工程教育专业认证背景下石油工程岩石力学课程的教学改革探索

张世锋 崔新颖

摘 要：岩石力学是石油工程专业的一门专业基础课，讲授石油工程生产过程中与岩石力学有关的专业知识。本文基于工程教育认证的基本理念及要求，讨论分析了石油工程岩石力学课程教学中存在的问题，并从教学内容、教学方法及教研结合等方面提出了改革方案，旨在激发学生学习兴趣，提高教学质量，培养学生解决复杂工程问题的能力。

关键词：工程教育专业认证;石油工程岩石力学;教学改革

1 研究背景

工程教育专业认证通过判断办学单位的毕业生是否能够满足社会需求来评价其人才培养的质量，注重人才培养的标志性成果，强调基于产出的目标导向原則。工程教育专业认证对高校专业课程的教育改革提出了新的目标和要求[1-3]。我国工程教育认证主要倡导三个基本理念：（1）学生中心理念。强调以学生为中心，围绕培养目标和全体学生毕业要求的达成进行资源配置和教学安排，并将学生和用人单位满意度作为专业评价的重要参考依据。（2）产出导向理念。强调专业教学设计和教学实施以学生接受教育后所取得的学习成果为导向，并对照毕业生核心能力和要求，评价专业教育的有效性。（3）持续改进理念。强调专业必须建立有效的质量监控和持续改进机制，能持续跟踪改进效果并用于推动专业人才培养质量的不断提升。

石油工程岩石力学课程是石油工程专业的一门专业基础课程，主要介绍岩石力学及其在石油钻井井壁稳定性分析、水力压裂和油气井出砂等复杂工程问题分析中的应用。该课程具有较强的实践应用性，目标是培养学生综合应用岩石力学知识解决复杂工程问题的能力，其理论知识模块在石油工程钻井开发设计过程中不可或缺。

2 石油工程岩石力学课程的教学现状及存在的问题

2.1 传统教学方法仍以教师为中心

教师课堂讲授是石油工程岩石力学课程的传统教学方法，但是由于课程有一定的理论难度，而面授的形式单调、枯燥，加之学生被动接受知识，主观能动性较差，难以真正融入课堂，不利于培养学生的学习兴趣，教学质量和效果都难以保证。工程教育专业认证中提出的“以学生为中心”的理念，强调以学生为本，面向全体学生，强调以学生为中心，在此背景下，传统的教学方法面临改革的压力和挑战。

2.2基于教材的教学资源建设缺乏前沿性

高等教育教学内容应具有前沿性，尤其是专业课程。随着社会科技和行业技术的不断发展，新的理论知识和工程技术日趋涌现，当前专业知识的推陈出新比以往任何一个时代都更为迅速。然而，当前石油工程岩石力学教学过程中所使用的教材中虽然包含了较为经典的基本知识及应用案例，但缺少前沿的岩石力学理论实验内容和前沿发展动态。如何结合科研和行业的发展更新和优化教学内容，向学生介绍最新的科学成果和研究动态，拓宽学生的知识面，也是该课程亟待解决的问题。

2.3 教学课时缩减倒逼教学内容设置改革

为了满足工程教育专业认证提出的学生知识和能力培养的要求，课程改革势在必行，然而，与此同时，当前的单门课程学时数已经下降，给课程改革增加了难度。以往，石油工程岩石力学课程内容以理论知识为主，需要学生掌握数学、力学等课程作为基础，具有难度大、耗时长的特点。课时减少的情况下，如何使学生在较短的时间内，既能够掌握理论知识，同时具备解决工程实际问题的能力，成为该课程教学改革的难题。要解决这个问题，只能在教学内容设置上做文章。

3 “以学生为中心”课程教学方式的改革

针对上述石油工程岩石力学课程教学中存在的问题，将工程教育专业认证“以学生为中心，以产出为导向”的理念融入课程教学中，从教学方法、教学内容、教学与科研相结合等方面进行课程改革。

3.1 采用“以学生为中心”的教学方式

教学过程中不仅要传授学生知识，还要培养其工程应用能力，从而达到教与学的有机结合。在整个过程中，教师通过引导启发，尽可能让学生成为教学活动的主体。根据教学内容的特点，选择部分课时引入“以学生为主”的教学方式，如互动式、翻转式、讨论式等教学方法，提高学生的学习兴趣和主动性。较为简单的知识点，如石油工程岩石力学的发展历史、岩石的组成和结构对其力学性质的影响等，可以采取翻转课堂教学法。教师将教学课件或视频发给学生，学生分组课下自主学习，并通过文献检索或网络资源查询更新丰富知识，然后在课堂上向其他同学展示。对于难度适中的知识点，如岩石的力学性质及蠕变特性、岩石强度测试方法，教师以提出问题的形式将学生引入情境进行小组讨论，解决问题，最后由教师给予适当的引导和总结。在整个讨论过程中，学生主动学习、交流，有利于其积极性与主动性的培养。对难度较大的知识点，如岩石的强度准则、井壁坍塌与缩径、井壁破裂等内容，教师在课堂上结合当前研究热点进行重点讲授，设置课后作业，及时跟踪掌握学生的学习效果，针对性答疑，提高学生的学习质量。

3.2 合理安排教学内容

工程教育专业认证要求课程教学内容设置能够“培养学生分析解决复杂工程问题的能力及对新知识的自学能力”。因此，教学内容不仅需要包含基础知识和基本原理，还需增加工程实例分析。利用多媒体教学方式，在文字及图片展示基础上，引入工程现场的施工操作视频，引导学生发现、分析复杂工程问题，结合所学知识，提出解决方案。例如钻井过程中泥页岩层段多发的井壁失稳问题，教师在课堂中结合油田现场的基础地应力及岩石强度参数数据，指导学生将课程中所涉及的应力分布计算、岩石破坏准则等知识点用于分析井壁失稳问题，并计算分析安全密度窗口，提出通过控制钻井液密度维持井壁稳定的解决方案。教师将工程实例带入教学中，打造身临其境的氛围，从而达到良好的教学效果。

3.3 教学与科研有机结合

旧有的岩石力学相关教学实验，实行学生分组参观操作，多数情况下走马观花，无法真正接触新型仪器和技术。为了解决这一问题，鼓励学生在本专业教师的指导下，申请参与大学生创新创业项目，与教师一起进行学科前沿的探索，亲身经历实验设计及结果分析等过程，从而加深对课堂教学内容的理解，激发学生的学习兴趣，培养其独立思考、动手和创新能力。

此外，教学资源建设过程中及时将课程相关的学术期刊论文及国内外企业先进的工程技术案例呈现给学生，引导学生带着问题学习，通过文献检索等方法获得最新的课程相关知识，有利于加深学习印象，培养良好的科研习惯。与此同时，鼓励学生在科研过程中发现问题，要有创新精神，提出新的观点和见解。

4. 翻转式教学的探索与应用

翻转式教学模式，是指学生在课前或课外观看教师的视频讲解，自主学习，教师不再占用课堂时间来讲授知识，课堂变成了老师学生之间和学生与学生之间互动的场所，包括答疑解惑、合作探究、完成学业等，从而达到更好的教育效果。探索翻转式教学模式，有利于解决由于教学课时缩减造成的时间不足问题。

4.1 线上教学资源建设

除了线下课程资源的建设，线上学习平台也为学生提供了继续学习的载体和途径。教师利用线上学习平台，如学习通、钉钉在线课程、微助教、荟学习等，进行课件资源共享、学术期刊及前沿知识分享、答疑交流。利用网络平台进行辅助教学，可以培养学术自主学习的能力，加强师生的交流，巩固面授成果，同时还可以为建设石油工程岩石力学精品课程提供过程记录和可靠数据。

4.2 学习和考核过程的重构

线上教学资源的引入，改变了以往线下讲授的单一方式，学习和考核的过程以及方式必然也随之作出改变。线上线下混合式教学要求教师注重过程管理，相较于以往，考核方式中过程性记录的比重也有所加大，这就要求学生培养持之以恒的学习习惯和方式来应对考核。

5 结语

在工程教育专业认证背景下，作为老牌石油工程专业课的岩石力学，应当在原有的经典模式基础上，与时俱进，顺应新时代教育改革的纵深发展，通过教学方式、方法以及教学内容设置等诸多改革措施，走出一条积极创新、锐意进取的新道路。

参考文献：

[1] 蔡美峰. 岩石力学与工程. 北京：科学出版社. 2002

[2] 刘向君. 石油测井与井壁稳定. 北京：石油工业出版社. 1999年

[3] 陈勉. 石油工程岩石力学. 北京：石油工业出版社. 2006年

[4] 钟登华. 新工科建设的内涵与行动[ J ] . 高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[5]魏通，周青军，刘文泼，等.工程教育專业认证对中国民航大学材料物理专业建设的启示[J]. 教育教学论坛，2018（3）：221-223.