“煤与煤层气地质学”课程教学改革探索

姚艳斌，刘大锰，许 浩，唐书恒

中国地质大学（北京） 能源学院，北京 100083

教学方法

“煤与煤层气地质学”课程教学改革探索

姚艳斌，刘大锰，许 浩，唐书恒

中国地质大学（北京） 能源学院，北京 100083

“煤与煤层气地质学”是中国地质大学（北京）资源勘查工程（油气地质方向）专业首次开设的一门专业必修课。本文基于对学科发展现状调研和教学经验，针对课程在教学过程中存在的主要问题，重新厘定了课程的教学目标与定位。围绕新的课程教学定位，在教学内容方法着重对课程内容的系统性、连贯性和完整性进行了调整。在教学方法方面，重点强调了实验教学与实践环节的改革。

煤与煤层气地质学；煤地质学；煤层气地质学；教学改革

煤地质学是研究煤的生成过程与控制因素，煤的成分、结构、性质，煤层及与其共伴生矿产空间分布规律的科学，也称煤田地质学[1-2]，它是国内大部分地、矿、油类高校地质工程专业和资源勘查工程专业的核心专业课。中国煤地质学已经历萌芽、创建准备、创建和发展四个阶段[3]，并随着社会主义市场发展而不断完善和拓展新的研究领域[1，4]。20世纪90年代以来，国内外煤层气产业的迅速发展，使得煤地质学与石油天然气地质学交叉，并产生了新的分支科学—煤层气地质学，也使得煤地质学领域出现了前所未有的活跃。

煤层气地质学以研究煤层气成分与形成，气体在煤层内赋存与运移，煤层气分布与富集以及煤层气资源勘探开发地质评价为主要内容，是介于煤地质学和天然气地质学之间的边缘学科[4]。由于煤层气为以吸附状态赋存于煤层中的非常规天然气，煤层既是煤层气的源岩，又是储集岩。因此，煤地质学是煤层气地质学的基础，煤层气地质学是煤地质学的拓展分支。

“煤与煤层气地质学”是面向中国地质大学（北京）资源勘查工程（油气地质方向）专业的一门综合煤地质学与煤层气地质学的一门专业主干课程，该课程为国内相关地、矿、油类高等院校首次开设。基于笔者对中国地质大学（武汉）、中国矿业大学等学校的调研和全面系统的了解工作，结合在该课程教学过程中和与学生和相关就业单位交流的切身体会，本文将重点分析该课程教学中目前存在的主要问题，探讨课程教学改革定位，并提对该课程在教学内容和教学方法等方面改革的初步设想。

一、课程教学中存在的问题

“煤与煤层气地质学”课程教学主要存在以下4个方面的问题。

1.教学目标和定位不清楚

我校“煤与煤层气地质学”是在2010的本科教学大纲调整时，取代之前的“煤田地质学”而产生的。笔者曾在2010—2013年分别从事过“煤田地质学”和“煤与煤层气地质学”的教学工作。

“煤与煤层气地质学”新课程设立后，因缺乏系统的调研和教学研究，并未明确该课程的教学目标定位。原教学过程中仅将原来的32学时的“煤田地质学”压缩为16学时，并增加了16学时的煤层气地质学课程，实质上是机械地将两门课程合二为一。加之并没有合适的针对性教材，使得学生在学习过程中很难抓住学习重点，很难把握两个学科的发展和联系，也无法明确课程学习的意义。

2.课程内容的系统性、连贯性、完整性不强，内容侧重不明确

在“煤与煤层气地质”教学中，如何将煤地质学与煤层气地质学进行有机融合，使学生能够更好地理解本课程的教学内容，对资源勘查工程（油气地质方向）本科专业教学之类的提高和人才培养显得尤为重要。事实上，煤地质学与煤层气地质学存在诸多交叉、重复，而且煤层气地质学的很多内容是煤地质学的科学外延，若将这些内容进行重新梳理、明确重点，势必有利于学生的更好的融会贯通，提高教学效果。

3.课程教学内容部分需要更新和完善

原来的教学过程中采用邵震杰1993年出版的《煤田地质学》作为参考教材[5]。由于近年来煤地质学领域取得了许多重要的研究进展，特别是在含煤岩系沉积学、煤田构造、煤岩学、煤变质等方面[1]，这些研究进展需要补充到教学内容中去。此外，随着国内外煤层气的大规模商业化开发，煤层气地质学的相关理论不断成熟和完善，新资料、新实例的补充，以及从实践研究中取得的新认识、新理论和新方法的不断发现和增加，“煤与煤层气地质学”课程的教学内容也应该跟上国内煤层气勘探开发的时代步伐，及时进行部分内容的更新、完善和调整。

4.教学方法不足

对于地质学科实验课是课堂理论教学之外的又一个重要辅助教学环节, 实验课是训练学生动手、动脑理论联系实际的重要桥梁，特别是煤岩学部分教学时，对各煤岩显微组分的讲解课堂教学往往过于平淡，无法使学生深刻体会到各显微亚组分的鉴别特征。由于学生在学习过程中动手实际观察不足，使得学生对该内容理解较为肤浅，以致无法有效掌握实际工作中煤岩宏观与微观鉴定方法，影响了教学效果。为了使课程教学达到学以致用的教学目的，需要改进现有的教学方法，并增加实验教学环节的内容。

二、课程教学改革的目标和定位

本课程教学目标的确定坚持以市场需求为导向，以充分发挥我校现有师资力量等教学资源为基本原则。我国的煤层气产业自2006年实现商业化以来，截止2013年底年产能已突破60亿m3，已称为常规天然气的有力补充。据秦勇等[6]对中国煤层气地面井中长期生产规模的情景预测结果，即使煤层气产业以较低规模发展，预计在4个五年计划末期的全国煤层气产量规模也将达到113 亿m3，将在国内能源结构中起到举足轻重的作用，因此煤层气产业具备广阔的发展前景。据笔者调查，目前国内从事煤层气产业的单位主要有中石油、中石化、中国海油（包括中联煤层气公司）、延长石油公司及其下属分公司，各煤田地勘部门，及其他国家或地方煤炭企业和公司。这些单位的煤层气人才缺口非常大，而且有随着煤层气产业的发展而日益紧缺的趋势。相比较，随着我国的煤田地质勘察已经大部分进入后期精查阶段，各煤田单位或煤炭企业对煤田地质勘察类人才的需求日益减少。同时，中国地质大学（北京）是国家发改委批准的煤层气开发利用国家工程研究中心的股东单位中的唯一高校，同时先后承担了国家地质调查、国家“973计划”和国家科技重大专项等多项国家重大研究课题，培养了一支专业化、高水平的煤层气科研和教学队伍。鉴于上述考虑，煤与煤层气课程教学的目标，应侧重煤层气勘探开发技术人才培养为主，兼顾煤田勘察技术人才的培养。相应地，在课程教学中应该侧重煤层气地质学的教学，同时兼顾煤地质学部分的煤岩学和聚煤规律等教学内容。

本课程的教学目标：通过课程教学，应使学生熟悉在实际煤层气勘探开中所经常遇到的相关地质理论和工作方法，了解当前国内外煤与煤层气地质的研究现状和进展，从而使学生毕业后更好地适应从事煤田地质勘探与煤层气勘探开发方面的分析工作和理论研究的需要。

三、课程教学改革

1.教学改革的总体原则

针对“煤与煤层气地质学”教学过程中存在的关键问题，在重视优秀的教学方法与技巧应用的同事，重点解决与教学质量关系密切的课程内容整合与更新这一关键问题。首先在教学内容上，做到具有比较强的系统性、连贯性和完整性、新颖性，其次，还大胆探索提高“煤与煤层气地质学”课堂教学质量的主要方法和措施，最终达到全面提升资源勘查工程（油气地质方向）本科高年级课程教学实效性的目的。

在教学内容上，将“煤与煤层气地质学”定位在重点讲授煤岩学特征、煤储层发育与地质控制、煤层气成藏与富集的地质控制、煤储层物性与含气性、煤储层评价及优选等5项主要内容。该课程是“煤地质学”与“煤层气地质学”的有机融合而成的一门课程，因此课程改革时需要参考两门课程的特点与内在联系。

2.教学内容改革

中国地质大学（北京）资源勘查工程专业（油气地质方向）在成立之初就开设了“煤（田）地质学”，并历经多次历史沿革。以往的教学内容主要包括：绪论、成煤作用、煤岩学、煤的工业分类及用途、煤系与成煤沉积体系、聚煤盆地和聚煤古构造、煤层发育及其控制因素、煤化作用与煤变质作用、与煤有关的无机矿产、煤与油气的关系、煤炭资源分布与可持续发展，共32学时（表1）。按照教学改革目标与定位，突出煤层气地质教学内容，做好煤地质学与煤层气地质学的有机衔接工作。在“煤与煤层气地质学”中的煤地质内容部分按照重要性顺序，依次主要讲授煤岩学、煤系与成煤沉积体系、聚煤盆地和聚煤古构造、煤化作用与煤变质作用、煤层形态、厚度及其控制因素等内容；简化、合并或省略煤的工业分类及用途、与煤有关的无机矿产、煤与油气的关系、煤炭资源分布与可持续发展等内容（表1）。调整后的课程主要体现了两个特点：一是突出煤岩和煤变质部分授课内容，这为煤层气地质学部分的煤储层物性与含气性主体内容的讲授提供了课程基础；二是突出煤系与成煤沉积体系内容，这为煤层气地质学部分的煤层气成藏与富集主体内容的讲授提供了课程基础。经过内容调整使得整个课程体系的系统性、连贯性和完整性增强，教学目标更加清楚。

表1 “煤地质学”、“煤层气地质学”及“煤与煤层气地质学”教学内容对比一览表

中国地质大学（北京）在2010年首次在资源勘查与工程专业下设置了新能源地质工程方向，并设置了“煤层气地质学”的课程。该课程的教学内容包括：绪论、煤层气的成因及其判识、煤层气的赋存机理和成藏条件、孔-裂隙特征与控制因素、煤体结构特征与分类、煤储层渗透性与控制因素、煤储层压力特征与控制因素、含气量和含气饱和度特征与控制因素、煤层气有利勘探区优选、煤层气勘探方法与技术规范等（表1）。按照教学改革目标与定位，在“煤与煤层气地质学”中的煤层气地质学部分按照重要性顺序，依次主要讲授煤储层物性特征与控制因素、煤层气的赋存机理和成藏条件、煤层含气量与含气饱和度、煤储层评价与有利区优选；简化、合并或省略煤层气的成因及其判识、煤体结构特征与分类、煤储层压力特征与控制因素、煤层气勘探方法与技术规范等内容（表1）。经调整后的课程内容重点突出了煤储层物性与煤层气成藏富集规律两项主要内容。这正是中国地质大学（北京）煤层气研究团队近年来的集中攻关方向与优势所在。同时，煤层气国家中心中国地质大学（北京）煤储层实验室可保障课程教学取得良好的教学效果。因此，调整后的教学内容集中体现了我校的教学优势与教学特色。通过将研究团队取得的新认识、新理论和新方法引入教学过程中，势必能够提高课程的整体教学效果。

3.教学方法改革

针对教学方法中存在的问题，加强了实验教学与实践环节内容。主要增加的实验内容包括：

（1）增加不同变质程度煤种的宏观观察（煤类的识别）、煤岩宏观特征识别（宏观煤岩类型和宏观煤岩组分的识别）、煤体结构观察，取代原“煤地质学”部分的煤的工业分类及用途和原“煤层气地质学”部分的煤体结构特征与分类的课堂教学内容。

（2）将原“煤地质学”课程中煤岩学设定的“4学时课堂教学+2学时实验教学”改为“2学时课堂教学+4学时实验教学”（表1），增加了显微煤岩组分(以中低变质的煤为主) 识别和显微煤岩定量方法(显微组分、显微煤岩类型)的实验教学内容。

（3）在煤储层物性特征与控制因素授课部分增加煤岩割理手标本观察、描述和煤岩显微裂隙观察两项实验教学内容。通过加强实践教学内容，不仅增强了学生学习的兴趣，还培养了学生的动手能力，也使学生毕业后能够能够系统掌握煤地质的野外、室内分析方法, 并能够结合相关学科的进展进行煤与煤层气地质学的前沿课题研究。

参考文献：

[1] 张鹏飞，邵龙义，曹代勇，等.发展中的中国煤田地质学[J].煤田地质与勘探，2003，31(6)：1-5.

[2] 张 泓，张群，曹代勇，等.中国煤田地质学的现状与发展战略[J].地球科学进展，2010，25(4)：343-351.

[3] 关世桥.中国煤地质学发展历程及其影响因素分析[J].中国煤炭地质 ，2011，23(1)：66-71.

[4] 苏现波，林晓英.煤层气地质学[M].北京：煤炭工业出版社，2007.

[5] 邵震杰，任文忠，陈家良.煤田地质学[M].北京：煤炭工业出版社，1993.

[6] 秦勇，袁亮，程远平，等.中国煤层气地面井中长期生产规模的情景预测[J].石油学报，34(3)：489-495.

Title: Teaching Reformation on the Course of Coal and Coalbed Methane Geology

Author(s): YAO Yan-bin, LIU Da-meng, XU Hao, TANG Shu-heng

Coal and Coalbed Methane Geology; Coal Geology； Coalbed Methane Geology；teaching reform

G642

A

1006-9372 （2014）02-0080-04

2014-03-25。

中国地质大学（北京）“高等学校特色专业建设项目”（TS12560）资助。

姚艳斌，男，副教授，主要从事煤与煤层气地质的教学和研究工作。