王繼剛 范振忠 劉慶旺 聞守斌 曹曉春

1.廣東石油化工學(xué)院 廣東茂名 525000

2.東北石油大學(xué) 黑龍江大慶 163318

膠體與表面化學(xué)課程是根據(jù)石油工業(yè)發(fā)展的需要，按照工科教育思想改革的人才培養(yǎng)模式而構(gòu)建的專業(yè)主干課。該課程以基礎(chǔ)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、油層物理、石油工程等專業(yè)課為基礎(chǔ)，在重點(diǎn)闡述膠體與表面化學(xué)課程中的基本概念、原理的同時(shí)，還竭力傳授其在石油領(lǐng)域的應(yīng)用及其最新發(fā)展動(dòng)態(tài)。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握膠體與表面化學(xué)基礎(chǔ)，理解石油鉆采、儲(chǔ)集過程中存在的化學(xué)問題的本質(zhì)，并能夠運(yùn)用相關(guān)知識(shí)闡明油田化學(xué)助劑的協(xié)同效應(yīng)和作用機(jī)理，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課及從事油氣田開發(fā)工作提供必備的專業(yè)儲(chǔ)備。

該門課程屬于專業(yè)性強(qiáng)的基礎(chǔ)理論課，理解起來相對(duì)較困難，涉及的內(nèi)容廣、概念多、機(jī)理性知識(shí)點(diǎn)繁雜，生硬的講解使學(xué)生感覺比較枯燥、乏味。針對(duì)這種情況，課程組教師不斷總結(jié)實(shí)踐教學(xué)方面存在的問題，積極組織學(xué)生進(jìn)行探討，以培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代化石油工程需要的人才為目標(biāo)，探索膠體與表面化學(xué)理論課程的實(shí)踐教學(xué)改革與措施。

1 完善教學(xué)大綱 重組考核比例

膠體與表面化學(xué)是一個(gè)多學(xué)科交融的與石油工程領(lǐng)域息息相關(guān)的學(xué)科，廣義上包括介觀體系化學(xué)和表面界面化學(xué)專業(yè)知識(shí)。以往的教學(xué)大綱，僅局限于本本教育，書本知識(shí)與專業(yè)設(shè)置脫節(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重，教學(xué)與考核模式單一。新的教學(xué)模式下，應(yīng)注重將教學(xué)與石油工程的具體實(shí)際緊密聯(lián)系在一起。通過課程講授、研討、實(shí)驗(yàn)以及布置課外作業(yè)的方式，讓學(xué)生了解膠體與表面化學(xué)的基本概念、膠體形成以及界面知識(shí)的基本原理；掌握膠體制備、穩(wěn)定性以及失穩(wěn)的原理、方法和步驟，用膠體與表面化學(xué)理論原理解釋油田開發(fā)中的現(xiàn)象，解決油田開發(fā)中所遇到的問題。

隨著石油工業(yè)的發(fā)展，溶膠與凝膠在油氣井增產(chǎn)增注中的作用越來越不可替代，對(duì)膠體與表面化學(xué)的前沿技術(shù)的要求也越來越高。因此，課程組教師把油田生產(chǎn)實(shí)際中存在的科學(xué)問題和科研成果介紹給學(xué)生，并把學(xué)生感興趣的科學(xué)問題引入教學(xué)案例中，激發(fā)學(xué)生的科研興趣與創(chuàng)新意識(shí)[1]。例如，在講授膠體穩(wěn)定性章節(jié)中，在完成膠體帶電與DLVO理論等內(nèi)容基礎(chǔ)上，引入壓裂液體系的成膠以及破膠穩(wěn)定性實(shí)例，用各種壓裂液的輔劑帶電特性解釋與了解壓裂液在施工和地層中的破膠過程與作用機(jī)理。這樣不僅使學(xué)生體會(huì)到膠體微觀結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，而且還了解了新概念及新知識(shí)的形成背景及意義。

此外，為了更全面反映學(xué)生學(xué)習(xí)與知識(shí)點(diǎn)掌握情況，加大了對(duì)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核比例。最終成績由考試卷面成績、教學(xué)實(shí)踐成績和實(shí)驗(yàn)成績?nèi)糠纸M成?？荚嚥糠种攸c(diǎn)考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和基礎(chǔ)理論的掌握和應(yīng)用能力，滿分100分，總占比60%；教學(xué)實(shí)踐成績包括資料收集整理、作業(yè)撰寫以及學(xué)生展示成果時(shí)的PPT制作、口頭表達(dá)、問題講解等方面的表現(xiàn)，突出考核學(xué)生分析實(shí)際問題、解決問題的能力，根據(jù)主題新穎性和回答問題情況綜合給出成績，滿分100分，總占比20%；實(shí)驗(yàn)成績包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫等，滿分100分，總占比20%。教學(xué)實(shí)踐在考核中提高比重，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，使原本不清楚的問題或混淆的概念得到解決和理解。

2 課堂教學(xué)創(chuàng)新 把握前沿科技

膠體與表面化學(xué)課程是石油工程專業(yè)的學(xué)位基礎(chǔ)課程，教學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)新是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。汲取膠體與表面化學(xué)、石油工程學(xué)科交叉的最新成果，對(duì)加強(qiáng)膠體化學(xué)、表面化學(xué)理論發(fā)展以及油田化學(xué)助劑設(shè)計(jì)與研發(fā)具有重要的意義。課程組教師在講課時(shí)不拘泥于教材中的靜態(tài)理論，密切關(guān)注國內(nèi)外膠體與表面化學(xué)領(lǐng)域的最新進(jìn)展，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，不斷追蹤相關(guān)領(lǐng)域的前沿科技，把新技術(shù)、新動(dòng)態(tài)介紹給學(xué)生，擴(kuò)大學(xué)生的視野。例如，在講授乳狀液體系的特點(diǎn)以及形成條件等內(nèi)容時(shí)，引入微乳液體系驅(qū)油特性，結(jié)合上層、中層和下層微乳液體系驅(qū)油的優(yōu)缺點(diǎn)與適用油田特性，介紹目前國內(nèi)外微乳液驅(qū)油的前沿技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)。使學(xué)生從根本上掌握乳狀液與微乳液的本質(zhì)區(qū)別，體會(huì)乳狀液在油田實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用的重要性。

此外，課程組教師還通過參加國內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議、從事與課程相關(guān)的科研工作、撰寫膠體與表面化學(xué)與石油工程結(jié)合密切的專業(yè)論文等渠道，不斷提高自身的專業(yè)水平，不斷補(bǔ)充新知識(shí)，將該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題和創(chuàng)新性科技及時(shí)補(bǔ)充進(jìn)課堂，達(dá)到傳授最新、最全、最廣泛知識(shí)的目的[2]。

3 板書與多媒體結(jié)合 發(fā)揮最佳授課效果

板書是教師進(jìn)行教學(xué)的基本功之一，是教師反復(fù)研讀教材后凝練出來的課程要點(diǎn)與授課大綱，也是連接教師與學(xué)生的紐帶。教師通過板書把教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)思路清晰地體現(xiàn)出來并呈現(xiàn)給學(xué)生，使授課層次分明、脈絡(luò)清晰、便于梳理、重點(diǎn)突出、鞏固記憶。然而，傳統(tǒng)的板書教學(xué)進(jìn)度較慢，某些定義原理性的知識(shí)點(diǎn)不一定要在板書上一一體現(xiàn)，而多媒體教學(xué)可以將簡單的文字進(jìn)行直觀、清晰、簡潔的表達(dá)，其中更可以穿插動(dòng)畫、圖表、實(shí)例，甚至是視頻資料加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的直觀印象，使課堂生動(dòng)有趣富有靈動(dòng)之感，提高教學(xué)質(zhì)量，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性[3]。課程組教師通過廣泛搜集素材、精心制作多媒體，可以把膠體與表面化學(xué)理論中難于理解的知識(shí)點(diǎn)深入淺出地展示于學(xué)生面前。采用形象的、甚至是動(dòng)畫的多媒體教學(xué)，使學(xué)生更加容易理解基本原理和基本概念、使學(xué)生更能領(lǐng)會(huì)與思考自學(xué)課本難于理解的內(nèi)容。如在講解溶膠的基本性質(zhì)一章時(shí)，通過多媒體動(dòng)畫和視頻手段演示不同粒徑膠體粒子的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性、不同溶膠體系對(duì)入射光的吸收與反射現(xiàn)象等，非常形象地把膠體粒子大小、組成與基本性質(zhì)之間的關(guān)系清晰地展現(xiàn)給學(xué)生，不僅節(jié)省時(shí)間，更加深了印象。

4 豐富課外作業(yè)多樣性 增設(shè)課上互動(dòng)研討環(huán)節(jié)

常規(guī)的教學(xué)方式是教師在講臺(tái)上對(duì)知識(shí)進(jìn)行講解，填鴨式的教學(xué)，枯燥的講解，難免會(huì)使學(xué)生出現(xiàn)注意力不集中的現(xiàn)象。因此，課程組在以往教學(xué)研究的基礎(chǔ)上，繼續(xù)依靠理論教學(xué)和課外作業(yè)，甚至是課上研討的多種教學(xué)手段，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)課程中膠體化學(xué)與表面化學(xué)基本原理的掌握，提高學(xué)生對(duì)膠體與表面化學(xué)理論、石油工程領(lǐng)域復(fù)雜問題、關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行識(shí)別和判斷的能力[4]。課程組教師根據(jù)石油工程學(xué)科的特點(diǎn)，在重要章節(jié)教授完成后，給學(xué)生不定期地布置緊密聯(lián)系油田現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的課外作業(yè)，讓學(xué)生課下通過查閱文獻(xiàn)資料完成。查閱文獻(xiàn)可以豐富所學(xué)知識(shí)，對(duì)課堂知識(shí)進(jìn)行補(bǔ)充和完善，提高了書本知識(shí)的完整性，增強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立思考和靈活運(yùn)用書本知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。此外，完成課外作業(yè)的過程也是知識(shí)的組建過程，學(xué)生通過撰寫大作業(yè)的方式從總體上把握若干知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生的學(xué)術(shù)能力得到提高。課外作業(yè)要求學(xué)生一周后在課堂上進(jìn)行多媒體答辯式匯報(bào)，在組織PPT形成報(bào)告的過程中，又鍛煉了學(xué)生的多媒體制作能力，每次匯報(bào)主講教師可以根據(jù)實(shí)際情況邀請(qǐng)部分專業(yè)課教師參加并評(píng)分。這樣，實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)教學(xué)，取得了良好的效果。

課外作業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)不能脫離石油工程的具體實(shí)際需求。在課外任務(wù)的設(shè)計(jì)過程中，要以教學(xué)大綱為基礎(chǔ)，以學(xué)生的能力培養(yǎng)為目標(biāo)，將教材中的教學(xué)內(nèi)容與油田生產(chǎn)中的具體實(shí)際結(jié)合起來，充分體現(xiàn)理論分析與石油工業(yè)具體實(shí)際有效結(jié)合的原則，使學(xué)有所用與用有所成相互促進(jìn)。課外作業(yè)與課上互動(dòng)研討環(huán)節(jié)培養(yǎng)了學(xué)生文獻(xiàn)調(diào)研和運(yùn)用膠體與表面化學(xué)的科學(xué)原理解決實(shí)際問題的能力，也可以讓學(xué)生深入思考油田化學(xué)藥劑對(duì)人類、環(huán)境甚至是地球儲(chǔ)層有什么影響，并發(fā)表如何讓油田有效有序持續(xù)發(fā)展的見解。

5 扎實(shí)開展實(shí)驗(yàn)教學(xué) 增強(qiáng)動(dòng)手與創(chuàng)新意識(shí)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論教學(xué)的重要補(bǔ)充，也是對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力檢驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)。課程組教師在多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，形成了一整套實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，搭建了教學(xué)科研一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在石油工程專業(yè)本科、研究生培養(yǎng)乃至師資隊(duì)伍建設(shè)等方面發(fā)揮了積極作用，取得了顯著效果。

膠體與表面化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)主要承擔(dān)油田化學(xué)、油水井增產(chǎn)、增注以及鉆井液化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，受傳統(tǒng)教學(xué)理念和實(shí)驗(yàn)條件限制，以前開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目偏向于化學(xué)，并以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，與石油工程結(jié)合不緊密，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)[5]。因此，為了充分認(rèn)識(shí)膠體與表面化學(xué)知識(shí)在油田鉆探、開采過程中的重要作用，學(xué)會(huì)解決油田開采中遇到的實(shí)際問題，課程組教師設(shè)計(jì)了一系列創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)：首先，在教師的指導(dǎo)下，由學(xué)生獨(dú)立配制出油氣井工作液體系，并測(cè)定基本性能；其次，模擬油田現(xiàn)場(chǎng)各種工作液受到污染(鹽浸、鈣浸甚至是油層污染)等問題，由學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，提出應(yīng)變處理方法并擬定實(shí)驗(yàn)步驟；最后，經(jīng)教師審核批準(zhǔn)后，學(xué)生分組完成實(shí)驗(yàn)，使處理后的油氣井工作液達(dá)到合理的指標(biāo)。通過這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的建設(shè)把抽象的課堂知識(shí)具體化、實(shí)踐化，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和動(dòng)手意識(shí)，使學(xué)生具備解決具體實(shí)際技術(shù)問題的能力，并能及時(shí)給出合理化的建議。

6 結(jié)語

膠體與表面化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課的改革與探索是為了培養(yǎng)更多具備一定化學(xué)知識(shí)的優(yōu)秀石油工程畢業(yè)生。課程組教師在注重教學(xué)內(nèi)容更新的同時(shí)，將互動(dòng)性教學(xué)理念應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)中，不僅加深了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，培養(yǎng)了綜合學(xué)習(xí)能力，有效引導(dǎo)了創(chuàng)新思維的發(fā)展，更提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。