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關鍵詞:石油工程;課外分組調研;野外地質實踐;考核評價體系
一、“油氣田開發地質基礎”教學現狀
“油氣田開發地質基礎”教學團隊的教師經過多年的積累與探索,已經形成了較為成熟的教學方法和教學模式,但從近幾年的教學效果以及學生反饋信息來看,“油氣田開發地質基礎”課程在教學內容和教學手段等方面還存在有待進一步改進的地方,主要表現在以下幾個方面。1.教學內容偏于勘探,石油工程特色不足。目前的“油氣田開發地質基礎”的內容中,半數以上的學時用來較為詳細地講解石油地質的“生、儲、蓋、圈、運、保”等全部內容。但生油層、油氣運移聚集和保存部分的內容,與后期的油氣鉆井和開發過程關系不大。2.實習與實踐偏少。石油工程專業的學生只在大一學習完普通地質學之后有個地質實習,該實習不能滿足油氣田開發地質基礎的需要,因此,有必要改變實習實踐環節的教學方式,增加學生野外地質實習的機會,對加強學生對知識的理解和培養創新型人才非常有意義。3.考評體系有待完善。目前學校“油氣田開發地質基礎”在學生成績評價體系方面,期末筆試成績占80%—90%,比例過高,導致部分學生平時不努力學習,通過幾天的考前突擊也能得高分。
二、“油氣田開發地質基礎”教學改革的策略
結合“油氣田開發地質基礎”的課程特點及其在教學過程中存在的上述問題,筆者根據多年的教學科研經驗,針對中國石油大學(北京)石油工程專業學生的就業要求和職業發展特點,積極思考和探索,對該課程的教學提出如下改革建議。1.兼顧石油工程行業特點,充實教學內容。(1)精選學科基本知識。要對準確認識油藏模型至關重要的圈閉、構造、儲層、沉積相、非均質性等內容有所加強,在現有常規內容基礎上,增加圈閉類型及其油氣藏類型、圈閉特征參數及其與油氣藏特征參數之間的關系;構造類型和構造特征及其對開發的影響;儲層類型及其對流體滲流的影響;沉積微相類型及其對儲層孔隙結構的影響;非均質性及其對開發決策的影響等內容。對于理解和應用油藏模型的至關重要的油藏模型建立過程內容應該有所加強,重點介紹油藏構造模型、儲層模型和流體模型等內容;增加沉積微相和儲層屬性的井間預測算法;油藏模型在鉆井實時監測、開發過程中流體動態分析等方面的應用。(2)以問題為基礎對課程內容進行整合。將知識點以問題研究過程的形式來呈現,以問題研討的形式來組織教學。可以設計與相關專業課相結合的綜合性問題,使學生能夠將不同課程的知識聯系起來,綜合分析和解決問題。根據油氣開發歷史進程和現狀,選擇三類問題對目前的課程內容進行整合:第一類為油氣開發已經解決的實際案例;第二類為根據課程內容自行設計的反映油氣開發科學原理的問題;第三類為油氣生產尚未解決的實際研究課題。2.改進教學手段與方法,豐富教學形式。(1)研究式講授油氣田開發基礎中的難點。油氣田開發基礎課程中涉及很多名詞和概念,文字性內容更多一些,單純講授這些概念,會比較枯燥無味。因此,有必要針對石油工程的學生的教學方法進行調整。從石油工程專業對于油氣田開發基礎的需求角度出發,從他們已經了解的或者即將學習的石油工程專業課程內容引出油氣田開發基礎講授的知識點,實現該課程內容與其他課程內容的緊密結合。對于難以理解的油氣開發地質基礎理論內容可以以講授為主,以保證教學效率。但不直接將結論告訴學生,而是從問題發現開始,通過分析解決問題得出要講授的科學原理,并給學生留下思考空間,使學生在獲取知識的同時也了解、體驗問題研究的過程。主要方式包括以問題引導出科學原理的問題研究式講授[2-3]、案例分析式講授[4]、實際學科前沿熱點課題分析式講授[5]。(2)課堂討論+課外分組研究。在講授中可以穿插課堂討論。可以圍繞關鍵油氣開發知識點組織學生帶著問題課前預習或課后復習,在課堂上通過提問討論,學生可自由發言討論或分組討論。包括課堂實際案例討論、問題討論、實際前沿熱點課題討論等[2-5]。對于關鍵知識點和綜合應用性、拓展性知識,組織課外分組研究,加深學生對知識的理解,培養研究能力。形式包括文獻調研、油田或野外實踐考察、課外科技創新項目等。研究的問題包括已經解決的反應科學原理的問題、實際案例或者尚未解決的實際課題等。3.理論聯系實際,加強實踐教學。“油氣田開發地質基礎”是一門理論性與實踐性都很強的課程。在中國石油大學(北京)石油工程專業,“油氣田開發地質基礎”是學生三年級開設的專業基礎課程。在學習該課程前,學生僅通過“普通地質學”和“普通地質實習”等課程的學習,對油氣地質有了初步認識和了解。充分發揮昌平周邊地區山脈比較豐富的特點,激發同學們在平時的郊游過程中發現圈閉、構造和巖石類型的興趣,使同學們能夠更容易地接收和理解一些圈閉、構造和沉積相等方面的名詞。在授課期間適當安排1—2次野外實習,讓學生在野外親自觀察典型的地質構造、地層產狀和圈閉形態實例,力求讓學生能夠快速理解所講授的內容。4.完善成績評價體系。加強過程考核。將階段測驗、分組問題研討、分組課外作業、課外自學等活動的成績計入期末成績。期末考試占總成績的比例一般不超過60%。期末考試中采取論文撰寫、論文講解、閉卷考試等多種方式相結合的綜合性考評方法。
關鍵詞:宇宙;地球;課程建設;公共選修課
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)29-0072-02
當前,由于科學技術發展的突飛猛進,世界大國之間競爭日趨激烈,全球對高素質人才的需求與日俱增,并已從單一型人才需求轉變為復合型人才需求,不僅要求學生具有扎實的專業功底,而且要求學生具有較廣的知識面。同時,隨著全面深化高等教育改革不斷推進,高等學校不可避免地需要滿足新常態下的教育發展要求,逐漸實現高等教育的內涵式發展[1]。近年來,越來越多的高等學校針對大學專業課程不斷嘗試與探索新的課程建設與改革[2,3]。為了不斷適應高等學校教育改革、全面推進素質教育的需要,使大學生全面了解人類社會生存的宇宙背景、地球背景,樹立科學的宇宙觀、地球觀,增強地球環境保護意識,因而“宇宙與地球”或者類似公共選修課的積極開設顯然有利于大學生適應高等教育發展新常態的發展和要求,同時系統地建立培養具有良好科學素養人才的公共選修課教學體系也有利于高等學校針對不同專業學生的全面發展。我們在多年的“宇宙與地球”教學實踐過程中一直嘗試和不斷探索,并在教學思路、教學內容、教學方法、考核機制等方面為“宇宙與地球”課程的教學建設做一些積極有益的工作,以期取得經得起實踐檢驗的更好的教學效果。
一、清晰的教學思路
由于“宇宙與地球”公共選修課開設的目的是為了使大學生全面了解宇宙和地球的形成、演化與發展,主要介紹地球(宇宙)的物質組成、生命演化、動力過程、作用類型以及人與地球的相互作用和關系等方面內容,這些內容是大學生正確樹立科學的宇宙觀、地球觀以及增強環境保護意識的不可或缺的重要支撐科學知識,因而“宇宙與地球”或者類似公共選修課是高等學校公共選修課教學體系中的重要組成部分之一。然而,由于“宇宙與地球”課程開設的對象實際是非傳統地質礦產類專業的大學本科生,他們對宇宙和地球的感知和認識往往并不深入,而且比較缺乏相關的專業知識和理論基礎,因而我們很難按照原有針對地質礦產類專業大學本科生開設的“普通地質學”、“動力地質學”、“地質學基礎”、“地球科學概論”等課程的教學思路進行課堂教學,這就需要根據這些非傳統地質礦產類專業大學本科生的實際情況,有針對性地調整和改革一些來自原來相關課程的教學思路,并需要不斷探索和嘗試一些新的教學思路以激發大學生的學習熱情和學習興趣。經過多年的摸索和實踐,我們確定了“宇宙與地球”課程教學的基本思路:精選教學內容,重點落在基礎知識和基本理論;革新教學方法,大量利用現代教學手段和網絡資源;完善考核機制,進行靈活的課程考核。
二、合理的教學內容
近年來,隨著國家和社會對大學生綜合素質的要求越來越高,大量公共基礎必修課程不斷相應增加,其他專業基礎課程(包括公共選修課)的教學課時不斷被壓縮,根據目前“宇宙與地球”課程的教學大綱,總共僅有32個課時。在較少的教學課時的嚴峻形勢下,如何在有限的課堂教學時間內讓學生充分了解“宇宙與地球”的課程體系和基本內容,并積極調動學生的學習積極性,較好地掌握“宇宙與地球”的基礎知識和基本理論,這些都是我們課程建設過程中需要重點關心的內容之一,尤其是精選合理的教學內容。實際上,經過幾年的教學實踐,“宇宙與地球”課程的教學內容也幾經改動變化,目前的教學內容包括理論講解、視頻講解兩部分,共計32課時,詳細的課程教學內容大綱如下:
1.理論講解(22課時)教學內容如下:①宇宙系統(5課時);②地球系統(物質組成、地質作用;5課時);③地球系統(動力過程、生命演化;5課時);④人與地球(5課時);⑤課程回顧與討論(2課時)。
2.視頻講解(10課時)教學內容如下:①宇宙系統(2課時);②地球系統(物質組成、地質作用;3課時);③地球系統(動力過程、生命演化;3課時);④人與地球(2課時)。
三、革新的教學方法
教學質量和教學效果的提高需要良好的教學方法。在“宇宙與地球”課程的教學過程中,我們對其中一些具體的教學方法進行了調整和革新,不斷促使“教”與“學”之間的互動與感應。
1.設置連貫的教學主線。針對宇宙與地球之間的包含關系,設置了一條連貫的教學主線:宇宙―地球―人類,并將這一“由大到小”的教學主線貫穿在整個課程的各部分內容當中,讓學生能夠可以在課堂學習過程中抓住“一條線”,幫助他們將看似繁多孤立的教學內容最終連結成一個有機整體。這樣既培養了學生對課程體系的把握能力,又能培養了學生對課程知識的自學能力,從而有助于學生對教學內容的準確理解和有力把握。
2.有效利用多媒體教學。隨著現代信息科技的進步,越來越多的課堂教學離不開多媒體教學[4,5]。事實上,多媒體教學可以為“宇宙與地球”課程當中大量描述性內容的講解帶來了極大方便,目前我們的教學過程中已經全面采用了多媒體教學手段,能夠使得學生可以深入淺出、直觀形象地理解有關概念、理論和知識。例如,在介紹地球表面外動力地質過程的河流作用時,插入一些現代河流作用圖片,并播放有關現代河流作用的視頻,使得學生可以直觀形象地了解和體會河流作用的動力過程,較好地掌握與河流地質作用有關的一些概念和知識。
3.充分開展啟發式教學。在“宇宙與地球”課程的課堂教學上,我們通常積極利用在“宇宙與地球”課程備課時總結預設的一些小問題進行提問或者討論,引導學生對課程教學內容進行分析與思考,使得學生充分參與到課堂教學中,讓其理解和感受科學知識獲取過程。同時,我們也積極補充一些課外實際應用的資料,讓學生了解所學內容的應用意義和實用價值,這樣可以在很大程度上激發他們的學習興趣,進而提高他們的學習積極性。
四、靈活的課程考核
由于“宇宙與地球”屬于公共選修課,而并非學生所學專業的專業基礎課,同時考慮到不同學生之間的專業背景差異較大,因而傳統“閉卷考試”的考核形式在“宇宙與地球”考核中顯得不合時宜,有必要采用相對靈活的課程考核形式。在多年教學實踐的基礎上,根據“宇宙與地球”課程教學的核心目的(讓不同專業的學生全面了解宇宙和地球的形成、演化與發展),我們及時摒棄了傳統的“閉卷考試”考核形式,以改變大多數學生機械地學習知識、死記硬背課本內容的習慣,取而代之的考核形式是自由撰寫某個命題的小論文。目前在命題設計上,我們也盡可能保持靈活性和開放性,引導學生學會查閱文獻資料,注重提升學生的學習能力。
當然,上述考核形式的缺點也是顯而易見的,無法促使學生全面掌握“宇宙與地球”課程的所有知識點,這樣的考核形式似乎有失偏頗,但由于“宇宙與地球”課程教學的核心目的是讓不同專業的學生全面了解宇宙和地球的形成、演化與發展,因而我們的考核形式只需滿足“全面了解”這一要求即可。實際上,通過分析多年的命題小論文的撰寫考核結果,我們也會發現:勤于思考的學生會取得較好的成績,而應付差事的學生則會取得較差的成績,因而靈活的課程考核會較大程度上有助于激發學生自我學習的興趣與能力,這是絕大多數死記硬背就可以應付的傳統“閉卷考試”所不具備的。
五、結語
高校的根本任務是人才培養,高校的命脈所在是教學質量[6]。當前,高等教育專業人才的培養仍然面臨很多問題,尤其是在教學效果、教學質量等方面。“宇宙與地球”是高等學校重要的通識課程之一,是大學生正確樹立科學的宇宙觀、地球觀和環境保護意識的不可或缺重要支撐,如何有效地“宇宙與地球”教學的質量是大學教育中需要共同面對和解決的一個問題。經過多年的教學實踐,我們總結了四個方面的建議:清晰的教學思路、合理的教學內容、革新的教學方法、靈活的課程考核,旨在與同行們一起探討和交流。目前,“宇宙與地球”教學已經取得了較好的效果,不僅受到了學生的普遍歡迎,在較大程度上激發了學生的學習積極性,而且也在一定程度上促進了學生自學能力的提高。
參考文獻:
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關鍵詞:高等教育國際化;課程多樣化;地學;教材;教學方法
高等教育國際化是近年來的一個熱門話題。其背景是:由于今后的社會生活將更多地要求人們具有全球視野和對全人類文明的了解,因此現代大學在人才培養、學術研究和社會服務等傳統使命之上,又加入了“全球文化培育”,而它是與高等教育國際化密切相關的。
高等教育國際化的一個表現是,發達國家的多數大學都有相當數量的外籍教師、研究人員和學生。一些非英語國家的大學也開設了用英語授課的課程,如今學生們可以去德國、瑞典等國留學而無需專門學習當地語言。研究人員的任職也國際化了,如美國加州大學圣迭哥分校的Scripps海洋研究所可以聘任一位外國科學家來擔任所長。在歐洲,歐盟國家不同大學之間實現了學分互認,還形成了Erasmus Mundus等研究生培養計劃,由若干所學校組成一個聯合體共同運作博士或碩士研究生培養項目,學生可以自由選擇一所高校作為自己的學習地點,而授課的教師不僅有來自聯合體內部學校的,也有來自聯合體之外的。
在高等教育國際化的大趨勢下,我國的高校也開始越來越多地涉足國際合作辦學。以南京大學為例,除外語教師外,在地學等領域也有了外籍教師,他們以外語授課,并吸引了外國學生前來學習。南京大學還與多個國外大學訂立了協議,聯合培養本科生和研究生;實施了一些互派學生的合作項目,雙方互認本校學生在對方學習期間獲得的學分。可以預計,隨著國際化的進一步發展,南京大學校園里會有更多的外籍教師、科研和管理人員以及留學生,在教學中也將更多地開設英語課程。
高等教育國際化將促進我國的學科體系建設,促進多學科交叉,形成課程的多樣化。我國目前以學科劃分為基礎組織教學的模式與國際化模式不相適應。現代大學并不很強調學科,像我國這樣劃分一級、二級學科,再配上碩士、博士點申報制度的很少;由于社會發展面臨的諸多問題都是綜合性、交叉性的,因此大學的人才培養也需要打破學科界限,實現多學科交叉。事實上,國外許多大學并不是按照所學專業,而是按照所在機構授予學位的。當然,這不是說,大學今后不再培養專業面較窄的人才。學生的能力和興趣是多種多樣的,即使在強調多學科交叉的氛圍下,也必然有一些學生最終會被培養成為專才。問題是,在我國多學科交叉還是一個薄弱環節,亟待在國際化進程中予以加強。
國際化還會使學校的培養目標更多地考慮社會需求、學生個人需求、市場需求,從而更進一步加快課程的多樣化。我國目前正在推進高等教育大眾化,高校的規模和招生人數快速擴張,然而由于招生的專業受到現有體制和教師隊伍的約束,因此專業不對路、培養質量欠佳等問題都不同程度地暴露出來。反映在社會上就是一方面大學畢業生就業難,另一方面則是各行各業卻又非常缺人。高等教育國際化有助于克服目前這種狀況,促使高校更多地開設有用的課程、培養急需的人才。
高等教育國際化將帶來更加豐富的教學資源。多年來,英語國家已經構建了一個相對完整的地學教材體系,在地質、地理、海洋、大氣等領域有了一批成熟的教材。有的教材系統性很強、篇幅較大,其中一些已經出版了多個版本,如E. J. Tarbuck和F. K. Lutgens的本科教科書《地球科學》已經出了第11版(Tarbuck E J, Lutgens F K. Earth science(11th edition). Upper Saddle River: Pearson & Prentice Hall, 2006)。可以想象,這類教材是為學時較長的必修課而準備的,雖然在實際的教學過程中往往也被用作其他課程的教學參考書。還有許多教材則更加側重于學時較短的課程,既有用于通識課的,也有用于專業課的。美國哥倫比亞大學地球科學系W. F. Ruddiman教授的《地球氣候的過去與未來》(Ruddiman W F. Earth’s climate: past and future(2nd edition). New York: W. H. Freeman, 2008)就有這個性質,他總結了有關氣候變化的各種假說,提出了人類以工程措施改造氣候的大膽設想,給年輕學生以創新性的啟發。除上課使用的教材外,國外每年還有許多層次較高的科普著作問世,這些材料也可以作為教學參考書使用。如J. P. Kennett等人關于第四紀氣候變化中甲烷水合物所起作用的觀點就與W. F. Ruddiman很不相同(Kennett J P, Cannariato K G, Hendy I L, Behl R J. Methane hydrates in Quaternary climate change: the Clathrate Gun hypothesis. Washington D.C: American Geophysical Union, 2003);而S. F. Singer和D. T. Avery則試圖論證全球變暖主要是由于自然過程、與人類活動關系甚小的觀點(Singer S F, Avery D T. Unstoppable global warming: every 1500 years. Maryland: Rowman & Littlefield, 2007)。這些材料對于學生開拓思路、鉆研相關的科學問題大有益處。
在發達國家,為了適應通識課程和學生自學的需要,教材大多采用彩色排版,配有大量圖件和照片,語言也力求簡練、準確。仍以Tarbuck和Lutgens的《地球科學》(第11版)為例,在682頁正文中,彩色圖件占了約296頁篇幅。西方國家大學教材還有一個特點,就是為便于學生尋找書中的相關信息,教材都配有索引。相比之下,我國目前出版的教材在質量上已經有了明顯進步,但還有一定的差距。可以預見,在國際交流的大背景下,不僅國外的地學教材會較多地引入我國,而且國內教材的質量(從學術內涵到出版格式)也會有較大程度的提高。高層次科普著作出版在我國還是一個薄弱環節,不過已經有了一批翻譯的作品。今后,隨著我國科技報道水平的提高和熱心于科普事業的科技人員的增加,一定會出現科普作品繁榮的局面。我國的人口、資源和環境問題十分突出,因此地學將是人們長期關注的領域。高等教育國際化對我國地學教材出版是有利的因素。
高等教育國際化對我國今后地學的教學方法也將產生影響。地球科學涉及面廣,分支學科多,如果在本科階段每門課都要花上一學期、上百個課時來學,那么本科生實際上很難完成主要的課程。因此,課程安排要有全面的考慮,只有那些最基礎的地學專業課,如“普通地質學”、“地球流體力學”等,才值得按照超過40學時的規模來進行課堂教學。這樣的課程不宜太多,授課的目的主要是為了幫助學生建立起地球科學的基本概念框架。除課堂教學外,應配置相同時數的實驗、實習和研討課,使學生學到課堂上無法學到的技能,如實驗操作、數據分析、學術討論等。此外,還應安排一定的寫作時間,訓練學生掌握學術論文、研究報告、項目申請書等的寫作方法,形成規范的寫作習慣。
除主要專業課外,絕大多數課程都應精煉化,每門課以20學時授課為限,并配以一定時間的實習和研討。這類課程的目的是引導學生關注本領域的一些重要問題,了解地學的深度和廣度。由于學生已經有了本科基礎課和專業基礎主課的熏陶、形成了自學能力,因此完全沒有必要采用“滿堂灌”式的教學方式。教師的任務是引導學生舉一反三,激起他們探究問題的熱情。我國目前的課堂教學方法比較呆板,教師不管學生是否想學,講滿一學期就考試,這像是中學應試教育的翻版,學完之后學生的研究能力并沒有提高多少。這些薄弱環節可望在高等教育國際化的氛圍中得到改進。