钻井工程课程的教学改革探究

摘要：“钻井工程”是石油工程类专业的必修专业课程，提高其教学质量及水平非常重要。目前该课程的教学中存在若干问题，如课程学时安排不够合理、课程教学方式比较陈旧、课程教学内容未及时更新、课程考核方式比较单一、课程思政教育融入度不够等，这些问题均制约着该门课程的教学效果。文章根据本人的教学经验并结合该门课程的特点，对本课程教学提出了一些改进措施，旨在提升该课程的教学效果，以期为其他工程类课程的教学提供借鉴。

关键词：钻井工程；石油工程；课程教学；教学改革；工程实践

０引言

“钻井工程”是石油工程类专业的一门核心专业课，教学内容涵盖钻完井技术、钻井液技术、固井技术、井控技术等方面知识，具有综合性、理论性与实践性较强、多学科相互交叉与渗透等特点［１－３］，要求学生掌握油气钻井的基础理论及相关工程技术，培养适应我国油气钻井技术快速发展的优秀人才。目前，随着油气工业的发展，油气钻探领域由浅层、中层向深层、超深层逐步延伸，资源类型由常规向非常规快速发展，安全高效钻探开发油气资源时所面临的钻井工程问题也日趋复杂。随着新技术的不断萌生，钻井工程相关技术也处于高速发展中，这为钻井工程课程教学提供了新思路、新理论及新案例。“钻井工程”课程的教学改革与专业建设目标和人才培养质量密切相关，重视和加强“钻井工程”课程的教学改革研究，尤其是结合该门课程的特点，有针对性地解决该门课程教学中遇到的问题，对培养高质量、高水平、高素质的油气工程领域应用型人才具有重要的意义［４－５］。

１“钻井工程”课程教学中存在的问题

１.１课程学时安排不够合理

钻井工程是建设地下石油天然气开采通道的隐蔽性工程。“钻井工程”课程内容涉及地质学、管柱力学、流体力学、岩石力学、高分子化学、机械原理和材料力学等学科，具有多学科综合、相互交叉和相互渗透的特点，课程教学内容较抽象，理论性强，导致学习难度较大。近年来，随着素质教育在高等教育中的不断推进，高校对课程设置也做了相应改革，增加了通识课程的教学内容，专业课程课时不断缩减。课时的压缩给该门课程的教学带来了很大挑战，教师只能利用极其有限的时间去完成该门课程内容的讲解，“满堂灌”成为了该门课程授课中特别普遍的现象。教师们均注重课程知识体系的完整性和系统性，以细化重点理论知识并深入讲解为标准，忽视了学生的主观能动性，课堂上没给学生足够的参与空间。教师教学负担重，难以在教学知识体系以外去讲解一些新技术及新案例，学生仅仅停留于对钻井工程基础知识和概念的理解，没有机会去深入探讨它们背后的工程问题，“高分低能”的情况屡见不鲜。此外，因课程教学中更注重理论教学，理论知识中往往还涉及较多的公式推导，学生感觉学习内容枯燥乏味，难以长时间集中精力参与课程，并且还有一定的畏难情绪，因而学习积极性普遍不高。

１.２课程教学方式较陈旧

作为石油工程类专业的核心专业课，理论教学与实践教学是密不可分的。而目前“钻井工程”课程的教学模式一般都以讲授为主，采用的教材也基本相同，重视理论知识的讲解，授课内容几乎不涉及现场应用相关的知识。这意味着当前该门课程的理论教学与实践是脱离的，不利于激发学生的学习热情，学生的实践能力也难以提升，不利于培养石油工程类应用型人才。人的认知往往需要通过先形象化再概念化，才能强化理解、加深认识，尤其是“钻井工程”这类跟现场密不可分的课程，如果仅仅停留于基础理论知识的传授，学生连“为什么学，学来干什么”这一基本问题都不清楚，更不知道该“如何学”。实践并不代表一定需要动手，现场视频录制、虚拟仿真技术等都可以引入实践教学中，用实例告诉学生学习的目的，用过程告诉学生基础理论知识背后可以解决什么问题，学生自然而然就会明确自己该如何学，如何将课程所学内容跟现场实践密切联系，为将来走向工作岗位解决工程实际问题奠定基础。同时，课程教学方法主要以ＰＰＴ或黑板板书为主，教学手段较单一，未能将现代多媒体等技术充分融入课堂教学环节来激发学生的学习兴趣，因而课堂往往较沉闷，学生的学习积极性不高。教学理念还是以“教师教为主，学生学为辅”，并未真正实现以学生为中心的教学模式，因此学生的学习主动性欠缺，思想发挥空间受限。

１.３课程教学内容未及时更新

“钻井工程”是一门多学科交叉的课程，其中任一学科的新突破都会推动相应钻井技术的发展，只有遵从钻井工程学科的发展规律，关注相关学科的进展，把握相关技术的最新动态及趋势，才能将最前沿的技术引入课堂，让学生能够与最新技术接轨，培养出适应当前行业发展的优秀人才。随着油气工业的发展，油气资源钻探开发中遇到的钻井工程问题也日趋复杂，钻井工具及设备在不断更新换代，钻井工艺技术也在逐步发展，但钻井工程教材中的相关内容却未及时更新。本科学生通常利用专业课的课堂来学习本专业相关领域的核心前沿技术，若教材内容的更新滞后于相关技术的发展，学生将难以在本科阶段学习中深入学习最新的工具、设备及相关的工艺技术，对未来求学深造或就业均会产生非常不利的影响。若教师在课堂授课时“照本宣科”，不去追踪石油工业相关领域的发展前沿，不去了解国家当前钻井技术面临的“卡脖子”难题，不去总结我国近几年钻井关键技术的进展，就会导致学生所学知识与现场技术要求严重脱节，未将基础理论知识的学习与关键工程问题的解决关联起来，仅仅停留于应付考试、“６０分万岁”的局面，难以满足社会对石油工程类专业人才的要求。
１.４课程考核方式较单一

学生考试成绩往往能够反映学生的学习效果，也能侧面反映教师的教学水平。目前，该课程平时考核所占的比例过低，期末成绩的占比相对较高。这就导致了学生们普遍存在重结果、轻过程的学习习惯，陷入了平时散漫地学，期末突击就会有个好成绩的误区。平时考核基本只关注学生的平时作业，未将学生的课堂表现纳入考核范围，如课堂发言、交流互动、创新设计等环节均未纳入成绩评定中，导致学生普遍不重视自己的课堂表现，学习效率低下，难以激发他们的学习热情。此外，目前从“钻井工程”课程考核成绩现状来看，考核成绩往往是期末试卷成绩和平时作业成绩的简单结合，考核内容几乎全部源于教材中的理论知识，甚至很多就是教材后面的例题，相当于仅仅停留于考查学生对所学知识的记忆情况，难以反映学生运用所学知识思考、分析与解决问题的能力。学生们普遍存在机械记忆、刷题复习的情况，一旦考查与工程案例相关的题型，很多学生无从下手，抓不住问题的关键，难以有效作答。究其原因，学生并未真正领会基础理论知识背后的工程背景，只是简单、机械地记忆概念，并未深入探究其背后蕴含的工程内涵，因此所学知识难以用于解决实际工程问题，仅停留于应付卷面纸笔考试。这种考试内容教材化、试卷题型标准化的考核方式也在一定程度上阻碍了教师主观能动性的提升，教师仅按照以往的模板机械式地出题，未能深刻领会课程考核的目的，仅仅将考核作为教学的一个普通环节来对待，并未在日常教学中多关注学生的学习过程。教师应充分调研最新的现场工程案例，并巧妙地融入期末考试中，培养学生运用知识解决实际问题的能力。

１.５课程思政教育融入度不够

高等教育各类课程应当与思想政治理论课程同向同行，实现育人与育才的高度统一。课程思政已经成为我国高等教育关键的内容，为了落实“立德树人”的根本任务，激发学生的家国情怀、专业认同感和社会责任感，工科专业的专业课程中融入思政教育已势在必行。“钻井工程”是石油工程类专业的必修课程，是一门工程性、实践性及应用性很强的基础学科，教师往往注重培养学生解决钻井工艺中复杂工程问题的能力，忽视了育人育德等思政元素的融入。课程思政教育的灵魂是思政元素，目前教师在传授专业基础知识时未深入挖掘授课内容中隐性的思政元素，教学中将思政教育僵硬地植入授课内容，难以将专业技术发展的状况与思政教育有效融合，很难深入学生内心。究其原因，主要是教师对课程思政的本质内涵理解不深，对教学中课程思政相关的环节设计不足，仅仅停留于简单地拼接，或者生搬硬套灌输，难以实现课程的育人目标。近年来，随着我国油气钻井朝着深层超深层、非常规资源、海洋深水油气资源等方向发展，传统的授课未将这些新思想、新技术、新突破引入课堂中，不能真正拉进钻井学科前沿与学生们的距离，从而难以让学生发自内心地具有专业认同感。

２“钻井工程”

课程教学改革措施随着全球油气需求的持续增长，油气钻采环境变得越来越恶劣，钻探开发难度不断加大，面临各种与油气井相关的工程难题，这对石油工程类专业人才提出了更加严苛的要求［６－８］。要让学生在有限的学时内，掌握好钻井工程课程的知识，就需要教师设置好课程教学内容，探索“多元化”的课程教学方式，及时将学科前沿技术更新至授课内容中，进一步优化课程的考核方式，建立课程思政教育体系，才能有效提高教学的针对性，培养学生自主学习、运用所学知识解决实际工程问题的能力，增强学生的专业认同感，激发他们为祖国努力学习的热情。

２.１课程教学内容的优化设置

钻井工程是一门综合性学科，涵盖油气钻完井相关技术及工艺方面的内容，知识体系内容庞大，特别是理论知识既丰富又具有较高难度，对本科生而言是一门具有较大挑战的课程。在学时压缩的背景下，授课教师应以提高学生解决实际问题的能力为目标，重新梳理该门课程的授课内容，以钻井工程理论为基础，突出工程中的“卡脖子”难题，重点讲解针对相关难题的解决思路和方案。以钻井工程的实际工序作为主线，按照“总体规划，分项讲解”的原则，让学生充分了解钻完井各个环节的现状及新技术应用情况，能够掌握相关知识及关键技术，并且运用所学理论知识解决实际工程问题［３］。中国石油工程设计大赛是石油工程类专业的重要赛事，是检验学生运用所学理论知识解决实际问题的重要途径。充分调研、总结近年来本校石油工程类专业参与该赛事的作品及获奖情况，以赛促改，针对赛题各个环节中学生常遇到的问题，有针对性地调研国内外最新的技术方案，优化教学内容，在授课过程中突出重点环节，让学生不仅能更加全面地掌握理论知识，还可以针对工程问题制定解决问题的思路和方案。此外，通过讲授国内外石油钻探公司在各个环节的新技术研发及应用方面的案例，让学生了解国内外关键技术的最新前沿，可开阔学生的国际视野，提升他们的工程创新与实践能力，激发他们努力学习专业知识，攻克行业“卡脖子”难题的热情。

２.２课程教学方式的

“多元化”传统的讲授法以“教师讲，学生听”为主，课堂气氛通常比较沉闷，学生学习积极性往往不够。尤其对于钻井工程这样专业性较强的课程，理论公式推导较多，传统的授课方式会大大削弱学生的学习热情，有必要探索“多元化”的教学方式。教师可充分利用现代多媒体技术，在授课时将图片、视频、动画等资料融入授课内容中，让枯燥的知识点变得生动有趣，更易于吸引学生的关注，增强学生的学习兴趣，提升教学效果。同时，教师还可以采用“翻转课堂”“案例分析”等高阶的教学模式，改变传统授课中教师为主导，学生仅仅听课和做笔记的现状。以“翻转课堂”为例，教师在讲解某个重要知识点时，可提前以作业的形式布置给学生，让学生课下收集并归纳总结，然后学生以“教师”的身份将自己查阅和总结的资料在课堂上与同学们分享。这种教学方法对学生自学能力的提升有较大促进作用，既要求学生能够较深入地理解知识点，同时要求他们能够转述给其他同学，让他们也能够理解。学生自己作为课堂的主角，可使沉闷的课堂变得活跃，同时学生讲解后，教师可根据学生的讲解情况，加以强调或补充，加深学生对知识点的理解。此外，还可以邀请石油领域中有丰富工程实践经验的专家来讲授，专家们以“现场钻井案例”为主进行讲解，让学生能够将课堂上学习的理论知识和专家们的现场案例密切联系起来，既加深学生对授课内容的理解，又能增强他们利用所学知识解决实际工程问题的能力。专家们还可以将钻井领域目前正在攻关的国家科技重大专项课题分享给学生们，让学生能够追踪钻井领域科技的最前沿，开阔学生的学术视野，培养学生的工程实践意识，激发学生努力学习，为我国钻探事业奉献的决心。

２.３课程教学内容的及时更新

钻井工程是一门包含钻完井相关技术及工艺的课程，具有较强的应用性［９］。若授课内容中的相关技术得不到及时更新完善，将极不利于培养与现场接轨的石油工程师。教师应根据国内外最前沿的研究成果及相关技术，及时充实、整合钻井工程教学内容，保证授课内容的先进性。同时，教师们日常中应重视和关注学科发展的新动态，与现场专家经常保持联系，随时调整、优化课程授课内容，科学地组织本门课程的教学。钻井工程是一门偏应用的工程类课程，工程案例是教学内容中不可或缺的部分。授课教师应加强与现场工程的联系，多与相关专家交流，及时更新授课案例库。充分收集近年来钻井现场所遇到的工程问题及最新的解决方案，包括最前沿的技术等，并更新至授课内容中，让学生在课堂上不仅吸收基本概念、基础理论知识，还可以获得知识的延伸与应用。此外，当前高校教师为博士学历者居多，均有较多与授课内容相关的科研工作经历，授课教师应将自己相关的科研成果及时分享给学生，调动学生学习的积极性，让学生认识到创新的重要性，鼓励他们积极思考、大胆探索，广泛了解最前沿的钻井技术，拓展他们的专业知识面，丰富他们的学习视野，为以后的深造和就业奠定基础。

２.４课程考核方式的优化完善

“钻井工程”课程考核方式的优化完善，要重视考查方式的改进。“钻井工程”课程考核应以能力运用为最终目标，可将考试内容由原来的两部分变为四部分，划分为平时作业、案例／问题解析、课堂讨论、期末考试。这样的考核方式一方面提高了过程考核的比例，让学生全方位参与到课程学习中来，注重检验学生学习的过程，及时反馈信息，让教师改进、完善教学方法，提升学生的学习效率［１０］。课堂讨论考核方式的引入可及时考查学生对所学知识的掌握情况，以及对钻井工程问题及相关技术的理解，锻炼学生在课堂上表达自己观点和见解的能力，学生可通过相互提问、相互交流的方式，加深他们对所学知识的印象。课堂讨论也可利用“翻转课堂”的形式进行，将班级内学生分组，每组每次让一名学生以多媒体的形式进行讲解，其他学生在课堂上以提问及讨论的方式参与。教师从学生的课前准备、课堂讲解、提问交流等方面进行分项赋分，积极调动学生从课前到课中全方位参与。案例／问题解析考核方式的引入可考查学生运用所学知识解决问题的能力，让学生能够做到学以致用，主动去查阅相关文献书籍，收集相关素材，解决工程中的实际问题，实现教师教学效果最优化。学生可充分利用现代信息技术手段，将国内外相关的资料收集汇总，综合课堂所学基础理论知识，分析并解决实际工程问题，形成案例分析报告。从学生资料收集，解决问题的思路、方法、创新性等方面综合评定学生的表现，这种考核方式有助于更加合理地评价学生的课程学习效果，真实、全方位地反映学生的学习能力。

２.５课程思政教育体系的建立

教师对思政教育的价值认同是实现思政育人的关键，应加强专业课教师与思想政治理论课教师的联系，不断提升专业课教师科学、精细思政育人的能力，将思政教育贯穿教学与科学研究全过程，实现知识传授、人才培养与价值引领的高度融合。“钻井工程”课程思政教育体系的建立，需要完善与课程思政教育相关的教学资源，设计紧扣思政教育的典型工程案例，采用多元化的思政教育考核及反馈方式［１１］。修订“钻井工程”课程教学大纲，明确思政教育的目标、教学方法、考核方式等，将钻井学科最前沿的技术及时更新至教学内容中，让学生充分了解钻井工程新思想、新技术、新突破。只有对行业充分了解，才能对将来从事的工作充满信心，更好地激发学生努力成才的决心。例如：在“钻井液”章节的授课中以情景教学法重现大庆精神，让学生见证大庆油田创业初期的场景，学习铁人的先进事迹，深刻领会铁人精神的内涵，可增强学生的专业认同感，激发他们的家国情怀。深入挖掘思政元素，完善思政教育资料的同时，还要特别关注工程案例中隐含的德育资源。再如：让学生用所学基础知识对一口井进行钻井设计，可考查学生对基础知识的掌握情况，同时培养他们关注细节、实践操作方面的能力，通过一口井的设计过程去塑造他们的职业精神和价值观。思政考核方面，可将平时讨论、案例分析、课堂笔记等计入平时成绩，同时期末试卷不单纯考查专业基础知识，而要将思政元素充分融合，让学生充分感受“钻井文化”，交出智育与德育相互促进的答卷。最后，课程思政效果的评价应由教师、学生及第三方机构（领域内校外专家）共同评定，在独立评价的基础上通过协商等途径形成综合评价报告。通过校内外相关专家访谈、匿名学生评教等方法及时反馈“钻井工程”课程思政教育效果并持续改进，以保证课程思政教育的科学性和全面性。

３结语

“钻井工程”是石油工程类专业的一门核心专业课，课程的教学改革要从该课程的特点出发，以学生为中心，不断优化课程教学内容，改进课程教学方式，及时更新教学素材，完善课程考核方式，建立课程思政教育体系。要秉持理论与实践充分结合的观念，善于运用“翻转课堂”“案例分析”等高阶的教学模式，并结合案例／问题解析、课堂讨论等考核方式，让学生能够提升学习效率，真正做到学以致用，成为高质量、高水平、高素质的油气工程领域应用型人才。

参考文献

［１］王艳丽．《钻井工程》课程教学改革探索［Ｊ］．中国石油大学胜利学院学报，２０１６，３０（０４）：６７－６９．

［２］李春山，金业权．刍议如何提高“钻井工程”的线上教学效果［Ｊ］．教育教学论坛，２０２０（４３）：２６７－２６８．

［３］冯福平，艾池，李士斌，等．钻井工程课程设计教学方法的改进［Ｊ］．石油教育，２０１２（０２）：９１－９２．

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［５］刘慧卿．石油工程创新型人才培养的探索［Ｊ］．中国石油大学学报（社会科学版），２０１１，２７（０２）：１０８－１１２．

［６］卢运虎，金衍，盛茂，等．以培养企业关键技术突破能力为目标的专业型硕士教学改革探索———以《钻井工程实践与案例分析》课程为例［Ｊ］．教育现代化，２０２０，７（２６）：５６－５８．

［７］王志华，杨二龙，张立刚，等．新工科视域下的石油与天然气工程类专业实践教学模式探究［Ｊ］．大学教育，２０２１（０９）：２４－２６＋３４．

［８］周舟，侯冰，卢运虎，等．面向国际的石油工程创新人才教育和培养模式［Ｊ］．教育教学论坛，２０２２（２２）：１７３－１７６．

［９］李岳祥，王勇，杨昭，等．应用型民办本科院校钻井工程课程改革探索［Ｊ］．黑龙江教育（理论与实践），２０１９（０５）：６０－６１．

［１０］崔滔．基于ＯＢＥ模式的钻井工程教学改革研究［Ｊ］．西部素质教育，２０１９，５（１０）：１８０－１８１．

［１１］张俊．基于课程思政的钻井工程示范课建设的研究［Ｊ］．化工管理，２０２１（０４）：２７－２８．

作者:徐建根 李猛 苏堪华 郭晓乐 单位:重庆科技学院石油与天然气工程学院