DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 页岩气储层相对常规储层来说，储集空间尺度更为微小、结构更为复杂。利用测井参数解释页岩气孔隙度目前已经取得了一定的成果。在岩心刻度测井条件下，利用测井资料定量评价岩性组分、有机质含量、总孔隙度、渗透率、含气性和岩石力学性质等参数已有诸多文献报道 [ 1 ] - [ 14 ]。测井参数可以用来识别地层的岩性和矿物成分 [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]，计算储集层物性 [ 18 ]、总有机质含量(TOC) [ 19 ] 及成熟度(MI) [ 20 ]，评价储层天然气地质储量(GIP) [ 21 ]。然而，有的页岩气储层对一些关键参数并未进行测试，在孔隙度解释的过程中，就无法得到需要参数的数值，因此无法进一步对孔隙度进行解释。这给页岩气储层孔隙度的解释带来了巨大的困扰。 常规解释孔隙度的模型主要是单参数和多参数模型。利用声波、密度、中子测井等参数指标，建立单参数或者多参数回归模型。利用拟合出的系数，对孔隙度进行解释和预测。这类方法明显没有考虑到页岩气储层的特殊性。同时，拟合出的系数没有物理意义。因此在解释页岩气储层孔隙度方面具有很大的局限性。因此需要寻找一种适合页岩气储层的孔隙度解释模型。本文在体积模型的基础上，建立了四参数和九参数孔隙度测井解释模型，定参数定量解释页岩气储层的孔隙度。利用带约束的最小二乘法，可以对未知参数进行预测，并在此基础上定量解释页岩气储层的孔隙度，达到了较好的效果。该方法针对页岩气储层的特殊性，能够在模型中体现出具有物理意义的各个参数。体积模型不仅能够在参数已知的情况下定量解释孔隙度，还能够在部分参数(如干酪根固体部分的密度、无机矿物基质骨架的密度等)未知的情况下定量解释孔隙度，解决了页岩气孔隙度解释的问题。 研究区是鄂尔多斯盆地延长组长7段，其地质特征主要表现为：长7段初期湖盆发生迅速的构造沉降作用，导致湖侵达到鼎盛、湖水迅速上升，湖岸线大幅度内外扩展，水体覆盖面积约达1000 km 2 以上，水体明显加深，半深湖–深湖分布于盐池北、定边、吴起、志丹、永宁、环县东、庆阳、正宁、直罗、洛川及其以东广大地区，在金锁关、宜君也有分布，发育厚度约70~120 m的灰黑色、深灰色页岩，形成了最主要的分布稳定的“张家滩”页岩。长7段泥页岩干酪根显微组分中腐泥组最发育，镜质组次之，惰质组组分最不发育，生烃潜力(S1 + S2)范围在0.43~98.23 kg/t岩石之间，氢指数(IH)偏低，主要分布在14.51~801 mg/g有机碳之间，热解峰值(Tmax)范围在374℃~474℃之间，平均为448℃。长7段泥页岩镜质体反射率Ro主要分布于0.5%~1.2%，最高可达2.11%。通过统计研究区泥页岩镜质体反射率Ro与深度关系，随着埋深增加，Ro呈逐渐增大趋势，主要为0.7%~1.35%，说明长7段泥页岩处于成熟阶段。需要进一步对孔隙度进行测井解释，以研究该区域储层物性特征。
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user: 2. 体积模型的建立 建立孔隙度解释的简化体积模型。将页岩储层等效分成两大系统：① 有机质系统( V p k )；② 非有机质系统( V p m )。有机质系统包括：① 干酪根固体部分( V s k )；② 干酪根孔隙空间(有机孔 ϕ p k )。非有机质系统包括：① 无机矿物基质骨架部分( V s m )；② 基质孔隙空间( ϕ p m )。其中：水只存在于无机孔隙空间中，包括粘土束缚水、可动水和毛管束缚水；气体包括游离气和吸附气。游离气存在于有机孔隙和无机孔隙中；吸附气吸附在有机质干酪根的表面。总孔隙空间是有机孔隙和无机孔隙的总和(图1)。 图1. 页岩储层简化体积模型示意图
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user: 3. 四参数孔隙度测井解释模型(利用密度测井曲线确定孔隙度值) 建立四参数孔隙度测井解释模型，利用密度测井曲线计算孔隙度的值。四参数孔隙度测井解释模型的假设条件为：① 页岩储层中总有机碳含量(TOC)已知，在模型建立前，通过其它方式如 Δ Log R 得到；② 岩石的颗粒密度已知；③ 页岩储层中含水饱和度为常数。 模型中，将储层简化为三个部分：① 无机矿物体积( V s m )；② 干酪根体积( V s k )；③ 基质孔隙体积( ϕ )。其中孔隙空间体积为总孔隙体积，包括：有机孔隙体积和无机孔隙体积，其中充填了油气和水。 储层的孔隙度计算公式为： 1 = ϕ t + V s m + V s k (1) 岩石体积密度可以由下式表示： ρ b = ρ f l ϕ t + ρ s m V s m + ρ s k V s k (2) TOC作为已知参数，单位为重量百分比，用于模型计算时转换为体积百分比，转换公式为： V s k = T O C C k ρ s m V s m + ρ s k V s k ρ s k (3) 由式(1)~(3)可得： ϕ t = 1 − V s k − V s m (4) 其中 { V s k = ρ s m T O C ( ρ b − ρ f l ) ρ s k [ ( C k − T O C ) ( ρ s m − ρ f l ) + ρ s m T O C ] V s m = ( ρ b − ρ f l ) ( C k − T O C ) ( C k − T O C ) ( ρ s m − ρ f l ) + ρ s m T O C (5) 式中： V s m 为无机矿物体积； V s k 为干酪根体积； ϕ t 为页岩储层总孔隙体积； ρ f l 为流体密度； ρ s m 为无机矿物基质骨架的密度； ρ s k 为干酪根固体部分的密度； ρ b 为岩石体积密度； T O C 为有机碳含量(质量百分数)； C k 为干酪根中有机碳的质量百分数。 其中，干酪根的密度 ρ s k 可以采用以下经验公式进行估算： ρ s k = 1.293 R o 0.2 (7) 公式(4)和(5)即为四参数孔隙度解释模型。该模型的输入参数、输出结果和模型未知参数见表1。 Table 1 Input parameters and output results of 4 parameter porosity interpretation mode 模型输入参数 模型输出结果 有机碳含量( T O C ) % 无机矿物体积( V s m ) cm 3 密度测井曲线 g/cm 3 干酪根体积( V s k ) cm 3 岩石体积密度( ρ b ) g/cm 3 页岩储层总孔隙体积( ϕ t ) cm 3 模型未知参数 干酪根固体部分的密度( ρ s k ) g/cm 3 无机矿物基质骨架的密度( ρ s m ) g/cm 3 流体密度( ρ f l ) g/cm 3 干酪根中有机碳的质量百分数( C k ) % 表1. 四参数孔隙度解释模型输入参数与输出结果表 当储层各测井资料、岩心资料以及储层描述资料充足时，模型的输入参数和未知参数都可以根据资料直接确定。可以通过四参数孔隙度测井解释模型，即公式(4)和(5)可以得到储层孔隙度的值。当上述资料不充足时，可能造成 C k 、 ρ s k 、 ρ s m 和 ρ f l 不能直接确定，此时 C k 、 ρ s k 、 ρ s m 和 ρ f l 成为未知参数，因此在定量解释孔隙度的同时，根据各参数的经验范围，利用带约束最优化算法可以得到参数的估计值，进而计算出孔隙度的值。该方法可以有效的得到特定储层下参数的估计值，可以在资料有限的情况下解释孔隙度。
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user: 4. 九参数孔隙度测井解释模型(利用声波测井曲线和密度测井曲线计算孔隙度) 建立九参数孔隙度测井解释模型，利用声波测井曲线和密度测井曲线计算孔隙度的值。模型的假设条件为：① 页岩储层由两部分组成：无机质部分( V p m )和有机质部分( V p k )；② 干酪根孔隙中全部充填着气体，且不含水，干酪根孔隙度 ϕ p k 是固定参数；③ 岩石的颗粒密度是已知固定参数；④ 无机质孔隙中的含水饱和度是已知固定参数。 模型中，同样将储层划分为两大部分：① 无机质部分( V p m )；② 有机质部分( V p k )。其中无机质部分包含无机矿物( V s m )和无机孔；有机质部分包括干酪根( V s k )和有机孔。 此模型区别于四参数孔隙度测井解释模型的一点在于模型中分别考虑了无机孔隙体积和有机孔隙体积。模型的总孔隙体积是这两部分孔隙体积之和。利用声波测井曲线和密度测井曲线对孔隙度进行解释，模型中各部分存在以下关系。 无机质部分的体积和有机质部分的体积之和为1： 1 = V p m + V p k (6) 无机质部分的体积和有机质部分的体积又可由下面的式子表示： V p m = V p m ϕ p m + V s m = V p m ϕ p m + V p m ( 1 − ϕ p m ) (7) V p k = V p k ϕ p k + V s k = V p k ϕ p k + V p k ( 1 − ϕ p k ) (8) 密度测井曲线值可以由无机孔中流体密度、有机孔中流体密度、无机矿物基质骨架密度和干酪根固体部分密度表示： ρ b = ρ p m f l V p m ϕ p m + ρ s m V s m + ρ s k V s k + ρ p k f l ϕ p k (9) 声波测井曲线值可以由无机孔中流体声波值、无机矿物声波值、干酪根固体部分声波时差和干酪根孔隙流体声波时差表示 D T = D T p m f l V p m ϕ p m + D T s m V s m + D T s k V s k + D T p k f l ϕ p k (10) 式(6)~(10)可以整理为： ϕ t = V p m × ϕ p m + V p k × ϕ p k (11) 其中 { V s k = V p k × ( 1 − ϕ p k ) V s m = V p m × ϕ p m ϕ p m = ( D T − D T s m ) × ( ρ p k − ρ s m ) − ( D T p k − D T s m ) × ( ρ b − ρ s m ) ( D T p m f l − D T s m ) × ( ρ p k − ρ b ) + ( D T p k − D T ) × ( ρ s m − ρ p m f l ) V p k = D T − D T s m − ( D T p m f l − D T s m ) × ϕ p m D T p k − D T s m − ( D T p m f l − D T s m ) × ϕ p m V p m = 1 − V p k D T p k = D T s k × ( 1 − ϕ p k ) + D T p k f l × ϕ p k ρ p k = ρ s k × ( 1 − ϕ p k ) + ρ p k f l × ϕ p k (12) 式中： V p m 为无机质部分体积； V p k 为有机质部分体积； V s m 为无机矿物体积； V s k 为干酪根体积； ρ p m f l 为无机孔中流体密度； ρ p k f l 为有机孔中流体密度； ϕ p m 为无机基质孔隙度； ϕ p k 为有机基质孔隙度； D T 为声波测井； D T p m f l 为无机孔中流体声波值； D T s m 为无机矿物声波值； D T s k 为干酪根声波值； D T p k f l 为干酪根中流体声波值。(11)和(12)式即为九参数孔隙度测井解释模型。九参数孔隙度测井解释模型需要的模型输入参数、模型输出和模型未知参数结果见表2。 同理，在九参数孔隙度测井解释模型中，当储层各测井资料、岩心资料以及储层描述资料充足时，模型的输入参数和未知参数可以根据资料直接确定。通过这些参数就可以利用模型(11)和(12)得到孔隙度的值。值得注意的是，九参数孔隙度测井解释模型中的未知参数为9个，模型计算前需要确定的输入参数比四参数孔隙度测井解释模型更多，难度更大。一般情况下， ρ s k 、 ρ s m 、 ρ p m f l 、 ρ p k f l 、 D T s m 、 D T p m f l 、 D T s k 、 D T p k f l 和 ϕ p k 不能全部直接确定，需要将这9个参数当作未知参数，利用实验室岩心测试得到的孔隙度和饱和度数值，根据各参数的经验范围，采用带约束最优化算法，确定模型中各参数的值，进而解释出孔隙度。 Table 2 Input parameters and output results of 9 parameter porosity interpretation mode 模型输入参数 模型输出结果 密度测井曲线 ρ b ，g/cm 3 无机矿物体积 V s m cm 3 干酪根体积 V s k cm 3 声波时差测井曲线 D T ，μs/ft 无机孔孔隙体积 ϕ p m cm 3 总孔隙体积 ϕ t cm 3 模型未知参数 无机矿物基质骨架密度 ρ s m ，g/cm 3 无机孔中流体密度 ρ p m f l ，g/cm 3 干酪根固体部分密度 ρ s k ，g/cm 3 有机孔中流体密度 ρ p k f l ，g/cm 3 无机矿物基质骨架声波时差 D T s m ，μs/ft 无机孔中流体声波时差 D T p m f l ，μs/ft 干酪根固体部分声波时差 D T s k ，μs/ft 干酪根孔隙流体声波时差 D T p k f l ，μs/ft 干酪根孔隙度 ϕ p k ，小数 表2. 九参数孔隙度解释模型的输入参数和输出结果表
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user: 5. 模型应用和对比 5.1. 模型应用 工程设计中带约束最优化问题(Optimalization Problem)的一般提法是要选择一组参数(变量)，在满足一系列有关的限制条件(约束)下，使设计指标(目标)达到最优值。因此，最优化问题通常可以表示为数学规划形式的问题。进行工程优化设计时，应将工程设计问题用上述形式表示成数学问题，再用最优化的方法求解。这项工作就是建立带约束的优化设计的数学模型。 利用上述数学理论，对研究区两口典型井分别利用四参数孔隙度测井解释模型和九参数孔隙度测井解释模型和多元回归模型进行测井解释。 首先根据实测的孔隙度值，利用带约束优化算法拟合出适合该区块的未知参数值。表3和表4分别是四参数和九参数孔隙度测井解释模型未知参数的预测值和经验值。从表中可以看出，四参数模型中，由于参数相对较少，利用最优化算法得到的预测值和该区块经验参数值较为接近，计算可靠程度较高。九参数模型中，由于参数较多，造成误差偏大，但参数估计值也均在合理范围内，因此也可以作为评价的依据。两个模型可以在不同的参数条件下进行使用，可以根据实际的数据选择模型，适用性强。 根据拟合出的参数值，利用各个模型对孔隙度进行解释。图2~4分别是常规多元归回归测井解释孔隙度模型、四参数孔隙度解释模型和九参数孔隙度解释模型三种方法中，预测孔隙度和岩心实测孔隙度的对比结果。解释成果与岩心数据进行对比。对比结果表明井上层段各项参数有以下特点：① 多元回归拟合测井解释结果与岩心分析数据的平均绝对误差为0.156%，平均相对误差为19.8%；② 四参数孔隙度测井解释结果与岩心分析数据的平均绝对误差为0.15%，平均相对误差为17.2%；③ 九参数孔隙度测井解释结果与岩心分析数据的平均绝对误差为0.236%，平均相对误差为26.4%。根据对比可以发现：① 由于页岩油气层是特低孔隙储层，在相同孔隙度绝对误差下，与常规储层相比，由测井解释的页岩油气层的孔隙度相对误差更大；② 利用多元归回模型进行解释时，并没有考虑各参数的物理意义，其优化过程仅仅是针对数据的最优化拟合。这种情况可能导致相关系数很高，但是参数的预测值与其实际物理意义相差很大，甚至会出现负值。因此尽管其误差小，但是缺乏鲁棒性和推广力；③ 四参数孔隙度解释模型解释精度与多元回归模型较为接近，而且能够较好的拟合出各未知参数的值，较好的解释孔隙度；④ 九参数孔隙度解释模型由于参数较多，拟合精度有所下降，在一些需要多参数解释的特定情况下，也可以用来有效的预测参数和孔隙度。 Table 3 Comparison of prediction parameters and fixed parameters of 4 parameter porosity logging interpretation mode 参数名称 预测值 固定经验值 相对误差 无机矿物基质骨架的密度 2.5 2.1 0.190 干酪根固体部分的密度 1.5 1.35 0.111 流体密度 1 1 0 干酪根中有机碳的质量百分数 0.95 1 0.050 表3. 四参数孔隙度测井解释模型未知参数预测值和固定经验值对比表 Table 4 Comparison of prediction parameters and fixed parameters of 9 parameter porosity logging interpretation mode 参数名称 预测值 固定经验值 相对误差 无机矿物的密度 2.5 2.1 0.190 无机孔中流体的密度 0.7 0.9 0.222 干酪根的密度 1.49 1.35 0.104 有机孔中流体的密度 0.76 0.76 0 无机矿物骨架的声波时差 490 156.0576 2.140 无机孔中流体的声波时差 667.69 183.2458 2.644 干酪根固体部分的声波时差 353.7 117.1042 2.020 干酪根孔隙流体的声波时差 639 201.3146 2.174 干酪根的孔隙度 0.3999 0.4 0.0003 表4. 九参数孔隙度测井解释模型未知参数预测值和经验值对比表 图2. 多元回归测井解释孔隙度和岩心孔隙度对比图 图3. 四参数测井解释孔隙度和岩心孔隙度对比图 图4. 九参数测井解释孔隙度和岩心孔隙度对比图 根据上述方法，对研究区内两口井长7段测井数据进行处理，得到孔隙度测井解释成果图(图5、图6)。利用三个模型：多元回归模型、四参数孔隙度测井解释模型、九参数孔隙度测井解释模型，对目的层段的孔隙度结果表明：① 四参数孔隙度测井解释模型和九参数孔隙度测井解释模型得到的孔隙度值较为接近；② 四参数和九参数孔隙度测井解释模型由于考虑了页岩气储层的特殊情况，因此在解释页岩气储层孔隙度方面具有独特的优势。 5.2. 模型对比 通过模型的建立和模型的求解可以发现，回归解释孔隙度模型、四参数孔隙度测井解释模型和九参数孔隙度测井解释模型都可以用来解释页岩气储层的孔隙度，但各模型具有一定的差异性。 1) 多元回归模型主要是从测井曲线入手，利用单条测井曲线或者多条测井曲线，建立多元线性回归模型，通过拟合模型系数，进而解释储层孔隙度。该模型主要针对砂岩等孔隙度较好，孔隙成因类型较为单一的类型。不能很好的解释页岩气储层等致密储层的孔隙度。多元线性回归模型解释仅仅针对数据进行最小二乘计算，因此其鲁棒性较弱，不易推广。 图5. J4井长7段测井解释剖面图(比例尺1:500) 图6. J6井长7段测井解释剖面图(比例尺1:500) 2) 四参数孔隙度测井解释模型是在页岩储层中总有机碳含量(TOC)、岩石的颗粒密度和页岩储层中含水饱和度已知的情况下，利用体积模型解释孔隙度。该方法可以针对特殊的页岩气储层，根据页岩气储层的特点解释其孔隙度。值得注意的是，模型中干酪根固体部分的密度、无机矿物基质骨架的密度、流体密度、干酪根中有机碳的质量百分数参数这四个参数既可以已知，也可以未知。在已知的情况下，可以直接进行孔隙度的预测。在未知的情况下，可以根据参数的合理取值范围，利用带约束优化算法对这四个参数进行预测，对不同的页岩气储层的参数的确定也有一定的指导意义。 3) 九参数孔隙度测井解释模型是在密度测井曲线、声波时差测井曲线和部分参数(干酪根孔隙度和、无机质孔隙中的含水饱和度)已知的情况下，利用体积模型解释孔隙度。该模型与四参数孔隙度测井解释模型最主要的区别是，模型中分别考虑了无机孔隙体积和有机孔隙体积。而解释参数增加到了九个，因此可能造成约束条件太多而误差较大。四参数孔隙度测井解释模型和九参数孔隙度测井解释模型主要适用于页岩气储层的孔隙度解释，不同的区域地质特征，可以得到不同的参数预测，其孔隙度解释精确度也比常规测井解释方法高，更容易在页岩气储层中进行推广。 由于孔隙度解释受到地层条件、流体特征、模型等因素的综合制约，影响孔隙度测井解释结果的关键因素主要有地层条件(如储层中有机碳含量等)、流体特征(页岩储层中含水饱和度等)以及相关测井参数(如密度测井曲线、声波时差测井曲线等)。模型的求解中，由于约束条件的制约，会产生一定的误差，约束条件越多的，相对误差越大，但其物理意义更明确。因此在使用上述模型和方法进行页岩气储层孔隙度解释的过程中，可以根据储层实际的情况选择相应的模型。
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user: 6. 结论 页岩气储层孔隙度测井解释可以通过建立体积模型，考虑有机质系统和非有机质系统两部分进行建模，主要有以下特征： 1) 页岩气储层由于有其特殊的储层特征，使得孔隙度测井解释难度增加，在体积模型的基础上，建立四参数和九参数孔隙度测井解释模型，在拟合重要未知参数的同时，对孔隙度进行解释，达到较好的解释效果。 2) 四参数孔隙度测井解释模型，由于其参数少，拟合精度较高；九参数孔隙度测井解释模型，由于其参数多，拟合精度较低。两种模型均适合解释页岩气储层孔隙度解释。 3) 对两种模型的求解可以看出：建立的孔隙度测井解释模型不仅可以解释孔隙度，同时还可以对参数进行拟合，这是多元回归方法无法达到的。
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user: 摘 要 创新改革的最终目的，是在根本上培养人的创新精神，实现学生的全面发展。激光加工作为一种简单、快速、有效的加工方式，对于不同学科专业的学生创新能力的培养，都是一个有效的平台。在教学改革中，依托激光加工实训平台，针对不同学科领域的同学，提出了三个层次的创新培养方案，有效的改善了教学效果，提高了教学质量，为激光加工实训创新教学提供一个参考。 关键词 :创新，激光加工，实训，教学模式 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 创新教育改革，近10几年以来都是教学改革的焦点、重点，从2002年教育部选定9所创新创业教育试点高校，到“大众创业，万众创新”的高潮，再到新工科的兴起，无疑不是为了增强我国创新的活力，提高创新教育动力，催生新的创新教育机制 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]。那么，如何让创新能力培养不再只具有个别性，只是少数、个别同学或群体的专利，让它具备普遍性；教会学生如何发现问题，通过训练更好的解决问题，扩大创新生力军的选择范围，在每一名学生身上发掘创新的潜力 [ 5 ] ；在整体上提高社会的综合创新水平，推动国家各行各业的发展，这才是教育改革的最终目的。
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user: 2. 激光加工实训教学现状 近年来，由于激光加工具有功率密度大、不存在加工工具损耗、工件不受应力、效率高、热影响区小、使用简单等特点，在工业生产中得到广泛的应用，对创新训练而言，是一个非常有效的平台。对于高等教育，尤其是实践教育环节需与企业生产紧密联系，且须反映当下工业生产力水平实际发展状况，很多高校实训平台均引进了激光加工设备。 2.1. 激光加工教学平台 目前，常用的激光加工教学设备主要有：激光打标机、金属激光切割机、非金属激光切割机、激光内雕机等 [ 6 ]。 图1. 激光打标加工原理 激光打标机主要是通过表面物质的熔融、汽化、蒸发、碳化，裸露出深层物质，从而标刻出精美的图形或者是文字。激光打标原理如图1所示。按照激光器的不同，激光打标机的种类主要包括：半导体激光打标机，固体激光打标机、气体激光打标机、光纤激光打标机，常用于电子元器件、集成电路(IC)、电工电器、手机通讯、五金制品、工具配件、精密器械等的加工 [ 7 ]。 激光焊接本质上是非透明物质和激光相互作用的过程。整个过程是极其复杂的反应过程，宏观上表现为熔化、吸收、汽化和反射。目前教学中的激光焊接机仅能够用于教学演示，在实际生产过程用极少应用。激光焊接机加工原理如图2所示。 图2. 激光焊接机加工原理 激光切割是激光束经切割头的透镜聚焦成一个很小的焦点，使焦点处达到高的功率密度，是材料的加工表面处于焦点平面上，材料很快被加热到熔化或汽化温度，同时通过高速气流从同轴或非同轴侧将熔化及汽化了的材料吹出，最终完成材料的切割 [ 8 ]。激光切割原理及设备结构如图3所示。 图3. 激光切割原理及结构 激光内雕机主要是通过将激光聚焦后产生足够强度的激光照射到透明材料内部，虽然透明材料对激光是透明的，且不吸收激光的能量，但在足够高的光强下会产生非线性效应，瞬间内吸收大量能量从而在产生微爆裂，这些微爆裂点堆积在一起形成特定的图形 [ 9 ]。它的基本原理同激光打标相似，不过激光内雕聚焦后的光斑能量密度必须大于使玻璃破坏的某一临界值，或称阈值，才会使得玻璃爆裂。激光内雕机的加工原理如图4所示。 图4. 激光内雕机加工原理 2.2. 教学方法 由于激光加工设备刚开始大规模引入到教学中来，大部分高校对激光实训教学也停留在初步探索方面，教学内容多以设备的原理讲解为主，操作演示为辅，学生在其平台上制作的作品种类单一、缺乏创新性，课堂气氛枯燥乏味。 图5. 传统激光加工实训项目作品 通常情况下受到目前教学方式、设备台套数的限制，激光加工实训普遍存在课时少、课堂气氛松散、学生自主创造性低等问题，考核方法也多以教师的主观评断为主，难以进行量化。达成目标要求方面也是比较低的，主要是以演示为主，难以向学生体现出激光加工技术在企业实际生产中的重要地位，及设计、生产加工的全过程。在授课环节中各个设备之间为单独授课，激光加工项目之间的关联程度低，造成了激光加工设备之间的交叉融合应用性较低，综合层次有待提高。传统授课模式下学生的作品是以图库中的文件来进行简单的加工操作，作品层次较低。传统授课模式下学生作品如图5所示。
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user: 3. 激光加工实训平台改革 为了切实有效的发挥激光加工实训平台的优势，向学生展现出激光加工是一种有效、快速的加工方式，充分调动学生在实践过程中创新的主动性，使创新教育覆盖到更多的学生。完善激光加工训练的教学体系，丰富教学内容、满足不同专业工程训练的目标要求，项目针对实习专业性质的不同，在本次的教学改革项目中将激光加工训练教学模式设置为：通识教育、综合制作、自主创新三个层次，如表1所示。三个层次层层递进，通过结合相关工程技术，能够让学生在适合自己的专业领域范围内有的放矢，并对激光加工技术深入的了解和掌握。 Table 1 Setting of the teaching mode of laser processing trainin 教学层次 教学目标要求 通识教育 平面作品的制作 综合制作 三维立体模型制作 自主创新 自主创新的三维立体模型制作 表1. 激光加工训练教学模式设置 3.1. 通识教育层次 通识教育层次主要面向对象为文科、理科等非工科类专业，其教学方法与目前大部分高校的激光加工实训教学现状和而不同，和的是教学方法亦是采用的原理讲解为辅，操作为主。通过让学生掌握、学会使用Photoshop中的曲线工具、滤镜工具以及在位图模式下如何将PNG或JPG格式的图像，处理成适合激光打标使用的纯黑白图像，使得打印出的图像清晰可见，生动逼真 [ 10 ]。此外，教授学生基础的CAD绘图方法，要求达到可以制作矢量作品的目的，实现初级的自主制作，提高学生的主动参与性。不同的是，采用发散性教学方法，为学生的提供多方位的创作条件，使得同学们的作品简单却很生动，作品如图6所示。这种授课方式，提高了非工科专业学生参与工程训练的积极性，也为文科、理科、工科的结合创造了更多可能的创新空间。 图6. 通识教育层次作品 3.2. 综合制作层次 综合制作层次主要面向近机械类专业，以案例为引，在通识教育层次的基础上，教授学生深入学习使用CAD、Solidworks等绘图软件，学会运用拉伸、镜像、切除、扫描等命令来建立三维模型，使结果更为直观 [ 11 ] ；此外，要求学生熟练的绘制、修改二维图纸，能够合理的调节激光的功率、速度、DPI等工艺参数，设置补偿，加工出轮廓清晰、配合良好的零件，通过零部件之间的相互配合，2~3个同学一组，完成一个具有一定结构的三维立体模型，加工完成装配好的模型如图7所示。完成作品的搭建之后，给学生提供一些颜料、喷漆，使学生可以进一步完善优化作品，以“寓教于玩”的方式提高学生参与作品制作、学习的积极性，处理后的模型如图8所示。 图7. 加工组装完成的激光加工作品 图8. 处理后的激光加工作品 3.3. 自主创新层次 自主创新层次主要面向机械类和近机械类专业，本校课时量较多的专业，主要有机械设计及其自动化(机械工程学院)、产品设计(艺术学院)、材料成型及控制(材料科学与工程学院)。在综合制作层次基础上，要求学生自主创意设计，并制作出实物。自主创新层次针对课时量较多，领域不同的专业，主要设置了两种不同方向的授课内容；在这两个方向创新实践环节完成后，要求学生自主制作项目实践计划书，主要内容包含项目简介、市场分析、管理策略、营销策略、风险分析等。两个方向的创新实践环节授课内容分别为： 1) 针对艺术学院的产品设计专业和材料科学与工程学院的材料成型及控制专业，本层次的授课内容为模型的逆向设计。逆向设计是以实物为基础，通过三维扫描仪进行扫描获取实物模型的外形尺寸、轮廓信息，生成三维曲面模型，并内雕出水晶作品的过程 [ 12 ]。或者要求学生针对校园标志性建筑，利用Solidworks建立三维模型，而后利用3DMAX进行格式转换为DXF格式文件后，雕刻出成品的过程。内雕产品设计过程如图9所示，图10为学生设计产品图。 图9. 内雕逆向设计过程流程图 图10. 学生逆向设计的校园作品 2) 对于机械工程学院机械设计及自动化专业，除了完成前两个层次的学习要求，更高层次的要求学生以激光加工实训平台为基础，自主创新设计一具有特定实用的功能性产品，由任课老师指导，学生利用业余时间来完成。该教学方向对机械专业学生的专业实践能力、职业素养的培养具有更加实际的意义，且该层次制作内容结合了各种竞赛、创新创业项目来进行，具有强大的驱动力，为学生今后的继续深造或者更好的参加工作提供了强有力的保障，这也是学生参与该教学环节的主要动力。图11为学生的自主创新设计作品。 图11. 学生自主设计作品
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user: 4. 结论 传统的激光教学形式单一，一般采用指导教师演示、学生进行简单二维图形或现有三维模型作品的制作，教学内容简单、枯燥、没有深度；并且传统教学易受激光设备台套数影响，课堂纪律比较松散。激光创新教学改革以后，在以下几个方面取得了显著的成效，但仍存在一些问题。 1) 深化了教学内容，改善课堂纪律 通过增加PS、Solidworks、CAD等软件方面的教学内容，不仅使学生了解了激光加工由设计到生产的全过程，还大大降低了学生课堂上对激光设备的依赖性，改变了在传统授课模式下，由于学生需排队等设备而耗费大量的时间，造成课堂纪律松散的状况。 2) 调动了学生实训的主动性 激光加工作为一种快速有效、相对安全的加工方式，很大程度上带动了学生参与实物设计、制作的积极性。尤其是激光创新教学改革实施以后，使得学生的学习态度，由被动接受转变为主动创作，增强了实训学习的参与度、活跃度，培养了创新能力，改善了教学效果。 3) 提高了学生思辨能力，培养团队合作意识 在教学改革实施过程中，针对不同专业领域的学生，均有与专业知识相匹配的创新要求，提高了学生的思辨创新能力；对于比较复杂的成品，要求学生进行2~3人的分组，培养了学生的团队合作意识，塑造出较强的社会适应能力。 4) 扩大了创新能力的培养范围 最重要的是，扩大了创新能力培养的覆盖面，为每一名参与工程能力训练的同学提供创新的机会，让他们在实践中去创新、积累经验，发掘自己的才能。
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user: 摘 要 本文分析了传统近代物理实验教学中存在的硬件和师资要求高、学生学习的主动性差、考评方式存在弊端的问题，并尝试运用微课这一新兴的教学资源模式解决。文章从微课的设计与制作、微课平台的选择以及实验教学过程与考核方式几方面介绍了近些年在教学实践中总结出来的基于微课的近代物理实验教学新模式，对探索“互联网 + 高等教育”新形势下的教学模式具有一定意义。 关键词 :近代物理，实验教学，微课 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着“互联网+”时代的来临，现代信息技术已深入到社会实践的方方面面，也给高等教育带来了前所未有的冲击。微课自2010年引入我国以来，便引发了高校教育工作者的广泛关注和深入研究 [ 1 ]。2012年教育部教育管理信息中心举办了首届“中国微课大赛”，教育界中掀起了微课热 [ 2 ]。2018年，教育部出台的“新高教四十条”中明确指出，推进现代信息技术与教育教学深度融合，打造适应学生自主学习、自主管理、自主服务需求的智慧实验室，推动形成“互联网 + 高等教育”新形态，促进慕课、微课等优质资源平台发展。微课，这一教学模式正逐渐在高等教育领域兴起。 微课，是“微型视频网络课程”的简称，它是指按照课程标准及教学实践要求，以教学视频为载体，围绕某一个知识点或教学环节而开展的教学活动。微课不同于传统的课堂教学，具有重点突出、情景真实、短小精悍、易于扩充等特点，使教学从以教师为中心转变为以学生为主体，能满足不同学生对于具体知识点的个性化学习需求 [ 3 ]，并且能让学生随时随地进行学习。 微课作为传统课堂学习的一种重要补充和拓展资源，如何在普通高等院校实验教学中发挥它的优势，将其融入到传统的实验教学中，使教学活动与互联网有机结合，提升实验教学质量，形成基于微课的实验教学新模式，将成为今后一段时间内实验教学研究的新方向。
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user: 2. 近代物理实验教学面临的现实问题 近代物理实验是高校物理专业学生的专业实验课 [ 4 ]，着重介绍近代物理发展各重要领域中有代表性的基本实验和方法，以及学生在今后工作中常用的现代实验技术，通过学习这一实践课程，可以丰富和活跃学生的物理思想，培养学生对物理现象的观察、分析能力，进而培养学生独立研究的能力和创新精神，对物理学专业学生向应用型技术技能型人才转变有着重要的推动作用 [ 5 ]。然而，在当前近代物理实验教学模式下，还存在诸多问题。 2.1. 硬件和师资要求高 近代物理实验涉及的知识面广、综合性强，对理论和技术的要求高，所需的实验装置价格相对昂贵，运行和维护的成本也高，且不同于大学物理实验面向所有理工科专业的学生开设，近代物理实验主要针对物理专业的学生，仪器利用率低。通常院校开出的近代物理实验的个数比学生实际要做的实验个数多出一些，不同的学生选做不同的实验，既有利于学生间互相交流、开阔眼界，又能大大减少同一个实验的仪器套数，节省教学经费。即便如此，开设近代物理实验课程所需的经费还是高，面向的学生少。 近代物理实验的难度大，涉及的问题比较专业，对教师的要求本身就高。仪器套数的减少虽能缓解经费紧张的问题，却也给教学带来了新的困难。一般院校会引进多名不同领域的教师同时授课，每位教师需要同时指导好几个实验。教师在为做某一实验的学生讲解或答疑时，做其它实验的学生大多选择等待，少数选择自学的学生也常常因为实验难度较大，难以进行下去，而近代物理实验讲解实验原理、示范仪器操作所需的时间又比一般的实验要，教师需要对各个实验的内容，仪器的状态和学生的情况都有充分的了解和预估，才能较为合理地安排好讲解的时机，但长时间的等待还是不可避免地会出现。在师资缺乏的院校，这一问题更加突出。 2.2. 学生学习的主动性差 传统的近代物理实验教学中，大多数学生学习的认知态度还停留在被动、机械接受的层面上：预习报告只是将教材中的实验目的、原理、步骤等内容抄写下来，很少仔细阅读，更不用说主动查阅相关资料；实验过程中，对实验思考不够，对仪器设备不熟，遇到问题时很少有学生会去认真分析原因并寻求解决方法。一些学生只是在老师的指导帮助下，在已经调节好的仪器上直接测量数据，更有甚者抄袭或者编造实验数据。究其原因，首先还是学生对实验课程关注不够。同时，学生的理论物理基础普遍不足，导致实验前对实验原理理解不够，并且每个学生的理论基础、实验技能存在一定差异，而传统的教学无法兼顾学生的个性化需求，这些都影响了学生对实验的热情和兴趣。 2.3. 考评方式存在弊端 实际教学中，实验成绩的认定主要以实验报告的质量为主，重视实验数据及误差等结果，而学生对理论的理解程度，实验过程中的具体表现，通过实验获得的感悟和能力，对实验成绩的影响很小。这样的考评方式下，学生将精力主要放在实验报告上，在实验过程中不认真思考和学习，为了迎合评分机制，实验后不惜修改数据，抄袭他人结论。
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user: 3. 微课下的近代物理实验教学模式 将微课运用于近代物理实验教学中，能有针对性地解决上述问题，我们团队在近些年的教学实践中，不断尝试将微课与传统实验教学有机融合，以形成基于微课的近代物理实验教学新模式。 3.1. 微课的设计与制作 在设计微课前，首先应明确微课的定位。微课应当是课堂教学的补充和辅助，运用微课教学，既要充分发挥微课重点突出、情景真实等优势，又要避免什么都“微”，硬生生地把一个完整的实验拆成了知识技能的碎片。教师在开展实验课程的微课教学设计时，应遵循“以微为首，以精为主，以学生为核心，以创新为目标”的原则，对实验理论、实验操作和常见问题拍摄相应的微课视频。 具体来说，在实验理论部分，应当基于对学生预习情况的了解，选择一两个学生在理解时存在较大困难的知识点，将它的前期预备知识和后期拓展这些课堂上无法顾及的内容拍摄成一个个的微课视频。这样既能帮助理论基础薄弱的学生理解实验原理，也给学有余力的学生提供了继续探索的方向。每个视频的时间控制在5到8分钟为宜，最长也不要超过10分钟，以保证学生在注意力集中的区间内完成学习目标。近代物理实验的原理相对复杂，也较难理解，解释清楚需要较多的时间，这就需要对微课内容做适当的取舍，实在无法取舍时可以将知识点进一步拆分。理论部分的微课，应允许学生按照自己的情况自由选择，以满足学生的个性化学习需求。 而实验操作部分，可以按照实验流程依次拍摄视频。操作部分的微课应拍摄实景，让学生能够直观地认识实验装置，观察实验操作。学生既可以在实验前观看实验操作的微课视频，熟悉实验仪器，了解实验流程，也可以在实验中对操作产生疑惑时反复观看，按示范的操作步骤进行实验。实践证明，实景拍摄的操作视频，能帮助学生缩短实验上手的时间，减少误操作。这部分的微课，内容上应以仪器的基本操作为主，不能过细过全，要留给学生一定的思考空间，避免学生机械地按视频里的示范操作就能完成整个实验。 除了理论和操作部分，还可以针对学生实验中遇到的常见问题录制一些视频。对于一两句话就能回答清楚的问题，只需要用文字简单描述就可以了，不需要录制微课。但对于解释起来较复杂，涉及的仪器操作在前面又没有交代过的问题，录制一段微课就非常实用。 3.2. 微课平台的选择 微课需要媒介进行展示和说明，平台的选择会影响微课的教学效果。目前几乎所有的高校都拥有在线课程系统，学生和教师对本校的平台都比较熟悉，校内网在资源容量、上传速度、网络安全等方面也都有保障，利用学校的在线课程形成网络开放式教学资源，将全部微课资源分类放在网上，允许学生自由访问，就可以很好地满足本校学生的学习需要。通过观看学习实验原理和实验操作的微课视频，学生能够进行充分的课前预习，进入实验室后对仪器设备不再陌生，节省了教师讲解实验原理、实验仪器和实验步骤的时间，师生在课堂上有更多的时间进行交流互动。学生操作和思考的时间多了，教师管理实验过程、协助解决问题的时间也多了，大大提升了教学效果。 虽然利用高校已有的平台有诸多好处，但在实验过程中上在线课程系统观看微课视频就不太方便。建立微信公众号，将实验操作和常见问题部分的微课视频或文字解答放在公众号里，学生可以随时随地通过手机终端观看。基本操作不熟悉，或是遇到常见的问题时，学生打开微信公众号通过自学就能解决问题，既增强了学生的自信，激发了学习的积极性，也为师生间进行更深入的交流，开展实验创新腾出了时间。 3.3. 微课下的实验教学过程与考核方式的探索 实验教学应当是学生理解理论知识，提升自学能力，锻炼综合素质，培养探索精神和创新意识的重要手段 [ 6 ]，而传统的近代物理实验教学受到各种现实条件的限制，成绩评定也多采用以实验报告为主的方式，难以达到预期的效果。在微课技术的支持下，我们对教学过程和实验课程考核方式进行了优化，开放教学资源，满足学生个性化学习的需求，调动了学生内在的学习主动性、积极性和创造性，促进学生自主学习、自主管理、自主服务需求；采用“预习 + 操作 + 报告 + 拓展”的实验考核方式，力求反映学生真实的学习情况，注重实验操作过程，鼓励和引导学生创新，帮助学生从被动学习向研究性学习、终身学习转化。 具体来说，课前预习时，要求学生先通过教材了解实验原理，遇到不理解的知识点可观看相应的微课视频来帮助理解；观看操作视频，结合教材中的实验内容部分，熟悉仪器，搞懂流程。进入实验室后，教师仅需对实验原理、仪器、步骤做简要的说明，将知识点串接起来即可。在与做某一实验的学生交流时，其他学生因为预习比较充分，又有实验操作的微课视频帮助，通常也能顺利开展实验，避免了实验时间的浪费。因为有较为充裕的时间交流，教师可以通过两三个小问题考查学生的预习情况，结合预习报告，当场给出“实验预习”分。比起只看书面预习报告，这样给出的预习成绩能更真实地反映学生对知识点的掌握情况。 实验过程中，学生通过观看微课视频，即可了解并解决基本操作和常见的问题，学生有更多的时间深入思考，教师也有充分的时间观察学生的操作情况，与学生就较艰深的问题进行探讨和交流。实验结束时，教师根据学生操作实验仪器的熟练程度、完成实验的时间以及数据质量，现场给出“实验操作”分。由于教师对学生的观察多了，和他们的交流深了，给出的操作成绩能更全面、真实地反映学生的操作情况。 “实验报告”部分的成绩采用传统考核方式计分。对于学有余力的学生，鼓励和引导他们改进与创新实验，以专题小论文的形式，总结实验所得。期末按提交的论文质量，由课程团队决定追加的“拓展分”分数。“拓展分”在后续的成绩处理中不受影响，旨在激励学生积极主动创新。 由于各实验项目的难易程度不同，每位教师的评分尺度也有一定差别，不同实验项目成绩相差较大。公平起见，将每个实验中“实验预习”、“实验操作”、“实验报告”的分数加权后统计出“基本分”，按分数对学生进行排序；确定总的排名情况。以全部实验、全部学生的平均“基本分”为基准，按总排名给出每个学生的成绩。最后加上“拓展分”作为最终的实验成绩。
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user: 4. 总结 微课作为一种新兴的教学资源模式，如能合理地设计、制作微课视频，将微课资源放在有利于其发挥作用的平台上，相应地改进实验教学过程，创新“预习 + 操作 + 报告 + 拓展”实验考核方式，就能在近代物理实验教学中充分体现微课重点突出、情景真实等优势，发挥其重要的补充和辅助作用。在基于微课的近代物理实验教学模式下，能较好地满足学生个性化学习需求，促进学生自主学习、自主管理、自主服务需求，培养学生创新能力，这对实现传统近代物理实验教学水平和效率的提升，实现学生从“填鸭式”被动学习向自主实验学习转化，探索“互联网 + 高等教育”新形势下的教学模式具有一定的意义。
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user: 摘 要 工程造价与索赔管理是工程管理专业学生的基础课程，利用信息化技术将理论与实际相结合的案例教学模式是未来课堂教学发展的趋势。本文通过对工程造价与索赔管理课程教学背景进行深入分析，结合课程特点及教学内容对该课程的案例教学思路和案例库建设过程进行研究设计，并对案例教学模式进行应用探讨。 关键词 :案例教学，工程造价与索赔管理，BIM技术 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 教育的目的不仅是培养学生的文化素养，也是培养学生的批判性思维能力。在传统的教学方法中，教师通过黑板、投影仪等一系列授课方式传递书本和教案上的信息，学生作为信息的接收者，以听讲和做笔记的方式学习所有课程。由于学生始终处于被动获取知识的状态，导致注意力无法长时间集中，学习效率不高。在此背景下，案例法逐渐引入教学课堂，案例教学是激发学生上课兴趣、培养学生解决具体教学问题的有利途径，学生的角色从被动学习者转变为主动探索者，课堂教学模式由此发生了新的转变。
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user: 2. 《工程造价与索赔管理》课程改革背景 随着建筑业的发展，因建筑工程承包双方对建筑工程承包责任及法律观念不强等造成工期延误、施工质量差等问题引起的工程造价纠纷与索赔时有发生。《工程造价与索赔管理》是我校面对工程管理全日制专业型硕士开设的一门重要课程，旨在培养学生熟练掌握工程造价与索赔相关理论知识，初步构建专业知识体系，并逐渐具备对实际案例对工程造价成本进行控制以及工程索赔事项处理的能力。由于工程类学科的教学内容以及特点，传统课堂教学模式难以完成对学生的培养目标，存在以下问题： 2.1. 教学内容不深入 《工程造价与索赔管理》课程涉及建筑工程造价、建设工程合同管理、工程索赔处理等多方面理论知识，由于课程内容覆盖广，课时少，对理论知识的讲解在深度上点到为止 [ 1 ]。为了在有限的课时让学生掌握更多有价值的专业知识，如何对课程内容进行取舍选取重点使得教授内容能够真正为学生在实际工程中提供理论帮助是目前课程教学面临的一大难点。 2.2. 缺乏与实际工程紧密结合 本课程现有的教学模式是以老师主导课堂的课本理论教学为主的灌输式教学，学生作为观众，老师将教学知识单向传递，缺少师生间的交流互动。教材理论性强，学生无法深入工程背景中思考问题，难以培养利用理论知识解决实际问题的能力。 2.3. 课程内容“老旧” 现代施工技术水平日新月异，工程的建设速度和规模日益增加，从而对工程成本控制提出了更高要求，利用BIM技术等信息化管理方法对工程造价、工程质量等进行控制已成为了建筑业的研究热点。土木工程类课程往往具有很强的工程背景，课堂教学内容需以实际工程作为载体，课程教材的更新速度滞后于建筑业发展的速度，理论知识死板，课程案例老旧，学生难以接触到实际工程的新知识、新方法、新技术，从而对专业学习丧失兴趣，就业时也难以满足建筑行业对管理人才的高要求。
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user: 3. 案例教学研究设计 案例教学是指基于生活中的真实案例进行教学，案例中包含着角色信息、工程信息、环境信息和事件发生经过等供分析和研究的重要数据信息，案例教学能够将理论知识与实际问题联系起来，激发学生的专业性思考，有助于理解复杂问题同时将理论概念应用于实际问题中，提高学生的合作能力，加强师生间的互动和协作。 3.1. 案例教学法基本思路 随着建筑行业的高速发展，BIM技术已作为一项新的信息技术来提高工作和管理效率，并在建设工程项目全生命周期中进行管理具有巨大的应用优势，新技术的推广也对工程管理人才提出了新要求。利用案例法授课的目的是加强学生对BIM技术的认识、培养应用BIM技术的能力，并能够将BIM技术应用于工程造价和索赔管理工作，解决实际问题。 案例教学法在本课程的基本应用思路是：首先根据课程内容划分知识点，根据不同知识点从案例库中选取相应的实际工程案例信息作为教学资源。在课堂教学过程中，先由教师结合案例背景讲授基本知识要点，学生根据所学内容利用工程案例资料以个人或小组形式进行BIM技术学习、应用以及案例分析，在具体的工程情境中主动思考探索，再以课堂讨论和汇报形式展示BIM技术在案例研究中的应用过程及案例分析结果，教师通过对学生讨论和汇报的评析，评析内容包括案例知识点涉及、案例分析思路及方法及案例引发的思考等，从而巩固学生所学知识并达到学以致用 [ 2 ]。学生在整个学习过程采取了“初步学习、粗识浅析–加深理解、培养能力–巩固知识、掌握方法”的学习模式，不仅提高了学生对课程的参与度和兴趣度，增强了对理论知识的感性认识，还有助于学生构建框架清晰且印象深刻的知识体系。案例教学法设计思路见图1。 图1. 案例教学法设计思路 3.2. 课程案例库建设 1) 课程案例特点 真实性：部分课程案例是教师根据抽象、理论性的知识点改编或杜撰应用于课程讲解中，虚构的工程案例缺乏严密性和逻辑性，经不起推敲。教学过程中要选取有实际工程背景的案例，以事实为依据，具体可靠 [ 3 ]。不仅能让学生深入实际工程情境中思考问题、获取相关知识，还能初步掌握工程项目管理和实践能力，帮助学生在就业时满足用人单位的期望。 典型性：由于课程任务多、时间紧，案例内容一定要服务于具体的课程知识点，采用大量案例来解释说明所有知识点是不可行的。因此，案例教学中教师要学会取舍，“取”理论知识抽象、学生难以理解的重难点课程内容采用案例教学，“舍”条理清晰、简单易懂的知识点和粗学内容，采用传统的教师讲解课堂模式加快教学进度；“取”包含一个或多个明确的知识要点、原理或特色鲜明、分析难度适中的代表性案例，达到“一案多理”、“一案明理”的教学效果，“舍”难度过浅或过深、包含知识点混杂无重点的随意案例。 前沿性：BIM技术、装配式建筑、智慧工地等研究热点是目前建筑业发展的趋势，也是极具研究价值和行业人员关注的前沿问题。选取含有新施工工艺、新管理方法的课程案例能够让学生与时俱进，在收获课本内容的同时了解行业最新动态。 启发性：案例教学的目的不仅是为了加深学生对知识点的理解，也是为了引导学生利用所学知识主动思考，培养自己的分析能力 [ 4 ]。具有启发性的案例可以产生多种问题分析方式和解决方法，能让教师与学生、学生与学生在课堂讨论过程中发生思想上的交流碰撞，丰富学生的思维模式 [ 5 ]。 2) 案例库建设过程 为满足课程案例具有前沿性、真实性和典型性等要求，需要建立一个长期稳定的案例采集方式 [ 6 ]。我校工程管理专业BIM实验室拥有多种不同类型的建设项目案例信息，包括工程建设图纸、BIM三维模型、施工组织计划，更可通过对施工现场情况进行了解获取工程实际施工进度、工程造价变更及现场索赔事项的发生及处理过程等，可为研究生提供多工程信息和BIM技术软硬件支持，BIM实验室需安排专人负责案例库建设与管理工作，案例获取来源可为学校参与建设项目、教师科研项目、学生实习项目和校企合作中企业单位建造项目等多种途径。案例库要根据课程所涉及到的不同知识点进行规范化建设，每个案例的设计要包括章节、知识点、案例名称、案例内容、BIM技术应用点、案例分析过程等多方面内容，详细的教学案例设计便于教师针对不同知识点和知识难度选择合适的案例进行教学。 案例库需定时补充更新，在教学过程中若出现案例过难、无特殊代表性、涉及知识点广而杂等情况，应及时更改教学案例设计或补充案例库。在学生的思考与讨论过程中可能会对教学案例探索出新的知识点或案例分析结果，案例库在教学过程中日益补充完善，使得案例教学模式逐步趋于成熟，获得最佳学习效果。
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user: 4. 《工程造价与索赔管理》课程案例教学应用 4.1. 课程案例库架构及资源应用 根据《工程造价与索赔管理》课程不同的案例教学方式，可将案例库分为两大应用类型：利用BIM技术进行工程造价和索赔管理的实践型案例库和通过BIM技术了解工程实例以帮助分析索赔等问题的理论型案例库。《工程造价和索赔管理》课程教学案例库架构见图2。 案例库中所包含的资源类型有：工程图纸、BIM模型、施工组织设计和案例信息等。 1) 工程图纸：根据图纸建立BIM三维模型，掌握建筑识图能力，了解施工技术、建筑材料等工程信息。 图2. 课程案例库架构 2) BIM模型：BIM模型可用于碰撞检查、施工进度模拟等应用要点，有助于工程成本控制要点探索。BIM模型也可在案例分析中帮助同学了解工程概貌，深入工程实际情景进行分析。 3) 施工组织设计：施工组织设计中的施工方案、施工进度计划等可与实际施工情况进行比较，确定影响工程造价和造成索赔事项的因素。 4) 案例信息：根据工程概述和索赔事项描述，进行案例分析。 4.2. 《工程造价与索赔管理》课程案例教学应用示例 在教学过程中，应选择知识点明确、案例应用优势大的课程章节采用案例教学法，《工程造价与索赔管理》课程案例教学具体应用示例见表1。 Table 1 Example of specific case application of course teaching in Engineering Cost and Claim Managemen 课程章节 教学方法 使用软件 知识点掌握 案例教学应用优势 工程量清单计价 运用BIM技术将项目信息进行集成，快速获得工程量清单，计算出出工程造价。 广联达计价软件 建筑识图；工程造价计算程序 从工程量计算到套取相应定额进行计价，使得学生对工程量清单计价有了整体性、系统性的认识，并培养了学生的软件技能。 施工阶段成本控制 利用BIM建立的建筑和安装三维模型，在Navisworks进行碰撞检查发现设计问题。 Revit、Navisworks BIM技术在工程造价管理方面的应用技术；设计阶段对成本进行控制的方式 通过对实际工程利用BIM技术进行碰撞检查，感知在设计阶段发现图纸问题进行更改从而减少施工期间工程变更以控制工程成本的重要性。 投资估算、设计概算和施工图预算 利用BIM技术建立招标图纸模型与竣工模型，快速进行三算对比及成本分析。 Revit 投资估算、设计概算和施工图预算的概念及区别；成本分析的方式；影响工程造价变更的因素 利用BIM技术可清楚直观的展示三算区别，确定影响工程造价变动的因素。 工期、 费用索赔 在施工模拟界面将现场实际施工情况与施工模拟进度对比，标注发生延误的工序，根据索赔处理条例进行工期及费用索赔。 Project， Navisworks， Synchro 4D 施工模拟软件等 索赔起因；索赔程序；工期和费用索赔计算方法；建设工程合同相关条例 可快速定位工期延误的时间点和施工工序，方便对延误的工期和产生的费用损失进行计算整理。 工程 索赔管理 结合工程BIM模型和索赔案例背景进行施工索赔工期、费用分析以及索赔事项处理等。 Revit、p3项目管理软件 索赔起因；工期、费用索赔计算方法；索赔事项处理方式； BIM模型有助于了解工程的规模大小和造成索赔事项发生的施工工序，能够帮助学生深入工程背景中思考问题。 表1. 《工程造价与索赔管理》课程案例教学具体应用示例
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user: 5. 结论 案例教学法将课堂的主角由老师转变为学生，提高了学生的学习兴趣，并激励他们主动学习探索思考，学生不再依赖于老师讲解的内容获取局限性知识，而是通过自己的发散性思维和与同学之间的思想碰撞收获课程知识、分析能力与思维方式，课堂氛围轻松随意。案例库的建设在案例教学的过程中不断更新、丰富、完善，在不断地积累总结中逐渐建成案例知识点明确有代表性、案例应用方便快捷、案例采集长期稳定的趋于成熟的案例库，扩充教学资源、提高教学质量。
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user: 摘 要 为了提高人才培养质量，探索了工科大学生应用创新能力培养的三个途径。第一，在分析课堂教学对创新能力影响的基础上，推进理论课堂和实验课堂改革，合理安排时间与空间，展开教学活动以促进创新思维培养；第二，建设实验平台，推进普惠型创新活动机制，加强学生应用创新能力培养；第三，以产教深度融合为契机，师生协同，解决产业问题，进一步提高应用创新能力。通过三种途径的培养，提高本科生应用创新能力。 关键词 :创新能力，课堂改革，创新活动，产教融合 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/