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摘要:结合多年教学实践,对“钻井液工艺学”课程的教学方法进行探讨,采用研究与探索的教学方法,把最新的钻井液发展成果与科研成果融入教学体系中,提高教学内容的系统性与前沿性,采用灵活多样的教学方法和现代化的多媒体教学手段,提高了教学质量。通过改进教学方法和改革考试方式,将学生从死记硬背的闭卷考试中解放出来,提高了教学效果。
关键词:钻井液工艺学;教学改革;教学方法
作者简介:范振忠(1971-),男,山东潍坊人,大庆石油学院石油工程系,副教授,理学博士,主要研究方向:石油工程;刘庆旺(1964-),男,河南周口人,大庆石油学院石油工程系,教授,理学博士,主要研究方向:石油工程。(黑龙江 大庆 163318)
“鉆井液工艺学”是为大庆石油学院石油工程专业四年制本科生和相关专业研究生开设的一门专业基础课。钻井液工艺技术是油气钻井工程的重要组成部分,随着钻井难度的逐渐增加,钻井液工艺学在确保安全、优质、快速钻井中起着越来越重要的作用。
“钻井液工艺学”是一门交叉学科,涉及材料学、流体力学、基础化学、矿物学、物理化学、金属工艺学、高分子化学等多门学科,是一门理论性和实践性很强的课程。该课程的教学以课堂教学为主,辅以部分实验课,课程内容头绪多、原理规律多、概念定义多,有些微观机理看不见、摸不到,理解起来非常困难,教师在课堂上如只做生硬的讲解会使学生感觉比较枯燥、乏味。针对这种情况,结合几年的教学实践,笔者认为对这门课程应采取以下措施进行灵活多变的教学。
一、课堂以讲授为主,坚持师生互动与课堂讨论
对未从事过现场实践的学生,“钻井液工艺学”专业知识及理论难度较大,教师的课堂讲授就显得至关重要。但教师的课堂讲授决不能面面俱到,而应突出重点及基本理论,引导学生进行自主学习。课堂讲授应做到讲深讲透,教学的重点及难点应详细解释。同时,将部分钻井液的基本配方、基本性能、现场应用状况等可以自学的内容交给学生自己阅读,启发学生进行独立思考,并设计一定数量综合性较强、需要仔细思考、结合课堂讲授的内容才能完成的习题,并且要求学生以作业的形式上交,作为本课程的考试成绩之一。锻炼学生自主分析问题及解决问题的能力,加深对课堂讲授内容的了解与掌握。
为了帮助学生理解概念,可以采用启发式教学,坚持师生互动与课堂讨论的教学方式。由教师提出问题,学生思考,进行课堂讨论。如讲井喷的预防及处理一节,教师首先简单介绍油气层的基本特征,重点讲解井喷的定义及井喷的原理,大约用时20分钟左右。然后提出几个问题:(1)你见过井喷或听说过吗?你想象中的井喷是什么样子?(2)钻井的目的是发现油气,出现井喷是好还是坏?(3)如何预防井喷的产生?(4)如何发现井喷?(5)出现井喷了,如何处理?学生们展开讨论,大约10分钟后由教师进行总结。首先由学生提出各种不同的回答,教师用板书的形式总结,最后形成一个比较完整的答案。在讨论的过程中,教师自始至终要把握主线,注意引导,鼓励学生深入探讨,提高学生分析问题、解决问题的能力。
二、讲课以教材为主,坚持对教学内容进行更新
“钻井液工艺学”是一门综合性课程,涉及的内容复杂。目前学生使用的教材较为陈旧,教材虽然几经再版,但内容基本没有什么变化,跟不上时代,市场上每年都有新教材出版,但内容大多雷同,很难选到具有专业特点和创新性的教材。随着石油工业的发展,钻井技术的发展越来越快,对钻井液技术的要求越来越高,教材中的知识已经落伍,远远不能满足现场对钻井液工艺的要求。教师在讲课时,坚持以教材为主,重点讲授课程的基本知识,但又要不拘泥于教材中的静态理论,应把讲解重点放在理论与实际相结合的方面。
因此要引导学生在学好教材基本知识的同时,追踪钻井液技术发展的前沿。在教学中,教师应以教材内容为主线,通过不断加强学习、从事与课程相关的科研工作、撰写与课程相关的专业论文、不断补充有用材料和最新的知识,将该领域研究的热点问题及时补充进来,达到传授新知识的目的。因此,教师在传授知识时,自己首先要做到精通,要不断提高自身的专业水平,知识面要广,不但要在本学科精益求精,还要广泛涉猎相关学科。随着科学技术的不断发展,新的钻井液工艺难题不断涌现,且逐步得到解决,取得了许多新的进展。教师要时刻关注本学科最前沿的研究进展和研究成果,加大课堂的信息量,将本学科最新的动态及时传达给学生,将本学科没有解决的难题提出来,让学生思考,激发学生的学习欲望和学习兴趣。
三、采用灵活多变的教学手段,辅以必要的多媒体课件
教师在讲台上讲,学生在下面记笔记的课堂教学模式远远不能满足学生对专业课学习的需要。为了提高课堂教学质量,调动学生学习的兴趣,课堂教学要采用灵活多变的教学手段,辅以必要的多媒体课件,采用教师重点讲基本原理和基本概念、学生自学课本内容、课堂辅以多媒体课件等多种形式。
教师在课堂上要讲清概念、理论,同时还要引导学生自学,阅读教材,理解教材中图、表的含义。教课中注重教学法,把各章的概念进行分类和对比,如水基钻井液中的分散钻井液、钙处理钻井液、盐水钻井液、聚合物钻井液、正电胶钻井液等。通过对其分类和对比,具体分析每一种钻井液的配制原理、基本组成、特点、常用的处理剂、钻井液性能评价方法及调整方法等,使学生牢固地掌握不同钻井液体系之间的区别和联系,记忆起来比较轻松。
多媒体教学是现代教育的一个重要手段,是传统教学的发展与充实。它弥补了传统教学的欠缺,继承了传统教学的精华。多媒体课件直观、形象,对于“钻井液工艺学”课程中一些理论性比较强、难于理解的内容,如果采用传统的教学模式,直接采用板书的形式很难达到理想的效果。如讲授配浆用黏土矿物的晶体结构一节,这部分内容涉及矿物学,而对石油工程专业的学生,“矿物学”不是一门必修课,大部分学生对矿物的基本结构没有完整的理解。而黏土矿物是配制水基钻井液的基本材料,很多水基钻井液的基本原理都与黏土矿物的微观结构相关。但黏土矿物的微观结构比较复杂,板书时无法实现其立体效果,学生会感到内容枯燥而无法掌握,学习的兴趣也就大打折扣。以前的教学方法是板书加自制的黏土矿物微观模型,取得了一定的效果。但现在随着多媒体技术的发展,黏土矿物的微观形态可以通过多媒体的形式表现出来,并且可以展示放大几千倍或几万倍的黏土矿物的扫描电镜(SEM)真实图片,使学生不但了解黏土矿物的微观结构,而且真实地了解黏土矿物的微观形态、存在方式、黏土矿物的种类等基本信息。总之,通过多媒体的应用拓宽了学生的视野,提高了其学习的兴趣。
四、加强实验课教学,巩固课堂理论学习
“钻井液工艺学”是一门从钻井工程中发展起来,又直接为钻井工程服务的课程。因此实验教学在课程教学中起着非常重要的作用,它是培养学生自主创新能力,锻炼学生分析问题、解决问题及实际动手能力的一种良好方式,也是理论教学的重要补充,对学生理解和巩固理论教学内容起着重要的作用。所以,本课程实践性教学环节应以转变观念、培养学生的创造性思维能力和解决实际问题能力为指导思想,建立实验教学体系,提高学生的综合素质。
将实验课教学进行分类,分成钻井液基本性能测试实验、综合性实验和钻井液综合设计三类。钻井液基本性能测试实验主要按照API的标准,完全依照现场钻井液的测试步骤及方法,测定钻井液的基本性能和参数。这是每一位钻井液工程师必备的基本技能。学生们能够认识到这部分实验的重要性,根据课堂学习的理论公式和实验方法,积极、独立地完成每一项实验内容。综合性实验具有一定的挑战性,由实验教师提供必要的配制钻井液材料和处理剂,在教师的指导下,由学生独立地配制出合格的钻井液体系,测定钻井液的基本性能,然后模拟现场钻井液受到污染,出现钻井液性能变坏,不能满足钻井的要求的情境。由学生根据学习的理论及方法,提出钻井液处理的方法并拟定实验步骤,由实验教师审核后,学生独立进行操作,使处理后的钻井液达到合理的指标。钻井液设计是石油工程设计的基本内容,使学生根据地质及钻井工艺技术条件,综合运用所学的专业知识,进行钻井工程设计,从而培养学生理论联系实际的思维方法、分析问题解决问题的能力和充分利用计算机技术进行工程设计的能力。通过理论学习、室内实验、钻井液设计三个步骤的学习和训练,使学生掌握石油工程领域中常规钻井液各种设计的基本内容和方法。
通过这些实验把抽象的课堂知识具体化、实践化,使学生一目了然。对学生理解、掌握本课程的基本内容将起到很重要的作用,学生通过动手实验,撰写实验报告,加深了对课堂知识的理解,并初步掌握“钻井液工艺学”设计的基本方法。
五、考核方式的探索
傳统的考试方式大多采用笔试闭卷考核,考核内容只限于课程所涉及的基本概念、定义、原理和方法,可以保证学生掌握基本的教学内容,保证基本的教学质量。但学生在考试中需要记忆的知识太多,这种考试方式对善于死记硬背的学生非常有利,但不利于考查学生利用基本知识分析问题、解决问题的能力。
为了弥补现有考核方式的不足,加强和生产实践的联系,引导学生对课程的重新认识,必须重新探索考核方式,着重考查学生对基本概念和原理的理解、应用,同时考查学生的实验动手能力。在考试方式上,采用半开卷、平时作业、课堂表现、实验成绩相结合。在“钻井液工艺学“的考核中,采用闭卷成绩:开卷成绩:平时作业:课堂表现:实验成绩=30:30:10:10:20的分配比例,具体实施方法为:考试时间120分钟,前60分钟为闭卷考试(试卷一),重点考核基础内容及基本知识;后60分钟为开卷考试(试卷二),考试开始时两份试卷同时发给学生,考试60分钟后收试卷一,结束后,学生可以查阅任何携带的资料,完成试卷二。平时作业主要是综合性较强的习题,要求学生以作业的形式上交。课堂表现分数包括出勤情况、课堂讨论的表现。实验成绩根据动手能力及实验报告给出。这种考试的方法对教师出题提出了很高的要求,增大了工作量,但从考试效果来看是非常好的,这种考试方法学生非常喜欢,考试时抄袭现象减少了,学生的考试及格率得到了提高。
经过以上几方面的教学改革,通过师生的共同努力,激发了学生学习“钻井液工艺学”课程的兴趣,提高了学生分析问题和解决问题的能力。通过研究与探索“钻井液工艺学”课程的教学方法,把最新的钻井液发展成果与自己的科研成果融入教学体系中,提高教学内容的系统性与前沿性,采用灵活多样的教学方法和现代化的多媒体教学手段,提高了“钻井液工艺学”的教学质量。通过改进教学方法和改革考试方式,将学生从死记硬背的闭卷考试中解放出来,得到了学生的喜爱。在今后的教学过程中应不断总结经验,完善与丰富教学内容,加强室内实验与课堂理论的结合力度,加强大学所学知识与现场实践应用相结合的力度,为我国的石油工业培养更多合格的钻井液工程师。
参考文献:
[1]鄢捷年.钻井液工艺学[M].东营:石油大学出版社,2001.
[2]中国石油勘探与生产分公司.钻井监督[M].北京:石油工业出版社,2003.
[3]张高德,赵正明.多媒体教学的隐忧与解决途径[J].教学与管理,2008,(6):146-147.
[4]俞铭华,王林,李红明.专业课程教学中创新教育与实践的若干思考[J].华东船舶工业学院学报(社会科学版),2003,(9):79-80.
(责任编辑:苏宇嵬)
关键词:钻井液工艺学;教学改革;教学方法
作者简介:范振忠(1971-),男,山东潍坊人,大庆石油学院石油工程系,副教授,理学博士,主要研究方向:石油工程;刘庆旺(1964-),男,河南周口人,大庆石油学院石油工程系,教授,理学博士,主要研究方向:石油工程。(黑龙江 大庆 163318)
“鉆井液工艺学”是为大庆石油学院石油工程专业四年制本科生和相关专业研究生开设的一门专业基础课。钻井液工艺技术是油气钻井工程的重要组成部分,随着钻井难度的逐渐增加,钻井液工艺学在确保安全、优质、快速钻井中起着越来越重要的作用。
“钻井液工艺学”是一门交叉学科,涉及材料学、流体力学、基础化学、矿物学、物理化学、金属工艺学、高分子化学等多门学科,是一门理论性和实践性很强的课程。该课程的教学以课堂教学为主,辅以部分实验课,课程内容头绪多、原理规律多、概念定义多,有些微观机理看不见、摸不到,理解起来非常困难,教师在课堂上如只做生硬的讲解会使学生感觉比较枯燥、乏味。针对这种情况,结合几年的教学实践,笔者认为对这门课程应采取以下措施进行灵活多变的教学。
一、课堂以讲授为主,坚持师生互动与课堂讨论
对未从事过现场实践的学生,“钻井液工艺学”专业知识及理论难度较大,教师的课堂讲授就显得至关重要。但教师的课堂讲授决不能面面俱到,而应突出重点及基本理论,引导学生进行自主学习。课堂讲授应做到讲深讲透,教学的重点及难点应详细解释。同时,将部分钻井液的基本配方、基本性能、现场应用状况等可以自学的内容交给学生自己阅读,启发学生进行独立思考,并设计一定数量综合性较强、需要仔细思考、结合课堂讲授的内容才能完成的习题,并且要求学生以作业的形式上交,作为本课程的考试成绩之一。锻炼学生自主分析问题及解决问题的能力,加深对课堂讲授内容的了解与掌握。
为了帮助学生理解概念,可以采用启发式教学,坚持师生互动与课堂讨论的教学方式。由教师提出问题,学生思考,进行课堂讨论。如讲井喷的预防及处理一节,教师首先简单介绍油气层的基本特征,重点讲解井喷的定义及井喷的原理,大约用时20分钟左右。然后提出几个问题:(1)你见过井喷或听说过吗?你想象中的井喷是什么样子?(2)钻井的目的是发现油气,出现井喷是好还是坏?(3)如何预防井喷的产生?(4)如何发现井喷?(5)出现井喷了,如何处理?学生们展开讨论,大约10分钟后由教师进行总结。首先由学生提出各种不同的回答,教师用板书的形式总结,最后形成一个比较完整的答案。在讨论的过程中,教师自始至终要把握主线,注意引导,鼓励学生深入探讨,提高学生分析问题、解决问题的能力。
二、讲课以教材为主,坚持对教学内容进行更新
“钻井液工艺学”是一门综合性课程,涉及的内容复杂。目前学生使用的教材较为陈旧,教材虽然几经再版,但内容基本没有什么变化,跟不上时代,市场上每年都有新教材出版,但内容大多雷同,很难选到具有专业特点和创新性的教材。随着石油工业的发展,钻井技术的发展越来越快,对钻井液技术的要求越来越高,教材中的知识已经落伍,远远不能满足现场对钻井液工艺的要求。教师在讲课时,坚持以教材为主,重点讲授课程的基本知识,但又要不拘泥于教材中的静态理论,应把讲解重点放在理论与实际相结合的方面。
因此要引导学生在学好教材基本知识的同时,追踪钻井液技术发展的前沿。在教学中,教师应以教材内容为主线,通过不断加强学习、从事与课程相关的科研工作、撰写与课程相关的专业论文、不断补充有用材料和最新的知识,将该领域研究的热点问题及时补充进来,达到传授新知识的目的。因此,教师在传授知识时,自己首先要做到精通,要不断提高自身的专业水平,知识面要广,不但要在本学科精益求精,还要广泛涉猎相关学科。随着科学技术的不断发展,新的钻井液工艺难题不断涌现,且逐步得到解决,取得了许多新的进展。教师要时刻关注本学科最前沿的研究进展和研究成果,加大课堂的信息量,将本学科最新的动态及时传达给学生,将本学科没有解决的难题提出来,让学生思考,激发学生的学习欲望和学习兴趣。
三、采用灵活多变的教学手段,辅以必要的多媒体课件
教师在讲台上讲,学生在下面记笔记的课堂教学模式远远不能满足学生对专业课学习的需要。为了提高课堂教学质量,调动学生学习的兴趣,课堂教学要采用灵活多变的教学手段,辅以必要的多媒体课件,采用教师重点讲基本原理和基本概念、学生自学课本内容、课堂辅以多媒体课件等多种形式。
教师在课堂上要讲清概念、理论,同时还要引导学生自学,阅读教材,理解教材中图、表的含义。教课中注重教学法,把各章的概念进行分类和对比,如水基钻井液中的分散钻井液、钙处理钻井液、盐水钻井液、聚合物钻井液、正电胶钻井液等。通过对其分类和对比,具体分析每一种钻井液的配制原理、基本组成、特点、常用的处理剂、钻井液性能评价方法及调整方法等,使学生牢固地掌握不同钻井液体系之间的区别和联系,记忆起来比较轻松。
多媒体教学是现代教育的一个重要手段,是传统教学的发展与充实。它弥补了传统教学的欠缺,继承了传统教学的精华。多媒体课件直观、形象,对于“钻井液工艺学”课程中一些理论性比较强、难于理解的内容,如果采用传统的教学模式,直接采用板书的形式很难达到理想的效果。如讲授配浆用黏土矿物的晶体结构一节,这部分内容涉及矿物学,而对石油工程专业的学生,“矿物学”不是一门必修课,大部分学生对矿物的基本结构没有完整的理解。而黏土矿物是配制水基钻井液的基本材料,很多水基钻井液的基本原理都与黏土矿物的微观结构相关。但黏土矿物的微观结构比较复杂,板书时无法实现其立体效果,学生会感到内容枯燥而无法掌握,学习的兴趣也就大打折扣。以前的教学方法是板书加自制的黏土矿物微观模型,取得了一定的效果。但现在随着多媒体技术的发展,黏土矿物的微观形态可以通过多媒体的形式表现出来,并且可以展示放大几千倍或几万倍的黏土矿物的扫描电镜(SEM)真实图片,使学生不但了解黏土矿物的微观结构,而且真实地了解黏土矿物的微观形态、存在方式、黏土矿物的种类等基本信息。总之,通过多媒体的应用拓宽了学生的视野,提高了其学习的兴趣。
四、加强实验课教学,巩固课堂理论学习
“钻井液工艺学”是一门从钻井工程中发展起来,又直接为钻井工程服务的课程。因此实验教学在课程教学中起着非常重要的作用,它是培养学生自主创新能力,锻炼学生分析问题、解决问题及实际动手能力的一种良好方式,也是理论教学的重要补充,对学生理解和巩固理论教学内容起着重要的作用。所以,本课程实践性教学环节应以转变观念、培养学生的创造性思维能力和解决实际问题能力为指导思想,建立实验教学体系,提高学生的综合素质。
将实验课教学进行分类,分成钻井液基本性能测试实验、综合性实验和钻井液综合设计三类。钻井液基本性能测试实验主要按照API的标准,完全依照现场钻井液的测试步骤及方法,测定钻井液的基本性能和参数。这是每一位钻井液工程师必备的基本技能。学生们能够认识到这部分实验的重要性,根据课堂学习的理论公式和实验方法,积极、独立地完成每一项实验内容。综合性实验具有一定的挑战性,由实验教师提供必要的配制钻井液材料和处理剂,在教师的指导下,由学生独立地配制出合格的钻井液体系,测定钻井液的基本性能,然后模拟现场钻井液受到污染,出现钻井液性能变坏,不能满足钻井的要求的情境。由学生根据学习的理论及方法,提出钻井液处理的方法并拟定实验步骤,由实验教师审核后,学生独立进行操作,使处理后的钻井液达到合理的指标。钻井液设计是石油工程设计的基本内容,使学生根据地质及钻井工艺技术条件,综合运用所学的专业知识,进行钻井工程设计,从而培养学生理论联系实际的思维方法、分析问题解决问题的能力和充分利用计算机技术进行工程设计的能力。通过理论学习、室内实验、钻井液设计三个步骤的学习和训练,使学生掌握石油工程领域中常规钻井液各种设计的基本内容和方法。
通过这些实验把抽象的课堂知识具体化、实践化,使学生一目了然。对学生理解、掌握本课程的基本内容将起到很重要的作用,学生通过动手实验,撰写实验报告,加深了对课堂知识的理解,并初步掌握“钻井液工艺学”设计的基本方法。
五、考核方式的探索
傳统的考试方式大多采用笔试闭卷考核,考核内容只限于课程所涉及的基本概念、定义、原理和方法,可以保证学生掌握基本的教学内容,保证基本的教学质量。但学生在考试中需要记忆的知识太多,这种考试方式对善于死记硬背的学生非常有利,但不利于考查学生利用基本知识分析问题、解决问题的能力。
为了弥补现有考核方式的不足,加强和生产实践的联系,引导学生对课程的重新认识,必须重新探索考核方式,着重考查学生对基本概念和原理的理解、应用,同时考查学生的实验动手能力。在考试方式上,采用半开卷、平时作业、课堂表现、实验成绩相结合。在“钻井液工艺学“的考核中,采用闭卷成绩:开卷成绩:平时作业:课堂表现:实验成绩=30:30:10:10:20的分配比例,具体实施方法为:考试时间120分钟,前60分钟为闭卷考试(试卷一),重点考核基础内容及基本知识;后60分钟为开卷考试(试卷二),考试开始时两份试卷同时发给学生,考试60分钟后收试卷一,结束后,学生可以查阅任何携带的资料,完成试卷二。平时作业主要是综合性较强的习题,要求学生以作业的形式上交。课堂表现分数包括出勤情况、课堂讨论的表现。实验成绩根据动手能力及实验报告给出。这种考试的方法对教师出题提出了很高的要求,增大了工作量,但从考试效果来看是非常好的,这种考试方法学生非常喜欢,考试时抄袭现象减少了,学生的考试及格率得到了提高。
经过以上几方面的教学改革,通过师生的共同努力,激发了学生学习“钻井液工艺学”课程的兴趣,提高了学生分析问题和解决问题的能力。通过研究与探索“钻井液工艺学”课程的教学方法,把最新的钻井液发展成果与自己的科研成果融入教学体系中,提高教学内容的系统性与前沿性,采用灵活多样的教学方法和现代化的多媒体教学手段,提高了“钻井液工艺学”的教学质量。通过改进教学方法和改革考试方式,将学生从死记硬背的闭卷考试中解放出来,得到了学生的喜爱。在今后的教学过程中应不断总结经验,完善与丰富教学内容,加强室内实验与课堂理论的结合力度,加强大学所学知识与现场实践应用相结合的力度,为我国的石油工业培养更多合格的钻井液工程师。
参考文献:
[1]鄢捷年.钻井液工艺学[M].东营:石油大学出版社,2001.
[2]中国石油勘探与生产分公司.钻井监督[M].北京:石油工业出版社,2003.
[3]张高德,赵正明.多媒体教学的隐忧与解决途径[J].教学与管理,2008,(6):146-147.
[4]俞铭华,王林,李红明.专业课程教学中创新教育与实践的若干思考[J].华东船舶工业学院学报(社会科学版),2003,(9):79-80.
(责任编辑:苏宇嵬)