油氣儲運實驗教學示范中心建設的思考

羅小明，何利民，曹學文，張樹文

(中國石油大學(華東) 儲運與建筑工程學院，山東 青島 266580)

建設高等學校實驗教學示范中心是教育部推進實驗教學改革創新的一項重要舉措[1]。中國石油大學(華東)油氣儲運工程專業于1953年創建，是我國建立最早且首個獲得博士學位授予權的油氣儲運工程學科點，“九五”期間被列入國家“211工程”重點建設計劃，2001年被教育部評為國家重點學科。2009年建成山東省實驗教學示范中心，2011年成為山東省教育廳“十二五”重點實驗室。

實驗對于培養學生的實踐能力和創新能力具有不可替代的重要作用[2]。油氣儲運實驗教學示范中心緊緊圍繞國民經濟發展需要，適時調整培養方案和實驗教學內容，構建了校內實驗教學、工業模擬仿真、校外實習實訓、創新創業鍛煉一體化的實踐育人模式，實現了良好的實踐內容銜接和育人功能互補。

1 實驗教學示范中心目標規劃

油氣儲運工程實驗教學示范中心以學生的工程意識養成和實踐動手能力、創新能力培養為目標，以流體力學與傳熱學為基礎，以油氣儲運工藝為主線，創建基礎與專業互補、資源共享、開放充分、運作高效的專業實驗教學平臺。示范中心主要的建設規劃為：

(1) 突出特色，融科研優勢于實驗教學，構建科學的模塊化實驗教學內容體系；

(2) 建設模塊化、規模化、現代化、貼近油氣儲運現場實際的高水平實驗平臺；

(3) 按類、分層次組織實驗項目，編寫實驗大綱、實驗教材和實驗指導書；

(4) 建設一支學歷層次、職稱結構和年齡結構合理，核心骨干穩定，專職兼職結合的高水平實驗教學師資隊伍[3]；

(5) 采用開放與集中結合、實驗教學與理論教學結合、實驗教學與科學研究結合、實驗教學與專業技能培訓結合、校內訓練與校外實踐結合、實驗教學與社會應用結合的新型實驗教學模式，通過教學督導、信息反饋、制度建設等手段，構建科學的實驗教學質量保障體系，建立現代化的網上信息管理平臺。

2 實驗教學示范中心建設內容

2.1 構建新型實驗教學體系

為實現油氣儲運工程實驗教學示范中心的建設目標，構建了“一中心-三課堂-四層次-四結合-四訓練-四平臺”的新型實踐教學體系(見圖1)。

圖1 “134444”新型實踐教學體系

一中心：指實驗教學示范中心的建設緊緊圍繞提高學生“工程意識、實踐能力、創新能力、社會能力”這一中心開展。

三課堂：指實踐教學內容貫穿于“三個課堂”之中，形成“三課堂”聯動的實踐教學內容體系。其中：第一課堂為實驗、實訓、課程設計、畢業設計等實踐性教學環節；第二課堂包括科研、學科競賽與科技活動、自主實踐等；第三課堂包括社會實踐、產學研合作教育等。

四層次：第一層次為基礎型實驗，第二層次為綜合設計型實驗，第三層次為研究創新型實驗，第四層次為油氣儲運現場實驗。

四訓練：主要是培養學生的實踐動手能力所進行的實踐環節，包括：課程實驗訓練、課程設計和畢業設計訓練、開放性實驗訓練和校內外實習基地訓練。

四結合：指實驗教學與理論教學結合、實驗教學與科學研究結合、校內訓練與校外實踐結合、實驗教學與社會應用結合。

四平臺：特色基礎實驗平臺、工程化專業實驗平臺、梯級化企業實踐平臺和模塊化綜合創新平臺。

油氣儲運實驗教學示范中心的這一新型實踐教學體系，為人才培養構建了完整、科學、系統的4個平臺，達到了對學生進行全方位、多層次實踐訓練的目的。

2.2 建設基礎與專業互補的創新型實驗平臺

實驗室儀器設備是實驗教學最基本的技術物質基礎[4]。油氣儲運實驗教學示范中心以“按類設置、統籌規劃、統管共享、提高質量”為建設原則，將所有實驗室資源有效整合、統一規劃、統一管理，建設特色基礎實驗平臺、工程化專業實驗平臺、梯級化企業實踐平臺和模塊化綜合創新平臺等4個實驗平臺。

(1) 特色基礎實驗平臺。在工程力學系列實驗、機械基礎系列實驗、工程流體力學系列實驗、電工電子學和儀器儀表系列實驗、熱力學系列實驗和傳熱學系列實驗中，緊密結合油氣儲運工程實踐，強調儲運特色，在教指委規定的實驗內容外，還增設了“管道、設備、SCADA系統”特色實驗內容，注重培養學生的專業素養。

(2) 工程化專業實驗平臺。完善專業實驗裝置，引入符合生產現場實際的自控設備，培養學生的工藝操控能力。建設與完善實訓裝置模型，利用企業的報廢設備開設設備拆裝實驗，培養學生的動手能力和工藝設備運用能力。建設油氣田開發、油氣管道、城市燃氣、油氣儲存工藝系統的SCADA虛擬仿真實驗系統，解決由于油氣田開發、油氣管道、城市燃氣、油氣儲存設施等工程因實現高度自動化控制，從而無法安排學生生產實習和實際操作的問題，提高學生的工程適應能力。專業實驗裝置、實訓裝置模型、關鍵設備拆裝、SCADA虛擬仿真形成了全方位的工程化實驗平臺。

(3) 梯級化專業實踐平臺。建設和完善認識實習、金工實習、生產實習、課程設計和畢業設計的梯級化實踐平臺，對實踐環節進行全面分析和整體規劃，建立學生實踐訓練信息交互平臺，并引進專職工程技術人員負責實踐教學，實現實踐教學4年不斷線。

(4) 模塊化綜合創新平臺。新建包括油氣基礎物性、油氣水分離、腐蝕與防腐、油氣回收等適于創新實驗研究的基礎平臺；完善深水原油多相流控溫組合實驗平臺、深水油氣計量與分離實驗裝置、膠凝原油啟動實驗裝置、天然氣儲存與輸送實驗裝置、油氣管道腐蝕實驗系統和溶氣原油流變性測試裝置等6套實驗裝置；建設油氣管道結構分析實驗裝置。結合深水集輸中的多相流與分離技術團隊、油氣管道輸送流動保障理論與技術團隊、天然氣儲存和油氣儲運安全團隊，指導大學生開展創新型實驗，形成“本科、碩士、博士、教師”與模塊化綜合實驗裝置組成的科技創新體系。

2.3 為新型實驗教學體系的實施提供支撐和保障

開放式實驗教學對培養學生的創新意識、創造能力和綜合素質具有重要作用[5]。示范中心充分考慮教學模塊間的有機聯系，合理安排實驗教學的順序和內容，提高綜合性、設計性實驗的比例，大幅度地增加選做實驗項目的數量，開設學生自主實驗，滿足學生對專業、興趣、愛好等方面的個性化要求，達到加強基礎、培養能力、提高興趣、因材施教的目的。

3 實驗教學示范中心的主要教學方法

在實驗教學示范中心的整體部署中，教學理念與教學方法具有引導與規劃作用。只有明確方向，制訂好實驗教學計劃，才能進一步確立配套教學與實驗設備的跟進[6]。根據油氣儲運及相關行業對專業人才的知識、能力、素質的要求，油氣儲運工程實驗教學示范中心優化人才培養方案，堅持實踐教學4年不斷線。

3.1 尊重學生認知規律，實驗項目由淺入深

實驗教學示范中心按照由淺到深、由簡單到綜合的原則安排實驗項目[7]，以充分調動學生學習的主動性。課堂實驗教學以基礎型實驗為主，使學生通過實驗掌握綜合性實驗臺架的使用方法；而選做實驗和自主實驗內容則需要學生自主設計，有一定難度和探索性，有利于啟迪學生的科學思維和創新意識。

3.2 設立必做、選做、自主3種類型實驗

實驗方法和實驗內容既符合學生的認知規律和實際水平，又留有選做空間。實驗室對學生開放，尊重學生的興趣愛好，將綜合實驗模塊的實驗項目分成必做、選做和自主設計3種類型，每個自由組合的實驗小組必須完成必做項目和一個選做項目，自主設計創新型實驗項目由興趣小組在教師指導下進行。由學生自主選擇感興趣的實驗題目，可最大限度地激勵學生的學習興趣、培養創新意識[8]。

3.3 發揮科研團隊優勢，促進學生創新能力培養

實驗隊伍的素質直接關系到實驗室建設、實驗教學和管理水平的高低[9-10]。示范中心以油氣儲運專業科研團隊為基礎，科研項目和科研實驗儀器設備面向全體學生開放，進行學生畢業設計、優異生培養、大學生創新實驗等。在每個科研團隊都建立大學生創新實驗指導小組，從課題選題、立項到實驗器材等方面給予學生全程指導，創建了“本—碩—博”漸進式創新培養體系，真正實現了科研與教學融合、科研反哺教學。

3.4 充分利用網絡教學平臺，拓展實驗教學內容

示范中心充分利用網絡教學平臺，借助網上資源進行實驗教學。網絡教學平臺提供教學大綱、實驗講義、教學課件、CAI課件、教學錄像、師生交流等內容眾多的課程網絡資源，開辟了師生相互交流的新渠道，實現了網絡輔助教學。

3.5 自主研發模擬仿真實驗裝置，進行實戰

示范中心先后自主研發了“油氣儲運系統仿真實體模型”、“等溫輸油管道實驗裝置”、“氣液兩相流實驗裝置”、“輸氣管道與城市燃氣輸配實驗裝置”、“油品蒸發損耗實驗裝置”、“深水油氣分離實驗裝置”、“深水多相流控溫組合實驗平臺”、“天然氣儲存與輸送實驗裝置”、“油氣儲運設施腐蝕及安全評價實驗系統”、“帶壓飽和溶氣原油流變性測量系統”、“膠凝原油啟動特性實驗裝置”、“污水處理實驗裝置”等。實驗裝置符合油氣儲運工程實際，并融入了教師多年的科研成果，使學生接觸到國內外油氣儲運的前沿技術。這些系統被國內外12家高校采用，對兄弟院校實驗室建設起到良好的示范效果。

3.6 采用多元化評價，激發學生潛能發揮

示范中心注重實驗過程的考核和學生能力的培養，采用經常性考核、階段性考核、總結性考核等多元化的實驗考核方法。一般基礎型實驗的考核以平時各個實驗項目考核為主，以考試、課程總結和小論文為輔。實驗教學與學生的創新學分應有機結合[11]；設計型、綜合型實驗以必修+選修的形式進行，考核以小論文的形式為主；而創新型實驗以競賽的形式進行，計入科技創新學分。依照學校的“本科生科技創新學分認定辦法”，學生取得的科技創新學分可沖抵公共選修課的學分，4年必須修夠4學分，確保了實驗教學在教學中的地位，提高了學生進行實踐動手和創新的積極性。

4 實驗教學示范中心實驗教學成果

油氣儲運實驗教學示范中心在建設過程中不斷更新教育理念、完善教學體系、探索教育教學方法，在油氣儲運專業領域取得了“學科研究領先、專業規范引領、實驗系統創新、實驗體系完備”的實驗教學成果。

(1) 學科研究領先。近3年，示范中心承擔教學研究項目26項，獲優秀教學和實驗技術成果獎20項，發表教學研究論文48篇，獲省級優秀教材一等獎1項，承擔各級科研項目110項，獲各類科研獎勵30項，獲國家發明專利4項，在國家級刊物發表科研論文123篇。

(2) 專業規范引領。2004年，示范中心承擔了教育部《油氣儲運工程專業規范》的制訂工作，通過深入研究油氣儲運專業的發展歷史、國民經濟建設需求，并多次與兄弟院校和廠礦企業研討，確定了油氣儲運工程專業課程體系。

(3) 實驗系統創新。示范中心自主研制的實驗裝置輸出到國內外12所高校共21臺套，在建有同類專業的高校覆蓋率達60%，有效地促進了這些院校油氣儲運工程專業的建設，形成了良好的示范與輻射作用。

(4) 實驗體系完備。示范中心整合各系教學和科研實驗室的優勢資源，實現了資源共享和全面開放，形成了“六個模塊、四個層次”的實驗教學模式，即油氣集輸、原油與成品油管道輸送、天然氣管道輸送與燃氣輸配、油氣儲存、傳熱學、熱流檢測6個實驗教學模塊和基礎型實驗、綜合設計型實驗、研究創新型實驗和油氣輸送與儲存現場實驗4個層次的實驗。

5 結束語

油氣儲運實驗教學示范中心創建了基礎與專業互補、資源優化、開放充分、運作高效的專業類實驗教學平臺；構建了基礎型、設計綜合型和創新研究型的實踐教學模式；自主開發了很多原創性實驗設備；構建了校內實驗教學、工業模擬仿真、校外實習實訓、創新創業鍛煉一體化的實踐育人模式；實現了良好的實踐內容銜接和育人功能互補。目前，示范中心模塊化、工程化、原創性、實效性特色突出，具有優質的師資隊伍和創新的實驗教學成果[12-13]，在油氣儲運工程、燃氣工程人才培養及輻射示范方面發揮著重要作用。

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