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(biāo)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(dá)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(dá)到預(yù)期目標(biāo)原因的基礎(chǔ)上，對課堂教學(xué)改革方式進(jìn)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(xiàn)標(biāo)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(shí)例融為一體，采用新的知識結(jié)構(gòu)模式進(jìn)行理論授課和實(shí)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(rèn)知能力。“油氣井工程概論”課程的開展與校區(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(shí)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(qiáng)的實(shí)踐特征，課程內(nèi)容在設(shè)置方面主要采用理論與實(shí)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(jìn)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(jì)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(jì)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(jì)算機(jī)、儲運(yùn)、化工、機(jī)械、俄語、統(tǒng)計(jì)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(dú)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(diǎn)，實(shí)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(shí)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(dá)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(diǎn)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(diǎn)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(jìn)行講解。校區(qū)毗鄰新疆油田，校區(qū)教師與油田進(jìn)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(shí)際的方式對相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行講解，由此達(dá)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(jìn)一步加強(qiáng)課堂趣味性的同時加強(qiáng)思想引導(dǎo)、強(qiáng)化課堂吸引力，避免學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中為了分?jǐn)?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(rèn)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(jìn)一步完善個人品格，培養(yǎng)個人“能擔(dān)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(jìn)喜、李四光等老一輩石油人、地質(zhì)人的無私奉獻(xiàn)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(shí)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(qiáng)的課程，而實(shí)踐性較強(qiáng)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(diǎn)三牙輪鉆頭破巖機(jī)理為例，教材對三牙輪鉆頭破碎地層巖石機(jī)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(jī)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(jìn)行講解，實(shí)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(diǎn)，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(jī)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(shí)驗(yàn)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(jìn)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(jì)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(jìn)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(diǎn)思考的問題。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，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(shí)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(diǎn)聯(lián)系到現(xiàn)場工程實(shí)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(jìn)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(shí)事求是的基礎(chǔ)上，運(yùn)用真實(shí)的題材與內(nèi)容，將理論知識點(diǎn)和工程實(shí)際情況以及歷史故事深度融入。比如，在講解王進(jìn)喜同志故事的過程中，不僅需要切實(shí)講解王進(jìn)喜同志為我國石油事業(yè)做出的巨大貢獻(xiàn)，還要講解王進(jìn)喜同志為我國石油事業(yè)做出貢獻(xiàn)的來龍去脈，如他帶領(lǐng)鉆井隊(duì)其他成員在寒冷的冬天跳進(jìn)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(shí)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(dá)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(qiáng)，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(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，能夠鉆達(dá)的極限井深不斷增加，預(yù)計(jì)“十四五”期間可鉆成萬米深井。講解上述知識點(diǎn)時，可以引用相關(guān)新聞報道，配合相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行講解，并在講解過程中穿插課堂涉及的知識點(diǎn)。如可以提問，萬米深井的難點(diǎn)有哪些，當(dāng)學(xué)生回答此問題后，老師進(jìn)一步從地質(zhì)、管柱力學(xué)、鉆井液、井底測量等角度進(jìn)行補(bǔ)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(jìn)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(diǎn)進(jìn)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(jī)械式的應(yīng)對方式，即為了考試而考試，為了取得高分而進(jìn)行背誦和記憶，考完一段時間后相關(guān)的知識點(diǎn)則遺忘殆盡。因此，有必要對課程考核方式進(jìn)行改革，考試過程中不僅要考查學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)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(jìn)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(dá)到上述目標(biāo)，需開展以下工作，一是在教學(xué)大綱中對考核內(nèi)容進(jìn)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(jìn)一步細(xì)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(jìn)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(diǎn)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(xiàn)

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