“渗流力学”创新班教学课程内容改革与实践

［摘 要］ 针对“渗流力学”原有课程体系存在不利于培养学生主动性和创新性、理论与实践联系较少、教学方式单一的问题，通过开展教学内容、教学方法和课程体系等方面的课程体系改革，引导并培养学生发现问题并解决问题的能力，完善实验教学、研讨式教学、科技创新、理论与实际相结合的教学体系，实现“渗流力学”创新班教学的系统性和完整性，提升学生的主动性和创造性，以期达到未来全球对工程科技人才的要求。

［关键词］ 渗流力学；创新班；课程体系改革；教学实践

［基金项目］ 2020年度中国石油大学（北京）教改重点项目“‘高等渗流力学’研究生精品示范培育课程建设”（yjs2020002）；2020年度中国石油大学（北京）教育教学改革项目“一流课程建设‘渗流力学’线上线下混合式教学方法及实践”

［作者简介］ 黄世军（1974—），男，河南郑州人，博士，中国石油大学（北京）石油工程学院教授，主要从事非常规油气藏渗流机理和页岩气多场耦合研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）40-0064-04 ［收稿日期］ 2022-07-28

引言

“渗流力学”是石油工程专业课程中一门基础性较强的专业课，课程目标是培养学生掌握扎实的油气渗流基本理论知识，增强学生解决实际工程中涉及油气渗流问题的能力。单独开设创新班教学模式，是为了适应石油开发科技化和全球化的发展趋势，着力培养一批具有自主创新精神和国际视野的石油人才，因此教学模式与课程教学内容体系需要相应改革和完善。近年来，“渗流力学”教学领域针对课程改革相继涌现出很多的做法和思路。2010年，张凯等［1］针对“渗流力学”教学环节引入双语教学，分析了双语教学在“渗流力学”中的实践体会；2011年，雷登生等［2］针对目前“油气层渗流力学”课程教学存在的问题进行了分析，提出了优化课程体系和课程改革的思路；2014年，宋洪庆等［3］提出“渗流力学”的研究型教学模式；2014年，袁迎中等［4］分析了“渗流力学”教学环节中学生缺乏创新思维的原因，并探索了创新思维教学思路与方法；2016年，陈军斌［5］总结了“渗流力学”课程教学改革的研究与实践；2021年，庞占喜［6］提出了互动研讨教学模式在“渗流力学”教学中的应用，提高了课堂教学效果，培养了学生的创新和实践能力。可见“渗流力学”课程在未来的教学过程中应充分把握并结合基础性、创新性和实践性的关键特点。本文立足石油工程创新班的培养目标，结合本校石油工程专业“渗流力学”授课特色和模式，将课堂理论授课、研讨式教学与实践环节相结合，改革并完善了“渗流力学”创新班课程内容，总结了相应的教学心得体会。

一、原有课程体系在“渗流力学”创新班教学中的适应性分析

“渗流力学”创新班授课独立成班，规模控制在30人左右，授课课时54学时（包含6学时的实验，48学时的课堂授课）。课程体系沿用石油工程“渗流力学”教学大纲和内容体系，内容主要包括油气渗流基本规律及数学模型、单相不可压缩流体的稳定渗流规律、多井干扰理论、多相渗流理论基础、弹性不稳定渗流理论、水平井近井渗流规律、双重介质渗流理论基础和非牛顿+物化渗流基本理论。通过近几年的授课实践，发现原有课程体系在创新班教学中存在以下三方面问题。

（一）课程体系对于创新班学生的自主创新和探索能力支撑力度不够

“渗流力学”作为石油工程专业的基础课，一直注重本课程知识与先修基础课程的衔接，在教学内容方面设置上侧重于基础理论和基础知识，油气渗流基本规律及基本模型和单相不可压缩流体的稳定渗流规律两部分占18课时，对于实际工程问题的探索和研究不够深入；弹性不稳定渗流理论仅占8学时，进一步地拓展和加深受到限制。因此，在总课时不变的情况下，应充分考虑创新班实践能力和创新能力的培养，改进并优化课堂内容体系。

（二）授课方式单一，与创新班培养目标不同步

“渗流力学”理论性较强，原有的授课方式以板书居多，授课环节中有部分PPT展示。但是通过问卷调查和学生反馈等方式暴露出在授课实践中存在以下问题：（1）创新班学生接受新事物能力和方式因人而异，近一半的学生对于板书是适应的，但是有些学生反映板书的信息量太少，无法满足进一步扩展理论的需求；（2）诸多部分内容在有限课时内的讲解，势必造成学生大量理论和信息的输入，易造成“填鸭式”或“灌输式”教学效果；（3）渗流基本理论大多是经典理论，但对于某些渗流前沿问题的探索或者非常规渗流支撑力度不够，因此课程引导学生自主探索和工程实践的动力不足。

（三）自主创新和探索能力的培养离不开工程实际问题，理论与实际问题联系部分脱节

通过前期授课实践发现，“渗流力学”原有的课程体系的课时安排比例有待调整。在单相液体稳定渗流环节（课时占26学时），现场实际问题大多是多相渗流和不稳定渗流，因此对于学生创新能力和探索能力的培养支持相对较弱。

综合以上授课实践中发现的问题，可见原有课程体系与“渗流力学”创新班教学目标不适应，因此需要进行课程内容和教学方法改革。

二、“渗流力学”创新班课程内容改革与实践

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》指出，坚持以人为本、全面实施素质教育是教育改革发展的战略主题，重点是面向全体学生、促进学生全面发展，着力提高学生服务国家服务人民的社会责任感、勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力［7］。为响应我国教育改革战略，从石油工程专业创新班的培养目标出发，在原有课堂教学内容的基础上，进一步提升学生的分析能力、创造能力以及对新兴事物的自主探索能力，分别从教学内容设置、教学方式和方法等方面进行改革，以期达到未来全球对工程科技人才的要求。

（一）“渗流力学”创新班课程教学内容设置

为充分调动学生的自主能动性［8］，有机结合课堂理论教学和研讨教学［9］，发挥教师在教学中的引导［10］和方向把控作用，跟踪行业发展趋势，强化基础理论知识，灌输工程实践实例，培养创新性思维，重新设置了创新班课程内容和教学方式。在目前创新班“渗流力学”课堂教学环节的基础上，增强基础理论教学难度，补充自主探索和独立研究内容，教学过程中同时串接工程实际案例，以“学牢固、用明白、懂反思”为课堂主线，培养学生利用所学理论进行实践分析的能力，从而有助于拓展学生自主解决工程问题的能力。改革前后的课程体系如表1所示。

从表1中可以看出，改革后的课程体系减弱了课堂授课环节，修改了部分固化讲解内容，结合理论学习内容增设了研讨式环节，提升学生主动学习和探索的能力。研讨部分主要通过文献导读、设置引导问题和引导学生如何分析解决问题等手段，启发和培养石油工程专业大学生的自主探索兴趣和自主创新能力，同时将实验环节的3个实验由原来的2个固定实验+1个自主设计实验全部改革为自主设计和创新实验，并鼓励大学生将自主创新设计实验和科技创新相结合，进一步激发学生对油气渗流和油气田开发专业的兴趣爱好。

（二）“渗流力学”创新班课程教学方式改革与实践

一方面，随着现代化科技手段的进步和信息化的发展，学生接受新知识和新理论的方式呈现多样化的特点，课堂授课方式也需要与时俱进；另一方面，分析能力、实践能力、创造力以及沟通能力是未来全球对工程科技人才的要求，而石油工程专业性强、工程实践能力要求高，对特殊型人才和紧缺型人才需求越来越大，要求越来越高。因此，为适应我国石油工业发展需求，在理论分析能力培养的基础上，需要培养探索创新性能力突出、工程实践能力强的专业人才。

鉴于此，在“渗流力学”创新班课程教学体系的探索和改革中，注重基础理论知识的讲授与实际工程问题相结合，理论教学与实验教学相结合，使学生在掌握扎实的专业基础知识的同时，形成较强的综合分析和解决问题的能力。具体改革措施包括以下五个方面。

1.将研讨式教学与课堂授课模式进行无缝衔接，随讲随研讨。研讨过程中将小组与个人适时组合和分割，既可以调动个人主观能动性，又可以培养团队协作精神。

2.研讨环节注重跟踪并结合行业前沿动态和热点问题。针对目前国内外石油行业发展趋势，给学生介绍“渗流力学”发展方向，逐步引导学生研读“渗流力学”前沿论文，尤其是国外高水平论文，通过让学生独立撰写小短文、读后感和论文等形式，培养学生自学能力和研读的能力。

3.开设“渗流力学”网络辅助教学网络站点，教学资源上网协助学习。

4.将理论知识、研讨内容、实验内容与科技创新有机结合，理解并分析实际矿场案例。从油田矿场抽提实践案例，以小组形式进行研讨学习，在锻炼学生团队协作能力的同时，逐步提高学生将理论与实际相结合来分析问题的能力。

5.探讨多环节课程考核方式，侧重创新性思维、工程问题研讨过程中多角度分析问题的能力。分别从课堂教学、实验教学、课程设计、实践教学、科技创新等方面对学生进行多方位和多环节的考核，同时在期末考试题型设计上，增加学生自主思考能力方面的考核内容，侧重学生理论与实际综合分析能力的考核。

三、结论与认识

“渗流力学”创新班课程体系改革自2015年启动，经过多年的教学实践，学生的自主学习积极性明显提高。从课后答疑情况来看，改革前几乎没有学生答疑，经过研讨教学模式的嵌入，学生能够自己发现问题并积极解决问题，作业批改过程中看不到相互抄袭的痕迹，课程不通过率为零。可见通过创新班课程体系改革，学生的自主性、实践性和创新性得到了明显的提升，效果显著。

“渗流力学”创新班课程体系改革的路还很长，需要在具体教学实践环节中及时发现问题并针对具体问题对课程内容和教学方式做出相应的改进。课程改革要考虑教学过程中“教师”与“学生”的角色定位，不能顾此失彼，精准把握教学环节的无缝衔接、理论与现场实际问题的有机结合都是后续改革中要注意的问题。

参考文献

［1］张凯，张黎明，王建生.渗流力学双语教学实践探讨［J］.现代企业教育，2010（14）：12-13.

［2］雷登生，戚志林，李涧松，等.《油气层渗流力学》课程教学改革思考［J］.重庆科技学院学报（社会科学版），2011（12）：177-178.

［3］宋洪庆，姜琳婧，朱维耀，等.渗流力学课程研究型教学探索［J］.中国冶金教育，2014（2）：5-7.

［4］袁迎中，戚志林，严文德，等.“渗流力学”课程创新思维教学方法探索［J］.中国地质教育，2014，23（2）：60-62.

［5］陈军斌.“油气渗流力学”课程教学改革的研究与实践［J］.石油教育，2016（3）：32-35.

［6］庞占喜.互动研讨教学模式在“渗流力学”教学中的应用［J］.教育教学论坛，2021（37）：109-112.

［7］国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）［EB/OL］.（2010-07-29）［2022-07-11］.https：//www.gov.cn/jrzg/2010-07/29/content_1667143.htm.

［8］郭晶晶，王海涛.互动式教学模式在油气层渗流力学教学中的探索［J］.吉林省教育学院学报，2016，32（6）：99-101.

［9］张留见.论研讨式教学中教师的主导作用［J］.中国成人教育，2011（23）：137-138.

［10］刘今子，邸伟娇，宋国亮，等.结合“渗流力学”实现“高等数学”案例式教学［J］.科教文汇（上旬刊），2015（10）：50-51.

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