海洋油氣工程專業“虛實結合”生產實習教學改革與實踐

［摘 要］ 針對海洋油氣工程專業生產實習教學存在的現場不易去、安全風險大、動手操作難、實訓資源少、實習費用高等主要問題，構建課堂視頻互動教學+施工現場觀摩體驗+虛擬仿真操作訓練的“三位一體”生產實習教學模式，從優化實習教學模塊、建設數字實習資源，創新實習教學方法、提升課程育人效果，改進考核評價機制、提高課程學習挑戰度等三方面深入開展了海洋油氣工程專業“虛實結合”生產實習教學改革與實踐。結果表明，學生對課程學習的參與度和積極性明顯提高，課程教學目標達成良好，為培養應用型本科海洋油氣工程專業高素質人才提供了關鍵支撐。

［關鍵詞］ 生產實習；海洋油氣工程；虛實結合

［基金項目］ 2023年度重慶市高等教育教學改革研究項目“教育數字化背景下的海洋油氣工程專業‘虛實結合’生產實習教學改革與實踐”（234114）；2023年度重慶科技大學本科教育教學改革研究項目“教育數字化背景下的海洋油氣工程專業‘虛實結合’生產實習教學改革與實踐”（202311）；2023年度重慶科技大學本科教育教學改革研究項目“‘海洋油氣工程生產實習’課程思政實踐與探索”（202320）

［作者簡介］ 許紅林（1986—），男，四川儀隴人，博士，重慶科技大學石油與天然氣工程學院副教授（通信作者），主要從事井筒完整性與安全和非常規油氣開采等方面的基礎理論與應用技術研究。

海洋油氣工程專業是適應國家海洋強國戰略的重要支撐專業，生產實習是專業最具系統性的實踐教學環節，在培養學生工程實踐和應用能力、使用現代工具能力、工程與社會意識、環境和可持續發展意識、職業規范修養和溝通交流能力等方面占有重要的地位［1-3］。當前，我國石油天然氣勘探開發已全面步入“深地深海非常規”階段，國家迫切需要培養一批知識、能力、素質全面發展，具備解決海洋鉆完井、海洋采油氣、海洋油氣集輸等工程領域復雜工程問題能力的高級工程技術專門人才。然而，與陸地油氣開發顯著不同，海洋油氣生產現場一般都遠離陸地，作業水深從幾十米到上千米。由于海上風、浪、流、冰等復雜惡劣的環境，加之平臺作業空間狹小，高溫高壓油氣鉆采設備風險大，對平臺人員身體素質和安全技能均有極嚴格要求。因此，為保證現場安全生產，企業難以接收學生上平臺實習。當前，海洋油氣工程專業生產實習運行過程中普遍面臨現場不易去、安全風險大、動手操作難、實訓資源少、實習費用高等難題，現有實習教學難以有效支撐一流專業人才培養［4-5］。2023年2月27日，中共中央、國務院印發《數字中國建設整體布局規劃》指出，要大力實施國家教育數字化戰略行動。當前，國家、行業及高校已形成合力，為工程類專業生產實習等傳統實踐性薄弱教學環節內涵建設帶來了新機遇和新要求［6-9］。因此，開展海洋油氣工程專業“虛實結合”生產實習教學改革與實踐具有重要的現實意義［10-11］。

一、課程教學中存在的主要問題

目前，開辦海洋油氣工程專業的國內高校共有10余所，其中近50%的學校地處中西部地區，由于實踐條件和地域限制，實習主要依賴陸地油田企業和生產現場。為提高實習效果，部分高校倡導理論基礎先行、現場參觀體驗為主、校內仿真操作訓練為輔的生產實習模式［1，8］。2017年，重慶科技大學與中海油安全技術服務有限公司湛江分公司共建了海洋油氣工程生產實習基地。目前，生產實習主要依托中石油川東鉆探公司、湛江培訓中心和校內實踐教學基地共同完成，教學內容主要包括鉆井裝備與工藝、油氣生產工藝和海油作業安全三大模塊。同時，借鑒兄弟高校經驗做法，主要采用專題講座、現場參觀和模擬操作訓練等方式組織教學［4］。要想滿足專業對人才培養的新要求，生產實習仍存在以下幾個方面的問題。

1.基地培訓費用高、學生操作體驗嚴重不足，與培養面向生產一線的高級應用型人才需求不匹配。由于湛江培訓中心油氣生產仿真操作平臺教學培訓費用高，受實習運行經費的限制，目前模擬操作訓練環節教學時間有限，導致學生對油氣生產操作和管理仍停留在比較初級的認知水平。

2.現場安全風險高、學生沉浸觀摩時間有限，難以有效支撐學生將理論知識與生產現場融會貫通。由于海洋平臺環境的特殊性和極高的安全要求，海油企業難以滿足學生上平臺開展觀摩生產實習的要求，我校學生目前去真正實際意義的生產現場的只有川渝地區井隊。但由于鉆井生產現場安全管理要求，井隊現場實習也只能是“看、聽、想”式地觀摩。同時，由于現場施工管理要求，加之平臺對人員數量的限制、現場施工噪聲的影響和安全管理的要求，學生實際上平臺近距離觀摩的時間十分有限，大部分學生的學習呈現“走馬觀花”的態勢，無法在實習中較好地將理論知識體系與生產現場融會貫通。

3.數字實訓資源偏少，無法支撐虛實結合教學運行，趨理論化教學現象明顯。目前，專業生產實習校內教學安排4天，主要開展安全教育、鉆采平臺模型參觀、鉆采設備、井下工具和油氣鉆采工藝技術等相關專題講座。然而，由于前期專門針對海洋環境的石油鉆采教學平臺處于不斷建設中，現有開發的教學視頻、仿真訓練項目數量很少，針對性不強，目前課堂教學主要通過多媒體講解和少量視頻展示完成，趨理論化教學現象明顯，學生課堂聽課多、實踐動手少、深度思考不夠。

4.以傳統考核方式為主、課程學習挑戰度不夠，學生積極性和參與度不高。合理的考核方式是保證課程目標實現的關鍵環節之一，是檢驗學生學習效果最有效途徑，考核方式是否合理也將直接影響學生學習的積極性和綜合素質的培養。為客觀真實體現學生的實習態度、對實習理論知識和基本操作技能的掌握程度以及認識問題和解決問題的綜合能力，構建了多元化生產實習考核方式，即實習筆記+實踐考核+紙筆考試+實習報告。從近幾年教學考核情況來看，學生只要把實習筆記和總結報告撰寫得比較完整，一般都能通過課程考核，這也是傳統考核方式的一般情況。然而，學生在實踐考核和紙筆考試環節表現總體一般，充分說明學生的綜合實踐能力還有待大幅加強，這也反映出現有的考核方式挑戰度不夠，無法充分調動學生學習的積極性。

二、“虛實結合”生產實習教學改革探索與實踐

海洋油氣工程專業生產實習具有現場不易去、安全風險大、動手操作難、實訓資源少、實習費用高等顯著特點，目前我校專業生產實習教學還未充分有效利用和發揮湛江實習基地油氣生產仿真平臺、川東鉆探公司一線生產現場和校內實踐教學基地的資源優勢，難以有效支撐學生綜合實踐能力和解決復雜工程問題能力的培養。因此，在當前新工科和教育數字化背景下，系統開展海洋油氣工程專業虛實結合生產實習改革與實踐，以數字教學資源為重點大力開發實習教學資源，創新課堂視頻互動教學+施工現場觀摩體驗+虛擬仿真操作訓練的“三位一體”實習教學模式，改進實習教學方式，建立新的考核評價體系，著力將實習教學從傳統的學生聽課觀摩式為主轉變為體驗沉浸式學習，提高海洋油氣工程生產實習課程教學的創新性和挑戰度，從而提高學生的積極性和綜合實習效果。

1.優化實習教學模塊，建設數字實習資源。充分梳理現有校內鉆井模擬實驗室、采油采氣虛擬仿真實驗室、油氣集輸虛擬仿真實驗室、湛江基地油氣生產操作仿真平臺等校內外已有“虛實結合”的教學資源，結合海洋油氣工程專業特點和實際需求，以生產實習課程目標達成為依據，按照海上油氣開發、海洋平臺與裝備、海洋鉆井工藝、海洋井控工藝、海洋固井工藝、海洋油氣生產操作模擬、井下作業和油氣集輸等八大模塊建設滿足海洋油氣工程專業生產實習的系列數字教學資源，其中教學視頻12項，虛擬仿真操作項目19項，并編制了海洋油氣工程生產實習虛擬仿真（操作）教學手冊1套。

2.創新實習教學方法，提升課程育人效果。針對現有實習教學趨理論化現象明顯、學生現場觀摩時間有限、難以有效體驗生產一線工藝和操作流程等問題，構建課堂視頻互動教學+施工現場觀摩體驗+虛擬仿真操作訓練的“三位一體”教學模式，將傳統聽課觀摩式為主轉變為體驗沉浸式學習。同時，實習教學過程中充分融入思政元素，強化課程育人功能。（1）課堂視頻互動教學。課前教師針對授課內容和教學視頻設置相關引導性問題并將問題和教學視頻發布給學生預習。課堂教學主要以視頻播放和小組討論為主，各小組圍繞問題發表見解，使學生由傳統的單純聽講看視頻接受灌輸的被動地位，轉化為主動參與、發現、探究的主體地位，充分體現了以學生為主體的理念，同時有利于提高學生的語言表達能力和思辨能力。在討論過程中，教師根據個人和團隊綜合表現作為過程成績依據。通過該環節讓學生深刻意識到，當到達實習生產現場就應該十分明白，實習中將看到什么、如何觀察、工作原理如何，為帶著問題和思考到現場觀摩體驗做好充分準備。（2）施工現場觀摩體驗。學生到達油氣鉆井和生產現場后，按照現場人員安排的安全路線觀摩，通過眼（看）、嘴（問）、腦（想）并用，仔細觀察油氣裝備和工藝操作，適時向現場工程師和技術人員請教心中的疑惑，結合課前視頻和已學理論知識體系，將“所看所聽所想”融會貫通，做到真正領會和消化吸收。教師根據實習現場具體情況隨機全覆蓋抽查筆記并向學生當場提問，將學生回答問題情況作為過程成績的重要依據。（3）虛擬仿真操作訓練。結合學生現場觀摩情況，依托校內實踐平臺和湛江實習基地，從海上油氣開發（1個）、海洋鉆井工藝（3個）、海洋井控工藝（4個）、海洋固井工藝（2個）、海洋油氣生產操作模擬（7個）、井下作業（1個）和海洋油氣集輸（1個）等19個項目中選擇4～6個項目開展虛擬仿真操作訓練。學生根據操作流程進行仿真訓練，授課教師通過設置故障點和問題讓學生加深思考和練習，根據學生操作情況和對故障的處理思路來評定成績，倒逼學生雙手動起來、大腦想起來，讓學生熟悉海洋油氣鉆采輸一般工藝流程和基本操作，通過該環節讓學生將相關基礎理論知識與工程實踐融會貫通。（4）充分融入思政元素。在教學過程中充分融入海洋國土主權、海洋強國戰略、科學家精神、愛國主義教育、石油人的社會責任、工程環境影響、自然與人生等思政元素，激發學生的家國情懷和使命擔當，培養學生的環境保護和可持續發展意識，樹立正確的人生態度。

3.改進考核評價機制，提高課程學習挑戰度。根據課程教學大綱要求，生產實習考核成績構成：實習筆記（10%）+實踐考核（20%）+紙筆考試（20%）+實習報告（50%）。為充分反映學生實習效果，更好實現課程目標，對考核方式和內容進行優化調整：（1）實習筆記考核，指導教師主要依據筆記抽查結合學生現場問題回答情況評定；（2）實踐操作考核，主要根據操作規范性、對故障處理思路和回答問題情況綜合評定；（3）紙筆考試，在現有的油氣鉆井實習理論考試和海洋油氣生產理論考試的基礎上，增加油氣生產工藝操作PID流程圖考核，占比30%；（4）實習報告考核，將課堂討論小組總結報告、實踐操作項目報告作為組成實習報告的必要部分，成績各占比10%。

4.課程教學效果評價。基于課堂視頻互動教學+施工現場觀摩體驗+虛擬仿真操作訓練的“三位一體”虛實結合生產實習教學模式在海洋油氣工程專業2021級學生中開展了教學實踐，學生對課程學習的參與度和積極性明顯提高，較好地實現了將生產實習從傳統的學生聽課觀摩式為主轉變為體驗沉浸式學習，提高了課程教學的創新性和學習的挑戰度，課程教學目標總體達成度良好（見表1），課程改革較好地達到了預期效果，為支撐海洋油氣工程專業高素質人才培養打下了良好基礎。

參考文獻

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Reform and Practice of Combining Virtuality and Reality Production Practice Teaching for Offshore Oil and Gas Engineering Major

XU Hong-lin， LU Yu， XIANG Shi-lin， LIU Zhe-zhi

（School of Petroleum and Engineering， Chongqing University of Science and Technology， Chongqing 401331， China）

Abstract： In view of the main problems existing in the production practice teaching for offshore oil and gas engineering major， including difficulty in reaching the production site， high security risks， difficult hands-on operation， few training resources and high internship costs， the trinity production practice teaching mode of interactive teaching with video in classroom， observation experience on production site and virtual simulation operation training is constructed. The reform and practice of virtual and real combination production practice teaching for offshore oil and gas engineering major has been carried out in three aspects： 0ptimize practice teaching modules and build digital practice resources， innovate the practice teaching method for improving the teaching effect of the course， and improve the evaluation mechanism for enhancing the challenge degree of course learning. The results show that students’ participation and enthusiasm in course learning have been significantly improved， and the teaching objectives of the course are also well achieved. It provides key support for cultivating application-oriented undergraduate talents of offshore oil and gas engineering major.

Key words： production practice; offshore oil and gas engineering; combination of virtual and real