羅情勇 李美俊 宋到福 喬錦琪

［摘 要］ “油氣地球化學(xué)”是資源勘查工程專業(yè)的必修課程，其教學(xué)內(nèi)容涉及面廣，且具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和綜合性。如何有效地促進(jìn)課程教學(xué)、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣等都是值得探討的問題。在前期實(shí)踐的基礎(chǔ)上，針對學(xué)生特點(diǎn)、教學(xué)內(nèi)容和課程屬性，改革了課程教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)了課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)，改進(jìn)了課程教學(xué)方式，調(diào)整了課程考核方式，并取得了良好的教學(xué)效果，學(xué)生期末考試成績顯著提升，較好地掌握了課程教學(xué)內(nèi)容，并能將理論聯(lián)系實(shí)際，解決實(shí)際問題。

［關(guān)鍵詞］ 油氣地球化學(xué)；資源勘查工程；教學(xué)改革

［基金項(xiàng)目］ 2019年度中國石油大學(xué)（北京）本科教學(xué)工程項(xiàng)目“‘油氣地球化學(xué)中顯微組分教學(xué)影像資料建設(shè)”（XM10720190019）

［作者簡介］ 羅情勇（1987—），男，江西高安人，博士，中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，主要從事有機(jī)巖石學(xué)與油氣地球化學(xué)研究；李美?。?972—），男，重慶人，博士，中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，主要從事油氣地球化學(xué)研究；宋到福（1983—），男，山東濟(jì)南人，博士，中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事有機(jī)地球化學(xué)與油藏地球化學(xué)等方面的研究。

［中圖分類號］ G642.0［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）01-0009-04 ［收稿日期］ 2023-04-24

“油氣地球化學(xué)”是資源勘查工程專業(yè)一門教學(xué)內(nèi)容廣泛、綜合性較強(qiáng)的必修課程，是一門運(yùn)用地球化學(xué)原理和方法研究油氣生成、運(yùn)移、聚集和保存問題的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科。石油地質(zhì)很多基礎(chǔ)理論都來源于“油氣地球化學(xué)”，如干酪根類型的劃分方案和干酪根生烴模式等?！坝蜌獾厍蚧瘜W(xué)”課程更注重講授基礎(chǔ)理論的來龍去脈，讓學(xué)生知其然，更知其所以然，這對學(xué)生理解和掌握石油天然氣地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)理論具有重要意義。且隨著“油氣地球化學(xué)”的引入，油氣勘探的成功率顯著提高［1］，這對提高油氣勘探開發(fā)效益具有重要的指導(dǎo)意義，因此，“油氣地球化學(xué)”課程的學(xué)習(xí)會為學(xué)生將來從事石油地質(zhì)領(lǐng)域的油氣勘探和開發(fā)工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該課程教學(xué)內(nèi)容包括生烴母質(zhì)的形成，油氣生成、運(yùn)移、聚集和保存等問題，涉獵范圍廣泛，因此如何合理安排教學(xué)內(nèi)容、加強(qiáng)理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合、寓教于樂、提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、讓教師和學(xué)生實(shí)現(xiàn)角色轉(zhuǎn)換、實(shí)現(xiàn)“以教師為中心”向“以學(xué)生為中心”的轉(zhuǎn)變等，都是新時代課程教學(xué)工作面臨的問題與挑戰(zhàn)。本文旨在通過“油氣地球化學(xué)”課程的教學(xué)實(shí)踐，探索改革教學(xué)內(nèi)容和方法的措施等，以期達(dá)到教師樂于教、學(xué)生樂于學(xué)的目的。只有教師樂于教，在教學(xué)中投入更多的精力，切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量，才能讓學(xué)生樂于學(xué)。

一、“油氣地球化學(xué)”課程的意義

油氣資源是關(guān)系國計民生和國家安全的重要戰(zhàn)略資源。當(dāng)前，國內(nèi)油氣產(chǎn)量有所增加，2018年原油和天然氣產(chǎn)量分別達(dá)到1.893 2×108噸和1 602.7×108 m3，但我國的原油產(chǎn)量無法滿足消費(fèi)快速增長的需要量，供需矛盾日益突出，油氣對外依存度急劇攀升，2018年原油和天然氣對外依存度分別達(dá)到70.9%和43.4%［2］。優(yōu)先加大國內(nèi)油氣勘探開發(fā)力度，提高國內(nèi)油氣供應(yīng)能力，努力保障國家能源安全，成為我國的國家資源戰(zhàn)略。這就要求大學(xué)生能夠適應(yīng)時代的發(fā)展，掌握石油天然氣地質(zhì)勘探相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識和基本技能。“油氣地球化學(xué)”課程主要講授地球化學(xué)原理和方法在石油天然氣地質(zhì)勘探中應(yīng)用的相關(guān)知識，有助于拓寬學(xué)生的知識面，加深學(xué)生對石油地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)理論的理解，有助于培養(yǎng)綜合素質(zhì)強(qiáng)、具備扎實(shí)完整的知識體系的優(yōu)秀本科生，以更好地服務(wù)于國家的石油地質(zhì)勘探事業(yè)。

二、改革課程教學(xué)內(nèi)容

“油氣地球化學(xué)”的研究內(nèi)容是以構(gòu)成有機(jī)質(zhì)的主要元素——“碳”的化合物的地球化學(xué)行為為核心，在理論上，主要研究生烴母質(zhì)（干酪根）的形成、從干酪根到油氣的機(jī)制、油氣化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)、油氣從烴源巖到圈閉的各種地球化學(xué)作用；在技術(shù)上，主要探尋示蹤沉積有機(jī)質(zhì)生源、形成環(huán)境、成熟作用和次生蝕變的方法與參數(shù)；在實(shí)踐中，研究各類油氣資源的成因機(jī)制和資源分布規(guī)律。具體課程內(nèi)容包括：生物有機(jī)質(zhì)及其組成特征、生物有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化及沉積有機(jī)質(zhì)形成、干酪根化學(xué)結(jié)構(gòu)及類型、沉積有機(jī)質(zhì)熱演化及油氣生成、油氣的化學(xué)組成、分子標(biāo)志化合物、油氣運(yùn)移及次生變化、全巖分析、沉積有機(jī)質(zhì)分離與富集、不溶有機(jī)質(zhì)分析、可溶有機(jī)質(zhì)及原油地球化學(xué)分析、天然氣與輕烴分析、烴源巖評價、油源對比、天然氣成因理論入門與天然氣成因類型綜合判識、油氣運(yùn)移與成藏等?？傮w上來看，課程內(nèi)容較多，囊括了油氣的生源、形成、運(yùn)移和成藏等；涉及研究對象多樣，包括了生物有機(jī)質(zhì)、干酪根、石油和天然氣等。這樣按具體內(nèi)容講授，教師容易開展教學(xué)工作，但是課程內(nèi)容的邏輯性和關(guān)聯(lián)性欠缺，學(xué)生可能難以理解和接受，更難以建立完整的知識體系。

筆者通過梳理，將“油氣地球化學(xué)”的課程內(nèi)容分為三大部分：基本原理、實(shí)驗(yàn)手段和實(shí)踐應(yīng)用?；驹碇饕ㄉ鸁N母質(zhì)（干酪根）的形成、從干酪根到油氣的機(jī)制、油氣化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)、油氣從烴源巖到圈閉的各種地球化學(xué)作用等四大部分；實(shí)驗(yàn)手段主要用于探尋示蹤沉積有機(jī)質(zhì)生源、形成環(huán)境、成熟作用和次生蝕變的方法與參數(shù)；在實(shí)踐應(yīng)用中，主要是將學(xué)習(xí)的油氣地球化學(xué)的基本原理和實(shí)驗(yàn)手段用于解決油田實(shí)際生產(chǎn)中面臨的地質(zhì)問題，研究油氣資源的成因機(jī)制和資源分布規(guī)律等。近年來，頁巖氣革命極大地推動了國際能源產(chǎn)業(yè)格局的改變，頁巖氣是一種賦存于泥頁巖內(nèi)的非常規(guī)天然氣，與常規(guī)天然氣相比，它具有自生自儲的特點(diǎn)，泥頁巖既是烴源巖又是儲集層。頁巖氣的發(fā)現(xiàn)極大地改變了人們對傳統(tǒng)石油地質(zhì)學(xué)的認(rèn)知，因此，為了課程內(nèi)容能夠與時俱進(jìn)，緊跟當(dāng)今油氣領(lǐng)域研究發(fā)展的前沿，在課程的實(shí)踐應(yīng)用部分?jǐn)M添加頁巖氣的相關(guān)理論知識，讓學(xué)生了解油氣勘探領(lǐng)域的國際前沿研究高地。這樣將課程內(nèi)容設(shè)置成三個板塊，保證了整個課程內(nèi)容的完整性，每個板塊之間既是相互獨(dú)立的，又有很好的關(guān)聯(lián)性，有機(jī)地構(gòu)成了一個完整的整體。同時，前沿研究內(nèi)容的加入使得課程既與油田實(shí)際勘探開發(fā)相結(jié)合，又與國際研究現(xiàn)狀接軌，達(dá)到了較高的水平，真正地拓寬了學(xué)生的國際視野。

三、加強(qiáng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)

油氣地球化學(xué)是一門在化學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的研究石油天然氣的學(xué)科。顧名思義，這門課不僅具有較系統(tǒng)的理論性，而且具有非常強(qiáng)的實(shí)踐性。因此，對工科學(xué)生的教學(xué)切忌理論脫離實(shí)踐、紙上談兵［3-4］。正所謂“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，為了增強(qiáng)學(xué)生的動手能力、學(xué)習(xí)興趣和主觀能動性，“油氣地球化學(xué)”課程近年來逐步增加了實(shí)驗(yàn)課時，從最初的0課時到8課時，最后增加到了16課時，涉及豐富的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括“烴源巖有機(jī)碳分析”“巖石熱解分析”“有機(jī)溶劑提取巖石中可溶有機(jī)質(zhì)”“原油和巖石可溶有機(jī)質(zhì)的族組分分離”“沉積有機(jī)質(zhì)顯微組分鑒定”“鏡質(zhì)組反射率測定”“原油或巖石可溶有機(jī)質(zhì)中飽和烴組分氣相色譜實(shí)驗(yàn)”“原油及巖石可溶有機(jī)質(zhì)中生物標(biāo)志物分析”等8個實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前，每名學(xué)生都必須參加安全教育和安全教育考試，達(dá)到90分以上的學(xué)生才能進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，以保證每名學(xué)生的安全。在實(shí)驗(yàn)課開始前，設(shè)置了相關(guān)的預(yù)習(xí)題，學(xué)生必須獨(dú)立完成，未完成者不能進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，這保證了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟的初步了解。實(shí)驗(yàn)課采取分組教學(xué)的方式，依據(jù)儀器的數(shù)量安排每個小組2～6人，實(shí)驗(yàn)和教學(xué)教師全程參與指導(dǎo)，保證每名學(xué)生都參與到實(shí)驗(yàn)過程中，掌握實(shí)驗(yàn)流程，詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。雖然實(shí)驗(yàn)是按小組完成的，但是在實(shí)驗(yàn)課后，要求每名學(xué)生獨(dú)立完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論，通過課后批改，可以掌握學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的情況，分析學(xué)生數(shù)據(jù)處理中的問題，加強(qiáng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)背后蘊(yùn)含的地球化學(xué)信息的認(rèn)識和理解。最后，每個小組就實(shí)驗(yàn)的原理、步驟、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析和心得等方面進(jìn)行成果匯報，教師負(fù)責(zé)點(diǎn)評。從實(shí)驗(yàn)課結(jié)果來看，學(xué)生參與度很高，都具有很高的積極性，能夠基本掌握實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)流程，能夠處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析解釋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的地球化學(xué)含義，達(dá)到了良好的教學(xué)效果?！坝蜌獾厍蚧瘜W(xué)”實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)也為我校資源勘查工程專業(yè)順利完成工程教育認(rèn)證奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

四、改進(jìn)課程教學(xué)方式

一個好的教學(xué)方法有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)方法，即“教師講，學(xué)生聽”的教學(xué)模式，顯然已難以適應(yīng)新時代課程教學(xué)的需求。只有不斷探索與創(chuàng)新，改進(jìn)教學(xué)方式與方法，才能達(dá)到“學(xué)生樂于學(xué)習(xí)，老師寓教于樂”的境界。筆者在課程教學(xué)過程中主要采用了啟發(fā)式教學(xué)和互動式教學(xué)兩種教學(xué)方式。

（一）啟發(fā)式教學(xué)

啟發(fā)式教學(xué)并不是簡單的提示性引導(dǎo)教學(xué)。從字面意義來看，“啟”有開導(dǎo)、教育之意，“發(fā)”有激發(fā)、發(fā)展之意?！皢ⅰ备⒅貜?qiáng)調(diào)教師要多引導(dǎo)學(xué)生，從而“激發(fā)”學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣［5-6］。因此，如何將二者完美結(jié)合，對促進(jìn)教學(xué)改革、提高教學(xué)效果具有重要意義。在“油氣地球化學(xué)”實(shí)際教學(xué)中，該方法可以得到很好的應(yīng)用。比如，為什么有機(jī)質(zhì)熱演化所發(fā)生的反應(yīng)必須是個歧化反應(yīng)？這個反應(yīng)為什么包括了縮聚反應(yīng)和裂解反應(yīng)兩個方向？縮聚反應(yīng)和裂解反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物分別是什么？這些反應(yīng)產(chǎn)物有什么樣的地球化學(xué)意義？再比如，為什么鏡質(zhì)體反射率是最可靠的有機(jī)質(zhì)成熟度指標(biāo)？測量方法如何？數(shù)量多嗎？容易受其他因素干擾嗎？這些問題可以很好地啟發(fā)學(xué)生。

（二）互動式教學(xué)

與傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)相比，互動式教學(xué)強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，重點(diǎn)在課程講授過程中形成良性的師生互動和生生互動。互動式教學(xué)需要以問題為導(dǎo)向，通過對某一問題的交流對話，可以將學(xué)生劃分為小組，首先讓小組內(nèi)學(xué)生充分地討論，協(xié)商形成一個統(tǒng)一的意見，在這個基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步組織組間互動，并為各自的觀點(diǎn)進(jìn)行辨認(rèn)和探討，協(xié)商出一個統(tǒng)一的意見或者多個不同的意見，最后，開展小組代表和教師之間的互動，教師可以為學(xué)生答疑解難，讓學(xué)生充分認(rèn)識到自己對在哪里，錯在哪里，更知道是為什么。通過互動式教學(xué)，可以啟迪學(xué)生去思考，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

五、調(diào)整課程考核方式

課程成績主要由平時成績、實(shí)驗(yàn)成績和期末成績構(gòu)成，分別占20%、30%和50%。其中，平時成績主要包括課后作業(yè)、考勤、期中考試和課堂提問及表現(xiàn)等，這樣可以加強(qiáng)課程的過程性考核，了解學(xué)生對理論知識的掌握程度，并有針對性地進(jìn)行彌補(bǔ)，予以改正。實(shí)驗(yàn)成績由8次實(shí)驗(yàn)課的預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)記錄和實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理與分析構(gòu)成，這樣可以加強(qiáng)對學(xué)生實(shí)驗(yàn)全流程的考核，讓學(xué)生真正參與到實(shí)驗(yàn)過程中，判斷實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性，具備數(shù)據(jù)處理和分析的能力。針對“油氣地球化學(xué)”課程的特點(diǎn)，筆者對課程期末考試內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)整，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，以閉卷考試的得分計算，考試題型包括名詞解釋、判斷題、簡答題、讀圖題和應(yīng)用題，考試內(nèi)容涉及各章節(jié)的重點(diǎn)知識，其中，名詞解釋、判斷題和簡答題主要考查“油氣地球化學(xué)”的基礎(chǔ)理論，讀圖題和應(yīng)用題主要考查學(xué)生運(yùn)用理論知識分析解決實(shí)際問題的能力，這樣可以較好地考核學(xué)生對專業(yè)知識的掌握程度，讓學(xué)生徹底告別考前突擊一周即可考試過關(guān)的單一考核方式。

結(jié)語

通過對“油氣地球化學(xué)”課程進(jìn)行教學(xué)改革，在課堂實(shí)踐中取得了良好的教學(xué)效果，主要表現(xiàn)在：學(xué)生上課注意力集中，能夠積極參與課堂討論，能較好地完成課后作業(yè)，杜絕了抄襲現(xiàn)象；學(xué)生能夠提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，積極參與實(shí)驗(yàn)，掌握了實(shí)驗(yàn)原理和步驟，更好地理解了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)反映的地球化學(xué)意義；相比前幾屆的學(xué)生而言，本屆學(xué)生期末考試成績明顯提高，平均分達(dá)到80分，反映出學(xué)生較好地掌握了油氣地球化學(xué)的基本原理，并能運(yùn)用油氣地球化學(xué)知識解決實(shí)際油氣地質(zhì)問題。

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Teaching Practice and Innovation of Petroleum Geochemistry

LUO Qing-yonga，b， LI Mei-juna，b， SONG Dao-fua，b， QIAO Jin-qia，b

（a. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting， b. College of Geoscience， China University of Petroleum（Beijing）， Beijing 102249， China）

Abstract： Petroleum geochemistry is a compulsory course of the major of exploration of mineral resources. The teaching content covers a wide range of subjects， and it has a strong practical and comprehensive characteristics. It is worthy to explore how to effectively promote the teaching ability， improve students learning interest and so on. On the basis of the previous practice， the authors reform the teaching content， strengthen the experiment teaching， improve teaching mode and adjust the courses examination mode and so on in view of the characteristics of students， which has obtained good teaching effect. Students significantly increased final exam performance， can better grasp the teaching contents， and integrate theory with practice to solve practical problems.

Key words： Petroleum Geochemistry; resource exploration engineering; teaching innovation