“油層物理”課程線上教學(xué)初探

董明達(dá) 黃小亮 田 杰

（重慶科技學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)院，重慶 401331）

0 引言

“油層物理”是石油與天然氣工程領(lǐng)域中學(xué)生所接觸到的第一門(mén)專(zhuān)業(yè)課，在某種程度上可以稱(chēng)為專(zhuān)業(yè)課的起點(diǎn)[1，2]。本課程是滲流力學(xué)、油藏工程、油氣藏?cái)?shù)值模擬等課程的前序課程，如果學(xué)生對(duì)本課程的內(nèi)容掌握不到位，會(huì)對(duì)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生極大的負(fù)面影響。本門(mén)課程是一門(mén)綜合性極強(qiáng)的交叉領(lǐng)域?qū)W科，涉及了固體力學(xué)、物理化學(xué)、流體力學(xué)等多學(xué)科知識(shí)[3，4]。在學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中，普遍存在知識(shí)點(diǎn)領(lǐng)會(huì)不清、理論應(yīng)用效果較差、課堂教學(xué)氛圍沉悶等現(xiàn)象。如何有效提升油層物理課程教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果是長(zhǎng)期困擾本學(xué)科教師的難題。隨著慕課、雨課堂和UMU 等網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的興起，為解決上述難題提供了新的渠道和思路[5，6]。本文以網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)教學(xué)為基礎(chǔ)，考慮油層物理課程教學(xué)所面臨的困難，針對(duì)重慶科技學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)院的油層物理課程教學(xué)改革進(jìn)行了探討，力圖提升本課程的教學(xué)效果。

1 油層物理課程教學(xué)存在的問(wèn)題

1.1 知識(shí)點(diǎn)涉及領(lǐng)域廣，學(xué)生難以領(lǐng)會(huì)

首先，油層物理是一門(mén)綜合性極強(qiáng)的多領(lǐng)域交叉學(xué)科，其中包含了固體力學(xué)、物理化學(xué)、流體力學(xué)和高等數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)課程中的一些基本理論，也涵蓋了地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)和石油工程導(dǎo)論中的一些基本概念。學(xué)生在學(xué)習(xí)這些課程的過(guò)程中，如果存在知識(shí)點(diǎn)掌握不清、基本概念混淆的現(xiàn)象，那么在學(xué)習(xí)油層物理課程時(shí)就會(huì)格外吃力。其次，油層物理中所涉及的一些概念，如孔隙度、滲透率、巖石壓縮系數(shù)和相對(duì)滲透率等，通常是描述地下巖石和流體的一些基本性質(zhì)，然而地下的巖石和流體無(wú)法讓學(xué)生直觀的接觸，即使向?qū)W生展示從地下取出的巖心和原油，也無(wú)法體現(xiàn)其在地下的狀態(tài)，這就導(dǎo)致學(xué)生在理解這些知識(shí)點(diǎn)時(shí)仍然存在一定的困難。最后，油層物理是一門(mén)應(yīng)用型學(xué)科，所涉及的知識(shí)點(diǎn)通常來(lái)自礦場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室結(jié)果之中，一些基本概念的定義在不同版本教材中也存在較大的差異，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)這些基本概念和知識(shí)點(diǎn)的過(guò)程中難以領(lǐng)會(huì)并容易混淆，極大地影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，容易讓學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒。

1.2 課堂氛圍沉悶，學(xué)生參與度低

目前油層物理的教學(xué)方式普遍為課上PPT 講授為主、課后學(xué)生完成作業(yè)為輔。由于課程涉及基本概念較多、公式較為繁雜，導(dǎo)致學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過(guò)程中抬頭率較低，經(jīng)常出現(xiàn)溜號(hào)走神現(xiàn)象。即使教師在課上通過(guò)提問(wèn)和討論等方式對(duì)課堂氛圍進(jìn)行活躍，但是學(xué)生在反復(fù)涉及新概念、新知識(shí)的情況下，難以長(zhǎng)時(shí)間的保持注意力高度集中，大部分學(xué)生難以參與進(jìn)課堂教學(xué)過(guò)程當(dāng)中來(lái)。如何提升學(xué)生在課堂上的參與度，引導(dǎo)學(xué)生投入精力，提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性在當(dāng)前的油層物理課程教學(xué)過(guò)程中顯得尤為重要。

1.3 部分知識(shí)點(diǎn)較為陳舊，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低

油層物理課程中大部分知識(shí)點(diǎn)都來(lái)自美國(guó)和蘇聯(lián)在20 世紀(jì)前中期從實(shí)驗(yàn)中得出的經(jīng)驗(yàn)結(jié)論，隨著實(shí)驗(yàn)精度的提高，一些基本概念和理論在當(dāng)今存在著較大的爭(zhēng)議。比如，目前大部分教材中認(rèn)為油水間毛管力在親油油藏中是驅(qū)油阻力，在親水油藏中是驅(qū)油動(dòng)力，但是一些學(xué)者結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和礦場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為毛管力無(wú)論在親水還是親油油藏中都是驅(qū)油阻力，甚至一些學(xué)者還認(rèn)為不存在純粹的親油油藏。同時(shí)，隨著石油資源的不斷開(kāi)采，常規(guī)油氣藏的產(chǎn)量在世界油氣資源的產(chǎn)量占比已不足40%，以頁(yè)巖、致密油氣藏為代表的非常規(guī)儲(chǔ)層逐漸成為目前石油領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。但是，現(xiàn)階段油層物理課程知識(shí)點(diǎn)對(duì)于非常規(guī)油氣藏涉及較少，已經(jīng)不符合時(shí)代的發(fā)展需求。這些學(xué)術(shù)爭(zhēng)議和陳舊的知識(shí)體系大大減弱了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也增加了教學(xué)難度。

2 基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)教學(xué)的課程改革探討

2.1 基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的課堂教學(xué)新模式

目前本校的油層物理課程的主要授課方式是以課堂PPT 講授為主，學(xué)生課下作業(yè)及自主學(xué)習(xí)為輔。從目前的教學(xué)情況來(lái)看，課上學(xué)生抬頭率較低，課后作業(yè)重復(fù)率較高，學(xué)生自主學(xué)習(xí)情況較差。近年來(lái)慕課、雨課堂和UMU 等網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的興起，讓傳統(tǒng)課堂授課模式的轉(zhuǎn)變成為可能。手機(jī)是目前人們生活中最常使用的社交電子設(shè)備，老師和學(xué)生對(duì)手機(jī)的依賴(lài)程度決定了它在教學(xué)過(guò)程中不可替代的位置。在授課過(guò)程中引入慕課、UMU 等手機(jī)互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)，可以有效地提升教學(xué)效果，讓學(xué)生能夠便捷的學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)，也讓教師能夠及時(shí)地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)程度。目前UMU 等手機(jī)互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)主要包括分享知識(shí)、組織互動(dòng)、參與學(xué)習(xí)、搭建學(xué)習(xí)平臺(tái)、構(gòu)建混合式學(xué)習(xí)項(xiàng)目及開(kāi)展微課大賽等功能，這些功能可以極大地減少教學(xué)的時(shí)間成本，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)可以縮短教師與學(xué)生之間的距離，延長(zhǎng)課堂時(shí)間，讓學(xué)生課后學(xué)習(xí)與課堂學(xué)習(xí)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。教師可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)平臺(tái)不定時(shí)的向?qū)W生分享油層物理課程相關(guān)的視頻、動(dòng)畫(huà)或者文章，讓學(xué)生更好地掌握學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)和最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，有助于學(xué)生培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣和提升學(xué)習(xí)效果。

2.2 基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的課后作業(yè)新類(lèi)型

課后作業(yè)是考查學(xué)生對(duì)課堂講授知識(shí)點(diǎn)掌握情況最直接有效的方法，也是加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解的重要渠道。目前油層物理教學(xué)過(guò)程中，普遍存在課后作業(yè)題庫(kù)建設(shè)不足，學(xué)生提交的作業(yè)重復(fù)率較高的問(wèn)題。UMU 等互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)的誕生增加了課后作業(yè)形式的多樣性，教師可以利用類(lèi)似的互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)平臺(tái)對(duì)學(xué)生布置開(kāi)放性作業(yè)，建立更為龐大的習(xí)題庫(kù)，讓學(xué)生從不同類(lèi)型的習(xí)題中培養(yǎng)學(xué)習(xí)的興趣。同時(shí)，在布置課后習(xí)題的過(guò)程中還可以加入隨機(jī)數(shù)的概念，對(duì)于一些公式計(jì)算根據(jù)學(xué)號(hào)為學(xué)生分配不同的隨機(jī)數(shù)，從而讓結(jié)果不在一成不變，這就大大地減少了作業(yè)的重復(fù)率，提高了學(xué)生自主完成作業(yè)的頻率。

2.3 基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的考核標(biāo)準(zhǔn)新體系

根據(jù)國(guó)務(wù)院下發(fā)的“深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見(jiàn)”中所提出的高校應(yīng)改革考試考核內(nèi)容及方式，注重考查學(xué)生運(yùn)用知識(shí)分析、解決問(wèn)題的能力，探索非標(biāo)準(zhǔn)答案考試，破除高分低能積弊的要求，并結(jié)合油層物理目前存在的教學(xué)問(wèn)題，建立完善的油層物理非標(biāo)準(zhǔn)答案考核體系。目前互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)平臺(tái)中已經(jīng)存在非標(biāo)準(zhǔn)答案考核體系的雛形，需要教師在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步為學(xué)生量身打造合適的試題庫(kù)。建立非標(biāo)準(zhǔn)答案考核體系首先要強(qiáng)化過(guò)程評(píng)價(jià)，從油層物理課程開(kāi)課直到期末考試，每次課前預(yù)習(xí)、課堂討論、課后作業(yè)、隨堂測(cè)驗(yàn)都按一定比例計(jì)入總成績(jī)，促使每個(gè)學(xué)生都能主動(dòng)參與學(xué)習(xí)的全過(guò)程。其次是改革評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)以往期末考試和課后作業(yè)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修改，利用UMU 等互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)平臺(tái)中組織互動(dòng)和參與學(xué)習(xí)的功能，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，主要考察學(xué)生的思考領(lǐng)會(huì)能力及協(xié)同能力。最后是設(shè)置動(dòng)態(tài)及格線，根據(jù)課程難易程度、學(xué)生整體學(xué)習(xí)情況、學(xué)生評(píng)價(jià)正態(tài)分布狀況，動(dòng)態(tài)確定及格線。非標(biāo)準(zhǔn)答案考核體系的建立可以有效地提升學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的思想理念。

2.4 基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的教學(xué)交流新方法

在慕課、雨課堂和UMU 等互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)平臺(tái)興起的背景下，課程教學(xué)手段達(dá)到了前所未有的提升。在這種大環(huán)境下，以往的以學(xué)校為單位建立的教學(xué)交流平臺(tái)已經(jīng)不能滿足當(dāng)今教學(xué)模式的需求。利用互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)平臺(tái)，全行業(yè)的油層物理授課教師可以建立新的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)分享渠道，將各自的教學(xué)成果和理念第一時(shí)間分享給其他教師，形成協(xié)同促進(jìn)、共同進(jìn)步的良性循環(huán)。在石油工程領(lǐng)域全體相關(guān)教師的共同努力下，油層物理學(xué)科的整體教學(xué)水平和教學(xué)效果必然會(huì)有突飛猛進(jìn)的提升。

3 基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的課程教學(xué)實(shí)踐

重慶科技學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)院已經(jīng)和雨課堂達(dá)成合作，將雨課堂與教學(xué)系統(tǒng)相連接，形成了信息共享平臺(tái)。在教師登錄雨課堂App 后，可以在主頁(yè)查詢(xún)本人目前正在講授的課程、已經(jīng)講授的課程和聽(tīng)過(guò)的課程。利用雨課堂App，授課教師可以針對(duì)課堂、課件、試卷、公告和線上學(xué)習(xí)等內(nèi)容進(jìn)行編輯，全面融合了課上課下的全部授課環(huán)節(jié)。

圖1 雨課堂App 使用界面

首先，授課教師可以利用雨課堂將豐富的教學(xué)資源輕松的插入PPT 當(dāng)中，隨時(shí)隨地的推送到學(xué)生微信，同時(shí)可以將PPT 內(nèi)的課上習(xí)題一鍵發(fā)送到學(xué)生的手機(jī)上，充分提升了學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)興趣，完善并豐富了課堂教學(xué)模式。其次，雨課堂在課后習(xí)題布置方面給師生帶來(lái)了極大的便利，在App內(nèi)能夠設(shè)置的題型包括主觀題、客觀題、投票題和附件作答等開(kāi)放性作業(yè)題，同時(shí)還具備拍照上傳和語(yǔ)音回復(fù)的功能，讓作業(yè)題類(lèi)型不再單一，能夠大幅度減少學(xué)生完成作業(yè)時(shí)重復(fù)率高的現(xiàn)象，讓課后習(xí)題能夠發(fā)揮其應(yīng)有的作用，顯著提升學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)的效果。除此之外，雨課堂還具備了非標(biāo)準(zhǔn)答案考核體系的雛形，提供了全周期的教學(xué)數(shù)據(jù)分析，課前—課中—課后每一步都可以在系統(tǒng)中體現(xiàn)，在App 內(nèi)可以根據(jù)學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)，結(jié)合不定期發(fā)布測(cè)驗(yàn)試卷成績(jī)及課后作業(yè)完成情況綜合評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)于本門(mén)課程知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果有全方位的考察和評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，大幅提升了學(xué)生成績(jī)的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。最后，雨課堂是清華大學(xué)在線教育辦公室組織研發(fā)，文理工一線教師全程參與的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)App，在軟件內(nèi)單獨(dú)設(shè)置了討論區(qū)這一板塊，任何課程相關(guān)的教師與學(xué)生都可以在其中發(fā)表自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)或?qū)W習(xí)感悟，為廣大油層物理課程教師教學(xué)交流提供了良好的平臺(tái)。

4 結(jié)語(yǔ)

鑒于慕課、雨課堂和UMU 等網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的興起，結(jié)合油層物理課程教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題和難點(diǎn)，提出了基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的課堂教學(xué)新模式、課后作業(yè)新類(lèi)型、考核標(biāo)準(zhǔn)新體系和教學(xué)交流新方法，基于重慶科技學(xué)院油層物理授課過(guò)程中雨課堂App的使用情況對(duì)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)教學(xué)效果進(jìn)行了總結(jié)，旨在提升油層物理學(xué)科的教學(xué)水平，加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，改善學(xué)生學(xué)習(xí)效果，以培養(yǎng)新時(shí)代下石油與天然氣領(lǐng)域的優(yōu)秀創(chuàng)新人才。