“油氣井工程概論”課程教學改革思考

連威 席巖

摘要“油氣井工程概論”是中國石油大學（北京）克拉瑪依校區針對非石油專業開設的選修課程之一，目標是培養復合型人才和應用型人才。目前該課程教學中存在外專業學生對工程背景了解不足，導致學習困難從而達不到應有的課堂學習效果的問題，本研究在分析“油氣井工程概論”選修課程教學效果未達到預期目標原因的基礎上，對課堂教學改革方式進行了探究，以期為工程類學科的教育工作提供借鑒。

關鍵詞 油氣井工程；鉆井；教學改革

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（北京）克拉瑪依校區（以下簡稱校區）針對非石油專業開設的選修課程之一，面向全校大一至大四學生，是石油學院石油工程系核心專業課“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，采用新的知識結構模式進行理論授課和實例教學，使學生能夠全面了解油氣井工程的基本流程、主要技術及應用方法，培養學生的工程意識，拓展學生對石油工程的認知能力。“油氣井工程概論”課程的開展與校區培養應用型人才的理念相符合、與新時代用人單位對復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章內容組成，共32學時、8周次，考慮到油氣井工程學科具有較強的實踐特征，課程內容在設置方面主要采用理論與實際相結合的原則，追求少而精，覆蓋面廣，盡量反映油氣井科技新技術和新成果，從工程地質環境、鉆進工具、鉆井液、現代鉆井技術、井控技術、固井完井、鉆井工程設計等方面，系統地講述鉆井工程所涉及的基本理論、基本設計和基本工藝過程。

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

2課程教學中存在的問題及教學改革的可行性

2.1課程教學中存在的問題

校區開設的“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的學生掌握油氣井工程的相關理論和關鍵知識點，實現知識量從0到1的突破。但由于大一新生占課堂人數的大部分，相關工程背景知之甚少，導致實際上課過程中學生對相關概念難以理解，一旦跟不上課堂節奏后易出現思路不集中、不聽課甚至是逃課的情況，久而久之學生出現厭學情緒，難以達到理想的教學目的。同時，在課程考核過程中，由于前期授課時部分學生對相關知識點理解較淺或者根本不理解，應付考試主要靠死記硬背，在考試結束短時間后相關的知識點就會被遺忘。

2.2課程教學改革的可行性

“油氣井工程概論”課程開展過程中學生出現思路不集中、不聽課的根本原因在于不能對相關概念建立起宏觀印象，從教師授課的角度而言，是常規的授課手段不能將某一抽象概念具體化，換言之，教師需要更新教學方法，力求生動、形象地對某一概念進行講解。校區毗鄰新疆油田，校區教師與油田進行技術交流過程中可以獲得大量關于油田現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的優質材料，課程教師在獲取脫密材料后，可以將其融入課堂教學過程中，通過理論結合實際的方式對相關知識點進行講解，由此達到讓學生建立起宏觀印象的目的。

3“油氣井工程概論”課程教學改革的重要意義

首先，“油氣井工程概論”是面向校區非石油工程專業的選修課程之一，課程教學的目的是讓學生掌握與鉆井相關的基本概念，了解油氣井工程基本流程、主要技術及應用方法。受地理位置的影響，校區學生前往油田工作的比例高于其他高校，此課程的學習有利于開闊學生的視野、快速上手油田具體工作。但是，由于部分學生的專業方向離石油工程有一定的距離，相關工程背景的缺失導致學生在學習過程中逐漸跟不上課堂節奏，這就失去了開設這門課的最初目的。有必要進一步加強課堂趣味性的同時加強思想引導、強化課堂吸引力，避免學生在學習過程中為了分數而學習、為了完成學業而學習。因此，應在“油氣井工程概論”這門課中開展教學改革，使學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”課程教學改革有利于保證學生在學習課程知識的基礎上，進一步完善個人品格，培養個人“能擔大任，可堪大用”的能力和韌性。“油氣井工程概論”課程中涵蓋了我國鉆井發展的歷史，會講解王進喜、李四光等老一輩石油人、地質人的無私奉獻精神，也會講解我國油田開發大會戰的光輝歷史，上述與我國石油鉆井相關的歷史能為“油氣井工程概論”課程增添歷史趣味性。增加學生對于課堂知識的興趣，為教師明確課堂思路、把握課堂教學節奏奠定較好的基礎。

最后，“油氣井工程概論”課程與石油行業緊密相關，對于培養交叉型人才、復合型人才均具有重要意義，因此，開展“油氣井工程概論”課程教學改革，使學生聽懂、弄清、理解油氣井工程基本的概念和內涵，將有助于石油行業的發展。由此也說明了“油氣井工程概論”課程教學改革的重要性和迫切性。

4“油氣井工程概論”課程教學改革的具體方法

4.1多種教學方式綜合使用

校區公選課“油氣井工程概論”面向全校大一至大四本科生，除石油工程專業限選外其余專業均可自由選擇學習，由于每個學生的專業背景不同，對油氣井工程相關概念的理解存在明顯差異性，部分同學如大一新生則基本無相關知識儲備。傳統的教學方法是以教師板書為主、學生參與為輔，教學實踐方法極為單一，這種教學方法基本可以滿足大學物理、高等數學等理論性較強的課程，而實踐性較強的課程則效果較差，原因是學生難以對相關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致鉆頭重心上下移動，重心上移時鉆頭上部的鉆柱壓縮產生彈性壓縮能，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，實際教學過程中學生也反饋此部分內容容易理解。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，由于部分學生在高中時期并沒有學習高中物理，本科學習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生理解滑動剪切的過程。

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

4.2課程中穿插我國石油行業的光輝歷史

考慮到部分同學的專業背景偏理科方向，如課堂中有思政、金融、會計等專業的學生，且占比較高，課堂反饋調查結果顯示，他們對這門課程興趣欠缺，少量同學選擇這門課的目的僅僅是為了獲得學分。針對此部分學生的情況，如何對課程教學進行改革，提升學生對課程內容的興趣，是任課教師需要重點思考的問題。根據筆者的經驗，上課過程中學生對以下三方面的內容極為感興趣，一是現場工程實踐過程中容易出現的問題，如上課過程中通過某一知識點聯系到現場工程實際，尤其是授課老師講解親身經歷時，學生較為感興趣；二是對課堂內容相關的故事感興趣，如鐵人王進喜的故事、新疆油田石油大會戰的故事；三是與自己未來工作相關的事情較為感興趣。在開展上述三方面內容的授課時，教師可以在實事求是的基礎上，運用真實的題材與內容，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做出的巨大貢獻，還要講解王進喜同志為我國石油事業做出貢獻的來龍去脈，如他帶領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生對課程知識的理解。

再比如，在講解最新的鉆井技術章節內容時，實事求是地向學生講解我國和國外鉆井技術的發展歷程，首先講解我國的鉆井技術在古代處于世界領先地位，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革命，導致工業水平逐漸落后于西方國家，其中就包括鉆井技術。新中國成立以后，石油從業者奮發圖強，使我國的鉆井技術不斷取得突破，自主研發裝備比例越來越高，常規鉆井過程中已經全部實現國產化，能夠鉆達的極限井深不斷增加，預計“十四五”期間可鉆成萬米深井。講解上述知識點時，可以引用相關新聞報道，配合相關數據進行講解，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，當學生回答此問題后，老師進一步從地質、管柱力學、鉆井液、井底測量等角度進行補充。這種綜合的教學方法既能開闊學生的視野，也能提高學生的學習興趣。

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鍵知識點進行考查，這種具有指揮棒性質的考核方式導致學生產生機械式的應對方式，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生對相關知識點的理解程度，還要考查學生的調研能力、思考能力和總結能力。論文作者曾多次讓學生進行課堂學習反饋，并對反饋內容做了總結，得出要達到上述目標，需開展以下工作，一是在教學大綱中對考核內容進行調整，教學大綱是課堂內容、課堂方向的依據，只有在教學大綱中融入了綜合性的考核內容，后續的教學與考核才能正常開展；二是可以將考核方式進一步細分，在教務允許的條件下增加平時成績的權重，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取得巨大成功的原因”，以小組的方式進行匯報，提高了學生之間相互協作、調研以及分析問題的能力，取得了比較好的效果。

5結語

在“油氣井工程概論”課程教學開展過程中，授課教師在講授課堂知識點的同時要結合油田現場的工程案例，將抽象的知識概念形象化，降低學生的接受難度。在知識考核方面，可以增加平時成績的權重，用以培養學生的協作、調研以及分析問題的能力，為校區復合型人才和應用型人才培養助力。

參考文獻

[1]杜永善，王其猛，陳昱彤，等.應用型人才培養視角下金融學專業實踐教學體系的優化問題——以中國石油大學（北京）克拉瑪依校區為例[J].中阿科技論壇（中英文），2023（1）：133-137.

[2]韓笑.高層次、應用型、國際化、合作共建辦學目標下兼職教師隊伍建設長效機制的探索——以中國石油大學（北京）克拉瑪依校區為例[J].新西部，2022（7）：150-152.

[3]郭旭洋.基于油田現場工程案例的教學模式改革——以本科“石油工程巖石力學基礎”課程為例[J].科教導刊，2021（31）：107-109.