面向新能源科學與工程專業的“傳統能源概論”教學模式優化研究

林亞尼 張天擇 傅恒

摘?要：“傳統能源概論”作為新能源科學與工程專業本科生的石油地質基礎課程，是學生了解傳統能源系統的第一門專業課程。本課程以傳統能源的基本知識入手，使學生對傳統油氣行業所必須具備的基礎地質知識有了系統性的學習。通過了解傳統能源領域的前沿熱點研究問題，能夠加強新能源專業本科生對新能源及傳統能源體系的進一步理解和認識。因此，開展該課程的教學模式優化研究，能夠有力地推動新能源學科發展，并能夠有效地提高教學質量，為國家培養出具有創新精神及實踐能力的新能源高技術人才。

關鍵詞：新能源科學與工程;傳統能源;教學模式;課程設計

一、“傳統能源概論”課程在新能源科學與工程專業開設的必要性

隨著近年來經濟的快速發展，我國對能源的需求量逐漸增加。至今，我國的原油進口依存度依然高達70%，石油與天然氣等傳統能源的供需缺口極大，能源供應是國家發展和經濟增長的驅動力。新能源包括了太陽能、風能、地熱能及生物能等可再生能源，具有污染少、儲量大的特點，對于解決當今世界嚴重環境污染問題及油氣資源枯竭問題具有重要意義[1]。自2011年開始，我國部分高校設立了與新能源產業相關的“新能源科學與工程”本科專業，2017年，成都理工大學為滿足國家新能源領域發展對專業人才的需要，通過對現有學科的交叉融合，在能源學院開設“新能源科學與工程”本科專業。

本課程作為新能源科學與工程專業本科生的石油地質基礎課程，是學生了解傳統能源系統的第一門專業課程。該課程的主要任務是闡述石油與天然氣在地殼中的形成過程、產出狀態以及分布規律。本課程以基本知識入手，繼承、發揚和創新石油地質人才培養模式的成功經驗，綜合利用多媒體、板書、視頻講解等多種教學手段，使學生對傳統油氣行業所必須具備的基礎地質知識有了系統性的學習，對傳統能源領域的前沿熱點研究問題有所了解。通過對新能源和傳統能源的對比分析及總結，能夠加強新能源專業本科生對能源體系的進一步理解和認識。通過“傳統能源概論”的課程教學，使新能源專業的學生具備傳統能源領域基本的知識和能力，培養對新能源及傳統能源都有所了解的復合型人才，發展出具有創新精神、實踐能力和國際視野的新能源和可再生能源行業頂尖人才，以滿足社會發展的需要以及國家能源的需求。

二、“傳統能源概論”在新能源科學與工程專業教學現狀

（一）新能源科學與工程專業本科生缺乏對傳統能源的認識

新能源科學與工程作為一個新的專業，理論和實踐教學體系還在不斷修正和完善的過程之中。我校新能源專業學生主要方向是地熱以及非常規油氣藏，在專業教學的過程中涉及的科目主要包括大地構造與動力學、新能源材料科學、工程流體力學、新能源鉆井方法及技術、工程力學等，而欠缺與傳統化石能源相關的課程。傳統能源的學習對于新能源科學與工程的學生來說必不可少，其原因主要為：

（1）以地熱和非常規能源為主要切入方向的新能源學生需要立足于地質這一基礎學科。

（2）傳統能源中有關油氣成藏理論的內容可以被借鑒到新能源的學習當中，引導學生推陳出新，從傳統中發掘經典并創新理論。

（3）傳統能源與地質類新能源有共同之處，學習傳統能源有利于理解和加強新能源的教育教學工作。

而現階段存在的主要問題在于，學校對于新能源專業的建設忽視了傳統能源這一重要科目，以致在教學過程中學生對于傳統能源的相關理論理解困難。并且由于該課程設置在大四學年，因此在實踐教學過程中，發現了學生對該門課的抵觸情緒，一方面由于學生自身認為專業的非相關性使得對該課程的重要性認知不足，另一方面在于學生缺乏傳統能源相關理論與培訓。

（二）針對新能源專業的傳統能源專業教材及課程資源不完善

“傳統能源概論”課程目前僅有少量可以選擇的教學材料，很多課本在內容的排布上只注重覆蓋的廣度而忽略了知識的深度，讓學生很難產生學習的熱情[2]。作者認為新能源科學與工程的組織架構以及成都理工大學的特點，這門課程的建設對知識覆蓋面和內容深度都有著很高的要求。因此針對性地選擇教學材料和教學內容是上好這門課的必要條件，在選擇教學內容時要做到結構清晰并且理論完整。以教學內容和教學目標為準繩，在課堂實踐教學以及課后反思提高中不斷地對內容進行更新優化，避免學習內容的重復和單調。內容的安排可以參考《石油與天然氣地質學》這一經典課程，從油氣藏流體入手，按照生、儲、蓋、圈、運、保這一經典路線逐漸引入經典石油理論。并再通過較多的課時為學生介紹地熱以及非常規能源與傳統能源的聯系，讓學生產生自主學習的動力。這樣的課程安排不僅符合本校學生以地質為本的專業背景，符合成都理工大學的辦學特色以及辦學理念，在繼承發揚傳統能源的基礎之上滿足當前社會對新能源領域人才的需求。而對于相似的教學內容，可以進行合并教學。此外，合并相似的教學內容，做到高效教學。雖然“傳統能源概論”不是一門新興的課程，但是相關的理論每年都有推陳出新，因此時效性和前沿性是高校教師在教學過程中必須注意的問題?？傮w的要求是在內容上要做到深入淺出、圖文并茂，并且注意內容的前瞻性與時效性并重，深度與廣度并肩發力以激發和培養學生的創新意識。

（三）課程教學模式較為單調，實踐內容較為欠缺

改革教學方法是解決教學模式單調以及內容欠缺的重要途徑。有多種方法可以對教學模式進行創新和提高：

一是利用多媒體對教學過程進行完善和充實?！皞鹘y能源概論”的課程內容以理論為主，實踐為輔，相較于以公式推理形式為主要途徑的其他課程，本門課程多以文字和圖片的形式傳播知識與觀點。因此在教學實踐過程中，單純乏味的講解知識點會造成學生對知識的難以理解，無法充分發揮學生的主觀能動性和學習積極性，讓學生產生負面情緒和厭學的心理，如果積聚則會形成惡性循環，對教師的教學工作和教學目標的達成具有負面作用。因此我們需要堅持讓學生作為授課的主體，教師在其中則起到輔助的作用，通過在多媒體材料中準備精準的文字、豐富的圖片教學形式與教學內容，教師還可以通過短視頻或動畫的形式激發學生的學習熱情，充分調動學生積極性，使學生們對應試教育不落窠臼。其中一個典型的例子就是在講解傳統石油與非常規能源，例如頁巖氣的差別，筆者通過播放井場現場開采鉆取巖芯的視頻讓學生理解二者在勘探開發之中存在怎樣的差別。通過將短視頻穿插于傳統的教學講授的過程之中，不僅能讓學生在感官上獲得更多的認識，同時更加直觀地展現了教學要點，并且大大增加學生的學習熱情和興趣。

二是對課堂的組織形式進行創新與改變。由于本課程的理論性極強，多數內容需要進行結合理解才能應用，因此學生在學習過程中難免出現注意力不集中的現象，如何將課堂組織的生動有效是調動學生學習積極性和學習熱情的關鍵。通過在授課過程中對實例進行講解和分析，并且通過提問的方式來加深學生對知識的掌握能力和理解能力。課堂討論和總結也是授課過程中必不可缺少的重要環節，在一個章節結束的同時，組織同學進行現場討論和分析有利于促進學生對知識的理解和表達能力。具體方法可將學生分成幾個小組，分別給定方向或者讓學生自己選題，通過學生自行查閱資料和分析總結來進行學習。這樣不僅鞏固了課堂所教授的知識同時加深了理解。并盡可能邀請到行業內的專家到課堂中進行講座式教學，鼓勵學生積極提問，參與感更強。

三、“傳統能源概論”課程設計及主要教學內容

“傳統能源概論”這門課從油氣藏中的流體到油氣藏形成的基本條件等方面，對傳統能源的基本知識進行概況總結，主要內容包括：

（1）石油、天然氣、油田水的基本概念及其物理化學性質，通過了解油氣藏流體的地球化學特征，讓學生對穩定同位素對油氣源有一定的認識;

（2）了解油氣有機成因的具體證據，掌握烴源巖評價的具體方法。了解有機質的成巖演化與油氣生成的階段性及各階段的產物;

（3）了解油氣儲層的物理性質及基本特征，理解孔隙度和滲透率的相關概念，學習碳酸鹽巖及碎屑巖儲層的物理性質及其影響因素;

（4）了解油氣蓋層及生儲蓋組合，理解蓋層的基本性質及其與油氣的關系，評價蓋層的基本方法，掌握生儲蓋組合的分類;

（5）理解油氣運移在整個石油地質過程中的意義，掌握油氣的初次運移及二次運移的基本性質，學習油氣初次運移及二次運移的主要動力、介質環境、相態演變方式及主要通道。

（6）了解圈閉及油氣藏的基本特征，掌握圈閉及油氣藏的分類，理解圈閉及油氣藏分類的依據及主要成因類型;

（7）了解油氣藏聚集的規律，基本掌握各油氣藏形成的地質條件，了解油氣在背斜圈閉、斷層圈閉、地層圈閉和巖性圈閉的聚集模式及主要異同點;

（8）了解含油氣系統和油氣聚集帶，基本掌握油氣的分布規律，及含油氣系統的基本組成;

（9）了解油氣藏的保存與破壞的基本原理，理解油氣藏的破壞與再分布，學習油氣藏保存的地質要素及斷層對油氣分布的原理和機制;

（10）了解油氣資源的概念及評價方法，了解中國和世界油氣資源分布的特征，學習地質儲量、油氣資源量的概念及我國油氣資源分類的方案。

四、“傳統能源概論”教學模式優化方案

教學模式是實現教學目標和內容的重要部分?！皞鹘y能源概論”通過多種教學模式相結合的方法，具體根據不同教學內容和目標采取合適的教學模式。主要的教學模式以“案例法”為主，不僅能夠拓寬學生對傳統能源的認識，增加學生對本門課的學習興趣，還能提高學生對課堂內容的理解程度，達到更好的教學效果。具體實施可通過以下幾個方面：

（1）通過引入傳統能源勘探及開發中的“典型案例”增加學生對知識點的關注度，提高學生繼續學習的興趣。

（2）引導學生主動思考如何解決傳統能源勘探開發中遇到的問題，使學生主動提出問題解決方案。

（3）給學生講解“分析問題、解決問題”的思路方法等，說明與本次課程的關系，從而引入教學內容，進行講授。

（4）強調本次課程的重點及學習本次課的目的，同時提出課后思考問題或布置作業。

在教學模式優化的過程中，結合學生在學習過程中的理解程度，根據內容需要在教學的過程中穿插討論傳統能源和新能源在勘探開發中遇到的不同問題，或引導學生通過查閱文獻，自己講授部分內容等方式，提高新能源科學與工程專業本科生在學習傳統能源概論中的教學效果，促進畢業要求指標點的達成。

五、“傳統能源概論”考核模式的優化

考核模式的優化是教學模式優化的重要組成部分，也是驗證教學模式是否行之有效的試金石，合理正確的考核不僅能考量學生對于專業知識的掌握程度，同時也是教師對教學活動進行反思優化的重要參考工具。目前多數的考核方式仍是以閉卷考試為主，而這種方法僅僅是考研學生對知識的記憶能力，通常學生為了應對這種考核方法以考前突擊和死記硬背為主，這也導致了學生盡管能在閉卷考試中獲得高分，但其對于知識的理解能力，對于理論的掌握能力以及更高層面的動手實踐能力都無法進行正確的考量，缺乏對傳統能源知識的理解。因此對于考核方式的優化勢在必行。優化考核方式的首要任務就是要豐富考核的具體形式，譬如將平時成績與期末成績掛鉤，并將平時成績納入整體成績的計算中去，讓學生從平常的學習之中就監督自我，提升學習的主動性。平時成績的考核包括學生在課時的問題回答情況、簽到情況、討論情況、發言情況、課后作業完成情況以及熱點問題的調研情況，通過綜合的考量對平時成績進行量化給分。在考核之前的時候也要適當地給予激勵支持。而對于期末考試的內容則要靈活選擇，不僅要考查對于知識的理解能力，而且要將考核內容和教學內容進行有機結合，提高學生的綜合素質[3]。

傳統能源概論中很重要的一個考核部分就是對于學生具體實踐能力的考查。對于實踐能力的考核是檢驗學生對于學習成果掌握程度的重要方式之一，但目前對于傳統能源概論的實踐能力考核方式上仍有很大的優化空間。傳統的考核方式更注重學生的出勤率以及實驗報告的書寫能力，而要相對傳統的考核方式優化，其考核的內容需要包含實驗操作的正確性、實驗數據的準確性、對于實驗數據的分析能力和處理能力等，并且將每個部分都給予相應的分數比例，彌補以往考核方式單一，缺少多樣化、全面化的不足。

結語

筆者在前文中系統講述了“傳統能源概論”對于新能源科學與工程專業的必要性，分析了現階段本課程在新能源專業中的教學現狀，從本科學生對于傳統能源的認識、教學內容以及教學材料的欠缺，以及教學方式上的不足幾個方面共同闡述了“傳統能源概論”教學中的嚴峻形勢。筆者結合自身經歷，對該課程的課程設計和課程內容進行了系統性梳理，并且給出了教學模式以及考核方式中的具體優化方式，以期能夠有力地推動新能源學科發展，提高教學質量，為國家培養出具有創新精神及實踐能力的新能源高技術人才提供幫助。

參考文獻：

[1]孔為，黃紅艷.新能源科學與工程專業實踐教學研究[J].產業與科技論壇，2021，20（19）：131132.

[2]陳思琴，文思思，湯盈盈，羅蕊，石帥.土力學實驗課程改革綜述[J].四川建筑，2021，41（05）：258260.

[3]楊英，劉百軍.能源工程概論課程教學改革探討[J].教育教學論壇，2017（03）：7879.

作者簡介：林亞尼（1990—?），女，漢族，湖北黃岡人，博士，講師，研究方向：結合石油地質和勘探地球物理的方法來研究區域地質構造和沉積相，對油氣藏進行特征描述，并對儲集有利區進行精準預測。