新工科背景下石油鉆采機械教學改革

王小兵 李森 顧俊鋒 李棟 馬婷婷

[摘? ? ? ? ? ?要]? 新工科是以產業需求為導向、技術發展改內容、學校主體推改革、學生志趣變方法，是以培養創新型、跨學科、具有綜合能力的卓越人才為目標。結合新工科建設背景，分析石油工程傳統工科課程石油鉆采機械概論教學過程中存在的問題，提出了改進課程內容結構;課堂教學與現場實踐教學相結合;跨學科領域知識運用到課堂;提高實踐教學考核比例，以問題為導向，取得了較好的教學效果。

[關? ? 鍵? ?詞]? 新工科;石油鉆采機械;實踐教學;跨學科;教學改革

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）36-0220-02

新一輪的科技革命和產業革命對工科教育也提出了新的要求。為主動應對新的時代需求，并支撐服務創新驅動發展、“中國制造2025”等一系列國家戰略，2017年2月以來教育部積極推進新工科建設，先后形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”[1]。

新工科理念要求高校工科教育中，拓展原有對工科的界定，沖破傳統工科的專業束縛，要根據新時代油田企業的新需求，廣泛接納其他學科的新知識，積極拓展現有學科的知識面，跨學科交叉，以適應油田企業日益增長的對高科技人才的需求。

在新工科背景下，石油鉆采機械作為石油與天然氣工程專業的專業課程應抓住機遇，積極進行教學方法和方式的改革，以滿足油田企業日益增長的對創新人才的需求。

一、石油鉆采機械課程現狀分析

鉆井和采油是石油工業中十分重要的兩個工藝過程。

目前國內外油（氣）田廣泛使用轉盤鉆鉆機。主要設備有井架、操作平臺、柴油機、鉆機和鉆具等。

目前國內外石油工業中，機械采油設備主要分為有桿泵和無桿泵兩大類。有桿泵是動力設備在地面，其帶動抽油機的曲柄連桿旋轉，曲柄連桿的旋轉運動通過驢頭帶動抽油桿及其柱塞上下運動，進而實現抽油機的抽油工作。無桿泵是在井下將電能轉化為泵的機械能，然后泵的機械能再轉化為流體的動能，流出井口，不需要借助抽油桿來進行能力傳遞。無桿泵主要為射流泵等。

通過該課程的學習，學生應該掌握從事石油開采過程所涉及到的石油鉆采機械的結構、工作原理和維保等的基本知識，能夠解決現場鉆采機械復雜工程問題。但是其作為石油與天然氣工程類專業課，教學實施過程中存在不少困難。主要有以下幾點困難：（1）學生對鉆采機械沒有感性認識;（2）教學過程手段單一，僅以多媒體形式進行教學，學生對設備的運行動態缺乏深刻認識;（3）現在的鉆采設備自動化程度高，學生缺乏相關專業知識;（4）現場見習時間短，學生缺乏對現場設備動態認識;（5）學生缺少工程思想，不能認識到鉆采機械在石油工程專業中的重要性。體現如下。

（一）鉆采機械接觸較少，特性抽象

在日常生活中，學生幾乎沒有機會接觸石油鉆采機械。日常生活中只能接觸到如洗衣機、自行車和汽車等。對于井架、操作平臺、柴油機、鉆機、鉆具、泥漿泵等鉆井機械，以及游梁式抽油機、有桿泵、水力活塞泵、電動潛油離心泵、射流泵、振動泵、螺桿泵等采油機械，很多學生沒有聽說過，更不用說有感性認識。即使在油田一線現場也只能看到設備的外觀，看不到設備內部結構，因此這門課十分抽象。

（二）教學手段單一

目前國內各石油院校教授石油鉆采機械這門課，基礎理論教學時長短，普遍采用課堂多媒體教學，學生僅僅能了解到石油鉆采機械內部的平面結構，無法深入了解石油鉆采機械內部立體結構，導致教學效果差。課堂上僅僅用文字和圖片描述設備外觀、內部結構和工作原理，跨學科群的知識點涉及很少。另外，在講授過程中工程應用的知識點少，缺乏生產一線的實際可操作性。

（三）鉆采設備自動化程度高

目前國內外石油鉆采設備自動化程度日趨提高，隨著AI人工智能運用到鉆采機械中，石油鉆采機械中“機械”僅僅是骨架，還有許多“肌肉”（相關軟件）來支撐，學生需要學習數據結構、數據庫、物聯網以及自動控制等相關課程來豐富自己的知識結構，以適應新時代石油鉆采機械課程的學習。

（四）生產一線見習時間短

由于油田企業安全環保要求高，加之很多設備均在野外運行，學生去生產一線現場近距離接觸石油鉆采設備的機會少之甚少。

（五）學生缺少工程思想

現在大學生的成長過程中，沒有機會接觸工程機械，小學、中學階段一般也只局限于在室內實驗室進行實驗，沒有精力關注工程機械。因而學生普遍缺乏工程思想。

（六）跨學科內容和應用內容極少

石油鉆采機械普遍應用在石油工程行業，其他行業應用很少。在以往的石油鉆采機械教學過程中，理論教學課時較長，在結構和工作原理等方面花費了太多的課時。具體工程應用的講授實際偏少，更沒有現場實訓環節。

（七）課程評價方法單一

目前石油鉆采機械課程考核評價方式是筆試。綜合成績是筆試成績占70%，實驗成績占30%。筆試內容主要為課堂教學的知識點，實驗成績主要依賴實驗報告。

二、課程教學實施改革

針對以上石油鉆采機械課程教學過程中存在的諸多問題，融合新工科理念，筆者在最近三年多的教學過程中，實行新的石油鉆采機械教學方式，教學效果有了較好的提高。主要方法和措施如下。