基于兴趣和任务双驱动的《地球物理测井》课程教学改革

谢然红　金国文　付建伟

【摘要】本文论述地球物理测井学科在教育部推进新工科建设的背景下进行课程教学改革的必要性和路径，提出以学生为中心，确立“知识与能力并重，兴趣与任务双驱”的教学改革理念，采取教学内容优化重构、教学场景综合搭建、教学方法多元融合、教学评价多元过程化、课程思政有机融入等具体策略，调动学生自主学习的积极性和主观能动性，进一步提高学生实践技能和解决实际工程问题的能力。

【关键词】地球物理测井 教学改革 教学理念 教学设计

【中图分类号】G64 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2022）06-0126-04

地球物理测井简称“测井”，是石油工业十大学科之一，被誉为地质家的“眼睛”，是寻找和评价油气及其他矿藏资源的一门应用技术学科。地球物理测井课程开课历史悠久，1953年北京石油学院[中国石油大学（北京）前身]建校之初，便招收了测井专业本科生。本课程是中国石油大学（北京）资源勘查工程和勘查技术与工程两个国家一流本科专业必修的专业核心课程，自开课以来，为祖国油气资源勘探开发培养了大批优秀人才。

随着油气资源勘探开发难度的加大以及测井新理论、新技术的快速发展，在教育部推进新工科建设的背景下，培养符合新时代要求的石油勘探和开发测井人才是端好能源饭碗的关键一步，也是每一位测井教师应该承担的历史责任。

一、教学改革的迫切性

地球物理测井包括电法测井、声波测井和核辐射测井等多种测井方法，研究的地层物理性质涵盖电学和电化学、声学以及核物理性质。对学生来说，课程的难点主要体现在测井方法种类多，研究的地层物理性质涉及面广，教学内容繁杂，各种测井方法之间相对独立，测井地层评价综合性及实践性极强等方面。传统的地球物理测井教学缺乏对各种测井方法之间关系的梳理和归纳总结，影响学生学习效果。同时，传统的教学过程重视对测井方法原理和基础知识的讲授，较难满足现在用人单位对学生的能力要求，因此需要进一步加强对学生实践能力和创新能力的培养。

课程考核评价与最终教学成效密切相关，而传统的地球物理测井课程考核评价体系主要由平时成绩与期末考试成绩两部分组成，期末考试成绩所占的比例达70%甚至更高。这种考核方式重视结果而忽视过程，重视知识而忽视能力，重视学习任务驱动而忽视能力驱动，往往以“一考定乾坤”，存在以下弊端。

第一，考核内容不全面。傳统的考核评价体系以课程知识点考核为主，忽视考核学生实践和创新能力，容易让学生陷入死记硬背的学习误区，不利于培养学生自主学习能力以及解决实际地球物理测井地层评价问题的能力。同时，考核内容局限于书本基础知识，对实践应用、测井新技术以及当前油气勘探的难点问题涉及不足，不利于学生拓宽学习视野、跟踪科研前沿以及培养创新思维精神。

第二，考核方式单一。传统考核评价体系以期末闭卷考试形式为主，期末考试成绩占总成绩的比例过重，对整个学习过程监督不足，导致考核结果难以对学生学习效果和教师教学效果形成有效反馈，促进其提高，即无法形成“教学—效果—考核—教学水平提高—学习效果提高”的有机闭环。

第三，教学中心不明确。传统考核评价体系没有做到真正以学生为中心，忽视对学生学习过程和学习能力的有效评价，导致学生容易陷入被动式学习和对知识点的简单记忆之中。在整个教学过程中学生参与程度低，教与学没有有机融合，教师与学生课堂上缺乏互动和交流，难以激发学生学习主动性和积极性。

新工科背景下本课程的教学目标是，既要使学生掌握地球物理测井基础知识，又要求学生具备测井地层评价的基本技能，同时提升学生自主学习、创新思维和团队合作能力，引导学生树立远大理想，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。显然，单纯依靠学习任务驱动的教学方法和考核评价体系无法实现上述教学目标，亟须开展地球物理测井教学改革。

二、教学改革的实践

中国石油大学课程教学团队以学生为中心，以学生学习产出为导向，创新教学理念和教学方法，持续推进教学改革，逐步确立了“知识与能力并重，兴趣与任务双驱”的教学理念，指导教学过程设计，包括教学内容优化重构、教学场景综合搭建、教学方法多元融合、教学评价多元过程化和课程思政有机融入。

（一）教学内容优化重构

1.修订教学大纲

教学团队以国家一流本科专业建设目标以及资源勘查工程和勘查技术与工程两个专业新的培养方案为依据，重新修订《地球物理测井》课程教学大纲，一方面突出课程基础知识、基础理论的系统性，同时增加专题研讨内容，增强学生自主学习能力，挖掘学生的研究兴趣、创新潜力、提高学生的团队协作能力。

2.优化教学内容

教学团队从学生专业特点和认知规律出发，打破目前教材各章顺序，重新梳理教学内容，将电法测井、声波测井、核辐射测井以及核磁共振测井等各种方法梳理为岩性测井系列、电阻率测井系列、孔隙度测井系列和成像测井系列，更易于学生构建课程知识体系，同时提高解决测井地层评价问题的能力。同时，为了适应新时代国家对专业人才的需求，针对石油行业和测井学科发展趋势，持续更新和优化课程教学内容，将最新科研成果引入课堂，引导学生追踪学科的最新研究进展及油气勘探的热点和难点问题。

3.丰富教学资源

教学团队重视课程教学资源建设，选用的教材《地球物理测井方法与原理（上、下册）》获中国石油高等教育优秀教材奖以及中国石油和化学工业优秀教材奖一等奖。出版了《测井解释与生产测井》《核磁共振测井理论及应用》《中国复杂油气藏核磁共振测井理论与方法》等辅助教材和教学参考书，并推荐最新发表的科研论文作为学生课后阅读资料，为学生学习该课程、拓展测井新技术和了解测井科研新进展提供了丰富的教学资源。

在教学内容的优化重构过程中，教学团队尊重教学规律，以学生为中心，结合学生专业特点和学情进行分析，将学生知识学习与能力培养放在同等重要的位置，注重激发学生学习兴趣和学习潜力，从而为教学改革的有效推进打下了坚实的基础。

（二）教学场景综合搭建

课程借助学校建设的多媒体智慧教室，为学生提供了良好的学习环境。课程依托国家级实验教学示范中心、油气资源与探测国家重点实验室等实践教学和科研平台，建设了满足学生实训实践的多个实验室，包括测井仿真实验室、电法测井、声波测井、核辐射测井、核磁共振测井实验室以及CIFLog处理解释软件平台。课程团队充分利用上述学校教学设施和实验平台，精心设计了满足课程教学、小班研讨、专题汇报、和实训实践等需求的多元立体化教学场景，能激发学生学习兴趣，满足课程知识与能力并重的培养需求。

（三）教学方法多元融合

1.启发式授课、研讨式教学、探究式学习

依托搭建的立体化教学场景，团队建立了以学生为中心，将启发式授课、研讨式教学和探究式学习多元有机融合的教学方法。针对课程基础知识、重点和难点，采用启发式授课，通过思维导引，对问题进行层层剖析;通过设计或采用实际案例，对学生进行创意启发，将抽象的测井方法、原理具象化，从而引导学生建立清晰牢固的课程基础知识体系。针对实训和专题研究的内容，组织学生进行分组研讨，结合油田实际测井资料，师生协同，共同解决课程重点和难点问题，在帮助学生加深对测井学科理解认知的同时，培养学习兴趣，建立专业学习信心。并针对测井新技术、新方法和前沿问题，引导学生进行探究式学习，通过课下文献调研和分组讨论，课上成果汇报和师生点评等形式，帮助学生开拓视野，创新提高和团队协作。

2.以研促教，以赛促学，双向赋能

自2010年地球物理测井团队组建以来，团队教师荣获中国石油和化学工业联合会创新团队奖1项，一等奖5项，二等奖3项，授权国家发明专利25件，发表期刊论文100余篇，其中SCI和EI收录论文78篇、会议论文50余篇。教学团队将最新科研成果和创新思维有机融入课堂教学和专题研讨，一方面教师在课堂上讲授测井方法基本原理的基础上，拓展介绍科研最新成果在解决当前油气勘探难题中的应用，启发学生创新思维，挖掘学生创新潜力;另一方面，将发表的最新研究论文布置给学生课下研读，教师课下答疑，学生分组讨论。科研成果不仅丰富了课堂教学内容，使课堂充满张力，而且拓宽了学生视野，激发了学生的学习热情。课堂教学与分组研讨相结合的模式，可以让学生在教师讲授与师生讨论中逐步加深理解科学研究的思路、创新性，以及解决實际工程问题的重要意义，进一步培养学生的发散思维，提高协同创新的能力，提升课程教学的高阶性、创新性和挑战度。为了给学生提供更多实训和实践的机会，学校承办了第六届全国大学生测井技能大赛，为人才培养搭建了实训新平台，进一步激发了学生的学习兴趣，驱动学生在夯实基础知识的同时注重提高解决实际测井地层评价问题的能力，达到了以研促教、以赛促学、双向赋能的教学效果。

（四）教学评价多元过程化

课程考核评价体系是教学改革中的重要一环，直接关系教学质量和改革成效。2018年8月，教育部印发《教育部关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》，明确强调“要切实加强学生学习过程考核，加大过程考核成绩在课程总成绩中的比重”。针对传统考核评价体系存在的缺陷，从2013年开始，教学团队对本校资源勘查工程专业创新班和卓越班的地球物理测井课程开始探索尝试多元过程化的考核方式，并逐步在资源勘查工程和勘查技术与工程专业普通班推广和实践。将学生主动参与课堂活动、积极回答问题、课堂和课后作业、专题研究和课堂汇报讨论的成绩纳入课程总成绩，增加课程实践实训环节，降低期末考试成绩占总成绩的比例，注重学生自学能力和创新思维能力的考察，以学生为中心，建设地球物理测井多元过程化考核评价体系，丰富考核内容，设计多元化考核方式，挖掘课程考核的引导功能，着眼未来，为提升课程的高阶性、突出课程的创新性、增加课程的挑战度提供切实保障。

1.课堂表现

借助“雨课堂”等线上授课平台，采用学生签到和随机点名相结合的方式，检查学生的出勤情况。授课过程中采用随机提问、学生投票、单选和多选题检查学生听课情况、上课精神状态以及对讲授知识点的理解程度等。以章节内容为节点进行课堂小测验，记录学生易出错的难点知识，并及时巩固。通过考核学生课堂表现，提高学生的课堂参与程度和学生课堂学习效率。

2.平时作业和小测验

每周布置课下作业4～6道题目，考查学生对课程基本理论知识的掌握程度。每16学时进行1次小测验，考查学生的阶段学习效果。通过平时作业和小测验，一方面可以督促学生课下及时复习和巩固所学知识点，提高学生的学习积极性，激发内在学习动力，提高学习效果;另一方面，实现对学生学习效果的及时监测，帮助教师及时调整教学内容和方式，提高教学质量，从而建立教学相长的良性闭环。

3.实训实践

设置实训实践考核环节，利用测井仿真实验室，使学生了解井场测井以及井下地层信息到测井信息的转变过程。利用油田实际资料，训练学生对测井资料进行综合解释，让学生掌握将测井信息转化为地层信息的基本方法和基本技能，能够进行地层的岩性识别，储层划分，油气水层的综合判别以及储层参数计算。通过实训实践考核，引导学生将理论知识与实践应用相结合，培养解决实际问题的能力，做到活学活用。

4.专题研讨和课堂汇报

设置专题研讨和课堂汇报考核环节。学生针对不同专题进行课下自主文献调研和分组研讨，课上汇报，教师进行总结和点评，每名学生根据自己在专题研讨中负责的研究内容和文献调研情况，撰写研究报告。教师综合考量汇报内容、汇报效果、学生提问表现和报告撰写质量进行打分和总结。通过这样一个学生为主、教师为辅的专题研讨和课堂汇报考核环节，引导学生进行自主学习、探究学习、合作学习，追踪本学科的热点和难点问题及最新研究进展，培养学生的自主学习能力及创新思维，开启学生内在学习潜力和学习动力。

5.期末考试

在过程化考核评价体系中，期末考试仍然是不可缺少的重要一环，虽然占总成绩比重降低，但考核内容覆盖面广，涵盖了教学大纲要求学生掌握的基础知识和重点内容，综合考查学生对所学习课程知识的灵活运用能力。

基于上述考核环节，建立了知识与能力并重的多元过程化考核评价体系，不同考核环节占总成绩的比例分配如表1所示。

（五）课程思政有机融入

中国石油大学（北京）是一所石油特色鲜明的双一流建设高校，学校的办学目标是“建成能源领域特色鲜明的世界一流研究型大学”。作为服务石油行业上游勘探领域的资源勘查和勘查技术与工程专业，肩负着为祖国石油工业培养高素质人才的重任，要求学生不但要掌握先进的科学文化知识和专业技能，而且要有为国分忧，吃苦耐劳的优秀品质。思政教育对培养学生的学习习惯、奉献精神、政治觉悟以及今后从事专业工作的热情和积极性都具有重要的作用。

1.充分挖掘思政素材

教学团队重视对课程思政素材的充分挖掘，从国内外测井技术发展历程、提出不同测井方法的研究思路及解决问题的方法等方面出发，通过对图片、音频和视频等多模态数据的搜集，针对不同章节建立思政教育案例库，弘扬我国地球物理测井工作者为祖国进行油气勘探开发的工作热情、创新精神和奉献精神。

2.有机融入思政元素

将课程思政案例有机融入教学大纲和教学课件，细化思政案例融入点，精准设计课程育人与教学各环节，从而让思政教育贯穿整个地球物理测井教学过程。通过思政元素的有机融入，促进本课程实现价值塑造、知识传授与能力培养相统一的教学效果。

三、教学改革的成效

基于“知识与能力并重，兴趣与任务双驱”的教学理念，教学团队持续推进课程教学改革，已经取得显著教学成效，达到了本课程“厚基础、重实践、强能力、高素质”的教学目标。

第一，地球物理测井课程改革调动了学生自主学习的积极性和主观能动性。学生对课程基础知识的掌握更加牢固，综合分析问题的能力有了明显提高。表2统计了近三年资源勘查专业学生的本课程成绩，结果显示优秀率以及优秀率和良好率之和均随着课程改革的推进逐年提高。

第二，学生实践技能和解决实际工程问题的能力进一步提高。在2019年第五届和2021年第六届全国大学生测井技能大赛中，我校学生斩获研究生组特等奖和本科生组一等奖，进一步验证了本课程的教学创新成效。

第三，课程改革成效也得到了学生的一致好评。该课程2019—2020（秋季）学生评教全校排名前12.7%;2019—2020（春季）学生评教全校前11.2%;2020—2021（秋季）学生评教全校排名前6.2%。该课程获评为2021年北京高校“优质本科课程”，以及学校“金质优课”。

综上所述，地球物理测井课程改革成效显著，该课程的教学理念和方法对所有的高等本科教育课程均有良好的借鉴作用。在今后的课程教学过程中，团队将继续以学生为中心、以学生学习产出为导向，不断丰富教学内容，优化教学方法，完善课程考核评价体系，强化非标准化、综合性等评价手段，促进高素质测井人才培养水平的提高。

参考文献

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注：本文为基金项目校级教改项目“《地球物理测井》考核方式的改革”（2016—2017）、校级教改项目“测井岩石物理实验设计”（2021）的研究成果。

作者简介：谢然红（1966— ），河南扶沟人，中国石油大学（北京）地球物理学院教授，博士，博士生导师，研究方向为岩石物理、测井方法及应用、测井储层评价以及油气输导层评价等。

（责编 罗异丰）