互動研討教學模式在“滲流力學”教學中的應(yīng)用

[摘 要] “滲流力學”是石油工程專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程。針對“滲流力學”課程的內(nèi)容特點和石油工程專業(yè)特點，分析“滲流力學”課程教學中存在的難點和問題，探索多向互動式教學模式在“滲流力學”教學中的應(yīng)用，利用“設(shè)疑法”“不定向提問法”“課堂討論法”等方法及“大學生科技創(chuàng)新課題”等多種方式來提高“滲流力學”課程課堂教學效果，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力。通過相關(guān)研究與分析，形成了最優(yōu)化的石油工程專業(yè)“滲流力學”的教學大綱、教學內(nèi)容和教學方法。

[關(guān)鍵詞] “滲流力學”;研討教學;師生互動;課題討論;科技創(chuàng)新

[基金項目] 2014年度教育部高等學校項目“校外人才培養(yǎng)基地建設(shè)”（3GK00006）;2016年度中國石油大學（北京）教學改革項目“多向互動研討教學模式在滲流力學教學中的應(yīng)用”（00001184）

[作者簡介] 龐占喜（1977—），男，山東禹城人，工學博士，中國石油大學（北京）石油工程學院副教授，主要從事油氣藏滲流機理及數(shù)值模擬研究。

[中圖分類號] G642.4? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）37-0109-04? ? [收稿日期] 2021-04-20

滲流力學是一門研究流體在多孔介質(zhì)中流動規(guī)律的學科，針對石油工程專業(yè)而言，其是一門研究油氣水在儲層中流動規(guī)律的學科?！皾B流力學”課程是石油工程、油氣田開發(fā)、提高原油采收率、油藏數(shù)值模擬等方面的理論基礎(chǔ)，屬于核心專業(yè)基礎(chǔ)課程[1]。該課程授課過程中，經(jīng)常出現(xiàn)老師難以講授清楚、學生難以領(lǐng)會明白、課堂教學成效差異大等問題。但是“滲流力學”是油藏工程、采油工程、提高采收率、數(shù)值模擬等專業(yè)課程的基礎(chǔ)，將“滲流力學”的知識體系融會貫通，對于學生以后的學習、科研和工作等各方面均有重要作用[2-4]。如何改善授課教師的課堂教學效果，如何提高上課學生的課堂接受程度，如何使學生將滲流力學的相關(guān)理論加以應(yīng)用與拓展，是眾多“滲流力學”教師在努力思考及積極探索的一個難題。根據(jù)石油院校石油開發(fā)相關(guān)專業(yè)的要求，考慮油氣“滲流力學”教學中的困難之處，綜合油氣“滲流力學”課程內(nèi)容的主次關(guān)系特征，本文開展多向互動式教學法在我?！皾B流力學”教學中如何應(yīng)用的研究[5]。該教學方法對于課堂教學效果的改善具有明顯的作用。

一、“滲流力學”課程教學存在問題分析

本文首先開展了“滲流力學”課程教學存在問題的調(diào)研與分析，通過調(diào)研分析，認識到了目前教學中存在的諸多問題，包括：（1）目前大多數(shù)“滲流力學”的教學過程仍以相關(guān)知識點的直接講授為主要手段，學生并不能完全理解知識點的本質(zhì)含義及不同知識點間的關(guān)聯(lián)性，因此只能死記基本公式和基本原理而不能自主建立新的滲流數(shù)學模型[2，4]。（2）常規(guī)的“滲流力學”教學方法仍然是以教師在課堂上的機械式講解為主，學生則以被動的方式聽課，學生所獲取的知識僅來源于教師的講授;學生缺乏建構(gòu)知識的動態(tài)認識，教與學局限于教材，是封閉式的教學過程。（3）“滲流力學”綜合了油氣開發(fā)地質(zhì)、高等數(shù)學、油層物理、流體力學等多個學科的基礎(chǔ)知識，概念多、公式多、推導多、理解多，如果學生缺乏相關(guān)領(lǐng)域的知識，則會在“滲流力學”學習過程中遇到諸多困難[1]。（4）滲流力學是關(guān)于油氣水在多孔介質(zhì)中的運動規(guī)律的一門學科，由于多種流體在復雜儲層中的流動過程、分布狀態(tài)、驅(qū)替特征等并不直觀，學生難以明白眼睛所看不到的滲流規(guī)律，這使得學生難以理解并深入分析相關(guān)知識點[4]。

通過以上總結(jié)與分析，對比我校與其他學校的教學內(nèi)容，給出我們學校今后課程的優(yōu)化及調(diào)整方向，有利于探索適合我校石油工程專業(yè)“滲流力學”的最優(yōu)化教學內(nèi)容和教學方法。

二、多向互動研討教學模式的主要做法

（一）新章節(jié)開講時的設(shè)疑與章節(jié)結(jié)束時的留疑方法與方式

“滲流力學”教學過程中，對新章節(jié)開講時的設(shè)疑方式及設(shè)疑問題進行了梳理與提升;同時，對每章節(jié)結(jié)束時的留疑方法與方式也進行了相應(yīng)的梳理，有利于學生提高學習深度，加強對“滲流力學”課程的理解與掌握?！皾B流力學”涉及“開發(fā)地質(zhì)”“油層物理”“流體力學”等多門課程的知識點和相關(guān)概念、需要靈活運用高等數(shù)學的知識對偏微分方程進行推導與求解，學生學習過程中容易產(chǎn)生枯燥之感，甚至出現(xiàn)畏懼之感，從而對“滲流力學”產(chǎn)生抵觸情緒而影響學習效果。

例如，在講解“絕對滲透率”這一知識點時，可以先向?qū)W生展示不同巖石（多孔介質(zhì)）的類型照片，在此基礎(chǔ)上對兩塊橫截面積相同、長度相同、孔隙分布特征相似的巖石進行比較，如果在這兩塊巖石的兩端施加相同壓差，那么為什么會出現(xiàn)流過巖石液體的流量存在差異的結(jié)果呢？這樣的過程，一方面有助于學生回憶起“油層物理”課程中的巖石體積、孔隙度等的概念，另外一方面也有助于讓學生看到“油層物理”與“滲流力學”之間存在的差異，從而引起學生的好奇心，然后利用法國工程師達西的實驗結(jié)果而引出滲透率的概念及影響因素。這樣的設(shè)疑及留疑方式有利于學生對“滲流力學”的滲透率概念進行深入理解。

教學過程中使用該種方法，讓學生主動參與到課堂教學過程中，變被動聽課為主動學習，學生在課堂上能夠積極思考，跟隨教師的講課思路，再通過教師的適當總結(jié)與課堂提問，可以有效提高學習效果。同時，教師授課過程中應(yīng)以板書為主，多媒體課件為輔，讓公式的整個推導過程呈現(xiàn)于黑板上，使學生積極參與到相關(guān)公式的推導過程中。

（二）授課過程中的“不定向提問法”的應(yīng)用

高校教師的授課過程應(yīng)該是培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維的過程，因此課堂教學過程中應(yīng)該讓學生積極思考，其中最實用且有效的方法就是提問法。課堂上所提出的問題不能是教師根據(jù)自己的主觀意愿想到的與課程無關(guān)的問題，而應(yīng)該是圍繞教學內(nèi)容形成的具有啟發(fā)性的問題。所謂“不定向提問法”，即在授課過程中，一方面要經(jīng)常性提問，另一方面不僅僅提問學習成績好的同學，而且要充分調(diào)動所有學生的課堂積極性。教學過程是師生雙向的思維交流過程，提問法既是課堂教學中的常用方法，也是獲取學生聽課效果的重要手段。靈活應(yīng)用提問法，獲取學生反饋的信息，對課堂教學進行實時調(diào)整，可有效提高課堂教學成效。如果課堂上不應(yīng)用提問法，就無法獲取學生的反饋信息，也就無法實時調(diào)控課堂教學，勢必影響課堂教學效果?！皾B流力學”課程的性質(zhì)，決定了該課程在講授過程中要以板書為主體，多媒體課件為輔助。讓學生充分參與到公式的推導過程中，有利于學生深入理解油藏流體的滲流本質(zhì)與理論基礎(chǔ)。有時，可讓學生親自到黑板上參與推導過程或者通過提問方式讓學生說出推導結(jié)果。