地球物理测井课程教学优化改革探索与实践*

王飞 岳崇旺

摘  要  地球物理测井课程存在课堂效率低、学生实践能力弱等问题。针对这些问题，从多个方面对地球物理测井教学进行优化改革，以期通过这些改革，达到提高学生专业素养，最终培养出适合企业需求、适应社会需要的测井技术人才。

关键词  地球物理测井；虚拟仿真技术；课程思政；问题导向法教学；比较法教学

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2022）09-0111-03

0  引言

在石油地球物理勘探开发领域，将储层看准、看清、看全，是测井评价的核心任务。近年来，自然资源部在全国国土资源领域科技创新大会上发布《国土资源“十三五”科技创新发展规划》，明确表示“十三五”期间，我国将以深地、深海、深空为主攻方向和突破口，构建“三深一土”的国土资源战略科技新格局。“三深一土”国土资源战略的实施，为地球物理测井专业提供了新的机遇，也对高校培养符合国家战略的合格的专业测井技术人才提出挑战。为在专业建设上凸显测井特色，提高课堂教学质量，提升测井专业人才培养质量，笔者结合地球物理测井课程特点，就如何提高课堂效率及丰富课程实践效果，谈谈个人体会。

1  地球物理测井课程性质和目的

地球物理测井是长安大学地球物理学专业的一门必修课，也是实践性很强的一门专业课。通过本课程的学习，学生了解各种测井方法的原理，培养独立进行测井数据处理、资料解释和地质应用的能力，为今后应用地球物理测井知识和方法解决与资源勘查和评价相关的矿产勘查、水文地质、煤田地质及环境地质等方面有关问题打下坚实基础。通过本课程的理论与实验教学，使学生具备：掌握地球物理测井的含义及应用前提；掌握普通电阻率法测井、聚流电阻率法测井、感应测井、自然电位测井、声波测井及核测井的基本原理、应用条件与应用方法；结合典型工程案例，能够利用测井数据，结合已有地质资料，进行储层岩性、孔隙度、饱和度等参数评价，并根据不同的储层性质给出合理的储层开发建议。

2  地球物理测井课程教学中存在的问题

2.1  学生重视程度不够

笔者结合近几年的课堂教学发现：学生在学习本门专业课时，课前不预习；课上注意力不集中，和教师互动较少，且不少学生上课玩手机；课后作业主动完成情况较差，雷同率高；考前不认真复习，要求教师划重点，搞突击。最终导致学生专业基础薄弱，动手能力差。笔者近期在学生中作了一次关于地球物理测井课程的调查，学生普遍认为测井课主要为油田服务，而地质类院校毕业直接去油田的机会小，毕业或者深造选择测井专业为以后职业的学生不多；且之前没有接触过测井，直接学习较为抽象，学习没有抓手，导致学习时兴致不高。

2.2  教学手段单一

讲授地球物理测井专业课时，教师是课堂秩序的维持者，也是课堂氛围的调动者。教师在讲授专业知识时仍然存在教材陈旧、教案多年不变、教学方法单一、过度依赖PPT等现象。笔者认为：教师的作用在于引导学生学习，应该积极培养学生的独立思考能力，保护学生的学习兴趣。教师应该不断更新教案，及时将科研项目成果、科技前沿融入课堂，丰富教学内容，开阔学生视野，提高教学质量，锻炼学生思维。

2.3  理论与实践应用联系不够

地球物理测井是一门应用性、实践性很强的专业课，学生学习完这门专业课后，对这门专业课的理解仍然不够透彻，其原因在于学生并没有对实际资料进行过处理，对于原始资料的预处理，包括岩性的定性划分、泥质含量的定量计算、孔隙度与饱和度公式选择和参数的确定都没有概念，理论与实践的联系仍然不够密切。

3  增强地球物理测井课程教学效果

3.1  结合地球物理测井课程特点提高学生重视程度

地球物理测井是地球物理学专业的一门重要专业课，在上课时应该对学生强调这门课存在的意义和重要性，强调测井在石油天然气勘探与开发过程中必不可少，测井可以划分储层的岩性，识别储层流体性质，计算地质储量，最终为地质部门提供丰富可靠的实用信息。

3.2  多种教学方法结合优化教学手段

3.2.1  问题导向法教学贯穿整个课堂  地球物理测井是地质学、物理学、信息科学等多学科交叉的边缘学科[1]，该课程内容较多，按研究的岩石物理性质不同，分为电磁测井（包括普通电阻率法测井、聚流电极系电阻率法测井、感应测井、自然电位测井）、声波测井（声波速度测井、声波幅度测井）和放射性测井（包括自然伽马测井、自然伽马能谱测井、密度测井、中子测井与核磁测井）。每种方法均要讲述其物理基础、测量原理与实际应用，在有限的学时内掌握多种方法，既是对学生的考验，也是对教师的考验，这就要求教师必须合理安排教学内容。学生学习测井方法时是各种方法分章节学习，知识在脑子里面是碎片化的[2]。教师在讲课时要根据测井解决的“四性”关系随时提问，让学生思考，如：“在所学的方法中，哪些测井曲线可以识别渗透性地层？”“哪几种测井曲线可以计算地层的孔隙度？”“哪些测井方法可以有效识别含气储层？”通过提问的方法，将学生碎片化的知识形成一个体系，通过典型储层测井曲线测井特征加深学生对测井原理的理解。

3.2.2  比较法教学加深对测井原理的理解

地球物理测井方法多，测量原理差异大，学生在学习时容易混淆。这就要求教师在讲解时对不同测井类型多做比较，加深学生的理解[4-5]。比如在讲侧向测井和感应测井时，先明确物理原理（侧向测井是欧姆定律，感应测井是电磁感应原理），接着讲供电电源（侧向测井是供直流电，经供电电极到达测量电极；感应测井是供交流电，从发射线圈到接收线圈），然后讲适用条件（侧向测井适用水基泥浆，感应测井适用空气井或油基泥浆）、测量结果（侧向测井是测地层视电阻率，感应测井测地层视电导率），最后讲导电路径（侧向测井在地层中各导电部分是串联关系，感应测井在地层中各导电部分是并联关系）。通过比较学习，学生加深对知识的理解，增强学习效果。

3.2.3  虚拟仿真技术引入课堂  针对学生在上课时没有抓手，不清楚测井现场情况及测量过程，可以通过自己制作或购置一些典型的动画视频让学生认识一些仪器、还原测井现场及测井过程，让学生在脑海中有测井的基本概念。图1为学校向中国石油测井集团有限公司购置的放射性测井教学视频部分。

3.2.4  课程思政渗透课堂  课程思政是教学过程中不可缺少的环节，目的是在“润物细无声”中使学生有学科自信，增强责任担当。如在密度测井这一章节讲述过程中，首先从国际能源署资料指出，2021年全球能源需求将增长4.6%，其中全球石油日均需求量预计同比增长6%，煤炭需求同比增长4.5%，天然气需求同比增长3.2%。国家能源局印发的《2021年能源工作指导意见》明确指出：2021年主要预期目标为供应保障，全国能源生产总量达到42亿吨标准煤左右，石油产量1.96亿吨左右，天然气产量2 025亿立方米左右。我国石油天然气对外的依存度在逐年增高，因此要提高油气探明储量、确保煤炭安全生产。

通过这些具体的数字使学生认识到能源安全的重要性，紧接着从课程角度出发，指出密度测井为解决上述与国家需求密切相关的科学反演问题提供了一个有效途径，极大提高了解决问题的效率。因此，在测井原理与方法教学过程中可培养学生严谨的科学研究思维和专业精神。联系油气矿产资源勘查等实际测井解释实例，鼓励学生向黄大年教授等地球物理前辈和科学家学习，增强社会责任感。

3.2.5  使用多种教学手段和教学设备提高课堂效率  笔者在教学过程发现，本课程由于理论性强，数学公式较多，知识衔接紧密，学习难度大，学生稍有走神，便跟不上教学节奏。要增强教学效果，必须调动课堂气氛，使用多种教学手段和教学设备，多管齐下。本课程教学主要采用板书+多媒体+智慧课堂的教学模式开展，课前布置预习任务，预习课程学习涉及的数理知识，凝练问题；课堂教学以教师多媒体讲解推导为主，利用学习平台进行实时测试，了解学习效果；课后布置讨论作业，激发学生的创造力。鼓励学生在学习过程中搜索并阅读相关文献，激发学生探索的兴趣，拓展学生的知识面，提高学生自我学习的能力。

3.2.6  细化平时成绩，注重考核过程  课程教学中，教师不仅要认真备课，调节课堂氛围，还要根据课堂表现、随堂测试、作业评分、实验考核、期末考试等制定一系列考核方法[6-8]。细致的考核标准有助于学生平时自我约束。本课程总成绩的计算方式为：平时成绩（课堂考勤、表现等）占10%，全部作业成绩（含实验）占30%，期末考试成绩占60%。

3.2.7  加强课程设计，提高学生实践能力

近年来通过带本科生毕业论文设计，笔者发现：学生理论知识和实践能力结合较差，好多学生对自己的处理结果没有信心，当解释结论与地质资料、录井资料、岩心资料不匹配时，不知道如何对参数进行调整，也不能解释为何出现不匹配的现象，归根到底在于实践能力较弱，对所学理论知识不能灵活运用，创新更无从谈起。这基本上是本科生的通病。针对学生实践能力较弱的现状，学校增加课程设计学时，对本科生开放机房，让学生掌握一种储层测井资料处理程序，给学生准备多口井资料，包括煤田测井资料和油田测井资料，指导学生完成从资料预处理、到岩性划分、再到孔隙度和饱和度计算，增强学生的实践能力。

3.2.8  将企业导师引进课堂，理论与实践密切结合  由于教师一般都是博士毕业进入高校，从学生直接转型为教师，这个过程仍然没有脱离校园环境。尽管教师在学校时有野外实习经历，但所学内容仍然与一线现场存在较大差异。为了使学生的实践更具有实战性，可以在假期利用校友资源将青年教师送去企业培训，或者将一线专家请到校园给学生指导。近年来，学校陆续请中煤科工集团西安研究院、中国石油集团测井有限公司的一些专家给学生开讲座，这些讲座对于启发学生的创造性思维、培养学生解决实际问题能力具有积极促进作用。

4  取得的效果

通过多维度教学改革，学生学习地球物理测井的兴趣逐渐高涨，由被动学习转为主动学习。最直接的体现是在由中国石油学会主办的全国大学生测井技能大赛及中国地球物理学会举办的“创新杯”全国大学生地球物理知识竞赛中，学生凭借扎实的测井专业知识，近五年分别获得全国特等奖一项、全国一等奖四项、全国二等奖两项的优异成绩，初步扭转对地球物理测井的学习态度。

5  结论

测井作为地球物理勘探方法中的一种，其内涵和外延正在发生巨大变化。随着“三深一土”国家战略的提出，培养高质量测井专业技术人才已经刻不容缓。笔者针对学校地球物理测井课程特点，指出存在的问题，并从多个方面探讨课程优化内容，通过这些方法措施，切实丰富学生的知识结构，提高学生的专业素养，最终培养出适合企业需求、适应社会需要的测井技术人才。

参考文献

[1] 李舟波.钻井地球物理勘探[M].5版.北京：地质出版社，2006.

[2] 赵军龙，王凤琴.问题导向教学法在“地球物理测井”课程教学中的实践与思考[J].高校实验室工作研究，2018（1）：97-99.

[3] 刘之的，赵军龙，程希.“测井资料处理与解释”实践教学改革与探索[J].高校实验室工作研究，2014（1）：1-3.

[4] 谭茂金，邹长春，徐敬领，等.地质—地球物理复合专业测井教学优化设计与探索[J].中国地质教育，2013（4）：78-82.

[5] 徐敬领.《地球物理测井》课程的教学改革与实践[J].科技创新导报，2013（30）：110-111.

[6] 程超，桑琴，刘诗琼.我校资勘专业测井资料综合解释课程设计的改革与探索[J].大学教育，2017（10）：57-59.

[7] 张冲，黄雨阳，周雪晴.“测井综合解释课程设计”教学内容与方法改革[J].石油教育，2016（5）：39-40.

[8] 程超.优化课堂教学方法提高测井专业人才培养质量[J].大学教育，2016（10）：6-8.

*项目来源：本项目受长安大学来华留学教育专项“地球物理学专业来华留学研究生专业建设探讨”资助（300108211053）。

作者：王飞，长安大学地质工程与测绘学院，讲师，研究方向为地球物理测井解释；岳崇旺，长安大学地质工程与测绘学院，讲师，研究方向为地球物理测井及岩石物理（710064）。