互聯(lián)網(wǎng)背景下油氣層滲流力學(xué)課程教學(xué)改革創(chuàng)新

董明達(dá)

（重慶科技學(xué)院，重慶 401331）

油氣層滲流力學(xué)是石油工程的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，在石油與天然氣領(lǐng)域課程體系中占據(jù)了重要的地位[1]。本門課程是以流體力學(xué)為基礎(chǔ)，綜合了固體力學(xué)、物理化學(xué)、油層物理以及多孔介質(zhì)理論的一門交叉領(lǐng)域?qū)W科。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[2-4]。油氣層滲流力學(xué)是油藏工程、油藏?cái)?shù)值模擬和試井分析等課程的前序課程，如果不能對(duì)油氣層滲流理論有一個(gè)清晰的掌握，會(huì)讓學(xué)生在深入學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程時(shí)感到困惑和為難。如何讓學(xué)生深入領(lǐng)會(huì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)、明確掌握滲流力學(xué)知識(shí)在油氣藏開(kāi)發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用、提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性并活躍課堂氛圍，是每位油氣層滲流力學(xué)授課教師共同面臨的難題[5-6]。為了解決這一難題，本文以新時(shí)代互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)手段為背景，考慮油氣層滲流力學(xué)教學(xué)過(guò)程中所面臨的困難，針對(duì)我校的教學(xué)方法提出了相應(yīng)的改革與創(chuàng)新。

1 油氣層滲流力學(xué)課程教學(xué)存在的問(wèn)題

1.1 涉及領(lǐng)域廣，學(xué)生理解困難

首先，油氣層滲流力學(xué)是一門涉及領(lǐng)域較廣的交叉學(xué)科，其中包含了流體力學(xué)、固體力學(xué)、材料力學(xué)和高等數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)課程的一些理論，也包含了油層物理、地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)、石油工程概論中的一些基本概念。如果學(xué)生在這些課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中沒(méi)有打下良好的基礎(chǔ)，那么在學(xué)習(xí)油氣層滲流力學(xué)這門課程時(shí)就會(huì)感到十分吃力。其次，由于地下滲流過(guò)程難以直觀地展示給學(xué)生，就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中接觸的都是一些抽象的概念，難以在頭腦中構(gòu)建一個(gè)清晰的過(guò)程。更重要的是，在學(xué)習(xí)油氣層滲流規(guī)律的過(guò)程中，學(xué)生會(huì)被要求掌握大量的數(shù)學(xué)模型建立推導(dǎo)及公式計(jì)算過(guò)程，在理解不充分的情況下學(xué)生會(huì)生出畏難情緒，加重了本門課程的教學(xué)難度。再次，油氣層滲流力學(xué)是一門應(yīng)用型學(xué)科，大量的基礎(chǔ)知識(shí)和基本公式都是建立在礦場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果之上，學(xué)生對(duì)于這些經(jīng)驗(yàn)得出的理論和公式捉摸不透，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果難以達(dá)到預(yù)期。由于學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)范圍和授課學(xué)時(shí)的限制，授課教師無(wú)法將這些經(jīng)驗(yàn)公式背后的邏輯講述清楚，使得學(xué)生難以吃透掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

1.2 實(shí)用性較弱，學(xué)生積極性差

油氣層滲流力學(xué)中所教授的知識(shí)大部分建立在一些極端的假設(shè)條件下。比如單相流體徑向穩(wěn)定滲流過(guò)程中，假設(shè)地層均質(zhì)、等厚，巖石和流體不可壓縮，地層中各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間變化，這些假設(shè)在實(shí)際油藏中不可能出現(xiàn)。學(xué)生學(xué)習(xí)這些知識(shí)的過(guò)程中無(wú)法與實(shí)際相聯(lián)系，教學(xué)過(guò)程缺乏相關(guān)的礦場(chǎng)實(shí)踐數(shù)據(jù)作為理論知識(shí)的支撐，學(xué)生會(huì)對(duì)所學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)的實(shí)用性產(chǎn)生懷疑，嚴(yán)重打擊了學(xué)習(xí)積極性。總之，油氣層滲流力學(xué)在石油工程專業(yè)課體系中屬于學(xué)生理解掌握較為困難的一門學(xué)科，學(xué)生在課堂上所學(xué)到的知識(shí)如何應(yīng)用在礦場(chǎng)實(shí)踐中仍然是困擾廣大授課教師的難題之一。

1.3 知識(shí)體系陳舊，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高

油氣層滲流力學(xué)中大部分知識(shí)點(diǎn)都是20世紀(jì)40～70年代的知識(shí)，比如本門課程中最基礎(chǔ)Darcy定律，隨著滲流力學(xué)理論的進(jìn)步，Darcy定律的應(yīng)用已經(jīng)從一維發(fā)展至四維，求解過(guò)程也從解析解發(fā)展為數(shù)值解。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%，而Darcy定律并不適用于目前非常規(guī)油氣藏的開(kāi)發(fā)過(guò)程。尤其目前較為前沿的頁(yè)巖油和致密油開(kāi)發(fā)過(guò)程中，存在著明顯的低速非達(dá)西滲流現(xiàn)象，滲流過(guò)程也從單一孔隙中的滲流為主轉(zhuǎn)變?yōu)榱芽p—孔隙雙重介質(zhì)滲流為主。目前書本中絕大多數(shù)理論假設(shè)均針對(duì)單一孔隙中的滲流過(guò)程，這與現(xiàn)今石油領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀嚴(yán)重脫軌，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。

圖1 手機(jī)互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)主要功能

2 互聯(lián)網(wǎng)背景下“油氣層滲流力學(xué)”課程教學(xué)改革探討

2.1 轉(zhuǎn)變課堂教學(xué)模式

目前本校的油氣層滲流力學(xué)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。在互聯(lián)網(wǎng)背景下，教師和學(xué)生要充分利用互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的便利，縮短師生間的距離，延長(zhǎng)有效課堂時(shí)間，充分協(xié)調(diào)課上與課后學(xué)習(xí)的關(guān)系，深入改革傳統(tǒng)教學(xué)方式，具體做法如下。（1）充分利用微信、QQ等社交軟件，不定期在微信群和QQ群中發(fā)布與油氣層滲流力學(xué)相關(guān)的動(dòng)畫、視頻及文章，基于所發(fā)布的內(nèi)容向?qū)W生提出相應(yīng)的問(wèn)題，并和學(xué)生互動(dòng)討論。將社交軟件作為師生間的第二課堂，既能調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容學(xué)習(xí)的積極性，也能讓學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容有更加深入的理解，及時(shí)掌握本課程的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，將理論知識(shí)與工程實(shí)際相聯(lián)系。（2）手機(jī)是目前人們生活中最常使用的社交電子設(shè)備，教師和學(xué)生對(duì)手機(jī)的依賴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)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小教學(xué)的時(shí)間成本，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

2.2 轉(zhuǎn)變課后作業(yè)類型

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。目前油氣層滲流力學(xué)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。這些問(wèn)題說(shuō)明了教師在布置作業(yè)的過(guò)程中缺乏主觀能動(dòng)性，所布置的作業(yè)缺乏靈活性，甚至普遍存在直接布置教材中習(xí)題的現(xiàn)象。這就導(dǎo)致學(xué)生在完成作業(yè)的過(guò)程中很容易投機(jī)取巧，經(jīng)常在網(wǎng)上搜索答案或者直接互相抄襲。學(xué)生的這種做法讓課后作業(yè)完全失去了應(yīng)有的作用，既不能讓學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)加深理解，也不能讓教師及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。為了解決這一問(wèn)題，教師應(yīng)該充分了解油氣層滲流力學(xué)的教學(xué)大綱，對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理，在布置作業(yè)的過(guò)程中引入隨機(jī)數(shù)，同時(shí)增加習(xí)題種類，讓學(xué)生能夠獨(dú)立完成的同時(shí)又具有一定的考察作用。比如，在針對(duì)單向流體徑向穩(wěn)定滲流過(guò)程這一知識(shí)點(diǎn)所布置的作業(yè)中，可以讓學(xué)生根據(jù)自己的理解用所學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行推導(dǎo)，并對(duì)每個(gè)學(xué)生根據(jù)學(xué)號(hào)分配隨機(jī)數(shù)，讓解答過(guò)程不再單一，同時(shí)又能讓學(xué)生更好地掌握這一知識(shí)點(diǎn)。

對(duì)于油氣層滲流力學(xué)這一課程，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的困難層出不窮，這對(duì)教師的授課水平和教學(xué)方法有較大的考驗(yàn)。課后作業(yè)作為油氣層滲流力學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)的一部分，是整個(gè)教學(xué)體系中承上啟下的一環(huán)，授課教師應(yīng)把握課后作業(yè)的水平和難度，將知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合梳理，建立完善的課后作業(yè)習(xí)題庫(kù)，充分利用互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)互動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)越性，讓課后作業(yè)不再成為學(xué)生的負(fù)擔(dān)。

2.3 建立非標(biāo)準(zhǔn)答案考核體系

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，結(jié)合油氣層滲流力學(xué)目前存在的教學(xué)問(wèn)題，應(yīng)建立完善的油氣層滲流力學(xué)非標(biāo)準(zhǔn)答案考核體系。建立非標(biāo)準(zhǔn)答案考核體系主要分為以下幾個(gè)方面。一是強(qiáng)化過(guò)程評(píng)價(jià)，每門課從開(kāi)課到期末考試，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。二是改革評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從過(guò)去簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)學(xué)生能背多少、記多少知識(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕u(píng)價(jià)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力，考察其獨(dú)立思考了多少、領(lǐng)會(huì)了多少，能不能在團(tuán)隊(duì)協(xié)作中成長(zhǎng)，從而破除“高分低能”積弊。三是實(shí)行動(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，讓學(xué)生能夠在掌握基本知識(shí)的同時(shí)培養(yǎng)自身的高效學(xué)習(xí)方法，對(duì)學(xué)生未來(lái)的學(xué)習(xí)生涯提供有力的幫助。

2.4 建立教學(xué)交流平臺(tái)

在互聯(lián)網(wǎng)背景下，信息的傳遞效率達(dá)到了前所未有的提升。在滲流力學(xué)教學(xué)過(guò)程中，全體行業(yè)教師應(yīng)充分利用好這一有利條件，形成學(xué)科教師之間的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)交流習(xí)慣，通過(guò)教學(xué)交流平臺(tái)的方式將各自的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和成果進(jìn)行分享。在以學(xué)生為本的前提下，教師應(yīng)盡可能地摒棄門戶之見(jiàn)，將與油氣層滲流力學(xué)教學(xué)相關(guān)的信息充分的與其他高校的教師分享，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，油氣層滲流力學(xué)的教學(xué)水平和教學(xué)效果必然會(huì)有突飛猛進(jìn)的提升。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）互聯(lián)網(wǎng)背景下應(yīng)充分利用微信、QQ等社交軟件，以及慕課、UMU等手機(jī)互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)來(lái)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，減小教學(xué)的時(shí)間成本，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

（2）在布置作業(yè)的過(guò)程中引入隨機(jī)數(shù)，同時(shí)增加習(xí)題種類，讓學(xué)生能夠獨(dú)立完成的同時(shí)又具有一定的考察作用。

（3）建立非標(biāo)準(zhǔn)答案考核體系，注重考查學(xué)生運(yùn)用知識(shí)分析、解決問(wèn)題的能力，破除高分低能積弊的現(xiàn)象。

（4）建立油氣層滲流力學(xué)教學(xué)交流平臺(tái)，形成學(xué)科教師之間的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)交流習(xí)慣，分享各自的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和成果。