工程教育專業認證背景下石油工程巖石力學課程的教學改革探索

張世鋒 崔新穎

摘 要：巖石力學是石油工程專業的一門專業基礎課，講授石油工程生產過程中與巖石力學有關的專業知識。本文基于工程教育認證的基本理念及要求，討論分析了石油工程巖石力學課程教學中存在的問題，并從教學內容、教學方法及教研結合等方面提出了改革方案，旨在激發學生學習興趣，提高教學質量，培養學生解決復雜工程問題的能力。

關鍵詞：工程教育專業認證;石油工程巖石力學;教學改革

1 研究背景

工程教育專業認證通過判斷辦學單位的畢業生是否能夠滿足社會需求來評價其人才培養的質量，注重人才培養的標志性成果，強調基于產出的目標導向原則。工程教育專業認證對高校專業課程的教育改革提出了新的目標和要求[1-3]。我國工程教育認證主要倡導三個基本理念：（1）學生中心理念。強調以學生為中心，圍繞培養目標和全體學生畢業要求的達成進行資源配置和教學安排，并將學生和用人單位滿意度作為專業評價的重要參考依據。（2）產出導向理念。強調專業教學設計和教學實施以學生接受教育后所取得的學習成果為導向，并對照畢業生核心能力和要求，評價專業教育的有效性。（3）持續改進理念。強調專業必須建立有效的質量監控和持續改進機制，能持續跟蹤改進效果并用于推動專業人才培養質量的不斷提升。

石油工程巖石力學課程是石油工程專業的一門專業基礎課程，主要介紹巖石力學及其在石油鉆井井壁穩定性分析、水力壓裂和油氣井出砂等復雜工程問題分析中的應用。該課程具有較強的實踐應用性，目標是培養學生綜合應用巖石力學知識解決復雜工程問題的能力，其理論知識模塊在石油工程鉆井開發設計過程中不可或缺。

2 石油工程巖石力學課程的教學現狀及存在的問題

2.1 傳統教學方法仍以教師為中心

教師課堂講授是石油工程巖石力學課程的傳統教學方法，但是由于課程有一定的理論難度，而面授的形式單調、枯燥，加之學生被動接受知識，主觀能動性較差，難以真正融入課堂，不利于培養學生的學習興趣，教學質量和效果都難以保證。工程教育專業認證中提出的“以學生為中心”的理念，強調以學生為本，面向全體學生，強調以學生為中心，在此背景下，傳統的教學方法面臨改革的壓力和挑戰。

2.2基于教材的教學資源建設缺乏前沿性

高等教育教學內容應具有前沿性，尤其是專業課程。隨著社會科技和行業技術的不斷發展，新的理論知識和工程技術日趨涌現，當前專業知識的推陳出新比以往任何一個時代都更為迅速。然而，當前石油工程巖石力學教學過程中所使用的教材中雖然包含了較為經典的基本知識及應用案例，但缺少前沿的巖石力學理論實驗內容和前沿發展動態。如何結合科研和行業的發展更新和優化教學內容，向學生介紹最新的科學成果和研究動態，拓寬學生的知識面，也是該課程亟待解決的問題。

2.3 教學課時縮減倒逼教學內容設置改革

為了滿足工程教育專業認證提出的學生知識和能力培養的要求，課程改革勢在必行，然而，與此同時，當前的單門課程學時數已經下降，給課程改革增加了難度。以往，石油工程巖石力學課程內容以理論知識為主，需要學生掌握數學、力學等課程作為基礎，具有難度大、耗時長的特點。課時減少的情況下，如何使學生在較短的時間內，既能夠掌握理論知識，同時具備解決工程實際問題的能力，成為該課程教學改革的難題。要解決這個問題，只能在教學內容設置上做文章。

3 “以學生為中心”課程教學方式的改革

針對上述石油工程巖石力學課程教學中存在的問題，將工程教育專業認證“以學生為中心，以產出為導向”的理念融入課程教學中，從教學方法、教學內容、教學與科研相結合等方面進行課程改革。

3.1 采用“以學生為中心”的教學方式

教學過程中不僅要傳授學生知識，還要培養其工程應用能力，從而達到教與學的有機結合。在整個過程中，教師通過引導啟發，盡可能讓學生成為教學活動的主體。根據教學內容的特點，選擇部分課時引入“以學生為主”的教學方式，如互動式、翻轉式、討論式等教學方法，提高學生的學習興趣和主動性。較為簡單的知識點，如石油工程巖石力學的發展歷史、巖石的組成和結構對其力學性質的影響等，可以采取翻轉課堂教學法。教師將教學課件或視頻發給學生，學生分組課下自主學習，并通過文獻檢索或網絡資源查詢更新豐富知識，然后在課堂上向其他同學展示。對于難度適中的知識點，如巖石的力學性質及蠕變特性、巖石強度測試方法，教師以提出問題的形式將學生引入情境進行小組討論，解決問題，最后由教師給予適當的引導和總結。在整個討論過程中，學生主動學習、交流，有利于其積極性與主動性的培養。對難度較大的知識點，如巖石的強度準則、井壁坍塌與縮徑、井壁破裂等內容，教師在課堂上結合當前研究熱點進行重點講授，設置課后作業，及時跟蹤掌握學生的學習效果，針對性答疑，提高學生的學習質量。

3.2 合理安排教學內容

工程教育專業認證要求課程教學內容設置能夠“培養學生分析解決復雜工程問題的能力及對新知識的自學能力”。因此，教學內容不僅需要包含基礎知識和基本原理，還需增加工程實例分析。利用多媒體教學方式，在文字及圖片展示基礎上，引入工程現場的施工操作視頻，引導學生發現、分析復雜工程問題，結合所學知識，提出解決方案。例如鉆井過程中泥頁巖層段多發的井壁失穩問題，教師在課堂中結合油田現場的基礎地應力及巖石強度參數數據，指導學生將課程中所涉及的應力分布計算、巖石破壞準則等知識點用于分析井壁失穩問題，并計算分析安全密度窗口，提出通過控制鉆井液密度維持井壁穩定的解決方案。教師將工程實例帶入教學中，打造身臨其境的氛圍，從而達到良好的教學效果。

3.3 教學與科研有機結合

舊有的巖石力學相關教學實驗，實行學生分組參觀操作，多數情況下走馬觀花，無法真正接觸新型儀器和技術。為了解決這一問題，鼓勵學生在本專業教師的指導下，申請參與大學生創新創業項目，與教師一起進行學科前沿的探索，親身經歷實驗設計及結果分析等過程，從而加深對課堂教學內容的理解，激發學生的學習興趣，培養其獨立思考、動手和創新能力。

此外，教學資源建設過程中及時將課程相關的學術期刊論文及國內外企業先進的工程技術案例呈現給學生，引導學生帶著問題學習，通過文獻檢索等方法獲得最新的課程相關知識，有利于加深學習印象，培養良好的科研習慣。與此同時，鼓勵學生在科研過程中發現問題，要有創新精神，提出新的觀點和見解。

4. 翻轉式教學的探索與應用

翻轉式教學模式，是指學生在課前或課外觀看教師的視頻講解，自主學習，教師不再占用課堂時間來講授知識，課堂變成了老師學生之間和學生與學生之間互動的場所，包括答疑解惑、合作探究、完成學業等，從而達到更好的教育效果。探索翻轉式教學模式，有利于解決由于教學課時縮減造成的時間不足問題。

4.1 線上教學資源建設

除了線下課程資源的建設，線上學習平臺也為學生提供了繼續學習的載體和途徑。教師利用線上學習平臺，如學習通、釘釘在線課程、微助教、薈學習等，進行課件資源共享、學術期刊及前沿知識分享、答疑交流。利用網絡平臺進行輔助教學，可以培養學術自主學習的能力，加強師生的交流，鞏固面授成果，同時還可以為建設石油工程巖石力學精品課程提供過程記錄和可靠數據。

4.2 學習和考核過程的重構

線上教學資源的引入，改變了以往線下講授的單一方式，學習和考核的過程以及方式必然也隨之作出改變。線上線下混合式教學要求教師注重過程管理，相較于以往，考核方式中過程性記錄的比重也有所加大，這就要求學生培養持之以恒的學習習慣和方式來應對考核。

5 結語

在工程教育專業認證背景下，作為老牌石油工程專業課的巖石力學，應當在原有的經典模式基礎上，與時俱進，順應新時代教育改革的縱深發展，通過教學方式、方法以及教學內容設置等諸多改革措施，走出一條積極創新、銳意進取的新道路。

參考文獻：

[1] 蔡美峰. 巖石力學與工程. 北京：科學出版社. 2002

[2] 劉向君. 石油測井與井壁穩定. 北京：石油工業出版社. 1999年

[3] 陳勉. 石油工程巖石力學. 北京：石油工業出版社. 2006年

[4] 鐘登華. 新工科建設的內涵與行動[ J ] . 高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[5]魏通，周青軍，劉文潑，等.工程教育專業認證對中國民航大學材料物理專業建設的啟示[J]. 教育教學論壇，2018（3）：221-223.