石油及天然气地质学课程的MOOC课程设计

       王芙蓉  ，侯宇光  ，郭小文   

中国地质大学（武汉）资源学院，湖北 武汉 430074

 

[摘  要] 在MOOC模式下建立石油地质类课程的创新型教学模式，是顺应工科高等教育教学方法和模式的变革要求。石油及天然气地质学课程作为一门理论性和实践性都很强的石油地质类工科专业课，专业概念抽象、知识体系庞大，需要建立课程MOOC新的教学模式。本文从课程建设思路、教学内容、教学设计三个方面探讨了石油及天然气地质学课程的MOOC建设流程，认为课程需要优化教学内容、改革教学实施过程、突出以学生为中心的教学理念，为提升石油地质学科的教学质量提供借鉴。

[关键词] 石油及天然气地质学，课程设计，MOOC

[基金项目] 2019年中国地质大学（武汉）第一批本科教学工程项目“《石油及天然气地质学》MOOC课程建设”（2019G15）；2020年湖北省高等学校省级教学研究项目“理工类专业课程思政教育的研究与实践—以“石油及天然气地质学”课为例”（ZL202018）；2021年中国地质大学（武汉）本科教学工程项目“石油地质系基层教学组织建设”（ 2021G78）。

[作者简介] 王芙蓉（1979-），女，湖北钟祥人，博士，中国地质大学（武汉）资源学院副教授，研究方向为储层地质；侯宇光（1979-），男，吉林松原人，博士，中国地质大学（武汉）资源学院副教授，研究方向为非常规油气地质；郭小文（1980-），男，江西进贤人，博士，中国地质大学（武汉）资源学院教授，研究方向为油气成藏机理。

[中图分类号] P5      ［文献标识码］A    

 

近年来，MOOC作为一种大型在线视频课程，以其强大的开放共享特点受到教学工作者的青睐，对推动实践教学模式改革、探索新型教学方法有重要意义^[1]。把MOOC纳入高校课程教学中，这是顺应高校教学改革的要求，同时也可以实现学生的碎片式学习，从短视频中掌握核心知识，高效利用时间。将传统的线下教学转变为线上线下混合式教学，对于高校发展起到了积极的推动作用^[2]。但是，由于石油地质类课程理论性和实践性都很强，专业概念都比较抽象，知识体系庞大，如何在MOOC模式下建立石油地质类课程的创新型教学模式，是当前我国高校石油地质类课程教学改革亟待探讨的课题。

石油及天然气地质学课程是中国地质大学（武汉）自1952年建校以来面向石油地质和资源勘查工程相关本科专业开设的专业基础课程，有着深厚的优良教风学风传统。由于石油地质学科具有多学科综合交叉的特征，其内容涵盖了油气在地壳中的生成、运移、聚集成藏的基本原理和分布规律，以及油气勘探的方法、程序和任务等方面，因此，如何将庞大的知识体系与课程教学很好地结合，是石油地质类课程教学的主要难点^[3]。我们在传统线下教学中，也不断摸索，多次开展教学方法研究，积极探索教改实践^[4-7]，但依然存在受众面较小、无法进行小屏学习、复杂知识点自学难度大，所以需要通过以MOOC的形式进行专业课程升级^[8]，以加强学生对基础知识的学习，进而推动学生进行研究性学习。

国内相关学者提出解决MOOC完成率低的关键是要提高MOOC的设计质量，设计成功的重要因素包括了课程设计^[9]。MOOC 课程设计是指教育者根据教育目标和学生特点确定教学内容，组成知识体系，并规定课程设置顺序和授课时长的过程^[10]。教学视频作为 MOOC 内容的传递媒介，其质量将直接影响学习者对课程的参与度和学习效果^[11]。本文主要从建设思路、教学内容、教学设计三个方面进行石油及天然气地质学课程的MOOC 课程设计讨论。

 

一、课程建设思路

石油及天然气地质学课程，是我校地质资源与地质工程一级学科“双一流”优势学科的重要组成部分，是国家级高水平课程，目前校内授课对象众多，除了资源勘查工程专业外，还包括资源学院的石油与天然气工程专业、盆地矿产方向学生，以及海洋学院、地空地质、李四光学院、国际教育、地学院等相关学院相关专业的本科生或留学生。通过石油及天然气地质学课程的学习，学生能够了解石油及天然气地质学的学科性质、基本问题及主要研究领域，形成石油及天然气地质学的基本思维方法，并为后续课程的学习奠定基础。该课程是油气地质专业学生学习的一门综合油气地质基础课程，对培养学生逐步形成完整的专业知识体系具有举足轻重的地位。

该课程为具有专业特色的优质课程，教学资源丰富，教学方法灵活，学生体验评价好。2007年获批湖北省精品课程，2009年获批国家级精品课程，2013年获批精品资源共享课程，教学资源十分丰富。由于系统知识点繁多、工程领域应用复杂，石油及天然气地质学课程要求学生对整个油气领域有所认识，但是授课对象专业不同，多数学生对系统的油气地质专业知识概念了解不清楚，导致课程内容设置具有一定的难度。

目前，石油及天然气地质学课程采用的是传统课堂PPT 讲授模式，授课对象只局限于本校学生。据长期教学实践表明，传统课堂对新一代大学生有一定的障碍，主要表现为课程知识点多、难度大，学习被动性、知识理解与记忆较差等问题，难以形成系统的知识框架^[12]。学生在储集层、圈闭、烃源岩、油气运移等重要知识点及实践教学环节中，独立知识点理解不够透彻，不能灵活运用所学知识进行案例综合分析。另外，传统课堂中，学生与老师的互动性一般，不愿意主动发言。而在线课程的建设，能够对课程体系进行系统设置，不同级别、不同专业背景的学习者可以有选择性的进行相关知识的学习，特别是教学重点与教学难点的把握^[13-14]，进一步加大学生对“三基”的掌握和理解，能够灵活的运用油气地质的基础理论来解决油气行业的综合问题，获得更佳的学习效果。结合国内各种 MOOC 课程和石油及天然气地质学课程的特点，将课程建设为全在线网络课程。

 

二、课程教学内容

该课程以油气藏为研究对象，其基本任务是系统地向学生介绍地下油气水的性质和产状，油气藏的特征、形成原理、分布规律以及油气地质研究的主要方法技术与资源评价的基本内容等知识和技能。课程包括经典内容和扩展内容，经典内容体系为常规油气地质学：以油气藏为核心展开课程教学内容，首先介绍油气藏的基本要素，然后认识油气的生成、运移、聚集和油气藏形成，再到学习油气在地壳中的分布规律；扩展内容主要为非常规油气地质及资源。

由于本校全年都有不同院系开设不同学时的本课程，如：地学院的地质学和地球化学（课程40学时）、资源学院的资源勘查工程（油气方向）（课程80学时）、资源勘查工程（煤及煤层气）（课程40学时）、石油工程（课程64学时）和海洋科学（课程56学时）、工程学院的勘察技术与工程专业（课程40学时）、地空学院的地球物理专业（课程40学时）。

因此，学时数为40学时的专业主要讲课内容涉及到石油地质学的发展历程、油气藏中的流体以及油气藏的生、储、盖、圈、运、保六个基本要素，粗略介绍非常规油气地质。通过课程学习，学生能够掌握石油及天然气地质学的基本知识、基本理论和基本技能，理解该课程的基本特点、知识体系的内涵及外延。

学时数为56-80学时的专业主要讲课内容涉及到石油地质学的发展历程、油气藏中的流体以及油气藏的生、储、盖、圈、运、保六个基本要素，详细介绍非常规油气地质。通过课程学习，学生能够比较系统的掌握石油及天然气地质学的基本概念、油气藏形成过程的研究方法和技术，初步建立油气地质及勘察工作的专业思维模式。

对于不同专业的学生而言，本课程的重点都包括以下几点：

（1）石油、天然气及油田水的化学组成；

（2）储集层物理性质、储集层与盖层的评价；

（3）圈闭和油气藏的构成要素、度量、分类及各种类型的特征；

（4）油气有机成因理论及烃源岩的评价；

（5）油气运移与聚集的基本原理；

（6）油气藏形成的综合地质条件。

由于不同专业的学生先修课程不同，因此在本课程的学习中，主要难点包括以下几方面

（1）各类圈闭和油气藏的识别及其三维空间形态；

（2）油气有机成因的系统理论；

（3）油气初次运移的机理及模式、油气二次运移与聚集成藏的流体动力学原理及规律；

（4）油气藏（田）形成的综合地质条件；

（5）油气分布规律及其控制因素。

 

三、课程教学设计

地质类 MOOC 的设计制作更多地受到课程本身特性的影响-地质类课程实践环节相对较多，因此课程MOOC教学设计主要遵循“个体独立性原则、整体连贯性原则、服务型原则和开放互动性原则”^[15]。结合石油及天然气地质学课程的具体教学目标、教学内容以及重难点，课程教学设计主要遵循“四结合”原则，也就是：独立知识点与连贯性课程体系相结合、学生自主学习与师生互动相结合、专业性知识与趣味性形式相结合、线上学习和线下教学相结合。

1. 独立知识点与连贯性课程体系相结合

MOOC 是碎片化交互式学习型课程，以视频为载体，视频内容模块化，以知识点开展教学^[16]。石油及天然气地质学课程知识点繁杂，而且各知识点之间又相互关联，学生在自学和复习时困难较大。因此课程在教学设计时，对所有知识进行了科学的凝练和浓缩，认真梳理主干知识点，突出重点，突出“三基”^[17]。同时，考虑到相关知识点之间的连续和贯通，教学设计根据难点内容又将课程知识点加以分类和组合，共设计了 8～15 分钟的短视频52个，每个视频可独立学习（表1）。由于各视频之间相互关联，每一章和每一节又设置了内容简介，加强学生对每一章内容的总体把握。

表1  课程视频内容设置

视频	章	视频数，个	教学知识点
1-2	绪论	2	近代油气工业与石油及天然气地质学、世界和中国油气工业概况与资源现状
3-10	第一章： 油气藏中的流体	8	石油的概念及组成、石油的分类、石油的物理性质、天然气的概念和分类、天然气的化学组成及物理性质、油气田水的产状和组成、油气田水的形成及类型、油气显示的概念及类型
11-19	第二章：储集层和盖层	9	储集层的孔隙性、储集层的渗透性、储集层的孔隙结构、沉积作用对砂岩储集层物性的影响、成岩作用对砂岩储集层物性的影响、沉积作用对碳酸盐岩储集层物性的影响、成岩作用对碳酸盐岩储集层物性的影响、其他岩类储层、盖层的类型及封闭机制
20-24	第三章：圈闭和油气藏	5	圈闭和油气藏的概念及分类、圈闭和油气藏的度量、构造圈闭与油气藏的形成机制及基本特征、地层圈闭与油气藏的形成机制及基本特征、水动力和复合圈闭与油气藏的形成机制及基本特征
25-31	第四章：油气成因和烃源岩	7	油气成因概述、沉积有机质的组成及形成条件、干酪根的组成及类型、沉积有机质的成烃演化过程、促使沉积有机质成烃演化的因素、天然气成因类型及判别、烃源岩概念与评价
32-37	第五章：油气运移	6	油气运移概述、油气初次运移的介质及条件、油气初次运移的机理、油气二次运移的介质及条件、油气二次运移的流体动力学、油气二次运移其他特征
38-43	第六章：油气藏形成与破坏	6	成烃坳陷与充足油气源、有利的生、储、盖组合和油气输导型式、油气聚集和有效圈闭、油气藏形成时间的确定、油气藏破坏和油气再分布、油气成藏动力学
44-48	第七章：油气聚集单元与油气分布	5	含油气盆地概念及类型、油气聚集带概念和类型、油气田的概念和类型、油气分布特征、油气分布的控制因素
49-52	第八章：非常规油气资源	4	盆地中心气基本特征和形成条件、煤层气基本特征和形成条件、页岩气基本特征和形成条件、非常规油资源

 

2. 学生自主学习与师生互动相结合

课程的设计要以学习者为本，增强学习者主动探索和学习的意识，同时也需要有针对性地设计相应的测验题目，帮助学生巩固基本知识点。传统课堂学习模式一般是学生在期末考试前短时间突击、死记硬背、临时抱拂脚，考完试后大部分知识点遗忘，缺少对基础知识点的理解，对整个知识体系缺少框架的建立。

石油及天然气地质学MOOC课程针对重要的知识点，最基础的要求是在介绍完每个知识点之后，出现以选择题为主的屏幕弹题，帮助学生消化随堂知识点。每一章学完后，课程还设计了判断题、填空题和选择题来测试学生的学习效果。同时，该课程为加强各知识点之间的融会贯通，每一章也设计了5道讨论题来促使学生进一步思考。如：第一章内容中有2个独立的小视频，分别是“石油的概念及组成”、“石油的物理性质”，那么在讨论部分课程要求学生理解“石油的物理性质与它的化合物组成之间的关系”，这样不仅要求学生了解每一个小视频的主要内容，也促使学生思考同一章中不同视频内容之间的联系；第八章内容中有3个独立的小视频，分别是“煤层气基本特征和形成条件”、“页岩气基本特征和形成条件”、“非常规油资源”，在讨论部分课程要求学生理解“页岩油与页岩气的关系”、“煤层气与煤成气的差异”、“油页岩和页岩油的差异”，这不仅要求学生了解本章主要知识点，也要求学生能对比不同章节相关知识点，难度也是循序渐进地增加。在有效监督学习过程中，课程还设计了期末题库，强化在线学习效果。这些互动安排都是尽量减少学生的“应付性”学习行为，准确反映学生的真实水平，客观评价学生的石油地质学思维能力和基本技能水平。这也有利于教师能全面了解学生对知识掌握的程度，并不断调整教学计划和内容。

3.专业性知识与趣味性形式相结合

MOOC 教学应当尽量使用趣味性与教育性并存的情景教学法，努力营造课堂教学的热烈氛围，为学习者创设一个与其生活相契合的学习情境，以此来唤起学习者学习动机^[18]。石油及天然气地质学课程主要的理论内容比较抽象和专业，传统课堂学习比较枯燥无趣，大多数在校学生无法理解所学知识在油气现场的实际应用，学生学习热情普遍不高。在MOOC课程的学习中，教师可以合理地使用教学录像和动画演示进行形象生动的教学讲解和呈现，让学生对枯燥的地质知识产生更直观的认识，印象深刻。在综合案例分析中，可以结合油田现场的实际生产过程，把独立的知识点融入进去，加强理论和实践的结合，让学生有框架性知识体系概念。例如：对于石油、天然气以及各自的化合物组成，可以采用小视频呈现基本特征；在储集层物性特征讲解中，可以用海绵城市内部结构的动画演示来解释地下岩石的渗透性；在油气运移过程中，可将圈闭中的流体运移录像进行演示。另外，适时的屏幕弹题，也是对严谨专业知识内容学习的一种有效调节，帮助学习者对当前知识点产生共鸣，进而引发他们的思考，使得学习过程有趣、学习效率提高。

4. 线上学习和线下教学相结合

实践教学是培养高素质石油地质人才的关键环节，是促进学生对理论知识深入学习的重要途径^[19-20] 。课程建设需要利用线上MOOC 平台的优势，加强学生的学习主动性，见面课为线上课堂延伸，是实践教学的基本形式，促进学生有效学习。为提高学生的学习效果，本课程设计了4次见面课，在学完每一章相应的理论知识后开展有关的实验操作和观察，包括：石油的物理性质观察及测定、储集岩和盖岩手标本宏观特征观察及储集岩物性的影响分析、圈闭和油气藏度量及类型识别、烃源岩评价及生烃演化，设计中明确了课前准备、课中学习内容和步骤、课后作业。经过线上知识积累和课堂思维能力培养后，见面课的实践教学环节增强学生对理论知识的理解，也可以和学生一起梳理独立知识点，建立各知识点之间的联系，融会贯通，提高学习效果。

 

四、结语

MOOC作为实践类课程的基础教学平台，适应了新工科背景下的人才培养需求，也为高校地质类课程教育提供了机遇。课程设计是 MOOC 课程建设最重要的部分，需要优化课程内容、改革教学实施过程、突出以学生为中心的教学理念，增强学习的主动性，提升在线课程质量。

 

[参考文献]

1. 徐慧茹, 袁晏明. MOOC资源在野外地质实践教学中的应用研究-以中国地质大学（武汉）秭归野外地质实习为例[J]. 教育教学论坛, 2019, 32:28-29

2. 张金霞, 朱晓红. 基于创新创业教育的实践育人体系构建与应用研究[J]. 创新创业理论研究与实践, 2020, 3(3):85-87

3. 李福来. 慕课视野下高校石油地质类课程创新型教学模式思考[J].科技展望, 2016, 1:2

4. 何生, 侯宇光, 孙新铭,等. 项目教学法在“石油天然气地质学”课内实习教学中的应用[J]. 中国地质教育, 2010, 29(6):66-72

5. 何生，叶加仁，孙新铭，等. 石油及天然气地质学课堂实践教学内容重构及教学方法改革[J]. 石油教育, 2010, 6:82-85

6. 侯宇光，何生，王芙蓉. 中加“石油地质专业”课程教学的对比研究[J]. 中国地质教育, 2013, 4: 90-93

7. 王芙蓉, 何生, 侯宇光. 浅谈石油及天然气地质学课程的教学创意[J]. 石油教育,  2014, 3：49-51

8. 范昌育, 王震亮. “石油与天然气地质学”慕课教学探索[J]. 中国地质教育, 2021, 1:65-68

9. 姜强 , 赵蔚 , 李松等 .MOOC 低完课率现象背景下的设计质量有效规范实证研究[J]. 电化教育研究, 2016, 1:51-57.

10. 吴以欣,刘梦今. MOOC 设计、学生参与和讨论质量的关系研究[J]. 数字教育, 2021, 2:33-39

11. 李青, 刘娜. MOOC 中教学视频的设计及制作方法：基于 Coursera 及 edX 平台课程的实证研究[J]. 现代教育技术, 2016, 7:64-70.

12. 李净洪. 混合式教学模式在“石油地质学”课程教学的探索与实践. 中国地质教育, 2020,1:76-80

13. 贺斌. 慕课:本质、现状及其展望[J]. 江苏教育研究, 2014, 1:3-7.

14. 侯志才. 关于慕课教学实践的思考[J]. 教育现代化, 2019, 6(A5):200-202.

15. 肖震霞. 地质类课程“慕课”特色及制作设计探讨[J]. 中国地质教育, 2017, 1:42-44

16. 张利亚. 浅析石油工程概论课程 MOOC 设计思路与策略[J].重庆科技学院学报 （社会科学版）,2018,1:129-132

17. 白浩. “金课”导向下高校慕课建设的改进和创新思路[J]. 当代教师教育, 2021, 14(1):77-81

18. 汪娟. 王晓凡基于教学设计提升 MOOC 视频教学成效[J]. 宿州教育学院学报, 2021, 24(3):77-80

19. 姜福杰，柳广弟，高先志，等 .“石油地质学”课程教学过程的优化与实践 [J]. 中国地质教育，2014，23（3）：40-42.

20. 李平平 . 典型高校“石油地质学”课程教学内容和方法对比研究 [J]. 中国地质教育，2015，24（3）：103-106.

MOOC Course Design in Petroleum Geology

Wang Furong, Hou Yuguang, Guo Xiaowen

School of Earth Resources of China University of Geosciences, Wuhan, Hubei 430074

[Abstract] Establishing innovative teaching mode of petroleum geology courses under MOOC mode is to meet the requirements of the reform of teaching methods and modes of engineering higher education. Because Petroleum Geology is engineering professional course with strong theory and practice，professional concepts are abstract and knowledge system is huge，it needs to establish a new teaching mode of MOOC. This paper discusses the MOOC construction process of Petroleum Geology course from three aspects of course construction idea, teaching content and teaching design, and proposes three aspects to provide reference for improving the teaching quality, including optimization the teaching content, reform the teaching implementation process and highlight the student-centered teaching concept.

[Key words] Petroleum Geology, course design, MOOC