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工程硕士研究生高等油层物理课程建设

时间:2018-04-12 22:18:19  来源:互联网整理  作者:匿名  TAG:

  [摘 要]针对世界石油工业的发展趋势,以及油气田开发工程专业工程硕士学位研究生培养的需求,中国石油大学(北京)以培养高质量研究生为目标,进行了高等油层物理课程建设,通过优化教学内容、改进教学手段、开发课程资源、进行实验教学、实施网络教学等,建立了一套先进、科学的教学体系,提高了教学质量和教学效果,加强了工程硕士研究生的科研能力、创新思维、工程应用能力的培养。

  [关键词]高等油层物理;课程建设;网络教学;教学质量

  近年来,教育主管部门提倡创新人才培养模式,培养创造性人才、工程型人才。工程硕士研究生的培养目标是培养具有工程能力的高级技术人才。作为工程硕士研究生的培养专业,油气田工程专业面向石油工业的主战场,培养具有扎实基础的、能够解决工程实际问题的高级技术、管理和科研人才。

  高等油层物理是油气田开发工程领域研究生的学位课、核心课程。为了适应石油行業技术和理论的发展,满足新时期石油行业对工程硕士人才培养的需求,高等油层物理教学团队多年来不断进行课程体系建设,进行教学内容、教学手段、课程资料、网络教学、师资队伍等方面的改革和建设,以培养高质量研究生为目标,建立了理论教学、实验教学、网络平台等一体化课程教学体系。

  一、课程概述

  高等油层物理课程是石油与天然气工程领域研究生的学位课、核心课程,油层物理学的知识贯穿于油气藏开发的全过程,在培养石油工程专业人才中起着承上启下的重要作用。其主要讲述和研究石油勘探与开发工程领域所涉及的油气赋存、渗流、运移的微观物理现象、过程、机理及其数理描述。其目的是深层次描述和研究储层多孔介质中的油气渗流物理现象及渗流机理,为油气藏特别是复杂油气藏的高效合理开发,提高油气藏采收率提供理论依据。通过学习,研究生能掌握坚实的理论和实践基础,为后续专业课的学习、学位论文的开展以及从事油气田开发和开采工作打下良好的基础。

  高等油层物理课程作为石油工程本科专业课油层物理的进一步扩展和延伸,对本科所学知识进行了回顾,并着重对一些重要内容和理论进行深入和展开。本课程内容可分为八个章节。

  第一章系统阐述储层流体的物理化学性质,包括油、气、水以及注入流体,如CO2、聚合物、表面活性剂等的性质及其变化规律,掌握它们的高压物性参数及其获取方法。

  第二章系统阐述储层岩石的物理性质,包括砂岩骨架性质、孔隙结构、孔隙度及非均质性、渗透率及各向异性、裂缝中的渗流、储层的电学性质等。

  第三章研究储层应力敏感、启动压力梯度、边界层理论、气体等温吸附等理论。

  第四、五章分别讲述储层润湿性和毛管力、相对渗透率曲线,从微观入手,研究多相流体在储层中的微观渗流机理,理解和掌握多相流体在储层岩石中的分布与流动规律。

  第六章研究非常规油气储层的物理性质和油气赋存状态,以及开发机理。

  第七章介绍物理模拟的相似理论,包括量纲理论、相似理论以及常规水驱油相似准则,掌握三维物理模拟实验的技术及应用原理。

  第八章重点介绍物理法采油的原理,并结合这一领域的研究成果,介绍有关新工艺和新技术。高等油层物理课程具有基本概念多、基础理论多、实验多等特点,学科交叉率高,建立在多种基础学科之上,且研究对象不可见,为学生的学习带来了一定的困难,因此有必要进一步探讨课程建设的方案与实施,以推动课程建设质量的提高,使学生能更好地掌握这门课程。

  二、课程建设的方案与实施

  为了适应石油行业技术和理论的发展,满足新时期石油工程人才培养的需求,本教学团队从课程结构与教学内容、教学手段、课程资料、网络教学、师资队伍等方面开展了工作,以高等油层物理课程建设为主线,以培养高质量研究生为目标,以合理的师资队伍为保证,建立了集理论教学、优秀教材、实验操作、网络平台等为一体的先进、科学、完整的综合教学体系。

  (一)课程结构与教学内容的调整

  随着油田实际需要以及油层物理学的不断发展,学校在教学内容上也在不断改革,这些改革主要表现为优化知识结构体系,合理安排教学环节、教材建设和突出实践环节。

  1.改革教学内容、优化知识结构体系

  高等油层物理作为石油工程油气田开发专业研究生必修课,以专业培养方案为依据,精选教学内容,确定储层流体物性、储层岩石物性和储层岩石流体相互作用、实验-测试手段、模拟方法等内容为主讲内容。讲授内容特别包括了油层物理学发展的新技术和新方法,追踪石油工业发展前言,及时将国内外最新油层物理方法、技术,科研实践中的研究成果和油田实例渗透到教学内容中,并且每学期邀请两位油田现场专家做讲座,与学生互动交流,使学生在掌握基本知识理论的同时,可以了解油层物理学的新进展。

  2.合理安排教学环节

  高等油层物理课程通过不断地探索与实践,形成了系统、科学的教学环节体系,即“理论教学-课题研讨-专家讲座-实验操作”,使学生能过多方面掌握高等油层物理课程所涉及的基本原理及有关基本概念、基本计算方法和基本实验操作。

  3.重视教材建设

  为了满足石油行业对高素质专业技术人才和国际性人才的需求,教学团队编写了体系完整、结构严谨的教材,目前已出版教材3部,其中不乏英文版教材。同时,随着教学内容的改革,所使用的教材也在及时补充更新,科学引用典型实例,保证理论与实践相结合;参考和吸收国内外在相关领域的最新进展和技术,与时俱进。

  4.突出实践环节

  高等油层物理是一门建立在实验基础上的、理论与实践并重的课程。为提高教学水平和教学效果,让学生深刻理解油层物理学的基本理论和基本知识,本课程开设了实验教学环节。通过实验,学生不仅加深了对基本概念和基础理论的理解,还能够锻炼动手能力,掌握有关实验操作技能,激发了学习热情和兴趣。

  (二)教学手段的改革

  高等油层物理课程内容繁杂、综合性强,有很多难讲难懂的內容,多年来教学团队都在努力探索新的教学方法和手段,积极开展教学改革研究,优化教学方法,力图使教学效果达到最佳。通过探索与实践,该课程形成了以学生为主体,开展启发式、探究式、讨论式、参与式教学的教学模式,同时,充分运用多媒体技术、视听技术、电子网络教材,满足教学需求、提高授课质量。

  1.采用启发式教学方式

  结合高等油层物理课程的特点,采用由易到难、由浅入深、循序渐进的策略,培养研究生的创新思维和实践能力。加强对学生的引导,在课程开始讲授以前,介绍本专业知识体系结构及专业要求,回顾本科所学的油层物理学,引导学生对所学课程及相关课程的作用与联系,介绍本课程的特点、主要内容及学习方法,避免死记硬背,提倡理解记忆。教学过程中以学生学习为主体,开展启发式、探究式、讨论式、参与式教学。

  2.加强教与学的互动

  打破传统填鸭式的教学方式,建立和谐的师生关系。鼓励师生之间在课堂上相互交流和讨论,充分发挥教师的主导性和学生的主观能动性,形成师生互动、学生互动的教学模式。同时也可以培养学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力。

  实施作业批改制度。习题练习是学以致用最直接的方式,将课堂上所学的知识进行初步应用和实践,通过练习和思考,不仅可以“温故”,还可以“知新”,学生可以向教师提出不懂的问题和新的见解,教师要对作业进行批改并对存在的问题重点探讨和解决。

  3.研讨课教学模式

  本课程设置了单独调研、小组交流、课堂演讲与讨论等方式,并安排8~10个学时进行研讨课。

  在课程之初,学生组建研讨小组,选择感兴趣的2~3个课题进行调研和讨论。随着课程的进行,不断探索、研究,灵活运用和拓展所学的知识,充分发挥学生的科研能力、沟通合作能力和演讲能力。

  授课教师要积极向学生介绍石油工程专业相关核心期刊及外文期刊,鼓励学生广泛阅读相关科技文献,并选择2个自己感兴趣的课题进行文献调研,并提交2篇相关内容的调研报告。在此基础上,组织学生就所调研的课题展开研究探讨,培养学生的创新思维,提高科研能力。

  (三)课程资料建设

  为了将理论知识与其在石油工程领域的实践应用更好地结合起来,尽可能建设一批优秀的、有价值的课程资料,从而促进教学质量的提高。课程资料来源主要包括教材及参考教材,国内外优秀论文,习题集和各种多媒体资料等,充分体现高等油层物理课程的主要内容及学科发展态势和前缘成果。

  另外,为了生动形象地呈现教学材料,教学团队自行研制和开发完善了课堂教学和实验教学多媒体课件,制作了内容精炼、重点突出的多媒体课件,课件中包含大量的现场图表;并制作了动画片,对主要课程内容应用三维动画进行模拟。将课件、动画及课堂板书进行有机结合,生动形象,能增加教学信息量,改善授课效果。

  (四)网络教学建设

  进行网络课程建设是课程建设的一个重要任务。我们建成了链接在学校主页的精品课程网站,网站建设包括上传资料、建立研讨平台、对界面进行操作及对功能进行完善等。

  教学团队将课程教学大纲、编制的多媒体教学课件、动画、习题、教案、录像和学习资料分别链接在课程网页上。教师的课堂讲授全程录像,分章节上传到网络教学平台,提供在线播放和下载,学生可以随时随地观看视频和资料。

  1.课程资料充分体现了高等油层物理课程的主要内容及学科发展态势和前缘成果,包括教材及参考教材、国内外优秀博士硕士论文、习题集和各种多媒体资料等。有价值的课程资料,能促进教学质量的提高。

  2.为了生动形象地呈现教学内容,教师自行研制了内容精炼、重点突出的多媒体教学课件,课件中包含大量的现场应用图表,开发完善的实验教学多媒体课件。

  3.制作动画片,对主要课程内容应用三维动画进行模拟。

  4.在视频中穿插习题和小测验,不仅能强化学生刚刚学过的知识,而且可以给其留出思考和吸收的时间。

  5.在讨论区提出自己的思考和问题,研究生与教师都可以直接在讨论区进行讨论,以及师生互动和生生互动。教师整理学生在平台上提出的问题,最后反馈到教学中。建立作业提交评分系统、答疑系统、讨论交流系统和阶段测验系统,研究生可以通过阶段测验系统进行自我检测。

  6.设立专用邮箱,研究生可以将自己的问题和感想上传到邮箱中,与老师及其他同学进行交流、讨论。

  网络教学具有很多优势:①极具开放性,打破传统教学在时空上的局限,师生可随时交流,甚至异地交流;②自主性强,教师和学生均具有更多的自主选择性;③易于资源共享,更新速度快;④具有极强的交互性,能够综合教师辅导、小组讨论、习题测验等多种教学方式。

  (五)师资队伍建设

  师资队伍的建设直接关系着课程体系的建设和教学质量的提高,因此课程建设的一个重要任务就是组建高素质的教学队伍。为加强师资队伍建设,课程组形成了“老中青”相结合,既分工明确又精诚合作的教学团队,具有丰富的科研经历及教学经验,老教师发挥“传帮带”作用,青年教师年富力强具有事业心。同时,教师在教学工作中,要明确教学思想,端正教学态度,不断提高自身素质和教学水平,不断更新教学理念。

  1.开展教师培训计划

  高校要通过国内外同类课程教学经验调研、培训、访学等渠道提升教师的教学能力,使其不断更新专业知识,采用先进的教学方法,提高教学质量。要鼓励教师录制教学精品课程,鼓励教师进行教学内容和教学方法改革,勇于探索,大胆创新,激发学生的学习兴趣。

  2.建立教学交流机制

  要建立完善的教学交流机制,定期组织教师集体备课、互相听课,每学期开展2~3次研讨会,旨在激励教师相互交流教学经验、取长补短、相互促进,共同探讨各种课程建设方案和观念。


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