“油气地球化学”课程教学实践与改革

罗情勇 李美俊 宋到福 乔锦琪

［摘 要］ “油气地球化学”是资源勘查工程专业的必修课程，其教学内容涉及面广，且具有较强的实践性和综合性。如何有效地促进课程教学、提高学生的学习兴趣等都是值得探讨的问题。在前期实践的基础上，针对学生特点、教学内容和课程属性，改革了课程教学内容，加强了课程实验教学，改进了课程教学方式，调整了课程考核方式，并取得了良好的教学效果，学生期末考试成绩显著提升，较好地掌握了课程教学内容，并能将理论联系实际，解决实际问题。

［关键词］ 油气地球化学；资源勘查工程；教学改革

［基金项目］ 2019年度中国石油大学（北京）本科教学工程项目“‘油气地球化学中显微组分教学影像资料建设”（XM10720190019）

［作者简介］ 罗情勇（1987—），男，江西高安人，博士，中国石油大学（北京）地球科学学院教授，博士生导师，主要从事有机岩石学与油气地球化学研究；李美俊（1972—），男，重庆人，博士，中国石油大学（北京）地球科学学院教授，博士生导师，主要从事油气地球化学研究；宋到福（1983—），男，山东济南人，博士，中国石油大学（北京）地球科学学院副教授，硕士生导师，主要从事有机地球化学与油藏地球化学等方面的研究。

［中图分类号］ G642.0［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）01-0009-04 ［收稿日期］ 2023-04-24

“油气地球化学”是资源勘查工程专业一门教学内容广泛、综合性较强的必修课程，是一门运用地球化学原理和方法研究油气生成、运移、聚集和保存问题的应用基础学科。石油地质很多基础理论都来源于“油气地球化学”，如干酪根类型的划分方案和干酪根生烃模式等。“油气地球化学”课程更注重讲授基础理论的来龙去脉，让学生知其然，更知其所以然，这对学生理解和掌握石油天然气地质学的基础理论具有重要意义。且随着“油气地球化学”的引入，油气勘探的成功率显著提高［1］，这对提高油气勘探开发效益具有重要的指导意义，因此，“油气地球化学”课程的学习会为学生将来从事石油地质领域的油气勘探和开发工作奠定坚实的基础。该课程教学内容包括生烃母质的形成，油气生成、运移、聚集和保存等问题，涉猎范围广泛，因此如何合理安排教学内容、加强理论与实践的紧密结合、寓教于乐、提高学生学习的兴趣、让教师和学生实现角色转换、实现“以教师为中心”向“以学生为中心”的转变等，都是新时代课程教学工作面临的问题与挑战。本文旨在通过“油气地球化学”课程的教学实践，探索改革教学内容和方法的措施等，以期达到教师乐于教、学生乐于学的目的。只有教师乐于教，在教学中投入更多的精力，切实提高教学质量，才能让学生乐于学。

一、“油气地球化学”课程的意义

油气资源是关系国计民生和国家安全的重要战略资源。当前，国内油气产量有所增加，2018年原油和天然气产量分别达到1.893 2×108吨和1 602.7×108 m3，但我国的原油产量无法满足消费快速增长的需要量，供需矛盾日益突出，油气对外依存度急剧攀升，2018年原油和天然气对外依存度分别达到70.9%和43.4%［2］。优先加大国内油气勘探开发力度，提高国内油气供应能力，努力保障国家能源安全，成为我国的国家资源战略。这就要求大学生能够适应时代的发展，掌握石油天然气地质勘探相关的基础理论知识和基本技能。“油气地球化学”课程主要讲授地球化学原理和方法在石油天然气地质勘探中应用的相关知识，有助于拓宽学生的知识面，加深学生对石油地质学基础理论的理解，有助于培养综合素质强、具备扎实完整的知识体系的优秀本科生，以更好地服务于国家的石油地质勘探事业。

二、改革课程教学内容

“油气地球化学”的研究内容是以构成有机质的主要元素——“碳”的化合物的地球化学行为为核心，在理论上，主要研究生烃母质（干酪根）的形成、从干酪根到油气的机制、油气化学组成与结构、油气从烃源岩到圈闭的各种地球化学作用；在技术上，主要探寻示踪沉积有机质生源、形成环境、成熟作用和次生蚀变的方法与参数；在实践中，研究各类油气资源的成因机制和资源分布规律。具体课程内容包括：生物有机质及其组成特征、生物有机质转化及沉积有机质形成、干酪根化学结构及类型、沉积有机质热演化及油气生成、油气的化学组成、分子标志化合物、油气运移及次生变化、全岩分析、沉积有机质分离与富集、不溶有机质分析、可溶有机质及原油地球化学分析、天然气与轻烃分析、烃源岩评价、油源对比、天然气成因理论入门与天然气成因类型综合判识、油气运移与成藏等。总体上来看，课程内容较多，囊括了油气的生源、形成、运移和成藏等；涉及研究对象多样，包括了生物有机质、干酪根、石油和天然气等。这样按具体内容讲授，教师容易开展教学工作，但是课程内容的逻辑性和关联性欠缺，学生可能难以理解和接受，更难以建立完整的知识体系。

笔者通过梳理，将“油气地球化学”的课程内容分为三大部分：基本原理、实验手段和实践应用。基本原理主要包括生烃母质（干酪根）的形成、从干酪根到油气的机制、油气化学组成与结构、油气从烃源岩到圈闭的各种地球化学作用等四大部分；实验手段主要用于探寻示踪沉积有机质生源、形成环境、成熟作用和次生蚀变的方法与参数；在实践应用中，主要是将学习的油气地球化学的基本原理和实验手段用于解决油田实际生产中面临的地质问题，研究油气资源的成因机制和资源分布规律等。近年来，页岩气革命极大地推动了国际能源产业格局的改变，页岩气是一种赋存于泥页岩内的非常规天然气，与常规天然气相比，它具有自生自储的特点，泥页岩既是烃源岩又是储集层。页岩气的发现极大地改变了人们对传统石油地质学的认知，因此，为了课程内容能够与时俱进，紧跟当今油气領域研究发展的前沿，在课程的实践应用部分拟添加页岩气的相关理论知识，让学生了解油气勘探领域的国际前沿研究高地。这样将课程内容设置成三个板块，保证了整个课程内容的完整性，每个板块之间既是相互独立的，又有很好的关联性，有机地构成了一个完整的整体。同时，前沿研究内容的加入使得课程既与油田实际勘探开发相结合，又与国际研究现状接轨，达到了较高的水平，真正地拓宽了学生的国际视野。

三、加强课程实验教学

油气地球化学是一门在化学基础上发展起来的研究石油天然气的学科。顾名思义，这门课不仅具有较系统的理论性，而且具有非常强的实践性。因此，对工科学生的教学切忌理论脱离实践、纸上谈兵［3-4］。正所谓“实践是检验真理的唯一标准”，为了增强学生的动手能力、学习兴趣和主观能动性，“油气地球化学”课程近年来逐步增加了实验课时，从最初的0课时到8课时，最后增加到了16课时，涉及丰富的实验内容，包括“烃源岩有机碳分析”“岩石热解分析”“有机溶剂提取岩石中可溶有机质”“原油和岩石可溶有机质的族组分分离”“沉积有机质显微组分鉴定”“镜质组反射率测定”“原油或岩石可溶有机质中饱和烃组分气相色谱实验”“原油及岩石可溶有机质中生物标志物分析”等8个实验。在进入实验室之前，每名学生都必须参加安全教育和安全教育考试，达到90分以上的学生才能进入实验室，以保证每名学生的安全。在实验课开始前，设置了相关的预习题，学生必须独立完成，未完成者不能进入实验室，这保证了学生对实验原理和实验步骤的初步了解。实验课采取分组教学的方式，依据仪器的数量安排每个小组2～6人，实验和教学教师全程参与指导，保证每名学生都参与到实验过程中，掌握实验流程，详细记录实验数据。虽然实验是按小组完成的，但是在实验课后，要求每名学生独立完成相应的实验数据处理和实验结果讨论，通过课后批改，可以掌握学生对实验数据处理的情况，分析学生数据处理中的问题，加强学生对实验数据背后蕴含的地球化学信息的认识和理解。最后，每个小组就实验的原理、步骤、数据处理、数据分析和心得等方面进行成果汇报，教师负责点评。从实验课结果来看，学生参与度很高，都具有很高的积极性，能够基本掌握实验原理和实验流程，能够处理实验数据，分析解释实验数据的地球化学含义，达到了良好的教学效果。“油气地球化学”实验课程的建设也为我校资源勘查工程专业顺利完成工程教育认证奠定了坚实的基础。

四、改进课程教学方式

一个好的教学方法有助于激发学生的学习兴趣，增强学生学习的主观能动性。传统的以教师为中心的教学方法，即“教师讲，学生听”的教学模式，显然已难以适应新时代课程教学的需求。只有不断探索与创新，改进教学方式与方法，才能达到“学生乐于学习，老师寓教于乐”的境界。笔者在课程教学过程中主要采用了启发式教学和互动式教学两种教学方式。

（一）启发式教学

启发式教学并不是简单的提示性引导教学。从字面意义来看，“启”有开导、教育之意，“发”有激发、发展之意。“启”更注重强调教师要多引导学生，从而“激发”学生的学习兴趣［5-6］。因此，如何将二者完美结合，对促进教学改革、提高教学效果具有重要意义。在“油气地球化学”实际教学中，该方法可以得到很好的应用。比如，为什么有机质热演化所发生的反应必须是个歧化反应？这个反应为什么包括了缩聚反应和裂解反应两个方向？缩聚反应和裂解反应的反应产物分别是什么？这些反应产物有什么样的地球化学意义？再比如，为什么镜质体反射率是最可靠的有机质成熟度指标？测量方法如何？数量多吗？容易受其他因素干扰吗？这些问题可以很好地启发学生。

（二）互动式教学

与传统的“灌输式”教学相比，互动式教学强调以学生为中心，重点在课程讲授过程中形成良性的师生互动和生生互动。互动式教学需要以问题为导向，通过对某一问题的交流对话，可以将学生划分为小组，首先让小组内学生充分地讨论，协商形成一个统一的意见，在这个基础上，可以进一步组织组间互动，并为各自的观点进行辨认和探讨，协商出一个统一的意见或者多个不同的意见，最后，开展小组代表和教师之间的互动，教师可以为学生答疑解难，让学生充分认识到自己对在哪里，错在哪里，更知道是为什么。通过互动式教学，可以启迪学生去思考，培养学生解决实际问题的能力。

五、调整课程考核方式

课程成绩主要由平时成绩、实验成绩和期末成绩构成，分别占20%、30%和50%。其中，平时成绩主要包括课后作业、考勤、期中考试和课堂提问及表现等，这样可以加强课程的过程性考核，了解学生对理论知识的掌握程度，并有针对性地进行弥补，予以改正。实验成绩由8次实验课的预习、实验记录和实验结果处理与分析构成，这样可以加强对学生实验全流程的考核，让学生真正参与到实验过程中，判断实验数据的可靠性，具备数据处理和分析的能力。针对“油气地球化学”课程的特点，笔者对课程期末考试内容进行了系统调整，强调理论与实际应用相结合，以闭卷考试的得分计算，考试题型包括名词解释、判断题、简答题、读图题和应用题，考试内容涉及各章节的重点知识，其中，名词解释、判断题和简答题主要考查“油气地球化学”的基础理论，读图题和应用题主要考查学生运用理论知识分析解决实际问题的能力，这样可以较好地考核学生对专业知识的掌握程度，让学生彻底告别考前突击一周即可考试过关的单一考核方式。

结语

通过对“油气地球化学”课程进行教学改革，在课堂实践中取得了良好的教学效果，主要表现在：学生上课注意力集中，能够积极参与课堂讨论，能较好地完成课后作业，杜绝了抄袭现象；学生能够提前预习实验课程内容，积极参与实验，掌握了实验原理和步骤，更好地理解了实验数据反映的地球化学意义；相比前几届的学生而言，本届学生期末考试成绩明显提高，平均分达到80分，反映出学生较好地掌握了油气地球化学的基本原理，并能运用油气地球化学知识解决实际油气地质问题。

参考文献

［1］PETERS K E， FOWLER M G. Applications of petroleum geochemistry to exploration and reservoir management［J］. Organic geochemistry，2002，33（1）：5-36.

［2］鄒才能，潘松圻，赵群.论中国“能源独立”战略的内涵、挑战及意义［J］.石油勘探与开发，2020，47（2）：416-426.

［3］王廣利，张强斌，师生宝，等.仪器分析课程教学实践与改革［J］.大学教育，2019（2）：74-76.

［4］李潍莲，陈冬霞，吴欣松，等.加强“石油地质学”实践教学，努力提高教学质量［J］.中国地质教育，2009（1）：101-103.

［5］吴翊.启发式教学再认识［J］.中国大学教学，2011（1）：67-68.

［6］姜福杰，柳广弟，高先志，等.“石油地质学”课程教学过程的优化与实践［J］.中国地质教育，2014（3）：40-42.

Teaching Practice and Innovation of Petroleum Geochemistry

LUO Qing-yonga，b， LI Mei-juna，b， SONG Dao-fua，b， QIAO Jin-qia，b

（a. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting， b. College of Geoscience， China University of Petroleum（Beijing）， Beijing 102249， China）

Abstract： Petroleum geochemistry is a compulsory course of the major of exploration of mineral resources. The teaching content covers a wide range of subjects， and it has a strong practical and comprehensive characteristics. It is worthy to explore how to effectively promote the teaching ability， improve students learning interest and so on. On the basis of the previous practice， the authors reform the teaching content， strengthen the experiment teaching， improve teaching mode and adjust the courses examination mode and so on in view of the characteristics of students， which has obtained good teaching effect. Students significantly increased final exam performance， can better grasp the teaching contents， and integrate theory with practice to solve practical problems.

Key words： Petroleum Geochemistry; resource exploration engineering; teaching innovation