陳浩*，徐程浩，楊勝來

（1.中國石油大學（北京）安全與海洋工程學院 北京 102249；2.中國石油大學（北京）石油洋工程學院 北京 102249）

自2016年中國加入《華盛頓協(xié)議》后，新工科教育改革就勢在必行[1]，推行新工科教育改革也是在新一輪科技革命面前為傳統(tǒng)工科注入新鮮血液的有效舉措，讓傳統(tǒng)工科在智能化、信息化時代重新充滿活力，為新工業(yè)革命培養(yǎng)綜合型人才。2017年提出的“北京指南”對新工科改革設定了七個目標，與“復旦共識”“天大行動”構成了新工科建設的三只“領頭羊”，后續(xù)的“華工方案”也提出了要培養(yǎng)兼?zhèn)淅硇?、能力和情懷的領軍人才[2]。為響應新工科建設，持續(xù)深化教學模式改革，“油層物理”教研小組以面向產(chǎn)業(yè)界、面向未來、面向世界為理念，以產(chǎn)教融合、多學科交叉的教育理念將改革落向實際教學。本文以傳統(tǒng)工科專業(yè)石油工程的通識課程“油層物理”為改革對象，結合當下主流新媒體傳播方式及較為先進的教育理念，對傳統(tǒng)教學模式存在的部分問題的解決方式進行了探索實踐，以助力傳統(tǒng)行業(yè)的人才培養(yǎng)模式改革。

1 “油層物理”簡介

“油層物理”為傳統(tǒng)工科專業(yè)石油工程的通識課程，是低年級本科生形成對石油工程專業(yè)初步認識的必修課，其內容涉及地質學、化學、力學等多種基礎性學科，所以本門課程側重介紹基礎知識、基礎理論、基本觀點，比較注重知識的廣泛性、全面性?！坝蛯游锢怼弊鳛橐婚T專業(yè)基礎課，是后續(xù)其他專業(yè)課程學習的基石，如滲流力學、油藏工程、海洋油氣工程等專業(yè)課學習都涉及“油層物理”的相關內容。本門課程的教學目標是使學生掌握石油工業(yè)基本物理參數(shù)的概念、定義，明晰物理現(xiàn)象、過程的影響因素，掌握物理參數(shù)的測試原理、測定方法，能夠在后續(xù)學習及未來研究工作中熟練應用這些基礎理論知識。

課程是連接產(chǎn)業(yè)需求和課程內容的橋梁，是學生提升工程科技創(chuàng)新、創(chuàng)造能力的墊腳石，“新工科”教育由“轟轟烈烈”的理念倡導和頂層設計走向“扎扎實實”的實踐落實和質量提升新階段就離不開基礎通識課這塊基石[3]，只有這塊基石足夠穩(wěn)固，石油工程專業(yè)才能踏實地走在持續(xù)深化教育改革以及推進教育現(xiàn)代化的“快車道”上，形成對石油科技人力資源需求的有力支撐。

2 傳統(tǒng)教學模式存在的問題

2.1 課程內容的弱連貫性

課程涉及知識面較廣泛的性質決定了課程內容的分散性，實際教學過程中存在跨度較大的問題，聽課學生也向老師反映內容連貫性不強、課后回顧時抓不到重點的問題。傳統(tǒng)教學模式往往是填鴨式教學，老師主動講述，學生被動接受，不適合跨度大、知識面廣的課程，聽課過程中學生只是了解并部分掌握了當前課程的內容，而無法對課程內容形成整體性知識的框架結構。

2.2 課程基礎知識的分散性

“油層物理”涉及物理學、化學、地質學，對于中學時期物理、化學基礎較差以及知識遺忘度較高的學生而言，存在課本閱讀困難的問題，同時無法對基礎物理、化學知識做到快速反應，這也導致了學生課上無法有效跟進老師的講課進程。如地層水的判斷涉及陰陽離子的結合順序，學生對離子親和能力的掌握情況相對較弱，很難對該部分知識進行理解性記憶，多數(shù)同學局限在了“死記硬背”的水平上。

2.3 學生課上的消極性

在基礎知識要求廣泛、課程內容跨度大的情況下，學生在學習階段面臨較多的困難，這也使得學生課前預習困難多，無法達到預習目標，直接導致學生課上不能有效跟進老師講課節(jié)奏，聽課效率低。現(xiàn)階段的講課方式主要為老師主講并使用PowerPoint進行輔助演示，PPT內容直觀且使用方便，但實踐中由于切換速度較快，學生無法做好記錄，直接導致學生的課上疑問無法在課下得到有效解決，循環(huán)往復，形成負反饋作用，學生的聽課效果及知識掌握情況越來越差，對課程的抵觸情緒就會越來越多。

2.4 考核評價內容不全面

在近幾年的教學體制改革過程中，課程評價方式由傳統(tǒng)的卷面成績轉向了結課考試、平時作業(yè)成績及出勤率的綜合考量，有效避免了“一考定成績”，但在實際的實施過程中也出現(xiàn)了出勤率較高、平時作業(yè)成績較高、結課考試成績較低以至于未通過最終考核的現(xiàn)象，這反映了當前的“三分支”考核方式不能起到“以改促學”的效果，未達到提升學生綜合素質的改革初衷。另外，現(xiàn)有的“油層物理”課程包括10個課時的實驗課程，包括觀摩類實驗課和操作類實驗課，實驗課成績包含于平時成績中，經(jīng)過學生反應及問卷調研顯示，存在以下三個重要的問題：部分學生在實驗過程中犯錯誤或者操作不當?shù)牡⑽幢挥涗浻诔煽兛己吮碇械那闆r；實驗課成績的考核更注重實驗報告的書寫，這將無法保證學生真正掌握了實驗方面的知識；在操作類實驗課上學生按照給定的實驗步驟進行操作，這個過程往往限制了學生對整個實驗的思考。

3 改革措施

3.1 課下新媒體輔助課程教學

新媒體的發(fā)展促使短視頻輔助教學的教學模式得以實施，短視頻內容精簡，針對性較強，根據(jù)講師經(jīng)驗對可能存在問題的重難點學習內容所需基礎進行簡要講解，并在短視頻最后提出需要學生思考的內容。針對學生課前預習有障礙、課本閱讀困難等問題，使用短視頻對待預習內容所需的基礎知識進行大概講解，能輔助學生進行有效的教材閱讀，使學生進行有目的、有針對性的聽講，進行高效學習。另外，對于知識的回顧和復習也可使用短視頻手段，可在視頻的前半部分對講過的內容進行總結回顧。

短視頻能引起學生的學習興趣，不易產(chǎn)生抵觸情緒，使學生與課堂的關系更加緊密，增加學習的參與度，同時通過短視頻的評論反饋，以學生的疑惑為導向，確定后續(xù)短視頻的內容。短視頻在針對性解決問題、提高授課效率的同時，也能培養(yǎng)學生課下學習的主動性，引導學生尋找問題并思考如何解決問題，也實現(xiàn)了老師從知識傳授者轉變?yōu)榻M織者、指導者和幫助者的角色轉換[4]。這對新工科背景下創(chuàng)新石油工程教育教學組織模式提供了一個新的思路，教學不可脫離石油產(chǎn)業(yè)，定期與石油、石化企業(yè)生產(chǎn)單位的工程師合作錄制本課程專業(yè)知識在一線石油、天然氣開采工程中的應用案例短視頻，能有效拉近在校師生與生產(chǎn)一線的距離，學生在理解知識的同時也在掌握如何應用知識，為實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃做好了鋪墊，給多主體協(xié)同育人機制提供了新的思路。

3.2 翻轉課堂拉近師生距離

翻轉課堂就是將學生和老師的角色互換，令學生成為講解人，老師成為傾聽人，對課堂時間的使用進行重新規(guī)劃[5]。學生主動地學習需要講解的內容，這個過程中學生也會發(fā)現(xiàn)一些疑惑點，而講解人的身份也會促使學生主動地去思考并解決這些疑惑。老師講解知識往往注重知識的完整性和話術的嚴謹性，容易忽略知識的趣味性，而學生講述則以初學者角度看待新知識點，注重快速理解，將知識簡潔化、清晰化。另外，翻轉課堂也能改變傳統(tǒng)課堂的氛圍，保持學生對該門課程的新鮮感，拉近老師與學生之間的距離，打破老師與學生之間沒有溝通、缺乏互動的僵局，使學生能“坐得住、聽得進”，也讓老師能“找問題、抓關鍵”，增強課堂教學的趣味性。

新工科教育背景下強調樹立工程教育新理念，翻轉課堂突破了傳統(tǒng)授課模式，不僅使得學生提前獲得并充分利用整合后的教育資源，如課前預習資料、課程講解大綱、公式列表、原理動畫等，還能提高學生解決復雜工程問題的能力。如學生課前會對“油層物理”潤濕性在實際開采工程中的情況進行思考，判斷出儲層是油濕還是水濕以及該性質對開采過程的利弊，并對情況進行分類探討。

3.3 優(yōu)化實驗課程

實驗課程起到了連接書本與實際工程應用的作用，是油層物理學習過程中不可或缺的一環(huán)，也是理論教學聯(lián)系實際的有效途徑。針對前面所提到的三個實驗方面存在的問題，筆者根據(jù)以往實驗課程教學經(jīng)驗，通過給定實驗目標，讓學生自主探索完成給定實驗目標的方式方法，不僅僅局限于讓學生掌握某一參數(shù)的測定方法，基于OBE教育理念[6]，以實驗產(chǎn)出成果及自主化實驗設計為導向利用學生的發(fā)散思維放大實驗課效果，嘗試個性化教學，以每名學生的實驗思路來把握每名學生的學習軌跡，進而制訂不同的教學方案，做到因材施教。

為打造以項目為鏈條的課程體系，形成以學生為主體、以科研實驗室為平臺的實驗教學系統(tǒng)，基于當前以老中青相長的“油層物理”教研組，將學生平均分配到各教師名下，以導師制方式讓本科生提前進入實驗室，了解掌握基礎知識在實際科研實驗中的應用，實現(xiàn)知識—能力—技能的融合培養(yǎng)，貫通課上教學與課程實踐，建立本科生研究計劃項目體系。

這種授課方式也響應了“新工科”背景下的卓越工程師培養(yǎng)計劃，能有效避免學生進入工作崗位后出現(xiàn)“理論充足，操作不行”的問題，讓學生在面對實際操作問題時仍具備思考能力而不至于手足無措，有利于全面鍛煉學生。

3.4 實行多元化考核方式

為保證考核結果的有效性、真實性、公平性，在學生課上表現(xiàn)、作業(yè)、實驗課表現(xiàn)、期末成績、專業(yè)素養(yǎng)等方面進行多元化考核。學期開始前跟學生進行交流，了解各個學生的課程期望、學習能力、自我評價等信息，為后續(xù)的差異化教學做準備；建立課程題庫，隨機抽取題目作為課后練習作業(yè)，保證練習內容上的差異性；根據(jù)課程前期學生反饋的個人概況，課上學生的表現(xiàn)情況，給予與各個學生能力相對應的課后選題，以選題的方式保證整體學生能力培養(yǎng)的差異化，建立更適合每個學生的考核方式。在實驗課考核中加入本科生研究計劃項目考核分數(shù)，導師可以根據(jù)學生在實驗室的綜合表現(xiàn)考查學生對知識掌握程度進而給出成績。為夯實實驗課學習效果，在期末考試卷中加入實驗類題目，加強對學生知識運用能力的考察。

新工科教育強調以能力為導向的教學設計并輔以過程性評價，以達到檢驗、提高學生多種能力的目的。通過對教學全周期的考核方式進行設計，對課上、課后以及實驗操作進行全方位考核，進行實踐能力、應用能力和專業(yè)素養(yǎng)的全方面培養(yǎng)。

4 結語

在碳達峰、碳中和目標的指引下，石油等傳統(tǒng)化石能源工業(yè)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，石油產(chǎn)業(yè)各部向信息化轉型的步伐在逐步加快。本文提出了傳統(tǒng)工科專業(yè)基礎課程的教學模式改革方式，以翻轉課堂、新媒體以及探討類實驗課為手段，分別聚焦課前、課上、課后三個教學階段，突破傳統(tǒng)教學模式，注重培養(yǎng)學生的工程思維，用實踐探索“新工科”背景下傳統(tǒng)能源專業(yè)改革的可行性方案，以期讓學生在這種積極環(huán)境中形成已吸收知識反促知識拓展的良性循環(huán)，為建設清潔低碳安全高效的能源體系培養(yǎng)綜合型人才。