基于興趣和任務雙驅(qū)動的《地球物理測井》課程教學改革

謝然紅　金國文　付建偉

【摘要】本文論述地球物理測井學科在教育部推進新工科建設的背景下進行課程教學改革的必要性和路徑，提出以學生為中心，確立“知識與能力并重，興趣與任務雙驅(qū)”的教學改革理念，采取教學內(nèi)容優(yōu)化重構(gòu)、教學場景綜合搭建、教學方法多元融合、教學評價多元過程化、課程思政有機融入等具體策略，調(diào)動學生自主學習的積極性和主觀能動性，進一步提高學生實踐技能和解決實際工程問題的能力。

【關鍵詞】地球物理測井 教學改革 教學理念 教學設計

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2022）06-0126-04

地球物理測井簡稱“測井”，是石油工業(yè)十大學科之一，被譽為地質(zhì)家的“眼睛”，是尋找和評價油氣及其他礦藏資源的一門應用技術(shù)學科。地球物理測井課程開課歷史悠久，1953年北京石油學院[中國石油大學（北京）前身]建校之初，便招收了測井專業(yè)本科生。本課程是中國石油大學（北京）資源勘查工程和勘查技術(shù)與工程兩個國家一流本科專業(yè)必修的專業(yè)核心課程，自開課以來，為祖國油氣資源勘探開發(fā)培養(yǎng)了大批優(yōu)秀人才。

隨著油氣資源勘探開發(fā)難度的加大以及測井新理論、新技術(shù)的快速發(fā)展，在教育部推進新工科建設的背景下，培養(yǎng)符合新時代要求的石油勘探和開發(fā)測井人才是端好能源飯碗的關鍵一步，也是每一位測井教師應該承擔的歷史責任。

一、教學改革的迫切性

地球物理測井包括電法測井、聲波測井和核輻射測井等多種測井方法，研究的地層物理性質(zhì)涵蓋電學和電化學、聲學以及核物理性質(zhì)。對學生來說，課程的難點主要體現(xiàn)在測井方法種類多，研究的地層物理性質(zhì)涉及面廣，教學內(nèi)容繁雜，各種測井方法之間相對獨立，測井地層評價綜合性及實踐性極強等方面。傳統(tǒng)的地球物理測井教學缺乏對各種測井方法之間關系的梳理和歸納總結(jié)，影響學生學習效果。同時，傳統(tǒng)的教學過程重視對測井方法原理和基礎知識的講授，較難滿足現(xiàn)在用人單位對學生的能力要求，因此需要進一步加強對學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

課程考核評價與最終教學成效密切相關，而傳統(tǒng)的地球物理測井課程考核評價體系主要由平時成績與期末考試成績兩部分組成，期末考試成績所占的比例達70%甚至更高。這種考核方式重視結(jié)果而忽視過程，重視知識而忽視能力，重視學習任務驅(qū)動而忽視能力驅(qū)動，往往以“一考定乾坤”，存在以下弊端。

第一，考核內(nèi)容不全面。傳統(tǒng)的考核評價體系以課程知識點考核為主，忽視考核學生實踐和創(chuàng)新能力，容易讓學生陷入死記硬背的學習誤區(qū)，不利于培養(yǎng)學生自主學習能力以及解決實際地球物理測井地層評價問題的能力。同時，考核內(nèi)容局限于書本基礎知識，對實踐應用、測井新技術(shù)以及當前油氣勘探的難點問題涉及不足，不利于學生拓寬學習視野、跟蹤科研前沿以及培養(yǎng)創(chuàng)新思維精神。

第二，考核方式單一。傳統(tǒng)考核評價體系以期末閉卷考試形式為主，期末考試成績占總成績的比例過重，對整個學習過程監(jiān)督不足，導致考核結(jié)果難以對學生學習效果和教師教學效果形成有效反饋，促進其提高，即無法形成“教學—效果—考核—教學水平提高—學習效果提高”的有機閉環(huán)。

第三，教學中心不明確。傳統(tǒng)考核評價體系沒有做到真正以學生為中心，忽視對學生學習過程和學習能力的有效評價，導致學生容易陷入被動式學習和對知識點的簡單記憶之中。在整個教學過程中學生參與程度低，教與學沒有有機融合，教師與學生課堂上缺乏互動和交流，難以激發(fā)學生學習主動性和積極性。

新工科背景下本課程的教學目標是，既要使學生掌握地球物理測井基礎知識，又要求學生具備測井地層評價的基本技能，同時提升學生自主學習、創(chuàng)新思維和團隊合作能力，引導學生樹立遠大理想，激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當。顯然，單純依靠學習任務驅(qū)動的教學方法和考核評價體系無法實現(xiàn)上述教學目標，亟須開展地球物理測井教學改革。

二、教學改革的實踐

中國石油大學課程教學團隊以學生為中心，以學生學習產(chǎn)出為導向，創(chuàng)新教學理念和教學方法，持續(xù)推進教學改革，逐步確立了“知識與能力并重，興趣與任務雙驅(qū)”的教學理念，指導教學過程設計，包括教學內(nèi)容優(yōu)化重構(gòu)、教學場景綜合搭建、教學方法多元融合、教學評價多元過程化和課程思政有機融入。

（一）教學內(nèi)容優(yōu)化重構(gòu)

1.修訂教學大綱

教學團隊以國家一流本科專業(yè)建設目標以及資源勘查工程和勘查技術(shù)與工程兩個專業(yè)新的培養(yǎng)方案為依據(jù)，重新修訂《地球物理測井》課程教學大綱，一方面突出課程基礎知識、基礎理論的系統(tǒng)性，同時增加專題研討內(nèi)容，增強學生自主學習能力，挖掘?qū)W生的研究興趣、創(chuàng)新潛力、提高學生的團隊協(xié)作能力。

2.優(yōu)化教學內(nèi)容

教學團隊從學生專業(yè)特點和認知規(guī)律出發(fā)，打破目前教材各章順序，重新梳理教學內(nèi)容，將電法測井、聲波測井、核輻射測井以及核磁共振測井等各種方法梳理為巖性測井系列、電阻率測井系列、孔隙度測井系列和成像測井系列，更易于學生構(gòu)建課程知識體系，同時提高解決測井地層評價問題的能力。同時，為了適應新時代國家對專業(yè)人才的需求，針對石油行業(yè)和測井學科發(fā)展趨勢，持續(xù)更新和優(yōu)化課程教學內(nèi)容，將最新科研成果引入課堂，引導學生追蹤學科的最新研究進展及油氣勘探的熱點和難點問題。

3.豐富教學資源

教學團隊重視課程教學資源建設，選用的教材《地球物理測井方法與原理（上、下冊）》獲中國石油高等教育優(yōu)秀教材獎以及中國石油和化學工業(yè)優(yōu)秀教材獎一等獎。出版了《測井解釋與生產(chǎn)測井》《核磁共振測井理論及應用》《中國復雜油氣藏核磁共振測井理論與方法》等輔助教材和教學參考書，并推薦最新發(fā)表的科研論文作為學生課后閱讀資料，為學生學習該課程、拓展測井新技術(shù)和了解測井科研新進展提供了豐富的教學資源。

在教學內(nèi)容的優(yōu)化重構(gòu)過程中，教學團隊尊重教學規(guī)律，以學生為中心，結(jié)合學生專業(yè)特點和學情進行分析，將學生知識學習與能力培養(yǎng)放在同等重要的位置，注重激發(fā)學生學習興趣和學習潛力，從而為教學改革的有效推進打下了堅實的基礎。

（二）教學場景綜合搭建

課程借助學校建設的多媒體智慧教室，為學生提供了良好的學習環(huán)境。課程依托國家級實驗教學示范中心、油氣資源與探測國家重點實驗室等實踐教學和科研平臺，建設了滿足學生實訓實踐的多個實驗室，包括測井仿真實驗室、電法測井、聲波測井、核輻射測井、核磁共振測井實驗室以及CIFLog處理解釋軟件平臺。課程團隊充分利用上述學校教學設施和實驗平臺，精心設計了滿足課程教學、小班研討、專題匯報、和實訓實踐等需求的多元立體化教學場景，能激發(fā)學生學習興趣，滿足課程知識與能力并重的培養(yǎng)需求。

（三）教學方法多元融合

1.啟發(fā)式授課、研討式教學、探究式學習

依托搭建的立體化教學場景，團隊建立了以學生為中心，將啟發(fā)式授課、研討式教學和探究式學習多元有機融合的教學方法。針對課程基礎知識、重點和難點，采用啟發(fā)式授課，通過思維導引，對問題進行層層剖析;通過設計或采用實際案例，對學生進行創(chuàng)意啟發(fā)，將抽象的測井方法、原理具象化，從而引導學生建立清晰牢固的課程基礎知識體系。針對實訓和專題研究的內(nèi)容，組織學生進行分組研討，結(jié)合油田實際測井資料，師生協(xié)同，共同解決課程重點和難點問題，在幫助學生加深對測井學科理解認知的同時，培養(yǎng)學習興趣，建立專業(yè)學習信心。并針對測井新技術(shù)、新方法和前沿問題，引導學生進行探究式學習，通過課下文獻調(diào)研和分組討論，課上成果匯報和師生點評等形式，幫助學生開拓視野，創(chuàng)新提高和團隊協(xié)作。

2.以研促教，以賽促學，雙向賦能

自2010年地球物理測井團隊組建以來，團隊教師榮獲中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會創(chuàng)新團隊獎1項，一等獎5項，二等獎3項，授權(quán)國家發(fā)明專利25件，發(fā)表期刊論文100余篇，其中SCI和EI收錄論文78篇、會議論文50余篇。教學團隊將最新科研成果和創(chuàng)新思維有機融入課堂教學和專題研討，一方面教師在課堂上講授測井方法基本原理的基礎上，拓展介紹科研最新成果在解決當前油氣勘探難題中的應用，啟發(fā)學生創(chuàng)新思維，挖掘?qū)W生創(chuàng)新潛力;另一方面，將發(fā)表的最新研究論文布置給學生課下研讀，教師課下答疑，學生分組討論。科研成果不僅豐富了課堂教學內(nèi)容，使課堂充滿張力，而且拓寬了學生視野，激發(fā)了學生的學習熱情。課堂教學與分組研討相結(jié)合的模式，可以讓學生在教師講授與師生討論中逐步加深理解科學研究的思路、創(chuàng)新性，以及解決實際工程問題的重要意義，進一步培養(yǎng)學生的發(fā)散思維，提高協(xié)同創(chuàng)新的能力，提升課程教學的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。為了給學生提供更多實訓和實踐的機會，學校承辦了第六屆全國大學生測井技能大賽，為人才培養(yǎng)搭建了實訓新平臺，進一步激發(fā)了學生的學習興趣，驅(qū)動學生在夯實基礎知識的同時注重提高解決實際測井地層評價問題的能力，達到了以研促教、以賽促學、雙向賦能的教學效果。

（四）教學評價多元過程化

課程考核評價體系是教學改革中的重要一環(huán)，直接關系教學質(zhì)量和改革成效。2018年8月，教育部印發(fā)《教育部關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》，明確強調(diào)“要切實加強學生學習過程考核，加大過程考核成績在課程總成績中的比重”。針對傳統(tǒng)考核評價體系存在的缺陷，從2013年開始，教學團隊對本校資源勘查工程專業(yè)創(chuàng)新班和卓越班的地球物理測井課程開始探索嘗試多元過程化的考核方式，并逐步在資源勘查工程和勘查技術(shù)與工程專業(yè)普通班推廣和實踐。將學生主動參與課堂活動、積極回答問題、課堂和課后作業(yè)、專題研究和課堂匯報討論的成績納入課程總成績，增加課程實踐實訓環(huán)節(jié)，降低期末考試成績占總成績的比例，注重學生自學能力和創(chuàng)新思維能力的考察，以學生為中心，建設地球物理測井多元過程化考核評價體系，豐富考核內(nèi)容，設計多元化考核方式，挖掘課程考核的引導功能，著眼未來，為提升課程的高階性、突出課程的創(chuàng)新性、增加課程的挑戰(zhàn)度提供切實保障。

1.課堂表現(xiàn)

借助“雨課堂”等線上授課平臺，采用學生簽到和隨機點名相結(jié)合的方式，檢查學生的出勤情況。授課過程中采用隨機提問、學生投票、單選和多選題檢查學生聽課情況、上課精神狀態(tài)以及對講授知識點的理解程度等。以章節(jié)內(nèi)容為節(jié)點進行課堂小測驗，記錄學生易出錯的難點知識，并及時鞏固。通過考核學生課堂表現(xiàn)，提高學生的課堂參與程度和學生課堂學習效率。

2.平時作業(yè)和小測驗

每周布置課下作業(yè)4～6道題目，考查學生對課程基本理論知識的掌握程度。每16學時進行1次小測驗，考查學生的階段學習效果。通過平時作業(yè)和小測驗，一方面可以督促學生課下及時復習和鞏固所學知識點，提高學生的學習積極性，激發(fā)內(nèi)在學習動力，提高學習效果;另一方面，實現(xiàn)對學生學習效果的及時監(jiān)測，幫助教師及時調(diào)整教學內(nèi)容和方式，提高教學質(zhì)量，從而建立教學相長的良性閉環(huán)。

3.實訓實踐

設置實訓實踐考核環(huán)節(jié)，利用測井仿真實驗室，使學生了解井場測井以及井下地層信息到測井信息的轉(zhuǎn)變過程。利用油田實際資料，訓練學生對測井資料進行綜合解釋，讓學生掌握將測井信息轉(zhuǎn)化為地層信息的基本方法和基本技能，能夠進行地層的巖性識別，儲層劃分，油氣水層的綜合判別以及儲層參數(shù)計算。通過實訓實踐考核，引導學生將理論知識與實踐應用相結(jié)合，培養(yǎng)解決實際問題的能力，做到活學活用。

4.專題研討和課堂匯報

設置專題研討和課堂匯報考核環(huán)節(jié)。學生針對不同專題進行課下自主文獻調(diào)研和分組研討，課上匯報，教師進行總結(jié)和點評，每名學生根據(jù)自己在專題研討中負責的研究內(nèi)容和文獻調(diào)研情況，撰寫研究報告。教師綜合考量匯報內(nèi)容、匯報效果、學生提問表現(xiàn)和報告撰寫質(zhì)量進行打分和總結(jié)。通過這樣一個學生為主、教師為輔的專題研討和課堂匯報考核環(huán)節(jié)，引導學生進行自主學習、探究學習、合作學習，追蹤本學科的熱點和難點問題及最新研究進展，培養(yǎng)學生的自主學習能力及創(chuàng)新思維，開啟學生內(nèi)在學習潛力和學習動力。

5.期末考試

在過程化考核評價體系中，期末考試仍然是不可缺少的重要一環(huán)，雖然占總成績比重降低，但考核內(nèi)容覆蓋面廣，涵蓋了教學大綱要求學生掌握的基礎知識和重點內(nèi)容，綜合考查學生對所學習課程知識的靈活運用能力。

基于上述考核環(huán)節(jié)，建立了知識與能力并重的多元過程化考核評價體系，不同考核環(huán)節(jié)占總成績的比例分配如表1所示。

（五）課程思政有機融入

中國石油大學（北京）是一所石油特色鮮明的雙一流建設高校，學校的辦學目標是“建成能源領域特色鮮明的世界一流研究型大學”。作為服務石油行業(yè)上游勘探領域的資源勘查和勘查技術(shù)與工程專業(yè)，肩負著為祖國石油工業(yè)培養(yǎng)高素質(zhì)人才的重任，要求學生不但要掌握先進的科學文化知識和專業(yè)技能，而且要有為國分憂，吃苦耐勞的優(yōu)秀品質(zhì)。思政教育對培養(yǎng)學生的學習習慣、奉獻精神、政治覺悟以及今后從事專業(yè)工作的熱情和積極性都具有重要的作用。

1.充分挖掘思政素材

教學團隊重視對課程思政素材的充分挖掘，從國內(nèi)外測井技術(shù)發(fā)展歷程、提出不同測井方法的研究思路及解決問題的方法等方面出發(fā)，通過對圖片、音頻和視頻等多模態(tài)數(shù)據(jù)的搜集，針對不同章節(jié)建立思政教育案例庫，弘揚我國地球物理測井工作者為祖國進行油氣勘探開發(fā)的工作熱情、創(chuàng)新精神和奉獻精神。

2.有機融入思政元素

將課程思政案例有機融入教學大綱和教學課件，細化思政案例融入點，精準設計課程育人與教學各環(huán)節(jié)，從而讓思政教育貫穿整個地球物理測井教學過程。通過思政元素的有機融入，促進本課程實現(xiàn)價值塑造、知識傳授與能力培養(yǎng)相統(tǒng)一的教學效果。

三、教學改革的成效

基于“知識與能力并重，興趣與任務雙驅(qū)”的教學理念，教學團隊持續(xù)推進課程教學改革，已經(jīng)取得顯著教學成效，達到了本課程“厚基礎、重實踐、強能力、高素質(zhì)”的教學目標。

第一，地球物理測井課程改革調(diào)動了學生自主學習的積極性和主觀能動性。學生對課程基礎知識的掌握更加牢固，綜合分析問題的能力有了明顯提高。表2統(tǒng)計了近三年資源勘查專業(yè)學生的本課程成績，結(jié)果顯示優(yōu)秀率以及優(yōu)秀率和良好率之和均隨著課程改革的推進逐年提高。

第二，學生實踐技能和解決實際工程問題的能力進一步提高。在2019年第五屆和2021年第六屆全國大學生測井技能大賽中，我校學生斬獲研究生組特等獎和本科生組一等獎，進一步驗證了本課程的教學創(chuàng)新成效。

第三，課程改革成效也得到了學生的一致好評。該課程2019—2020（秋季）學生評教全校排名前12.7%;2019—2020（春季）學生評教全校前11.2%;2020—2021（秋季）學生評教全校排名前6.2%。該課程獲評為2021年北京高校“優(yōu)質(zhì)本科課程”，以及學校“金質(zhì)優(yōu)課”。

綜上所述，地球物理測井課程改革成效顯著，該課程的教學理念和方法對所有的高等本科教育課程均有良好的借鑒作用。在今后的課程教學過程中，團隊將繼續(xù)以學生為中心、以學生學習產(chǎn)出為導向，不斷豐富教學內(nèi)容，優(yōu)化教學方法，完善課程考核評價體系，強化非標準化、綜合性等評價手段，促進高素質(zhì)測井人才培養(yǎng)水平的提高。

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注：本文為基金項目校級教改項目“《地球物理測井》考核方式的改革”（2016—2017）、校級教改項目“測井巖石物理實驗設計”（2021）的研究成果。

作者簡介：謝然紅（1966— ），河南扶溝人，中國石油大學（北京）地球物理學院教授，博士，博士生導師，研究方向為巖石物理、測井方法及應用、測井儲層評價以及油氣輸導層評價等。

（責編 羅異豐）