《鉆井液工藝原理》課程教學(xué)研究與改革

1、鉆井液工藝原理課程教學(xué)研究與改革“鉆井液工藝原理”是我校傳統(tǒng)、優(yōu)勢(shì)課程之一，是勘查技術(shù)與工程（我校國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科“地質(zhì)工程”的主體、國(guó)家第一類特色專業(yè)、北京市特色專業(yè)）的主干專業(yè)課，該課程在我校已開(kāi)設(shè)近60年，通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)和鉆井液性能測(cè)試與評(píng)價(jià)的訓(xùn)練，使學(xué)生掌握鉆井液知識(shí)及其在鉆井作業(yè)中的作用，鉆井液性能及其與鉆井作業(yè)的關(guān)系，鉆井液處理劑作用機(jī)理及鉆井液體系等，學(xué)會(huì)根據(jù)鉆井條件選擇鉆井液體系及其性能評(píng)價(jià)。2002年以來(lái)，在學(xué)校和學(xué)院的大力支持下，課程組對(duì)“鉆井液工藝原理”課程進(jìn)行了不斷探索與改革，通過(guò)鉆井液工藝原理精品課程建設(shè)、鉆井液工藝原理雙語(yǔ)教學(xué)課程建設(shè)、“勘查技術(shù)與工程專業(yè)培養(yǎng)模式的

2、改革與實(shí)踐”、“構(gòu)建新型工程實(shí)踐平臺(tái)，強(qiáng)化工程能力培養(yǎng)”、“本科生階段國(guó)際型人才培養(yǎng)模式及可行性研究”等教學(xué)改革項(xiàng)目的研究與實(shí)踐，形成了獨(dú)特的教學(xué)理念，優(yōu)化了課程教學(xué)內(nèi)容，探索了模塊化的教學(xué)方法，加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，采用多媒體教學(xué)手段，嘗試綜合評(píng)價(jià)的考核方式。一、突出理論聯(lián)系實(shí)際和工程理念在課程教學(xué)和各個(gè)環(huán)節(jié)注重基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性、實(shí)用性和創(chuàng)新性，突出理論聯(lián)系實(shí)際和工程理念。雙語(yǔ)教學(xué)是利用英語(yǔ)學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，在掌握鉆井液專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能的同時(shí)了解專業(yè)知識(shí)的英文表達(dá)。專業(yè)知識(shí)為教學(xué)根本，英語(yǔ)只是一種語(yǔ)言，在某種程度上更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)仃U述科學(xué)原理。通過(guò)雙語(yǔ)教學(xué)使學(xué)生同時(shí)掌握鉆井液中英文專業(yè)術(shù)語(yǔ)，培養(yǎng)英語(yǔ)表達(dá)交流能

3、力，使從事鉆井液工作的畢業(yè)生有能力閱讀專業(yè)文獻(xiàn)、了解研究前緣、與外國(guó)專家進(jìn)行技術(shù)交流。二、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容本課程最初為“鉆探工藝學(xué)”的一部分內(nèi)容，由于鉆井液在鉆探和鉆井中的作用越來(lái)越突出，2002年單獨(dú)設(shè)課，課程學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)，為了加強(qiáng)學(xué)生適應(yīng)國(guó)際化的要求，從2006年開(kāi)始采用雙語(yǔ)教學(xué)，學(xué)時(shí)增加為40學(xué)時(shí)，由課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分構(gòu)成，課堂教學(xué)28學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)12學(xué)時(shí)。其中，講授內(nèi)容包括鉆井液及其性能、粘土礦物學(xué)和鉆井液膠體化學(xué)、鉆/完井液配漿材料與處理劑、鉆/完井液體系、井壁穩(wěn)定與漏失控制、固相控制和鉆/完井液新技術(shù)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括鉆井液性能測(cè)試、造漿粘土評(píng)價(jià)與改性、處理劑作用和鉆井液體系設(shè)計(jì)。為

4、提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，2008年增加1周鉆井液體系綜合設(shè)計(jì)，內(nèi)容分為小口徑巖心鉆探?jīng)_洗液和石油鉆井液2個(gè)專題，每個(gè)專題均結(jié)合鉆探/井工程實(shí)例，根據(jù)所給鉆探/井工藝方法、鉆探/井地層條件、鉆探/井目的等設(shè)計(jì)鉆井液體系，確保鉆探/井安全、快速鉆進(jìn)，并進(jìn)行成本分析。在教教師指導(dǎo)下，學(xué)生分組選擇專題，每人1個(gè)小專題，要求學(xué)生獨(dú)立完成，提交報(bào)告。報(bào)告內(nèi)容包括設(shè)計(jì)依據(jù)、體系選擇、配方優(yōu)化、性能評(píng)價(jià)和成本分析。時(shí)間分配為：半天教師課堂講解設(shè)計(jì)思路和方法，結(jié)合一個(gè)鉆探/井工程實(shí)例，分析其鉆井液體系；三天半時(shí)間學(xué)生查資料，根據(jù)鉆探/井施工條件，完成設(shè)計(jì)內(nèi)容，教師答疑；最后一天學(xué)生完成設(shè)計(jì)，

5、提交報(bào)告，進(jìn)行答辯。三、模塊化教學(xué)方法課程采用模塊化教學(xué)，使教學(xué)更加系統(tǒng)化。為了使學(xué)生通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，掌握鉆井液的基本原理及鉆井液的應(yīng)用技術(shù)，了解鉆井液新技術(shù)。在課程教學(xué)中采用模塊化教學(xué)法，即將課程內(nèi)容分成四個(gè)模塊進(jìn)行教學(xué)：鉆井液基本原理模塊、鉆井液應(yīng)用技術(shù)模塊、鉆井液新技術(shù)模塊、實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊。1 鉆井液基本原理模塊該模塊包括：粘土礦物學(xué)及造漿粘土的晶體構(gòu)造與性質(zhì)、造漿粘土的質(zhì)量評(píng)價(jià)、粘土/水分散體系的膠體化學(xué)原理、鉆井液流變特性、鉆井泥漿的性能及其測(cè)試方法和鉆井液處理劑及其作用原理，鉆井液基本原理模塊為鉆井液的應(yīng)用技術(shù)提供理論基礎(chǔ)。2 鉆井液應(yīng)用技術(shù)模塊該模塊包括：鉆井液的分類及應(yīng)用、鉆井

6、液的設(shè)計(jì)與配制、鉆井液的固相控制和鉆井液的護(hù)壁堵漏技術(shù)，通過(guò)鉆井液應(yīng)用技術(shù)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在工程實(shí)踐中能夠運(yùn)用鉆井液技術(shù)，解決所遇到的工程問(wèn)題。3 鉆井液新技術(shù)模塊該模塊則結(jié)合科研成果，介紹鉆井液技術(shù)的最新進(jìn)展，如硅酸鹽、甲酸鹽、正電膠、可循環(huán)微泡沫、無(wú)滲透和聚胺等鉆井液技術(shù)。4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊為了提高學(xué)生的動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力，在實(shí)踐中理解教學(xué)內(nèi)容，本課程設(shè)計(jì)了12學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課，主要內(nèi)容為：鉆井液性能綜合測(cè)試實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）、鉆井液用膨潤(rùn)土綜合性能實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）、鉆井液堿處理及鈣、鹽污染及處理綜合性實(shí)驗(yàn)（2學(xué)時(shí)）、水基鉆井液體系配制與評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)（6學(xué)時(shí)）。目前鉆井液教學(xué)實(shí)驗(yàn)室面積115m2，

7、實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備價(jià)值400萬(wàn)元，能滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)和開(kāi)放要求。四、采用多媒體教學(xué)和板書(shū)結(jié)合的教學(xué)手段 本課程的教學(xué)方式以教師講授與實(shí)驗(yàn)課程及應(yīng)用設(shè)計(jì)相結(jié)合的方式，通過(guò)理論指導(dǎo)實(shí)踐，通過(guò)實(shí)踐鞏固深化理論知識(shí)。教學(xué)過(guò)程中采用多媒體和板書(shū)結(jié)合的教學(xué)手段，充分利用多媒體等現(xiàn)代教學(xué)手段，盡量采用圖表闡述原理，以增加課程信息量，提高了課堂教學(xué)效率；同時(shí)發(fā)揮傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，比如公式推導(dǎo)時(shí)，采用板書(shū)的方式。在教學(xué)過(guò)程中注意避免為“雙語(yǔ)教學(xué)”而教學(xué)，英語(yǔ)是語(yǔ)言工具，要自然運(yùn)用，發(fā)揮英語(yǔ)表達(dá)科技文章的優(yōu)勢(shì)，使學(xué)生產(chǎn)生興趣，形成應(yīng)用英語(yǔ)理解專業(yè)的習(xí)慣。五、鼓勵(lì)自主學(xué)習(xí)，加強(qiáng)師生互動(dòng)考慮雙語(yǔ)教學(xué)，為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和學(xué)

8、習(xí)興趣，提供鉆井液工藝原理）中英文電子教材和教學(xué)課件；同時(shí)提供參考書(shū)目和專業(yè)網(wǎng)站，鼓勵(lì)學(xué)生多讀專業(yè)知識(shí)，多了解相關(guān)產(chǎn)業(yè)。通過(guò)電子郵件與學(xué)生互動(dòng)交流。學(xué)生可以及時(shí)提出問(wèn)題，并得到及時(shí)回答。這項(xiàng)工作得到了同學(xué)的歡迎和認(rèn)可（參見(jiàn)網(wǎng)站中師生互動(dòng)欄目）。六、充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)作用首先明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能，與理論教學(xué)緊密結(jié)合，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生分析問(wèn)題能力的培養(yǎng)。其次開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室。在研究生的協(xié)助下，教學(xué)期間鉆井液實(shí)驗(yàn)室全天候?yàn)閷W(xué)生開(kāi)放。第三，隨時(shí)交流，保證學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理。首先明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能，與理論教學(xué)緊密結(jié)合，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生分析問(wèn)題能力的培養(yǎng)。其次，在研究生的協(xié)助下，

9、在教學(xué)期間鉆井液實(shí)驗(yàn)室全天候?yàn)閷W(xué)生開(kāi)放。最后，隨時(shí)交流，保證學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理。例如，粘土中蒙脫石含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)是采用亞甲基藍(lán)滴定，通過(guò)記錄消耗的亞甲基藍(lán)的毫升數(shù)，換算出蒙脫石的含量。滴定試驗(yàn)本身很簡(jiǎn)單，高中的時(shí)候就學(xué)過(guò)類似的滴定試驗(yàn)，但是要理解實(shí)驗(yàn)原理和目的，就要運(yùn)用課堂上學(xué)到的理論知識(shí)進(jìn)行分析把握了，實(shí)驗(yàn)以問(wèn)答結(jié)合的方式開(kāi)始，老師通過(guò)逐一的設(shè)置問(wèn)題：(1)常見(jiàn)的粘土礦物有那些？(2)各種粘土礦物的基本組成和性質(zhì)？(3) 為何伊利石具備與蒙脫石同樣晶體結(jié)構(gòu)型，卻不容易水化分散，陽(yáng)離子交換容量很低？通過(guò)設(shè)置以上問(wèn)題積極帶動(dòng)同學(xué)們思考發(fā)言，把大家主動(dòng)性調(diào)動(dòng)起來(lái)后，最后通過(guò)大家共同分析、交

10、流、探討從而解決問(wèn)題，使學(xué)生掌握蒙脫石晶體構(gòu)造、晶格取代、可交換陽(yáng)離子、陽(yáng)離子交換容量等專業(yè)知識(shí)。通過(guò)這樣一次實(shí)踐課，不僅讓學(xué)生了解了測(cè)試蒙脫石含量的一種方法，更是使同學(xué)們加深和鞏固了粘土礦物方面的知識(shí)。采用這樣的教學(xué)與實(shí)踐結(jié)合，問(wèn)答結(jié)合積極交流的教學(xué)手段，可謂達(dá)到了一舉三得的效果，一是同學(xué)們較為輕松的完成實(shí)驗(yàn)課程，二是同學(xué)們深化了對(duì)課堂知識(shí)的理解，三是通過(guò)問(wèn)答結(jié)合加深了師生之間的感情。六、教學(xué)實(shí)習(xí)鉆井液專業(yè)知識(shí)和英語(yǔ)術(shù)語(yǔ)的引導(dǎo)在開(kāi)課之前，利用教學(xué)實(shí)習(xí)安排鉆井液專業(yè)知識(shí)講座和鉆井液參觀實(shí)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)鉆井液的初步認(rèn)識(shí)。講座選用了STRAIGHTLINE的Drilling Fluid英文版作為入

11、門(mén)教程，介紹水平鉆井用鉆井液。要求學(xué)生翻譯和熟記專業(yè)術(shù)語(yǔ)。通過(guò)教學(xué)實(shí)習(xí)，使學(xué)生對(duì)鉆井液專業(yè)知識(shí)和英語(yǔ)術(shù)語(yǔ)有一定的了解，為課程學(xué)習(xí)打下了良好基礎(chǔ)。七、多渠道強(qiáng)化英語(yǔ)專業(yè)術(shù)語(yǔ)教材編寫(xiě)時(shí)在專業(yè)術(shù)語(yǔ)后面標(biāo)注相對(duì)應(yīng)的漢語(yǔ)，上課時(shí)專業(yè)術(shù)語(yǔ)同時(shí)使用中文和英文同時(shí)介紹，課件中有專門(mén)的本章術(shù)語(yǔ)表，同時(shí)對(duì)上一章的術(shù)語(yǔ)進(jìn)行測(cè)試。課前利用大約5分鐘的時(shí)間，進(jìn)行術(shù)語(yǔ)測(cè)試。最后，在教學(xué)中注意結(jié)合鉆探/井實(shí)踐中遇到的實(shí)際鉆井液?jiǎn)栴}和解決問(wèn)題的方法，將課題研究成果介紹給學(xué)生。八、采用靈活多種考核手段本課程考核以作業(yè)（理解學(xué)習(xí)內(nèi)容）、課堂測(cè)驗(yàn)（專業(yè)詞匯的英文表達(dá)）、實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)和期末考試幾方面綜合評(píng)價(jià)。平時(shí)成績(jī)包括考勤、作業(yè)和課

12、堂測(cè)驗(yàn)占20%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占10%，設(shè)計(jì)占20%，期末考試占50%。期末考試試題由教學(xué)團(tuán)隊(duì)和主講教師共同命題，教研室審核，閉卷形式。這種綜合評(píng)價(jià)的考核方式，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手的積極性，有力地促進(jìn)了教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。九、教學(xué)效果及成果通過(guò)上述教學(xué)研究與改革的探索與實(shí)踐，不僅提高了教學(xué)效率和教學(xué)效果，而且受到了學(xué)生的一致好評(píng)。1教師教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)所有主講教師近二年在學(xué)校組織的學(xué)生評(píng)價(jià)中全部為優(yōu)秀。2同學(xué)評(píng)語(yǔ)摘錄鄭秀華：認(rèn)真負(fù)責(zé)，和藹可親，平易近人；學(xué)識(shí)淵博，教學(xué)方式靈活新穎，教學(xué)獨(dú)特，雙語(yǔ)教學(xué)，淺顯易懂，講課充滿激情，課堂氣氛活躍，能與學(xué)生融洽相處，能夠從思想上教育同學(xué)們，讓我們從內(nèi)心

13、挖掘能力。注意教學(xué)內(nèi)容與課本內(nèi)容的聯(lián)系，加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)，雙語(yǔ)教學(xué)中中英的協(xié)調(diào)。王貴和：耐心、認(rèn)真細(xì)致，平易近人，務(wù)實(shí)進(jìn)取，授課經(jīng)驗(yàn)豐富，幽默。知識(shí)面很廣。增加與學(xué)生互動(dòng)。楊甘生：和藹可親，上課認(rèn)真負(fù)責(zé)，學(xué)識(shí)淵博，授課理論水平高，課程內(nèi)容好，緊密結(jié)合實(shí)踐，能耐心解答學(xué)生問(wèn)題使學(xué)生受益非淺；上課幽默風(fēng)趣，能體諒學(xué)生，具有專業(yè)學(xué)生。增加課堂內(nèi)容生動(dòng)性，突出重點(diǎn)；對(duì)學(xué)生要求不夠嚴(yán)格馬孝春：認(rèn)真負(fù)責(zé)，和藹可親；授課內(nèi)容安排的很好，課上互動(dòng)多，能耐心解答學(xué)生問(wèn)題。注意控制講課速度，照顧學(xué)習(xí)差的同學(xué)。羅志華：工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，熱情高，和藹可親，為人師表，專業(yè)性強(qiáng)，理論聯(lián)系實(shí)際，要求嚴(yán)格。進(jìn)一步豐富課堂內(nèi)容，活躍課堂氣氛。注：以上評(píng)語(yǔ)摘自中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）教師教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果（2008年和2009年）（第1619期）。實(shí)驗(yàn)教學(xué)：實(shí)驗(yàn)課的時(shí)間雖然短暫，可是受益匪淺。通過(guò)和老師的及時(shí)交流和溝通，對(duì)抽象枯燥的理論知識(shí)的理解和把握容易了很多，而且在實(shí)踐課上可以和老師暢所欲言，讓我們了解到了許多在書(shū)本上學(xué)不到的知識(shí)。希望以后其它的