石油地質(zhì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建設(shè)與改革

李濰蓮 李平平 孫明亮 柳廣弟 陳冬霞

[摘 要] “石油地質(zhì)學(xué)”作為資源勘查工程專業(yè)的核心課程，在能源地質(zhì)類高校廣泛開設(shè)。該課程理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，但各高校該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)均嚴(yán)重缺乏。針對(duì)這一不足，中國(guó)石油大學(xué)（北京）石油地質(zhì)教學(xué)團(tuán)隊(duì)在資源勘查工程專業(yè)工程教育專業(yè)認(rèn)證和油氣勘探與開發(fā)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的共同推動(dòng)和促進(jìn)下，通過(guò)新建石油地質(zhì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，完善了課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系;利用自主設(shè)計(jì)研制的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，開創(chuàng)性地新增油氣成藏模擬特色實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;針對(duì)不同類型的實(shí)驗(yàn)，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐提高了課程的創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，培養(yǎng)了大學(xué)生的綜合實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力。

[關(guān)鍵詞] 實(shí)驗(yàn)教學(xué);建設(shè)與改革;創(chuàng)新能力;石油地質(zhì)學(xué)

[基金項(xiàng)目] 2016年度教育部中央級(jí)普通高校改善基本辦學(xué)條件專項(xiàng)資金項(xiàng)目“中國(guó)石油大學(xué)（北京）資源勘查專業(yè)實(shí)驗(yàn)室改擴(kuò)建”（105246000000160044）;2017年度中國(guó)石油大學(xué)（北京）校級(jí)教改項(xiàng)目“‘石油地質(zhì)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)”（2017）

[作者簡(jiǎn)介] 李濰蓮（1969—），女，山東濰坊人，博士，中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院副教授，主要從事油氣藏形成與分布研究;李平平（1980—），男（土家族），湖南慈利人，博士，中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院副教授，主要從事油氣成藏機(jī)理研究;孫明亮（1978—），男，山東青島人，博士，中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院講師，主要從事油氣地質(zhì)勘探與資源評(píng)價(jià)研究。

[中圖分類號(hào)] G642.0? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2021）38-0034-04? ?[收稿日期] 2021-04-21

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等學(xué)校教學(xué)體系的重要組成部分，是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才不可或缺的途徑，在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、分析解決實(shí)際問(wèn)題能力以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度方面，具有其他教學(xué)環(huán)節(jié)無(wú)法替代的作用[1-4]。“石油地質(zhì)學(xué)”是中國(guó)石油大學(xué)（北京）資源勘查工程專業(yè)的核心專業(yè)課，也是國(guó)家級(jí)精品課程，具有理論性和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)[5，6]。但長(zhǎng)期以來(lái)，由于實(shí)驗(yàn)室面積較小及實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺乏，只能開設(shè)2個(gè)觀察和演示實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)嚴(yán)重不足。國(guó)內(nèi)其他高校“石油地質(zhì)學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)也存在類似的問(wèn)題[6，7]。中國(guó)石油大學(xué)（北京）資源勘查工程專業(yè)2014年雖通過(guò)工程教育專業(yè)認(rèn)證，但突出石油地質(zhì)特色的實(shí)驗(yàn)欠缺，成為認(rèn)證中的一個(gè)弱項(xiàng)。認(rèn)證報(bào)告指出：“中國(guó)石油大學(xué)（北京）本科資源勘查工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要進(jìn)一步提升，迫切需要加強(qiáng)油氣地質(zhì)專業(yè)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)”。工程教育專業(yè)認(rèn)證是一種在國(guó)際上被廣泛采納的保障高等工程教育質(zhì)量的重要手段[8]，受到各高校的普遍重視。為確保學(xué)校資源勘查工程專業(yè)2017年工程教育專業(yè)認(rèn)證復(fù)核認(rèn)證順利達(dá)標(biāo)，進(jìn)一步完善學(xué)校油氣勘探與開發(fā)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)，學(xué)校批復(fù)了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)面積，并向教育部申請(qǐng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，新建石油地質(zhì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室。

學(xué)校石油地質(zhì)學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)以該實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為契機(jī)，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，研制實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。通過(guò)四年的教學(xué)實(shí)踐，學(xué)校形成了較完備的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，提高了課程的創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，有效地激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，從而取得了很好的教學(xué)效果。本教學(xué)改革對(duì)國(guó)內(nèi)兄弟院校“石油地質(zhì)學(xué)”課程的教學(xué)具有一定的借鑒指導(dǎo)作用。

一、制定實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案，完善課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

新建一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，整體方案的設(shè)計(jì)和制定尤為關(guān)鍵。石油地質(zhì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)有北京市優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)——石油地質(zhì)學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的支撐，團(tuán)隊(duì)有10多位教師，大家群策群力。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的調(diào)研[6]，以及對(duì)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)、成都理工大學(xué)、西南石油大學(xué)、中國(guó)石油大學(xué)（華東）等相關(guān)院校實(shí)驗(yàn)室的實(shí)地調(diào)研，針對(duì)“石油地質(zhì)學(xué)”教學(xué)內(nèi)容和特點(diǎn)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多次研討，設(shè)計(jì)了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并安排熟悉該課程的主講教師具體負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，購(gòu)買及研制一系列相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，完成實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)裝修及水電改造，編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐。

實(shí)驗(yàn)室建成前，我們只能開設(shè)原油、烴源巖、儲(chǔ)集巖樣品觀察與描述實(shí)驗(yàn)和烴源巖部分有機(jī)地化指標(biāo)萃取過(guò)程演示實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室建成后，增加到10個(gè)實(shí)驗(yàn)，整體涵蓋石油地質(zhì)學(xué)的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)包括：（1）原油樣品的觀察及原油主要物理性質(zhì)的測(cè)定實(shí)驗(yàn);（2）烴源巖樣品觀察及有機(jī)組分的顯微鏡下觀察與鑒定實(shí)驗(yàn);（3）烴源巖可溶有機(jī)質(zhì)提取及有機(jī)地化指標(biāo)求取演示實(shí)驗(yàn);（4）儲(chǔ)集巖樣品觀察及儲(chǔ)集巖孔隙度、滲透率測(cè)定實(shí)驗(yàn);（5）儲(chǔ)層流體包裹體的觀察與鑒定實(shí)驗(yàn);（6）達(dá)西定律演示實(shí)驗(yàn);（7）測(cè)壓面觀測(cè)實(shí)驗(yàn);（8）系列背斜圈閉聚氣過(guò)程動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn);（9）石油運(yùn)移過(guò)程中動(dòng)力、阻力分析實(shí)驗(yàn);（10）油氣運(yùn)聚二維物理模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)類型也更為多樣化，原先僅有觀察、演示型實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)增設(shè)分析測(cè)試型、驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)研究型實(shí)驗(yàn)。每種實(shí)驗(yàn)設(shè)備有6～10臺(tái)，每次實(shí)驗(yàn)一個(gè)自然班，3～5人組成一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，從而保證每位學(xué)生都能夠親自動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

新編的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中除了明確每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作步驟、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)外，還設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)分析思考題。如比較不同溫度下同一原油樣品密度、黏度值的差異，討論溫度對(duì)原油樣品密度、黏度的影響;觀察和鑒別烴源巖樣本中干酪根的顯微組分特征，分析其生物來(lái)源，判斷其生烴潛力;分析水動(dòng)力強(qiáng)弱對(duì)背斜圈閉聚氣特征的影響;觀察石油在不同粗細(xì)粒徑石英砂中的運(yùn)移特點(diǎn)，分析浮力、毛細(xì)管力在石油二次運(yùn)移過(guò)程中的作用。由此促使學(xué)生帶著問(wèn)題、帶著思考完成實(shí)驗(yàn)，深化學(xué)生對(duì)課堂所學(xué)理論的理解，提高學(xué)生分析問(wèn)題的能力，從而達(dá)到課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相互促進(jìn)的目的。

二、自主研制實(shí)驗(yàn)設(shè)備，新增特色實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

油氣運(yùn)移、聚集成藏的動(dòng)態(tài)過(guò)程發(fā)生在地下深處，看不見、摸不著，內(nèi)容非常抽象，但又是石油地質(zhì)學(xué)的核心內(nèi)容。如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生形象、直觀地觀察到這些過(guò)程，加深對(duì)理論的理解非常關(guān)鍵。但相關(guān)實(shí)驗(yàn)鮮有開設(shè)，也沒有現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)設(shè)備可借鑒。為此，我們自主設(shè)計(jì)研制了三種實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其中兩種已獲得實(shí)用新型專利的授權(quán)，兩項(xiàng)發(fā)明專利的申請(qǐng)均已進(jìn)入發(fā)明專利申請(qǐng)公布及進(jìn)入實(shí)質(zhì)審查階段。研制的設(shè)備及創(chuàng)新性增加的油氣成藏物理模擬特色實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在2017年工程教育專業(yè)認(rèn)證復(fù)核認(rèn)證、教育部對(duì)我校的本科教學(xué)評(píng)估，以及與中國(guó)地質(zhì)大學(xué)、吉林大學(xué)、東北石油大學(xué)等同行教師的交流中，贏得了專家的高度評(píng)價(jià)和認(rèn)可。