滲流力學教學中探究式課堂教學方法實例

李明川 馮其紅

（中國石油大學石油工程學院 山東 青島 266555）

滲流力學教學中探究式課堂教學方法實例

李明川 馮其紅

（中國石油大學石油工程學院 山東 青島 266555）

為充分發揮學生自主探究滲流規律、培養學生綜合實踐和終身學習的能力，在滲流力學課堂教學中，應以探究式教學方法引導學生獨立完成對滲流規律的揭示，結合教材滲流邊界條件3個實例分析，引導學生認知滲流物理現象的客觀存在性，培養學生發現問題、思考問題、解決問題的能力，調動學生參與課堂教學的積極性，發揮學生自主探究的能動性。

滲流力學；探究式課堂教學；自主探究；能動性

探究式課堂教學是指在課堂理論教學中，在教師的啟發引導下，學生通過自主閱讀、觀察、實驗、思考、討論、聽講等途徑去獨立探究，自行發現并掌握所學知識的一種教學方法。

最早提出探究課堂教學方法的是美國教育家杜威，他認為科學教育不僅僅是讓學生學習大量的知識，更重要的是學習科學研究的過程或方法。美國芝加哥大學J.J.Schwab教授強調學生的學習方法與過程，認為探究式過程和方法適合培養學生的創造力，培養學生自我汲取知識的能力。

滲流力學教學中的探究式課堂教學方法

傳統的滲流力學教學方法是教師“講解式”傳授，學生“被動式”學習，教師講授是學生獲得知識的唯一來源。教學模式主要采用“師講生聽”的教學模式，重視滲流力學經典理論的講授，學生缺乏建構知識的動態認識。課堂教學是以教師為圓心，以教材為半徑，學生在一個封閉的課堂圈內打轉，教與學局限于教材，是封閉式的教學過程。教學過程中教師起著傳話筒的作用，只是向學生單向灌輸知識。

滲流力學探究式課堂教學遵循學生的認知規律，以素質教育思想為指導，以學生主動參與課堂教學為前提，以油氣滲流力學教材為探究內容，以學生現實生活為參照對象，在教師的講授和指導下，自主探索特定的滲流物理現象，認識和解決特有的滲流問題的方法和步驟，發現滲流物理現象各因素的內在聯系，找出符合特有滲流現象的規律。在滲流力學教學過程中，教師的任務是調動學生的積極性，培養學生自己發現問題、分析問題、解決問題、獲取知識的能力；要設置探究情境，把握探究的深度，營造探究的氛圍，促進探究的進程，評價探究的成敗。學生根據教師提供的滲流物理現象條件，明確探索的目標，發現探究的問題，探索探究的方法，理順探索的思路，交流探究的內容，總結探究的結果。滲流力學探究式課堂教學是教師和學生雙方都參與的活動，均以雙重身份進入滲流力學理論教學課堂。

滲流力學中探究式課堂教學的意義

滲流力學探究式課堂教學是滲流力學理論教學的創新，改變了傳統課堂教學重傳授、強記憶、機械獨立的訓練，以討論式、協作式啟發探究為主，重視創造能力的培養，改變了傳統課堂教學教師是傳授者，學生是被動接受者的關系。

滲流力學探究式課堂教學遵循現代教育以人為本的教學理念，順應課程教學改革的趨勢，提倡學生提出問題、分析問題、解決問題的創新能力培養，以培養學生獨立、自主的學習能力，充分發揮自主的創造思維。

滲流力學探究式課堂教學適應現代教學運行機制，調動學生參與教學的積極性，發揮學生自主探究的能動性，培養學生的團隊精神，使課堂教學煥發出生機。教學形式的轉變，要最大限度地減少教師的講授，最大限度地滿足學生自主發展的需要，盡可能做到讓學生在參與中學習，在探索中發展，在合作中進步，在探究中創新。

滲流力學探究式課堂教學有助于學生綜合能力的培養，體現知識創新與實踐能力的結合。通過讓學生參與實際的滲流問題思考與互動的教學實踐，能提高學生收集處理信息的能力、獨立完成任務能力、合作交流能力、語言表達能力、實踐動手能力和設計創新能力。

滲流力學探究式課堂教學有助于學生終身學習能力的鍛煉，使學生真正成為自主學習的主人，激發學習的自主性。學生通過對實際滲流現象分析篩選，學會參透復雜的表象，深入把握滲流規律的本質，通過對不同滲流物理現象存在的原因的探究，不斷提高自己探究學習方法的能力，有利于終身學習能力的培養。

滲流力學探究式教學方法實例

結合滲流力學課堂教學的探究式教學方法，引導學生發現滲流物理現象的客觀性，可以培養學生嚴密思考問題的能力。

完整的滲流數學模型包括綜合微分方程和定解條件，與時間有關的定解條件為初始條件，與空間位置有關的定解條件為邊界條件。根據滲流規律給出的已知條件將滲流中的邊界條件分為三類。

一是勢已知的邊界——第一類邊界。

例1:圓形定壓邊界油層中心一口井穩定滲流模型。

引導學生分析命題條件:（1）圓形油層中心一口井，由圓柱坐標Laplace算子映射到平面上的二維平面徑向流。（2）穩定滲流，運動要素與時間無關，所以滲流數學模型為:。（3）定壓邊界，即供給邊界上壓力恒定P|r=re=Pe；再根據達西定律可知，要保證Q一定，則有P|r=rw=Pw一定。

數學模型為:

微分方程有兩個未知數P、r，有兩個邊界條件，則該方程可求解。

二是流量或流速已知——第二類邊界。

例2:圓形封閉地層中心一口井彈性不穩定滲流。

分析命題條件:（1）圓形油層中心一口井，圓柱坐標Laplace算子映射到平面上的二維平面徑向流為。（2）彈性不穩定滲流，與時間有關的運動要素為，所以滲流數學模型為:。（3）在井未生產時，地層壓力為初始壓力，即P|t=0=Pi。（4）在距離井中心為r處地層滲流服從達西定律；在封閉邊界r=re處由于不滲透層或者斷層作用沒有流體流入，則；在內邊界r=rw處在時間ti時刻產量為Qi，則。

數學模型為:

微分方程有三個未知數P、r、t，有兩個邊界條件和一個初始條件，則該方程可求解。

三是勢、流量和流速均未知——第三類邊界。

勢、流量和流速均未知，但它們的關系Q=F（Φ）或者Q=F（Φ'）已知。

例3:圓形有界定壓油層中心一口井不穩定滲流。

分析命題條件:（1）圓形油層中心一口井，圓柱坐標Laplace算子映射到平面上的二維平面徑向流為）。（2）彈性不穩定滲流，則與時間有關的運動要素為，所以滲流數學模型為:。（3）在井未生產時，地層壓力為初始壓力，即P|t=0=Pi。（4）定壓邊界，即供給邊界上壓力恒定P|r=re=Pe；在內邊界r=rw處地層滲流服從達西定律，在時間ti時刻產量為Qi，則。

數學模型為:

微分方程有三個未知數P、r、t，有兩個邊界條件和一個初始條件，則該方程可求解。從例3的分析過程中可看出，它集例1和例2的邊界條件在一起，故又可稱為混合邊界。

通過教材設置的實例情境，引導學生分析滲流數學模型的來源依據，對每一個存在的滲流條件深入地分析，揭示其滲流運動規律及物理意義，可以充分調動學生自主學習的能動性，培養學生發現問題、思考問題、解決問題的能力，也讓學生體會到了學習的樂趣，提高學生滲流理論課程學習的興趣，鍛煉學生綜合能力。

滲流力學探究式課堂教學是在教師的講授和啟發下，以教材內容為依據，以學生自主探索為主，引導學生對客觀存在的滲流物理現象進行觀察、思考，發現特定滲流過程存在的問題，分析發生滲流現象的物理參數之間的內在聯系，解釋與之符合的滲流規律，揭示特有滲流現象的實質。滲流力學探究式課堂教學是滲流力學課堂教學的創新，是順應以人為本的教學理念的改革，適應了現代教學的運行機制，有助于學生綜合能力和終身學習能力的培養。

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G712

：A

：1672-5727（2013）01-0102-02

李明川（1976—），男，四川資中人，博士，中國石油大學石油工程學院講師，研究方向為滲流力學理論、油氣田開發以及天然氣水合物等。