“石油钻采工艺及装备”课程虚实结合教学实践
［摘要］基于石油院校机械专业人才培养需求，针对“石油钻采工艺及装备”课程，重构了由理论教学、校内实践、校外实践、虚拟教学四部分组成的教学体系，确定了理论教学任务和内容，建设了校内和校外实践教学平台，搭建了虚拟教学所需的虚拟样机模型，设计了虚拟教学实践内容。通过虚拟与现实相结合、理论与实践相结合的教学方式，激发了学生对“石油钻采工艺及装备”课程的学习兴趣，提高了学生的基础理论能力、工程实践能力和创新能力，提升了课程的教学效果。
［关键词］虚拟教学；虚实结合；石油装备；实践教学；教学改革
［基金项目］2021年度中国石油大学（北京）克拉玛依校区教育教学研究与改革项目“虚拟现实技术在石油钻采工艺及装备课程中的应用”（JG2021011）；2023年度教育部产学合作协同育人项目“面向石油行业和学科竞赛的增材制造设计思维能力提升”（230907295182554）
［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］1674-9324（2025）10-0129-04［收稿日期］2023-12-05
石油院校的机械专业是以石油石化行业作为主要服务对象，以培养具有鲜明油气特色的机械应用型人才为中心。专业培养学生的就业方向中70%以上是石油石化企业，因此，要求培养学生不仅要掌握机械专业相关知识，还要学习和掌握石油工程中钻采工艺及钻采装备方向专业知识。
“石油钻采工艺及装备”课程是石油院校机械专业的核心课程，课程教学任务是在学生完成机械基础课程学习的基础上，讲授钻采工艺和钻采机械的专业知识，使学生了解石油钻井工艺和采油工艺，掌握石油钻井机械和采油机械的组成、结构、工作原理及设计过程，以满足学生对石油特色知识教学的需求，为学生后续相关专业课程学习、毕业设计，以及将来从事石油行业相关工作奠定基础，实现“高层次、应用型、国际化”卓越工程师的培养目标。
“石油钻采工艺及装备”课程面向的是石油院校机械专业大三学生，但在实际教学过程中，由于学生未去过油田生产现场，缺乏石油专业知识背景，对钻采机械装备无直观了解，若仅采用课堂讲授方式，学生会感觉学习环境枯燥，制约了课程的教学效果和教学质量。
为提升课程教学效果，国内高校教师在石油机械类课程方面开展了案例教学融入［1］、协同教学模式［2］、融入有限元课程［3］等方面的教学改革实践，在虚实结合教学方面开展了录井实践教学［4］、“M+S+V”实践教学新模式［5］、智能制造虚实结合仿真实训平台［6］等方向的探索，取得了一定教学效果。但在“石油钻采工艺及装备”课程中未开展过虚实结合、理论与实践相结合的综合性教学方法研究，因此，结合课程特点，重构课程体系，将虚实结合方法应用于课程教学，对“石油钻采工艺及装备”课程教学效果提升具有重要意义。
一、课程设计思路
以社会需求为导向，以培养学生具备完整的钻采工艺及装备知识结构、全面的工程师素质、较强的工程实践与创新能力为宗旨，以知识传授为基础，以能力培养为重点，重构课程体系，建设理论教学、校内实践、现场实践、虚拟实践四个递进平台，通过理论与实践结合、虚实结合的教学方法，构建递进式的教学体系，实现培养学生在石油钻采工艺和装备方面基础能力、工程实践能力、创新能力的全面提升（如图1所示）。
（一）理论与实践结合
理论教学主要是课堂上的理论教学过程，以培养学生石油钻采工艺及装备基础能力为主，是实践教学开展的基础；实践教学包括校内实践、现场实践、虚拟实践三部分，通过理论实践相互支撑、学校企业相互补充，培养学生的工程实践能力。
（二）虚实结合
实际教学包括校内实践和现场实践两部分，分别在校内和现场实践基地开展，锻炼学生的工程实践能力；虚拟实践教学在校内创新实验室开展，培养学生的工程创新能力。
二、理论教学设计
针对“石油钻采工艺及装备”课程常规教学中存在的问题，结合课程教学大纲要求和课堂教学的优点，确定了理论教学任务和教学内容，见表1。理论教学任务主要包括石油钻采工艺、钻机机械、采油机械、钻采工具四部分内容，利用PPT演示、课堂讲授、文字说明、动画、视频等教学方法，使学生系统性地掌握石油钻采工艺和钻采装备方面的基础知识点。
三、实践教学设计
理论讲授过程存在不够生动直观、不能完全体现钻采装备的特色、不能多角度展示石油钻采机械细节等问题，限制了学生对“石油钻采工艺及装备”课程讲授内容的了解深度，因此，课程教学过程必须根据行业发展趋势和企业用人需求，开展实践教学，提高学生的工程实践能力。
（一）校内实践教学
为使学生加强对石油钻采工艺及装备的直观理解，根据课程工程能力培养目标和现场需求，依托中国石油新疆培训中心建设了校内实践平台，开展校内实践教学，内容包括采油工艺、采气工艺、油气集输工艺，以及所涉及的重点设备和仪器仪表，见表2。