新工科背景下《滲流力學》混合式教學模式探討

田 杰，董明達，雷登生，袁迎中，黃小亮

（重慶科技學院石油與天然氣工程學院，重慶 401331）

滲流力學是流體力學非常重要的一個分支，滲流力學專門研究流體在多孔介質中的運動形態和規律，是流體力學與多孔介質理論、表面物理、物理化學、固體力學等多個學科交叉滲透的一門邊緣學科[1-3]。滲流力學是認識和改造油氣藏的一門基礎學科，既注重理論研究也注重實驗分析，其貫穿于整個油氣田開發的所有過程，是指導油氣田進行科學高效開發的理論基礎[4]。教育部明確新工科建設要“問學生志趣變方法，創新工程教育方式與手段”，“更加注重模式創新”[5]。因此，針對石油工程專業新工科建設需要，更新課程教學模式，使得學生能更好掌握滲流力學的理論與方法，從而應對日益復雜的油氣田開發形勢，是滲流力學課程建設的核心。

目前，由于滲流力學課程存在內容復雜抽象、理論性強、邏輯性嚴密的特點，為數不少的學生在學習這門課程時存在困難，集中表現為無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，以課程教學目標為導向，通過創新教育方式與手段，更新課程教學模式，在建設在線教學資源，完善課程資源體系的基礎上開展“線上+線下”的混合式教學，以期提升學生學習興趣，改善學習效果，更好地達成課程教學目標，提高育人水平。

1 滲流力學課程目標

滲流力學是石油工程專業的一門專業教育必修課，在培養學生研究礦場實際問題并設計解決方案的能力、鍛煉學生創造性思維等方面占據了基礎和關鍵的地位。畢業要求中對本課程制定的指標點、課程目標及學生能力要求為以下幾個方面：

第一，掌握滲流力學基本概念、油氣在儲層中的滲流基本規律及基本研究方法，可用于對油氣復雜滲流問題的分析；

第二，掌握單相液體、氣體、油水和油氣兩相、雙重介質等工程問題中涉及的滲流力學原理，并能借助文獻調研，識別和判斷石油工程專業相關復雜工程滲流問題的關鍵因素；

第三，掌握滲流力學涉及的滲流實驗原理及實驗方法，并能進行基本的滲流力學性質實驗測試，正確獲得實驗數據。

課程目標核心在于要使學生熟練掌握滲流力學的基本理論與方法，具備利用所掌握的滲流力學知識分析和解決石油工程問題的能力以及創新意識，從而適應礦場實際生產需要。因此，更新教學模式，促進學生學習就顯得格外重要。

2 滲流力學課程教學現狀

結合課程教學情況進行反思，總體而言，存在以下幾個方面的問題：

2.1 有限的學時未能發揮最大效果

在石油工程專業人才培養方案中，滲流力學課程設定的學時僅為48學時（理論課44學時+實驗課4學時），相比于同類院校，學時偏少。盡管對教學大綱作出了修訂，但對照大綱講授理論知識，時間依然是捉襟見肘。如前所述，本課程知識抽象難懂、對數學基礎要求高，這迫使理論課時內只能緊緊圍繞大綱對理論知識進行講解，促使學生在有限的教學時間內對各知識點達到所希望的掌握程度。誠然，授課教師在課程準備以及課堂講授中付出很大心血，但大多數學生在課前并未預習，課堂講授過程中只能是囫圇吞棗，難以達到良好的學習效果。與此同時，課程大綱設計了課外學時，但課外學時中老師的參與度幾乎為零，并未引導學生合理有效地利用，十分可惜。故而整體來看，現有的教學模式下，學時有限但是教學效果沒有發揮到最大。

2.2 習題課重視程度不夠

習題課對于加深學生對理論知識的理解和掌握十分重要，也是教學過程中學生要求強烈的教學環節之一，教學過程中布置習題是平時考核的重要環節，而批改習題后開展習題課教學，對習題進行講評，則是對平時理論教學的重要補充。而且對于滲流力學課程，習題常常是實際工程問題簡化而來，對于學生達到理論聯系實際這一目標意義重大。很遺憾的是，在滲流力學課程的教學實踐中，理論課時基本沒有專門安排時間給習題課，習題課常常是利用課間休息時間及下課前為數不多的幾分鐘，其結果是學生覺得意猶未盡，老師覺得十分為難。

同時，習題課作為理論教學的補充，在教學過程中還存在“照顧大多數而忽略少部分”的問題，即利用有限的時間把大多數同學共性的問題著重講，少數同學存在的問題則一句帶過甚至略去不講，這樣一來少部分同學存在的問題仍然沒有得到解決。習題課的講授完全為老師所主導，學生在習題課學習中自主性不夠，“OBE”的教學理念沒有得到應有的體現。所以，綜上可見目前的滲流力學教學模式中對習題課的重視程度不夠。

2.3 未能充分調動學生學習的積極性

從教學的角度來看，學生普遍存在著學習積極性和自主性不足的問題，功夫沒有用在平時，而是用在考前突擊，甚至還抓不住重點。這樣無論是教還是學，效果都不太好，這也是滲流力學課程目標達成度偏低，卷面不及格率偏高的主要原因。在當前的教學模式下，基本上還是老師講，學生被動接受灌輸，盡管課堂內老師可以盡最大的努力去調動學生聽課學習的熱情，但是對課前和課后的學習過程較為乏力，特別是課前的預習過程。所以，從學生學習狀態來看，目前的教學模式未能充分調動學生學習的積極性。

綜上所述，當前的教學模式存在著較為突出的問題，更新教學模式是迫切的需求。通過更新教學模式，最大限度利用學時，調動學生學習積極性，是解決現存問題的關鍵。

3 滲流力學混合式教學模式

以信息技術為基礎的供給方式變革給教育行業帶來巨大改變，MOOC、SPOC和微課在疫情后大規?？焖侔l展對傳統教育理念和教育手段帶來明顯沖擊。信息技術和教學實踐的深入結合深刻地改變了傳統的授課方式，也有力地推動了教學模式的革新。當前，國內高校大力支持和推動教師建立在線課程輔助教學，把信息技術與課堂教學結合在一起進行混合式教學，從而彌補課堂教學時間的不足，最大限度地提高教學效率和效果。基于翻轉課堂、MOOC、SPOC以及微課等線上教學和課堂教學的混合式教學模式是我國高校教學改革的大體趨勢。構建多樣化在線學習環境，滿足學生在學習上的個性化需求，可以有效促進學生的自主學習，這對于課堂教學有積極正面的輔助作用，因而是構建混合式教學模式的重要部分[6-8]。

鑒于此，基于智慧教育平臺，開展滲流力學混合式教學。以教學目標為導向，根據教學大綱和教學目標設計并建設每個教學單元的在線學習資源，用于課前預習、課后復習以及習題課。課堂教學針對學生在線學習情況給予及時反饋和調整，銜接好在線學習資源和課堂教學，使線上、線下內容有效融合，高效利用課內課外學時，提升學生的自主學習和深度學習能力，提高教師教學質量和改善學生學習效果。

開展滲流力學混合式教學模式探索與實踐，是建設新工科的題中應有之義。充分利用大綱內設定的課內課外學時，在智慧教育平臺開展線上教學，并與課堂內的線下教學相結合成混合式課程，也是貫徹全國教育大會精神，打造本科“金課”，建設“一流課程”的具體實踐，將提升滲流力學教學水平，充分解決課程教學過程所遇的突出問題，顯著提高石油天然氣工程方向人才培養質量，為建設國家一流專業貢獻力量。

針對前述問題，開展“線上+線下”的混合式教學[9-12]，以課程教學目標為導向，設計并建設在線學習資源，用于課前預習、課后復習以及習題課，銜接好在線學習資源和課堂教學，實施貫穿“課前-課中-課后”全過程的立體式教學[9-10]，高效利用課內課外學時，提升學生的自主學習和深度學習能力，進而提高教師教學質量和改善學生學習效果。具體的研究內容包括：

3.1 在線教學資源設計

根據滲流力學教學大綱的要求、授課計劃以及課內教學目標設計每個教學單元的具體內容，以此為基礎確定在線學習內容并設計在線教學資源，設計在線學習資源和課堂教學的銜接環節，保證在線教學資源的靈活性和銜接性，保證與課堂教學的關聯性使線上、線下內容有效融合。

3.2 在線教學資源開發

在線教學資源的開發主要利用計算機技術，結合滲流力學課程專業知識特點，進行自主開發。主要開發內容包括：（1）每個教學單元對應的導學清單，包括學習內容、學習要求、學習重難點、知識邏輯結構等內容；（2）每個教學單元對應的復習清單，包括內容回顧、重難點知識、小測試等內容；（3）滲流力學課程習題及每題5～10分鐘的體量錄制習題課教學視頻，總量控制在100題左右。通過上述內容，建立起包括導學、復習、習題和習題講解視頻在內的完整的滲流力學在線教學資源。

3.3 混合式教學實踐

課堂教學前在線上發布每一單元的導學清單時，發布有針對性的研討主題、小問題等，促使學生對學習內容進行思考，提高學生的學習參與度，對學生的學習情況進行監測，以便在面對面授課時有的放矢。課堂教學時，教師充分地結合教學內容進行重點、難點的講解和討論，使課堂成為學生提出問題、探討和解決問題、消化和掌握知識的場所。課堂教學結束后，及時在線上發布對應的復習清單，對學生的復習情況進行監測。在教學大綱要求的教學節點布置作業習題，并及時收取批改，而后發布習題講解視頻。

3.4 教學反饋與完善

開展多元反饋評價，保障混合式教學的質量。評價主體包括教師和學生，評價內容包括作業、考試、學生在線自主學習情況等方面，特別是對學生學習效果，采取“線上+線下”多元評價體系，針對平時線上學習情況、線下課堂學習投入情況，強化過程考核。同時，在完成教學環節后及時利用問卷星等工具對學生進行問卷調查了解學生的適應情況以及相應訴求，并結合試卷分析知識點掌握情況，通過多方面結合，在教學實踐中不斷改進和完善。

4 結語

新工科建設的核心內涵包括教育模式創新，新工科建設也再一次明確了教學的基本原則是堅持以學生為本，以學習產出為導向。滲流力學是一門理論性較強的課程，混合式教學是把學生課前預習、課內學習以及課后復習過程融合為一個有機的整體，通過“線上+線下”的模式，高效利用課內課外學時，提升學生的自主學習和深度學習能力，提高教師教學質量和改善學生學習效果。通過“線上+線下”混合式教學，能夠使學生掌握滲流力學的基本理論與方法，形成關于開發過程中地下油氣滲流規律的總體認識，把它作為認識油氣藏、改造油氣藏的工具，作為油氣田開發的理論基礎，具備滲流力學知識分析解決石油工程問題的能力和創新意識，進一步達到課程目標以及新工科建設對于人才培養的要求。