气藏工程教学内容与教学方法改革
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作者: 刘广峰 李相方 顾岱鸿 石军太 代金友 王建国 贾英剑
摘要：气藏工程是石油工程学科的专业主干课程，为使课程教学进一步适应和服务于学生未来工作需求，加强理论知识与现场天然气开发实践的联系，提升课堂教学效果，本文探讨气藏工程在教学内容、教学方法、教学实践等方面的改革措施。在教学内容方面，加强了课堂知识与气田现场的联系，对课程知识进行了延展，并以案例库形式针对气藏开发热点问题设置了8个教学专题。在教学方法上，加强了作业和学生自学、调研环节，课堂教学逐步转向提问讨论式的研究型教学，考试内容提升了阐述题形式，注重理解和知识运用问题的考察。
关键词：气藏工程；知识体系；现场案例；考试改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）23-0108-02
天然气是清洁的燃料和重要的化工原料。随着中国对天然气需求量的急剧增加和天然气勘探开发力度的快速增强，对天然气开发专业人才的需求也会大大提高。气藏工程是石油工程专业本科生阶段的重要专业课程，是天然气开发人员所必须掌握的基本知识。伴随国内数字化油气田建设，气田开发生产数据大幅增加，对天然气开发工程师分析数据、解决开发问题的能力提出更高要求。但目前气藏工程内容主要集中在相态、储量与产能评价，并主要侧重理论分析、数学模型推导等理论知识，教学方法上主要为课堂讲授，所以在教学内容、教学方法上无法适应气藏工程师未来的工作需求，有待于进行课程的改革。本文基于目前气藏工程教学中存在的内容系统性不高、理论性过强、教学手段单一等问题，增加了气藏的储层评价、试井分析、动态分析等内容，并探讨了在保持为32学时的情况下完成设计教学内容、提升学生学习效果的方案。
一、课程概况与改革目标
气藏工程为我校石油工程专业本科生专业选修课，设置为32学时，2学分。教材为李士伦教授等编著，石油工业出版社出版的《天然气工程》（第2版）。本课程分绪论、天然气物理化学及相态特征、气藏物质平衡、储量计算及采收率、气井产能分析与设计、气藏动态监测五部分。根据目前的教学大纲，气藏工程的教学目标为：使学生掌握天然气在多种孔隙介质中的流动特点及规律，掌握气藏物质平衡方法、气藏储量计算方法与气藏采收率计算方法，掌握气井产能试井理论、方法与工艺，了解气田、凝析气田开发方案编制流程与确定气井生产工作制度等知识。石油工程专业本科生，作为未来天然气开发的技术工程师，应具有系统完备的气藏储层、渗流、油气藏工程与开发开采等理论基础与工程知识，便于在未来气田开发生产过程中具备分析问题、解决问题的理论基础与知识体系。通过本次课程改革，有效实现以下目标：（1）气藏开发知识体系的建立。（2）课堂教学与现场实践的紧密联系。（3）知识学习过程与技术应用过程的有机统一。（4）学生被动接受与主动学习的有效转变。
二、教学知识体系优化
系统合理的教学知识体系是吸引学习兴趣、提高教学效率、提升教育成效的基础。在目前气藏工程教学内容中，存在着以下几个方面的问题：（1）课程内容与先修课程有重复现象。如作为课程重点内容之一的天然气物理化学及相态特征，占用了本课程6个学时，但近4学时的内容与油层物理课程完全重复，在物质平衡、储量计算等方面与油藏工程也有重复之处。（2）内容过于聚焦，延展性不强。虽然讲授了储量、产能、工作制度制定等重点理论知识，但这些知识在气藏开发全过程中发挥的作用和应用的时机，学生并没有系统性的认识。（3）知识体系过于理论化，没有体现出作为工程类课程的应用性特点。在改革探索过程中，逐步构建以“气藏”为线索的，涵盖气藏评价、开发、管理的系统化的知识体系，突出现场应用实践的教学特点，满足学生未来工作的需求。优化后的教学内容由原来的5部分增加为7部分，调整精练了气藏流体特征，调整充实了气藏开发管理，梳理提炼了天然气渗流机理，新增了气田开发地质和气井动态评价（试井）两部分内容。
三、气田开发案例库建设
案例教学自兴起以来在医学、法学等各个领域显示出良好的教学效果，在工学领域也受到欢迎。气藏工程课程内容复杂，理论知识抽象，为了使学生更好地理解、提升教学质量，以建立气田开发案例库的形式，分析整理了大量气田开发实际案例，根据教学内容穿插至不同的课堂中。在进行案例教学过程中，充分遵从案例教学的特点，充分发挥学生的能动性，不将教学目的放在老师对学生的“教”上，而着眼于师生之间的互动学习上。正是这种理论与实践的紧密结合，使得学生更好地理解理论知识，并对其应用方法、结果分析及理论的作用有了更深入细致的理解和掌握，极大调动了学生的学习兴趣。在气藏工程教学改革中，紧密结合课程理论知识、气田实际开发理论与技术、最新学术研究成果，针对国内含水气藏、凝析气藏、致密气藏、高含硫气藏、页岩气等各类复杂气藏，分析整理经典应用案例，建立了满足学生学习和课堂教学需求的案例库，以专题形式在课堂上与学生进行讨论与分析。案例库包括以下主要内容：开发区优选案例；气田开发方案；凝析气藏相态特征研究案例；动静态储量计算与核实案例；产能试井实施方案与解释成果；不稳定试井实施方案与解释成果；气田动态分析研究案例；气田开发调整与挖潜案例。
四、教学方法的改革
优化后的教学内容和建立的与之对应的案例库使得课堂教学内容体系性以及与现场应用联系的紧密性明显增强。在进行教学内容优化、案例库建设的基础上，为了确保教学内容的完成，提升学生的学习效果，建立与之适应的教学方法是十分必要的。在气藏工程教学改革中，针对课堂、课下和课程考核三个环节，围绕研究型和工程应用型的指导思想进行教学方法的优化。
1.课堂研究型教学。在教学改革过程中，课堂讲授注重提问启发式的研究型教学方法。这种教学方法能有效集中学生听课注意力，启发学生对新知识的主动思考与推演，加强新学内容的理解与记忆。辅以理论知识、现场研究与生产实践的案例，能有效提升理论知识的形象化、具体化，大大激发了学生的学习兴趣。设置调研汇报和讨论课。针对布置给学生小组的课下完成的调研内容，除上交调研报告外，还抽取部分小组进行课上的调研汇报，提升调研质量。针对开发方式、工作制度及某些现场开发问题，在教学过程中设置讨论环节，针对有些多解性问题进行讨论、分析，营造创新的学习环境，提高学生理论联系实际的能力和创新能力。 2.课下调研与自学。在气藏工程教学中，针对课程重点、气藏开发热点等关键性问题，将学生分组进行课题调研。在2015年的教学中，共完成了不同特点凝析气藏开发方式分析、低渗岩性气藏储量核实等4项调研课题，从随后的调研汇报结果看，学生调研热情高，知识学习效果好，提升了写作与总结能力。针对与其他课程有重复的教学内容，要求同学在课下自学，在课上以提问的形式请同学简单讲解，既加深了理解和印象，又提高了课程的教学效率。同时，设计了50余道代表性题目的习题集，作为学生的作业题库，供同学选作或自学之用。
3.注重能力的考核方式。考核方式的创新是确保气藏工程教学效果和教学改革成败的重要保证。此前的考核方式是期末考试，考试的形式比较单调，题型也多为名词解释、简答、公司推导和计算题，考试内容多集中于教材内容，无法有效引导学生的自主学习能力、理论联系实际的能力及主动开展实践调研的动力。在本次教学改革中，主要进行了两方面的尝试，均取得良好效果。一是将平时成绩的比例提高至30%～40%，平时成绩的评定不再仅仅关注出勤，而是将作业、调研汇报、课堂提问等均纳入其中。二是对考试题型和考试重点进行优化。考试中，设立侧重考察学生内容理解、知识运用、现场实践等方面的题型。
气藏工程课程旨在把学生所学的有关专业课程知识综合应用，以解决实际气田的开发设计及气藏管理这一系统工程问题，该课程是石油工程专业的重要基础课程。在我国天然气工业快速发展，学生对气藏工程知识迫切需求的背景下，基于课程现状与存在的问题，对气藏工程课程进行了教学内容和方法的改革。改革实现了建立合理气藏工程知识体系的目标，强化了学生气藏开发地质概念，增强了气藏开发管理系统化观念，突出了现场案例教学特点，建设了满足学生未来工作需求，与国际化接轨的教学内容与教学方法。
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