案例教學在“石油工程概論”教學中的應用探索

安玉秀 賈蒼琴 黃峰

摘要石油工程概論涉及的領域比較廣，傳統的以教師講授為主教學模式存在學生積極性不高，課堂效率比較低下，運用知識解決問題的能力差等問題。本文以“鉆井事故章節”為例，采用案例教學在石油工程概論課程的應用探索。詳細介紹了案例的選取、教學方案的設計、課堂表現、教學效果等四個方面的情況。從課堂表現和教學效果展示了案例教學的優越性，極大的調動了學生的課堂氣氛、激發了學生的學習積極性。取得了良好的教學效果。

關鍵詞 石油工程概論 案例教學 教學改革

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.17.032

Application of Case Method In The Course of Introduction to Petroleum Engineering

AN Yuxiu， JIA Cangqin， HUANG Feng

（School of Engineering and Technology， China University of Geosciences， Beijing 100083）

AbstractPetroleum engineering referred to the wide field. The traditional teaching method has some problems such as the low motivation of students， the low efficiency of teaching and the poor ability to solve the problems. In this article，taking the drilling accidents as an example，we explored the application of case teaching in petroleum engineering course. It contained for sections： how to choose the case， the design of teaching， the expression of students in class，theresult ofteaching.Itexhibited thehigh performanceofcaseteachingthrough expressionofstudentsin class and the result of teaching. Comparing to the traditional teaching method， the case teaching method improved the class climate and motivated the interesting of students. It got the excellent teaching results.

KeywordsPetroleum Engineering； case teaching； teaching reform

1課程特點

“石油工程概論”課程是地質工程專業大四本科生的專業基礎課。學習這門課的目的在于使非石油工程專業的學生增加對石油工程方面相關知識的了解和認識，加強對石油工程全過程的認識和理解。通過本課程的學習，使學生能夠體會石油工程在國民經濟中的重要性，體會石油作為戰略物資的含義，了解石油工程中各工藝環節、階段的基本概念、基本技術原理、所需設備和工具、主要工藝過程等，掌握國內外石油工程相關技術現狀與發展趨勢，了解中國石油工程與國外的差距及面臨的機遇與挑戰。引導學生熱愛石油行業，培養學生的愛國情懷及為石油獻身的精神。為將來同學們從事石油工程行業及相關的技術和管理工作打下基礎。

石油工程專業工作和研究的對象是深藏于地下幾千米的原油，由于地層的地質構造復雜，石油的開采是一項大型的工程活動。石油開采技術復雜多樣，涉及多個學科和專業。該專業學生必須學習使用多學科交叉的知識，才能完成學習石油資源開采的全過程。因此，石油工程是由多個學科組成的系統工程。主要涉及的領域包括油藏工程、地質工程、鉆井工程、采油工程、完井工程、儲運工程等。因此涉及的基本概念、基本知識比較多，涉及的知識面比較廣。該課程的基本概念和基本知識具有抽象性和復雜性，與工程實際聯系密切，教學難度偏大。近年來，隨著常規油氣資源的衰竭，非常規資源、深井、超深井資源、海上油氣資源的開采逐年增多，鉆井難度大幅度增加。石油工程的這些變化導致涉及的領域和知識面更加廣泛，并且與現場的結合更加緊密，教學難點進一步增加。

2傳統教學方法的局限性

2.1學生學習的主動性、積極性不高

傳統的教學模式以教師講述為主，教師扮演的是主角，教師總是盡可能多給學生灌輸知識點，也就是填鴨式教學。學生扮演被動的角色，學生被動接收教師灌輸的知識點。石油工程概論這門課涉及的領域廣，基本知識、基本概念繁多、基本工藝抽象和復雜。對于沒有現場經驗的同學來說，聽起來枯燥無味。每位學生的基礎、理解能力、認知能力都不一樣。對知識的掌握存在很大的差距。學生特別是對于與現場聯系緊密的基本概念，個別學生理解困難。這種現象導致個別學生對知識點的掌握只有輸入，沒有輸出。雖然教師很認真的備課、講授，但是學生往往在課堂上表現往往比較沉悶，注意力不集中、打瞌睡、同學間互相交流、玩手機的現象普遍存在，嚴重影響了教學效果。這種現象存在的主要原因在于學生只是配角而不是主角，不能充分的調動學生的主動性和積極性。他們只是被動的接收知識，缺乏對知識的深入理解與思考，導致學生的積極性和主動性不高。

2.2缺乏解決實際問題的能力

教學的目的不僅傳授知識，與教學相關的能力培養還包括自主學習的能力、獨立思考的能力和綜合運用基本知識解決實際問題的能力。對基本概念的理解和掌握是獨立思考能力的基礎，自主學習能力和獨立思考能力是綜合運用基本知識解決實際問題能力的基礎。這三種能力是息息相關，又是相輔相成，緊密聯系在一起的。而這種解決實際問題的能力是教學目標中最重要的部分。以教師講述為主的教學模式中，教師系統的講解基本知識和基本概念，便于學生接受和理解。這種方式往往導致學生過于依賴于老師，獨立思考和批判性思維訓練較少。學生缺乏獨立思考的能力，基本知識和基本概念理解不夠深入。個別同學只能理解字面的意思，無法深入的理解真正的含義。因此，傳統的講授教學模式不利于獨立思考能力的培養和綜合運用基本知識解決實際問題能力的培養。石油工程這門課程的基本概念與知識點往往與工程結合緊密。如果無法對基本知識和基本概念進行深入的思考與理解，往往導致個別同學對知識的掌握和理解存在很大偏差，因此，面對實際問題時缺乏解決實際問題的能力。加強培養學生自學能力和獨立思考能力，有利于學生綜合運用基本知識解決實際問題能力的培養。

3案例教學的特點

隨著高等教育教學改革的不斷深入，案例教學法越來越受到一線教師的重視。并在教學中得到了廣泛的應用。案例教學是一種教學手段和方法，通過案例學習的方式學習課程。案例的選取不是隨意的，案例的選取要有代表性、相關性和邏輯性。案例的選取與教學設計直接影響案例教學的教學效果。如果案例選取不當，反而影響了教學效果。教學設計能夠有效的激發學生的學習主動性和興趣、培養學生獨立思考和解決實際問題的能力。因此，案例的選擇及教學涉及成為案例教學的核心內容。

4以鉆井事故章節為例進行案例教學探索

4.1典型案例的選取

鉆井事故是鉆井工程中常常遇到的鉆井難題。重大的鉆井事故導致棄井的現象時有發生，造成了巨大的經濟損失。常規的鉆井事故也會延長鉆井時間，極大的增加鉆井成本。因此，鉆井事故對鉆井工程具有重要的影響。鉆井事故的種類有很多。例如，卡鉆、坍塌、井噴、井漏、井涌、縮徑等。其中，井噴事故是鉆井事故中最嚴重的事故之一。也是對鉆井工程影響最大的一類事故。因此，選取井噴事故作為教學案例具有一定的代表性。

井噴事故是指地層中的流體流入地面或者地層中其他層的現象，一般發生在油田現場。井噴事故發生的征兆：（1）鉆井液返出量增大，鉆井液池液面上升；（2）循環系統壓力上升或下降，鉆進時懸重增加或減少；（3）返出的鉆井液密度下降，粘度上升，溫度增高；（4）返出的鉆井液中有油花、氣泡出現；（5）有硫化氫溢出時，鉆井液變暗，同時可嗅到臭雞蛋味。井噴事故的處理：（1）掌握正確的關井程序；（2）組織成立搶險組織，由主管鉆井領導統一指揮、協調。（3）盡量保護井口，盡一切努力防止著火；（4）根據不同情況制定措施壓井，控制環空壓力。

井噴事故是一種可預防、可處理、影響大的事故，具有事故的典型特點。經過大量案例的篩選與反復的對比，選取了井噴事故中影響比較大，從事故發生到事故處理都比較典型的一個案例“墨西哥灣井噴漏油事故”。

4.2教學案例介紹與分析

墨西哥灣井噴事故概況：2010年4月20日，當地時間21：49正在美國墨西哥灣作業的“深水地平線”鉆井平臺發生井噴。事故導致鉆井平臺起火爆炸沉沒，造成11人死亡，17人受傷，490萬桶原油流入海中。

墨西哥灣井噴事故原因：作業人員對負壓測試結果判斷失誤，認為井的完整性合格。在頂替隔水管內的泥漿時正常情況下鉆柱壓力應逐漸降低。但實際過程多次出現壓力升高的反常現象。多次發現溢流現象，鉆柱壓力繼續升高。井隊人員停泵檢查將鉆柱內壓力放掉后，未采取井控措施。井隊人員未按井控程序操作是井噴發生的主要原因。

墨西哥灣井噴事故影響：受漏油事故的影響，奧巴馬總統宣布對33個深水石油鉆井項目的暫停期限延長到6個月，同時也暫緩在阿拉斯加沿海的石油鉆探項目。英國石油公司自年初租用“深井地平線”以來，已投入巨大資金，啟動經費就高達1億美元。該公司為應對漏油事故已耗費了9.3億美元，設立200億美元基金，賠償因墨西哥灣漏油事件而生計受損的民眾，40億美元的罰款。墨西哥灣沿岸生態環境正在遭遇“滅頂之災”，污染可能導致墨西哥灣沿岸1000英里長的濕地和海灘被毀，漁業受損，脆弱的物種滅絕。

通過案例介紹與分析對比，墨西哥灣井噴事故特點與井噴事故的特點基本一致，因此選取墨西哥灣井噴事故具有代表性，能夠讓學生體會井噴事故的特點。

4.3教學設計

首先，講解井噴事故的定義、井噴事故的征兆、井噴事故的特點和井噴事故的處理等基本概念和知識點。同學們以組為單位進行課堂討論，井噴事故的特點及影響如何？以組為單位回答問題，引出井噴事故的定義、特點。結合多媒體視頻進一步加深對基本概念的理解。

接下來，引導同學們帶著問題墨西哥灣井噴事故的原因和影響觀看視頻，用時約15分鐘。觀看完視頻后，以小組為單位對問題進行思考與討論和以組為單位進行回答問題，并對每組的回答進行總結和分析。培養學生獨立思考的能力，引導學生具有批判思維，進一步加深對基本概念和知識點的理解。結合視頻及PPT，分析墨西哥灣井噴事故的原因，同時與學生進一步的探討哪些原因是人為的？加深學生對井噴事故的發生因素及處理措施的理解。分析與思考墨西哥灣井噴漏油事故的處理措施有哪些不合理？加深同學們對井噴事故的處理措施的理解。講述墨西哥灣井噴漏油事故的影響，加深同學們對井噴事故影響的理解。

最后，讓同學們結合墨西哥灣井噴事故思考問題：（1）如何最大限度的防止井噴事故的發生？（2）發生井噴事故后，如何有效的處理事故。同學們以小組為單位進行討論。進一步加深同學們對基本概念的理解與掌握。同學們由配角改為了主角。從被動的接受知識到主動思考的轉變。結合多媒體的方式，大大提高了學生的學習興趣，調動了學習的積極性和主動性。

4.4課堂效果

多媒體視頻教學手段對學生的視覺和聽覺產生了刺激。多媒體視頻直觀的顯示了井噴事故的特點及發生過程。在觀看視頻的過程中，同學們注意力集中，這種方式極大的提高了學生的學習興趣。課堂氣氛活躍，同學們認真觀看視頻，積極參與課堂的討論環節，認真的思考問題。相對比單純的知識講解，案例教學模式極大的提高了同學們的學習積極性。課堂紀律和課堂狀態得到了明顯的改善，幾乎沒有打瞌睡的同學和有看手機的同學。通過案例教學模式、多媒體視頻與課堂討論相結合的方式，積極的調動了同學們的學習興趣，大大的提高了課堂效率。

4.5教學效果分析

課堂氣氛和課堂效率得到了明顯的改善，極大的增強了學生的學習興趣和提高了學生的主動性，展現出良好的教學效果。在期末考試成績得分率，也能體現教學效果的優異性。例如，在簡答題“鉆井事故的主要種類有哪些？以一種事故為例，簡要敘述一下它的特點？從事故的原因、預防及處理措施及事故影響方面進行論述”的得分的對比中能夠展示案例教學模式的優勢。2019年采用文字講解方式，本題的得分率為75%。2020年采用案例教學模式后，本題的得分率為90%。得分率提高了15%。2019年整套試卷的平均分為83分，優秀率為36%。2020年的整套試卷的平均分為86分，優秀率為40%。通過案例教學的方式，明顯的提高了課堂效率和教學效果。因此，案例教學模式明顯了改性了教學效果，有望在石油工程概論教學中進一步的探索和推廣。

5結束語

案例教學模式在石油工程概論的學習中是一種新的嘗試與探索。典型案例的篩選是案例教學模式核心組成部分，案例需要具有代表性和相關性。教學手段和課堂設計是案例教學模式關鍵的兩個步驟。因此，案例教學模式有三個關鍵點。（1）選取合適的案例。案例要具有代表性和相關性，我們要大量的篩選案例，反復的對比和篩選；（2）教學手段。多采用視頻、音頻、圖片等手段，刺激同學們的視覺和聽覺，有利于提高學習興趣；（3）課堂設計。做好由教師為主角，教師講解模式到以學生為主角的轉變。設置合理的問題，引導同學們積極的思考和探索，有效的提高學生的積極性和主動性。三個部分是案例教學模式的不可分割的部分，有機的結合，相輔相成。篩選典型的案例、合理課堂設計和視頻相結合的教學方式，有效的提高了同學們的課堂積極性，激發了同學們的學習積極性和學習興趣。課堂氣氛和課堂紀律得到了明顯的改善，期末測試相關題得分率、整體試卷的平均分、整體試卷的優秀率的提高。教學效果展現了案例教學優異性。在今后石油工程課程教學中，應繼續加大案例教學的比例。

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