网络技术在石油测井教学中的应用

摘要：地质资源与地质工程已确定为国家“双一流”建设学科，石油测井是该学科的主要研究内容。如何在新中国特色社会主义理论下建设石油测井的教学内容和方式是教学研究的重要内容。本文通过对国内外先进教学理念、教学模式、教学内容和方法的研究分析，明确了研究方向。根据石油开发测井教学内容的学习规律，形成混合式教学方法方案。通过在实际教学中的应用，证实所建立教学方法的适用性和有效性。

关键词：“双一流”学科建设；混合启发式教学方法；石油测井

一、引言

中国共产党报告中再次强调要加快建设世界一流大学和一流学科，简称为“双一流”建设，该项政策是党和国家的重大战略决策。对于高等教育建设来说，“双一流”建设是继我国“211”和“985”等重大工程之后的又一里程碑式的教育战略，其目的在于进一步提升中国高等教育的综合实力和国际竞争力，为实现“两个一百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴的中国梦提供有力支撑。核心任务是培养德才兼备的创新型人才，培养具有历史使命感和社会责任心、富有创新精神和实践能力的卓越人才[1-3]。此外，结合国家重大战略需求，建设国内领先、国际一流的优势学科，确定重点研究领域，开展高水平基础研究，使我国科研水平能够处于国际学术的前沿。目前，我国“双一流”建设高校及学科名单正式确认公布。其中地质资源与地质工程作为“双一流”建设学科[3]，是资源勘探领域的主要学科之一，而石油测井是地质资源与地质工程的重要研究内容和教学领域，是一门重要的石油主干专业课，对石油测井、石油地质以及石油工程等专业方向都具有重要的应用意义。石油作为战略资源关系到国家经济和科技发展的战略安全，因此国内外十分重视相关学科人才的培养。而如何培养具有创新意识的优秀测井人才，创建与之相适应的教学方法越来越受到重视。对于教学手段，采用多媒体课件进行教学已经成为流行的教学手段，但多数情况下仍采用以教师讲授为核心的教学方式，这样的教学方法很难突出学生学习的主动性。课程教学方法与目前“双一流”建设所需要的一流教学方法水平之间还存在一定的差距，与教学内容的性质和学生的个性培养之间存在不相适应的情况，教学效果不理想，迫切需要深入研究改革教学方法。

二、传统教学方法

国内常采用的教学方法主要是通过教师课堂讲解、板书展示、教具演示等方法传授知识。相应的，学生主要通过听课、记笔记以及观察演示实验等方法接受知识，总体上以记忆为主。虽然基于PPT（MicrosoftOfficePowerPoint）的电子化教学已经在各大高等教育中被广泛采用，但是用耳朵听教师的讲解、用眼睛观看教师的板书、用手记下教师讲授要点的学习方式没有根本性改变。这种教学方式自从中学一直到大学伴随学生的成长，已经被广为接受。同样，这一方法在国外的教育发展中也曾起到重要作用。赫尔巴特的“四阶段”教学模式，以及凯洛夫的“五环节”教学模式，都强调教师在教育学习中的主动性作用，通过组织教学、引言导入、讲授课程内容、复习巩固以及布置作业等几个阶段，使学生牢固掌握知识，这一方法被凯洛夫引入中国后，被广为接受，进而成为我国最普遍的教学法之一。这种教学方法的起源是基于行为心理学的研究结果和理论。而斯金纳系统深入地研究了操作性条件反射对行为结果的影响[4]，发现可以通过控制和强化学生的行为来实现教学目标。他在实验中通过联系、反馈、强化等反复的循环过程有效地使学生达成或实现了预定的行为目标。此外，奥苏贝尔基于研究结果提出了有意义学习理论，强调有目标和明确意义的学习更有效果。但是这种教学方法过于强调教师在教学活动中的主导地位，教学效果主要依赖于教师的业务能力和水平。在整个教学活动中，学生居于被动接受的地位，这样不利于发挥学生的主动性，如何激发学生在学习中的积极性和主动性，是教学方法研究中的核心问题之一。

三、教学方法进展

基于目前科技手段的进展，在教育中可以采用的高科技手段也越来越多，尤其是基于无线互联网络通讯技术的快速发展，以及高性能网络电子终端设备的大量普及，使得教学手段和方法层出不穷。根据引入的手段不同，教学方法也发生了相应变化，目前国内外采用的改进的教学方法主要包括：网络教学法、反转课堂法和研讨式教学法。他们具有不同的特点，适用条件也不尽相同。

1.网络教学法。

网络教学是指基于互联网搜索引擎技术大发展，在教学活动中为发挥学生的学习主动性，以讲授内容为主题，组织学生通过网络进行调查和研究，利用互联网络的资源形成对讲解内容的主观认识和初步理解，对于不理解的部分提出问题，并进一步通过网络探索问题的答案。该方法的原始模型来源于美国圣地亚哥州立大学伯尼•道奇（BernieDodge）等人于1995年提出的教学研究计划，该方法也被称为基于互联网络的“专题调查”或“主题探究”。这种方法的主要作用在于架设从接受性学习向自主学习过渡的桥梁，帮助学生实现学习方式的转变。典型的网络教学教案一般包括引言、任务、过程、资源、评价、总结等六部分。

2.翻转课堂法。

翻转课堂目的在于发挥学生在教学活动中的主动性，主要强调“先学后教”的教学模式。“翻转课堂”的设想和实际大学教学实验，首先由Lage和Platt教授在美国迈阿密大学开展，其后，Baker构建了翻转课堂的基本模型，为了让缺课的学生能够掌握课堂学习的内容，他们利用PPT开发课件，并录制课堂教学视频，然后把这些材料上传到互联网，使学生通过学习这些材料来掌握相关知识。这种做法后来被推广到所有选课的学生，学生们甚至可以在家中通过视频和PPT学习，而在课堂上，教师的任务转化为针对学生在学习中遇到的问题进行解答。随着互联网技术的快速发展，这种教学方法得到快速传播和实践，2012年我国也开始了翻转课堂的教学实验活动。基于翻转课堂的教学模式，可以充分利用课堂时间加强对相关知识的理解，形成100分钟有效学习时间，而不必花太多的时间在介绍基本知识和概念上。学生们能够更专注于思考知识的内涵，共同研究解决相关专业领域面临的前沿和热点问题，从而获得更深层次的理解。这种教学方法必须基于以下三点：（1）互联网信息技术的发展。这种模式需要通过互联网共享视频、PPT等教学资料，互联网的速度对教学效果具有重要影响，很难想象低网速情况下学生如何能够通过时断时续的视频来很好地掌握相关知识。（2）高性能电子产品的应用。网络学习需要入网的终端设备比如计算机、PAD或智能手机等，需要学生进行必要的成本投入。（3）学生的高度自律。虽然网络提供了翻转课堂的技术基础，但是如果学生不能积极地通过网络进行学习，那么课堂的讨论和互动无法有效进行，也就无法实现100分钟有效教学的主要目标。

3.研讨式教学。

研讨式教学源于德国的教学实践，是目前在发达国家常采用的一种教学模式。这种教学方法以具体的专业问题或应用实例为载体，师生利用教学资源通过共同查找资料，然后研究、讨论、探索寻找解决问题的方案，从而通过这个过程使学生加深对专业知识的掌握和理解。研讨式教学主要以教师的引导为主，通过设置有特色和吸引力的专业问题，要求学生查阅相关文献资料，通过分组讨论寻找问题的解决方案。在整个教学活动中，要求教师对相关问题具有深入的了解，能够深入浅出地引导学生在充分分析资料的基础上展开讨论表达自身看法，并把握讨论的方向和进度。研讨式教学的目的在于为学生提供思考问题和讨论问题的机会，积极围绕具体问题展开调研，开动脑筋分析资料，思考解决方案，并应用知识解决问题，从而使学生增长知识、开阔视野，并进一步提高学生的综合能力。此外，该教学方法有助于通过教师和学生共同针对问题展开探讨和研究，密切师生关系，促进教学相长。虽然研讨式教学是适应新时代高校教学模式发展的必然趋势，然而由于每门课程内容和性质的不同，还需要在教学实践中继续深入研究，以形成更加系统、全面、有效的教学模式。考虑到目前“双一流”建设的主要目标，如何根据“地质资源与地质工程”石油测井学科建设的目标要求，设置适合的研讨问题，以恰当的方式组织研讨教学需要深入研究。此外，研讨式教学虽然有利于开拓学生的视野和思路，但是学生对知识的掌握程度很难把握，部分学生对讨论发言的积极性不足，存在随大流的情况。

四、混合启发式教学方法

测井是一门重要的石油主干工学专业课，特点是专业性强，与工业应用联系紧密。针对其教学目标和教学重点研究的结果，并通过对国内外先进教学理念、教学模式、教学内容和方法的研究分析，结合当前的科技条件，需要建立相应的教学方法。根据石油开发测井教学内容的学习规律，综合网络教学法、翻转课堂和研讨式教学三种教学方法的优点，形成了独特的混合式教学方法改革方案，重点发挥学生的积极性和教师的释惑作用。具体教学方案实施步骤和方式主要包括：（1）选择主题，学生通常会对于没有标准答案的争议性问题，产生浓厚的兴趣和探索欲望。（2）设计完善的教案，基于要达到的教学目的，确定具体的学习任务和过程，指导学生开展任务合作、网络调研、小组讨论、创新创作等活动。（3）教师根据教学任务、目的和目标，制作网络教学环境，以便于学生的预习和复习。（4）利用建成的网络环境和网络资源组织教学，进一步将教师从板书、讲解中解脱出来，以便将更多的精力投入到课堂的解惑和释疑，使课堂教学成为头脑风暴的场所。为了更好地完成这一目的，教师必须在课前帮助学生充分了解教学内容的背景，指导学生明确需要检索的关键词以获取必要的资料，提取主要的关键知识点、难点和重点，鼓励学生通过分析资料提出自己的观点和疑点。（5）为了强化学生学习的积极性和主动性，网络学习需要监督，每章节都随机设置相关内容的选择填空测验习题，学生需要在课前完成相关章节的学习，并且只有完成选择填空测验习题后，才被认定完成相关章节的网络学习。（6）课堂上，通过集体讨论和分析，和学生共同对探索和分析结果进行评价，对任务完成情况进行总结，发现不足和可以改进的方面，并进一步思考如何将这种教学过程延伸并用到探索新知识活动中去。

五、实践效果

在确定教学方法的基础上，通过梳理适用于相关专业的知识结构和内容，进一步明确了石油测井课程教学方法的适用范围，进而完善和确定测井教学重点和难点，并修订相关教学课件。通过在课件中引入丰富的专业动画演示，从直观角度加深学生对讲解和授课内容的理解。在此基础上，对相关教材内容进行完善和修订，以使其适用于相关专业学生的知识背景，激发学生的学习兴趣。同时，根据国内外石油勘探技术的应用情况，将本专业相关技术应用的典型事例进行总结归纳，引入教材，增强学生对所学内容的直观认识，加深对教材相关内容的理解。在教学改革和教学过程中，充分地将教学改革成果应用到实际教学中去。在对地质工程和石油工程本科生的石油测井课程教学中，利用改革成果，突出不同专业的授课重点，根据不同专业的知识结构，调整授课内容，确定调研和探索主题，使讲授内容能够与学生的先验问题和知识产生共鸣，以得到更好的教学效果。根据学生课后的作业和考试情况分析，学生的学习效果得到明显的改善和提高。通过与学生的交流，了解到学生对所讲授知识的掌握情况比较好。因此，可以说本教学方法达到了预期效果。

六、存在的问题和进一步改革的思路

石油行业高等教育还具有与我国石油工业的发展紧密结合的突出特点。针对不同的专业，授课内容应当进行适当调整，教学方法的实用效果还需进一步验证。通过研究分析，进一步探索石油测井课程在不同专业授课时适用的教学内容和研讨主题，进而调整相应的教学计划和教学方法。当前，我国石油公司正在飞速向国际化公司转型，再结合“双一流”学科建设的目标，对石油行业高等教育提出了一系列新要求，作为主要面向石油工业的相关院校，要适应我国石油工业向国外快速发展的历史使命，充分了解不同国家的文化背景和教育特色，分析不同教育方式的优劣，取长补短，进一步完善混合启发式教学方法，以培养更多的创新性专业人才。

参考文献：

[1]国务院关于印发统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案的通知[DB/OL].中国政府网.2015-11-25.

[2]教育部财政部国家发展改革委关于印发《统筹推进世界一流大学和一流学科建设实施办法(暂行)》的通知[Z].

[3]教育部、财政部.国家发展改革委关于公布世界一流大学和一流学科建设高校及建设学科名单的通知[Z].[2017-09-21].

作者：岳文正 单位：中国石油大学（北京）