新工科背景下“地下地质制图”课程改革与实践

陈刚强 李世宏

1.中国石油大学(北京)克拉玛依校区石油学院 新疆克拉玛依 834000;2.中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院 新疆克拉玛依 834000

为主动应对新一轮科技革命与产业变革,支撑服务创新驱动发展、《中国制造2025》等一系列国家战略,我国需要更多的专业技术人才特别是工程类应用型人才投入社会主义伟大建设中。自2017年2月始,教育部积极推进新工科建设,“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”构成了新工科建设的“三部曲”,奏响了人才培养革新的主旋律,开拓了工程教育改革的新路径[1-2]。

“新工科”将应用型人才的培养推向新的发展高地。中国石油大学(北京)克拉玛依校区依托地处石油石化产业基地的地理优势,强化实践教学,坚持高层次、应用型、国际化的人才培养战略,努力把克拉玛依校区建设成为具有中国特色、国内一流的高等工程教育示范基地[3-5]。克拉玛依校区的发展目标与“新工科”的要求不谋而合。

无论是“卓越工程师教育培养计划”还是“新工科计划”,最终都要落实到具体的课程上,国内各高校针对不同课程开展了形式多样的教学改革[6-10]。“地下地质制图”是高等院校资源勘查工程专业的一门选修课,课程目的是培养学生利用各种地下地质信息编制地下地质图件的技能,学完该课程后,能够正确理解地下地质制图涉及的基本概念;掌握钻井、地震剖面数据获取的基本原理与基本方法;掌握地下地质制图的基本原理和基本方法;能够运用所学知识和技能对地下地质图进行初步的表征与评价;具备分析问题和解决问题的能力以及较强的创新思维,具有较强的团队合作能力与表达能力以及自主学习的能力。该课程存在教学内容重复、重理论轻实践、考核方式简单等不足。克拉玛依校区结合实际情况,利用与油气企业合作共建的机制,在教学过程中以油田企业需求为导向,以掌握实践技能为目标,以行业标准化成果为评价标准,开展课程改革与实践,为应用型人才培养提供了有益的尝试。

一、原课程情况

“地下地质制图”原课程32学时,以蒂尔波克、比斯克著,蔡希源等译,中国石化出版社2008年出版的《实用构造法地下地质制图》为参考教材,教学内容包括8章的理论教学及3项专项技能训练(课外作业)。其中,理论教学30学时,考试2学时;课下专项技能训练6学时。教学内容、要求及学时分配如表1。

表1 “地下地质制图”课程教学内容及课时安排表

本课程教学方法采用“大班上课小班研讨”及“合作学习”的形式,包括两个主要教学环节,即课堂理论教学、课后习题练习和自学。课程考核总成绩100分,其中,平时成绩占比20%,期末考试占比80%。平时习题成绩主要考核学生对每一章知识点的理解和掌握情况。期末考试采取开卷考试方式,内容涵盖本课程的基本概念、基本理论和基本方法,通过综合分析题考核学生综合分析和解决地下构造地质问题的能力。考试题型包括判断题、名词解释题、填空题、简述题和综合分析题等类型。

该课程存在以下三点不足,不适应新工科背景下应用型人才的培养要求,需要开展课程改革。一是教学内容与其他必修课程重复。该课程的主要理论内容在资源勘查工程专业必修课“油矿地质学”“油矿地质综合设计”“构造地质学”“地震资料采集、处理与解释”均已涉及,实践训练的3个课下编图作业,在“油矿地质学”和“油矿地质综合设计”开展类似的实训作业多次。虽然该课程为选修课,授课的侧重点不同,原课程在制图上较系统,更注重编图方法与原理,但主要教学内容重复率超过了80%,改革教学内容势在必行。二是重理论、轻实践。除考试外,所有课内学时均用来上理论课,为数不多的实践训练内容还安排到课下完成,对于提高学生的实际动手能力帮助不大。三是考核方式简单,学生通过考试无压力,教学质量难以保证。开卷考试,通过判断、名词解释、填空、简述考查基本概念、基本理论和基本方法,学生在考场翻书即可找到答案,通过课程考核,获得学分毫无压力。很多时候压力就是动力,适当的压力能够让学生投入精力,保证教学质量。总之,原课程的设置存在多种不足之处,按照教育部淘汰“水课”、打造“金课”的要求,急需开展课程改革。

二、改革方案

对于资源勘查工程专业来说,企业希望能够从校招中获得专业技能扎实、能够快速融入工作的学生,学校希望自己培养出基本技能过硬、能够满足企业需求的学生,做到从学校到企业的无缝衔接。基于校企双方的需求,通过校企结合,由油田工作经验丰富的技术人员和学校教师共同讨论,开展了以油田企业需求为导向,以掌握实践技能为目标,以行业标准化成果为评价标准的课程改革与实践,从教学内容、授课方式、考核标准三个方面改革了原课程体系。

(一)以油田企业需求为导向设置课程内容

从油田企业油气勘探和开发科研实践出发,介绍了在油气地质勘探与评价、井位部署、储量计算、油藏描述等多个方面常用地质图件的编制方法。课程内容共分为五章:第一章介绍了油矿地质制图,第二章介绍了柱状图编制,第三章介绍了剖面图编制,第四章介绍了平面图编制,第五章介绍了统计图编制(表2)。在图件编制章节,首先从介绍图件内容或基本原理入手,理清编图所需要的资料,再介绍手工编制的一般过程,最后通过上机实践操作,掌握地质图件的编制方法。对于学生来说,既要了解基本原理,也要掌握绘图过程,理清来龙去脉。

表2 “地下地质制图”课程改革后的教学内容及课时安排表

(二)以掌握实践技能为目标设计授课方式

“工欲善其事,必先利其器。”对于即将走向石油地质科研岗位的人员来说,能够熟练、快速编制各类地质图件是一项最基本的工作技能。地质图件不仅承载着科研人员对研究区域的基本认识和研究成果,而且还是从业人员之间进行交流所使用的最直观工具,在一定程度上指导了油气的勘探和开发。课程以上机实践教学为主,理论授课10学时,实践训练22学时,制图软件以各大油田公司最常用的GeoMap地质制图系统、CorelDRAW、GeoCD、Surfer为例,利用油田实际的生产资料,通过教师的演示、学生的实操,边教、边学、边练,达到掌握计算机编图技能的教学目标。

(三)以油田行业标准化成果为评价标准确定考核方式

课程注重过程考核,上课学习、实训的过程就是考核过程。结课不单独设置考试,以课堂表现和实训编图成果为考核依据,总成绩100分,其中,课堂表现成绩占比10%,实训编图成绩占比90%。教师提供编图数据、编图软件,指导学生编图软件的使用,学生按行业规范完成单井柱状图(10%)、储层对比图(20%)、油藏剖面图(20%)、平面等值线图(10%)、勘探成果图(20%)及地质分析图件(10%)的计算机编制。单个图件的评分标准按照“信”“达”“雅”三个方面确定,“信”是指准确,图是数据的提炼,要严格按照数据;“达”是指清晰,图要有自明性,使行业人能只看图、图名、图例、比例尺就可理解图意;“雅”是指美观,反映地质思想、合乎地质规律。

三、实践效果

该课程的先修课程包括“构造地质学”“地震资料采集、处理与解释”“油矿地质学”“油矿地质综合设计”等专业课程,在第六学期开课。2015年经教育部批复成立了中国石油大学(北京)克拉玛依校区,2016年开始招生,本课程经过2019年—2022年四年的教学实践,取得了较好的教学效果。学生对课程满意程度优良率达到98.6%,优秀率超过92%(表3)。

表3 学生对课程满意程度调查表

通过该课程的学习,学生可以使用GeoCD软件编制各类单井柱状图、统计分析图,使用CorelDRAW软件编制各类剖面图,使用Surfer软件通过数据编制各类平面等值线图,使用GeoMap软件编制各类平面成果图,基本掌握了油田企业地质研究人员常用的专业软件,具备了迅速融入企业生产研究中的工作能力。

结语

地质制图是油气地质研究的一种手段,也是地质工作者必须掌握的一项基本技能。学生学好这门课程,不仅需要掌握石油地质专业知识,而且还需要用心、留心、耐心、细心、责任心。编制的地质图件不仅主题突出、清爽美观,而且需要符合行业标准、符合审美要求,能够成为“艺术品”。通过两年的教学改革实践,初步建立了面向应用型人才培养的教学内容,重视实际动手能力培养的授课模式及课程考核方式。但该课程的改革与实践也需要进一步完善,比如如何激发学生对专业软件学习的兴趣和主动深入学习以及课程教材的编写等。在今后教学实践中,该课程要与时俱进,不断完善,为应用型人才培养奠定课程基础。