石油工程“岩石力学”课程的教学改革研究

目前，油气工业由浅层、中层逐步向深层次进军，由常规油气资源到非常规资源方向发展，地层岩石力学特性成为安全高效勘探开发油气资源时需要综合考虑的主要因素，而且遇到的岩石力学问题日趋复杂。岩石力学课程是石油工程专业的核心基础课程之一。随着新技术的飞速发展，岩石力学也处于不断发展中，这为岩石力学课程教学提供了新思路及理论框架。重视和加强石油工程岩石力学课程的教学改革研究，尤其是及时解决这门课程教学中的问题，对培养高质量、高水平的油气钻采工程地质力学人才有重要意义。
　　一、岩石力学课程教学中存在的问题
　　1.课程学时安排不够合理。岩石力学是研究岩石/岩体在各种力场作用下的变形与破坏规律的理论及其实际应用的基础学科。岩石力学的许多概念、方法理论以及公式是从工程地质学和土力学借鉴来的。它涉及多种学科知识，比如流变力学、断裂损伤力学、材料力学等知识，学习难度非常大，而随着通识教学课程内容的不断增加，专业课程课时不断缩减，这意味着要花费更少的时间去教会学生这门课程，所以“满堂灌”成为当前本课程教学中极为普遍的现象，课堂上更注重理论教学，而理论知识教学比较枯燥，给学生学习带来了一定困难，造成学生学习积极性不高。
　　2.课程教学方式比较落后。作为石油工程专业重要的基础课程，岩石力学课程内容十分丰富，它与工程实践是紧密结合的。目前院校教学受资金、场地及工程条件等因素影响，理论教学和实践是脱离的，这不利于激发学生学习兴趣和实践能力的提升，不利于应用型人才的培养。其次，课程教学手段较单一，虽然教师在教学过程中紧跟时代步伐，利用现代多媒体进行教学，但并没有充分发挥现代多媒体在教学中的应有作用，未能达到预期教学效果。
　　3.考核手段比较单一。学生考试成绩往往是课程学习效果的反映，一般都是通过卷面考试来检验学生课程学习效果的。学生考试成绩一定程度上可以反映教师的教学水平，也是检测教学目标达成的重要手段。但就目前岩石力学课程考核成绩的现状来看，最终成绩往往是期末考试成绩和平时成绩的简单结合，而期末考试主要是考核理论知识的记忆及掌握情况，而对学生的思考分析与解决问题能力的考核未真正体现出来，不利于学生真正有效地学习与运用岩石力学相关知识，这种单一的考核体系一定程度上也妨碍了教师主观能动性的有效提升。
　　二、岩石力学课程教学改革措施
　　随着对能源需求的不断增长，油气开采环境变得恶劣、难度加大，面临各种问题，比如高压高温和井壁失稳、井喷井漏等与岩石力学相关的问题，这对石油工程专业人才的要求日益严苛。而要让学生在短短一个学期32—40学时内，学好岩石力学这门课程并掌握其精髓，就需要教师在课堂上科学引导，抓好课堂教学，充分培养其应用岩石力学知识，分析和解决相关石油工程问题的能力，以及自主学习与获取新知识的能力。
　　1.重视课堂教学内容的优化。岩石力学是贯穿于油气勘探和开发全过程的专业学科。岩石力学知识体系比较零散，其理论知识丰富且复杂，对本科生来说是非常深奥难懂的课程。首先要保证其教学内容的先进性（需要及时更新整合现有的教材），要重视和其相关学科发展动态结合。必须实时关注石油工程中出现的新技术、新装备、新工艺和新问题，根据石油工程发展实际来调整、优化课程教学内容，科学合理地组织教学。其次，课程教学要重视创新，让课堂教学更加新颖有趣，充分调动学生学习积极性。设置课堂互动，让学生主动参与进来，并激励学生积极思考与大胆实践，课后主动总结与复习，布置作业应增加“综合计算分析或工程设计应用题”的比例，这样方能使学生加深理解掌握一些重要的概念和方法原理，达到立竿见影的学习效果。
　　2.重视课程教学方式的优化。岩石力学是一门实践性非常强的学科，其课程教学要重视理论和实践的有效结合。但传统教学更侧重于理论知识的学习，一般都是教师讲授，学生听课并记录，这虽有利于理论知识的传授，但很难激发学生主动学习的兴趣。所以课堂教学要重视教学氛围的营造，教师要善于根据教学内容的难易，利用提问式、讨论式、启发式以及研究式等相结合的方法教学。要重视学生实践能力的培养，首先要鼓励和引导学生参与实践项目（开放性实验和课题研究），将课程理论知识融入实践项目中，引导学生利用所学理论知识解决实际问题。其次，可以利用计算机仿真技术有效弥补场地、条件限制的问题。并安排学生到实验中心实习，更多地参与实践锻炼，提高其独立分析解决问题的能力。
　　例如，针对常规岩石力学实验观测难、可对比性差，重复测试费用高、周期长，不易实现等问题，本课程教学运用数值仿真技术手段再现不同条件下岩石的变形、破坏，数值仿真实验不仅可替代部分物理试验，更重要的是能够更立体直观地呈现许多物理试验所不能观察到的力学现象，深化学生对岩石力学相关理论的认识和理解，同时也使得课堂教学更生动形象，利于最大程度激发学生的学习热情和兴趣。
　　3.重视先进技术的利用，丰富教学方式。当前教学多以电子课件为主、以黑板板书为辅。现代多媒体可以充分利用文本、图形、动画和视频的形式给学生展示课程内容，带给学生更直观的感受，调动学生的学习兴趣，极大提高教学效率。当前网络学习资源非常丰富，教师要重视引导学生在课程学习过程中，充分有效利用网络资源，比如师生建立现代岩石力学学习交流QQ群和微信群，即问即答，提高学习透明度。让学生注册慕课，到慕课上学习相关知识。它可以让师生互动以及生生互动，更加灵活;慕课有非常独特的教学理念碎片化学习以及快速反馈，带给学生全新的体验。这些都有利于提升学生的学习积极性和主动性，进而提升教与学的水平及效果。
　　4.重视考核方式的优化。岩石力学课程考核方式的优化，要重视考查方式的改进。对学生课程学习效果的考核，可以调整考试内容，将原来2部分调整为4部分，划分为平时出勤、阶段性测试、专题演讲以及期末考试，其中平时出勤课堂考察和阶段性测试各占成绩的10%，自主选择的专题演讲占成绩的20%，期末考试成绩占60%。这种考核方式有利于科学合理地评价学生的课程学习效果，能直接真实地反映学生的课程实际学习能力与创新能力。