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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)
針對石油測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與技術(shù)教育。該課程對于本校測井研究生的教學(xué)最早開始于1991年，當(dāng)時沒有統(tǒng)一的教學(xué)大綱和教材，只是為了讓研究生了解用于測井的巖電實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法，因而只能從大量的國內(nèi)外文獻(xiàn)上總結(jié)歸納出來一些巖石電學(xué)的研究結(jié)論和實(shí)驗(yàn)方法，同時結(jié)合實(shí)驗(yàn)裝置的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，匯總成講義講授給研究生。該課程經(jīng)歷了20多年來的積累，豐富了內(nèi)容，形成了相對固定的教學(xué)內(nèi)容，并且與現(xiàn)場的巖電實(shí)驗(yàn)技術(shù)緊密結(jié)合，對于提高學(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)室測量方法和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)。對于石油測井專業(yè)的研究生來說，巖石物理學(xué)開課旨在培養(yǎng)學(xué)生更好地理解儲層巖石物理參數(shù)之間的關(guān)系，從而培養(yǎng)其在測井儲層評價的過程中解釋儲集層的能力。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，生動直觀，課后習(xí)題針對性強(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。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)室測量方法，內(nèi)容包括低頻段的測量方法、射頻段的測量方法和高頻段的測量方法；第二章介紹巖石電阻率的實(shí)驗(yàn)室測量方法，內(nèi)容包括電橋法、伏安法，二極法、四極法、多極法、電極陣列測量、線圈法測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、相對滲透率、毛管壓力、潤濕性、陽離子交換量和聲學(xué)參數(shù)的測量。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測量儀器的使用、用HP4194A測量巖石的電阻率、用HP4191A測量巖石的高頻電導(dǎo)率和介電常數(shù)、用HP8753C測量巖石介電常數(shù)和用HP8753C進(jìn)行時域測量等。
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)過程中的主體作用[2]。具體而言，教學(xué)改革主要針對以下幾個方面：第一，教學(xué)目標(biāo)定位不明確[3]。針對石油測井專業(yè)的對巖石物理知識和技術(shù)的需求，將理論知識與實(shí)際工作更好地結(jié)合起來是被重點(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，所以對學(xué)生的知識掌握情況無法做出深入的了解，也認(rèn)識不到學(xué)生在教學(xué)過程中的需求[3]。因此，本課程的教學(xué)模式改革主要鼓勵學(xué)生參與教學(xué)活動，在課程中部分相對獨(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，講完后如有聽不明白的學(xué)生可以提問和討論，最后老師總結(jié)和補(bǔ)充，而且大家對講解的學(xué)生進(jìn)行打分作為平實(shí)成績的一部分。第三，教學(xué)方法相對單一。在傳統(tǒng)高校教學(xué)中，普遍使用講授法開展教學(xué)活動，在這種教學(xué)模式下，教師較少關(guān)注與學(xué)生的互動情況、學(xué)生的參與情況以及學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的問題。因此，我們在課程教學(xué)過半后，組織學(xué)生做了問卷（問卷表如表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，老師對學(xué)生講的部分進(jìn)行補(bǔ)充和總結(jié)，并喜歡課程成績考核采用寫課程報告的方式進(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)動他們的學(xué)習(xí)積極性，并全部對與課程內(nèi)容有關(guān)的科研前沿更感興趣。這些調(diào)查問卷印證了我們教學(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，編寫了講義，制作了多媒體，編寫了習(xí)題集，完善了課程體系，并通過教學(xué)模式改革及問卷調(diào)查得到以下結(jié)論：（1）學(xué)生喜歡課程教學(xué)過程中多與老師互動，參與課堂教學(xué)，并認(rèn)為互動可以調(diào)動學(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報告的方式，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有，這有待于以后的補(bǔ)充。
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