唐 軍，章成廣

（長(zhǎng)江大學(xué) 地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 荊州434023）

《聲波測(cè)井》課程改革與實(shí)踐方法研究

唐 軍，章成廣

（長(zhǎng)江大學(xué) 地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 荊州434023）

聲波測(cè)井是在鉆孔中使用測(cè)量聲速或聲幅等物理性質(zhì)的儀器來辨別地下巖石、流體性質(zhì)以及評(píng)價(jià)固井質(zhì)量的方法，是勘探和開發(fā)油氣田的重要手段。目前，聲波測(cè)井存在教學(xué)內(nèi)容陳舊，授課方法單一等影響教學(xué)質(zhì)量的問題。本文首先介紹了新課程內(nèi)容的改編，即立足新穎、實(shí)用和針對(duì)性的統(tǒng)一，然后重點(diǎn)闡述了課堂教學(xué)與實(shí)際生產(chǎn)、傳統(tǒng)教學(xué)和多媒體教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)手段的實(shí)施，最后從教師的啟發(fā)式授課，演、講、練教學(xué)過程的合理銜接以及注重培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力等三個(gè)方面論述了聲波測(cè)井課程教學(xué)過程的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

聲波測(cè)井；課程改革；實(shí)踐方法

聲波測(cè)井是地球物理測(cè)井的重要方法之一，是在鉆孔中使用測(cè)量聲速或聲幅等物理性質(zhì)的儀器來辨別地下巖石、流體性質(zhì)以及評(píng)價(jià)固井質(zhì)量的方法，是勘探和開發(fā)油氣田的重要手段。《聲波測(cè)井》課程也是我?？辈榧夹g(shù)與工程專業(yè)的核心課程。由于該課程是集數(shù)學(xué)、物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、電子學(xué)、信息處理于一體的課程，對(duì)于學(xué)習(xí)者是否已具備必要的基礎(chǔ)知識(shí)要求較高。例如：由于聲波測(cè)井方法研究的對(duì)象是地球，則要求學(xué)生具備較扎實(shí)的地質(zhì)背景知識(shí)；其觀測(cè)手段是儀器，學(xué)生又必須了解電路和電子技術(shù)；其觀測(cè)結(jié)果是聲波波形或離散的數(shù)據(jù)資料，那么學(xué)習(xí)者要具備信息科學(xué)方面的基礎(chǔ)知識(shí)信號(hào)分析、資料處理等?？傊暡y(cè)井課程的學(xué)習(xí)難度較其他石油類課程要高。

聲波測(cè)井的發(fā)展以斯侖貝謝（Schlumberger）公司1935年推出的聲波測(cè)井儀為起點(diǎn)，經(jīng)過了上世紀(jì)50年代的單發(fā)雙收聲波速度測(cè)井儀和60年代的井眼補(bǔ)償聲速儀，而后隨著電子和信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，上世紀(jì)70年代又出現(xiàn)了長(zhǎng)源距聲波測(cè)井儀，采用數(shù)字記錄全波波形，使得聲波測(cè)井在油田勘探開發(fā)中發(fā)揮越來越大的作用。[1-3]為了適應(yīng)新的地質(zhì)和工程環(huán)境的要求步入21世紀(jì)后，測(cè)井裝備和技術(shù)向高可靠、高精度、高效率、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。[4]與此同時(shí)，為了整合資源，達(dá)到增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)軍國(guó)際市場(chǎng)，中國(guó)石油測(cè)井有限公司、西部鉆探公司以及長(zhǎng)城鉆探公司先后組建，在深化企業(yè)內(nèi)部管理，融合提升原有實(shí)力的同時(shí)，也力主自主創(chuàng)新，打造核心競(jìng)爭(zhēng)力。比如，中國(guó)測(cè)井公司就自主研發(fā)制造了EILog測(cè)井成套設(shè)備并已投入生產(chǎn)。[5]

然而，聲波測(cè)井課程教學(xué)與石油企業(yè)迅猛發(fā)展存在嚴(yán)重的不協(xié)調(diào)。目前，各石油高校所用的《聲波測(cè)井》教材基本上都是上個(gè)世紀(jì)80年代的教材，教學(xué)內(nèi)容陳舊，新的技術(shù)和方法沒有得到體現(xiàn)；在教學(xué)手段上沒有很好地將傳統(tǒng)教學(xué)方式和現(xiàn)代教學(xué)方式實(shí)行較好的結(jié)合；并且由于擴(kuò)招導(dǎo)致的本科生源質(zhì)量下降以及教師的教學(xué)藝術(shù)等問題，使教學(xué)效果和質(zhì)量很難得到保證。[6]本文針對(duì)聲波測(cè)井發(fā)展現(xiàn)狀，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)過程介紹長(zhǎng)江大學(xué)《聲波測(cè)井》課程改革的方法以及取得的認(rèn)識(shí)。

一、教學(xué)內(nèi)容的完善與更新

聲波測(cè)井經(jīng)過70多年的發(fā)展，聲源從單極子變?yōu)槎鄻O子，記錄方式從模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，記錄的數(shù)據(jù)從簡(jiǎn)單的一維首波幅度值變?yōu)槎S全波波列信息，處理方法從簡(jiǎn)單的威利時(shí)間公式的應(yīng)用變?yōu)槟依〞r(shí)域、頻域信號(hào)分析的各種方法，這就要求聲波測(cè)井課程內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)，緊跟社會(huì)發(fā)展潮流[7]。但是目前教材和教學(xué)內(nèi)容存在嚴(yán)重老化的問題，所以，在對(duì)測(cè)井學(xué)科發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，《聲波測(cè)井》的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)大綱有必要制訂新的方案，并且在具體的教學(xué)內(nèi)容編排上上力求達(dá)到新穎、實(shí)用和針對(duì)性相結(jié)合的特點(diǎn)。

（一）新穎表現(xiàn)在反映聲波測(cè)井技術(shù)的新理論、新方法

在消化吸收已有教材、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)目前各種聲波測(cè)井新方法進(jìn)行充分的調(diào)研和探討，博采眾長(zhǎng)，盡量反映聲波測(cè)井技術(shù)的新理論、新方法、新應(yīng)用。并同時(shí)力求措辭準(zhǔn)確，表達(dá)正確，引入成熟內(nèi)容，回避爭(zhēng)議觀點(diǎn)。

（二）實(shí)用性和針對(duì)性表現(xiàn)在注重本門課程的特點(diǎn)和性質(zhì)，緊密結(jié)合本科畢業(yè)生在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用情況

為突出實(shí)用性，在授課內(nèi)容及課時(shí)安排上重視基本概念和基本原理的講述，重視理論知識(shí)的思想引導(dǎo)，不過分強(qiáng)調(diào)繁瑣公式的推導(dǎo)。針對(duì)性體現(xiàn)在立足于目前聲波測(cè)井技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況主要介紹聲波測(cè)井的物理基礎(chǔ)，裸眼井孔中的聲波，聲波測(cè)井換能器，重點(diǎn)講述聲波速度測(cè)井，聲波全波列測(cè)井，套管井中的聲波測(cè)井和多極陣列聲波測(cè)井的基本原理及其應(yīng)用。

另外，為方便學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)本學(xué)科其它相關(guān)知識(shí)，在授課時(shí)中注意中文名詞和英文名詞的雙向使用，并且在介紹重要名詞概念附英語注釋。

二、教學(xué)手段的研究與改革

針對(duì)傳統(tǒng)的板書教學(xué)和現(xiàn)代的多媒體教學(xué)兩種手段進(jìn)行比較和分析，在對(duì)《聲波測(cè)井》課程本身的特點(diǎn)進(jìn)行充分研究的基礎(chǔ)之上，提出適合于《聲波測(cè)井》的主導(dǎo)教學(xué)手段。在教學(xué)藝術(shù)與手段的研究過程中，主要體現(xiàn)理論與實(shí)踐、傳統(tǒng)與多媒體教學(xué)兩相結(jié)合在教學(xué)中的作用。

（一）課堂教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，充分發(fā)揮校企合作的優(yōu)勢(shì)

提倡案例教學(xué)，將理論與實(shí)踐的結(jié)合落到實(shí)處，注重基本知識(shí)與新興技術(shù)的結(jié)合。為了使課程講解具體生動(dòng)，做到理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，開拓學(xué)生的眼界，加深對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的認(rèn)識(shí)，除了講授基本知識(shí)點(diǎn)，在課堂上還結(jié)合油田的生產(chǎn)實(shí)際，探討一些新方法、新技術(shù)的來龍去脈，讓學(xué)生在聽故事當(dāng)中學(xué)到更多的新知識(shí)。

（二）傳統(tǒng)教學(xué)和多媒體教學(xué)相結(jié)合，各展所長(zhǎng)

傳統(tǒng)教學(xué)手段注意細(xì)節(jié)，有利于學(xué)生逐步認(rèn)識(shí)新知識(shí)點(diǎn)，但要求課時(shí)安排充足；多媒體教學(xué)形象生動(dòng)，通過色彩、聲音等元素能夠引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，但由于大多數(shù)同學(xué)在中學(xué)階段從未接觸而存在一定的不適應(yīng)。所以，傳統(tǒng)教學(xué)和多媒體教學(xué)各有利弊，在具體的授課過程中，應(yīng)當(dāng)將兩者有機(jī)結(jié)合起來。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，選擇恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段和表現(xiàn)形式。聲波測(cè)井是建立在生產(chǎn)實(shí)踐基礎(chǔ)上的，有些實(shí)踐過程或生產(chǎn)設(shè)備單靠老師的口頭描述或用粉筆描繪難于表達(dá)清楚，而且學(xué)生也難于理解。對(duì)這些內(nèi)容如果用3D或flash動(dòng)畫形象、生動(dòng)、直觀地顯示出來，再加上老師深入淺出的講解，便能加深學(xué)生對(duì)問題的理解與接受，提高學(xué)習(xí)的積極性。而且，對(duì)于學(xué)生以前在其他前設(shè)課程中已完整論述、比較熟悉的內(nèi)容略講，采用多媒體可以節(jié)省大量的板書時(shí)間。例如靜學(xué)中的關(guān)于平衡微分方程、幾何方程以及本構(gòu)方程的推導(dǎo)，以及楊氏模量、泊松比和拉梅系數(shù)關(guān)系式的建立等等，可以用多媒體大屏幕顯示出來，讓學(xué)生用較少的時(shí)間回顧加深印象。教師可以有較多的時(shí)間介紹一些科技的前沿，同時(shí)可以有較多的時(shí)間進(jìn)行提問質(zhì)疑，加強(qiáng)了互動(dòng)性，使課堂氣氛更加活躍，提高學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)興趣，大大擴(kuò)大了學(xué)生的知識(shí)面。

在教學(xué)中，將講授課仍然作為一種主要的教學(xué)形式，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。一部分較難理解的理論性強(qiáng)，或者偏于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的知識(shí)點(diǎn)，采用傳統(tǒng)講授方式更利于學(xué)生理解和掌握。這種講授不再是簡(jiǎn)單的講、學(xué)生聽，更不是照本宣科，而是以傳統(tǒng)的重點(diǎn)講授為主，多媒體為輔。例如在講授固體中縱、橫波傳播過程中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向的關(guān)系時(shí)，若采用動(dòng)畫的形式直觀地講解，或者直接用動(dòng)畫演示微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則學(xué)生更加容易理解，這也是傳統(tǒng)的黑板板書或者簡(jiǎn)單的圖片所不能體現(xiàn)的。

在一些特定的章節(jié)，選擇合適的軟件，必要時(shí)需要教師自己制作一些能體現(xiàn)教育主體的教育思想和教學(xué)特色的課件。明確教學(xué)目標(biāo)、精選課件內(nèi)容、精心組織表現(xiàn)形式以達(dá)到優(yōu)化課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)。但要始終注意，多媒體教學(xué)的地位是“輔助”，而不是“替代”。

三、教學(xué)過程的研究與實(shí)踐

對(duì)教學(xué)藝術(shù)進(jìn)行研究，即科學(xué)合理的教學(xué)過程設(shè)計(jì)是保證各種教學(xué)手段實(shí)施的前提。針對(duì)《聲波測(cè)井》課程新舊結(jié)合的授課內(nèi)容、傳統(tǒng)與現(xiàn)代包容的教授手段，教學(xué)過程的優(yōu)化設(shè)計(jì)必不可少。

（一）在精講多練的基礎(chǔ)上進(jìn)行啟發(fā)式授課

精講，即集中精力對(duì)聲波測(cè)井中的基礎(chǔ)知識(shí)，比如固體聲波方程的建立、不同介質(zhì)之間波的反射與折射、偶極子聲源激發(fā)的聲場(chǎng)等相關(guān)知識(shí)點(diǎn)、基本原理和重點(diǎn)內(nèi)容精心組織，精心講授，講知識(shí)的精華，講知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生建立系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)。多練，即增加習(xí)題課，討論課，加強(qiáng)綜合訓(xùn)練。在此基礎(chǔ)上，展開對(duì)一些聲波測(cè)井新方法、新技術(shù)的介紹。在具體授課過程中，以逐步引導(dǎo)的方式展開教學(xué)，讓學(xué)生主動(dòng)去思辨分析，從而獲得新知識(shí)，提高獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。

（二）演、講、練前后銜接，注重書本知識(shí)與生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)合

聲波測(cè)井課程教學(xué)充分利用計(jì)算機(jī)、投影儀等多媒體設(shè)備，進(jìn)行演、講、練的教學(xué)方法，即實(shí)踐——理論——實(shí)踐的教學(xué)方法。在教學(xué)過程中首先演示教學(xué)內(nèi)容，指出章節(jié)的重難點(diǎn)，讓學(xué)生帶著問題有的放矢聽課，通過老師的講解，得出結(jié)論，最后再通過課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步將理論深化，達(dá)到事半功倍的效果。

聲波測(cè)井是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，學(xué)院堅(jiān)持以社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)為依托，實(shí)現(xiàn)油田與學(xué)?；?dòng)。學(xué)院利用校企合作關(guān)系，與多家油田及公司建立了穩(wěn)定的實(shí)習(xí)基地和產(chǎn)學(xué)研合作教育培養(yǎng)基地。通過石油企業(yè)為本專業(yè)提供獎(jiǎng)學(xué)金、專業(yè)軟件、技術(shù)咨詢、社會(huì)實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)等多方面的支持，極大地保證了教學(xué)效果。

充分利用暑假時(shí)間，讓部分研究生、本科生到各個(gè)油田進(jìn)行社會(huì)實(shí)踐。實(shí)習(xí)指導(dǎo)以油田方為主，學(xué)校和油田緊密合作，保證了專業(yè)實(shí)習(xí)的效果。比如，江漢油田測(cè)井公司每年把安排本科生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)當(dāng)作生產(chǎn)任務(wù)來抓，從處領(lǐng)導(dǎo)到教育科、生產(chǎn)中隊(duì)以及生產(chǎn)小隊(duì)都有專人負(fù)責(zé)接待安排學(xué)生實(shí)習(xí)，廠校雙方共同合作，積極主動(dòng)按照實(shí)習(xí)教學(xué)大綱與實(shí)習(xí)計(jì)劃有條不紊地安排好實(shí)習(xí)，全面保證實(shí)習(xí)順利進(jìn)行。每次實(shí)習(xí)完畢，廠校雙方及時(shí)總結(jié)，互通情報(bào)。這樣使生產(chǎn)實(shí)習(xí)的組織安排制度化、規(guī)律化、科學(xué)化，實(shí)習(xí)效果十分明顯，實(shí)習(xí)質(zhì)量得到提高。這其中也包括了對(duì)聲波測(cè)井諸多儀器的直觀認(rèn)識(shí)。

本科生通過實(shí)踐了解了石油工業(yè)的發(fā)展歷程，又感悟了石油先輩們的艱苦奮斗，愛崗敬業(yè)的優(yōu)良傳統(tǒng)，為獻(xiàn)身石油行業(yè)打下了思想基礎(chǔ)。

（三）注重學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)，培養(yǎng)自學(xué)能力

教與學(xué)是互動(dòng)的兩個(gè)方面。教師不但要教給學(xué)生知識(shí)，更要教會(huì)學(xué)生如何獲得知識(shí)。既要重視教法，更要重視指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)法。在教學(xué)過程中，盡量多教給學(xué)生如何理解、分析、歸納、總結(jié)問題，避免死記硬背、機(jī)械地理解問題，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)舉一反三，掌握學(xué)習(xí)的方法，培養(yǎng)自學(xué)能力。特別是對(duì)于一些基礎(chǔ)比較好，對(duì)聲波測(cè)井課程有濃厚興趣的同學(xué)，學(xué)科組老師采取“開小灶”的精英培養(yǎng)方法。比如，由學(xué)院《聲波測(cè)井》課程組教師指導(dǎo)的本科生興趣小組 “水泥膠結(jié)測(cè)井?dāng)?shù)值模擬實(shí)驗(yàn)研究”、“二維面陣聲波探頭實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)”分別被確立為2009年度、2010年度校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。

《聲波測(cè)井》課程改革與實(shí)踐研究只是我校施行國(guó)家“質(zhì)量工程”的一個(gè)縮影。“質(zhì)量工程”對(duì)于提高我國(guó)的高等教育質(zhì)量，增強(qiáng)我國(guó)的自主創(chuàng)新能力，建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家具有重要的戰(zhàn)略意義，它是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的工程。我們只有牢固樹立人才培養(yǎng)是高校的根本任務(wù)、質(zhì)量是高校的生命線、教學(xué)是高校中心工作的理念，繼續(xù)深化教學(xué)改革與實(shí)踐，不斷探索新方法、新思路，才能為祖國(guó)培養(yǎng)更多更好的高層次專業(yè)人才。

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