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巖石物理學(xué)課程建設(shè)與教學(xué)論文
1課程建設(shè)
針對(duì)石油測(cè)井研究生教育的巖石物理學(xué)與其他領(lǐng)域的巖石物理學(xué)側(cè)重點(diǎn)不一樣，它側(cè)重于與油氣相關(guān)聯(lián)的物理性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)研究和如何應(yīng)用于油氣勘探方面的知識(shí)與技術(shù)教育。該課程對(duì)于本校測(cè)井研究生的教學(xué)最早開(kāi)始于1991年，當(dāng)時(shí)沒(méi)有統(tǒng)一的教學(xué)大綱和教材，只是為了讓研究生了解用于測(cè)井的巖電實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法，因而只能從大量的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)上總結(jié)歸納出來(lái)一些巖石電學(xué)的研究結(jié)論和實(shí)驗(yàn)方法，同時(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)裝置的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，匯總成講義講授給研究生。該課程經(jīng)歷了20多年來(lái)的積累，豐富了內(nèi)容，形成了相對(duì)固定的教學(xué)內(nèi)容，并且與現(xiàn)場(chǎng)的巖電實(shí)驗(yàn)技術(shù)緊密結(jié)合，對(duì)于提高學(xué)生的實(shí)踐能力和科研能力有很大的幫助。該課程致力于從理論和實(shí)驗(yàn)上研究巖石的物理性質(zhì)、這些性質(zhì)間的相互關(guān)系以及它們實(shí)驗(yàn)室測(cè)量方法和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)。對(duì)于石油測(cè)井專業(yè)的研究生來(lái)說(shuō)，巖石物理學(xué)開(kāi)課旨在培養(yǎng)學(xué)生更好地理解儲(chǔ)層巖石物理參數(shù)之間的關(guān)系，從而培養(yǎng)其在測(cè)井儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的過(guò)程中解釋儲(chǔ)集層的能力。根據(jù)這些需求，我們制定了課程的教學(xué)大綱及教學(xué)內(nèi)容，編制了講義，制作了多媒體，設(shè)計(jì)了課后練習(xí)題。教學(xué)內(nèi)容主要包括巖石的電學(xué)性質(zhì)、巖石電學(xué)參數(shù)的測(cè)量方法和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析方法三部分。多媒體（PPT）圖文并茂，生動(dòng)直觀，課后習(xí)題針對(duì)性強(qiáng)，方便學(xué)生在課后回顧課堂內(nèi)容，更深入地理解所學(xué)知識(shí)。第一部分介紹巖石的電學(xué)性質(zhì)（電導(dǎo)率或電阻率、介電常數(shù)和磁導(dǎo)率）隨巖性、孔隙度、孔隙流體、溫度、壓力和頻率等因素的變化特性，并根據(jù)這些變化規(guī)律給出巖石的響應(yīng)模型以便模擬巖石的電學(xué)響應(yīng)，為電法測(cè)井資料的解釋提供理論基礎(chǔ)。這一部分分三章，第一章介紹巖石的導(dǎo)電性，內(nèi)容包括水的導(dǎo)電性、黏土的導(dǎo)電性、影響巖石導(dǎo)電性的因素和巖石的導(dǎo)電模型；第二章介紹巖石的介電特性，內(nèi)容包括水的介電特性、巖石的介電特性、影響巖石介電特性的因素和巖石介電常數(shù)理論模型；第三章介紹巖石電學(xué)參數(shù)的頻散，內(nèi)容包括介電常數(shù)的頻散和電阻率的頻散。第二部分介紹巖石電學(xué)參數(shù)的測(cè)量方法。這部分也分三章，第一章介紹巖石介電常數(shù)的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量方法，內(nèi)容包括低頻段的測(cè)量方法、射頻段的測(cè)量方法和高頻段的測(cè)量方法；第二章介紹巖石電阻率的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量方法，內(nèi)容包括電橋法、伏安法，二極法、四極法、多極法、電極陣列測(cè)量、線圈法測(cè)量和巖心含水飽和度改變方法；第三章介紹巖心物性參數(shù)測(cè)量方法，內(nèi)容包括巖石物理實(shí)驗(yàn)基本流程、巖石氣體孔隙度、滲透率、相對(duì)滲透率、毛管壓力、潤(rùn)濕性、陽(yáng)離子交換量和聲學(xué)參數(shù)的測(cè)量。第三部分介紹實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析方法，內(nèi)容主要包括數(shù)據(jù)的回歸分析和測(cè)量誤差與不確定度。另外，也安排了一次課進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室參觀，內(nèi)容包括HP4194A、HP4191A和HP8753C測(cè)量?jī)x器的使用、用HP4194A測(cè)量巖石的電阻率、用HP4191A測(cè)量巖石的高頻電導(dǎo)率和介電常數(shù)、用HP8753C測(cè)量巖石介電常數(shù)和用HP8753C進(jìn)行時(shí)域測(cè)量等。
2教學(xué)模式改革
教學(xué)研究與教學(xué)改革是促進(jìn)課程建設(shè)的重要因素[1]，傳統(tǒng)的高等學(xué)校教育多采用“滿堂灌”的方式進(jìn)行，只重視考試的結(jié)果，并且忽略了學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主體作用[2]。具體而言，教學(xué)改革主要針對(duì)以下幾個(gè)方面：第一，教學(xué)目標(biāo)定位不明確[3]。針對(duì)石油測(cè)井專業(yè)的對(duì)巖石物理知識(shí)和技術(shù)的需求，將理論知識(shí)與實(shí)際工作更好地結(jié)合起來(lái)是被重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容，根據(jù)這一需求，我們采取“因需施教”的策略，制定教學(xué)內(nèi)容，編制講義，多媒體以及習(xí)題集等。第二，忽略了學(xué)生的主體地位。傳統(tǒng)教學(xué)中，教師缺乏與學(xué)生的溝通和交流，所以對(duì)學(xué)生的知識(shí)掌握情況無(wú)法做出深入的了解，也認(rèn)識(shí)不到學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中的需求[3]。因此，本課程的教學(xué)模式改革主要鼓勵(lì)學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)，在課程中部分相對(duì)獨(dú)立和完整的小內(nèi)容，例如巖石導(dǎo)電模型、介電模型及巖石物性參數(shù)測(cè)量方法等，事先分配給學(xué)生，讓他們上課前去檢索閱讀文獻(xiàn)，并總結(jié)編制成多媒體在課堂上講解給大家聽(tīng)，講完后如有聽(tīng)不明白的學(xué)生可以提問(wèn)和討論，最后老師總結(jié)和補(bǔ)充，而且大家對(duì)講解的學(xué)生進(jìn)行打分作為平實(shí)成績(jī)的一部分。第三，教學(xué)方法相對(duì)單一。在傳統(tǒng)高校教學(xué)中，普遍使用講授法開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，在這種教學(xué)模式下，教師較少關(guān)注與學(xué)生的互動(dòng)情況、學(xué)生的參與情況以及學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的問(wèn)題。因此，我們?cè)谡n程教學(xué)過(guò)半后，組織學(xué)生做了問(wèn)卷（問(wèn)卷表如表2所示）調(diào)查，了解學(xué)生的需求。調(diào)查結(jié)果是100%的學(xué)生對(duì)第1至第3選擇答案C和第5題選擇答案A，80%的學(xué)生第4題選擇答案A。結(jié)果表明學(xué)生全部喜歡老師講一部分，學(xué)生也講一些，老師對(duì)學(xué)生講的部分進(jìn)行補(bǔ)充和總結(jié)，并喜歡課程成績(jī)考核采用寫(xiě)課程報(bào)告的方式進(jìn)行，認(rèn)為這樣更能真實(shí)反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。80%的學(xué)生認(rèn)為讓學(xué)生參與講課可以調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性，并全部對(duì)與課程內(nèi)容有關(guān)的科研前沿更感興趣。這些調(diào)查問(wèn)卷印證了我們教學(xué)模式改革的正確性和有效性。
3結(jié)論與不足
通過(guò)巖石物理學(xué)課程的教改，制定了課程的教學(xué)大綱和內(nèi)容，編寫(xiě)了講義，制作了多媒體，編寫(xiě)了習(xí)題集，完善了課程體系，并通過(guò)教學(xué)模式改革及問(wèn)卷調(diào)查得到以下結(jié)論：（1）學(xué)生喜歡課程教學(xué)過(guò)程中多與老師互動(dòng)，參與課堂教學(xué)，并認(rèn)為互動(dòng)可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)效果。（2）學(xué)生更喜歡課程考核采用寫(xiě)報(bào)告的方式，而且認(rèn)為那樣能更真實(shí)反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，他們都對(duì)與課程相關(guān)的學(xué)科前沿感興趣。雖然本教改建立了課程體系，改進(jìn)了教學(xué)模式，但是還有一些不足，課程教學(xué)內(nèi)容中主要是有關(guān)電學(xué)性質(zhì)方面的，而聲波及放射性方面的還沒(méi)有，這有待于以后的補(bǔ)充。
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