煤油氣地質(zhì)學(xué)精品化課程建設(shè)改革與實踐

侯海海，李 剛，張國賓，賈 楠，肖 斌，王 帥，李雅楠

(遼寧工程技術(shù)大學(xué) 礦業(yè)學(xué)院，遼寧 阜新 123000)

為貫徹落實《教育部關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》文件精神，進一步推進和深化教育教學(xué)改革工作，全面推進資源勘查工程一流專業(yè)及其核心課程建設(shè)，促進教學(xué)能力的提升，推動教學(xué)范式從“以教為中心”向“以學(xué)為中心”轉(zhuǎn)變，切實提高本科人才培養(yǎng)質(zhì)量。本論文以資源勘查工程專業(yè)核心課程煤油氣地質(zhì)學(xué)為例，從課程概況、研究現(xiàn)狀、教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)與改革、教學(xué)方法和手段的改革、教學(xué)效果等方面進行了精品化課程建設(shè)改革與實踐的論述。

一、課程概況

煤油氣地質(zhì)學(xué)是資源勘查工程高年級本科生的必修課，同時也是大學(xué)期間的核心專業(yè)課程。在國家能源需求不斷擴大的背景下，該課程相關(guān)知識的內(nèi)延外展對于地質(zhì)類專業(yè)本科生未來考研和就業(yè)的重要性不言而喻。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生系統(tǒng)理解成煤的原始物質(zhì)、成煤條件、成煤過程、煤的化學(xué)組成、巖石學(xué)組成、煤質(zhì)評價指標、煤礦床的基本地質(zhì)特征及聚煤規(guī)律，同時使學(xué)生系統(tǒng)掌握油氣生成、運移、聚集成藏的基本原理及油氣分布的控制規(guī)律，為以后從事相應(yīng)的煤田地質(zhì)勘查、能源礦產(chǎn)勘查、開發(fā)工程奠定基本理論、基本知識和基本技能。

煤油氣地質(zhì)學(xué)是煤炭類高等院校資源勘查工程專業(yè)接觸到的唯一含油氣味課程，該課程是由原有的煤田地質(zhì)學(xué)和石油天然氣地質(zhì)學(xué)兩門課程合并而來，煤和石油天然氣在成藏條件和空間分布上既有不同點也有相似點：

(1)煤是固體，而油氣是流體，在成藏機制和分布控制模式上差異很大[1-2]。

(2)煤是一種固體可燃有機巖，是由植物遺體在溫度、壓力和時間作用下經(jīng)過一系列復(fù)雜的生物化學(xué)、物理化學(xué)及地球化學(xué)作用轉(zhuǎn)變而來[1]，油氣是由沉積埋藏作用保存在沉積物中的生物有機質(zhì)經(jīng)過一定的生物化學(xué)、物理化學(xué)變化而形成的[2];

(3)煤層氣作為煤中重要的自生自儲非常規(guī)天然氣，其成藏地質(zhì)和開發(fā)地質(zhì)條件與常規(guī)油氣有一定的相似性[3]。因此，這兩門課程在內(nèi)容編排上有一定的重合，在講授煤油氣地質(zhì)學(xué)時，需要將原有煤田地質(zhì)學(xué)和石油天然氣地質(zhì)學(xué)兩門課相通的內(nèi)容進行串并、融合、升級、系統(tǒng)地講授。

二、研究現(xiàn)狀

煤油氣地質(zhì)學(xué)課程的研究對象涵蓋了絕大多數(shù)的沉積能源資源，是未來從事相關(guān)能源領(lǐng)域勘查工作的必備知識儲備。課程內(nèi)容的深入研究、改革和實踐，不僅可以進一步提高教學(xué)質(zhì)量、改善教學(xué)條件，同時也可以增強學(xué)生今后從事相應(yīng)煤油氣地質(zhì)勘查和開發(fā)工作的基本理論、基本知識和基本技能，提升專業(yè)服務(wù)產(chǎn)業(yè)的能力。在調(diào)研國內(nèi)高等院校開設(shè)相關(guān)課程資料的基礎(chǔ)上，就教學(xué)理念和課堂實踐進行了現(xiàn)狀分析。

(1)頂層教學(xué)理念設(shè)計優(yōu)化。從建構(gòu)主義理論的角度出發(fā)，系統(tǒng)地分析建構(gòu)主義知識觀、認識論、教學(xué)觀在煤油氣地質(zhì)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[4]，其建構(gòu)主義指導(dǎo)下的教改原則包括自主學(xué)習(xí)原則、真實性原則、基礎(chǔ)性原則、全局性原則和靈活性原則。教學(xué)改革設(shè)計可以考慮從合理編排教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程實踐和預(yù)測教學(xué)效果等方面出發(fā)。

(2)教學(xué)方法探索與改革。由于煤油氣地質(zhì)學(xué)是一門實踐性和綜合性非常強的課程，多數(shù)院校均秉承理論—實踐—認識—再實踐的教學(xué)思路，在課堂教學(xué)中，部分院校在利用“啟發(fā)式、引導(dǎo)式和發(fā)散式”等教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，推行“銜接式、范例式、討論式和探究式”等教學(xué)方法[5-7];教學(xué)方式改革可以歸納為傳統(tǒng)與新煤體相結(jié)合、科研成果與課堂教學(xué)相結(jié)合，以及課內(nèi)與課外相結(jié)合等舉措。

(3)教學(xué)內(nèi)容與時俱進。需不斷系統(tǒng)總結(jié)本學(xué)科的新理論和新進展，將這些最新的內(nèi)容在課程中進行展示[8];新理論和新進展應(yīng)集中在拓寬思路、學(xué)科融合、綠色勘查和“雙碳”目標等幾個方向，立體化推進煤油氣地質(zhì)學(xué)有關(guān)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革。

(4)精品課建設(shè)。課程建設(shè)是教學(xué)改革的核心，也是教學(xué)改革不斷完善的成果，需要在教學(xué)實踐的基礎(chǔ)上不斷系統(tǒng)地進行更新和總結(jié)[9-10]，精品化課程建設(shè)應(yīng)包括師資隊伍建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計與優(yōu)化、教學(xué)方法和手段改革和教材建設(shè)等方面。

(5)雙語教學(xué)模式持續(xù)推進。油氣開采的部分技術(shù)是從國外引進來的，有必要對部分專業(yè)名詞進行講授，但英語教學(xué)如何有機融入課堂教學(xué)是一項需持續(xù)改進的課題[11]。

三、教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)與改革

(一)課程內(nèi)容的有機排序和組合

課程內(nèi)容的不斷優(yōu)化是課程建設(shè)中的一個基礎(chǔ)問題，煤油氣地質(zhì)學(xué)是一門既偏重于理論，又具有較強實踐性的課程。煤炭類高等院校資勘專業(yè)的煤油氣地質(zhì)學(xué)中的油氣部分課時量多為32 學(xué)時，遠遠低于石油類院校，因此必須在遵循教學(xué)內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的條件下，明確如何將油氣部分和煤田部分進行有機融合升級是該課程內(nèi)容重新編排和優(yōu)化的重要內(nèi)容。根據(jù)學(xué)生前期所學(xué)知識，在油氣藏形成理論的講授中，應(yīng)當(dāng)對比煤田地質(zhì)學(xué)中煤演化生烴過程進行講授，和學(xué)生討論分析煤演化和油氣演化的異同;而在油氣田分布規(guī)律的講授中，應(yīng)當(dāng)注重與前期所學(xué)的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)和巖相古地理相關(guān)內(nèi)容的類比;煤系非常規(guī)天然氣在生、儲、蓋、運、聚及保等成藏條件方面可以與常規(guī)油氣作對比講授。

(二)實驗、實踐教學(xué)與課堂教學(xué)的緊密銜接

煤油氣地質(zhì)學(xué)是一門理論性和實踐性并重的綜合性課程，因此理論教學(xué)內(nèi)容和實驗、實踐教學(xué)內(nèi)容需要統(tǒng)一緊密結(jié)合起來。比如，在講授完煤的宏觀煤巖類型和顯微煤巖組分特征后，緊接著應(yīng)該安排相應(yīng)的實驗課內(nèi)容;在講授完油氣成藏條件后，應(yīng)該帶領(lǐng)學(xué)生到相應(yīng)的實訓(xùn)基地進行實踐教學(xué)。除相關(guān)的實驗和實踐課程外，積極鼓勵學(xué)生參與到相關(guān)授課老師的科研課題中，指導(dǎo)學(xué)生就其感興趣的課題深入研究，在老師的指導(dǎo)和幫助下，學(xué)習(xí)并參與撰寫科技論文。進一步鞏固學(xué)生的理論知識，鍛煉學(xué)生解決實際問題的能力，教學(xué)效果會得到顯著提升。在野外基地實訓(xùn)過程中，引導(dǎo)學(xué)生如何發(fā)現(xiàn)能源、確定各類能源富集的主控因素、如何勘探開發(fā)能源、如何對能源進行集合運輸?shù)纫幌盗袑嵺`過程，加強學(xué)生對課本知識的應(yīng)用和理解能力，為后期學(xué)生能夠順利開展讀研、實習(xí)和尋求工作奠定相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)。

(三)雙語教學(xué)內(nèi)容的有機融入

隨著國際交流的不斷加強，為增強學(xué)生的國際化視野，應(yīng)將煤油氣地質(zhì)學(xué)重要的專業(yè)英語詞匯有機地融入課堂、實驗和實踐教學(xué)中。由于學(xué)時有限，有機融入并不是開設(shè)專業(yè)英語課程，而是與課程有關(guān)的核心且使用頻率較高的專業(yè)詞匯在授課過程中進行一定的講解。這些核心專業(yè)詞匯沒必要包羅萬象，僅僅針對各級標題下的核心詞和英文文獻經(jīng)常出現(xiàn)的核心詞進行一定程度的講授。比如，在講授煤巖學(xué)這部分內(nèi)容時，核心專業(yè)詞匯包括煤巖學(xué)、宏觀煤巖類型、顯微煤巖組分、鏡質(zhì)組、惰質(zhì)組和殼質(zhì)組等。在講授煤層氣成藏條件和開發(fā)過程時，核心專業(yè)詞匯包括煤層氣、儲層、吸附解吸、孔裂隙、有利區(qū)、成藏條件、生儲蓋組合、干酪根、鉆井、完井、試井、壓裂、排除和運輸?shù)取?/p>

四、教學(xué)方法和手段的改革

在課程緒論部分，帶領(lǐng)學(xué)生一起跟蹤國內(nèi)外煤油氣地質(zhì)的最新進展，介紹相關(guān)的領(lǐng)域的“硬核”學(xué)者和歷屆優(yōu)秀畢業(yè)生，表明能源地質(zhì)在國家發(fā)展中的重要性(視頻)，使學(xué)生認清國際和國內(nèi)能源發(fā)展形勢，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)課程的興趣和使命感。興趣是最好的老師，在激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上，教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革才能夠起到事半功倍的效果。

(一)增強教師團隊授課水平

為了實時跟蹤課程領(lǐng)域國內(nèi)外先進理論技術(shù)，積極選派任課教師參加校內(nèi)外教學(xué)培訓(xùn)和國內(nèi)外相關(guān)學(xué)術(shù)會議，增強任課教師的教學(xué)水平和學(xué)術(shù)能力。另外，邀請國內(nèi)知名學(xué)者和相關(guān)領(lǐng)域教學(xué)名師走進課堂，開設(shè)“專家講煤油氣”專欄，一方面可以拉近學(xué)生與知名專家的距離，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，搭建考研學(xué)生與潛在導(dǎo)師的溝通平臺，另一方面教學(xué)團隊成員也可以在學(xué)術(shù)知識和教學(xué)水平上得到一定的提高。

(二)教學(xué)手段的改革和創(chuàng)新

針對傳統(tǒng)課程教學(xué)以教師為主體，學(xué)生被動聽課，教學(xué)效率低等狀況，課程教學(xué)團隊需對教學(xué)手段和教學(xué)方式進行改革。在教學(xué)手段上，運用現(xiàn)代教育技術(shù)(雨課堂)，應(yīng)用各種形象化的教學(xué)手段(野外圖片和視頻)，使學(xué)生對課堂教學(xué)內(nèi)容不再感到抽象和枯燥，增加課程教學(xué)的信息量，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。在教學(xué)方式上，除了傳統(tǒng)的引導(dǎo)式和啟發(fā)式教學(xué)，本項目擬提出以學(xué)生掌握更多知識為核心，旨在調(diào)動學(xué)生和教師共同興趣的“雙主授課模式”。該教學(xué)模式提出的背景是與國外本科生相比較，我國本科生對書本以外專業(yè)知識的掌握明顯偏低。該教學(xué)模式具體內(nèi)容大體步驟如下：(1)將學(xué)生分組(2～3 人一組)，給每個小組分配與課程有關(guān)熱點和前沿知識的英文論文;(2)在與授課老師的溝通交流下，學(xué)生進行翻譯并制作PPT;(3)學(xué)生在課程中匯報，授課老師指導(dǎo)并就有關(guān)問題提問和討論。

(三)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的合理利用

近年來隨著網(wǎng)絡(luò)課堂(大學(xué)慕課、智慧樹和超星視頻等)教學(xué)資源數(shù)據(jù)庫的不斷完善，老師和學(xué)生隨時隨地可以在網(wǎng)絡(luò)上調(diào)取相關(guān)資料，或完善自己的教學(xué)大綱或教學(xué)資料，或提前預(yù)習(xí)或自主學(xué)習(xí)，這對于疫情防控常態(tài)化下的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的合理使用顯得更加重要。這里的合理使用并不是完全依靠網(wǎng)絡(luò)課堂，而應(yīng)該在原有授課的基礎(chǔ)上，利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源進行合理補充和相關(guān)知識拓展。如在講授煤的化學(xué)組成時，可以讓學(xué)生從網(wǎng)絡(luò)資源上了解更多有關(guān)煤的化學(xué)加工利用的相關(guān)知識;在講授煤層氣開發(fā)壓裂過程時，學(xué)生可以在網(wǎng)絡(luò)課堂上找到具體的壓裂過程及其動畫模擬。最終形成一套行之有效的線下線上混合式教學(xué)模式。

(四)改善考核評估體系

該課程不僅包括理論知識，還包括較多的實驗和實踐內(nèi)容，考核方式應(yīng)由原有的期末考試試題方式向課堂測試、文獻閱讀、知識點討論、課后作業(yè)和綜合考核等過程性考核評估轉(zhuǎn)變。期末閉卷方式考核僅僅能夠考查學(xué)生對基本知識點和基本技能的掌握程度，增加過程性考查后，可以有效考查學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐能力和綜合分析能力。如在進行顯微煤巖組分鑒定實驗時，每個學(xué)生需獨立鑒定一塊煤磚，最終根據(jù)記錄分析結(jié)果給予相應(yīng)的成績;野外實踐時，可以讓分組學(xué)生對煤層氣勘探開發(fā)過程進行口述，根據(jù)熟悉程度進行相應(yīng)的成績評定。為了提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，改善課程考核評估體系，需要從考核內(nèi)容、考核方式、評價指標和權(quán)重上對現(xiàn)有考核方法進行改革，建立過程性考核評估體系。

五、教學(xué)效果

1.為了夯實本科生專業(yè)課理論基礎(chǔ)，開展了授課師資隊伍建設(shè)和理論教學(xué)改革，引進了外校高水平教學(xué)名師和校內(nèi)其他相關(guān)學(xué)科(專業(yè))教師參與課程改革全過程，建立了“課內(nèi)講授—課外拓展—學(xué)生討論—實驗實踐檢驗”系統(tǒng)化、一體化的專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)思路，構(gòu)建了“煤油氣地質(zhì)學(xué)試題庫”隨機抽檢數(shù)據(jù)庫，切實提高了理論教學(xué)水平和學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

2.提出了以學(xué)生為中心、旨在調(diào)動學(xué)生和教師共同興趣的“雙主授課模式”以“雙主教學(xué)模式”理論為指導(dǎo)，結(jié)合資源勘查工程專業(yè)實驗和實踐性較強的特點，使得該授課模式獲得進一步發(fā)展與應(yīng)用。在課前提問和課末總結(jié)的基礎(chǔ)上，教師不但在課堂上傳授知識，答疑解惑，還鼓勵學(xué)生積極發(fā)言，對授課內(nèi)容進行質(zhì)疑和討論。同時，將教學(xué)內(nèi)容劃分為課堂老師講授內(nèi)容和課下學(xué)生自學(xué)內(nèi)容，在課堂增加學(xué)生自學(xué)和應(yīng)用知識的機會，適當(dāng)減少聽課時間，調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性。從而實現(xiàn)學(xué)生由被動學(xué)習(xí)到主動學(xué)習(xí)、從學(xué)習(xí)知識到應(yīng)用知識和創(chuàng)造知識的意識轉(zhuǎn)變。

3.為了增加本科生課外專業(yè)知識，在結(jié)束一個知識體系學(xué)習(xí)后，增設(shè)一個或多個課堂綜合訓(xùn)練內(nèi)容，即通過布置相關(guān)課外專業(yè)知識論文閱讀量，以課堂提問(討論)、翻轉(zhuǎn)課堂、課后作業(yè)和課內(nèi)(后)匯報等多種形式進行抽檢，切實增加本科生課外閱讀量和知識儲備。為了拓展本科生國際化學(xué)術(shù)視野，一方面，開展了與課程體系相關(guān)的專業(yè)英語講授，探索性地進行了雙語授課模式;另一方面，學(xué)生分組分配與課程有關(guān)熱點和前沿知識的英文論文，課下翻譯閱讀，課堂講解匯報，授課老師現(xiàn)場指導(dǎo)并就有關(guān)問題進行討論。通過上述方式，使學(xué)生在專業(yè)知識上從“國內(nèi)”走向“國際”，緊隨國內(nèi)外知識前沿，有效拓展本科生的國際化學(xué)術(shù)視野。

4.進一步完善過程性評價體制，學(xué)生綜合素質(zhì)得到了明顯的提升。過程性評價是完善閉卷考試重要的舉措之一，通過資料調(diào)研和近幾年的教學(xué)積累，目前所形成的過程性評價資料包括：課堂作業(yè)、英文翻譯、匯報PPT、實驗報告、野外實踐報告和綜合訓(xùn)練報告等，建立以上過程性評價資料的評分標準，對每個學(xué)生的過程性成績打分，結(jié)合期末測試成績，最終完成每個學(xué)生該課程的綜合評價。通過近3 年的實施，學(xué)生對知識能力掌握程度、應(yīng)用能力運用程度和綜合素質(zhì)拓展程度明顯有所提升，歷屆學(xué)生對該課程目標達成度和各級知識點掌握達成度逐步升高。