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摘要:開放性創(chuàng)新實驗項目教學，旨在推進以問題為核心的課外探究性實踐性學習，激發(fā)學生學習興趣及研究問題的主動性。根據(jù)這一目標，巖石物性測試實驗室充分利用實驗室現(xiàn)有的儀器設(shè)備和教師資源，設(shè)計了層次不同的開放創(chuàng)新實驗。通過教學實踐，發(fā)現(xiàn)開放性創(chuàng)新實驗在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)、學生綜合能力提高、實驗師資隊伍素質(zhì)提高以及實驗儀器設(shè)備高效率使用等方面，發(fā)揮了積極促進作用。

關(guān)鍵詞:開放創(chuàng)新;實驗設(shè)計;巖石物性;實驗教學

巖石物理性質(zhì)是指巖石的導電性、磁性、密度、地震波傳播等特性，地下巖石情況不同，巖石的物理性質(zhì)也隨之而變化。各種物理性質(zhì)都表現(xiàn)為一種或幾種不同的物理現(xiàn)象，運用現(xiàn)代技術(shù)，完全可以記錄到上述物理現(xiàn)象的變化，進而可以了解地下巖石的性質(zhì)及其分布規(guī)律，達到尋找地下油氣的目的［1］。巖石物理學［2］是巖石和物理學之間的交叉邊緣學科，它通過專門實驗技術(shù)手段研究地殼和地幔巖石在地球不同深度環(huán)境下(即不同溫度，壓力，流體含量等)原始巖石物理性質(zhì)、成分變化和地質(zhì)構(gòu)造特征，同時為地表地球物理探測成果的正確解釋提供科學約束。吉林大學巖石物性測試實驗室建于2004年。在國家211工程和985工程的大力支持下，先后購入美國CoreTest公司生產(chǎn)的儲層條件下巖石毛管壓力和電阻率測量系統(tǒng)RCS-760和覆壓孔隙度滲透率測量儀AP608，以及英國生產(chǎn)的巖石核磁測量系統(tǒng)MARANII，后來在校、院的資助與支持下，陸續(xù)購進了一些與之配套的小型設(shè)備，目前巖石物性測試實驗室的儀器設(shè)備可以測量巖石的密度、孔隙度、滲透率、電阻率、縱橫波速度、毛管壓力、核磁共振、磁化率等參數(shù)。開放創(chuàng)新實驗作為一種新型實驗教學模式，在高校素質(zhì)教育大力推進創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)大背景下應(yīng)運而生。它與課堂實驗教學不同，開放創(chuàng)新實驗包含“開放”和“創(chuàng)新”兩個方面的涵義。“開放”是指實驗選題開放、指導方式開放、實驗時間開放、實驗室開放、實驗儀器開放等;“創(chuàng)新”是指實驗選題及實驗內(nèi)容具有一定的創(chuàng)新性、綜合性等。與課堂實驗相比，開放性創(chuàng)新實驗注重實驗的綜合性及探究性，屬于提高層次;與大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目相比，開放性創(chuàng)新實驗難度相對較小、實驗周期短，具有較好的實驗靈活性，可作為創(chuàng)新基礎(chǔ)訓練的方法。目前，開放性創(chuàng)新實驗已在國內(nèi)高校逐步開展，是高校實踐教學發(fā)展的新方向和趨勢［3-6］。

1教學目標和開放創(chuàng)新實驗設(shè)計

吉林大學的開放性創(chuàng)新實驗是以問題為基礎(chǔ)的研究性實驗，面向本科生開放。實施開放性創(chuàng)新實驗項目教學，旨在推進以問題為核心的課外探究性實踐性學習，激發(fā)學生學習興趣及研究問題的主動性。開放性創(chuàng)新實驗項目是項目教學組提出的具有研究性、實踐性的課題，學生在教師輔助下，自主設(shè)計實驗方案、技術(shù)路線，自主進行實驗、分析實驗結(jié)果，最終解決問題，并獨立撰寫實驗報告。開放性創(chuàng)新實驗，定位于吉林大學實踐教學體系中的綜合訓練層次。教學目的為承接課程實驗，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題能力，培養(yǎng)團隊合作意識和創(chuàng)新意識，進而啟發(fā)大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目研究。根據(jù)學校的這個目標，巖石物性測試實驗室根據(jù)已有的儀器和實驗設(shè)備，充分發(fā)揮利用實驗室的功能，設(shè)計了以下不同能力層次的開放創(chuàng)新實驗:巖心粒度分布對孔隙度的影響研究、圍壓對巖石孔隙度的影響實驗研究、巖石樣品縱橫波速度與孔隙度和含水飽和度關(guān)系實驗研究，泥質(zhì)含量對飽和度指數(shù)和地層因素的影響分析。

2開放創(chuàng)新實驗實踐

巖石物性測試實驗室開放性創(chuàng)新實驗之一是“巖石樣品縱橫波速度與孔隙度和含水飽和度關(guān)系實驗研究”。這個實驗具體涉及到巖石樣品的預(yù)處理(洗油，洗鹽，烘干等)、巖石物性參數(shù)孔隙度，縱橫波速度，含水飽和度的測量方法，玻義爾定律，孔隙度測量儀和聲波速度測量儀的使用，巖樣含水飽和度計算公式推導，以及測試數(shù)據(jù)之間關(guān)系的分析。學生在做實驗前，針對孔隙度，縱橫波速度，含水飽和度的概念，以及它們之間的關(guān)系，查閱相關(guān)文獻，自己設(shè)計實驗流程，在老師的指導下，自己操作儀器，完成相關(guān)參數(shù)的測量。學生們對這個實驗很感興趣，有很多組同學選做了這個，而且實驗完成得很好。通過實驗，提高了儀器操作技能和數(shù)據(jù)處理水平，并在計算機應(yīng)用方面得到訓練，更重要的是通過學生自主查閱文獻，了解了課本之外的很多知識，對課本上的知識有了更深的理解。這個實驗在激發(fā)創(chuàng)新意識與提高創(chuàng)新技能方面很有成效，面對自己實驗成果，學生很有成就感。巖石物性測試實驗室開放性創(chuàng)新實驗之二是“泥質(zhì)含量對飽和度指數(shù)和地層因素的影響分析”。這個實驗考慮到阿爾奇公式是巖石物理和測井解釋中的重要公式，它是地層因素、孔隙度、含水飽和度和地層電阻率之間的經(jīng)驗關(guān)系式，是利用測井資料定量計算含油飽和度的基礎(chǔ)。這個實驗具體涉及到巖石樣品的預(yù)處理(洗油，洗鹽，烘干等)、巖石物性參數(shù)孔隙度，不同含水飽和度情況下電阻的測量，地層水溶液的配制，電阻率的計算公式，含水飽和度的計算公式，孔隙度測量儀、電阻率測量儀和分析天平的使用，阿爾奇公式中a，b，m，n的計算，以及最后根據(jù)得到的數(shù)據(jù)，用EXCEL軟件分析泥質(zhì)含量對參數(shù)m，n的影響。學生在做實驗前，針對孔隙度，電阻率，含水飽和度的概念，以及它們之間的關(guān)系，查閱相關(guān)文獻，自己設(shè)計實驗流程，在老師的指導下，自己操作儀器，完成相關(guān)參數(shù)的測量。學生們做完這個實驗，有很多感慨，他們說看著公式挺簡單的，但拿到測量數(shù)據(jù)，需要求取參數(shù)時，才發(fā)現(xiàn)他們雖然課本上學了這個公式，但沒有真正理解這個公式，通過這次實驗，對這個公式有了更深的理解，而且學會了使用EXCEL軟件分析數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。

3結(jié)語

通過教學實踐，深刻體會到開放性創(chuàng)新實驗作為一種培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的重要途徑，在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)、學生綜合能力提高、實驗師資隊伍素質(zhì)提高以及實驗儀器設(shè)備高效率使用等方面，發(fā)揮了積極促進作用。開放性創(chuàng)新實驗作為一種新的實驗教學模式，有利于提高本科教學質(zhì)量、提高學生的學習能力和動手能力以及培養(yǎng)學生創(chuàng)新性思維。但在實際操作中，一定要放開學生手腳，不要按教師的思維模式要求學生，即使實驗效果不理想，只要有新的想法、新的體會就好，這樣才能達到開放性創(chuàng)新實驗的效果。借助于計算機處理實驗數(shù)據(jù)，把學生從繁瑣的運算和繪圖中解脫出來，在實驗教學中營造出類似于科學探索的情景，既提高了學生的實驗數(shù)據(jù)處理能力，又積累了從事科研工作的經(jīng)驗。

參考文獻:

［1］李舟波，潘保芝，范曉敏，等．地球物理測井數(shù)據(jù)處理與綜合解釋［M］．北京:地質(zhì)出版社，2008.

作者:張麗華 潘保芝 單剛義 單位:吉林大學