新工科建设理念下油田化学教学改革探讨

石油类高等教育的快速发展对国家能源经济发展有很重要的作用,石油类工程教育与石油工业发展密不可分。为了主动应对新一轮产业变革、满足“中国制造2025”的人才需求,2017年教育部积极推进“新工科”培养战略,先后形成“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”。针对新工科“天大行动”的愿景与行动,张大良[1]提出新工科建设的六大理念,即“问产业需求建专业,问技术发展改内容,问学校主体推改革,问学生志趣变方法,问内外资源创条件,问国际前沿立标准”,为新工科专业培养方案与课程建设指明了方向[1]。新工科着眼于未来,其核心目标是培养伟大的工程师,即应用自然之理进行伟大创新的人才[2]。

随着中国几大石油公司近年来不断地进行业务重组、改制及裁员等,石油工业生产一线油田化学专业应用型和研究型的人才十分短缺[3]。为适应“新工科”的建设与发展要求,油田化学专业应该更加强调应用性以及和其他工程学科的关联性,注重培养高素质的复合型油田化学专业人才[4]。针对目前石油类高校中“油田化学”课程往往存在学生理解困难、书本知识陈旧、与现阶段石油工业上游领域实际脱节严重等问题[5],必须精选教学与实验内容、采用先进的教学方法和手段、增加课程研讨以及鼓励企业导师进校园等方法,构建“新工科”建设理念下应用研究型专业人才培养的内涵发展模式,以期为相关工程专业课程的教学改革提供参考。

一、精选课堂教学内容,重视实验技能和创新意识

近年来,中国各大高等院校为了探索教学模式,学习与总结国外教育经验,逐步下调了大学生的最低学分要求,主要目的是为了缩短课堂学习时间,增加学生的课后主动学习时间。

油田化学课程作为石油类高等院校的核心课程之一,是石油工程、化学工程与工艺以及油气储运工程等专业限选课,为各专业开设的其他发展科目提供知识基础(如图1所示)。然而,由于总课时的压缩,使得油田化学的一些支撑科目,如油田基础化学、高分子化学与物理、石油工程概论等无法全部开设。其次,油田化学的许多发展科目,如石油工程专业的钻井液工艺学、采油工程、钻完井工程等课程以及油气储运工程专业的油气集输、储运装备腐蚀与防腐等课程的课时也相应地大幅度下调。另外,大多数石油工程专业主干课程中通常将涉及油田化学相关的知识省略,例如,钻完井工程课程中的钻井液与完井液,采油工程课程中的酸液与压裂液等内容。因此,油田化学作为一门综合性强且内容繁杂的课程,有必要针对不同专业对教学内容进行重新优化。

图1 以油田化学为中心的课程体系建设

为了服务新形势下“一带一路”建设和国家能源领域石油工业的产业需求,根据石油院校“产业导向、行业牵引、学科交叉”的专业特点,对新形势下适应石油工业发展的油田化学课程体系进行重新设计。表1是2018—2019学年中国石油大学(北京)克拉玛依校区针对不同专业优化后的油田化学课程内容。针对目前油田化学支撑科目不足的情况,在油田化学课程中添加“高分子化学”、“表面活性剂化学”以及“储层岩石与流体化学”等油田基础化学知识,既能使学生初步了解并掌握油田化学课程所需的相关化学理论基础,又可以减轻学生修读所有支撑科目带来的负担。当然,在教学条件允许的情况下,提倡并鼓励开设上述支撑科目作为公选课程,感兴趣的同学能够在本科期间就打下扎实的油田化学基础,利于其在研究生阶段的科研发展。对于油田化学核心知识,课程设置中仍然保留着“钻井流体化学”“压裂液化学”“化学提高采收率方法”以及“油田产出流体处理方法”等核心内容,能够满足学生掌握基本的油田化学学习与研究方法,也能满足学生毕业后5年内的工作需要。这是因为新形势下随着中国适应国际石油资源结构的不断调整,高含水油藏剩余油的进一步挖潜以及非常规(致密油气藏、页岩油气藏)油气资源的开发逐渐成为重点与热点。剩余部分内容可以作为自学内容,或视不同专业进行删减。

表1 针对不同专业优化后的油田化学课程内容课程内容总学时理论部分内容课时实验部分内容课时研讨部分内容课时石油主干专业40非石油主干专业?32(1)高分子化学(2)表面活性剂化学(3)储层岩石与流体化学(4)钻井流体化学(5)水泥浆化学??(6)压裂液化学(7)酸化工作液化学??(8)化学提高采收率方法(9)油水井的化学改造方法??(10)油田产出流体处理方法3026(1)钻井液的配制与性能测试(2)水泥浆的配制与性能测试(3)压裂液的成胶性能与破胶(4)乳状液的乳化与破乳(1)钻井液的配置与性能测试(2)压裂液的成胶性能与破胶84新技术或新体系在油田化学中的应用(比如纳米技术或纳米材料等)22

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