石油工程HSE課程教學質量提升路徑探索與實踐

摘? 要：石油工程HSE是一門涉及多學科的專業選修課，其不僅針對石油專業學生，還以選修課形式向全校其他學院包括機械工程學院、化學工程學院等非石油主干專業學生開設。課程內容涉及石油鉆井、開采及集輸過程中的健康、安全、環境管理體系中的法律法規。其教學內容相對簡單、知識零散等，導致學生學習興趣不高、知識點掌握效果差。為提升石油工程HSE課題教學效果，該文結合教學實際，探索性地從激發學生興趣、創新教學模式、深入淺出舉例掌握作業流程及加強理論和實踐相結合、提升教師綜合素質及踐行課程思政等方面對教學效果影響開展研究。結合課后調查效果表明，該類教學方法能較好地提高學生積極性和教學質量，具有應用推廣的價值。

關鍵詞：石油工程HSE；教學探索；教學實踐；教學內容；效果評價

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）14-0121-04

Abstract： Petroleum Engineering HSE is a professional elective course involving multiple disciplines. It is not only for students majoring in petroleum， but also set up as an elective course with students from other colleges of the university， including School of Mechanical Engineering， School of Chemical Engineering and other non-major majors. The course covers laws and regulations of health， safety and environment management system in oil drilling， exploitation， gathering and transferring. Its teaching content is relatively simple and scattered knowledge， so on， leading to low learning interest， poor effect of knowledge mastery. The influencing factor of teaching effect is investigated， combined with the teaching practice with aspects of stimulating students' interest， innovating the teaching mode， grasping the operation process by taking examples for easily understanding， and strengthening the combination of theory and practice， in order to improve the teaching effect of Petroleum Engineering HSE. The enthusiasm of students and teaching quality is improved significantly using this kind of teaching method can better improve， by the results of after-class investigation， which has the value of application and promotion.

Keywords： Petroleum Engineering HSE; teaching exploration; teaching practice; teaching contents; impact assessment

HSE是Health Safety Environment（健康、安全、環境）的英文縮略語。石油工程HSE是針對石油鉆井、采油及集輸過程中可能產生的工程隱患進行介紹、制定相關行為準則。通過本課程的學習使學生了解并掌握HSE一體化管理體系的基本知識，確定在石油工程活動中可能存在的危害及嚴重性。通過該課程的學習，學生就業到石油工程現場后，能迅速地融入到國際慣例中[1-2]，從而采取有效的防范手段、控制措施和應急預案來防止事故的發生或把風險降到最低的程度，以減少人員傷害、財產損失和環境污染的有效管理方法。但該課程教學內容具有相對簡單、知識點零散和頭緒多的特點。現階段，在石油工程HSE課程教學中，大部分教師采用單一教學方法，學生學習興趣不高，導致教學效果達不到預期效果。因此，如何采用恰當教學方法和手段去激發學生對這門功課的好奇心和求知欲，提高學生的學習動力和授課教學效果，值得深入探討。

一? 課程教學中存在的問題

（一）? 學生積極性差

通過對石油工程課程教學觀察發現，大部分時間教師就課程內容進行解讀，按照教學大綱歸檔的學時去講解每章的課程。由于該課程涉及內容有“有毒有害氣體的危害和防護”“職業管理和現場急救”“作業環境管理”“油氣消防”“現場作業中的安全管理”，這些內容都是通俗易懂的知識點，對學生來說容易接受，不需花費時間去消化知識點。同時，課程知識點分散，連貫性差，知識面廣。此外，學生認為石油工程HSE雖為專業必修課，但該課程教學目的是為了學生在意識上起到認識作用，片面地認為只需在意識上加強即可，不需花費太多精力學習，殊不知每個現場施工事故幾乎都是操作不規范、實物本質認識不清楚（需要專業知識作為支撐）而引發。教學內容的零散、簡單導致學生的積極性不高。

（二）? 教學方法單一

通過調查顯示，在石油工程HSE課程的教學中，教師的教學方法比較單一，大部分都是對教材內容的復述，本來是通俗易懂的知識點，照本宣科的教學方式很難激起學生的好奇心[3]。存在這種問題的主要原因是教學方法以灌輸式為主，無互動，沒有實現人文教育、情感教育等方面的融合。教學手段過于單一，教學目的過于片面，導致學生在學習過程中沒有形成一個系統的知識構架。加之本來零散的教學內容，進一步降低了該門課的教學效率。此外，部分新進老師也承擔了該課程的教學，剛從學生角色轉變為教師角色，缺乏教學經驗，也不擅長與學生打交道，導致學生存在上課昏昏欲睡，甚至遲到早退的現象。

（三）? 教學案例缺乏

石油工程HSE針對于石油鉆井、采油及集輸作業中涉及的健康、安全及環境影響問題，若不結合相關案例，僅講述行為規范，會導致學生在長期課題教學過程中，接收的知識點抽象、空洞，無法形成有效的聯系記憶體系，導致學生對知識點的認知和理解過于片面。諸如在講解井噴案例對環境、健康及安全產生的影響時，若不對油氣井鉆井工藝、鉆井液循環系統、鉆進過程中環空壓力和地層壓力之間關系、地層流體特性及井噴失控后的危害等進行講解，學生很難理解為什么會發生井噴，如何采取有效措施去控制井噴，地層流體侵入地層對人、動物及環境的危害等。這導致學生接受能力低，教學效果差，難以達到培養計劃的要求。因此，在教學手段上需要引入典型事故案例，剖析引起危害的起因、過程及處理措施，進而在某種程度上可以提高學生在課堂上的專注度和加深其對事故發生過程的理解。

二? 石油工程HSE課程教學探討與對策

（一）? 提高課程教學效率

在以往石油工程HSE教學過程中，主要采用“老師臺上講，學生臺下聽”的單一模式，而教學內容也只是以老師從教學大綱中篩選的重點和教材匹配內容為主[4]。學生和教師交流少，學生注意力不能有效集中，大部分學生心思都沒有放在學習上。提高教學效果的本質就是提升課題教學效率，可以通過視頻、案例來說明石油工程作業環節突發事故的危害性，進而吸引學生注意力。同時，教師在備課時，需要深入挖掘教學內容，實現對教學方法和教學理念的創新，進而打破原有課題結構。譬如，多增加課程提問和討論環節，或通過課堂互動的方式，學生向老師提出問題，老師答疑解惑以達到學生主動學習的教學目的。這不僅增加了學生課堂專注度，還加深了對課程內容的理解；激發了學生學習興趣，可有效獲得理論知識的提升，提高了課程教學效率。

（二）? 優化教學內容

石油工程HSE課程涉及健康、安全及環保方面的法律法規內容較多，內容易懂但枯燥。為此，教學內容上確保針對性，避免大量不相關內容的重復，做到形式上的簡潔，突出章節的重點，幫助學生在課前預習和課后總結。為了加深學習理論，解決每章知識點的相互銜接問題，幫助學生構建每章的思維導圖，利用思維導圖，可實現“課前預習—課堂教學—課后復習”一體化，并可以隨時調整、完善[5]。在師生共同做思維導圖過程中，提升了學生參與的積極性，真正做到了課前預習、課上交流和課后復習的關聯性。在構建思維導圖中，可以把學習中的知識重點進行適當補充與完善，在脈絡梳理過程中構建知識點內在的聯系，不僅鍛煉了學生的整體思維能力與形成良好的學習習慣，還能確保零散章節知識點系統性。

同時，優化教學內容要從緊密聯系學生的專業背景出發，若是石油鉆井專業學生，從鉆井工藝流程剖析和改善教學內容。在教學過程中將會拿出一口井的鉆井設計和地質設計作為例證，分析這些設計過程中對復雜情況的提示，如何優化鉆井工藝技術，有效克服這些難題。比如給學生介紹針對窄密度安全窗口的控壓鉆井技術解決地層漏、噴及漏噴同存出現的復雜情況，如堅硬地層引入空氣鉆井及液體欠平衡鉆井技術來提高機械鉆速，以解決地層難鉆的問題。若是機械工程專業學生，可以從井下封隔器、井口防噴器失效角度對鉆井復雜施工造成影響進行分析，在講解過程中通過結合地層溢流情況，通過視頻引入，讓學生了解井下封隔器及井口防噴器的作用，幫助學生實現學科間的互相滲透，構建多知識結構體系，進而可以滿足不同專業學生學習的多樣性、拓展求知欲。

（三）? 創新教學模式

國內教師授課場景為“教師臺上講，學生臺下聽”的單調模式，若教師在討論課上站在三尺講臺，按部就班地提出討論課主題，面對教師的提問，學生們的表現往往是“一低頭二沉默”[6]。想象中氣氛活躍的討論課活生生地演變成現實版的鴉雀無聲。這一結果還導致學生普遍存在“討論課恐懼癥”，致使教學實施效果不理想。

在石油工程HSE教學過程中，翻轉為“學生臺上講、教師臺下評”的模式。石油工程HSE課程重視對重要案例事件的分析。美國墨西哥灣“深水地平線”鉆井平臺，發生井噴爆炸著火事故，燃燒36小時后沉沒，共造成11人死亡、17人受傷，該惡劣事故漏油持續87天，約有410萬桶原油流入墨西哥灣，污染波及沿岸5個州。以該災難為例，課前布置好下次討論課內容，提前讓學生從事件起因、經過、影響及啟示方面收集資料，找出事件哪些是人為操作影響的惡果、今后遇到類似事件如何規避和處理。全班同學分若干個組，每個組挑選1個組長，讓組長根據小組成員在課后收集資料、做PPT等準備環節投入的精力來給組員打分，該分值為平時成績的重要依據。在討論課程中，教師不是處于靜止狀態，而是在各成員之間來回走動，針對學生在講解和討論過程中存在的漏洞進行補充，也用提問方式讓小組成員點評和補充，真正實現了全體組成的參與，有效地增進了教師與學生之間的溝通。

在討論課實施過程中，發現學生潛力巨大，做匯報材料的邏輯性、規范性及匯報能力等效果良好。在匯報過程時，學生專注能力改善很多。同時，教師結合學生匯報內容和匯報效果進行點評，加深了學生對匯報材料的理解，增加了知識點掌握的牢固程度。因此，通過強調學生的主體地位，根據教學內容增加合理的討論課時間，引入分析案例，提升教學效果。

（四）? 加強理論和實踐相結合

石油工程HSE惡劣事故案例均是由于實踐操作不規范、思想不端正等因素造成。學生在以往專業學習過程中普遍存在對專業理論知識掌握較好，缺乏理論知識跟實踐相結合，無法真正做到對概論的應用。然而實踐教學是高校教學的重要組成部分，要讓學生對理論知識有直接、感官的認識，加深學生對知識體系的理解。在實踐教學過程中，西南石油大學擁有得天獨厚的條件和優勢。應用建立的教學模具實驗室和自行研發的鉆井工程模擬器可以重現鉆井各種工況。同時，學校校內建立了大型工程實訓基地，搭建了國內唯一的校內教學用的鉆井平臺、采油平臺及集輸系統，讓學生真真切切地感受到石油鉆采及集輸流程，增強了對課程理論教學的理解與認識[7]。

此外，結合國內外重點案例通過觀看視頻方式進行理論與分析，比如2003年12月23日發生在重慶開縣的特大井噴事故。前期理論講解過程中，學生對鉆桿內防噴器、高壓氣層起鉆充分循環鉆井液、事故發生后匯報流程等理解不透徹，無法真正對概念進行應用。通過觀看視頻后，學生在腦海中有了清晰的構圖，幫助學生理解相關事故原因及解決措施。此外，結合學生理解情況，以羅家16井為例深入地分析了井噴的主要原因：①有關人員對羅家16井的特高出氣量估計不足；②高含硫高產天然氣水平井的鉆井工藝不成熟；③在起鉆前，鉆井液循環時間嚴重不足；④在起鉆過程中，違章操作，鉆井液灌注不符合規定；⑤未能及時發現溢流征兆；⑥有關人員違章卸掉鉆柱上的回壓閥，是導致井噴失控的直接原因；⑦沒有及時采取放噴管線點火措施，大量含有高濃度硫化氫的天然氣噴出擴散，周圍群眾疏散不及時，導致大量人員中毒傷亡。通過系統講解為今后類似事件發生可以起到很好的預防與規避的作用。此外，依托視頻動畫形式設置場景，可以形象生動地幫助學生認識書本知識與實際作業環境的差異，也全面地講解了石油工程鉆采過程中導致的重要事故，均對健康、安全及環境造成巨大的經濟損失；也將抽象科學問題具體化，擺脫教學中枯燥的概念問題，進而提升學生整體綜合素質。

（五）? 加強授課教師專業綜合素質培養

大學專職教師基本上擁有博士學位，即側重于某方面的研究，因此避免不了大學教師對自己專業以外知識點的欠缺，正所謂“術業有專攻”。前面已經提過，石油工程HSE為一門綜合性的學科，涉及了石油上中下游各個環節的基礎理論知識：石油地質、石油勘探、石油鉆井、采油工藝、油氣增產工藝及油氣集運方面。同時，這些小學科又劃分為各個研究方向，譬如石油鉆井涵蓋材料化學、流體力學、巖石力學、石油機械、井筒壓力控制工藝、固井工藝技術及完井技術。因此，作為大學專職教師，很難具有這么完善的專業背景，難免在某方面專業知識上有欠缺。而石油工程HSE課程在對案例分析過程中需要對不同專業知識進行友好銜接，才能給學生講清道明案件發生的誘因與控制方法。如前述重慶開縣12·23特大井噴事件與墨西哥灣深水地平線事件，涉及井筒壓力控制、井筒流體特征分析和地面裝置控制原理等。但是存在專業知識的不完善并不表示不能講好課，只要任課老師不斷學習，遇到不同專業問題時向其他教師請教，不斷擴展和積累專業知識，就能將原有知識欠缺的地方逐步消除，達到講課時得心應手，娓娓道來，進而提升教學質量。

同時，作為專業教師，也要隨時加強自身職業道德修養，教師職業道德的高低，直接關乎著其能否全身心地投入到教育事業當中，也關系著其教學態度端正與否，教學質量的好壞。因此，要求教師的思想和行為要符合教師職業道德規范。

（六）? 實踐課程思政提升學生專業自豪感

我們知道人文社科科學堅持馬克思主義為指導，貫徹馬克思主義立場、觀點和方法。因此，人文社科科學本身就滲透了馬克思主義基本要求，反映了黨和國家的意志和要求，思想政治導向十分明確。而理工科課程本身以自然知識為基本對象，反映事物的自然規律和運行記錄，具有客觀性、通約性及普遍性。因此，理工教師考慮育“才”重“器”的多，考慮育“人”育“德”的少，導致理工學生掌握技術多，社會情懷少，所謂“理工男”形象突出，需要提升家國情懷、政治擔當。因此，在石油工程HSE教學過程中，發揮課程思政作用，形成獨具特色的育人方式，切實“守好一段渠，種好責任田”，實現協同育人，刻不容緩。

在課程思政過程中，并不是將理工課程思政化，在課程教學過程中硬生生進行思想上的引申和靠攏，而是做到“潤思政”而細無聲，水乳交融，自然融合。在講到開縣特大井噴和深水地平線事故時，需要提到對井噴發生機理為地層流體壓力大于井筒流體壓力，使得地層流體不斷侵入井筒，誘導井噴。那么，在處理井噴過程中需要加重井筒流體（鉆井液），使得地層流體壓力小于井筒流體壓力，以確保地層流體難以進入地層，進而控制了井噴事故。在談到加重鉆井液以治愈井噴事件過程中，引入鐵人王進喜同志在鉆井中發生井噴時英勇搶險的事跡。當時沒有壓井用的重晶粉，王進喜當即決定用水泥代替。成袋的水泥倒入泥漿池卻攪拌不開，他奮不顧身跳進齊腰深的泥漿池，用身體攪拌，井噴終于被制服。其有一句“寧肯少活20年，拼命也要拿下大油田”的豪言壯語，感動和激勵了幾代人。在進行課題思政過程中要緊密結合大學生關注的社會熱點、焦點問題，特別是針對當前社會價值觀念多元化給大學生帶來的困惑，有針對性地找準大慶精神、鐵人精神與學生思想實際的“銜接點”，如鐵人的人生價值體現在他為國分憂、為國爭光、為民族爭氣的主人翁精神之中，體現在他一不怕苦、二不怕死、艱苦奮斗的創業精神之中，體現在他公而忘私、全心全意為人民服務的奉獻精神之中等。抓住鐵人人生價值的核心，幫助大學生確立科學的世界觀、人生觀和價值觀，從而將理論性、思想性、趣味性和生動性融為一體。

三? 教學效果評價

教學效果評價以發放調查問卷的方式進行，對石油工程教學班79名同學進行調查。發放問卷79份，回收76份，有效問卷72份，通過Excel對問卷結果進行統計，主要是針對教學過程中教學方式和教學內容等方面的意見進行統計。

1）對于加強教學內容方面：①加強案例分析的占65.3%；②加強專業課認知的占26.4%；③加強實踐課的占8.3%。

2）加強教學方式方面：①增加討論課學時占51.4%；②減少討論課學時占11.1%；③增加啟發式教學占34.7%；④其他占2.8%。

3）期末考試成績：優秀成績占11.11%；良好成績占58.3%；中等成績占16.7%；及格成績11.11%；不及格成績占2.8%。學生成績與往年相比有顯著改善。

以問卷調查方式考察了改善教學方式和教學內容情況下的教學效果，通過問卷調查分析表明：在教學內容上增加案例分析，融入專業知識點，教學效果良好；同時，在教學方式上，讓學生全程參與，將“教師臺上講，學生臺下聽”的單一模式，翻轉為“學生臺上講、教師臺下評”的活躍模式，教學質量有顯著提高。結合期末考試成績，優良率有明顯改善，不及格成績占有率降低較多。

四? 結束語

石油作業過程中健康、安全及環境是政府和社會民眾關注的焦點，石油工程HSE課程是為了彌補本科生在大學學習期間缺乏相關工程安全隱患意識而開設的新課程。該課程涉及教學內容廣，包括法律法規、鉆井工程、采油工程、油氣集輸、健康安全、環境保護及消防安全等方面的知識。知識體系繁多、系統性不強，加之傳統教學手段單一與教案缺乏等，導致學生學習興趣不高，教學效果不理想。為此，采用提高課程教學效率、優化教學內容、創新教學模式及加強理論與實際相結合、提升教師綜合素質及發揮課程思政作用等教學手段，使學生對零散知識有了很好地理解與貫通，學習興趣增加，教學效率顯著提升。系統學習培養了學生今后在從事石油工程生產活動中注重人身安全、心理健康和環境保護的意識。

參考文獻：

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基金項目：四川省2021—2023年高等教育人才培養質量和教學改革項目“‘教、學、導、管、評五維度一流專業高質量人才培養體系構建與實踐”（JG2021-543）

作者簡介：楊謀（1982-），男，漢族，湖北孝昌人，博士，研究員。研究方向為固井工藝理論與技術、固井漿體性能評價與優化，以及油氣井井筒-地層傳質傳熱方面的研究與教學。