大數據背景下“地熱鉆井工程”課程教學方法改革研究

［摘 要］ 基于大數據背景，通過計算機、通信網絡、數據庫和多媒體技術的集成，形成一種全新的知識傳播模式與學習方式。通過調研分析地熱鉆井工程技術所涉及的產品和技術方向，結合地熱田企業鉆井生產崗位的實際需求，構建合理的“地熱鉆井工程”課程教學內容體系。根據教學內容特點選擇相應的教學方法，結合教學內容、實驗室情況及學生動手能力，設計合理的實踐環節。通過實踐探索適合學生的學習內容和實踐方式，形成了以學生為中心的課程教學模式，為培養工科創新型應用人才提供了參考。

［關鍵詞］ “地熱鉆井工程”技術；教學方法；教學改革；大數據背景

［基金項目］ 2023年度西安石油大學校級教育教學改革研究項目“基于CDIO-OBE理念的‘完井工程’教學方法改革與實踐”（JGYB202311）；2023年度陜西省研究生教育綜合改革研究與實踐項目“行業特色學科高水平科研項目支撐學術學位研究生培養的創新與實踐——以石油與天然氣工程學科為例”（YJSZG2023101）

［作者簡介］ 李蒙蒙（1985—），女，山東青州人，博士，西安石油大學新能源學院講師，主要從事石油工程研究；畢 剛（1984—），男，陜西靖邊人，博士，西安石油大學石油工程學院副教授，碩士生導師（通信作者），主要從事石油與天然氣工程研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）15-0053-04 ［收稿日期］ 2023-11-01

引言

隨著人類工業經濟的不斷發展和生產規模的擴大，煤、石油、天然氣已成為目前使用的主要能源。改變人類對化石能源的依賴，積極開發環境友好型新能源，是人類解決當前氣候變暖問題的重要途徑。地熱資源因其自身清潔環保，無溫室氣體排放，可再生，穩定性好等特點在各國能源結構升級過程中備受矚目。在當前全球碳中和行動的背景下，為減少碳資源排放，地熱能以其能源清潔、分布范圍廣、蘊藏量高等特點，給加速實現能源結構轉型提供新的思路［1］。

地熱鉆井的主要目的是勘探以及開采地熱流體。地熱鉆井的深度一般情況下在500米到4 000米之間。其中，比較特殊的是地壓型地熱鉆井，深度大約是6 000米。“地熱鉆井工程”包含石油鉆井工程和水文鉆井工程，因此，“地熱鉆井工程”需要高含量的施工技術，施工難度比較大。面對這些問題，提出合理的有效應對措施對“地熱鉆井工程”具有很重要的理論意義。國內高校為了滿足地熱資源開發的需要，均開設了新能源科學與工程專業。隨著網絡技術的迅速普及與大數據時代的到來，新型教育模式的快速更新使得相對低效率的傳統教育方式與當代社會進程呈現出極不和諧的狀態，高校教育教學要想跟上新時代的發展步伐，就必須實現信息化的教學手段［2-3］。基于大數據背景下開展“地熱鉆井工程”課程教學改革研究與實踐，提高教學質量和“地熱鉆井工程”專業人才的技術水平，有助于提高石油院校畢業生的就業競爭力和工作業務水平。

一、“地熱鉆井工程”課程教學中存在的問題

（一）原有教學內容體系不完善，與實踐聯系不夠緊密

據調研，中海油、中石油、中石化三大石油公司都在積極開發地熱資源。然而，我國地熱資源的開發起步較晚，從總體來看，技術仍然比較落后。國內高校對此十分重視，為了滿足地熱資源開發的需要，中國石油大學（北京）、中國石油大學（華東）、西安石油大學、西南石油大學等幾大石油高校都開設了新能源科學與工程專業。新能源科學與工程專業開設了“地熱鉆井工程”課程，經過幾年的教學實踐與摸索，雖然積累了一些教學資料與經驗，但從對學生的系統培養和專業訓練方面來看，仍有很多工作需要進一步細化和完善，且市面上缺乏針對“地熱鉆井工程”系統論述的相關教材或論著，直接影響了課程教學質量的提高。

（二）原有多媒體教學課件內容老化，體現形式枯燥

隨著信息技術的飛速發展，多媒體的應用越來越普遍。傳統教學方法是一套課件重復用，多用黑板授課，但由于長期教學，課堂教學內容和方法是固定的、重復的。這些都不利于新時代“地熱鉆井工程”教學的發展，學生從傳統教育方法中獲得的知識不再適應當今社會的需要，難以與未來工作所需的技術相匹配，工作后也難以適應［4］。因此，在大數據背景下，教師授課過程中應該改變傳統的“地熱鉆井工程”課程教學內容和教學方法，更新教學課件內容和教學設計，對教學設計不斷進行改革和創新。

（三）課程教學方法研究和教學隊伍建設薄弱

理工科課程的特點是枯燥，“地熱鉆井工程”課程涉及理論和實踐兩方面教學內容，要順應時代發展要求落實高校立德樹人的根本任務［5］。在教學過程中，教師缺乏與實踐性較強的工程項目相結合，應遵循理實結合的基本原則，采用靈活的教學方法。另外，教學觀念對學生教育工作非常重要，授課過程是教師向學生進行知識傳授、技能培養、價值引導的一體化過程。因此，教師隊伍必須具備先進的教育理念，擔負起育人的責任。

（四）學生在課堂上不占主導地位

目前國內很多課堂都是“填鴨式”的，忽視了學生在課堂上的主導地位。教師不以學生為主體，一味盲目地向學生灌輸知識，而忽視了“地熱鉆井工程”在新時代的重要性，降低了學生學習“地熱鉆井工程”技術的水平。因此，在課堂上，學生對信息的接受是消極的。學生被動接受知識的過程使得學習效果大大下降，“地熱鉆井工程”中蘊含著高含量的施工技術，施工難度比較大，傳統教學模式使得學生對地熱鉆井工程相關知識理解不清，缺乏動手能力和創新能力，難以適應社會發展的需要。

二、“地熱鉆井工程”課程教學方法改革的重點與難點

（一）教學內容體系構建，建設教學課件

“地熱鉆井工程”課程面向新能源科學與工程專業本科生，旨在促進“地熱鉆井工程”課程教學的改革與發展，提高新能源科學與工程專業本科生的綜合素質，培養其創新思維能力，以提高其就業競爭力和工作業務水平。近幾年地熱鉆井工程技術發展迅猛，技術密集，知識更新較快。結合當前地熱井鉆探技術發展現狀，掌握地熱鉆井工程企業技術崗位實際需求，并考慮學校硬件設施及學生的實際情況，以地熱井鉆探在淺層、中深層鉆井，井控設備，井口設備和工具，鉆井液的循環，完井管柱，隨鉆測井，隨鉆壓力監測，完井電測等技術為主線，兼顧地熱鉆井工程信息化設備、工具、儀器的應用，構建“地熱鉆井工程”課程的教學內容體系，讓學生學以致用。圍繞教學大綱和內容體系，結合教學內容分析與教學實踐，制作特色鮮明、內容生動且具有良好交互性的多媒體教學課件，以利于課堂教學，讓學生學得有趣［6］。

（二）教學經驗總結與教學方法研究，加強課程建設

課程教學改革離不開經驗的汲取，通過總結近幾年來的教學實踐，并學習和借鑒國內地熱能開發工程院校相關課程的建設經驗，使“地熱鉆井工程”課程改革有可借鑒的資源。在開展教學方法研究方面，綜合考慮授課內容特點、學校硬件設施條件及新能源科學與工程專業學生的知識基礎等，努力做到深奧問題通俗化、抽象內容實例化等，確保教學效果，讓學生學得輕松［7］。另外，加強以課程教學團隊為核心的課程建設，與國內外同行廣泛交流，并及時進行教學總結與分析，提高團隊的整體教學能力和教學研究水平。

（三）培養學生創新思維能力，改革考核方式

“地熱鉆井工程”課程是新能源科學與工程專業本科生的核心課程，教師在教學過程中應深入分析教學內容的特點，結合新能源專業學生的實際情況，探索創新思維能力的培養模式，改革教學方法與教學手段，激發學生自主思考，讓學生學有所新。另外，還需注重考核方式的創新，通過綜合考慮教學內容的可測試性和實習實踐內容的可考核性，打破傳統的以考卷為主的考核方式，探索建立一套系統實用、客觀公正的考核評價體系，形成多樣化考核模式，并在教學實踐中不斷完善，以調動學生的學習積極性，讓學生學得主動。

（四）加強教師隊伍建設，建設高素質的教學團隊

在教學設計過程中教師需要構建系統和完善的課程教學體系，通過現代信息化手段共建共享優質課程資源［8］。組織本專業教師開展教學研討活動，探索“地熱鉆井工程”多種形式的教學模式，引領學校教學內容和教學方法的改革，促進課程教學法研究和教學隊伍建設。教師要探究如何引導學生轉變學習方式，培養學生在學習中的自主學習能力，提高學習效率。專業教師團隊形成“地熱鉆井工程”課程全套教學資料、教學方法及考核評價體系，有助于提高“地熱鉆井工程”課程的教學質量，規范教學管理。

三、“地熱鉆井工程”課程教學方法與內容改革的措施

（一）確定教學內容體系

在教學內容體系確定方面，通過問卷調查或走訪學生、教師、企業專家、技術人員等，調研當前地熱鉆井工程技術發展現狀和人才需求，分析地熱鉆井工程技術所涉及的產品和技術方向，并根據產品和技術在地熱田企業的應用情況進行分級和分類，結合地熱田企業鉆井生產崗位的實際需求，討論構建合理的教學內容體系。通過教學案例的研究，深入了解當前“地熱鉆井工程”課程教學活動內在的普遍規律，并結合學校新能源科學與工程專業學生的實際情況和實驗室條件，探索合理的培養模式，改革教學方法與教學手段，設計益于啟發學生自主思考的教學環節和自主動手的實踐環節，以促進學生創新思維能力的培養。

（二）總結教育教學經驗

總結近幾年來“地熱鉆井工程”課程教學過程中出現的問題，做深層次的原因分析，并探究課程教學的基本規律，為后續教學方法改革提供方向。分析總結教學內容的特點，根據內容特點選擇相應的教學方法，努力做到抽象內容實例化、深奧問題通俗化等，以確保教學效果；在教學實踐過程中，根據內容特點和學生的實際反應適時調整教學方法，課后根據學生的反饋分析總結教學方法的適應性；實踐過程中根據內容特點、實驗室情況及學生動手能力，設計合理的實踐環節，并在實踐過程中進行檢驗，經多次實踐總結探索適合學生動手實習的內容和實踐方式。

（三）創新教學方法

新時代教育教學理念提出了以學生為主體、以教師為載體的創新教學方法。首先，教師要突破常規思維，不主導課堂。當代大學生思想活躍，自我認同能力比以往任何時候都強，思想也從“以教師為中心”向“以學生為中心”轉變。教師在教學中不可能全面地教導學生，而是要激發學生的積極性和主動性。其次，營造輕松愉快的學習氛圍，通過教學活動激發學生的學習熱情和積極性，在課堂上布置與地熱鉆井工程相關的問題，讓學生自行查閱資料，進行討論和解答。教師應該把理論知識和實際生活結合起來，在課堂上盡可能給學生時間來表達自己的觀點，讓學生之間互相學習、互相幫助。同時，引導學生參加國家、省、校級各類比賽，為培養學生實踐能力提供有效途徑。

（四）利用多媒體技術為教學提供有效的支持

在大數據時代，教師可以用豐富的多媒體課件代替板書，通過動畫模擬的方式演示技術操作中的具體實驗，讓學生能夠清晰地看到實驗的全過程，同時也提高了學生的學習熱情，讓學生對技術知識有更扎實的了解。采用多媒體教學軟件，為師生提供大量的教學信息，并利用互聯網及時提供最新的信息。多媒體教學不僅可以更自然逼真地呈現豐富的視聽圖像，還可以模擬大大小小的事物，直觀地表達一些抽象的事物，使枯燥的教學變得生動。多媒體教學手段的運用提高了教學的表達能力和互動性，對教學內容和教學方法進行了整體優化，突出重點，弱化難點，提高了課堂教學質量。

（五）重視學生主體地位

在“地熱鉆井工程”課程教學過程中，教師應充分重視學生的主體地位，堅持以人為本的理念，以學生為中心開展教學，使學生的自主性和創造性得到有效提高。首先，教師要做好充分的課前準備，為學生提供充足和豐富的課程資源，如多媒體課件、在線考題庫、電子教材等。其次，在教學過程中，教師要注意講課的速度，確保每個學生都能跟上進度。“地熱鉆井工程”課程有些實驗很難完成，例如學生看不到地熱鉆井巖石力學是如何進行的，也看不到整個工作流程，此時，教師可以通過設計動畫模擬幫助學生理解課程內容。

（六）有效改革和創新教學內容

“地熱鉆井工程”課程是新能源專業的核心課程，教師應重視基礎理論教學與實踐教學緊密結合。首先，針對實踐性較強的“地熱鉆井工程”課程內容，開展實踐性教學，構建實踐性教學管理體系迫在眉睫。其次，教學團隊創建實踐性教學管理體系，完善教學管理體系，提升授課質量，保證教師在授課過程中培養學生的實踐能力和自主創新能力。最后，完善考核評價體系，在平時成績和期末成績基礎上，注重過程性考核，開展團隊合作項目加分項，鼓勵學生參加專業技能大賽。

結語

“地熱鉆井工程”課程作為一門實踐性、應用性較強的新能源專業本科生課程，在新時代人才培養方式要求下還存在方方面面的問題。在大數據背景下，“地熱鉆井工程”課程構建系統和完善的課程教學體系，推動優質課程資源通過現代信息化手段共建共享；探索“地熱鉆井工程”多種形式的教學模式，引領學校教學內容和教學方法的改革，促進課程教學法研究和教學隊伍建設；探究教師如何引導學生轉變學習方式，培養學生的自主學習能力，提高學習效率；基于當前的“地熱鉆井工程”技術前沿和地熱田工作實際需求，確定課程的教學內容體系。“地熱鉆井工程”課程教學改革方法既涵蓋了當前最新的技術前沿，又考慮了學生畢業后的實際工作需要，具有較強的前瞻性。石油學校更要發揮鉆井工程學科優勢，依托油氣鉆井技術工程實驗室，開展教學方法與考核評價體系改革，提高教學質量，從而提升學生學習主動性和創新思維能力。

參考文獻

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