基于工程实践的《采油工程》教学模式与方法探讨

郭超华 周红 潘琳

摘  要：作为石油工程专业的必修课程，《采油工程》涉及内容多，知识点广，学习难度大。作者结合多年的教学经验和油田现场对石油工程师的需求，立足于采油工程课程的特点，从提升教学理念、优化教学手段、加强校企合作、激发学习兴趣、完善教材建设、以及教学科研结合等方面进行探讨，提出了关于采油工程课程教学模式及方法的设想，为石油工程专业相关课程建设提供参考。

关键词：采油工程;教学模式;教学方法;校企合作;教研结合

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：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学科的三大主要方向，油藏工程方向主要立足于研究地下原油的流动规律，钻井工程主要立足于通过钻完井将地下原油举升到地面，而采油工程是指在油田开发过程中，为了提高油藏的开发效果通过对注水井或者采油井采取各项工程技术的总称。作为培养石油专业人才的高等学校，《采油工程》一直是石油工程专业的主干必修课程，其教学质量的好坏直接决定了人才培养的效果。采油工程的任务主要包括两个方面：1. 通过各种工程技术措施，使油气畅流入井;2. 高效地将原油举升到地面，提高原油采收率。作为石油工程专业的学生，通过该课程的学习，要掌握各种采油方式（如自喷、气举、有杆泵、无杆泵等）、增产工艺措施（注水、压裂、酸化等）、以及复杂油藏开采技术（如出砂、含蜡、堵水、稠油、低渗透）的原理和设计步骤，从而解决采油生产过程中的设计和故障处理等问题。

该课程涉及的主要内容包括油井流入动态（IPR曲线）、井筒多相流、自喷及气举、有杆泵与无杆泵采油、注水、水力压裂、酸化、复杂油藏开采技术、完井方案设计等内容，该课程涉及问题多、难点多、综合性和针对性强。对于刚刚步入大学的本科生而言，由于该课程的实践性较强，在《采油工程》课程学习的过程中不免觉得知识零散、内容繁杂，从而很难得到很好的教学效果。笔者结合多年的《采油工程》教学及科研经历，认为目前采油工程课程教学过程中主要存在三个方面的问题：一是授课教师过多关注理论专业知识的传授，忽视操作能力的培养，未能真正起到理论指导实践的作用;二是课堂教学的模式导致学生出现“被动学习”的现象，从而在实际现场工作中无法将之前所学的理论知识与工程实际相结合;三是理论知识枯燥导致学生缺乏学习主动性，难以实现既定的教学目标和培养目标。

笔者考虑到本科教学中出现的上述问题，结合自身采油工程教学实践，就如何提高本课程的教学效果提出建议。随着新时期石油工程的行业背景及专业人才需求的变化，采油工程课程建设也需要与时俱进，适应新的发展要求。笔者基于多年的采油工程课程的教学实践经验，提出了一些关于该课程教学模式及方法的建议，希望能对采油工程课程改革及教学质量提高有所启发。

二、采油工程课程改革的主要措施

（一）提升教学理念，建立教学团队

采油工程课程的建设关键在于教师，而教学理念的转变的重点在于授课教师要自主转变教学思想和观念，深刻领会石油工程专业人才培养计划，明确人才目标，将理论教学与实践应用相结合。每一位老师都应该积极参与到相应培养发展计划的制定当中，促使教师的专业知识向宽口径转变，单一的理论教学与生动的生产实践教学相结合，熟练掌握和运用先进的教学方法，以便提高教学质量。

近几年中国地质大学（武汉）石油工程系新进教师已占教师队伍50%，这些新进青年教师大多具有国外留学或交流经历，英语能力和信息技术应用能力强。但同时他们的专业方向知识有限、教学基本功有待提高、生产实践经历不足。因此，要建立老带新机制，形成学术带头人-骨干教师-主讲教师的队伍体系，形成教学团队。同时要制定青年教师培养发展计划，充分发挥岗位培训和工程实践锻炼的积极作用，进一步优化教师专业结构;定期开展观摩教学和示范性教学活动，鼓励教师积极参加这一活动，并在学习之余探讨和交流教学方法，以促进教师掌握和运用先进的教学方法;同时，还要制定相应的考核制度，通过教学比赛来促进教师考核机制的建立，制定相应的激励措施，加快青年教师的成长，发挥高层次人才优势，使他们尽快成为一流的骨干教师，在教学岗位上实现自我价值;此外，还可将教师的研究方向与授课内容相结合，尤其是一些工程实践经验丰富或者正在参与实验活动的教师，可鼓励上述教师将自己平时的研究内容与教学活动相结合，这样，既能满足学生学习的愿望，使得学生了解当前的研究重点和热点，又能将教师的科研活动与教学活动相结合，这在一定程度上调动了教师备课和授课的积极性。教学理念的提升是该课程进行教学创新的关键所在，只有教师转变了教学理念，并将其运用到教学活动中，才可促进教学模式的创新。

（二）优化教学手段，提升教学效果

作为石油工程专业的基础课程，《采油工程》教学效果的提升有赖于优质的教学手段。为了让学生更好的学好这门主干课程，可以采用多种教学手段相结合的方法。

第一，加强网络课程及慕课建设。计算机技术和互联网技术的飞速发展给各个阶段的教育带来了较多的革命性创新手段，对于采油工程这门课程来说尤为有效。通过网络课程或者慕课教学[1]，可以形象生动地将矿场实地情况在课堂上展现给学生，可以弥补矿场生产实习时间不足的弊端。建立内容丰富的网络实验教学资源库，包括实验教学大纲、实验教学课件、实验教学示范录像、仪器设备功能及使用说明等以辅助实验室发展和教学。构建过程中采取特色鲜明的校内实验设计与矿场实践相结合的双向实验教学体系，将两种实验方式深度融合、双向互动，其中校内实验可包括基础实验、综合设计型实验和研究创新型实验，矿场实践包括认识实习、专业实习、工程设计考察，体现采油工程课程学習与生产和研究密切结合的特点，发挥网络课程和慕课建设可以强化实践教学的作用，促进人才培养。

第二，建设虚拟仿真实验实训平台。通过模拟软件，让学生自主设计采油参数，控制采油过程，形象直观地了解所学知识在油田开发过程中的应用。采油工程是使地层中的油气稳定、高效、持久地从几千米深的井底有控制地举升到地面。涉及流体被举升至地面的配套技术、维持井筒生产寿命与安全修井技术、酸化/压裂等大型的地层改造工程等。部分与生产密切相关的实验项目由于规模大、高温、高压、腐蚀、毒性等无法在常规教学实验室进行。同样，受企业生产制度和安全方面局限，某些生产实践项目无法在生产现场进行。基于此，在学校原有的实践教学条件和油田现有的生产体制下，全面实现对采油工程专业理论教学与工程实践有机结合难度大。为了弥补采油工程部分专业实践教学存在的不足，利用计算数值模拟技术、多媒体平台、大型虚拟仿真设备、大数据分析等与采油工程的部分实际内容相结合，建立《采油工程》虚拟仿真实验教学平台，借助其直观、生动、安全、成本低和易于更新的优点，开展采油工程的部分专业实践教学。

第三，强化实验教学。2016年12月3日教育部出台了《国家级实验教学示范中心管理办法》，明确了示范中心是高等学校组织高水平实验教学、培养学生实践能力和创新精神的重要教学基地，是教育部依托相关高等学校建设的国家级实验教学示范平台[2]。通过课堂与实验相互结合，让学生更为直观形象的了解采油相关知识。比如在讲解井筒多相流时，可以将学生带到实验室，让学生直观地了解设备的结构、组成及原理。然后在老师规范的操作下，让学生掌握整个实验流程。了解多相流动中存在各种流型，通过调节气量的大小，让学生直观认识各种流型（如泡流、段塞流、环流和雾流）的特点;再由学生亲手操作，加深感性认识;最后，再通过教师集中进行理论讲解，通过理论知识与实验教学相结合，让学生在轻松自由的环境下掌握相关的知识点。

（三）激发学习兴趣，加强校企合作

与中小学“满堂灌”的填鸭式教学不同，大学教育的重点在于培养学生综合素质及学习能力。大学课程涉及的知识相当广泛，但也要给学生留有思考余地，要在有限的教学课时里将尽可能多的知识传授给学生，如果仍然保持满堂灌的教学习惯，容易造成学生的疲劳，根本不现实，同时也会导致教学效果不佳。因此，在高校教学中应重点培养学生的自学能力。采用启发式教学，加强师生互动，培养学生发现问题、思考问题、解决问题的能力，使学生掌握一套科学的思维方法[3]。部分课时可以借鉴翻转课堂的教学方法，让学生上台讲授某一专题知识，之后大家集体讨论，最后教师指点答疑，以完成教学任务，让学生真正参与到学习过程中去，培养其学习兴趣和自学能力。

另外，通过与油气田企业建立产学研基地[4]，通过油田的帮助，购买油田退役的采油设备作为实验教具，比如抽油机、抽油泵、抽油杆、油管、采油树等。同时也可以增加一些设备的拆卸和组装实验，使学生能深入理解设备的工作原理，使学生对设备部件与原理有更加深刻的认识。同时可以从油气田生产企业引进专业理论知识与实践经验丰富的高级工程师，定期来校进行专题讲座，并担任学生的专业课实验教师。通过企业提供的油田开发实践一手资料指导实验教学，把理论知识与现场生产相结合，以便学生头脑中可以形成具体、形象的物理模型，从而使得采油工程专业知识指导油田现场生产，进而得出深刻的认识，增加学习兴趣，达到很好地培养油气田工程应用型人才的目的。

（四）完善教材建设，更新实操案例

为了保证采油工程课程的即时性和科学性，应该不断引进和吸收国内外类似课程的最新教学成果，同时不断补充完善实际采油新技术及新工艺，对一些技术或理念落后，已有新工艺技术取代的旧的内容及时舍弃，节约宝贵教学资源，同时达到学以致用的目的。尤其是当前的教材，由于编写教材需要时间，所以有些教材虽然经典，但是其中的采油工程教学内容稍显过时，这就要求教师在备课的过程中及时更新补充教学内容，将当前的研究热点以及新的技术手段介绍给学生，这样才能保证学生的所学内容的与时俱进。

由于采油工程涵盖内容太广，涉及了油田开发过程中的方方面面，它既是一门单独的课程，同时又与其他课程（如油藏工程、钻进工程、提高采收率等）存在密切的联系。因此，采油工程课程教材建设方面既要注意与其他相关课程的衔接和补充，又要注意教学目标在不同指导下的有所侧重，突出课程特点及教学重点，避免“大而全、小而全”的弊端[5]，严格按照教学大纲中的学时，合理安排授课内容，根据学生的兴趣和时间安排，预留相应的课时补充拓展内容，进行课外学习，拓展学生视野。

（五）实现教研结合，培养创新人才

为响应国家提出的“双一流”学科建设，将教学与科研相结合，更好的服务于石油工程专业学生的学习、科研等工作，搞好教学实验室是关键，教学实验室作为室内教学与科研的重要平台，在培养学生实践与科研能力、掌握专业技能等方面扮演着十分重要的角色[6]。科研并不是研究生或教师才能参与的活动，本科生参与科研活动对于学生今后的学习或工作都是很有益处的。对于部分学有余力的且希望能在课后进一步锻炼动手实践能力的学生来说，可以将现有的该专业的实验室作为开放实验室，学生与教师预约，或者作为教师的助研人员参与到实验活动当中，进入实验室进行相关专业实验。另外，鼓励学生参与科研课题研究活动或者石油工程专业方向的设计大赛。同时，可以根据实验室现有条件，鼓励学生自主进行实验活动，即让学生个人选题并查阅文献，进行相关研究的总结，进而在教师指导下，制定完整的实验方案，以便从事科学实验活动，这对学生的毕业设计以及未来的工作或研究都具有重要的指导意义。另外，还要鼓励学生主动思考，促进创新思维的形成，注重在实验和学习过程中学习培养自己的科研能力，同时又不要过分强调科研成果，以免给学生太大的压力。

为了提高我系的本科教学质量，目前我校石油工程系根据研究方向相应的成立了四个本科教学团队：油藏工程教学团队、油藏地质教学团队、钻井与完井工程教学团队、以及采油工程教学团队，每个团队均由我系教师组成。从本科二年级开始，每个教师需要相应的指导2-3名本科生，不仅仅从本科学业上进行帮助，更重要的是让本科生走进导师们的科研领域，进入实验室，把枯燥乏味的课堂学习结合到与生产实际更为密切的科研中去。

目前石油工程专业的部分学生已经在教师的指导下从事实验活动，成果显著，已经取得一些成果：学生发表学术论文10余篇，申报发明专利2项，参加全国石油工程设计大赛获得多个二等奖。中国地质大学（武汉）石油工程系通过国家双一流建设和修购专项资金，不断完善和改进采油工程教学相关基础实验设备，为教学质量的提高奠定了扎实的基础。

三、结束语

本科教学和科学研究是高等教育的两个重要方面，本科教育作为高等教育的主体，是衡量高校办学及人才培养质量的重要出发点。落实采油工程专业课程的教学要求，提升教学质量，是确保人才培养质量的基础和前提。对于石油工程专业人才培养和科学研究，采油工程课程的教学尤为重要，其教学质量的提升是一个不断探索的话题，必须与时俱进，开拓创新，培养新的教学理念和思路。通过与工程实践相结合，实现《采油工程》课程教学方法的不断更新，教学理念的不断强化，从而提高该课程教学质量，培养出更多的高素质石油人才。

参考文献：

[1]卢川英.基于慕课的网络互联课程混合式学习教学模式研究[J]. 软件工程，2016，19（1）：11-13.

[2]杜慧芳，王西平，王荣花，等.依托实验教学示范中心搭建创新人才培养平台[J].实验技术与管理，2017，34（3）：210-213.

[3]刘淑红，李凤，华冰鑫.例谈启发式教学模式在大学物理教学中的应用[J].教育教學论坛2017（14）：217-218.

[4]梁  ，冯锋.高校校外产学研基地建设现状及思考[J].教育与职业，2014（24）：51-52.

[5]曹晋红.高校本科教学的“重复、分散与大而全”问题研究[J].北京教育学院学报，2010，24（4）：43-48.

[6]王志国.“双一流”学科建设中的创新型人才培养[J].广东化工，2017（21）：166-167.