石油工程專業(yè)采氣工程課程教學(xué)改革
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[摘要]本文針對(duì)石油工程專業(yè)“采氣工程”課程教學(xué)特點(diǎn)，系統(tǒng)分析課程教學(xué)目前存在教學(xué)內(nèi)容難度偏大，實(shí)用性不強(qiáng)等問題，提出對(duì)現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式進(jìn)改革。以“針對(duì)性”和“實(shí)用性”為目標(biāo)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)、改進(jìn)教學(xué)方式，使課程在內(nèi)容上理論與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際相結(jié)合、覆蓋面廣，讓學(xué)生能學(xué)習(xí)到天然氣工業(yè)新技術(shù)新成果，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
[關(guān)鍵詞]采氣工程；產(chǎn)能試井；頁(yè)巖氣；教學(xué)改革；節(jié)點(diǎn)分析
“采氣工程”是荊州學(xué)院石油工程專業(yè)本科生的專業(yè)必修課。荊州學(xué)院是湖北省唯一一所以石油主干學(xué)科為主要特色的獨(dú)立學(xué)院，學(xué)院定位為應(yīng)用型本科院校，建校至今，為國(guó)內(nèi)各大油田輸送了大量石油工程、油氣開采專業(yè)技術(shù)人才。近年來，隨著我國(guó)天然氣工業(yè)的蓬勃發(fā)展，特別是頁(yè)巖氣工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，需要大量懂得天然氣開采工藝的專業(yè)人才，石油工程專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)前景廣闊。“采氣工程”課程設(shè)置，符合就業(yè)市場(chǎng)要求及我院培養(yǎng)應(yīng)用型人才的定位，通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能系統(tǒng)學(xué)習(xí)掌握天然氣開采工藝技術(shù)。但是從2004年學(xué)院設(shè)置以來，該課程教學(xué)大綱與教學(xué)內(nèi)容一直沿用至今未更新，存在書本理論和現(xiàn)場(chǎng)脫節(jié)、實(shí)用性不強(qiáng)、內(nèi)容滯后的情況，影響教學(xué)效果，現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容及模式存在以下不足：(1)注重公式推導(dǎo)過程，教學(xué)內(nèi)容難度偏大，實(shí)用性不強(qiáng)。(2)應(yīng)用及現(xiàn)場(chǎng)操作內(nèi)容偏少。(3)非常規(guī)氣沒有分配課時(shí)。(4)教學(xué)模式單一、效果欠佳。因此，有必要對(duì)我校現(xiàn)行石油工程專業(yè)“采氣工程”課程教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)模式進(jìn)行改革研究，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員和往屆畢業(yè)生意見及建議，對(duì)教學(xué)的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)及教學(xué)方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和改變。使課程在內(nèi)容上理論與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際相結(jié)合、覆蓋面廣，盡量讓學(xué)生能學(xué)習(xí)到天然氣工業(yè)新技術(shù)新成果，探索出適合我校石油工程專業(yè)本科生的“采氣工程”課程教學(xué)模式體系。
1教學(xué)內(nèi)容改革
首先，我們應(yīng)明確教學(xué)改革的出發(fā)點(diǎn)，即學(xué)生的需求及就業(yè)市場(chǎng)的需求，教學(xué)內(nèi)容的改革目的就是要讓學(xué)生學(xué)有所用。我校石油工程專業(yè)畢業(yè)學(xué)生主要有兩個(gè)大方向：(1)本科畢業(yè)到油氣田相關(guān)單位就業(yè)，又可細(xì)分為工程師和技能人才兩種晉升路線，占畢業(yè)生人數(shù)90%以上；(2)考研，進(jìn)行進(jìn)一步專業(yè)學(xué)習(xí)提升，占比不到10%。由學(xué)生畢業(yè)去向分析可得，我校石油工程專業(yè)大部分學(xué)生畢業(yè)后都會(huì)從事油氣田生產(chǎn)一線工作。在本次教學(xué)內(nèi)容改革過程中，我們應(yīng)針對(duì)學(xué)生的不同需求進(jìn)行調(diào)整。這就要求我們?cè)谡n程內(nèi)容設(shè)置時(shí)側(cè)重點(diǎn)向現(xiàn)場(chǎng)和一線和實(shí)際操作傾斜；對(duì)有考研需求的學(xué)生，重點(diǎn)進(jìn)行理論部分輔導(dǎo)。本課程教學(xué)內(nèi)容改革，首先將“采氣工程”課程教學(xué)內(nèi)容細(xì)分為以下幾個(gè)部分：基礎(chǔ)理論；公式推導(dǎo)、應(yīng)用；現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作；前沿技術(shù)等。對(duì)不同需求的學(xué)生，教學(xué)重點(diǎn)不同，課程考核內(nèi)容以基礎(chǔ)理論、實(shí)際操作為主。①理論基礎(chǔ)：所有學(xué)生都需扎實(shí)掌握理論知識(shí)，比如天然氣基本物性參數(shù)的計(jì)算，產(chǎn)能計(jì)算、天然氣開采的基本流程等；②公式推導(dǎo)、應(yīng)用：如現(xiàn)有教材在氣井產(chǎn)能這部分，花大量章節(jié)來介紹公式的推導(dǎo)過程，實(shí)用性不強(qiáng)，學(xué)生興趣度較低，可適當(dāng)刪減。對(duì)有考研及有進(jìn)一步學(xué)習(xí)需求的學(xué)生，安排專門輔導(dǎo)課、線上答疑等補(bǔ)充學(xué)習(xí)；③現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作過程教學(xué)：特別是走技工路線的同學(xué)，強(qiáng)化操作技能的學(xué)習(xí)。比如開、關(guān)井流程、節(jié)流調(diào)壓、分離器操作、產(chǎn)能試井及資料處理等;④補(bǔ)充頁(yè)巖氣、煤層氣、水合物等前沿技術(shù)內(nèi)容。不管學(xué)生以后走哪個(gè)路線，都需要有大局觀，對(duì)本專業(yè)前沿知識(shí)有所了解，才能調(diào)整自己的方向，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展。現(xiàn)階段，我們很多石油工程專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)范圍已經(jīng)從傳統(tǒng)的油氣田，發(fā)展到頁(yè)巖氣、煤層氣開發(fā)開采領(lǐng)域，這需要在本課程授課過程中與時(shí)俱進(jìn)、補(bǔ)充相關(guān)知識(shí)。采氣工程主要內(nèi)容改革具體如下表所示：
2教學(xué)方法改革
教學(xué)方法，是教學(xué)過程中教師與學(xué)生為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的和教學(xué)任務(wù)要求，在教學(xué)活動(dòng)中所采取的行為方式的總稱。教學(xué)方法的內(nèi)在本質(zhì)特點(diǎn)：(1)教學(xué)方法體現(xiàn)了特定的教育和教學(xué)的價(jià)值觀念，它指向?qū)崿F(xiàn)特定的教學(xué)目標(biāo)要求；(2)教學(xué)方法受到特定的教學(xué)內(nèi)容的制約，(3)教學(xué)方法要受到具體的教學(xué)組織形式的影響和制約。從具體到抽象，教學(xué)方法是由三個(gè)層次構(gòu)成：第一層次：原理性教學(xué)方法。解決教學(xué)規(guī)律、教學(xué)思想、新教學(xué)理論觀念與學(xué)校教學(xué)實(shí)踐直接的聯(lián)系問題，是教學(xué)意識(shí)在教學(xué)實(shí)踐中方法化的結(jié)果。如：?jiǎn)l(fā)式、發(fā)現(xiàn)式、設(shè)計(jì)教學(xué)法、注入式方法等。第二層次：技術(shù)性教學(xué)方法。向上可以接受原理性教學(xué)方法的指導(dǎo)，向下可以與不同學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合構(gòu)成操作性教學(xué)方法，在教學(xué)方法體系中發(fā)揮著中介性作用。例如：講授法、談話法、演示法、參觀法、實(shí)驗(yàn)法、實(shí)習(xí)作業(yè)法等。第三層次：操作性教學(xué)方法。指不同學(xué)科教學(xué)中具有特殊性的具體的方法。“采氣工程”課程以往的教學(xué)方法主要以講授法為主，該方法對(duì)于理論內(nèi)容較為適用，但由于我們石油工程專業(yè)及課程內(nèi)容的特殊性，僅采用理論講授的教學(xué)方式很難滿足需求，不能讓學(xué)生掌握天然氣生產(chǎn)一線的生產(chǎn)技能，易造成理論教學(xué)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際脫節(jié)的情況。因此，我們有必要應(yīng)針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容，采取以下多種的教學(xué)方法：
2.1原理性教學(xué)法
理論講授針對(duì)第1章天然氣性質(zhì)、第2章天然氣田開發(fā)特點(diǎn)、第4章氣井產(chǎn)能、第5章氣井井筒地面管流動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，以理論講授為主。由于純理論學(xué)習(xí)相對(duì)較為枯燥，特別是第4、5章涉及到大量公式的推導(dǎo)過程，難度較大。因此在教學(xué)過程中應(yīng)注意采用啟發(fā)式、發(fā)現(xiàn)式、設(shè)計(jì)教學(xué)法方法等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。并注意理論聯(lián)系實(shí)際，使學(xué)生知道計(jì)算和推導(dǎo)的目的及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。如氣井產(chǎn)能部分，指導(dǎo)學(xué)生計(jì)算單井產(chǎn)量，單井產(chǎn)量的影響因素有哪些，啟發(fā)學(xué)生思考：要提高單井產(chǎn)量，我們可以從哪些方面入手。
2.2技術(shù)性教學(xué)法
技術(shù)性教學(xué)法針對(duì)第6章氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析與管理。本章節(jié)理論和現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合緊密，純理論講授教學(xué)不能滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。氣井生產(chǎn)系統(tǒng)包括地層、完井、油管、地面氣嘴(針型閥)、集氣管線、分離器等，是一個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)。以上幾部分學(xué)內(nèi)容的特殊性決定了教學(xué)方法的特殊性，采用技術(shù)性教學(xué)方法，其過程主要分兩步：(1)在前期理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上引入設(shè)備模型(采氣樹、氣嘴、分離器等)，分別了解各設(shè)備的原理、組成，相關(guān)參數(shù)計(jì)算。(2)將整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)作為一個(gè)整體，按照“節(jié)點(diǎn)分析”(生產(chǎn)壓力系統(tǒng)分析)方法，結(jié)合氣田生產(chǎn)實(shí)際，分析各參數(shù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響。采用節(jié)點(diǎn)分析的方法，可確定完井方式及相關(guān)參數(shù)，油管尺寸、合理的生產(chǎn)壓差；找出限制氣井生產(chǎn)的不合理因素，提出有針對(duì)性的改造及調(diào)整措施，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)；確定氣井停噴時(shí)的生產(chǎn)狀態(tài)，分析氣井停噴原因，采取經(jīng)濟(jì)合理的排水采氣措施。通過學(xué)習(xí)，讓學(xué)生有一個(gè)從理論到實(shí)踐的“升華”過程，是一個(gè)從知道“為什么”到知道“怎么做”的過程。
2.3實(shí)際操作學(xué)習(xí)
實(shí)際操作學(xué)習(xí)針對(duì)第7章氣井井場(chǎng)工藝。該章節(jié)涉及到大量井口操作過程，試井、開井、關(guān)井、分離器操作等。在教學(xué)過程中引入相關(guān)操作視頻，結(jié)合模型及石油工程認(rèn)知實(shí)習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)生掌握天然氣開采過程的基本操作流程。我們學(xué)生畢業(yè)后，直接面對(duì)大量油氣田生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備。我們要明白各油田設(shè)備的運(yùn)行原理，更重要的是知道如何操作，以及如何解決生產(chǎn)過程中的實(shí)際問題。
2.4案列教學(xué)法
案列教學(xué)法針對(duì)第3章氣田開發(fā)設(shè)計(jì)與分析、第7章第6小節(jié)氣田開發(fā)的安全環(huán)保技術(shù)、第8章特殊氣藏的開發(fā)與開采三個(gè)部分。為了讓學(xué)生更好的理解以上內(nèi)容，在教學(xué)過程主要采取案例教學(xué)法。從實(shí)例中教學(xué)種掌握氣田開發(fā)方案設(shè)計(jì)的基本步驟、各不同類型氣藏的開發(fā)重點(diǎn)、難點(diǎn)及在開發(fā)過程中應(yīng)注意的安全環(huán)保問題。石油天然氣行業(yè)是個(gè)高危行業(yè)，在安全環(huán)保技術(shù)章節(jié)應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)天然氣開采過程中如何做好安全環(huán)保工作，防止事故的發(fā)生；在發(fā)生事故時(shí)，如何操作，才能最大限度保障自己及國(guó)家人民生命的財(cái)產(chǎn)安全，這對(duì)我們學(xué)生以后從事油氣開采工作尤為重要！選取主要案例有：南海深水油氣田開發(fā)方案、神戶海域可燃冰開采歷程、涪陵地區(qū)頁(yè)巖氣開發(fā)12.23開縣特大井噴事故及處理等。隨著油氣開采技術(shù)的發(fā)展，課程所選取案例要及時(shí)更新，使學(xué)生能開闊視野，緊跟行業(yè)發(fā)展方向。
3改革實(shí)施方法
為了達(dá)到預(yù)期教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革目標(biāo)，實(shí)施過程主要采用以下方法：(1)調(diào)研法：一個(gè)是調(diào)研外校本專業(yè)優(yōu)秀教師的教學(xué)過程，取人之長(zhǎng)；一個(gè)是征求現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員和往屆畢業(yè)生意見及建議；在調(diào)研結(jié)果的基礎(chǔ)上調(diào)整和改變教學(xué)內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，使本課程盡可能的理論與實(shí)際相結(jié)合；內(nèi)容少而精且覆蓋面廣，能夠反天然氣開采領(lǐng)域的新技術(shù)新成果，形成調(diào)研報(bào)告。(2)反饋總結(jié)法：針對(duì)正在授課的油工18級(jí)，具體方法有：①作業(yè)及考試情況分析；②發(fā)放反饋表，統(tǒng)計(jì)總結(jié)學(xué)生學(xué)習(xí)難點(diǎn)、興趣點(diǎn)、教學(xué)模式改進(jìn)建議等；③將反饋結(jié)果總結(jié)，作為教學(xué)內(nèi)容及模式改革參考資料。(3)對(duì)比教學(xué)法：油工18級(jí)按照現(xiàn)有模式教學(xué)；油工19級(jí)班按照改進(jìn)后模式教學(xué)，選取課堂表現(xiàn)、期中測(cè)驗(yàn)、讀書報(bào)告、期末考試成績(jī)?yōu)橹饕u(píng)價(jià)參數(shù)，結(jié)合石油工程專業(yè)認(rèn)知實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)表現(xiàn)，綜合對(duì)比教學(xué)效果。
4改革預(yù)期成果
(1)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容改革細(xì)化到每個(gè)章節(jié)、每個(gè)學(xué)時(shí)。(2)改進(jìn)教學(xué)方法。確定每課時(shí)的教學(xué)方法；提前備好所需要的模型設(shè)備；案例選擇切合教學(xué)內(nèi)容，并隨著行業(yè)技術(shù)發(fā)展更新補(bǔ)充。(3)教學(xué)模式系統(tǒng)化。結(jié)合石油工程專業(yè)先期學(xué)習(xí)課程(石油工程、石油鉆采設(shè)備、油氣層保護(hù)技術(shù)等)，將相關(guān)內(nèi)容串聯(lián)起來，使學(xué)生知識(shí)系統(tǒng)更為清晰。在教改研究取得較好效果的前提下，將教改模式系統(tǒng)化，形成一套完整簡(jiǎn)潔教學(xué)模式，提升本課程的教學(xué)效率。(4)修訂教學(xué)大綱。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和模式改革修訂教學(xué)大綱，使之更具針對(duì)性和實(shí)用性。
5小結(jié)
“采氣工程”課程教學(xué)改革側(cè)重于社會(huì)發(fā)展需要，以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以石油工程專業(yè)畢業(yè)生職業(yè)崗位為基點(diǎn)，將本課程理論體系與職業(yè)、技能課程體系結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)改革的實(shí)踐性轉(zhuǎn)型。通過改革，使教學(xué)內(nèi)容設(shè)置更具針對(duì)性；教學(xué)方法更具實(shí)用性，提高本課程教學(xué)質(zhì)量。學(xué)生所學(xué)知識(shí)更為直觀，入腦入心，且能動(dòng)手操作，以后現(xiàn)場(chǎng)操作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)，在此基礎(chǔ)上摸索適合應(yīng)用型大學(xué)專業(yè)教學(xué)改革的方法，也為今后專業(yè)課程的建設(shè)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)！
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作者:曾佳 單位:荊州學(xué)院(原長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院)
