石油工程專業(yè)“卓越工程師班”《鉆井工程》課程教學(xué)方法探討

李忠慧，樓一珊，熊青山，朱 亮

（1.長江大學(xué) 石油工程學(xué)院，湖北 武漢 430100；2.油氣鉆井技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室防漏堵漏研究室，湖北 武漢 430100；3.湖北省油氣鉆采工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430100）

教研與教改

石油工程專業(yè)“卓越工程師班”《鉆井工程》課程教學(xué)方法探討

李忠慧，樓一珊，熊青山，朱 亮

（1.長江大學(xué) 石油工程學(xué)院，湖北 武漢 430100；2.油氣鉆井技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室防漏堵漏研究室，湖北 武漢 430100；3.湖北省油氣鉆采工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430100）

卓越工程師班是長江大學(xué)秉承“面向產(chǎn)業(yè)、面向世界、面向未來”的教育理念設(shè)置的特色班級，石油工程專業(yè)“卓越工程師班”以培養(yǎng)學(xué)生“具有良好的理論基礎(chǔ)，系統(tǒng)掌握石油工程學(xué)科的基本理論、專業(yè)知識和基本技能的高質(zhì)量工程師”為目標(biāo).《鉆井工程》課程作為專業(yè)必修課程，對于“卓越工程師班”學(xué)生的培養(yǎng)具有相當(dāng)重要的作用.在系統(tǒng)分析石油工程專業(yè)“卓越工程師班”培養(yǎng)模式、培養(yǎng)目標(biāo)及鉆井工程教學(xué)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了提高石油工程專業(yè)“卓越工程師班”《鉆井工程》課程教學(xué)質(zhì)量的三個方法，即加強(qiáng)課堂教學(xué)管理、優(yōu)化課堂教學(xué)方法；完善理論教學(xué)內(nèi)容、緊密結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際；重視實(shí)踐教學(xué)，提升學(xué)生動手能力.

卓越工程師班；鉆井工程；教學(xué)方法；實(shí)踐教學(xué)；模擬仿真

1 石油工程專業(yè)“卓越工程師班”培養(yǎng)模式

長江大學(xué)以“牢固樹立‘面向產(chǎn)業(yè)、面向世界、面向未來’的教育理念，以社會需求為導(dǎo)向，以行業(yè)發(fā)展為依托，以實(shí)際鍛煉為背景，以專業(yè)技術(shù)為主線，著力提高大學(xué)生服務(wù)國家和人民的社會責(zé)任感、勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問題的實(shí)踐能力，培養(yǎng)造就一大批實(shí)踐與創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的未來卓越技術(shù)人才”為指導(dǎo)思想，選擇石油工程、資源勘查工程和機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化三個專業(yè)，按“卓越計(jì)劃”培養(yǎng)方案對學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng).根據(jù)指導(dǎo)思想，石油工程專業(yè)卓越工程師班的學(xué)生培養(yǎng)模式主要有以下兩個特點(diǎn)：

（1）采用“3+1”培養(yǎng)模式、按“卓越計(jì)劃”專業(yè)教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行培養(yǎng).前3年在校學(xué)習(xí)，后1年集中在油田現(xiàn)場實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì).教學(xué)計(jì)劃中，實(shí)踐教學(xué)和創(chuàng)新活動的學(xué)分占總學(xué)分的比例不低于25%；（2）油田現(xiàn)場實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)由學(xué)院與油田聯(lián)合制培養(yǎng)方案；（3）系統(tǒng)掌握石油工程學(xué)科的基本理論、專業(yè)知識和基本技能，具備自我獲取知識及開拓創(chuàng)新品質(zhì).

2 石油工程專業(yè)“卓越工程師班培養(yǎng)目標(biāo)及“鉆井工程”課程教學(xué)特點(diǎn)

石油工程專業(yè)“卓越工程師班”以培養(yǎng)學(xué)生“具有良好的理論基礎(chǔ)，系統(tǒng)掌握石油工程學(xué)科的基本理論、專業(yè)知識和基本技能，具有一定現(xiàn)場動手能力及工作經(jīng)驗(yàn)、較強(qiáng)的工程意識、工程設(shè)計(jì)及分析解決問題能力，具備自我獲取知識及開拓創(chuàng)新品質(zhì)，能在石油工程領(lǐng)域獨(dú)立或協(xié)同進(jìn)行鉆井、采油、油藏等方面的工程設(shè)計(jì)、施工、管理、科技開發(fā)與應(yīng)用研究等方面工作的高質(zhì)量工程師”為目標(biāo).這就決定了“卓越工程師班”課程設(shè)置以理論結(jié)合實(shí)際、實(shí)踐教學(xué)比例高等特點(diǎn).《鉆井工程》課程是專業(yè)必修課程，對于“卓越工程師班”學(xué)生的培養(yǎng)具有相當(dāng)重要的作用.該課程質(zhì)量的好壞將直接決定“卓越工程師班”學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn).

對于《鉆井工程》課程來說，主要有以下幾個特點(diǎn)：

2.1 鉆井工程課程教學(xué)內(nèi)容具有多學(xué)科綜合、相互交叉和相互滲透的特點(diǎn)

鉆井工程研究是綜合應(yīng)用巖石力學(xué)、管柱力學(xué)、地質(zhì)構(gòu)造學(xué)、測井解釋、油田化學(xué)和材料力學(xué)等方面的成果以及相關(guān)信息資料，鉆井工程是門需要綜合運(yùn)用多學(xué)科知識來指導(dǎo)現(xiàn)場工作和解決實(shí)際問題的學(xué)科.這就要求在課程教學(xué)過程中需要對不同學(xué)科的知識均有所涉獵，并針對具體實(shí)例對多學(xué)科知識進(jìn)行綜合運(yùn)用和講解.如在講解鉆柱結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動過程的相關(guān)知識時(shí)不僅涉及管柱力學(xué)、空間軌跡學(xué)還涉及材料力學(xué)和材料疲勞學(xué)等相關(guān)原理和知識.這就要求針對具體問題展開多學(xué)科多角度分析和講解.

2.2 鉆井工程課程內(nèi)容較抽象，對學(xué)生理解和老師講授都是一種挑戰(zhàn)

由于多學(xué)科知識的綜合交錯和滲透，鉆井工程課程部分教學(xué)對象特殊、機(jī)理復(fù)雜、內(nèi)容抽象.如進(jìn)行牙輪鉆頭工作原理教學(xué)中涉及的超頂、復(fù)錐及其引起的滑動等概念和知識所涉及的機(jī)理較復(fù)雜、內(nèi)容較抽象.這就要求講課教師知識面廣博且精深，不僅要精通基礎(chǔ)理論知識，而且應(yīng)具有一定的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，這樣在教學(xué)中才能有的放矢、突出重點(diǎn)、抓住精髓.

2.3 鉆井工程側(cè)重于學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)

學(xué)生學(xué)完本課程后，應(yīng)達(dá)到熟練掌握鉆井工程的基本概念、理論和方法，了解鉆井各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)基本作業(yè)過程，并能充分運(yùn)用鉆井工程的理論解決所遇到的實(shí)際問題.通過課堂理論教學(xué)與現(xiàn)場實(shí)踐教學(xué)的緊密結(jié)合，綜合培養(yǎng)學(xué)生面對實(shí)際生產(chǎn)問題時(shí)的分析和解決實(shí)際問題的專業(yè)能力，提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)使學(xué)生具有一定獨(dú)立參加科研工作的能力.

針對課程特點(diǎn)，筆者結(jié)合自身為石油工程專業(yè)“卓越工程師班”授課經(jīng)驗(yàn)，提出了提高“卓越工程師班”《鉆井工程》課程教學(xué)質(zhì)量的措施.

3 提高石油工程專業(yè)“卓越計(jì)劃”實(shí)驗(yàn)班“鉆井工程”課程教學(xué)質(zhì)量的措施

3.1 加強(qiáng)課堂教學(xué)管理、優(yōu)化課堂教學(xué)方法

目前我國高校的教學(xué)仍停留在灌輸填鴨式的教學(xué)模式.以知識的系統(tǒng)性、完整性為教學(xué)主體內(nèi)容，以知識概念的細(xì)化和透徹講解為標(biāo)準(zhǔn).從而忽略了學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力，沒有給予學(xué)生足夠的學(xué)習(xí)發(fā)揮空間.這樣的教學(xué)模式下老師的負(fù)擔(dān)重，也毫無樂趣可言.因?yàn)槭谡n教師需將所有知識和概念進(jìn)行仔細(xì)講解、公式推導(dǎo)和系統(tǒng)分析，而沒有多余的時(shí)間和精力來帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行更深入廣泛的學(xué)習(xí).比如帶領(lǐng)學(xué)生在輕松的探研模式下對研究問題和分析對象進(jìn)行深入研究和綜合學(xué)習(xí).而實(shí)際課堂上這些基礎(chǔ)的概念的學(xué)習(xí)和公式推導(dǎo)是學(xué)生自己利用課下時(shí)間可以獨(dú)立完成的.

從管理學(xué)角度講，輕松的管理和嚴(yán)謹(jǐn)有條的工作秩序才是上乘的方法.教師其實(shí)不需要每天僅限于課本重復(fù)書上已有的程序.只需要幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的獨(dú)立學(xué)習(xí)習(xí)慣并培養(yǎng)出其獨(dú)立思考，分析研究問題的能力；可以跳出圈外，加大課堂過程管理力度，保持良好的教學(xué)紀(jì)律，形成嚴(yán)肅活潑的教風(fēng).針對班級同學(xué)的組成特點(diǎn)，將課堂教學(xué)延伸到課外.鼓勵學(xué)生利用信息技術(shù)手段獲取知識，如優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)課程平臺、現(xiàn)場視頻等，使學(xué)生在在上課前就可以獲得和掌握課堂上的基本知識概念.把課堂上寶貴的時(shí)間解放出來進(jìn)行更有利于學(xué)生專業(yè)水平提高的活動；同時(shí)，改變老師只講、學(xué)生只聽的呆板的一維傳授和接收模式，實(shí)現(xiàn)“以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體”的教學(xué)理念，充分發(fā)揮學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力，給予學(xué)生足夠的思想發(fā)揮空間.

3.2 保持課程內(nèi)容的先進(jìn)性，不斷完善教學(xué)內(nèi)容

鉆井工程所研究的主要課題是如何安全、快速、優(yōu)質(zhì)的形成井眼.隨著科技的進(jìn)步，鉆井技術(shù)得到不斷提高和發(fā)展，各種新的鉆井技術(shù)和方法應(yīng)運(yùn)而生.但是鉆井工程課本中對這些新技術(shù)的發(fā)展和變化的介紹相對滯后，原有知識內(nèi)容的結(jié)構(gòu)也不完善，亟待補(bǔ)充.

因此，為了保持課程內(nèi)容的先進(jìn)性，筆者進(jìn)行了以下方面的教學(xué)改革：

3.2.1 將在鉆井現(xiàn)場已被廣泛重視和應(yīng)用的新的技術(shù)和科技成果引入到課堂中，來豐富學(xué)生的視野和擴(kuò)大其專業(yè)知識面.使學(xué)生在走上工作崗位，面對現(xiàn)場的新技術(shù)時(shí)不感覺在學(xué)校學(xué)的理論知識相對現(xiàn)場科技發(fā)展情況太滯后甚至脫節(jié)，即保持專業(yè)知識的先進(jìn)性.

3.2.2 將所從事的科研項(xiàng)目中涉及相關(guān)課程內(nèi)容的部分適當(dāng)引入課堂教學(xué)中，使課堂教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)實(shí)例更豐富、真實(shí)和深刻.如在講授地層孔隙壓力監(jiān)測時(shí)，將筆者在海洋石油981鉆井平臺進(jìn)行現(xiàn)場壓力監(jiān)測的案例進(jìn)行講解，將該章節(jié)的概念設(shè)計(jì)引申到實(shí)際應(yīng)用階段，提高教學(xué)效果非常明顯.同時(shí)也可以將學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)向縱深方向引進(jìn)，為學(xué)生以后的獨(dú)立科研能力打下基礎(chǔ).

3.2.3 搜集材料完善課本中缺失的部分知識.如課本中對不同型號鉆頭介紹了不同的布齒和齒型等，但是它們在實(shí)際鉆進(jìn)中的效果差異卻沒有具體相關(guān)說明.這就需要授課老師做進(jìn)一步的工作.

以上提出的三個方面的建議，它們分別有利于拓展、延伸和完備學(xué)生的鉆井專業(yè)知識面.只有保證了教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性才能保證鉆井工程課程不落伍，才能保證學(xué)生學(xué)習(xí)的知識緊跟時(shí)代科技步伐.只有不斷完善教學(xué)內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，才能保證學(xué)生學(xué)習(xí)到全面專業(yè)知識.

3.3 重視實(shí)踐教學(xué)，提升學(xué)生動手能力

人的認(rèn)知是先形象化再概念化的過程.對具體的事物和活動的認(rèn)知更是如此.為此，首先把現(xiàn)場認(rèn)識實(shí)習(xí)安排在理論課堂教學(xué)之前.讓學(xué)生親自進(jìn)行現(xiàn)場觀察和直接接觸；其次，與“鉆井工程”課程對應(yīng)的開設(shè)了“鉆井仿真操作”課程，應(yīng)用開放式虛擬仿真教學(xué)管理平臺，使學(xué)生能夠親自操作設(shè)備，通過認(rèn)識實(shí)習(xí)和仿真操作，使學(xué)生對鉆井設(shè)備和相關(guān)工藝流程形成直觀形象的認(rèn)知概念.然后在課堂上以這種直觀的認(rèn)知概念為基礎(chǔ)對其進(jìn)行深入的研究分析與詳細(xì)講解，能夠讓學(xué)生從理論高度和實(shí)踐基礎(chǔ)對研究對象形成全面而深刻的認(rèn)識，使學(xué)生所學(xué)的理論知識有了載體；第三，建立學(xué)生對實(shí)踐實(shí)習(xí)的正確認(rèn)識.一般石油高校的實(shí)踐實(shí)習(xí)時(shí)間是5-6周.如何讓學(xué)生端正態(tài)度，如何提前做好各方面準(zhǔn)備，如何明確這次學(xué)習(xí)要達(dá)到的目標(biāo)，如何充分利用好這段寶貴的直接與現(xiàn)場接觸的機(jī)會，從實(shí)踐從獲取更多的實(shí)踐知識，這都需要老師加強(qiáng)實(shí)習(xí)前的宣傳，安排好實(shí)習(xí)各方面的工作.

3.4 加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)

教師是教學(xué)活動的直接組織者和實(shí)施者，是教學(xué)過程的設(shè)計(jì)者.教學(xué)質(zhì)量的高低，很大程度上取決于教師的學(xué)術(shù)水平.因此，搞好師資隊(duì)伍建設(shè)是課程建設(shè)成敗的關(guān)鍵.隨著博士和碩士的不斷引入，這些青年教師的加入為師資力量注入了活力，強(qiáng)壯了教師隊(duì)伍.他們將直接參與教學(xué)任務(wù)的執(zhí)行，如何快速吸收并利用好這部分力量對提高教學(xué)質(zhì)量意義重大.

目前的情況是具有豐富的各方面教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教授在教學(xué)上能夠投入的時(shí)間和精力有限而青年教師的時(shí)間和精力相對充沛但實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足.面對這樣的情況筆者認(rèn)為可以考慮鉆井工程的教學(xué)組成以教授為帶頭人，以青年教師為輔助力量的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行教學(xué)工作.教授執(zhí)掌課程主體框架和中心結(jié)構(gòu)內(nèi)容，青年教師負(fù)責(zé)相關(guān)課前資料準(zhǔn)備工作和課后作業(yè)的批改以及答疑工作.從而達(dá)到快速有效提高該課程整體教學(xué)水平的目標(biāo).

4 結(jié)束語

卓越工程師班是長江大學(xué)秉承“面向產(chǎn)業(yè)、面向世界、面向未來”的教育理念設(shè)置的特色班級，以培養(yǎng)造就實(shí)踐與創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的未來卓越技術(shù)人才為目標(biāo)目標(biāo)，《鉆井工程》課程作為專業(yè)必修課程，對于“卓越工程師班”學(xué)生的培養(yǎng)具有相當(dāng)重要的作用.通過加強(qiáng)課堂教學(xué)管理、優(yōu)化課堂教學(xué)方法，“以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體”為教學(xué)理念；完善理論教學(xué)內(nèi)容、緊密結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，將概念設(shè)計(jì)引申到實(shí)際應(yīng)用；重視實(shí)踐教學(xué)，提升學(xué)生動手能力，找到理論知識的載體等三個方面來提高鉆井工程課程的教學(xué)質(zhì)量是可行的.

〔1〕李忠慧,樓一珊,朱亮.提高《鉆井工程》課程教學(xué)質(zhì)量淺議 [J].長江大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版)，2010，7(1）:336-337.

〔2〕侯健，徐彬彬.鉆井工程課程教學(xué)輔助軟件的研制與應(yīng)用[J].高等教育研究，2007（9）：77-79.

〔3〕林英松,張衛(wèi)東.提高石油工程專業(yè)大學(xué)生鉆井實(shí)習(xí)質(zhì)量的探討[J].石油教育，2007（3）：78-79.

〔4〕侯健,徐彬彬.鉆井工程課程教學(xué)輔助軟件的研制與應(yīng)用[J].高等教育研究，2007（9）：77-79.

〔5〕劉竟成,曾志軍,龍芝輝,王西安,游之云.圍繞“教考分離”,開展鉆井工程專業(yè)課程試題庫建設(shè)[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版)，2010（7）:381-382.

G642

A

1673-260X（2017）07-0200-03

2017-03-21

湖北省教育廳省級教學(xué)研究項(xiàng)目：鉆井虛擬仿真教學(xué)中心建設(shè)研究與實(shí)踐（2015268）