工程碩士研究生高等油層物理課程建設(shè)

楊勝來+龐潔瓊+曹仁義+李春蘭+王秀宇

[摘 要]針對世界石油工業(yè)的發(fā)展趨勢，以及油氣田開發(fā)工程專業(yè)工程碩士學(xué)位研究生培養(yǎng)的需求，中國石油大學(xué)（北京）以培養(yǎng)高質(zhì)量研究生為目標(biāo)，進行了高等油層物理課程建設(shè)，通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進教學(xué)手段、開發(fā)課程資源、進行實驗教學(xué)、實施網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等，建立了一套先進、科學(xué)的教學(xué)體系，提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，加強了工程碩士研究生的科研能力、創(chuàng)新思維、工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]高等油層物理；課程建設(shè)；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)；教學(xué)質(zhì)量

[中圖分類號] G642.3 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）01-0179-03

近年來，教育主管部門提倡創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)創(chuàng)造性人才、工程型人才。工程碩士研究生的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)具有工程能力的高級技術(shù)人才。作為工程碩士研究生的培養(yǎng)專業(yè)，油氣田工程專業(yè)面向石油工業(yè)的主戰(zhàn)場，培養(yǎng)具有扎實基礎(chǔ)的、能夠解決工程實際問題的高級技術(shù)、管理和科研人才。

高等油層物理是油氣田開發(fā)工程領(lǐng)域研究生的學(xué)位課、核心課程。為了適應(yīng)石油行業(yè)技術(shù)和理論的發(fā)展，滿足新時期石油行業(yè)對工程碩士人才培養(yǎng)的需求，高等油層物理教學(xué)團隊多年來不斷進行課程體系建設(shè)，進行教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、課程資料、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、師資隊伍等方面的改革和建設(shè)，以培養(yǎng)高質(zhì)量研究生為目標(biāo)，建立了理論教學(xué)、實驗教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)平臺等一體化課程教學(xué)體系。

一、課程概述

高等油層物理課程是石油與天然氣工程領(lǐng)域研究生的學(xué)位課、核心課程，油層物理學(xué)的知識貫穿于油氣藏開發(fā)的全過程，在培養(yǎng)石油工程專業(yè)人才中起著承上啟下的重要作用。其主要講述和研究石油勘探與開發(fā)工程領(lǐng)域所涉及的油氣賦存、滲流、運移的微觀物理現(xiàn)象、過程、機理及其數(shù)理描述。其目的是深層次描述和研究儲層多孔介質(zhì)中的油氣滲流物理現(xiàn)象及滲流機理，為油氣藏特別是復(fù)雜油氣藏的高效合理開發(fā)，提高油氣藏采收率提供理論依據(jù)。通過學(xué)習(xí)，研究生能掌握堅實的理論和實踐基礎(chǔ)，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)、學(xué)位論文的開展以及從事油氣田開發(fā)和開采工作打下良好的基礎(chǔ)。

高等油層物理課程作為石油工程本科專業(yè)課油層物理的進一步擴展和延伸，對本科所學(xué)知識進行了回顧，并著重對一些重要內(nèi)容和理論進行深入和展開。本課程內(nèi)容可分為八個章節(jié)。

第一章系統(tǒng)闡述儲層流體的物理化學(xué)性質(zhì)，包括油、氣、水以及注入流體，如CO2、聚合物、表面活性劑等的性質(zhì)及其變化規(guī)律，掌握它們的高壓物性參數(shù)及其獲取方法。

第二章系統(tǒng)闡述儲層巖石的物理性質(zhì)，包括砂巖骨架性質(zhì)、孔隙結(jié)構(gòu)、孔隙度及非均質(zhì)性、滲透率及各向異性、裂縫中的滲流、儲層的電學(xué)性質(zhì)等。

第三章研究儲層應(yīng)力敏感、啟動壓力梯度、邊界層理論、氣體等溫吸附等理論。

第四、五章分別講述儲層潤濕性和毛管力、相對滲透率曲線，從微觀入手，研究多相流體在儲層中的微觀滲流機理，理解和掌握多相流體在儲層巖石中的分布與流動規(guī)律。

第六章研究非常規(guī)油氣儲層的物理性質(zhì)和油氣賦存狀態(tài)，以及開發(fā)機理。

第七章介紹物理模擬的相似理論，包括量綱理論、相似理論以及常規(guī)水驅(qū)油相似準(zhǔn)則，掌握三維物理模擬實驗的技術(shù)及應(yīng)用原理。

第八章重點介紹物理法采油的原理，并結(jié)合這一領(lǐng)域的研究成果，介紹有關(guān)新工藝和新技術(shù)。高等油層物理課程具有基本概念多、基礎(chǔ)理論多、實驗多等特點，學(xué)科交叉率高，建立在多種基礎(chǔ)學(xué)科之上，且研究對象不可見，為學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來了一定的困難，因此有必要進一步探討課程建設(shè)的方案與實施，以推動課程建設(shè)質(zhì)量的提高，使學(xué)生能更好地掌握這門課程。

二、課程建設(shè)的方案與實施

為了適應(yīng)石油行業(yè)技術(shù)和理論的發(fā)展，滿足新時期石油工程人才培養(yǎng)的需求，本教學(xué)團隊從課程結(jié)構(gòu)與教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、課程資料、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、師資隊伍等方面開展了工作，以高等油層物理課程建設(shè)為主線，以培養(yǎng)高質(zhì)量研究生為目標(biāo)，以合理的師資隊伍為保證，建立了集理論教學(xué)、優(yōu)秀教材、實驗操作、網(wǎng)絡(luò)平臺等為一體的先進、科學(xué)、完整的綜合教學(xué)體系。

（一）課程結(jié)構(gòu)與教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

隨著油田實際需要以及油層物理學(xué)的不斷發(fā)展，學(xué)校在教學(xué)內(nèi)容上也在不斷改革，這些改革主要表現(xiàn)為優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)體系，合理安排教學(xué)環(huán)節(jié)、教材建設(shè)和突出實踐環(huán)節(jié)。

1.改革教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)體系

高等油層物理作為石油工程油氣田開發(fā)專業(yè)研究生必修課，以專業(yè)培養(yǎng)方案為依據(jù)，精選教學(xué)內(nèi)容，確定儲層流體物性、儲層巖石物性和儲層巖石流體相互作用、實驗-測試手段、模擬方法等內(nèi)容為主講內(nèi)容。講授內(nèi)容特別包括了油層物理學(xué)發(fā)展的新技術(shù)和新方法，追蹤石油工業(yè)發(fā)展前言，及時將國內(nèi)外最新油層物理方法、技術(shù)，科研實踐中的研究成果和油田實例滲透到教學(xué)內(nèi)容中，并且每學(xué)期邀請兩位油田現(xiàn)場專家做講座，與學(xué)生互動交流，使學(xué)生在掌握基本知識理論的同時，可以了解油層物理學(xué)的新進展。

2.合理安排教學(xué)環(huán)節(jié)

高等油層物理課程通過不斷地探索與實踐，形成了系統(tǒng)、科學(xué)的教學(xué)環(huán)節(jié)體系，即“理論教學(xué)—課題研討—專家講座—實驗操作”，使學(xué)生能過多方面掌握高等油層物理課程所涉及的基本原理及有關(guān)基本概念、基本計算方法和基本實驗操作。

3.重視教材建設(shè)

為了滿足石油行業(yè)對高素質(zhì)專業(yè)技術(shù)人才和國際性人才的需求，教學(xué)團隊編寫了體系完整、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕滩模壳耙殉霭娼滩?部，其中不乏英文版教材。同時，隨著教學(xué)內(nèi)容的改革，所使用的教材也在及時補充更新，科學(xué)引用典型實例，保證理論與實踐相結(jié)合；參考和吸收國內(nèi)外在相關(guān)領(lǐng)域的最新進展和技術(shù)，與時俱進。

4.突出實踐環(huán)節(jié)

高等油層物理是一門建立在實驗基礎(chǔ)上的、理論與實踐并重的課程。為提高教學(xué)水平和教學(xué)效果，讓學(xué)生深刻理解油層物理學(xué)的基本理論和基本知識，本課程開設(shè)了實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。通過實驗，學(xué)生不僅加深了對基本概念和基礎(chǔ)理論的理解，還能夠鍛煉動手能力，掌握有關(guān)實驗操作技能，激發(fā)了學(xué)習(xí)熱情和興趣。endprint

（二）教學(xué)手段的改革

高等油層物理課程內(nèi)容繁雜、綜合性強，有很多難講難懂的內(nèi)容，多年來教學(xué)團隊都在努力探索新的教學(xué)方法和手段，積極開展教學(xué)改革研究，優(yōu)化教學(xué)方法，力圖使教學(xué)效果達到最佳。通過探索與實踐，該課程形成了以學(xué)生為主體，開展啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學(xué)的教學(xué)模式，同時，充分運用多媒體技術(shù)、視聽技術(shù)、電子網(wǎng)絡(luò)教材，滿足教學(xué)需求、提高授課質(zhì)量。

1.采用啟發(fā)式教學(xué)方式

結(jié)合高等油層物理課程的特點，采用由易到難、由淺入深、循序漸進的策略，培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新思維和實踐能力。加強對學(xué)生的引導(dǎo)，在課程開始講授以前，介紹本專業(yè)知識體系結(jié)構(gòu)及專業(yè)要求，回顧本科所學(xué)的油層物理學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生對所學(xué)課程及相關(guān)課程的作用與聯(lián)系，介紹本課程的特點、主要內(nèi)容及學(xué)習(xí)方法，避免死記硬背，提倡理解記憶。教學(xué)過程中以學(xué)生學(xué)習(xí)為主體，開展啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學(xué)。

2.加強教與學(xué)的互動

打破傳統(tǒng)填鴨式的教學(xué)方式，建立和諧的師生關(guān)系。鼓勵師生之間在課堂上相互交流和討論，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)性和學(xué)生的主觀能動性，形成師生互動、學(xué)生互動的教學(xué)模式。同時也可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力。

實施作業(yè)批改制度。習(xí)題練習(xí)是學(xué)以致用最直接的方式，將課堂上所學(xué)的知識進行初步應(yīng)用和實踐，通過練習(xí)和思考，不僅可以“溫故”，還可以“知新”，學(xué)生可以向教師提出不懂的問題和新的見解，教師要對作業(yè)進行批改并對存在的問題重點探討和解決。

3.研討課教學(xué)模式

本課程設(shè)置了單獨調(diào)研、小組交流、課堂演講與討論等方式，并安排8～10個學(xué)時進行研討課。

在課程之初，學(xué)生組建研討小組，選擇感興趣的2～3個課題進行調(diào)研和討論。隨著課程的進行，不斷探索、研究，靈活運用和拓展所學(xué)的知識，充分發(fā)揮學(xué)生的科研能力、溝通合作能力和演講能力。

授課教師要積極向?qū)W生介紹石油工程專業(yè)相關(guān)核心期刊及外文期刊，鼓勵學(xué)生廣泛閱讀相關(guān)科技文獻，并選擇2個自己感興趣的課題進行文獻調(diào)研，并提交2篇相關(guān)內(nèi)容的調(diào)研報告。在此基礎(chǔ)上，組織學(xué)生就所調(diào)研的課題展開研究探討，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高科研能力。

（三）課程資料建設(shè)

為了將理論知識與其在石油工程領(lǐng)域的實踐應(yīng)用更好地結(jié)合起來，盡可能建設(shè)一批優(yōu)秀的、有價值的課程資料，從而促進教學(xué)質(zhì)量的提高。課程資料來源主要包括教材及參考教材，國內(nèi)外優(yōu)秀論文，習(xí)題集和各種多媒體資料等，充分體現(xiàn)高等油層物理課程的主要內(nèi)容及學(xué)科發(fā)展態(tài)勢和前緣成果。

另外，為了生動形象地呈現(xiàn)教學(xué)材料，教學(xué)團隊自行研制和開發(fā)完善了課堂教學(xué)和實驗教學(xué)多媒體課件，制作了內(nèi)容精煉、重點突出的多媒體課件，課件中包含大量的現(xiàn)場圖表；并制作了動畫片，對主要課程內(nèi)容應(yīng)用三維動畫進行模擬。將課件、動畫及課堂板書進行有機結(jié)合，生動形象，能增加教學(xué)信息量，改善授課效果。

（四）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)建設(shè)

進行網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)是課程建設(shè)的一個重要任務(wù)。我們建成了鏈接在學(xué)校主頁的精品課程網(wǎng)站，網(wǎng)站建設(shè)包括上傳資料、建立研討平臺、對界面進行操作及對功能進行完善等。

教學(xué)團隊將課程教學(xué)大綱、編制的多媒體教學(xué)課件、動畫、習(xí)題、教案、錄像和學(xué)習(xí)資料分別鏈接在課程網(wǎng)頁上。教師的課堂講授全程錄像，分章節(jié)上傳到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，提供在線播放和下載，學(xué)生可以隨時隨地觀看視頻和資料。

1.課程資料充分體現(xiàn)了高等油層物理課程的主要內(nèi)容及學(xué)科發(fā)展態(tài)勢和前緣成果，包括教材及參考教材、國內(nèi)外優(yōu)秀博士碩士論文、習(xí)題集和各種多媒體資料等。有價值的課程資料，能促進教學(xué)質(zhì)量的提高。

2.為了生動形象地呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，教師自行研制了內(nèi)容精煉、重點突出的多媒體教學(xué)課件，課件中包含大量的現(xiàn)場應(yīng)用圖表，開發(fā)完善的實驗教學(xué)多媒體課件。

3.制作動畫片，對主要課程內(nèi)容應(yīng)用三維動畫進行模擬。

4.在視頻中穿插習(xí)題和小測驗，不僅能強化學(xué)生剛剛學(xué)過的知識，而且可以給其留出思考和吸收的時間。

5.在討論區(qū)提出自己的思考和問題，研究生與教師都可以直接在討論區(qū)進行討論，以及師生互動和生生互動。教師整理學(xué)生在平臺上提出的問題，最后反饋到教學(xué)中。建立作業(yè)提交評分系統(tǒng)、答疑系統(tǒng)、討論交流系統(tǒng)和階段測驗系統(tǒng)，研究生可以通過階段測驗系統(tǒng)進行自我檢測。

6.設(shè)立專用郵箱，研究生可以將自己的問題和感想上傳到郵箱中，與老師及其他同學(xué)進行交流、討論。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)具有很多優(yōu)勢：①極具開放性，打破傳統(tǒng)教學(xué)在時空上的局限，師生可隨時交流，甚至異地交流；②自主性強，教師和學(xué)生均具有更多的自主選擇性；③易于資源共享，更新速度快；④具有極強的交互性，能夠綜合教師輔導(dǎo)、小組討論、習(xí)題測驗等多種教學(xué)方式。

（五）師資隊伍建設(shè)

師資隊伍的建設(shè)直接關(guān)系著課程體系的建設(shè)和教學(xué)質(zhì)量的提高，因此課程建設(shè)的一個重要任務(wù)就是組建高素質(zhì)的教學(xué)隊伍。為加強師資隊伍建設(shè)，課程組形成了“老中青”相結(jié)合，既分工明確又精誠合作的教學(xué)團隊，具有豐富的科研經(jīng)歷及教學(xué)經(jīng)驗，老教師發(fā)揮“傳幫帶”作用，青年教師年富力強具有事業(yè)心。同時，教師在教學(xué)工作中，要明確教學(xué)思想，端正教學(xué)態(tài)度，不斷提高自身素質(zhì)和教學(xué)水平，不斷更新教學(xué)理念。

1.開展教師培訓(xùn)計劃

高校要通過國內(nèi)外同類課程教學(xué)經(jīng)驗調(diào)研、培訓(xùn)、訪學(xué)等渠道提升教師的教學(xué)能力，使其不斷更新專業(yè)知識，采用先進的教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量。要鼓勵教師錄制教學(xué)精品課程，鼓勵教師進行教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革，勇于探索，大膽創(chuàng)新，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.建立教學(xué)交流機制

要建立完善的教學(xué)交流機制，定期組織教師集體備課、互相聽課，每學(xué)期開展2～3次研討會，旨在激勵教師相互交流教學(xué)經(jīng)驗、取長補短、相互促進，共同探討各種課程建設(shè)方案和觀念。endprint

3.建立內(nèi)部監(jiān)管機制

要建立健全的內(nèi)部監(jiān)管機制，嚴(yán)格檢查所有授課教師的講稿、教案和教學(xué)日歷等教學(xué)文件，規(guī)范教學(xué)團隊，并定期組織教師進行試講和聽課，及時反饋意見，增加授課教師對教學(xué)工作的責(zé)任感。

三、結(jié)語

高等油層物理課程建設(shè)方案的確立與實施，初步建成了先進的課程體系，實現(xiàn)了研討式教學(xué)，實現(xiàn)了教學(xué)活動的主體性、創(chuàng)新性、情感性和有效性的整體統(tǒng)一，使課堂教學(xué)煥發(fā)出新的生命活力。隨著網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)的不斷探索、不斷完善和不斷發(fā)展，其必將在今后的教學(xué)改革中發(fā)揮出越來越大的作用。然而技術(shù)發(fā)展和課程建設(shè)無止境，今后仍然會有新的技術(shù)、新的教學(xué)方法、新的傳媒技術(shù)不斷涌現(xiàn)，高校需要進一步進行課程建設(shè)（例如目前正在建設(shè)基于手機APP的教學(xué)系統(tǒng)），而課程建設(shè)的核心是知識體系的建設(shè)。

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[責(zé)任編輯：劉鳳華]endprint