大数据背景下“地热钻井工程”课程教学方法改革研究

［摘 要］ 基于大数据背景，通过计算机、通信网络、数据库和多媒体技术的集成，形成一种全新的知识传播模式与学习方式。通过调研分析地热钻井工程技术所涉及的产品和技术方向，结合地热田企业钻井生产岗位的实际需求，构建合理的“地热钻井工程”课程教学内容体系。根据教学内容特点选择相应的教学方法，结合教学内容、实验室情况及学生动手能力，设计合理的实践环节。通过实践探索适合学生的学习内容和实践方式，形成了以学生为中心的课程教学模式，为培养工科创新型应用人才提供了参考。

［关键词］ “地热钻井工程”技术；教学方法；教学改革；大数据背景

［基金项目］ 2023年度西安石油大学校级教育教学改革研究项目“基于CDIO-OBE理念的‘完井工程’教学方法改革与实践”（JGYB202311）；2023年度陕西省研究生教育综合改革研究与实践项目“行业特色学科高水平科研项目支撑学术学位研究生培养的创新与实践——以石油与天然气工程学科为例”（YJSZG2023101）

［作者简介］ 李蒙蒙（1985—），女，山东青州人，博士，西安石油大学新能源学院讲师，主要从事石油工程研究；毕 刚（1984—），男，陕西靖边人，博士，西安石油大学石油工程学院副教授，硕士生导师（通信作者），主要从事石油与天然气工程研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）15-0053-04 ［收稿日期］ 2023-11-01

引言

随着人类工业经济的不断发展和生产规模的扩大，煤、石油、天然气已成为目前使用的主要能源。改变人类对化石能源的依赖，积极开发环境友好型新能源，是人类解决当前气候变暖问题的重要途径。地热资源因其自身清洁环保，无温室气体排放，可再生，稳定性好等特点在各国能源结构升级过程中备受瞩目。在当前全球碳中和行动的背景下，为减少碳资源排放，地热能以其能源清洁、分布范围广、蕴藏量高等特点，给加速实现能源结构转型提供新的思路［1］。

地热钻井的主要目的是勘探以及开采地热流体。地热钻井的深度一般情况下在500米到4 000米之间。其中，比较特殊的是地压型地热钻井，深度大约是6 000米。“地热钻井工程”包含石油钻井工程和水文钻井工程，因此，“地热钻井工程”需要高含量的施工技术，施工难度比较大。面对这些问题，提出合理的有效应对措施对“地热钻井工程”具有很重要的理论意义。国内高校为了满足地热资源开发的需要，均开设了新能源科学与工程专业。随着网络技术的迅速普及与大数据时代的到来，新型教育模式的快速更新使得相对低效率的传统教育方式与当代社会进程呈现出极不和谐的状态，高校教育教学要想跟上新时代的发展步伐，就必须实现信息化的教学手段［2-3］。基于大数据背景下开展“地热钻井工程”课程教学改革研究与实践，提高教学质量和“地热钻井工程”专业人才的技术水平，有助于提高石油院校毕业生的就业竞争力和工作业务水平。

一、“地热钻井工程”课程教学中存在的问题

（一）原有教学内容体系不完善，与实践联系不够紧密

据调研，中海油、中石油、中石化三大石油公司都在积极开发地热资源。然而，我国地热资源的开发起步较晚，从总体来看，技术仍然比较落后。国内高校对此十分重视，为了满足地热资源开发的需要，中国石油大学（北京）、中国石油大学（华东）、西安石油大学、西南石油大学等几大石油高校都开设了新能源科学与工程专业。新能源科学与工程专业开设了“地热钻井工程”课程，经过几年的教学实践与摸索，虽然积累了一些教学资料与经验，但从对学生的系统培养和专业训练方面来看，仍有很多工作需要进一步细化和完善，且市面上缺乏针对“地热钻井工程”系统论述的相关教材或论著，直接影响了课程教学质量的提高。

（二）原有多媒体教学课件内容老化，体现形式枯燥

随着信息技术的飞速发展，多媒体的应用越来越普遍。传统教学方法是一套课件重复用，多用黑板授课，但由于长期教学，课堂教学内容和方法是固定的、重复的。这些都不利于新时代“地热钻井工程”教学的发展，学生从传统教育方法中获得的知识不再适应当今社会的需要，难以与未来工作所需的技术相匹配，工作后也难以适应［4］。因此，在大数据背景下，教师授课过程中应该改变传统的“地热钻井工程”课程教学内容和教学方法，更新教学课件内容和教学设计，对教学设计不断进行改革和创新。

（三）课程教学方法研究和教学队伍建设薄弱

理工科课程的特点是枯燥，“地热钻井工程”课程涉及理论和实践两方面教学内容，要顺应时代发展要求落实高校立德树人的根本任务［5］。在教学过程中，教师缺乏与实践性较强的工程项目相结合，应遵循理实结合的基本原则，采用灵活的教学方法。另外，教学观念对学生教育工作非常重要，授课过程是教师向学生进行知识传授、技能培养、价值引导的一体化过程。因此，教师队伍必须具备先进的教育理念，担负起育人的责任。

（四）学生在课堂上不占主导地位

目前国内很多课堂都是“填鸭式”的，忽视了学生在课堂上的主导地位。教师不以学生为主体，一味盲目地向学生灌输知识，而忽视了“地热钻井工程”在新时代的重要性，降低了学生学习“地热钻井工程”技术的水平。因此，在课堂上，学生对信息的接受是消极的。学生被动接受知识的过程使得学习效果大大下降，“地热钻井工程”中蕴含着高含量的施工技术，施工难度比较大，传统教学模式使得学生对地热钻井工程相关知识理解不清，缺乏动手能力和创新能力，难以适应社会发展的需要。

二、“地热钻井工程”课程教学方法改革的重点与难点

（一）教学内容体系构建，建设教学课件

“地热钻井工程”课程面向新能源科学与工程专业本科生，旨在促进“地热钻井工程”课程教学的改革与发展，提高新能源科学与工程专业本科生的综合素质，培养其创新思维能力，以提高其就业竞争力和工作业务水平。近几年地热钻井工程技术发展迅猛，技术密集，知识更新较快。结合当前地热井钻探技术发展现状，掌握地热钻井工程企业技术岗位实际需求，并考虑学校硬件设施及学生的实际情况，以地热井钻探在浅层、中深层钻井，井控设备，井口设备和工具，钻井液的循环，完井管柱，随钻测井，随钻压力监测，完井电测等技术为主线，兼顾地热钻井工程信息化设备、工具、仪器的应用，构建“地热钻井工程”课程的教学内容体系，让学生学以致用。围绕教学大纲和内容体系，结合教学内容分析与教学实践，制作特色鲜明、内容生动且具有良好交互性的多媒体教学课件，以利于课堂教学，让学生学得有趣［6］。

（二）教学经验总结与教学方法研究，加强课程建设

课程教学改革离不开经验的汲取，通过总结近几年来的教学实践，并学习和借鉴国内地热能开发工程院校相关课程的建设经验，使“地热钻井工程”课程改革有可借鉴的资源。在开展教学方法研究方面，综合考虑授课内容特点、学校硬件设施条件及新能源科学与工程专业学生的知识基础等，努力做到深奥问题通俗化、抽象内容实例化等，确保教学效果，让学生学得轻松［7］。另外，加强以课程教学团队为核心的课程建设，与国内外同行广泛交流，并及时进行教学总结与分析，提高团队的整体教学能力和教学研究水平。

（三）培养学生创新思维能力，改革考核方式

“地热钻井工程”课程是新能源科学与工程专业本科生的核心课程，教师在教学过程中应深入分析教学内容的特点，结合新能源专业学生的实际情况，探索创新思维能力的培养模式，改革教学方法与教学手段，激发学生自主思考，让学生学有所新。另外，还需注重考核方式的创新，通过综合考虑教学内容的可测试性和实习实践内容的可考核性，打破传统的以考卷为主的考核方式，探索建立一套系统实用、客观公正的考核评价体系，形成多样化考核模式，并在教学实践中不断完善，以调动学生的学习积极性，让学生学得主动。

（四）加强教师队伍建设，建设高素质的教学团队

在教学设计过程中教师需要构建系统和完善的课程教学体系，通过现代信息化手段共建共享优质课程资源［8］。组织本专业教师开展教学研讨活动，探索“地热钻井工程”多种形式的教学模式，引领学校教学内容和教学方法的改革，促进课程教学法研究和教学队伍建设。教师要探究如何引导学生转变学习方式，培养学生在学习中的自主学习能力，提高学习效率。专业教师团队形成“地热钻井工程”课程全套教学资料、教学方法及考核评价体系，有助于提高“地热钻井工程”课程的教学质量，规范教学管理。

三、“地热钻井工程”课程教学方法与内容改革的措施

（一）确定教学内容体系

在教学内容体系确定方面，通过问卷调查或走访学生、教师、企业专家、技术人员等，调研当前地热钻井工程技术发展现状和人才需求，分析地热钻井工程技术所涉及的产品和技术方向，并根据产品和技术在地热田企业的应用情况进行分级和分类，结合地热田企业钻井生产岗位的实际需求，讨论构建合理的教学内容体系。通过教学案例的研究，深入了解当前“地热钻井工程”课程教学活动内在的普遍规律，并结合学校新能源科学与工程专业学生的实际情况和实验室条件，探索合理的培养模式，改革教学方法与教学手段，设计益于启发学生自主思考的教学环节和自主动手的实践环节，以促进学生创新思维能力的培养。

（二）总结教育教学经验

总结近几年来“地热钻井工程”课程教学过程中出现的问题，做深层次的原因分析，并探究课程教学的基本规律，为后续教学方法改革提供方向。分析总结教学内容的特点，根据内容特点选择相应的教学方法，努力做到抽象内容实例化、深奥问题通俗化等，以确保教学效果；在教学实践过程中，根据内容特点和学生的实际反应适时调整教学方法，课后根据学生的反馈分析总结教学方法的适应性；实践过程中根据内容特点、实验室情况及学生动手能力，设计合理的实践环节，并在实践过程中进行检验，经多次实践总结探索适合学生动手实习的内容和实践方式。

（三）创新教学方法

新时代教育教学理念提出了以学生为主体、以教师为载体的创新教学方法。首先，教师要突破常规思维，不主导课堂。当代大学生思想活跃，自我认同能力比以往任何时候都强，思想也从“以教师为中心”向“以学生为中心”转变。教师在教学中不可能全面地教导学生，而是要激发学生的积极性和主动性。其次，营造轻松愉快的学习氛围，通过教学活动激发学生的学习热情和积极性，在课堂上布置与地热钻井工程相关的问题，让学生自行查阅资料，进行讨论和解答。教师应该把理论知识和实际生活结合起来，在课堂上尽可能给学生时间来表达自己的观点，让学生之间互相学习、互相帮助。同时，引导学生参加国家、省、校级各类比赛，为培养学生实践能力提供有效途径。

（四）利用多媒体技术为教学提供有效的支持

在大数据时代，教师可以用丰富的多媒体课件代替板书，通过动画模拟的方式演示技术操作中的具体实验，让学生能够清晰地看到实验的全过程，同时也提高了学生的学习热情，让学生对技术知识有更扎实的了解。采用多媒体教学软件，为师生提供大量的教学信息，并利用互联网及时提供最新的信息。多媒体教学不仅可以更自然逼真地呈现丰富的视听图像，还可以模拟大大小小的事物，直观地表达一些抽象的事物，使枯燥的教学变得生动。多媒体教学手段的运用提高了教学的表达能力和互动性，对教学内容和教学方法进行了整体优化，突出重点，弱化难点，提高了课堂教学质量。

（五）重视学生主体地位

在“地热钻井工程”课程教学过程中，教师应充分重视学生的主体地位，坚持以人为本的理念，以学生为中心开展教学，使学生的自主性和创造性得到有效提高。首先，教师要做好充分的课前准备，为学生提供充足和丰富的课程资源，如多媒体课件、在线考题库、电子教材等。其次，在教学过程中，教师要注意讲课的速度，确保每个学生都能跟上进度。“地热钻井工程”课程有些实验很难完成，例如学生看不到地热钻井岩石力学是如何进行的，也看不到整个工作流程，此时，教师可以通过设计动画模拟帮助学生理解课程内容。

（六）有效改革和创新教学内容

“地热钻井工程”课程是新能源专业的核心课程，教师应重视基础理论教学与实践教学紧密结合。首先，针对实践性较强的“地热钻井工程”课程内容，开展实践性教学，构建实践性教学管理体系迫在眉睫。其次，教学团队创建实践性教学管理体系，完善教学管理体系，提升授课质量，保证教师在授课过程中培养学生的实践能力和自主创新能力。最后，完善考核评价体系，在平时成绩和期末成绩基础上，注重过程性考核，开展团队合作项目加分项，鼓励学生参加专业技能大赛。

结语

“地热钻井工程”课程作为一门实践性、应用性较强的新能源专业本科生课程，在新时代人才培养方式要求下还存在方方面面的问题。在大数据背景下，“地热钻井工程”课程构建系统和完善的课程教学体系，推动优质课程资源通过现代信息化手段共建共享；探索“地热钻井工程”多种形式的教学模式，引领学校教学内容和教学方法的改革，促进课程教学法研究和教学队伍建设；探究教师如何引导学生转变学习方式，培养学生的自主学习能力，提高学习效率；基于当前的“地热钻井工程”技术前沿和地热田工作实际需求，确定课程的教学内容体系。“地热钻井工程”课程教学改革方法既涵盖了当前最新的技术前沿，又考虑了学生毕业后的实际工作需要，具有较强的前瞻性。石油学校更要发挥钻井工程学科优势，依托油气钻井技术工程实验室，开展教学方法与考核评价体系改革，提高教学质量，从而提升学生学习主动性和创新思维能力。

参考文献

［1］赵旭，杨艳，刘雨虹，等.全球地热产业现状与技术发展趋势［J］.世界石油工业，2020，27（1）：53-57+73.

［2］王玲玲，邓建华，孔德文.材料力学课程教学内容与教学方法改革研究：以贵州大学土木工程专业为例［J］.高教学刊，2023，9（20）：108-112.

［3］任娜，贾彦，施永红.新工科背景下新能源专业课程设计教学改革探索［J］.中国教育技术装备，2023（19）：122-126.

［4］徐建根，李猛，苏堪华，等.“钻井工程”课程的教学改革研究［J］.职业技术，2023，22（5）：20-25.

［5］赵大军，计胜利.地质工程实验教学中心管理改革探索［J］.实验技术与管理，2020，37（7）：222-224.

［6］陈红，张洁，陈林.水利土木“三位一体”化实践教学的改革与探索［J］.教育教学论坛，2023（52）：70-73.

［7］曾佳.石油工程专业“采气工程”课程教学改革探索［J］.广东化工，2022，49（3）：225-227.

［8］徐智聃，卢奕泽.数字化转型背景下大数据技术在石油工程专业中的应用研究［J］.中国石油和化工标准与质量，2023，43（19）：107-109.