油层物理教学改革措施论文

时间:2018-08-14 物理毕业论文 我要投稿

  [摘要]基于“油层物理”课程基本概念多、公式杂,传统教学中存在课程综合性强、教学手段欠缺、实验模式单一等问题,采用问卷调查和概率统计研究方法,提出了构建模块化教学、加强新型师资队伍建设、完善矿场实物教学、辅以探究性实验、开辟“第二课堂”教学新方式等措施。为今后同类专业基础课的教学改革提供了一种新思路。

  [关键词]油层物理;教学现状;教学手段;改革措施

  一、引言

  当前我国强劲的工业增长和不断提升的国内生活水平加大了国内对能源的需求,而在这些能源中,石油扮演着不可或缺的重要角色。对于即将从事石油勘探开发工作的大学生来说,必须通晓和掌握油气田开发所必备的基本知识,才能为我国石油工业的发展贡献力量[1]。油层物理作为石油工程专业的一门专业基础必修课,是学好后续专业课程,如采油工程、油藏工程、油藏数值模拟等课程的重要保证。

  二、油层物理教学中存在的问题及分析

  由于油层物理课程具有基本概念多、研究机理多、公式繁琐复杂、实验覆盖面广等特点,在课程学习中,学生易于产生畏难心理。随着当前教学课时的不断缩减,矿场技术日益推陈出新,后续专业课及考研提出新要求等情况的出现,油层物理课程逐渐变得学生难学、教师难教,极大地影响了石油勘探开发人才的培养效果。笔者以2015年6月份的油层物理问卷调查为基础数据,采用概率统计法进行数据处理(概率为该选项人数占总人数的百分比)。针对油层物理教学改革进行一些探讨。本次油层物理课程调查问卷以西南石油大学和哈尔滨石油学院2011~2013级石油工程专业的本科生为调查对象。以发放问卷的方式认真组织学生填写,辅导员全程参与,进行数据采集。共发放问卷520份,回收问卷510份,有效问卷498份,问卷有效率为97.6%。被试中有男生397人,占79.7%;女生101人,占20.3%。调查主要内容包括课程体系、教学手段、实验教学三个方面。

  (一)课程体系综合性强

  1.学科交叉率高

  油层物理是建立在多种基础学科之上的交叉性学科,学习这门课程除了应具备数、理、化的知识外,普通地质学、物理化学、岩石力学等都是应具备的基础知识,只要有一部分课程学得不好,就很容易造成某一章节的学习困难。在关于“哪些课程可以为油层物理做良好铺垫”的调查中,学生对于普通地质学的需求度为71%,物理化学为40%,岩石力学为39%,大学物理为36%。

  2.研究对象不可见

  油层是一个深埋在地下几百米甚至几千米的地质实体,是人们在各种间接的测试资料中所定义出的概念模型,教学中最大的困难就是无法直接观察和描述油层。学生对于油层不仅缺少客观体验,而且难以用直观语言去描述。因此,对学生的基础知识和想象力都提出了较高要求。

  3.实用知识少,理论性较强

  关于油层物理课程特点,65%的学生认为,该课程理论性强,公式繁琐复杂,且数据计算易于出错。这说明油层物理课程要求学生应具备较强的数学功底,同时也要有良好的专业素养,以及抽象问题具体化的能力。究其原因,由于每一章节均有其相应的公式及推导过程,学生在学习过程中思维不断地在数学公式和油层模拟形态之间转换,在宏观现象和微观理论之间来回徘徊,这些环节均会导致学生思维逻辑混乱。很多时候学生只是被动地将计算公式死记硬背,不能做到具体情况具体分析,最终造成实际教学效果不佳。同时,由于油层物理综合性强,不仅要求教师要有良好的数学功底,而且要具备过硬的油气藏专业基础。也就是既要把数学知识讲明白,又要有一定的矿场工作经验,这对任课教师也是很大的挑战。

  (二)教学手段不完善

  教学手段是大学教育过程中,为达到教学目的而组织和使用教学技术、教学用具、教学辅助材料以促使学生按预定要求进行学习的方法[2]。教学手段的选用值得每一位教师进行梳理和反思。关于教学手段的调查,最突出的是多媒体教学。学生认为课堂上多媒体课件呈现速度过快,导致无法记笔记(占59%)。其次,学生认为师生互动性不强,缺乏交流(占36%)。还有部分学生认为多媒体内容单一(占32%),课件与教材的差别大(占36%)。

  (三)实验教学亟待加强

  1.实验教学体系不健全

  如今,油层物理实验课教学不论从形式上还是从内容上都受到理论教学的限制,课程建设目标及要求不太明确,不太细致。油层物理实验教学与理论教学之间的关系应是,既保持一定的相关性又要有一定的独立性。当前,油层物理教学内容仅简单地依附于理论教学的基础之上,形式上联系紧密,内容上的联系却没有真正建立,无法表现出实验教学本身该有的连贯性和系统性。

  2.实验重视程度不够

  首先,实验课的教学安排并没有纳入到正常的课程安排当中,很多时候学生理论课的进度很大程度上快于实验课的进度,两者进程并不一致。当实验课与理论课发生冲突时,学生与教师均倾向于理论课教学,使得原本“先天不足”的实验课学时更加得不到应有的保证[4]。另外,由于考核中实验课占的比重较小,最后的总成绩还是以理论课考试的成绩为主,导致学生一直有一种重理论、轻实验的思想存在。因此在实验课上,学生的学习态度也不够端正,最终体现为实验课程教育的失败。

  3.设计性、探究性实验少

  当前,石油工程专业油层物理课程所开出的实验项目主要有以下七项:岩石比面、岩石孔隙度、岩石绝对渗透率、岩石碳酸盐含量、岩石含油含水饱和度(常压干馏法)、岩石毛管压力曲线(半渗透隔板法)和非稳态油-水相对渗透率的测定。上述实验大多为单元验证性实验或演示性实验,缺乏创新设计类实验。在关于实验教学的调查中,绝大部分学生认为,要在保持验证性实验的基础上加大设计性实验的比例,占到61%。认为应该保留验证性实验的占18%,认为应加入大量设计性试验的占17%。

  三、教学改革方案及措施

  (一)优化课程体系,完善教学内容

  1.构建模块化教学

  模块化的课程体系不仅优化教学内容,而且突出知识的实用性。对油层物理的教学内容进行模块化设计,可划分为以下三个模块:储层岩石的物理特性、储层流体的物理特性、多相流体渗流机理。这三个章节相互穿插,前后呼应,既有独立性又保持一定的相关性。逐级铺垫,最终达到对油层形成一个整体全面的认识。

  2.突出实践环节

  从专业建设的角度,进一步规划油层物理课程的实践环节,特别是针对油层物理课程教学相关的课程设计。首先,完善油层物理课程的授课内容以及设计方法,不仅要与教学大纲吻合,而且对学生进一步培养创新能力也要有指导意义。其次,结合教学内容,可引入地层流体高压物性参数的应用环节。这些参数对于后续开设的油藏工程专业课中所涉及到的各种计算来说都是必不可少的,对今后学生在发现与认识储层、评价与规划储层、提出合理的注采开发方案方面有着重要的指导意义。

  (二)加强师资队伍建设

  针对具体的师资队伍、教学现状等特点,改革中重要的一点就是不断提高教师教学能力,提升教学水平。引导高校教师从“能教书”走向“会教书”,从“愿从教”走向“乐从教”,最终走向专业化发展道路[5]。

  1.开展教师培训计划

  课程组可制定油层物理教师职业培训计划,实施“国内访学”、“海外培训”,拓宽提升教学能力的渠道。引进校外优秀教师、教学课程资源,收集教师教学讲座、教学培训经典视频、文本资料,并且鼓励教学能力强的教师录制教学精品课程。不仅可以提升整体师资队伍素质,而且也使教师个人受益。

  2.建立教师听课制度

  设立教师间相互听课学习制度。每学期,该课程组的教师必须相互听课两次以上,并在期末汇报中讲出个人感悟。激励教师相互促进、相互借鉴、取长补短,优化全员教学水平,努力搭建教师交流平台。

  (三)改革教学手段

  1.建立和谐的师生关系,活跃课堂气氛

  课堂气氛是师生课堂行为的心理背景,不同的课堂气氛对学生的认知活动与情绪体验具有不同的作用,并影响学生的学习效率与学习成绩[6]。教师必须保证平等、和谐、民主、自由的师生关系以及轻松、活泼生动的教学氛围,更多地与学生沟通互动,才能促进学生积极参与教学实践,使学生在轻松愉快中主动地接受更多的知识。

  2.教学方法多样化,提升学习兴趣

  当前大学生听课的一个突出特点是,对呆板的课堂教学不感兴趣。因此,教师必须改变过去“灌”的教法,采取启发式、探究式、讨论式、参与式等教学方法[7],使学生拥有乐观向上、活泼主动、积极协作、自信勇敢的态度,以利于学生的全面、持久发展。

  3.教学手段现代化,增强课堂教学效果

  (1)进行实物教学

  将岩石样品、流体样品及实验演示直接带入课堂,在教师的指导操作下,学生可以近距离观察实物,并有针对性地提出相关问题,加深学生对课程的理解并形成自我思考,使课程内容不再抽象。

  (2)采用变换式提问

  针对油层物理内容结构松散,公式繁琐复杂的特点,首先要帮助学生明确学习目的。在此基础上,教师通过归纳总结将科学的发问方法运用于课堂之上,如问题反思式发问、循序渐进式发问、旁敲侧击式发问、推敲类比式发问、刻意出错式发问和案例分析式启发等。对于有学习兴趣的学生,要着重培养其发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力[8]。

  (3)制作多媒体精品课件

  在多媒体课件制作方面,应遵循油层物理的教学规律,体现专业培养目标,提高课件质量。首先,课件应具有直观性,多方位地考察对象,突破传统视觉限制。图文声像并茂,提升学生的情绪、注意力和兴趣,加强学生对概念的理解和方法的掌握。如通过储层的三维图像展示,学生建立具体的油层概念,使他们认识到油层不是一个抽象的存在,而是具有构造和属性特征的客观实体。其次,多媒体课件要有良好的交互性,让所有的学生都能很好地参与到探讨中来,变被动学习为主动,使学生能够形成新的知识体系。课件应具有针对性,使对不同层次学生的教学成为可能。此外,多媒体课件应具有大信息量、大容量性、适时更新的教学内容,增强教学质量,提高教学效果。教师们在制作多媒体课件时,还应加强集体备课,集思广益,在备课组长的协调、带领下进行探讨商榷,观点上产生火花,激烈讨论,最后共同协商、比较、补全,从而确定最佳选择方案[9]。

  (四)加强与完善实验教学

  1.加强实验教学的重视程度

  为了使油层物理实验教学取得良好成果,当务之急就是要引起学生足够的重视,把实验教学体系真正纳入常规教学任务中,摒弃重理论轻实践的传统观念,保证实验课程能够正常有序进行。在教学内容和课程设置中,要明确拟定实验教学的要求、方法,以及学时,认真详细地制定对应的学分制度,让学生从过去的“实验课走过场”思维中走出来,端正态度。

  2.结合具体教学内容,适量增加探究性实验

  在保证必要的验证性实验基础上,可以根据实验类型适当添加开放性实验。开放性实验是以学生为认知主体,学生自主、灵活地完成整个实验内容。可培养学生的发散思维、创新思路,从长远看具有重要的指导意义。此外还可以紧跟油层物理学科研究的最新动态,积极引入一些具有时代特色和研究热点的实验内容,尽可能将科研成果引入实验教学当中,从而使油层物理的实验教学具有时代性、方向性、前沿性。

  (五)积极引入“第二课堂”教学

  1.小组合作与探究性学习

  教师可以让学生在班级中组建学习小组,鼓励学生自主探索、主动研究和灵活运用所学的知识,用心体会知识体系的产生和发展过程,培养学生健全的逻辑思维方式。实验课教学过程中也可遵循此类方法,在小组探究性实验、独立实验的基础上,再通过小组之间的讨论交流,加深学生对所选择知识点的灵活运用与深层次理解,培养学生的团队合作精神和沟通能力。

  2.文献阅读与研究性学习

  课堂上教师可以积极介绍石油工程专业相关核心期刊以及外文期刊,鼓励学生广泛阅读相关科技文献,摘抄相关资料,特别是鼓励学生研读硕博学位论文,并提交1篇油层物理某一相关知识点的调研报告。在此基础上,组织学生进行一次交流和研讨,鼓励并指导有共同兴趣的学生围绕所调研的课题开展研究,培养学生的创新精神和科研能力。

  3.科技创新活动尝试

  为了响应学校提出的组织开展大学生科技创新活动的号召,针对油层物理的知识,课程组组织学生选定科技创新主题。迄今已有十几组学生进行了科技创新活动的尝试,学生的研究兴趣得到了极大提升,研究水平得到了很大改善。教学实验室为学生课外科技创新活动提供了实验平台。

  四、结论与认识

  鉴于油层物理课程综合性强、基本概念多、公式复杂、实践内容多等特点,通过分析油层物理目前教学中存在的诸多问题,提出了构建模块化教学体系、优化教学内容、加强新型师资队伍建设、明确教师聘用机制、营造和谐的课堂气氛、进一步提高学生的学习兴趣、改革教学评价方式和方法、完善矿场实物和实验教学、增加探究性的实验等改革措施,同时,需要开辟“第二课堂”教学,进行丰富多彩的课外教学活动。这样,油层物理课程质量就能得到大幅度的提升,教学总体上也会得到学生的一致认可。此外,油层物理教学改革是一个循序渐进的动态过程,需要教研室的积极探索,勇于实践。西南石油大学油层物理教研室将以质量创优为目的,坚持以人为本的原则,继续进行教学改革探索,为石油工程人才的培养提供新思路、新方法。

  [参考文献]

  [1]何更生,唐海.油层物理[M].北京:石油工业出版社,2003.

  [2]程广文.论教学方法[J].全球教育展望,2012,41(1):17-25.

  [3]翻转课堂在“现代教育技术”实验教学中的应用研究[J].中国电化教育,2014,35(4):110-115.

  [4]李放放,王远均.加强教师队伍建设促进教学范式改革[J].中国高等教育,2014,50(8):50-51.

  [5]宋广文,刘凤娟.试析良好课堂气氛形成的条件[J].中国教育学刊,2010,31(9):55-48.

  [6]姚利民,段文彧.高校教学方法改革探讨[J].中国大学教学,2013,35(8):60-64.

  [7]苏学素,魏沙平,曹维荃等.非化学类专业有机化学课堂教学现状问卷调查分析[J].西南师范大学学报(自然科学版),2012,37(11):124-127.

  [8]李雅芬.集体备课的瓶颈与突破策略[J].教育理论与实践,2011,31(17):139-141.

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