“油气井工程概论”课程教学改革思考_连威.pdf

1062023 年/第 15 期/5 月“油气井工程概论”课程教学改革思考连威1，席岩2（1.中国石油大学（北京）克拉玛依校区石油学院新疆克拉玛依834099；2.北京工业大学建筑工程学院北京100124）摘要“油气井工程概论”是中国石油大学（北京）克拉玛依校区针对非石油专业开设的选修课程之一，目标是培养复合型人才和应用型人才。目前该课程教学中存在外专业学生对工程背景了解不足，导致学习困难从而达不到应有的课堂学习效果的问题，本研究在分析“油气井工程概论”选修课程教学效果未达到预期目标原因的基础上，对课堂教学改革方式进行了探究，以期为工程类学科的教育工作提供借鉴。关键词油气井工程；钻井；教学改革中图分类号：G424文献标识码：ADOI:10.16400/ki.kjdk.2023.15.034Thoughts on the Teaching Reform of the Course Introduction toOil and Gas Well EngineeringLIAN Wei1,XI Yan2(1.School of Petroleum,China University of Petroleum Beijing at Karamay,Karamay,Xinjiang 834000;2.College of Architecture and Civil Engineering,Beijing University of Technology,Beijing 100124)AbstractIntroductiontoOilandGasWellEngineeringisoneoftheoptionalcoursesfornon-petroleummajorsinChinaUniversity of Petroleum(Beijing)at Karamay,the goal is to cultivate versatile and applied talents.Currently,there is alack of understanding of the engineering background of foreign majors in the teaching process,which leads to learningdifficulties and fails to achieve the expected classroom learning effect.Based on the analysis of the reasons why theteaching effect of the optional course Introduction to Oil and Gas Well Engineering has not achieved the expected goal,thisstudyexplorestheclassroomteachingreform,withaviewtoprovidingreferenceforengineeringdisciplineeducation.Keywordsoil and gas well engineering;drilling;teaching reform1“油气井工程概论”简介“油气井工程概论”是中国石油大学（北京）克拉玛依校区（以下简称校区）针对非石油专业开设的选修课程之一，面向全校大一至大四学生，是石油学院石油工程系核心专业课“钻井工程”的简化版本，目的是通过对基本钻井原理、钻井现象的介绍，将钻井完井工艺原理和油气井工程实例融为一体，采用新的知识结构模式进行理论授课和实例教学，使学生能够全面了解油气井工程的基本流程、主要技术及应用方法，培养学生的工程意识，拓展学生对石油工程的认知能力。“油气井工程概论”课程的开展与校区培养应用型人才的理念相符合、与新时代用人单位对复合型人才的实际需求相符合1-2。“油气井工程概论”课程由 7 章内容组成，共 32 学时、8 周次，考虑到油气井工程学科具有较强的实践特征，课程内容在设置方面主要采用理论与实际相结合的原则，追求少而精，覆盖面广，尽量反映油气井科技新技术和新成果，从工程地质环境、钻进工具、钻井液、现代钻井技术、井控技术、固井完井、钻井工程设计等方面，系统地讲述钻井工程所涉及的基本理论、基本设计和基本工艺过程。选择“油气井工程概论”课程的学生专业方向有金融、软件、计算机、储运、化工、机械、俄语、统计等专业，从复合型人才和应用型人才培养的角度看，上述专业方向的学生学习这门课十分必要，原因在于中国石油大学（北京）克拉玛依校区具有独特的地理优势3，校区毕业生在西北地区油田单位如新疆油田、塔里木油田、吐哈油田等就业的比例相对较高，“油气井工程概论”课程的学习对学生快速上手油田现场工作或深入了解其从事工作的工程背景大有益处。2 课程教学中存在的问题及教学改革的可行性2.1 课程教学中存在的问题校区开设的“油气井工程概论”选修课课程的主要目的是使非石油工程专业的学生掌握油气井工程的相关理 课程教学1072023 年/第 15 期/5 月论和关键知识点，实现知识量从 0 到 1 的突破。但由于大一新生占课堂人数的大部分，相关工程背景知之甚少，导致实际上课过程中学生对相关概念难以理解，一旦跟不上课堂节奏后易出现思路不集中、不听课甚至是逃课的情况，久而久之学生出现厌学情绪，难以达到理想的教学目的。同时，在课程考核过程中，由于前期授课时部分学生对相关知识点理解较浅或者根本不理解，应付考试主要靠死记硬背，在考试结束短时间后相关的知识点就会被遗忘。2.2 课程教学改革的可行性“油气井工程概论”课程开展过程中学生出现思路不集中、不听课的根本原因在于不能对相关概念建立起宏观印象，从教师授课的角度而言，是常规的授课手段不能将某一抽象概念具体化，换言之，教师需要更新教学方法，力求生动、形象地对某一概念进行讲解。校区毗邻新疆油田，校区教师与油田进行技术交流过程中可以获得大量关于油田现场工程案例的一手资料，包括可视化模型、视频以及图片等，上述材料在不涉密的前提下均可成为课堂教学的优质材料，课程教师在获取脱密材料后，可以将其融入课堂教学过程中，通过理论结合实际的方式对相关知识点进行讲解，由此达到让学生建立起宏观印象的目的。3“油气井工程概论”课程教学改革的重要意义首先，“油气井工程概论”是面向校区非石油工程专业的选修课程之一，课程教学的目的是让学生掌握与钻井相关的基本概念，了解油气井工程基本流程、主要技术及应用方法。受地理位置的影响，校区学生前往油田工作的比例高于其他高校，此课程的学习有利于开阔学生的视野、快速上手油田具体工作。但是，由于部分学生的专业方向离石油工程有一定的距离，相关工程背景的缺失导致学生在学习过程中逐渐跟不上课堂节奏，这就失去了开设这门课的最初目的。有必要进一步加强课堂趣味性的同时加强思想引导、强化课堂吸引力，避免学生在学习过程中为了分数而学习、为了完成学业而学习。因此，应在“油气井工程概论”这门课中开展教学改革，使学生清晰地认识到课程的价值、意义和重要性。其次，“油气井工程概论”课程教学改革有利于保证学生在学习课程知识的基础上，进一步完善个人品格，培养个人“能担大任，可堪大用”的能力和韧性。“油气井工程概论”课程中涵盖了我国钻井发展的历史，会讲解王进喜、李四光等老一辈石油人、地质人的无私奉献精神，也会讲解我国油田开发大会战的光辉历史，上述与我国石油钻井相关的历史能为“油气井工程概论”课程增添历史趣味性。增加学生对于课堂知识的兴趣，为教师明确课堂思路、把握课堂教学节奏奠定较好的基础。最后，“油气井工程概论”课程与石油行业紧密相关，对于培养交叉型人才、复合型人才均具有重要意义，因此，开展“油气井工程概论”课程教学改革，使学生听懂、弄清、理解油气井工程基本的概念和内涵，将有助于石油行业的发展。由此也说明了“油气井工程概论”课程教学改革的重要性和迫切性。4“油气井工程概论”课程教学改革的具体方法4.1 多种教学方式综合使用校区公选课“油气井工程概论”面向全校大一至大四本科生，除石油工程专业限选外其余专业均可自由选择学习，由于每个学生的专业背景不同，对油气井工程相关概念的理解存在明显差异性，部分同学如大一新生则基本无相关知识储备。传统的教学方法是以教师板书为主、学生参与为辅，教学实践方法极为单一，这种教学方法基本可以满足大学物理、高等数学等理论性较强的课程，而实践性较强的课程则效果较差，原因是学生难以对相关概念建立起宏观印象。以课程中较为重要的知识点三牙轮钻头破岩机理为例，教材对三牙轮钻头破碎地层岩石机理的描述主要有三部分，一是冲击压碎地层岩石；二是滑动剪切地层岩石；三是射孔冲击辅助破碎岩石，冲击压碎地层岩石的机理较容易理解，主要是牙轮钻头单双齿交替接触地层导致钻头重心上下移动，重心上移时钻头上部的钻柱压缩产生弹性压缩能，而重心下移时钻柱弹性压缩能释放，钻头在弹性压缩能的作用下冲击地层岩石，具体授课时可以参照冲击电钻工作的基本原理进行讲解，实际教学过程中学生也反馈此部分内容容易理解。而滑动剪切则不同，其基本原理与牙轮的速度分解特征密切相关，由于部分学生在高中时期并没有学习高中物理，本科学习也对工程类的知识了解较少，因此，仅靠板书、口述的方式很难让学生理解滑动剪切的过程。针对上述难点，课程教学过程中可以采用多种教学方法相结合的方式使学生掌握相关概念，使得教学方式多样化，教师在课程教学过程中可以引入相关的原理视频、现场案例视频、条件允许情况下可以携带钻井工具相关的模型，结合电子化教学、翻转课堂等方式，增加教学的趣味性，简化教学过程，避免机械、枯燥的教学。如论文作者在讲解牙轮速度分解特征时，会让班级同学从教材实验室借出510 只牙轮钻头模型，综合视频讲解、模型图解、学生上台演示的方法对相关概念进行讲解，由此尽量消CURRICULUM TEACHING1082023 年/第 15 期/5 月除学生的知识盲区。4.2 课程中穿插我国石油行业的光辉历史考虑到部分同学的专业背景偏理科方向，如课堂中有思政、金融、会计等专业的学生，且占比较高，课堂反馈调查结果显示，他们对这门课程兴趣欠缺，少量同学选择这门课的目的仅仅是为了获得学分。针对此部分学生的情况，如何对课程教学进行改革，提升学生对课程内容的兴趣，是任课教师需要重点思考的问题。根据笔者的经验，上课过程中学生对以下三方面的内容极为感兴趣，一是现场工程实践过程中容易出现的问题，如上课过程中通过某一知识点联系到现场工程实际，尤其是授课老师讲解亲身经历时，学生较为感兴趣；二是对课堂内容相关的故事感兴趣，如铁人王进喜的故事、新疆油田石油大会战的故事；三是与自己未来工作相关的事情较为感兴趣。在开展上述三方面内容的授课时，教师可以在实事求是的基础上，运用真实的题材与内容，将理论知识点和工程实际情况以及历史故事深度融入。比如，在讲解王进喜同志故事的过程中，不仅需要切实讲解王进喜同志为我国石油事业做出的巨大贡献，还要讲解王进喜同志为我国石油事业做出贡献的来龙去脉，如他带领钻井队其他成员在寒冷的冬天跳进泥浆池用自己的身体搅拌钻井液的故事，这背后的工程原理涉及井喷、压井、钻井液沉淀等知识，上课过程中可以将历史故事和理论知识相融合，增加课堂趣味性的同时加深学生对课程知识的理解。再比如，在讲解最新的钻井技术章节内容时，实事求是地向学生讲解我国和国外钻井技术的发展历程，首先讲解我国的钻井技术在古代处于世界领先地位，宋代时期自贡的盐井井深可达一千多米，使用的钻井方法是冲击顿钻。而后由于错过了工业革命，导致工业水平逐渐落后于西方国家，其中就包括钻井技术。新中国成立以后，石油从业者奋发图强，使我国的钻井技术不断取得突破，自主研发装备比例越来越高，常规钻井过程中已经全部实现国产化，能够钻达的极限井深不断增加，预计“十四五”期间可钻成万米深井。讲解上述知识点时，可以引用相关新闻报道，配合相关数据进行讲解，并在讲解过程中穿插课堂涉及的知识点。如可以提问，万米深井的难点有哪些，当学生回答此问题后，老师进一步从地质、管柱力学、钻井液、井底测量等角度进行补充。这种综合的教学方法既能开阔学生的视野，也能提高学生的学习兴趣。4.3 课程考核进行改革“油气井工程概论”作为一门偏向工程应用类的课程，其考核方法与其他大部分课程类似。通常采用开卷或者闭卷的方式对关键知识点进行考查，这种具有指挥棒性质的考核方式导致学生产生机械式的应对方式，即为了考试而考试，为了取得高分而进行背诵和记忆，考完一段时间后相关的知识点则遗忘殆尽。因此，有必要对课程考核方式进行改革，考试过程中不仅要考查学生对相关知识点的理解程度，还要考查学生的调研能力、思考能力和总结能力。论文作者曾多次让学生进行课堂学习反馈，并对反馈内容做了总结，得出要达到上述目标，需开展以下工作，一是在教学大纲中对考核内容进行调整，教学大纲是课堂内容、课堂方向的依据，只有在教学大纲中融入了综合性的考核内容，后续的教学与考核才能正常开展；二是可以将考核方式进一步细分，在教务允许的条件下增加平时成绩的权重，增加的平时成绩可用于对开放式题目的考核，如论文作者曾出过开放式题目“请从多角度回答我国钻井事业取得巨大成功的原因”，以小组的方式进行汇报，提高了学生之间相互协作、调研以及分析问题的能力，取得了比较好的效果。5 结语在“油气井工程概论”课程教学开展过程中，授课教师在讲授课堂知识点的同时要结合油田现场的工程案例，将抽象的知识概念形象化，降低学生的接受难度。在知识考核方面，可以增加平时成绩的权重，用以培养学生的协作、调研以及分析问题的能力，为校区复合型人才和应用型人才培养助力。参考文献1杜永善,王其猛,陈昱彤,等.应用型人才培养视角下金融学专业实践教学体系的优化问题以中国石油大学（北京）克拉玛依校区为例J.中阿科技论坛(中英文),2023(1):133-137.2韩笑.高层次、应用型、国际化、合作共建办学目标下兼职教师队伍建设长效机制的探索以中国石油大学(北京)克拉玛依校区为例J.新西部,2022(7):150-152.3郭旭洋.基于油田现场工程案例的教学模式改革以本科“石油工程岩石力学基础”课程为例J.科教导刊,2021(31):107-109.课程教学