基于任務教學法的方法論課程教學改革與實踐
——以油氣田地質學課程為例

吳偉濤，時保宏，蒲泊伶，張 惠，王桂成

（1.西安石油大學 地球科學與工程學院，陜西西安 710065；2.西安石油大學 實驗管理處，陜西西安 710065）

持續本科教學改革、提高學生能力水平是高校教育亙古不變的系統性工程。我國的高等教育由精英教育階段進入大眾化教育階段以及普及化階段，需要培養出復合型、創新型和應用型等高質量的人才來滿足世界經濟的快速發展[1]。傳統的教學方法主體以教師滿堂灌、學生被動聽和師生互動低為特點[2-4]，這種教學方式嚴重影響了大學本科的教育教學質量，培養的畢業生多呈“強理論、弱實踐”的特點。國家政府頒布一系列教育改革的文件，以及OBE 國際工程教育理念，要求教學過程以學生為中心，加強學生主動學習的能力，將傳授知識轉換為運用知識解決實際問題，在問題解決過程中達到傳授專業理論知識、培養動手操作能力和提高德智體素質的教學效果，以此提升大學本科教育教學質量。多樣化的現代教學方法和手段促進了高等教育教學改革，極大地豐富了教學改革方式?！胺D課堂”節約了課堂講授時間，針對性的師生交流，提高了課堂效率[5-7]。線上線下混合式教學方式增加了師生之間的交流渠道[8-10]，尤其在當前嚴峻的新冠疫情下。網上資源庫的短視頻教學深化了知識點的內在涵義，通俗易懂地解釋，調動了學生學習的積極性和趣味性[11-13]。這些教學方式或手段都具有自己特有的優勢，而如何將這些方法有機融入教育教學方式中，成為下一步教學改革的重要問題。

任務教學法是一種現代的教學方法，運用多樣化教學手段，充分利用課前、課中和課后時間，以任務組織教學，讓學生主動參與整個任務的設計、分組、交流、完成和匯報工作中，充分發揮學習者自身的認知能力，在實踐中感知、認識和應用[14-18]。油氣田地質學（也稱油礦地質學）是一門可操作性強的方法論專業課程，可以作為任務教學法的典型案例，以課程教學任務引導學生，由知識課堂轉向能力課堂，達成培養學生自主解決問題和團隊協作的能力等課程目標。

1 油氣田地質學課程的特點及目標

油氣田地質學課程是對石油類高等院校資源勘查工程專業學生開設的一門專業必修課，是基于石油地質學、沉積巖石學、構造地質學、儲層地質學、測井地質學等課程學習之后開設的方法論課程。本課程共計5章36課時，講授內容依次為分別為鉆井地質、油層對比、油氣田地下構造、地層壓力和油氣儲量計算。相對系統理論性課程來說，該課程偏于實踐性，動手能力強，是應用多門專業基礎理論來解決油田實際問題的課程，其主要任務是將學習的地質理論應用到編制錄井圖、剖面圖、平面圖以及計算壓力、儲量的實際工作中，結合地質專業軟件，以培養學生的動手能力。如巖心錄井圖的編制需結合沉積巖石學課程的巖性特征以及測井地質學課程的巖性-電性響應特征，油氣田的構造（斷層）解釋會用到構造地質學的斷裂、背斜理論，以及儲量計算中涉及儲層地質學、石油地質學課程內容等。國際工程課程理念下的油氣田地質學課程目標包括兩個：①綜合運用基礎地質和油氣地質的基本概念和基本原理，編制及分析油氣藏的基本圖件，識別出地質現象，提高油氣藏評價過程中解決問題的能力，并得出合理的結論。②理解和掌握壓力參數、儲層參數計算的不同方法，選擇最合理的計算方法，求取不同的地層壓力、地質儲量及其參數。

本次教學改革實踐采用任務教學法思路，利用“翻轉課堂”、線上線下混合式教學等教學手段，以簡化的油田實際問題為出發點，將油氣田地質學課程教學內容分化多個教學任務，通過任務設計、地質理論學習和復習、任務實施和互動、成果匯報與探討等步驟來完成，加強教學相長，強調以學生為中心，讓學生“學-做-說”三者相結合，培養學生自主解決問題的能力和團隊協作精神，培育匠心精神，樹立學生正確的價值觀、人生觀和世界觀。

2 油氣田地質學課程教學改革環節

按照任務教學法的思路，油氣田地質學課程教學改革主要分為以下5個環節，分別為教學任務的設計、相關理論的預習和復習、學-做的有機結合、任務匯報和問題研討。

1）教學任務的設計

設計教學任務的思路是以油田現實中所碰到的復雜問題為索引，將油田的實際問題簡化，與教材知識點相結合，巧妙地設計成教學任務，讓學生通過專業的地質軟件來完成的課程任務，地質軟件如編制剖面圖的石文、平面圖的geomap。通過課題組老師的討論、梳理和總結，提煉出課程每一章的重點和難點并融入具體教學任務中去。油氣田地質學課程5章內容可概括為鉆井過程中地質資料的錄取與應用、油層對比的方法與步驟、油氣田地下構造（斷層）特征、油氣藏壓力分布特征和儲量計算方法及參數求取，其對應的單元任務分為8個（表1），分別是第1章的巖心錄井圖編制（任務1）和油氣層錄井方法識別（任務2）、第2章的油層對比圖編制、第3章的構造剖面圖編制（任務1）和平面圖編制（任務2）、第4章的地層壓力計算、第5章的容積法儲量計算參數確定（任務1）和不同類型的儲量計算（任務2）。每個單元任務設計的總課時介于3 ～5課時，不同任務中的講授時間也不相同，依據課程組的老師討論來確定，總體上介于1 ～3課時；上課時將任務打印出來，分發給學生，在講授后的剩余課時內（2 ～3學時）完成。如第2章的油層對比，總課時為5課時，內容包括油層對比單元、油層對比的依據（標志層、沉積旋回和巖性特征）和油層對比的方法，由油層對比的重要性引入，其是整個油氣田進行所有地質研究的基礎，引出油層對比的單元劃分，以及油層對比中的標志層和沉積旋回的成因及類型；學生實際操作內容為油層對比圖的編制，將大約15口井的井底坐標、所選取的測井曲線以及標志層的特征等資料發給學生，讓學生利用石文軟件來完成。第4章的地層壓力為5個課時，內容包括鉆井過程中不同地層壓力的概念、計算、開發過程中壓力變化、地下流體的流動方向以及地層壓力預測方法，其重點是對地層壓力的計算和地層流動方向的判斷。在講授為2個課時中，從現實油氣田勘探中所發生的井噴事故、井漏等實際事例，引出了準確計算和預測地層壓力的重要性，并融合生態環境、法治觀念等思政元素來樹立學生們正確的世界觀、價值觀和人生觀。如2003年的重慶市開縣高橋鎮羅家寨氣井發生井噴事故，事故原因在于未能準確計算地層壓力，發生有毒氣體（硫化氫）逸散而引起的多人死亡事件，造成了人民生命財產的損失和生態環境的污染。

表1 油氣田地質學課程的任務設計及課程目標

2）相關理論的預習與復習

在任務設計完成后，從任務中抽提出之前學習課程的知識點，讓學生借助慕課、網資源庫等網上以及圖書館等線下的多種學習資源，復習之前學習的知識點。同時，將課程任務的相關內容的視頻和多媒體傳給學生，提前預習2 ～4課時的課程內容，即滿足一個任務的完成。復習的專業地質理論主要為石油地質學、沉積巖石學、構造地質學和測井地質學中的相關理論，其次為地球科學概論、地震勘探原理的知識點。預習的重點是熟悉任務的要求和目標，掌握地質概念的含義、基本原理、理論，以及不同概念的差異性等內容。學生以3 ～5人為一組為宜，盡量形成學習成績好的、中等的和差的學生互相搭配，輪流當組長，在預習的過程中，把每個組員所碰到的問題相互討論、解決，如不能解決，在課堂上向老師提出并討論。設計任務要考慮每個組所給予的實際數據要有所差別，以避免小組之間的抄襲，但作圖或者計算方法的思路是一致的。

3）“做-學”的有機結合

在完成具體任務過程中，老師向學生發布任務，讓學生先理解任務的步驟和目的，最終達到師生之間交流清楚。任務的思路是將總任務分解成多個小的任務，分配給不同的學生來完成，并以完成的小任務為下一個任務的條件，建立合理的邏輯順序。每個組員都參與整個任務的完成，但每個學生側重點又有所不同，學生之間多交流、溝通，匯總并完成整個任務。如第1章的任務2為油氣層錄井方法識別。錄井方法包括巖心、巖屑、熒光、氣測、鉆井液等多種錄井方法，且每一種方法識別油氣層的方法有所差異，讓小組的每一個組員以某一種方式為主，掌握該種方式的特點、類型、內容、適用范圍以及油氣顯示特征等問題，結合所給的油氣田實際資料，分析單井縱向上的含油氣性特征。如巖心錄井是通過含油級別、滴水實驗來表征含油性，氣測錄井是通過全烴含量、重烴含量、烴形態、組分等信息反映含油性，鉆井液錄井則依據槽面顯示觀察，油花顏色、占槽面百分比、分布狀態、油氣味來判斷含油性特征。教師在課堂上主要指導學生碰到的共性問題，在一些多解的地方給學生提醒，明確地質參數的意義，對學生完成任務的過程監督，并討論相類似的問題，最終按照國家或行業標準規范來明確圖件的畫法，如巖性、含油級別的畫法，提高學生完成圖件的質量。

（4）多媒體匯報

任務匯報環節就是學生“說”的過程。在任務完成后，每個任務均需提交該任務的Word 文字報告和多媒體匯報報告，并隨機抽查2 ～3個小組匯報多媒體材料，時間限制在5 min 之內。首先要描述所編制圖件的現象，然后再用所學到的地質理論來解釋圖件的地質意義。如第3章的油氣田地下構造，任務2構造剖面圖的課時總計為5課時，講授內容為地下構造研究概述、井下斷層研究，實踐環節為構造剖面圖的編制。學生在多媒體中需要匯報構造剖面線的選擇、縱向地層展布以及斷層分布特征。實行組長匯報、組員補充的形式。

5）研究研討

任課教師對小組匯報的情況進行點評，點出學生在匯報中關于多媒體格式、語句通順、方式、研究內容以及舉止等多方面的問題，與學生探討在任務完成過程中所碰到的問題，對問題進行細心講解，并提出建設性的修改建議。教師給出各個小組每個任務的成績，這些任務的成績的總和占到課程總成績的40%～50%，而剩余的50%～60%則為期末考試成績的占比，主要是對任務總結的考查。同時，課程組的老師開展課程問題討論，將學生所碰到的問題總結和歸納，在下一學年的課程教學任務中重點講述本次所碰到的問題，完善和優化課程任務。

3 本次教學改革效果及存在問題

1）本次教學改革效果

本次采用任務教學法是對油氣田地質學課程教學改革的一種探索。在整個任務完成過程中，結合教師講授教學與“師生互動”教學兩種相結合的原則，縮減了講授課時，充分利用多種教學手段，增加了啟發式、互動式、研討式等環節[18-19]，增加了學生的參與度，提高了學生運用知識解決實際問題的能力。其效果主要表現在以下兩個方面：

①教師在任務設計的環節需要考慮油田具體問題、實際資料、其他課程內容、學生分組、任務分解等多方面的問題，做到資料有差異、思路無差別，并在任務完成中有益地引導學生；同時，教師講授知識要做到“減時不減量”。這些對授課教師都提出了高要求、高標準。

②學生的上課專注力、積極性和參與度明顯提高，鼓勵學生帶腦子來學習，手腦并用完成任務，在師生互動中讓學生對專業問題產生興趣，不僅要知其然，更要知其所以然，將學到的知識直接轉化為簡單地質問題的能力，有利于直接上手油田單位的工作。

2）本次教學改革存在問題及應對措施

本次教學改革在取得一定成果的同時，也存在一些問題，表現以下3個方面：

①課程設計的任務不夠精細，以及學生的地質基礎理論還不太牢固，完成任務的課時均超過預期安排的課時，需要精細任務以及加強學生基礎地質理論知識的回顧和復習。

②任務匯報采用輪流方式，仍有少部分學生不上心，處于隨波逐流的狀態；師生互動有所增強，但還未達到預期目標，還有約1/3的學生處于腦不動、手微動的狀態。這些需要加強學生的過程管理。

③本次教學改革未能有機融合思政元素。應結合油田實際案例，從政治認同、家國情懷、科學精神、道德修養、生態文明、法制觀念等方面挖掘思政元素[20]，以樹立學生正確的世界觀、價值觀和人生觀。

4 結論

1）方法論課程油氣田地質學將課程任務化，有效增加師生互動交流課時，有機結合學生的“學-做-說”工作，將知識課堂轉向能力課堂，達成培養學生自主解決問題和團隊協作的能力。

2）任務教學法的教學環節包括教學任務的設計、相關地質理論的預習和復習、“做-學”的有機結合、多媒體匯報和問題研討5個環節，并探討了本次教學改革的效果及存在問題，有利于形成方法論課程的可借鑒的教學改革模式。