油藏数值模拟全英文课程改革的探讨

朱舟元，马雨宁

（中国石油大学〔北京〕 安全与海洋工程学院，北京 102249）

为了研究油藏中渗流机理，通常使用数值方法求解和描述油藏中的三维、多相、多组分的流动，以科学高效地开发油藏。在这个过程中，油藏数模软件的熟练使用则显得尤为重要。油藏数值模拟课程是石油与天然气工程及相关专业的一门重要的理论结合软件的课程，旨在让学生对油藏数值模拟相关的理论基础和常用软件进行全面了解和自主运用，具有很强的实用性。随着中国开放政策的不断推进，近年来，中国石油大学（北京）响应国家号召，积极推进国内外学术交流，校内在读留学生的数量逐年增加。为进一步提高学校的国际化交流水平，增强留学生的专业素养，油藏数值模拟课程的全英文授课教学改革势在必行。下面将针对目前油藏数模教学现状和改革成果进行详细探讨。

一、现阶段课程存在的问题

（一）教学内容相对滞后

由于我国留学生教育发展时间尚短，在专业课全英文课程体系建设方面还存在着较大的不足。

1.教学材料。在教学的具体内容方面，由于全英文教学的难度较高，许多高校尚未开设全英文专业课程，许多高校还在使用较早的中文教材，教材和学习内容更新较慢，教学内容较国际发展水平有着较为严重的滞后，学生对于本专业领域的最新进步和发展不能得到很好地认识，课程不能做到与时俱进，创新性不足。

2.教学大纲。很多高校由于经验欠缺或硬件条件不足等种种因素，还在使用国内本科生中文课程的教学大纲，且全英文教学程度不高。由于中外学生的知识储备和学习能力不同，使用中文课程的培养计划和大纲设置不够合理，不具有针对性。这直接导致部分留学生在上课时对课程内容理解困难，学习质量较低，教学效果较差。

另外，目前由于油藏数模软件的更新和发展速度较快，全英文油藏数模课程有着较强的时效性，如在教学过程中不能紧跟实际工业软件的发展现状，及时更新教学内容，将会出现教学内容与实际运用脱节的现象，应用效果不佳。

（二）教学体系不完善

对于国内很多已开设的全英文课程，由于开设时间较短，经验欠缺，还存在着较为普遍的教学体系发展不完善的问题。

1.教学难度大。全英文课程教学内容难度较大，以油藏数值模拟课程为例，需要学生对油藏渗流的基本方程、渗流问题的数值求解等基础知识有所掌握的同时，也要对油藏数模软件的操作有着较好的理解和运用，因此对于教师的专业能力要求较高。部分高校在全英文授课过程中不免出现照本宣科的现象，无法有效结合理论与实践，学生对知识的运用较为平面化、理论化，且教师与学生间并不能形成有效的沟通和互动，使得教师并不能及时了解学生的问题和诉求。

2.课程质量一般。很多国内的全英文专业课对于课程内容采用灌输式教学，在课程大纲的设计上不成体系、不够合理，教学目标不够明确，并未根据学生的具体情况调整教学内容和节奏，且授课方式过于单一，缺乏自主研讨和实践性环节，教学质量不佳。全英文油藏数模课程由于兼具较强的理论性与实践性，需要进行大量的理论教学与实际操作，单一的理论灌输如果不能运用有效的教学手段调动学生的积极性，后续的实践教学效果也将随之下降。在课程的答疑和考核等方面，也还存在着诸多问题，课程质量一般。

（三）教学效果不佳

全英文专业课授课对于任课教师的英语教学要求较高，需要教师同时具备较强的专业能力和英语水平。因此，许多学校由于师资力量薄弱，难以满足全英文专业课授课需求，对于已开设的全英文课程存在着全英文专业课形如专业英语课的倾向，很难达到较好的教学效果。同时，由于留学生同学大多来自不同国家，接受不同教育体系的培养，其基础知识水平和能力参差不齐，在学习中难以达到较好的学习效果。此外，油藏数模软件和机房等软硬件条件的不足，也使得油藏数模课的实践环节难以取得较好的效果。

二、改革的必要性和可行性

（一）教学资源的增加

国内外学者对于石油工程学科的研究进程从未停止，随着时间的推移，各学科理论基础建设正不断完善，尖端技术不断进步，先进成果层出不穷，大大丰富了各学科的知识资源储备。随着我国对外开放进程的不断推进，近年来，国内外学术交流也在不断加深，诸多国外前沿科技知识的引进也使得国内高校的教学资源获得了极大地丰富。此外，近年来国内外专家学者的实际实践经验也是高校课程教学的宝贵资源。而油藏数模软件的不断研发、完善和工业界运用，也为油藏数模课程的教学提供了源源不断的前沿教学资源。

（二）教学手段的多样化

时代的发展首先带来的是科技的进步，近年来各高校对于多媒体及多功能教室的运用逐渐普及，极大便利了如油藏数模等实践性课程的讲授和演示，且留学生对于图片信息有着较高的接受度和处理能力，多媒体技术的进步使得教师能够灵活运用图片与文字相结合，来实现较好的教学效果。其次，针对高等教育的教学新方式层出不穷，高校教学愈发重视培养学生自主思考、主动学习的能力，设置了大量的学生自主实践环节，让同学们在实践中获得知识的增长。可对相关知识形成较深的记忆和认识，同时增加师生间的开放式互动环节，大大促进了师生间的交流。最后，各种线上平台的使用使得在疫情等特殊时期的教学工作能够顺利推进，并能达到较好的教学效果。

（三）教师团队整体水平的上升

高等教育发展水平是一个国家发展水平和发展潜力的重要标志。21世纪以来，中国始终重视高等教育的发展，大力推进世界一流大学和一流学科的建设。一方面，中国各高校近年来吸引了来自不同领域的大批优秀人才，高校教师中具有海外留学经历者正逐年增加。因此，在高校师资力量不断壮大提升的过程中，全英文专业课程授课的可行性也得到了保障。另一方面，中国各高校积极参与国内外合作办学、联合培养，推进国内外学术交流活动，近年来邀请国外教授或知名学者前来访问或短期任教逐渐上升，这也大大促进了教师团队的发展，提高了全英文授课的可行性。

（四）国际化需求增加

中国石油大学（北京）走在了国内高校国际化建设的前列，近年来努力建设优质的国内外高校联合培养项目，增进国内外技术文化交流，并大力吸收世界各地海外的留学生和建立留学生班，重视留学生教育，形成了独特的教育体系。同时，本校每年还向世界各国优秀的大学派出大量留学生继续攻读学位，相当多的留学生完成学业后以优异的成绩归国继续发展。因此，开设全英文的油藏数值模拟课程，对于本校国际化的需求而言，已经迫在眉睫。

（五）学生综合素质水平增加

随着中国经济及科技的发展，越来越多的留学生选择来中国进行深造学习。在这个过程中，来华留学生的综合素质和能力也有了极大的提升，以中国石油大学（北京）石油工程专业为例，来自中亚、南美和非洲的研究生大多数有着较好的学习能力，英文表达和阅读能力强，在专业能力方面具有不逊于本土学生的专业知识基础和实践能力，且对于全球领域石油工程知识储备有着更深、更全面的认知。同时，近年来许多有留学需求的本土学生也开始选择全英文课程，本土学生通常基础知识扎实，有着较好的英文阅读和写作能力，通过全英文课程的训练，使得本土学生的听力和交流能力也能获得较大提升。

三、改革的内容及结果

（一）教学内容的改革

1.教学材料的改革。本课程使用全英文教学材料，采用欧美国家经典的1979年Aziz院士所撰写的《油藏数值模拟基础》课本，同时在授课过程中加入了近年来油藏数模软件发展最新成果的介绍。本课程全程采用全英文教学讲解，为了辅助中国学生的学习，还设立了油藏数值模拟中英文对照专业词库，供学生进行学习和参考。

2.教学大纲的改革。本课程大纲针对学生具体情况进行设置，本课程的大纲包括以下几个部分组成：课程前沿、油藏渗流的基本方程、单组分一维渗流问题的数值求解、多组分一维渗流问题的数值求解、多组分三维问题的数值求解、油藏数值模拟教学软件代码的分析、商业油藏数值模拟工业软件的应用及上机操作、课程总结归纳等。本课程大纲设计合理，涵盖了包括油藏数值模拟理论，偏微分方程数值求解的理论、教学用数模软件的源代码分析、商用工业软件的操作和应用等多方面的内容。最终教学效果优异，学生反映良好。

（二）教学体系的改革

1.教学手段的调整。产学研结合，既培养了学生使用商业软件的能力，也通过Matlab教学程序的运用让学生理解了数模软件的编写原理，从而更透彻地理解软件的工作模式，对油藏数值模拟能产生更好的认识。同时，广泛采用图片视频结合文字的多媒体教学，使得教学过程更加生动丰富，便于理解，使学生更好地接受课程知识。善于利用翻转式课堂教学，留出思考实践问题，给予学生较大的自主思考空间，鼓励学生自主探究和研讨，学生通过亲自动手编写程序以及相互之间的讨论学习，能够对知识有更深的理解和记忆。

2.授课模式的调整。在疫情期间，本课程采取了线上线下相结合的授课方式，以确保每一位学生都能积极参与到课堂中来，并取得了较好的效果。对于线上的同学，我们采用了“雨课堂”与腾讯会议双平台相结合的方式展开，供同学们选择适合自己的线上学习方式。同时在授课过程中采用开放提问式的授课方式，在授课过程中如遇问题可随时向老师提问，且老师在授课过程中随时关注线上同学的在线学习情况，以保证线上同学的问题能得到及时解决。对于传统的线下授课同学，同样支持多媒体教室的使用，在授课过程中老师与学生间进行积极互动，并设置了课前课后的答疑环节。

（三）考核方式的改革

本课程采用合理的考核方式，具体内容包括平时考勤（10%）、平时作业（20%）、课程大作业（20%）和期末开卷考试（50%）。考核考虑平时、大作业和考试等诸多因素，引导学生在课程中积极参与各个环节，获得相应的知识。大作业一般为油藏数值模拟软件的实际操作，同时也包含了一部分基于Matlab的油藏数值模拟教学程序的程序编写工作，其为学生未来诸如本科毕业论文等科研工作打下坚实的基础。期末考试设计合理，理论与应用相结合，充分考查学生对课程知识的掌握和应用情况。

（四）成绩

本课程通过平时成绩结合大作业和期末考试来进行成绩认定，同时对学生进行一次问卷调查以明确课程建设的效果。其中考试成绩如表1所示，可见经综合成绩评定，大部分学生的成绩集中在90～80分段，且无成绩不及格的情况，总体教学效果良好，学生实际知识掌握的情况较好。

表1 考试成绩分布

课程问卷调查涵盖了知识掌握情况、课程内容设置的合理性、教师授课水平、课堂授课氛围、课后答疑情况等四个方面，调查结果分为优、良、中、差四个等级，其中学生选择“优”选项的比例如表2所示，可见大部分同学对此课程综合授课情况呈较为满意的状态，大多数同学认为通过本课程的设置掌握了完善且合理的知识内容，课程设置合理，同时课上课后均有较好的教学体验。

表2 考试成绩分布

综上所述，本次“油藏数值模拟”课程的全英文教学改革取得了较为优异的成绩，也是中国石油大学（北京）国际化教学改革的必然成果。此次改革促进了国内外学术交流，为有全英文授课需求的同学们提供了极大便利，得到了较好的教学效果和同学们的普遍认同。由此可见，此次改革对国家、学校和个人都具有积极正面的作用，顺应国际化发展趋势的全英文教学改革势在必行。