案例教学在“石油工程概论”教学中的应用探索

安玉秀 贾苍琴 黄峰

摘要石油工程概论涉及的领域比较广，传统的以教师讲授为主教学模式存在学生积极性不高，课堂效率比较低下，运用知识解决问题的能力差等问题。本文以“钻井事故章节”为例，采用案例教学在石油工程概论课程的应用探索。详细介绍了案例的选取、教学方案的设计、课堂表现、教学效果等四个方面的情况。从课堂表现和教学效果展示了案例教学的优越性，极大的调动了学生的课堂气氛、激发了学生的学习积极性。取得了良好的教学效果。

关键词 石油工程概论 案例教学 教学改革

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.17.032

Application of Case Method In The Course of Introduction to Petroleum Engineering

AN Yuxiu， JIA Cangqin， HUANG Feng

（School of Engineering and Technology， China University of Geosciences， Beijing 100083）

AbstractPetroleum engineering referred to the wide field. The traditional teaching method has some problems such as the low motivation of students， the low efficiency of teaching and the poor ability to solve the problems. In this article，taking the drilling accidents as an example，we explored the application of case teaching in petroleum engineering course. It contained for sections： how to choose the case， the design of teaching， the expression of students in class，theresult ofteaching.Itexhibited thehigh performanceofcaseteachingthrough expressionofstudentsin class and the result of teaching. Comparing to the traditional teaching method， the case teaching method improved the class climate and motivated the interesting of students. It got the excellent teaching results.

KeywordsPetroleum Engineering； case teaching； teaching reform

1課程特点

“石油工程概论”课程是地质工程专业大四本科生的专业基础课。学习这门课的目的在于使非石油工程专业的学生增加对石油工程方面相关知识的了解和认识，加强对石油工程全过程的认识和理解。通过本课程的学习，使学生能够体会石油工程在国民经济中的重要性，体会石油作为战略物资的含义，了解石油工程中各工艺环节、阶段的基本概念、基本技术原理、所需设备和工具、主要工艺过程等，掌握国内外石油工程相关技术现状与发展趋势，了解中国石油工程与国外的差距及面临的机遇与挑战。引导学生热爱石油行业，培养学生的爱国情怀及为石油献身的精神。为将来同学们从事石油工程行业及相关的技术和管理工作打下基础。

石油工程专业工作和研究的对象是深藏于地下几千米的原油，由于地层的地质构造复杂，石油的开采是一项大型的工程活动。石油开采技术复杂多样，涉及多个学科和专业。该专业学生必须学习使用多学科交叉的知识，才能完成学习石油资源开采的全过程。因此，石油工程是由多个学科组成的系统工程。主要涉及的领域包括油藏工程、地质工程、钻井工程、采油工程、完井工程、储运工程等。因此涉及的基本概念、基本知识比较多，涉及的知识面比较广。该课程的基本概念和基本知识具有抽象性和复杂性，与工程实际联系密切，教学难度偏大。近年来，随着常规油气资源的衰竭，非常规资源、深井、超深井资源、海上油气资源的开采逐年增多，钻井难度大幅度增加。石油工程的这些变化导致涉及的领域和知识面更加广泛，并且与现场的结合更加紧密，教学难点进一步增加。

2传统教学方法的局限性

2.1学生学习的主动性、积极性不高

传统的教学模式以教师讲述为主，教师扮演的是主角，教师总是尽可能多给学生灌输知识点，也就是填鸭式教学。学生扮演被动的角色，学生被动接收教师灌输的知识点。石油工程概论这门课涉及的领域广，基本知识、基本概念繁多、基本工艺抽象和复杂。对于没有现场经验的同学来说，听起来枯燥无味。每位学生的基础、理解能力、认知能力都不一样。对知识的掌握存在很大的差距。学生特别是对于与现场联系紧密的基本概念，个别学生理解困难。这种现象导致个别学生对知识点的掌握只有输入，没有输出。虽然教师很认真的备课、讲授，但是学生往往在课堂上表现往往比较沉闷，注意力不集中、打瞌睡、同学间互相交流、玩手机的现象普遍存在，严重影响了教学效果。这种现象存在的主要原因在于学生只是配角而不是主角，不能充分的调动学生的主动性和积极性。他们只是被动的接收知识，缺乏对知识的深入理解与思考，导致学生的积极性和主动性不高。

2.2缺乏解决实际问题的能力

教学的目的不仅传授知识，与教学相关的能力培养还包括自主学习的能力、独立思考的能力和综合运用基本知识解决实际问题的能力。对基本概念的理解和掌握是独立思考能力的基础，自主学习能力和独立思考能力是综合运用基本知识解决实际问题能力的基础。这三种能力是息息相关，又是相辅相成，紧密联系在一起的。而这种解决实际问题的能力是教学目标中最重要的部分。以教师讲述为主的教学模式中，教师系统的讲解基本知识和基本概念，便于学生接受和理解。这种方式往往导致学生过于依赖于老师，独立思考和批判性思维训练较少。学生缺乏独立思考的能力，基本知识和基本概念理解不够深入。个别同学只能理解字面的意思，无法深入的理解真正的含义。因此，传统的讲授教学模式不利于独立思考能力的培养和综合运用基本知识解决实际问题能力的培养。石油工程这门课程的基本概念与知识点往往与工程结合紧密。如果无法对基本知识和基本概念进行深入的思考与理解，往往导致个别同学对知识的掌握和理解存在很大偏差，因此，面对实际问题时缺乏解决实际问题的能力。加强培养学生自学能力和独立思考能力，有利于学生综合运用基本知识解决实际问题能力的培养。

3案例教学的特点

随着高等教育教学改革的不断深入，案例教学法越来越受到一线教师的重视。并在教学中得到了广泛的应用。案例教学是一种教学手段和方法，通过案例学习的方式学习课程。案例的选取不是随意的，案例的选取要有代表性、相关性和逻辑性。案例的选取与教学设计直接影响案例教学的教学效果。如果案例选取不当，反而影响了教学效果。教学设计能够有效的激发学生的学习主动性和兴趣、培养学生独立思考和解决实际问题的能力。因此，案例的选择及教学涉及成为案例教学的核心内容。

4以钻井事故章节为例进行案例教学探索

4.1典型案例的选取

钻井事故是钻井工程中常常遇到的钻井难題。重大的钻井事故导致弃井的现象时有发生，造成了巨大的经济损失。常规的钻井事故也会延长钻井时间，极大的增加钻井成本。因此，钻井事故对钻井工程具有重要的影响。钻井事故的种类有很多。例如，卡钻、坍塌、井喷、井漏、井涌、缩径等。其中，井喷事故是钻井事故中最严重的事故之一。也是对钻井工程影响最大的一类事故。因此，选取井喷事故作为教学案例具有一定的代表性。

井喷事故是指地层中的流体流入地面或者地层中其他层的现象，一般发生在油田现场。井喷事故发生的征兆：（1）钻井液返出量增大，钻井液池液面上升；（2）循环系统压力上升或下降，钻进时悬重增加或减少；（3）返出的钻井液密度下降，粘度上升，温度增高；（4）返出的钻井液中有油花、气泡出现；（5）有硫化氢溢出时，钻井液变暗，同时可嗅到臭鸡蛋味。井喷事故的处理：（1）掌握正确的关井程序；（2）组织成立抢险组织，由主管钻井领导统一指挥、协调。（3）尽量保护井口，尽一切努力防止着火；（4）根据不同情况制定措施压井，控制环空压力。

井喷事故是一种可预防、可处理、影响大的事故，具有事故的典型特点。经过大量案例的筛选与反复的对比，选取了井喷事故中影响比较大，从事故发生到事故处理都比较典型的一个案例“墨西哥湾井喷漏油事故”。

4.2教学案例介绍与分析

墨西哥湾井喷事故概况：2010年4月20日，当地时间21：49正在美国墨西哥湾作业的“深水地平线”钻井平台发生井喷。事故导致钻井平台起火爆炸沉没，造成11人死亡，17人受伤，490万桶原油流入海中。

墨西哥湾井喷事故原因：作业人员对负压测试结果判断失误，认为井的完整性合格。在顶替隔水管内的泥浆时正常情况下钻柱压力应逐渐降低。但实际过程多次出现压力升高的反常现象。多次发现溢流现象，钻柱压力继续升高。井队人员停泵检查将钻柱内压力放掉后，未采取井控措施。井队人员未按井控程序操作是井喷发生的主要原因。

墨西哥湾井喷事故影响：受漏油事故的影响，奥巴马总统宣布对33个深水石油钻井项目的暂停期限延长到6个月，同时也暂缓在阿拉斯加沿海的石油钻探项目。英国石油公司自年初租用“深井地平线”以来，已投入巨大资金，启动经费就高达1亿美元。该公司为应对漏油事故已耗费了9.3亿美元，设立200亿美元基金，赔偿因墨西哥湾漏油事件而生计受损的民众，40亿美元的罚款。墨西哥湾沿岸生态环境正在遭遇“灭顶之灾”，污染可能导致墨西哥湾沿岸1000英里长的湿地和海滩被毁，渔业受损，脆弱的物种灭绝。

通过案例介绍与分析对比，墨西哥湾井喷事故特点与井喷事故的特点基本一致，因此选取墨西哥湾井喷事故具有代表性，能够让学生体会井喷事故的特点。

4.3教学设计

首先，讲解井喷事故的定义、井喷事故的征兆、井喷事故的特点和井喷事故的处理等基本概念和知识点。同学们以组为单位进行课堂讨论，井喷事故的特点及影响如何？以组为单位回答问题，引出井喷事故的定义、特点。结合多媒体视频进一步加深对基本概念的理解。

接下来，引导同学们带着问题墨西哥湾井喷事故的原因和影响观看视频，用时约15分钟。观看完视频后，以小组为单位对问题进行思考与讨论和以组为单位进行回答问题，并对每组的回答进行总结和分析。培养学生独立思考的能力，引导学生具有批判思维，进一步加深对基本概念和知识点的理解。结合视频及PPT，分析墨西哥湾井喷事故的原因，同时与学生进一步的探讨哪些原因是人为的？加深学生对井喷事故的发生因素及处理措施的理解。分析与思考墨西哥湾井喷漏油事故的处理措施有哪些不合理？加深同学们对井喷事故的处理措施的理解。讲述墨西哥湾井喷漏油事故的影响，加深同学们对井喷事故影响的理解。

最后，让同学们结合墨西哥湾井喷事故思考问题：（1）如何最大限度的防止井喷事故的发生？（2）发生井喷事故后，如何有效的处理事故。同学们以小组为单位进行讨论。进一步加深同学们对基本概念的理解与掌握。同学们由配角改为了主角。从被动的接受知识到主动思考的转变。结合多媒体的方式，大大提高了学生的学习兴趣，调动了学习的积极性和主动性。

4.4课堂效果

多媒体视频教学手段对学生的视觉和听觉产生了刺激。多媒体视频直观的显示了井喷事故的特点及发生过程。在观看视频的过程中，同学们注意力集中，这种方式极大的提高了学生的学习兴趣。课堂气氛活跃，同学们认真观看视频，积极参与课堂的讨论环节，认真的思考问题。相对比单纯的知识讲解，案例教学模式极大的提高了同学们的学习积极性。课堂纪律和课堂状态得到了明显的改善，几乎没有打瞌睡的同学和有看手机的同学。通过案例教学模式、多媒体视频与课堂讨论相结合的方式，积极的调动了同学们的学习兴趣，大大的提高了课堂效率。

4.5教学效果分析

课堂气氛和课堂效率得到了明显的改善，极大的增强了学生的学习兴趣和提高了学生的主动性，展现出良好的教学效果。在期末考试成绩得分率，也能体现教学效果的优异性。例如，在简答题“钻井事故的主要种类有哪些？以一种事故为例，简要叙述一下它的特点？从事故的原因、预防及处理措施及事故影响方面进行论述”的得分的对比中能够展示案例教学模式的优势。2019年采用文字讲解方式，本题的得分率为75%。2020年采用案例教学模式后，本题的得分率为90%。得分率提高了15%。2019年整套试卷的平均分为83分，优秀率为36%。2020年的整套试卷的平均分为86分，优秀率为40%。通过案例教学的方式，明显的提高了课堂效率和教学效果。因此，案例教学模式明显了改性了教学效果，有望在石油工程概论教学中进一步的探索和推广。

5结束语

案例教学模式在石油工程概论的学习中是一种新的尝试与探索。典型案例的筛选是案例教学模式核心组成部分，案例需要具有代表性和相关性。教学手段和课堂设计是案例教学模式关键的两个步骤。因此，案例教学模式有三个关键点。（1）选取合适的案例。案例要具有代表性和相关性，我们要大量的筛选案例，反复的对比和筛选；（2）教学手段。多采用视频、音频、图片等手段，刺激同学们的视觉和听觉，有利于提高学习兴趣；（3）课堂设计。做好由教师为主角，教师讲解模式到以学生为主角的转变。设置合理的问题，引导同学们积极的思考和探索，有效的提高学生的积极性和主动性。三个部分是案例教学模式的不可分割的部分，有机的结合，相辅相成。筛选典型的案例、合理课堂设计和视频相结合的教学方式，有效的提高了同学们的课堂积极性，激发了同学们的学习积极性和学习兴趣。课堂气氛和课堂纪律得到了明显的改善，期末测试相关题得分率、整体试卷的平均分、整体试卷的优秀率的提高。教学效果展现了案例教学优异性。在今后石油工程课程教学中，应繼续加大案例教学的比例。

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