新工科背景下油氣儲運仿真實訓教學改革與實踐

辛艷萍

(中國石油大學勝利學院 油氣工程學院，山東 東營 257000)

1 油氣儲運仿真實訓教學的創新改革的必要性

1.1 仿真實訓教學是符合新工科教育理念的創新教學模式

2017年2月，教育部發布了《教育部高等教育司關于開展“新工科”研究與實踐的通知》，希望各地高校開展“新工科”的研究實踐活動，從而深化工程教育改革，推進“新工科”的建設與發展。自此，“新工科”這個詞開始進入公眾視線。“新工科”對應的是新興產業，也包括傳統工科專業的升級改造。

根據新經濟對傳統工科專業人才培養提出的新要求，亟需對傳統工科專業進行升級改造，推動高新技術與工科專業的知識、能力、素質要求深度融合[1]。其中，課程體系和教學方式的創新改革是傳統專業升級改造重要內容之一。新工科教育理念要求打破原有課程體系的單一化模式，開發多元化課程體系、創新教學方法。因此，以企業技能需求為主導，開發具有現場實際背景的仿真實訓教學課程體系、創新仿真實訓教學方法，是提升專業人才培養質量的必要途徑。

1.2 仿真實訓教學模式在儲運專業教學中迅速推廣

仿真實訓是“專業原理淺易化”、“工業現場濃縮化”、“工藝過程直觀化”、“工況展現生動化”的教學模式，該教學模式經過近幾年的開發和完善，目前已應用于眾多高校的多個工科專業教學工作中，并在高校人才培養、企業技術員工培訓等方面發揮著重要作用。

油氣儲運工程專業是第一批全國重點學科，其專業領域主要包括油氣田集輸、長距離輸送管道、儲存與裝卸及城市輸配系統四個領域，是連接油氣生產、加工、分配、銷售諸環節的紐帶。作為一個工藝為主的傳統的工科專業，面對新經濟對人才培養的要求，如何提高人才培養質量，提升畢業生的動手能力和創新意識是亟需解決的關鍵問題。在以往的教育教學工作中，儲運專業的實習問題一直是眾多高校的一大難題，由于該專業所面向崗位群均是油氣產品聚集、安全要求高的工藝站場，無法提供學生現場實習實操的場所，因此，學生的生產實習僅僅停留在現場觀摩的層面。仿真實訓的教學模式出現后，有效解決了這一問題，通過模擬工廠的實際操作，學生可以直觀地將理論知識和實際操作相結合，可以更好地認識流程、熟練技能。因此仿真實訓在儲運專業教學中得到迅速推廣并不斷創新。

1.3 油氣儲運專業仿真實訓教學的研究現狀

油氣儲運專業仿真實訓教學經過多年的完善和創新，已經在各大石油高校推廣和應用，但仍存在一些問題[1-6]：

1.3.1 仿真實訓平臺單一化，實訓教學內容受裝置禁錮

經調研發現，以往的實訓平臺建設往往是立足于油氣儲運的某個領域、某個工藝工程，即僅僅實現了單一流程的工藝仿真，不能充分體現工藝過程的銜接性，無法體現油氣儲運各個領域從上游到下游的工藝模式;因此，在仿真實訓教學過程中，教學內容多受實訓裝置和工藝的局限，不能做到以點概全。

1.3.2 仿真實訓教學課程不成體系，與其他教學環節缺乏銜接性和承接性

大多數高校油氣儲運專業的實踐教學均是由實驗教學、課程設計、實習實訓等環節組成，一方面，實訓教學作為單獨的一個實踐教學環節出現，與其他各個教學環節缺乏交叉滲透；另一方面實訓教學內容單一化、實訓教學方法和實訓考核評價不成體系，無法滿足實踐教學實用性、高效性的要求。

1.3.3 油氣儲運實訓指導教材缺乏，仿真實訓平臺缺乏多媒體課程平臺的支撐

由于儲運專業的實訓教學處于探索階段，因此現在市面上還未出現系統的實訓教材。并且實訓教學過程還未納入各高校的課程建設范疇，因此缺乏線上教學資源，無法為學生提供自學渠道。

基于此，通過對油氣儲運專業仿真實訓教學的研究，整合系統化的實訓平臺，探索實訓教學改革的創新模式，具有重要的理論和實踐研究意義。

2 油氣儲運綜合性仿真實訓教學平臺的設計

2.1 虛實結合，打造“集成化”仿真實訓平臺

以社會需求為導向、順應專業發展趨勢、突出虛實結合的理念，為培養學生動手能力和創新能力，設計和建設合理的仿真實訓平臺是實現仿真實訓教學的基礎條件。結合校企調研，將“集成化”理念融入到實訓平臺的設計中。實現油氣儲運上游到下游的貫通和銜接，設計了“油氣集輸”、“油氣儲運與銷售”、“燃氣輸配”三個工藝領域相互聯系的仿真系統。在流程的設計過程中，將油氣儲運最優化的理念融入流程設計中去，做到工藝全面但不累贅。通過虛實結合，設置不同模塊，讓創新后的實訓平臺滿足實操過程中學生對所有知識點的學習要求。

一是基于工作流程設計實訓平臺。油氣儲運行業是一個交叉性強、多領域、多工藝的行業，這些工藝將油氣田產品從井口開始一直到各種成品進入應用的過程串聯起來。因此，在進行油氣儲運仿真實訓的流程設計時，考慮工藝過程的銜接性。使得實訓平臺所包含的工藝流程能夠直觀地描述油氣儲運的工藝過程。

二是實訓平臺的工藝流程需詳略得當，突出特色。近年來隨著各高校油氣儲運的特色發展，眾多高校根據自身歷史和區域特色，逐漸形成了突出個別領域的辦學特色。因此，很多高校在進行實訓平臺建設時，重點建設某個領域或者某個工藝。為了突出校內實訓裝置的“仿真性”。在學生沒有機會親臨現場的情況下，在實訓平臺建設過程中，仍然需要考慮到工藝的銜接性，但可以用標識的方式對實訓平臺進行簡化處理。例如，在集輸流程設計時，有些高校側重原油集輸，忽略天然氣處理工藝,可以將流程設計時將油氣分離工藝環節和原油穩定環節的出氣標識為“去天然氣凈化處理廠”。

三是按照實訓教學環節設置仿真模塊。可將實訓平臺設計成在線學習、離線學習、考核系統、學習資源幾個部分，規范仿真實訓的教學過程，通過線上線下教學模式的結合，優化仿真實訓教學效果。

通過這種工藝過程相互銜接、工藝操作虛實結合的實訓平臺設計，能夠讓學生在實訓過程中，對油氣儲運的各個工藝環節進行宏觀的梳理，有利于學生的學習掌握。

2.2 相互滲透，開發多元化仿真實訓課程

一是將理論課程與實訓平臺相結合，實現“課堂現場化”；二是在人才培養方案中加入實訓課程模塊，系統完善了儲運專業的實踐教學體系，實現“實驗-實習-實訓的有機銜接和相互補充”；三是根據企業發展現狀和專業崗位需求，合理設計實訓項目，設計科學實效的實訓課程體系；四是利用現有的重點課程建設平臺，完善實訓教學的多媒體課程平臺建設，拓展學生的線上學習渠道。通過理論與實踐的相互結合、各個實踐教學環節的相互滲透、線上教學資源的開發和利用等渠道，開發多元化的油氣儲運仿真實訓課程體系。

此外，在實訓平臺的設計中，兼顧實踐教學各環節的相互滲透，體現了實訓平臺的多功能性。充分考慮到以觀摩為目的的認識實習、以流程認識為目的的課程設計、以實際操作為目的的實訓環節。一是部分設備實現剖面處理，方便學生認識觀摩設備附件；二是根據工況特點配套各個工藝環節的流程圖，讓學生學會結合現場工藝認圖識圖進而會繪圖；三是閥門儀表實現實操處理，并通過電信號以SGAD系統集中控制。可以實現學生的線上和線下操作練習。各個實踐教學環節相互滲透，將各個實踐教學環節的設備要求考慮其中，讓建成的實訓平臺能夠體現實踐教學的多功能性。

3 油氣儲運仿真實訓教學模式的改革

3.1 任務驅動的一體化教學模式

根據專業特點，油氣儲運仿真實訓教學過程采用任務驅動的行動導向教學模式，即在與企業實際工作流程相似的學習情境中設置若干個工作任務，包括:1)認識和解讀工藝流程；2)編寫開車操作規程及開車操作;3)編寫停車操作規程及停車操作；4)編寫事故預案及事故處理。通過任務的設置使復雜的學習過程，轉為相對簡單的任務指標的落實。在完成任務過程中，學生通過獲取信息、設計流程、制定操作規程、操作等完整實踐過程，掌握職業技能、獲得專業知識，構建自己的經驗和知識體系。實現課堂與實習地點一體化， “教學、學習、操做”一體化[3]。

3.2 基于工作流程的教學過程設計

一是在仿真實訓教學改革過程中，遵循油氣儲運專業學生的職業能力培養規律，以工作任務設計教學情境。以油氣集輸仿真實訓部分為例，設計教學內容如表1[4]。

二是每個工作任務的授課過程中，采用“分析—計劃—實施—檢查—評估”五步法來組織教學，根據編制的教學組織過程整理成規范的實訓指導教材以指導學生學習。以三相分離器啟動操作為例，教學組織過程見表2。

表1 油氣集輸仿真實訓區教學內容設計

表2 三相分離器緊急停車教學組織過程

3.3 組建仿真實訓教學團隊，革新教學方法

以仿真實訓課程體系的建設為引領，組建專業實訓教師團隊，并以此為契機，為專業教師提供實訓培訓，強化教師的專業技能和實踐能力，打造雙師型教師隊伍。突出應用型人才培養模式的特色，根據傳統實踐教學過程存在的問題，整合實訓項目、完善教學方法，提出創新性、針對性的改革思路。加強實訓教學的實效性、激發學生動手能力和學習興趣。在創新研究實訓教學改革的基礎上，編寫系統化的“油氣儲運專業仿真實訓指導教材”，建設專業實訓教學的線上教學資源。通過線上線下相結合的授課模式，將教學手段由傳統的“知識點講解型”向“問題導向型”轉變，引導學生的自主學習能力，提升實訓教學的目的和效果[5-6]。

4 結束語

實踐仿真實訓教學的創新改革是一項系統的工程，也是油氣儲運專業教學研究的一項重要課題[6]。改革后的仿真實訓教學體系教學目標明確、教學內容科學、教學方法更能激發學生的學習積極性，更能符合新工科對人才培養的需求。實踐證明，“集成化”的仿真實訓平臺建設、“基于工作流程”的仿真實訓內容，以及虛實結合的仿真實訓教學模式是油氣儲運仿真實訓教學體系的科學發展之路。