油氣儲運國家級實驗教學示范中心建設探索與實踐

梁法春，張樹文，曹學文

(中國石油大學(華東) 儲運與建筑工程學院，山東 青島 266580)

實驗教學是培養(yǎng)學生實踐能力、創(chuàng)新思維的重要環(huán)節(jié)，是人才培養(yǎng)體系的重要組成部分[1]。實驗教學中心是加強學生實踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要基地，是提升高校辦學水平，增強辦學實力和社會競爭力的重要平臺[2]。教育部“十二五”期間突出了以學校優(yōu)勢學科專業(yè)特色為基礎，形成優(yōu)質資源融合、教學科研協(xié)同、學校企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的實驗教學新模式，以服務國家科教興國戰(zhàn)略和人才強國戰(zhàn)略[3]。在一系列經費投入和政策支持下，我國實驗教學示范中心建設取得了重要進展，各具特色的實驗中心相繼建成[4-9]。中國石油大學(華東)油氣儲運工程專業(yè)為國家重點學科，油氣儲運系統(tǒng)包括長距離油氣管道輸送、油氣田集輸、油氣儲存及城市燃氣輸配等，是油氣生產與供應鏈中不可或缺的一環(huán)。1953年，北京石油學院成立之初就建立了新中國第一個石油儲運專業(yè)，并創(chuàng)建了教學實驗室。儲運教研室經過50余年實踐探索，不斷更新教育理念、完善教學體系、自主研發(fā)實驗系統(tǒng)、探索教育教學方法，油氣儲運實驗室取得巨大進展。2012年，被批準為油氣儲運國家級實驗教學示范中心(簡稱中心)。

1 實驗教學示范中心定位和目標

中心以提高學生“工程意識、實踐能力、創(chuàng)新思維、社會適應”為目標，以“實驗體系系統(tǒng)化、實驗內容科學化、實驗裝置工程化、實驗教師梯隊化”為手段，由高水平的教師構建科學的實驗內容、建設工程化的實驗裝置，以培養(yǎng)出高素質的人才。中心堅持貫徹“因材施教”的教育理念，以滿足不同層次學生個性化學習的需求，通過實驗裝置建設、實驗教學模式改革、配套管理制度的完善，建成了國內一流的、具有一定規(guī)模的油氣儲運工程綜合實驗教學示范中心。

2 改進傳統(tǒng)教學模式，完善實驗教學體系

中心注重基礎與專業(yè)、理論教學與實驗教學的結合，充分考慮教學模塊間的有機聯(lián)系，按層次組織實驗項目，編寫配套的實驗大綱、實驗指導書和實驗教材，合理安排實驗教學的順序和內容，建設模塊化、規(guī)?；?、現代化、貼近油氣儲運現場實際的高水平實驗平臺。中心通過提高綜合型、設計型實驗的比例，大幅度地增加了選做實驗的數量，開設學生自主實驗，滿足了學生對專業(yè)、興趣、愛好等方面的個性化要求，達到了加強基礎、培養(yǎng)能力、提高興趣、因材施教的目的。

中心以培養(yǎng)學生的“工程意識、實踐能力、創(chuàng)新思維、社會適應”為重點的4個教學目標，以構建“基礎型、設計綜合型、研究創(chuàng)新型、現場教學型”實驗為中心的4個實驗教學層次，以建設“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”4個實驗教學模塊為中心的核心實驗教學內容體系。四層次實驗教學系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 四層次實驗教學系統(tǒng)

(1) 基礎型實驗。重在加深學生對理論教學基本概念的理解，驗證基本規(guī)律，掌握基本實驗方法和技能，培養(yǎng)學生觀察和分析實驗現象的能力。利用專業(yè)自制設備，開展特色實驗，提高學生的學習興趣和效果。

(2) 綜合設計型實驗。培養(yǎng)了綜合應用能力和實驗設計能力。結合理論教學和工程實際，增加了綜合設計型實驗的比例。

(3) 研究創(chuàng)新型實驗。將“油氣儲運工程”國家級重點學科建設、“211工程”建設和優(yōu)勢學科創(chuàng)新平臺建設提供的先進儀器設備，對國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃、第二課堂、課外科技活動和畢業(yè)設計開放，以培養(yǎng)學生的研究能力、創(chuàng)新意識和合作精神。學生可以在導師的指導下自主設計實驗或參與導師的課題研究。

(4) 油氣輸送與儲存現場實驗。貫徹實踐環(huán)節(jié)“4年不斷線”的培養(yǎng)目標，利用地處油田、國家戰(zhàn)略石油儲備基地和油氣輸送管網的優(yōu)勢，開展現場實驗，加強學生對專業(yè)和未來工作的認識，培養(yǎng)學生熱愛石油、扎根基層、勇于奉獻的精神。

3 匯聚優(yōu)秀師資力量，打造優(yōu)秀教學團隊

實驗教學隊伍是高校的一支重要骨干力量，是實施實驗教學改革、實驗室規(guī)劃管理和實驗室建設的主力軍[10]。實驗中心按照 “培養(yǎng)、引進、厚待、重用”的原則，采取積極引進、重點培養(yǎng)的方針，通過攻讀在職學位、出國進修、參加會議、參觀考察等多種形式，培養(yǎng)了一支高水平、高學位、高素質，以中青年為主體的實驗教學一線骨干教師隊伍，教學隊伍職稱、學歷結構如圖2所示。

圖2 教學隊伍職稱、學歷結構圖

為匯聚優(yōu)秀實驗人才，采取了如下措施：

(1) 加強實驗教學人才引入，注重“雙師型”人才培養(yǎng)。積極引進人才，充實實驗室技術力量，優(yōu)化實驗隊伍的職稱結構和學歷結構，提高實驗技術水平。

(2) 將青年教師充實到實驗教學工作中。學院規(guī)定，新引進的青年教師必須從事實驗教學工作1年以上，作為晉升職稱的必要條件。

(3) 實驗教學與理論教學并重，激發(fā)教師對實驗教學的熱情。理論課教師必須參與實驗教學改革和實驗室建設，在分配制度上實驗課與理論課統(tǒng)籌考慮。

(4) 提高實驗人員學歷，拓展實驗技能。加強現有人員的培訓，鼓勵攻讀高學位，有計劃地安排現有實驗人員的進修學習。

(5) 組織實驗教學觀摩，注重交流啟迪。組織實驗教學觀摩、聽課，交流實驗教學方法及經驗。

4 改革實驗教學方法，創(chuàng)新教學效果評價體系

4.1 尊重學生認知實踐規(guī)律，實驗項目由淺入深

中心重視實驗技術研究，實驗項目安排由淺入深，由簡單到綜合，由室內到現場，以充分調動學生的學習興趣和主動性。建造設計綜合型實驗臺架時，設備和管架都留有可擴展空間，實驗方法和實驗內容既符合學生的認識規(guī)律和實際水平，又留有選做空間。

4.2 實現實驗類型分級，提高學生自主選擇性和創(chuàng)新性

實驗室對學生開放，綜合實驗臺架上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(chuàng)新型實驗項目由興趣小組在教師指導下進行。以學生為中心、靈活的實驗教學方法，最大限度地激發(fā)了學生的潛能，培養(yǎng)了學生勇于開拓的創(chuàng)新意識和相互協(xié)作的團隊精神。

4.3 建立虛擬仿真實驗室，拓展實驗教學內容

由于傳統(tǒng)實驗室自身的局限，實驗參數變化細節(jié)信息無法直觀呈現，而虛擬仿真系統(tǒng)能夠用三維視角全方位展示實驗細節(jié)，形象直觀。學生根據課堂教學所講授的基本理論，自主設計實驗步驟和實驗方法，根據仿真模擬結果驗證理論分析，從而使學生自主性、積極性和創(chuàng)新性得到很大提升。

4.4 建立多元化評價體系，發(fā)揮教學評價指揮棒作用

中心采用經常性考核、階段性考核、總結性考核等多元化的實驗考核方法，更加注重實驗過程的考核和能力的培養(yǎng)。一般基礎性實驗課程的考核，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；綜合設計型實驗以 “必修+選修”的形式進行，考核以小論文的形式為主；而創(chuàng)新性實驗以競賽的形式進行，計入科技創(chuàng)新學分。由此，確保了實驗教學在教學過程的地位，提高了學生進行實踐動手和創(chuàng)新的積極性。

5 建設成果

油氣儲運實驗教學示范中心的“油庫設計與管理”已建設成為國家級精品課程，油氣集輸和工程熱力學與傳熱學課程為山東省精品課程。中心還承擔了教學研究項目28項，其中省部級以上項目8項；獲優(yōu)秀教學和實驗技術成果獎20項，其中省部級以上5項；獲省級優(yōu)秀教材1等獎1項。承擔各級科研項目110項，其中省部級以上項目28項，國家自然科學基金7項，國家“863”計劃項目3項，國家支撐計劃項目1項。獲各類科研獎勵30項，其中省部級12項；獲國家發(fā)明專利4項；在國家級刊物發(fā)表科研論文130余篇。

油氣儲運實驗教學實驗中心下設原油與成品油管道輸送實驗室、天然氣管道輸送與燃氣輸配實驗室、油氣集輸實驗室、油氣儲存實驗室、傳熱學實驗室和熱流檢測實驗室，前4個實驗室分別對應油氣儲運專業(yè)的4個服務領域，而傳熱學實驗室和熱流檢測實驗室是油氣儲運工程的基礎性通用實驗室。

大型儀器設備是中心最重要的優(yōu)質資源，大型儀器設備利用的好壞，直接影響著教學科研的發(fā)展水平[11]。中心自主研發(fā)了多相流模擬實驗裝置[12-13]、天然氣儲存與輸送模擬實驗裝置等溫輸油管道模擬實驗裝置，及小呼吸蒸發(fā)損耗實驗裝置(見圖3)等11項實驗裝置。目前油氣儲運工程實驗教學中心為國內外高校累計提供了16套油氣儲運教學實驗裝置，有效地促進了這些院校油氣儲運工程專業(yè)的建設，為我國儲運實驗教學水平的提高做出了貢獻，形成良好的示范與輻射作用。

圖3 自主研發(fā)實驗裝置

6 結束語

實驗教學示范中心的建設是一項系統(tǒng)工程，涵蓋硬件建設、軟件建設、制度建設、人才隊伍建設等諸多方面。前期通過不斷探索，建立了較為完備的硬件系統(tǒng)和教學體系，構建了創(chuàng)新研究型的實踐教學模式，激發(fā)了學生興趣，培養(yǎng)了學生創(chuàng)新能力，鼓勵個性發(fā)展。下一步仍需要以優(yōu)勢學科與專業(yè)特色為基礎，進一步完善油氣儲運工程實驗體系，豐富實驗教學內容，并不斷自主研制實驗設備，逐漸實現實驗體系系統(tǒng)化、實驗內容科學化和實驗設備工程化。通過凝聚各方力量，將不斷創(chuàng)新推進示范中心的建設與發(fā)展，發(fā)揮實驗教學示范中心在人才培養(yǎng)中的作用。

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