方程有三個(gè)未知數(shù)P、r、t，有兩個(gè)邊界條件和一個(gè)初始條件，則該方程可求解。

三是勢、流量和流速均未知——第三類邊界。

勢、流量和流速均未知，但它們的關(guān)系Q=F（Φ）或者Q=F（Φ'）已知。

例3:圓形有界定壓油層中心一口井不穩(wěn)定滲流。

分析命題條件:（1）圓形油層中心一口井，圓柱坐標(biāo)Laplace算子映射到平面上的二維平面徑向流為）。（2）彈性不穩(wěn)定滲流，則與時(shí)間有關(guān)的運(yùn)動(dòng)要素為，所以滲流數(shù)學(xué)模型為:。（3）在井未生產(chǎn)時(shí)，地層壓力為初始壓力，即P|t=0=Pi。（4）定壓邊界，即供給邊界上壓力恒定P|r=re=Pe；在內(nèi)邊界r=rw處地層滲流服從達(dá)西定律，在時(shí)間ti時(shí)刻產(chǎn)量為Qi，則。

數(shù)學(xué)模型為:

微分方程有三個(gè)未知數(shù)P、r、t，有兩個(gè)邊界條件和一個(gè)初始條件，則該方程可求解。從例3的分析過程中可看出，它集例1和例2的邊界條件在一起，故又可稱為混合邊界。

通過教材設(shè)置的實(shí)例情境，引導(dǎo)學(xué)生分析滲流數(shù)學(xué)模型的來源依據(jù)，對每一個(gè)存在的滲流條件深入地分析，揭示其滲流運(yùn)動(dòng)規(guī)律及物理意義，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力，也讓學(xué)生體會(huì)到了學(xué)習(xí)的樂趣，提高學(xué)生滲流理論課程學(xué)習(xí)的興趣，鍛煉學(xué)生綜合能力。

滲流力學(xué)探究式課堂教學(xué)是在教師的講授和啟發(fā)下，以教材內(nèi)容為依據(jù)，以學(xué)生自主探索為主，引導(dǎo)學(xué)生對客觀存在的滲流物理現(xiàn)象進(jìn)行觀察、思考，發(fā)現(xiàn)特定滲流過程存在的問題，分析發(fā)生滲流現(xiàn)象的物理參數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，解釋與之符合的滲流規(guī)律，揭示特有滲流現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)。滲流力學(xué)探究式課堂教學(xué)是滲流力學(xué)課堂教學(xué)的創(chuàng)新，是順應(yīng)以人為本的教學(xué)理念的改革，適應(yīng)了現(xiàn)代教學(xué)的運(yùn)行機(jī)制，有助于學(xué)生綜合能力和終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。

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G712

：A

：1672-5727（2013）01-0102-02

李明川（1976—），男，四川資中人，博士，中國石油大學(xué)石油工程學(xué)院講師，研究方向?yàn)闈B流力學(xué)理論、油氣田開發(fā)以及天然氣水合物等。