“高等滲流力學”教學內容改革及教學模式探索

曹仁義 程林松 黃世軍

[摘 要] 針對傳統高等滲流力學教學內容無法滿足研究生科研工作所需的矛盾，從教學內容及教學模式兩方面展開教學改革，從根本上消除了這一矛盾，提高了學生課堂參與度，培養了研究生的科研思維，促進了研究生教育的發展。

[關鍵詞] 教學改革;教學內容;教學模式

[基金項目] 中國石油大學（北京）研究生教育質量與創新工程項目“《高等滲流力學》研究生教材建設”（yjs2016004）

[作者簡介] 曹仁義（1981—），男，山東濰坊人，博士，中國石油大學（北京）石油工程學院副教授，主要從事非常規油氣藏滲流、特高含水期油藏開發研究;程林松（1965—），男，湖北應城人，博士，中國石油大學（北京）石油工程學院教授，主要從事稠油油藏、低滲透及特低滲透油藏開采研究;黃世軍（1974—），男，河南鄭州人，博士，中國石油大學（北京）石油工程學院教授，主要從事稠油/油砂熱采、頁巖氣多場耦合研究。

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）29-0124-02 ? ?[收稿日期] 2019-09-17

隨著油氣勘探與開發的深入，非常規油氣資源已成為化石能源非常重要的組成部分，其開發技術逐步完善，致密氣、頁巖氣、致密油、頁巖油等非常規資源逐步實現了工業化開采。伴隨著這些非常規油氣資源開采技術的出現與應用，相關滲流理論也有了不小的突破與進步，但現有研究生課程仍以傳統滲流理論為主，無法完全滿足現有生產與科研所需。

一、高等滲流力學課程教學改革的必要性

滲流力學所研究的是流體在多孔介質中的滲流規律，其本身的發展與油氣田開發和開采技術密不可分。作為本科石油工程專業必修課程“滲流力學”的延伸，“高等滲流力學”課程對油氣田開發專業研究生而言是一門非常基礎且重要的課程，其教學質量的高低對研究生期間及畢業后的科研工作有著非常大的影響。

為更全面地了解現有“高等滲流力學”課程中存在的問題，筆者對中國石油大學（北京）油氣田開發專業近兩年畢業的70余位研究生展開問卷調查。調查結果表明95%以上的同學表示完成課程后掌握最為牢固的教學內容為“經典滲流理論”部分，而近50%的同學研究生期間及畢業后的工作與“非常規油氣滲流理論”內容聯系更為緊密，這一矛盾導致了65%以上的同學要求進一步加強“非常規油氣滲流理論”的教學內容。通過與授課教師及被調查同學展開深入討論，認為導致這一矛盾的主要原因有兩點。

一是教材內容與現有需求脫節。近年來非常規油氣滲流理論不斷完善與成熟，而教材內容仍是以“經典滲流理論”及“復雜油氣滲流理論”為主，現有教材內容與研究生知識體系所需脫節，原有的課程教學內容已不再適應研究生的科研工作所需。

二是教學方法不完善。調研結果中高達95%的同學表示“理論授課環節”是該課程獲取知識最為主要的環節，課下調研及自由研討等環節收獲很小。這表明現階段研究生課程仍以“上課記筆記、下課抄筆記、考試背筆記的”的填鴨式學習為主，學生獲取知識的途徑單一。教師應在完成“基礎授課環節”的基礎上進一步強化講座、研討等參與式授課環節，使學生們在課程學習過程中有更高的參與度，不僅可以加深學生對基礎理論知識的掌握程度，還能在不斷探討中開闊思路，為以后的科研工作做準備。

二、教學內容改革

非常規油氣背景下，頁巖油氣、致密油氣、可燃冰、油砂等非常規油氣資源的研究不斷深入，減氧空氣驅、泡沫驅、復雜縫網壓裂等新開發技術現場的應用不斷實現，非常規油氣滲流理論迅速發展與完善。以現階段廣泛研究的致密儲層為例，此類儲層孔喉小，部分孔喉已達納米級別，儲層流體滲流不再滿足達西定律，存在非線性滲流現象，同時產能受應力敏感、毛管滲析等影響較大，與經典滲流有著很大區別。為更好地滿足科研與生產的需要，非線性滲流數學模型、壓差—滲析耦合傳質模型等一系列適用于致密儲層的油氣滲流理論發展了起來，而現有的教學內容對于這些知識理論內容少有提及。

為便于學生更好地構建滲流力學知識體系，將教學內容層次化的劃為三大部分。第一部分為“經典滲流理論”，是對現有教材中經典滲流理論的重整與完善，很好地回顧與銜接了本科滲流力學的教學內容，夯實研究生滲流理論基礎;第二部分為“復雜油氣滲流理論”，是對現有教學內容中“經典滲流理論”之外的滲流理論的提煉與整理，包括非等溫滲流、非牛頓流體滲流、物理化學滲流、低滲油藏非線性滲流以及復雜結構井等部分的理論，可以在回顧本科知識夯實基礎的前提下進一步加深對滲流理論的認識;第三部分為“非常規油氣滲流理論”，這一部分是此次教學內容改革的重點，將近年來國內外致密氣、頁巖氣、致密油、頁巖油、油砂等非常規油氣藏已形成的較為成熟的滲流理論有選擇地加入教材中，進一步完善現有研究生知識體系所需，緊跟滲流力學發展趨勢。

三、教學模式改革

與高中及本科教育不同，研究生教育旨在培養社會發展所需的學術型、創新型人才。因此，研究生專業課程的教學目標不僅是已成熟知識體系的灌輸，更多的是科研思維及方法的引導。現階段很多研究生課程教學模式仍是老師講學生記的“填鴨式”教學，研究生很難通過課程學習掌握科研工作所需的研究思路及方法，課程完成后仍需花費很大精力去摸索學習，進而滿足科研工作所需。針對這一現狀，中國石油大學（北京）石油工程學院“高等滲流力學”授課教師對“教師基礎理論授課+教師前沿進展講座+學生課題展示研討”這一新型“參與式”授課模式展開探索，旨在完整教授研究生滲流力學知識體系基礎上，進一步培養必要的科研思維。

正式授課之前，授課教師會先展開課前談心交流，告知學生該課程主要教學內容、教學目標及相關研究前沿，了解學生現階段主要研究方向。既有利于學生對課程知識體系有一個較為完整認識，又有利于教師對學生的科研、工作所需有更為深入的了解。課程之初，授課教師結合課前談心內容及現有滲流力學研究前沿，有針對性地提出一系列有研究價值的滲流力學問題，組織學生根據研究方向分成8～10人的研討小組，讓學生在第7、8周研討課上針對小組所選內容進行展示及討論，學生帶著問題參與教學過程可以使學習更有針對性且更有利于學生深入思考。在“基礎理論授課”階段，授課教師以教材涉及的理論內容為主，授課過程中堅持“問題導向”的教學思路，在每節課開始之前提出對應的科學問題，隨著課程開展，完整的展現發現問題、分析問題、設計方案、解決問題以及持續改進的科學研究過程，讓學生在牢固掌握滲流理論知識基礎上深化對研究原則、思維方式及研究方法的理解，為研究生后期開展相關研究工作打下基礎。

四、教學改革意義

“高等滲流力學”課程教學改革已經歷了2016級、2017級、2018級研究生連續三年的試點，從近三年的上課效果及課后反饋來看，學生課堂參與度更高，滲流知識的交流討論也更為深入，課程結束后能夠更快地投入研究生科研工作中去，教學效果非常明顯。

教學內容與教學模式是教學過程中相輔相成的兩大部分，通過教學課程改革使二者更為契合，更好地適應非常規油氣的大背景。“經典滲流理論+復雜油氣滲流理論+非常規油氣滲流理論”的層次化教學內容改革完善了研究生滲流知識體系，從根本上消除現有授課內容與研究生科研工作所需不匹配的矛盾;“教師基礎理論授課+教師前沿進展講座+學生課題展示研討”的參與式教學模式改革契合了教學內容改革，在授之以魚進一步授之以漁，達到了培養學術型、創新型人才的目標。

參考文獻

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