基于二维码技术的非牛顿流体流变性教学方法研究

高祥森 刘叶 时凤霞 董燕

摘 要：非牛顿流体是石油、石化生产中最常见的流体。学生掌握其流变性是研究原油、钻井液等复杂结构流动的前提条件。然而传统课程的教学效果不佳。随着手机与微信的普及，二维码已广泛应用于各项领域。作者经多年摸索与实践，初步形成了一套基于二维码技术的翻转课堂教学模式。教学效果表明，该模式对提高学生兴趣，降低学习难度具有显著作用。

关键词：二维码；非牛顿流体；流变性；翻转课堂

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）17-0116-04

Abstract： Regular Formation Pore Pressure estimation methods mainly focus on straight wells. For those highly deviated wells， especially in the deviated segments， pore pressure estimation methods should be different from straight wells because of the special well trajectory. This paper proposes one formation pore pressure estimation method specially for the deviated segments， thus enlarging the well types for pore pressure estimation. Using this method， one well example is illustrated and proves good application effect.

Keywords： Highly deviated well； Horizontal well； Formation pressure； Mudstone anisotropy correction； Vertical depth correction.

石油工程领域涉及的流体大多数属于非牛顿流体，如原油、钻井液、完井液和压裂液等。非牛顿流体种类繁多，流变性比较复杂，造成初学者学习难度大、学习兴趣不足、课堂参与度较低等问题。二维码是一种目前已广泛应用于各个领域的网络终端交流方式，具有简便快捷、信息传递量大且形式多样的优点，能够有效地突破传统课堂“单向式”教学方式，解放学生手脚，发散学生思维，给予他们更高的学习自由度。本文采用了一套基于二维码技术的翻转课堂教学模式讲授非牛顿流体流变性，取得了较好的教学效果。

一、基于二维码技术的翻转课堂教学模式

在大量国内外文献调研基础上，联系实际授课中出现的问题，结合二维码教学平台的技术优势，我们通过不断摸索与创新，总结出了“网络资源构建→课前自主学习→课堂引导式教学→教学反思”的翻转课堂教学模式。

（一）网络资源构建

网络终端移动设备的普及与二维码信息技术在教育领域的应用，既是实现翻转课堂的基础，也是与传统课堂的重要区别。因此，只有构建出优质的网络教学资源才能为学生自学提供先决保障。这一环节的主要任务是根据教学目的，为学生优选或开发相关学习视频，上传到二维码开放平台，生成二维码并分享给学生。

（二）课前自主学习

在翻转课堂教学模式中，新授知识大多被放在课前，由学生扫描二维码后自主完成。这使得原本有限的课上时间得以延伸。在这一环节中，教师应根据授课目标，认真分析学情，针对重点与难点，为学生设计好自学思路并制作自学任务单。任务单包括学习目标、学习记录、思考题等。学生通过扫描二维码接收自学任务单，在观看视频的同时，完成相关题目并在线提交。学生自学中遇到问题后，可以通过在线平台（如QQ群、微信群和蓝墨云等）与师生线上互动讨论，或整理归纳后提交给教师。教师获得反馈问题与线上答题情况后，分析学生对内容的掌握进度，及时发现自学难点或理解误区，以便备课时更加具有针对性。

（三）课堂教学

这一环节分为四个阶段。第一阶段，教师总结二维码网络终端下的自学情况，如解答学生疑惑，指出自学中的共性问题等。对于新开课，教师还应讲解新教学内容中的基础概念，为学生下一阶段学习奠定理论基础。第二阶段，学生通过实验、观摩、讨论等形式自主探索新的学习目标。以本节课为例，学生在熟悉了非牛顿流体的流变现象与流变方程后，用实验仪器观察钻井液的圆管层流，分析宾汉流体结构流的形成原因并推导理论公式。第三阶段，教师深化理论讲解，对学生推导过程加以完善和修正，进一步推进学生对非牛顿流体理论的认识。第四阶段，学生再次利用实验仪器，验证理论的正确性。课堂学习与课前自学一脉相承，学生与教师共同推动课堂进程，实现以学生为主体、教师为辅导的翻轉课堂。

（四）教学评价

相比传统课堂的单一的评价模式（平时成绩+考试成绩），基于二维码技术的翻转课堂增加了评价项目，使教学评价体系更为完善。（1）学生最终成绩由预习成绩、实操成绩、理论成绩、平时表现和考试成绩五部分组成。通过二维码在线学习情况给定预习成绩，监督学生积极落实自学项目；通过实操成绩给定推动学生动手实践；通过在线答题与讨论成绩给定激起学生的主观能动性。（2）通过无记名打分方式评价任课教师，一方面客观反映教师的教学效果，另一方面反馈学生对新教学模式的认可度。建设新型全面评价体系，既有效地助推了师生认真完成教学任务，又能客观地反映教学过程中的成功与不足之处。只有师生共同努力，才能实现教学成果的最大化。

二、二维码支撑“非牛顿流体流变性”翻转课堂教学设计（见表1、表2）

三、基于二维码技术的翻转课堂教学评价

教学评价分为对教师的教学效果与学生的学习成绩评价两个部分。教师与学生互相评价，保证评价体系完整全面，为后续的课程改革提供重要参考依据。完成课程学习后，教师和学生需要在规定时间内提交无记名评价表（见下表）。学期末的校园评教结果显示，97%的学生支持基于二维码技术的翻转课堂教学模式，认为学习过程轻松，学习效率有所提高。同时，结课考试试卷分析结果显示，与往年考试情况相比，非牛顿流体部分的错误率明显降低，说明学生对此教学方法的认可度较高。

（一）对教师的评价（见表3）

（二）对学生的评价（见表4）

四、教学反思

教学实践结果表明，与传统灌输式教法相比，基于二维码技术的翻转课堂教学模式更易被学生接受。灵活生动且贴近生活的教学视频降低了学习门槛，激发出学生探索知识的兴趣。同时，学生乐于亲近电子终端，扫描二维码即可开始自学，在现象观察中思考问题、相互讨论，有利于培养学生的科研素质。线上答题检验了学生的自学情况，为教师针对性备课提供了重要参考依据，提高了课堂教学效率。教师对学生的成绩给定设计推动了学生在教学过程中的主观参与，使学生从被灌输的客体变成自主学习的主体。此外，二维码后台教学资源的构建对任课教师的课程设计、知识扩展能力提出了更高要求，促使教师与学生相辅相成，共同参与课程的教与学。基于此，二维码支撑的翻转课堂教学模式必将在大学应用型课程建设中发挥重要作用，为提升学生自主思考能力、实操能力、应用能力打下坚实基础。

参考文献：

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