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以学生为中心、面向产出的研究生专业课教学改革探索
——以《油气井筒两相流》为例

2023-03-26韩国庆江文博李兆希

科教导刊·电子版 2023年2期
关键词:井筒油气研究生

韩国庆,江文博,李兆希,马 赫

(中国石油大学(北京),北京 102249)

研究生教育承担着为国家培养各类高层次专业人才的使命,如何培养具有创新精神和创新能力的高素质人才,是研究生专业课教学改革中避不开的问题。不同于公共基础课和专业基础课,专业主干课要求学生深入理解专业的核心部分,搭建全面的专业知识体系[1]。课程教学要培养学生熟悉专业基本理论、专业知识和专业技能,了解本专业的前沿科学技术和发展趋势,具备处理专业范围内大多数问题的能力。在“双一流”建设背景下,培养具有实践能力和创新精神的高水平实用型人才[2],不仅是“科教融合”核心办学理念的体现,更是中华民族伟大复兴的时代要求[3-4]。

1 《油气井筒两相流》课程特点及传统教学存在的问题

《油气井筒两相流》是石油工程专业的核心课程,主要介绍气体与液体两相介质在共同流动条件下的流动规律,介绍钻井与采油气等过程中石油气液两相管流动方面的理论、技术、方法。主要内容包括气液两相流动的模型,垂直、水平、倾斜两相管流计算模型,流过油嘴的两相流动等内容,具有概念和计算方法多,知识点分散和理解难度大的特点[5]。作为一门典型的工科课程,《油气井筒两相流》课程有一些知识点需要推导公式,有一些知识点需要讲解比较复杂的工艺过程和设备工具,受到学时压缩的影响,教师要在有限的课堂上完成所有知识点的讲解,学生普遍反映跟不上老师的节奏。再加上学生带手机上课,注意力容易分散,难以保证教学效果。

面对这些问题,进行了《油气井筒两相流》专业课程教学模式的改革探索,进行了灵活的教学模式、面向产出的实践性教学过程和交互式的教学方法三方面的教学实践。采取“翻转课堂”的教学理念,利用先进的教学手段和工具,以学生为中心,重新把学生的注意力从网络吸引到课程中来;面向产出,加强教学实践,保证高校的人才输出与社会需求和产业发展相匹配。

2 专业课教学改革探索

2.1 灵活的教学模式

传统的教学模式是教师为体、书本为纲[6],主要采用老师单向讲解、学生被动听讲的教学模式,课时短、内容多、节奏快,学生在短时间内难以消化课程内容。因此,采取“翻转课堂”的教学理念,通过“雨课堂”混合式教学工具,在课外预习与课堂教学间建立沟通桥梁,让课堂互动永不下线,建立“课前预习-课堂互动-课后测验”的三位一体教学模式,举行课题研究成果交流会(详见图1,P171)。

图1 “三位一体”教学课堂(左)课题研究成果交流会(右)

塔姆学派主张边研究边学习,不必学完完整的理论才可以开始搞科研[7]。利用“雨课堂”混合式教学工具,构建“线上+线下”综合教学平台。将课上要讲授的知识点,提纲挈领地制成预习课件,通过雨课堂在上课之前推送给学生;其次,利用多媒体课件建立互动课堂,尤其是开启弹幕功能,大大提高了同学们参与的积极性;最后,利用课堂1/5的时间进行限时测验,有效巩固课堂内容。利用四个课时,开展课题研究成果交流会。在课程讲授和讨论的基础上,由教师选定若干具有代表性的研究课题,通过分组的方式展开研究,这也是研究生培养模式的重要一环[8]。

2.2 面向产出的实践性教学过程

近年来,为培养研究生的创新精神和实践能力,中国石油大学(北京)累计投入4000余万元,在原有实践教学条件的基础上,围绕石油产业链,建立了涵盖油气勘探、开发、储运、炼化等环节的实践教学平台。为提高学生解决复杂工程问题的能力和工程意识,本门课程设置了“上机数模+物模实验+专家进课堂”的科教融合模式,将课程从理论教学延伸到实验教学中,与需求结合、与实验结合、与现场结合,从而大大激发了学生的主观能动性。

为满足学生的需求,将数模所需的软件安装在服务器端,学生只需连接校园网,即可在自己的电脑上进行作业练习,使用石油专业软件。采取探究式的教学方法,学生根据授课内容提前制定实验方案,在课程助教的指导下自己动手完成实验,引导学生养成实验能力,培养科学研究的思路与方法。加强科教融合,邀请专家班学员介绍油田现场实际应用两相流理论解决实际问题的工艺和技术,大大增加了学生了解现场、认识问题和解决问题的能力(详见图2)。

图2 物理模拟实验课(左)企业专家进课堂(右)

2.3 交互式的教学方法

交互式教学起源于20世纪70年代,早期强调语言教学应该以学生为中心,后发展成为改善学生自我学习能力的教学方法[9]。教学中如何进一步调动学生主动学习的积极性,是当前形势下提高教学质量的难题,也是真正实现以学生为中心的教学模式中关键一环。随着计算机网络技术的迅速发展,基于网络的交互式教学方法突破了时间和空间的限制,有利于培养学生的自主学习能力。互联网平台海量的学习资料使学习者在任何时间、任何地点根据自己的喜好进行学习,并通过通信手段与教师进行实时/非实时的交互(详见图3,P172)。

图3 交互式课题(左)工程软件应用(右)

传统的教学方式仍然在各大高校占据主导地位,虽然使用了多媒体教学,但是教学理念、教学方法、教学内容还停留在传统教育阶段,若仅仅使用PPT播放课件,无异于利用电脑写板书。研究生具备了一定的专业基础知识和创新能力,在授课过程中,学生会有自己独特的理解。参考国外研究生的交互式教学方法,老师要鼓励学生平等地进行交流,深化对问题的全面认识,让学生根据指定的课题开展文献调研,在课堂上进行讨论交流,通过工程软件进行验证,十分有利于提高研究生的科研素养。

3 结语

在“双一流”建设背景下,在社会环境不断变革和科技技术不断发展的新形势下,传统的教学模式已经不适应新形势下对研究生培养的需求。为使人才培养与社会需求和产业发展相匹配,势必需要专业课程教学模式的改革。不仅是利用先进的教学手段和工具,教学理念和教学方法也需要与时俱进。

研究生的授课不应停留在基本的“传道、授业、解惑”,更要培养研究生的实践能力和创新精神,从而实现不仅“授之以鱼”,而且“授之以渔”。通过《油气井筒两相流》课程“灵活的教学模式”“面向产出的实践性教学过程”和“交互式的教学方法”三方面的教学改革探索,给出了一套传统工科课程与时俱进的解决方案:采取“翻转课堂”的教学理念、利用先进的教学手段和工具,以学生为中心,面向产出,加强教学实践,保证高校的人才输出。

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