
教育创新与实践
Journal of Educational Innovation and Practice
- 主办单位:未來中國國際出版集團有限公司
- ISSN:3079-3599(P)
- ISSN:3080-0803(O)
- 期刊分类:教育科学
- 出版周期:月刊
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新工科背景下面向油气勘探行业“层序地层学”教学改革进展与思路
Progress and Ideas for Teaching Reform of Sequence Stratigraphy in the Petroleum Exploration Industry under the Background of New Engineering Disciplines
引言
层序地层学是研究以不整合面及对应整合面为边界的年代地层格架中具有成因联系、旋回岩性序列间相互关系的地层学分支。它综合地震地层学、生物地层学、沉积学、同位素地球化学和盆地分析等多学科成果,被誉为地球科学领域的一场革命。自20世纪80年代末诞生以来,层序地层学经历了从海相碎屑岩到碳酸盐岩、从海相到陆相盆地的理论拓展,形成了Vail经典层序地层学、Galloway成因层序地层学、Cross高分辨率层序地层学等学术流派。进入21世纪,Catuneanu等沉积学家提出了层序地层学标准化的发展方向,强制海退概念的深化使体系域从传统的“三分”向“四分”转变,学科理论体系不断完善。在油气勘探领域,层序地层学发挥着不可替代的作用。传统的岩石地层对比方法存在严重的穿时性问题,而层序地层学以不整合面及对应整合面为边界建立等时地层格架,为沉积体系分析和储层预测提供可靠依据,在岩性-地层油气藏勘探、隐蔽圈闭识别、层序边界附近成岩作用研究等方面具有独特优势。随着国内外油气勘探由构造油气藏向岩性油气藏、由常规向非常规、由陆上浅层向深层-超深层和海域深水拓展,层序地层学的应用价值更加凸显。尤其在页岩油气、致密砂岩气等非常规资源的勘探开发中,精细层序地层划分与对比是确定“甜点”分布的关键技术。
一、石油院校层序地层学课程开设现状与不足
新工科建设是教育部为应对新一轮科技革命和产业变革推出的战略举措,其核心在于树立工程教育新理念、构建新兴与传统工科结合的专业结构、探索多学科交叉的人才培养模式。对石油院校资源勘查工程专业而言,新工科建设是挑战也是机遇。一方面,油气行业正经历数字化转型和智能化升级,对人才的知识结构与能力素质提出更高要求;另一方面,新工科理念也为传统专业课程改革提供了方向与支持。在此背景下,层序地层学作为资源勘查工程专业的重要课程,必须顺应新工科要求,深化教学改革,更新教学内容,创新教学模式,强化实践环节,为国家能源战略培养高素质应用型人才。
(一)课程建设现状
目前,国内主要石油院校及地质类高校均开设了层序地层学相关课程,取得了许多建设成效。中国石油大学(北京)自1992年起为硕士研究生开设《层序地层学》学位课,经二十余年建设,已形成老中青结合的教学团队,出版国家级规划教材,建设在线课程资源,形成了理论与实践教学相结合、课堂与网络教学相补充的教学体系。长江大学资源勘查工程专业将层序地层学作为专业核心课程,提出“一建三改”教改措施,提升了教学效果。贵州大学在“双一流建设”背景下,分析了教学问题,提出优化团队、创新教学、改革考核等措施。中国石油大学(华东)面向研究生教学,从更新内容、调整结构、改进方法、建设线上课程、改革考核等方面进行系统改革,取得良好成效。成都理工大学“层序地层学基础”课程注重与国外一流大学教学模式对比,探索了“掌握基本原理+了解发展方向+强化课堂练习+分组课后实践”的教学模式。
(二)存在的主要不足
尽管各石油院校层序地层学课程建设进步明显,但对照新工科要求和油气勘探行业需求,仍有不足。
第一,教学内容体系相对滞后。层序地层学理论体系不断发展,但多数院校课程内容停留在Exxon学派经典框架内,对标准化、定量层序地层学、强制海退及下降期体系域等新进展涉及较少。同时,不同流派的概念体系易造成学生知识点混淆,课程内容缺乏系统梳理,学生学习中易混淆。
第二,教学方法较为单一。层序地层学教学以教师课堂讲授为主,多媒体是主要手段。多媒体虽能直观展示层序模式、地震反射特征等抽象内容,但“灌输式”教学难以激发学生主动思考。部分学生反映术语繁多、概念抽象、流派纷杂,学习难度大、积极性低。课堂互动时间短,学生基本处于被动“灌输”状态。
第三,实践教学环节较为薄弱。层序地层学理论与实践并重,落脚在于运用露头、测井、地震等开展实际盆地层序地层分析。然而,受学时和条件制约,多数院校实践比重偏低。学生学习了层序界面识别、体系域划分等理论知识,但面对实际地震剖面或测井曲线时往往无从下手,理论与实践脱节。
第四,考核机制不够科学。目前考核普遍采用“平时成绩+期末成绩”模式,平时成绩占比20%—30%,主要依据考勤和作业评定;期末成绩占比70%—80%,闭卷考试为主,侧重考查概念和理论记忆。易导致学生“平时松、考前紧”,忽视应用能力培养。对于应用性强的课程,此机制难以反映学生运用层序地层学理论解决实际地质问题的能力。
二、“层序地层学”课程教学改革的进展与思路
(一)改进教学方法,提升学生学习兴趣
针对层序地层学概念抽象、术语繁多的特点,各院校积极推进教学方法多元化改革。首先,引入案例式教学法。以渤海湾、鄂尔多斯、南海北部盆地等典型资料为载体,将理论融入案例分析,让学生在真实地质问题中理解理论、掌握方法。例如,结合南海北部珠江口盆地地震剖面,引导学生识别强制海退楔状体,理解其地质意义和勘探价值。其次,推行讨论式教学法。针对层序地层学不同流派的争议问题,设置专题讨论,要求学生课前查阅文献、分组准备、课堂展示、相互辩论,最后由教师点评。这种方式能激发学生主动性,培养批判性思维和学术表达能力。第三,探索“翻转课堂”与混合式教学。利用中国大学MOOC、智慧树等平台,将基本概念、原理前置到课前,课堂用于难点讲解、案例分析和互动。借助雨课堂、学习通等工具开展实时测验、弹幕互动,增强课堂趣味性和参与感,实现向“学生中心”的转变。第四,加强双语教学。教学中适当引入专业英语术语(如sequence boundary、systems tract等),推荐学生阅读英文经典文献,提升专业英语水平,为阅读国际前沿文献、开展国际交流奠定基础。
(二)更新课程内容,融入学科新进展
课程内容应紧跟学科前沿,吸纳新理论和方法。首先,应增加层序地层学标准化相关内容。2009年以来,国内外沉积学家共识推动术语标准化以消除学派概念混淆。教学中应介绍这一趋势,明确术语定义,帮助学生掌握主流理论基础上建立概念体系。其次,引入强制海退和下降期体系域。传统教学将体系域划分为低位、海侵、高位“三分”,但近年来研究表明强制海退形成的地层单元独特构成,独立为下降期体系域更符合实际。教学中应在讲解经典模式基础上,介绍体系域“四分”新进展,分析两种方案适用条件,培养辩证思维。第三,加强陆相湖盆层序地层学。我国含油气盆地以陆相为主,与海相模式差异显著,且在陆相盆地中取得了一系列重要的勘探发现突破。应重点讲解陆相湖盆特色内容,如气候控制的湖平面变化、多物源体系、构造对可容纳空间的响应等,使学生能将知识应用于国内勘探。同时,适当引入非常规油气层序地层学前沿成果,如页岩层系高分辨率层序划分、“甜点”分布规律等,体现课程与行业需求结合。第四,注重学科交叉融合。新工科强调多学科交叉,层序地层学教学应加强与地球物理学、古生物学、地球化学、计算机科学等融合。例如,讲解层序界面识别时可介绍地震属性分析、测井小波变换技术;讲解层序正演模拟时可引入数值模拟和深度学习,拓展学生学术视野。
(三)强化案例分析,提升实践应用能力
实践能力培养是新工科建设的核心,层序地层学教学应增加实践比重,可构建“课内实验+课程设计+野外实习+创新项目”四位一体教学体系。课内实验精选典型地震剖面、测井曲线、岩心照片,设计综合实验,让学生在实践中掌握层序地层分析流程。例如,提供某工区地震和测井数据,要求学生独立完成层序界面识别追踪、体系域划分、格架建立,分析撰写报告。课程设计可设置“某盆地层序地层与储层预测”等综合题目,要求学生开展从资料收集、层序划分、沉积体系分析到有利储层预测完整研究,培养系统思维和解决复杂工程问题能力,采用小组合作形式。野外实习可利用基地资源,在传统地质实习中融入层序地层学观察分析,引导学生识别不整合面、古土壤、海泛面等界面标志,观察准层序叠置样式,分析体系域构成,将抽象概念转化为可观察地质现象。此外,推进产教融合与校企合作。邀请企业专家进课堂,结合生产案例讲解层序地层学应用;鼓励学生利用生产实习,在企业导师指导下参与实际项目层序分析,在真实环境提升实践能力和职业素养。
(四)优化考核机制,注重过程与能力评价
考核应从“知识记忆型”向“能力评价型”转变,建立过程性与终结性结合、理论与实践并重的多元评价体系。首先,加大过程考核比重至40%—50%,平时成绩涵盖课堂参与度、课后作业(文献报告、读书报告)、阶段性测验、实验报告,引导学生重视日常积累。其次,改革期末考核。期末考核不应局限于名词解释、简答题等记忆性题目,应增加案例分析、综合论述能力型题目。例如,提供地震剖面和测井曲线,要求学生识别层序界面、划分体系域、建立格架分析有利储层分布区,考查综合应用能力。第三,引入多样化考核形式。尝试“以赛代考”,组织层序地层技能竞赛;或以“小论文+答辩”形式,要求学生围绕热点问题查阅文献、撰写综述口头汇报,既考查文献检索和综合分析能力,也可锻炼学术表达与沟通能力。第四,建立课程目标达成度评价机制。借鉴工程教育专业认证理念,将课程目标细化为可衡量指标点(如层序界面识别能力、体系域划分能力、实际资料分析能力),通过多种方式评定达成度并持续改进。评价主体应多元化,除教师评价外,学生自评、小组互评、企业导师评价,使评价更全面客观。
三、结语
石油院校开展层序地层学课程教学改革意义重大。从行业需求看,我国油气勘探正向深层、深水、非常规等领域拓展,精细的层序地层分析是提高勘探成功率的关键技术,迫切需要大批掌握层序地层学理论方法的高素质人才。从人才培养看,其教学质量直接影响学生的专业素养和就业竞争力。从新工科建设看,课程改革可作为专业改造升级的重要抓手,推动学科交叉融合,创新人才培养模式。未来课程建设应把握以下方向:一是推进信息化与教学深度融合,建设虚拟仿真实验项目和在线开放课程,实现优质教育资源共享;二是深化产教融合,加强与油田企业、科研院所的协同育人,将一线实际需求和技术进展融入教学内容;三是强化国际化培养,引进国外优质教学资源,开展双语教学和联合培养,提升学生的国际视野和跨文化交流能力;四是坚持持续改进理念,建立常态化的课程质量评价与反馈机制,使课程建设保持生机与活力。新工科建设为层序地层学课程改革注入了新动力。石油院校教师应主动适应新形势,以学生发展为中心,以能力培养为导向,不断探索教学改革新路径,努力培养服务国家能源战略、适应油气勘探行业需求的高素质应用型人才,为保障国家能源安全作出贡献。
参考文献:
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