论石油工程实践教学对学生创新能力的培养

摘  要：目前高等院校对大学生的质疑、批判和创新能力的培养严重不足，因此培养本科生的创新能力非常必要。石油工程专业实践课程也要培养青年学生的创新精神、创新理念。总体而言，石油工程专业实践课程包括软件教学、认识实习与生产实习、素拓课程、实验课程、综合性训练课程和课程设计与毕业设计等。通过分析，提出以下通过实践教学来培养学生创新思维的手段及途径：工程软件学习方面，立足于熟练应用软件；认识实习与生产实习过程中，锻炼学生的观察能力和发散性思维能力；素拓课程要用头脑风暴法训练学生的思维；实验课要求学生自主设计实验目的、实验流程；石油工程大赛需要学生自己动手、发挥创造性；课程设计与毕业设计应研究石油工业界热点问题，要讲究各学科的融合，要重视原创性等，这样才能培养创新型的石油工程高级人才。

关键词：石油工程；实践教学；创新能力；发散思维；头脑风暴

中图分类号：G640        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）13-0059-05

Abstract： At present， colleges and universities are seriously deficient in cultivating students' ability to question， criticize and innovate. Therefore， it is very necessary to cultivate the innovation ability of undergraduates. The practical courses of petroleum engineering specialty should also cultivate the innovative spirit and concept of young students. In general， the practical courses of petroleum engineering specialty include software teaching， cognition practice and production practice， quality development course， experiment course， comprehensive training course， course design and graduation design， etc. Through analysis， this paper puts forward the following means and ways to cultivate students' innovative thinking through practical teaching： in the aspect of engineering software learning， we should focus on the skilled application of software. In the process of cognition practice and production practice， students' observation ability and divergent thinking ability should be trained. The quality development course should train students' thinking by brainstorming. The experiment class should require students to design the purpose and process of the experiment independently. The petroleum engineering competition course requires students to do their own work and bring their creativity into playing. Curriculum design and graduation design should study hot issues in the petroleum industry， pay attention to the integration of various disciplines， and attach importance to originality. Only in this way can we cultivate innovative senior talents in petroleum engineering.

Keywords： petroleum engineering; practical teaching; innovation ability; divergent thinking; brainstorm

高校大学生的科技创新教育工作极其重要。通过调研发现，高校大学生创新意识淡薄、创新理念缺失和创新实践能力不足等均对科技创新教育的推动产生了较大的阻碍[1]。因此，创新思维的培养，不仅是对理论课程的要求，也是对实践课程的要求。

石油工程专业涉及油气资源的钻探、开发，涵盖钻井工程、油藏工程和采油工程等专业方向，属于运用多学科理论、方法、技术与装备开发油气资源的工程技术领域[2]。石油工程专业的实践教学[3]是石油工程专业学生培养方案的重要组成部分，对于学生创新能力的培养起到重要的支撑作用。这类课程包括软件教学、认识实习与生产实习、素拓课程、实验课程、综合性训练课程、课程设计与毕业设计。这类课程在施教过程中，要着重对学生创新能力进行培养[4]，以达到实践教学的目的。

一  石油工程实践教学中学生创新能力的培养

（一）  软件教学对学生创新能力的培养

软件应用能力是现代学生工作能力的重要体现，是石油工程专业学生所需要具备的应用能力，比如石油工程专业方面的数值模拟软件、试井软件、压裂软件、腐蚀、力学计算和井筒计算软件等的应用。首先为了训练学生的软件应用能力，学校要筹集资金，购置配套齐全的专业性软件。在学生软件应用能力培养方面，熟练应用是创新的基础，也是学生创新能力的体现。由于大部分软件是英文版的，应用模块较多，应用起来步骤较多，需要培训时间及培训技巧。专业教师要先进行软件应用演示，再结合案例进行逐个模块的讲授、应用和训练，直到学生能够熟练操作为止。教师要讲清楚软件的难点、优点和特点，比如油藏数值模拟软件，通常分为主模型、数模前处理和数模后处理。其主模型是数模的模拟器，即计算部分，这是最重要的部分也是最难掌握的部分。其可以细分为黑油模拟器、组分模拟器等。数模前处理是一些为主模拟器做数据准备的模块，比如准备油田的构造模型、属性模型，流体的PVT参数，岩石的相渗曲线和毛管压力参数及油田的生产数据等。数模后处理是显示模拟计算结果及进行结果分析。以Eclipse软件为例，Eclipse100是对黑油模型进行计算。前处理模块有Flogrid、PVTi、SCAL、Schedule和VFPi等。后处理模块有Eclipse Office和FLOVIZ，进行计算曲线和三维场数据显示和分析。对于压裂数值模拟来说，FracPT软件的G函数分析、近井摩擦阻力分析和压力拟合等为重点、难点；Stimplan软件的测井数据处理、压力拟合和多簇裂缝模拟等为重点。基于上述训练过程，才能培养学生的创新应用能力。

（二）  认识实习与生产实习

石油工程专业的认识实习、生产实习对学生增强职业的认同感、增加职业技能有很大促进作用。为了更好地培养学生的能力，在实习过程中要锻炼学生的观察能力、综合思考能力和理解能力。观察能力即对生产环境、周围事物的洞察能力[4]。

针对特种场合的实习，教师要提前准备一些问题，以开启学生智慧，提高学生的观察能力、综合思考能力和理解能力，进一步深化观察能力，并发现新的问题。在特定场合，以发散性思维为主要特色，提出多方面的问题。比如，学生在岩芯库实习时，在参观一排排的岩芯柱（图1）的同时，要思考下列问题：如何从岩芯柱得到地应力的方向及大小？为什么有的岩芯柱是碎的？如何从岩芯看出含油量？不同岩性的岩芯有何区别？如何从岩芯看储层的孔隙度、渗透率？

在参观油田实验室时，学生要思考实验工作对油气田开发的重要作用。比如，油气田开发需要哪些化学剂？酸化压裂工作需要安排哪些实验？注水、三次采油和钻井工作需要做哪些实验？该实验室的实验水平、技术指标如何？通过对上述问题的思考与讨论，将油气田开发与实验工作结合起来，有助于理解实验工作的重要性，从而提高学生的实验技能。

在参观工具库时（图2），学生要思考各种工具是用于钻井、压裂及注水，还是采油？用于分段压裂的工具有哪些？封隔器是如何命名的？怎么座封的，怎么解封的？封隔器如何固定？先进的封隔器有哪些？特殊场合比如高温高压、腐蚀场合如何选择封隔器？带着这些问题去参观学习，通过系统介绍、查阅资料和实物对比等能建立很好的工程设计意识，能够较好地掌握井下工具的设计应用方法。

工具库里面的各种工具与学生的专业课都有联系，教师要引导学生将各种工具与专业课联系起来，比如钻井工艺、采油工艺、钻采机械、提高采收率和酸化压裂技术等，这样才能巩固所学的课本知识，加深对工艺技术的认识，加深对知识的理解。

为保证参观实习的效果，避免学生走马观花，学无所获，教师要将上述问题，以作业的形式留给学生并监督完成。比如将上述问题以思考题的形式发给学生，让学生完成后在课堂上进行汇报，教师逐一进行点评，对错误的答案给予纠正，对不足的答案进行提升。这个后期评估过程将有助于学生掌握知识，巩固所学。

（三）  素质拓展课程中的创新训练

素拓课程需要加强师生的互动，提高学生的参与性，吸引学生自己动手，以学生获得解决问题的能力为最终目的。对于石油工程类学生而言，这类素拓课程包括酸化压裂技术、非常规油气藏勘探开发技术、油气藏地震解释技术、测井解释技术和线性代数在油气田中的应用和钻采机械等。

在整个授课过程中，针对某些专题，可采用翻转课堂，结合目标问题导向的授课模式。此时教师从授课的主角变成导演，学生从听众变成演员。具体来说，对于某个章节内容，为了让学生透彻掌握，深入理解，教师要把讲台让给学生，学生自己动手，广泛调研，查询资料，吸收、梳理、理解和掌握国内外先进成果，通过研读获得深入的认识，最终完成技术方案的设计，制作成汇报多媒体，并亲自汇报，在课堂上分享个人的成果。这个过程能让学生得到全方位的锻炼。为了配合完成学习过程，结合培养目标（知识目标、能力目标），教师要把课程内容转化成四类问题，即基础性问题、综合性问题、应用性问题和创新性问题；问题要围绕授课主题，以应用型、创新型等高阶问题为主；四类问题要有一定的题量，保证训练成效；教师要提前将问题发给学生，让大家查询资料，开启思维，充分发挥创新性，提出更多的解决方法，并在问题解决环节进行阐述讨论。

当学生完成多媒体汇报之后，在教师的引导与组织下，立即进入问题解决环节。该环节强调师生之间的问题互动，学生之间的互动，互动以问题的解决为目的。考核成绩要以学生的课堂表现为主要依据。教师要设计一些奖励环节，及时鼓励表现优秀的同学，以形成创新的氛围及习惯。这种训练方式有助于让大家都能够参与教学活动，提升学生的应用能力。

在问题解决环节，教师要有目的地对学生的思维能力进行训练，比如采用头脑风暴法[5-6]，其是一种通过会议形式，让所有参加者在自由愉快、畅所欲言的气氛中，自由交换想法或点子，可对某个问题进行辩论。为了保持敏锐，锻炼我们的大脑是很重要的。我们思考得越少，大脑就会变得越迟钝。在培养创造性思维的方法中，头脑风暴法是一种最常用的激励群体创新方法，其能够在较短时间内，通过简单形式，产生出大量体现创新精神的新观点。为了解决问题，教师要引导学生进行思维训练，包括逆向思维、发散性思维和聚合型思维等[7]。