石油工程实验教学模式改革

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石油工程实验教学模式改革

摘要:

建立在理论学习基础之上的实验教学是衔接理论与实践的重要环节。随着石油行业技术竞争日益激烈,如何培养石油工程专业的本科生应用能力和创新能力是高校实验教学的重要目标。西南石油大学石油工程实验教学中心在当前形势下致力于提高学生的创新能力,实施了实验教学模式改革措施。主要通过对实验教学讲授模式以及考核模式的改革,实现学生创新性能力的提高。

关键词:

石油工程;创新能力;教学改革

对于工程性质极强的石油工程学科来说,培养学生的应用能力和创新能力显得尤为重要。国内各阶段学生在创新思维能力的开发方面落后于许多发达国家,这就是我们为什么学得很累却成果不多、成果不精的原因之一,本科毕业生创新能力的缺失最主要的原因在于我国高校的实践教学环节比较薄弱[1-3]。创新力是人格特征和综合素质的体现,不断地探索如何培养学生的创新性思维能力是我们提高石油工程实验教学质量,培养高素质人才的必经之路[4-6]。

1传统实验教学模式的优势及其局限性

目前,高校本科实验教学绝大多数仍然采用让学生按照标准的实验步骤进行实验操作的教学方法。这种固有的实验教学模式进行了几十年必定有它不可替代的优势,但是随着行业的发展,人才需求的转变,这种教学模式在人才培养方面的局限性也随之越来越突出。教学模式的落后直接牵制了学生能力的培养,导致学生的能力得不到明显的提高。

1.1传统实验教学模式的优势

传统实验教学模式是在大纲要求的实验内容基础上,给学生详细地介绍了实验原理,严格规范了实验步骤,尽可能全面地总结好实践经验和注意事项。这样的教学模式能够在有限的实验学时之内让学生掌握到大纲要求的实验知识点,顺利完成实验操作,并且最大限度地避免了在实验过程中可能出现的操作失误。这样既保护了实验仪器少受损坏又保证了学生的人身安全。传统实验教学模式对于实验教师来说教学过程更加轻松,仅仅需要按部就班地讲授实验步骤和批改实验报告。学生的实验成绩也仅仅通过一份实验报告就可以体现出来,这样节省了实验教师花在教学上的时间。

1.2传统实验教学模式的局限性

随着石油行业不断向高科技方向发展,创新能力强的毕业生成为石油行业紧缺的人才。从各大油田反馈信息表明,目前本科毕业生普遍实践应用及创新能力亟待提高。而对于本科生实验教学这一衔接理论与实践的重要环节如何实施改革,迫切地需要实验教学人员反思和改进[7]。传统的实验教学模式侧重于实验的操作,很多学生对实验原理的掌握并不重视,仅仅满足于得到相关的实验数据就草草结束实验。我们知道实验原理是实验的根基和灵魂,实验的每一个操作步骤都是基于这样的原理之上而制定的。在实验报告上交之后我们抽查显示,很大一部分学生在完成实验项目之后仍然无法清晰地阐述该实验的实验原理。传统的实验教学模式给学生详细地描述了实验步骤,学生在操作过程中完全照搬实验步骤,并没有思考这些步骤的设计理由,仅仅是机械地按照实验指导书上的步骤盲目地开关各个阀门,记录相关仪表数据。有的毕业生到了油田遇到同样的实验项目采用同样的实验原理,换一台实验仪器就完全不知道怎样操作了。另一方面,传统的实验教学模式在实验操作之前就给学生详细总结了实验中可能会犯到的错误,这样虽然降低了实验过程中出现问题的几率,却让学生对错误可能产生的严重后果没有得到高度的重视,在油田实践中造成无可挽回的损失。

1.3改革的必要性

“授人以鱼不如授人以渔”—灌输式的教学模式在当今高速发展的社会迟早会被启发式的教学模式所替代。一味地更新实验教学仪器并不能从根本上达到培养学生思维能力的目的,因此实验教学人员必须改革实验教学的方式,在不动摇实验操作这个重点的基础之上,进一步强化实验原理的掌握度,鼓励学生自己设计实验步骤,甚至开发研制新的实验仪器[8-9]。

2教学模式的改革与实践

为了解决上述问题,我们从以下几个方面对石油工程的实验教学进行了探索性的改革,并试点进行了改革后的实验教学,从考试情况及学生的意见反馈都显示出教学质量得到了大幅度的提高。

2.1讲授模式的改革

原有的实验讲授方式是在实验开始之前统一将实验原理、实验步骤、注意事项一并给学生讲解完毕再进行实验操作。改革后我们采用了两段式的讲授方式。第一段讲授:首先在第一次课给学生详细介绍实验所用到的一些基本原理,详细介绍实验仪器的构造及流程但是不讲解实验步骤,讲解过程中注意使用启发、提示性的语句引导学生。用一台实验仪器作为模型,讲解完毕之后让学生在不通水电气的情况下自己熟悉该实验仪器,甚至拆卸和重新组装该仪器。通过对实验原理和仪器的熟知,自己设计实验步骤。课后将学生的实验设计报告收回,实验教师在第二次课之前认真批阅学生的实验设计报告,错误之处标注出来提醒学生注意。批改过程中注意优选出实验步骤设计合理并且有创新点的设计报告。第二段讲授:第二次课讲解标准实验步骤,让学生对比自己设计的实验步骤,修正并改进。对于与标准实验方法不相同,但是步骤合理完善的设计方案,鼓励学生按照自己的方案进行实验,并且和标准实验步骤做出来的结果进行对比。例如:测孔隙度的实验,实验指导书给出的标准实验步骤是根据不同钢块组合建立几个方程式联立求解未知数的方法得到岩心的骨架体积。而有的学生根据调研结果设计了“查图版法”,这种方法根据平衡压力与岩心夹持器里面钢块的体积之间的关系曲线,通过查曲线图版求得岩心的骨架体积。对于类似这样优秀的实验设计给学生一起分享,激发学生的创新兴趣。在第二次讲授过程中给学生提出实验中的诸多注意事项,让学生对比自己设计的疏漏,提高学生的重视度。然后按照实验指导书上面的标准步骤正式进行实验的操作以及相关实验数据的采集,完成实验项目。通过前面对实验原理的强化和对实验仪器的熟悉,学生在完成实验的时候明显更加的游刃有余,向教师提出的各种问题也更加的有深度有水平。实验课后认真完成数据处理部分,书写实验报告。对于有价值的实验设计或者仪器改进想法予以大力的支持,后续申报开放实验题目,创造更有价值的开放性实验成果。

2.2考核模式的改革

由于改革了实验教学模式,因此,必须制定与其相协调的成绩考核模式,这样才能引起学生足够的重视度,提高实验教学质量[10-11]。我们给出的最终实验成绩计算公式为:实验设计成绩*20%+实验报告成绩*75%+创新分*5%=实验总成绩(每项成绩均为百分制)。其中实验设计成绩着重考察学生对基本实验原理的掌握情况以及对实验仪器的熟知度,这一部分对学生自己设计实验步骤的准确性不作更高的要求,允许学生有出错的情况,这样才能加深学生对错误的认识;实验报告是学生在严格按照实验指导书上的实验步骤完成的实验,因此实验报告的完成情况仍然是考察的重点,要求学生正确获取实验数据,并且后续做好精准的数据处理和误差分析;创新分是给予在实验设计上面有突出创新点的学生额外奖励的分数,但是由于仍然立足于本科生的实验教学,这一部分暂时只占有5%的比例,避免实验总分悬殊过大。对于在实验方面有特殊潜质和浓厚兴趣的学生为其提供更高的平台,申请研究经费支撑学生的后续研究,指导和配合学生完成各项课题。

2.3改革遇到的问题

由于细化了教学过程,加入了更多考察内容,因此需要的实验学时数大大增加,这一改革只在独立设课的实验项目上进行了试点教学,取得了很好的效果。学生普遍反映这样完成一个实验项目的收获比以往完成几个实验项目的收获更大。对于课程内涵盖的实验项目,由于课时量有限,采用这样的教学模式显得时间仓促。因此下一步需要在课程设置的时候适当增加实验学时,调整各个实验项目的学时数分配。增大实验室的开放度,满足学生在课后时间随时到实验室进行自学。由于加大了学生创新能力培养的力度,无论是在讲授过程中还是课后批改实验步骤设计和实验报告过程中,都加倍地增大了实验教师的工作量,对于实验教师来说需要很强的责任心和对工作的热情。同时随着学生能力的提升和视野的拓展,要求实验教师自身的专业功底过硬并且要与时俱进,及时更新自己的知识储备。

3结语

该实验教学模式的改革从讲授模式和考核模式两方面着手,全力提高学生的创新能力和应用能力,试点班的教学成果显著,极大地鼓舞了教师和学生的探索热情,迈开了实验教学改革的重要步伐。对于石油工程专业的实验教学来说,不断提高学生的创新思维能力需要贯穿实验教学始终。如何通过教学模式的改革来实现教学质量的提高,培养工业工程领域高素质应用型人才是我们青年实验教学人员需要一直努力探索和尝试的永恒课题。

作者:钟烨 杨林 单位:西南石油大学石油与天然气工程学院 川庆钻探工程公司井下作业公司

参考文献:

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[3]姜国强,周立,荣德生,等.“电气控制与PLC应用”课程教学模式改革与探索[J].实验室科学,2013(2):66-69.

[4]陈言俊、王延伟、曹庆丰,等.创新实验室的建设与创新教学的实践[J].实验技术与管理,2009,26(1):11-13.

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[6]黄解军,袁艳斌,崔巍,等.创新性实验教学体系的改革与实践[J].实验科学与技术,2007(5):80-82.

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[8]辛继湘.自由是研究性教学的基本精神[J].高等教育研究,2009,30(9):63-67.

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