“新工科”建設理念下采油工程教學與實踐改革探索

汪杰，江厚順，續化蕾

（長江大學 石油工程學院，湖北 武漢）

隨著科學技術的發展，新能源和可再生能源獲得突飛猛進的發展，在國民經濟與生活中所占比例也越來越高，但是受制于應用環境和技術瓶頸的限制，仍然無法替代以煤炭和石油為主的傳統能源。隨著能源需求的日益加劇，勢必需要更多的石油開采技術人才，以保障我國能源市場供應的持續穩定。采油工程作為石油工程專業的四門核心課程之一，與油藏工程、鉆井工程和完工工程緊密相連，是一門關于如何高效經濟的將地層中的原油生產開采到地面的綜合學科。在當今信息化技術飛速發展的背景下，只有不斷深化改革教學與實踐方法與手段，利用信息與網絡化平臺等媒介展開教學，才能從根本上改變教學知識和理論實踐落后的局面[1-2]?！靶鹿た啤苯ㄔO的核心內容，是根據新產業、新要求對中國傳統工科學科的建設模式、發展途徑和服務對象加以重構，并推動學科建設由以學術為導向到以行業需求為引導轉型；以新經濟、新產業為基礎，設置和發展了若干新型工科專業，以促進對現有工科專業的改造創新[1-3]。

目前在石油高校，采油工程教學注重理論教學，但沒有注重實驗和實踐對學生的重要性，存在缺乏自主創新意識、跨學科培養力度不夠、人才培養“重理論、輕實踐”等問題。譬如采油工程理論相關重要知識點大多學生只是停留在理論上，對實驗基本原理、知識點之間的相互聯系、對現場情況的認識都無法理解，因此很難實現實驗課程的綜合性、立異性、創新性。在當今“新工科”建設的背景下，要實現培養綜合型、應用型工程人才目標，不但需要學生掌握有關基礎理論和專業知識，更需要強化學生的實驗能力、實踐能力和創新能力。因此，改進和完善人才培養模式成為必然之舉。

一 “采油工程”課程教學與實踐現狀

采油工程作為石油工程四門核心課程之一，是從事石油開采技術人員必要參考。目前，普遍采油的教學模式是理論課60學時，實驗課程4學時，以及為期一個月的現場實踐教學。隨著油田信息與自動化建設日趨成熟，傳統教學模式及知識點已經與現場實際生產存在一定脫節，大多數學生畢業到油田工作后，需重新進行理論與實踐教學才能上崗工作，這一問題嚴重滯后了大學生個人職業發展?？偨Y歸納當前教學與實踐中存在的問題，主要包括以下三點：

（一） 教學與實踐結合程度低

在“采油工程”理論教學階段，學生掌握的石油知識有限，無法理解理論教學中涉及到的現場工具及工藝流程，而采油工程往往是以先理論后實踐的教學模式，在理論學習過程中形成了大量的知識盲點，難以跟上理論學習的節奏，并無法形成有效的知識體系。在油田實踐過程中，無法將所學的知識點與現場實際相結合，最終造成理論學習和實踐教學脫鉤，無法達到教學效果和目的。應結合當前實際情況，探索理論教學與現場實踐穿插授課的模式，或者應用先進的教學手段，使學生可以結合現場實際進行理論知識的學習。

（二） 教學實踐知識點與信息技術發展脫節

近年來，油田行業信息與自動化迅猛發展，人工智能技術也越來越多應用到油田實際中。如趙輝等人研發推廣的油氣藏開采智能調控井網一體化技術，實現了油氣藏開采參數動態監控與實時預測技術，可對油氣田開采過程中的生產參數進行實時優化與調整，實現油氣藏高效低事故開采效果[6]。然而，采油工程的知識點更新仍然存在較為滯后，應根據實際教學情況，增加信息與自動化或人工智能采油工程知識章節，讓學生提前了解油田生產中的采油工程新技術，為技術的更新和發展儲備人才。

（三） 差異化教學效果不理想

為了實現差異化教學，為油田培養高端人才，大部分石油院校推廣實施“卓越工程師班”，該類學生需要在油田進行更長時間的實踐教學。但是實際實施過程中，卓越工程師班學生需要在較短的時間內學習更多的理論課程，造成理論學習過于匆忙，許多知識點并沒有形成有效的理解。

二 優化課堂教學內容，實現理論教學與現場案例有機結合

采油工程技術在油田工程專業課中起著承上啟下的重要作用，所以專業課建設時也需要符合學科培養目標。以采油工程技術為中心的課程體系建設如圖1所示[2]。以長江大學石油工程學院為例，我校復合人才培養的特點培養，在“采油工程”教學中得以充分體現。采油工程課程具有內容雜、公式多、難講難理解的計算公式，以及具有復雜的現場應用。為了把課程講活，不斷地優化課堂教學內容，理論聯系實際以及反映新技術是該課程建設的自身特色。

圖1 以采油工程為中心的課程體系建設

據對我校畢業生的信息反饋分析，在采油工程技術教學和對油田的現場實踐應用之間有一些脫節。因此，要求教師必須有豐富的現場經驗。在進行講授案例的過程中，結合現場實際生產和科研工作體會來帶動教學，讓學生帶著問題去學習，帶著科研問題去思考，培養學生主動思考和積極實踐的能力。這樣能夠較好地將書本知識與一些技術有效地融合在一起，不但開闊了學習者的眼界，而且培養自身的學習能力。譬如在講述水力壓裂部分時，首先要向學生明確知識點重要性，其次把科研項目的現場相關照片展示給學生，最好有現場相關視頻作為輔助，教師講解現場具體操作流程與注意事項，將晦澀、難懂的科學原理、工藝結合實際說得更形象、簡單、好掌握。同時也為后期的生產實習做好鋪墊與準備。

三 結合“雨課堂”“MOOC”“VR”等先進教學方法改革

為了更好地激發學生對采油工程學科的興趣，更好地培養學生的主動思考、實踐與創新能力，有必要對現有的教學實踐模式進行改革。結合了“雨課堂”“MOOC”“VR/AR”等先進的教學模式與技術手段，大大提高了教學的新穎性?！坝暾n堂”的功能在微信小程序中就可以實現，在這個平臺上完成網絡預習、作業布置與習題解答，還可以直接嵌入在初始PPT中，下課后PPT還可以上傳，便于學生課后鞏固?！癕OOC”提供了大量優秀教師的視頻教學資源，課程中可以完成一部分測評，完成學習的知識點進行點內化，對不理解的部分可以與教師和其他同學共同探討。在去年的新冠疫情中，在校師生在家的學習與交流得益于“雨課堂”和“MOOC”[7-8]。在后期教學改革中，教師可以通過“雨課堂”“MOOC”自主設計并制作短視頻。譬如油井流向動態、在油氣二相滲流時的流向動態在教學的時候就特別關鍵，也是在課程設計中就比較關鍵的部分，制作成小視頻形式，有利于學生在課外時間觀看，進而使學生得到更深入的了解。

另外，VR/AR技術作為21世紀的主流新興技術之一，目前已廣泛應用于課程教學工作中[3-4]。該技術將現實和虛擬對象很好地結合在一起，具有更直觀性和強交互項性，不被客觀因素所限制。在滿足學生的好奇心的同時，無疑可以更能加深對課程知識的理解能力，在一定程度上不僅可以提高學生學習效率，還可以提升教學質量。

四 改進實驗教學模式，提升學生動手能力

學生動手能力與對基礎知識的掌握并不同時。一名合格的教育專業人員，不僅要有很扎實的理論知識基礎，也要有很好的動手操作能力。從教育過程中，不難看出學生對基礎知識的把握比較好，但在教學實踐的運用以及儀器的運用上卻表現出了被動性，動手能力也有很大欠缺。

雖然油田單位允許學生實習，但出于安全與管理體制的考慮，學生并不能實際操作，實習效果也不盡如人意。長江大學武漢校區實驗樓建立了自噴與抽油機專用實驗室，搭建了自噴與氣舉模擬實驗設備、抽油機與泵效測定實驗設備，可以實現抽油機有桿泵采油模擬、分析氣體對泵效測定與分析，在授課教師的帶領下，得到了學生的良好反饋。此外，通過按班級分不同小組的形式，手工制作不同類型的抽油機，如前置型、異相型游梁式抽油機、異相曲柄平衡抽油機等等，并由各小組代表人員口頭講述各自模型的結構與特點。通過實驗與手工制作讓學生不僅僅學到相對枯燥的理論知識，而且能夠有效提升學生學習熱情，增強團隊協作意識，獲取掌握知識的能力，整體提升學習成績。

五 跟進現場實習實踐，推進理論學習應用到實際生產體驗中

生產實習作為理論學習與實際生產相結合的橋梁，是中國高校學習階段最主要的實踐性教育環節之一。通過對生產實習基地的裝備了解和相關工藝技術的學習，可以讓學生了解行業內先進生產水平以及未來發展趨勢。在實習過程中，要求學員按照現場工作人員作息嚴格遵守上下班規定，隨身攜帶實習筆記本并做好在場筆錄。在現場工作人員的許可情況下，對學習過程中出現的問題進行逐一拍攝筆錄，下班后進行集體商討解決?，F場實踐教育不但可以幫助學生更好地理論聯系實際，還可以極大地調動學生的主觀能動性，從而提高學生的專業素質，訓練學生職業素質，增強職業競爭能力和人才市場競爭力[5-9]。

六 促進現場導師與學生建立聯系，制定教學與實踐雙導師制

為貫徹十九大精神，推進產教融合，研究適應教育需求、符合學科特點、符合學校特征的培養模式，逐漸形成融企業技術骨干與教師優勢為一體的校內外“雙導師制”。校外導師作為客座教師加入課堂、開展實崗訓練，將育人貫通于理論與時間的教學過程中。校外導師根據當今崗位招聘要求，在理論知識與技能方面做出指導與分析，實現課程與崗位職業標準對接。

同時，學校導師需要利用課余時間深入企業學習并進行實訓演練，豐富自身的工程經驗。反之，學校需要對企業導師進行培訓，實習目標明確學生的，掌握一定的教學方法。在生產實習期間，學校導師和企業導師應保持不時溝通，協同完成學生培養任務并鑒定其實習成果。具體而言，學校導師主要承擔基礎理論和技能教學，以集體授課形式進行；企業導師需要承擔現場實踐和崗位技能培訓，主要以結對形式進行。雙導師制的內涵如圖2所示。

圖2 雙導師制的內涵

為了保障雙導師試點有效推進，一方面需要積極搭建雙導師交流互動的網絡平臺，一方面運用“互聯網+”等信息化手段，建立雙導師“微信群”“QQ群”等信息交流平臺，以方便雙導師的溝通互動；另一方面需要增加的雙導師建設投入，比如通過評選校內實習指導教師、指導企業優秀工程師，發放實習補助等激勵措施，提高校內校外指導教師對教學的重視程度與工作熱情。

七 結語

對石油工程的教學內容進行優化與改革，在保障學生業余時間情況下進行采油工程綜合實驗；課程教學結合現場應用，培養學生主動思考和積極實踐的能力；先進的教學方法和手段的引入，讓學員對參加采油技術工程實踐活動和課程研討的興趣越來越強烈；提高實驗教學，加強學生動手能力和批判性思維能力；跟進現場，及時掌握產業內的前沿生產技術和未來發展趨勢；建立“雙師型”教師團隊，以促進中國石化產業校企合作關系的進一步發展。通過這種創新型的采油技術工程教學改革方式，使教學內容越來越貼合新形勢對石化類應用研究型人才培養目標的要求。

但在“新工科”建設的教育背景下，不僅要求教師授課的精益求精，更需要具備實踐動手能力，需要有多學科理念和多專業知識的儲備。在后期的教學改革中，多鼓勵學校各大院系以及油田企業加強溝通，請各大院系專家和企業專家為石油工程學院教授選修課程。除此之外，借鑒中俄能源學院培養模式，可增設采油工程雙語課程，使學生更貼合國際化，滿足國內外石油產業發展需求，成為綜合性高素質采油工程專業人才。