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儲層地球物理學的主旨是利用地球物理學的理論與方法，對油藏工程、地質和地球物理等觀測數據資料進行分析，精細描述油氣藏儲層的巖性、物性和含油氣性。儲層地球物理學是評價油氣資源儲量和動態監測油氣開采的重要手段，為油氣藏勘探開發提供了重要的理論與技術支撐。隨著油藏工程技術和地球物理采集、處理與解釋方法的迅猛發展，儲層地球物理在巖石物理分析、巖性識別、流體檢測和物性預測等方面發揮了重要指導作用，已逐步成為“地質—工程”一體化勘探開發的關鍵技術。儲層地球物理學理論與方法的不斷完善，使得油氣儲層描述和評價的精度提高，降低了油氣勘探與開發的風險。儲層地球物理學課程具有涉及基礎知識面廣、理論方法多、內容跨度大、應用繁而雜等特點。該課程教學不僅要讓學生掌握如何利用地球物理學理論與方法解決實際油氣藏勘探開發中面臨的復雜地質工程難題，還要讓學生樹立正確的現代地學思維和地球科學發展觀。對于大三或大四學生來說，儲層地球物理學課程是對前面所學專業課程的梳理和總結，對學生搭建完備的專業知識框架和提升解決實際問題的能力具有重要意義，為提高學生專業素養和就業競爭力做出貢獻。然而，隨著授課對象特點和課堂教學氛圍的變化，如何改進教學方法和手段、激發學生學習興趣、提高課堂教學效率，成為授課教師在教學過程中需要不斷探索和思考的問題[1]。本文梳理了當前課程教學面臨的各種挑戰，結合地球物理專業的特點，探討從教學理念、教學手段、教學內容、實踐教學和考核方式等方面進行教學改革，以期對后續的課程教學有所啟示與幫助。
1儲層地球物理學課程的基本特點及教學現狀
儲層地球物理學是地球物理學相關專業課程的歸納總結和應用實踐，主要研究如何利用多學科的觀測數據定量預測油氣儲層礦物組分和含量、孔隙度、滲透率、含水飽和度及微觀結構特征等。本課程的教學目的是，讓學生理解儲層地球物理學的基本概念、方法原理和應用流程，使學生能夠針對油氣藏勘探開發中遇到的地質工程問題，提出最優的研究思路和解決方案。
1.1課程基本特點
儲層地球物理學是一門理論與實踐相結合的課程，能為學生將來從事儲層地球物理研究和工作打下堅實的專業理論基礎。該課程作為應用地球物理專業的核心課程，具有以下幾個特點：
1.1.1數理基礎要求高
儲層地球物理學課程對數學物理理論知識的要求比較高，學生應在學習完高等數學、大學物理、復變函數與積分變換、數值計算方法、數學物理方程、彈性波動力學、信號分析與處理等基礎課程之后選修本課程。授課時，教師要以數學物理方法為基礎，進行地球物理原理與公式的推導與求解。
1.1.2應用實踐性強
實踐性強是勘探地球物理課程的共同特點，本課程也不例外。在專業知識課程教學的基礎上，逐步引導學生利用所學知識解決實際問題。實踐教學課程主要包含兩個部分：一是理論教學，二是實踐教學。通過兩部分的學習，學生可以將理論知識與生產應用相結合，深化對專業知識的理解、掌握和吸收，培養自主學習和實際操作能力。
1.1.3多學科交叉融合
儲層地球物理學不僅涉及計算機、數字信號分析與處理等學科相關知識，也離不開地質學理論的指導和油藏開發技術的支持。以構造地質學、沉積巖石學、石油地質學和普通地質學等地質理論為基礎，完善目標靶區地質認識并建立合理的儲層地質模型，結合油藏開發工程技術，實現油氣藏井位準確部署和剩余油氣分布動態監測。
1.1.4理論與應用并重
理論是指導應用的依據，應用是檢驗理論的標準。在教學過程中，應堅持方法理論與實際應用并重，在介紹基本原理的同時，穿插講解應用實例，增強學生對所學內容的感性認識，加深對基本理論的理解與記憶。
1.2課程教學現狀
針對儲層地球物理學課程的基本特點，反思課程教學現狀，發現主要存在以下幾個方面的問題：
1.2.1教學模式比較固化
長期以來，以教師為中心的教學模式是課堂教學的主要方式。然而，這種教學方式往往會造成學生嚴重依賴教材和課堂教學，缺少學習的積極性和內動力，自學能力、獨立思考和解決問題的能力難以得到有效提高，教學效果不明顯[2]。
1.2.2教學手段比較單一
傳統的板書教學方式效率比較低下，不夠生動直觀。多媒體教學提供的信息量大，但單純采用PPT演示容易讓學生感到枯燥乏味，課堂氛圍比較沉悶，學生學習效率低，教學效果不理想[3]。
1.2.3授課內容比較陳舊
由于學時限制，課程講授的內容大多是比較經典的理論與方法，涉及的新技術、新方法很少[4]。隨著地球物理理論與方法的不斷改進與完善，傳統的教學內容已經難以滿足當代學生的學習需求。如何將前沿熱點課題、科學研究成果融入課程教學，是需要授課教師不斷思考的問題。
1.2.4理論與實踐不統一
理論教學和實踐課程通常分別由不同教學風格的教師講授，導致學生不能很好地將理論與實踐結合起來，影響了對學生動手能力的培養。實踐教學由于課時比較少、軟硬件設備配置不足，難以保證每個學生都親自動手調試與分析，降低了學生的參與積極性，很難達到實踐教學的預期。
1.2.5考核方式過于單一
傳統的課程考核采取“平時考勤+期末考試”的終結性評價模式，考核方式比較單一。學生在期末考試前死記硬背就能通過考試，沒有真正理解相關的概念和原理，對知識框架體系比較模糊。
2儲層地球物理學課程教學改革
對儲層地球物理學課程中存在的問題，本文嘗試從教學理念、教學模式、教學內容、教學方法、實踐教學和考核方式等方面探討教學改革并提出相應的改進措施，力求切實提高課程教學質量。
2.1創新教學理念，改變教學模式
課堂教學是教師教授知識的主要方式。傳統的課堂教學是“填鴨式”的，學生缺乏獨立思考的時間，往往只能被動接受既有的知識和經驗。顯然，這種傳統的灌輸式教學模式已經難以激發學生的學習興趣和積極性。應樹立“以生為本”的教學理念，突出學生的主體地位，讓學生更加積極主動地參與課堂教學，在理解理論與方法的基礎上，善質疑、多分析、勤思考。教師在課堂上要積極引導學生去發現問題，課后讓學生帶著問題查閱資料，通過小組討論提出合理的解決方案，為學生提供自主學習、自由討論、互動交流的平臺。比如，教師在講授巖石物理理論時，讓學生預習巖石物理手冊中的內容并推薦相關文獻，引導學生對比幾種常見巖石物理模型的公式推導過程、物理假設和適用條件等，通過分析不同方法的優缺點和適用性，促進學生對知識點的理解與吸收。還可以結合當前國家重大發展戰略方針設置一些開放性問題，讓學生獨立思考、自由發揮，以激發學生的學習興趣，給學生留下深刻印象。比如，讓學生探討儲層地球物理學如何在“碳達峰”“碳中和”戰略中發揮作用，以及儲層地球物理學在深部油氣資源勘探與開發中面臨哪些挑戰。實施以學生為主體的教學模式，適當進行引導性教學，可以使學生變被動接受為主動探索，激發學生的學習熱情和好奇心，拓展學生的發散性思維，提高學生的課堂學習效率，進而提升教學效果。
2.2豐富教學手段，活躍課堂氛圍
當前的教學手段以多媒體教學和板書講授相結合的方式為主，然而形式僵化的多媒體展示和板書容易讓學生覺得枯燥，導致學習興趣減退、學習效率低下。為了達到良好的教學效果，調動學生的積極性，應針對不同章節內容采用多種教學手段相結合的方式。例如，在講解地震正演時，可以利用三維動畫模擬地震波的傳播過程，力求加深學生對基本理論和概念的理解；在介紹巖石物理理論和AVO公式時，用板書和口頭講授的方式推演方程，同時要求學生進行同步推導，以加深其對公式的理解和掌握；在講解開發地震基礎時，利用短視頻展示如何將地質、地球物理和油藏工程信息結合起來指導井位部署和預測剩余油氣分布，讓學生直觀了解地質學家、地球物理學家和石油工程專家是如何協同工作的，增強學生的感性認識。另外，還要充分利用現代教學手段營造熱烈的課堂氛圍。比如借用中國大學MOOC（慕課）優質專業課平臺，采取線上線下相結合的授課方式，讓學生體驗教學名師的風采；利用雨課堂智慧教學工具進行課中隨機提問，不僅能讓教師及時了解學生對知識點的掌握情況，也能促進學生持續保持課堂專注力[5]。
2.3優化教學內容，完善課程體系
儲層地球物理學內容繁多，章節之間聯系緊密。因此，科學優化教學內容，合理搭建教學體系，能夠讓課程結構分明、章節脈絡清晰。一方面，根據教學大綱要求和專業方向需求，對課堂內容進行適當優化和調整。通過尋找基本概念、基礎原理和技術方法之間的內在關聯，再與相應的生產應用進行串聯，明確教學任務和教學目標，使學生在有限的學時內掌握更多知識。另一方面，將課程教學與科研前沿和生產實踐相結合，在授課過程中及時更新知識體系，引入新理論、新方法以及前沿熱點，開闊學生視野，深化學生對專業知識的了解[6]。傳統的儲層地球物理學課程以經典方法理論為主，知識體系比較分散，涉及的學科前沿知識較少。結合教學大綱和專業特點，筆者詳細梳理了本門課程的教學重點和難點，重新整合和擴充了教學內容。優化后的課程體系主要分為巖石物理基礎、油氣定量檢測、地震反演技術、儲層參數預測、地震屬性分析和開發地震解釋六個部分。在這一套教學體系中，巖石物理基礎為油氣定量檢測、地震反演技術、儲層參數預測、地震屬性分析等地震儲層預測的核心技術提供理論基礎，而地震儲層預測方法又服務于開發地震綜合解釋。這種課程編排解決了傳統教學內容與應用實踐脫節、知識體系相互孤立的弊端，使教學內容具有一定的深度和廣度，內在邏輯性更強、層次感更突出，能夠讓學生比較容易地把握課程的框架體系。
2.4加強實踐教學，引導主動探索
儲層地球物理學是理論性與實踐性都很強的核心專業課，目的是培養學生利用地球物理理論與方法解決實際地質或油藏工程問題的能力。實踐教學階段可以設置具有一定綜合性和探索性的研究題目，著力培養學生獨立解決實際問題的能力和創新能力。本課程的實踐課總計40學時，筆者根據理論教學內容設計了個人獨立編程實踐和團隊配合操作反演軟件兩部分。個人實踐部分主要是編寫與理論方法相關的Matlab程序，比如建立巖石物理模型、預測橫波速度、同步預測物性參數、巖石物理模版制作、合成地震記錄生成、地震波場模擬等，目的是確保每個學生的動手能力都得到增強；團隊協作部分是將學生每4～6人分為一組，每組學生相互配合操作地震反演軟件，分別開展地震和測井數據加載、地震層位拾取、井震數據標定、地震子波提取、初始模型建立和地震反演分析等上機操作，最終提交疊后、疊前地震反演的彈性參數剖面，并撰寫完整的課程設計報告，目的是培養學生團隊協作解決實際難題的能力。設置個人實踐和團隊協作環節，不僅加深了學生對儲層地球物理學知識點的理解，也提高了學生的動手能力和團隊協作能力。
2.5健全考核方式，保障教學效果
考核是檢驗教學質量和教學效果的重要一環，建立合理的考評機制是提升教學質量和激發學生潛能的重要手段。應改變傳統“一考定全局”的評價方式，采用過程性評價和總結性評價相結合的方法，在教學的全過程中對學生進行評價與指導，促進學生綜合能力的提高[7]。過程性考核主要包括考勤、課堂討論和平時作業完成情況等；總結性評價則設置了多個與課程教學內容相關的開放性研究課題，將班級學生分成多個小組，每個小組通過查閱文獻資料，協同合作完成課程結題報告撰寫和PPT制作與匯報。聯合多種考評機制不僅激發了學生的自主學習意識和創新意識，也很好地實現了教學考核目標，提高了教學質量。
3結論
培養具備扎實的地質、地球物理和石油工程等多學科交叉背景的復合應用型人才是一項系統工程，需要不斷深化和完善課程教學改革。本文在充分調研儲層地球物理學課程教學現狀的基礎上，結合實例探討了從教學理念、教學手段、教學內容、實踐教學和考核方式等方面進行教學改革的可行性。以人才培養目標和教學大綱為指南，轉變傳統教學理念，突出學生主體地位，采用多樣化教學手段，及時更新與專業需求和科學前沿相符的教學內容，強化實踐教學，完善考核制度，以調動學生的學習積極性和主動性，培養學生創新性地學思維和地球科學發展觀，提高學生分析和解決實際問題的能力，為學生今后的學習和科研打下良好的基礎。
參考文獻
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[7]李長偉.“地球物理反演”課程的教學實踐探索[J].實踐與探索,2012(13):234.
作者:潘豪杰 王鵬 陳雪菲 單位:長江大學地球物理與石油資源學院
