巖石物理學課程建設與教學論文

　　1課程建設

　　針對石油測井研究生教育的巖石物理學與其他領域的巖石物理學側重點不一樣，它側重于與油氣相關聯的物理性質的實驗研究和如何應用于油氣勘探方面的知識與技術教育。該課程對于本校測井研究生的教學最早開始于1991年，當時沒有統一的教學大綱和教材，只是為了讓研究生了解用于測井的巖電實驗技術和方法，因而只能從大量的國內外文獻上總結歸納出來一些巖石電學的研究結論和實驗方法，同時結合實驗裝置的開發(fā)經驗，匯總成講義講授給研究生。該課程經歷了20多年來的積累，豐富了內容，形成了相對固定的教學內容，并且與現場的巖電實驗技術緊密結合，對于提高學生的實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驗上研究巖石的物理性質、這些性質間的相互關系以及它們實驗室測量方法和實驗數據處理分析技術。對于石油測井專業(yè)的研究生來說，巖石物理學開課旨在培養(yǎng)學生更好地理解儲層巖石物理參數之間的關系，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。根據這些需求，我們制定了課程的教學大綱及教學內容，編制了講義，制作了多媒體，設計了課后練習題。教學內容主要包括巖石的電學性質、巖石電學參數的測量方法和實驗數據處理分析方法三部分。多媒體（PPT）圖文并茂，生動直觀，課后習題針對性強，方便學生在課后回顧課堂內容，更深入地理解所學知識。第一部分介紹巖石的電學性質（電導率或電阻率、介電常數和磁導率）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，并根據這些變化規(guī)律給出巖石的響應模型以便模擬巖石的電學響應，為電法測井資料的解釋提供理論基礎。這一部分分三章，第一章介紹巖石的導電性，內容包括水的導電性、黏土的導電性、影響巖石導電性的因素和巖石的導電模型；第二章介紹巖石的介電特性，內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理論模型；第三章介紹巖石電學參數的頻散，內容包括介電常數的頻散和電阻率的頻散。第二部分介紹巖石電學參數的測量方法。這部分也分三章，第一章介紹巖石介電常數的實驗室測量方法，內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驗室測量方法，內容包括電橋法、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測量方法，內容包括巖石物理實驗基本流程、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參數的測量。第三部分介紹實驗數據處理分析方法，內容主要包括數據的回歸分析和測量誤差與不確定度。另外，也安排了一次課進行實驗室參觀，內容包括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率和介電常數、用HP8753C測量巖石介電常數和用HP8753C進行時域測量等。

　　2教學模式改革

　　教學研究與教學改革是促進課程建設的重要因素[1]，傳統的高等學校教育多采用“滿堂灌”的方式進行，只重視考試的結果，并且忽略了學生在學習過程中的主體作用[2]。具體而言，教學改革主要針對以下幾個方面：第一，教學目標定位不明確[3]。針對石油測井專業(yè)的對巖石物理知識和技術的需求，將理論知識與實際工作更好地結合起來是被重點強調的內容，根據這一需求，我們采取“因需施教”的策略，制定教學內容，編制講義，多媒體以及習題集等。第二，忽略了學生的主體地位。傳統教學中，教師缺乏與學生的溝通和交流，所以對學生的知識掌握情況無法做出深入的了解，也認識不到學生在教學過程中的需求[3]。因此，本課程的教學模式改革主要鼓勵學生參與教學活動，在課程中部分相對獨立和完整的小內容，例如巖石導電模型、介電模型及巖石物性參數測量方法等，事先分配給學生，讓他們上課前去檢索閱讀文獻，并總結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生可以提問和討論，最后老師總結和補充，而且大家對講解的學生進行打分作為平實成績的一部分。第三，教學方法相對單一。在傳統高校教學中，普遍使用講授法開展教學活動，在這種教學模式下，教師較少關注與學生的互動情況、學生的參與情況以及學生在學習中產生的問題。因此，我們在課程教學過半后，組織學生做了問卷（問卷表如表2所示）調查，了解學生的需求。調查結果是100%的學生對第1至第3選擇答案C和第5題選擇答案A，80%的學生第4題選擇答案A。結果表明學生全部喜歡老師講一部分，學生也講一些，老師對學生講的部分進行補充和總結，并喜歡課程成績考核采用寫課程報告的方式進行，認為這樣更能真實反映學生的學習效果。80%的學生認為讓學生參與講課可以調動他們的學習積極性，并全部對與課程內容有關的科研前沿更感興趣。這些調查問卷印證了我們教學模式改革的正確性和有效性。

　　3結論與不足

　　通過巖石物理學課程的教改，制定了課程的教學大綱和內容，編寫了講義，制作了多媒體，編寫了習題集，完善了課程體系，并通過教學模式改革及問卷調查得到以下結論：（1）學生喜歡課程教學過程中多與老師互動，參與課堂教學，并認為互動可以調動學生的學習積極性，提高教學效果。（2）學生更喜歡課程考核采用寫報告的方式，而且認為那樣能更真實反映學生的學習效果，他們都對與課程相關的學科前沿感興趣。雖然本教改建立了課程體系，改進了教學模式，但是還有一些不足，課程教學內容中主要是有關電學性質方面的，而聲波及放射性方面的還沒有，這有待于以后的補充。

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