石油工程HSE课程教学质量提升路径探索与实践

摘  要：石油工程HSE是一门涉及多学科的专业选修课，其不仅针对石油专业学生，还以选修课形式向全校其他学院包括机械工程学院、化学工程学院等非石油主干专业学生开设。课程内容涉及石油钻井、开采及集输过程中的健康、安全、环境管理体系中的法律法规。其教学内容相对简单、知识零散等，导致学生学习兴趣不高、知识点掌握效果差。为提升石油工程HSE课题教学效果，该文结合教学实际，探索性地从激发学生兴趣、创新教学模式、深入浅出举例掌握作业流程及加强理论和实践相结合、提升教师综合素质及践行课程思政等方面对教学效果影响开展研究。结合课后调查效果表明，该类教学方法能较好地提高学生积极性和教学质量，具有应用推广的价值。

关键词：石油工程HSE；教学探索；教学实践；教学内容；效果评价

中图分类号：G642        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）14-0121-04

Abstract： Petroleum Engineering HSE is a professional elective course involving multiple disciplines. It is not only for students majoring in petroleum， but also set up as an elective course with students from other colleges of the university， including School of Mechanical Engineering， School of Chemical Engineering and other non-major majors. The course covers laws and regulations of health， safety and environment management system in oil drilling， exploitation， gathering and transferring. Its teaching content is relatively simple and scattered knowledge， so on， leading to low learning interest， poor effect of knowledge mastery. The influencing factor of teaching effect is investigated， combined with the teaching practice with aspects of stimulating students' interest， innovating the teaching mode， grasping the operation process by taking examples for easily understanding， and strengthening the combination of theory and practice， in order to improve the teaching effect of Petroleum Engineering HSE. The enthusiasm of students and teaching quality is improved significantly using this kind of teaching method can better improve， by the results of after-class investigation， which has the value of application and promotion.

Keywords： Petroleum Engineering HSE; teaching exploration; teaching practice; teaching contents; impact assessment

HSE是Health Safety Environment（健康、安全、环境）的英文缩略语。石油工程HSE是针对石油钻井、采油及集输过程中可能产生的工程隐患进行介绍、制定相关行为准则。通过本课程的学习使学生了解并掌握HSE一体化管理体系的基本知识，确定在石油工程活动中可能存在的危害及严重性。通过该课程的学习，学生就业到石油工程现场后，能迅速地融入到国际惯例中[1-2]，从而采取有效的防范手段、控制措施和应急预案来防止事故的发生或把风险降到最低的程度，以减少人员伤害、财产损失和环境污染的有效管理方法。但该课程教学内容具有相对简单、知识点零散和头绪多的特点。现阶段，在石油工程HSE课程教学中，大部分教师采用单一教学方法，学生学习兴趣不高，导致教学效果达不到预期效果。因此，如何采用恰当教学方法和手段去激发学生对这门功课的好奇心和求知欲，提高学生的学习动力和授课教学效果，值得深入探讨。

一  课程教学中存在的问题

（一）  学生积极性差

通过对石油工程课程教学观察发现，大部分时间教师就课程内容进行解读，按照教学大纲归档的学时去讲解每章的课程。由于该课程涉及内容有“有毒有害气体的危害和防护”“职业管理和现场急救”“作业环境管理”“油气消防”“现场作业中的安全管理”，这些内容都是通俗易懂的知识点，对学生来说容易接受，不需花费时间去消化知识点。同时，课程知识点分散，连贯性差，知识面广。此外，学生认为石油工程HSE虽为专业必修课，但該课程教学目的是为了学生在意识上起到认识作用，片面地认为只需在意识上加强即可，不需花费太多精力学习，殊不知每个现场施工事故几乎都是操作不规范、实物本质认识不清楚（需要专业知识作为支撑）而引发。教学内容的零散、简单导致学生的积极性不高。

（二）  教学方法单一

通过调查显示，在石油工程HSE课程的教学中，教师的教学方法比较单一，大部分都是对教材内容的复述，本来是通俗易懂的知识点，照本宣科的教学方式很难激起学生的好奇心[3]。存在这种问题的主要原因是教学方法以灌输式为主，无互动，没有实现人文教育、情感教育等方面的融合。教学手段过于单一，教学目的过于片面，导致学生在学习过程中没有形成一个系统的知识构架。加之本来零散的教学内容，进一步降低了该门课的教学效率。此外，部分新进老师也承担了该课程的教学，刚从学生角色转变为教师角色，缺乏教学经验，也不擅长与学生打交道，导致学生存在上课昏昏欲睡，甚至迟到早退的現象。

（三）  教学案例缺乏

石油工程HSE针对于石油钻井、采油及集输作业中涉及的健康、安全及环境影响问题，若不结合相关案例，仅讲述行为规范，会导致学生在长期课题教学过程中，接收的知识点抽象、空洞，无法形成有效的联系记忆体系，导致学生对知识点的认知和理解过于片面。诸如在讲解井喷案例对环境、健康及安全产生的影响时，若不对油气井钻井工艺、钻井液循环系统、钻进过程中环空压力和地层压力之间关系、地层流体特性及井喷失控后的危害等进行讲解，学生很难理解为什么会发生井喷，如何采取有效措施去控制井喷，地层流体侵入地层对人、动物及环境的危害等。这导致学生接受能力低，教学效果差，难以达到培养计划的要求。因此，在教学手段上需要引入典型事故案例，剖析引起危害的起因、过程及处理措施，进而在某种程度上可以提高学生在课堂上的专注度和加深其对事故发生过程的理解。

二  石油工程HSE课程教学探讨与对策

（一）  提高课程教学效率

在以往石油工程HSE教学过程中，主要采用“老师台上讲，学生台下听”的单一模式，而教学内容也只是以老师从教学大纲中筛选的重点和教材匹配内容为主[4]。学生和教师交流少，学生注意力不能有效集中，大部分学生心思都没有放在学习上。提高教学效果的本质就是提升课题教学效率，可以通过视频、案例来说明石油工程作业环节突发事故的危害性，进而吸引学生注意力。同时，教师在备课时，需要深入挖掘教学内容，实现对教学方法和教学理念的创新，进而打破原有课题结构。譬如，多增加课程提问和讨论环节，或通过课堂互动的方式，学生向老师提出问题，老师答疑解惑以达到学生主动学习的教学目的。这不仅增加了学生课堂专注度，还加深了对课程内容的理解；激发了学生学习兴趣，可有效获得理论知识的提升，提高了课程教学效率。

（二）  优化教学内容

石油工程HSE课程涉及健康、安全及环保方面的法律法规内容较多，内容易懂但枯燥。为此，教学内容上确保针对性，避免大量不相关内容的重复，做到形式上的简洁，突出章节的重点，帮助学生在课前预习和课后总结。为了加深学习理论，解决每章知识点的相互衔接问题，帮助学生构建每章的思维导图，利用思维导图，可实现“课前预习—课堂教学—课后复习”一体化，并可以随时调整、完善[5]。在师生共同做思维导图过程中，提升了学生参与的积极性，真正做到了课前预习、课上交流和课后复习的关联性。在构建思维导图中，可以把学习中的知识重点进行适当补充与完善，在脉络梳理过程中构建知识点内在的联系，不仅锻炼了学生的整体思维能力与形成良好的学习习惯，还能确保零散章节知识点系统性。

同时，优化教学内容要从紧密联系学生的专业背景出发，若是石油钻井专业学生，从钻井工艺流程剖析和改善教学内容。在教学过程中将会拿出一口井的钻井设计和地质设计作为例证，分析这些设计过程中对复杂情况的提示，如何优化钻井工艺技术，有效克服这些难题。比如给学生介绍针对窄密度安全窗口的控压钻井技术解决地层漏、喷及漏喷同存出现的复杂情况，如坚硬地层引入空气钻井及液体欠平衡钻井技术来提高机械钻速，以解决地层难钻的问题。若是机械工程专业学生，可以从井下封隔器、井口防喷器失效角度对钻井复杂施工造成影响进行分析，在讲解过程中通过结合地层溢流情况，通过视频引入，让学生了解井下封隔器及井口防喷器的作用，帮助学生实现学科间的互相渗透，构建多知识结构体系，进而可以满足不同专业学生学习的多样性、拓展求知欲。

（三）  创新教学模式

国内教师授课场景为“教师台上讲，学生台下听”的单调模式，若教师在讨论课上站在三尺讲台，按部就班地提出讨论课主题，面对教师的提问，学生们的表现往往是“一低头二沉默”[6]。想象中气氛活跃的讨论课活生生地演变成现实版的鸦雀无声。这一结果还导致学生普遍存在“讨论课恐惧症”，致使教学实施效果不理想。

在石油工程HSE教学过程中，翻转为“学生台上讲、教师台下评”的模式。石油工程HSE课程重视对重要案例事件的分析。美国墨西哥湾“深水地平线”钻井平台，发生井喷爆炸着火事故，燃烧36小时后沉没，共造成11人死亡、17人受伤，该恶劣事故漏油持续87天，约有410万桶原油流入墨西哥湾，污染波及沿岸5个州。以该灾难为例，课前布置好下次讨论课内容，提前让学生从事件起因、经过、影响及启示方面收集资料，找出事件哪些是人为操作影响的恶果、今后遇到类似事件如何规避和处理。全班同学分若干个组，每个组挑选1个组长，让组长根据小组成员在课后收集资料、做PPT等准备环节投入的精力来给组员打分，该分值为平时成绩的重要依据。在讨论课程中，教师不是处于静止状态，而是在各成员之间来回走动，针对学生在讲解和讨论过程中存在的漏洞进行补充，也用提问方式让小组成员点评和补充，真正实现了全体组成的参与，有效地增进了教师与学生之间的沟通。

在讨论课实施过程中，发现学生潜力巨大，做汇报材料的逻辑性、规范性及汇报能力等效果良好。在汇报过程时，学生专注能力改善很多。同时，教师结合学生汇报内容和汇报效果进行点评，加深了学生对汇报材料的理解，增加了知识点掌握的牢固程度。因此，通过强调学生的主体地位，根据教学内容增加合理的讨论课时间，引入分析案例，提升教学效果。

（四）  加强理论和实践相结合

石油工程HSE恶劣事故案例均是由于实践操作不规范、思想不端正等因素造成。学生在以往专业学习过程中普遍存在对专业理论知识掌握较好，缺乏理论知识跟实践相结合，无法真正做到对概论的应用。然而实践教学是高校教学的重要组成部分，要让学生对理论知识有直接、感官的认识，加深学生对知识体系的理解。在实践教学过程中，西南石油大学拥有得天独厚的条件和优势。应用建立的教学模具实验室和自行研发的钻井工程模拟器可以重现钻井各种工况。同时，学校校内建立了大型工程实训基地，搭建了国内唯一的校内教学用的钻井平台、采油平台及集输系统，让学生真真切切地感受到石油鉆采及集输流程，增强了对课程理论教学的理解与认识[7]。

此外，结合国内外重点案例通过观看视频方式进行理论与分析，比如2003年12月23日发生在重庆开县的特大井喷事故。前期理论讲解过程中，学生对钻杆内防喷器、高压气层起钻充分循环钻井液、事故发生后汇报流程等理解不透彻，无法真正对概念进行应用。通过观看视频后，学生在脑海中有了清晰的构图，帮助学生理解相关事故原因及解决措施。此外，结合学生理解情况，以罗家16井为例深入地分析了井喷的主要原因：①有关人员对罗家16井的特高出气量估计不足；②高含硫高产天然气水平井的钻井工艺不成熟；③在起钻前，钻井液循环时间严重不足；④在起钻过程中，违章操作，钻井液灌注不符合规定；⑤未能及时发现溢流征兆；⑥有关人员违章卸掉钻柱上的回压阀，是导致井喷失控的直接原因；⑦没有及时采取放喷管线点火措施，大量含有高浓度硫化氢的天然气喷出扩散，周围群众疏散不及时，导致大量人员中毒伤亡。通过系统讲解为今后类似事件发生可以起到很好的预防与规避的作用。此外，依托视频动画形式设置场景，可以形象生动地帮助学生认识书本知识与实际作业环境的差异，也全面地讲解了石油工程钻采过程中导致的重要事故，均对健康、安全及环境造成巨大的经济损失；也将抽象科学问题具体化，摆脱教学中枯燥的概念问题，进而提升学生整体综合素质。

（五）  加强授课教师专业综合素质培养

大学专职教师基本上拥有博士学位，即侧重于某方面的研究，因此避免不了大学教师对自己专业以外知识点的欠缺，正所谓“术业有专攻”。前面已经提过，石油工程HSE为一门综合性的学科，涉及了石油上中下游各个环节的基础理论知识：石油地质、石油勘探、石油钻井、采油工艺、油气增产工艺及油气集运方面。同时，这些小学科又划分为各个研究方向，譬如石油钻井涵盖材料化学、流体力学、岩石力学、石油机械、井筒压力控制工艺、固井工艺技术及完井技术。因此，作为大学专职教师，很难具有这么完善的专业背景，难免在某方面专业知识上有欠缺。而石油工程HSE课程在对案例分析过程中需要对不同专业知识进行友好衔接，才能给学生讲清道明案件发生的诱因与控制方法。如前述重庆开县12·23特大井喷事件与墨西哥湾深水地平线事件，涉及井筒压力控制、井筒流体特征分析和地面装置控制原理等。但是存在专业知识的不完善并不表示不能讲好课，只要任课老师不断学习，遇到不同专业问题时向其他教师请教，不断扩展和积累专业知识，就能将原有知识欠缺的地方逐步消除，达到讲课时得心应手，娓娓道来，进而提升教学质量。

同时，作为专业教师，也要随时加强自身职业道德修养，教师职业道德的高低，直接关乎着其能否全身心地投入到教育事业当中，也关系着其教学态度端正与否，教学质量的好坏。因此，要求教师的思想和行为要符合教师职业道德规范。

（六）  实践课程思政提升学生专业自豪感

我们知道人文社科科学坚持马克思主义为指导，贯彻马克思主义立场、观点和方法。因此，人文社科科学本身就渗透了马克思主义基本要求，反映了党和国家的意志和要求，思想政治导向十分明确。而理工科课程本身以自然知识为基本对象，反映事物的自然规律和运行记录，具有客观性、通约性及普遍性。因此，理工教师考虑育“才”重“器”的多，考虑育“人”育“德”的少，导致理工学生掌握技术多，社会情怀少，所谓“理工男”形象突出，需要提升家国情怀、政治担当。因此，在石油工程HSE教学过程中，发挥课程思政作用，形成独具特色的育人方式，切实“守好一段渠，种好责任田”，实现协同育人，刻不容缓。

在课程思政过程中，并不是将理工课程思政化，在课程教学过程中硬生生进行思想上的引申和靠拢，而是做到“润思政”而细无声，水乳交融，自然融合。在讲到开县特大井喷和深水地平线事故时，需要提到对井喷发生机理为地层流体压力大于井筒流体压力，使得地层流体不断侵入井筒，诱导井喷。那么，在处理井喷过程中需要加重井筒流体（钻井液），使得地层流体压力小于井筒流体压力，以确保地层流体难以进入地层，进而控制了井喷事故。在谈到加重钻井液以治愈井喷事件过程中，引入铁人王进喜同志在钻井中发生井喷时英勇抢险的事迹。当时没有压井用的重晶粉，王进喜当即决定用水泥代替。成袋的水泥倒入泥浆池却搅拌不开，他奋不顾身跳进齐腰深的泥浆池，用身体搅拌，井喷终于被制服。其有一句“宁肯少活20年，拼命也要拿下大油田”的豪言壮语，感动和激励了几代人。在进行课题思政过程中要紧密结合大学生关注的社会热点、焦点问题，特别是针对当前社会价值观念多元化给大学生带来的困惑，有针对性地找准大庆精神、铁人精神与学生思想实际的“衔接点”，如铁人的人生价值体现在他为国分忧、为国争光、为民族争气的主人翁精神之中，体现在他一不怕苦、二不怕死、艰苦奋斗的创业精神之中，体现在他公而忘私、全心全意为人民服务的奉献精神之中等。抓住铁人人生价值的核心，帮助大学生确立科学的世界观、人生观和价值观，从而将理论性、思想性、趣味性和生动性融为一体。

三  教学效果评价

教学效果评价以发放调查问卷的方式进行，对石油工程教学班79名同学进行调查。发放问卷79份，回收76份，有效问卷72份，通过Excel对问卷结果进行统计，主要是针对教学过程中教学方式和教学内容等方面的意见进行统计。

1）对于加强教学内容方面：①加强案例分析的占65.3%；②加强专业课认知的占26.4%；③加强实践课的占8.3%。

2）加强教学方式方面：①增加讨论课学时占51.4%；②减少讨论课学时占11.1%；③增加启发式教学占34.7%；④其他占2.8%。

3）期末考试成绩：优秀成绩占11.11%；良好成绩占58.3%；中等成绩占16.7%；及格成绩11.11%；不及格成绩占2.8%。学生成绩与往年相比有显著改善。

以问卷调查方式考察了改善教学方式和教学内容情况下的教学效果，通过问卷调查分析表明：在教学内容上增加案例分析，融入专业知识点，教学效果良好；同时，在教学方式上，让学生全程参与，将“教师台上讲，学生台下听”的单一模式，翻转为“学生台上讲、教师台下评”的活跃模式，教学质量有显著提高。结合期末考试成绩，优良率有明显改善，不及格成绩占有率降低较多。

四  结束语

石油作业过程中健康、安全及环境是政府和社会民众关注的焦点，石油工程HSE课程是为了弥补本科生在大学学习期间缺乏相关工程安全隐患意识而开设的新课程。该课程涉及教学内容广，包括法律法规、钻井工程、采油工程、油气集输、健康安全、环境保护及消防安全等方面的知识。知识体系繁多、系统性不强，加之传统教学手段单一与教案缺乏等，导致学生学习兴趣不高，教学效果不理想。为此，采用提高课程教学效率、优化教学内容、创新教学模式及加强理论与实际相结合、提升教师综合素质及发挥课程思政作用等教学手段，使学生对零散知识有了很好地理解与贯通，学习兴趣增加，教学效率显著提升。系统学习培养了学生今后在从事石油工程生产活动中注重人身安全、心理健康和环境保护的意识。

参考文献：

[1] 李铭.提高石油工程概论课程教学效果探讨[J].科技教育，2012（14）：187.

[2] 魏纳.石油工程“流体力学”教学问题思考及建议[J].中国科技教育，2012（12）：78.

[3] 李根生，黄中伟，田守嶒，等.石油工程专业完井工程课程建设与实践[J].石油教育，2012（2）：85-88.

[4] 冯国强，王卫阳.提高石油工程概论课程教学效果探讨[J].中国多媒体与网络教学学报（上旬刊），2021（5）：199-201.

[5] 曾德智，付建红，施太和，等.《钻井与完井工程》精品课程建设与探索——以西南石油大学为例[J].西南石油大学学报（社会科学版），2018，20（5）：69-75.

[6] 梁利喜.工程教育專业认证促进下的“石油工程岩石力学”课程考核探索[J].高教学刊，2019（18）：189-191.

[7] 方申文，陈馥，段明，等.基于卓越工程师计划的油气田应用化学专业人才培养方案调查研究[J].教育教学论坛，2014（26）：194-196.

基金项目：四川省2021—2023年高等教育人才培养质量和教学改革项目“‘教、学、导、管、评五维度一流专业高质量人才培养体系构建与实践”（JG2021-543）

作者简介：杨谋（1982-），男，汉族，湖北孝昌人，博士，研究员。研究方向为固井工艺理论与技术、固井浆体性能评价与优化，以及油气井井筒-地层传质传热方面的研究与教学。