石油工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

秦文龍，陳軍斌，劉曉娟

(西安石油大學(xué) 石油工程學(xué)院，西安 710065)

石油工程是實(shí)踐性很強(qiáng)的一門工科專業(yè)［1］，該專業(yè)的學(xué)生除了需要掌握牢固的專業(yè)理論知識(shí)外，還需要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和較強(qiáng)的動(dòng)手、創(chuàng)新能力［2］。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維與動(dòng)手能力上具有的獨(dú)特條件［3］，在石油工程專業(yè)人才培養(yǎng)中占有舉足輕重的地位。

針對(duì)我國(guó)石油與天然氣工程領(lǐng)域?qū)I(yè)人才培養(yǎng)的實(shí)際需要，根據(jù)“加強(qiáng)基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)、辦出特色”的教學(xué)改革指導(dǎo)思想，石油工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心改革原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)不適應(yīng)的方法、內(nèi)容與管理機(jī)制。通過實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革構(gòu)建新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，面向21世紀(jì)培養(yǎng)高質(zhì)量的石油工程技術(shù)人才，以適應(yīng)激烈的競(jìng)爭(zhēng)，在競(jìng)爭(zhēng)中求發(fā)展。

1 發(fā)揮科研優(yōu)勢(shì)，搞好教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

實(shí)驗(yàn)室是進(jìn)行教學(xué)、開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)、提供社會(huì)技術(shù)服務(wù)的場(chǎng)所［4］。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的水平，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的技術(shù)先進(jìn)性，在一定程度上決定著實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)效果以及人才的培養(yǎng)質(zhì)量。為切實(shí)加強(qiáng)教學(xué)及科研實(shí)驗(yàn)設(shè)備的建設(shè)，近年來，西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院結(jié)合“油氣田開發(fā)工程”“油氣井工程”兩個(gè)省重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，本著“立足基礎(chǔ)、面向全校、專業(yè)拓寬、資源重組、資源共享”的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)理念，建立了一個(gè)校級(jí)專業(yè)綜合基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心。實(shí)驗(yàn)中心設(shè)有油藏物理實(shí)驗(yàn)室、滲流力學(xué)實(shí)驗(yàn)室、采油工程實(shí)驗(yàn)室、鉆井工程實(shí)驗(yàn)室和油氣儲(chǔ)運(yùn)工程實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)中心的成立不僅提高了管理效率，也充分利用了教學(xué)資源。它立足石油工程學(xué)院，同時(shí)面向全校學(xué)生進(jìn)行基本實(shí)踐技能訓(xùn)練。

為了充分發(fā)揮西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院的科研優(yōu)勢(shì)，先后自行設(shè)計(jì)安裝了多套實(shí)驗(yàn)研究裝置，如“油氣舉升工藝模擬裝置”“抽油機(jī)模型及示功圖測(cè)試一體化系統(tǒng)”和“復(fù)合波場(chǎng)采油多功能動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)”等。這些實(shí)驗(yàn)裝置及設(shè)備的建設(shè)，為西安石油大學(xué)工程學(xué)院開發(fā)新的、高水平的教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及培養(yǎng)創(chuàng)新型人才奠定了良好的基礎(chǔ)。該實(shí)驗(yàn)中心于2009年被評(píng)為陜西省教學(xué)示范中心。

2 建設(shè)一支高水平的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的關(guān)鍵是實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍建設(shè)。建立一支結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)優(yōu)良、精干的實(shí)驗(yàn)室教師隊(duì)伍是教學(xué)實(shí)驗(yàn)改革的關(guān)鍵，也是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、完成實(shí)驗(yàn)室任務(wù)以及其他建設(shè)成功的保障。石油工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心通過教學(xué)改革，形成了一支學(xué)歷、能力和素質(zhì)較高的實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍。在8名實(shí)驗(yàn)教師中，75具有高、中級(jí)以上職稱，平均年齡為38歲。其中碩士生6名、本科生2名、在讀碩士1名，教師隊(duì)伍梯隊(duì)結(jié)構(gòu)合理。同時(shí)，為了加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍建設(shè)，提高實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍的總體業(yè)務(wù)水平，實(shí)驗(yàn)中心制定了人才培養(yǎng)計(jì)劃。一方面有計(jì)劃地培養(yǎng)青年教師攻讀碩士學(xué)位、博士學(xué)位;另一方面還通過外出進(jìn)修、隨班聽課、自學(xué)以及參加各種培訓(xùn)班等多種方式提高實(shí)驗(yàn)人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)。

3 改革管理體制，完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理體系

要取得好的教學(xué)效果，必須有相應(yīng)的科學(xué)的管理體制及管理方法，為此，我們建立了一套較為完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理體系。

3.1 成立實(shí)驗(yàn)中心，實(shí)施統(tǒng)一管理

西安石油大學(xué)的原鉆井、采油和油藏工程3個(gè)實(shí)驗(yàn)室是附屬于3個(gè)專業(yè)，由2個(gè)專業(yè)教研室分管，管理體制松散。在此情況下學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)班子打破原分散的實(shí)驗(yàn)室管理方法，在學(xué)院內(nèi)成立一個(gè)實(shí)驗(yàn)中心，統(tǒng)管各個(gè)實(shí)驗(yàn)室。同時(shí)選聘了較強(qiáng)的領(lǐng)導(dǎo)班子負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與日常實(shí)驗(yàn)室管理，這是實(shí)現(xiàn)教學(xué)改革的組織保證。

3.2 明確教師分工責(zé)任，增強(qiáng)崗位管理

根據(jù)教學(xué)、管理等崗位的設(shè)置進(jìn)行了明確分工，實(shí)行責(zé)任制管理。在分工中實(shí)行了“一人多崗”，即實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員除承擔(dān)正常實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)(或技術(shù)工作)外，每個(gè)人都兼有實(shí)驗(yàn)室管理(實(shí)驗(yàn)教學(xué)、儀器設(shè)備管理、安全衛(wèi)生管理等)崗位的工作?！耙粚６嗄堋?，則要求實(shí)驗(yàn)人員從只會(huì)上一門實(shí)驗(yàn)課和只會(huì)用一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備，到至少會(huì)上兩門實(shí)驗(yàn)課和至少會(huì)維護(hù)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備。這就要求教師不僅要轉(zhuǎn)變?cè)械乃枷胗^念，而且還要在教學(xué)管理的能力上適應(yīng)和促進(jìn)教學(xué)改革。3.3 建立科學(xué)的成績(jī)考核辦法，完善實(shí)驗(yàn)課程管理

建立穩(wěn)定的教學(xué)秩序，要求學(xué)生必須遵守實(shí)驗(yàn)室各種管理制度，實(shí)驗(yàn)課必須按照嚴(yán)格的程序進(jìn)行，做到課前有預(yù)習(xí)，課后交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。同時(shí)實(shí)施綜合考核管理機(jī)制，將學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作能力、課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等成績(jī)按一定比例綜合評(píng)定學(xué)生成績(jī)，培養(yǎng)學(xué)生全面(包括安全等)的工程意識(shí)。

4 改革教學(xué)模式，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量

實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法是決定實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的重要因素［5］。為此需要完善專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?］。

4.1 組建獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程

石油與天然氣工程領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)原來附屬于多個(gè)專業(yè)，學(xué)科的理論課實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)少，并且部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相近，這不僅使開課的數(shù)量有限，而且客觀上使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課認(rèn)識(shí)不足，甚至輕視實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量得不到保證。學(xué)院將石油與天然氣工程領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)獨(dú)立設(shè)課，列入專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中，并制定與之相適應(yīng)的教學(xué)大綱，單獨(dú)考核成績(jī)。這樣提高了實(shí)驗(yàn)課在學(xué)生心目中的地位，使之受到重視，也提高了部分教師的認(rèn)識(shí)。

4.2 編寫新教材，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，充實(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

對(duì)重組專業(yè)實(shí)驗(yàn)，就要相應(yīng)地調(diào)整和優(yōu)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)及內(nèi)容，以適應(yīng)發(fā)展的需要。在選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，打破原專業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)置，考慮對(duì)學(xué)生多方面的訓(xùn)練及實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)性、科學(xué)性與實(shí)用性，減少不必要的重復(fù)內(nèi)容。通過學(xué)院學(xué)術(shù)委員會(huì)討論，重新設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，編寫了《石油工程實(shí)驗(yàn)原理與技術(shù)》新教材。對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化組合，按新實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的教學(xué)大綱設(shè)課，從而有效利用有限學(xué)時(shí)。

4.3 設(shè)計(jì)一批開放型綜合性實(shí)驗(yàn)，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

將石油與天然氣工程領(lǐng)域?qū)I(yè)實(shí)驗(yàn)分為物性參數(shù)測(cè)試、工藝模擬及開放型綜合設(shè)計(jì)三類。針對(duì)不同類型的實(shí)驗(yàn)采用不同教學(xué)方法:

1)物性參數(shù)測(cè)試要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書及有關(guān)儀器說明書后，自行操作完成，以培養(yǎng)學(xué)生按照儀器說明書進(jìn)行操作的能力;

2)工藝模擬實(shí)驗(yàn)要求在教師指導(dǎo)下完成，目的在于通過室內(nèi)模擬裝置，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?

3)開放型綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，只為學(xué)生提供必備的儀器、材料，要求學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，親自動(dòng)手組裝、操作儀器、完成實(shí)驗(yàn)并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

在開放型綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生在了解實(shí)驗(yàn)的基本原理、流程及所用設(shè)備、儀器性能特點(diǎn)和使用方法的基礎(chǔ)上，可根據(jù)自己的興趣和掌握程度進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、流程組裝及測(cè)試分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象或問題，由學(xué)生自己獨(dú)立去分析、判斷和解決。實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式靈活化、多樣化，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、科學(xué)思維和創(chuàng)新意識(shí)，使之成長(zhǎng)為綜合素質(zhì)高的創(chuàng)新型人才。

4.4 利用多媒體技術(shù)強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐操作能力，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

由于改革后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大大增加，課堂容量提高，給傳統(tǒng)石油工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來巨大的挑戰(zhàn)。為此，學(xué)院本著高起點(diǎn)、高要求的原則，利用多媒體技術(shù)研制了石油工程實(shí)驗(yàn)CAI課件，為學(xué)生創(chuàng)造了全方位的學(xué)習(xí)途徑。

學(xué)生可以在開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)之前，在多媒體軟件的幫助下對(duì)所要開展的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行充分了解、熟悉，對(duì)有關(guān)設(shè)備儀器的用途、操作要領(lǐng)以及注意事項(xiàng)有比較深入的了解，再到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)地參觀、對(duì)照、學(xué)習(xí)和親自動(dòng)手實(shí)踐，認(rèn)識(shí)會(huì)更加深刻。對(duì)于一些復(fù)雜、有危險(xiǎn)、要求高、時(shí)間長(zhǎng)或者抽象、不可見以及難于解釋的內(nèi)容，如鉆井過程中的井噴情景再現(xiàn)及其控制等，用多媒體優(yōu)勢(shì)以形象化和直觀化的形式呈現(xiàn)給學(xué)生。既加深了學(xué)生的印象，又提高了教學(xué)效果。

4.5 開展“實(shí)驗(yàn)?zāi)苁指?jìng)賽”，綜合檢驗(yàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，提高教學(xué)質(zhì)量

由學(xué)校實(shí)驗(yàn)中心教學(xué)組主辦，以開發(fā)學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力為宗旨的“實(shí)驗(yàn)?zāi)苁指?jìng)賽”已經(jīng)成功舉辦兩屆。

“實(shí)驗(yàn)?zāi)苁指?jìng)賽”要求學(xué)生在數(shù)小時(shí)內(nèi)，完成從方案設(shè)計(jì)、儀器選擇、實(shí)際操作、結(jié)果分析、報(bào)告撰寫等一系列工作。競(jìng)賽內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)理論筆試和操作考試兩項(xiàng)測(cè)試。

實(shí)驗(yàn)理論筆試的考查范圍主要是石油工程實(shí)驗(yàn)中的理論知識(shí)以及基礎(chǔ)知識(shí)，涵蓋油層物理、滲流力學(xué)、采油工程和提高采收率等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括誤差理論、數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)室安全、電和氣的使用等基本知識(shí)。實(shí)驗(yàn)操作考試的考查范圍主要是主要專業(yè)課程的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，考查基本的實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)采集和分析處理能力，實(shí)驗(yàn)總結(jié)與報(bào)告撰寫能力。

在競(jìng)賽活動(dòng)過程中，通過學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的前前后后的工作獲得成績(jī)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，并能夠在以后的學(xué)院評(píng)優(yōu)評(píng)獎(jiǎng)、畢業(yè)推薦和其他活動(dòng)中，在同等條件下獲得優(yōu)先考慮，受到學(xué)生的普遍歡迎，因此更好地激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造力和學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)的思維方式和實(shí)踐能力。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革相輔相成，通過競(jìng)賽幫助發(fā)現(xiàn)了一些目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足之處，如學(xué)生基本功不扎實(shí)、實(shí)驗(yàn)課程體系不完善、實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段落后等，從而為完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量指明了方向。

5 結(jié)束語

石油工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的關(guān)鍵是要有完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)所必需的場(chǎng)地、環(huán)境和儀器設(shè)備的數(shù)量和質(zhì)量的條件保障。敬業(yè)愛崗、精通業(yè)務(wù)的教師隊(duì)伍保障，制度完備且執(zhí)行認(rèn)真的管理體制保障以及創(chuàng)新的現(xiàn)代化教學(xué)方法保障。然而石油工程教改是一個(gè)新的嘗試，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革有其特殊性、復(fù)雜性，教改的實(shí)踐時(shí)間較短，有待進(jìn)一步實(shí)踐提高。

［1］胡紹彬，趙明國(guó)，羅云.石油工程實(shí)驗(yàn)現(xiàn)代化教學(xué)模式探索［J］.實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2009(4):54－55.

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［4］朱向群，胡朝暉，劉湘暉，等.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2001，18(1):108－111.

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