油藏數值模擬全英文課程改革的探討

朱舟元，馬雨寧

（中國石油大學〔北京〕 安全與海洋工程學院，北京 102249）

為了研究油藏中滲流機理，通常使用數值方法求解和描述油藏中的三維、多相、多組分的流動，以科學高效地開發油藏。在這個過程中，油藏數模軟件的熟練使用則顯得尤為重要。油藏數值模擬課程是石油與天然氣工程及相關專業的一門重要的理論結合軟件的課程，旨在讓學生對油藏數值模擬相關的理論基礎和常用軟件進行全面了解和自主運用，具有很強的實用性。隨著中國開放政策的不斷推進，近年來，中國石油大學（北京）響應國家號召，積極推進國內外學術交流，校內在讀留學生的數量逐年增加。為進一步提高學校的國際化交流水平，增強留學生的專業素養，油藏數值模擬課程的全英文授課教學改革勢在必行。下面將針對目前油藏數模教學現狀和改革成果進行詳細探討。

一、現階段課程存在的問題

（一）教學內容相對滯后

由于我國留學生教育發展時間尚短，在專業課全英文課程體系建設方面還存在著較大的不足。

1.教學材料。在教學的具體內容方面，由于全英文教學的難度較高，許多高校尚未開設全英文專業課程，許多高校還在使用較早的中文教材，教材和學習內容更新較慢，教學內容較國際發展水平有著較為嚴重的滯后，學生對于本專業領域的最新進步和發展不能得到很好地認識，課程不能做到與時俱進，創新性不足。

2.教學大綱。很多高校由于經驗欠缺或硬件條件不足等種種因素，還在使用國內本科生中文課程的教學大綱，且全英文教學程度不高。由于中外學生的知識儲備和學習能力不同，使用中文課程的培養計劃和大綱設置不夠合理，不具有針對性。這直接導致部分留學生在上課時對課程內容理解困難，學習質量較低，教學效果較差。

另外，目前由于油藏數模軟件的更新和發展速度較快，全英文油藏數模課程有著較強的時效性，如在教學過程中不能緊跟實際工業軟件的發展現狀，及時更新教學內容，將會出現教學內容與實際運用脫節的現象，應用效果不佳。

（二）教學體系不完善

對于國內很多已開設的全英文課程，由于開設時間較短，經驗欠缺，還存在著較為普遍的教學體系發展不完善的問題。

1.教學難度大。全英文課程教學內容難度較大，以油藏數值模擬課程為例，需要學生對油藏滲流的基本方程、滲流問題的數值求解等基礎知識有所掌握的同時，也要對油藏數模軟件的操作有著較好的理解和運用，因此對于教師的專業能力要求較高。部分高校在全英文授課過程中不免出現照本宣科的現象，無法有效結合理論與實踐，學生對知識的運用較為平面化、理論化，且教師與學生間并不能形成有效的溝通和互動，使得教師并不能及時了解學生的問題和訴求。

2.課程質量一般。很多國內的全英文專業課對于課程內容采用灌輸式教學，在課程大綱的設計上不成體系、不夠合理，教學目標不夠明確，并未根據學生的具體情況調整教學內容和節奏，且授課方式過于單一，缺乏自主研討和實踐性環節，教學質量不佳。全英文油藏數模課程由于兼具較強的理論性與實踐性，需要進行大量的理論教學與實際操作，單一的理論灌輸如果不能運用有效的教學手段調動學生的積極性，后續的實踐教學效果也將隨之下降。在課程的答疑和考核等方面，也還存在著諸多問題，課程質量一般。

（三）教學效果不佳

全英文專業課授課對于任課教師的英語教學要求較高，需要教師同時具備較強的專業能力和英語水平。因此，許多學校由于師資力量薄弱，難以滿足全英文專業課授課需求，對于已開設的全英文課程存在著全英文專業課形如專業英語課的傾向，很難達到較好的教學效果。同時，由于留學生同學大多來自不同國家，接受不同教育體系的培養，其基礎知識水平和能力參差不齊，在學習中難以達到較好的學習效果。此外，油藏數模軟件和機房等軟硬件條件的不足，也使得油藏數模課的實踐環節難以取得較好的效果。

二、改革的必要性和可行性

（一）教學資源的增加

國內外學者對于石油工程學科的研究進程從未停止，隨著時間的推移，各學科理論基礎建設正不斷完善，尖端技術不斷進步，先進成果層出不窮，大大豐富了各學科的知識資源儲備。隨著我國對外開放進程的不斷推進，近年來，國內外學術交流也在不斷加深，諸多國外前沿科技知識的引進也使得國內高校的教學資源獲得了極大地豐富。此外，近年來國內外專家學者的實際實踐經驗也是高校課程教學的寶貴資源。而油藏數模軟件的不斷研發、完善和工業界運用，也為油藏數模課程的教學提供了源源不斷的前沿教學資源。

（二）教學手段的多樣化

時代的發展首先帶來的是科技的進步，近年來各高校對于多媒體及多功能教室的運用逐漸普及，極大便利了如油藏數模等實踐性課程的講授和演示，且留學生對于圖片信息有著較高的接受度和處理能力，多媒體技術的進步使得教師能夠靈活運用圖片與文字相結合，來實現較好的教學效果。其次，針對高等教育的教學新方式層出不窮，高校教學愈發重視培養學生自主思考、主動學習的能力，設置了大量的學生自主實踐環節，讓同學們在實踐中獲得知識的增長。可對相關知識形成較深的記憶和認識，同時增加師生間的開放式互動環節，大大促進了師生間的交流。最后，各種線上平臺的使用使得在疫情等特殊時期的教學工作能夠順利推進，并能達到較好的教學效果。

（三）教師團隊整體水平的上升

高等教育發展水平是一個國家發展水平和發展潛力的重要標志。21世紀以來，中國始終重視高等教育的發展，大力推進世界一流大學和一流學科的建設。一方面，中國各高校近年來吸引了來自不同領域的大批優秀人才，高校教師中具有海外留學經歷者正逐年增加。因此，在高校師資力量不斷壯大提升的過程中，全英文專業課程授課的可行性也得到了保障。另一方面，中國各高校積極參與國內外合作辦學、聯合培養，推進國內外學術交流活動，近年來邀請國外教授或知名學者前來訪問或短期任教逐漸上升，這也大大促進了教師團隊的發展，提高了全英文授課的可行性。

（四）國際化需求增加

中國石油大學（北京）走在了國內高校國際化建設的前列，近年來努力建設優質的國內外高校聯合培養項目，增進國內外技術文化交流，并大力吸收世界各地海外的留學生和建立留學生班，重視留學生教育，形成了獨特的教育體系。同時，本校每年還向世界各國優秀的大學派出大量留學生繼續攻讀學位，相當多的留學生完成學業后以優異的成績歸國繼續發展。因此，開設全英文的油藏數值模擬課程，對于本校國際化的需求而言，已經迫在眉睫。

（五）學生綜合素質水平增加

隨著中國經濟及科技的發展，越來越多的留學生選擇來中國進行深造學習。在這個過程中，來華留學生的綜合素質和能力也有了極大的提升，以中國石油大學（北京）石油工程專業為例，來自中亞、南美和非洲的研究生大多數有著較好的學習能力，英文表達和閱讀能力強，在專業能力方面具有不遜于本土學生的專業知識基礎和實踐能力，且對于全球領域石油工程知識儲備有著更深、更全面的認知。同時，近年來許多有留學需求的本土學生也開始選擇全英文課程，本土學生通常基礎知識扎實，有著較好的英文閱讀和寫作能力，通過全英文課程的訓練，使得本土學生的聽力和交流能力也能獲得較大提升。

三、改革的內容及結果

（一）教學內容的改革

1.教學材料的改革。本課程使用全英文教學材料，采用歐美國家經典的1979年Aziz院士所撰寫的《油藏數值模擬基礎》課本，同時在授課過程中加入了近年來油藏數模軟件發展最新成果的介紹。本課程全程采用全英文教學講解，為了輔助中國學生的學習，還設立了油藏數值模擬中英文對照專業詞庫，供學生進行學習和參考。

2.教學大綱的改革。本課程大綱針對學生具體情況進行設置，本課程的大綱包括以下幾個部分組成：課程前沿、油藏滲流的基本方程、單組分一維滲流問題的數值求解、多組分一維滲流問題的數值求解、多組分三維問題的數值求解、油藏數值模擬教學軟件代碼的分析、商業油藏數值模擬工業軟件的應用及上機操作、課程總結歸納等。本課程大綱設計合理，涵蓋了包括油藏數值模擬理論，偏微分方程數值求解的理論、教學用數模軟件的源代碼分析、商用工業軟件的操作和應用等多方面的內容。最終教學效果優異，學生反映良好。

（二）教學體系的改革

1.教學手段的調整。產學研結合，既培養了學生使用商業軟件的能力，也通過Matlab教學程序的運用讓學生理解了數模軟件的編寫原理，從而更透徹地理解軟件的工作模式，對油藏數值模擬能產生更好的認識。同時，廣泛采用圖片視頻結合文字的多媒體教學，使得教學過程更加生動豐富，便于理解，使學生更好地接受課程知識。善于利用翻轉式課堂教學，留出思考實踐問題，給予學生較大的自主思考空間，鼓勵學生自主探究和研討，學生通過親自動手編寫程序以及相互之間的討論學習，能夠對知識有更深的理解和記憶。

2.授課模式的調整。在疫情期間，本課程采取了線上線下相結合的授課方式，以確保每一位學生都能積極參與到課堂中來，并取得了較好的效果。對于線上的同學，我們采用了“雨課堂”與騰訊會議雙平臺相結合的方式展開，供同學們選擇適合自己的線上學習方式。同時在授課過程中采用開放提問式的授課方式，在授課過程中如遇問題可隨時向老師提問，且老師在授課過程中隨時關注線上同學的在線學習情況，以保證線上同學的問題能得到及時解決。對于傳統的線下授課同學，同樣支持多媒體教室的使用，在授課過程中老師與學生間進行積極互動，并設置了課前課后的答疑環節。

（三）考核方式的改革

本課程采用合理的考核方式，具體內容包括平時考勤（10%）、平時作業（20%）、課程大作業（20%）和期末開卷考試（50%）。考核考慮平時、大作業和考試等諸多因素，引導學生在課程中積極參與各個環節，獲得相應的知識。大作業一般為油藏數值模擬軟件的實際操作，同時也包含了一部分基于Matlab的油藏數值模擬教學程序的程序編寫工作，其為學生未來諸如本科畢業論文等科研工作打下堅實的基礎。期末考試設計合理，理論與應用相結合，充分考查學生對課程知識的掌握和應用情況。

（四）成績

本課程通過平時成績結合大作業和期末考試來進行成績認定，同時對學生進行一次問卷調查以明確課程建設的效果。其中考試成績如表1所示，可見經綜合成績評定，大部分學生的成績集中在90～80分段，且無成績不及格的情況，總體教學效果良好，學生實際知識掌握的情況較好。

表1 考試成績分布

課程問卷調查涵蓋了知識掌握情況、課程內容設置的合理性、教師授課水平、課堂授課氛圍、課后答疑情況等四個方面，調查結果分為優、良、中、差四個等級，其中學生選擇“優”選項的比例如表2所示，可見大部分同學對此課程綜合授課情況呈較為滿意的狀態，大多數同學認為通過本課程的設置掌握了完善且合理的知識內容，課程設置合理，同時課上課后均有較好的教學體驗。

表2 考試成績分布

綜上所述，本次“油藏數值模擬”課程的全英文教學改革取得了較為優異的成績，也是中國石油大學（北京）國際化教學改革的必然成果。此次改革促進了國內外學術交流，為有全英文授課需求的同學們提供了極大便利，得到了較好的教學效果和同學們的普遍認同。由此可見，此次改革對國家、學校和個人都具有積極正面的作用，順應國際化發展趨勢的全英文教學改革勢在必行。