“油氣井工程概論”課程教學(xué)改革思考

連威 席巖

摘要“油氣井工程概論”是中國石油大學(xué)（北京）克拉瑪依校區(qū)針對非石油專業(yè)開設(shè)的選修課程之一，目標是培養(yǎng)復(fù)合型人才和應(yīng)用型人才。目前該課程教學(xué)中存在外專業(yè)學(xué)生對工程背景了解不足，導(dǎo)致學(xué)習(xí)困難從而達不到應(yīng)有的課堂學(xué)習(xí)效果的問題，本研究在分析“油氣井工程概論”選修課程教學(xué)效果未達到預(yù)期目標原因的基礎(chǔ)上，對課堂教學(xué)改革方式進行了探究，以期為工程類學(xué)科的教育工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞 油氣井工程；鉆井；教學(xué)改革

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.15.034

1“油氣井工程概論”簡介

“油氣井工程概論”是中國石油大學(xué)（北京）克拉瑪依校區(qū)（以下簡稱校區(qū)）針對非石油專業(yè)開設(shè)的選修課程之一，面向全校大一至大四學(xué)生，是石油學(xué)院石油工程系核心專業(yè)課“鉆井工程”的簡化版本，目的是通過對基本鉆井原理、鉆井現(xiàn)象的介紹，將鉆井完井工藝原理和油氣井工程實例融為一體，采用新的知識結(jié)構(gòu)模式進行理論授課和實例教學(xué)，使學(xué)生能夠全面了解油氣井工程的基本流程、主要技術(shù)及應(yīng)用方法，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，拓展學(xué)生對石油工程的認知能力?！坝蜌饩こ谈耪摗闭n程的開展與校區(qū)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的理念相符合、與新時代用人單位對復(fù)合型人才的實際需求相符合[1-2]。

“油氣井工程概論”課程由7章內(nèi)容組成，共32學(xué)時、8周次，考慮到油氣井工程學(xué)科具有較強的實踐特征，課程內(nèi)容在設(shè)置方面主要采用理論與實際相結(jié)合的原則，追求少而精，覆蓋面廣，盡量反映油氣井科技新技術(shù)和新成果，從工程地質(zhì)環(huán)境、鉆進工具、鉆井液、現(xiàn)代鉆井技術(shù)、井控技術(shù)、固井完井、鉆井工程設(shè)計等方面，系統(tǒng)地講述鉆井工程所涉及的基本理論、基本設(shè)計和基本工藝過程。

選擇“油氣井工程概論”課程的學(xué)生專業(yè)方向有金融、軟件、計算機、儲運、化工、機械、俄語、統(tǒng)計等專業(yè)，從復(fù)合型人才和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的角度看，上述專業(yè)方向的學(xué)生學(xué)習(xí)這門課十分必要，原因在于中國石油大學(xué)（北京）克拉瑪依校區(qū)具有獨特的地理優(yōu)勢[3]，校區(qū)畢業(yè)生在西北地區(qū)油田單位如新疆油田、塔里木油田、吐哈油田等就業(yè)的比例相對較高，“油氣井工程概論”課程的學(xué)習(xí)對學(xué)生快速上手油田現(xiàn)場工作或深入了解其從事工作的工程背景大有益處。

2課程教學(xué)中存在的問題及教學(xué)改革的可行性

2.1課程教學(xué)中存在的問題

校區(qū)開設(shè)的“油氣井工程概論”選修課課程的主要目的是使非石油工程專業(yè)的學(xué)生掌握油氣井工程的相關(guān)理論和關(guān)鍵知識點，實現(xiàn)知識量從0到1的突破。但由于大一新生占課堂人數(shù)的大部分，相關(guān)工程背景知之甚少，導(dǎo)致實際上課過程中學(xué)生對相關(guān)概念難以理解，一旦跟不上課堂節(jié)奏后易出現(xiàn)思路不集中、不聽課甚至是逃課的情況，久而久之學(xué)生出現(xiàn)厭學(xué)情緒，難以達到理想的教學(xué)目的。同時，在課程考核過程中，由于前期授課時部分學(xué)生對相關(guān)知識點理解較淺或者根本不理解，應(yīng)付考試主要靠死記硬背，在考試結(jié)束短時間后相關(guān)的知識點就會被遺忘。

2.2課程教學(xué)改革的可行性

“油氣井工程概論”課程開展過程中學(xué)生出現(xiàn)思路不集中、不聽課的根本原因在于不能對相關(guān)概念建立起宏觀印象，從教師授課的角度而言，是常規(guī)的授課手段不能將某一抽象概念具體化，換言之，教師需要更新教學(xué)方法，力求生動、形象地對某一概念進行講解。校區(qū)毗鄰新疆油田，校區(qū)教師與油田進行技術(shù)交流過程中可以獲得大量關(guān)于油田現(xiàn)場工程案例的一手資料，包括可視化模型、視頻以及圖片等，上述材料在不涉密的前提下均可成為課堂教學(xué)的優(yōu)質(zhì)材料，課程教師在獲取脫密材料后，可以將其融入課堂教學(xué)過程中，通過理論結(jié)合實際的方式對相關(guān)知識點進行講解，由此達到讓學(xué)生建立起宏觀印象的目的。

3“油氣井工程概論”課程教學(xué)改革的重要意義

首先，“油氣井工程概論”是面向校區(qū)非石油工程專業(yè)的選修課程之一，課程教學(xué)的目的是讓學(xué)生掌握與鉆井相關(guān)的基本概念，了解油氣井工程基本流程、主要技術(shù)及應(yīng)用方法。受地理位置的影響，校區(qū)學(xué)生前往油田工作的比例高于其他高校，此課程的學(xué)習(xí)有利于開闊學(xué)生的視野、快速上手油田具體工作。但是，由于部分學(xué)生的專業(yè)方向離石油工程有一定的距離，相關(guān)工程背景的缺失導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中逐漸跟不上課堂節(jié)奏，這就失去了開設(shè)這門課的最初目的。有必要進一步加強課堂趣味性的同時加強思想引導(dǎo)、強化課堂吸引力，避免學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中為了分數(shù)而學(xué)習(xí)、為了完成學(xué)業(yè)而學(xué)習(xí)。因此，應(yīng)在“油氣井工程概論”這門課中開展教學(xué)改革，使學(xué)生清晰地認識到課程的價值、意義和重要性。

其次，“油氣井工程概論”課程教學(xué)改革有利于保證學(xué)生在學(xué)習(xí)課程知識的基礎(chǔ)上，進一步完善個人品格，培養(yǎng)個人“能擔大任，可堪大用”的能力和韌性?！坝蜌饩こ谈耪摗闭n程中涵蓋了我國鉆井發(fā)展的歷史，會講解王進喜、李四光等老一輩石油人、地質(zhì)人的無私奉獻精神，也會講解我國油田開發(fā)大會戰(zhàn)的光輝歷史，上述與我國石油鉆井相關(guān)的歷史能為“油氣井工程概論”課程增添歷史趣味性。增加學(xué)生對于課堂知識的興趣，為教師明確課堂思路、把握課堂教學(xué)節(jié)奏奠定較好的基礎(chǔ)。

最后，“油氣井工程概論”課程與石油行業(yè)緊密相關(guān)，對于培養(yǎng)交叉型人才、復(fù)合型人才均具有重要意義，因此，開展“油氣井工程概論”課程教學(xué)改革，使學(xué)生聽懂、弄清、理解油氣井工程基本的概念和內(nèi)涵，將有助于石油行業(yè)的發(fā)展。由此也說明了“油氣井工程概論”課程教學(xué)改革的重要性和迫切性。

4“油氣井工程概論”課程教學(xué)改革的具體方法

4.1多種教學(xué)方式綜合使用

校區(qū)公選課“油氣井工程概論”面向全校大一至大四本科生，除石油工程專業(yè)限選外其余專業(yè)均可自由選擇學(xué)習(xí)，由于每個學(xué)生的專業(yè)背景不同，對油氣井工程相關(guān)概念的理解存在明顯差異性，部分同學(xué)如大一新生則基本無相關(guān)知識儲備。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是以教師板書為主、學(xué)生參與為輔，教學(xué)實踐方法極為單一，這種教學(xué)方法基本可以滿足大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)等理論性較強的課程，而實踐性較強的課程則效果較差，原因是學(xué)生難以對相關(guān)概念建立起宏觀印象。以課程中較為重要的知識點三牙輪鉆頭破巖機理為例，教材對三牙輪鉆頭破碎地層巖石機理的描述主要有三部分，一是沖擊壓碎地層巖石；二是滑動剪切地層巖石；三是射孔沖擊輔助破碎巖石，沖擊壓碎地層巖石的機理較容易理解，主要是牙輪鉆頭單雙齒交替接觸地層導(dǎo)致鉆頭重心上下移動，重心上移時鉆頭上部的鉆柱壓縮產(chǎn)生彈性壓縮能，而重心下移時鉆柱彈性壓縮能釋放，鉆頭在彈性壓縮能的作用下沖擊地層巖石，具體授課時可以參照沖擊電鉆工作的基本原理進行講解，實際教學(xué)過程中學(xué)生也反饋此部分內(nèi)容容易理解。而滑動剪切則不同，其基本原理與牙輪的速度分解特征密切相關(guān)，由于部分學(xué)生在高中時期并沒有學(xué)習(xí)高中物理，本科學(xué)習(xí)也對工程類的知識了解較少，因此，僅靠板書、口述的方式很難讓學(xué)生理解滑動剪切的過程。

針對上述難點，課程教學(xué)過程中可以采用多種教學(xué)方法相結(jié)合的方式使學(xué)生掌握相關(guān)概念，使得教學(xué)方式多樣化，教師在課程教學(xué)過程中可以引入相關(guān)的原理視頻、現(xiàn)場案例視頻、條件允許情況下可以攜帶鉆井工具相關(guān)的模型，結(jié)合電子化教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等方式，增加教學(xué)的趣味性，簡化教學(xué)過程，避免機械、枯燥的教學(xué)。如論文作者在講解牙輪速度分解特征時，會讓班級同學(xué)從教材實驗室借出5―10只牙輪鉆頭模型，綜合視頻講解、模型圖解、學(xué)生上臺演示的方法對相關(guān)概念進行講解，由此盡量消除學(xué)生的知識盲區(qū)。

4.2課程中穿插我國石油行業(yè)的光輝歷史

考慮到部分同學(xué)的專業(yè)背景偏理科方向，如課堂中有思政、金融、會計等專業(yè)的學(xué)生，且占比較高，課堂反饋調(diào)查結(jié)果顯示，他們對這門課程興趣欠缺，少量同學(xué)選擇這門課的目的僅僅是為了獲得學(xué)分。針對此部分學(xué)生的情況，如何對課程教學(xué)進行改革，提升學(xué)生對課程內(nèi)容的興趣，是任課教師需要重點思考的問題。根據(jù)筆者的經(jīng)驗，上課過程中學(xué)生對以下三方面的內(nèi)容極為感興趣，一是現(xiàn)場工程實踐過程中容易出現(xiàn)的問題，如上課過程中通過某一知識點聯(lián)系到現(xiàn)場工程實際，尤其是授課老師講解親身經(jīng)歷時，學(xué)生較為感興趣；二是對課堂內(nèi)容相關(guān)的故事感興趣，如鐵人王進喜的故事、新疆油田石油大會戰(zhàn)的故事；三是與自己未來工作相關(guān)的事情較為感興趣。在開展上述三方面內(nèi)容的授課時，教師可以在實事求是的基礎(chǔ)上，運用真實的題材與內(nèi)容，將理論知識點和工程實際情況以及歷史故事深度融入。比如，在講解王進喜同志故事的過程中，不僅需要切實講解王進喜同志為我國石油事業(yè)做出的巨大貢獻，還要講解王進喜同志為我國石油事業(yè)做出貢獻的來龍去脈，如他帶領(lǐng)鉆井隊其他成員在寒冷的冬天跳進泥漿池用自己的身體攪拌鉆井液的故事，這背后的工程原理涉及井噴、壓井、鉆井液沉淀等知識，上課過程中可以將歷史故事和理論知識相融合，增加課堂趣味性的同時加深學(xué)生對課程知識的理解。

再比如，在講解最新的鉆井技術(shù)章節(jié)內(nèi)容時，實事求是地向?qū)W生講解我國和國外鉆井技術(shù)的發(fā)展歷程，首先講解我國的鉆井技術(shù)在古代處于世界領(lǐng)先地位，宋代時期自貢的鹽井井深可達一千多米，使用的鉆井方法是沖擊頓鉆。而后由于錯過了工業(yè)革命，導(dǎo)致工業(yè)水平逐漸落后于西方國家，其中就包括鉆井技術(shù)。新中國成立以后，石油從業(yè)者奮發(fā)圖強，使我國的鉆井技術(shù)不斷取得突破，自主研發(fā)裝備比例越來越高，常規(guī)鉆井過程中已經(jīng)全部實現(xiàn)國產(chǎn)化，能夠鉆達的極限井深不斷增加，預(yù)計“十四五”期間可鉆成萬米深井。講解上述知識點時，可以引用相關(guān)新聞報道，配合相關(guān)數(shù)據(jù)進行講解，并在講解過程中穿插課堂涉及的知識點。如可以提問，萬米深井的難點有哪些，當學(xué)生回答此問題后，老師進一步從地質(zhì)、管柱力學(xué)、鉆井液、井底測量等角度進行補充。這種綜合的教學(xué)方法既能開闊學(xué)生的視野，也能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

4.3課程考核進行改革

“油氣井工程概論”作為一門偏向工程應(yīng)用類的課程，其考核方法與其他大部分課程類似。通常采用開卷或者閉卷的方式對關(guān)鍵知識點進行考查，這種具有指揮棒性質(zhì)的考核方式導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生機械式的應(yīng)對方式，即為了考試而考試，為了取得高分而進行背誦和記憶，考完一段時間后相關(guān)的知識點則遺忘殆盡。因此，有必要對課程考核方式進行改革，考試過程中不僅要考查學(xué)生對相關(guān)知識點的理解程度，還要考查學(xué)生的調(diào)研能力、思考能力和總結(jié)能力。論文作者曾多次讓學(xué)生進行課堂學(xué)習(xí)反饋，并對反饋內(nèi)容做了總結(jié)，得出要達到上述目標，需開展以下工作，一是在教學(xué)大綱中對考核內(nèi)容進行調(diào)整，教學(xué)大綱是課堂內(nèi)容、課堂方向的依據(jù)，只有在教學(xué)大綱中融入了綜合性的考核內(nèi)容，后續(xù)的教學(xué)與考核才能正常開展；二是可以將考核方式進一步細分，在教務(wù)允許的條件下增加平時成績的權(quán)重，增加的平時成績可用于對開放式題目的考核，如論文作者曾出過開放式題目“請從多角度回答我國鉆井事業(yè)取得巨大成功的原因”，以小組的方式進行匯報，提高了學(xué)生之間相互協(xié)作、調(diào)研以及分析問題的能力，取得了比較好的效果。

5結(jié)語

在“油氣井工程概論”課程教學(xué)開展過程中，授課教師在講授課堂知識點的同時要結(jié)合油田現(xiàn)場的工程案例，將抽象的知識概念形象化，降低學(xué)生的接受難度。在知識考核方面，可以增加平時成績的權(quán)重，用以培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作、調(diào)研以及分析問題的能力，為校區(qū)復(fù)合型人才和應(yīng)用型人才培養(yǎng)助力。

參考文獻

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