姚艷斌，劉大錳，許 浩，唐書恒

中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 能源學(xué)院，北京 100083

教學(xué)方法

“煤與煤層氣地質(zhì)學(xué)”課程教學(xué)改革探索

姚艷斌，劉大錳，許 浩，唐書恒

中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 能源學(xué)院，北京 100083

“煤與煤層氣地質(zhì)學(xué)”是中國地質(zhì)大學(xué)（北京）資源勘查工程（油氣地質(zhì)方向）專業(yè)首次開設(shè)的一門專業(yè)必修課。本文基于對學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研和教學(xué)經(jīng)驗，針對課程在教學(xué)過程中存在的主要問題，重新厘定了課程的教學(xué)目標(biāo)與定位。圍繞新的課程教學(xué)定位，在教學(xué)內(nèi)容方法著重對課程內(nèi)容的系統(tǒng)性、連貫性和完整性進(jìn)行了調(diào)整。在教學(xué)方法方面，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了實驗教學(xué)與實踐環(huán)節(jié)的改革。

煤與煤層氣地質(zhì)學(xué)；煤地質(zhì)學(xué)；煤層氣地質(zhì)學(xué)；教學(xué)改革

煤地質(zhì)學(xué)是研究煤的生成過程與控制因素，煤的成分、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，煤層及與其共伴生礦產(chǎn)空間分布規(guī)律的科學(xué)，也稱煤田地質(zhì)學(xué)[1-2]，它是國內(nèi)大部分地、礦、油類高校地質(zhì)工程專業(yè)和資源勘查工程專業(yè)的核心專業(yè)課。中國煤地質(zhì)學(xué)已經(jīng)歷萌芽、創(chuàng)建準(zhǔn)備、創(chuàng)建和發(fā)展四個階段[3]，并隨著社會主義市場發(fā)展而不斷完善和拓展新的研究領(lǐng)域[1，4]。20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)外煤層氣產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，使得煤地質(zhì)學(xué)與石油天然氣地質(zhì)學(xué)交叉，并產(chǎn)生了新的分支科學(xué)—煤層氣地質(zhì)學(xué)，也使得煤地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域出現(xiàn)了前所未有的活躍。

煤層氣地質(zhì)學(xué)以研究煤層氣成分與形成，氣體在煤層內(nèi)賦存與運(yùn)移，煤層氣分布與富集以及煤層氣資源勘探開發(fā)地質(zhì)評價為主要內(nèi)容，是介于煤地質(zhì)學(xué)和天然氣地質(zhì)學(xué)之間的邊緣學(xué)科[4]。由于煤層氣為以吸附狀態(tài)賦存于煤層中的非常規(guī)天然氣，煤層既是煤層氣的源巖，又是儲集巖。因此，煤地質(zhì)學(xué)是煤層氣地質(zhì)學(xué)的基礎(chǔ)，煤層氣地質(zhì)學(xué)是煤地質(zhì)學(xué)的拓展分支。

“煤與煤層氣地質(zhì)學(xué)”是面向中國地質(zhì)大學(xué)（北京）資源勘查工程（油氣地質(zhì)方向）專業(yè)的一門綜合煤地質(zhì)學(xué)與煤層氣地質(zhì)學(xué)的一門專業(yè)主干課程，該課程為國內(nèi)相關(guān)地、礦、油類高等院校首次開設(shè)?；诠P者對中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）、中國礦業(yè)大學(xué)等學(xué)校的調(diào)研和全面系統(tǒng)的了解工作，結(jié)合在該課程教學(xué)過程中和與學(xué)生和相關(guān)就業(yè)單位交流的切身體會，本文將重點(diǎn)分析該課程教學(xué)中目前存在的主要問題，探討課程教學(xué)改革定位，并提對該課程在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面改革的初步設(shè)想。

一、課程教學(xué)中存在的問題

“煤與煤層氣地質(zhì)學(xué)”課程教學(xué)主要存在以下4個方面的問題。

1.教學(xué)目標(biāo)和定位不清楚

我?！懊号c煤層氣地質(zhì)學(xué)”是在2010的本科教學(xué)大綱調(diào)整時，取代之前的“煤田地質(zhì)學(xué)”而產(chǎn)生的。筆者曾在2010—2013年分別從事過“煤田地質(zhì)學(xué)”和“煤與煤層氣地質(zhì)學(xué)”的教學(xué)工作。

“煤與煤層氣地質(zhì)學(xué)”新課程設(shè)立后，因缺乏系統(tǒng)的調(diào)研和教學(xué)研究，并未明確該課程的教學(xué)目標(biāo)定位。原教學(xué)過程中僅將原來的32學(xué)時的“煤田地質(zhì)學(xué)”壓縮為16學(xué)時，并增加了16學(xué)時的煤層氣地質(zhì)學(xué)課程，實質(zhì)上是機(jī)械地將兩門課程合二為一。加之并沒有合適的針對性教材，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中很難抓住學(xué)習(xí)重點(diǎn)，很難把握兩個學(xué)科的發(fā)展和聯(lián)系，也無法明確課程學(xué)習(xí)的意義。

2.課程內(nèi)容的系統(tǒng)性、連貫性、完整性不強(qiáng)，內(nèi)容側(cè)重不明確

在“煤與煤層氣地質(zhì)”教學(xué)中，如何將煤地質(zhì)學(xué)與煤層氣地質(zhì)學(xué)進(jìn)行有機(jī)融合，使學(xué)生能夠更好地理解本課程的教學(xué)內(nèi)容，對資源勘查工程（油氣地質(zhì)方向）本科專業(yè)教學(xué)之類的提高和人才培養(yǎng)顯得尤為重要。事實上，煤地質(zhì)學(xué)與煤層氣地質(zhì)學(xué)存在諸多交叉、重復(fù)，而且煤層氣地質(zhì)學(xué)的很多內(nèi)容是煤地質(zhì)學(xué)的科學(xué)外延，若將這些內(nèi)容進(jìn)行重新梳理、明確重點(diǎn)，勢必有利于學(xué)生的更好的融會貫通，提高教學(xué)效果。

3.課程教學(xué)內(nèi)容部分需要更新和完善

原來的教學(xué)過程中采用邵震杰1993年出版的《煤田地質(zhì)學(xué)》作為參考教材[5]。由于近年來煤地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域取得了許多重要的研究進(jìn)展，特別是在含煤巖系沉積學(xué)、煤田構(gòu)造、煤巖學(xué)、煤變質(zhì)等方面[1]，這些研究進(jìn)展需要補(bǔ)充到教學(xué)內(nèi)容中去。此外，隨著國內(nèi)外煤層氣的大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)，煤層氣地質(zhì)學(xué)的相關(guān)理論不斷成熟和完善，新資料、新實例的補(bǔ)充，以及從實踐研究中取得的新認(rèn)識、新理論和新方法的不斷發(fā)現(xiàn)和增加，“煤與煤層氣地質(zhì)學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)該跟上國內(nèi)煤層氣勘探開發(fā)的時代步伐，及時進(jìn)行部分內(nèi)容的更新、完善和調(diào)整。

4.教學(xué)方法不足

對于地質(zhì)學(xué)科實驗課是課堂理論教學(xué)之外的又一個重要輔助教學(xué)環(huán)節(jié), 實驗課是訓(xùn)練學(xué)生動手、動腦理論聯(lián)系實際的重要橋梁，特別是煤巖學(xué)部分教學(xué)時，對各煤巖顯微組分的講解課堂教學(xué)往往過于平淡，無法使學(xué)生深刻體會到各顯微亞組分的鑒別特征。由于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中動手實際觀察不足，使得學(xué)生對該內(nèi)容理解較為膚淺，以致無法有效掌握實際工作中煤巖宏觀與微觀鑒定方法，影響了教學(xué)效果。為了使課程教學(xué)達(dá)到學(xué)以致用的教學(xué)目的，需要改進(jìn)現(xiàn)有的教學(xué)方法，并增加實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容。

二、課程教學(xué)改革的目標(biāo)和定位

本課程教學(xué)目標(biāo)的確定堅持以市場需求為導(dǎo)向，以充分發(fā)揮我?，F(xiàn)有師資力量等教學(xué)資源為基本原則。我國的煤層氣產(chǎn)業(yè)自2006年實現(xiàn)商業(yè)化以來，截止2013年底年產(chǎn)能已突破60億m3，已稱為常規(guī)天然氣的有力補(bǔ)充。據(jù)秦勇等[6]對中國煤層氣地面井中長期生產(chǎn)規(guī)模的情景預(yù)測結(jié)果，即使煤層氣產(chǎn)業(yè)以較低規(guī)模發(fā)展，預(yù)計在4個五年計劃末期的全國煤層氣產(chǎn)量規(guī)模也將達(dá)到113 億m3，將在國內(nèi)能源結(jié)構(gòu)中起到舉足輕重的作用，因此煤層氣產(chǎn)業(yè)具備廣闊的發(fā)展前景。據(jù)筆者調(diào)查，目前國內(nèi)從事煤層氣產(chǎn)業(yè)的單位主要有中石油、中石化、中國海油（包括中聯(lián)煤層氣公司）、延長石油公司及其下屬分公司，各煤田地勘部門，及其他國家或地方煤炭企業(yè)和公司。這些單位的煤層氣人才缺口非常大，而且有隨著煤層氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而日益緊缺的趨勢。相比較，隨著我國的煤田地質(zhì)勘察已經(jīng)大部分進(jìn)入后期精查階段，各煤田單位或煤炭企業(yè)對煤田地質(zhì)勘察類人才的需求日益減少。同時，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）是國家發(fā)改委批準(zhǔn)的煤層氣開發(fā)利用國家工程研究中心的股東單位中的唯一高校，同時先后承擔(dān)了國家地質(zhì)調(diào)查、國家“973計劃”和國家科技重大專項等多項國家重大研究課題，培養(yǎng)了一支專業(yè)化、高水平的煤層氣科研和教學(xué)隊伍。鑒于上述考慮，煤與煤層氣課程教學(xué)的目標(biāo)，應(yīng)側(cè)重煤層氣勘探開發(fā)技術(shù)人才培養(yǎng)為主，兼顧煤田勘察技術(shù)人才的培養(yǎng)。相應(yīng)地，在課程教學(xué)中應(yīng)該側(cè)重煤層氣地質(zhì)學(xué)的教學(xué)，同時兼顧煤地質(zhì)學(xué)部分的煤巖學(xué)和聚煤規(guī)律等教學(xué)內(nèi)容。

本課程的教學(xué)目標(biāo)：通過課程教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生熟悉在實際煤層氣勘探開中所經(jīng)常遇到的相關(guān)地質(zhì)理論和工作方法，了解當(dāng)前國內(nèi)外煤與煤層氣地質(zhì)的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展，從而使學(xué)生畢業(yè)后更好地適應(yīng)從事煤田地質(zhì)勘探與煤層氣勘探開發(fā)方面的分析工作和理論研究的需要。

三、課程教學(xué)改革

1.教學(xué)改革的總體原則

針對“煤與煤層氣地質(zhì)學(xué)”教學(xué)過程中存在的關(guān)鍵問題，在重視優(yōu)秀的教學(xué)方法與技巧應(yīng)用的同事，重點(diǎn)解決與教學(xué)質(zhì)量關(guān)系密切的課程內(nèi)容整合與更新這一關(guān)鍵問題。首先在教學(xué)內(nèi)容上，做到具有比較強(qiáng)的系統(tǒng)性、連貫性和完整性、新穎性，其次，還大膽探索提高“煤與煤層氣地質(zhì)學(xué)”課堂教學(xué)質(zhì)量的主要方法和措施，最終達(dá)到全面提升資源勘查工程（油氣地質(zhì)方向）本科高年級課程教學(xué)實效性的目的。

在教學(xué)內(nèi)容上，將“煤與煤層氣地質(zhì)學(xué)”定位在重點(diǎn)講授煤巖學(xué)特征、煤儲層發(fā)育與地質(zhì)控制、煤層氣成藏與富集的地質(zhì)控制、煤儲層物性與含氣性、煤儲層評價及優(yōu)選等5項主要內(nèi)容。該課程是“煤地質(zhì)學(xué)”與“煤層氣地質(zhì)學(xué)”的有機(jī)融合而成的一門課程，因此課程改革時需要參考兩門課程的特點(diǎn)與內(nèi)在聯(lián)系。

2.教學(xué)內(nèi)容改革

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）資源勘查工程專業(yè)（油氣地質(zhì)方向）在成立之初就開設(shè)了“煤（田）地質(zhì)學(xué)”，并歷經(jīng)多次歷史沿革。以往的教學(xué)內(nèi)容主要包括：緒論、成煤作用、煤巖學(xué)、煤的工業(yè)分類及用途、煤系與成煤沉積體系、聚煤盆地和聚煤古構(gòu)造、煤層發(fā)育及其控制因素、煤化作用與煤變質(zhì)作用、與煤有關(guān)的無機(jī)礦產(chǎn)、煤與油氣的關(guān)系、煤炭資源分布與可持續(xù)發(fā)展，共32學(xué)時（表1）。按照教學(xué)改革目標(biāo)與定位，突出煤層氣地質(zhì)教學(xué)內(nèi)容，做好煤地質(zhì)學(xué)與煤層氣地質(zhì)學(xué)的有機(jī)銜接工作。在“煤與煤層氣地質(zhì)學(xué)”中的煤地質(zhì)內(nèi)容部分按照重要性順序，依次主要講授煤巖學(xué)、煤系與成煤沉積體系、聚煤盆地和聚煤古構(gòu)造、煤化作用與煤變質(zhì)作用、煤層形態(tài)、厚度及其控制因素等內(nèi)容；簡化、合并或省略煤的工業(yè)分類及用途、與煤有關(guān)的無機(jī)礦產(chǎn)、煤與油氣的關(guān)系、煤炭資源分布與可持續(xù)發(fā)展等內(nèi)容（表1）。調(diào)整后的課程主要體現(xiàn)了兩個特點(diǎn)：一是突出煤巖和煤變質(zhì)部分授課內(nèi)容，這為煤層氣地質(zhì)學(xué)部分的煤儲層物性與含氣性主體內(nèi)容的講授提供了課程基礎(chǔ)；二是突出煤系與成煤沉積體系內(nèi)容，這為煤層氣地質(zhì)學(xué)部分的煤層氣成藏與富集主體內(nèi)容的講授提供了課程基礎(chǔ)。經(jīng)過內(nèi)容調(diào)整使得整個課程體系的系統(tǒng)性、連貫性和完整性增強(qiáng)，教學(xué)目標(biāo)更加清楚。

表1 “煤地質(zhì)學(xué)”、“煤層氣地質(zhì)學(xué)”及“煤與煤層氣地質(zhì)學(xué)”教學(xué)內(nèi)容對比一覽表

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）在2010年首次在資源勘查與工程專業(yè)下設(shè)置了新能源地質(zhì)工程方向，并設(shè)置了“煤層氣地質(zhì)學(xué)”的課程。該課程的教學(xué)內(nèi)容包括：緒論、煤層氣的成因及其判識、煤層氣的賦存機(jī)理和成藏條件、孔-裂隙特征與控制因素、煤體結(jié)構(gòu)特征與分類、煤儲層滲透性與控制因素、煤儲層壓力特征與控制因素、含氣量和含氣飽和度特征與控制因素、煤層氣有利勘探區(qū)優(yōu)選、煤層氣勘探方法與技術(shù)規(guī)范等（表1）。按照教學(xué)改革目標(biāo)與定位，在“煤與煤層氣地質(zhì)學(xué)”中的煤層氣地質(zhì)學(xué)部分按照重要性順序，依次主要講授煤儲層物性特征與控制因素、煤層氣的賦存機(jī)理和成藏條件、煤層含氣量與含氣飽和度、煤儲層評價與有利區(qū)優(yōu)選；簡化、合并或省略煤層氣的成因及其判識、煤體結(jié)構(gòu)特征與分類、煤儲層壓力特征與控制因素、煤層氣勘探方法與技術(shù)規(guī)范等內(nèi)容（表1）。經(jīng)調(diào)整后的課程內(nèi)容重點(diǎn)突出了煤儲層物性與煤層氣成藏富集規(guī)律兩項主要內(nèi)容。這正是中國地質(zhì)大學(xué)（北京）煤層氣研究團(tuán)隊近年來的集中攻關(guān)方向與優(yōu)勢所在。同時，煤層氣國家中心中國地質(zhì)大學(xué)（北京）煤儲層實驗室可保障課程教學(xué)取得良好的教學(xué)效果。因此，調(diào)整后的教學(xué)內(nèi)容集中體現(xiàn)了我校的教學(xué)優(yōu)勢與教學(xué)特色。通過將研究團(tuán)隊取得的新認(rèn)識、新理論和新方法引入教學(xué)過程中，勢必能夠提高課程的整體教學(xué)效果。

3.教學(xué)方法改革

針對教學(xué)方法中存在的問題，加強(qiáng)了實驗教學(xué)與實踐環(huán)節(jié)內(nèi)容。主要增加的實驗內(nèi)容包括：

（1）增加不同變質(zhì)程度煤種的宏觀觀察（煤類的識別）、煤巖宏觀特征識別（宏觀煤巖類型和宏觀煤巖組分的識別）、煤體結(jié)構(gòu)觀察，取代原“煤地質(zhì)學(xué)”部分的煤的工業(yè)分類及用途和原“煤層氣地質(zhì)學(xué)”部分的煤體結(jié)構(gòu)特征與分類的課堂教學(xué)內(nèi)容。

（2）將原“煤地質(zhì)學(xué)”課程中煤巖學(xué)設(shè)定的“4學(xué)時課堂教學(xué)+2學(xué)時實驗教學(xué)”改為“2學(xué)時課堂教學(xué)+4學(xué)時實驗教學(xué)”（表1），增加了顯微煤巖組分(以中低變質(zhì)的煤為主) 識別和顯微煤巖定量方法(顯微組分、顯微煤巖類型)的實驗教學(xué)內(nèi)容。

（3）在煤儲層物性特征與控制因素授課部分增加煤巖割理手標(biāo)本觀察、描述和煤巖顯微裂隙觀察兩項實驗教學(xué)內(nèi)容。通過加強(qiáng)實踐教學(xué)內(nèi)容，不僅增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，還培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力，也使學(xué)生畢業(yè)后能夠能夠系統(tǒng)掌握煤地質(zhì)的野外、室內(nèi)分析方法, 并能夠結(jié)合相關(guān)學(xué)科的進(jìn)展進(jìn)行煤與煤層氣地質(zhì)學(xué)的前沿課題研究。

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Title: Teaching Reformation on the Course of Coal and Coalbed Methane Geology

Author(s): YAO Yan-bin, LIU Da-meng, XU Hao, TANG Shu-heng

Coal and Coalbed Methane Geology; Coal Geology； Coalbed Methane Geology；teaching reform

G642

A

1006-9372 （2014）02-0080-04

2014-03-25。

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）“高等學(xué)校特色專業(yè)建設(shè)項目”（TS12560）資助。

姚艷斌，男，副教授，主要從事煤與煤層氣地質(zhì)的教學(xué)和研究工作。