混合式教學在“巖石力學”課程教學改革與探索

劉厚彬 李皋 梁利喜

[摘 要] 結合傳統(tǒng)課堂的優(yōu)點與線上課堂隨時隨地、碎片化、大數(shù)據(jù)導引等優(yōu)勢，將線上與線下課堂互補型的混合教學模式在“巖石力學”課程中進行了實踐。從課前線上導學、課上對話、交流與討論，到課后測試、資料的調(diào)研和整合，全方位提升教學中學生的主體地位，提高教育和教學質(zhì)量。從教師教的方法和手段，到學生學習能力的提升與效果，再到教與學的評定水平三個方面，推進“巖石力學”課堂教學的革新，理論與應用相結合，提高學生自主學習的能力。

[關鍵詞] 混合式教學;線上與線下結合;研討式教學;目標導向

[基金項目] 2020年度西南石油大學項目“研究生導師立德樹人職責落實路徑分析”（JY20YB11）

[作者簡介] 劉厚彬（1980—），男，山東東平人，博士（后），西南石油大學副教授，主要從事油氣井巖石力學與井壁穩(wěn)定、鉆井提速研究。

[中圖分類號] G642? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）36-0109-04? ? [收稿日期] 2021-03-30

一、引言

“十四五”時期，由于教育改革與發(fā)展的內(nèi)部和外部環(huán)境均發(fā)生了質(zhì)的變化，我國本科教育進入了復合型人才培養(yǎng)的高級階段，對于新時期的新形勢，提出了新階段的創(chuàng)新理念和格局，提出了新目標和新要求。隨著信息技術和“互聯(lián)網(wǎng)+”技術的快速發(fā)展，國家大力提倡“自主學習、合作學習、探究學習”的理念，“互聯(lián)網(wǎng)+”教育的模式快速興起，在我校“一流學科”建設高校及新工科建設的“六卓越一拔尖”計劃背景下[1]，結合線上的優(yōu)質(zhì)教學資源和特點，堅持目標導向、問題導向、結果導向[2]，采用線上大班課堂、線下小班翻轉(zhuǎn)，將線下的面授與線上課堂結合，拓寬教學的廣度和深度，增強教學的溫度和情感，采用線上和線下混合的教學模式，提升學生學習的興趣，激發(fā)學習的動力，為提升我校大學生的綜合素質(zhì)、正確的價值觀、積極的創(chuàng)新意識等復合型人才的培養(yǎng)助力。

“巖石力學”課程是我校石油工程專業(yè)的一門應用基礎課程。隨著油氣工業(yè)面向的對象越來越復雜，巖石力學特性是開發(fā)油氣資源安全高效必須要考慮的重要方面之一，其應用貫穿于油氣田開發(fā)的全過程。巖石力學知識也是石油工程專業(yè)學生后繼學習“鉆井與完井工程”等課程所必須具備的基礎知識。“巖石力學”的研究對象和研究內(nèi)容抽象且復雜，作為一門專業(yè)基礎課程，其課程目標是具有石油工程專業(yè)所需的專業(yè)基礎理論知識，能夠針對石油工程復雜問題進行建模、推演和分析，能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，識別和表達石油工程有關的力學、物理化學、熱力學等復雜工程問題。

二、混合式教學模式設計

黨的十九大明確了“加快教育現(xiàn)代化”的目標，提出了“提高教育質(zhì)量，加快一流大學和一流學科建設，實現(xiàn)高等教育內(nèi)涵式發(fā)展”。新時代“雙一流”建設要求高等教育以中國特色、世界一流為核心，以立德樹人為根本，以支撐創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展為戰(zhàn)略，以服務經(jīng)濟社會發(fā)展為導向，為我國高校人才培養(yǎng)模式的改革提出了新要求。如何進一步提升大學生的教育培養(yǎng)質(zhì)量，是當前非常重要的教育研究課題。布魯姆將認知過程分為記憶、理解、應用、分析、評價和創(chuàng)造六個層次[3] （P96）。當前的傳統(tǒng)大學課堂教學大部分停留在記憶、理解和應用階段，都只是淺層學習。提升大學生分析問題能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力的高階思維，是提升大學生綜合素質(zhì)、綜合能力和綜合水平必然要求[4]。以學生為主體，教師為主導，引導學生取得優(yōu)化學習效果和提升學生的學習能力是當前教育亟待解決的問題。如何將線上和線下課堂結合，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，實現(xiàn)教學的最優(yōu)化，是混合式教學的核心。

（一）線上慕課的特點

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的發(fā)展，越來越多的在線教育平臺和教育資源快速興起。線上慕課的優(yōu)點是由于線上教學和資源不受空間和時間的限制，學生可以根據(jù)自身情況，在有網(wǎng)絡的地方，隨時隨地自主學習，其學習內(nèi)容和學習的節(jié)奏自己控制。學習資源豐富，學習形式多樣，有電子文檔、視頻、動畫等。當學生沒學懂或者遺忘的知識點時，在線課堂可以實現(xiàn)學習內(nèi)容重現(xiàn)。精品慕課資源視頻都是比較精煉和精良的，每節(jié)視頻課在10分鐘左右，學生接受度高。但其缺點是要求學習者有較強的自覺性、目標性和計劃性，由于其學習隨意，過程難以監(jiān)督，存在部分學生刷視頻、抄作業(yè)甚至完全復制作業(yè)的現(xiàn)象。只是由傳統(tǒng)線下的課堂搬到了互聯(lián)網(wǎng)平臺而已，也是一種被動接受式學習，學習效果難以保證，慕課資源與課程的個性目標不匹配。

（二）線下傳統(tǒng)課堂的特點

傳統(tǒng)線下課堂教學模式的優(yōu)點是學生適應課堂快，知識傳授的課堂效率高，課堂的組織形式簡單，教師與學生面對面，利于有溫度的情感交流，教師能夠有效了解學生學習的狀態(tài)，教師導學的作用和監(jiān)督的作用顯著。而傳統(tǒng)“填鴨式”教學課堂的缺點是教師是教學中的主角，學生只是課堂的聽眾，由于教學時間有限，為了完成教學內(nèi)容，教學之間互動少，學生沒有參與感，學習沒有熱情。注重知識傳授，輕能力培養(yǎng)，無法兼顧每位學生的接受能力，線下課程無法重現(xiàn)。

（三）混合式教學的特點

混合式教學是利用互聯(lián)網(wǎng)的新技術，結合流媒體的線上課程再造及線下的討論探究相結合的教學的探索，既要在教學過程中充分發(fā)揮教師啟發(fā)、引導和監(jiān)控的主導作用，更要在教學中充分體現(xiàn)學生“學”的學習過程和學生的主體地位，發(fā)揮學生學習的主動性、學習的積極性、將知識轉(zhuǎn)換成能力的創(chuàng)新性。通過線上課程的學習，線上數(shù)據(jù)的分析，在線下采用課堂翻轉(zhuǎn)，以學生為中心，以教師為主導，教學形式由“課堂+課后作業(yè)”變?yōu)椤罢n前+課中+課后”全方位的教學模式。教師由知識的傳授者和課堂管理者變?yōu)閷W習的指導者和督學者;學生由被動接受者變?yōu)橹鲃友芯空?課堂由教師的知識講授變?yōu)閷W生間、小組間、教師與同學間問題的研討;學生評價模式由作業(yè)+考試轉(zhuǎn)變?yōu)檎n前、課中和課后的多角度、多方式、全過程的多元評價模式，注重過程的評價，注重教學過程中學生自主學習能力的培養(yǎng)、學生合作交流意識的培養(yǎng)、學生質(zhì)疑和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)、學生愛國意識的培養(yǎng)，弱化考試結果，將傳統(tǒng)的一考定勝負的單一考核變?yōu)樽灾鲗W習、協(xié)作討論、交流反思、歸納總結、實踐與仿真等全方位考核。

混合式教學目的是改變教學中的師生關系，以學生為中心，以學生為主體，以培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)和能力為出發(fā)點，以提供卓越的工程師和建設者為目標的成果導向式教學為目標，教師不僅是指導者，更是輔助者，學生不僅是學習者，更是教學中的主角，圍繞學生的培養(yǎng)要求，設計目標、設計計劃、設計實施方法、設計問題等，以保證教學有廣度、有深度、有高度、有溫度，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育深度融合[5]。

三、混合式教學模式的實施

以慕課、微課、專題講座、翻轉(zhuǎn)課堂等混合式教學方法，采用先學后教的模式[6]，為學生提供個性發(fā)展和合作學習相互討論的機會，培養(yǎng)學生團隊協(xié)同能力、工程實踐能力和科技創(chuàng)新能力[7]。通過考核方式改革，加大平時考核力度，弱化期末成績，加入課程論文的考核，采取多種考核相結合的方式綜合評定學生課程業(yè)績，培養(yǎng)高素質(zhì)人才。

（一）課前準備

根據(jù)課程的教學大綱梳理課程的要求，將知識點梳理成基本概念、基本理論、基本方法和基本應用，結合畢業(yè)設計的目標要求，設定知識點的授課形式與授課任務。例如，以直井井眼穩(wěn)定性巖石力學的典型應用為切入點，深入淺出地系統(tǒng)介紹巖石力學理論、原理、方法以及基本參數(shù)等在石油工程中的應用。課前將學生分成若干學習小組，可以自由組隊，由教師、助教課代表、學習小組長到組員的遞進式的學習模式，開展自主學習、合作學習和探究學習新模式。開課前搭建SPOC教學平臺，目的是為了更好地監(jiān)測課前和課后學生學習的數(shù)據(jù)，根據(jù)教學數(shù)據(jù)和教學平臺學生的信息反饋，教師可以及時調(diào)整教學的實施進度、實施內(nèi)容和實施方式及方法。

（二）混合教學模式的實施

1.課前。首先在教學平臺提前一周發(fā)布課前任務單，本次課的教學目標和教學要求，以及教學的教案和學案，讓學生做到心中有數(shù)、學習有計劃。采用課前小測和課后小測其目的是以考促學，以考促教，以考促思。習題庫建設、案例庫建設對于巖石力學的基本概念、基本原理和基本方法要求提前預習，并進行小組討論交流，課前小組資源整合，分享新觀點、新思路及發(fā)展中的新趨勢，并分享學習中的問題或提出質(zhì)疑。

2.課中。課中開展項目研討或?qū)嵺`式教學，例如在介紹巖石力學應用實例時，為了吸引學生的注意，請學生對以下問題進行探討。

討論1：巖石力學在石油與天然氣鉆采工程中有哪些重要應用？不重視巖石力學的研究，可能會出現(xiàn)什么重大工程安全事故？

討論2：頁巖氣水平井鉆井過程中井壁地層為什么更容易發(fā)生垮塌和漏失？其井眼軌跡主方位與地應力狀態(tài)和天然裂縫、水力壓裂縫方位有什么關系？

討論3：高壓油氣層生產(chǎn)時，為什么會出砂？出砂有何危害，如何預防？

討論4：巖石力學有哪些新的應用領域？巖石力學應用的理論基石是什么？

上課前2分鐘進行名言誦讀，激發(fā)學生內(nèi)心的思考和動力，接著由教師介紹今天即將探討的內(nèi)容、形式及時間安排（大概用時5分鐘）。在課前資料搜集的前提下，學生對討論問題或者項目進行20分鐘的小組討論和交流研討，形成匯報材料。然后進行小組匯報，每組匯報7分鐘、提問3分鐘。每次教學由于時間限制每次隨機請4組進行匯報，沒匯報的小組進行知識補充或者知識點的提問。匯報后進行組組評價、組內(nèi)評價、師生評價和生生評價，使學生通過合作探究、問題研討，進行知識點的學習和知識能力的深化。最后由教師對學生學習過程中的重點、難點和項目探討中的問題，進行歸納總結，指出問題和不足，進行方案的改進和優(yōu)化。教師通過以科研成果形式給學生展示巖石力學在油氣鉆采工程中的具體應用，培養(yǎng)和提高學生在以后的工作中能夠及時判斷、應對與解決復雜鉆采工程問題的能力。讓學生通過文獻的調(diào)研和查閱、合作交流與學習了解巖石力學的其他應用領域，拓展學習的知識面和眼界，深挖“巖石力學的精細研究及工程應用”，提高學生解決其他復雜工程問題的能力。

3.課后。課后主要包括課后反思、知識成果的整理、發(fā)布、成績的評定、任務點的發(fā)布等。學生可以通過網(wǎng)絡平臺的交流討論模塊，分享自己學習的心得體會，可以發(fā)布自己不懂的問題進行討論等。討論平臺有教學平臺的App、QQ群、微信群等。單周由助教采用騰訊課堂在線答疑討論模式，雙周開展教師的在線總結和答疑模式，讓學生的問題能夠在線上或線下及時解決。

四、混合式教學模式的效果評價

（一）成績分析

“巖石力學”課程在進行混合式教學改革后，從學生上課表現(xiàn)和期末考試的成績來說都是非常顯著的。由于采用線下討論模式，學生與教師之間增強了溝通，拉近了教師與學生間的距離，學生敢問、敢說、敢于質(zhì)疑了，學生的參與意識變強，提升了學習的興趣和學習的效果。通過線上和線下的交流，學會挖掘如何將枯燥的理論知識運用到解決工程中的實際問題，深化了解和認識。考試的平均成績?yōu)?1分，其中優(yōu)秀比例為39.13%，不及格人數(shù)只有8人，比例只有8.7%，經(jīng)過反思，在下次教學過程，重點對學分績點在2學分以下學生的關注和管理，爭取做到人人不掉隊，人人向前進。

（二）在線學習數(shù)據(jù)分析

通過對學生進行調(diào)查和分析，采取混合式教學遇到難題時，學生采取的措施通過調(diào)查得到以下結果，如圖1所示。根據(jù)結果表明學生采取合作交流形式的人數(shù)占84.93%，學生的合作意識增強，在網(wǎng)上搜索資料的人數(shù)占83.46%，說明現(xiàn)在獲取知識的有效和便捷的方式來源于網(wǎng)絡，學生對網(wǎng)絡運用熟練，采取線上和線下結合的方式適合學生對豐富網(wǎng)絡的需求，當然采取什么樣的混合方式，不同的專業(yè)也有不同的方式方法。比如在本課程中線下教學不局限于課堂，在介紹巖石單軸抗壓強度時，線下課堂就是在實驗室來完成或者在學校的實訓基地來完成測試和模擬，讓學生對知識有理性認識的同時，讓其動手實操，深化認識和理解。

采用混合式教學模式可以通過線上學生學習的數(shù)據(jù)了解學生學習的時間，通過測試情況可以掌握學生對知識點的掌握情況，通過討論區(qū)可以加強學生間或教師與學生間的溝通。由于加大了過程考核的力度，平時成績包括視頻的觀看、簽到、搶答、發(fā)言、提問、作業(yè)及作業(yè)互評、方案分享、游戲問答等，學生對待每項成績都很積極，激發(fā)了學生學習的興趣。

五、結語

以目標為導向，結合巖石力學的特點，將基本理論、本課程教學中將緊密結合后繼課程的教學內(nèi)容需要及油氣工業(yè)巖石力學的特殊性，以巖石力學的基本概念、基本理論、基本方法和基本原理為講授重點，以直井井眼穩(wěn)定性等石油工程巖石力學的典型應用為依托，深入淺出地系統(tǒng)介紹巖石力學理論、原理、方法以及基本參數(shù)等在石油工程中的應用。理論與應用相結合，逐步培養(yǎng)學生應用石油工程巖石力學知識分析問題和解決問題的能力，以及以此為基礎開展自主學習獲取新知識的能力。

參考文獻

[1]楊斌，王以寧，任建四，等.美國大學IPSP課程混合式翻轉(zhuǎn)課堂分析與啟示[J].中國電化教育，2015（2）：118-122+128.

[2]吳巖.建設中國“金課”[J].中國大學教學，2018（12）：4-9.

[3]【美】安德森著.蔣小平譯.布盧姆教育目標分類學：分類學視野下的學與教及其測評（修訂版）（完整版）[M].北京：外語教學與研究出版社，2009.

[4]安富海.促進深度學習的課堂教學策略研究[J].課程.教材.教法，2014，34（11）：57-62.

[5]何克抗.從Blended Learning看教育技術理論的新發(fā)展[J].中國電化教育，2004（3）：1-6.

[6]劉家訪.先學后教運行機制的重建[J].中國教育學刊，2011（11）：40-44.

[7]李逢慶.混合式教學的理論基礎與教學設計[J].現(xiàn)代教育技術，2016，26（9）：18-24.

Blended Teaching Reform and Exploration in the Course of Rock Mechanics

LIU Hou-bin， LI Gao， LIANG Li-xi

（State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation， Southwest Petroleum University， Chengdu， Sichuan 610500， China）

Abstract： Combining the advantages of traditional classroom with the advantages of online classroom， such as anytime and anywhere， fragmentation and big data guidance， the mixed teaching mode of online and offline classroom complementation was put into practice in the course of Rock Mechanics. From pre-class online guidance， in-class dialogue， communication and discussion to after-class testing， research and integration of materials， the main position of students in teaching is improved in an all-round way and the quality of education and teaching is im- proved. The reform of rock mechanics classroom teaching should be promoted from three aspects： teachers teaching methods and means， the improvement and effect of students learning ability， and the evaluation level of teaching and learning.The combination of theory and application can improve students ability of autonomous learning.

Key words： mixed teaching; combine online and offline; seminar teaching; goal-oriented