“油層物理”課程線上教學初探

董明達 黃小亮 田 杰

（重慶科技學院石油與天然氣工程學院，重慶 401331）

0 引言

“油層物理”是石油與天然氣工程領域中學生所接觸到的第一門專業課，在某種程度上可以稱為專業課的起點[1，2]。本課程是滲流力學、油藏工程、油氣藏數值模擬等課程的前序課程，如果學生對本課程的內容掌握不到位，會對后續專業課程的學習產生極大的負面影響。本門課程是一門綜合性極強的交叉領域學科，涉及了固體力學、物理化學、流體力學等多學科知識[3，4]。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。如何有效提升油層物理課程教學質量，提升學生學習興趣和學習效果是長期困擾本學科教師的難題。隨著慕課、雨課堂和UMU 等網絡學習平臺的興起，為解決上述難題提供了新的渠道和思路[5，6]。本文以網絡學習平臺教學為基礎，考慮油層物理課程教學所面臨的困難，針對重慶科技學院石油與天然氣工程學院的油層物理課程教學改革進行了探討，力圖提升本課程的教學效果。

1 油層物理課程教學存在的問題

1.1 知識點涉及領域廣，學生難以領會

首先，油層物理是一門綜合性極強的多領域交叉學科，其中包含了固體力學、物理化學、流體力學和高等數學等基礎課程中的一些基本理論，也涵蓋了地質學基礎和石油工程導論中的一些基本概念。學生在學習這些課程的過程中，如果存在知識點掌握不清、基本概念混淆的現象，那么在學習油層物理課程時就會格外吃力。其次，油層物理中所涉及的一些概念，如孔隙度、滲透率、巖石壓縮系數和相對滲透率等，通常是描述地下巖石和流體的一些基本性質，然而地下的巖石和流體無法讓學生直觀的接觸，即使向學生展示從地下取出的巖心和原油，也無法體現其在地下的狀態，這就導致學生在理解這些知識點時仍然存在一定的困難。最后，油層物理是一門應用型學科，所涉及的知識點通常來自礦場實踐經驗和室內實驗室結果之中，一些基本概念的定義在不同版本教材中也存在較大的差異，導致學生在學習這些基本概念和知識點的過程中難以領會并容易混淆，極大地影響了學生的學習積極性，容易讓學生產生畏難情緒。

1.2 課堂氛圍沉悶，學生參與度低

目前油層物理的教學方式普遍為課上PPT 講授為主、課后學生完成作業為輔。由于課程涉及基本概念較多、公式較為繁雜，導致學生在課堂學習過程中抬頭率較低，經常出現溜號走神現象。即使教師在課上通過提問和討論等方式對課堂氛圍進行活躍，但是學生在反復涉及新概念、新知識的情況下，難以長時間的保持注意力高度集中，大部分學生難以參與進課堂教學過程當中來。如何提升學生在課堂上的參與度，引導學生投入精力，提升學生學習積極性在當前的油層物理課程教學過程中顯得尤為重要。

1.3 部分知識點較為陳舊，學生學習興趣低

油層物理課程中大部分知識點都來自美國和蘇聯在20 世紀前中期從實驗中得出的經驗結論，隨著實驗精度的提高，一些基本概念和理論在當今存在著較大的爭議。比如，目前大部分教材中認為油水間毛管力在親油油藏中是驅油阻力，在親水油藏中是驅油動力，但是一些學者結合實驗結果和礦場經驗認為毛管力無論在親水還是親油油藏中都是驅油阻力，甚至一些學者還認為不存在純粹的親油油藏。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%，以頁巖、致密油氣藏為代表的非常規儲層逐漸成為目前石油領域研究的熱點。但是，現階段油層物理課程知識點對于非常規油氣藏涉及較少，已經不符合時代的發展需求。這些學術爭議和陳舊的知識體系大大減弱了學生的學習興趣，也增加了教學難度。

2 基于網絡學習平臺教學的課程改革探討

2.1 基于網絡學習平臺的課堂教學新模式

目前本校的油層物理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。近年來慕課、雨課堂和UMU 等網絡學習平臺的興起，讓傳統課堂授課模式的轉變成為可能。手機是目前人們生活中最常使用的社交電子設備，老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，可以有效地提升教學效果，讓學生能夠便捷的學習知識的同時，也讓教師能夠及時地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少教學的時間成本，提高學生的學習效率。同時，網絡學習平臺可以縮短教師與學生之間的距離，延長課堂時間，讓學生課后學習與課堂學習有機地結合起來。教師可以通過互聯網學習平臺不定時的向學生分享油層物理課程相關的視頻、動畫或者文章，讓學生更好地掌握學科的知識點和最新發展動態，有助于學生培養學習興趣和提升學習效果。

2.2 基于網絡學習平臺的課后作業新類型

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。目前油層物理教學過程中，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。UMU 等互動學習平臺的誕生增加了課后作業形式的多樣性，教師可以利用類似的互聯網學習平臺對學生布置開放性作業，建立更為龐大的習題庫，讓學生從不同類型的習題中培養學習的興趣。同時，在布置課后習題的過程中還可以加入隨機數的概念，對于一些公式計算根據學號為學生分配不同的隨機數，從而讓結果不在一成不變，這就大大地減少了作業的重復率，提高了學生自主完成作業的頻率。

2.3 基于網絡學習平臺的考核標準新體系

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，并結合油層物理目前存在的教學問題，建立完善的油層物理非標準答案考核體系。目前互聯網學習平臺中已經存在非標準答案考核體系的雛形，需要教師在其基礎上進一步為學生量身打造合適的試題庫。建立非標準答案考核體系首先要強化過程評價，從油層物理課程開課直到期末考試，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。其次是改革評價標準，對以往期末考試和課后作業的評價標準進行修改，利用UMU 等互聯網學習平臺中組織互動和參與學習的功能，對學生創新精神和創造能力進行評價，主要考察學生的思考領會能力及協同能力。最后是設置動態及格線，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。

2.4 基于網絡學習平臺的教學交流新方法

在慕課、雨課堂和UMU 等互聯網學習平臺興起的背景下，課程教學手段達到了前所未有的提升。在這種大環境下，以往的以學校為單位建立的教學交流平臺已經不能滿足當今教學模式的需求。利用互聯網學習平臺，全行業的油層物理授課教師可以建立新的教學經驗分享渠道，將各自的教學成果和理念第一時間分享給其他教師，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，油層物理學科的整體教學水平和教學效果必然會有突飛猛進的提升。

3 基于網絡學習平臺的課程教學實踐

重慶科技學院石油與天然氣工程學院已經和雨課堂達成合作，將雨課堂與教學系統相連接，形成了信息共享平臺。在教師登錄雨課堂App 后，可以在主頁查詢本人目前正在講授的課程、已經講授的課程和聽過的課程。利用雨課堂App，授課教師可以針對課堂、課件、試卷、公告和線上學習等內容進行編輯，全面融合了課上課下的全部授課環節。

圖1 雨課堂App 使用界面

首先，授課教師可以利用雨課堂將豐富的教學資源輕松的插入PPT 當中，隨時隨地的推送到學生微信，同時可以將PPT 內的課上習題一鍵發送到學生的手機上，充分提升了學生在課堂上的學習興趣，完善并豐富了課堂教學模式。其次，雨課堂在課后習題布置方面給師生帶來了極大的便利，在App內能夠設置的題型包括主觀題、客觀題、投票題和附件作答等開放性作業題，同時還具備拍照上傳和語音回復的功能，讓作業題類型不再單一，能夠大幅度減少學生完成作業時重復率高的現象，讓課后習題能夠發揮其應有的作用，顯著提升學生鞏固所學知識的效果。除此之外，雨課堂還具備了非標準答案考核體系的雛形，提供了全周期的教學數據分析，課前—課中—課后每一步都可以在系統中體現，在App 內可以根據學生平時表現，結合不定期發布測驗試卷成績及課后作業完成情況綜合評價學生對于本門課程知識點的掌握情況，對學生的學習成果有全方位的考察和評判標準，大幅提升了學生成績的準確性和真實性。最后，雨課堂是清華大學在線教育辦公室組織研發，文理工一線教師全程參與的網絡學習平臺App，在軟件內單獨設置了討論區這一板塊，任何課程相關的教師與學生都可以在其中發表自己的教學經驗或學習感悟，為廣大油層物理課程教師教學交流提供了良好的平臺。

4 結語

鑒于慕課、雨課堂和UMU 等網絡學習平臺的興起，結合油層物理課程教學過程中存在的問題和難點，提出了基于網絡學習平臺的課堂教學新模式、課后作業新類型、考核標準新體系和教學交流新方法，基于重慶科技學院油層物理授課過程中雨課堂App的使用情況對網絡學習平臺教學效果進行了總結，旨在提升油層物理學科的教學水平，加強學生學習興趣，改善學生學習效果，以培養新時代下石油與天然氣領域的優秀創新人才。