基于“MOOC+雨课堂”的混合式教学探索与实践——以“油气钻采工艺与设备概论”课程为例

刘 阳，蒋发光，叶哲伟，张 梁

（西南石油大学 机电工程学院，四川 成都 610500）

一、混合式教学在油气钻采工程领域应用的现状

混合式教学是当前高等教育教学改革研究的热点话题，它有机融合了在线网络教学与传统课堂教学的优势，不仅可以充分实现教学资源的共享和优化，使学生自主学习的灵活性和多样性大大增加，还使得移动式教学、多元互动生产以及新型师生关系的构建成为可能。由于混合式教学极大地突破了传统面对面式课堂教学的局限性，且有利于提高学生的课堂参与度并显著改善教学效果，它的发展和推进越来越受到广大高校的青睐［1-2］。

混合式教学在石油类高校课堂教学中的应用目前正处于快速发展阶段。2017年，韩国庆等［3］搭建了基于雨课堂+微信工具的混合式教学平台，探索了混合式教学在石油工程专业核心课程“采油工程”教学中的应用；2018年，盛茂和张逸群［4］利用雨课堂工具开展了石油工程专业“完井工程”课程混合式教学设计与实践探索；2019年，陈先超等［5］通过分析传统“渗流力学”课堂教学存在的弊端，提出了基于翻转课堂的“渗流力学”课程混合式教学思路和教学方法；2019年，朱海燕等［6］初步探讨了利用计算机虚拟现实技术开展“海洋油气钻井实验”课程教学的可行性；2020年，马天寿等［7］结合混合式教学的优点和“钻采概论”课程的特点，分析了开展混合式教学方法探索与实践的必要性；2021年，朱静等［8］从学习环境、学习资源、学习方式和考核方式四个方面阐释了混合式教学在“石油加工工艺学”课程中的应用。不难看出，石油类高校教师在混合式教学课程建设方面开展了大量的实践，但混合式教学在石油工程、机械工程等专业主干课程教学中的研究与应用尚处于探索和完善阶段。主要原因在于，广大教师尚未完全理解混合式教学的内涵与本质、对混合式教学的发展价值认识不够，高校对混合式教学实践的评价和管理机制尚不完善、对混合式教学课程的环境建设支持力度有限。为此，以MOOC+雨课堂工具为依托，取长补短，优势互补，探索混合式教学在“油气钻采工艺与设备概论”课程教学中的实践与应用，实现“油气钻采工艺与设备概论”课程高质的教学效果，从而为石油类高校“油气钻采工艺与设备概论”课程教学改革提供新的思路。

二、“油气钻采工艺与设备概论”课程特点及教学中存在的问题

“油气钻采工艺与设备概论”课程是石油类高校石油工程、机械工程等专业的一门专业基础课，课程总学时为32学时，其中理论学时占81.25%，实验学时占18.75%。课程主要讲授石油天然气的形成、钻井工艺与采油采气工艺以及设备的工作原理。通过该课程的学习，学生将懂得石油天然气勘探开发主要流程、相关工艺及设备的工作原理和结构特点，能够初步掌握石油天然气开采、储存、运输等专业知识和管理技能，初步分析石油天然气在生产过程中相关设备对社会发展和社会进步的影响，了解石油天然气在钻井、采油气、集输过程中可能出现的问题，从而为后续课程学习提供基础。通过本课程学习，学生应达到以下要求：（1）掌握石油与天然气的形成原因、钻井工艺与采油采气工艺以及设备的结构特点和工作原理，了解石油、天然气在钻采过程中可能出现的问题和影响；（2）能够初步分析石油、天然气在生产过程中的相关设备对社会发展的影响、对环境的影响，以及对社会发展进步的影响。

油气装备课组教师们通过多年的教学实践，逐步发现“油气钻采工艺与设备概论”课程的教学主要存在以下问题：（1）课程内容所涉及的知识点繁多，各部分内容之间既相对独立又存在紧密联系，基础概念、技术工艺、装备结构及工作原理等相互交织。授课教师很难在有限学时内做到课程内容的全覆盖和详细讲解。（2）课程内容不仅理论抽象，还与工程实际紧密联系。但传统教学普遍以理论讲授为主、工程实践为辅，课堂上师生互动不积极、不及时，导致学生课后自主学习的积极主动性较弱，作业抄袭严重。（3）授课教师很难根据学生的实际情况进行差异化和个性化教学，导致教学方法和策略调整不及时，教学过程考核难度大，课程考核方式相对单一，难以有效评估学生学习的参与度和知识掌握情况。

针对“油气钻采工艺与设备概论”课程教学中存在的问题，如何调整教学策略，改变教学方法，充分调动学生学习的主观能动性，弥补传统课堂教学的局限性，提高“油气钻采工艺与设备概论”课程的教学成效，是目前“油气钻采工艺与设备概论”课程教学改革亟须解决的问题。线上+线下相融合的混合式教学方法是解决上述问题的有效手段，是一种不受时间和空间限制的新型教学模式，其充分融合了传统教学与网络教学的优势，实现了多元素、多维度的统一协调。混合式教学过程中，教师利用雨课堂智慧教学平台发布课前预习PPT、共享课程资料和MOOC视频。学生通过自主学习初步了解待学内容的知识背景、基本概念、基本原理、配套工具及装备的特点，对于理解不透彻或不懂的知识点可以提前留言。授课教师在收集整理问题后可及时调整和设计课堂教学内容，以帮助学生理解和掌握待学知识的重点和难点。

三、基于“MOOC+雨课堂”的混合式教学设计

（一）混合式教学的线上教学设计

目前，中国大学MOOC在线学习平台已拥有多门与“油气钻采工艺与设备概论”相关的在线开放课程资源，但专门针对非石油工程专业学生的“油气钻采工艺与设备概论”课程资源尚未上线。为此，结合“油气钻采工艺与设备概论”课程的特点，选用中国石油大学（华东）开发的“石油工业概论”、西南石油大学开发的“钻井与完井工程”，以及承德石油高等专科学校开发的“石油钻采机械”MOOC资源的部分内容作为线上教学的主要内容。在此基础上，根据教学计划，课前通过雨课堂工具发布课程预习PPT资料、视频动画等，同时发布与待学内容相关的MOOC视频，要求学生在规定时间内完成视频资源和PPT资料的学习，并完成相应的测试作业，线上学习的内容和资料根据教学安排滚动更新。

该阶段的主要目的是，使学生能够快速地了解待学知识点以及知识点背后的背景知识，进而将学习情况及时向授课教师反馈，以便教师根据学生学习情况及各章节知识点的难易程度优化设计教学内容。例如，本课程第一、二章将分别讲授石油工程的基本知识和石油勘探的基础知识，虽然该部分内容涵盖的知识面较宽，但学生通过本课程需要了解和掌握的知识点却相对简单，如果仍采用传统课堂教学模式，势必过度消耗有限的教学学时。因此，此部分内容可安排学生借助“石油工业概论”“MOOC在线资源”自主学习，然后在课中答疑的过程中进行适当的知识拓展。

第三章钻井工程基本知识是本课程学习的重点和难点，学时占课程总学时的31.25%，教学内容涉及钻井工艺过程与技术、钻机主要子系统等，各知识点之间跨度较大，不同钻井方式的实现过程、钻机子系统的工作原理等理解难度较大，传统课堂教学主要通过动画、视频、PPT等对该部分进行讲解。学生虽然在课堂上对相关知识点有所理解和掌握，但课后遗忘、知识理解不透彻等问题仍十分突出。对该部分内容，单纯依靠课堂教学很难取得理想的学习效果，有必要开展课前MOOC学习，以确保每名学生在初步了解不同钻井工艺、钻机装备等原理的基础上进行课堂学习。学生可将理解难度较大的内容进行记录或通过雨课堂留言板与教师进行沟通交流。教师可在MOOC后台查看学生视频观看情况，以便对视频观看不及时的学生进行提醒和督促，同时将视频观看时长、测试题成绩等计入课程总成绩。

（二）混合式教学的线下教学设计

线下教学环节是混合式教学的重要组成部分，主要包括课堂教学、课堂互动、课堂测验、课后作业完成情况反馈等。课前，教师需根据学生在MOOC平台的学习情况，总结梳理学生学习过程中存在的共性问题和典型认知误区，以便在课堂教学中利用雨课堂工具对相关知识点进行深度讲解和答疑解惑。同时，教师需结合课前MOOC学习情况调整和完善原有的教学设计，尽量在课堂教学中突出授课章节的重难点内容并进行详细讲解，以便学生能够充分理解所学知识点的基本原理和内涵。授课过程中，学生可利用雨课堂工具的弹幕功能对存有疑惑的知识点进行及时反馈，教师可根据弹幕内容进行逐一解答，也可采用研讨式教学方式对该部分内容进行讲授，学生5人为一个学习小组。教师通过将螺杆钻具结构进行分解，再将各分解部分的图纸打印并分发给学习小组。经过教师引导和小组讨论后，教师随机指定学习小组代表进行螺杆钻具结构组成及工作原理的讲解，讲解过程中及时纠正和补充，使学生达到融会贯通地掌握知识的目的。此外，为吸引学生注意力、活跃课堂气氛，教师可通过雨课堂工具的“随机点名”等功能提高学生的课堂参与度，充分调动学生的学习兴趣和积极性，以达到提高课堂教学质量和效果的目的。

（三）混合式教学下课程考核体系的构建

与传统课堂教学的课程考核体系不同，混合式教学模式下的课程考核体系构建必须将课程主要内容与混合式教学的特点相结合，真正打破传统课堂教学以期末考试和平时成绩来评价教学质量和效果的弊端。为此，本课程从课前、课中、课后三个方面构建了多元化的混合式教学课程考核体系，课程考核贯穿教学全过程，实现了“教、学、考”有机融合的目的。其主要包括以下四个方面的内容：（1）课前学习效果评价。该阶段主要是对学生的学习情况进行综合评价，以便教师及时掌握学生的学习情况。评价指标包括学生登录线上学习平台的时长、课前MOOC学习及测试成绩等。（2）课堂学习效果评价。该阶段授课教师应灵活采取多种方式进行课堂教学成效的考核，如课堂提问、分组讨论、案例分析与讨论、雨课堂随堂测试等，以此全面调动学生课堂学习的积极性和主动性，并对学生的综合素质进行检验。（3）课后学习效果评价。课后考核是混合式教学考核中的重要环节之一。教师可以布置适当的课后作业，包括分析讨论题、计算题等，以此检验学生对所学知识的运用能力，进而实现课堂教学内容的真正内化。学生完成课后作业后，教师及时对学生的作业完成情况进行批改和点评，并将批改点评情况及时向学生反馈。（4）期末考试。期末考试是对学生知识掌握情况的综合检测，也是教师改进教学方式、总结教学经验的重要依据，因此必须发挥期末考试在混合式教学中的重要作用，使学生将日常学习获得的知识点进行串联。

混合式教学的课程成绩主要由MOOC学习及测试成绩、雨课堂测试成绩、课后作业、课堂出勤率、期末考试成绩及实验成绩等组成。其中课前MOOC学习及测试成绩占10%，课中雨课堂及分析讨论等成绩占10%，课堂出勤率占5%，课后纸质作业成绩占10%，期末考试成绩占55%，实验成绩占10%。

四、混合式教学的实践效果分析

基于“MOOC+雨课堂”的混合式教学在学校机械工程专业的“油气钻采工艺与设备概论”课程教学实践中进行了应用，应用后课程目标达成值较传统教学模式（2014级采用）显著提升，课程目标1达成值由2014级的0.755提升至2017级的0.876，课程目标2的达成值由2014级的0.717提升至2017级的0.864。比较而言，课程目标2的达成情况较弱，其原因主要为学生只注重工具知识（机械部分）的学习，对工艺知识的学习相对欠缺。采用混合式教学后，学生通过线上线下自主学习、分组讨论等方式，对油气钻采工艺与设备的基本原理有了更加深刻的理解和掌握，课程达成情况明显改善。

从不同教学模式下的期末成绩统计结果来看，混合式教学班级的平均成绩和课程成绩合格率明显高于传统课堂教学，课程平均成绩逐年提高，由2014 级的78.88 分提高至2017 级 的85.80分，课程成绩合格率也由2014级的82.98%提高至2017级的96.15%。综上可知，在“油气钻采工艺与设备概论”课程教学实践中开展混合式教学可以明显改善教学质量，提高学生学习成绩。

结语

本文在分析“油气钻采工艺与设备概论”课程特点及教学中存在问题的基础上，从不同角度讨论了开展混合式教学方法探索与实践的必要性，进而开展了基于“MOOC+雨课堂”的“油气钻采工艺与设备概论”课程混合式教学设计并进行了教学实践。实践发现，运用“MOOC+雨课堂”的混合式教学模式能充分调动学生的学习积极性和兴趣，培养学生的学习兴趣和融会贯通能力，使得混合式教学的教学质量和教学效果相比传统课堂教学显著提升。