胡景宏

中國地質大學（北京）能源學院，北京 100083

課程建設

石油工程專業(yè)“數值分析”課程教學初探

胡景宏

中國地質大學（北京）能源學院，北京 100083

“數值分析”是石油工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎課。在結合石油工程專業(yè)和“數值分析”課程教學特點的基礎上，提出以學生為主導，精煉教學內容，抓住石油工程專業(yè)的特點和重點，采用理論結合實際油田生產科研問題的形式進行教學，積極調動學生學習的主動性和能動性。在教學實踐中，為取得較好的效果，要注重針對性和實用性。

數值分析；石油工程；教學方法

一、引言

“數值分析”課程主要教學內容是研究計算算法，而計算算法的獲取及求解往往具有一定的難度。其內容既有數學的抽象性和嚴格的邏輯性，又有實際應用的廣泛性。故學習該門課程需要較好的數學基礎，包括對數學分析、高等數學、線性代數等知識的掌握。通過該門課程的學習，學生不僅可獲得一定的數學理論推導和算法應用能力，更重要的是能夠培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。因此，該門課程在工科相關課程體系中占有十分特殊的地位，是一門理論和實踐結合較為緊密的課程[1]。

對于不同專業(yè)，該課程要求的教學任務、難度都有所不同，如何根據不同專業(yè)制訂教學進度的計劃、教學內容的增減就顯得非常重要。在中國地質大學（北京）能源學院，“數值分析”是石油工程專業(yè)大二學生的一門基礎專業(yè)課，是學習后續(xù)的滲流力學、鉆井工程、采油工程、油藏工程等專業(yè)課程重要的數學基礎課程之一。通過本課程的學習，學生能夠熟練掌握各種常規(guī)數值算法的原理及方法，根據實際問題建立數學模型，完成相應計算框圖并編寫計算程序。該課程不僅能培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，同時可以提高分析解決實際問題的能力。

由于“數值分析”課程學習首先需要學生有較為扎實的數學理論基礎，加之數學相關課程往往具有枯燥、單調的特點，學生的學習動力并不是很強，學習熱情并不高。課堂中，教師處于主導地位，學生很少參與課程教學，處于被動接受狀態(tài)，一旦中間學生有打盹或開小差的情況，后續(xù)課程學習將會面臨困難，導致惡性循環(huán)。這種教學模式缺陷主要表現在：一是老師占據了課堂大部分時間，學生被動接受，課堂容易產生疲憊感，老師講的無力，學生聽的無趣；二是課堂教學內容繁多，由于課時有限，大量的教學內容必然會導致學生接受困難，而且目前大班教學的形式使得這種弊端更加凸顯；三是沒有很好地將理論與油田實際工程問題結合，忽視了該門課程學習的目的[2-3]。

針對以上提出的問題，結合“數值分析”教學特點，筆者認為在講授基本原理及方法基礎上，應當轉變以教師為中心課堂教學為以學生為中心，轉變以課本為中心的課堂教學為以油田生產科研問題為中心，充分激發(fā)學生學習的動力，調動學生學習的積極性，培養(yǎng)學生發(fā)現問題、解決問題的綜合能力。

二、以學生為中心，營造教學氣氛

作為一名年輕教員，首先要主動向經驗豐富的教師了解該門課程的特點并學習相關的教學方法及技巧。然后根據自身特點和對該門課程的認識，調整教學方法，促進教學改革，提高教學效果。根據學院要求，每學年教師之間要相互聽課學習。筆者在隨堂聽課學習基礎上，結合自身教學經驗總結，發(fā)現以學生為中心的課堂教學不僅能拉近教師和學生之間的距離，同時還能夠調動學生學習的積極性，提高教學效果。主要體現在：（1）備課需要從學生角度出發(fā)，俗話說：“知己知彼，百戰(zhàn)不殆”。教師備課應該了解學生所處的年齡段的思維方式和知識背景，采取由淺入深、由易到難的授課方式來備課，為后續(xù)課堂教學起到良好的鋪墊作用。（2）授課過程以學生為中心。在上課過程中，注意教師與學生互動交流，教師以風趣幽默的語言引出相關問題，再加上相關的小知識點，這樣不斷積累，在寬松的環(huán)境中，學生更容易掌握課堂的教學內容。（3）積極調節(jié)課堂氣氛，促進教學效果?！皵抵捣治觥笔情T數學基礎課，枯燥單調是其特點，不管教師如何強調其重要性，如何加大聲音提高語調，還是無法有效激發(fā)學生興趣，上課看英語或者其他書籍，還有有瞌睡現象存在?？紤]學生年齡特點，通過社會關注問題引出該課程所要分析求解的模型，比如熱傳遞、湖面水波動、橋的振動等等，能有效緩解和消除上課單調氣氛，達到調動學生學習積極性的目的。

三、精煉課堂教學內容，提高教學質量

講授“數值分析”課程的教師一般都有比較扎實的數理功底和計算機編程能力，但大部分學生由于沒有經過系統(tǒng)的學習，其基礎相對薄弱。對于石油工程專業(yè)的學生，在有限的課時內學習數值分析最基礎最重要的理論及方法具有重要的現實意義。在講授知識時候，采用例題教學法會起到非常好的教學效果。

學好數值分析首先要掌握基本的理論及方法，學生往往對這部分感覺到非常迷惑，大量的數學符號和方法會讓學生在學這門課程的過程中望而卻步。從教學中發(fā)現，如果及時采用實例教學并不斷反復，會取得非常好的教學效果。這樣不僅可以激發(fā)學習的動力，同時也能鞏固理論知識。但教學知識點不能貪多，因為大學生課程較多，不像高中階段幾年就學習幾門課，所以最好爭取學生能夠在課堂內將知識點消化吸收。如果課堂沒有學懂，課后復習的學生非常少，致使接下來的課程更加學不懂，這樣會導致惡性循環(huán)，最后有部分學生甚至會放棄。以《數值分析簡明教材》[4]為例，其中第四章方程求根的迭代法，對于牛頓法求根，在講解理論后，采用多個例子進行演示，鞏固學習成果，可得到較好的教學效果。其次，需要注意章節(jié)之間的聯系，不能把知識作為單一的知識點進行傳授，這樣學生書本合上后，對于課程沒有一個系統(tǒng)性的掌握。以第三章常微分方程的差分方法為例，整個章節(jié)所介紹方法的實質就是在斜率上不斷的細化，讓結果更加準確，當學完了整個章節(jié)后，需要教師將知識點串起來。在這章節(jié)學習基礎上，對于解決石油工程所面臨的問題，掌握歐拉方法、改進的歐拉方法和龍格庫塔法這些最常規(guī)的方法完全足夠了。在有限的課時內，精簡教學內容，讓學生學有所獲是容易實現并且行之有效的。

四、結合油田實際，培養(yǎng)學生解決工程問題能力

“數值分析”作為石油工程專業(yè)一門專業(yè)基礎課已經得到了各大石油院校的認可，不管是鉆井工程、油藏工程、采油工程以及后續(xù)的地面工程，都需要該課程的相關理論及方法。但由于該門課程偏重于數學理論，學生們學習起來普遍覺得枯燥乏味，如何將問題帶入課堂，引導學生學以致用就顯得格外重要。作為本專業(yè)的教師，必須要結合自身專業(yè)的特點，以科研項目中遇到的各種實際問題為研究對象，培養(yǎng)學生學習這門基礎專業(yè)課的興趣，讓學生理解學習這門課的重要性和價值所在。比如采油工程里面的井筒壓力溫度的計算，就需要計算方法里面的龍格庫塔方法進行建模計算求解；油氣儲運工程里面管線壓力計算，也需要相應的理論和方法計算求解；此外后續(xù)的線性方程組的求解，在油藏數值模擬[5-6]這門課里中也是極其重要的。在講述了理論知識后，結合油田實際生產科研項目問題，對于提高學生學習興趣，改善上課及教學效果具有重要作用。從課堂實踐發(fā)現，學生上課積極性和學習的能動性得到了極大地提高，很多學生開始主動參與課堂討論。

對于這樣的以科研問題為主導的教學，要積極引導學生來發(fā)現問題和解決問題，這樣不僅體現了課堂學生主人翁精神，更給予了學生學習的成就感。但上課內容不易偏多，如果問題過多，速度過快，會讓學生產生疲憊感，在有限的時間內集中講解1～2個知識點，并結合科研問題對提高教學效果具有明顯的改善作用。

以上是筆者從事“數值分析”教學授課中的一些體會。由于石油工程專業(yè)有其專業(yè)背景，所以授課方式必然與其他專業(yè)有所不同。以“數值分析”自身特點出發(fā)，結合石油工程專業(yè)特色，不斷吸取新的教學模式和理論，采用以學生為中心，精煉課堂教學內容和理論結合油田實際問題的方法能有效地活躍課堂學習氣氛和提高教學效果。

參考文獻

[1] 何滿喜.數值分析課程教學的幾點體會及研究[J].中國大學教學，2011，(3)：54-55.

[2] 丁文龍，陳昭年，何登發(fā)，等.“石油構造分析”課程教學改革研究與效果[J].中國地質教育，2009，(3)：120-122.

[3] 何生，侯宇光，孫新銘，等.項目教學法在“石油天然氣地質學”課內實習教學中的應用[J].中國地質教育，2010，(3)：69-72.

[4] 王能超.數值分析簡明教程[M].北京：高等教育出版社，2010.

[5] 劉鵬程.采取多種教學措施提高“油藏數值模擬”課程的教學效果[J].中國地質教育，2009，(3)：114-116.

[6] 戚志林，黃小亮，雷登生.“油藏數值模擬”課程教學探討[J].中國地質教育，2011，(2)：90-92.

Discussion on Numerical Analysis Course Teaching in Petroleum Engineering Specialty

HU Jing-hong
China University of Geosciences, Beijing 100083, China

Numerical analysis is the basic specialty class in petroleum engineering. Based on the characteristics of numerical analysis teaching and the specialty of petroleum engineering, this paper suggested that students should be endowed a leading role, content of courses should be ref i ned, characteristics and diff i culties of petroleum engineering should be mastered and oil f i eld research problems and numerical analysis theories should be integrated, thus learning initiative of students can be improved and increased in the process of teaching. In order to achieve a good teaching performance, pertinence and practicability should be paid more attentions in teaching practice.

numerical analysis; petroleum engineering; teaching method

G 642

A

1006-9372 （2012）03-0048-03

2012-04-25。

中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金資助。

胡景宏，男，講師，主要從事油氣田開發(fā)工程的教學和研究工作。