羅情勇 李美俊 宋到福 喬錦琪

［摘 要］ “油氣地球化學”是資源勘查工程專業(yè)的必修課程，其教學內(nèi)容涉及面廣，且具有較強的實踐性和綜合性。如何有效地促進課程教學、提高學生的學習興趣等都是值得探討的問題。在前期實踐的基礎上，針對學生特點、教學內(nèi)容和課程屬性，改革了課程教學內(nèi)容，加強了課程實驗教學，改進了課程教學方式，調(diào)整了課程考核方式，并取得了良好的教學效果，學生期末考試成績顯著提升，較好地掌握了課程教學內(nèi)容，并能將理論聯(lián)系實際，解決實際問題。

［關(guān)鍵詞］ 油氣地球化學；資源勘查工程；教學改革

［基金項目］ 2019年度中國石油大學（北京）本科教學工程項目“‘油氣地球化學中顯微組分教學影像資料建設”（XM10720190019）

［作者簡介］ 羅情勇（1987—），男，江西高安人，博士，中國石油大學（北京）地球科學學院教授，博士生導師，主要從事有機巖石學與油氣地球化學研究；李美?。?972—），男，重慶人，博士，中國石油大學（北京）地球科學學院教授，博士生導師，主要從事油氣地球化學研究；宋到福（1983—），男，山東濟南人，博士，中國石油大學（北京）地球科學學院副教授，碩士生導師，主要從事有機地球化學與油藏地球化學等方面的研究。

［中圖分類號］ G642.0［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）01-0009-04 ［收稿日期］ 2023-04-24

“油氣地球化學”是資源勘查工程專業(yè)一門教學內(nèi)容廣泛、綜合性較強的必修課程，是一門運用地球化學原理和方法研究油氣生成、運移、聚集和保存問題的應用基礎學科。石油地質(zhì)很多基礎理論都來源于“油氣地球化學”，如干酪根類型的劃分方案和干酪根生烴模式等?！坝蜌獾厍蚧瘜W”課程更注重講授基礎理論的來龍去脈，讓學生知其然，更知其所以然，這對學生理解和掌握石油天然氣地質(zhì)學的基礎理論具有重要意義。且隨著“油氣地球化學”的引入，油氣勘探的成功率顯著提高［1］，這對提高油氣勘探開發(fā)效益具有重要的指導意義，因此，“油氣地球化學”課程的學習會為學生將來從事石油地質(zhì)領(lǐng)域的油氣勘探和開發(fā)工作奠定堅實的基礎。該課程教學內(nèi)容包括生烴母質(zhì)的形成，油氣生成、運移、聚集和保存等問題，涉獵范圍廣泛，因此如何合理安排教學內(nèi)容、加強理論與實踐的緊密結(jié)合、寓教于樂、提高學生學習的興趣、讓教師和學生實現(xiàn)角色轉(zhuǎn)換、實現(xiàn)“以教師為中心”向“以學生為中心”的轉(zhuǎn)變等，都是新時代課程教學工作面臨的問題與挑戰(zhàn)。本文旨在通過“油氣地球化學”課程的教學實踐，探索改革教學內(nèi)容和方法的措施等，以期達到教師樂于教、學生樂于學的目的。只有教師樂于教，在教學中投入更多的精力，切實提高教學質(zhì)量，才能讓學生樂于學。

一、“油氣地球化學”課程的意義

油氣資源是關(guān)系國計民生和國家安全的重要戰(zhàn)略資源。當前，國內(nèi)油氣產(chǎn)量有所增加，2018年原油和天然氣產(chǎn)量分別達到1.893 2×108噸和1 602.7×108 m3，但我國的原油產(chǎn)量無法滿足消費快速增長的需要量，供需矛盾日益突出，油氣對外依存度急劇攀升，2018年原油和天然氣對外依存度分別達到70.9%和43.4%［2］。優(yōu)先加大國內(nèi)油氣勘探開發(fā)力度，提高國內(nèi)油氣供應能力，努力保障國家能源安全，成為我國的國家資源戰(zhàn)略。這就要求大學生能夠適應時代的發(fā)展，掌握石油天然氣地質(zhì)勘探相關(guān)的基礎理論知識和基本技能。“油氣地球化學”課程主要講授地球化學原理和方法在石油天然氣地質(zhì)勘探中應用的相關(guān)知識，有助于拓寬學生的知識面，加深學生對石油地質(zhì)學基礎理論的理解，有助于培養(yǎng)綜合素質(zhì)強、具備扎實完整的知識體系的優(yōu)秀本科生，以更好地服務于國家的石油地質(zhì)勘探事業(yè)。

二、改革課程教學內(nèi)容

“油氣地球化學”的研究內(nèi)容是以構(gòu)成有機質(zhì)的主要元素——“碳”的化合物的地球化學行為為核心，在理論上，主要研究生烴母質(zhì)（干酪根）的形成、從干酪根到油氣的機制、油氣化學組成與結(jié)構(gòu)、油氣從烴源巖到圈閉的各種地球化學作用；在技術(shù)上，主要探尋示蹤沉積有機質(zhì)生源、形成環(huán)境、成熟作用和次生蝕變的方法與參數(shù)；在實踐中，研究各類油氣資源的成因機制和資源分布規(guī)律。具體課程內(nèi)容包括：生物有機質(zhì)及其組成特征、生物有機質(zhì)轉(zhuǎn)化及沉積有機質(zhì)形成、干酪根化學結(jié)構(gòu)及類型、沉積有機質(zhì)熱演化及油氣生成、油氣的化學組成、分子標志化合物、油氣運移及次生變化、全巖分析、沉積有機質(zhì)分離與富集、不溶有機質(zhì)分析、可溶有機質(zhì)及原油地球化學分析、天然氣與輕烴分析、烴源巖評價、油源對比、天然氣成因理論入門與天然氣成因類型綜合判識、油氣運移與成藏等?？傮w上來看，課程內(nèi)容較多，囊括了油氣的生源、形成、運移和成藏等；涉及研究對象多樣，包括了生物有機質(zhì)、干酪根、石油和天然氣等。這樣按具體內(nèi)容講授，教師容易開展教學工作，但是課程內(nèi)容的邏輯性和關(guān)聯(lián)性欠缺，學生可能難以理解和接受，更難以建立完整的知識體系。

筆者通過梳理，將“油氣地球化學”的課程內(nèi)容分為三大部分：基本原理、實驗手段和實踐應用?；驹碇饕ㄉ鸁N母質(zhì)（干酪根）的形成、從干酪根到油氣的機制、油氣化學組成與結(jié)構(gòu)、油氣從烴源巖到圈閉的各種地球化學作用等四大部分；實驗手段主要用于探尋示蹤沉積有機質(zhì)生源、形成環(huán)境、成熟作用和次生蝕變的方法與參數(shù)；在實踐應用中，主要是將學習的油氣地球化學的基本原理和實驗手段用于解決油田實際生產(chǎn)中面臨的地質(zhì)問題，研究油氣資源的成因機制和資源分布規(guī)律等。近年來，頁巖氣革命極大地推動了國際能源產(chǎn)業(yè)格局的改變，頁巖氣是一種賦存于泥頁巖內(nèi)的非常規(guī)天然氣，與常規(guī)天然氣相比，它具有自生自儲的特點，泥頁巖既是烴源巖又是儲集層。頁巖氣的發(fā)現(xiàn)極大地改變了人們對傳統(tǒng)石油地質(zhì)學的認知，因此，為了課程內(nèi)容能夠與時俱進，緊跟當今油氣領(lǐng)域研究發(fā)展的前沿，在課程的實踐應用部分擬添加頁巖氣的相關(guān)理論知識，讓學生了解油氣勘探領(lǐng)域的國際前沿研究高地。這樣將課程內(nèi)容設置成三個板塊，保證了整個課程內(nèi)容的完整性，每個板塊之間既是相互獨立的，又有很好的關(guān)聯(lián)性，有機地構(gòu)成了一個完整的整體。同時，前沿研究內(nèi)容的加入使得課程既與油田實際勘探開發(fā)相結(jié)合，又與國際研究現(xiàn)狀接軌，達到了較高的水平，真正地拓寬了學生的國際視野。

三、加強課程實驗教學

油氣地球化學是一門在化學基礎上發(fā)展起來的研究石油天然氣的學科。顧名思義，這門課不僅具有較系統(tǒng)的理論性，而且具有非常強的實踐性。因此，對工科學生的教學切忌理論脫離實踐、紙上談兵［3-4］。正所謂“實踐是檢驗真理的唯一標準”，為了增強學生的動手能力、學習興趣和主觀能動性，“油氣地球化學”課程近年來逐步增加了實驗課時，從最初的0課時到8課時，最后增加到了16課時，涉及豐富的實驗內(nèi)容，包括“烴源巖有機碳分析”“巖石熱解分析”“有機溶劑提取巖石中可溶有機質(zhì)”“原油和巖石可溶有機質(zhì)的族組分分離”“沉積有機質(zhì)顯微組分鑒定”“鏡質(zhì)組反射率測定”“原油或巖石可溶有機質(zhì)中飽和烴組分氣相色譜實驗”“原油及巖石可溶有機質(zhì)中生物標志物分析”等8個實驗。在進入實驗室之前，每名學生都必須參加安全教育和安全教育考試，達到90分以上的學生才能進入實驗室，以保證每名學生的安全。在實驗課開始前，設置了相關(guān)的預習題，學生必須獨立完成，未完成者不能進入實驗室，這保證了學生對實驗原理和實驗步驟的初步了解。實驗課采取分組教學的方式，依據(jù)儀器的數(shù)量安排每個小組2～6人，實驗和教學教師全程參與指導，保證每名學生都參與到實驗過程中，掌握實驗流程，詳細記錄實驗數(shù)據(jù)。雖然實驗是按小組完成的，但是在實驗課后，要求每名學生獨立完成相應的實驗數(shù)據(jù)處理和實驗結(jié)果討論，通過課后批改，可以掌握學生對實驗數(shù)據(jù)處理的情況，分析學生數(shù)據(jù)處理中的問題，加強學生對實驗數(shù)據(jù)背后蘊含的地球化學信息的認識和理解。最后，每個小組就實驗的原理、步驟、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析和心得等方面進行成果匯報，教師負責點評。從實驗課結(jié)果來看，學生參與度很高，都具有很高的積極性，能夠基本掌握實驗原理和實驗流程，能夠處理實驗數(shù)據(jù)，分析解釋實驗數(shù)據(jù)的地球化學含義，達到了良好的教學效果?！坝蜌獾厍蚧瘜W”實驗課程的建設也為我校資源勘查工程專業(yè)順利完成工程教育認證奠定了堅實的基礎。

四、改進課程教學方式

一個好的教學方法有助于激發(fā)學生的學習興趣，增強學生學習的主觀能動性。傳統(tǒng)的以教師為中心的教學方法，即“教師講，學生聽”的教學模式，顯然已難以適應新時代課程教學的需求。只有不斷探索與創(chuàng)新，改進教學方式與方法，才能達到“學生樂于學習，老師寓教于樂”的境界。筆者在課程教學過程中主要采用了啟發(fā)式教學和互動式教學兩種教學方式。

（一）啟發(fā)式教學

啟發(fā)式教學并不是簡單的提示性引導教學。從字面意義來看，“啟”有開導、教育之意，“發(fā)”有激發(fā)、發(fā)展之意。“啟”更注重強調(diào)教師要多引導學生，從而“激發(fā)”學生的學習興趣［5-6］。因此，如何將二者完美結(jié)合，對促進教學改革、提高教學效果具有重要意義。在“油氣地球化學”實際教學中，該方法可以得到很好的應用。比如，為什么有機質(zhì)熱演化所發(fā)生的反應必須是個歧化反應？這個反應為什么包括了縮聚反應和裂解反應兩個方向？縮聚反應和裂解反應的反應產(chǎn)物分別是什么？這些反應產(chǎn)物有什么樣的地球化學意義？再比如，為什么鏡質(zhì)體反射率是最可靠的有機質(zhì)成熟度指標？測量方法如何？數(shù)量多嗎？容易受其他因素干擾嗎？這些問題可以很好地啟發(fā)學生。

（二）互動式教學

與傳統(tǒng)的“灌輸式”教學相比，互動式教學強調(diào)以學生為中心，重點在課程講授過程中形成良性的師生互動和生生互動?；邮浇虒W需要以問題為導向，通過對某一問題的交流對話，可以將學生劃分為小組，首先讓小組內(nèi)學生充分地討論，協(xié)商形成一個統(tǒng)一的意見，在這個基礎上，可以進一步組織組間互動，并為各自的觀點進行辨認和探討，協(xié)商出一個統(tǒng)一的意見或者多個不同的意見，最后，開展小組代表和教師之間的互動，教師可以為學生答疑解難，讓學生充分認識到自己對在哪里，錯在哪里，更知道是為什么。通過互動式教學，可以啟迪學生去思考，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。

五、調(diào)整課程考核方式

課程成績主要由平時成績、實驗成績和期末成績構(gòu)成，分別占20%、30%和50%。其中，平時成績主要包括課后作業(yè)、考勤、期中考試和課堂提問及表現(xiàn)等，這樣可以加強課程的過程性考核，了解學生對理論知識的掌握程度，并有針對性地進行彌補，予以改正。實驗成績由8次實驗課的預習、實驗記錄和實驗結(jié)果處理與分析構(gòu)成，這樣可以加強對學生實驗全流程的考核，讓學生真正參與到實驗過程中，判斷實驗數(shù)據(jù)的可靠性，具備數(shù)據(jù)處理和分析的能力。針對“油氣地球化學”課程的特點，筆者對課程期末考試內(nèi)容進行了系統(tǒng)調(diào)整，強調(diào)理論與實際應用相結(jié)合，以閉卷考試的得分計算，考試題型包括名詞解釋、判斷題、簡答題、讀圖題和應用題，考試內(nèi)容涉及各章節(jié)的重點知識，其中，名詞解釋、判斷題和簡答題主要考查“油氣地球化學”的基礎理論，讀圖題和應用題主要考查學生運用理論知識分析解決實際問題的能力，這樣可以較好地考核學生對專業(yè)知識的掌握程度，讓學生徹底告別考前突擊一周即可考試過關(guān)的單一考核方式。

結(jié)語

通過對“油氣地球化學”課程進行教學改革，在課堂實踐中取得了良好的教學效果，主要表現(xiàn)在：學生上課注意力集中，能夠積極參與課堂討論，能較好地完成課后作業(yè)，杜絕了抄襲現(xiàn)象；學生能夠提前預習實驗課程內(nèi)容，積極參與實驗，掌握了實驗原理和步驟，更好地理解了實驗數(shù)據(jù)反映的地球化學意義；相比前幾屆的學生而言，本屆學生期末考試成績明顯提高，平均分達到80分，反映出學生較好地掌握了油氣地球化學的基本原理，并能運用油氣地球化學知識解決實際油氣地質(zhì)問題。

參考文獻

［1］PETERS K E， FOWLER M G. Applications of petroleum geochemistry to exploration and reservoir management［J］. Organic geochemistry，2002，33（1）：5-36.

［2］鄒才能，潘松圻，趙群.論中國“能源獨立”戰(zhàn)略的內(nèi)涵、挑戰(zhàn)及意義［J］.石油勘探與開發(fā)，2020，47（2）：416-426.

［3］王廣利，張強斌，師生寶，等.儀器分析課程教學實踐與改革［J］.大學教育，2019（2）：74-76.

［4］李濰蓮，陳冬霞，吳欣松，等.加強“石油地質(zhì)學”實踐教學，努力提高教學質(zhì)量［J］.中國地質(zhì)教育，2009（1）：101-103.

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［6］姜福杰，柳廣弟，高先志，等.“石油地質(zhì)學”課程教學過程的優(yōu)化與實踐［J］.中國地質(zhì)教育，2014（3）：40-42.

Teaching Practice and Innovation of Petroleum Geochemistry

LUO Qing-yonga，b， LI Mei-juna，b， SONG Dao-fua，b， QIAO Jin-qia，b

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

Abstract： Petroleum geochemistry is a compulsory course of the major of exploration of mineral resources. The teaching content covers a wide range of subjects， and it has a strong practical and comprehensive characteristics. It is worthy to explore how to effectively promote the teaching ability， improve students learning interest and so on. On the basis of the previous practice， the authors reform the teaching content， strengthen the experiment teaching， improve teaching mode and adjust the courses examination mode and so on in view of the characteristics of students， which has obtained good teaching effect. Students significantly increased final exam performance， can better grasp the teaching contents， and integrate theory with practice to solve practical problems.

Key words： Petroleum Geochemistry; resource exploration engineering; teaching innovation