互聯網背景下油氣層滲流力學課程教學改革創新

董明達

（重慶科技學院，重慶 401331）

油氣層滲流力學是石油工程的核心專業基礎課程，在石油與天然氣領域課程體系中占據了重要的地位[1]。本門課程是以流體力學為基礎，綜合了固體力學、物理化學、油層物理以及多孔介質理論的一門交叉領域學科。在學生學習過程中，普遍存在知識點領會不清、理論應用效果較差、課堂教學氛圍沉悶等現象[2-4]。油氣層滲流力學是油藏工程、油藏數值模擬和試井分析等課程的前序課程，如果不能對油氣層滲流理論有一個清晰的掌握，會讓學生在深入學習其他專業課程時感到困惑和為難。如何讓學生深入領會相關知識點、明確掌握滲流力學知識在油氣藏開發過程中的應用、提升學生學習積極性并活躍課堂氛圍，是每位油氣層滲流力學授課教師共同面臨的難題[5-6]。為了解決這一難題，本文以新時代互聯網教學手段為背景，考慮油氣層滲流力學教學過程中所面臨的困難，針對我校的教學方法提出了相應的改革與創新。

1 油氣層滲流力學課程教學存在的問題

1.1 涉及領域廣，學生理解困難

首先，油氣層滲流力學是一門涉及領域較廣的交叉學科，其中包含了流體力學、固體力學、材料力學和高等數學等基礎課程的一些理論，也包含了油層物理、地質學基礎、石油工程概論中的一些基本概念。如果學生在這些課程的學習過程中沒有打下良好的基礎，那么在學習油氣層滲流力學這門課程時就會感到十分吃力。其次，由于地下滲流過程難以直觀地展示給學生，就會導致學生在學習過程中接觸的都是一些抽象的概念，難以在頭腦中構建一個清晰的過程。更重要的是，在學習油氣層滲流規律的過程中，學生會被要求掌握大量的數學模型建立推導及公式計算過程，在理解不充分的情況下學生會生出畏難情緒，加重了本門課程的教學難度。再次，油氣層滲流力學是一門應用型學科，大量的基礎知識和基本公式都是建立在礦場實踐經驗和室內實驗結果之上，學生對于這些經驗得出的理論和公式捉摸不透，導致學習效果難以達到預期。由于學生的基礎知識范圍和授課學時的限制，授課教師無法將這些經驗公式背后的邏輯講述清楚，使得學生難以吃透掌握相關知識點。

1.2 實用性較弱，學生積極性差

油氣層滲流力學中所教授的知識大部分建立在一些極端的假設條件下。比如單相流體徑向穩定滲流過程中，假設地層均質、等厚，巖石和流體不可壓縮，地層中各點的運動要素不隨時間變化，這些假設在實際油藏中不可能出現。學生學習這些知識的過程中無法與實際相聯系，教學過程缺乏相關的礦場實踐數據作為理論知識的支撐，學生會對所學習的知識點的實用性產生懷疑，嚴重打擊了學習積極性。總之，油氣層滲流力學在石油工程專業課體系中屬于學生理解掌握較為困難的一門學科，學生在課堂上所學到的知識如何應用在礦場實踐中仍然是困擾廣大授課教師的難題之一。

1.3 知識體系陳舊，學生學習興趣不高

油氣層滲流力學中大部分知識點都是20世紀40～70年代的知識，比如本門課程中最基礎Darcy定律，隨著滲流力學理論的進步，Darcy定律的應用已經從一維發展至四維，求解過程也從解析解發展為數值解。同時，隨著石油資源的不斷開采，常規油氣藏的產量在世界油氣資源的產量占比已不足40%，而Darcy定律并不適用于目前非常規油氣藏的開發過程。尤其目前較為前沿的頁巖油和致密油開發過程中，存在著明顯的低速非達西滲流現象，滲流過程也從單一孔隙中的滲流為主轉變為裂縫—孔隙雙重介質滲流為主。目前書本中絕大多數理論假設均針對單一孔隙中的滲流過程，這與現今石油領域的發展現狀嚴重脫軌，導致學生學習興趣不高。

圖1 手機互動學習平臺主要功能

2 互聯網背景下“油氣層滲流力學”課程教學改革探討

2.1 轉變課堂教學模式

目前本校的油氣層滲流力學課程的主要授課方式是以課堂PPT講授為主，學生課下作業及自主學習為輔。從目前的教學情況來看，課上學生抬頭率較低，課后作業重復率較高，學生自主學習情況較差。在互聯網背景下，教師和學生要充分利用互聯網帶來的便利，縮短師生間的距離，延長有效課堂時間，充分協調課上與課后學習的關系，深入改革傳統教學方式，具體做法如下。（1）充分利用微信、QQ等社交軟件，不定期在微信群和QQ群中發布與油氣層滲流力學相關的動畫、視頻及文章，基于所發布的內容向學生提出相應的問題，并和學生互動討論。將社交軟件作為師生間的第二課堂，既能調動學生對課程內容學習的積極性，也能讓學生對所學內容有更加深入的理解，及時掌握本課程的最新發展動態，將理論知識與工程實際相聯系。（2）手機是目前人們生活中最常使用的社交電子設備，教師和學生對手機的依賴程度決定了它在教學過程中不可替代的位置。在授課過程中引入慕課、UMU等手機互動學習平臺，可以有效提升教學效果，讓學生能夠便捷的學習知識的同時，也讓教師能夠及時掌握學生的學習程度。目前UMU等手機互動學習平臺主要包括分享知識、組織互動、參與學習、搭建學習平臺、構建混合式學習項目及開展微課大賽等功能，這些功能可以極大地減小教學的時間成本，提高學生的學習效率。

2.2 轉變課后作業類型

課后作業是考查學生對課堂講授知識點掌握情況最直接有效的方法，也是加深學生對知識點理解的重要渠道。目前油氣層滲流力學教學過程中，普遍存在課后作業題庫建設不足，學生提交的作業重復率較高的問題。這些問題說明了教師在布置作業的過程中缺乏主觀能動性，所布置的作業缺乏靈活性，甚至普遍存在直接布置教材中習題的現象。這就導致學生在完成作業的過程中很容易投機取巧，經常在網上搜索答案或者直接互相抄襲。學生的這種做法讓課后作業完全失去了應有的作用，既不能讓學生對知識點加深理解，也不能讓教師及時掌握學生的學習情況。為了解決這一問題，教師應該充分了解油氣層滲流力學的教學大綱，對知識點進行梳理，在布置作業的過程中引入隨機數，同時增加習題種類，讓學生能夠獨立完成的同時又具有一定的考察作用。比如，在針對單向流體徑向穩定滲流過程這一知識點所布置的作業中，可以讓學生根據自己的理解用所學過的知識進行推導，并對每個學生根據學號分配隨機數，讓解答過程不再單一，同時又能讓學生更好地掌握這一知識點。

對于油氣層滲流力學這一課程，學生在學習過程中遇到的困難層出不窮，這對教師的授課水平和教學方法有較大的考驗。課后作業作為油氣層滲流力學教學環節的一部分，是整個教學體系中承上啟下的一環，授課教師應把握課后作業的水平和難度，將知識點進行整合梳理，建立完善的課后作業習題庫，充分利用互聯網教學互動平臺的優越性，讓課后作業不再成為學生的負擔。

2.3 建立非標準答案考核體系

根據國務院下發的“深化高等學校創新創業教育改革的實施意見”中所提出的高校應改革考試考核內容及方式，注重考查學生運用知識分析、解決問題的能力，探索非標準答案考試，破除高分低能積弊的要求，結合油氣層滲流力學目前存在的教學問題，應建立完善的油氣層滲流力學非標準答案考核體系。建立非標準答案考核體系主要分為以下幾個方面。一是強化過程評價，每門課從開課到期末考試，每次課前預習、課堂討論、課后作業、隨堂測驗都按一定比例計入總成績，促使每個學生都能主動參與學習的全過程。二是改革評價標準，從過去簡單評價學生能背多少、記多少知識，轉變為主要評價學生的創新精神和創造能力，考察其獨立思考了多少、領會了多少，能不能在團隊協作中成長，從而破除“高分低能”積弊。三是實行動態及格線，根據課程難易程度、學生整體學習情況、學生評價正態分布狀況，動態確定及格線。非標準答案考核體系的建立可以有效地提升學生對知識的掌握程度，同時培養學生學以致用的思想理念，讓學生能夠在掌握基本知識的同時培養自身的高效學習方法，對學生未來的學習生涯提供有力的幫助。

2.4 建立教學交流平臺

在互聯網背景下，信息的傳遞效率達到了前所未有的提升。在滲流力學教學過程中，全體行業教師應充分利用好這一有利條件，形成學科教師之間的教學經驗交流習慣，通過教學交流平臺的方式將各自的教學經驗和成果進行分享。在以學生為本的前提下，教師應盡可能地摒棄門戶之見，將與油氣層滲流力學教學相關的信息充分的與其他高校的教師分享，形成協同促進、共同進步的良性循環。在石油工程領域全體相關教師的共同努力下，油氣層滲流力學的教學水平和教學效果必然會有突飛猛進的提升。

3 結語

（1）互聯網背景下應充分利用微信、QQ等社交軟件，以及慕課、UMU等手機互動學習平臺來轉變傳統的教學模式，減小教學的時間成本，提高學生的學習效率。

（2）在布置作業的過程中引入隨機數，同時增加習題種類，讓學生能夠獨立完成的同時又具有一定的考察作用。

（3）建立非標準答案考核體系，注重考查學生運用知識分析、解決問題的能力，破除高分低能積弊的現象。

（4）建立油氣層滲流力學教學交流平臺，形成學科教師之間的教學經驗交流習慣，分享各自的教學經驗和成果。