基于工程實踐的《采油工程》教學模式與方法探討

郭超華 周紅 潘琳

摘? 要：作為石油工程專業(yè)的必修課程，《采油工程》涉及內容多，知識點廣，學習難度大。作者結合多年的教學經驗和油田現(xiàn)場對石油工程師的需求，立足于采油工程課程的特點，從提升教學理念、優(yōu)化教學手段、加強校企合作、激發(fā)學習興趣、完善教材建設、以及教學科研結合等方面進行探討，提出了關于采油工程課程教學模式及方法的設想，為石油工程專業(yè)相關課程建設提供參考。

關鍵詞：采油工程;教學模式;教學方法;校企合作;教研結合

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）05-0124-03

Abstract： As a required course for petroleum engineering， "Oil Production Engineering" involves a lot of related petroleum knowledge and is difficult for the undergraduate students to grasp. Combined with years of teaching experience and field demands for petroleum engineers， we have discussed the methods to improve the quality of undergraduate education for "Oil Production Engineering" from following aspects： improve teaching philosophy， optimize teaching methods， impose cooperation of university and enterprise， stimulate learning interest， perfect textbook compilation， and combine scientific research and teaching， etc. This study also provides reference for other related curriculums' construction for petroleum engineering major.

Keywords： "Oil Production Engineering"; teaching modes; teaching methods; university-enterprise cooperation; research-teaching combination

一、概述

采油、油藏以及鉆井是石油工程學科的三大主要方向，油藏工程方向主要立足于研究地下原油的流動規(guī)律，鉆井工程主要立足于通過鉆完井將地下原油舉升到地面，而采油工程是指在油田開發(fā)過程中，為了提高油藏的開發(fā)效果通過對注水井或者采油井采取各項工程技術的總稱。作為培養(yǎng)石油專業(yè)人才的高等學校，《采油工程》一直是石油工程專業(yè)的主干必修課程，其教學質量的好壞直接決定了人才培養(yǎng)的效果。采油工程的任務主要包括兩個方面：1. 通過各種工程技術措施，使油氣暢流入井;2. 高效地將原油舉升到地面，提高原油采收率。作為石油工程專業(yè)的學生，通過該課程的學習，要掌握各種采油方式（如自噴、氣舉、有桿泵、無桿泵等）、增產工藝措施（注水、壓裂、酸化等）、以及復雜油藏開采技術（如出砂、含蠟、堵水、稠油、低滲透）的原理和設計步驟，從而解決采油生產過程中的設計和故障處理等問題。

該課程涉及的主要內容包括油井流入動態(tài)（IPR曲線）、井筒多相流、自噴及氣舉、有桿泵與無桿泵采油、注水、水力壓裂、酸化、復雜油藏開采技術、完井方案設計等內容，該課程涉及問題多、難點多、綜合性和針對性強。對于剛剛步入大學的本科生而言，由于該課程的實踐性較強，在《采油工程》課程學習的過程中不免覺得知識零散、內容繁雜，從而很難得到很好的教學效果。筆者結合多年的《采油工程》教學及科研經歷，認為目前采油工程課程教學過程中主要存在三個方面的問題：一是授課教師過多關注理論專業(yè)知識的傳授，忽視操作能力的培養(yǎng)，未能真正起到理論指導實踐的作用;二是課堂教學的模式導致學生出現(xiàn)“被動學習”的現(xiàn)象，從而在實際現(xiàn)場工作中無法將之前所學的理論知識與工程實際相結合;三是理論知識枯燥導致學生缺乏學習主動性，難以實現(xiàn)既定的教學目標和培養(yǎng)目標。

筆者考慮到本科教學中出現(xiàn)的上述問題，結合自身采油工程教學實踐，就如何提高本課程的教學效果提出建議。隨著新時期石油工程的行業(yè)背景及專業(yè)人才需求的變化，采油工程課程建設也需要與時俱進，適應新的發(fā)展要求。筆者基于多年的采油工程課程的教學實踐經驗，提出了一些關于該課程教學模式及方法的建議，希望能對采油工程課程改革及教學質量提高有所啟發(fā)。

二、采油工程課程改革的主要措施

（一）提升教學理念，建立教學團隊

采油工程課程的建設關鍵在于教師，而教學理念的轉變的重點在于授課教師要自主轉變教學思想和觀念，深刻領會石油工程專業(yè)人才培養(yǎng)計劃，明確人才目標，將理論教學與實踐應用相結合。每一位老師都應該積極參與到相應培養(yǎng)發(fā)展計劃的制定當中，促使教師的專業(yè)知識向寬口徑轉變，單一的理論教學與生動的生產實踐教學相結合，熟練掌握和運用先進的教學方法，以便提高教學質量。

近幾年中國地質大學（武漢）石油工程系新進教師已占教師隊伍50%，這些新進青年教師大多具有國外留學或交流經歷，英語能力和信息技術應用能力強。但同時他們的專業(yè)方向知識有限、教學基本功有待提高、生產實踐經歷不足。因此，要建立老帶新機制，形成學術帶頭人-骨干教師-主講教師的隊伍體系，形成教學團隊。同時要制定青年教師培養(yǎng)發(fā)展計劃，充分發(fā)揮崗位培訓和工程實踐鍛煉的積極作用，進一步優(yōu)化教師專業(yè)結構;定期開展觀摩教學和示范性教學活動，鼓勵教師積極參加這一活動，并在學習之余探討和交流教學方法，以促進教師掌握和運用先進的教學方法;同時，還要制定相應的考核制度，通過教學比賽來促進教師考核機制的建立，制定相應的激勵措施，加快青年教師的成長，發(fā)揮高層次人才優(yōu)勢，使他們盡快成為一流的骨干教師，在教學崗位上實現(xiàn)自我價值;此外，還可將教師的研究方向與授課內容相結合，尤其是一些工程實踐經驗豐富或者正在參與實驗活動的教師，可鼓勵上述教師將自己平時的研究內容與教學活動相結合，這樣，既能滿足學生學習的愿望，使得學生了解當前的研究重點和熱點，又能將教師的科研活動與教學活動相結合，這在一定程度上調動了教師備課和授課的積極性。教學理念的提升是該課程進行教學創(chuàng)新的關鍵所在，只有教師轉變了教學理念，并將其運用到教學活動中，才可促進教學模式的創(chuàng)新。

（二）優(yōu)化教學手段，提升教學效果

作為石油工程專業(yè)的基礎課程，《采油工程》教學效果的提升有賴于優(yōu)質的教學手段。為了讓學生更好的學好這門主干課程，可以采用多種教學手段相結合的方法。

第一，加強網絡課程及慕課建設。計算機技術和互聯(lián)網技術的飛速發(fā)展給各個階段的教育帶來了較多的革命性創(chuàng)新手段，對于采油工程這門課程來說尤為有效。通過網絡課程或者慕課教學[1]，可以形象生動地將礦場實地情況在課堂上展現(xiàn)給學生，可以彌補礦場生產實習時間不足的弊端。建立內容豐富的網絡實驗教學資源庫，包括實驗教學大綱、實驗教學課件、實驗教學示范錄像、儀器設備功能及使用說明等以輔助實驗室發(fā)展和教學。構建過程中采取特色鮮明的校內實驗設計與礦場實踐相結合的雙向實驗教學體系，將兩種實驗方式深度融合、雙向互動，其中校內實驗可包括基礎實驗、綜合設計型實驗和研究創(chuàng)新型實驗，礦場實踐包括認識實習、專業(yè)實習、工程設計考察，體現(xiàn)采油工程課程學習與生產和研究密切結合的特點，發(fā)揮網絡課程和慕課建設可以強化實踐教學的作用，促進人才培養(yǎng)。

第二，建設虛擬仿真實驗實訓平臺。通過模擬軟件，讓學生自主設計采油參數(shù)，控制采油過程，形象直觀地了解所學知識在油田開發(fā)過程中的應用。采油工程是使地層中的油氣穩(wěn)定、高效、持久地從幾千米深的井底有控制地舉升到地面。涉及流體被舉升至地面的配套技術、維持井筒生產壽命與安全修井技術、酸化/壓裂等大型的地層改造工程等。部分與生產密切相關的實驗項目由于規(guī)模大、高溫、高壓、腐蝕、毒性等無法在常規(guī)教學實驗室進行。同樣，受企業(yè)生產制度和安全方面局限，某些生產實踐項目無法在生產現(xiàn)場進行?；诖?，在學校原有的實踐教學條件和油田現(xiàn)有的生產體制下，全面實現(xiàn)對采油工程專業(yè)理論教學與工程實踐有機結合難度大。為了彌補采油工程部分專業(yè)實踐教學存在的不足，利用計算數(shù)值模擬技術、多媒體平臺、大型虛擬仿真設備、大數(shù)據(jù)分析等與采油工程的部分實際內容相結合，建立《采油工程》虛擬仿真實驗教學平臺，借助其直觀、生動、安全、成本低和易于更新的優(yōu)點，開展采油工程的部分專業(yè)實踐教學。

第三，強化實驗教學。2016年12月3日教育部出臺了《國家級實驗教學示范中心管理辦法》，明確了示范中心是高等學校組織高水平實驗教學、培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新精神的重要教學基地，是教育部依托相關高等學校建設的國家級實驗教學示范平臺[2]。通過課堂與實驗相互結合，讓學生更為直觀形象的了解采油相關知識。比如在講解井筒多相流時，可以將學生帶到實驗室，讓學生直觀地了解設備的結構、組成及原理。然后在老師規(guī)范的操作下，讓學生掌握整個實驗流程。了解多相流動中存在各種流型，通過調節(jié)氣量的大小，讓學生直觀認識各種流型（如泡流、段塞流、環(huán)流和霧流）的特點;再由學生親手操作，加深感性認識;最后，再通過教師集中進行理論講解，通過理論知識與實驗教學相結合，讓學生在輕松自由的環(huán)境下掌握相關的知識點。

（三）激發(fā)學習興趣，加強校企合作

與中小學“滿堂灌”的填鴨式教學不同，大學教育的重點在于培養(yǎng)學生綜合素質及學習能力。大學課程涉及的知識相當廣泛，但也要給學生留有思考余地，要在有限的教學課時里將盡可能多的知識傳授給學生，如果仍然保持滿堂灌的教學習慣，容易造成學生的疲勞，根本不現(xiàn)實，同時也會導致教學效果不佳。因此，在高校教學中應重點培養(yǎng)學生的自學能力。采用啟發(fā)式教學，加強師生互動，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力，使學生掌握一套科學的思維方法[3]。部分課時可以借鑒翻轉課堂的教學方法，讓學生上臺講授某一專題知識，之后大家集體討論，最后教師指點答疑，以完成教學任務，讓學生真正參與到學習過程中去，培養(yǎng)其學習興趣和自學能力。

另外，通過與油氣田企業(yè)建立產學研基地[4]，通過油田的幫助，購買油田退役的采油設備作為實驗教具，比如抽油機、抽油泵、抽油桿、油管、采油樹等。同時也可以增加一些設備的拆卸和組裝實驗，使學生能深入理解設備的工作原理，使學生對設備部件與原理有更加深刻的認識。同時可以從油氣田生產企業(yè)引進專業(yè)理論知識與實踐經驗豐富的高級工程師，定期來校進行專題講座，并擔任學生的專業(yè)課實驗教師。通過企業(yè)提供的油田開發(fā)實踐一手資料指導實驗教學，把理論知識與現(xiàn)場生產相結合，以便學生頭腦中可以形成具體、形象的物理模型，從而使得采油工程專業(yè)知識指導油田現(xiàn)場生產，進而得出深刻的認識，增加學習興趣，達到很好地培養(yǎng)油氣田工程應用型人才的目的。

（四）完善教材建設，更新實操案例

為了保證采油工程課程的即時性和科學性，應該不斷引進和吸收國內外類似課程的最新教學成果，同時不斷補充完善實際采油新技術及新工藝，對一些技術或理念落后，已有新工藝技術取代的舊的內容及時舍棄，節(jié)約寶貴教學資源，同時達到學以致用的目的。尤其是當前的教材，由于編寫教材需要時間，所以有些教材雖然經典，但是其中的采油工程教學內容稍顯過時，這就要求教師在備課的過程中及時更新補充教學內容，將當前的研究熱點以及新的技術手段介紹給學生，這樣才能保證學生的所學內容的與時俱進。

由于采油工程涵蓋內容太廣，涉及了油田開發(fā)過程中的方方面面，它既是一門單獨的課程，同時又與其他課程（如油藏工程、鉆進工程、提高采收率等）存在密切的聯(lián)系。因此，采油工程課程教材建設方面既要注意與其他相關課程的銜接和補充，又要注意教學目標在不同指導下的有所側重，突出課程特點及教學重點，避免“大而全、小而全”的弊端[5]，嚴格按照教學大綱中的學時，合理安排授課內容，根據(jù)學生的興趣和時間安排，預留相應的課時補充拓展內容，進行課外學習，拓展學生視野。

（五）實現(xiàn)教研結合，培養(yǎng)創(chuàng)新人才

為響應國家提出的“雙一流”學科建設，將教學與科研相結合，更好的服務于石油工程專業(yè)學生的學習、科研等工作，搞好教學實驗室是關鍵，教學實驗室作為室內教學與科研的重要平臺，在培養(yǎng)學生實踐與科研能力、掌握專業(yè)技能等方面扮演著十分重要的角色[6]。科研并不是研究生或教師才能參與的活動，本科生參與科研活動對于學生今后的學習或工作都是很有益處的。對于部分學有余力的且希望能在課后進一步鍛煉動手實踐能力的學生來說，可以將現(xiàn)有的該專業(yè)的實驗室作為開放實驗室，學生與教師預約，或者作為教師的助研人員參與到實驗活動當中，進入實驗室進行相關專業(yè)實驗。另外，鼓勵學生參與科研課題研究活動或者石油工程專業(yè)方向的設計大賽。同時，可以根據(jù)實驗室現(xiàn)有條件，鼓勵學生自主進行實驗活動，即讓學生個人選題并查閱文獻，進行相關研究的總結，進而在教師指導下，制定完整的實驗方案，以便從事科學實驗活動，這對學生的畢業(yè)設計以及未來的工作或研究都具有重要的指導意義。另外，還要鼓勵學生主動思考，促進創(chuàng)新思維的形成，注重在實驗和學習過程中學習培養(yǎng)自己的科研能力，同時又不要過分強調科研成果，以免給學生太大的壓力。

為了提高我系的本科教學質量，目前我校石油工程系根據(jù)研究方向相應的成立了四個本科教學團隊：油藏工程教學團隊、油藏地質教學團隊、鉆井與完井工程教學團隊、以及采油工程教學團隊，每個團隊均由我系教師組成。從本科二年級開始，每個教師需要相應的指導2-3名本科生，不僅僅從本科學業(yè)上進行幫助，更重要的是讓本科生走進導師們的科研領域，進入實驗室，把枯燥乏味的課堂學習結合到與生產實際更為密切的科研中去。

目前石油工程專業(yè)的部分學生已經在教師的指導下從事實驗活動，成果顯著，已經取得一些成果：學生發(fā)表學術論文10余篇，申報發(fā)明專利2項，參加全國石油工程設計大賽獲得多個二等獎。中國地質大學（武漢）石油工程系通過國家雙一流建設和修購專項資金，不斷完善和改進采油工程教學相關基礎實驗設備，為教學質量的提高奠定了扎實的基礎。

三、結束語

本科教學和科學研究是高等教育的兩個重要方面，本科教育作為高等教育的主體，是衡量高校辦學及人才培養(yǎng)質量的重要出發(fā)點。落實采油工程專業(yè)課程的教學要求，提升教學質量，是確保人才培養(yǎng)質量的基礎和前提。對于石油工程專業(yè)人才培養(yǎng)和科學研究，采油工程課程的教學尤為重要，其教學質量的提升是一個不斷探索的話題，必須與時俱進，開拓創(chuàng)新，培養(yǎng)新的教學理念和思路。通過與工程實踐相結合，實現(xiàn)《采油工程》課程教學方法的不斷更新，教學理念的不斷強化，從而提高該課程教學質量，培養(yǎng)出更多的高素質石油人才。

參考文獻：

[1]盧川英.基于慕課的網絡互聯(lián)課程混合式學習教學模式研究[J]. 軟件工程，2016，19（1）：11-13.

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[3]劉淑紅，李鳳，華冰鑫.例談啟發(fā)式教學模式在大學物理教學中的應用[J].教育教學論壇2017（14）：217-218.

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[5]曹晉紅.高校本科教學的“重復、分散與大而全”問題研究[J].北京教育學院學報，2010，24（4）：43-48.

[6]王志國.“雙一流”學科建設中的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J].廣東化工，2017（21）：166-167.