摘要：《油層物理》課程是石油工程專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，其課程教學質(zhì)量直接決定石油工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。針對《油層物理》課程特點及傳統(tǒng)教學模式下存在的問題，探討了實施“線上+ 線下”混合式教學的必要性和可行性。以建構(gòu)主義學習理論和首要教學原理為指導，以促進學生深度學習和培養(yǎng)高階思維能力為目的，將信息技術(shù)與《油層物理》課程教學深度融合，構(gòu)建了符合課程特點的“以教師為主導、以學生為中心”的混合教學模式。教學改革實踐表明，混合式教學模式的應用可有效提高《油層物理》課程教學效能，培養(yǎng)學生的工程應用能力和創(chuàng)新思維能力。

關(guān)鍵詞：教學改革；混合教學模式；油層物理：首要教學原理；建構(gòu)主義學習理論

引言

黨的二十大報告強調(diào)：“教育、科技、人才是全面建設社會主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐?！盵1] 這一重要論斷，體現(xiàn)了當前我國科技創(chuàng)新和人才培養(yǎng)任務的重要性和緊迫性[2]。中國石油高校承擔著為我國培育石油行業(yè)優(yōu)秀人才、服務國家戰(zhàn)略的重大責任。石油工程專業(yè)更是面向石油工業(yè)主戰(zhàn)場、培養(yǎng)石油天然氣開發(fā)領(lǐng)域具有扎實專業(yè)基礎(chǔ)、能夠解決工程實際問題的高級技術(shù)人才的專業(yè)[3]?！队蛯游锢怼肥敲嫦蚴凸こ虒I(yè)本科二年級學生開設的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是石油工程專業(yè)學生接觸的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，引導學生從基礎(chǔ)知識領(lǐng)域進入石油工程專業(yè)知識領(lǐng)域，在石油工程專業(yè)培養(yǎng)體系中起著承前啟后的重要作用[4 7]。課程教學內(nèi)容主要包括油氣藏儲層巖石、儲層流體和多相滲流機理相關(guān)的基本概念、理論和方法，對油氣藏科學高效開發(fā)具有重要指導意義。課程中所涉及的概念、理論和方法對于后續(xù)專業(yè)課程，如《油氣層滲流力學》《油藏工程》《氣藏工程》《采油工程》《油藏數(shù)值模擬》《提高采收率基礎(chǔ)》等課程的學習至關(guān)重要。同時，《油層物理》也是國內(nèi)石油類高校石油工程專業(yè)學生考研必考的專業(yè)科目之一?！队蛯游锢怼返慕虒W效果和教學質(zhì)量，將直接影響到石油工程專業(yè)本科人才及后續(xù)研究生的培養(yǎng)質(zhì)量。

《油層物理》教學的突出難點之一是信息量大、概念多且抽象、參數(shù)和符號多且容易混淆。對于石油工程專業(yè)的學生而言，《油層物理》是他們所學習的第一門與實際油氣藏開發(fā)相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，課程中會引入與儲層巖石骨架、孔隙、油、氣、水多相流體以及流體—流體界面、流體—固體界面、多相流體滲流機理等相關(guān)的眾多概念和理論公式。對于首次接觸該課程的學生來說，因其尚未形成儲層巖石—流體—滲流相關(guān)的知識體系框架，且未厘清相關(guān)知識點之間的知識脈絡，學習時會感覺到課程概念之間的關(guān)聯(lián)性不明顯。面對大量的概念、定義、公式、參數(shù)及符號，學生往往會有無從下手的感覺。同時，由于課程所涉及的研究對象為深埋地下幾百米甚至幾千米的巖石，以及這些巖石微小孔洞中的流體及流動，研究對象不可見，學生缺少直觀客觀體驗，容易導致對相關(guān)知識點的理解不到位，達不到舉一反三的效果。此外，《油層物理》中所涉及的知識點貫穿于實際油氣藏開發(fā)的整個過程，如油氣藏儲量計算、油氣田生產(chǎn)動態(tài)分析與預測、油氣藏提高采收率措施優(yōu)選等，是一門具有很強實踐性和應用性的學科。但是由于課堂教學學時有限、教師對科研成果缺乏系統(tǒng)性和針對性的總結(jié)抽提、科研成果未能及時轉(zhuǎn)化為課程教學內(nèi)容等原因，傳統(tǒng)《油層物理》教學中教師往往更注重知識的傳授，而忽略了對所學理論在實踐中的應用，這制約了學生對課程相關(guān)概念和理論的掌握深度。課程結(jié)束后，學生可能了解相關(guān)的概念和理論方法，但并不清楚這些知識到底應用于油氣田開發(fā)的哪個階段，以及到底能夠解決什么樣的工程問題，存在課程理論教學和油氣藏現(xiàn)場開發(fā)實踐相脫節(jié)的問題。

由于上述種種難題，許多授課教師在教學過程中普遍感覺這門課程“難教”，而學生則普遍存在知識點理解不到位、理論與應用相脫節(jié)、課堂參與度不高等現(xiàn)象[8]。如何在有限的教學時間內(nèi)完成教學任務，達到課程既定的知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)目標，是當前《油層物理》教學過程中面臨的現(xiàn)實挑戰(zhàn)。

信息技術(shù)的迅猛發(fā)展給社會經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等各個領(lǐng)域帶來了巨大改變，也給高等教育理念、教學形態(tài)和教學模式帶來了巨大挑戰(zhàn)?！督逃畔⒒臧l(fā)展規(guī)劃（2011—2020 年）》明確提出，“重點推進信息技術(shù)與高等教育的深度融合，促進教育內(nèi)容、教學手段和方法現(xiàn)代化”[9]。《教育部關(guān)于一流本科課程建設的實施意見》中也強調(diào)要將現(xiàn)代信息技術(shù)與高校教學深度融合，建設適應新時代要求的一流本科課程，為高校高水平人才培養(yǎng)體系提供支撐[10]。為了有效提升《油層物理》課堂教學效果，有必要在課程教學中深入融合現(xiàn)代信息技術(shù)手段，探索線上線下相結(jié)合的混合式教學模式，以提高課堂教學效能和人才培養(yǎng)質(zhì)量[11]。

1 混合式教學理論基礎(chǔ)

1.1 混合式教學內(nèi)涵

對于混合式教學，目前學界并沒有一個清晰明確的界定，現(xiàn)有的共識是混合式教學包含面對面線下課堂教學和在線學習兩個部分。但從其本質(zhì)作用和意義而言，混合式教學并不是將線上和線下兩種媒介進行簡單疊加。在國內(nèi)外學者關(guān)于混合式教學的定義中，分別以何克抗和Bliuc 等學者的定義最具代表性。何克抗指出混合式教學就是將傳統(tǒng)學習方式的優(yōu)勢和e learning（網(wǎng)絡化學習）的優(yōu)勢結(jié)合起來，既要充分發(fā)揮傳統(tǒng)教學模式中面對面交流的優(yōu)勢，同時充分利用在線學習手段引導、監(jiān)控教學過程，激發(fā)學習者的主動性、積極性和創(chuàng)造性[12 13]。Bliuc 等人將混合式教學定義為發(fā)生在學習者、教師和學習者以及學習者和教學資源之間的面對面和在線交流的有機結(jié)合[14]。

可以看出，混合式教學的本質(zhì)是基于課程教學資源與信息技術(shù)深度融合，將傳統(tǒng)的“以教師為中心”的課堂教學結(jié)構(gòu)，改變?yōu)榧饶芡怀鲶w現(xiàn)學習者知識自我構(gòu)建能力及主體地位，又能充分發(fā)揮教師主導和監(jiān)督作用的“師生雙主”教學結(jié)構(gòu)。

1.2 相關(guān)理論基礎(chǔ)

混合式教學模式是建立在以建構(gòu)主義學習理論為代表的一系列理論基礎(chǔ)之上的教學模式。

1.2.1 建構(gòu)主義學習理論

建構(gòu)主義學習理論最早由瑞士研究學者皮亞杰（Piaget）等學者于20 世紀60 年代提出，但其開始在世界范圍內(nèi)得以流行則與信息技術(shù)的快速發(fā)展密切相關(guān)。根據(jù)建構(gòu)主義學習理論，知識不是通過教師傳授獲得，而是學習者在一定的社會文化背景下，在學習者與環(huán)境交互作用的過程中通過主動構(gòu)建的方式獲得的[15]?？梢钥闯?，建構(gòu)主義學習理論強調(diào)以學習者為中心，認為知識是由學習者主動建構(gòu)的，學習者是信息加工的主體，而不是知識灌輸下的被動接收者。但同時也不能忽視教師的主導作用，教師并不是單純的知識傳授者，而是意義構(gòu)建的促進者、幫助者。

傳統(tǒng)課堂授課教學模式以教師“傳道、授業(yè)、解惑”為主，教師發(fā)揮主導作用的同時往往忽略了學生認知主體地位，學生作為被動的知識接受者，其意義構(gòu)建的主動性、創(chuàng)造性受到限制。但傳統(tǒng)授課模式下教師與學生面對面交流溝通的優(yōu)勢則是線上學習所不具備的，教師能夠通過“察言觀色”實時掌握學生對知識點的掌握程度，面對面的討論也更有利于思維的深化與拓展、情感的豐富。線上教學打破了傳統(tǒng)教育模式下學習時間和空間的限制，更有助于學習者發(fā)揮主動性、積極性和創(chuàng)造性。但其弊端在于忽視了教師的主導作用，同時由于教師與學習者、學習者與學習者之間交流缺乏實時性，容易削弱學習者的自覺性，產(chǎn)生學習無助感，同時封閉性的教學場景也導致教學的社交性等社會功能弱化。混合式教學模式將傳統(tǒng)課堂教學與線上教學相結(jié)合，通過深度融合現(xiàn)代信息技術(shù)手段，充分發(fā)揮線上和線下教學的優(yōu)勢，以滿足不同學生差異化的學習訴求，提高學習者學習效果。

1.2.2 首要教學原理

美國教育學家梅里爾（Merrill）提出的“首要教學原理”也為混合式教學模式設計提供了重要理論支持。該理論是一種聚焦于解決問題的教學設計理論，梅里爾認為“， 學習只有在學習者從事解決真實世界里發(fā)生的問題時，只有當學習者能夠通過論證或應用而激活已知知識、并將其作為理解新知識的基礎(chǔ)時，新知識才會被整合到學習者的世界當中”[16]。首要教學原理強調(diào)整個教學活動要從學習者認知角度出發(fā)，以培養(yǎng)其探索和解決高層次問題的能力。具體教學實施時，在“聚焦解決問題”的教學宗旨下，教學應該由一系列“激活知→示證新知→應用新知→融會貫通”四階段循環(huán)圈組成，這一教學概念框架也被稱為“五星教學模式”。可以看出，五星教學模式的實質(zhì)是具體的教學任務應該被置于所創(chuàng)設的“問題情境”中來完成。

混合式教學模式中，無論是線上教學還是線下教學，要解決的關(guān)鍵問題之一就是課堂邏輯框架的設計，包括教學策略的選擇及教學方法的設計，以實現(xiàn)有效地“教”與“學”，充分發(fā)揮教學效能。傳統(tǒng)教學中，教師往往以內(nèi)容講授為核心，只注重教學信息的呈現(xiàn)，而忽略了“解決問題”能力的培養(yǎng)[17]。石油工程專業(yè)作為工科專業(yè)，解決復雜工程問題的能力是其重要的專業(yè)培養(yǎng)目標之一。對于該專業(yè)課程混合式教學模式設計而言，首要教學原理有助于確立以“分析問題及解決問題”為核心的教學過程設計框架和邏輯路徑，提高教師教學效能。

1.2.3 關(guān)注高階思維培養(yǎng)的深度學習理論

美國教育學家布魯姆（Bloom）將認知領(lǐng)域的教育目標維度劃分為記憶、理解、應用、分析、評價、創(chuàng)造六個層次[18]。其中，記憶、理解和應用主要涉及對知識的簡單記憶或復述，被劃分為低階思維層級；而分析、評價和創(chuàng)造則需要學習者能夠綜合利用所學的知識，并對其進行分解、重組或遷移，以達到解決復雜環(huán)境中問題的目的。這一過程中涉及到知識的重新組織或構(gòu)建，主要由決策、批判性思維、創(chuàng)造性思維和求解等較高層次認知能力所構(gòu)成，因而被劃分為高階思維層級。

隨著全球化、信息化的深入推進和科學技術(shù)的快速發(fā)展，高階思維能力已成為21 世紀的核心素養(yǎng)的關(guān)鍵成分。傳統(tǒng)課堂教學中，由于教學時間和空間等因素的限制，教學重點多放在知識傳授層面，學生的學習更多集中在對知識的記憶或復述等低階層次，而綜合應用知識、創(chuàng)造性“拆分、重組、評價”等高階思維能力并未得到足夠重視。而單一的線上學習由于缺少教師的引導和幫助，也很難實現(xiàn)知識的遷移應用與創(chuàng)新拓展等高階思維能力的訓練。混合式教學模式借助現(xiàn)代信息技術(shù)手段，可有效集“傳統(tǒng)教學”和“在線教學”之所長，推動學習由淺表性學習轉(zhuǎn)向面向高階思維能力培養(yǎng)的深度學習。

2 《油層物理》傳統(tǒng)教學現(xiàn)狀

《油層物理》是石油工程專業(yè)學生接觸的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，課程旨在奠定學生扎實的專業(yè)理論基礎(chǔ)。為更好地了解《油層物理》教學現(xiàn)狀以及教學過程中存在的問題，指導《油層物理》教學改革，筆者以隨機發(fā)放匿名問卷的方式開展了《油層物理》授課效果及存在問題問卷調(diào)查。問卷調(diào)查對象為西南石油大學2019 2020 級石油工程專業(yè)本科生，調(diào)查問卷內(nèi)容涵蓋課程學時合理性、課程學習難點、課堂互動、課程考核方式等方面。本次調(diào)查共回收問卷334 份，其中有效問卷327 份，問卷有效率為97.9%。調(diào)查對象中男生占比80.9%，女生占比19.1%。調(diào)查問卷統(tǒng)計結(jié)果如表1 所示。

對表1 所示的調(diào)查問卷結(jié)果進行分析，可以看出《油層物理》當前教學過程中主要存在以下問題：

2.1 課程信息量大，內(nèi)容繁雜，知識點架構(gòu)不清晰

《油層物理》是一門建立在多種基礎(chǔ)學科之上的交叉性學科，核心內(nèi)容包括儲層巖石物理特性、油氣藏流體物理特性和多相流體滲流機理[19]，其目的是為《油氣層滲流力學》《油藏工程》《采油工程》《油氣藏數(shù)值模擬》等后續(xù)重要專業(yè)課程學習奠定基礎(chǔ)概念和理論基礎(chǔ)。課程內(nèi)容覆蓋范圍較廣、知識點較多，傳統(tǒng)教學中往往將知識點分開講授，不同知識點之間的關(guān)聯(lián)性和邏輯性不夠清晰，造成學生知識點零散不成體系。調(diào)查中，76.3% 的學生認為，《油層物理》涉及的專業(yè)基礎(chǔ)概念和理論公式較多，課程講授中知識點之間的關(guān)系脈絡不夠清晰，學習時極其容易混淆，造成學習效果較差。

2.2 課程教學內(nèi)容與油氣藏開發(fā)實踐相脫節(jié)

作為石油工程專業(yè)特色課程，《油層物理》教學內(nèi)容工程特色明顯，傳統(tǒng)授課模式下的單純理論灌輸容易導致學生感到理論與實踐相脫節(jié)[20]。問卷調(diào)查結(jié)果表明，有40.4% 的學生不清楚《油層物理》所學內(nèi)容“到底可以用在實際油氣藏開發(fā)中哪個階段”，也不清楚自己“為何要學”；有近一半的學生不能有效地運用課程所學內(nèi)容去分析和解決實際工程問題，存在課堂教學與油氣田現(xiàn)場生產(chǎn)實踐相脫節(jié)的問題。

2.3 課堂師生有效互動少，學生課堂參與度不高

《油層物理》傳統(tǒng)教學主要采用面對面、教師講授為主的線下授課方式，更注重知識傳授，學生課堂學習參與性和互動性不高。調(diào)查中，約40%的學生反映課堂內(nèi)師生有效互動很少或基本沒有，且課堂互動中教師的積極反饋不夠充分，難以激發(fā)學生在主動探究、深度學習等過程中的內(nèi)在動機和興趣。

2.4 課程考核方法單一，評價體系不完善

《油層物理》傳統(tǒng)考核方式很大程度上依賴于期末卷面考試（占比為70% 80%），缺少對課程學習過程的考核。此外，課程期末試卷考查內(nèi)容多以記憶類內(nèi)容居多，容易導致學生依靠死記硬背通過考試，但實際可能并未真正理解相關(guān)知識，難以將所學內(nèi)容真正應用于油氣藏開發(fā)工程實踐。問卷調(diào)查結(jié)果表明，44% 的學生表示《油層物理》現(xiàn)有考核方式較為單一，不能反映學生的知識遷移應用和創(chuàng)新能力，亟須建立多元化、多維度的考核評價體系，實現(xiàn)對知識、能力、思維、素養(yǎng)的全過程、全方位考評。

3 《油層物理》混合式教學設計

針對《油層物理》傳統(tǒng)線下授課模式的弊端，筆者通過在教學實踐中進行改革探索，利用學習通、雨課堂等線上教學平臺，結(jié)合學堂在線課程資源建設成果，構(gòu)建了“以學生為中心、以人才培養(yǎng)需求為導向”的《油層物理》混合式教學方法。該混合式教學流程整體上由課程前端分析和教學準備、課程教學實施（線上加線下）和課程考核評價三大部分組成。

3.1 前端分析及教學準備

3.1.1 分級模塊化混合教學內(nèi)容體系重構(gòu)

通過對《油層物理》教材內(nèi)容精細剖析，可以發(fā)現(xiàn)課程眾多知識點之間具有內(nèi)在系統(tǒng)性和連貫性，且難易程度之間也存在明顯差異。根據(jù)布魯姆認知過程維度分類，在以促進學生高階思維發(fā)展的前提下，可將《油層物理》教學內(nèi)容分解為若干有機連貫的教學模塊（表2），并進一步將不同模塊內(nèi)的教學內(nèi)容進行分類、重組及排序，明確適合于學生“線上”自學為主的淺表性知識點和適合于教師“線下”引導為主的深度學習知識點。

對于難度較低的淺顯性表象知識點，如一些容易理解的基礎(chǔ)概念、理論公式及簡單應用，學生通過線上自主學習即可達到教學要求。對于難度為中等的知識點，如氣測滲透率等復雜理論公式的推導，該部分內(nèi)容需要涉及到對已學知識的比較及辨別，需要在學生“線上”自主學習的基礎(chǔ)之上，加以教師“線下”引導。對于難度較高的知識點，如涉及到多個知識點的交叉知識或需要綜合重組多個知識點來創(chuàng)造性地解決油氣藏開發(fā)實踐問題時，則需要教師在線下授課時通過引導式、啟發(fā)式等方式去幫助學生全面綜合已有的知識要素，并將其按照問題目標進行重組，以便創(chuàng)造性地解決問題或做出綜合判斷（表3）。

3.1.2 線上和線下多維度教學資源建設

線上和線下課程教學資源的建設是混合式教學成功實施的保障。根據(jù)建構(gòu)主義學習理論，學習是在一定的情境下，通過協(xié)作或會話而實現(xiàn)的主動意義建構(gòu)過程，利于學習者意義構(gòu)建的“情境”創(chuàng)設是建構(gòu)主義學習環(huán)境中的基本要素之一。同時，呈現(xiàn)“真實的任務情境”也是首要教學原理的核心，通過合理創(chuàng)設有利于學生意義建構(gòu)的學習情境，有助于學習者基于已有認知結(jié)構(gòu)中的相關(guān)經(jīng)驗去同化和索引當前學習的新知識。信息技術(shù)的快速發(fā)展為建構(gòu)主義學習理論所倡導的學習“情境”和“資源”提供了強有力的支持。在信息技術(shù)的支持下，能夠呈現(xiàn)給學生的內(nèi)容已經(jīng)不僅僅局限于板書、實物、掛圖、幻燈片等，而可以通過集文本、圖像、聲音、動畫、視頻等方式將教學內(nèi)容更生動、形象地呈現(xiàn)給學生。

筆者所在《油層物理》教學團隊自2019 年起，圍繞課程人才培養(yǎng)目標，對線上線下課程教學資源進行了賡續(xù)建設。對于線下教學資源，在對教學內(nèi)容模塊化重構(gòu)的基礎(chǔ)上，有機融合油氣開發(fā)實際工程問題以及學科前沿問題，對教學課件進行完善。包括結(jié)合油氣開發(fā)具體工程問題（如非常規(guī)頁巖氣高效開發(fā)、油氣井產(chǎn)量增產(chǎn)措施、不同類型油氣藏提高采收率方案等）構(gòu)建課程經(jīng)典案例，使相關(guān)理論和方法從“抽象”走向“具象”，將國家一流學科科研優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為育人優(yōu)勢，實現(xiàn)科教互促；結(jié)合學科前沿問題對基本理論進行拓展延伸，拓展學生學術(shù)視野及創(chuàng)新能力。此外，同時注重將專業(yè)知識教學與國家能源戰(zhàn)略、行業(yè)前輩、知名校友事跡相結(jié)合，強化家國情懷，傳承新時代石油精神，增強學生學習的內(nèi)驅(qū)力。

對于《油層物理》線上教學資源，教學團隊針對課程分級知識點，分別錄制了教學微視頻，為學生線上自主學習提供資源。基于油氣藏開發(fā)實際工程問題及教師團隊科研成果，集成多種信息技術(shù)手段，合理創(chuàng)設符合學生認知結(jié)構(gòu)、交互性強、貼近實際的認知情境，促進學生對知識意義的主動建構(gòu)。同時，匯總線下授課過程中驅(qū)動知識內(nèi)化的學習活動，形成拓展資源庫，以拓展學生學習廣度和深度。針對細化知識點，建成習題庫和作業(yè)庫，為學生課后知識鞏固和遷移提供支持。該線上教學資源已在學堂在線、超星學習通、國家高等教育智慧教育等多個平臺上線運行。

3.2 線上導學夯實基礎(chǔ)

在該階段，教師在學習通線上教學平臺發(fā)布該節(jié)課程教學目標、內(nèi)容要點及預習問題，并向?qū)W生推送相關(guān)視頻及資源。學生明確課時教學目標，并在教學任務及教師設問置疑的潛在“引導”下開展“線上”自主預習，對于新知識能夠達到布魯姆認知過程維度中的“知道”“理解”“簡單應用”的認知水平，并能夠結(jié)合預習問題進行深層次的思考，為后續(xù)線下課中的知識深化和能力提升打好基礎(chǔ)。

根據(jù)首要教學原理，教學是一系列“聚焦問題→激活舊知→示證新知→應用新知→融會貫通”教學階段的循環(huán)。在混合式教學中，線上導學階段主要解決的是淺層表象類知識的自主構(gòu)建問題，因此該階段主要包括“聚焦問題，布置任務→激活舊知→示證新知→測評反饋”四個環(huán)節(jié)。以《油層物理》中“多組分烴類體系相圖特征”課時為例，線上導學階段的教學設計如下。

3.2.1 聚焦問題，布置任務

在線上導學階段，教師基于課程前置知識和學生具體特點，將本次課的知識目標（相圖的點、線、區(qū)特征）、能力目標（提出凝析氣藏合理開發(fā)方案）以及重難點（等溫反凝析現(xiàn)象及其指導意義）推送給學生。并結(jié)合實際油氣藏開發(fā)創(chuàng)設工程情境，引導學生思考氣體從幾千米深度開采到地面可能發(fā)生的相態(tài)變化，讓學生的線上學習聚焦到相態(tài)變化對氣藏開發(fā)的影響這一問題上。通過這一環(huán)節(jié)，學生對于自己在課堂上“學什么”會有更清楚的認知。需要指出的是，教師在設置問題時，應遵循問題序列原則，由淺入深、由易到難地設置任務序列。由于線上導學階段側(cè)重于學生對基礎(chǔ)概念、理論和方法的記憶、理解和掌握，同時也起到為線下提升做好準備的作用，該階段教師的問題設置要體現(xiàn)基礎(chǔ)性和層次性。

3.2.2 激活舊知

教師可通過提問等方式幫助學生調(diào)動相關(guān)舊知或經(jīng)驗，建立新知和舊知的聯(lián)系，同時降低新知的學習難度，促進新知的有效吸收。以“多組分烴類體系相圖特征”課時為例，教師在線上學習視頻開始時設置必答題，讓學生回憶單組分物質(zhì)露點、泡點、臨界點的物理含義，督促學生回憶已學的單組分相圖相關(guān)知識，學生在回憶舊知的基礎(chǔ)上會自然而然地思考多組分體系的露點、泡點、臨界點是否和單組分物質(zhì)一樣，實現(xiàn)從舊知向新知的過渡。同時，這部分線上答題數(shù)據(jù)也可以為課程后續(xù)的全過程、多維度評價提供基礎(chǔ)。

3.2.3 示證新知

學習新知是教學的主體環(huán)節(jié)，在示證新知環(huán)節(jié)，教師應緊扣教學目標，針對不同類型的知識點進行展示及論證。雖然線上視頻學習缺乏有效實時互動，但可通過在視頻中插入問題、插入互動環(huán)節(jié)等方式來實現(xiàn)一定程度的隨堂互動。通過這一環(huán)節(jié)，學生可以實現(xiàn)對淺層表象類低階知識的意義構(gòu)建。對于“多組分烴類體系相圖特征”課時，學生通過線上自主學習，能夠理解并掌握多組分烴類體系“露點、泡點、臨界點”等基本概念，并能夠辨析其和單組分物質(zhì)對應概念的差異，但對于“等溫反凝析現(xiàn)象”“相圖對凝析氣藏開發(fā)的指導意義”等高階知識點可能還存在較多疑惑，這也是線下課中教學環(huán)節(jié)教師將著重強調(diào)和深入講解的部分。

3.2.4 測評反饋

該環(huán)節(jié)包括“在線測評”及“在線反饋”兩個部分。在線測評指教師基于創(chuàng)設的情境問題和線上示證的新知內(nèi)容，在學習通或雨課堂平臺中提供配套的測試題供學習者在線完成。在線反饋包括教師對學生以及學生對教師的雙向反饋。根據(jù)英國開放大學的遠程教育專家西沃特（Sewart）教授提出的持續(xù)關(guān)注理論，及時反饋是使得學習得以持續(xù)的重要條件[21]。得益于現(xiàn)代教育手段的發(fā)展，在線上學習階段，一方面，學生可以利用線上平臺或其他在線即時交流軟件向教師進行提問，教師可以及時接收學生提問并回答，這一及時的反饋及溝通可以有效提升學生的學習動力和學習信心。另一方面，教師也可以實時查看和監(jiān)督學生預習進度，實現(xiàn)學情的有效追蹤和監(jiān)控；通過線上學習數(shù)據(jù)統(tǒng)計以及收集和解答學生預習過程中的問題，教師對于學生線上學習階段遇到的共性問題可以有更清楚的認識，對于自己在課堂上“講什么”會有更明確的把握，可以更有針對性地設計線下教學環(huán)節(jié)。在這一過程中生成的學習數(shù)據(jù)，也可以作為課程評價中過程性評價的依據(jù)。

3.3 線下教學內(nèi)化提升

線下面對面教學也是混合式教學的重要環(huán)節(jié)之一。在線下教學階段，通過面對面的師生互動合作，有效完成知識的內(nèi)化和提升。在線上導學階段，學生已經(jīng)完成低階認知目標，因此根據(jù)首要教學原理，線下教學階段主要包括“聚焦問題！ 回顧新知！應用新知！ 融會貫通”四個環(huán)節(jié)。以《油層物理》中“多組分烴類體系相圖特征”課時為例，線下教學階段的教學設計如下。

3.3.1 聚焦問題

聚焦問題是五星教學模式的核心思想，建構(gòu)主義理論也強調(diào)學習者要在具體的情境中才能有效促進意義建構(gòu)。因此，在線下教學階段，教師基于學生線上學習反饋情況，合理創(chuàng)設工程情境，引導學生對實際油氣藏開發(fā)中涉及到的與本次授課內(nèi)容相關(guān)的工程問題進行思考分析。在線上導學階段，學生已經(jīng)完成低階認知目標，因此線下授課階段的問題設置要注意能夠啟發(fā)學生進行深入思考，為后續(xù)的“分析、綜合和評價”等高階認知過程提供基礎(chǔ)。

以“多組分烴類體系相圖特征”課時為例，教師可以用“不同類型油氣藏中的流體從地下開采到地面可能會發(fā)生哪些相態(tài)變化”以及“這些相態(tài)變化對油氣開發(fā)是有利還是不利”等問題開啟線下授課，讓學生基于線上導學階段所掌握的知識來進行綜合分析。

3.3.2 回顧新知

考慮到線上自主學習和線下授課可能存在異步性，教師在線下授課階段可通過“回顧新知”環(huán)節(jié)引導學生回憶在線上導學階段所學到的相關(guān)知識，并針對線上測評及師生線上交流所反映出的共性問題和重難點問題進行集中講解、反饋，為后續(xù)的知識遷移、整合做準備。在具體教學方法上，可綜合采用課堂講授、啟發(fā)探討、問題探究、討論互動等多元化教學方法，構(gòu)建“教師有效教、學生有效學”的學習共同體。

以“多組分烴類體系相圖特征”課時為例，基于在線學習反饋情況，學生能夠很好地理解及記憶臨界點、露點（線）、泡點（線）、等液量線等概念，但對于“等溫反凝析”為何稱之為“反凝析”則疑惑較多。在線下授課中，針對這一問題，教師可從“液化氣瓶灌裝及使用”這一日常生活現(xiàn)象出發(fā)，啟發(fā)學生思考在這一過程中壓力和流體相態(tài)的變化，而后再引導學生基于相圖討論，當氣藏降壓過程穿過相圖中的“等溫反凝析”區(qū)時，體系中流體相態(tài)又會發(fā)生什么變化，以及這一變化和日常生活中經(jīng)常觀察到的相變方向是否一致。通過引導學生參與討論，讓學生真正成為學習的認知主體，而不是“外部刺激的被動接收者和被灌輸?shù)膶ο蟆薄W生基于討論，也可以更深入地理解為什么這一相變區(qū)域被稱為“反凝析”區(qū)域，實現(xiàn)對線上所學新知的加工內(nèi)化。

3.3.3 應用新知

引導學生基于新獲取的知識來解決實際復雜工程問題，是線下課堂的核心任務。根據(jù)首要教學原理，學習者需要通過一系列的鞏固練習來實現(xiàn)對新知的內(nèi)化和鞏固。建構(gòu)主義學習理論也強調(diào)需要通過解決實際問題來實現(xiàn)學習者知識結(jié)構(gòu)的主動構(gòu)建。在該環(huán)節(jié)，教師應緊扣教學目標，結(jié)合油氣藏實際設計一系列難度遞增的問題，強化學生對新知的掌握。在這一過程中，教師應注意針對學生對不同知識點掌握程度的差異及時提供指導，幫助學生將新知有效地整合到個體已有知識框架中，實現(xiàn)知識的自主構(gòu)建。

以“多組分烴類體系相圖特征”課時為例，在回顧新知的基礎(chǔ)上，可以結(jié)合我國最大整裝凝析氣藏——牙哈凝析氣田的開發(fā)實踐，引導學生思考及討論一系列逐級遞進的工程問題：反凝析現(xiàn)象對于凝析氣藏開發(fā)有什么樣的影響？地下凝析出來的油可以被開采到地面嗎？應該采用哪種方式合理開發(fā)凝析氣藏？討論過程中鼓勵學生從多個角度思考問題，調(diào)動學生知識構(gòu)建的自主性和積極性，培養(yǎng)學生分析、解決復雜工程問題的能力。同時，在這一過程中，結(jié)合優(yōu)秀校友事跡，對科研人員如何攻克“超深超高壓復雜凝析氣藏高效開發(fā)”這一世界級難題進行講解，潛移默化地強化學生的使命擔當，激發(fā)學生的家國情懷和職業(yè)責任感。

3.3.4 融會貫通

首要教學原理強調(diào)學習者將新知識技能融會貫通到日常生活或工程實踐中去，實現(xiàn)知識的整合和應用。作為線下教學階段的最后一個環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)的主要目標是幫助學生進一步鞏固和遷移新知識，使其能夠在不同的情境中去靈活運用新知。在應用新知的基礎(chǔ)上，教師或結(jié)合實際工程問題進行進一步拓展，或結(jié)合學科前沿等創(chuàng)設真實問題情境，引導學生在變化的情境中應用新知去解決問題。該環(huán)節(jié)多以小組討論或小組協(xié)作的方式開展，可以同時實現(xiàn)學生團隊協(xié)作、溝通展示等綜合能力的培養(yǎng)。與應用新知環(huán)節(jié)相比，該環(huán)節(jié)中教師的“指導”和“幫扶”力度逐漸減小，讓學生充分展示其利用新知識去解決實際工程問題的能力，促進學生高階思維的培養(yǎng)和高階目標的實現(xiàn)。在該過程中，學生不僅可以直觀地建立起所學知識與油氣藏實際工程問題的聯(lián)系，同時通過一系列的“問題解決”過程，學生不斷積累積極的學習體驗，有效激發(fā)學生的可持續(xù)性學習熱情。

以“多組分烴類體系相圖特征”課時為例，在應用新知環(huán)節(jié)得到凝析氣藏合理開發(fā)方式的基礎(chǔ)上，教師可以設置如“凝析氣藏注水或注氣保持壓力是否都可行？”“凝析氣藏早期注氣好還是晚期注氣好？”“凝析氣藏注氣可以注什么氣？”等小組討論題目，鼓勵學生參與分組討論并給出可行方案。在這一過程中，學生需要對所學知識進行重新組織或構(gòu)建，充分調(diào)動其分析、綜合、評價等高階思維能力。

在線下課堂教學的四個環(huán)節(jié)中，教師均可利用線上平臺選人、投票、隨堂練習、主題討論等手段對學生學習情況進行即時檢測和互動。不僅可以調(diào)動學生參與課堂的積極性，也有利于教師及時了解全班學生對知識點的掌握情況，彌補了傳統(tǒng)線下課堂中教師無法全面掌握所有學生學習情況的缺陷，也可以為后續(xù)學生課堂表現(xiàn)的量化評價提供依據(jù)。

3.4 課后拓展遷移

課后環(huán)節(jié)作為課堂教學的延伸，是鞏固所學知識和檢驗反饋學習效果的重要手段?；旌鲜浇虒W可以有效增加學生與教師、學生與學生之間的互動交流，打破傳統(tǒng)線下教學的時空限制。教師在課后通過學習通或雨課堂線上教學平臺及時推送相關(guān)作業(yè)和測試題，通過學生作答情況了解學生對相關(guān)知識點的掌握程度。學生可以根據(jù)批改結(jié)果在線上提出問題，教師通過線上平臺回復，及時解決學生課后疑難問題，有效消除知識盲點。此外，學生課后還可通過線上平臺查看相關(guān)教學資源，進一步鞏固所學知識。教師也可以在線上平臺提供與課程知識點相關(guān)的拓展資源，讓學有余力的學生更好地實現(xiàn)知識拓展和延伸。

3.5 全過程、多元化教學效果考核評價

考核評價是課程教學的最后環(huán)節(jié)，也是檢驗課程目標達成度和學生學習效果的重要手段?！熬€上+線下”混合式教學可以有效克服傳統(tǒng)《油層物理》考核方式存在的弊端，將教學效果考核評價貫穿于課程教學互動的整個環(huán)節(jié)，采用過程性評價與結(jié)果性評價相結(jié)合，實現(xiàn)對課程教學效果的全過程、多元化、多樣化評價。同時，通過評價提出持續(xù)改進措施，形成課程教學的評改閉環(huán)運行（表4）。

4 《油層物理》混合教學實施效果

4.1 學生基本數(shù)據(jù)分析

筆者選取所在學校石油工程專業(yè)2021 級兩個班級作為試點班級，采用上述混合式教學方法實施《油層物理》教學改革實踐；同時選取兩個班級作為平行對照組，采用常規(guī)線下授課模式進行課程教學，以對課程教學效果進行對比評價。實踐前首先對選定的四個教學班學生人數(shù)和學分績點分布進行了分析，結(jié)果如表5 所示。從表5 中數(shù)據(jù)可以看出，試點班和對照班學生前期平均學分績點基本一致，不同學分績點段內(nèi)的學生比例分布也基本相當，可見試點班和對照學生在學習水平上無顯著差異，可用于對照檢驗混合式教學效果。

4.2 課程考核成績分析

從試點班級的授課效果來看，相較于傳統(tǒng)的線下授課模式，《油層物理》混合式教學方式能有效提高學生的學習興趣和學習激情，學生的求知欲、探索欲得到了激發(fā)。在課前自主線上學習的基礎(chǔ)之上，學生有能力且能夠更加主動地參與到線下課堂的各個環(huán)節(jié)中來，課堂活躍度得到顯著增強。課后的線上拓展資源推送，在拓寬學生視野的同時，也讓學生對于課程所學知識在現(xiàn)場實際中的應用有了更為深入的認識，讓學生真正感受到了這門課程的樂趣和實用性，促進了學生綜合能力的全面提升。

從課程最終考核結(jié)果來看（圖1），采用混合式教學的兩個試點班級《油層物理》平均成績較采用傳統(tǒng)教學模式的平行班提升了11 分，優(yōu)秀率（最終成績≥90 分）相較平行班提升了13.07%，表明“線上+ 線下”混合式教學改革取得了良好的教學效果。

4.3 混合式教學效果調(diào)查分析

授課結(jié)束后，對兩個試點班級針對混合式教學效果進行了問卷調(diào)查。兩個試點班共有學生80 人，本次調(diào)查共發(fā)放問卷80 份，回收有效調(diào)查問卷數(shù)78 份，有效率97.5%，問卷調(diào)查內(nèi)容及統(tǒng)計結(jié)果見表6。

從課后問卷調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果來看，90% 以上的學生對混合式教學整體授課效果表示滿意，認為“線上+ 線下”混合式教學方法相比傳統(tǒng)線下教學課堂的參與度更高，與教師的互動更強，學習時間安排和學習方式也更加靈活；同時認為混合式教學方式下對課程相關(guān)知識點和技能的掌握程度更高，對于自己的工程實踐能力和創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)有積極的作用。

5 結(jié)語

高等教育是實現(xiàn)高質(zhì)量創(chuàng)新人才培養(yǎng)、建設教育強國的重要途徑，而課程質(zhì)量直接決定高校人才培養(yǎng)質(zhì)量。針對《油層物理》特點，以首要教學原理、建構(gòu)主義學習理論和布魯姆認知目標分類理論為指導，聚焦問題解決，將現(xiàn)代信息技術(shù)深度融合于課程各教學環(huán)節(jié)，構(gòu)建了既能充分發(fā)揮教師主導作用，又能突出體現(xiàn)學生主體地位的《油層物理》“線上+ 線下”混合式教學模式。并通過過程性評價和結(jié)果性評價有機結(jié)合，全面評價學生的學習成效。教學實踐表明，混合式教學模式可以有效提高教學效能，實現(xiàn)學生分析與解決復雜問題的能力、創(chuàng)新意識及高階思維能力的有效培養(yǎng)，為石油工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量“變軌超車”提供動力。

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編輯：楊春風

編輯部網(wǎng)址：http：//sk.swpuxb.com

基金項目：教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目“新工科背景下OBE 理念在石油工程專業(yè)實踐創(chuàng)新與路徑研究”（220606537080317）；四川省高等教育教學改革研究項目“服務國家雙碳戰(zhàn)略，天然氣現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學院‘五共五融’協(xié)同育人模式研究與實踐”（JG2021-532）。