劉廣峰　史紅光　楊勝來　寧正?！∮诤Ｑ?/p>

［摘 要］ 隨著油氣田開發(fā)領(lǐng)域?qū)W科交叉、技術(shù)融合的快速推進(jìn)，應(yīng)用化學(xué)、資源勘查工程等非石油工程專業(yè)學(xué)生對油層物理知識的需求顯著增加，對原有面向具有先修課程基礎(chǔ)學(xué)生的課程教學(xué)體系提出了挑戰(zhàn)。在調(diào)研和分析課程教學(xué)改革需求的基礎(chǔ)上，提出了一系列改革措施。在知識體系方面，凝練了傳統(tǒng)的三大知識模塊，增加了知識銜接模塊，編寫了配套輔導(dǎo)材料；在教學(xué)實驗方面，精選線下操作實驗，建立了線上仿真實驗平臺，為非石油工程專業(yè)學(xué)生提供了充分的實驗資源；在教學(xué)方法方面，增加了答疑時間，加強(qiáng)了過程考核，增加了學(xué)術(shù)研討。實踐表明，課程改革提高了學(xué)生對“油層物理”課程的掌握程度，改善了課程教學(xué)效果。改革的探索與實踐可為面向不同專業(yè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)提供參考。

［關(guān)鍵詞］ 油層物理；改革；需求；措施；實踐

［基金項目］ 2021年度教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目“油氣藏實驗與檢測創(chuàng)新實踐基地”（202102249024）；2021年度中國石油大學(xué)（北京）本科教育教學(xué)改革項目“非石油工程專業(yè)‘油層物理課程教學(xué)改革”；2022年度中國石油大學(xué)（北京）本科教育教學(xué)改革項目“油層物理虛擬仿真實驗平臺建設(shè)”；2021年度中國石油大學(xué)（北京）“研究生教育質(zhì)量與創(chuàng)新工程”重點(diǎn)項目“‘油氣藏開發(fā)模擬實驗研究生核心課程教材建設(shè)”

［作者簡介］ 劉廣峰（1979—），男，山東泰安人，博士，中國石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院副教授，博士生導(dǎo)師，主要從事油氣田開發(fā)工程領(lǐng)域理論及教學(xué)研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A［文章編號］ 1674-9324（2023）22-0054-04［收稿日期］ 2022-10-24

引言

“油層物理”是油氣勘探開發(fā)相關(guān)專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程。隨著油氣田開發(fā)領(lǐng)域?qū)W科交叉、技術(shù)融合的快速推進(jìn)，非石油工程專業(yè)學(xué)習(xí)“油層物理”課程的人數(shù)大幅增加。以中國石油大學(xué)（北京）為例，除石油工程專業(yè)中國本科生外，其他三個專業(yè)（應(yīng)用化學(xué)、資源勘查工程、海洋油氣工程）的本科生、轉(zhuǎn)專業(yè)考入石工學(xué)院和非常規(guī)學(xué)院石油與天然氣工程學(xué)科的研究生、石油工程專業(yè)留學(xué)生，均需以必修、選修等形式修讀本課程，人數(shù)已達(dá)石油工程專業(yè)中國本科生的2倍以上。上述學(xué)生在油氣地質(zhì)、流體性質(zhì)等方面的基礎(chǔ)存在顯著差異，對原有課程教學(xué)體系提出了挑戰(zhàn)。因此，開展面向多專業(yè)的“油層物理”課程教學(xué)改革具有重要意義。

中國石油大學(xué)（北京）“油層物理”課程教學(xué)團(tuán)隊通過調(diào)研非石油工程專業(yè)學(xué)生對課程教學(xué)改革的需求，針對知識體系、實驗設(shè)置、教學(xué)方法等三方面提出了一系列的課程改革措施，通過形成深度和廣度較為均衡且滿足多專業(yè)教學(xué)的課程體系，以達(dá)到改善非石油工程專業(yè)學(xué)生“油層物理”課程學(xué)習(xí)效果的目的。

一、課程教學(xué)改革需求分析

（一）有效的知識體系鏈接

“油層物理”是建立在多種基礎(chǔ)學(xué)科之上的交叉性學(xué)科，具有知識覆蓋面廣、內(nèi)容多且較為抽象的特點(diǎn)。學(xué)習(xí)這門課程需要具備油氣地質(zhì)、流體性質(zhì)等方面的基礎(chǔ)知識。不同專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)差異較大。例如，應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生具有良好的流體性質(zhì)、界面化學(xué)方面的基礎(chǔ)，但油氣地質(zhì)等方面的基礎(chǔ)相對薄弱；資源勘查工程專業(yè)學(xué)生具有良好的油氣地質(zhì)方面的基礎(chǔ)，但流體性質(zhì)等方面的基礎(chǔ)相對薄弱；大量轉(zhuǎn)入石油與天然氣工程專業(yè)的沒有相關(guān)知識背景的研究生也缺乏有效的知識鏈接。

根據(jù)學(xué)生的專業(yè)背景、能力水平等設(shè)計更加全面的課程知識體系是落實“面向人人”理念的課程教學(xué)的關(guān)鍵［1］。面對基礎(chǔ)差異顯著的不同專業(yè)學(xué)生，在同一大綱、同一教材、相同學(xué)時的要求下，彌補(bǔ)先修知識的不足、建立有效知識鏈接是確保課程學(xué)習(xí)效果的必要條件。可以通過增加面向不同專業(yè)的知識銜接模塊、編寫針對不同專業(yè)的配套輔導(dǎo)學(xué)習(xí)材料，實現(xiàn)“油層物理”課程知識體系與學(xué)生專業(yè)背景知識體系的有效鏈接。

（二）充分的實驗資源保障

實驗教學(xué)是構(gòu)成高等學(xué)校課程教學(xué)的重要組成部分［2］?！坝蛯游锢怼笔且婚T建立在實驗基礎(chǔ)上的課程，實驗教學(xué)在課程體系中扮演著十分重要的角色，是學(xué)生理解和掌握課程知識的重要環(huán)節(jié)。隨著越來越多的非石油工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)“油層物理”課程，實驗教學(xué)也面臨著資源不足的問題。首先，學(xué)習(xí)人數(shù)大幅增加，實驗設(shè)備數(shù)量有限，操作程度和實驗時間受限。其次，隨著對非常規(guī)儲層的深入研究，實驗儀器、技術(shù)和方法不斷發(fā)展，客觀條件不允許操作性實驗同步于上述發(fā)展。最后，一些重要實驗存在危險性高、耗時長、不環(huán)保等情況，不允許學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中進(jìn)行實際操作。

上述問題導(dǎo)致學(xué)生無法通過實驗課程接觸和掌握全面系統(tǒng)的實驗知識，進(jìn)而影響了對課程的理解與學(xué)習(xí)效果?？梢酝ㄟ^建立線上實驗仿真平臺、精選優(yōu)化線下實際操作實驗、提供充分的實驗資源保障等方式，保證學(xué)生能通過實驗的線上線下操作真正理解和掌握相關(guān)知識，達(dá)到實驗教學(xué)的目的。

二、課程教學(xué)改革措施與效果

（一）改革總體設(shè)計

根據(jù)非石油工程專業(yè)學(xué)生提出的建立有效的知識體系鏈接、提供充分的實驗資源保障、提高學(xué)生理解與掌握程度等現(xiàn)實需求，從知識體系、實驗設(shè)置、教學(xué)方法等方面進(jìn)行系統(tǒng)化改革。在知識體系方面，凝練了傳統(tǒng)的三大知識模塊，增加了知識銜接模塊，編寫了針對不同專業(yè)背景學(xué)生的配套輔導(dǎo)材料；在教學(xué)實驗方面，精選線下實操實驗，建立了線上仿真實驗平臺，豐富了實驗內(nèi)容；在教學(xué)方法方面，增加了答疑時間，加強(qiáng)了過程考核，增加了學(xué)術(shù)研討。面向非石油工程專業(yè)的“油層物理”課程教學(xué)改革總體設(shè)計如圖1所示。

（二）知識體系優(yōu)化

課程教學(xué)內(nèi)容改革是新工科教育改革的核心［3］。面向基礎(chǔ)差異顯著的非石油工程專業(yè)學(xué)生，依托《油層物理學(xué)》（楊勝來、魏俊之著）所囊括的儲層流體、儲層巖石、多相滲流三大知識模塊，增加了面向不同專業(yè)的知識銜接模塊，編寫了針對性的配套輔導(dǎo)學(xué)習(xí)材料，加強(qiáng)了“油層物理”課程與本專業(yè)知識體系的有效銜接，使得學(xué)生更能理解和掌握“油層物理”課程知識。

《油層物理學(xué)》教材全面系統(tǒng)地闡述了儲層流體、儲層巖石、多相滲流三大知識模塊，為非石油工程專業(yè)學(xué)生提供了油層物理學(xué)習(xí)的核心內(nèi)容。為了確保非石油工程專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，增加了油氣的生成與成藏、儲層巖石學(xué)、流體性質(zhì)與熱力學(xué)平衡、物理化學(xué)、提高采收率五個知識銜接模塊，并編寫了相關(guān)的輔導(dǎo)材料供選擇學(xué)習(xí)。例如，資源勘查工程專業(yè)學(xué)生可選學(xué)流體性質(zhì)與熱力學(xué)平衡、油氣界面性質(zhì)等材料，應(yīng)用化學(xué)等專業(yè)學(xué)生可選學(xué)地質(zhì)基礎(chǔ)等材料。上述模塊和輔導(dǎo)材料可促進(jìn)非石油工程專業(yè)學(xué)生油層物理核心知識體系的學(xué)習(xí)，實現(xiàn)油層物理知識與后續(xù)學(xué)習(xí)、研究、實踐應(yīng)用的有效銜接。

（三）教學(xué)實驗優(yōu)化

培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新能力是課程教學(xué)改革的重要目標(biāo)［4］?！坝蛯游锢怼笔墙⒃趯嶒灮A(chǔ)上的課程，為了給非石油工程專業(yè)學(xué)生提供充分的實驗資源保障，在原有實驗教學(xué)的基礎(chǔ)上，精選了線下實際操作實驗，針對因操作危險性高、耗時長、不環(huán)保等而缺乏可操作性實驗的問題，建立了線上仿真實驗平臺。

1.精選線下實操類實驗。本次教學(xué)改革，在優(yōu)化非石油工程專業(yè)教學(xué)知識體系的同時，把握課程知識要點(diǎn)，以教學(xué)大綱修訂為契機(jī)，優(yōu)化了課程實操類實驗。設(shè)計了涉及儲層巖石物性（孔隙度與滲透率）、儲層流體高壓物性、儲層水驅(qū)油特征與效果、儲層流體間界面化學(xué)等多個重要知識模塊的實驗。同時，分別設(shè)置了驗證性、演示性、綜合性、設(shè)計性等多種實驗類型，以加深學(xué)生對理論知識的理解和認(rèn)識，提高學(xué)生的動手能力和分析解決實際問題的能力。

2.建立線上實驗仿真平臺。虛擬仿真實驗教學(xué)模式有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力與創(chuàng)新能力，降低了實驗教學(xué)對時空的依賴［5］。AI技術(shù)的快速發(fā)展為建立油層物理仿真實驗平臺奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。建立仿真實驗平臺，不僅能解決實驗設(shè)備數(shù)量緊張等問題，還能使學(xué)生深入學(xué)習(xí)耗時長、危險性高的實驗。目前，已開展了高壓壓汞、滲透率敏感性、兩相相對滲透率、高溫高壓接觸角等仿真實驗的建設(shè)。

3.豐富實驗教學(xué)條件保障。挖掘校內(nèi)開放實驗室資源，充分利用中國石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測國家重點(diǎn)實驗室、氣體能源開發(fā)與利用教育部工程研究中心實驗室等的實驗資源，為學(xué)生提供實驗觀摩與實操的機(jī)會。

產(chǎn)學(xué)合作是提高人才質(zhì)量、提升學(xué)生創(chuàng)新能力的重要舉措［6］。充分利用社會實驗資源，依托教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目“油氣藏實驗與檢測創(chuàng)新實踐基地”建設(shè)實驗實踐基地，為學(xué)生開展實驗相關(guān)的社會實踐與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目提供平臺。教學(xué)團(tuán)隊編寫了面向多專業(yè)的“油氣藏開發(fā)模擬實驗”講義，全面、系統(tǒng)地整合線上、線下實驗所需的指導(dǎo)資料，為學(xué)生開展實驗提供翔實的參考資料。

（四）教學(xué)方法優(yōu)化

在教學(xué)內(nèi)容和實驗教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，為確保課堂教學(xué)和實驗教學(xué)的效果，對原有教學(xué)方法進(jìn)行改革，使之適應(yīng)新的教學(xué)體系是十分必要的［7］。在本次教學(xué)方法改革中，主要圍繞增加答疑時間、加強(qiáng)過程考核、增加學(xué)術(shù)研討三個方面進(jìn)行。

1.增加答疑時間。與石油工程專業(yè)學(xué)生相比，非石油工程專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)“油層物理”課程時面臨更多困難，對課堂內(nèi)容有更多疑問。本次教學(xué)改革將在每周固定時間安排教師答疑，增加答疑時間，拓展微信群、雨課堂等線上答疑渠道，充實課程助教等答疑力量，充分解答學(xué)生對課程知識的疑問。

2.加強(qiáng)過程考核。本次教學(xué)改革將加大課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)和階段測試的考核占比。通過強(qiáng)化課堂交流、量化課堂表現(xiàn)成績，提升課堂教學(xué)實效。通過增加平時作業(yè)的次數(shù)和考核占比，加強(qiáng)學(xué)生對知識的理解。增加儲層流體、儲層巖石、多相滲流三大知識模塊的階段測試，使學(xué)生更加注重平時復(fù)習(xí)。

3.增加學(xué)術(shù)研討。在本次教學(xué)改革中，將增加學(xué)術(shù)研討課，學(xué)生以小組為單位，調(diào)研油層物理最新研究成果和實驗技術(shù)，并在課堂上匯報展示，設(shè)置現(xiàn)場互動提問，提高研討課的質(zhì)量，使學(xué)生在研討課中學(xué)習(xí)油層物理的最新研究成果和實驗技術(shù)。

（五）初步實踐效果

通過“油層物理”課程教學(xué)改革，在保持歷年考試難度較為一致、歷年考試試題重復(fù)率不高于10%的前提下，非石油工程專業(yè)學(xué)生的平均成績由改革前的約75分提高至80分左右，達(dá)成度逐年提高。總體上，課程教學(xué)改革顯著提高了非石油工程專業(yè)學(xué)生對課程知識的掌握程度，有效改善了教學(xué)效果。

結(jié)語

通過調(diào)研和分析課程教學(xué)改革需求，針對知識體系、實驗設(shè)置、教學(xué)方法等三方面提出了一系列的課程改革措施。在知識體系方面，凝練了傳統(tǒng)的三大知識模塊，增加了知識銜接模塊，編寫了針對不同專業(yè)背景學(xué)生的配套輔導(dǎo)材料；在教學(xué)實驗方面，精選線下操作實驗，建立了線上仿真實驗平臺，豐富了實驗條件保障，為非石油工程專業(yè)學(xué)生提供了充分的實驗資源；在教學(xué)方法方面，通過增加答疑時間、加強(qiáng)過程考核、增加學(xué)術(shù)研討，保證課程教學(xué)效果。本次教學(xué)改革提高了非石油工程專業(yè)學(xué)生對課程知識的掌握程度，有效改善了教學(xué)效果，為面向不同專業(yè)背景學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)提供了參考。

參考文獻(xiàn)

［1］楊現(xiàn)民，米橋偉，張瑤，等.數(shù)據(jù)智能時代因材施教的新發(fā)展：主要特征、現(xiàn)實挑戰(zhàn)與未來趨勢［J］.現(xiàn)代教育技術(shù)，2022，32（5）：5-13.

［2］于曉娟，李春杰，劉萍，等.環(huán)境工程實驗課程教學(xué)模式改革探索［J］.高等工程教育研究，2021（S1）：18-20.

［3］廖勇，周世杰，湯羽，等.面向新工科的軟件工程專業(yè)核心課程體系建設(shè)［J］.高等工程教育研究，2022（4）：10-18.

［4］夏晉.基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)課程改革：以設(shè)計專業(yè)實驗教學(xué)為例［J］.中國高?？萍?，2017（9）：58-60.

［5］劉振峰，郭為忠.虛擬仿真實驗教學(xué)課程資源設(shè)計及教學(xué)過程的改革與探索：以上海交通大學(xué)“設(shè)計與制造Ⅱ”課程為例［J］.教育理論與實踐，2022，42（9）：51-54.

［6］王路炯.加拿大產(chǎn)學(xué)合作教育的實踐及其啟示［J］.大學(xué)教育科學(xué)，2021（2）：109-117.

［7］劉廣峰，李相方，顧岱鴻，等.氣藏工程教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法改革［J］.教育教學(xué)論壇，2016（23）：108-109.

Teaching Reform of Petrophysics for Non-petroleum Engineering Majors

LIU Guang-fenga， b， SHI Hong-guangb， YANG Sheng-laia， b， NING Zheng-fua， b， YU Hai-yanga， b

（a. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting， b. College of Petroleum Engineering， China University of Petroleum-Beijing， Beijing 102249， China）

Abstract： With the rapid progress of interdisciplinary and technical integration in the field of oil and gas field development， non-petroleum engineering majors， such as applied chemistry and resource exploration engineering， have a significant increase in the demand for Petrophysics. The original course teaching system for students with the foundation of advanced courses has been challenged. On the basis of investigation and analysis of the demands of curriculum teaching reform， a series of reform measures have been formed. In terms of knowledge system， knowledge connection modules have been added， and supporting guidance materials have been compiled. In terms of experimental teaching， the offline operation experiments are selected， and the online simulation experimental platform is established. In terms of teaching methods， the time for answering questions has been increased， the process examination has been strengthened， and academic discussion has been increased. The practice shows that it can improve students mastery of Petrophysics， and improve the course teaching effect. The exploration and practice of the reform can provide reference for the professional basic course teaching of students with different professional backgrounds.

Key words： Petrophysics; reform; demands; measures; practice