韩学辉

中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东　青岛　266580

应用PBL教学模式开展岩石物理实验的教学实践

韩学辉

中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东青岛266580

摘 要：本文辩证分析了LBL教学模式和PBL教学模式的关系，探讨了PBL教学模式在“岩石物理实验”课程教学中应用的必要性和可行性。通过课堂讨论、设计性实验、主题研究报告3个途径开展PBL实践教学，引导学生学习实验方法以及复杂储层实验方案设计，并就问题设置、教学组织、考核机制问题总结了心得体会。

关键词：PBL；LBL；实验教学；教学模式

“岩石物理实验”是为勘查技术与工程专业学生开设的一门限选课，旨在传授岩石物理实验测试方法和技术，帮助学生明确实验在地震、测井资料解释中的“第二重刻度”的作用[1]。作为一门以实践操作为主的课程，要求学生既能掌握基本实验测量原理，又有较强的仪器操作能力、创造性学习及应用能力[2]。为了更好地实现这一目标，我们在课程教学实践中通过课堂讨论、设计性实验、主题研究报告3个途径引入了PBL教学模式[3]，并结合实践情况就问题设置、教学组织、考核机制问题总结了心得体会。

一、LBL和PBL教学模式的辩证关系

LBL（Lecture Based Learning, LBL）指基于讲授的教学模式，主要通过教师讲授来传授基本理论知识和基本概念，模式决定了教师的中心地位，而学生处于被动学习地位。LBL教学具有条理清晰、系统性强、易于组织的优点。但由于师生互动少，学生缺乏在学习中积极主动地发现、分析和解决问题的锻炼。

PBL（problem based learning, PBL）指基于问题探讨或者问题驱动的教学模式，通过以问题为基础的讨论式教学和启发式教学传授理论知识和基本概念，强调“以学生为中心”，教师仅起到引导作用。采用PBL教学模式有助于培养学生发现、分析、解决问题的能力。但由于问题很难涵盖课程所有的技术内容，该模式教学很难保证教学内容的系统性。

可见，LBL教学模式和PBL教学模式各有利弊。辩证来看，把LBL教学讲授的一般性理论、方法作为“知识面”，把PBL教学中讨论的问题作为“知识点”， 采用双轨模式实现“点”“面”结合才能相得益彰。

二、应用PBL教学模式的必要性和可行性

“岩石物理实验”的教学目标是让学生掌握基础实验测量理论和操作技能以服务于储层的地震、测井资料解释。由于测量方法、油气藏地质特点和物理性质的复杂性，课程教学中要解决好3个差异性：（1）一般性实验方法和特殊性实验方法的差异性，涉及到实验方法的适应性，如含伊利石、蒙脱石等吸水膨胀粘土岩样的制备应使用煤油或盐水等问题。（2）复杂储层与常规储层在测量参数、方案的差异性，是由复杂储层的地质特点和开发方案等问题决定的，如水淹层的实验要使用水或聚合物等驱替原油等问题。（3）参数之间理论关系的简洁性与实际关系复杂性的差异性。如碎屑岩声波时差与孔隙度、泥质含量关系还会受到岩石结构、成岩作用的影响而导致复杂化等问题。若忽视这三个差异性，单纯采用LBL教学，虽然能够保证教学的系统性，但无助于学生在思考和实践中深刻体会复杂储层实验及评价问题产生的来源和解决方法，不利于培养创造性思维。

从教学模式上看，在应用LBL教学模式讲授常规储层的一般性实验方法和方案后，积极引入PBL教学模式，让学生通过小组讨论来分析实验方法的适应性以及复杂储层在地质特点、实验测量参数、实验测量方法、实验方案以及储层参数评价模型的特殊性是可以实施的，更有助于培养学生发现、分析、解决问题的能力。立足于LBL教学模式，积极引入PBL教学模式，采用双轨教学模式是符合LBL和PBL教学模式的辩证关系的，有助于提高教学效果。

三、PBL教学方法的实践

根据教学大纲规定的课程教授内容、时间和教学资源情况，笔者在教学中主要采用了课堂讨论、设计性实验、主题研究报告3个途径开展了PBL教学模式的实践。

1．课堂讨论

课堂讨论这种PBL教学法适合在教学中穿插使用，笔者主要将其用于某一性质的实验方法的实施步骤、适用性分析以及不同实验方法的比较分析等内容的讲解上。（1）教师备课时，结合教学内容设置思考问题；（2）讲课中穿插或下课前提出问题；（3）请各组同学讨论后回答问题，同时鼓励同学、老师相互提问；（4）总结、讨论问题的答案。例如：在孔隙度测量方法一课，在介绍封蜡排液法测量岩样总体积的原理、实验器材后请学生讨论如何利用实验器材测量得到岩样总体积以理解原理、测量方法、测量步骤及数据分析方法；在讲完岩样总体积、骨架体积和孔隙体积测量方法后，请同学们考虑如何在岩电实验中选择孔隙度测量方法能够保证孔隙度和胶结指数测量的对接。

这些启发式的问题为学生提供主动思考的机会，课堂讨论既活跃了课堂气氛，又有助于同学们通过思辨加深对实验测量方法和实验测量流程的认识。

2．设计性实验

为了帮助学生弄清实验测量方法的差异性、岩石物理性质参数之间的关系以及考虑到储层的非均质性等问题，在理论课采用LBL教学模式介绍典型案例后，笔者在实验课中引入了设计性实验教学的研究型实验来引导学生做探究性的学习[4]。实施这种PBL教学法的做法是：（1）在理论课上布置研究小课题，设定实验目的、要求和实验条件，小课题主要涉及两物理性质或多个物理性质之间的关系并探讨其物理原理、外界条件的影响等内容。（2）让学生课下讨论完成实验测量方法、实验仪器选择、实验测量参数确定、实验测量步骤、实验操作的设计。（3）学生自主实施实验，数据处理后提交书面实验报告并推举代表在课堂上汇报。为保证实施效果，笔者有意识地提供不同岩性、物性储层的岩样供同学们使用。例如：通过让学生实验考察氦气法孔隙度与饱水法孔隙度的关系，引导学生明白水和氦气在分子尺寸、粘度的差异性以及饱水法孔隙度使用的饱和度为100%这一假设条件在低孔低渗岩样的孔隙体积测量的局限性；通过实验考察渗透率或声波速度与孔隙度、泥质含量的实验统计关系，引导学生认清它们之间存在的负相关关系以及不同岩性之间的差异性，并学会建立渗透率或声波速度的实验统计公式以及应对储层的非均质的方法等等。

通过这种设计性实验，可以引导学生把所学到的实验知识和技能灵活运用到解决实际问题或实际测量中去，促进学生的定性分析、定量计算能力与工程估算及实验手段的结合，增加对科学实验的程序和实施方法的了解，培养工程技术意识与综合应用能力。

3．主题研究报告

为了帮助学生明白复杂储层在测量参数、测量方案的特殊性并能够形成系统性的认识，笔者在LBL教学中介绍了常规储层的测井评价特点、实验测量参数、实验测量方法以及实验流程设计后，将课程教学与同时开设的“测井数字处理与综合解释”课程教学有机结合，设置了“面向XX性质储层测井评价的岩石物理实验方案设计”的主题研究报告，引导同学们在解决问题中自主学习复杂储层岩石物理实验方法。具体地，要求同学们结合兴趣和能力分组任选某一性质储层后，扮演5个角色来解决4个基本问题。（1）扮演测井分析家，确定实验项目的选取，即：基于储层地质和工程特点，弄清楚该储层测井评价参数有哪些，测井评价的难点在哪里，需要有哪些岩石物理实验项目配合建立测井评价模型。（2）扮演实验岩石物理专家或实验室主任，组织实施实验测量，即：针对测试项目的特点和测试要求，根据各项目之间的关系来设计实验测试的技术流程，既能做到准确获取实验结果，又能够保证测试效率。（3）扮演实验室操作工程师，针对储层的性质特点来组织实施各个实验项目，确保实验测量结果准确。（4）扮演汇报人及高级评审专家，汇报交流研究成果并互相评判方案的优缺点。

相对于课堂讨论和设计性实验，主题研究报告更强调学生综合思考问题的能力，有助于学生从服务于储层评价这一工程需要把所学知识系统地“串”起来，解决“为什么测”、“怎样测”以及“如何总结提高”的问题，最终把课堂讨论、设计性实验里面涉及的知识“点”整合成知识“面”，在复习的基础上进一步巩固提高。

四、实践的心得体会

实践发现，PBL教学模式采用问题驱动的方式能够调动学生学习的主动性和探究性，受到了学生的欢迎，取得了较好的教学效果。在实践中，笔者也就问题设置、教学组织、考核机制问题得到了一些心得体会。

1．问题的设置

作为问题驱动的教学模式，教师应该特别注意问题的难易程度、综合性和完成时间，做到既能够保证授课的节奏和连贯性让学生通过“点”“面”结合学好知识，又能够保证学生顺利解答问题而不挫伤学习的积极性。比较易于实施的做法是：（1）课堂讨论设置的问题应该以启发性为主，难度要小，确保学生在短时间讨论后就能作答，2～3分钟内完成一次课堂讨论，每课时在授课中穿插或下课前安排2～3次讨论，既适时活跃气氛，又不因花费太多时间而打乱LBL教学的节奏而影响知识讲授的连贯性；（2）设计性实验的研究型小项目难度中等，任务明确，可按项目教学法实施[5]，确保学生通过讨论确定实验方案后利用1～2实验课的课余时间就可以完成，以确保PBL教学和LBL教学在节奏上的同步；（3）主题研究报告难度中等偏上，强调综合性，宜在授课伊始就布置，让同学们一直带着问题去学习、思考和完成，在课程结束时进行结题汇报。

2．教学的组织

在实施课堂讨论、设计性实验、主题研究报告时，宜采用“小组研讨法”[6]。可实施的方法是：由学生自由选择组成若干小组，通过小组内部讨论、分析以及解决问题，采用小组间辩论的方式进行思辨来总结提高。“小组研讨法”为学生提供了一个相互学习的舞台，“看、想、听、说”的学习过程能让学生集思广益、取长补短，不仅有助于活跃课堂气氛，激发学生主动思考，还有助于培养学生之间相互学习、团结协作的精神。特别地，对于主题研究报告这一综合性很强的任务更需要小组同学群策群力才能完成。

3．考核机制

为了更好地保证PBL教学模式的实施，适度引入考核机制以激励学生的积极性是必要的。可以采用的做法是：根据各小组在课堂讨论、设计性实验、主题研究报告3个环节的表现评定平时成绩基准分，再根据组内各同学的能力和活跃程度适当加分。其中，小组的平时成绩基准分可由教师评分以及组间打分决定，同学能力分采用组内自评方式给分，活跃程度可根据学生代表小组发言、汇报的次数和效果打分。这样，既将小组所有成员的工作看作一个整体来评价，又考虑了各小组成员的个性，有利于创造组内既互助又竞争的学习气氛。

参考文献：

[1] 曾文冲.油气藏储集层测井评价技术[M].北京：石油工业出版社，1991.

[2] 韩学辉.行为导向教学法在岩石物理实验教学中的应用[J].中国石油大学学报(社会科学版)，2011，（S1）：159-161.

[3] 刘丽，高艳，张铭，等.PBL结合LBL双轨教学模式在人体解剖学教学中的研究与实践[J].首都医科大学学报（社会科学版），2010，（S）：235-243.

[4] 袁锡炎.探究性实验教学设计的理论与实践探讨[J].中国教育技术装备，2006，(10)，21-22.

[5] 王建涛.目标行为导向教学模式浅析[J].职业教学研究，2010，(12)：51.

[6] 罗祖兵.小组讨论学习的误区与对策[J].教学与管理，2004，(4)：31-33.

中图分类号：G642

文献标识码：A

文章编号：1006-9372 （2013）04-0063-03

收稿日期：2013-09-12；修回日期：2013-10-25。

作者简介：韩学辉，副教授，主要从事油层岩石物理实验和油藏储层测井评价研究工作。

Practice and Experience of PBL Teaching Mode in the Teaching of Rock Physics Experiment

HAN Xue-hui
China University of Petroleum, Qingdao 266580, China

Abstract：The PBL teaching mode is employed in the teaching of rock physics experiment and some experience are obtained. Firstly, the relationship between LBL (Lecture Based Learning) and PBL (Problem Based Learning) is analyzed dialectically. Secondly, the necessity and feasibility of PBL teaching mode in the teaching of rock physics experiment is discussed. Thirdly, the practice of conducting students to learn the experimental methods and experiments design for the complicated reservoirs through the PBL methods which including class discussion, experiment design and research report for a certain topic are introduced. Finally, the way of setting problems, arranging classes and examining are summarized.

Key words：PBL; LBL; experiment teathing;teaching mode