《钻井液工艺原理》课程教学研究与改革

1、钻井液工艺原理课程教学研究与改革“钻井液工艺原理”是我校传统、优势课程之一，是勘查技术与工程（我校国家级重点学科“地质工程”的主体、国家第一类特色专业、北京市特色专业）的主干专业课，该课程在我校已开设近60年，通过该课程的学习和钻井液性能测试与评价的训练，使学生掌握钻井液知识及其在钻井作业中的作用，钻井液性能及其与钻井作业的关系，钻井液处理剂作用机理及钻井液体系等，学会根据钻井条件选择钻井液体系及其性能评价。2002年以来，在学校和学院的大力支持下，课程组对“钻井液工艺原理”课程进行了不断探索与改革，通过钻井液工艺原理精品课程建设、钻井液工艺原理双语教学课程建设、“勘查技术与工程专业培养模式的

2、改革与实践”、“构建新型工程实践平台，强化工程能力培养”、“本科生阶段国际型人才培养模式及可行性研究”等教学改革项目的研究与实践，形成了独特的教学理念，优化了课程教学内容，探索了模块化的教学方法，加强了实验教学，采用多媒体教学手段，尝试综合评价的考核方式。一、突出理论联系实际和工程理念在课程教学和各个环节注重基础性、系统性、实用性和创新性，突出理论联系实际和工程理念。双语教学是利用英语学习专业知识，在掌握钻井液专业知识和专业技能的同时了解专业知识的英文表达。专业知识为教学根本，英语只是一种语言，在某种程度上更严谨地阐述科学原理。通过双语教学使学生同时掌握钻井液中英文专业术语，培养英语表达交流能

3、力，使从事钻井液工作的毕业生有能力阅读专业文献、了解研究前缘、与外国专家进行技术交流。二、优化教学内容本课程最初为“钻探工艺学”的一部分内容，由于钻井液在钻探和钻井中的作用越来越突出，2002年单独设课，课程学时为32学时，为了加强学生适应国际化的要求，从2006年开始采用双语教学，学时增加为40学时，由课堂教学和实验教学两部分构成，课堂教学28学时，实验12学时。其中，讲授内容包括钻井液及其性能、粘土矿物学和钻井液胶体化学、钻/完井液配浆材料与处理剂、钻/完井液体系、井壁稳定与漏失控制、固相控制和钻/完井液新技术。实验内容包括钻井液性能测试、造浆粘土评价与改性、处理剂作用和钻井液体系设计。为

4、提高学生综合运用所学知识解决实际问题的能力，2008年增加1周钻井液体系综合设计，内容分为小口径岩心钻探冲洗液和石油钻井液2个专题，每个专题均结合钻探/井工程实例，根据所给钻探/井工艺方法、钻探/井地层条件、钻探/井目的等设计钻井液体系，确保钻探/井安全、快速钻进，并进行成本分析。在教教师指导下，学生分组选择专题，每人1个小专题，要求学生独立完成，提交报告。报告内容包括设计依据、体系选择、配方优化、性能评价和成本分析。时间分配为：半天教师课堂讲解设计思路和方法，结合一个钻探/井工程实例，分析其钻井液体系；三天半时间学生查资料，根据钻探/井施工条件，完成设计内容，教师答疑；最后一天学生完成设计，

5、提交报告，进行答辩。三、模块化教学方法课程采用模块化教学，使教学更加系统化。为了使学生通过该课程的学习，掌握钻井液的基本原理及钻井液的应用技术，了解钻井液新技术。在课程教学中采用模块化教学法，即将课程内容分成四个模块进行教学：钻井液基本原理模块、钻井液应用技术模块、钻井液新技术模块、实验教学模块。1 钻井液基本原理模块该模块包括：粘土矿物学及造浆粘土的晶体构造与性质、造浆粘土的质量评价、粘土/水分散体系的胶体化学原理、钻井液流变特性、钻井泥浆的性能及其测试方法和钻井液处理剂及其作用原理，钻井液基本原理模块为钻井液的应用技术提供理论基础。2 钻井液应用技术模块该模块包括：钻井液的分类及应用、钻井

6、液的设计与配制、钻井液的固相控制和钻井液的护壁堵漏技术，通过钻井液应用技术的学习，使学生在工程实践中能够运用钻井液技术，解决所遇到的工程问题。3 钻井液新技术模块该模块则结合科研成果，介绍钻井液技术的最新进展，如硅酸盐、甲酸盐、正电胶、可循环微泡沫、无渗透和聚胺等钻井液技术。4 实验教学模块为了提高学生的动手能力和工程实践能力，在实践中理解教学内容，本课程设计了12学时的实验课，主要内容为：钻井液性能综合测试实验（2学时）、钻井液用膨润土综合性能实验（2学时）、钻井液碱处理及钙、盐污染及处理综合性实验（2学时）、水基钻井液体系配制与评价设计性实验（6学时）。目前钻井液教学实验室面积115m2，

7、实验教学仪器设备价值400万元，能满足实验教学和开放要求。四、采用多媒体教学和板书结合的教学手段 本课程的教学方式以教师讲授与实验课程及应用设计相结合的方式，通过理论指导实践，通过实践巩固深化理论知识。教学过程中采用多媒体和板书结合的教学手段，充分利用多媒体等现代教学手段，尽量采用图表阐述原理，以增加课程信息量，提高了课堂教学效率；同时发挥传统教学的优势，比如公式推导时，采用板书的方式。在教学过程中注意避免为“双语教学”而教学，英语是语言工具，要自然运用，发挥英语表达科技文章的优势，使学生产生兴趣，形成应用英语理解专业的习惯。五、鼓励自主学习，加强师生互动考虑双语教学，为激发学生学习积极性和学

8、习兴趣，提供钻井液工艺原理）中英文电子教材和教学课件；同时提供参考书目和专业网站，鼓励学生多读专业知识，多了解相关产业。通过电子邮件与学生互动交流。学生可以及时提出问题，并得到及时回答。这项工作得到了同学的欢迎和认可（参见网站中师生互动栏目）。六、充分发挥实验教学作用首先明确实验教学目的，充分发挥实验教学功能，与理论教学紧密结合，加强对学生分析问题能力的培养。其次开放实验室。在研究生的协助下，教学期间钻井液实验室全天候为学生开放。第三，随时交流，保证学生理解实验目的和实验原理。首先明确实验教学目的，充分发挥实验教学功能，与理论教学紧密结合，加强对学生分析问题能力的培养。其次，在研究生的协助下，

9、在教学期间钻井液实验室全天候为学生开放。最后，随时交流，保证学生理解实验目的和实验原理。例如，粘土中蒙脱石含量的测定实验是采用亚甲基蓝滴定，通过记录消耗的亚甲基蓝的毫升数，换算出蒙脱石的含量。滴定试验本身很简单，高中的时候就学过类似的滴定试验，但是要理解实验原理和目的，就要运用课堂上学到的理论知识进行分析把握了，实验以问答结合的方式开始，老师通过逐一的设置问题：(1)常见的粘土矿物有那些？(2)各种粘土矿物的基本组成和性质？(3) 为何伊利石具备与蒙脱石同样晶体结构型，却不容易水化分散，阳离子交换容量很低？通过设置以上问题积极带动同学们思考发言，把大家主动性调动起来后，最后通过大家共同分析、交

10、流、探讨从而解决问题，使学生掌握蒙脱石晶体构造、晶格取代、可交换阳离子、阳离子交换容量等专业知识。通过这样一次实践课，不仅让学生了解了测试蒙脱石含量的一种方法，更是使同学们加深和巩固了粘土矿物方面的知识。采用这样的教学与实践结合，问答结合积极交流的教学手段，可谓达到了一举三得的效果，一是同学们较为轻松的完成实验课程，二是同学们深化了对课堂知识的理解，三是通过问答结合加深了师生之间的感情。六、教学实习钻井液专业知识和英语术语的引导在开课之前，利用教学实习安排钻井液专业知识讲座和钻井液参观实习，引导学生对钻井液的初步认识。讲座选用了STRAIGHTLINE的Drilling Fluid英文版作为入

11、门教程，介绍水平钻井用钻井液。要求学生翻译和熟记专业术语。通过教学实习，使学生对钻井液专业知识和英语术语有一定的了解，为课程学习打下了良好基础。七、多渠道强化英语专业术语教材编写时在专业术语后面标注相对应的汉语，上课时专业术语同时使用中文和英文同时介绍，课件中有专门的本章术语表，同时对上一章的术语进行测试。课前利用大约5分钟的时间，进行术语测试。最后，在教学中注意结合钻探/井实践中遇到的实际钻井液问题和解决问题的方法，将课题研究成果介绍给学生。八、采用灵活多种考核手段本课程考核以作业（理解学习内容）、课堂测验（专业词汇的英文表达）、实验、设计和期末考试几方面综合评价。平时成绩包括考勤、作业和课

12、堂测验占20%，实验报告占10%，设计占20%，期末考试占50%。期末考试试题由教学团队和主讲教师共同命题，教研室审核，闭卷形式。这种综合评价的考核方式，充分调动了学生学习专业知识和实践动手的积极性，有力地促进了教学目标的实现。九、教学效果及成果通过上述教学研究与改革的探索与实践，不仅提高了教学效率和教学效果，而且受到了学生的一致好评。1教师教学质量评价所有主讲教师近二年在学校组织的学生评价中全部为优秀。2同学评语摘录郑秀华：认真负责，和蔼可亲，平易近人；学识渊博，教学方式灵活新颖，教学独特，双语教学，浅显易懂，讲课充满激情，课堂气氛活跃，能与学生融洽相处，能够从思想上教育同学们，让我们从内心

13、挖掘能力。注意教学内容与课本内容的联系，加强专业知识，双语教学中中英的协调。王贵和：耐心、认真细致，平易近人，务实进取，授课经验丰富，幽默。知识面很广。增加与学生互动。杨甘生：和蔼可亲，上课认真负责，学识渊博，授课理论水平高，课程内容好，紧密结合实践，能耐心解答学生问题使学生受益非浅；上课幽默风趣，能体谅学生，具有专业学生。增加课堂内容生动性，突出重点；对学生要求不够严格马孝春：认真负责，和蔼可亲；授课内容安排的很好，课上互动多，能耐心解答学生问题。注意控制讲课速度，照顾学习差的同学。罗志华：工作认真负责，热情高，和蔼可亲，为人师表，专业性强，理论联系实际，要求严格。进一步丰富课堂内容，活跃课堂气氛。注：以上评语摘自中国地质大学（北京）教师教学质量评价结果（2008年和2009年）（第1619期）。实验教学：实验课的时间虽然短暂，可是受益匪浅。通过和老师的及时交流和沟通，对抽象枯燥的理论知识的理解和把握容易了很多，而且在实践课上可以和老师畅所欲言，让我们了解到了许多在书本上学不到的知识。希望以后其它的