吳勝和，岳大力，尹志軍，劉鈺銘，李 慶

中國石油大學（北京）地球科學學院，北京 102249

課程教學是人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。雖然從教育理念上講，課程教學應融知識、能力和素質教育于一體，但實施的效果并不盡人意，關鍵是如何來實施。傳統(tǒng)的“課程教學就是傳授知識”的觀念仍普遍存在。知識傳授固然重要，但作為大學課堂而言，思維訓練和能力鍛煉同樣重要，甚至更重要。本文以"儲層表征與建模"課程為例，探討以知識、思維、能力教育并重為理念的課程教學體系。該課程為地質資源與地質工程一級學科的一門研究生學位課，是油氣田開發(fā)地質領域的一門重要的必修課。該課程（含其前身為儲層地質學及油藏描述）在我校已開設近30年。多年來，本課程教學團隊持續(xù)進行課程建設，以課程知識和能力目標為導向，優(yōu)化課程內(nèi)容體系，建設教學資源條件，改革教學方法。本文主要介紹該課程建設的主要成果和認識，為相關課程的教學改革提供參考。

一、課程目標定位

課程目標定位是實施課程教學的前提。儲層表征與建模屬于油氣田開發(fā)地質的研究范疇。油氣深埋于地下，其分布具有很大的復雜性，油氣田內(nèi)復雜的儲層非均質性會嚴重影響開發(fā)效率。儲層表征與建模即是應用多學科信息和方法，定量研究控制油氣開采的儲層特征及其非均質性，建立儲層屬性三維分布的數(shù)字化模型，并評價儲層空間變化的不確定性[1]。課程教學的主要任務是使學生掌握油氣儲層表征與建模的基本理論和方法，并提高學生進行地下地質分析和預測的能力，為今后從事油田開發(fā)地質工作奠定必要的基礎。課程內(nèi)容體系包括以下5部分。

（1）儲層表征的內(nèi)涵與信息解析：包括油氣田開發(fā)對儲層表征的需求、儲層表征的內(nèi)容與階段性、規(guī)模與多維性、不同信息（巖心、測井、地震、動態(tài)信息）的特征及優(yōu)缺點。

（2）儲層構型模式與表征方法：包括構型的內(nèi)涵與意義、儲層構型模式、地震構型解釋方法、多井構型預測方法等。

（3）儲層質量差異機理與表征方法：包括成巖非均質與儲層質量非均質性、儲層質量差異分布的樣式、儲層質量單井解釋與橫向預測的思路和方法、儲層流動單元的內(nèi)涵及研究方法等。

（4）確定性建模原理與方法：包括確定性建模的基本思路、常用克里金估值方法、確定性建模環(huán)節(jié)等。

（5）隨機建模原理與方法，包括隨機建模的基本思路、儲層相隨機建模方法、儲層參數(shù)隨機建模方法、隨機建模環(huán)節(jié)等。

從課程教學而言，知識目標主要為使學生掌握油氣儲層非均質的形成機理、分布樣式、表征與建模的方法原理；能力目標主要為學生能夠應用多學科信息對地下油氣儲層進行表征與建模。特別地，地下地質體“看不見、摸不著”，是一個具有很強空間分布復雜性的“黑箱”，而且用于打開這個“黑箱”的信息不完備（井少、地震資料分辨率不足）。因此，實際的儲層表征與建模具有很大的難度，預測具有較大的隨機不確定性和模糊不確定性[1-2]。這就要求學生不僅要掌握相關知識和專業(yè)技能（如建模方法的應用和軟件操作），而且要具有較強的科學思維（邏輯推理與辯證思維）、整合多信息綜合解決問題等可遷移能力。

二、教學資源建設

建設優(yōu)質的教學資源是有效實施教學、提高教學效果的基礎。多年來，課程團隊持續(xù)進行教學資源條件建設，包括教材建設、實踐資源建設、網(wǎng)絡資源建設等。

1.教材建設

教材是知識的載體。雖然課程教學不能依賴教材，但好的教材可提供系統(tǒng)的知識體系，幫助學生更快地進入課程學習環(huán)境。為此，在已有學術專著及國內(nèi)外最新研究成果的基礎上，編著了《儲層表征與建?！方滩模ㄊ凸I(yè)出版社，2010），這也是我國第一部《儲層表征與建模》教材。該教材具有以下主要特點。

（1）基礎性與前沿性的有機結合。教材除系統(tǒng)介紹了油氣儲層表征與建模的基本理論、方法和技術之外，還注重體現(xiàn)國內(nèi)外本領域的最新研究進展，如儲層構型的模式預測、多點地質統(tǒng)計建模等，從而使本教材具有學術的先進性。同時，為了引導學生追蹤前沿研究方向，教材專辟一章（第九章），闡述了儲層表征與建模學術研究的未來發(fā)展趨勢。

（2）強化地下地質研究的科學思維。儲層表征與建模屬于地下地質研究的范疇。教材專門論述了地下地質研究的科學思維方法，包括科學的邏輯思維和辯證思維，并且將這種思想貫穿于各個章節(jié)的編寫過程中。這對于培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力具有很大意義。

（3）便于學生自主學習。為了方便學生對教材內(nèi)容的理解，教材注重內(nèi)容體系的層次結構性和語言的條理邏輯性，并插入了大量的解釋性圖件，而且在每一章之后給出了相應的思考題以及擴展性的學習書目，便于學生思考學習，并有利于學生通過“求源、求新”的方式進行學習。

2. 實踐資源建設

培養(yǎng)學生實際能力的重要方式是“做中學”[3]，其前提是要具備大量有效的實踐資源。為此，課程團隊大力建設了習題庫、項目數(shù)據(jù)庫、軟件資源等實踐資源條件。

（1）習題庫。習題庫為學生課后的練習題集。通過習題練習，能更好地理解和掌握相關理論和方法原理。習題主要基于野外露頭和地下油田資料，如針對山西大同侏羅系辮狀河沉積露頭，應用激光掃描儀制作了一個長400米、高20米的野外露頭數(shù)據(jù)體及連景圖片。另外，精選油田實際資料，制作了大量的多井剖面和平面儲層表征習題。

（2）項目數(shù)據(jù)庫。項目數(shù)據(jù)庫為完成一個完整的儲層表征與建模項目所需的基礎數(shù)據(jù)，包括巖心、測井、地震數(shù)據(jù)等，主要精選于地下油田實際資料。學生應用該數(shù)據(jù)庫完成一個實際的研究項目，包括單井儲層解釋、剖面和平面儲層分析、三維儲層建模等，以鍛煉學生綜合分析問題和解決問題的能力。

（3）軟件資源 。軟件為整合數(shù)據(jù)進行項目研究的工具。根據(jù)國際上地質建模算法的開源程序，課程團隊制作了一套三維地質建模學習軟件，為學生學習和掌握三維儲層建模的原理提供了必要的條件；另外，與軟件公司合作，在教學實驗室安裝了常用的商業(yè)軟件，如Direct軟件（數(shù)字化油藏表征軟件系統(tǒng)）、Petrel軟件（三維地質建模軟件）。

3.網(wǎng)絡資源建設

為了更有利于學生的課外學習，建設了網(wǎng)絡教學環(huán)境。課程網(wǎng)上資源包括課程教學大綱、PPT課件、習題庫等。同時，制作了全程教學錄像，為學生課外在線學習提供了有效的資源條件。

三、教學方法改革

教學方法服從于教學目標。如何達成前述的知識、思維、能力教育并重的教學目標，需要確定有效的教學方法。

傳統(tǒng)的課堂教學以教師講授為主，主要為講座法，教師滿堂講、學生被動聽，極端的情況即為“填鴨式教學”。這種方法是最快速的“教”的方法，可使學生快速記住和理解課程知識，并可通過死記硬背獲得高分，即所謂“背多分”[4]。然而，這種方法難于使學生真正掌握知識，而且缺乏科學思維以及解決問題的能力鍛煉。按照布盧姆認知目標分類修訂方案，記住和理解屬于低階學習，而高階學習包括應用、分析、評價和創(chuàng)造[5-6]。低階學習難于使學生的心智和大腦得到充分發(fā)展，難于培養(yǎng)能思考、會創(chuàng)造的人[6]。如何使學生在課程教學的短時間內(nèi)既掌握課程知識，又切實提升能力，需要改革傳統(tǒng)的教學方法。

在本課程教學中，摒棄傳統(tǒng)的知識傳授的方法，而是借鑒建構主義的學習理論強化學生對知識的建構。建構主義認為，學習不是由教師向學生傳遞知識的過程，而是學生建構自己的知識的過程[7]，即學習者在一定的情境下，借助其他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式而獲得知識。同時，通過啟發(fā)性講授和研討，訓練學生的科學思維。通過研究式實踐教學，鍛煉學生的專業(yè)技能以及分析問題和解決問題的能力。具體教學方法如下。

1.混合式理論課堂教學

本文所稱的混合式是指翻轉課堂與啟發(fā)式講授的結合，并體現(xiàn)課內(nèi)與課外、線上與線下的結合。

將本課程理論內(nèi)容分為兩類，一類為較易理解的內(nèi)容，這類內(nèi)容與學生的已有知識有一定關聯(lián)，或雖關聯(lián)小但相對容易理解；另一類為難點內(nèi)容，與學生的已有知識關聯(lián)度小，具有較大的難度，如克里金估值方法和隨機模擬方法，涉及很多數(shù)學知識。

對于較易理解的內(nèi)容，采用翻轉課堂教學方式。翻轉課堂教學模式[8-10]是相對于傳統(tǒng)的講授模式而言的。在這種教學模式下，學生獲取知識的主要途徑不是在課堂聽講，而主要是在課前、課后自主學習，課堂上主要是教師的答疑解惑以及師生的互動交流。在本課程中，針對較易理解的內(nèi)容，分三步進行教與學：第一步，教師在課堂上簡要介紹知識體系的框架和要點，并提出相關問題及學生課外自學的要求；第二步，學生在課外閱讀教材和參考書，并通過網(wǎng)絡資源在線學習（課程錄像、PPT）并完成作業(yè)，學生自己建構知識，并追索學術前沿；第三步，師生針對問題進行研討，得出合理認識。

對于難點內(nèi)容，采用啟發(fā)式講授教學。與傳統(tǒng)的講授方法不同，該方法注重思維導引，從問題出發(fā)導入課程，并在每一個PPT片子中均設計設問點、提問點和討論點，使學生在聽課過程中不斷思考并進行互動討論交流。通過步步深入的問題設置，引導學生思考和分析，得出合理認識。在這一過程中，教師通過思維導引幫助學生建構知識（而不是簡單的傳授知識），學生在知識建構的同時得到思維訓練。

2.研究式實踐教學

如何綜合應用多種資料分析解決地下復雜地質問題是油氣田地質人員必須掌握的能力[11]。這一能力需要通過實踐鍛煉來得以提升。為此，以“做中學”為教學理念，充分應用課程建設的習題庫和數(shù)據(jù)庫，通過項目研究進行實踐訓練。

在實踐過程中，學生在課程知識和方法原理學習的基礎上應用實踐教學資源（項目數(shù)據(jù)庫和軟件）進行實際儲層的表征與建模研究，教師則針對學生在研究過程遇到的問題進行指導。項目完成后，學生撰寫研究報告，并匯報研究成果，教師和其他學生針對研究成果提出問題，師生們進行討論交流，達到合理認識。這一過程不僅使學生進一步理解課程理論和掌握課程技能，而且可極大地提升分析問題和解決問題的能力、書面及口頭表達能力。

四、結束語

通過課程建設，構建了一套以“知識建構、思維訓練、能力鍛煉”為理念的課程教學體系，包括基于目標的教學內(nèi)容體系與教學資源、混合式（翻轉課堂與啟發(fā)式講授相結合）理論教學及研究式實踐教學方法。這一教學體系既有利于學生掌握專業(yè)知識與技能，而且可提升學生的思維能力以及分析與解決問題的能力，在“儲層表征與建模”課程教學中獲得良好的應用效果和師生們的廣泛好評。教學團隊主編的教材獲北京市高等教育精品教材獎，課程被評為中國石油大學（北京）品牌課程。本課程團隊將進一步加強課程建設，進行教學學術研究，為提高人才培養(yǎng)質量創(chuàng)建更為優(yōu)越的教學平臺。

參考文獻：

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