石油工程“巖石力學(xué)”課程的教學(xué)改革研究

目前，油氣工業(yè)由淺層、中層逐步向深層次進(jìn)軍，由常規(guī)油氣資源到非常規(guī)資源方向發(fā)展，地層巖石力學(xué)特性成為安全高效勘探開(kāi)發(fā)油氣資源時(shí)需要綜合考慮的主要因素，而且遇到的巖石力學(xué)問(wèn)題日趨復(fù)雜。巖石力學(xué)課程是石油工程專(zhuān)業(yè)的核心基礎(chǔ)課程之一。隨著新技術(shù)的飛速發(fā)展，巖石力學(xué)也處于不斷發(fā)展中，這為巖石力學(xué)課程教學(xué)提供了新思路及理論框架。重視和加強(qiáng)石油工程巖石力學(xué)課程的教學(xué)改革研究，尤其是及時(shí)解決這門(mén)課程教學(xué)中的問(wèn)題，對(duì)培養(yǎng)高質(zhì)量、高水平的油氣鉆采工程地質(zhì)力學(xué)人才有重要意義。
　　一、巖石力學(xué)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題
　　1.課程學(xué)時(shí)安排不夠合理。巖石力學(xué)是研究巖石/巖體在各種力場(chǎng)作用下的變形與破壞規(guī)律的理論及其實(shí)際應(yīng)用的基礎(chǔ)學(xué)科。巖石力學(xué)的許多概念、方法理論以及公式是從工程地質(zhì)學(xué)和土力學(xué)借鑒來(lái)的。它涉及多種學(xué)科知識(shí)，比如流變力學(xué)、斷裂損傷力學(xué)、材料力學(xué)等知識(shí)，學(xué)習(xí)難度非常大，而隨著通識(shí)教學(xué)課程內(nèi)容的不斷增加，專(zhuān)業(yè)課程課時(shí)不斷縮減，這意味著要花費(fèi)更少的時(shí)間去教會(huì)學(xué)生這門(mén)課程，所以“滿堂灌”成為當(dāng)前本課程教學(xué)中極為普遍的現(xiàn)象，課堂上更注重理論教學(xué)，而理論知識(shí)教學(xué)比較枯燥，給學(xué)生學(xué)習(xí)帶來(lái)了一定困難，造成學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。
　　2.課程教學(xué)方式比較落后。作為石油工程專(zhuān)業(yè)重要的基礎(chǔ)課程，巖石力學(xué)課程內(nèi)容十分豐富，它與工程實(shí)踐是緊密結(jié)合的。目前院校教學(xué)受資金、場(chǎng)地及工程條件等因素影響，理論教學(xué)和實(shí)踐是脫離的，這不利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐能力的提升，不利于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。其次，課程教學(xué)手段較單一，雖然教師在教學(xué)過(guò)程中緊跟時(shí)代步伐，利用現(xiàn)代多媒體進(jìn)行教學(xué)，但并沒(méi)有充分發(fā)揮現(xiàn)代多媒體在教學(xué)中的應(yīng)有作用，未能達(dá)到預(yù)期教學(xué)效果。
　　3.考核手段比較單一。學(xué)生考試成績(jī)往往是課程學(xué)習(xí)效果的反映，一般都是通過(guò)卷面考試來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生課程學(xué)習(xí)效果的。學(xué)生考試成績(jī)一定程度上可以反映教師的教學(xué)水平，也是檢測(cè)教學(xué)目標(biāo)達(dá)成的重要手段。但就目前巖石力學(xué)課程考核成績(jī)的現(xiàn)狀來(lái)看，最終成績(jī)往往是期末考試成績(jī)和平時(shí)成績(jī)的簡(jiǎn)單結(jié)合，而期末考試主要是考核理論知識(shí)的記憶及掌握情況，而對(duì)學(xué)生的思考分析與解決問(wèn)題能力的考核未真正體現(xiàn)出來(lái)，不利于學(xué)生真正有效地學(xué)習(xí)與運(yùn)用巖石力學(xué)相關(guān)知識(shí)，這種單一的考核體系一定程度上也妨礙了教師主觀能動(dòng)性的有效提升。
　　二、巖石力學(xué)課程教學(xué)改革措施
　　隨著對(duì)能源需求的不斷增長(zhǎng)，油氣開(kāi)采環(huán)境變得惡劣、難度加大，面臨各種問(wèn)題，比如高壓高溫和井壁失穩(wěn)、井噴井漏等與巖石力學(xué)相關(guān)的問(wèn)題，這對(duì)石油工程專(zhuān)業(yè)人才的要求日益嚴(yán)苛。而要讓學(xué)生在短短一個(gè)學(xué)期32—40學(xué)時(shí)內(nèi)，學(xué)好巖石力學(xué)這門(mén)課程并掌握其精髓，就需要教師在課堂上科學(xué)引導(dǎo)，抓好課堂教學(xué)，充分培養(yǎng)其應(yīng)用巖石力學(xué)知識(shí)，分析和解決相關(guān)石油工程問(wèn)題的能力，以及自主學(xué)習(xí)與獲取新知識(shí)的能力。
　　1.重視課堂教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化。巖石力學(xué)是貫穿于油氣勘探和開(kāi)發(fā)全過(guò)程的專(zhuān)業(yè)學(xué)科。巖石力學(xué)知識(shí)體系比較零散，其理論知識(shí)豐富且復(fù)雜，對(duì)本科生來(lái)說(shuō)是非常深?yuàn)W難懂的課程。首先要保證其教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性（需要及時(shí)更新整合現(xiàn)有的教材），要重視和其相關(guān)學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)結(jié)合。必須實(shí)時(shí)關(guān)注石油工程中出現(xiàn)的新技術(shù)、新裝備、新工藝和新問(wèn)題，根據(jù)石油工程發(fā)展實(shí)際來(lái)調(diào)整、優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，科學(xué)合理地組織教學(xué)。其次，課程教學(xué)要重視創(chuàng)新，讓課堂教學(xué)更加新穎有趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。設(shè)置課堂互動(dòng)，讓學(xué)生主動(dòng)參與進(jìn)來(lái)，并激勵(lì)學(xué)生積極思考與大膽實(shí)踐，課后主動(dòng)總結(jié)與復(fù)習(xí)，布置作業(yè)應(yīng)增加“綜合計(jì)算分析或工程設(shè)計(jì)應(yīng)用題”的比例，這樣方能使學(xué)生加深理解掌握一些重要的概念和方法原理，達(dá)到立竿見(jiàn)影的學(xué)習(xí)效果。
　　2.重視課程教學(xué)方式的優(yōu)化。巖石力學(xué)是一門(mén)實(shí)踐性非常強(qiáng)的學(xué)科，其課程教學(xué)要重視理論和實(shí)踐的有效結(jié)合。但傳統(tǒng)教學(xué)更側(cè)重于理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，一般都是教師講授，學(xué)生聽(tīng)課并記錄，這雖有利于理論知識(shí)的傳授，但很難激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣。所以課堂教學(xué)要重視教學(xué)氛圍的營(yíng)造，教師要善于根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的難易，利用提問(wèn)式、討論式、啟發(fā)式以及研究式等相結(jié)合的方法教學(xué)。要重視學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，首先要鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)踐項(xiàng)目（開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)和課題研究），將課程理論知識(shí)融入實(shí)踐項(xiàng)目中，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。其次，可以利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)有效彌補(bǔ)場(chǎng)地、條件限制的問(wèn)題。并安排學(xué)生到實(shí)驗(yàn)中心實(shí)習(xí)，更多地參與實(shí)踐鍛煉，提高其獨(dú)立分析解決問(wèn)題的能力。
　　例如，針對(duì)常規(guī)巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)難、可對(duì)比性差，重復(fù)測(cè)試費(fèi)用高、周期長(zhǎng)，不易實(shí)現(xiàn)等問(wèn)題，本課程教學(xué)運(yùn)用數(shù)值仿真技術(shù)手段再現(xiàn)不同條件下巖石的變形、破壞，數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)不僅可替代部分物理試驗(yàn)，更重要的是能夠更立體直觀地呈現(xiàn)許多物理試驗(yàn)所不能觀察到的力學(xué)現(xiàn)象，深化學(xué)生對(duì)巖石力學(xué)相關(guān)理論的認(rèn)識(shí)和理解，同時(shí)也使得課堂教學(xué)更生動(dòng)形象，利于最大程度激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣。
　　3.重視先進(jìn)技術(shù)的利用，豐富教學(xué)方式。當(dāng)前教學(xué)多以電子課件為主、以黑板板書(shū)為輔?，F(xiàn)代多媒體可以充分利用文本、圖形、動(dòng)畫(huà)和視頻的形式給學(xué)生展示課程內(nèi)容，帶給學(xué)生更直觀的感受，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，極大提高教學(xué)效率。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源非常豐富，教師要重視引導(dǎo)學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中，充分有效利用網(wǎng)絡(luò)資源，比如師生建立現(xiàn)代巖石力學(xué)學(xué)習(xí)交流QQ群和微信群，即問(wèn)即答，提高學(xué)習(xí)透明度。讓學(xué)生注冊(cè)慕課，到慕課上學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)。它可以讓師生互動(dòng)以及生生互動(dòng)，更加靈活;慕課有非常獨(dú)特的教學(xué)理念碎片化學(xué)習(xí)以及快速反饋，帶給學(xué)生全新的體驗(yàn)。這些都有利于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，進(jìn)而提升教與學(xué)的水平及效果。
　　4.重視考核方式的優(yōu)化。巖石力學(xué)課程考核方式的優(yōu)化，要重視考查方式的改進(jìn)。對(duì)學(xué)生課程學(xué)習(xí)效果的考核，可以調(diào)整考試內(nèi)容，將原來(lái)2部分調(diào)整為4部分，劃分為平時(shí)出勤、階段性測(cè)試、專(zhuān)題演講以及期末考試，其中平時(shí)出勤課堂考察和階段性測(cè)試各占成績(jī)的10%，自主選擇的專(zhuān)題演講占成績(jī)的20%，期末考試成績(jī)占60%。這種考核方式有利于科學(xué)合理地評(píng)價(jià)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)效果，能直接真實(shí)地反映學(xué)生的課程實(shí)際學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新能力。