地球物理測井課程教學優(yōu)化改革探索與實踐*

王飛 岳崇旺

摘? 要? 地球物理測井課程存在課堂效率低、學生實踐能力弱等問題。針對這些問題，從多個方面對地球物理測井教學進行優(yōu)化改革，以期通過這些改革，達到提高學生專業(yè)素養(yǎng)，最終培養(yǎng)出適合企業(yè)需求、適應社會需要的測井技術(shù)人才。

關(guān)鍵詞? 地球物理測井；虛擬仿真技術(shù)；課程思政；問題導向法教學；比較法教學

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）09-0111-03

0? 引言

在石油地球物理勘探開發(fā)領(lǐng)域，將儲層看準、看清、看全，是測井評價的核心任務。近年來，自然資源部在全國國土資源領(lǐng)域科技創(chuàng)新大會上發(fā)布《國土資源“十三五”科技創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃》，明確表示“十三五”期間，我國將以深地、深海、深空為主攻方向和突破口，構(gòu)建“三深一土”的國土資源戰(zhàn)略科技新格局。“三深一土”國土資源戰(zhàn)略的實施，為地球物理測井專業(yè)提供了新的機遇，也對高校培養(yǎng)符合國家戰(zhàn)略的合格的專業(yè)測井技術(shù)人才提出挑戰(zhàn)。為在專業(yè)建設上凸顯測井特色，提高課堂教學質(zhì)量，提升測井專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，筆者結(jié)合地球物理測井課程特點，就如何提高課堂效率及豐富課程實踐效果，談談個人體會。

1? 地球物理測井課程性質(zhì)和目的

地球物理測井是長安大學地球物理學專業(yè)的一門必修課，也是實踐性很強的一門專業(yè)課。通過本課程的學習，學生了解各種測井方法的原理，培養(yǎng)獨立進行測井數(shù)據(jù)處理、資料解釋和地質(zhì)應用的能力，為今后應用地球物理測井知識和方法解決與資源勘查和評價相關(guān)的礦產(chǎn)勘查、水文地質(zhì)、煤田地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)等方面有關(guān)問題打下堅實基礎。通過本課程的理論與實驗教學，使學生具備：掌握地球物理測井的含義及應用前提；掌握普通電阻率法測井、聚流電阻率法測井、感應測井、自然電位測井、聲波測井及核測井的基本原理、應用條件與應用方法；結(jié)合典型工程案例，能夠利用測井數(shù)據(jù)，結(jié)合已有地質(zhì)資料，進行儲層巖性、孔隙度、飽和度等參數(shù)評價，并根據(jù)不同的儲層性質(zhì)給出合理的儲層開發(fā)建議。

2? 地球物理測井課程教學中存在的問題

2.1? 學生重視程度不夠

筆者結(jié)合近幾年的課堂教學發(fā)現(xiàn)：學生在學習本門專業(yè)課時，課前不預習；課上注意力不集中，和教師互動較少，且不少學生上課玩手機；課后作業(yè)主動完成情況較差，雷同率高；考前不認真復習，要求教師劃重點，搞突擊。最終導致學生專業(yè)基礎薄弱，動手能力差。筆者近期在學生中作了一次關(guān)于地球物理測井課程的調(diào)查，學生普遍認為測井課主要為油田服務，而地質(zhì)類院校畢業(yè)直接去油田的機會小，畢業(yè)或者深造選擇測井專業(yè)為以后職業(yè)的學生不多；且之前沒有接觸過測井，直接學習較為抽象，學習沒有抓手，導致學習時興致不高。

2.2? 教學手段單一

講授地球物理測井專業(yè)課時，教師是課堂秩序的維持者，也是課堂氛圍的調(diào)動者。教師在講授專業(yè)知識時仍然存在教材陳舊、教案多年不變、教學方法單一、過度依賴PPT等現(xiàn)象。筆者認為：教師的作用在于引導學生學習，應該積極培養(yǎng)學生的獨立思考能力，保護學生的學習興趣。教師應該不斷更新教案，及時將科研項目成果、科技前沿融入課堂，豐富教學內(nèi)容，開闊學生視野，提高教學質(zhì)量，鍛煉學生思維。

2.3? 理論與實踐應用聯(lián)系不夠

地球物理測井是一門應用性、實踐性很強的專業(yè)課，學生學習完這門專業(yè)課后，對這門專業(yè)課的理解仍然不夠透徹，其原因在于學生并沒有對實際資料進行過處理，對于原始資料的預處理，包括巖性的定性劃分、泥質(zhì)含量的定量計算、孔隙度與飽和度公式選擇和參數(shù)的確定都沒有概念，理論與實踐的聯(lián)系仍然不夠密切。

3? 增強地球物理測井課程教學效果

3.1? 結(jié)合地球物理測井課程特點提高學生重視程度

地球物理測井是地球物理學專業(yè)的一門重要專業(yè)課，在上課時應該對學生強調(diào)這門課存在的意義和重要性，強調(diào)測井在石油天然氣勘探與開發(fā)過程中必不可少，測井可以劃分儲層的巖性，識別儲層流體性質(zhì)，計算地質(zhì)儲量，最終為地質(zhì)部門提供豐富可靠的實用信息。

3.2? 多種教學方法結(jié)合優(yōu)化教學手段

3.2.1? 問題導向法教學貫穿整個課堂? 地球物理測井是地質(zhì)學、物理學、信息科學等多學科交叉的邊緣學科[1]，該課程內(nèi)容較多，按研究的巖石物理性質(zhì)不同，分為電磁測井（包括普通電阻率法測井、聚流電極系電阻率法測井、感應測井、自然電位測井）、聲波測井（聲波速度測井、聲波幅度測井）和放射性測井（包括自然伽馬測井、自然伽馬能譜測井、密度測井、中子測井與核磁測井）。每種方法均要講述其物理基礎、測量原理與實際應用，在有限的學時內(nèi)掌握多種方法，既是對學生的考驗，也是對教師的考驗，這就要求教師必須合理安排教學內(nèi)容。學生學習測井方法時是各種方法分章節(jié)學習，知識在腦子里面是碎片化的[2]。教師在講課時要根據(jù)測井解決的“四性”關(guān)系隨時提問，讓學生思考，如：“在所學的方法中，哪些測井曲線可以識別滲透性地層？”“哪幾種測井曲線可以計算地層的孔隙度？”“哪些測井方法可以有效識別含氣儲層？”通過提問的方法，將學生碎片化的知識形成一個體系，通過典型儲層測井曲線測井特征加深學生對測井原理的理解。

3.2.2? 比較法教學加深對測井原理的理解

地球物理測井方法多，測量原理差異大，學生在學習時容易混淆。這就要求教師在講解時對不同測井類型多做比較，加深學生的理解[4-5]。比如在講側(cè)向測井和感應測井時，先明確物理原理（側(cè)向測井是歐姆定律，感應測井是電磁感應原理），接著講供電電源（側(cè)向測井是供直流電，經(jīng)供電電極到達測量電極；感應測井是供交流電，從發(fā)射線圈到接收線圈），然后講適用條件（側(cè)向測井適用水基泥漿，感應測井適用空氣井或油基泥漿）、測量結(jié)果（側(cè)向測井是測地層視電阻率，感應測井測地層視電導率），最后講導電路徑（側(cè)向測井在地層中各導電部分是串聯(lián)關(guān)系，感應測井在地層中各導電部分是并聯(lián)關(guān)系）。通過比較學習，學生加深對知識的理解，增強學習效果。

3.2.3? 虛擬仿真技術(shù)引入課堂? 針對學生在上課時沒有抓手，不清楚測井現(xiàn)場情況及測量過程，可以通過自己制作或購置一些典型的動畫視頻讓學生認識一些儀器、還原測井現(xiàn)場及測井過程，讓學生在腦海中有測井的基本概念。圖1為學校向中國石油測井集團有限公司購置的放射性測井教學視頻部分。

3.2.4? 課程思政滲透課堂? 課程思政是教學過程中不可缺少的環(huán)節(jié)，目的是在“潤物細無聲”中使學生有學科自信，增強責任擔當。如在密度測井這一章節(jié)講述過程中，首先從國際能源署資料指出，2021年全球能源需求將增長4.6%，其中全球石油日均需求量預計同比增長6%，煤炭需求同比增長4.5%，天然氣需求同比增長3.2%。國家能源局印發(fā)的《2021年能源工作指導意見》明確指出：2021年主要預期目標為供應保障，全國能源生產(chǎn)總量達到42億噸標準煤左右，石油產(chǎn)量1.96億噸左右，天然氣產(chǎn)量2 025億立方米左右。我國石油天然氣對外的依存度在逐年增高，因此要提高油氣探明儲量、確保煤炭安全生產(chǎn)。

通過這些具體的數(shù)字使學生認識到能源安全的重要性，緊接著從課程角度出發(fā)，指出密度測井為解決上述與國家需求密切相關(guān)的科學反演問題提供了一個有效途徑，極大提高了解決問題的效率。因此，在測井原理與方法教學過程中可培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W研究思維和專業(yè)精神。聯(lián)系油氣礦產(chǎn)資源勘查等實際測井解釋實例，鼓勵學生向黃大年教授等地球物理前輩和科學家學習，增強社會責任感。

3.2.5? 使用多種教學手段和教學設備提高課堂效率? 筆者在教學過程發(fā)現(xiàn)，本課程由于理論性強，數(shù)學公式較多，知識銜接緊密，學習難度大，學生稍有走神，便跟不上教學節(jié)奏。要增強教學效果，必須調(diào)動課堂氣氛，使用多種教學手段和教學設備，多管齊下。本課程教學主要采用板書+多媒體+智慧課堂的教學模式開展，課前布置預習任務，預習課程學習涉及的數(shù)理知識，凝練問題；課堂教學以教師多媒體講解推導為主，利用學習平臺進行實時測試，了解學習效果；課后布置討論作業(yè)，激發(fā)學生的創(chuàng)造力。鼓勵學生在學習過程中搜索并閱讀相關(guān)文獻，激發(fā)學生探索的興趣，拓展學生的知識面，提高學生自我學習的能力。

3.2.6? 細化平時成績，注重考核過程? 課程教學中，教師不僅要認真?zhèn)湔n，調(diào)節(jié)課堂氛圍，還要根據(jù)課堂表現(xiàn)、隨堂測試、作業(yè)評分、實驗考核、期末考試等制定一系列考核方法[6-8]。細致的考核標準有助于學生平時自我約束。本課程總成績的計算方式為：平時成績（課堂考勤、表現(xiàn)等）占10%，全部作業(yè)成績（含實驗）占30%，期末考試成績占60%。

3.2.7? 加強課程設計，提高學生實踐能力

近年來通過帶本科生畢業(yè)論文設計，筆者發(fā)現(xiàn)：學生理論知識和實踐能力結(jié)合較差，好多學生對自己的處理結(jié)果沒有信心，當解釋結(jié)論與地質(zhì)資料、錄井資料、巖心資料不匹配時，不知道如何對參數(shù)進行調(diào)整，也不能解釋為何出現(xiàn)不匹配的現(xiàn)象，歸根到底在于實踐能力較弱，對所學理論知識不能靈活運用，創(chuàng)新更無從談起。這基本上是本科生的通病。針對學生實踐能力較弱的現(xiàn)狀，學校增加課程設計學時，對本科生開放機房，讓學生掌握一種儲層測井資料處理程序，給學生準備多口井資料，包括煤田測井資料和油田測井資料，指導學生完成從資料預處理、到巖性劃分、再到孔隙度和飽和度計算，增強學生的實踐能力。

3.2.8? 將企業(yè)導師引進課堂，理論與實踐密切結(jié)合? 由于教師一般都是博士畢業(yè)進入高校，從學生直接轉(zhuǎn)型為教師，這個過程仍然沒有脫離校園環(huán)境。盡管教師在學校時有野外實習經(jīng)歷，但所學內(nèi)容仍然與一線現(xiàn)場存在較大差異。為了使學生的實踐更具有實戰(zhàn)性，可以在假期利用校友資源將青年教師送去企業(yè)培訓，或者將一線專家請到校園給學生指導。近年來，學校陸續(xù)請中煤科工集團西安研究院、中國石油集團測井有限公司的一些專家給學生開講座，這些講座對于啟發(fā)學生的創(chuàng)造性思維、培養(yǎng)學生解決實際問題能力具有積極促進作用。

4? 取得的效果

通過多維度教學改革，學生學習地球物理測井的興趣逐漸高漲，由被動學習轉(zhuǎn)為主動學習。最直接的體現(xiàn)是在由中國石油學會主辦的全國大學生測井技能大賽及中國地球物理學會舉辦的“創(chuàng)新杯”全國大學生地球物理知識競賽中，學生憑借扎實的測井專業(yè)知識，近五年分別獲得全國特等獎一項、全國一等獎四項、全國二等獎兩項的優(yōu)異成績，初步扭轉(zhuǎn)對地球物理測井的學習態(tài)度。

5? 結(jié)論

測井作為地球物理勘探方法中的一種，其內(nèi)涵和外延正在發(fā)生巨大變化。隨著“三深一土”國家戰(zhàn)略的提出，培養(yǎng)高質(zhì)量測井專業(yè)技術(shù)人才已經(jīng)刻不容緩。筆者針對學校地球物理測井課程特點，指出存在的問題，并從多個方面探討課程優(yōu)化內(nèi)容，通過這些方法措施，切實豐富學生的知識結(jié)構(gòu)，提高學生的專業(yè)素養(yǎng)，最終培養(yǎng)出適合企業(yè)需求、適應社會需要的測井技術(shù)人才。

參考文獻

[1] 李舟波.鉆井地球物理勘探[M].5版.北京：地質(zhì)出版社，2006.

[2] 趙軍龍，王鳳琴.問題導向教學法在“地球物理測井”課程教學中的實踐與思考[J].高校實驗室工作研究，2018（1）：97-99.

[3] 劉之的，趙軍龍，程希.“測井資料處理與解釋”實踐教學改革與探索[J].高校實驗室工作研究，2014（1）：1-3.

[4] 譚茂金，鄒長春，徐敬領(lǐng)，等.地質(zhì)—地球物理復合專業(yè)測井教學優(yōu)化設計與探索[J].中國地質(zhì)教育，2013（4）：78-82.

[5] 徐敬領(lǐng).《地球物理測井》課程的教學改革與實踐[J].科技創(chuàng)新導報，2013（30）：110-111.

[6] 程超，桑琴，劉詩瓊.我校資勘專業(yè)測井資料綜合解釋課程設計的改革與探索[J].大學教育，2017（10）：57-59.

[7] 張沖，黃雨陽，周雪晴.“測井綜合解釋課程設計”教學內(nèi)容與方法改革[J].石油教育，2016（5）：39-40.

[8] 程超.優(yōu)化課堂教學方法提高測井專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量[J].大學教育，2016（10）：6-8.

*項目來源：本項目受長安大學來華留學教育專項“地球物理學專業(yè)來華留學研究生專業(yè)建設探討”資助（300108211053）。

作者：王飛，長安大學地質(zhì)工程與測繪學院，講師，研究方向為地球物理測井解釋；岳崇旺，長安大學地質(zhì)工程與測繪學院，講師，研究方向為地球物理測井及巖石物理（710064）。