跨学科思维在地球物理测井课程中教学方式探索

谢伟彪 殷秋丽 张盼 冯程

摘要：为了培养高校学生专业素养和专业技能，许多教育工作者在探索不同的教学改革方法，以便更好地适应时代发展的需求和学生的需要。文章讨论了运用跨学科思维进行教学改进在地球物理测井课程教学的重要意义，通过整合教学内容、数理推导训练、跨学科融合思维训练、开放研讨训练和成果应用导向训练，培养学生的跨学科思维，提高其解决实际问题的能力。

关键词：跨学科思维；地球物理测井；教学应用；教学方式

一、引言

许多学者通过探索翻转课堂、合作学习理念、情境教学、案例教学等教学模式和教学方法，来提高学生的自主学习能力、学习参与度、创新实践能力、批判思维及综合能力，并取得了较好的教学效果。然而，不同学科、不同课程面临的教学问题均不相同，需要不同的解决方案。

地球物理测井是地球物理学、地球科学和石油工程领域中一项重要的技术手段。地球物理测井课程作为地球物理、资源勘查和石油工程专业的一门核心课程，对学生的专业知识和实践能力培养具有重要意义。该课程教学探索主要集中在课程共享平台建设、教学设计优化、三维混合教学等方面。

然而，地球物理测井课程知识内容与其他学科交叉融合，如何将不同学科的知识融会贯通是教学的关键点，这就要求教师在教学中注重跨学科思维培养。目前，越来越多的学者和教育工作者认识到跨学科思维在教育中的重要性，为了培养学生的创新能力和解决问题的能力，他们引入更多的跨学科元素来尝试教学改革。但是，在地球物理测井课程中尚且没有学者提出具体的跨学科思维教学方式，所以探索跨学科思维的课程教学方式对提高地球物理测井课程的教学效果具有重要的现实意义。

本文研究了运用跨学科思维进行教学改进在地球物理测井课程教学中的重要意义，并在此基础上，论述了课程改革的总体思路，以及整合教学内容、数理推导训练、跨学科融合思维训练、开放研讨训练和成果应用导向训练等教学方式，总结了跨学科思维在地球物理测井课程教学中的有效性和局限性，为其他类似课程教学改进提供了新思路和新方法。

二、跨学科思维在地球物理测井课程教学中的重要性

随着科技的发展，各学科之间的交叉融合已成为教学创新的源泉。培养学生的跨学科思维能够帮助学生理解复杂的现实问题，发现不同学科之间的联系，并运用多学科的知识和方法解决问题。

地球物理测井是在井眼中探测和了解地下情况的技术，涉及多个学科领域，包括地质学、地球物理学、钻井工程和岩石物理学等。在传统的教学过程中，这些学科知识往往被割裂开来，导致学生难以形成系统的知识体系和跨学科的综合思维能力。因此，教师在地球物理测井课程教学中引入跨学科思维的教学方式，有助于培养学生综合运用多学科知识解决实际问题的能力。

首先，地球物理测井课程知识涉及多个学科领域，跨学科思维的教学理念有助于学生准确理解不同学科知识在地球物理测井课程中的作用和关系，能有效提高学生的学习效率，如图1所示。其次，在运用跨学科思维的过程中，教师需要不断探索新的知识领域，不断更新知识结构。再次，通过将不同学科的知识融合在一起，教师可以引导学生发现不同学科之间的联系，调动他们的学习主动性和积极性。最后，在地球物理测井课程教学中，教师运用跨学科思维的教学方式能提高学生解决实际问题的能力和创造力，从而成长为具备跨学科思维的创新型人才。总而言之，教师在地球物理测井课程教学过程中采用跨学科思维的理念，对课程教学和人才培养具有重要意义。

三、地球物理测井课程中跨学科思维的教学方式

课堂教学是教学改革的主体，任何的教学改革最终都需要落到课堂教学具体内容中。由于地球物理测井方法课程内容具有交叉学科多、涉及内容广且深的特点，在明确学科之间的交叉融合方式和内容下，教师采用跨学科思维优化课堂教学内容设置和结构，注重交叉学科基础知识点的投放，带动学生主动思考和探索，能培养学生多维度思维模式，从而多角度地分析、思考问题，养成跨学科思维和实践处理能力。

课堂教学的总体思路包括五个方面。

第一，整体性。课堂教学要求学生能基本掌握和运用本专业的各种测井方法（电法测井、声波测井、核测井），不能只注重某一方面。

第二，全面性。课堂教学既要面向勘查技术与工程专业总体教学方案，又要面向地球物理测井方向对人才的需求。

第三，重个性。由于学生本人的素质差异和兴趣爱好不同，在创新性意识和综合运用能力方面具有灵活性。

第四，强能力。全面提高每个学生对地球物理测井学科的整体认知和实践能力。

第五，求创新。课程教学改革的创新是专业教学的基础组成部分，创新课程教学方式是改善教学质量的有效手段。

在总体思路基础上，主要教学方式包括五个方面。

第一，整合教学内容。教学设计需要明确不同的课程内容中学科之间的交叉融合方式，明确学科融合的课程内容深度，及相应内容的交叉学科基础知识点。例如，在设计测井响应教学内容时，教师可以从物理学的角度解释各种测井方法的原理，如电法测井、声波测井等，然后结合地质学的知识，解释这些原理在地层探测中的应用。

第二，数理推导训练。地球物理测井方法课程属于地球物理学科的基础原理课程，涉及大量数学、物理的原理推导和推理。在教学过程中，教师要注重学生数理推导能力的培养和训练。例如，在讲解测井数据的处理流程时，教师通过数学模型描述地层性质，然后利用工程学的知识，介绍如何通过算法对测井数据进行处理，提取地层信息。

第三，跨学科融合思维训练。课程学习中需要各交叉学科融合，既要拓展学生各学科的基础知识，又不能偏离课程的主线。在教学过程中，教师将科研项目引入课堂教学，让学生参与实际的科研工作，解决实际问题。例如，在讲解油气藏测井评估时，教师可以将岩石物理中多孔介质特点和地质学中的沉积知识结合起来，引导学生探索利用实际测井理解油气藏在地下形成和分布的特点。

第四，开放研讨训练。地球物理测井方法课程具有范围宽、难度大的特点，如果教师只靠课堂教学，那么教学效果不太理想。设计针对性的开放研讨教学内容是激发学生兴趣和自主学习的较好的方式，针对一些难度较大的知识点，教师可以安排开发研讨课程教学，让学生以理论知识为基础，自主调研学科方向的前沿文献，发挥自身特点和优势，创造性开展研讨教学所设置的问题，彻底激活学生在测井学科方向的跨学科思维模型。开放研讨训练既可以培养学生调研文献解决问题的能力，又能激发学生兴趣，加深对基础课程知识的理解。例如，教师可以提供一些实际的测井数据，让学生利用物理学、数学和工程学的知识处理和分析这些数据，提取地层信息，判断地层的性质。

第五，成果应用导向训练。地球物理测井课程隶属于工科课程，工科通常以培养创新应用型学生为目标，因此本课程教学方法以成果应用为导向，培养学生应用和创新能力，从而达到专业培养目标。例如，在讲授测井测量方式时，教师通过网络媒体、视频等方式，让学生直观了解测井施工现场，理解课堂知识如何应用于现场工作。

四、跨学科思维在地球物理测井课程教学中的优势和面临的挑战

跨学科思维在地球物理测井课程教学中具有明显的优势，它可以更好地整合不同学科的知识，帮助学生建立全面的知识体系，也有助于培养学生的综合素质，使他们能够更好地理解和应用地球物理测井技术，提高解决实际问题的能力。

尽管基于跨学科思维的地球物理测井课程教学改革取得了一些进展，但仍存在一些挑战。

第一，跨学科思维要求教师具备广泛的知识背景，但在某些特定领域。

第二，地球物理测井课程需要学生具备较为扎实的基础知识。对一些基础薄弱的学生来说，跨学科思维导致他们难以理解和掌握课程内容。

第三，跨学科思维需要教师充分考虑不同学科知识的融合。这增加了课程设计的难度，需要教师具备较高的教学能力和经验。

五、结论

由于地球物理测井课程知识内容的特殊性和复杂性，教师在地球物理测井课程教学过程中采用跨学科思维进行教学改进，对课程教学和人才培养具有重要意义。

教师在地球物理测井课程中采用跨学科思维的教学方式，有助于提高学生的学习效果和创新能力。通过整合教学内容、数理推导训练、跨学科融合思维训练、开放研讨训练和成果应用导向训练等，教师可以培养学生的跨学科思维，提高学生解决实际问题的能力。在未来的教育中，教师应进一步推广跨学科思维的教学方式，以培养更多具有创新精神的高素质人才。

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基金项目：中国石油大学（北京）克拉玛依校区教改项目课题“分形与跨学科思维的勘查专业核心课程‘地球物理测井方法教学实践研究”，项目编号：JG2023011；中国石油大学（北京）克拉玛依校区教改项目课题“基于应用型人才培养的《油气地球物理测井工程》课程教改探索”，项目编号：JG2023017；新疆维吾尔自治区自然科学基金“多分量随钻电磁波测井智能远探测方法研究”，项目编号：2022D01B140；新疆维吾尔自治区天池英才人才项目“致密砂岩低饱和度油层成因机理及储层评价方法研究”。

（作者单位：中国石油大学<北京>克拉玛依校区）