“滲流力學”創新班教學課程內容改革與實踐

黃世軍，趙鳳蘭，楊明洋

（中國石油大學〔北京〕石油工程學院，北京 102249）

引言

“滲流力學”是石油工程專業課程中一門基礎性較強的專業課，課程目標是培養學生掌握扎實的油氣滲流基本理論知識，增強學生解決實際工程中涉及油氣滲流問題的能力。單獨開設創新班教學模式，是為了適應石油開發科技化和全球化的發展趨勢，著力培養一批具有自主創新精神和國際視野的石油人才，因此教學模式與課程教學內容體系需要相應改革和完善。近年來，“滲流力學”教學領域針對課程改革相繼涌現出很多的做法和思路。2010年，張凱等［1］針對“滲流力學”教學環節引入雙語教學，分析了雙語教學在“滲流力學”中的實踐體會；2011年，雷登生等［2］針對目前“油氣層滲流力學”課程教學存在的問題進行了分析，提出了優化課程體系和課程改革的思路；2014年，宋洪慶等［3］提出“滲流力學”的研究型教學模式；2014年，袁迎中等［4］分析了“滲流力學”教學環節中學生缺乏創新思維的原因，并探索了創新思維教學思路與方法；2016年，陳軍斌［5］總結了“滲流力學”課程教學改革的研究與實踐；2021年，龐占喜［6］提出了互動研討教學模式在“滲流力學”教學中的應用，提高了課堂教學效果，培養了學生的創新和實踐能力。可見“滲流力學”課程在未來的教學過程中應充分把握并結合基礎性、創新性和實踐性的關鍵特點。本文立足石油工程創新班的培養目標，結合本校石油工程專業“滲流力學”授課特色和模式，將課堂理論授課、研討式教學與實踐環節相結合，改革并完善了“滲流力學”創新班課程內容，總結了相應的教學心得體會。

一、原有課程體系在“滲流力學”創新班教學中的適應性分析

“滲流力學”創新班授課獨立成班，規模控制在30人左右，授課課時54學時（包含6學時的實驗，48學時的課堂授課）。課程體系沿用石油工程“滲流力學”教學大綱和內容體系，內容主要包括油氣滲流基本規律及數學模型、單相不可壓縮流體的穩定滲流規律、多井干擾理論、多相滲流理論基礎、彈性不穩定滲流理論、水平井近井滲流規律、雙重介質滲流理論基礎和非牛頓+物化滲流基本理論。通過近幾年的授課實踐，發現原有課程體系在創新班教學中存在以下三方面問題。

（一）課程體系對于創新班學生的自主創新和探索能力支撐力度不夠

“滲流力學”作為石油工程專業的基礎課，一直注重本課程知識與先修基礎課程的銜接，在教學內容方面設置上側重于基礎理論和基礎知識，油氣滲流基本規律及基本模型和單相不可壓縮流體的穩定滲流規律兩部分占18課時，對于實際工程問題的探索和研究不夠深入；彈性不穩定滲流理論僅占8學時，進一步地拓展和加深受到限制。因此，在總課時不變的情況下，應充分考慮創新班實踐能力和創新能力的培養，改進并優化課堂內容體系。

（二）授課方式單一，與創新班培養目標不同步

“滲流力學”理論性較強，原有的授課方式以板書居多，授課環節中有部分PPT展示。但是通過問卷調查和學生反饋等方式暴露出在授課實踐中存在以下問題：（1）創新班學生接受新事物能力和方式因人而異，近一半的學生對于板書是適應的，但是有些學生反映板書的信息量太少，無法滿足進一步擴展理論的需求；（2）諸多部分內容在有限課時內的講解，勢必造成學生大量理論和信息的輸入，易造成“填鴨式”或“灌輸式”教學效果；（3）滲流基本理論大多是經典理論，但對于某些滲流前沿問題的探索或者非常規滲流支撐力度不夠，因此課程引導學生自主探索和工程實踐的動力不足。

（三）自主創新和探索能力的培養離不開工程實際問題，理論與實際問題聯系部分脫節

通過前期授課實踐發現，“滲流力學”原有的課程體系的課時安排比例有待調整。在單相液體穩定滲流環節（課時占26學時），現場實際問題大多是多相滲流和不穩定滲流，因此對于學生創新能力和探索能力的培養支持相對較弱。

綜合以上授課實踐中發現的問題，可見原有課程體系與“滲流力學”創新班教學目標不適應，因此需要進行課程內容和教學方法改革。

二、“滲流力學”創新班課程內容改革與實踐

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》指出，堅持以人為本、全面實施素質教育是教育改革發展的戰略主題，重點是面向全體學生、促進學生全面發展，著力提高學生服務國家服務人民的社會責任感、勇于探索的創新精神和善于解決問題的實踐能力［7］。為響應我國教育改革戰略，從石油工程專業創新班的培養目標出發，在原有課堂教學內容的基礎上，進一步提升學生的分析能力、創造能力以及對新興事物的自主探索能力，分別從教學內容設置、教學方式和方法等方面進行改革，以期達到未來全球對工程科技人才的要求。

（一）“滲流力學”創新班課程教學內容設置

為充分調動學生的自主能動性［8］，有機結合課堂理論教學和研討教學［9］，發揮教師在教學中的引導［10］和方向把控作用，跟蹤行業發展趨勢，強化基礎理論知識，灌輸工程實踐實例，培養創新性思維，重新設置了創新班課程內容和教學方式。在目前創新班“滲流力學”課堂教學環節的基礎上，增強基礎理論教學難度，補充自主探索和獨立研究內容，教學過程中同時串接工程實際案例，以“學牢固、用明白、懂反思”為課堂主線，培養學生利用所學理論進行實踐分析的能力，從而有助于拓展學生自主解決工程問題的能力。改革前后的課程體系如表1所示。

表1 “滲流力學”創新班課程體系改革前后對比

從表1中可以看出，改革后的課程體系減弱了課堂授課環節，修改了部分固化講解內容，結合理論學習內容增設了研討式環節，提升學生主動學習和探索的能力。研討部分主要通過文獻導讀、設置引導問題和引導學生如何分析解決問題等手段，啟發和培養石油工程專業大學生的自主探索興趣和自主創新能力，同時將實驗環節的3個實驗由原來的2個固定實驗+1個自主設計實驗全部改革為自主設計和創新實驗，并鼓勵大學生將自主創新設計實驗和科技創新相結合，進一步激發學生對油氣滲流和油氣田開發專業的興趣愛好。

（二）“滲流力學”創新班課程教學方式改革與實踐

一方面，隨著現代化科技手段的進步和信息化的發展，學生接受新知識和新理論的方式呈現多樣化的特點，課堂授課方式也需要與時俱進；另一方面，分析能力、實踐能力、創造力以及溝通能力是未來全球對工程科技人才的要求，而石油工程專業性強、工程實踐能力要求高，對特殊型人才和緊缺型人才需求越來越大，要求越來越高。因此，為適應我國石油工業發展需求，在理論分析能力培養的基礎上，需要培養探索創新性能力突出、工程實踐能力強的專業人才。

鑒于此，在“滲流力學”創新班課程教學體系的探索和改革中，注重基礎理論知識的講授與實際工程問題相結合，理論教學與實驗教學相結合，使學生在掌握扎實的專業基礎知識的同時，形成較強的綜合分析和解決問題的能力。具體改革措施包括以下五個方面。

1.將研討式教學與課堂授課模式進行無縫銜接，隨講隨研討。研討過程中將小組與個人適時組合和分割，既可以調動個人主觀能動性，又可以培養團隊協作精神。

2.研討環節注重跟蹤并結合行業前沿動態和熱點問題。針對目前國內外石油行業發展趨勢，給學生介紹“滲流力學”發展方向，逐步引導學生研讀“滲流力學”前沿論文，尤其是國外高水平論文，通過讓學生獨立撰寫小短文、讀后感和論文等形式，培養學生自學能力和研讀的能力。

3.開設“滲流力學”網絡輔助教學網絡站點，教學資源上網協助學習。

4.將理論知識、研討內容、實驗內容與科技創新有機結合，理解并分析實際礦場案例。從油田礦場抽提實踐案例，以小組形式進行研討學習，在鍛煉學生團隊協作能力的同時，逐步提高學生將理論與實際相結合來分析問題的能力。

5.探討多環節課程考核方式，側重創新性思維、工程問題研討過程中多角度分析問題的能力。分別從課堂教學、實驗教學、課程設計、實踐教學、科技創新等方面對學生進行多方位和多環節的考核，同時在期末考試題型設計上，增加學生自主思考能力方面的考核內容，側重學生理論與實際綜合分析能力的考核。

三、結論與認識

“滲流力學”創新班課程體系改革自2015年啟動，經過多年的教學實踐，學生的自主學習積極性明顯提高。從課后答疑情況來看，改革前幾乎沒有學生答疑，經過研討教學模式的嵌入，學生能夠自己發現問題并積極解決問題，作業批改過程中看不到相互抄襲的痕跡，課程不通過率為零。可見通過創新班課程體系改革，學生的自主性、實踐性和創新性得到了明顯的提升，效果顯著。

“滲流力學”創新班課程體系改革的路還很長，需要在具體教學實踐環節中及時發現問題并針對具體問題對課程內容和教學方式做出相應的改進。課程改革要考慮教學過程中“教師”與“學生”的角色定位，不能顧此失彼，精準把握教學環節的無縫銜接、理論與現場實際問題的有機結合都是后續改革中要注意的問題。