呂愛華　郭文敏　趙會軍　黃維秋　李恩田

[摘 要]油氣儲運工程專業(yè)實驗教學(xué)改革，對于培養(yǎng)適應(yīng)行業(yè)快速發(fā)展的創(chuàng)新型工程應(yīng)用人才具有關(guān)鍵促進作用。通過優(yōu)化整合實驗教學(xué)內(nèi)容，充實實驗教學(xué)資源，立體化實驗訓(xùn)練系統(tǒng)，遞進式組合實驗項目與實驗教學(xué)方式，構(gòu)建了油氣儲運工程專業(yè)實驗的系統(tǒng)化教學(xué)體系，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高了學(xué)生的技術(shù)創(chuàng)新能力。

[關(guān)鍵詞]油氣儲運工程;專業(yè)實驗教學(xué)體系;系統(tǒng)化;實踐

[中圖分類號] G642.0 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）04-0084-03

《國家中長期教育改革與發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020）》提出高等教育人才培養(yǎng)目標(biāo)是“重點擴大應(yīng)用型、復(fù)合型、技能型人才培養(yǎng)規(guī)?！?。油氣儲運工程專業(yè)本科階段的人才培養(yǎng)，旨在為油氣儲運工程技術(shù)人才進入油氣儲運及相關(guān)工程業(yè)界從業(yè)提供預(yù)備教育[1-2]。專業(yè)實驗教學(xué)是實現(xiàn)油氣儲運工程人才創(chuàng)新能力、獨立工作能力和專業(yè)實踐能力培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[3-4] ，是高等教育不可或缺的組成部分。為了支撐培養(yǎng)目標(biāo)達成，油氣儲運工程教育專業(yè)認(rèn)證提出本科生畢業(yè)時要 能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對復(fù)雜工程問題進行研究，包括設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論[5-6]。這使得油氣儲運工程專業(yè)實驗教學(xué)在本科生工程問題分析和探索能力培養(yǎng)中的作用和地位更為凸顯。

常州大學(xué)油氣儲運工程專業(yè)自1986年創(chuàng)建以來，一直秉承“實驗室是高校辦學(xué)基礎(chǔ)”的理念，不斷加強學(xué)科建設(shè)和實驗室建設(shè)，目前已是江蘇省“十二五”高等學(xué)校重點專業(yè)、江蘇省重點學(xué)科、江蘇省特色專業(yè)以及江蘇省優(yōu)先發(fā)展學(xué)科，并在2005年建成江蘇省油氣儲運技術(shù)重點實驗室，2006年成為江蘇省實驗教學(xué)示范中心，2016年建成國家級“石油鉆采與儲運工程”虛擬仿真實驗教學(xué)中心。

在加快實驗室硬件建設(shè)的同時，我們通過全面分析油氣儲運人才培養(yǎng)模式和行業(yè)發(fā)展所需人才的特點[6-7]，基于OBE工程教育理念，在以學(xué)生為本的基礎(chǔ)上，對油氣儲運工程專業(yè)實驗的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源進行了全面改革，以油氣儲運實驗技術(shù)課程為核心，依托不斷升級的實驗教學(xué)平臺，構(gòu)建了體現(xiàn)工程教育系統(tǒng)性、完整性和創(chuàng)新性的油氣儲運工程專業(yè)實驗系統(tǒng)化教學(xué)體系，并歷經(jīng)多屆本科教學(xué)實踐，取得了豐富的教學(xué)經(jīng)驗和理想的教學(xué)效果。

一、有機整合專業(yè)實驗，使實驗教學(xué)系統(tǒng)化

油氣儲運工程專業(yè)是一門涉及從油氣開發(fā)至最終使用過程中的加工、運輸、儲存等領(lǐng)域的技術(shù)交叉型學(xué)科。在專業(yè)實驗教學(xué)中，詮釋OBE工程教育理念，需解答的第一個問題就是明確需要學(xué)習(xí)哪些內(nèi)容。油氣儲運工程的專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容涵蓋常見儲運流體的物性分析、常見油氣儲運工藝系統(tǒng)的模擬、常見油氣儲運工程設(shè)備的運行特征分析等領(lǐng)域人才必備的工程技術(shù)。在傳統(tǒng)油氣儲運專業(yè)實驗教學(xué)體系中，各項專業(yè)實驗按照其實驗內(nèi)容，穿插設(shè)置于各專業(yè)理論課中，實驗內(nèi)容往往受所依附課程的限制，忽視了課程間的學(xué)科互通性、連貫性，致使不同課程實驗的內(nèi)容明顯重復(fù)，實驗教學(xué)體系松散，實驗資源分散[8]。

如今，油氣儲運學(xué)科面臨許多需要多學(xué)科交叉融合來解決的技術(shù)難題[9]。這種不同研究方向間交叉滲透和有機融合的學(xué)科發(fā)展趨勢為油氣儲運專業(yè)實驗教學(xué)明確了整合化、系統(tǒng)化發(fā)展的方向。

此外，實驗教學(xué)往往是為驗證和理解課程理論知識而服務(wù)，實驗過程往往按實驗指導(dǎo)書上的操作步驟“依葫蘆畫瓢”，缺乏實驗設(shè)計、實驗基本測試手段、實驗分析等方面的理論支持，學(xué)生想要自己設(shè)計實驗也無從下手。

根據(jù)油氣儲運工程專業(yè)的特點，結(jié)合學(xué)習(xí)認(rèn)知的一般性規(guī)律，我們重新將所有油氣儲運工程專業(yè)的實驗內(nèi)容進行統(tǒng)籌分配，并自2007年始設(shè)立油氣儲運實驗技術(shù)課程，實現(xiàn)專業(yè)實驗內(nèi)容的系統(tǒng)化授課和綜合化考核。

（一）實驗項目多層次、系統(tǒng)化整合

在專業(yè)實驗教學(xué)中，詮釋OBE工程教育理念，需解答的第二個問題就是為什么要學(xué)習(xí)這些內(nèi)容。為此，我們對所有專業(yè)實驗項目進行有機整合，并依據(jù)人才培養(yǎng)規(guī)律，有序關(guān)聯(lián)實驗項目，構(gòu)建“專業(yè)基礎(chǔ)實驗”“專業(yè)應(yīng)用實驗”和“綜合創(chuàng)新實驗”三大實驗?zāi)K，形成“由簡入繁”“由基礎(chǔ)到應(yīng)用”的多層次專業(yè)實驗教學(xué)體系，讓學(xué)生通過專業(yè)實驗學(xué)習(xí)后，清楚地認(rèn)識到油氣儲運專業(yè)實驗體系建立的工程和實踐意義，以及這個體系內(nèi)部各層次間遞進的原理。

第一層次為“專業(yè)基礎(chǔ)實驗”。確定輸、儲流體的基本物性是開展一切油氣儲運工程項目的基礎(chǔ)，為此我們將“專業(yè)基礎(chǔ)實驗”模塊設(shè)計為輸、儲流體基本物性測定模塊。為便于比較輸、儲物料不同造成的輸、儲特點的差異，各項物性測試實驗均采用對多種物料進行對照性測試。以黏度測試為例，選用汽油、甘油和原油3種測試物料，讓學(xué)生不僅可以掌握基本的黏度測試技術(shù)，而且可以直觀認(rèn)識到不同物料黏度測試的差異，再由黏度測試的差異認(rèn)識到其流體性質(zhì)和流動性能的差異。

第二層次為“專業(yè)應(yīng)用實驗”。該模塊著眼于油氣儲運工藝實驗。在第一層次實驗?zāi)K基礎(chǔ)上依次開展4個復(fù)雜工藝模擬型實驗，即長輸管道運行工況模擬實驗、油庫運行工況模擬實驗、油田集輸系統(tǒng)工藝流程模擬實驗和城市燃氣輸配運行工況模擬實驗，以便分析不同工藝間的異同，掌握流程性技術(shù)的共性和在不同應(yīng)用場合下的特性。

第三層次為“綜合創(chuàng)新實驗”。該模塊著眼于綜合型和探索型實驗，以在工藝模擬實驗基礎(chǔ)上開展研究型實驗為主，如土壤的腐蝕性測定實驗、氣—液兩相流動模擬實驗和油品蒸發(fā)損耗模擬測定實驗等。

為提高實驗項目的系統(tǒng)性和整體性，可以將第三層次與第二層次的實驗有機結(jié)合起來開展，如油品蒸發(fā)損耗模擬測定實驗與油庫運行工況模擬實驗在實驗平臺、基本操作等方面存在較強關(guān)聯(lián)性，可將兩者優(yōu)化整合為油庫運行工況和蒸發(fā)損耗模擬測定實驗，從而使學(xué)生的實驗綜合設(shè)計能力、綜合操作能力和分析能力得到很快提高。

（二）實驗理論與實訓(xùn)有機結(jié)合

在專業(yè)實驗教學(xué)中，詮釋OBE工程教育理念，需解答的第三個問題就是如何實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。由于實驗理論教學(xué)是提高學(xué)生實驗設(shè)計能力和分析能力不可缺少的輔助環(huán)節(jié)，因此，為保障和加快預(yù)期目標(biāo)的達成，與傳統(tǒng)的實驗指導(dǎo)書內(nèi)容不同，油氣儲運工程專業(yè)實驗體系中的理論教學(xué)以實驗方法為主體，與實驗實訓(xùn)過程相輔相成、相互促進。

這里的“實驗方法”是指與實驗相關(guān)的科學(xué)方法，是科學(xué)家群體在長期實驗研究過程中所形成的一整套有效的思維方式和操作規(guī)則[10]。它不僅僅表現(xiàn)為實驗指導(dǎo)書中的實驗技能形式，更注重實驗設(shè)計方法和實驗結(jié)果分析方法的系統(tǒng)闡述，如儲運工藝模型設(shè)計的基本原理、實驗方案的科學(xué)設(shè)計方法以及實驗數(shù)據(jù)的分析方法等，幫助學(xué)生解決實驗實訓(xùn)中實驗平臺如何搭建、實驗方案如何合理制訂以及實驗數(shù)據(jù)如何有效分析等問題。因此說實驗理論教學(xué)為實驗教學(xué)從單一驗證模式向含自主設(shè)計實驗的多樣化教學(xué)模式轉(zhuǎn)變提供了理論支持。

學(xué)生掌握了實驗方法，對加強其對科學(xué)問題的認(rèn)知能力，促使其形成科學(xué)的思維方式以及提高其實驗設(shè)計能力、實驗分析能力和綜合創(chuàng)新能力具有重要的意義。這些方法不僅可以用于開展實驗活動以探索專業(yè)領(lǐng)域的問題，而且在其他領(lǐng)域的科學(xué)研究、日常生活以及社會生活中都可以發(fā)揮巨大的作用[10-11]。

實踐表明，對實驗項目進行系統(tǒng)化整合，并將其與實驗理論相結(jié)合后，本專業(yè)學(xué)生對油氣儲運工藝及工程技術(shù)問題形成了更為系統(tǒng)的認(rèn)知。思考與動手相結(jié)合、虛擬與現(xiàn)實相結(jié)合、模型與原型相結(jié)合的立體化實驗訓(xùn)練體系使學(xué)生的課堂活躍程度和在動手環(huán)節(jié)積極參與程度明顯增強。

二、豐富實驗教學(xué)資源，使實驗學(xué)習(xí)體驗立體化

豐富的實驗教學(xué)資源是高效開展實驗教學(xué)，高度達成實驗教學(xué)目標(biāo)的有力支撐[12]。根據(jù)“厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)、高起點、重特色”的人才培養(yǎng)目標(biāo)，我校將實驗室建設(shè)與學(xué)科建設(shè)相結(jié)合，逐年投入經(jīng)費建設(shè)油氣儲運工程專業(yè)的專業(yè)實驗室，提高實驗室層次。采購各類實驗儀器設(shè)備時均充分考慮綜合性、設(shè)計性實驗項目開展的適應(yīng)性，積極為實驗教學(xué)改革創(chuàng)造必要條件。因此，油氣儲運專業(yè)實驗室先后獲評為江蘇省油氣儲運技術(shù)重點實驗室、江蘇省油氣儲運實驗教學(xué)示范中心。而且我校采取“開放”原則，即實驗室對全校學(xué)生開放，油氣儲運專業(yè)學(xué)生可根據(jù)自身需要自選實驗項目、實驗時間，利用全校的教學(xué)實驗資源開展課外科技活動[13]。

在不斷增強實驗設(shè)備綜合實力的同時，油氣儲運工程專業(yè)實驗的開展方式也從單一化的室內(nèi)模型實驗拓展為包含室內(nèi)模型實驗、虛擬模型仿真、實景沙盤模擬和生產(chǎn)實訓(xùn)實驗在內(nèi)的多角度、全方位的立體化實驗訓(xùn)練體系。學(xué)校先后建成的“石油鉆采與儲運工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心（國家級）”、常州大學(xué)—中國石化集團華東石油局工程實踐教育中心（國家級）、江蘇省有機廢棄物處理工程技術(shù)研究中心以及江蘇省石油與天然氣工程實踐教育中心均向?qū)W生開放，這就為這一立體化專業(yè)實驗訓(xùn)練體系的運轉(zhuǎn)和發(fā)展提供了良好的環(huán)境和堅實的基礎(chǔ)。學(xué)校所在的“國家大學(xué)科技園”內(nèi)近百家大院大所、研究機構(gòu)等也為學(xué)生提供了廣泛的科技創(chuàng)新活動基地。

三、采用遞進式組合教學(xué)方式，促進創(chuàng)新型人才培養(yǎng)

實驗教學(xué)體系系統(tǒng)化的根本目標(biāo)是促進學(xué)生實驗?zāi)芰μ嵘齕10-11]，恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法是目標(biāo)達成的“催化劑”。實驗?zāi)芰κ窃趯嶒灮顒又兄饾u形成和發(fā)展的。從實驗課題的選擇和確定至實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的收集和處理等環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、設(shè)計研究方案、分析研究結(jié)果并尋得解決方案的能力的必不可少的環(huán)節(jié)。

在傳統(tǒng)油氣儲運專業(yè)實驗教學(xué)中，實驗教學(xué)方式較為單一，即教師負(fù)責(zé)講解和指導(dǎo)，學(xué)生只需按照步驟完成實驗，最后上交實驗報告即可。學(xué)生實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)過于集中在實驗操作環(huán)節(jié)[10]。

基于此，我們立足學(xué)情，遵循循序漸進的學(xué)習(xí)規(guī)律，將演示驗證式、輔導(dǎo)式、指導(dǎo)式教學(xué)方式分別與第一層次的“專業(yè)基礎(chǔ)實驗”、第二層次的“專業(yè)應(yīng)用實驗”、第三層次的“綜合創(chuàng)新實驗”進行模塊化組合，實現(xiàn)不同實驗教學(xué)方式的有機結(jié)合，形成了實驗?zāi)芰χ鸺壟囵B(yǎng)的實驗訓(xùn)練模式。

為解決課內(nèi)學(xué)時有限的問題，并提高專業(yè)實驗內(nèi)容的自主性，我們將綜合型和探索型實驗教學(xué)延展至課后，并將課后實驗項目完成的評價結(jié)果納入課程考核當(dāng)中。實驗項目可由學(xué)生根據(jù)自身條件和興趣自行設(shè)定，或與各類專業(yè)競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類項目相結(jié)合，以申報專業(yè)競賽項目（如全國石油工程設(shè)計大賽、全國油氣儲運工程設(shè)計大賽等）、大學(xué)生創(chuàng)新基金項目（如“挑戰(zhàn)杯”等）或參與教師科研項目的形式進入創(chuàng)新實驗平臺，在教師指導(dǎo)下開展自主實驗和課題研究。

四、專業(yè)實驗體系的實踐效果

油氣儲運專業(yè)實驗體系將專業(yè)實驗獨立成課，并設(shè)定包含明確的考核環(huán)節(jié)的多維考評體系?？己谁h(huán)節(jié)包括實驗理論環(huán)節(jié)、課內(nèi)實驗環(huán)節(jié)和課后實驗環(huán)節(jié)，各考核環(huán)節(jié)均設(shè)計理論知識考查和現(xiàn)場實踐操作考查兩種考查方式。多年教學(xué)實踐表明，這樣能增強學(xué)生對油氣儲運專業(yè)實驗的重視程度和精力的投入。

通過總結(jié)學(xué)生專業(yè)實踐環(huán)節(jié)成果發(fā)現(xiàn)，實驗?zāi)芰χ鸺壟囵B(yǎng)的實驗訓(xùn)練模式帶動和影響了專業(yè)的課外實踐和科技創(chuàng)新氛圍。如今每屆有80%以上的學(xué)生參與課外各類專業(yè)競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類項目，如“挑戰(zhàn)杯”中國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃競賽、“全國大學(xué)生石油工程設(shè)計大賽”、“全國油氣儲運工程設(shè)計大賽”、常州大學(xué)“挑戰(zhàn)杯·卓越”計劃項目等，并取得了一定的成果，如獲得第十屆“挑戰(zhàn)杯”中國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃競賽金獎、“全國大學(xué)生石油工程設(shè)計大賽”一等獎等多項獎項?？梢?，系統(tǒng)化的專業(yè)實驗教學(xué)體系能將學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)按級落到實處，有利于更為系統(tǒng)、全面地培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力。

五、結(jié)語

專業(yè)實驗教學(xué)是油氣儲運高等人才培養(yǎng)不可或缺的組成部分。為適應(yīng)未來油氣儲運行業(yè)的發(fā)展趨勢，我們基于OBE工程教育理念，在以學(xué)生為本的基礎(chǔ)上，按照內(nèi)容系統(tǒng)化、體驗完整化、方式多樣化的原則，有機整合了專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容，并不斷豐富和升級實驗教學(xué)平臺，建成了包含室內(nèi)模型實驗、虛擬模型仿真、實景沙盤模擬和生產(chǎn)實訓(xùn)實驗在內(nèi)的立體化實驗訓(xùn)練系統(tǒng)，配合實驗?zāi)芰χ鸺壟囵B(yǎng)的實驗訓(xùn)練模式，構(gòu)建了與實驗理論有機結(jié)合的專業(yè)實驗系統(tǒng)化教學(xué)體系，并取得了良好的實施效果。

油氣儲運行業(yè)技術(shù)在高速發(fā)展，因此，油氣儲運專業(yè)實驗教學(xué)改革仍需不斷聯(lián)系實際，持續(xù)改進，將專業(yè)實驗教學(xué)水平推上一個新的高度。

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