建构主义理论在煤炭院校“石油天然气地质学”课程教学改革中的指导

吴 伟，高 迪，宋党育，郑德顺，邢作昌

河南理工大学 资源环境学院，河南 焦作 454003

建构主义理论在煤炭院校“石油天然气地质学”课程教学改革中的指导

吴 伟，高 迪，宋党育，郑德顺，邢作昌

河南理工大学 资源环境学院，河南 焦作 454003

“石油与天然气地质学”作为限选课程加入到我校本科地质专业四年级学生选修课程范围，如何在煤炭特色院校保证该课程教学质量是一个现实的难题。本文从建构主义理论的角度出发，系统地阐述建构主义知识观、认识论、教学观，探讨煤炭院校专业知识背景下“石油与天然气地质学”的教改原则、教学改革具体方案，阐明建构主义在教学改革中的作用，是对新形势下“石油与天然气地质学”教学的有益探索。

石油与天然气地质学；建构主义；教育改革

能源，尤其是以石油、天然气、煤等为主的化石能源，作为国民经济发展的命脉，在相当长时间内是无法被替代的，在国民经济和现代化建设中发挥着十分重要的作用。着眼于国家发展需要，拓宽学生的专业知识范围、就业宽度，河南理工大学资源环境学院为地学类学生开设了“石油与天然气地质学”、“能源地质学”、“煤层气地质学”等能源类专业限选课程。“石油与天然气地质学”是阐述石油、天然气等在地壳中的形成过程、产出状态及分布规律的学科，是指导石油、天然气勘探和开发的理论基础，长期以来一直是石油类院校的地学类专业的必修课程。该课程具有综合性强、不断发展的特征，该课程体系庞大、内容繁多，在石油类院校有大量上下衔接辅助课程。而在煤炭类院校，它是为数不多的“有油味”的课程，相关衔接课程较少，在这种情况下不可能照搬石油类院校的教学模式，如何进行教学改革、保证教学质量是“石油与天然气地质学”课程教学的重中之重。

笔者从分析建构主义的知识观、认识论和教学观入手，以认知心理学中建构主义学习理论为指导，结合煤炭类院校学生的专业知识背景和“石油与天然气地质学”的课程特点，针对一些教学中存在的问题，探讨建构主义理论指导下的“石油与天然气地质学”教学改革的原则和实践。

一、建构主义知识观、认识论和教学观

建构主义是目前最为先进的教育方法之一。建构主义理论教学源于瑞士心理学家皮亚杰(J Piaget)的建构论。皮亚杰提出了建构主义的知识观，他认为主体对客体的活动应与主体的知识结构结合起来，智慧与知识的发展在本质上是主体转变客体的结构性动作。皮亚杰还认为主体的认知结构是动作的一般协调结构及其内化的产物，是随着主体活动的发展而不断建构发展的。

建构主义的教育教学观念中，认为人类对世界的认知不是终极真理，只是对客观世界的一种解释，这种解释会随着人类社会不断发展及其认知手段的不断提高而被超越和取代，而对于个体来说这个过程是建构不断更新的过程。建构主义认为学生是知识的主动构建者，他们在学习过程中以已有的经验为基础，通过在实践和学习中与外界相互作用来建构对知识新的理解。而传统的教学方式中，教师往往是向学生传递知识的中介，学生处于被传授、灌输知识状态，在学习过程中属于被动者，这与建构主义理论相悖。建构主义的教学观认为，学生的认知是主动学习的过程，他们以自身已有的知识和经验为基础，在实践和再学习过程中主动改造和重建原有经验，构建新的知识建构，而新的知识建构则在新一轮的认知过程中变更为新的学习基础，知识建构呈动态的阶梯状上升。以建构主义为教育指导思想，应当打破传统教学中以“教”为主、教师主宰课堂的状况，使学生从被动的“信息接受者”变为主动的“知识建构者”。

二、建构主义指导下“石油与天然气地质学”教改原则

把建构主义作为教学指导思想，应当遵循自主、真实、基础、全局、灵活等原则。

1.自主学习原则

自主学习是构建主义教育观提倡的方式，即鼓励学生对整个问题或任务拥有自主支配权。传统的教学方式通常设置固定的学习目标，而这个学习目标通常很难被学生接受，学生们只关心是否能够顺利通过课程考试，而不关心是否真正掌握知识精要，没有将其融入自己的知识系统进行重新建构，这样很难达到教学目标。究其原因，主要在于制订的教学目标与学生学习环境中的目标不符合。鼓励学生学习的主动性，增加其对问题和任务的自主权，教师可以同学生通过讨论获取、优选具体问题和任务，让学生感觉到其在课程学习中的主动性，感觉确定的问题是他们本人的问题，从而对学习任务产生足够的兴趣。

2.真实性原则

真实性是建构主义教育观中对教育环境的要求，即为教学提供贴切现实生活、生产实际等真实情境和学习任务。真实的活动是建构主义学习环境的重要特征。真实的活动可以使学生不依赖于问题表面特征，将所学的知识更有效的运用到实际中去。课堂教学中使用贴近生产实际、真实的、复杂的任务，有助于学生运用所学知识的积极性，使他们意识到学习知识的意义所在。在“石油与天然气地质学”教学过程中，应当把贴近油田勘探、开发的实际复杂实例放入课堂讨论中，提高学生学习积极性，同时让他们在学习过程中有的放矢，明白学习、认知过程的现实意义。

3.基础性原则

建构主义十分注重基础知识结构对学习的影响，具备必需的得基础知识后，才能够针对具体问题实现新知识建构。教学的本质并非纯粹的知识传授，而在于教师和学生互动，共同构建、发展学生的认知结构。然而针对不同的认知对象，应有区别地分析他们已经具备什么样的基础，还有哪些基础知识不具备。同一课程，对于不同专业、不同年级的学生而言，因为其基础知识的差异而必须区别对待。“石油与天然气地质学”课程是地质工程本科四年级专业限选课程，学生已经学习了“构造地质学”、“盆地分析”、“沉积岩石学”等相关课程并具备此类基础，对学生的认知结构研究之后，适当地补充欠缺的基础知识，如有机地球化学、生油理论等，使其具备完善的基础知识，达到能够独立思考、讨论现实问题，并进行认知体系的自我建构，从而改善教学质量。

4.全局性原则

学习任务的制订应当具有全局观念。“石油与天然气地质学”课程的教学和学习中，应当首先将该课程的整体框架介绍给学生，保证学生明确具体学习任务和整体教学目标之间的关系。每个具体教学任务完成之后，应当和学生讨论总结，明确该学习活动在复杂任务中的地位和作用，促进学生理解各学科间的基本结构和联系。

5.灵活性原则

没有哪种教学方法可以放之四海，针对不同内容、不同的教学对象，要懂得灵活施教。在具体的教学环节中，应当寻找教学内容的性质和学生的个体差异，教学方式因人而异，学生中心取向和教师中心取向可以交叉、混合使用，以求达到最佳的教学效果。“石油与天然气地质学”课程中的认知对象包括概念知识体系、复杂问题实践和行业规范内容等，三者性质差异较大，需采取完全不同的学习方法和教学模式。

三、建构主义指导下的教学改革设计

1.合理编排教学内容

根据煤炭院校特征以及学生的专业知识背景，合理编排教学内容，以求达到最佳教学效果。

（1）教学要精简结合。

河南理工大学地质专业的“石油与天然气地质学”非主干课程，其课时量为32课时，远远低于石油类院校，因此必须在遵循教学内容体系结构稳定的条件下将该课程的内容进行删减和融合。“石油与天然气地质学”基本内容包括了油气藏基本特征、油气藏形成理论、油气分布规律、油气田地质勘探4部分内容，其中前3部分内容为原理的讨论，第4部分内容实践性较强。由于课时量有限，将第4部分内容删减掉，而在具体原理介绍中加入勘探实例分析。另外，根据学生的专业基础背景，合理设置课程内容的授课方式，这样有助于学生知识结构的重新组构。比如，在油气藏形成理论的讲授中，应当对比“煤地质学”中煤演化生烃过程进行讲授，和学生讨论分析煤演化和油气演化的异同；而在油气田分布规律的教学活动中，应当加强与“构造地质学”、“沉积岩石学”、“盆地分析”相关内容的类比；在油气藏基本特征中，有关油田水特征的内容与“水文地质学”内容进行对比授课。

（2）强调学科知识系统化。

“石油与天然气地质学”是一门知识衔接比较紧密的一门学科，各章节间联系紧密，在授课过程中应当重视知识系统化。例如，油气生成理论授课中，首先介绍传统生成理论的模式以及不同阶段的特征，其间可以对比学生在“煤地质学”等专业课程中掌握的煤演化过程，对比两者存在的差异和相似处，掌握沉积有机质向煤、石油、天然气转化的异同点；再分析不同油气生成理论在勘探历程中的应用和地位，找出传统油气生成理论如何指导油气田勘探，而未成熟-低成熟油、煤成油和天然气生成等理论与传统油气生成理论的区别，在油气田勘探过程中起到什么样的推动作用；最后介绍现在油气生成理论的完整模式，使学生能从发展的角度去认识“石油与天然气地质学”理论内容，从而有利于帮助学生建构系统、完善的知识体系。

（3）实验、实践并举，培养综合分析能力。

教师应该给学生提供复杂的真实问题，让学生利用已掌握的认知结构解决实际问题。在具体的实施过程中，将我国部分油田在勘探开发中遇到的实际问题纳入课堂讨论内容中，给出问题发生前的所有地质参数供学生分析，讨论方案确定后将解决问题后新获取的地质参数作为验证数据进行二次讨论，讨论过程中同学们积极回顾已经学过的相关知识内容，发现问题所在，寻求解决问题的有效途径。这样，在解决问题的同时增加学生对该学科的兴趣，完成认知结构的更新发展。

另外，积极利用我校已经具备的开放实验室制度。我校与石油相关的实验室有河南省生物遗迹与成矿过程重点实验室、中心地质实验室等，拥有大量常规地质仪器和大型地质仪器，学校鼓励学生在学有余力的情况下免费申请不同仪器的开放实验。由于“石油与天然气地质学”实验课时较少，应当引导学生在开放实验课题中选择石油、天然气相关实验进行练习。例如：在烃源岩质量分析过程时，鼓励参与烃源岩TOC测定、镜质体反射率Ro测定、干酪根类型识别等实验；在油源对比课程教学时，鼓励参与源岩抽提物和原油气相色谱、质谱分析实验；在储层特征识别时，要充分利用大型偏光显微镜、扫描电镜、能谱仪等进行观察；在油气运移授课时，鼓励利用不同精度显微镜观察不同类型岩石中裂缝组构，鼓励利用热台-荧光显微镜观察油气包裹体各项参数；在油气藏类型授课中，鼓励学生参与大型地震解释软件的使用，进而识别大型油气藏的类型。

在实验、实践环节启发学生解决问题的多解性，激励学生对问题解决存在多种观点，促进学生认知结构的构建和综合能力的培养。

2.教学过程实践

(1)制订合理的学习目标和任务，合理安排教学内容及其顺序；针对不同内容，确定具体的教学方式、方法。

根据学生的具体情况，制订合理的学习任务和目标，学习内容的难度设为中等，主要以基本概念、基础评价方法为主，涉及油田水特征、油气的物理化学性质、油气成藏静态要素组成及评价方法、油气演化模式和过程、油气运聚原理、圈闭形成及油气藏类型、油气富集控制因素、主要的油气田勘探方法概况等，其间穿插一些实例分析。教学内容的顺序也大致如上述，由简入繁、循序渐进。课程开始前，应当让学生了解整体的学习任务和目标，而在各章节开始时应明确该章节所处整个课程体系中的地位和重要性。

对于“石油与天然气地质学”内容的学习，应当提倡区别对待知识差异。对于油气演化过程、油气运聚原理、圈闭的形成和有效性等基本理论框架，可以启发学生找出差异，进行知识结构的自我完善。而在具体的实验、实践环节，鼓励他们主动去寻找问题症结所在，鼓励他们在解决问题中的相互协作精神。

(2)明确教学目标，调查学生已具备的基础，找准适当的学习切入点。

教学过程应当以学生为中心，联系他们原有的认识结构，找出与该教学单元相关的切入点。比如，在讲解油气生成理论时，应当用到构造沉降、煤岩热演化模式等相关知识；而在讲解油气藏特征时，会用到构造地质学中断裂系统、穹隆、褶皱以及沉积岩石学中的多种沉积相类型等相关知识。这些相关内容都可以作为新内容的引子和切入点，进而引起学生的求知兴趣。

如果对于新知识的学习，学生们欠缺必要的基础知识结构时，应当先补充基础知识，然后进行新知识的学习，杜绝学生因基础不足而丧失学习积极性的情况发生。

(3)设置真实教学情境，引出研究问题。

人们通常对于具体的、可闻可见的事物比较感兴趣，容易快速进入正题，而对于抽象的事物则相反。“石油与天然气地质学”是地质工程专业接触到的唯一含“油味”课程，所见所闻较少，面对初次涉及的抽象课程，学生们往往兴趣不大。这种情况下，应当想方设法吸引他们的目光，除了讲授基本理论和原理之外，应结合国内外能源局势及油气勘探开发现状，结合我国油气勘探开发规划及其对人才的需求，吸引学生注意力的同时，让他们认清能源形势；在不同授课部分，结合油气田勘探生产中的具体问题，开设讨论、习题课堂，提高学生的动手能力和解决实际问题的能力，同时学生自觉回顾先前的知识内容，讨论课一般占总课程的1/3。这些方法启发学生自主发现问题所在，提高学生们学习油气地质的兴趣和热情。为学生提供真实的教学意境。

(4)通过学习，消除矛盾，实现新、旧知识系统的改进和更替。

学习的过程包括对新信息的吸收和对旧知识系统的改进重组两个方面。学生们对地下水、构造地质、沉积学、盆地结构等基础知识方面均有零碎的旧知识系统，而在“石油与天然气地质学”的学习和反复揣摩中这些旧知识得到不断的应用，通过对油气藏生、储、盖理论的学习，可以将这些知识碎片完全吸收、消化并对其系统化，进而完成认知系统的意义建构。

(5)组织实践教学，培养基本技能和能力。

“石油与天然气地质学”是一门具有很强应用性和实践性的课程，多种实践活动是帮助消化知识、构建认知系统的有效手段，这项活动不能被课堂授课所代替。例如，储层类型的识别、盖层封盖能力的鉴定、生油岩演化程度的判断、生储盖组合的判断等等，都必须在实践教学环节中进行，进而锻炼学生的动手能力，促进认知系统的更新和重构。然而，这项工作在煤炭类院校常常被忽略，建议加大实验、实践课时；而同学们也可通过选修相关的开放实验课题来完成部分实践课程。

(6)完善建构主义教学测评体系。

教学测评应分教师和学生分别进行。对于教师的测评主要在于以下几个方面：①是否从权威授课者转变为学生认知的合作者或辅导者；②是否鼓励学生解决问题的多解性；③有没有给学生创设良好的学习环境，使他们可以通过实验、实践活动进行独立探索或者协作完成学习内容；④是否给学生提供了真实、复杂的实践问题供学生分析、研究；⑤是否从学生已有知识结构出发，进行引导。

另外，对于学生的测评方法也应当有所改变，不应以学生记住知识的多寡来衡量，而应当以学习中主动参与程度、协作中的贡献大小、意义建构水平等因素进行综合评价。对学生的测评内容应当包括：①学生是否积极地进行认知结构的重建和理解；②学生是否积极地参与教师、同学的协作，解决真实问题；③学生是否主动承担了更多的管理学习任务。通过同学和教师反馈的信息，学生们能够真实地认识自我、完善自我，更加积极地参与到协作、认知结构自我构建中来，进而达到增强学生们自我教育能力和水平的目的。

3.预期教学效果

将建构主义思想运用到“石油与天然气地质学”教学中去，遵守自主学习、真实性、基础性、全局性和灵活性等原则，因地制宜地将授课、讨论、实验与实践相结合，预期在教学上取得以下成果：

(1)教师的基础知识授课，可使同学们了解“石油与天然气地质学”的基本理论、概念和评价方法。

(2)复杂问题的课堂讨论，增加大量的自主学习机会，将大大提高学生的学习兴趣，促使其积极回顾已有的基础知识，自学相关未知领域知识，由被动学习变为主动学习，同时课堂讨论使学生们能够自主分析油气田勘探开发中遇到的真实、复杂的实际问题，而不仅仅是“纸上谈兵”。

(3)开放实验和实验课的训练，将大大提高学生的动手能力，学会如何利用实验去解决实际问题。

(4)整体性的教学方式使学生明白整个学习内容为一有机结合体，各部分内容皆有衔接和相互作用，同时和自己已有的知识结构存在大量联系，在不断碰撞、思考、实践、更新认知中完成新知识系统的自我建构。

(5)在学习过程中，学生将体会到建构主义教学方式的科学性，在未来的学习生活中学会如何自我学习。

四、结论

建构主义学习理论强调学习的主动性、社会性和情感性，认为学习是学生建构自己知识的过程，是新旧经验之间的双向的相互作用过程。建构主义教学应当遵循自主、真实、基础、全局、灵活等原则，合理编排教学内容。在教学实践过程中应当明确教学目标，调查学生已具备的基础，找准适当的学习切入点；设置真实教学情境，引出教学、研究问题；根据教学内容，确定具体的教学方式、方法；组织实践教学，培养基本技能和能力；完善建构主义教学测评体系。

建议在“石油天然气地质学”教学中大胆尝试建构主义的理论和思想，相信会取得良好的教改效果。

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Guidance of Constructivism Theory for Instruction in Educational Reformation of Petroleum and Gas Geology at Educational Institutions of Coal Feature

WU Wei, GAO Di, SONG Dang-yu, ZHENG De-shun, XING Zuo-chang
Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454003, China

In order to meet the challenge of the transformation, our school reforms the structure of professional curriculum and sets the “petroleum and gas geology” as an optional course for senior students majoring in geology. This paper first starts from constructivism theory, then elaborates constructivist view of knowledge, epistemology, teaching concept systematically, next evaluates the requirement of “petroleum and gas geology” and discusses on some concrete methods for the teaching reform, finally clarifies the function of constructivism theory. It’s a useful exploration for the teaching of “petroleum and gas geology” at educational institutions of coal feature facing the new situation in 21st century.

petroleum and gas geology; constructivism; education reformation

G642

A

1006-9372 （2012）01-0084-05

2011-12-08；

2012-01-28。

“煤田地质与瓦斯地质”国家级教学团队项目；地质工程国家特色专业项目（TS10375）阶段成果。

吴 伟，男，讲师，主要从事含油气沉积学和盆地分析的教学和研究工作。