思维型课堂教学模式在《采气工程》的应用

王琦 刘竟成 张旭 石书强

摘 要：为了满足新时代人才培养的需求，将思维型教学模式引入采气工程课堂，根据思维型教学“认知冲突、自主建构、自我监控和应用迁移”的基本原理，进行采气工程的教学设计。实践表明，思维型教学模式激发了教师和学生的思维活动，培养了学生的创新思维，提升了教师的教学素养。

关键词：思维型教学;采气工程;教学模式

采气工程又称天然气开采工程，是石油工程专业非常重要的一门专业课程。课程以天然气气藏开采理论与技术为研究对象，以培养能够将自然科学知识和工程学知识运用于解决天然气开采专业技术领域的设计与计算、具备解决石油与天然气工程领域复杂工程问题能力的人才为教学目标。

《采气工程》专业概念晦涩难懂，学科综合性极强。同时，专业课普遍缩减学时，新时代对于人才的要求也越来越高，传统教学模式已无法满足当前人才培养的需求。而思维型课堂教学理论也为采气工程的教学提供了新思路，经过课程组的探索研究，将思维型教学融入到了采气工程教学中，经过实践发现，思维型教学有效地增强课堂教学的实效性。学生的积极性大幅提升，专业知识掌握更牢固，创新能力也得到了更好的培养。与此同时，教师的专业素养也在不断提高。真正做到了“以研促教、以教促学”。

1.思维型教学基本原理和要求

思维型教学理论[1]认为“教师和学生的核心活动是思维”，该理论在思维结构智力理论的基础上，着重关注课堂教学中教师和学生的思维活动，强调在教学活动中“双主体”的师生关系的重要性，倡导师生的课堂互动。思维型教学理论包括了认知冲突、自主建构、自我监控和应用迁移四个方面的基本原理。提出了明确课堂教学目标，突出知识形成过程，联系已有知识经验，重视非智力因素培养，训练思维品质以提高智力能力，创设良好教学情境，分层教学因材施教七个方面的课堂基本要求。

2.《采气工程》中的教学案例

以气液两相流流型的教学为例，来介绍思维型教学在《采气工程》中的应用。

课前准备：（1）准备一根外径50mm、长50cm的有机玻璃管，一端用堵头封死，一端用可打开的带螺纹的盖子;（2）一瓶500ml，被红墨水染红的自来水。

2.1认知冲突

认知冲突指的是学生在学习过程中，出现了和原有认识不同，甚至是完全相悖的现象，从而产生的一种心理的冲突。这种认知冲突会让学生产生疑问，进而更关注课堂内容，引发其积极思考，是一种学习的原动力。可以激发其探索出现与原有认知不同现象的原因。

课堂实验1：教师将水倒入有机玻璃管中，使水的体积占有机玻璃管的70%～80%。让学生猜想，把有机玻璃管倒置，管中的水和空气会如何流动？根据平时的生活经验，学生会认为水和空气会不规则的在管中流动。然后教师进行实验，会出现空气以规则的炮弹状向上流动，从而引发学生的认知冲突。同时提出基本概念——流型：气液两相界面分布成不同几何形态或不同流动现象。

课堂实验2：教师将有机玻璃管中的水倒出，使水的体积占有机玻璃管的20%～30%。再次让学生猜想，把有机玻璃管倒置，管中的水和空气会如何流动？根据刚才的经验，学生会有不同的猜想。然后教师进行实验，会出现水和空气会不规则的在管中流动，但水多数沿管壁以液膜的形式向上流动，从而引发学生的第2次认知冲突。

2.2 自主建构

自主建构指的是学生在教师的引导下，主动地提出问题，逐步地分析问题，最终解决问题，利用以往的生活常识和专业知识，自主地建构起新的知识。一是要通过引导，唤醒学生自己已具备的知识经验;二是要开展学生之间以及师生之间的互动交流，体现“双主体”的师生关系，激发学生的思维活动，建立学生的自信心，增强学生的积极性。

（1）提出问題

实验完成后，教师引导学生提出问题：“看了刚刚的演示，大家心里有没有疑问，请大胆地提出来，我们一起来分析。”

引导学生提出能“明确课堂教学目标”的问题：①为什么两次实验的流动形态不一样？②气液两相流动除了刚才看到的形态，是否还有其它的流动形态？

（2）分析解决问题

引导学生分析两次实验的条件有什么不同。很容易就能分析出，只有一个条件，也就是气液体积的占比率不同。教师引导学生一起引出基本概念，即“持液率：在流动状态下单位长度管段内液相容积所占份额”、“持气率：在流动状态下单位长度管段内气相容积所占份额”。也就是说两次实验只有持液率不同。可以得出结论：持液率不同会使气液两相流动形态不同。这也就分析出了流型不同的本质是持液率不同。

以油气沿井筒中喷出时的流型变化为例，和学生一起逐步分析出持液率真从低到高会出现的流型为泡状流、段塞流、过渡流、环雾流。

通过教师的引导、学生的自主讨论、师生之间的相互交流、教师的归纳总结，最终自主建构了气液两相流流型这个知识体系。

2.3自我监控

自我监控是指教师引导学生对课堂的教学内容、提出问题、分析问题和解决问题的过程进行回顾、反思和总结。着重对课堂中的思维活动和思维方式进行监控。以进一步培养学生形成自己的认知方法和认知结构，提升自我反思、总结的能力。

教师指导学生回顾及分析对比各流型的持液率、滑脱损失、连续相和分散相。并分组发言。最终建立气液两相流流型这个知识体系的完整框架，绘制出思维导图。

2.4应用迁移

应用迁移是指学生将在课堂上自我建构的知识用于实际问题的解决，也就是引导学生将课堂所获得的知识举一反三、结合实际进行分析，最终解决问题。在应用迁移的过程中，引导学生掌握类比思维、联想思维、交叉学科思维、发散思维等，加深学生对知识本质的理解，增强学生对知识的运用，培养学生的创新思维。

教师提出问题，让学生分组讨论：

（1）是否所有生产井井筒内都存在泡状流、段塞流、过渡流、环雾流这几种流型？

（2）未饱和油藏中的生产井井筒中有哪些流型？

（3）气藏中的生产井井筒中有哪些流型？

学生分组讨论后发言，最终教师归纳总结，并不是所有生产井井筒内都存在泡状流、段塞流、过渡流、环雾流这几种流型，流型变化要结合实际生产井井筒中的持液率来进行分析。

3.小结

采气工程课堂教学从2018年开始采用思维型教学，实践证明，思维型课堂教学提升了学生的积极性，激发了教师和学生的思维活动。学生的学习能力得到了提升，创新思维得到了培养，学生在关注分数以外更加注重对新知识的获取方法、思维模式的培养。同时，教师的教学能力得到了提升，教学方法不断更新，采气工程的整体教学质量在持续提升。

参考文献：

[1]林崇德， 胡卫平. 思维型课堂教学的理论与实践[J]. 教育研究与评论：小学教育教学， 2010， 000（009）：92-92.

[2]李刚， 张榆青. 基于思维型教学的国际私法学课程教学模式创新[J]. 中国高等教育， 2020（8）.

[3]李蛇根. 《模拟电子技术》教学中发散思维探索研究[J]. 沈阳师范大学学报（自然科学版）， 2011， 029（002）：330-334.

[4]郎和， 孟菲菲. 基于思维型课堂教学理论的"物体的浮沉条件及应用"教学设计[J]. 物理通报， 2016（5）：63-66，共4页.

作者简介：

王琦，重庆科技学院石油与天然气工程学院，讲师

[基金项目] 重庆科技学院研究生教育教学改革研究项目，“硕士专业学位研究生心理潜能训练体系构建及实践评价”（YJG2016y004）