“油氣田地下地質學”的建構主義教學方法

孟繁莉，衣 健，孟慶濤，邊偉華，柳 蓉

吉林大學 地球科學學院，吉林 長春 130061

在全球減碳的大背景下，煤炭作為一種高污染能源首當其沖。但是，替代化石能源的過程不可能一蹴而就，在未來的幾十年里石油和天然氣，尤其是天然氣在實現雙碳目標的過程中擔負著承前啟后的使命。從另一方面來看，石油和天然氣是保障國家安全的戰略資源，而我國油氣資源對外依存度超過70%。因此，在當前錯綜復雜的國際國內形勢下，繼續加大我國油氣資源的勘探開發力度，保障能源安全仍將是重大的戰略任務。在未來的幾十年里，培養油氣勘探開發專業技術人才是實現這一戰略任務的關鍵因素。

“油氣田地下地質學”是（流體）資源勘查工程專業的核心課程，在整個專業知識體系中發揮著銜接勘探知識與開發知識的橋梁作用，在所有石油類專業課程中占據著舉足輕重的位置，是學生面向油氣勘探開發企業就業必須掌握的一門極其重要的專業必修課?；谝陨隙ㄎ?，本課程主要講授如何利用地質、地球物理、地球化學、巖心分析測試等各種手段，綜合研究地下油藏地質，具有明顯的多學科綜合研究的屬性。

從學科發展歷史來看，蘇聯密爾欽克于1946年編寫的《油礦地質學》和美國LeRoy于1949年編寫的《地下地質學》標志著本學科的建立。而1975年蘇聯馬克西莫夫編寫的《油田開發地質基礎》，以及1979、1981和1986年美國吐爾薩大學的Dickey連續三次出版的《石油開發地質學》則系統地建立起本學科的內容體系，包括從鉆井地質到強化采油各個階段的地質研究內容。1953年蘇聯專家扎巴林斯基將“油礦地質學”課程引入我國石油院校，此后其他高校相繼開設此課程[1]。從1977年起，我國各大石油高校及各教學團隊陸續編寫了一系列的《油氣田地下地質學》或《油礦地質學》教材，作者包括李德生、陳立官、陳碧玨等[2]。經過中國石油大學（北京）、中國石油大學（華東）、長江大學、西南石油大學等高校教學團隊和吉林大學多位本學科奠基人的不懈努力，該課程的理論課講授、實習、實踐環節得到了多項充實與改進，取得了許多良好的教學成果[3-6]。本教學研究項目團隊在學習參考其他院校教學方式的基礎上，突出吉林大學特色，增加了自己獨有的教學內容和方法，借此文與廣大同仁分享，希望得到各位同行的批評與指導。

一、基于建構主義教育觀的教學方式探索

筆者基于建構主義和人本主義思想，以學生為中心，培養學生適應變化、自主學習、主動運用知識與方法、充分發揮個人主觀能動性的科學素養，具體體現在以下幾個方面的探索中。

1.探索課堂與課下相配合的內容結構

“油氣田地下地質學”內容體系龐大繁雜，涉及的專業課和基礎課眾多，是綜合性極強的應用型課程。在課時有限的情況下，適量精簡課堂講授學時，整合優化教學資源，讓學生自主學習是解決內容多與課時少之間矛盾的主要出路。

在課堂教學中，重點突出單井地質設計、巖心錄井、巖屑錄井及鉆井液錄井相關內容。其他內容由學生借助三年級生產實習的油田現場實習、參考教材、互聯網資源、視頻資料自學。鉆井地質部分實踐性強，在當前缺乏現場實習條件的情況下，搜集和錄制鉆井、錄井過程影像資料，學生課下觀看視頻并參考其他教材和網絡資源自行探究，遺留問題通過課堂討論及教學互動解決。

2.建立開放、寬視野的教學內容快速更新模式

教師時刻把握行業脈搏，給學生提供最新的問題切入點，引導學生追索學科進展，師生共同探索，迭代更新教學內容。同時，通過這種方式訓練學生自主獲取新知識的能力，引導學生不斷拓寬學術視野，懂得終身學習的必要性。

3.引導創新型思維和研討式學習

研討式教學既可以激發學生探究的興趣，也可以激發教師的學術靈感，是一個師生共同提高的過程。例如，在教學中通過介紹某個概念的興起（如儲層非均質性）、研究歷史、認識沿革，讓學生明白要用自己的眼睛去發現真實世界，而不是戴著“有色眼鏡”（即原先被灌輸的固有觀念）去觀察世界，讓學生相信他們自己也可以創建新的概念和知識領域。國外高校的課堂大多以研討的形式完成教學任務。研討式教學可以培養學生發現問題、解決問題、互助合作的能力，提高學生的描述、論證能力和學術溝通技能。在研討過程中，教師也可以及時了解學生對知識的掌握程度，并通過交流與溝通彌補教學內容的疏漏。

二、跟進科學技術前沿與國際形勢演化

在世界科技水平日新月異的當今時代，十幾年甚至幾年前編寫的教材就已經很難跟上技術進步的步伐。我國的技術進步速度也是前所未有的，近幾年涌現出來的新理念、新技術幾乎是顛覆性的，例如頁巖油氣的成功開發、2018年渤海千億方天然氣田的發現、新疆大型走滑斷裂控制斷熔體油藏的發現、空氣鉆井技術和水平井分段壓裂鉆井開采技術的運用等等，都給本課程教學帶來了巨大的挑戰。鑒于教材編寫周期長、時效性差的特點，本課題組構建了一套教師與學生共同參與、及時更新教學內容的學習模式，實現了課程內容與時俱進。

（1）在第一章鉆井地質部分增加了頁巖氣水平井壓裂技術相關內容，增補了各種照片、模型圖、長井段裸眼多級壓裂水平井部署圖、哈里伯頓鉆井數據可視化材料。連續油管鉆井（CTD）是目前先進的鉆井技術，代表未來的技術發展方向，讓學生了解這些技術是十分必要的。

（2）在第二章油氣水層的綜合判別及油層評價部分引入了地球軌道參數與米蘭科維奇旋回相關內容，實現新的測井曲線與井震結合，增加立體相模式圖。米蘭科維奇旋回是地層學、氣候學領域最重大的一級影響因素，抓住這個綱，旋回性的巖性變化、顆粒粗細變化、孔隙度、滲透性變化就迎刃而解了。天文軌道參數如斜率、歲差、偏心率是導致氣候變化的重要因素，教授這些內容能夠讓學生更加深刻地理解目前全球氣候變化的趨勢。

（3）在第三章儲層特征研究部分加入了新的精美鏡下照片和掃描電鏡照片，包括掃描電鏡下的黏土礦物、自生石英、長石溶解形成粒內孔、砂巖中顆粒表面伊利石包膜（蒙脫石轉化）、鉀長石溶蝕微孔、鮞?；規r溶蝕孔隙等現象。指導學生鏡下識別石英次生加大邊、白云石交代燧石、長石高嶺石化、方解石交代長石和巖屑、蒙脫石伊利石化、白云石膠結物溶孔、長石粒內溶孔、白云石交代鮞粒、鮞?；規r的膠結作用及其世代、碳酸鹽巖壓溶壓實和重結晶交代作用、一系列碳酸鹽巖儲層成巖成藏等微生物參與礦物巖石的風化及成巖。把教師的科研成果及時應用于教學，介紹細菌參與長石、黃鐵礦、黏土礦物、大洋黑煙囪硫化物礦物、洋底玄武巖風化等實例，讓學生及時了解學科研究前沿。

（4）在第四章油氣田地下構造的教學過程中，制作了幫助理解剖面井斜校正的實物教具。新的研究表明，除了在勘探初期的背斜油藏之外，斷裂與油氣藏形成的關系很密切，95%以上的油氣藏分布在斷裂帶周邊30 km以內的范圍，距離越遠成藏率越低。斷距小于區域性蓋層的圈閉發育區有利于油氣富集。順向斷層上下盤附近聚油性均差，反向斷層下盤聚油性好。另外，塔河油田奧陶系斷溶體圈閉（圖1）是一種近期發現的新型油氣藏類型，與斷裂構造有關[7]。本課程將上述新發現及時介紹給學生，有助于學生明白勘探科學也在不斷發展完善之中，有助于培養學生善于發現的科學洞察力和創新的心智模式。

圖1 新疆塔河奧陶系壓扭性斷控巖溶[7]

（5）在講授第六章油氣資源量與儲量計算時，結合世界油氣價格在2020年新冠肺炎疫情期間大規模跳水，后來又在地緣政治影響及國際資本操縱下大幅度上漲的事件，給同學們介紹石油工業、石油價格及世界經濟形勢，引導學生以更加開闊的視野觀察問題，讓學生懂得其實世界上油價問題只是表象，背后是大國博弈的激化和世界石油體系的“結構性失衡”所致，其核心是對“石油權力”的爭奪。石油權力是和國家權力緊密聯系在一起的，是國家權力在石油領域的展現。石油除了自身的商品屬性，其政治屬性、戰略屬性和金融屬性在不同時期、不同國家都不同程度地存在。這就使得石油常常與國家安全、國際金融、地緣政治、國際制裁等攪在一起。通過這些教學內容，將課程思政自然而然地融合到本課程的教學內容之中。同時，提高學生調查思考、面對復雜問題的應變能力和判斷能力，開闊了學生視野，有助于培養國際性工程技術人才。這些訓練最后體現在作業及考試中。

（6）引導學生對全球變化的思考。結合油價漲跌進一步探討新能源、非常規能源及其價效。這一部分主要讓同學們自主收集資料，獨立思考，以加強學生對于全球氣候變化的重視，尤其是思考在目前新能源遭遇儲能瓶頸時期，石油天然氣怎樣量產、配置才能更好地、平穩地過渡到低碳社會，而不至于發生能源危機。

三、結語

展望今后的課程教學，最關鍵的問題仍是加強師資隊伍建設。自從20世紀七八十年代長春地質學院（吉林大學）地球科學學院能源系成立以來，在筆者之前，有幾位老師主講過該課程，包括李福迎、王嗣敏、曹成潤老師，保證了該課程建設的持續進行。但截至目前，課程團隊規模一直沒有得到相應的擴展。在當前國家重視本科教學的大背景下，需要進一步整合“油氣田開發地質學”“儲層沉積學”等課程集群，以“油氣田地下地質學”為主要課程，加強油田現場實習，增加油田第一手資料作為作業素材，增加更多的前沿技術講授，把本課程打造成多位教師共同完成的一門精品課程。