龍政軍

鉆井液工藝課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索

龍政軍

分析了鉆井液工藝課程的鉆井液實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題。討論了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、研究探索性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)在人才培養(yǎng)中的作用。為鉆井液實(shí)驗(yàn)教學(xué)中將目前的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為“三性”實(shí)驗(yàn)，提出了具體的改革方案和措施。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)；鉆井液工藝；“三性”實(shí)驗(yàn)；能力培養(yǎng)

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，社會(huì)需要具有較強(qiáng)綜合能力尤其是創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力的人才。高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論與實(shí)踐相結(jié)合、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)。

鉆井液工藝課程是石油工程專業(yè)鉆井方向本科和鉆井技術(shù)專業(yè)?？票匦薜膶I(yè)課程之一，具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐性。鉆井液實(shí)驗(yàn)是該課程很重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)接近課程總學(xué)時(shí)20%。學(xué)生畢業(yè)后主要將從事鉆井工藝技術(shù)工作，其工作內(nèi)容與鉆井液工藝密切相關(guān)，而部分學(xué)生還將直接從事現(xiàn)場(chǎng)鉆井液工藝技術(shù)工作，經(jīng)常要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求做實(shí)驗(yàn)。因此，搞好鉆井液實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可謂關(guān)系重大。

一、鉆井液實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

按我校石油工程專業(yè)的鉆井液工藝課程大綱，鉆井液實(shí)驗(yàn)為鉆井液工藝課程附屬實(shí)驗(yàn)，共計(jì)8學(xué)時(shí)，安排了4個(gè)必做實(shí)驗(yàn)，即：鉆井液常規(guī)性能測(cè)量與配漿、鉆井液流變性測(cè)定與加重、鉆井液的侵污與處理、聚合物鉆井液的配制與性能調(diào)節(jié)，都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均安排2學(xué)時(shí)。目前，鉆井液實(shí)驗(yàn)教學(xué)中主要存以下幾方面的問題：

第一，把實(shí)驗(yàn)課純粹當(dāng)成理論課的附屬。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重心不在于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和分析問題的能力，而僅為幫助學(xué)生對(duì)有關(guān)理論課內(nèi)容的理解和驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)的目的單一。

第二，實(shí)驗(yàn)不是全面系統(tǒng)地統(tǒng)籌安排，而是跟著理論課教學(xué)走。每次只安排一個(gè)單獨(dú)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之間缺乏相互聯(lián)系與協(xié)調(diào)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重復(fù)、脫節(jié)、遺漏、不系統(tǒng)，綜合性缺乏。如鉆井液性能不論常規(guī)還是流變性量測(cè)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都必須進(jìn)行，沒有必要單一安排。

第三，實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式單一，教學(xué)手段落后，教學(xué)方法機(jī)械。實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然以知識(shí)傳授為核心的靜態(tài)方式在進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生的創(chuàng)新心理得不到滿足，創(chuàng)造能力得不到培養(yǎng)，個(gè)性得不到充分發(fā)展。

第四，由于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的影響，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)原理、使用儀器、處理劑、實(shí)驗(yàn)步驟等實(shí)驗(yàn)的全過程都告訴學(xué)生，學(xué)生只須按要求按部就班地去操作，用不著查資料、思考及創(chuàng)新，嚴(yán)重影響了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣，抑制了學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)的積極性。如學(xué)生在進(jìn)行鉆井液配制和處理實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師把配方、處理劑種類和加量及性能要求的參數(shù)等，都無一遺漏地告訴學(xué)生，學(xué)生幾乎不用思考，依葫蘆畫瓢就是。

上述問題，是一種較為普遍的現(xiàn)象，癥結(jié)在于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的觀念和認(rèn)識(shí)。深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，推行“三性”實(shí)驗(yàn)是問題的重要途徑。

二、“三性”實(shí)驗(yàn)及其作用

知識(shí)經(jīng)濟(jì)呼喚創(chuàng)新人才。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力，造就創(chuàng)新型人才，對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，就必須讓學(xué)生既動(dòng)手又動(dòng)腦。實(shí)驗(yàn)是科學(xué)創(chuàng)新的源和本。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校教學(xué)不可或缺的重要組成部分，它在培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力方面所起到的重要作用是其他任何教學(xué)形式都無法替代的［1］。

“三性”實(shí)驗(yàn)一般指設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、研究探索性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)。就層次而言，所有實(shí)驗(yàn)可分為基礎(chǔ)性和提高性兩大類；從實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能看，可分為演示性、驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計(jì)性、研究探索性實(shí)驗(yàn)［2］。演示性和實(shí)證性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，而“三性”實(shí)驗(yàn)為提高性實(shí)驗(yàn)。對(duì)于高校來說，除進(jìn)行一些必要的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)外，大力推行“三性”實(shí)驗(yàn)，是實(shí)現(xiàn)高素質(zhì)人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要手段之一。

（一）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)及其作用

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊蠛蛯?shí)驗(yàn)條件，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)器材、擬定實(shí)驗(yàn)操作程序，自己加以實(shí)施，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析處理的實(shí)驗(yàn)［2］。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式相比，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。在實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖敲鞔_的，具有唯一性，但達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膶?shí)驗(yàn)條件、方法手段、途徑是可以變化的，是不盡相同的。如針對(duì)鉆井液鈣侵污的處理，可選擇不同種類的抗鈣處理劑，選擇的加量也可以不相同。要使受侵污鉆井液在處理后達(dá)到相同的性能指標(biāo)，可以通過不同的處理途徑來實(shí)現(xiàn)，處理方案也是不同的。

不同學(xué)生的知識(shí)能力和思維方式方法是不同的。在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過獨(dú)立思考、分析，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)，他們處于主動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)，個(gè)性得到尊重，主動(dòng)學(xué)習(xí)積極性得到有效調(diào)動(dòng)，有益于獨(dú)立思考，特別是有利于創(chuàng)新思維的發(fā)揮，有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

（二）研究探索性實(shí)驗(yàn)及其作用

研究探索性實(shí)驗(yàn)，一般是根據(jù)學(xué)生創(chuàng)新能力和科研能力培養(yǎng)的需要，針對(duì)某一或某些選定的研究目標(biāo)所進(jìn)行的具有探索性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)。這是高等學(xué)校創(chuàng)造條件，使學(xué)生較早參加科研和創(chuàng)新活動(dòng)的一種重要形式。研究探索性實(shí)驗(yàn)是體現(xiàn)科學(xué)研究和探索創(chuàng)新性質(zhì)的一種“設(shè)計(jì)性”實(shí)驗(yàn)，具有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自主性、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的未知性和實(shí)驗(yàn)手段、方法的探索性特征［2］。其本質(zhì)特征含義為“試驗(yàn)”。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可根據(jù)某個(gè)學(xué)科研究的實(shí)際方向來安排，也可根據(jù)學(xué)生知識(shí)水平、能力及興趣，在教師的指導(dǎo)下確定。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完全由學(xué)生本人確定，或者在教師指導(dǎo)下確定。這種自主性有利于學(xué)生個(gè)性形成和發(fā)展。研究探索性實(shí)驗(yàn)結(jié)果的未知性，可激發(fā)學(xué)生的求知欲望和好奇心，增加對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，激勵(lì)不斷探索和創(chuàng)新。實(shí)驗(yàn)本身是一個(gè)研究探索過程，實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)手段，在實(shí)驗(yàn)過程中要根據(jù)需要去探索或變化調(diào)整。因此，可以起到培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、科研基本能力和素質(zhì)的作用。

（三）綜合性實(shí)驗(yàn)及其作用

教育部頒發(fā)的高等學(xué)校教學(xué)工作水平評(píng)估方案，把綜合性實(shí)驗(yàn)解釋為“實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及本課程的綜合知識(shí)，或與本課程相關(guān)知識(shí)的實(shí)驗(yàn)”［3］。筆者認(rèn)為，綜合并不局限于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的綜合，還應(yīng)包涵實(shí)驗(yàn)方法和手段的綜合。綜合性實(shí)驗(yàn)的目的與作用，包涵實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、研究探索性以及學(xué)生操作技能培養(yǎng)等綜合作用。如由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)多重結(jié)果及目的的作用，即達(dá)到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、研究探索和實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備操作技能提高的目的和作用。

通過實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法和手段的綜合，對(duì)學(xué)生的知識(shí)、能力、素質(zhì)形成綜合的訓(xùn)練與培養(yǎng)。也就是說，在實(shí)際綜合性實(shí)驗(yàn)中，可擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)綜合性的范圍，將“三性”特征包涵在廣義“綜合性”實(shí)驗(yàn)中，起到對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)的作用。

三、開展鉆井液“三性”實(shí)驗(yàn)的對(duì)策

要開展鉆井液“三性”實(shí)驗(yàn)教學(xué)，就必須改變單純?yōu)轵?yàn)證理論而開設(shè)實(shí)驗(yàn)課的狀況，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。就我校目前開設(shè)的鉆井液實(shí)驗(yàn)情況看，要把驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)?“三性”實(shí)驗(yàn)，則需要做好以下幾方面的基礎(chǔ)工作：

第一，調(diào)整或整合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在保證不減少實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容前提下，從“三性”實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)考慮，將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和整合。

第二，改變實(shí)驗(yàn)要求，破除原有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。將調(diào)整和整合的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，根據(jù)其特點(diǎn)合理地變?yōu)樵O(shè)計(jì)性、研究探索性或綜合性實(shí)驗(yàn)。

第三，與理論課教學(xué)相結(jié)合，從理論課教學(xué)的內(nèi)容、進(jìn)度和實(shí)驗(yàn)課安排及要求協(xié)調(diào)考慮，整體進(jìn)行鉆井液實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，突出“三性”實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)。

第四，“三性”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不同，教學(xué)要求也不同，需要按“三性”實(shí)驗(yàn)重新編寫鉆井液實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。要求學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、鉆井液及處理配方，自行選擇實(shí)驗(yàn)方法、擬定實(shí)驗(yàn)操作程序。指導(dǎo)書只給出要求達(dá)到的鉆井液性能考核指標(biāo)或結(jié)果指標(biāo)。

針對(duì)擬實(shí)行的鉆井液“三性”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提出如下具體實(shí)現(xiàn)途徑：

（1）在與原實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)量和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)保持不變的情況下，將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和整合（見表1）。鉆井液性能測(cè)量不再單獨(dú)作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而是包括在每個(gè)實(shí)驗(yàn)之中。聚合物鉆井液實(shí)驗(yàn)也不單獨(dú)做，而是包括在實(shí)驗(yàn)2或?qū)嶒?yàn)3中進(jìn)行，即配制聚合物鉆井液來做加重或浸污實(shí)驗(yàn)。調(diào)整和整合后，在保持原來實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加“新型鉆井液處理劑應(yīng)用配方研究”實(shí)驗(yàn)，使其更易滿足“三性”實(shí)驗(yàn)的功能要求。

表1 鉆井液“三性”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排

（2）全部實(shí)驗(yàn)，都要求學(xué)生按設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的要求，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)器材、擬定實(shí)驗(yàn)操作程序，完成實(shí)驗(yàn)并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析處理。如果與鉆井液理論課程及鉆井工程課程設(shè)計(jì)結(jié)合，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目2可要求學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，事先進(jìn)行鉆井液體系和性能參數(shù)設(shè)計(jì)，再通過實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)來完成實(shí)驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)綜合運(yùn)用的目的。

（3）從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的綜合性考慮，拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均涉及本課程的綜合知識(shí)，或與本課程相關(guān)知識(shí)。每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)均要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備的操作（需要進(jìn)行鉆井液流變性、濾失造壁性、密度等全套常規(guī)鉆井液性能的測(cè)量），包涵了對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)與技能訓(xùn)練，體現(xiàn)了較強(qiáng)的綜合性。

（4）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目4是專門針對(duì)研究探索性實(shí)驗(yàn)制定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)生可選用最新（最新研制或國內(nèi)未使用過）的鉆井液處理劑，通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（試驗(yàn)）方案，來考察其性能及特點(diǎn)，如抗高溫性、抗鹽鈣性、鉆井液體系的復(fù)配性等，研究探索其作用效果、適用的鉆井液體系及相適應(yīng)的地層巖石性質(zhì)等。當(dāng)然，適于鉆井液研究探索性實(shí)驗(yàn)（試驗(yàn)）的項(xiàng)目很多，教師可根據(jù)科研項(xiàng)目的需要來確定，也可讓學(xué)生自行確定。

所設(shè)置的鉆井液實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目全部為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。根據(jù)鉆井液實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)配方、處理方案、選擇的處理劑種類及加量和實(shí)驗(yàn)方法等，都不一定完全合適，都不一定一次就能夠全部達(dá)到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求的鉆井液性能指標(biāo)體系，需要不斷地探索、改進(jìn)。這就體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的研究探索屬性。

（5）在實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中，可能會(huì)存在學(xué)時(shí)不足的問題。學(xué)生自行設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施，一般不可能保證一次成功，需要反復(fù)探索、調(diào)整。這可通過合理安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間加以解決，一是占用部分自習(xí)時(shí)間，二是進(jìn)行開放性實(shí)驗(yàn)，三是進(jìn)行教學(xué)計(jì)劃調(diào)整，設(shè)置實(shí)驗(yàn)專周。

四、結(jié)論與認(rèn)識(shí)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行“三性”實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的功能作用，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)真正成為造就創(chuàng)新型人才和實(shí)用技能型人才的重要手段之一。這是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的基本方向。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行“三性”實(shí)驗(yàn)，必須打破常規(guī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。首要推行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，這是實(shí)現(xiàn)“三性”實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵和前提。通過實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與相關(guān)知識(shí)綜合性的擴(kuò)展，形成具有驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、研究探索性以及學(xué)生操作技能和素質(zhì)培養(yǎng)等綜合作用的廣義綜合性實(shí)驗(yàn)，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合能力素質(zhì)的目的。

本文提出的鉆井液“三性”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，不須增加任何其它條件，完全能滿足教育部“普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作水平評(píng)估指標(biāo)體系”中關(guān)于實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與體系和綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)（比例≥80%,效果好）的要求。

[1]楊毅敏.高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].海南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2003（1）.

[2]曹中一.“三性”實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵與特征[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2003（4）.

[3]教育部高等教育司.普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作水平評(píng)估方案（試行）[S].2002.

G642.4

A

1673-1999（2012）07-0180-03

龍政軍（1956-），男，四川仁壽人，重慶科技學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)院副教授。

2012-03-26