石油與天然氣工程領域研究生多元化創新實踐培養模式構建

鐘會影

[摘 要]在以“服務需求、提高質量”為主線的研究生教育綜合改革背景下，項目組探索了石油與天然氣工程領域研究生創新實踐能力的培養，結合創新實踐平臺建設、創新實驗技能大賽整合及創新實踐系列大賽的引領，從高等實驗教學項目開發、工程設計課程建設及實驗技能大賽設計出發，構建了適合于國家創新驅動發展戰略形勢下石油與天然氣工程領域研究生教育的多元化創新實踐培養模式，初步形成了協同化推動研究生教育內涵式發展的創新實踐培養體系。教學實踐表明，該培養模式對于營造研究生創新氛圍、提升研究生的創新實踐能力、提高研究生的培養質量具有顯著作用。

[關鍵詞]創新實踐；研究生教育；培養模式；多元化；石油與天然氣工程

[中圖分類號] G643 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）05-0170-04

我國高等教育正在向普及化階段快速邁進，已占到了世界高等教育總規模20%，高校畢業生已成為各行業新增勞動力的主力軍[1]。相比本科生，研究生群體則是新時代的創新主體和生力軍，也是未來社會經濟創新發展的領軍人物，研究生的培養對落實“大眾創業、萬眾創新”和實施國家創新驅動發展戰略有著舉足輕重的作用[2，3]。目前，我國在校研究生已超過200萬，盡管研究生的培養一直以來都以國家戰略需求和經濟社會發展為導向，關于研究生教育的改革與發展也取得了很多成就和突破，以課程群建設為突出代表的培養模式在工科研究生培養中占據重要的地位，但對于研究生創新實踐能力培養的改革仍在不斷探索中，且任重而道遠，尤其是有效利用多種教育和社會資源協同推動研究生教育發展水平與服務支撐能力尚缺乏活力和切實可行的舉措[4-6]。因此，針對工科領域行業背景較強的專業，探索研究多元化創新實踐培養模式、構建創新實踐培養體系、形成創新實踐培養合力和立體化舉措，對于鼓勵研究生立于創新潮頭、激發研究生引領時代風尚具有積極意義。與此同時，《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》明確指出，高校要通過對教學內容、方法和手段的不斷探索改革來促進學生學習能力、實踐能力及創新能力的提升，通過強化實踐教學等有效舉措進行人才培養模式的創新，進而使研究生教育教學改革及創新實踐作為教育發展的強大動力[7，8]。本文結合我校近年來在石油與天然氣工程領域研究生中的創新實踐平臺建設、創新實驗技能大賽整合設計及國家級創新實踐系列大賽組織實施，主要從高等實驗教學項目開發、工程設計課程建設及實驗技能大賽整合設計出發，構建了適合國家創新驅動發展戰略形勢的石油與天然氣工程領域研究生教育的多元化創新實踐培養模式。

一、專業概況及特色

石油與天然氣工程是一個運用多學科理論、方法、技術與裝備高效地鉆探地下油氣資源、最大限度并經濟有效地將地層中的油氣開發到地面，并安全地實現油氣分離、計量與輸運的工程技術領域，該學科主要研究石油和天然氣的地下滲流理論和技術、開采理論和技術、油氣分離理論和技術、油氣凈化加工理論和技術，以及油氣輸送理論和技術[9，10]。

我校石油與天然氣工程學科創建于1961年，2000年被批準為博士學位授予權一級學科，下設油氣田開發工程、油氣井工程和油氣儲運工程等3個二級學科，2007年被評為國家一級重點學科，2017年教育部學位與研究生教育發展中心公布的學科評估結果為B[7，11]。我校該學科擁有石油與天然氣工程博士后科研流動站、提高油氣采收率教育部重點實驗室、非常規油氣藏與開發省部共建國家重點實驗室培育基地、油氣鉆井技術國家工程實驗室高效破巖技術研究室、石油工程與地質國家級實驗教學示范中心、石油與天然氣工程虛擬仿真教學中心等教學和科研平臺。提高油氣采收率是我校石油與天然氣工程學科的主要優勢和特色。一直以來，在研究生培養方面，依托創新基地，通過地校企聯合培養綜合素質高、實踐能力強，具有創新精神和創業能力的高級別人才成為本學科在研究生培養方面的主要舉措和特色。十三五期間，我校石油與天然氣工程學科已培養博士后25人以上，博士200人以上，碩士1000人以上。

二、一體化創新實踐教學體系構建

2013年以來，以“服務需求、提高質量”為主線的我國研究生教育綜合改革全面啟動并實施，提高研究生的創新實踐能力也成為這項改革的首要任務[12]。為此，我校石油與天然氣工程學科在繼續依托創新基地，通過地校企聯合培養研究生的同時，提出了將創新實踐能力培養全覆蓋、常態化、系統化，全力推進研究生教育內涵式發展。

（一）創新實踐教學理念的凝練

突破傳統通過“優化課程體系、改進教學方法”而進行創新知識結構構建的理念，以內涵式發展視域下的人才培養為核心，凝練確定了“研究生課外多元化科技實踐與課堂教學、工程設計課程、科研活動相結合，實現創新實踐能力培養”的新的教育教學理念，形成一體化創新實踐教學體系的根基。

（二）創新實驗平臺的搭建

考慮到導師引導下的科研活動作為實踐環節培養形式的單一性和局限性，著眼于能夠實現常態化運行和受益面的擴大，同時本著資源服務擴大化、資源利用率最大化的原則，學校優化整合了本學科的“提高油氣采收率”教育部重點實驗室、“石油工程與地質”國家級實驗教學示范中心、“石油與天然氣工程”國家級虛擬仿真實驗教學中心等各類實踐教學資源，搭建了有利于研究生開展創新實踐活動的系統保障平臺——石油與天然氣工程類研究生創新實踐平臺。該平臺在定位于實驗、實踐、創新的同時，將開放作為重要元素，歸納出科學的運行方式。與此同時，借助于成立“石油工程研究生設計協會”等學生機構的機會，我校積極推行學生自我進取、自我管理的模式，保障平臺在時間、空間、內容和管理上的全方位開放。

該創新實驗平臺通過整合及近3年來的投資搭建，對大小型儀器設備進行了協調組配，目前基本能夠滿足油氣田開發工程培養方向的研究生開展油氣田開發、采油采氣、提高油氣采收率及油氣藏動靜態描述與模擬等的創新實驗訓練；能夠滿足油氣井工程培養方向的研究生開展油氣井工藝、油氣井工作液化學、油氣井設計與工程測量及過程控制等的創新實驗訓練；能夠滿足油氣儲運工程培養方向的研究生開展節能降耗、復雜流體流動、油氣集輸及處理等的創新實驗訓練。

（三）高等實驗教學項目的開發

不同于本科階段的實驗教學項目，定位于促進研究生培養質量提高、推動研究生創新實踐能力提升及強化研究生成長成才的良性互動，并著眼于綜合性、實踐性、創新性和二級學科間的交叉融合性，學校分別開發設計了石油與天然氣工程領域全日制專業學位型碩士研究生32學時的高等實驗教學項目，以及學術學位型碩士研究生16學時的高等實驗教學項目，突出研究生創新、實踐及工程能力的培養，使實驗教學層次化，實驗項目內容模塊化、集成化，具體見表1：

（四）工程設計課程的建設

工程設計是工程領域從業者必備的本領，要求設計者根據相應的工程目的提出解決問題的具體方法、措施和手段，這涉及基本的知識儲備和實踐技能，也是工程領域從業者業務素質的集中體現和反映[13]。這就要求人才培養環節在注重扎實基礎理論知識和專業技術知識的同時，需進一步關注以信息獲取和應用技能強化為基礎的工程設計能力訓練。因此，對于工科研究生培養，在工程設計能力訓練中，強化與行業實際工程背景的有效對接，可使研究生獲取大量有益于從事生產實踐的重要技能，同時可充分儲備其參加日常科研活動所得成果的轉化和應用能力。這就為開設以工程方案設計為主體的工程設計類實踐課程提供了可能，從而為進一步拓展石油與天然氣工程領域研究生實踐能力的培養渠道提供了新思路。

覆蓋油氣藏工程方案設計（油藏）、油氣井工程方案設計（鉆井）、采油采氣工程方案設計（采油）和油氣儲運工程方案設計（地面），我校面向石油與天然氣工程領域研究生開發建設了石油工程方案設計實踐課程。在課程開設過程中，教師根據這些方向具體安排、執行教學計劃，研究生也根據自己的研究方向選擇修讀對應的方案設計內容。這一課程的建設是對中國研究生創新實踐系列大賽之中國石油工程設計大賽的積極響應。作為突出學生實踐創新能力培養的品牌學術賽事，中國石油工程設計大賽已從國內走向國際，其運行模式以研究生為主體、以國家戰略需求為導向、以行業企業參與為支撐，賽題涵蓋石油與天然氣工程領域的各個方向，包括油藏開發、油氣鉆井、油氣儲運等工程背景及相關創新性技術與應用，是考查學生專業知識運用能力、綜合實踐能力及創新能力的一個良好契機[14]。石油工程方案設計課程正是培養研究生緊密聯系于實際生產任務背景，進行解決工程中的方案設計及其優化比選，將理論灌輸的設計原則、設計方法及設計步驟等付諸實踐訓練，既強化了對這些專業知識的嫻熟理解，又保證了對工程設計理念、創造性思想和科研應用水平的根本性提升。尤其是這門工程設計課程的考核方式，更加體現了其在研究生教育內涵式發展中起到的作用。該課程教學結束后首先組織研究生模擬完成前幾屆大賽賽題的工程方案設計，然后參加本年度大賽，針對單項（如油藏、鉆井、采油或地面）、綜合（油藏-鉆井-采油-地面）及創新（油藏、鉆井、采油或地面）項目獨立進行工程方案設計及設計報告與說明撰寫，最后教師結合前期教學過程、后期模擬過程及最終大賽提交作品的成績綜合評定研究生該門工程設計課程的成績。石油工程方案設計課程建設已成為我校培養石油與天然氣工程領域研究生創新精神和創新意識、提高研究生實踐能力的重要方式，與基于所搭建創新實驗平臺開發的高等實驗教學項目共同成為提高研究生培養質量、營造研究生創新氛圍、推動研究生創新創業教育改革的一個有力抓手。

（五）實驗技能大賽的設計

創新實踐系列大賽在廣泛參與度方面畢竟因研究生基礎能力差異、與科研活動時間沖突因素等而受到一定的局限。因此，受此實踐系列大賽啟發，立足于石油與天然氣工程領域研究生創新實踐平臺的搭建與高效運行，學校創立了石油與天然氣工程領域研究生在校培養環節的創新實踐系列技能大賽活動，并將其作為主要載體，構成了創新實踐系列要素資源。按照學科專業培養方向固定化設置“水平井產能影響因素實驗設計大賽”“井壁穩定性評價實驗設計大賽”及“集輸系統結蠟淤積行為影響與控制實驗設計大賽”等實驗技能大賽，隨機化設置“低滲透油藏非線性不穩定滲流實驗設計大賽”“微觀剩余油分布描述實驗設計大賽”“壓裂施工工藝設計及操作實驗設計大賽” 及“氣液兩相管流影響因素實驗設計大賽”等實驗技能大賽，這些大賽分學年度舉辦，主要包括實驗操作及報告答辯兩個環節，由于具有固定化的設置和考核，參與度、重視度及目標達成度均能得到有效保障，進而與傳統科研活動、高等實驗教學項目、工程方案設計訓練相結合，構建形成了如圖1所示的石油與天然氣工程領域研究生一體化的創新實踐教學體系。

三、多元化創新實踐培養模式運行

基于上述一體化創新實踐教學體系的構建，學校通過項目式教學、問題探究式教學和課程實踐訓練（高等實驗項目、工程設計課程），與以真實生產任務為主體的項目訓練（研究生創新實踐品牌賽事、實驗技能大賽）相結合，實現如圖2從“以研究生為中心，培養其掌握專業基本技能和要求”到“以研究生為中心，以強化其基本技能、綜合技能、創新能力和工程意識為核心”的石油與天然氣工程領域研究生多元化創新實踐培養模式。

（一）運行機制保障

為了確保該多元化創新實踐培養模式的高效運行，我校結合實際，制定出臺了《創新實驗平臺開放共享實施辦法及管理制度》《石油與天然氣工程領域研究生實踐環節培養方案及實施細則》《石油與天然氣工程領域研究生高等實驗教學大綱》《石油工程方案設計教學大綱》《石油與天然氣工程領域研究生實驗技能大賽實施辦法》及《石油與天然氣工程領域研究生創新實踐培養跟蹤評價制度及實施細則》，給多元化創新實踐培養模式的運行機制提供了有力的制度約束和綱領性指導。

（二）運行效果評價

利用創新實驗平臺開設高等實驗項目有效促進了研究生的獨立動手能力，且其與科研活動相融合能提升研究生的綜合實驗能力；通過石油工程方案設計課程的全方位訓練，近年來，我校研究生在中國石油工程設計大賽各類獎項中脫穎而出；利用實驗技能大賽促進了研究生從知識向能力的轉化，推動了創新意識、創新意愿向創新能力的提升，激發了研究生個體分散化創新向協同式創新的動力。總之，創新實踐教學理念的凝練、創新實踐平臺的搭建及創新實踐課程體系的推廣實施，在培養實踐中有效提高了各層次研究生的創新能力、工程實踐能力與就業競爭力，有利于研究生教育綜合改革和培養質量的不斷提高。

（三）優化運行對策及建議

盡管研究生多元化創新實踐培養在理念凝練、平臺搭建、課程（項目）設置、學術賽事組織、 運行機制保障及效果評價方面取得了一定成效，也成為推動研究生創新創業教育改革的有力抓手，但關于石油與天然氣工程領域研究生多元化創新實踐培養模式的運行仍需不斷優化。一方面，師資隊伍的建設要不斷強化，在優化師資年齡結構、引進青年教師的同時，考慮到創新實踐培養對教師工程背景及能力的要求，應補充具有工程實踐背景的博士后或青年教師力量；另一方面，創新實驗平臺開放共享過程中的儀器設備維護及安全管理仍需不斷強化，以保證發揮其使用效益和安全效益。另外，需積極做長遠規劃，并多渠道籌措創新實踐平臺拓展建設的配套資金，以在滿足全覆蓋研究生開展創新實踐培養的同時，增加石油與天然氣工程領域研究生在此項培養方面的比重及計劃學時。

四、結語

在以“服務需求、提高質量”為主線的研究生教育綜合改革背景下，我校結合石油與天然氣工程領域研究生的培養實際，整合搭建的創新實驗平臺及設立的工程方案設計課程在研究生高等實驗教學、實驗技能大賽等創新實踐活動中起到了良好的紐帶和實體性平臺作用，突出了服務學生、課內與課外、課程與實踐兼顧融合的培養理念，且平臺功能的實現及采取的運行方式、途徑與實踐效果均具有較好的示范效應，所形成的一體化創新實踐教學體系對于構建石油與天然氣工程領域研究生多元化創新實踐培養模式發揮了有力支撐，推廣應用價值明顯。在以國家能源戰略需求為導向的人才培養橫式的統領下，今后我校將繼續發揮學科優勢和特色，建設高層次的實踐平臺和實踐訓練課程，深化創新實踐系列品牌賽事的參與度，并繼續加強地校企之間的深度融合與協同創新，著力營造研究生創新氛圍、提升研究生的創新實踐能力、提高研究生的培養質量。

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[責任編輯：劉鳳華]