新工科背景下《滲流力學(xué)》混合式教學(xué)模式探討

田 杰，董明達(dá)，雷登生，袁迎中，黃小亮

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

滲流力學(xué)是流體力學(xué)非常重要的一個(gè)分支，滲流力學(xué)專門研究流體在多孔介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)形態(tài)和規(guī)律，是流體力學(xué)與多孔介質(zhì)理論、表面物理、物理化學(xué)、固體力學(xué)等多個(gè)學(xué)科交叉滲透的一門邊緣學(xué)科[1-3]。滲流力學(xué)是認(rèn)識(shí)和改造油氣藏的一門基礎(chǔ)學(xué)科，既注重理論研究也注重實(shí)驗(yàn)分析，其貫穿于整個(gè)油氣田開(kāi)發(fā)的所有過(guò)程，是指導(dǎo)油氣田進(jìn)行科學(xué)高效開(kāi)發(fā)的理論基礎(chǔ)[4]。教育部明確新工科建設(shè)要“問(wèn)學(xué)生志趣變方法，創(chuàng)新工程教育方式與手段”，“更加注重模式創(chuàng)新”[5]。因此，針對(duì)石油工程專業(yè)新工科建設(shè)需要，更新課程教學(xué)模式，使得學(xué)生能更好掌握滲流力學(xué)的理論與方法，從而應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的油氣田開(kāi)發(fā)形勢(shì)，是滲流力學(xué)課程建設(shè)的核心。

目前，由于滲流力學(xué)課程存在內(nèi)容復(fù)雜抽象、理論性強(qiáng)、邏輯性嚴(yán)密的特點(diǎn)，為數(shù)不少的學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程時(shí)存在困難，集中表現(xiàn)為無(wú)法較好地理解與掌握這門課程中的基本理論和分析方法。鑒于此，以課程教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，通過(guò)創(chuàng)新教育方式與手段，更新課程教學(xué)模式，在建設(shè)在線教學(xué)資源，完善課程資源體系的基礎(chǔ)上開(kāi)展“線上+線下”的混合式教學(xué)，以期提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，改善學(xué)習(xí)效果，更好地達(dá)成課程教學(xué)目標(biāo)，提高育人水平。

1 滲流力學(xué)課程目標(biāo)

滲流力學(xué)是石油工程專業(yè)的一門專業(yè)教育必修課，在培養(yǎng)學(xué)生研究礦場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題并設(shè)計(jì)解決方案的能力、鍛煉學(xué)生創(chuàng)造性思維等方面占據(jù)了基礎(chǔ)和關(guān)鍵的地位。畢業(yè)要求中對(duì)本課程制定的指標(biāo)點(diǎn)、課程目標(biāo)及學(xué)生能力要求為以下幾個(gè)方面：

第一，掌握滲流力學(xué)基本概念、油氣在儲(chǔ)層中的滲流基本規(guī)律及基本研究方法，可用于對(duì)油氣復(fù)雜滲流問(wèn)題的分析；

第二，掌握單相液體、氣體、油水和油氣兩相、雙重介質(zhì)等工程問(wèn)題中涉及的滲流力學(xué)原理，并能借助文獻(xiàn)調(diào)研，識(shí)別和判斷石油工程專業(yè)相關(guān)復(fù)雜工程滲流問(wèn)題的關(guān)鍵因素；

第三，掌握滲流力學(xué)涉及的滲流實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方法，并能進(jìn)行基本的滲流力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，正確獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

課程目標(biāo)核心在于要使學(xué)生熟練掌握滲流力學(xué)的基本理論與方法，具備利用所掌握的滲流力學(xué)知識(shí)分析和解決石油工程問(wèn)題的能力以及創(chuàng)新意識(shí)，從而適應(yīng)礦場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)需要。因此，更新教學(xué)模式，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)就顯得格外重要。

2 滲流力學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀

結(jié)合課程教學(xué)情況進(jìn)行反思，總體而言，存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

2.1 有限的學(xué)時(shí)未能發(fā)揮最大效果

在石油工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案中，滲流力學(xué)課程設(shè)定的學(xué)時(shí)僅為48學(xué)時(shí)（理論課44學(xué)時(shí)+實(shí)驗(yàn)課4學(xué)時(shí)），相比于同類院校，學(xué)時(shí)偏少。盡管對(duì)教學(xué)大綱作出了修訂，但對(duì)照大綱講授理論知識(shí)，時(shí)間依然是捉襟見(jiàn)肘。如前所述，本課程知識(shí)抽象難懂、對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高，這迫使理論課時(shí)內(nèi)只能緊緊圍繞大綱對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行講解，促使學(xué)生在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)對(duì)各知識(shí)點(diǎn)達(dá)到所希望的掌握程度。誠(chéng)然，授課教師在課程準(zhǔn)備以及課堂講授中付出很大心血，但大多數(shù)學(xué)生在課前并未預(yù)習(xí)，課堂講授過(guò)程中只能是囫圇吞棗，難以達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果。與此同時(shí)，課程大綱設(shè)計(jì)了課外學(xué)時(shí)，但課外學(xué)時(shí)中老師的參與度幾乎為零，并未引導(dǎo)學(xué)生合理有效地利用，十分可惜。故而整體來(lái)看，現(xiàn)有的教學(xué)模式下，學(xué)時(shí)有限但是教學(xué)效果沒(méi)有發(fā)揮到最大。

2.2 習(xí)題課重視程度不夠

習(xí)題課對(duì)于加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握十分重要，也是教學(xué)過(guò)程中學(xué)生要求強(qiáng)烈的教學(xué)環(huán)節(jié)之一，教學(xué)過(guò)程中布置習(xí)題是平時(shí)考核的重要環(huán)節(jié)，而批改習(xí)題后開(kāi)展習(xí)題課教學(xué)，對(duì)習(xí)題進(jìn)行講評(píng)，則是對(duì)平時(shí)理論教學(xué)的重要補(bǔ)充。而且對(duì)于滲流力學(xué)課程，習(xí)題常常是實(shí)際工程問(wèn)題簡(jiǎn)化而來(lái)，對(duì)于學(xué)生達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際這一目標(biāo)意義重大。很遺憾的是，在滲流力學(xué)課程的教學(xué)實(shí)踐中，理論課時(shí)基本沒(méi)有專門安排時(shí)間給習(xí)題課，習(xí)題課常常是利用課間休息時(shí)間及下課前為數(shù)不多的幾分鐘，其結(jié)果是學(xué)生覺(jué)得意猶未盡，老師覺(jué)得十分為難。

同時(shí)，習(xí)題課作為理論教學(xué)的補(bǔ)充，在教學(xué)過(guò)程中還存在“照顧大多數(shù)而忽略少部分”的問(wèn)題，即利用有限的時(shí)間把大多數(shù)同學(xué)共性的問(wèn)題著重講，少數(shù)同學(xué)存在的問(wèn)題則一句帶過(guò)甚至略去不講，這樣一來(lái)少部分同學(xué)存在的問(wèn)題仍然沒(méi)有得到解決。習(xí)題課的講授完全為老師所主導(dǎo)，學(xué)生在習(xí)題課學(xué)習(xí)中自主性不夠，“OBE”的教學(xué)理念沒(méi)有得到應(yīng)有的體現(xiàn)。所以，綜上可見(jiàn)目前的滲流力學(xué)教學(xué)模式中對(duì)習(xí)題課的重視程度不夠。

2.3 未能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性

從教學(xué)的角度來(lái)看，學(xué)生普遍存在著學(xué)習(xí)積極性和自主性不足的問(wèn)題，功夫沒(méi)有用在平時(shí)，而是用在考前突擊，甚至還抓不住重點(diǎn)。這樣無(wú)論是教還是學(xué)，效果都不太好，這也是滲流力學(xué)課程目標(biāo)達(dá)成度偏低，卷面不及格率偏高的主要原因。在當(dāng)前的教學(xué)模式下，基本上還是老師講，學(xué)生被動(dòng)接受灌輸，盡管課堂內(nèi)老師可以盡最大的努力去調(diào)動(dòng)學(xué)生聽(tīng)課學(xué)習(xí)的熱情，但是對(duì)課前和課后的學(xué)習(xí)過(guò)程較為乏力，特別是課前的預(yù)習(xí)過(guò)程。所以，從學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)來(lái)看，目前的教學(xué)模式未能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

綜上所述，當(dāng)前的教學(xué)模式存在著較為突出的問(wèn)題，更新教學(xué)模式是迫切的需求。通過(guò)更新教學(xué)模式，最大限度利用學(xué)時(shí)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，是解決現(xiàn)存問(wèn)題的關(guān)鍵。

3 滲流力學(xué)混合式教學(xué)模式

以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的供給方式變革給教育行業(yè)帶來(lái)巨大改變，MOOC、SPOC和微課在疫情后大規(guī)?？焖侔l(fā)展對(duì)傳統(tǒng)教育理念和教育手段帶來(lái)明顯沖擊。信息技術(shù)和教學(xué)實(shí)踐的深入結(jié)合深刻地改變了傳統(tǒng)的授課方式，也有力地推動(dòng)了教學(xué)模式的革新。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)高校大力支持和推動(dòng)教師建立在線課程輔助教學(xué)，把信息技術(shù)與課堂教學(xué)結(jié)合在一起進(jìn)行混合式教學(xué)，從而彌補(bǔ)課堂教學(xué)時(shí)間的不足，最大限度地提高教學(xué)效率和效果。基于翻轉(zhuǎn)課堂、MOOC、SPOC以及微課等線上教學(xué)和課堂教學(xué)的混合式教學(xué)模式是我國(guó)高校教學(xué)改革的大體趨勢(shì)。構(gòu)建多樣化在線學(xué)習(xí)環(huán)境，滿足學(xué)生在學(xué)習(xí)上的個(gè)性化需求，可以有效促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，這對(duì)于課堂教學(xué)有積極正面的輔助作用，因而是構(gòu)建混合式教學(xué)模式的重要部分[6-8]。

鑒于此，基于智慧教育平臺(tái)，開(kāi)展?jié)B流力學(xué)混合式教學(xué)。以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，根據(jù)教學(xué)大綱和教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)并建設(shè)每個(gè)教學(xué)單元的在線學(xué)習(xí)資源，用于課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)以及習(xí)題課。課堂教學(xué)針對(duì)學(xué)生在線學(xué)習(xí)情況給予及時(shí)反饋和調(diào)整，銜接好在線學(xué)習(xí)資源和課堂教學(xué)，使線上、線下內(nèi)容有效融合，高效利用課內(nèi)課外學(xué)時(shí)，提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)能力，提高教師教學(xué)質(zhì)量和改善學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

開(kāi)展?jié)B流力學(xué)混合式教學(xué)模式探索與實(shí)踐，是建設(shè)新工科的題中應(yīng)有之義。充分利用大綱內(nèi)設(shè)定的課內(nèi)課外學(xué)時(shí)，在智慧教育平臺(tái)開(kāi)展線上教學(xué)，并與課堂內(nèi)的線下教學(xué)相結(jié)合成混合式課程，也是貫徹全國(guó)教育大會(huì)精神，打造本科“金課”，建設(shè)“一流課程”的具體實(shí)踐，將提升滲流力學(xué)教學(xué)水平，充分解決課程教學(xué)過(guò)程所遇的突出問(wèn)題，顯著提高石油天然氣工程方向人才培養(yǎng)質(zhì)量，為建設(shè)國(guó)家一流專業(yè)貢獻(xiàn)力量。

針對(duì)前述問(wèn)題，開(kāi)展“線上+線下”的混合式教學(xué)[9-12]，以課程教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，設(shè)計(jì)并建設(shè)在線學(xué)習(xí)資源，用于課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)以及習(xí)題課，銜接好在線學(xué)習(xí)資源和課堂教學(xué)，實(shí)施貫穿“課前-課中-課后”全過(guò)程的立體式教學(xué)[9-10]，高效利用課內(nèi)課外學(xué)時(shí)，提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)能力，進(jìn)而提高教師教學(xué)質(zhì)量和改善學(xué)生學(xué)習(xí)效果。具體的研究?jī)?nèi)容包括：

3.1 在線教學(xué)資源設(shè)計(jì)

根據(jù)滲流力學(xué)教學(xué)大綱的要求、授課計(jì)劃以及課內(nèi)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)每個(gè)教學(xué)單元的具體內(nèi)容，以此為基礎(chǔ)確定在線學(xué)習(xí)內(nèi)容并設(shè)計(jì)在線教學(xué)資源，設(shè)計(jì)在線學(xué)習(xí)資源和課堂教學(xué)的銜接環(huán)節(jié)，保證在線教學(xué)資源的靈活性和銜接性，保證與課堂教學(xué)的關(guān)聯(lián)性使線上、線下內(nèi)容有效融合。

3.2 在線教學(xué)資源開(kāi)發(fā)

在線教學(xué)資源的開(kāi)發(fā)主要利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，結(jié)合滲流力學(xué)課程專業(yè)知識(shí)特點(diǎn)，進(jìn)行自主開(kāi)發(fā)。主要開(kāi)發(fā)內(nèi)容包括：（1）每個(gè)教學(xué)單元對(duì)應(yīng)的導(dǎo)學(xué)清單，包括學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)要求、學(xué)習(xí)重難點(diǎn)、知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)等內(nèi)容；（2）每個(gè)教學(xué)單元對(duì)應(yīng)的復(fù)習(xí)清單，包括內(nèi)容回顧、重難點(diǎn)知識(shí)、小測(cè)試等內(nèi)容；（3）滲流力學(xué)課程習(xí)題及每題5～10分鐘的體量錄制習(xí)題課教學(xué)視頻，總量控制在100題左右。通過(guò)上述內(nèi)容，建立起包括導(dǎo)學(xué)、復(fù)習(xí)、習(xí)題和習(xí)題講解視頻在內(nèi)的完整的滲流力學(xué)在線教學(xué)資源。

3.3 混合式教學(xué)實(shí)踐

課堂教學(xué)前在線上發(fā)布每一單元的導(dǎo)學(xué)清單時(shí)，發(fā)布有針對(duì)性的研討主題、小問(wèn)題等，促使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行思考，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便在面對(duì)面授課時(shí)有的放矢。課堂教學(xué)時(shí)，教師充分地結(jié)合教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)、難點(diǎn)的講解和討論，使課堂成為學(xué)生提出問(wèn)題、探討和解決問(wèn)題、消化和掌握知識(shí)的場(chǎng)所。課堂教學(xué)結(jié)束后，及時(shí)在線上發(fā)布對(duì)應(yīng)的復(fù)習(xí)清單，對(duì)學(xué)生的復(fù)習(xí)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在教學(xué)大綱要求的教學(xué)節(jié)點(diǎn)布置作業(yè)習(xí)題，并及時(shí)收取批改，而后發(fā)布習(xí)題講解視頻。

3.4 教學(xué)反饋與完善

開(kāi)展多元反饋評(píng)價(jià)，保障混合式教學(xué)的質(zhì)量。評(píng)價(jià)主體包括教師和學(xué)生，評(píng)價(jià)內(nèi)容包括作業(yè)、考試、學(xué)生在線自主學(xué)習(xí)情況等方面，特別是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果，采取“線上+線下”多元評(píng)價(jià)體系，針對(duì)平時(shí)線上學(xué)習(xí)情況、線下課堂學(xué)習(xí)投入情況，強(qiáng)化過(guò)程考核。同時(shí)，在完成教學(xué)環(huán)節(jié)后及時(shí)利用問(wèn)卷星等工具對(duì)學(xué)生進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查了解學(xué)生的適應(yīng)情況以及相應(yīng)訴求，并結(jié)合試卷分析知識(shí)點(diǎn)掌握情況，通過(guò)多方面結(jié)合，在教學(xué)實(shí)踐中不斷改進(jìn)和完善。

4 結(jié)語(yǔ)

新工科建設(shè)的核心內(nèi)涵包括教育模式創(chuàng)新，新工科建設(shè)也再一次明確了教學(xué)的基本原則是堅(jiān)持以學(xué)生為本，以學(xué)習(xí)產(chǎn)出為導(dǎo)向。滲流力學(xué)是一門理論性較強(qiáng)的課程，混合式教學(xué)是把學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課內(nèi)學(xué)習(xí)以及課后復(fù)習(xí)過(guò)程融合為一個(gè)有機(jī)的整體，通過(guò)“線上+線下”的模式，高效利用課內(nèi)課外學(xué)時(shí)，提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)能力，提高教師教學(xué)質(zhì)量和改善學(xué)生學(xué)習(xí)效果。通過(guò)“線上+線下”混合式教學(xué)，能夠使學(xué)生掌握滲流力學(xué)的基本理論與方法，形成關(guān)于開(kāi)發(fā)過(guò)程中地下油氣滲流規(guī)律的總體認(rèn)識(shí)，把它作為認(rèn)識(shí)油氣藏、改造油氣藏的工具，作為油氣田開(kāi)發(fā)的理論基礎(chǔ)，具備滲流力學(xué)知識(shí)分析解決石油工程問(wèn)題的能力和創(chuàng)新意識(shí)，進(jìn)一步達(dá)到課程目標(biāo)以及新工科建設(shè)對(duì)于人才培養(yǎng)的要求。