以提升毕业设计为驱动的井下作业与工具课程教学探索

石昌帅 祝效华 刘伟吉 蒋发光

[摘 要] 本文对井下作业与工具课程传统教学方式不足进行了分析，提出了可视化教学探索、反客为主教学探索、教学内容探索、考核方式转变的教学思路和方法，力求在达到教学目的的同时，培养学生查阅资料，熟悉设计思路的能力，为毕业设计的开展提前进行铺垫。旨在提升学生的综合知识运用能力，达到培养一批将碎片化知识整合、理论与实际相结合的高素质应用型人才的目的。

[关键词] 井下作业与工具;教学探索;毕业设计;综合运用

[作者简介] 石昌帅（1984—），男，江苏徐州人，博士，副教授，研究方向为钻完井工具及力学;祝效华（1978—），男，山东菏泽人，博士，西南石油大学教授，研究方向为钻柱动力学和钻井提速及岩石破碎学;刘伟吉（1989—），男，四川简阳人，博士，西南石油大学讲师，研究方向为油气井钻井提速。

[中图分类号] G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）43-0177-02    [收稿日期] 2020-03-25

一、引言

钻完井井下作业与工具是石油工程中油气田开发、石油机械方向的一门主干专业课，系统地讲述多种常用井下工具的用途、结构、工作原理及存在问题，还涉及常用生产管柱的结构用途等及常规作业的施工步骤[1]。该课程涉及多种井下工具的结构、功能、原理，主要包含有常用钻井工具、完井工具、和固井工具等井下钻完井工具[2]。课程的教学目的是培养学生扎实的理论基础，使学生掌握常用的各种工具及生产管柱等的作用及原理，同時培养学生较强的实际操作技能，最终培养一批高素质应用型人才[3]。

但是在高校实际人才培养过程中发现，该课程目前的教学目的并未很好的体现。对于井下作业与工具课程的学生来说，该课程属于主干专业课，涉及机械设计、机械原理、机械制图、材料力学、工程力学、流体力学等基础专业课程，其重要性不仅仅在于理论知识的教授，还在于对所涵盖知识的一次综合性检测[4]。因此如何利用本门课程提高学生理论掌握和实际操作水平等综合能力、以及提高教学知识吸收率就尤为重要。

目前井下作业与工具课程的教学不足导致在一定程度上并未达到对学生能力的提升和培养高素质应用型人才的目的。在历年的本科毕业设计过程中，各毕业年级均有较多学生存在不知如何开展研究以及设计步骤的问题，导致毕业论文进度严重滞后，更甚者延期答辩或推迟毕业。一方面，由于毕业设计是对所学知识的综合性检测，而在平时学习的都是碎片化知识，未很好的融会贯通;另一方面，在教学过程也并未涉及或很少涉及类似于毕业设计的综合知识运用。因此对井下工艺与工具课程进行教学探索，力求在现有基础上改变教学模式和优化教学内容，使得学生在学习课程后能够得到综合训练和提升，从而培养学生对设计思路、设计步骤的深层次理解，为以后的毕业设计打下坚实的基础，提升学生综合运用能力工作素养。

二、井下作业与工具课程设计的不足与分析

该课程总学时为40学时，课程涉及数十种工具和大量工艺理论知识，主要以教师教授、学生被动接受为主，这样的课程设计就极易导致走马观花式学习，进而学习效果不佳，无法达到课程培养目的。结合教学效果分析，该课程目前存在以下几类问题：

1.结构抽象，认知不足。虽然该课程的学生在学习本门课程时，已经接触一部分机械结构并且也学习了主要相关理论知识，但是由于学生理解能力和教学效果的影响，学生对该课程提及的工具结构仅有抽象的认识，对其中的关键结构认识不足。

2.被动接受，理解不足。该课程主要是任课教师通过PPT、视频等方式在课堂内教学，学生在课堂内学习理论知识、了解结构，虽然教师对每种工具、工艺进行了系统化的讲解，但学生在现实中未接触具体实例导致未能充分理解，并且不能将其相同之处联系对比学习。因而极易造成知识的碎片化，对知识的理解程度不深刻，对理论知识的应用更是不知所措。

3.纸化考试，实操不足。本课考核主要分为平时成绩和期末成绩，平时成绩主要是考勤和课堂提问，期末主要是通过闭卷考试。在实际课程阅卷时发现，学生掌握情况较好，基本都能取得较好的卷面成绩，但是大部分都是通过背诵书上已有知识并未深刻理解知识点，造成了高分假象，实际并未达到教学目的。该课程的考核方式限制了学生的发展，使得学生忽略对工具的设计思路、设计步骤，工艺流程、工艺方法设计的关注，脱离了实际，造成学生出现了学习效果好的假象。因而，有必要对井下作业与工具课程的教学进行改革和探索，最大化提升教学效果，培养学生的综合能力。

三、井下作业与工具教学设计的改革探索

1.可视化教学探索

教师在原有的教学基础上，对教材进行深入分析，针对结构新颖，功能完备的井下工具进行原理、结构的深入讲解，在学生对其进行充分理解的基础上，利用学校仿真平台资源对工具进行三维建模，更直观的展现于学生。利用三维可视化的工具进行教学，可以达到不同的效果，一方面可以利用学生对新生事物的好奇心，提高学生的积极性，提升教学质量和效果;另一方面，可视化的教学可以加深学生的印象，可以极大的避免因学生个体化差异导致教学效果不足的现象。

2.反客为主教学探索

为弥补学生被动接受、学习知识的不足和进一步提升学生的学习主动性和动手能力，创新设计思路，进行反客为主的教学探索，旨在让学生成为课堂的主人，形成良好的教师与学生的“教-学”循环。具体为：可对学生进行5-6人编组，按照文献调研，结构设计、强度校核、仿真分析，撰写报告，汇报等具体工作进行内部任务编排，落实责任人。教师选取结构适宜的工具制定任务书，学生按照分组进行设计并汇报，让每位学生都深入到井下工具设计具体步骤，了解工具的设计流程及步骤。通过这样的模式，将涵盖的基础知识融会贯通，利用分组任务模式，对所学知识进行应用和检测。一方面可以弥补学生因被动接受知识导致对知识内涵理解不充分的现象，另一方面可以提高学生学习的主动性，培养学生创新能力。

3.教学内容探索

任课教师应当提升自身知识储备，实时了解国内外相关知识，不断更新知识库。在目前的教学过程中，教材的内容是滞后于现实发展的，应当在教学过程中筛选重点传统知识教授的同时，适量穿插国内外先进的、与时俱进的新工具和新工艺，将传统优秀知识与新时代、新思想、新结构相结合。任课教师应当跳出教材的限制，发散教学思维，尽最大可能将有限的知识教给无限的学生。教学内容的改革旨在丰富课堂教学内容，提升学生的创新能力，形成传统知识与新思想、理论知识与实际生产、教师与学生寓教于学、课程教学与毕业论文“四位一体”的教学模式。任课教师应端正教學态度，适当摈弃传统思维，在保证理论知识教授的同时还应重视对学生创新能力、实际操作、思维水平等能力的培养。

4.考核方式转变的探索

原有考核方式主要分为平时成绩和期末成绩两部分组成，其中平时成绩约占20%，期末成绩占80%。笔者认为，可以将课程考核方式多元化，在原有基础上增加任务设计的部分，学生成绩变为平时成绩（20%）+期末考试成绩（60%）+任务设计成绩（20%），该考核方式既兼顾了传统的考试，又在不忽略理论知识考核的基础上，同时加深了学生对工具结构，施工工艺的理解。

四、结语

钻完井井下作业与工具课程是一门核心专业课，其重要性不言而喻。为培养适应现代社会发展和适应油气开采、石油化工、机械工业、轻工等行业需求的创新型复合专业人才，教师应当在提升自我知识储备和提高自我思想认识的前提下，结合特色实践教学和创新能力培养的方法，转变教学思维，将培养学生能力的目标放在首位。高校教师应当以培养具备创新能力、新思维、新的能源领域复合型人才为首要目标，为新时代中国发展做好输送人才的充分准备，为新时代建设提供强有力的保障。

参考文献

[1]王福平，姚新伟，张国芳，等.井下作业与工具课程教学改革研究[J].教改论坛，2017（9）：220

[2]吕瑞典.油气开采井下作业及工具[M].北京：石油工业出版社，2013.

[3]焦国盈，裴平汀，王建华，等.论完井与井下作业课程教学改革[J].重庆科技学报.2010（12）：14.

[4]魏金梅.关于在机械专业课教学中培养学生创新能力的行动研究报告[J].中国校外教育，2011（13）：140.