案例教學(xué)在“石油工程概論”教學(xué)中的應(yīng)用探索

安玉秀 賈蒼琴 黃峰

摘要石油工程概論涉及的領(lǐng)域比較廣，傳統(tǒng)的以教師講授為主教學(xué)模式存在學(xué)生積極性不高，課堂效率比較低下，運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力差等問題。本文以“鉆井事故章節(jié)”為例，采用案例教學(xué)在石油工程概論課程的應(yīng)用探索。詳細(xì)介紹了案例的選取、教學(xué)方案的設(shè)計(jì)、課堂表現(xiàn)、教學(xué)效果等四個(gè)方面的情況。從課堂表現(xiàn)和教學(xué)效果展示了案例教學(xué)的優(yōu)越性，極大的調(diào)動(dòng)了學(xué)生的課堂氣氛、激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 石油工程概論 案例教學(xué) 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.17.032

Application of Case Method In The Course of Introduction to Petroleum Engineering

AN Yuxiu， JIA Cangqin， HUANG Feng

（School of Engineering and Technology， China University of Geosciences， Beijing 100083）

AbstractPetroleum engineering referred to the wide field. The traditional teaching method has some problems such as the low motivation of students， the low efficiency of teaching and the poor ability to solve the problems. In this article，taking the drilling accidents as an example，we explored the application of case teaching in petroleum engineering course. It contained for sections： how to choose the case， the design of teaching， the expression of students in class，theresult ofteaching.Itexhibited thehigh performanceofcaseteachingthrough expressionofstudentsin class and the result of teaching. Comparing to the traditional teaching method， the case teaching method improved the class climate and motivated the interesting of students. It got the excellent teaching results.

KeywordsPetroleum Engineering； case teaching； teaching reform

1課程特點(diǎn)

“石油工程概論”課程是地質(zhì)工程專業(yè)大四本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課。學(xué)習(xí)這門課的目的在于使非石油工程專業(yè)的學(xué)生增加對(duì)石油工程方面相關(guān)知識(shí)的了解和認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)對(duì)石油工程全過程的認(rèn)識(shí)和理解。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠體會(huì)石油工程在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性，體會(huì)石油作為戰(zhàn)略物資的含義，了解石油工程中各工藝環(huán)節(jié)、階段的基本概念、基本技術(shù)原理、所需設(shè)備和工具、主要工藝過程等，掌握國內(nèi)外石油工程相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，了解中國石油工程與國外的差距及面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。引導(dǎo)學(xué)生熱愛石油行業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷及為石油獻(xiàn)身的精神。為將來同學(xué)們從事石油工程行業(yè)及相關(guān)的技術(shù)和管理工作打下基礎(chǔ)。

石油工程專業(yè)工作和研究的對(duì)象是深藏于地下幾千米的原油，由于地層的地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，石油的開采是一項(xiàng)大型的工程活動(dòng)。石油開采技術(shù)復(fù)雜多樣，涉及多個(gè)學(xué)科和專業(yè)。該專業(yè)學(xué)生必須學(xué)習(xí)使用多學(xué)科交叉的知識(shí)，才能完成學(xué)習(xí)石油資源開采的全過程。因此，石油工程是由多個(gè)學(xué)科組成的系統(tǒng)工程。主要涉及的領(lǐng)域包括油藏工程、地質(zhì)工程、鉆井工程、采油工程、完井工程、儲(chǔ)運(yùn)工程等。因此涉及的基本概念、基本知識(shí)比較多，涉及的知識(shí)面比較廣。該課程的基本概念和基本知識(shí)具有抽象性和復(fù)雜性，與工程實(shí)際聯(lián)系密切，教學(xué)難度偏大。近年來，隨著常規(guī)油氣資源的衰竭，非常規(guī)資源、深井、超深井資源、海上油氣資源的開采逐年增多，鉆井難度大幅度增加。石油工程的這些變化導(dǎo)致涉及的領(lǐng)域和知識(shí)面更加廣泛，并且與現(xiàn)場的結(jié)合更加緊密，教學(xué)難點(diǎn)進(jìn)一步增加。

2傳統(tǒng)教學(xué)方法的局限性

2.1學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性不高

傳統(tǒng)的教學(xué)模式以教師講述為主，教師扮演的是主角，教師總是盡可能多給學(xué)生灌輸知識(shí)點(diǎn)，也就是填鴨式教學(xué)。學(xué)生扮演被動(dòng)的角色，學(xué)生被動(dòng)接收教師灌輸?shù)闹R(shí)點(diǎn)。石油工程概論這門課涉及的領(lǐng)域廣，基本知識(shí)、基本概念繁多、基本工藝抽象和復(fù)雜。對(duì)于沒有現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)的同學(xué)來說，聽起來枯燥無味。每位學(xué)生的基礎(chǔ)、理解能力、認(rèn)知能力都不一樣。對(duì)知識(shí)的掌握存在很大的差距。學(xué)生特別是對(duì)于與現(xiàn)場聯(lián)系緊密的基本概念，個(gè)別學(xué)生理解困難。這種現(xiàn)象導(dǎo)致個(gè)別學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握只有輸入，沒有輸出。雖然教師很認(rèn)真的備課、講授，但是學(xué)生往往在課堂上表現(xiàn)往往比較沉悶，注意力不集中、打瞌睡、同學(xué)間互相交流、玩手機(jī)的現(xiàn)象普遍存在，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。這種現(xiàn)象存在的主要原因在于學(xué)生只是配角而不是主角，不能充分的調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性。他們只是被動(dòng)的接收知識(shí)，缺乏對(duì)知識(shí)的深入理解與思考，導(dǎo)致學(xué)生的積極性和主動(dòng)性不高。

2.2缺乏解決實(shí)際問題的能力

教學(xué)的目的不僅傳授知識(shí)，與教學(xué)相關(guān)的能力培養(yǎng)還包括自主學(xué)習(xí)的能力、獨(dú)立思考的能力和綜合運(yùn)用基本知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。對(duì)基本概念的理解和掌握是獨(dú)立思考能力的基礎(chǔ)，自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考能力是綜合運(yùn)用基本知識(shí)解決實(shí)際問題能力的基礎(chǔ)。這三種能力是息息相關(guān)，又是相輔相成，緊密聯(lián)系在一起的。而這種解決實(shí)際問題的能力是教學(xué)目標(biāo)中最重要的部分。以教師講述為主的教學(xué)模式中，教師系統(tǒng)的講解基本知識(shí)和基本概念，便于學(xué)生接受和理解。這種方式往往導(dǎo)致學(xué)生過于依賴于老師，獨(dú)立思考和批判性思維訓(xùn)練較少。學(xué)生缺乏獨(dú)立思考的能力，基本知識(shí)和基本概念理解不夠深入。個(gè)別同學(xué)只能理解字面的意思，無法深入的理解真正的含義。因此，傳統(tǒng)的講授教學(xué)模式不利于獨(dú)立思考能力的培養(yǎng)和綜合運(yùn)用基本知識(shí)解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)。石油工程這門課程的基本概念與知識(shí)點(diǎn)往往與工程結(jié)合緊密。如果無法對(duì)基本知識(shí)和基本概念進(jìn)行深入的思考與理解，往往導(dǎo)致個(gè)別同學(xué)對(duì)知識(shí)的掌握和理解存在很大偏差，因此，面對(duì)實(shí)際問題時(shí)缺乏解決實(shí)際問題的能力。加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力和獨(dú)立思考能力，有利于學(xué)生綜合運(yùn)用基本知識(shí)解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)。

3案例教學(xué)的特點(diǎn)

隨著高等教育教學(xué)改革的不斷深入，案例教學(xué)法越來越受到一線教師的重視。并在教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用。案例教學(xué)是一種教學(xué)手段和方法，通過案例學(xué)習(xí)的方式學(xué)習(xí)課程。案例的選取不是隨意的，案例的選取要有代表性、相關(guān)性和邏輯性。案例的選取與教學(xué)設(shè)計(jì)直接影響案例教學(xué)的教學(xué)效果。如果案例選取不當(dāng)，反而影響了教學(xué)效果。教學(xué)設(shè)計(jì)能夠有效的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和興趣、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決實(shí)際問題的能力。因此，案例的選擇及教學(xué)涉及成為案例教學(xué)的核心內(nèi)容。

4以鉆井事故章節(jié)為例進(jìn)行案例教學(xué)探索

4.1典型案例的選取

鉆井事故是鉆井工程中常常遇到的鉆井難題。重大的鉆井事故導(dǎo)致棄井的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。常規(guī)的鉆井事故也會(huì)延長鉆井時(shí)間，極大的增加鉆井成本。因此，鉆井事故對(duì)鉆井工程具有重要的影響。鉆井事故的種類有很多。例如，卡鉆、坍塌、井噴、井漏、井涌、縮徑等。其中，井噴事故是鉆井事故中最嚴(yán)重的事故之一。也是對(duì)鉆井工程影響最大的一類事故。因此，選取井噴事故作為教學(xué)案例具有一定的代表性。

井噴事故是指地層中的流體流入地面或者地層中其他層的現(xiàn)象，一般發(fā)生在油田現(xiàn)場。井噴事故發(fā)生的征兆：（1）鉆井液返出量增大，鉆井液池液面上升；（2）循環(huán)系統(tǒng)壓力上升或下降，鉆進(jìn)時(shí)懸重增加或減少；（3）返出的鉆井液密度下降，粘度上升，溫度增高；（4）返出的鉆井液中有油花、氣泡出現(xiàn)；（5）有硫化氫溢出時(shí)，鉆井液變暗，同時(shí)可嗅到臭雞蛋味。井噴事故的處理：（1）掌握正確的關(guān)井程序；（2）組織成立搶險(xiǎn)組織，由主管鉆井領(lǐng)導(dǎo)統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)。（3）盡量保護(hù)井口，盡一切努力防止著火；（4）根據(jù)不同情況制定措施壓井，控制環(huán)空壓力。

井噴事故是一種可預(yù)防、可處理、影響大的事故，具有事故的典型特點(diǎn)。經(jīng)過大量案例的篩選與反復(fù)的對(duì)比，選取了井噴事故中影響比較大，從事故發(fā)生到事故處理都比較典型的一個(gè)案例“墨西哥灣井噴漏油事故”。

4.2教學(xué)案例介紹與分析

墨西哥灣井噴事故概況：2010年4月20日，當(dāng)?shù)貢r(shí)間21：49正在美國墨西哥灣作業(yè)的“深水地平線”鉆井平臺(tái)發(fā)生井噴。事故導(dǎo)致鉆井平臺(tái)起火爆炸沉沒，造成11人死亡，17人受傷，490萬桶原油流入海中。

墨西哥灣井噴事故原因：作業(yè)人員對(duì)負(fù)壓測(cè)試結(jié)果判斷失誤，認(rèn)為井的完整性合格。在頂替隔水管內(nèi)的泥漿時(shí)正常情況下鉆柱壓力應(yīng)逐漸降低。但實(shí)際過程多次出現(xiàn)壓力升高的反?，F(xiàn)象。多次發(fā)現(xiàn)溢流現(xiàn)象，鉆柱壓力繼續(xù)升高。井隊(duì)人員停泵檢查將鉆柱內(nèi)壓力放掉后，未采取井控措施。井隊(duì)人員未按井控程序操作是井噴發(fā)生的主要原因。

墨西哥灣井噴事故影響：受漏油事故的影響，奧巴馬總統(tǒng)宣布對(duì)33個(gè)深水石油鉆井項(xiàng)目的暫停期限延長到6個(gè)月，同時(shí)也暫緩在阿拉斯加沿海的石油鉆探項(xiàng)目。英國石油公司自年初租用“深井地平線”以來，已投入巨大資金，啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)就高達(dá)1億美元。該公司為應(yīng)對(duì)漏油事故已耗費(fèi)了9.3億美元，設(shè)立200億美元基金，賠償因墨西哥灣漏油事件而生計(jì)受損的民眾，40億美元的罰款。墨西哥灣沿岸生態(tài)環(huán)境正在遭遇“滅頂之災(zāi)”，污染可能導(dǎo)致墨西哥灣沿岸1000英里長的濕地和海灘被毀，漁業(yè)受損，脆弱的物種滅絕。

通過案例介紹與分析對(duì)比，墨西哥灣井噴事故特點(diǎn)與井噴事故的特點(diǎn)基本一致，因此選取墨西哥灣井噴事故具有代表性，能夠讓學(xué)生體會(huì)井噴事故的特點(diǎn)。

4.3教學(xué)設(shè)計(jì)

首先，講解井噴事故的定義、井噴事故的征兆、井噴事故的特點(diǎn)和井噴事故的處理等基本概念和知識(shí)點(diǎn)。同學(xué)們以組為單位進(jìn)行課堂討論，井噴事故的特點(diǎn)及影響如何？以組為單位回答問題，引出井噴事故的定義、特點(diǎn)。結(jié)合多媒體視頻進(jìn)一步加深對(duì)基本概念的理解。

接下來，引導(dǎo)同學(xué)們帶著問題墨西哥灣井噴事故的原因和影響觀看視頻，用時(shí)約15分鐘。觀看完視頻后，以小組為單位對(duì)問題進(jìn)行思考與討論和以組為單位進(jìn)行回答問題，并對(duì)每組的回答進(jìn)行總結(jié)和分析。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力，引導(dǎo)學(xué)生具有批判思維，進(jìn)一步加深對(duì)基本概念和知識(shí)點(diǎn)的理解。結(jié)合視頻及PPT，分析墨西哥灣井噴事故的原因，同時(shí)與學(xué)生進(jìn)一步的探討哪些原因是人為的？加深學(xué)生對(duì)井噴事故的發(fā)生因素及處理措施的理解。分析與思考墨西哥灣井噴漏油事故的處理措施有哪些不合理？加深同學(xué)們對(duì)井噴事故的處理措施的理解。講述墨西哥灣井噴漏油事故的影響，加深同學(xué)們對(duì)井噴事故影響的理解。

最后，讓同學(xué)們結(jié)合墨西哥灣井噴事故思考問題：（1）如何最大限度的防止井噴事故的發(fā)生？（2）發(fā)生井噴事故后，如何有效的處理事故。同學(xué)們以小組為單位進(jìn)行討論。進(jìn)一步加深同學(xué)們對(duì)基本概念的理解與掌握。同學(xué)們由配角改為了主角。從被動(dòng)的接受知識(shí)到主動(dòng)思考的轉(zhuǎn)變。結(jié)合多媒體的方式，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

4.4課堂效果

多媒體視頻教學(xué)手段對(duì)學(xué)生的視覺和聽覺產(chǎn)生了刺激。多媒體視頻直觀的顯示了井噴事故的特點(diǎn)及發(fā)生過程。在觀看視頻的過程中，同學(xué)們注意力集中，這種方式極大的提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課堂氣氛活躍，同學(xué)們認(rèn)真觀看視頻，積極參與課堂的討論環(huán)節(jié)，認(rèn)真的思考問題。相對(duì)比單純的知識(shí)講解，案例教學(xué)模式極大的提高了同學(xué)們的學(xué)習(xí)積極性。課堂紀(jì)律和課堂狀態(tài)得到了明顯的改善，幾乎沒有打瞌睡的同學(xué)和有看手機(jī)的同學(xué)。通過案例教學(xué)模式、多媒體視頻與課堂討論相結(jié)合的方式，積極的調(diào)動(dòng)了同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，大大的提高了課堂效率。

4.5教學(xué)效果分析

課堂氣氛和課堂效率得到了明顯的改善，極大的增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高了學(xué)生的主動(dòng)性，展現(xiàn)出良好的教學(xué)效果。在期末考試成績得分率，也能體現(xiàn)教學(xué)效果的優(yōu)異性。例如，在簡答題“鉆井事故的主要種類有哪些？以一種事故為例，簡要敘述一下它的特點(diǎn)？從事故的原因、預(yù)防及處理措施及事故影響方面進(jìn)行論述”的得分的對(duì)比中能夠展示案例教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)。2019年采用文字講解方式，本題的得分率為75%。2020年采用案例教學(xué)模式后，本題的得分率為90%。得分率提高了15%。2019年整套試卷的平均分為83分，優(yōu)秀率為36%。2020年的整套試卷的平均分為86分，優(yōu)秀率為40%。通過案例教學(xué)的方式，明顯的提高了課堂效率和教學(xué)效果。因此，案例教學(xué)模式明顯了改性了教學(xué)效果，有望在石油工程概論教學(xué)中進(jìn)一步的探索和推廣。

5結(jié)束語

案例教學(xué)模式在石油工程概論的學(xué)習(xí)中是一種新的嘗試與探索。典型案例的篩選是案例教學(xué)模式核心組成部分，案例需要具有代表性和相關(guān)性。教學(xué)手段和課堂設(shè)計(jì)是案例教學(xué)模式關(guān)鍵的兩個(gè)步驟。因此，案例教學(xué)模式有三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。（1）選取合適的案例。案例要具有代表性和相關(guān)性，我們要大量的篩選案例，反復(fù)的對(duì)比和篩選；（2）教學(xué)手段。多采用視頻、音頻、圖片等手段，刺激同學(xué)們的視覺和聽覺，有利于提高學(xué)習(xí)興趣；（3）課堂設(shè)計(jì)。做好由教師為主角，教師講解模式到以學(xué)生為主角的轉(zhuǎn)變。設(shè)置合理的問題，引導(dǎo)同學(xué)們積極的思考和探索，有效的提高學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。三個(gè)部分是案例教學(xué)模式的不可分割的部分，有機(jī)的結(jié)合，相輔相成。篩選典型的案例、合理課堂設(shè)計(jì)和視頻相結(jié)合的教學(xué)方式，有效的提高了同學(xué)們的課堂積極性，激發(fā)了同學(xué)們的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣。課堂氣氛和課堂紀(jì)律得到了明顯的改善，期末測(cè)試相關(guān)題得分率、整體試卷的平均分、整體試卷的優(yōu)秀率的提高。教學(xué)效果展現(xiàn)了案例教學(xué)優(yōu)異性。在今后石油工程課程教學(xué)中，應(yīng)繼續(xù)加大案例教學(xué)的比例。

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