互动研讨教学模式在“渗流力学”教学中的应用

[摘 要] “渗流力学”是石油工程专业的核心基础课程。针对“渗流力学”课程的内容特点和石油工程专业特点，分析“渗流力学”课程教学中存在的难点和问题，探索多向互动式教学模式在“渗流力学”教学中的应用，利用“设疑法”“不定向提问法”“课堂讨论法”等方法及“大学生科技创新课题”等多种方式来提高“渗流力学”课程课堂教学效果，培养学生的创新能力和工程应用能力。通过相关研究与分析，形成了最优化的石油工程专业“渗流力学”的教学大纲、教学内容和教学方法。

[关键词] “渗流力学”;研讨教学;师生互动;课题讨论;科技创新

[基金项目] 2014年度教育部高等学校项目“校外人才培养基地建设”（3GK00006）;2016年度中国石油大学（北京）教学改革项目“多向互动研讨教学模式在渗流力学教学中的应用”（00001184）

[作者简介] 庞占喜（1977—），男，山东禹城人，工学博士，中国石油大学（北京）石油工程学院副教授，主要从事油气藏渗流机理及数值模拟研究。

[中图分类号] G642.4   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）37-0109-04    [收稿日期] 2021-04-20

渗流力学是一门研究流体在多孔介质中流动规律的学科，针对石油工程专业而言，其是一门研究油气水在储层中流动规律的学科。“渗流力学”课程是石油工程、油气田开发、提高原油采收率、油藏数值模拟等方面的理论基础，属于核心专业基础课程[1]。该课程授课过程中，经常出现老师难以讲授清楚、学生难以领会明白、课堂教学成效差异大等问题。但是“渗流力学”是油藏工程、采油工程、提高采收率、数值模拟等专业课程的基础，将“渗流力学”的知识体系融会贯通，对于学生以后的学习、科研和工作等各方面均有重要作用[2-4]。如何改善授课教师的课堂教学效果，如何提高上课学生的课堂接受程度，如何使学生将渗流力学的相关理论加以应用与拓展，是众多“渗流力学”教师在努力思考及积极探索的一个难题。根据石油院校石油开发相关专业的要求，考虑油气“渗流力学”教学中的困难之处，综合油气“渗流力学”课程内容的主次关系特征，本文开展多向互动式教学法在我校“渗流力学”教学中如何应用的研究[5]。该教学方法对于课堂教学效果的改善具有明显的作用。

一、“渗流力学”课程教学存在问题分析

本文首先开展了“渗流力学”课程教学存在问题的调研与分析，通过调研分析，认识到了目前教学中存在的诸多问题，包括：（1）目前大多数“渗流力学”的教学过程仍以相关知识点的直接讲授為主要手段，学生并不能完全理解知识点的本质含义及不同知识点间的关联性，因此只能死记基本公式和基本原理而不能自主建立新的渗流数学模型[2，4]。（2）常规的“渗流力学”教学方法仍然是以教师在课堂上的机械式讲解为主，学生则以被动的方式听课，学生所获取的知识仅来源于教师的讲授;学生缺乏建构知识的动态认识，教与学局限于教材，是封闭式的教学过程。（3）“渗流力学”综合了油气开发地质、高等数学、油层物理、流体力学等多个学科的基础知识，概念多、公式多、推导多、理解多，如果学生缺乏相关领域的知识，则会在“渗流力学”学习过程中遇到诸多困难[1]。（4）渗流力学是关于油气水在多孔介质中的运动规律的一门学科，由于多种流体在复杂储层中的流动过程、分布状态、驱替特征等并不直观，学生难以明白眼睛所看不到的渗流规律，这使得学生难以理解并深入分析相关知识点[4]。

通过以上总结与分析，对比我校与其他学校的教学内容，给出我们学校今后课程的优化及调整方向，有利于探索适合我校石油工程专业“渗流力学”的最优化教学内容和教学方法。

二、多向互动研讨教学模式的主要做法

（一）新章节开讲时的设疑与章节结束时的留疑方法与方式

“渗流力学”教学过程中，对新章节开讲时的设疑方式及设疑问题进行了梳理与提升;同时，对每章节结束时的留疑方法与方式也进行了相应的梳理，有利于学生提高学习深度，加强对“渗流力学”课程的理解与掌握。“渗流力学”涉及“开发地质”“油层物理”“流体力学”等多门课程的知识点和相关概念、需要灵活运用高等数学的知识对偏微分方程进行推导与求解，学生学习过程中容易产生枯燥之感，甚至出现畏惧之感，从而对“渗流力学”产生抵触情绪而影响学习效果。

例如，在讲解“绝对渗透率”这一知识点时，可以先向学生展示不同岩石（多孔介质）的类型照片，在此基础上对两块横截面积相同、长度相同、孔隙分布特征相似的岩石进行比较，如果在这两块岩石的两端施加相同压差，那么为什么会出现流过岩石液体的流量存在差异的结果呢？这样的过程，一方面有助于学生回忆起“油层物理”课程中的岩石体积、孔隙度等的概念，另外一方面也有助于让学生看到“油层物理”与“渗流力学”之间存在的差异，从而引起学生的好奇心，然后利用法国工程师达西的实验结果而引出渗透率的概念及影响因素。这样的设疑及留疑方式有利于学生对“渗流力学”的渗透率概念进行深入理解。

教学过程中使用该种方法，让学生主动参与到课堂教学过程中，变被动听课为主动学习，学生在课堂上能够积极思考，跟随教师的讲课思路，再通过教师的适当总结与课堂提问，可以有效提高学习效果。同时，教师授课过程中应以板书为主，多媒体课件为辅，让公式的整个推导过程呈现于黑板上，使学生积极参与到相关公式的推导过程中。

（二）授课过程中的“不定向提问法”的应用

高校教师的授课过程应该是培养学生创造性思维的过程，因此课堂教学过程中应该让学生积极思考，其中最实用且有效的方法就是提问法。课堂上所提出的问题不能是教师根据自己的主观意愿想到的与课程无关的问题，而应该是围绕教学内容形成的具有启发性的问题。所谓“不定向提问法”，即在授课过程中，一方面要经常性提问，另一方面不仅仅提问学习成绩好的同学，而且要充分调动所有学生的课堂积极性。教学过程是师生双向的思维交流过程，提问法既是课堂教学中的常用方法，也是获取学生听课效果的重要手段。灵活应用提问法，获取学生反馈的信息，对课堂教学进行实时调整，可有效提高课堂教学成效。如果课堂上不应用提问法，就无法获取学生的反馈信息，也就无法实时调控课堂教学，势必影响课堂教学效果。“渗流力学”课程的性质，决定了该课程在讲授过程中要以板书为主体，多媒体课件为辅助。让学生充分参与到公式的推导过程中，有利于学生深入理解油藏流体的渗流本质与理论基础。有时，可让学生亲自到黑板上参与推导过程或者通过提问方式让学生说出推导结果。