“油层物理”课程线上教学初探

董明达 黄小亮 田 杰

（重庆科技学院石油与天然气工程学院，重庆 401331）

0 引言

“油层物理”是石油与天然气工程领域中学生所接触到的第一门专业课，在某种程度上可以称为专业课的起点[1，2]。本课程是渗流力学、油藏工程、油气藏数值模拟等课程的前序课程，如果学生对本课程的内容掌握不到位，会对后续专业课程的学习产生极大的负面影响。本门课程是一门综合性极强的交叉领域学科，涉及了固体力学、物理化学、流体力学等多学科知识[3，4]。在学生学习过程中，普遍存在知识点领会不清、理论应用效果较差、课堂教学氛围沉闷等现象。如何有效提升油层物理课程教学质量，提升学生学习兴趣和学习效果是长期困扰本学科教师的难题。随着慕课、雨课堂和UMU 等网络学习平台的兴起，为解决上述难题提供了新的渠道和思路[5，6]。本文以网络学习平台教学为基础，考虑油层物理课程教学所面临的困难，针对重庆科技学院石油与天然气工程学院的油层物理课程教学改革进行了探讨，力图提升本课程的教学效果。

1 油层物理课程教学存在的问题

1.1 知识点涉及领域广，学生难以领会

首先，油层物理是一门综合性极强的多领域交叉学科，其中包含了固体力学、物理化学、流体力学和高等数学等基础课程中的一些基本理论，也涵盖了地质学基础和石油工程导论中的一些基本概念。学生在学习这些课程的过程中，如果存在知识点掌握不清、基本概念混淆的现象，那么在学习油层物理课程时就会格外吃力。其次，油层物理中所涉及的一些概念，如孔隙度、渗透率、岩石压缩系数和相对渗透率等，通常是描述地下岩石和流体的一些基本性质，然而地下的岩石和流体无法让学生直观的接触，即使向学生展示从地下取出的岩心和原油，也无法体现其在地下的状态，这就导致学生在理解这些知识点时仍然存在一定的困难。最后，油层物理是一门应用型学科，所涉及的知识点通常来自矿场实践经验和室内实验室结果之中，一些基本概念的定义在不同版本教材中也存在较大的差异，导致学生在学习这些基本概念和知识点的过程中难以领会并容易混淆，极大地影响了学生的学习积极性，容易让学生产生畏难情绪。

1.2 课堂氛围沉闷，学生参与度低

目前油层物理的教学方式普遍为课上PPT 讲授为主、课后学生完成作业为辅。由于课程涉及基本概念较多、公式较为繁杂，导致学生在课堂学习过程中抬头率较低，经常出现溜号走神现象。即使教师在课上通过提问和讨论等方式对课堂氛围进行活跃，但是学生在反复涉及新概念、新知识的情况下，难以长时间的保持注意力高度集中，大部分学生难以参与进课堂教学过程当中来。如何提升学生在课堂上的参与度，引导学生投入精力，提升学生学习积极性在当前的油层物理课程教学过程中显得尤为重要。

1.3 部分知识点较为陈旧，学生学习兴趣低

油层物理课程中大部分知识点都来自美国和苏联在20 世纪前中期从实验中得出的经验结论，随着实验精度的提高，一些基本概念和理论在当今存在着较大的争议。比如，目前大部分教材中认为油水间毛管力在亲油油藏中是驱油阻力，在亲水油藏中是驱油动力，但是一些学者结合实验结果和矿场经验认为毛管力无论在亲水还是亲油油藏中都是驱油阻力，甚至一些学者还认为不存在纯粹的亲油油藏。同时，随着石油资源的不断开采，常规油气藏的产量在世界油气资源的产量占比已不足40%，以页岩、致密油气藏为代表的非常规储层逐渐成为目前石油领域研究的热点。但是，现阶段油层物理课程知识点对于非常规油气藏涉及较少，已经不符合时代的发展需求。这些学术争议和陈旧的知识体系大大减弱了学生的学习兴趣，也增加了教学难度。

2 基于网络学习平台教学的课程改革探讨

2.1 基于网络学习平台的课堂教学新模式

目前本校的油层物理课程的主要授课方式是以课堂PPT 讲授为主，学生课下作业及自主学习为辅。从目前的教学情况来看，课上学生抬头率较低，课后作业重复率较高，学生自主学习情况较差。近年来慕课、雨课堂和UMU 等网络学习平台的兴起，让传统课堂授课模式的转变成为可能。手机是目前人们生活中最常使用的社交电子设备，老师和学生对手机的依赖程度决定了它在教学过程中不可替代的位置。在授课过程中引入慕课、UMU 等手机互动学习平台，可以有效地提升教学效果，让学生能够便捷的学习知识的同时，也让教师能够及时地掌握学生的学习程度。目前UMU 等手机互动学习平台主要包括分享知识、组织互动、参与学习、搭建学习平台、构建混合式学习项目及开展微课大赛等功能，这些功能可以极大地减少教学的时间成本，提高学生的学习效率。同时，网络学习平台可以缩短教师与学生之间的距离，延长课堂时间，让学生课后学习与课堂学习有机地结合起来。教师可以通过互联网学习平台不定时的向学生分享油层物理课程相关的视频、动画或者文章，让学生更好地掌握学科的知识点和最新发展动态，有助于学生培养学习兴趣和提升学习效果。

2.2 基于网络学习平台的课后作业新类型

课后作业是考查学生对课堂讲授知识点掌握情况最直接有效的方法，也是加深学生对知识点理解的重要渠道。目前油层物理教学过程中，普遍存在课后作业题库建设不足，学生提交的作业重复率较高的问题。UMU 等互动学习平台的诞生增加了课后作业形式的多样性，教师可以利用类似的互联网学习平台对学生布置开放性作业，建立更为庞大的习题库，让学生从不同类型的习题中培养学习的兴趣。同时，在布置课后习题的过程中还可以加入随机数的概念，对于一些公式计算根据学号为学生分配不同的随机数，从而让结果不在一成不变，这就大大地减少了作业的重复率，提高了学生自主完成作业的频率。

2.3 基于网络学习平台的考核标准新体系

根据国务院下发的“深化高等学校创新创业教育改革的实施意见”中所提出的高校应改革考试考核内容及方式，注重考查学生运用知识分析、解决问题的能力，探索非标准答案考试，破除高分低能积弊的要求，并结合油层物理目前存在的教学问题，建立完善的油层物理非标准答案考核体系。目前互联网学习平台中已经存在非标准答案考核体系的雏形，需要教师在其基础上进一步为学生量身打造合适的试题库。建立非标准答案考核体系首先要强化过程评价，从油层物理课程开课直到期末考试，每次课前预习、课堂讨论、课后作业、随堂测验都按一定比例计入总成绩，促使每个学生都能主动参与学习的全过程。其次是改革评价标准，对以往期末考试和课后作业的评价标准进行修改，利用UMU 等互联网学习平台中组织互动和参与学习的功能，对学生创新精神和创造能力进行评价，主要考察学生的思考领会能力及协同能力。最后是设置动态及格线，根据课程难易程度、学生整体学习情况、学生评价正态分布状况，动态确定及格线。非标准答案考核体系的建立可以有效地提升学生对知识的掌握程度，同时培养学生学以致用的思想理念。

2.4 基于网络学习平台的教学交流新方法

在慕课、雨课堂和UMU 等互联网学习平台兴起的背景下，课程教学手段达到了前所未有的提升。在这种大环境下，以往的以学校为单位建立的教学交流平台已经不能满足当今教学模式的需求。利用互联网学习平台，全行业的油层物理授课教师可以建立新的教学经验分享渠道，将各自的教学成果和理念第一时间分享给其他教师，形成协同促进、共同进步的良性循环。在石油工程领域全体相关教师的共同努力下，油层物理学科的整体教学水平和教学效果必然会有突飞猛进的提升。

3 基于网络学习平台的课程教学实践

重庆科技学院石油与天然气工程学院已经和雨课堂达成合作，将雨课堂与教学系统相连接，形成了信息共享平台。在教师登录雨课堂App 后，可以在主页查询本人目前正在讲授的课程、已经讲授的课程和听过的课程。利用雨课堂App，授课教师可以针对课堂、课件、试卷、公告和线上学习等内容进行编辑，全面融合了课上课下的全部授课环节。

图1 雨课堂App 使用界面

首先，授课教师可以利用雨课堂将丰富的教学资源轻松的插入PPT 当中，随时随地的推送到学生微信，同时可以将PPT 内的课上习题一键发送到学生的手机上，充分提升了学生在课堂上的学习兴趣，完善并丰富了课堂教学模式。其次，雨课堂在课后习题布置方面给师生带来了极大的便利，在App内能够设置的题型包括主观题、客观题、投票题和附件作答等开放性作业题，同时还具备拍照上传和语音回复的功能，让作业题类型不再单一，能够大幅度减少学生完成作业时重复率高的现象，让课后习题能够发挥其应有的作用，显著提升学生巩固所学知识的效果。除此之外，雨课堂还具备了非标准答案考核体系的雏形，提供了全周期的教学数据分析，课前—课中—课后每一步都可以在系统中体现，在App 内可以根据学生平时表现，结合不定期发布测验试卷成绩及课后作业完成情况综合评价学生对于本门课程知识点的掌握情况，对学生的学习成果有全方位的考察和评判标准，大幅提升了学生成绩的准确性和真实性。最后，雨课堂是清华大学在线教育办公室组织研发，文理工一线教师全程参与的网络学习平台App，在软件内单独设置了讨论区这一板块，任何课程相关的教师与学生都可以在其中发表自己的教学经验或学习感悟，为广大油层物理课程教师教学交流提供了良好的平台。

4 结语

鉴于慕课、雨课堂和UMU 等网络学习平台的兴起，结合油层物理课程教学过程中存在的问题和难点，提出了基于网络学习平台的课堂教学新模式、课后作业新类型、考核标准新体系和教学交流新方法，基于重庆科技学院油层物理授课过程中雨课堂App的使用情况对网络学习平台教学效果进行了总结，旨在提升油层物理学科的教学水平，加强学生学习兴趣，改善学生学习效果，以培养新时代下石油与天然气领域的优秀创新人才。