海洋工程《巖石力學(xué)》的研討式教學(xué)

張廣清

（中國石油大學(xué)（北京） 石油工程學(xué)院，北京 102249）

海洋工程《巖石力學(xué)》的研討式教學(xué)

張廣清

（中國石油大學(xué)（北京） 石油工程學(xué)院，北京 102249）

《巖石力學(xué)》這門課程具有理論性和應(yīng)用性兩個方面均較強的特點。這不但需要教師和學(xué)生針對現(xiàn)有理論進行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，更為重要的是培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。應(yīng)用研討式教學(xué)方法可以達到這一目的。本文從海洋工程《巖石力學(xué)》課程的實際需要出發(fā)，對研討式教學(xué)法的應(yīng)用進行了探討。

《巖石力學(xué)》；研討式教學(xué)；教師；提高能力

研討式教學(xué)發(fā)起源于早期的德國，現(xiàn)在已經(jīng)成為西方高校的一種普遍的教學(xué)方法。后來郭漢明教授進行教改實踐[1，2]，創(chuàng)造了全新的研討式教學(xué)模式，開啟了國內(nèi)研討式教學(xué)的先河。研討式教學(xué)以學(xué)生為主體，教師提出問題，鼓勵學(xué)生查閱資料，研究討論后解決問題[3-5]。海洋工程《巖石力學(xué)》是一門新興的課程，這門課程與以往的《巖石力學(xué)》不同之處在于，它將巖石力學(xué)與海洋環(huán)境結(jié)合起來，重點關(guān)注實際鉆井和采油等過程中的巖石力學(xué)問題。這就需要培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。應(yīng)用研討式教學(xué)模式，可以充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，調(diào)動學(xué)生的主體性、積極性和創(chuàng)造性。本文將從海洋工程《巖石力學(xué)》這門課程的背景和實際需求出發(fā)，探討研討式教學(xué)法的優(yōu)越性和必要性。

一、海洋工程《巖石力學(xué)》的特點

海洋油氣開發(fā)與陸上油氣開發(fā)存在明顯不同，體現(xiàn)在海洋鉆井、采油的各個環(huán)節(jié)，其中《巖石力學(xué)》也表現(xiàn)出明顯的特點。首先是海底環(huán)境非常復(fù)雜，不但土質(zhì)松軟，力學(xué)性質(zhì)十分弱，而且地貌多變，給海洋鉆采設(shè)備及工藝提出了巨大挑戰(zhàn)。近期國外內(nèi)出現(xiàn)的海洋油氣開發(fā)中的多個災(zāi)難性事故與海底復(fù)雜的巖土環(huán)境密切相關(guān)。其次，海洋油氣藏多為松軟砂巖，這種巖石的孔隙度和滲透率高，儲量大，單口油井產(chǎn)量高，但在鉆井開發(fā)過程中往往伴隨井壁失穩(wěn)、油層不穩(wěn)定、油層出砂、油層壓實及隨之而來的海底沉降變形等問題。目前為船舶與海洋工程專業(yè)開設(shè)《巖石力學(xué)》課程經(jīng)過兩年的教學(xué)實踐，表明這門課程的開設(shè)十分必要，學(xué)生對于《巖石力學(xué)》的學(xué)習(xí)積極性也較高，基本達到了課程開設(shè)的教學(xué)目標。但是隨著學(xué)科的不斷發(fā)展，在《巖石力學(xué)》的教學(xué)中需要重點突出海洋石油開發(fā)過程中的巖石力學(xué)問題，而目前這一點做的不是很充分。另外，《巖石力學(xué)》這門課程具有理論性和應(yīng)用性兩個方面均較強的特點，這不但需要教師和學(xué)生針對現(xiàn)有理論進行系統(tǒng)地學(xué)習(xí)，更為重要的是培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。

二、研討式教學(xué)模式的優(yōu)勢

傳統(tǒng)的教育理念是以教師為主體，學(xué)生為客體，主客關(guān)系非常明確。學(xué)生被動的吸取知識，這就容易造成：學(xué)生很難在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生主動學(xué)習(xí)的興趣，知識的獲取僅限于課堂，失去了學(xué)習(xí)的動力，壓抑個性，限制了學(xué)生的全面發(fā)展。同時，也不利于師生之間的交流。研討式教學(xué)模式提倡以人為本的理念[6]。從學(xué)生的發(fā)展角度出發(fā)，教師從單一的知識傳授者轉(zhuǎn)變成學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者。與傳統(tǒng)的課堂模式相比，研討式教學(xué)具有明顯的互動性，提高學(xué)生的參與性，更加強了師生之間的平等交流的關(guān)系，活躍了課堂氣氛，有利于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。這些特點體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）以學(xué)生為主體的討論式教學(xué)可以調(diào)動學(xué)生的興趣，激發(fā)他們學(xué)習(xí)和探討問題的動力。在這一點上，教師的引導(dǎo)作用至關(guān)重要。它需要我們從學(xué)生的角度出發(fā)，構(gòu)建一套完整的引導(dǎo)學(xué)生進入研討境界的課程教學(xué)程序。（2）培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力。研討式教學(xué)改變了長久以來教師講課為主的教學(xué)模式，代之以個人自學(xué)為主，小組討論評比，然后由教師總結(jié)討論結(jié)果。這種教學(xué)方式符合學(xué)生的心理特征，肯定了他們的學(xué)習(xí)成果。（3）改善了學(xué)生與教師之間的關(guān)系，實現(xiàn)了學(xué)生和教師在課堂上的良性互動。

三、基于研討式教學(xué)方法的教學(xué)實施

海洋工程《巖石力學(xué)》是一門根據(jù)海洋油氣開發(fā)過程中的巖石力學(xué)問題衍生出來的相關(guān)課程，我們不能依照一般

的巖石力學(xué)來授課。根據(jù)海洋工程《巖石力學(xué)》的課程性質(zhì)，我們從以下幾個方面來設(shè)計研討式授課內(nèi)容。

1.海洋環(huán)境及巖石力學(xué)的相關(guān)文獻閱讀指導(dǎo)方案。文獻閱讀與分析是從事科學(xué)研究的重要環(huán)節(jié)和基本功，讓學(xué)生在本科階段適當結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容開展文獻閱讀的訓(xùn)練不但對本課程的學(xué)習(xí)十分有益，而且為以后進一步的發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。這是研討式教學(xué)的第一步。這個環(huán)節(jié)可以讓學(xué)生開闊視野，了解相關(guān)課題的最新研究動態(tài)。

2.結(jié)合海洋油氣開發(fā)的工程實際和巖石力學(xué)理論，研究研討課題。相對于課題的解決而言，課題的提出不但難度大而且頗具挑戰(zhàn)性。好的課題可以發(fā)現(xiàn)工程實際的本質(zhì)，解決實際問題，而且可行性較好；而不好的課題無法抓住問題的本質(zhì)，且解決不了實際問題。要做到選題合理，必須抓住研究中的關(guān)鍵點，這可以是學(xué)術(shù)前沿，也可以是學(xué)術(shù)研究中的熱點問題。教師在這一環(huán)節(jié)起到至關(guān)重要的作用。因為這不僅需要教師具有專業(yè)的知識水平，還需要了解學(xué)生的實際情況，制定的課題要有代表性，還要注意難易程度，務(wù)必使學(xué)生有所得。

3.基于MatLab平臺的計算機輔助研究提出的課題?，F(xiàn)實問題的復(fù)雜性和規(guī)模往往不是傳統(tǒng)的紙和筆的模式容易解決的，大多需要借助計算機程序輔助解決。大學(xué)生對Matlab的學(xué)習(xí)和掌握較為容易。加入這一內(nèi)容是為了使學(xué)生能夠掌握實際解決問題的技能。通過認真篩選，我們最終選擇了四個課題，用于研討式教學(xué)，即水力壓裂模型、海底沉降模型、地層出砂模型、井壁穩(wěn)定模型。在給出討論題目之后，我們將學(xué)生分組，根據(jù)學(xué)生的人數(shù)和課時的安排，將學(xué)生分為4個小組，分別選擇一個課題。教師對研究課題給出要求，小組自己安排分工，教師可以在旁指導(dǎo)。首先是學(xué)生查閱文獻，因為相關(guān)資料非常繁雜，所以教師可以針對研究課題，介紹一些文獻資料，使學(xué)生少走彎路，在此基礎(chǔ)上，也鼓勵學(xué)生自己查找資料補充，消化、歸納和總結(jié)文獻資料。這是研討課中最重要、也最花費時間的一個環(huán)節(jié)。它要求學(xué)生投入很大的精力和時間，對所有資料進行閱讀理解，如課題的研究背景、研究思路和方法，最近的研究成果以及實際的應(yīng)用情況。對于每個課題，我們要求學(xué)生選擇一個實際案例，進行編程，且選擇一種軟件進行數(shù)值模擬，一方面是驗證自己的理論知識，另一方面是學(xué)習(xí)一門軟件技能。如圖1所示，是1組同學(xué)用Matlab設(shè)計的一個計算而為水力壓裂模型的界面，圖2是3組同學(xué)采用Abaqus計算的直井井壁圍巖的應(yīng)力分布情況。經(jīng)過這些練習(xí)，同學(xué)們對知識的理解更加深刻，教師也了解了學(xué)生知識的掌握情況。

報告的總結(jié)和歸納，是對所有工作的總結(jié)，包括組內(nèi)成員之間的交流和統(tǒng)一意見，最后編寫成研討課上的演講稿和課件。這個過程對于培養(yǎng)學(xué)生的文字表達和口頭表達的能力十分重要。教師在這個環(huán)節(jié)可以引導(dǎo)學(xué)生，如演講稿的版面要美觀大方，內(nèi)容必須簡潔明了。我們鼓勵學(xué)生在小組中先進行組內(nèi)答辯，然后其他成員打分，提意見，推選出一位代表，進行課上的答辯。最后，學(xué)生代表根據(jù)自己選擇的課題在全班進行答辯，其他學(xué)生討論交流，提出自己的看法和問題，然后大家針對這些問題進行討論解答。教師在這個環(huán)節(jié)中可以進行引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生，注意調(diào)節(jié)課堂氣氛，還要對演講同學(xué)以及小組進行點評和打分，在所有小組演講完畢，要進行最后的總結(jié)和歸納。

實踐表明，研討式教學(xué)對學(xué)生掌握知識、提高能力、培養(yǎng)研究素養(yǎng)具有重要的作用。這種教學(xué)方法為師生提供了一個自由、開放、積極地交流環(huán)境，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，研討的過程更是一個跨專業(yè)的交流和溝通，學(xué)生相互之間取長補短，開闊了大家的視野，使學(xué)生全方位的考慮問題，完善課程的認識層面。它也促進了師生之間的平等交流，客觀上強化了一種學(xué)術(shù)交流模式，從而實現(xiàn)了學(xué)術(shù)水平的共同進步。

[1]郭漢民.關(guān)于研討式教學(xué)的探索與思考[J].湖南師大社會科學(xué)學(xué)報，1999，（2）.

[2]郭漢民.研討式教學(xué)與大學(xué)生科研能力培養(yǎng)[J].吉首大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），1999，（4）.

[3]劉偉.研討式教學(xué)模式建構(gòu)[J].高等教育機構(gòu)，2008，29（10）：65-67.

[4]馬立鵬.試論研討式教學(xué)的特色與意義 [J].教育與現(xiàn)代化，1999，（4）.

[5]周世中.討論式教學(xué)在法學(xué)研究教育中的地位和作用[J].高等論壇，2004，（4）.

[6]宋銀桂，許峰.研討式教學(xué)的人本理念[J].湘潭大學(xué)社會科學(xué)學(xué)報，2003，27（6）：146-148.

G642.0

A

1674-9324（2014）13-0083-02

本文由中國石油大學(xué)（北京）教育改革項目“海洋工程巖石力學(xué)的研討式教學(xué)”資助。