李春蘭

摘 要：油層物理課是石油工程專(zhuān)業(yè)必修課程，是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。因此，油層物理實(shí)驗(yàn)是油層物理課的必修環(huán)節(jié)。為提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，針對(duì)油層物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的局限性和難題，編制了仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件。該文對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)越性進(jìn)行了闡述，對(duì)油層物理仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件及應(yīng)用情況進(jìn)行了介紹。仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革和嘗試，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：油層物理 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 仿真

中圖分類(lèi)號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）02（b）-0112-03

Abstract：Petroleum physics is a required course of petroleum engineering.It is a specialized basic course based on experiments.So experiments is a compulsory part of this course.In order to improve the effect of experiment teaching，have written simulation software of experiment teaching，aiming at the limitation and difficulty in reservoir physics experiment teaching.This paper expounds the superiority of the simulation experiment teaching，and introducd the application of simulation software in reservoir physics experiment teaching.as a new reform and attempt，achieved good teaching results in experiment teaching.

Key Words：Reservoir Physics；Experiment teaching；Simulation

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、解決實(shí)際問(wèn)題能力、理論聯(lián)系實(shí)際能力的重要環(huán)節(jié)。實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的缺失或薄弱，勢(shì)必造成理論與實(shí)踐的脫節(jié)，培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生高分低能，缺乏創(chuàng)新能力。這樣的學(xué)生很難適應(yīng)社會(huì)的需求[1-3]。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要投入大量資金購(gòu)買(mǎi)儀器設(shè)備，需要場(chǎng)地建設(shè)實(shí)驗(yàn)室。近幾年學(xué)校招生規(guī)模迅速擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)資金及實(shí)驗(yàn)面積不足、設(shè)備臺(tái)套數(shù)不足、指導(dǎo)教師缺乏等問(wèn)題。嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

隨著計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的迅猛發(fā)展，仿真技術(shù)在各領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛。作為新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)得到了廣泛應(yīng)用。它具有開(kāi)發(fā)、維護(hù)費(fèi)用低，不受場(chǎng)地限制，功能強(qiáng)大等優(yōu)勢(shì)。不僅可以節(jié)省很多的人力、物力和財(cái)力，而且還可以提高學(xué)生的興趣。

1 仿真模擬教學(xué)的優(yōu)越性

與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，仿真模擬教學(xué)具有以下優(yōu)勢(shì)[4-5]。

（1）節(jié)省成本。

由于專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)儀器通用性差，一般價(jià)格比較昂貴，維修困難。仿真軟件可以大大降低成本，不受臺(tái)套數(shù)限制。仿真實(shí)驗(yàn)軟件的運(yùn)行只需要一臺(tái)電腦，而目前電腦的普及程度非常高，已成為人們學(xué)習(xí)和生活的基本工具。電腦成本也越來(lái)越低。

（2）節(jié)省空間。

專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)儀器利用率低，購(gòu)買(mǎi)大量?jī)x器不僅需要大量資金，而且占用實(shí)驗(yàn)室面積。大部分時(shí)間閑置，勢(shì)必會(huì)造成極大的浪費(fèi)。仿真軟件的應(yīng)用不受實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)限制，不需購(gòu)置專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)儀器。這樣就節(jié)省了空間。

（3）使用方便。

由于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，學(xué)生無(wú)論在機(jī)房、在宿舍都可以開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，不受地點(diǎn)限制。無(wú)論節(jié)假日、周末學(xué)生可以在任何時(shí)間開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，不受時(shí)間限制。

（4）便于維護(hù)。

仿真軟件不像實(shí)驗(yàn)儀器容易損壞，學(xué)生可以多次反復(fù)操作，而不用擔(dān)心出現(xiàn)儀器故障。

（5）可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中無(wú)法完成的功能。

仿真實(shí)驗(yàn)不僅可以完全模擬實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，它還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際實(shí)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)的功能。比如井下工具的結(jié)構(gòu)及工作原理，利用實(shí)物很難讓學(xué)生看清楚，利用動(dòng)畫(huà)則可以一目了然。氣錨的工作原理，老師在課堂上講解非常費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，但利用動(dòng)畫(huà)展示，氣錨分離氣液的過(guò)程看得清清楚楚。

（6）提高學(xué)生興趣及創(chuàng)新激情。

仿真動(dòng)畫(huà)軟件色彩豐富，動(dòng)畫(huà)效果好，學(xué)生有身臨其境的感覺(jué)。學(xué)生就會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生興趣。同時(shí)會(huì)刺激學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)軟件的沖動(dòng)。提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)作激情。

（7）拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

受學(xué)時(shí)、資金和場(chǎng)地的限制，一般必做的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單、時(shí)間短。因此，實(shí)際實(shí)驗(yàn)使培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新能力受到一定限制。仿真實(shí)驗(yàn)則可以很好地解決這一問(wèn)題。學(xué)校只要少量投入，就可以編寫(xiě)出拓展性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，供有興趣的學(xué)生學(xué)習(xí)使用。例如，相對(duì)滲透率曲線測(cè)定實(shí)驗(yàn)，這是油田開(kāi)發(fā)的一個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)過(guò)程非常耗時(shí)，完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)需要數(shù)天時(shí)間。學(xué)生很難在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展這類(lèi)實(shí)驗(yàn)。利用仿真軟件就可以很輕松地掌握實(shí)驗(yàn)的操作。

2 油層物理仿真軟件介紹

油層物理仿真軟件是采用Flash7.0編寫(xiě)的。在Windows2000及更高版本的操作系統(tǒng)下均可運(yùn)行。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括兩部分：基本參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)和拓展實(shí)驗(yàn)?；緟?shù)測(cè)定包括巖石孔隙度測(cè)定、巖石滲透率測(cè)定、比表面積測(cè)定和碳酸鹽含量測(cè)定四個(gè)實(shí)驗(yàn)。拓展實(shí)驗(yàn)包括毛管壓力曲線測(cè)定、相對(duì)滲透率曲線測(cè)定和巖石潤(rùn)濕性測(cè)定三個(gè)實(shí)驗(yàn)。

每個(gè)實(shí)驗(yàn)是一個(gè)獨(dú)立的執(zhí)行程序，包括四個(gè)模塊：實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)操作步驟和數(shù)據(jù)處理。實(shí)驗(yàn)操作模塊有實(shí)驗(yàn)操作方法的配音解說(shuō)、有字幕、有實(shí)驗(yàn)操作。具有很好的人機(jī)交互功能。學(xué)生可以根據(jù)提示一步一步進(jìn)行操作。圖1為仿真軟件的截圖。

3 軟件的應(yīng)用及效果評(píng)價(jià)

目前軟件主要用于兩個(gè)方面：（1）必修實(shí)驗(yàn)的課前預(yù)習(xí)。實(shí)驗(yàn)課之前，學(xué)生配合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，等完全掌握了實(shí)驗(yàn)過(guò)程再進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。（2）拓展實(shí)驗(yàn)的自選學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生開(kāi)放，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣，利用仿真軟件自行學(xué)習(xí)自己感興趣的選修實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

仿真軟件在本科油層物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中已應(yīng)用了四屆，深受學(xué)生的歡迎。教學(xué)效果良好，通過(guò)仿真軟件的應(yīng)用，提高了學(xué)生預(yù)習(xí)效率和預(yù)習(xí)效果，降低了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的出錯(cuò)率。通過(guò)拓展實(shí)驗(yàn)，學(xué)生學(xué)到了更多的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

4 仿真軟件編寫(xiě)中注意的問(wèn)題

（1）注重細(xì)節(jié)。

實(shí)驗(yàn)的成敗和實(shí)驗(yàn)精度很大程度上決定于實(shí)驗(yàn)人員的細(xì)心程度，因此，仿真模擬要想收到好的效果，必須注重實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的交代和動(dòng)畫(huà)實(shí)現(xiàn)。

（2）提高仿真程度。

逼真的場(chǎng)景可以讓學(xué)生很快進(jìn)入角色，提高教學(xué)效果。達(dá)到真實(shí)實(shí)驗(yàn)所要達(dá)到的目標(biāo)。

（3）必要的警示。

實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，不當(dāng)?shù)牟僮骺赡軙?huì)損壞儀器，或者使整個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)廢，甚至對(duì)人體帶來(lái)危險(xiǎn)。而仿真軟件可以多次重復(fù)。難以體會(huì)錯(cuò)誤操作帶來(lái)的嚴(yán)重后果。因此，仿真模擬過(guò)程中的錯(cuò)誤操作，必須給予必要的警示或相應(yīng)的懲戒，以引起學(xué)生的足夠重視。

5 結(jié)語(yǔ)

仿真模擬打破了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式注入了新的活力。為消除傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的種種局限開(kāi)辟了一條新路。仿真模擬不僅可以節(jié)約成本、節(jié)約空間，而且可以實(shí)現(xiàn)一些實(shí)際實(shí)驗(yàn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。仿真模擬對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)驗(yàn)技能具有不可替代的作用。但是由于仿真模擬畢竟是對(duì)實(shí)際實(shí)驗(yàn)的模擬，與實(shí)際實(shí)驗(yàn)還是存在差異。因此，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中不能完全代替實(shí)際實(shí)驗(yàn)。只能作為實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)的補(bǔ)充和擴(kuò)展。因此，處理好仿真模擬與實(shí)際實(shí)驗(yàn)之間的關(guān)系尤為重要。

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