蔡長娥,徐少華,陳 鴻,尚文亮,羅開通
(重慶科技學院石油與天然氣工程學院 重慶 401331)
習近平總書記強調(diào),“為誰培養(yǎng)人、培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人”始終是教育的根本問題。隨著我國石油工業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展、學校定位和人才培養(yǎng)目標的變化,學校將培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才作為重要使命,著力推動科技向生產(chǎn)力的不斷轉(zhuǎn)化?;谫Y源勘查工程專業(yè)培養(yǎng)方案和專業(yè)對“知識、能力、素質(zhì)”的要求,高校需要不斷優(yōu)化專業(yè)課程的教學內(nèi)容、教學方法和考核方式,全面深化課程建設(shè)與改革。
“石油與天然氣地質(zhì)學”是資源勘查工程極具專業(yè)特色的必修專業(yè)課,具有很強的科學性、理論性和實踐性,旨在使學生掌握油氣成藏理論、油氣藏形成條件、油氣分布規(guī)律和控制因素,并具備運用基礎(chǔ)地質(zhì)和石油地質(zhì)的基本原理和研究方法解決油氣勘探中具體問題的能力[1-2]。筆者結(jié)合資源勘查工程專業(yè)“石油與天然氣地質(zhì)學”課程,改變過去陳舊的教學過程、課程內(nèi)容和考核方式,以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力和實踐動手能力為重點,激發(fā)學生將石油地質(zhì)學理論轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)實踐的專業(yè)興趣,將課程理論知識與油田生產(chǎn)的應(yīng)用需求建立聯(lián)系,滿足產(chǎn)、學、研一體化的應(yīng)用型課程建設(shè)需求,使人才培養(yǎng)質(zhì)量符合工程教育認證標準。
“石油與天然氣地質(zhì)學”課程研究的根本問題是“生、儲、蓋、圈、運、?!绷鶄€方面,概括為三個基本的科學問題:油氣成因問題、油氣成藏問題、油氣分布控制因素與分布規(guī)律問題[3-4]。立足油氣行業(yè),面向全新社會,課程以“金課”建設(shè)為標準,通過優(yōu)化教學內(nèi)容,緊扣學科前沿,努力提高課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度,積極實現(xiàn)創(chuàng)新性應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標。一是及時更新教學內(nèi)容,關(guān)注前沿性理論及技術(shù)。根據(jù)學科的實際發(fā)展情況,注重基礎(chǔ)性與前沿性的結(jié)合,將石油地質(zhì)學科的新理論、新技術(shù)、新方法和新成果融入教學內(nèi)容中,例如增加深層頁巖氣勘探開發(fā)新技術(shù)、陸相斷陷盆地深層頁巖油的勘探開發(fā)新進展、天然氣水合物勘探開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究等內(nèi)容,讓學生了解石油行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,及時掌握國內(nèi)外最新的前沿知識技術(shù)。二是加大課程內(nèi)容的廣度和深度。全球油氣資源豐富,油氣勘探正不斷向更深、更廣、更難、更具挑戰(zhàn)的領(lǐng)域發(fā)展。因此,授課內(nèi)容增加了深水油氣資源、陸上深層-超深層油氣和非常規(guī)油氣資源等相關(guān)知識點,讓學生關(guān)注油氣勘探領(lǐng)域和戰(zhàn)略的重大轉(zhuǎn)變,把握未來油氣勘探的重點領(lǐng)域和趨勢。
隨著教育的發(fā)展,以教師為主體的填鴨式、注入式等教學方式很難達到預(yù)期的教學效果,很難滿足創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)[5-7]。根據(jù)現(xiàn)代教學理念及油氣地質(zhì)教育任務(wù),課堂教學應(yīng)以“教師為主導(dǎo)、學生為主體”為教學理念,圍繞教學重點內(nèi)容,采用提問式、啟發(fā)式、引導(dǎo)式、研究式、互動式、互評式等多樣化的現(xiàn)代教學形式,充分調(diào)動學生的積極性和主動性,激發(fā)學生的學習興趣和潛能,提高學生的創(chuàng)新能力和表達能力,引導(dǎo)學生通過實踐和自學獲得知識。例如,課堂教學在講到天然氣水合物,除了介紹其概念和特征外,可以設(shè)定討論題:是否支持可燃冰開采?正方是支持,因為它是資源量豐富的高效清潔能源,是未來全球能源發(fā)展的戰(zhàn)略制高點;反方是不支持,開采還不成熟,仍面臨著開采技術(shù)提高、成本控制、環(huán)境風險等問題。同學們通過討論、互動,辯證看待天然氣水合物開采問題,加深對天然氣水合物的理解。教師同時充分利用音頻、圖片、動畫、多媒體和微課等資源,構(gòu)建與計算機技術(shù)相融合的教學資料,直觀地介紹油氣生成、運移到聚集成藏過程,提升教學的有效性。例如利用課前10分鐘和課間10分鐘,播放CCTV節(jié)目官網(wǎng)《石油的故事》,該視頻是一部從科學視角來揭秘石油和石油行業(yè)的紀錄片。通過觀看紀錄片,同學們可以了解汽油、煤油、柴油等熟知的石油產(chǎn)品的誕生,學習現(xiàn)代石油勘探的神奇技術(shù)和開采技術(shù),看清石油的運輸供應(yīng)與國家安全的關(guān)系等。
具體到每小節(jié)45分鐘的課程,采用回顧—定位—授課—小結(jié)的設(shè)計:首先是復(fù)習上一節(jié)課的重點內(nèi)容,然后是定位本節(jié)課的學習內(nèi)容與課程目標的關(guān)系,接著講授本節(jié)課的教學內(nèi)容,最后是課堂小結(jié)。遵循“提問—思考—引導(dǎo)—結(jié)論”的思維過程,課堂講授充分體現(xiàn)與學生的互動交流,提高課堂教學的質(zhì)量。
實驗教學是“石油與天然氣地質(zhì)學”課程中重要的實踐環(huán)節(jié),是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才不可或缺的途徑[8]。以前只開設(shè)了“儲集層孔隙結(jié)構(gòu)觀察描述”“原油物性及生儲蓋標本觀察描述”2個觀察和演示實驗,內(nèi)容較單薄,不足以涵蓋石油地質(zhì)學豐富的理論知識,亟須增加更多的實驗作為理論知識的補充。2022年,石油地質(zhì)教學團隊在資源勘查工程專業(yè)工程教育專業(yè)認證推動和促進下,投資80余萬元新建了油氣成藏模擬實驗室,新增了石油運移動力、阻力觀測實驗、油氣差異聚集過程模擬、油氣運聚過程模擬等3個油氣成藏模擬特色實驗,極大地完善了實驗教學內(nèi)容,對課堂理論知識的理解起到了重要的支撐和補充。通過新增的實驗,學生普遍反映對油氣運移和聚集過程的認識更加清楚和直觀。同時實驗教學過程中增設(shè)一些探索性、創(chuàng)新性和研究型實驗題目,如在完成石油運移動力、阻力觀測實驗時,鼓勵學生通過設(shè)置不同的油氣注入速度,觀察油氣的運移過程,促使學生帶著問題去思考完成實驗,充分發(fā)揮學生的主觀能動性,深化學生對課堂所學理論的理解,達到課堂教學和實驗教學相互促進的目的。教師在實驗教學過程中也注重啟發(fā)學生觀察實驗現(xiàn)象、記錄和整理實驗數(shù)據(jù)、繪制實驗圖件,進一步分析實驗現(xiàn)象隱含的石油地質(zhì)原理及意義,培養(yǎng)學生學以致用、積極主動思考的能力。
通過改革實驗教學內(nèi)容,完善實驗教學體系,提高了實驗教學效果,為我院資源勘查工程專業(yè)工程認證的順利通過提供強有力的保障和實踐支撐。同時助力全國大學生地質(zhì)技能競賽(國家A類)和全國油氣地質(zhì)技能大賽(國家B類)等學科競賽,持續(xù)構(gòu)建、優(yōu)化工程能力培養(yǎng)體系,形成了具有學院特色、符合行業(yè)需要、富有成效的人才培養(yǎng)模式。
高校的教育不僅是讓學生理解和掌握書本知識,更重要的是讓學生獲得良好的學習方法。課堂實踐教學的目的是加深學生對理論教學內(nèi)容的理解、加強學生對課程內(nèi)容實踐意義的理解,訓(xùn)練學生牢固掌握石油地質(zhì)學基本理論和方法以及協(xié)同合作解決實際問題的能力,能夠很好地將“石油與天然氣地質(zhì)學”的理論知識與油田生產(chǎn)的應(yīng)用型需求建立聯(lián)系。
一是建設(shè)應(yīng)用型特色教學案例庫和課堂訓(xùn)練題庫。案例源于渤海灣盆地、四川盆地、伊通盆地真實項目數(shù)據(jù),每個案例均由題目、教學目的、引言、正文、應(yīng)用效果、思考題組成,案例有效覆蓋課程應(yīng)掌握的重要知識點。同時,針對課程的核心章節(jié),聚焦于有機質(zhì)演化的時間—溫度指數(shù)的計算和應(yīng)用、烴源巖有機質(zhì)生烴演化階段劃分、圈閉和油氣藏的分析與度量等實踐教學環(huán)節(jié),結(jié)合油田生產(chǎn)實際資料建設(shè)用于學生課堂訓(xùn)練題庫。首先,教師遵循學生的認知規(guī)律,基于1個教學案例,講授實踐目的和意義、理論基礎(chǔ)知識、實踐步驟及注意事項,鼓勵學生創(chuàng)新。其次,依據(jù)油田實際地質(zhì)資料,從課堂訓(xùn)練題庫選擇1個訓(xùn)練習題,供學生們互動討論、實踐操作、獨立完成實踐作業(yè)。最后,教師評價總結(jié)、引導(dǎo)反思,通過講解習題及時糾正學生認知上的錯誤,構(gòu)建正確的知識體系。
二是搭建課后長期的實踐育人平臺?;谀繕藢?dǎo)向教育理念,以學生為主體,培養(yǎng)其創(chuàng)新能力,提高學生正確認識、分析和解決油氣地質(zhì)問題的能力。任課教師每年擬定2-3個石油地質(zhì)理論與油田生產(chǎn)相結(jié)合的題目,供感興趣的學生選擇和申報。每年都有相應(yīng)的學生踴躍報名申報國家級、省部級、校級和院級4個不同等級的大學生科技創(chuàng)新項目,教師還會額外資助一定的金額供學生開展科學研究??萍紕?chuàng)新項目這一實踐育人平臺起到了延伸課程的作用,有效且長期助力學生增強實踐能力。
在當前“互聯(lián)網(wǎng)+教育”不斷深化發(fā)展的背景下,線上線下混合式教學已經(jīng)成為各大高校教學的主流趨勢[9]?!笆团c天然氣地質(zhì)學”課程正在積極進行在線開放課程建設(shè),創(chuàng)新運用互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢,構(gòu)建教學網(wǎng)絡(luò)資源庫,科學評價教學過程,從而提升教學效果。一是充分利用在線教學平臺資源,為學生提供高質(zhì)量的在線教學內(nèi)容,引導(dǎo)學生積極觀看國家級精品資源開放課、視頻公開課、MOOC以及校級精品課,體驗各大高校教學名師的講課風采,加深對課程知識的理解。二是加強網(wǎng)絡(luò)教學平臺建設(shè),充分利用學校課程中心這一教學平臺,在線建設(shè)課件、教案、授課計劃、教學案例庫、案例教學題庫、課程章節(jié)、實驗等教學資源;課程中心還具有過程考核(章節(jié)學習次數(shù)、章節(jié)測驗、討論、作業(yè)、考試等)和統(tǒng)計功能(作業(yè)統(tǒng)計、考試統(tǒng)計),便于教師隨時掌握學生的學習情況。三是利用雨課堂智慧教學工具改進授課方式,有效提高課堂的互動性。針對重要的教學知識點,教師可利用雨課堂在PPT上設(shè)置不同題型當堂考查學生對知識的掌握情況。這樣在課堂上既能及時了解學生對課堂重要知識點的掌握程度,又能促進學生持續(xù)保持專注力。利用雨課堂討論區(qū),師生也可進行課下交流,加深對課程內(nèi)容的掌握;學生還可以通過重復(fù)回看視頻和課件,解決課堂上不理解的知識點。基于現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)資源的混合式教學模式強化了教與學的交互性,強調(diào)了學生的主體地位,讓學生的學習更加自主化、學習時間更加彈性化、學習場所更加多元化。
為滿足應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標的需求,“石油與天然氣地質(zhì)學”課程通過教學方法“去標準化”、平時考核“去標準化”、試卷考核“去標準化”,改變傳統(tǒng)的考核方式,使考核形式多樣化。一是實施教學方法的“去標準化”,把學生置于教學的出發(fā)點和核心地位,實現(xiàn)教學相長。采用提問式和啟發(fā)式等教學方式,圍繞教學重點內(nèi)容,設(shè)置課堂討論環(huán)節(jié),如有機生油與無機生油、干酪根類型的劃分方案、油氣藏分類等問題,激發(fā)學生主動學習的興趣,使學生逐步建立并提升石油與天然氣地質(zhì)學的思維能力。二是實行非標準答案的平時表現(xiàn)考核,主要體現(xiàn)在翻轉(zhuǎn)課堂和課堂實踐演練。其中翻轉(zhuǎn)課堂是圍繞油氣的生成與烴源巖、油氣的運移、油氣聚集與油氣藏形成、圈閉和油氣藏類型、油氣分布規(guī)律等重要章節(jié),教師提供具有探索性和開放性的研究題目,課下引導(dǎo)學生查閱相關(guān)文獻資料并進行翻轉(zhuǎn)課堂。針對課程的核心章節(jié),結(jié)合油田生產(chǎn)實際資料建設(shè)用于學生課堂訓(xùn)練題庫,從而加深學生對理論教學內(nèi)容的理解,訓(xùn)練學生牢固掌握石油地質(zhì)學基本理論和方法以及解決實際問題的能力。三是期中試卷“去標準化”,考題不再單純地考核某個知識點,試題考查的內(nèi)容不再局限于書本上,而是緊扣石油地質(zhì)的理論前沿和油氣勘探新動態(tài),如碳酸鹽巖儲集層的特征與形成機理、非常規(guī)油氣資源等石油地質(zhì)學前沿課題,注重考核學生分析和解決油氣勘探中實際工程問題的能力。期末考試加強對主觀題的考核力度,結(jié)合平時作業(yè)和課堂實訓(xùn),增加讀圖題、綜合應(yīng)用題等靈活性考試題目的比重,重點考查學生對所學理論知識的掌握程度及其實際應(yīng)用能力。改革考核方式,運用全過程考核方式和非標準化考試標準,不僅能夠科學、全面、合理地考核學生,還能激發(fā)學生探索專業(yè)知識的熱情,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力、團隊協(xié)作精神和終身學習能力,提升學生的專業(yè)素質(zhì),從而達到為社會培養(yǎng)優(yōu)秀的應(yīng)用型人才的目的。
“石油與天然氣地質(zhì)學”課程的主要知識體系圍繞油氣藏形成與分布這一主線,按照從感性到理性的認識規(guī)律:首先是介紹油氣成藏要素(油氣水、儲集層和蓋層、圈閉和油氣藏),使學生對地下客觀存在的油氣藏有一個感性的認識;再闡述油氣藏形成的基本原理(油氣的生成、油氣運移、油氣聚集與油氣藏的形成);最后總結(jié)油氣的分布規(guī)律和控制因素[10]。針對課程特點和行業(yè)屬性,課程內(nèi)容涉及國家能源戰(zhàn)略、油氣資源開發(fā)等熱點問題,因此具有豐富的思政元素可供挖掘。
通過完善“石油與天然氣地質(zhì)學”課程教育目標,引入思政經(jīng)典案例,將思政教育貫穿在石油地質(zhì)學的專業(yè)課堂中,在教學過程中融入國家情懷、科學精神、石油精神和社會責任感,培養(yǎng)具有良好職業(yè)素質(zhì)、愛國敬業(yè)、具有工匠精神的技能型人才。具體的實施思路:一是培養(yǎng)創(chuàng)新能力,提高學生正確認識、分析和解決油氣地質(zhì)問題的能力。教師根據(jù)課程的教學目標和教學要求,針對課程教學內(nèi)容確定一系列的研究課題或問題,幫助學生確定研究思路,指導(dǎo)學生自主學習、相互討論、科學創(chuàng)新。學生在教學過程中體驗發(fā)現(xiàn)科學原理和應(yīng)用科學原理解決實際問題的研究過程,通過主動研究問題來獲取知識,培養(yǎng)科學研究能力。二是在教學過程中融入石油精神,激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當。教師在課堂教學過程中合理設(shè)計思政內(nèi)容,恰當?shù)厝谌胨颊?。例如在“緒論”章節(jié)講授我國老一輩石油地質(zhì)專家不迷信國外專家的論斷,開創(chuàng)性地提出陸相生油理論。通過將“大慶精神”“鐵人精神”“苦干實干”“三老四嚴”為核心的石油精神融入社會主義核心價值觀和民族精神之中,向青年學生講述一代代石油人艱苦創(chuàng)業(yè)的感人故事,高唱“我為祖國獻石油”的主旋律。三是注重培養(yǎng)學生的職業(yè)修養(yǎng),提高學生們的責任感與使命感。在教學過程中設(shè)置典型的因油氣、礦產(chǎn)開采和人類活動導(dǎo)致的資源枯竭、環(huán)境污染案例,讓學生了解國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
“石油與天然氣地質(zhì)學”作為資源勘查工程的專業(yè)核心課,在工程教育專業(yè)認證過程中,課程改革勢在必行。本文以“金課”建設(shè)為標準,通過優(yōu)化教學內(nèi)容,緊扣學科前沿,從課堂教學、實驗教學、實踐教學和混合式教學等方面改革教學方法,培養(yǎng)創(chuàng)新能力;通過教學方法“去標準化”、平時考核“去標準化”、試卷考核“去標準化”,改革考核方式,注重能力培養(yǎng);積極推進課程思政,培養(yǎng)行業(yè)情懷;努力提高課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度,以培養(yǎng)學生綜合應(yīng)用知識解決復(fù)雜問題的能力,促進資源勘查工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。