石油工程巖石力學課程的教學改革
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摘要：巖石力學課程是石油工程專業學生必修的基礎課程，提高其教學質量和水平至關重要。從目前該課程的教學發展現狀來看，存在若干問題，比如課堂教學方式單一，教學資源利用欠佳、內容不夠新穎，系統性差、目的性和實用性不強等，這些都嚴重制約著其教學的達成度效果。作者根據多年的教學經驗并結合當前石油工程應用需求，對本課程教學提出了一些改進措施，旨在促進其教學改革工作與早日成為精品課程，也希望對相關教育工作者有所借鑒。
一、巖石力學課程教學中存在的問題
1.課程學時安排不夠合理。巖石力學是研究巖石/巖體在各種力場作用下的變形與破壞規律的理論及其實際應用的基礎學科。巖石力學的許多概念、方法理論以及公式是從工程地質學和土力學借鑒來的。它涉及多種學科知識，比如流變力學、斷裂損傷力學、材料力學等知識，學習難度非常大，而隨著通識教學課程內容的不斷增加，專業課程課時不斷縮減，這意味著要花費更少的時間去教會學生這門課程，所以“滿堂灌”成為當前本課程教學中極為普遍的現象，課堂上更注重理論教學，而理論知識教學比較枯燥，給學生學習帶來了一定困難，造成學生學習積極性不高。2.課程教學方式比較落后。作為石油工程專業重要的基礎課程，巖石力學課程內容十分豐富，它與工程實踐是緊密結合的。目前院校教學受資金、場地及工程條件等因素影響，理論教學和實踐是脫離的，這不利于激發學生學習興趣和實踐能力的提升，不利于應用型人才的培養。其次，課程教學手段較單一，雖然教師在教學過程中緊跟時代步伐，利用現代多媒體進行教學，但并沒有充分發揮現代多媒體在教學中的應有作用，未能達到預期教學效果。3.考核手段比較單一。學生考試成績往往是課程學習效果的反映，一般都是通過卷面考試來檢驗學生課程學習效果的。學生考試成績一定程度上可以反映教師的教學水平，也是檢測教學目標達成的重要手段。但就目前巖石力學課程考核成績的現狀來看，最終成績往往是期末考試成績和平時成績的簡單結合，而期末考試主要是考核理論知識的記憶及掌握情況，而對學生的思考分析與解決問題能力的考核未真正體現出來，不利于學生真正有效地學習與運用巖石力學相關知識，這種單一的考核體系一定程度上也妨礙了教師主觀能動性的有效提升。
二、巖石力學課程教學改革措施
隨著對能源需求的不斷增長，油氣開采環境變得惡劣、難度加大，面臨各種問題，比如高壓高溫和井壁失穩、井噴井漏等與巖石力學相關的問題，這對石油工程專業人才的要求日益嚴苛。而要讓學生在短短一個學期32—40學時內，學好巖石力學這門課程并掌握其精髓，就需要教師在課堂上科學引導，抓好課堂教學，充分培養其應用巖石力學知識，分析和解決相關石油工程問題的能力，以及自主學習與獲取新知識的能力。1.重視課堂教學內容的優化。巖石力學是貫穿于油氣勘探和開發全過程的專業學科。巖石力學知識體系比較零散，其理論知識豐富且復雜，對本科生來說是非常深奧難懂的課程。首先要保證其教學內容的先進性（需要及時更新整合現有的教材），要重視和其相關學科發展動態結合。必須實時關注石油工程中出現的新技術、新裝備、新工藝和新問題，根據石油工程發展實際來調整、優化課程教學內容，科學合理地組織教學。其次，課程教學要重視創新，讓課堂教學更加新穎有趣，充分調動學生學習積極性。設置課堂互動，讓學生主動參與進來，并激勵學生積極思考與大膽實踐，課后主動總結與復習，布置作業應增加“綜合計算分析或工程設計應用題”的比例，這樣方能使學生加深理解掌握一些重要的概念和方法原理，達到立竿見影的學習效果。2.重視課程教學方式的優化。巖石力學是一門實踐性非常強的學科，其課程教學要重視理論和實踐的有效結合。但傳統教學更側重于理論知識的學習，一般都是教師講授，學生聽課并記錄，這雖有利于理論知識的傳授，但很難激發學生主動學習的興趣。所以課堂教學要重視教學氛圍的營造，教師要善于根據教學內容的難易，利用提問式、討論式、啟發式以及研究式等相結合的方法教學。要重視學生實踐能力的培養，首先要鼓勵和引導學生參與實踐項目（開放性實驗和課題研究），將課程理論知識融入實踐項目中，引導學生利用所學理論知識解決實際問題。其次，可以利用計算機仿真技術有效彌補場地、條件限制的問題。并安排學生到實驗中心實習，更多地參與實踐鍛煉，提高其獨立分析解決問題的能力。例如，針對常規巖石力學實驗觀測難、可對比性差，重復測試費用高、周期長，不易實現等問題，本課程教學運用數值仿真技術手段再現不同條件下巖石的變形、破壞，數值仿真實驗不僅可替代部分物理試驗，更重要的是能夠更立體直觀地呈現許多物理試驗所不能觀察到的力學現象，深化學生對巖石力學相關理論的認識和理解，同時也使得課堂教學更生動形象，利于最大程度激發學生的學習熱情和興趣。3.重視先進技術的利用，豐富教學方式。當前教學多以電子課件為主、以黑板板書為輔。現代多媒體可以充分利用文本、圖形、動畫和視頻的形式給學生展示課程內容，帶給學生更直觀的感受，調動學生的學習興趣，極大提高教學效率。當前網絡學習資源非常豐富，教師要重視引導學生在課程學習過程中，充分有效利用網絡資源，比如師生建立現代巖石力學學習交流QQ群和微信群，即問即答，提高學習透明度。讓學生注冊慕課，到慕課上學習相關知識。它可以讓師生互動以及生生互動，更加靈活；慕課有非常獨特的教學理念碎片化學習以及快速反饋，帶給學生全新的體驗。這些都有利于提升學生的學習積極性和主動性，進而提升教與學的水平及效果。4.重視考核方式的優化。巖石力學課程考核方式的優化，要重視考查方式的改進。對學生課程學習效果的考核，可以調整考試內容，將原來2部分調整為4部分，劃分為平時出勤、階段性測試、專題演講以及期末考試，其中平時出勤課堂考察和階段性測試各占成績的10%，自主選擇的專題演講占成績的20%，期末考試成績占60%。這種考核方式有利于科學合理地評價學生的課程學習效果，能直接真實地反映學生的課程實際學習能力與創新能力。
三、結語
巖石力學課程的教學改革，要從該課程的特點和需求出發，以學生為中心，不斷優化課件教學內容，改進教學方式，完善考核方式。要秉持理論與實踐相結合的理念，善于運用慕課、計算機仿真等現代技術來豐富課堂教學，提高教學效果，讓學生掌握基礎理論知識及應用技能，成為積極應對石油工業發展需要的地質工程力學一體化人才。
參考文獻：
[1]劉向君,羅平亞.巖石力學與石油工程[M].北京:石油工業出版社,2013.
[2]張艷麗.“巖石力學”實驗教學改革的探討[J].科學技術創新,2016,(31):48-48.
作者：夏宏泉 梁利喜 么勃衛 單位：西南石油大學石油與天然氣工程學院
