时间:2023-11-02 10:08:45
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇地质学课程,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
学生入校后先进行3周的军训,然后就接触到“地质学基础”这门课程。学生在学习过程中会出现如下情况:对课程学习的目的和作用不明白;课程的内容多,学生缺乏合理有效的学习方法,许多知识掌握不了;由于以上因素影响,学生会有些迷茫,学习积极性不高。如果不能很好地解决这些问题,会导致学生产生负面情绪,影响课程教学和学习效果,甚至造成退学。笔者认为,解决问题的关键是加强交流引导。俗话说:“师傅领进门,修行在个人”。大一新生对大学生活充满期待和好奇,对未来充满憧憬和迷茫。不少学生被动地选择了现在的专业,缺乏对专业的了解和兴趣,甚至还带有一丝失落和专业情绪。这时他们需要的是真诚的交流和正确的引导,需要被“领进门”。在交流过程中,他们可以逐渐认识到地理科学专业的内涵和作用,了解自己将来可以做什么,然后确立个人的奋斗目标,并规划和安排自己的大学生活。师生见面交流会是较为有效且可行的引导方式。课程学习之初召开以专业为单位的师生见面交流会,首先向学生总体介绍本专业的培养计划、课程安排、往届学生的学习和就业等情况,然后详细介绍专业课程及授课教师,最后学生与教师交流互动。通过见面会,可以让学生认识地理科学专业,确立奋斗目标,明白课程设置的目的和意义,了解各课程之间的联系和区别,从而更好地学习。另外,“地质学基础”课程讲授时通过举例说明,让学生理解学习该课程的重要性,了解地质学与地貌学、水文学、中国地理、土壤学、生物地理学、地球化学等后继学习内容之间的紧密联系也是有效方法。
精选授课内容
国家对大学本科教育要求之一是“厚基础”。在进行“地质学基础”课程教学时,应根据地理科学专业特点和学习目的,从地质学课程丰富的内容中精选出主要内容,并着重加强基本概念、基本原理和基本方法的教学,把握主次,突出重点,让学生学习起来有明确的方向和目的。由于地质学研究的主要内容是地球的物质组成、结构构造、发展历史和演化规律,因此笔者认为在地理科学专业“地质学基础”课程教学中,应以矿物、岩石、构造运动、地史为主要授课内容,拓展开来即矿物、岩浆岩、沉积岩、变质岩、板块构造、地质构造、地震、地质年代、地壳历史研究方法、地壳演化简史(表1)。在教学过程中,笔者结合了青海省省情以及青海师范大学地理科学专业的实际情况实践了这一授课内容,表现为授课条理清晰,学生容易掌握这门课程的框架和主要内容,效果较好。目前青海师范大学地理科学专业“地质学基础”课程课堂教学选用了宋春青等编写的《地质学基础》作为教材[3]。该书特点是内容较为翔实,阅读材料较多,但学生学习时也抱怨阅读量大,抓不住重点,定价太高。考虑到授课内容顺序安排、编者的个人偏好、地质学的发展、学生的个体差异等因素,笔者向学生介绍了教材的作用及其局限性,并推荐了夏邦栋主编的《普通地质学》,以及陶晓风和超主编的《普通地质学》作为参考教材,推荐了英国地质学家莱伊尔的《地质学原理》中译本以及许靖华编著的图书等作为补充,推荐了国内著名的地学期刊编辑部的网站,如《中国科学-地球科学》、《岩石学报》、《地质论评》、《第四纪研究》等作为学习的延伸。
改革教学方法
教学进度表是安排课程教学内容和进度的一种表格,它的填写对于教学有一定意义。笔者主张将教学进度表电子化,即制成Excel表格形式,教师填写好后,通过网络发送给相关人员审核、打印并集中签字盖章。这样填写方便,更改容易,省时省力。虽然已经确定了授课的主要内容,也安排了教学进度,但在课程讲授过程中还会出现重点不突出,过于注重细枝末节的问题。作为年轻教师,精力充沛,责任感强,有实践“传道、授业、解惑”的强烈冲动,试图将自己所学对学生倾囊相授,知识面扩展得太大。另外由于经验缺乏,往往把握不好该讲多少讲多深,出现本该多花时间讲的没有讲透讲明白,而应该少讲的却讲多了。这可能造成学生对重难点的把握和知识点理解的困难,并导致自己面对的是一双双迷茫的眼睛。为了改变这种状况,提高教学效果,笔者向经验丰富的老教师请教,旁听了多位教师的课程讲授,并在教学过程中不断揣摩、体会、总结和积累,获得一套较为有效的方法,教学效果大为改观。笔者讲课中按照预先的方案开展,根据学生的反应情况适时调整,根据具体情况适当发挥。在讲授过程中,尤其要注意信息传达的技巧性和有效性[4]。多媒体是一项图、文、声、像结合的信息传递技术,是提高教学效率,保证教学质量的重要手段[5]。多媒体对于地质学课程教学的优势在于[6]:图片、动画和录像等使枯燥的地质现象更加生动、形象,能吸引学生的注意力;可加深学生对复杂地质现象的理解,提高教学效果;减少教师在课堂上板书和画图的时间,提高课堂时间利用率;改善了教室的空气状况,减少了粉尘对人体的危害。鉴于此,青海师范大学地理科学专业“地质学基础”课程的教学也采用了多媒体手段,将之前靠板书无法展示的大量图片、影像内容生动呈现在学生眼前。
目前许多课程的教学采用了多媒体手段,但部分教师或过于迷信多媒体,或产生了惰性,或缺乏对多媒体教学的理解和技巧。笔者认为:多媒体在形象展示图片动画的同时,主要起到提纲或展示主要授课内容的作用,幻灯片上不适宜出现大篇幅的文字;授课不是读幻灯片的过程,而是教师将幻灯片上展示的主要内容通过通俗形象的语言传授给学生的过程,使其被学生接受、理解和掌握;多媒体教学不是授课的唯一手段,授课时除了用幻灯片展示图片和其他内容外,可灵活利用黑板边讲边画来讲授一些基本原理,还可利用实物,如典型的标本教学;课堂授课与作学术报告面对的对象不同,讲授方式也应有区别[4],不宜快速翻动幻灯片,要对许多重要内容强调和重复,慢下速度来让学生记笔记;可以让学生拷贝多媒体课件,便于学生学习。在教学中发现,部分学生对教材依赖性强,一旦教师授课内容安排与教材不符,就觉得不正常,很不适应。这时要和学生沟通,改变他们对教材的看法,让学生不迷信书本,教材只是一本参考书,并告诉学生将怎样安排课程内容的学习。在教学中,教会学生学习的方法也是基本目标之一,即所谓的“授之以渔”,毕竟大学四年不是其学习阶段的全部和终结,而仅仅是学习的开始。笔者要求学生在学习过程中首先认真做到预习、听讲和笔记、复习、作业这四个步骤,然后根据个人情况阅读相关书籍和文章,观看相关影视资料来开阔视野;要求学生学习过程中掌握基本概念、基本原理和基本方法,打牢基础;鼓励学生尽量用理解而不是死记硬背的方法;通过一些综合性较强的地质实例,让学生领会各部分知识间的联系,让学生朝着能力培养和学以致用方向努力。鉴于青海师范大学地理科学专业将来有学生从事中小学教育,笔者通过简单的例子说明很多问题没有所谓的“标准答案”,中小学教师应引导孩子们思想火花的迸发,以此让学生领会更为合适的教育理念。#p#分页标题#e#
重视实践教学
中图分类号:G642 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2012)05-0257-02
0引言
构造地质学是地质学的重要分支学科,是石油地质学研究的重要支柱,是评价油气远景不可缺少的依据。构造地质学主要研究由内力地质作用所形成的褶皱、断层、节理等各种地质构造的形态、产状、规模、形成条件、成因机制、分布规律和演化历史。该学科主要针对高等院校地质学专业和资源勘查工程专业的学生而开设的。它对于培养优秀的地质专业人才具有重要的影响作用,因此对该课程进行教学改革具有重要的意义。本文通过对目前我校构造地质学教学现状进行分析,提出了一些改革方法和建议,试图不断提高教学质量和效果,对学生今后的发展、树立学校品牌乃至对行业的发展都有十分重要的意义。
1构造地质学教学存在问题分析
通过对我校近几年的构造地质学教学情况的分析,发现在教学过程中普遍存在如下问题:
1.1 学生对课程性质认识不清对于初入象牙塔的大学生来说,在学习过程中,对初高中均有接触的英语、数学、物理等基础课程接受的比较自然,而对专业课比较陌生,对自己将要从事专业的认识也十分模糊。构造地质学是我校资源勘查工程的专业基础课,本学科是构造学的一个分支。它主要介绍构造地质学领域的最基本知识、思维方式和操作技能。它不同于公共基础课,对于初学者来说接受和理解都比较难,不知道学这些有什么用、怎么应用。致使学生在学习上的盲目性和缺乏兴趣,使得学生的学习动力不足,从而影响学习质量和教学效果。
1.2 教师的教学设计能力有待提高教师作为教学过程的主导者,引导学生能动地进行认识活动、循序渐进地掌握文化科学知识和基本技能,以提高学生的综合素质。因而教师的教学过程在培养高质量人才过程中起着重要的作用。我校构造地质学教学团队中的青年教师普遍学历层次高,但大都在本科为非师范专业毕业,而且从事教学时间短,他们对于教学设计的工作还不够熟悉,缺乏实际工作能力。而对高校教师而言,教学设计特别是课堂的教学设计是一项重要的基本功。它直接影响大学生素质和学习能力的提高,从而影响教学质量和效果。
1.3 书本知识与实际应用脱节构造地质学的教学不同于英语、数学等基础课程,构造地质学是理论性、实践性都很强的课程。它是由理论课、实验课及野外实践三个环节构成,描述性的内容较多,而计算公式和复杂的推理较少。我校在构造地质学的教学安排中没有合理的分配这三个环节的教学时间,使得理论课与野外考查课间隔时间太长,不能将学习的理论知识及时有效地在实际的实践中得到应用,从而使得学生不能很好的理解所学的知识,影响学习效率和教学质量。
1.4 学校选择的教材较单一教材建设是实现教学目标的基础,选择一本好的教材是实现教学大纲、教学目标与内容的根本,也是学内容与保证教学质量的前提。由戴俊生老师主编的《构造地质学及大地构造》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材,主要是针对地质学专业和资源勘查工程专业的本科教学而编写的。该书本着加强基础、培养能力、追踪学科前沿和突出石油特色的原则,系统地介绍了岩层产状、应力、褶皱、节理、断层等的基本概念、基本理论和基本研究方法。将基本地质理论与实践作为重点,有轻有重、层次分明、突出重点、强调特点,较好地保证了地质类专业的教学效果。我校的资源勘查工程专业及资源勘查技术等其他地质相关专业均采用该教材,但该教材在构造地质学分析与研究方法教学方面不能满足教学需求,因而对于提高学生实际工作能力有一定的局限。
2提高构造地质学教学质量的几点建议
目前,构造地质学的教学在学生、老师和学校各个环节都存在很多问题,致使构造地质学的教学质量没有得到显著提高。针对存在的这些问题,结合多年来科研和教学经验,本人提出一些看法和改革建议:
2.1 介绍专业应用领域和前景,激发学生的学习热情为了避免学生盲目学习,缺乏学习的积极性和主动性,这就要求我们在新生入学时或专业课开课前,尽量抽出一部分时间大致介绍一下专业的概况和本课程的应用领域和前景。可以邀请一些油田工作人员和专业课老师为学生举办一些介绍相关的专业背景知识的讲座,也可以从国际和国内能源发展状况来说明石油工业的重要性。石油作为一种战略物资,越来越受到各国的重视,其实质就是对石油能源的争夺。我国现在也高度重视石油工业的发展,把石油作为重要战略物资,放在优先发展地位。介绍我们所从事的地质勘探专业是石油工业的龙头专业,事关石油工业的突破和发展,这就更依靠年轻一代的大学生努力和拼搏。通过讲解,培养学生的专业理想,激发学生的专业兴趣,增强学生对所从事专业的自豪感和荣誉感。同时介绍一些学习专业课的方法,特别是对于构造地质学这种专业基础课,它不同于公共基础课,需要学生改变学习思维和方法。
2.2 建设优秀的教师队伍教学过程,即指教学活动的展开过程,是教师根据一定的社会要求和学生身心发展的特点,借助一定的教学条件,指导学生主要通过认识教学内容从而认识客观世界,并在此基础上发展自身的过程。对于年轻教师而言,通过组织培训交流来积累经验,还可以通过专家组的听课评审来不断提高实际的工作能力。
教学过程作为一种特殊的认识过程,是促进学生全面发展的过程。年轻教师在教学过程中要明确有计划、有目的地引导学生进行认识的过程,要明确教什么、怎么教,并避免灌输式的教学,提倡参与式的教学,引起学生的求知欲;要避免结论型的过多而问题型的甚少;要避免教学设计过细,教学“弹性区间”较少。只有做到这些才能让学生过多的参与进来,变学生的适应性发展为创造性发展,变学生的被动学习为主动学习,从而免去了填鸭式的教学模式,能更多的开发学生的应用能力和智力。
总之教师是课程实施的主体,教师的教学能力也关系到培养人才的质量。因此,提高教师的整体素质、强化教师的竞争意识和责任意识,有助于教学水平和科研水平的显著提高。
2.3 注重能力培养的实践教学构造地质学是理论性和实践性都很强的课程,除了良好的理论教学之外,构造地质学野外实习教学也是重要且必须得教学环节。学生通过老师的课堂讲授掌握教学大纲所要求的基本知识、基本理论。但学生在对于构造地质学这门课程的学习时,普遍觉得枯燥、难懂、难记,对于一些抽象的概念、术语更是束手无策。基于这种情况,我校在进行构造地质学的教学安排时,加大实验教学和野外考察的课时。为了培养和锻炼学生的动手能力和创新意识,培养学生的地质思维,实验课要以学生为主体,放手让学生尽量独立完成实验,教师仅就基本原理和要点进行讲解和辅导,锻炼学生的地质思维和文字表达能力。在做好实验课的同时还要强化野外实习,虽然通过理论课程和实验课的学习,学生对地质构造现象有一定的概念,但对相应的构造地质学内容了解还是比较少,不全面且抽象,加上实际地质构造现象的复杂性和多样性,使得学生不能将课堂学习的内容和实际构造现象完全融会贯通。所以野外实习对于构造地质学的教学来说是必要的教学环节。同时应合理安排理论课、实验课和野外实习的的教学日程。只有这样才能使学生做到理论与实际融会贯通,使抽象的概念描述转变成具体的地质现象。
2.4 合理选择教材,相辅相成合适的教材是一门课程成功的关键因素之一。我校本科生培养阶段所用的教材对于基本概念、基本知识、基本理论的教学是可以满足要求的。但是对于分析和研究构造地质学、培养和提高学生实际工作能力的目的还有所欠缺。因此,从全面提高构造地质学的教学质量的角度出发,还应在教材选择方面有所改革。
对于不同类型的学生,在遵循大纲要求的前提下,对其教学内容进行适当的调整。特别是对于一些转专业的学生来说,在没有一定专业基础的前提下学习构造地质学会很吃力,所以对于这种情况的学生要积极引导,指导他们在课余时间主动自学,并与本专业学生多多交流。同时对于本科生和研究生教学要有所侧重,既要避免教学内容的重复还要防止有所遗漏。总之,应结合我校实际情况,合理选择教材,为提高构造地质学的教学质量提供良好的基础条件。
3总结
专业课教学是大学教育中一项极为重要的内容,教学质量的好坏直接关系到专业人才培养的质量,甚至对学生今后的发展都会产生重要影响。因此,无论从学校、教师还是学生的角度,都要高度重视。要根据我校实际情况和教学现状,不断进行探索、改革,培养学生的专业兴趣,激发学生的学习热情,提高教学质量。
参考文献:
[1]戴俊生.构造地质学及大地构造.北京:石油工业出版社,2006.11.
[2]薛平.地质类本科专业设置和人才培养,中国地质教育,1997(01).
[3]滕玉洪,李世安,王岫岩,伊三泉.关于普通地质教学改革的探讨,中国地质教育,1994(01).
[中图分类号] G423.07 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2014)18-0172-02
水文地质学是研究地下水的科学,主要研究地下水在与岩石圈、地幔、水圈、大气圈、生物圈和人类活动相互作用下,其水量与水质在时间和空间上的变化,以及对各个圈层产生的影响,从而服务于人与自然协调的可持续发展。[1]以河南理工大学为例,水文地质学是该校地质工程和水文与水资源工程专业的一门主干专业基础课,同时也是勘查技术与工程、地球信息科学与技术、土木工程等专业的重要基础课,是一门比较系统、基础理论性很强的地质学课程。
河南理工大学地球信息科学与技术专业(以下简称“地科”专业)主要学习地球科学与信息技术相关的基础理论知识与技能,培养具有扎实的地学理论基础,掌握地学信息获取与处理、地球物理勘探技术、地学软件开发,能从事国土资源数字化、遥感及地球信息识别、处理与分析的高级专门人才。笔者去年负责地球信息科学与技术专业2009级学生的“水文地质学”这门课的教学工作。“水文地质学”是该专业的专业限选课,2009级两个班共54名学生,其中48名学生选择此课。通过课程的学习,掌握水文地质学的基本概念、基本理论和方法,对于以后该专业学生毕业后从事相关工作提供理论依据。因此,作为任课教师,搞好非地质专业“水文地质学”课程的教学工作,显得尤为重要。
一、非地质专业“水文地质学基础”授课现状分析
以河南理工大学为例,目前,在地科专业、勘查技术与工程等和地质学科相关的非地质专业中,水文地质学作为专业限选课,有逐渐被萎缩和淡化的趋势,主要表现在一是同为地质相关专业,课程性质由必修变为限选,二是野外实践教学环节减少或取消,三是学时数减少。究其原因,主要是制订专业教学大纲时,讨论不充分,另外学校资金投入不够。地质学科实践性较强,野外实践花费较高,对于学院而言,实习经费主要花在地质专业的相关课程的实习上,而非地质专业的一些地质基础课程就处于尴尬的境地。
二、非地质专业“水文地质学基础”教学中存在的问题
一是学时较少。对于非地质专业学生学习水文地质学课程,由于缺少相关基础知识,必须拿出较多的时间学习水文地质基础知识,因而学时数需求较大。比如,中国地质大学的“水文地质学基础”课程50学时,包括实习和实验10个学时,同济大学的“水文地质学实验”13学时,而我校地科专业开设此门课程只有32学时,并无实验和实习课。“水文地质学基础”中基础知识较多、概念繁杂,在有限的学时内学好这门基础课难度较大。二是野外实习与理论学习时间安排有矛盾。地科专业在大一下学期有嵩山地质认识实习,其中一条线路是水文地质实习,而地科专业开设这门课在大四上学期。学生在没有学这门课时就去现场实习,导致老师讲得很多,学生由于没有基础,听得也很茫然。三是教学内容的学时分配上存在问题。在编写教学大纲时,是根据总的教学目标先将学时确定下来,然后根据学时来编写教学大纲,这就造成在教学内容的选择和学时的分配上存在矛盾。
三、教学探索
笔者在“水文地质学基础”课程的教学基础上,针对地科专业,在教学内容和授课方式上进行探讨,仅供借鉴。
(一)授课内容的选择
1.授课内容重点突出
笔者在授课时参考的教材为《水文地质学基础》(王大纯编)和《水文地质学基础》(第六版,张人权等编)。由于学时的关系,教师不可能采取全篇精讲的方式来教课,只能有所侧重的教授并使学生掌握水文地质学的一些概念,如岩石的水理性质、地下水的赋存等,地下水运动的基本规律、地下水补给与排泄进行重点讲解,地球上水的分布及地下水与环境等方面的内容比较简单,通俗易懂,让学生自学即可。
2.补充内容,扩展学生知识面
鉴于地科专业是地质与信息技术相结合的专业,河南理工大学又为煤炭主体专业为主的高校,多数学生毕业后去煤矿企业就业,所以笔者在授课时加入了煤矿水害防治信息化、相关研究生优秀硕士论文、课题科研报告等方面的内容,使学生了解所学知识在实际生产中的应用情况,拓宽学生的知识面,增加学习此门课程的兴趣,培养学生的创新意识。
3.增加实验环节
另外,在授课中安排4~6个学时做水文地质学实验,测定岩石的水理性质,如持水度、给水度、孔隙度、容水度等,理解地下水赋存和运移参数及相互关系;测定渗透系数,理解达西定律的物理意义。在实验中,避免“教师说得多,学生做得少”的局面,让学生先回顾相关概念和知识,然后按照实验步骤来做实验,引导学生发现一般规律,提出问题,而后老师解答问题。通过做实验,锻炼了学生的动手操作能力,并且能使学生更深刻的理解相关知识。
(二)授课方式的多样化
1.“讨论式”教学法的应用
在上每一节课之前,先提出几个和本节课有关的问题,供学生思考。可以集体讨论,如果学生都明白,就稍微一点就过;如果学生想不到,就给予适当的引导,最后讲原理和方法,让学生彻底明白。引导学生将知识和实例结合起来,启发学生的思维,激发学生浓厚的兴趣。如在讲地下水化学成分形成作用时,可以从灰岩地区泉口出现钙化的原因,提出为什么油田储层地下水中H2S、NH4+浓度较高,而SO42-,NO3-含量很低等问题;在讲地下水与环境的内容时,提出水质引起的氟斑牙、水垢、地面沉降等问题。
2.多媒体教学手段的使用
随着信息化的普及,现在高校课程都采取多媒体教学。多媒体传递的信息量大,可以丰富教学内容,图文并茂,可以弥补有限的学时满足不了教学任务的情况。但同时应该注意,利用多媒体教学,授课速度容易加快,为了让学生对所学知识消化吸收,要避免“念屏”现象。[2]多媒体不能完全替代课堂板书,课堂教学中应该板书与多媒体结合使用。比如在讲“流网绘制”这一节时,在多媒体上可以列出绘制流网的具体步骤和流网成图,但是如何画流网必须要现场板书演示,教会学生如何根据边界条件确定等水头线或流线,然后根据流线和等水头线正交规则,得到正交网格即流网图。如果只给出步骤和流网成图,学生对流网的绘制还是一头雾水。
3.角色互换法的使用
角色互换即为学生当老师,老师当学生。将班级分成若干小组,每小组3~5人,在每次课下课时,给某一小组布置任务(可以是即将上课的内容,也可以是针对某种现象进行解释等),下次课上课前抽出10~20分钟让他们对任务进行讲解(小组选出代表讲解,其他人辅助解答),之后老师和其他学生都可以进行点评或讨论。这样可以让学生产生动力多去查阅资料,多思考,真正达到师生互动,避免一贯的老师讲、学生听的被动局面。
4.教学与实践相结合
在课堂上主要是注重概念、原理和方法的讲解,要结合现场实践,注重对学生感性认识和实际操作能力的培养。在本课程的教学过程中,可以利用学校处于以煤炭为主要工业的焦作的优势,带学生深入矿区,了解矿区水资源的概况、区域地质条件和水文地质条件,了解地下水的补径排的关系,感性认识煤炭开采引起的地面沉降、岩溶塌陷等环境地质问题,结合“专门水文地质学”和“地下水动力学”等课程的学习,探讨煤矿突水的防治方法,使理论与实践相结合。
四、结语
水文地质学基础是“地科”专业比较重要的专业基础课,课程内容丰富,概念较多,理论性较强,教学难度较大。非地质专业在水文地质课程教学中,要根据不同专业对地质知识的需求选择授课内容[3],同时教学过程中,教师要注意授课方式的多样化,让学生参与教学中来,达到师生互动,最终使学生的综合素质和创新能力得到提高。
[ 注 释 ]
一、掌握课程的基本结构,认识教学要求
《构造地质学》的课程内容按照教学性质分为3种类型:(1)认知型:即对基本理论和基本概念的认识和了解。包括沉积岩层的原生构造、岩层的产状、地层接触关系、地质构造分析的力学基础、褶皱、断层、节理等;(2)技能型:即对基本地质能力的训练和培养,包括读地质图、绘制剖面图、利用赤平投影处理各种地质数据、绘制等值线图等。(3)推理和分析型:即利用基本理论和技能对某一具体地区的构造演化与发展做出合理判断,如利用节理资料恢复区域古构造应力场、根据构造样式推断变形环境、根据地质图件和有关资料反演区域构造发展史等。可以看出这3种类型的课程内容,认知是对专业基础知识的理解和把握,技能是实际操作水平的训练和提高,而推理和分析则是衡量一名地质工作者专业修养和水平的标准。针对3种不同类型的课程内容,应该采用不同的学习方法。
对于认知型知识,一般要求理解和掌握基本的概念及原理,能够把握每个概念和术语的核心内涵,而不是死记硬背这些概念,不加理解的记忆很容易遗忘。例如在讲解了线状构造产状要素时,会涉及到倾伏和侧伏两个概念,学习过程中,同学们感觉很容易混淆。实际上倾伏和侧伏是从不同角度描述线状构造的两个术语,前者是描述某一线状构造在空间的产出状态,类似于面状构造的倾向;而后者是描述某一线状构造在其所在平面内的产出状态,其产状要素只有在确定了所处平面才能测量。理解了这些特征,概念就不易混淆或忘记。
对于技能型知识,一般要求学生具备地质图件的判读能力,掌握基本的作图方法。主要通过实验课及课后作业达到训练的目的。对于作图方法,学生应注意各种地质图件的规范和要求,在编制图件时,严格按照规范操作,把地质图件的各个要素都仔细的完成,不可随心所欲,自创标准。《构造地质学》课程的配套教材实习指导书上有大量的地质图,实验课作业不可能全部涉及,因此,学生在完成实验课程作业的基础上,把有关课程内容的地质图作为练习,仔细思考,达到对地质图的判读能力的训练。
对于推理和分析型知识,是在前两种知识掌握比较牢固的前提下,对具体构造问题的分析和判断,这是一种综合能力的培养,需要反复的训练,实验课程中的一些课后作业,就是对这种分析和判断能力的训练。
二、善于总结规律,简化问题
《构造地质学》课程中有很多内容都有一定的规律性,在学习过程中应该及时总结。例如褶皱一章中,讲到里卡德对褶皱的分类,他把褶皱分分了七大类,每一类型都有不同名称和对应的产状要素,不容易记忆。可是,仔细分析发现,这种分类命名有一个共同的规律,即名称是按轴面产状+枢纽产状+褶皱定名的,而轴面、枢纽产状分3种,直立、倾斜和水平,同时注意轴面和枢纽都倾斜时有两种类型及当轴面水平时枢纽不可能直立或倾斜和当轴面倾斜时枢纽不可能直立,则七种褶皱类型通过两两组合很容易推到出来。掌握了这种规律,里卡德褶皱分类根本不需要去死记硬背。再例如,讲到兰姆赛的等倾斜线法的褶皱分类,内容也很多,且容易混淆,同学们可以把分类中3个关键问题总结起来,编成如下的表格(表1),则记忆起来比较方便,同时也容易对不同类型的褶皱进行对比。
表1 褶皱的等倾斜线分类简表
类型
等倾斜线形态
等倾斜线长度
代表性褶皱
ⅠA类
向内弧强烈收敛
翼部大,顶部短
顶薄褶皱
ⅠB类
向内弧收敛
垂直层面等长
平行褶皱
ⅠC类
向内弧轻微收敛
翼部短顶部长
过渡褶皱
Ⅱ类
平行褶皱轴面
平行轴面等长
相似褶皱
Ⅲ类
向外弧收敛
翼部短,顶部长
顶厚褶皱
三、培养良好的空间想象力
任何一种构造类型,都是在自然界三维空间中产出的。因此,对构造问题的思考需要有良好的空间思维。也就是可以将平面立体化,将数据立体化。例如,我们在课程中碰到的地质图,都是将三维空间的地质体投影到二维平面上;或者地质体产状数据,是将空间地质体转化为数字表示,为了能更好的理解和分析地质体、构造之间的关系,我们就需要在头脑中建立起立体模型,这样才使我们能更好的了解构造与地质体、构造与构造之间的关系,利于我们分析构造问题。当然,这种空间想象能力,不是通过几道简单的习题就能建立起来的,在学习过程中要有意识的训练和培养空间想象力。经长期的练习,会达到好的效果。
四、善于综合应用知识,抓住主要矛盾
建构主义是目前最为先进的教育方法之一。建构主义理论教学源于瑞士心理学家皮亚杰(JPiaget)的建构论。皮亚杰提出了建构主义的知识观,他认为主体对客体的活动应与主体的知识结构结合起来,智慧与知识的发展在本质上是主体转变客体的结构性动作。皮亚杰还认为主体的认知结构是动作的一般协调结构及其内化的产物,是随着主体活动的发展而不断建构发展的。建构主义的教育教学观念中,认为人类对世界的认知不是终极真理,只是对客观世界的一种解释,这种解释会随着人类社会不断发展及其认知手段的不断提高而被超越和取代,而对于个体来说这个过程是建构不断更新的过程。建构主义认为学生是知识的主动构建者,他们在学习过程中以已有的经验为基础,通过在实践和学习中与外界相互作用来建构对知识新的理解。而传统的教学方式中,教师往往是向学生传递知识的中介,学生处于被传授、灌输知识状态,在学习过程中属于被动者,这与建构主义理论相悖。建构主义的教学观认为,学生的认知是主动学习的过程,他们以自身已有的知识和经验为基础,在实践和再学习过程中主动改造和重建原有经验,构建新的知识建构,而新的知识建构则在新一轮的认知过程中变更为新的学习基础,知识建构呈动态的阶梯状上升。以建构主义为教育指导思想,应当打破传统教学中以“教”为主、教师主宰课堂的状况,使学生从被动的“信息接受者”变为主动的“知识建构者”。
建构主义指导下“石油与天然气地质学”教改原则
把建构主义作为教学指导思想,应当遵循自主、真实、基础、全局、灵活等原则。自主学习是构建主义教育观提倡的方式,即鼓励学生对整个问题或任务拥有自主支配权。传统的教学方式通常设置固定的学习目标,而这个学习目标通常很难被学生接受,学生们只关心是否能够顺利通过课程考试,而不关心是否真正掌握知识精要,没有将其融入自己的知识系统进行重新建构,这样很难达到教学目标。究其原因,主要在于制订的教学目标与学生学习环境中的目标不符合。鼓励学生学习的主动性,增加其对问题和任务的自,教师可以同学生通过讨论获取、优选具体问题和任务,让学生感觉到其在课程学习中的主动性,感觉确定的问题是他们本人的问题,从而对学习任务产生足够的兴趣。真实性是建构主义教育观中对教育环境的要求,即为教学提供贴切现实生活、生产实际等真实情境和学习任务。真实的活动是建构主义学习环境的重要特征。真实的活动可以使学生不依赖于问题表面特征,将所学的知识更有效的运用到实际中去。课堂教学中使用贴近生产实际、真实的、复杂的任务,有助于学生运用所学知识的积极性,使他们意识到学习知识的意义所在。在“石油与天然气地质学”教学过程中,应当把贴近油田勘探、开发的实际复杂实例放入课堂讨论中,提高学生学习积极性,同时让他们在学习过程中有的放矢,明白学习、认知过程的现实意义。
建构主义十分注重基础知识结构对学习的影响,具备必需的得基础知识后,才能够针对具体问题实现新知识建构。教学的本质并非纯粹的知识传授,而在于教师和学生互动,共同构建、发展学生的认知结构。然而针对不同的认知对象,应有区别地分析他们已经具备什么样的基础,还有哪些基础知识不具备。同一课程,对于不同专业、不同年级的学生而言,因为其基础知识的差异而必须区别对待。“石油与天然气地质学”课程是地质工程本科四年级专业限选课程,学生已经学习了“构造地质学”、“盆地分析”、“沉积岩石学”等相关课程并具备此类基础,对学生的认知结构研究之后,适当地补充欠缺的基础知识,如有机地球化学、生油理论等,使其具备完善的基础知识,达到能够独立思考、讨论现实问题,并进行认知体系的自我建构,从而改善教学质量。学习任务的制订应当具有全局观念。“石油与天然气地质学”课程的教学和学习中,应当首先将该课程的整体框架介绍给学生,保证学生明确具体学习任务和整体教学目标之间的关系。每个具体教学任务完成之后,应当和学生讨论总结,明确该学习活动在复杂任务中的地位和作用,促进学生理解各学科间的基本结构和联系。没有哪种教学方法可以放之四海,针对不同内容、不同的教学对象,要懂得灵活施教。在具体的教学环节中,应当寻找教学内容的性质和学生的个体差异,教学方式因人而异,学生中心取向和教师中心取向可以交叉、混合使用,以求达到最佳的教学效果。“石油与天然气地质学”课程中的认知对象包括概念知识体系、复杂问题实践和行业规范内容等,三者性质差异较大,需采取完全不同的学习方法和教学模式。
建构主义指导下的教学改革设计
根据煤炭院校特征以及学生的专业知识背景,合理编排教学内容,以求达到最佳教学效果。教学要精简结合。河南理工大学地质专业的“石油与天然气地质学”非主干课程,其课时量为32课时,远远低于石油类院校,因此必须在遵循教学内容体系结构稳定的条件下将该课程的内容进行删减和融合。“石油与天然气地质学”基本内容包括了油气藏基本特征、油气藏形成理论、油气分布规律、油气田地质勘探4部分内容,其中前3部分内容为原理的讨论,第4部分内容实践性较强。由于课时量有限,将第4部分内容删减掉,而在具体原理介绍中加入勘探实例分析。另外,根据学生的专业基础背景,合理设置课程内容的授课方式,这样有助于学生知识结构的重新组构。比如,在油气藏形成理论的讲授中,应当对比“煤地质学”中煤演化生烃过程进行讲授,和学生讨论分析煤演化和油气演化的异同;而在油气田分布规律的教学活动中,应当加强与“构造地质学”、“沉积岩石学”、“盆地分析”相关内容的类比;在油气藏基本特征中,有关油田水特征的内容与“水文地质学”内容进行对比授课。强调学科知识系统化。“石油与天然气地质学”是一门知识衔接比较紧密的一门学科,各章节间联系紧密,在授课过程中应当重视知识系统化。例如,油气生成理论授课中,首先介绍传统生成理论的模式以及不同阶段的特征,其间可以对比学生在“煤地质学”等专业课程中掌握的煤演化过程,对比两者存在的差异和相似处,掌握沉积有机质向煤、石油、天然气转化的异同点;再分析不同油气生成理论在勘探历程中的应用和地位,找出传统油气生成理论如何指导油气田勘探,而未成熟-低成熟油、煤成油和天然气生成等理论与传统油气生成理论的区别,在油气田勘探过程中起到什么样的推动作用;最后介绍现在油气生成理论的完整模式,使学生能从发展的角度去认识“石油与天然气地质学”理论内容,从而有利于帮助学生建构系统、完善的知识体系。实验、实践并举,培养综合分析能力。#p#分页标题#e#
教师应该给学生提供复杂的真实问题,让学生利用已掌握的认知结构解决实际问题。在具体的实施过程中,将我国部分油田在勘探开发中遇到的实际问题纳入课堂讨论内容中,给出问题发生前的所有地质参数供学生分析,讨论方案确定后将解决问题后新获取的地质参数作为验证数据进行二次讨论,讨论过程中同学们积极回顾已经学过的相关知识内容,发现问题所在,寻求解决问题的有效途径。这样,在解决问题的同时增加学生对该学科的兴趣,完成认知结构的更新发展。另外,积极利用我校已经具备的开放实验室制度。我校与石油相关的实验室有河南省生物遗迹与成矿过程重点实验室、中心地质实验室等,拥有大量常规地质仪器和大型地质仪器,学校鼓励学生在学有余力的情况下免费申请不同仪器的开放实验。由于“石油与天然气地质学”实验课时较少,应当引导学生在开放实验课题中选择石油、天然气相关实验进行练习。例如:在烃源岩质量分析过程时,鼓励参与烃源岩TOC测定、镜质体反射率Ro测定、干酪根类型识别等实验;在油源对比课程教学时,鼓励参与源岩抽提物和原油气相色谱、质谱分析实验;在储层特征识别时,要充分利用大型偏光显微镜、扫描电镜、能谱仪等进行观察;在油气运移授课时,鼓励利用不同精度显微镜观察不同类型岩石中裂缝组构,鼓励利用热台-荧光显微镜观察油气包裹体各项参数;在油气藏类型授课中,鼓励学生参与大型地震解释软件的使用,进而识别大型油气藏的类型。
在实验、实践环节启发学生解决问题的多解性,激励学生对问题解决存在多种观点,促进学生认知结构的构建和综合能力的培养。制订合理的学习目标和任务,合理安排教学内容及其顺序;针对不同内容,确定具体的教学方式、方法。根据学生的具体情况,制订合理的学习任务和目标,学习内容的难度设为中等,主要以基本概念、基础评价方法为主,涉及油田水特征、油气的物理化学性质、油气成藏静态要素组成及评价方法、油气演化模式和过程、油气运聚原理、圈闭形成及油气藏类型、油气富集控制因素、主要的油气田勘探方法概况等,其间穿插一些实例分析。教学内容的顺序也大致如上述,由简入繁、循序渐进。课程开始前,应当让学生了解整体的学习任务和目标,而在各章节开始时应明确该章节所处整个课程体系中的地位和重要性。对于“石油与天然气地质学”内容的学习,应当提倡区别对待知识差异。对于油气演化过程、油气运聚原理、圈闭的形成和有效性等基本理论框架,可以启发学生找出差异,进行知识结构的自我完善。而在具体的实验、实践环节,鼓励他们主动去寻找问题症结所在,鼓励他们在解决问题中的相互协作精神。明确教学目标,调查学生已具备的基础,找准适当的学习切入点。教学过程应当以学生为中心,联系他们原有的认识结构,找出与该教学单元相关的切入点。比如,在讲解油气生成理论时,应当用到构造沉降、煤岩热演化模式等相关知识;而在讲解油气藏特征时,会用到构造地质学中断裂系统、穹隆、褶皱以及沉积岩石学中的多种沉积相类型等相关知识。这些相关内容都可以作为新内容的引子和切入点,进而引起学生的求知兴趣。如果对于新知识的学习,学生们欠缺必要的基础知识结构时,应当先补充基础知识,然后进行新知识的学习,杜绝学生因基础不足而丧失学习积极性的情况发生。设置真实教学情境,引出研究问题。人们通常对于具体的、可闻可见的事物比较感兴趣,容易快速进入正题,而对于抽象的事物则相反。“石油与天然气地质学”是地质工程专业接触到的唯一含“油味”课程,所见所闻较少,面对初次涉及的抽象课程,学生们往往兴趣不大。
这种情况下,应当想方设法吸引他们的目光,除了讲授基本理论和原理之外,应结合国内外能源局势及油气勘探开发现状,结合我国油气勘探开发规划及其对人才的需求,吸引学生注意力的同时,让他们认清能源形势;在不同授课部分,结合油气田勘探生产中的具体问题,开设讨论、习题课堂,提高学生的动手能力和解决实际问题的能力,同时学生自觉回顾先前的知识内容,讨论课一般占总课程的1/3。这些方法启发学生自主发现问题所在,提高学生们学习油气地质的兴趣和热情。为学生提供真实的教学意境。通过学习,消除矛盾,实现新、旧知识系统的改进和更替。学习的过程包括对新信息的吸收和对旧知识系统的改进重组两个方面。学生们对地下水、构造地质、沉积学、盆地结构等基础知识方面均有零碎的旧知识系统,而在“石油与天然气地质学”的学习和反复揣摩中这些旧知识得到不断的应用,通过对油气藏生、储、盖理论的学习,可以将这些知识碎片完全吸收、消化并对其系统化,进而完成认知系统的意义建构。组织实践教学,培养基本技能和能力。“石油与天然气地质学”是一门具有很强应用性和实践性的课程,多种实践活动是帮助消化知识、构建认知系统的有效手段,这项活动不能被课堂授课所代替。例如,储层类型的识别、盖层封盖能力的鉴定、生油岩演化程度的判断、生储盖组合的判断等等,都必须在实践教学环节中进行,进而锻炼学生的动手能力,促进认知系统的更新和重构。然而,这项工作在煤炭类院校常常被忽略,建议加大实验、实践课时;而同学们也可通过选修相关的开放实验课题来完成部分实践课程。完善建构主义教学测评体系。教学测评应分教师和学生分别进行。
天然气是现代三大能源支柱中最洁净又最有发展潜力的一种能源。天然气的发现和利用比石油有更为悠久的历史,我国是世界上最早开发和利用天然气的国家。早在晋代,四川就有了“火并沉荧于幽泉,高焰飞煽于天垂”的记载。到明末清初时期,在四川就已出现气田地质专业队伍,专门从事勘探定井位,研究井下地质情况,判断“气、卤(水)”,分析“通腔”(井间连通)关系,划分连通系统,并进行钻井和采气的地质监督等方面的工作。
世界油气勘探实践证明,天然气最初依附于石油,处于从属地位。石油、天然气均属流体矿产,但在勘探、开发实践中人们发现,天然气的物理化学特性与石油有许多不同点,随着天然气工业的兴起和发展,针对天然气的特性不断进行研究、总结和提高,逐渐形成了《天然气地质学》这门独立的学科,并在实践中不断发展和完善,成为指导天然气勘探开发的理论和应用学科。
一、天然气与石油的差异
石油和天然气都是流体矿藏,虽然在形成机理和分布特征上具有相似性,但也存在许多差异。认识这种差异,对于更深入地认识天然气生成、运移、聚集的机理,划分和鉴别天然气藏与气田的类型,分析和总结天然气藏的形成条件及时空分布规律,具有重要的理论意义和实用价值。
1.在物质来源、生成方式等方面,天然气比石油广泛得多。天然气的形成具有多源性和多阶段性。多源性一方面体现在既有有机成因的天然气,也有无机成因的天然气;另一方面还体现在各种类型的有机质都能形成天然气,既有油型气,又有煤成气。而石油主要是由腐泥型和腐殖—腐泥型有机质生成的。煤及煤系有机质可以提供形成大型气田的气源,但对于石油生成并不重要。因此,天然气不仅与石油共生,也往往与煤系共生,聚油盆地和聚煤盆地都可以寻找天然气。
有机成因天然气的生成具有多阶段性。有机质演化成烃的各个阶段都伴随有天然气的生成。在成岩作用早期,有机质的未熟阶段,可由生物化学作用形成生物气(细菌气);在石油生成的成熟和高成熟阶段,可形成热解气;在过成熟阶段,可形成高温裂解气。而石油则大量生成于一定埋藏深度的“液态窗”范围内,具有明显的阶段性和局限性。虽然目前在世界各地发现了许多具有工业价值的未熟或低熟油,但绝大多数石油仍然是有机质处于成熟阶段,即所谓“生油窗”阶段的产物。因此,石油形成于特定的时间和空间范围,生油的时空范围远比生气的时空范围小得多。
2.天然气的分子直径小,其密度和粘度比石油低几百倍到几千倍,因此,天然气易扩散、易运移、易渗漏,难保存,气藏对储层的要求低,对盖层的要求高。就勘探而言,天然气可以运移更远,成藏更为复杂,勘探领域更大。对开发而言,气藏评价的物性下限更低,许多不能产油的储层可以是很好的气层。
3.天然气藏形成具有多源、多阶连续的特点,在气藏形成过程中往往是多种来源天然气的复合,单一圈闭中聚集的天然气可能是来自不同烃源岩、不同成因气体的混合物。天然气藏形成的多源复合现象具有普遍性,是天然气成藏的一大特色。
4.气藏形成始终处于聚和散的动平衡中,成藏期晚有利于气藏的保存。与石油相比,天然气的聚集效率要小得多,天然气聚集系数一般在1%以下,个别情况才会超过1%;而石油主要为渗滤损失,聚集系数较大,一般大于10%。
5.气藏与油藏在空间分布上存在较大的差异,天然气的分布远比石油广泛得多,凡是发现石油的地方,都分布有一定数量的天然气,“有油必有气”,但“有气不一定有油”。在气源岩有机质演化程度很低或很高两种极端情况下,这种现象表现得尤为突出。
6.天然气的压缩性强,膨胀系数大。气藏储量的确定、可采储量的评价,都与地层压力、温度系统息息相关。对凝析油含量不同的这类特殊气藏,气藏压力、温度更是决定地下流体是以气态存在还是液态出现的关键。因此,气藏流体组分、原始压力、地温梯度的确定比原油更有意义。
7.气液两相的流度比差异大,天然气与水的亲和力小,具有天然的亲水特性。气藏一旦水淹,将对气体渗流带来极大的阻力,受储层毛细管力的作用,将使大量的天然气封闭在孔隙中难以采出,导致采收率降低。因此,天然气一般采用枯竭式开采,而且尽量避开水的危害。
8.天然气运输储藏困难,这使得天然气的生产直接与用户相关。对于一个新区,气藏往往在投入开发前只能用少量的井和资料确定气藏开发规模,用以指导和决策下游市场投资和建设。由于下游市场投资比重和份额巨大,对上游约为7:1~10:1的关系,因此,资源的落实和可靠程度对下游至关重要,使得对气藏早期的资源评价和对构造储层的描述就需要特别谨慎,对各类预测技术的发展更为敏感。
二、能源发展的需要
天然气作为洁净的能源,尤其是现代低碳经济的要求,越来越受到人们的重视,作为廉价的化工原料,用途也越来越广泛。从世界天然气产量在油气产量和能源结构中所占比重的增长趋势来看,天然气的产量和消费量将继续保持增长势头,随着天然气在能源结构中的比重不断增加,天然气可能在不久的将来取代石油,成为主要能源,因此,二十一世纪将是一个天然气的时代。
我国天然气资源较为丰富,常规天然气资源量近60×1012m3,非常规天然气资源潜力超过150×1012m3,对天然气资源的勘探开发和综合利用,不断提高资源勘探开发效益,是我国可持续快速发展的重要保证。尽管我国天然气增长近年已进入快车道,而且增长速度排在世界前列,但和俄罗斯、美国等发达国家相比差距甚大。目前,在我国一次性能源消费结构中,天然气只占4%,俄罗斯联邦天然气占能源结构的比例是53.9%,美国27.2%,显然我国天然气在整个能源消费结构中所占比例较低,仍是煤炭为主。全球天然气人均占有量508m3,中国人均占有量60m3,与全球平均水平相差9倍。其主要原因之一就是我国天然气的勘探工作相对滞后。
自上世纪80年代以来,我国虽然通过几轮国家天然气攻关,天然气工业有了长足发展,找到和开发了一批大中型气田,增加了天然气储量和开发已有的气田来加快天然气勘探和开发步伐,以保障能源安全和推动节能减排。但勘探实践证明,我国气藏的主要特点是气藏类型众多,地质条件复杂,埋藏深且跨度大,储量多集中在深层,储量规模较小的气田居多,随着国民经济的快速发展,我国对能源的需求量越来越大,天然气供求矛盾已经严重威胁到国家的经济发展和战略安全,这就要求大量的从事天然气研究和勘探开发的专门技术人员,因此,在石油高校设置《天然气地质学》就是为了适应新世纪新形势能源发展的需要,无疑具有重要的理论和现实意义。
中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:1674-9324(2018)11-0091-02
一、前言
石油与天然气地质学是湖南科技大学地质专业本科高年级教学具有“找矿特色”的专业课程,同时是与非常规油气——页岩气勘探密切相关的重要专业课。课程涉及知识面广、综合性强、新理论新技术较多[1-5]。学生需要将理论知识直接定位到油气勘探的工作岗位,其内在要求的知识体系更加专业化,实践技能和方法技术紧跟行业发展的需求。我校自2011年以来,重点针对资源勘查工程、勘查技术工程的学生开设。作为本校地质系特色专业,如何开展课程体系建设,使该专业方向适应新能源勘探新形势发展的要求,成为当下值得探索的重要课题。本文采取多项教学改革措施,在强化理论教学的基础上,突出“找矿”相关实践教学改革。使学生系统掌握知识体系,为就业打下厚实的基础。
二、建设方案
1.设定建设目标:(1)建设“找矿特色”课程,建立合理的知识体系。石油天然气地质学课程的教学目的是培养学生具有扎实的油气地质理论基础,掌握油气藏形成原理、分布规律、控制因素,为今后油气勘探开发工作奠定基础。(2)整合优化教学内容,满足本科教学体制改革要求。根据我校2013版本科专业人才培养方案指导性意见,增强课程内涵建设,将新知识、新理论和新技术等及时充实到教学内容中。以地层、构造、沉积演化为主线,以油气形成演化、油气藏勘探为目标,突出重点教学内容,特别关注课程之间的内在联系。
2.完善授课思路,改革教学方法:首先,准备石油地质学相关的科研实例,精心设计多媒体教案,形成基于科研实践的教学模式,较好地衔接课堂教学与科研实践。其次,根据课程内容专门设计了讨论课、专题汇报课等。
3.突出实践教学作用,强化野外地质技能。石油地质学是一门实践性、综合性非常强的课程。在教学过程中,注意培养“实践—认识—再实践”的教学思路。在实施过程中注重野外实习,除了掌握常规读图、识图、填图野外方法和技能以外,还需着重抓好学生的动手能力培养。按照行业标准,补充与石油地质相关的内容,使学生更直观地复习和巩固课堂和实验课的教学效果。
三、具体措施
1.强化理论教学与考核,夯实学生专业理论基础。理论教学以传授理论知识为主,是教师讲解与传授知识、学生消化吸收知识的过程[6]。鉴于石油与天然气地质学在油气专业课程体系中的重要地位以及对油气勘探实践的理论指导作用,笔者在教学过程中首要注重的是对石油与天然地质专业理论知识的教学与考核,重点培养学生扎实的专业知识理论基础。
油气地质学研究的基本问题是生、储、盖、运、圈、保六大成藏要素。在完成理论教学后,为了检验学生运用所学理论知识分析、解决实际问题的能力,每个学期还安排了大量的课后石油地质学专业文献阅读训练、习题计算作业以及部分课时的课堂宣讲讨论和解题课,要求学生能将油气在地下的实际赋存条件通过图件的形式表达出来,从而在实践锻炼中提高学生编图、作图、阅读文献的实际能力。
在课程考核阶段,考核方式则采用百分制,考核内容分为专业理论知识闭卷考试、平时作业与阅读讨论两大部分,两者分别占总成绩的70%、30%。对于未能通过考试的学生,按要求一律进行补考,补考未通过的则安排重修。
2.紧扣学科前沿,培养学生创新思维能力。“石油天然气地质学”是一个快速发展的学科,随着油气勘探的不断深入,不断有新的思想充实或拓展现代石油地质理论,而这些新理论在油气勘探中也起到了非常重要的作用[1]。
高等院校的科研能够促进教学。肖兴安认为教师进行的研究与自身教学密切相关,教師的科研工作实际上是在为教学做准备。对于一些具有突破常规的油气专业理论,则要求学生能联系之前所学到的传统专业理论知识,进行对比与思考,提出个人的见解和观点。
3.多学科结合,拓展学生的综合专业素养。“石油天然气地质学”是在大量勘探实践中总结出来的一门地质学科,其形成和发展与油气勘探息息相关。随着全球油气勘探的不断深入,油气勘探理论也在不断发展,形成了从单学科向多学科综合发展的勘探指导理论,如石油渗流力学、成藏动力学、高分辨油藏4D勘探等,以拓宽学生知识面,拓展学生的专业综合素养。
教学过程中,在油气地质理论的基础上吸收最新勘探与科研成果,将其中关于多学科综合应用油气勘探的思想融入到日常教学中。除了在课堂介绍相关内容外,笔者更多的是要求学生多阅读有关刊物,关注油气地质微信公众号等,了解勘探行业的最新进展。
4.加强野外实践技能训练,提高学生动手能力。从中美大学近年地学教材编著地学专业本科课程体系对比来看,专业课程体系的建设是高校人才培养体系中的核心,实践教学改革是其中的重要环节。因此,实践教学改革也越来越受到重视[7]。石油与天然气地质学是一门理论性与实践性都非常强的学科,为了提高学生的动手实践能力,同时通过实践加深学生对理论知识的理解,每年都安排了为期近5周的野外地质填图实习。野外实习的主要任务是通过地质填图等加强对学生野外实践技能的训练,为学生今后从事地质勘探工作打下坚实基础。
野外实践和技能训练结束后,适时组织学生进行经验交流会,根据学生学习过程中存在的问题与不足,不断改善教学方法。对学生野外训练中存在的问题进行详细讲解,使每一位学生都能客观地认识到自己在学习过程中所存在的问题,切实提高学生的动手实践能力。
四、结束语
综上所述,理论教学与实践教学相结合,二者互相促进,能够达到良好的教学效果。石油与天然气地质学作为油气勘探与开发的基础课程,在本专业课程理论体系中具有重要地位。笔者按照以上课程建设目标与教学改革思路开展教学起到了良好的效果,为学生今后从事油气勘探及科研工作打下坚实的基础。
参考文献:
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防灾科技学院2006年2月升格为本科院校,2008年增设地质学和资源勘查工程两个地质类专业。从建专业以来学校共开展了5次地质认识实习。作者作为带队教师参与了学校地质学和资源勘查工程专业地质认识实习教学工作,认为我校在地质认识实习环节存在一些可改进之处。
1 我校“普通地质学”野外实践教学存在的问题
1.1 实习区的选择和实习内容有待完善
作为新增本科院校,防灾科技学院的办学基础和办学实力与一些老牌本科院校还有一些差距,尤其在一些硬件设施上,我院没有完善的实习基地,或多或少的影响了实习效果。2009年地质认识实习是在我校地球物理专业地震地质实习基础上开展的,实习地点在北戴河柳江盆地,实习效果总体很好,学生反响较好。2010及以后的地质认识实习选在北京周边,选取比较好的地质现象作为实习点,但第四纪地质和地貌现象人为破坏严重,每年都要进行重新踏勘选址。而岩溶地质作用的观察,选在京东大溶洞,除岩溶特征不明显外,该景区从入口到出口为单向行走,一般由景区讲解员讲解,讲解员在讲解的时候主要用封建迷信思想讲解岩溶地貌,非常不利于教学的进行。
1.2 师资力量不足
师资力量的不足表现在两个方面。一是专业教师少,而地质认识实习和地质教学实习在每年的暑假同时开展,地质教学实以上两个专业外,还有水文地质专业、地球物理专业和勘查技术与工程专业均参加,势必造成教师严重不足。从目前情况看,师生比大致为1:30至1:40之间,远远低于国内外其他院校。二是以年轻教师居多。2006年学校升为本科院校以后,学校加大了教师的引进,吸纳了很多国内重点本科院校的研究生、博士生,但大多为年轻教师,对普通地质学知识掌握和运用不是很熟练,且野外实践教学经验相对不足,影响野外实习效果。
1.3 学生组织涣散、纪律性差
由于师生比较小,老师既要讲授知识,又要注意学生安全,最终在监管上力不从心,不能兼顾每个学生。野外讲解地质现象的过程中,只有少部分学生能注意听讲,仔细观察,结合所学知识与野外实际情况相联系起来,还存在少数学生不听从老师指挥。晚上回到学校,没有老师监督,有些学生不会对一天的实习内容进行整理、消化。编写报告和绘制图件的时候,出现直接照抄实习指导书内容、图件内容错误或不全、有错别字等情况。
1.4 实习时间短
我校地质认识实习时间为一周,一周的时间包括两天书写报告的时间,而实际野外路线实习的时间只有五天。防灾科技学院的定位为应用型本科院校,其宗旨是为了培养本科层次具有较强实践能力和适应能力的人才,对于地质学和资源勘查专业学生来说就是要具备较强的野外地质工作能力。而实践能力的培养,必须加强野外实践教学,地质认识实习作为地质学的入门课程,一周的实习时间不足以了解、认识地质学的全部内容。
2 改进方法
2.1 选择有利实习区,完善实习内容
全面收集实习区地质资料,整理后进行现场踏勘,选择地层、构造、古生物化石出露好、交通方便、安全系数高、环境优美的地点作为实习点。将区域地质资料、踏勘记录资料、原实习指导书整理,按地层、构造、地质作用等修订成册,着重描述实习观察点的地质现象及分析结果,供学生实习使用。最好能建立实习基地,有固定的系统资料和地质现象支持。上述所有工作都应该在有丰富野外实践教学经验的教师指导下完成。
2.2 引进相关人才,培养青年教师
只有不断引进地质类专业教师,才能从根本上改善师资力量的不足。此外,学院还应聘请有经验的专家学者带领青年教师对实习区的地质情况进行详细的野外调查、实地讲解,提高青年教师的实践教学能力。同时学院应营造健康向上和团结协作的氛围,创造良好的学习和科研环境,鼓励教师积极参加各种科研业务培训,积极承担教学和科研任务,提高教学效果和教师教学水平。
2.3 加强对学生的监督管理
首先应加强野外的监管,这可以有2种方法。一,增加野外实习教师人数,采用小班实习的方法,一个教师带20个人左右,这样老师容易控制纪律且能了解学生理解掌握程度;二,每个班跟一个辅导员,起监督作用,督促学生观察地质现象、整理野外记录,对学生安全负责,减轻带队教师压力。同时加强校内监管,我院地质认识实习采用的不是驻地式实习,学生完成一天的实习后回学校,学校应要求学生在固定时间、固定地点整理一天实习内容,加强对实习内容的理解与掌握。野外记录本的检查可以由带队老师抽查来完成,在师资配比合理的情况下,可以每天检查学生野外记录情况。
2.4 适当延长实习时间
地质认识实习内容广、要在较短的时间内完成地层、构造、岩石、古生物、地质作用等方面的实习,势必会减少学生观察地质现象时间和机会,适当的延长实习时间,改变原来以教师讲授为主的野外实习方法,给学生充分的时间去观察、理解野外地质现象,有助于培养学生学习地质专业的积极性、提高实习效果。
2.5 改变传统教学方法,提高学生的主观能动性
改变原来教师讲、学生记、然后再观察地质现象这一传统教学方法,提高学生主观能动性。要求学生提前预习实习路线可观察到哪些地质现象,到了野外让学生独立观察、记述,提出问题,然后教师系统讲解路线实习内容,解答学生提出的问题。
《水文地质学基础》是高职院校金属矿产地质与勘查技术专业、水文地质与勘查技术专业,金属矿开采技术专业、矿山地质专业的专业基础课。水文地质学是研究地下水的科学,主要研究在岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律,并研究如何运用这些规律兴利除害,为人类服务。通过该课程的学习,可以掌握水文地质学的基本概念、理论和方法,为以上4个专业的专业课程学习奠定良好的基础,为学生在实际工作中参与地下水的观测、进行地下涌水的处理等提供理论依据,因此,搞好这门课的教学显得尤为重要。
《水文地质学基础》课程教学存在的问题
据统计,云南省有5所高职院校开设了资源开发与测绘大类专业。笔者所在的学校自2005级开始在金属矿产地质与勘查技术专业、金属矿开采技术专业、矿山地质专业中招收高职全日制脱产和函授大专学生,到2010年已有三届毕业生、三届在校生。先后有10个教学班开设了《水文地质学基础》课程,笔者一直承担该课程的教学工作。结合教学实际,笔者认为,在高职院校《水文地质学基础》课程的教学中普遍存在以下问题。
对《水文地质学基础》课程的性质和地位认识不足在高职教育中,资源与测绘大类的专业少,开设《水文地质学基础》课程的专业更少,学习本门课程的人数少,课程在专业以外的认知度低。在笔者所在的学校,制定高职人才培养方案时,《水文地质学基础》应作为金属矿产地质与勘查技术专业的专业基础课还是专业主干课,曾在相关教师中发生了激烈的争论,最终根据教育部教育司2005年版的《高职高专专业概览》才尘埃落定。
使用的教材多为高等学校教材,与高职教育的要求不相匹配高职教育主要培养具有一定理论知识和较强实践能力,面向生产、建设、管理、服务第一线的高素质技能型专门人才。要求学生具有够用的理论知识,较强的动手能力和工作适应性,强调学生在实际工作中要“素质高,上手快,技能强”。高职教育与高等教育培养高级专门人才的目标是不同的。培养目标的不同决定了教学内容的不同,但是,在高职实际教学中,《水文地质学基础》主要选用的大多是高等院校的教材,学科理论介绍多,实际应用介绍少。
适合课堂教学的电子课件少,教师多沿用传统教学模式,教学方式单一《水文地质学基础》课程专业性强,尽管近年来多媒体电子课件在网络上随处可见,但关于《水文地质学基础》课程的课件少之又少。要做好一件成熟的实用的电子课件,需要大量的资料和图片,但由于专业性较强,这方面的资料往往有一定的保密要求,一般人很难找到相关资料,再加上水文地质工作目前主要是相关专业的工程技术人员在实施,高职教师参与很少,导致现在的课件以罗列教材中的内容为主,质量不高,适用性和吸引力不强。
教师大多沿用传统教学模式,教学方式单一在实际教学中,《水文地质学基础》的任课教师大多采取单一的讲授形式,教学仍然是以课堂为中心、以课本为中心、以教师为中心,整个教学过程都在教室里完成。学生没有机会到实地考察,将理论与生产实际对应,因此,学习的积极性、主动性较差。学生的注意力主要集中在接受教师传授的现成知识上,学习围绕课本和考试,沿袭着“上课记笔记、下课抄笔记、考试背笔记”的传统学习方式。讲授方式单一,课程缺少吸引力,导致本门课程枯燥无味;学习方式单一,学得快,忘得快,导致课程学与不学一个样;再加上有些学生本身对所学专业认识不清,更是降低了课程学习的积极性。
《水文地质学基础》课程的教学体会
笔者从2006年开始讲授《水文地质学基础》课程,到2010年,已经完成了10个教学班的教学工作。经过在教学中不断总结和完善教学方法,归纳起来主要有以下三点体会。
根据专业特点,确定教学目标高职院校金属矿产地质与勘查技术专业、水文地质与勘查技术专业、金属矿开采技术专业、矿山地质专业的学生学习《水文地质学基础》课程的目的,并不是要把他们培养成为水文地质专家或专门从事水文地质科学研究的专业人员,而是让他们掌握水文地质的基本概念和基本理论,能够将水文地质理论和技术应用于其今后的工作领域,成为既熟悉本专业业务,又掌握水文地质基本概念和基本理论的技能型人才。对这些专业的学生进行水文地质教育,应该面向金属矿产地质与勘查、水文地质与勘查、金属矿开采、矿山地质等工程领域的应用,以掌握基本理论、突出实践应用为目的。因此,本门课程的教学目标是讲清《水文地质学基础》的基本概念、基本理论,重点抓好基本概念、基本理论的实践性和实用性教学。
根据教学目标,增加课程的实践性和实用性教学笔者所在学校属于企业办学,隶属国有大型企业集团,在学生实习实训和企业工程技术人员到学院兼职讲课等方面具有得天独厚的优势和条件。结合集团与学校的实际情况,笔者重新编写了高职《水文地质学基础》课程的教学大纲,突出了课程的实践性和实用性。在实际教学中逐步尝试进行课程改革。首先是改变单一的教学方式。在2006、2007级金属矿产地质与勘查技术专业的《水文地质学基础》课程讲授中,尝试性地引入讨论式教学和现场教学。在讲授“岩石中孔隙”时,先讲清基本理论,然后通过布置课外作业的方式,让学生通过互联网或相关书籍查阅砂岩、泥岩、泥质灰岩中孔隙的异同,最后让学生结合《普通地质学》、《岩石学》等课程展开讨论,加深对理论知识的理解。在对2007级金属矿产地质与勘查技术专业的学生进行生产实习动员时,笔者结合实训基地的情况,向学生介绍了即将实习的工作区的水文地质情况,并要求学生在实习过程中收集实习矿区的水文地质资料。这一尝试在学生一年后的毕业论文中收到了很好的效果,笔者参与评阅的12份毕业论文中,有多达11份介绍了实习矿区的水文地质情况,有的还提出了矿山巷道涌水的处理方案。在给2008级金属矿产地质与勘查技术专业的学生讲授“大气降水入渗机制”时,恰逢降雨,笔者便直接将学生带到一个建筑施工工地,通过地表的一个新鲜垂直剖面给学生介绍此部分内容,极大地提高了教学效果和学生学习的热情。其次是积极与实训基地的工程技术人员沟通,建议实训基地的工程技术人员在学生进行认识实习、课程实习、生产实习及毕业实习的过程中注意介绍水文地质的内容,包括地下水量的计算、地下涌水的处理、矿山巷道水的处理等,增加课程对实际工作的参与性,提高学生学习的主动性。教学方式的改变和调整,大大增强了课程的吸引力,得到了学生的一致好评。
制作ppt演示文稿,增加课程讲授的直观性和吸引力从2008年开始,笔者将教学讲义的部分章节做成ppt演示文稿,利用多媒体将枯燥的教学内容通过图片和动画展示出来,大大提高了课程讲授的直观性和吸引力。
《水文地质学基础》课程教学方法改革思路
高职教育作为高等教育的一个类型,肩负着培养面向生产、建设、管理和服务第一线需要的高技能人才的使命,在我国加快推进社会主义现代化建设进程中具有不可替代的作用。随着我国走新型工业化道路、建设社会主义新农村和创新型国家对高技能人才要求的不断提高,高职教育必须向培养大量高素质技能型专门人才转变和发展。高职教育的人才培养模式必须强调实用性和技能性,这就要求在高职课程建设中充分考虑课程的实践性环节。
应进一步明确高职院校《水文地质学基础》课程的实践性教学目标高职院校开设《水文地质学基础》课程的目的是学习水文地质的基本概念、基本理论及其应用。课程建设与改革是提高教学质量的核心,也是教学改革的重点和难点。高职院校要积极与行业企业合作开发课程,根据技术领域和职业岗位(群)的任职要求,参照相关的职业资格标准,改革课程体系和教学内容,要根据现在和将来的实际应用及需要确定教学目标和教学内容。近年来,各种地质灾害频发,不断地提醒人们必须加强对自然科学知识的学习和应用,才能增强人类改造自然的能力。《水文地质学基础》作为一门自然科学类课程,有责任在人类改造自然的进程中对其研究领域的知识进行普及和介绍,让更多的人了解其学科性质和内容,因此,在教学目标中突出实践性和实用性至关重要。
应充分发挥多媒体教学的优势,增加课程的直观性和吸引力《水文地质学基础》课程的应用性和实践性较强,如果沿用传统的教学方法,与学生学习的心理相违背,教学效果肯定不理想。多媒体技术的迅速发展为教学提供了很大的方便,在《水文地质学基础》课程的教学中必须使用现代化的教学手段,将枯燥的理论形象地展示出来,增加课程的直观性和吸引力,提高教学效率和教学质量。在教学过程中,针对水文地质的具体教学内容、(地球上的水及其循环、岩石中的孔隙与水分、地下水的赋存、地下水运动的基本规律、毛细现象与包气带水的运动、地下水的化学成分及其形成作用、地下水的补给与排泄、地下水系统、地下水的动态与均衡、孔隙水、裂隙水、岩溶水、地下水资源、地下水与环境)学习目标及学生特点等具体情况,采用不同的多媒体形式进行教学。例如,在讲流网时,可引入如何判断矿区的潜水含水层和地表水的补给关系的内容,利用动画模拟地下水的流动方向,从而判断它们之间的补给关系。这些直观的演示可以加深学生对流网的认识,并可以充分发挥学生的视觉、听觉、触觉等器官的功能,使学生在轻松愉快的环境中,用有限的时间获得更多的信息和知识。若能结合专业特点以及课程内容设计一些课件,会使教学活动更加丰富多彩。
基金项目:资源勘查工程专业国家特色专业建设点(TS10391);资源勘查工程专业卓越工程师培养模式探索(2011236);石油
基地班人才培养模式的研究与实践(2010205);教育部卓越工程师培养计划联合资助。
摘要:除地质学、资源勘察工程等传统石油工业上游学科外,石油工业学科群亦涵盖了大量的包括石油工程、油气储运以及化工
炼制等众多的下游学科。针对这些学生《石油地质学》课程的培养方案及教学模式与传统地质学科存在的差异性,笔者深入探讨了其
专业背景及学习目的,并基于此提出了针对石油工业下游学科《石油地质学》课程的教学改革方案,认为合理有效的课时分配(包括
理论教学与实验),同时有针对性的重新设计实验课程将更好的促进本课程教学工作的开展。
关键词:石油地质学;石油工程学科;本科教学
目前,国内石油类高等院校的数量已近 20 所,为了突出石
油专业特色,常常为一些非石油地质专业的本科生也开设了《石
油地质学》课程,如石油工程、油气储运等石油工业中下游学科。
这些学生专业背景跨度广泛,求学目的迥异。笔者在多年的教学
实践中发现,针对此类人群,必然要采用差异性的授课方案,以
便于更好的开展教学工作。
一、《石油地质学》课程的教学现状
传统石油工业包括石油勘探、油气开发(工程)、油气储运
及化工等四个版块,这四个专业的本科毕业生多进入油田从事一
线生产工作。除石油勘探专业外,其他三个学科的学生今后在油
田的工作中必然会接触到大量与石油地质相关的工作内容。由于
在本科阶段《地球科学概论》、《岩石学》等课程属于必修课程,
因此,石工、储运以及化工等专业的学生已经掌握了一定地质学
基础与地学思维方式。此时,通过《石油地质学》的课程学习能
更加充分的了解石油地质工作的框架以及油田勘探工作的整体
流程,将有助于其在油田更好的开展工作。目前,此类学生《石
油地质学》的教学安排为 40 个学时,含 6 学时的实验课程。
二、优化课程结构安排
据不完全统计, 全国各石油院校地质专业学生 《石油地质学》
课程的授课模式普遍分布在 60-70 学时左右,对于非地质专业学
生的授课时间为 30-40 学时。授课学时数由被授课人群的学习目
的以及相关专业知识背景所决定。对于非地质专业的学生,应合
理安排其授课学时,过多或过少均不适宜。学时过少将导致学生
无法充分把握课程的主线,且过少的学时意味着授课内容的压缩
或删减,这将使学生很难对于课程建立一个完整的认知体系。然
而,过多的学时同样也无法达到最佳的教学效果,非地质专业学
生的专业基础有限, 无法参照对于本专业学生的教学模式。 此时,
过多的授课学时意味着相关知识点的深入,但在专业知识背景相
对薄弱的基础下,这必将加重学生的认知负担,并沉重的打击其
学习的积极性。因此,在实践教学中,教师应提前把握学生的需
求并合理的安排教学内容及课程时间,针对不同授课人群应采用
不同的教学模式,因势利导、因材施教,探索更适用于每类学生
的教学方法。
针对石油工程、油气储运、石油化工等石油学科,笔者认为
现有的 40 学时教学量是远远不足的,特别是对于石油工程专业。
传统石油工业分为“勘探”(石油地质)和“开发”(石油工程),
但随着油气工业的深入发展,勘探和开发逐渐归为一体,两者之
间的界限愈发模糊。新世纪的油气工业已经进入了“勘探-开发
一体化”时代,因此,石油工程专业需要更多的石油地质理论作
为支撑。此时《石油地质学》40 学时的教学设置显然已经无法满
足当前油气工业的发展需要。《石油地质学》课程涵盖了“生、
储、盖、圈、运、保”等多种地质要素,课堂讲授的学科知识包
括:储层地质学、油气地球化学、石油构造分析、油气田勘探等。
因此,笔者认为,对于第一类学生,其《石油地质学》课程的安
排不仅不能少于地质专业,反而应该在地质专业的基础上多增加
16-20 学时,即达到 86 学时左右。由于培养方向的不同,石油工
程专业真正涉及到石油地质领域的课程较少,而《石油地质学》
的各章节内容可以说基本涵盖了地质学领域的所有方向。此时,
对于每个章节适当增加 2 个学时是非常必要,它不仅可以用来细
化授课内容,还可以用于普及本章所涉及到的相关课程的教学纲
领。
三、以实践为基础,加大实验改革
地质学,特别是石油地质学科更应该被视为一种实践类的学
科。以中国石油大学(北京)为例,其《石油地质学》课程共 64
学时,其中理论学时仅 48 学时,而实验和习题学时为 18 学时,
另外还配合有 3 周的石油地质综合大作业。与之相比,目前长江
大学《石油地质学》课程的标准实验设置为 10 学时,包括油气
物性观察、干酪根地球化学分析、镜质体反射率观测、圈闭与油
气藏的识别、TTI 的应用等 5 项,且综合大作业(课程设计)仅
为 1 周。事实上,早在 1988 年,中国石油大学(华东)已经对
石油地质专业石油地质及石油地化课的实验教学,从课程设置、
教材内容、教学方式、实验内容等方面进行了全面改革,建立了
集石油地质及石油地化实验于一体的《石油地质实验技术》课程
[1]。因此,在针对非地质专业学生《石油地质学》的教学中,必
须要进行实验改革,特别是要对于实验学时与实验内容进行合理
有效的分配。
可以将现有的 10 学时增加至 16 学时,用于补充 3 个实验或
习题。考虑到石油工程等专业今后在油田工作的需要,新增加三
部分内容:第一,加入储层观测内容,这一点在某些石油院校已
经开展;第二,加入井位设计习题作业;第三,加入野外生储盖
组合观测。
结语
“因材施教” 是现代教育的理论内核。 而能否科学合理的 “因
材施教”取决于授课老师对于授课目标求学目的以及未来应用等
多方面的准确把握。为了突出石油院校的特色,针对石油工业的
下游学科,应采取更加优化的课程内容安排,并有针对性的加大
实验内容与形式的改革, 这些将有助于更好地开展 《石油地质学》
课程的讲授。
参考文献:
[1]宋丽, 胡书毅.改革石油地质实验教学注重学生能力培养[J].
石油教育,1996.9,52(9):60-61.