《声波测井》课程改革与实践方法研究

唐 军，章成广

（长江大学 地球物理与石油资源学院，湖北 荆州434023）

《声波测井》课程改革与实践方法研究

唐 军，章成广

（长江大学 地球物理与石油资源学院，湖北 荆州434023）

声波测井是在钻孔中使用测量声速或声幅等物理性质的仪器来辨别地下岩石、流体性质以及评价固井质量的方法，是勘探和开发油气田的重要手段。目前，声波测井存在教学内容陈旧，授课方法单一等影响教学质量的问题。本文首先介绍了新课程内容的改编，即立足新颖、实用和针对性的统一，然后重点阐述了课堂教学与实际生产、传统教学和多媒体教学相结合的教学手段的实施，最后从教师的启发式授课，演、讲、练教学过程的合理衔接以及注重培养学生自学能力等三个方面论述了声波测井课程教学过程的优化设计。

声波测井；课程改革；实践方法

声波测井是地球物理测井的重要方法之一，是在钻孔中使用测量声速或声幅等物理性质的仪器来辨别地下岩石、流体性质以及评价固井质量的方法，是勘探和开发油气田的重要手段。《声波测井》课程也是我校勘查技术与工程专业的核心课程。由于该课程是集数学、物理学、地质学、电子学、信息处理于一体的课程，对于学习者是否已具备必要的基础知识要求较高。例如：由于声波测井方法研究的对象是地球，则要求学生具备较扎实的地质背景知识；其观测手段是仪器，学生又必须了解电路和电子技术；其观测结果是声波波形或离散的数据资料，那么学习者要具备信息科学方面的基础知识信号分析、资料处理等。总之，声波测井课程的学习难度较其他石油类课程要高。

声波测井的发展以斯仑贝谢（Schlumberger）公司1935年推出的声波测井仪为起点，经过了上世纪50年代的单发双收声波速度测井仪和60年代的井眼补偿声速仪，而后随着电子和信号处理技术的发展，上世纪70年代又出现了长源距声波测井仪，采用数字记录全波波形，使得声波测井在油田勘探开发中发挥越来越大的作用。[1-3]为了适应新的地质和工程环境的要求步入21世纪后，测井装备和技术向高可靠、高精度、高效率、网络化方向发展。[4]与此同时，为了整合资源，达到增强企业竞争力，进军国际市场，中国石油测井有限公司、西部钻探公司以及长城钻探公司先后组建，在深化企业内部管理，融合提升原有实力的同时，也力主自主创新，打造核心竞争力。比如，中国测井公司就自主研发制造了EILog测井成套设备并已投入生产。[5]

然而，声波测井课程教学与石油企业迅猛发展存在严重的不协调。目前，各石油高校所用的《声波测井》教材基本上都是上个世纪80年代的教材，教学内容陈旧，新的技术和方法没有得到体现；在教学手段上没有很好地将传统教学方式和现代教学方式实行较好的结合；并且由于扩招导致的本科生源质量下降以及教师的教学艺术等问题，使教学效果和质量很难得到保证。[6]本文针对声波测井发展现状，从教学内容、教学手段、教学过程介绍长江大学《声波测井》课程改革的方法以及取得的认识。

一、教学内容的完善与更新

声波测井经过70多年的发展，声源从单极子变为多极子，记录方式从模拟信号变为数字信号，记录的数据从简单的一维首波幅度值变为二维全波波列信息，处理方法从简单的威利时间公式的应用变为囊括时域、频域信号分析的各种方法，这就要求声波测井课程内容与时俱进，紧跟社会发展潮流[7]。但是目前教材和教学内容存在严重老化的问题，所以，在对测井学科发展状况及趋势进行充分调研的基础上，《声波测井》的教学内容、教学大纲有必要制订新的方案，并且在具体的教学内容编排上上力求达到新颖、实用和针对性相结合的特点。

（一）新颖表现在反映声波测井技术的新理论、新方法

在消化吸收已有教材、教学内容优点的基础上，对目前各种声波测井新方法进行充分的调研和探讨，博采众长，尽量反映声波测井技术的新理论、新方法、新应用。并同时力求措辞准确，表达正确，引入成熟内容，回避争议观点。

（二）实用性和针对性表现在注重本门课程的特点和性质，紧密结合本科毕业生在现场的应用情况

为突出实用性，在授课内容及课时安排上重视基本概念和基本原理的讲述，重视理论知识的思想引导，不过分强调繁琐公式的推导。针对性体现在立足于目前声波测井技术的发展状况和现场应用情况主要介绍声波测井的物理基础，裸眼井孔中的声波，声波测井换能器，重点讲述声波速度测井，声波全波列测井，套管井中的声波测井和多极阵列声波测井的基本原理及其应用。

另外，为方便学生进一步学习本学科其它相关知识，在授课时中注意中文名词和英文名词的双向使用，并且在介绍重要名词概念附英语注释。

二、教学手段的研究与改革

针对传统的板书教学和现代的多媒体教学两种手段进行比较和分析，在对《声波测井》课程本身的特点进行充分研究的基础之上，提出适合于《声波测井》的主导教学手段。在教学艺术与手段的研究过程中，主要体现理论与实践、传统与多媒体教学两相结合在教学中的作用。

（一）课堂教学与生产实际相结合，充分发挥校企合作的优势

提倡案例教学，将理论与实践的结合落到实处，注重基本知识与新兴技术的结合。为了使课程讲解具体生动，做到理论与实践的有机结合，开拓学生的眼界，加深对现场的认识，除了讲授基本知识点，在课堂上还结合油田的生产实际，探讨一些新方法、新技术的来龙去脉，让学生在听故事当中学到更多的新知识。

（二）传统教学和多媒体教学相结合，各展所长

传统教学手段注意细节，有利于学生逐步认识新知识点，但要求课时安排充足；多媒体教学形象生动，通过色彩、声音等元素能够引起学生的学习兴趣，但由于大多数同学在中学阶段从未接触而存在一定的不适应。所以，传统教学和多媒体教学各有利弊，在具体的授课过程中，应当将两者有机结合起来。根据教学内容，选择恰当的技术手段和表现形式。声波测井是建立在生产实践基础上的，有些实践过程或生产设备单靠老师的口头描述或用粉笔描绘难于表达清楚，而且学生也难于理解。对这些内容如果用3D或flash动画形象、生动、直观地显示出来，再加上老师深入浅出的讲解，便能加深学生对问题的理解与接受，提高学习的积极性。而且，对于学生以前在其他前设课程中已完整论述、比较熟悉的内容略讲，采用多媒体可以节省大量的板书时间。例如静学中的关于平衡微分方程、几何方程以及本构方程的推导，以及杨氏模量、泊松比和拉梅系数关系式的建立等等，可以用多媒体大屏幕显示出来，让学生用较少的时间回顾加深印象。教师可以有较多的时间介绍一些科技的前沿，同时可以有较多的时间进行提问质疑，加强了互动性，使课堂气氛更加活跃，提高学生对本课程的学习兴趣，大大扩大了学生的知识面。

在教学中，将讲授课仍然作为一种主要的教学形式，发挥教师的主导作用。一部分较难理解的理论性强，或者偏于现场环境的知识点，采用传统讲授方式更利于学生理解和掌握。这种讲授不再是简单的讲、学生听，更不是照本宣科，而是以传统的重点讲授为主，多媒体为辅。例如在讲授固体中纵、横波传播过程中质点振动方向与传播方向的关系时，若采用动画的形式直观地讲解，或者直接用动画演示微观粒子的运动状态，则学生更加容易理解，这也是传统的黑板板书或者简单的图片所不能体现的。

在一些特定的章节，选择合适的软件，必要时需要教师自己制作一些能体现教育主体的教育思想和教学特色的课件。明确教学目标、精选课件内容、精心组织表现形式以达到优化课堂教学结构。但要始终注意，多媒体教学的地位是“辅助”，而不是“替代”。

三、教学过程的研究与实践

对教学艺术进行研究，即科学合理的教学过程设计是保证各种教学手段实施的前提。针对《声波测井》课程新旧结合的授课内容、传统与现代包容的教授手段，教学过程的优化设计必不可少。

（一）在精讲多练的基础上进行启发式授课

精讲，即集中精力对声波测井中的基础知识，比如固体声波方程的建立、不同介质之间波的反射与折射、偶极子声源激发的声场等相关知识点、基本原理和重点内容精心组织，精心讲授，讲知识的精华，讲知识的内在联系，引导学生建立系统的知识结构。多练，即增加习题课，讨论课，加强综合训练。在此基础上，展开对一些声波测井新方法、新技术的介绍。在具体授课过程中，以逐步引导的方式展开教学，让学生主动去思辨分析，从而获得新知识，提高独立分析问题、解决问题的能力。

（二）演、讲、练前后衔接，注重书本知识与生产实践的结合

声波测井课程教学充分利用计算机、投影仪等多媒体设备，进行演、讲、练的教学方法，即实践——理论——实践的教学方法。在教学过程中首先演示教学内容，指出章节的重难点，让学生带着问题有的放矢听课，通过老师的讲解，得出结论，最后再通过课程设计进一步将理论深化，达到事半功倍的效果。

声波测井是一门实践性很强的学科，学院坚持以社会实践活动为依托，实现油田与学校互动。学院利用校企合作关系，与多家油田及公司建立了稳定的实习基地和产学研合作教育培养基地。通过石油企业为本专业提供奖学金、专业软件、技术咨询、社会实践、毕业设计等多方面的支持，极大地保证了教学效果。

充分利用暑假时间，让部分研究生、本科生到各个油田进行社会实践。实习指导以油田方为主，学校和油田紧密合作，保证了专业实习的效果。比如，江汉油田测井公司每年把安排本科生的生产实习当作生产任务来抓，从处领导到教育科、生产中队以及生产小队都有专人负责接待安排学生实习，厂校双方共同合作，积极主动按照实习教学大纲与实习计划有条不紊地安排好实习，全面保证实习顺利进行。每次实习完毕，厂校双方及时总结，互通情报。这样使生产实习的组织安排制度化、规律化、科学化，实习效果十分明显，实习质量得到提高。这其中也包括了对声波测井诸多仪器的直观认识。

本科生通过实践了解了石油工业的发展历程，又感悟了石油先辈们的艰苦奋斗，爱岗敬业的优良传统，为献身石油行业打下了思想基础。

（三）注重学习方法指导，培养自学能力

教与学是互动的两个方面。教师不但要教给学生知识，更要教会学生如何获得知识。既要重视教法，更要重视指导学生的学法。在教学过程中，尽量多教给学生如何理解、分析、归纳、总结问题，避免死记硬背、机械地理解问题，引导学生学会举一反三，掌握学习的方法，培养自学能力。特别是对于一些基础比较好，对声波测井课程有浓厚兴趣的同学，学科组老师采取“开小灶”的精英培养方法。比如，由学院《声波测井》课程组教师指导的本科生兴趣小组 “水泥胶结测井数值模拟实验研究”、“二维面阵声波探头实验与设计”分别被确立为2009年度、2010年度校级大学生创新性实验。

《声波测井》课程改革与实践研究只是我校施行国家“质量工程”的一个缩影。“质量工程”对于提高我国的高等教育质量，增强我国的自主创新能力，建设创新型国家具有重要的战略意义，它是一项长期而艰巨的工程。我们只有牢固树立人才培养是高校的根本任务、质量是高校的生命线、教学是高校中心工作的理念，继续深化教学改革与实践，不断探索新方法、新思路，才能为祖国培养更多更好的高层次专业人才。

[1]楚哲涵.声波测井原理[M].北京:石油工业出版社,1987.

[2]王冠贵.声波测井理论基础及其应用[M].北京:石油工业出版社,1988.

[3]姜皓,楚泽涵,薛梅.声波测井仪器发展及刻度井研究[J].特种油气藏,2001,8(4):92-95.

[4]金鼎,王敬农,等.中国石油测井技术态势及科技发展方向[J].测井技术,2007,31(2):95-98.

[5]王斐.弘扬大庆精神和铁人精神，发展有中国石油测井特色的企业文化[J].石油教育,2008,(1):104-106.

[6]张学山,张颖.数学课程的改革与实践[J].上海工程技术大学教育研究,2007.12-16.

[7]章成广,肖承文.李维彦.声波全波列测井响应特征及应用解释研究[M].武汉:湖北科学技术出版社,2009.