《聲波測井》課程改革與實踐方法研究

唐 軍，章成廣

（長江大學 地球物理與石油資源學院，湖北 荊州434023）

《聲波測井》課程改革與實踐方法研究

唐 軍，章成廣

（長江大學 地球物理與石油資源學院，湖北 荊州434023）

聲波測井是在鉆孔中使用測量聲速或聲幅等物理性質的儀器來辨別地下巖石、流體性質以及評價固井質量的方法，是勘探和開發油氣田的重要手段。目前，聲波測井存在教學內容陳舊，授課方法單一等影響教學質量的問題。本文首先介紹了新課程內容的改編，即立足新穎、實用和針對性的統一，然后重點闡述了課堂教學與實際生產、傳統教學和多媒體教學相結合的教學手段的實施，最后從教師的啟發式授課，演、講、練教學過程的合理銜接以及注重培養學生自學能力等三個方面論述了聲波測井課程教學過程的優化設計。

聲波測井；課程改革；實踐方法

聲波測井是地球物理測井的重要方法之一，是在鉆孔中使用測量聲速或聲幅等物理性質的儀器來辨別地下巖石、流體性質以及評價固井質量的方法，是勘探和開發油氣田的重要手段。《聲波測井》課程也是我校勘查技術與工程專業的核心課程。由于該課程是集數學、物理學、地質學、電子學、信息處理于一體的課程，對于學習者是否已具備必要的基礎知識要求較高。例如：由于聲波測井方法研究的對象是地球，則要求學生具備較扎實的地質背景知識；其觀測手段是儀器，學生又必須了解電路和電子技術；其觀測結果是聲波波形或離散的數據資料，那么學習者要具備信息科學方面的基礎知識信號分析、資料處理等。總之，聲波測井課程的學習難度較其他石油類課程要高。

聲波測井的發展以斯侖貝謝（Schlumberger）公司1935年推出的聲波測井儀為起點，經過了上世紀50年代的單發雙收聲波速度測井儀和60年代的井眼補償聲速儀，而后隨著電子和信號處理技術的發展，上世紀70年代又出現了長源距聲波測井儀，采用數字記錄全波波形，使得聲波測井在油田勘探開發中發揮越來越大的作用。[1-3]為了適應新的地質和工程環境的要求步入21世紀后，測井裝備和技術向高可靠、高精度、高效率、網絡化方向發展。[4]與此同時，為了整合資源，達到增強企業競爭力，進軍國際市場，中國石油測井有限公司、西部鉆探公司以及長城鉆探公司先后組建，在深化企業內部管理，融合提升原有實力的同時，也力主自主創新，打造核心競爭力。比如，中國測井公司就自主研發制造了EILog測井成套設備并已投入生產。[5]

然而，聲波測井課程教學與石油企業迅猛發展存在嚴重的不協調。目前，各石油高校所用的《聲波測井》教材基本上都是上個世紀80年代的教材，教學內容陳舊，新的技術和方法沒有得到體現；在教學手段上沒有很好地將傳統教學方式和現代教學方式實行較好的結合；并且由于擴招導致的本科生源質量下降以及教師的教學藝術等問題，使教學效果和質量很難得到保證。[6]本文針對聲波測井發展現狀，從教學內容、教學手段、教學過程介紹長江大學《聲波測井》課程改革的方法以及取得的認識。

一、教學內容的完善與更新

聲波測井經過70多年的發展，聲源從單極子變為多極子，記錄方式從模擬信號變為數字信號，記錄的數據從簡單的一維首波幅度值變為二維全波波列信息，處理方法從簡單的威利時間公式的應用變為囊括時域、頻域信號分析的各種方法，這就要求聲波測井課程內容與時俱進，緊跟社會發展潮流[7]。但是目前教材和教學內容存在嚴重老化的問題，所以，在對測井學科發展狀況及趨勢進行充分調研的基礎上，《聲波測井》的教學內容、教學大綱有必要制訂新的方案，并且在具體的教學內容編排上上力求達到新穎、實用和針對性相結合的特點。

（一）新穎表現在反映聲波測井技術的新理論、新方法

在消化吸收已有教材、教學內容優點的基礎上，對目前各種聲波測井新方法進行充分的調研和探討，博采眾長，盡量反映聲波測井技術的新理論、新方法、新應用。并同時力求措辭準確，表達正確，引入成熟內容，回避爭議觀點。

（二）實用性和針對性表現在注重本門課程的特點和性質，緊密結合本科畢業生在現場的應用情況

為突出實用性，在授課內容及課時安排上重視基本概念和基本原理的講述，重視理論知識的思想引導，不過分強調繁瑣公式的推導。針對性體現在立足于目前聲波測井技術的發展狀況和現場應用情況主要介紹聲波測井的物理基礎，裸眼井孔中的聲波，聲波測井換能器，重點講述聲波速度測井，聲波全波列測井，套管井中的聲波測井和多極陣列聲波測井的基本原理及其應用。

另外，為方便學生進一步學習本學科其它相關知識，在授課時中注意中文名詞和英文名詞的雙向使用，并且在介紹重要名詞概念附英語注釋。

二、教學手段的研究與改革

針對傳統的板書教學和現代的多媒體教學兩種手段進行比較和分析，在對《聲波測井》課程本身的特點進行充分研究的基礎之上，提出適合于《聲波測井》的主導教學手段。在教學藝術與手段的研究過程中，主要體現理論與實踐、傳統與多媒體教學兩相結合在教學中的作用。

（一）課堂教學與生產實際相結合，充分發揮校企合作的優勢

提倡案例教學，將理論與實踐的結合落到實處，注重基本知識與新興技術的結合。為了使課程講解具體生動，做到理論與實踐的有機結合，開拓學生的眼界，加深對現場的認識，除了講授基本知識點，在課堂上還結合油田的生產實際，探討一些新方法、新技術的來龍去脈，讓學生在聽故事當中學到更多的新知識。

（二）傳統教學和多媒體教學相結合，各展所長

傳統教學手段注意細節，有利于學生逐步認識新知識點，但要求課時安排充足；多媒體教學形象生動，通過色彩、聲音等元素能夠引起學生的學習興趣，但由于大多數同學在中學階段從未接觸而存在一定的不適應。所以，傳統教學和多媒體教學各有利弊，在具體的授課過程中，應當將兩者有機結合起來。根據教學內容，選擇恰當的技術手段和表現形式。聲波測井是建立在生產實踐基礎上的，有些實踐過程或生產設備單靠老師的口頭描述或用粉筆描繪難于表達清楚，而且學生也難于理解。對這些內容如果用3D或flash動畫形象、生動、直觀地顯示出來，再加上老師深入淺出的講解，便能加深學生對問題的理解與接受，提高學習的積極性。而且，對于學生以前在其他前設課程中已完整論述、比較熟悉的內容略講，采用多媒體可以節省大量的板書時間。例如靜學中的關于平衡微分方程、幾何方程以及本構方程的推導，以及楊氏模量、泊松比和拉梅系數關系式的建立等等，可以用多媒體大屏幕顯示出來，讓學生用較少的時間回顧加深印象。教師可以有較多的時間介紹一些科技的前沿，同時可以有較多的時間進行提問質疑，加強了互動性，使課堂氣氛更加活躍，提高學生對本課程的學習興趣，大大擴大了學生的知識面。

在教學中，將講授課仍然作為一種主要的教學形式，發揮教師的主導作用。一部分較難理解的理論性強，或者偏于現場環境的知識點，采用傳統講授方式更利于學生理解和掌握。這種講授不再是簡單的講、學生聽，更不是照本宣科，而是以傳統的重點講授為主，多媒體為輔。例如在講授固體中縱、橫波傳播過程中質點振動方向與傳播方向的關系時，若采用動畫的形式直觀地講解，或者直接用動畫演示微觀粒子的運動狀態，則學生更加容易理解，這也是傳統的黑板板書或者簡單的圖片所不能體現的。

在一些特定的章節，選擇合適的軟件，必要時需要教師自己制作一些能體現教育主體的教育思想和教學特色的課件。明確教學目標、精選課件內容、精心組織表現形式以達到優化課堂教學結構。但要始終注意，多媒體教學的地位是“輔助”，而不是“替代”。

三、教學過程的研究與實踐

對教學藝術進行研究，即科學合理的教學過程設計是保證各種教學手段實施的前提。針對《聲波測井》課程新舊結合的授課內容、傳統與現代包容的教授手段，教學過程的優化設計必不可少。

（一）在精講多練的基礎上進行啟發式授課

精講，即集中精力對聲波測井中的基礎知識，比如固體聲波方程的建立、不同介質之間波的反射與折射、偶極子聲源激發的聲場等相關知識點、基本原理和重點內容精心組織，精心講授，講知識的精華，講知識的內在聯系，引導學生建立系統的知識結構。多練，即增加習題課，討論課，加強綜合訓練。在此基礎上，展開對一些聲波測井新方法、新技術的介紹。在具體授課過程中，以逐步引導的方式展開教學，讓學生主動去思辨分析，從而獲得新知識，提高獨立分析問題、解決問題的能力。

（二）演、講、練前后銜接，注重書本知識與生產實踐的結合

聲波測井課程教學充分利用計算機、投影儀等多媒體設備，進行演、講、練的教學方法，即實踐——理論——實踐的教學方法。在教學過程中首先演示教學內容，指出章節的重難點，讓學生帶著問題有的放矢聽課，通過老師的講解，得出結論，最后再通過課程設計進一步將理論深化，達到事半功倍的效果。

聲波測井是一門實踐性很強的學科，學院堅持以社會實踐活動為依托，實現油田與學校互動。學院利用校企合作關系，與多家油田及公司建立了穩定的實習基地和產學研合作教育培養基地。通過石油企業為本專業提供獎學金、專業軟件、技術咨詢、社會實踐、畢業設計等多方面的支持，極大地保證了教學效果。

充分利用暑假時間，讓部分研究生、本科生到各個油田進行社會實踐。實習指導以油田方為主，學校和油田緊密合作，保證了專業實習的效果。比如，江漢油田測井公司每年把安排本科生的生產實習當作生產任務來抓，從處領導到教育科、生產中隊以及生產小隊都有專人負責接待安排學生實習，廠校雙方共同合作，積極主動按照實習教學大綱與實習計劃有條不紊地安排好實習，全面保證實習順利進行。每次實習完畢，廠校雙方及時總結，互通情報。這樣使生產實習的組織安排制度化、規律化、科學化，實習效果十分明顯，實習質量得到提高。這其中也包括了對聲波測井諸多儀器的直觀認識。

本科生通過實踐了解了石油工業的發展歷程，又感悟了石油先輩們的艱苦奮斗，愛崗敬業的優良傳統，為獻身石油行業打下了思想基礎。

（三）注重學習方法指導，培養自學能力

教與學是互動的兩個方面。教師不但要教給學生知識，更要教會學生如何獲得知識。既要重視教法，更要重視指導學生的學法。在教學過程中，盡量多教給學生如何理解、分析、歸納、總結問題，避免死記硬背、機械地理解問題，引導學生學會舉一反三，掌握學習的方法，培養自學能力。特別是對于一些基礎比較好，對聲波測井課程有濃厚興趣的同學，學科組老師采取“開小灶”的精英培養方法。比如，由學院《聲波測井》課程組教師指導的本科生興趣小組 “水泥膠結測井數值模擬實驗研究”、“二維面陣聲波探頭實驗與設計”分別被確立為2009年度、2010年度校級大學生創新性實驗。

《聲波測井》課程改革與實踐研究只是我校施行國家“質量工程”的一個縮影。“質量工程”對于提高我國的高等教育質量，增強我國的自主創新能力，建設創新型國家具有重要的戰略意義，它是一項長期而艱巨的工程。我們只有牢固樹立人才培養是高校的根本任務、質量是高校的生命線、教學是高校中心工作的理念，繼續深化教學改革與實踐，不斷探索新方法、新思路，才能為祖國培養更多更好的高層次專業人才。

[1]楚哲涵.聲波測井原理[M].北京:石油工業出版社,1987.

[2]王冠貴.聲波測井理論基礎及其應用[M].北京:石油工業出版社,1988.

[3]姜皓,楚澤涵,薛梅.聲波測井儀器發展及刻度井研究[J].特種油氣藏,2001,8(4):92-95.

[4]金鼎,王敬農,等.中國石油測井技術態勢及科技發展方向[J].測井技術,2007,31(2):95-98.

[5]王斐.弘揚大慶精神和鐵人精神，發展有中國石油測井特色的企業文化[J].石油教育,2008,(1):104-106.

[6]張學山,張穎.數學課程的改革與實踐[J].上海工程技術大學教育研究,2007.12-16.

[7]章成廣,肖承文.李維彥.聲波全波列測井響應特征及應用解釋研究[M].武漢:湖北科學技術出版社,2009.