油层物理学课后作业现状及改进探索

邹 杰 陈克勇 侯大力 谢润成 黄 亮

（成都理工大学能源学院 四川·成都 610059）

0 引言

油层物理学是石油工程专业的一门专业必修课，既是渗流力学、采油工程、钻井工程、油藏工程等后续课程学习的基础，又与石油工程的现场应用紧密联系，对本专业的学生培养有重要意义[1]。油层物理学具有涉及知识面广、机理深、应用性强的特点[2]。课程内容不仅包含物理化学相关知识，比如测比表面积的氮气吸附法、气体的相态变化[3]，也包含高等数学相关知识，比如利用微积分推导达西定律，给学生学习本门课增加了难度，容易导致学习积极性低，降低授课趣味性。因此，如何实现油层物理学的高效教学成为石油工程专业学生培养的重要任务，也是摆在相关专业教师面前的教学难题。

课后作业是课堂教学的必要环节，是教师课堂教学的延伸，通过课后作业的有效设计，可达到巩固所学知识、加深内容理解、理论联系实际的效果，对课堂教学起到“画龙点睛”的作用[4]。因此，课后作业的有效设计是油层物理学高效课堂教学的重要内容。然而，目前油层物理学课后作业主要采用教材的课后习题，类型单一，缺乏层次性和趣味性，且与石油工程现场应用差别大。这些问题导致课后作业达不到期望的教学效果，甚至对学生的学习积极性起到负面影响。

本文从油层物理学课后作业设计的具体问题出发，提出了改进课后作业设计的原则和方法，结合笔者的教学经历，阐述了课后作业设计方法的可行性及有效性。

1 油层物理学课后作业设计现状

1.1 作业类型单一，缺乏实用性和趣味性

当前油层物理学的课后作业往往直接来自教材的课后习题，教师根据考试重点为学生选取与授课内容相关的一道或几道题目，学生完成作业相当于考试的“预热”，这就是典型的教师为考试布置作业，学生为考试学习，根本达不到“培养学生解决工程问题的能力”这一本科培养目标。比如第一章第三节的储集岩渗透率，教材课后作业就是在给出达西定律所需各项参数的情况下，套用达西定律求渗透率。这种作业无法让学生将学习的知识与现场问题联系起来，空洞乏味，既缺乏实用性也缺乏趣味性，使学生渐渐丧失学习兴趣，长此以往，也会滋生对本专业的厌倦。不可否认，这种作业对提高最终的期末考试成绩有一定的帮助，但是违背了高校本科教育的初衷，得不偿失。

1.2 简单重复，缺乏层次性

目前油层物理学课后作业多是对教学大纲内容或者考试重点内容的机械重复，层次性单一，不符合学生学习水平参差不齐的客观情况。由于学生的学习能力、学习基础不尽相同，对掌握课堂知识点难易程度不同。比如，数学基础薄弱的同学学习达西定律较吃力，物理基础好的同学在推导毛管压力公式时就相对轻松。此外，课后作业的作用不是仅仅针对知识点的掌握，还应有对讲授知识点的拓展、探究、应用等。在上述两种情况下，机械重复的作业缺乏层次性，既不能促进全体学生的发展，也没有全部发挥课后作业应有的作用。

1.3 粗略评价，缺乏交互性

对课后作业的评价是教师认识教学质量、评价学生学习状态的第一手资料，是整正教学节奏改进教学方式的依据，因而具有非常高的教学价值。然而目前教师在评阅学生作业时不够重视，浪费了课后作业反馈出的重要信息。比如在批改作业时仅有简单的“对号”“错号”“日期”，没有深究不同质量作业的背后原因，无法确定是课堂教学的问题还是学生本身学习态度的问题，也没有把握住课后作业这一教师学生“一对一”交流的机会，没有将作业信息统计总结，用以改善课堂教学或者针对具体学生做出相应措施。

2 油层物理学课后作业设计的原则

2.1 课后作业设计要以学生为主体

课后作业的设计要突出学生的主体性，充分考虑学生不同的学习水平和学习态度，在保证作业可写的前提下，又要达到考察、训练、拓展等方面的作用。争取学习水平薄弱的同学能够参与课后作业，学习态度一般的学生有兴趣主动完成而非应付作业，从而可以获得全部学生的课后作业信息。

2.2 课后作业设计要系统化

课后作业的设计要有系统性，既要针对课堂教学重点内容的掌握，考察学生的学习效果，又要起到不同知识点之间的连接作用，铺垫后续知识点或者回顾已学知识点，还要对已讲授知识起到拓展启发的效果，让学生运用油层物理学知识的同时感受到油层物理学的魅力。

2.3 课后作业设计要多样化

形式单一的课后作业缺乏吸引力，易使学生厌倦从而丧失学习兴趣，尤其是对本来学习态度就一般的学生。并且，油层物理学本身就具有涉及知识面广、实用性强的特点，单一的作业形式也不符合该课程的培养目标。因此，油层物理学的课后作业设计应采用多样的形式，从传统的课后习题方式发展到阅读资料、书写报告、写小论文、做汇报、小组完成等形式，在巩固知识掌握的前提下培养学生多维度的能力，丰富油层物理学课后作业的内涵。

3 油层物理学课后作业设计的改进措施

3.1 增强课后作业的实用性趣味性，提高学生的学习积极性

对石油工程专业的学生，学习油层物理学不仅要掌握课程要求的基本知识，还应该了解现场石油工程如何解决相应的实际问题，培养学生解决复杂工程问题的能力。因此，在设计油层物理学课后作业时，教师就应该着重考虑将所学知识与生产现场结合起来，向学生展现所学知识能够为生产现场解决什么问题，在这个过程中有哪些要素需要综合考虑，所学知识与生产实践存在哪些无法避免的出入等问题。以第一章第三节储集岩渗透率中的渗透率实验测量为例，考试内容要求掌握的是气测渗透率的方法、步骤以及原理，而在实际应用过程中却不仅仅如此。给学生布置测量一组岩心样品渗透率的方案的作业，不仅能够检验学生对气测渗透率原理的掌握情况，还可以考查学生综合设计方案的能力，以及所学知识点间联系，如气体滑脱效应对渗透率测量的影响，液测渗透率在较致密储集岩中的可重复性问题，不同气体对气测渗透率的影响，测量采用氦气相比于氮气的优势与劣势等等。这样的课后作业设计不是针对某一个知识点的考察，而是对渗透率相关知识的综合考察，直接反映实际应用问题，使得学生在做作业时候体验到现场工程问题的复杂性和技术含量，进而体会到解决现实问题的成就感。此外，实用性的课后作业往往能够兼具趣味性，这是因为让学生体会到学以致用，所学内容能够解决现实问题，自然地增强了作业的趣味性。有时课后作业无法保证实用性仅能提供趣味性，例如让学生课下阅读达西的生平，通过该方式可以使学生在了解达西传奇经历的同时达到预习达西定律的目的，兼具了趣味性和预习任务。

3.2 增强课后作业的层次性，促进全体学生的学习发展

油层物理学是石油工程专业大二的课程，该阶段的学生已经在学习情况、学习态度等方面表现出了差异，如果教师仅设置偏简单或者偏难的课后作业，会降低受众群体外学生的作业参与度，无法起到课后作业应有的作用甚至起到反作用。因此，油层物理学课后作业的设置应当充分考虑当前学生学习能力及态度的差异性，设计多难度层次的课后作业，使全体的学生都会机会参与到课后作业中，达到做作业的目的。仍以第一章第三节储集岩的渗透率为例，教师布置作业“不同流动形式的达西定律的推导”，让学生自选推导哪种流动形式。基础薄弱、学习态度一般的学生可能只会推导线性单向流动，而学习主动且对使用微积分有信心的学生会选择径向或者球向流动。再比如，课堂讲解了多种测量储集岩孔隙度的实验方法后，布置作业：假设生产单位委托学生测量一批岩心的孔隙度，学生会采用什么样的方案，并解释原因。这种开放性的作业自然照顾到全体学生，对知识掌握熟练的学生在回答问题时会选择多种测量方法，而知识掌握一般的学生会选择较单一的测量方法。此外，增强课后作业的层次性不仅指要照顾不同学情的学生，还体现在作业设计的目的要多层次：有的作业设计为巩固练习所学知识，有的作业设计为下节课内容做准备，有的作业是对已学内容的拓展延伸。

3.3 丰富课后作业的形式，增强多样性

单一做题形式的课后作业容易打消学生学习的积极性，也无法满足课后作业多层次、趣味性、实用性的要求。教师应该丰富课后作业的形式，除了做题外，还应该包括从传统的课后习题方式发展到阅读资料、书写报告、写小论文、做汇报、小组完成等形式。如针对第一章第六节储集岩其他的物理性质，考虑到教学大纲对本部分内容的要求是了解，可以让学生通过小组汇报的形式讲解不同的性质。学生既学习了知识，也培养了小组合作、汇报的能力，大大调动了全体学生的积极性。再比如针对第一章第二节孔隙度和第三节课渗透率的重要知识点之一是孔隙度和渗透率的关系，该部分可以布置作业要求学生完成页岩孔隙度渗透率关系的最新研究进展。通过该作业，学生可以锻炼查阅中英文文献的能力，了解行业最新研究进展，又培养了书写学术报告的能力。多样性的课后作业使学生耳目一新，也大大丰富了课后作业的锻炼内容，从传统的仅仅为应付考试的巩固知识点，到解决综合工程问题中的阅读、沟通、合作等能力。

3.4 强化互动，增强作业的交流性

弱交流性的作业设计无法完成教师学生互相了解的任务，教师不清楚学生的学习效果，学生不清楚教师的教学重点，因此，油层物理学的作业需要精心设计、认真批改完成师生交流的任务。以往布置课后习题作为作业是弱交流性的，而开放性的作业具有很强的交互性。比如要求学生写一篇关于“孔隙结构对页岩气勘探开发的重要性”的小学术论文，学生通过完成改作业就可以向教师反馈丰富的信息，包括自主调研文献的能力、学习主动性、总结概括的能力、知识内涵的掌握程度等。而教师应该认真批改作业，从知识层面、技能层面等对学生给予帮助和鼓励。交互性作业设计有助于教师在授课期间掌握学情，及时调整授课方案，全面开发出课后作业的教学价值，为课堂教学服务。

4 结语

油层物理学的课后作业是该课程学习的重要环节，教师只有充分重视课后作业的设计才能与课堂教学相得益彰，实现油层物理学的高效教学。笔者在总结分析目前高校油层物理学课后作业设计现状的基础上，指出了课后作业设计应遵守的原则，并提出了具体的改进方法。通过增强课后作业的实用性趣味性、层次性和多样性，使课后作业达到预期的目的，促进学生全面发展，培养学生解决实际工程问题的能力。