網絡技術在石油測井教學中的應用

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摘要：地質資源與地質工程已確定為國家“雙一流”建設學科，石油測井是該學科的主要研究內容。如何在新中國特色社會主義理論下建設石油測井的教學內容和方式是教學研究的重要內容。本文通過對國內外先進教學理念、教學模式、教學內容和方法的研究分析，明確了研究方向。根據石油開發測井教學內容的學習規律，形成混合式教學方法方案。通過在實際教學中的應用，證實所建立教學方法的適用性和有效性。

關鍵詞：“雙一流”學科建設；混合啟發式教學方法；石油測井

一、引言

中國共產黨報告中再次強調要加快建設世界一流大學和一流學科，簡稱為“雙一流”建設，該項政策是黨和國家的重大戰略決策。對于高等教育建設來說，“雙一流”建設是繼我國“211”和“985”等重大工程之后的又一里程碑式的教育戰略，其目的在于進一步提升中國高等教育的綜合實力和國際競爭力，為實現“兩個一百年”奮斗目標和中華民族偉大復興的中國夢提供有力支撐。核心任務是培養德才兼備的創新型人才，培養具有歷史使命感和社會責任心、富有創新精神和實踐能力的卓越人才[1-3]。此外，結合國家重大戰略需求，建設國內領先、國際一流的優勢學科，確定重點研究領域，開展高水平基礎研究，使我國科研水平能夠處于國際學術的前沿。目前，我國“雙一流”建設高校及學科名單正式確認公布。其中地質資源與地質工程作為“雙一流”建設學科[3]，是資源勘探領域的主要學科之一，而石油測井是地質資源與地質工程的重要研究內容和教學領域，是一門重要的石油主干專業課，對石油測井、石油地質以及石油工程等專業方向都具有重要的應用意義。石油作為戰略資源關系到國家經濟和科技發展的戰略安全，因此國內外十分重視相關學科人才的培養。而如何培養具有創新意識的優秀測井人才，創建與之相適應的教學方法越來越受到重視。對于教學手段，采用多媒體課件進行教學已經成為流行的教學手段，但多數情況下仍采用以教師講授為核心的教學方式，這樣的教學方法很難突出學生學習的主動性。課程教學方法與目前“雙一流”建設所需要的一流教學方法水平之間還存在一定的差距，與教學內容的性質和學生的個性培養之間存在不相適應的情況，教學效果不理想，迫切需要深入研究改革教學方法。

二、傳統教學方法

國內常采用的教學方法主要是通過教師課堂講解、板書展示、教具演示等方法傳授知識。相應的，學生主要通過聽課、記筆記以及觀察演示實驗等方法接受知識，總體上以記憶為主。雖然基于PPT（MicrosoftOfficePowerPoint）的電子化教學已經在各大高等教育中被廣泛采用，但是用耳朵聽教師的講解、用眼睛觀看教師的板書、用手記下教師講授要點的學習方式沒有根本性改變。這種教學方式自從中學一直到大學伴隨學生的成長，已經被廣為接受。同樣，這一方法在國外的教育發展中也曾起到重要作用。赫爾巴特的“四階段”教學模式，以及凱洛夫的“五環節”教學模式，都強調教師在教育學習中的主動性作用，通過組織教學、引言導入、講授課程內容、復習鞏固以及布置作業等幾個階段，使學生牢固掌握知識，這一方法被凱洛夫引入中國后，被廣為接受，進而成為我國最普遍的教學法之一。這種教學方法的起源是基于行為心理學的研究結果和理論。而斯金納系統深入地研究了操作性條件反射對行為結果的影響[4]，發現可以通過控制和強化學生的行為來實現教學目標。他在實驗中通過聯系、反饋、強化等反復的循環過程有效地使學生達成或實現了預定的行為目標。此外，奧蘇貝爾基于研究結果提出了有意義學習理論，強調有目標和明確意義的學習更有效果。但是這種教學方法過于強調教師在教學活動中的主導地位，教學效果主要依賴于教師的業務能力和水平。在整個教學活動中，學生居于被動接受的地位，這樣不利于發揮學生的主動性，如何激發學生在學習中的積極性和主動性，是教學方法研究中的核心問題之一。

三、教學方法進展

基于目前科技手段的進展，在教育中可以采用的高科技手段也越來越多，尤其是基于無線互聯網絡通訊技術的快速發展，以及高性能網絡電子終端設備的大量普及，使得教學手段和方法層出不窮。根據引入的手段不同，教學方法也發生了相應變化，目前國內外采用的改進的教學方法主要包括：網絡教學法、反轉課堂法和研討式教學法。他們具有不同的特點，適用條件也不盡相同。

1.網絡教學法。

網絡教學是指基于互聯網搜索引擎技術大發展，在教學活動中為發揮學生的學習主動性，以講授內容為主題，組織學生通過網絡進行調查和研究，利用互聯網絡的資源形成對講解內容的主觀認識和初步理解，對于不理解的部分提出問題，并進一步通過網絡探索問題的答案。該方法的原始模型來源于美國圣地亞哥州立大學伯尼•道奇（BernieDodge）等人于1995年提出的教學研究計劃，該方法也被稱為基于互聯網絡的“專題調查”或“主題探究”。這種方法的主要作用在于架設從接受性學習向自主學習過渡的橋梁，幫助學生實現學習方式的轉變。典型的網絡教學教案一般包括引言、任務、過程、資源、評價、總結等六部分。

2.翻轉課堂法。

翻轉課堂目的在于發揮學生在教學活動中的主動性，主要強調“先學后教”的教學模式。“翻轉課堂”的設想和實際大學教學實驗，首先由Lage和Platt教授在美國邁阿密大學開展，其后，Baker構建了翻轉課堂的基本模型，為了讓缺課的學生能夠掌握課堂學習的內容，他們利用PPT開發課件，并錄制課堂教學視頻，然后把這些材料上傳到互聯網，使學生通過學習這些材料來掌握相關知識。這種做法后來被推廣到所有選課的學生，學生們甚至可以在家中通過視頻和PPT學習，而在課堂上，教師的任務轉化為針對學生在學習中遇到的問題進行解答。隨著互聯網技術的快速發展，這種教學方法得到快速傳播和實踐，2012年我國也開始了翻轉課堂的教學實驗活動。基于翻轉課堂的教學模式，可以充分利用課堂時間加強對相關知識的理解，形成100分鐘有效學習時間，而不必花太多的時間在介紹基本知識和概念上。學生們能夠更專注于思考知識的內涵，共同研究解決相關專業領域面臨的前沿和熱點問題，從而獲得更深層次的理解。這種教學方法必須基于以下三點：（1）互聯網信息技術的發展。這種模式需要通過互聯網共享視頻、PPT等教學資料，互聯網的速度對教學效果具有重要影響，很難想象低網速情況下學生如何能夠通過時斷時續的視頻來很好地掌握相關知識。（2）高性能電子產品的應用。網絡學習需要入網的終端設備比如計算機、PAD或智能手機等，需要學生進行必要的成本投入。（3）學生的高度自律。雖然網絡提供了翻轉課堂的技術基礎，但是如果學生不能積極地通過網絡進行學習，那么課堂的討論和互動無法有效進行，也就無法實現100分鐘有效教學的主要目標。

3.研討式教學。

研討式教學源于德國的教學實踐，是目前在發達國家常采用的一種教學模式。這種教學方法以具體的專業問題或應用實例為載體，師生利用教學資源通過共同查找資料，然后研究、討論、探索尋找解決問題的方案，從而通過這個過程使學生加深對專業知識的掌握和理解。研討式教學主要以教師的引導為主，通過設置有特色和吸引力的專業問題，要求學生查閱相關文獻資料，通過分組討論尋找問題的解決方案。在整個教學活動中，要求教師對相關問題具有深入的了解，能夠深入淺出地引導學生在充分分析資料的基礎上展開討論表達自身看法，并把握討論的方向和進度。研討式教學的目的在于為學生提供思考問題和討論問題的機會，積極圍繞具體問題展開調研，開動腦筋分析資料，思考解決方案，并應用知識解決問題，從而使學生增長知識、開闊視野，并進一步提高學生的綜合能力。此外，該教學方法有助于通過教師和學生共同針對問題展開探討和研究，密切師生關系，促進教學相長。雖然研討式教學是適應新時代高校教學模式發展的必然趨勢，然而由于每門課程內容和性質的不同，還需要在教學實踐中繼續深入研究，以形成更加系統、全面、有效的教學模式。考慮到目前“雙一流”建設的主要目標，如何根據“地質資源與地質工程”石油測井學科建設的目標要求，設置適合的研討問題，以恰當的方式組織研討教學需要深入研究。此外，研討式教學雖然有利于開拓學生的視野和思路，但是學生對知識的掌握程度很難把握，部分學生對討論發言的積極性不足，存在隨大流的情況。

四、混合啟發式教學方法

測井是一門重要的石油主干工學專業課，特點是專業性強，與工業應用聯系緊密。針對其教學目標和教學重點研究的結果，并通過對國內外先進教學理念、教學模式、教學內容和方法的研究分析，結合當前的科技條件，需要建立相應的教學方法。根據石油開發測井教學內容的學習規律，綜合網絡教學法、翻轉課堂和研討式教學三種教學方法的優點，形成了獨特的混合式教學方法改革方案，重點發揮學生的積極性和教師的釋惑作用。具體教學方案實施步驟和方式主要包括：（1）選擇主題，學生通常會對于沒有標準答案的爭議性問題，產生濃厚的興趣和探索欲望。（2）設計完善的教案，基于要達到的教學目的，確定具體的學習任務和過程，指導學生開展任務合作、網絡調研、小組討論、創新創作等活動。（3）教師根據教學任務、目的和目標，制作網絡教學環境，以便于學生的預習和復習。（4）利用建成的網絡環境和網絡資源組織教學，進一步將教師從板書、講解中解脫出來，以便將更多的精力投入到課堂的解惑和釋疑，使課堂教學成為頭腦風暴的場所。為了更好地完成這一目的，教師必須在課前幫助學生充分了解教學內容的背景，指導學生明確需要檢索的關鍵詞以獲取必要的資料，提取主要的關鍵知識點、難點和重點，鼓勵學生通過分析資料提出自己的觀點和疑點。（5）為了強化學生學習的積極性和主動性，網絡學習需要監督，每章節都隨機設置相關內容的選擇填空測驗習題，學生需要在課前完成相關章節的學習，并且只有完成選擇填空測驗習題后，才被認定完成相關章節的網絡學習。（6）課堂上，通過集體討論和分析，和學生共同對探索和分析結果進行評價，對任務完成情況進行總結，發現不足和可以改進的方面，并進一步思考如何將這種教學過程延伸并用到探索新知識活動中去。

五、實踐效果

在確定教學方法的基礎上，通過梳理適用于相關專業的知識結構和內容，進一步明確了石油測井課程教學方法的適用范圍，進而完善和確定測井教學重點和難點，并修訂相關教學課件。通過在課件中引入豐富的專業動畫演示，從直觀角度加深學生對講解和授課內容的理解。在此基礎上，對相關教材內容進行完善和修訂，以使其適用于相關專業學生的知識背景，激發學生的學習興趣。同時，根據國內外石油勘探技術的應用情況，將本專業相關技術應用的典型事例進行總結歸納，引入教材，增強學生對所學內容的直觀認識，加深對教材相關內容的理解。在教學改革和教學過程中，充分地將教學改革成果應用到實際教學中去。在對地質工程和石油工程本科生的石油測井課程教學中，利用改革成果，突出不同專業的授課重點，根據不同專業的知識結構，調整授課內容，確定調研和探索主題，使講授內容能夠與學生的先驗問題和知識產生共鳴，以得到更好的教學效果。根據學生課后的作業和考試情況分析，學生的學習效果得到明顯的改善和提高。通過與學生的交流，了解到學生對所講授知識的掌握情況比較好。因此，可以說本教學方法達到了預期效果。

六、存在的問題和進一步改革的思路

石油行業高等教育還具有與我國石油工業的發展緊密結合的突出特點。針對不同的專業，授課內容應當進行適當調整，教學方法的實用效果還需進一步驗證。通過研究分析，進一步探索石油測井課程在不同專業授課時適用的教學內容和研討主題，進而調整相應的教學計劃和教學方法。當前，我國石油公司正在飛速向國際化公司轉型，再結合“雙一流”學科建設的目標，對石油行業高等教育提出了一系列新要求，作為主要面向石油工業的相關院校，要適應我國石油工業向國外快速發展的歷史使命，充分了解不同國家的文化背景和教育特色，分析不同教育方式的優劣，取長補短，進一步完善混合啟發式教學方法，以培養更多的創新性專業人才。

參考文獻：

[1]國務院關于印發統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案的通知[DB/OL].中國政府網.2015-11-25.

[2]教育部財政部國家發展改革委關于印發《統籌推進世界一流大學和一流學科建設實施辦法(暫行)》的通知[Z].

[3]教育部、財政部.國家發展改革委關于公布世界一流大學和一流學科建設高校及建設學科名單的通知[Z].[2017-09-21].

作者：岳文正 單位：中國石油大學（北京）