新工科背景下油氣儲運(yùn)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革與實(shí)踐

辛艷萍

(中國石油大學(xué)勝利學(xué)院 油氣工程學(xué)院，山東 東營 257000)

1 油氣儲運(yùn)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)的創(chuàng)新改革的必要性

1.1 仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)是符合新工科教育理念的創(chuàng)新教學(xué)模式

2017年2月，教育部發(fā)布了《教育部高等教育司關(guān)于開展“新工科”研究與實(shí)踐的通知》，希望各地高校開展“新工科”的研究實(shí)踐活動(dòng)，從而深化工程教育改革，推進(jìn)“新工科”的建設(shè)與發(fā)展。自此，“新工科”這個(gè)詞開始進(jìn)入公眾視線?！靶鹿た啤睂?yīng)的是新興產(chǎn)業(yè)，也包括傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級改造。

根據(jù)新經(jīng)濟(jì)對傳統(tǒng)工科專業(yè)人才培養(yǎng)提出的新要求，亟需對傳統(tǒng)工科專業(yè)進(jìn)行升級改造，推動(dòng)高新技術(shù)與工科專業(yè)的知識、能力、素質(zhì)要求深度融合[1]。其中，課程體系和教學(xué)方式的創(chuàng)新改革是傳統(tǒng)專業(yè)升級改造重要內(nèi)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(fā)多元化課程體系、創(chuàng)新教學(xué)方法。因此，以企業(yè)技能需求為主導(dǎo)，開發(fā)具有現(xiàn)場實(shí)際背景的仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)課程體系、創(chuàng)新仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法，是提升專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的必要途徑。

1.2 仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式在儲運(yùn)專業(yè)教學(xué)中迅速推廣

仿真實(shí)訓(xùn)是“專業(yè)原理淺易化”、“工業(yè)現(xiàn)場濃縮化”、“工藝過程直觀化”、“工況展現(xiàn)生動(dòng)化”的教學(xué)模式，該教學(xué)模式經(jīng)過近幾年的開發(fā)和完善，目前已應(yīng)用于眾多高校的多個(gè)工科專業(yè)教學(xué)工作中，并在高校人才培養(yǎng)、企業(yè)技術(shù)員工培訓(xùn)等方面發(fā)揮著重要作用。

油氣儲運(yùn)工程專業(yè)是第一批全國重點(diǎn)學(xué)科，其專業(yè)領(lǐng)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(tǒng)四個(gè)領(lǐng)域，是連接油氣生產(chǎn)、加工、分配、銷售諸環(huán)節(jié)的紐帶。作為一個(gè)工藝為主的傳統(tǒng)的工科專業(yè)，面對新經(jīng)濟(jì)對人才培養(yǎng)的要求，如何提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，提升畢業(yè)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識是亟需解決的關(guān)鍵問題。在以往的教育教學(xué)工作中，儲運(yùn)專業(yè)的實(shí)習(xí)問題一直是眾多高校的一大難題，由于該專業(yè)所面向崗位群均是油氣產(chǎn)品聚集、安全要求高的工藝站場，無法提供學(xué)生現(xiàn)場實(shí)習(xí)實(shí)操的場所，因此，學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)僅僅停留在現(xiàn)場觀摩的層面。仿真實(shí)訓(xùn)的教學(xué)模式出現(xiàn)后，有效解決了這一問題，通過模擬工廠的實(shí)際操作，學(xué)生可以直觀地將理論知識和實(shí)際操作相結(jié)合，可以更好地認(rèn)識流程、熟練技能。因此仿真實(shí)訓(xùn)在儲運(yùn)專業(yè)教學(xué)中得到迅速推廣并不斷創(chuàng)新。

1.3 油氣儲運(yùn)專業(yè)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)的研究現(xiàn)狀

油氣儲運(yùn)專業(yè)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)經(jīng)過多年的完善和創(chuàng)新，已經(jīng)在各大石油高校推廣和應(yīng)用，但仍存在一些問題[1-6]：

1.3.1 仿真實(shí)訓(xùn)平臺單一化，實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容受裝置禁錮

經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，以往的實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)往往是立足于油氣儲運(yùn)的某個(gè)領(lǐng)域、某個(gè)工藝工程，即僅僅實(shí)現(xiàn)了單一流程的工藝仿真，不能充分體現(xiàn)工藝過程的銜接性，無法體現(xiàn)油氣儲運(yùn)各個(gè)領(lǐng)域從上游到下游的工藝模式;因此，在仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，教學(xué)內(nèi)容多受實(shí)訓(xùn)裝置和工藝的局限，不能做到以點(diǎn)概全。

1.3.2 仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)課程不成體系，與其他教學(xué)環(huán)節(jié)缺乏銜接性和承接性

大多數(shù)高校油氣儲運(yùn)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)均是由實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)等環(huán)節(jié)組成，一方面，實(shí)訓(xùn)教學(xué)作為單獨(dú)的一個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)出現(xiàn)，與其他各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)缺乏交叉滲透；另一方面實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容單一化、實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法和實(shí)訓(xùn)考核評價(jià)不成體系，無法滿足實(shí)踐教學(xué)實(shí)用性、高效性的要求。

1.3.3 油氣儲運(yùn)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教材缺乏，仿真實(shí)訓(xùn)平臺缺乏多媒體課程平臺的支撐

由于儲運(yùn)專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)處于探索階段，因此現(xiàn)在市面上還未出現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教材。并且實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程還未納入各高校的課程建設(shè)范疇，因此缺乏線上教學(xué)資源，無法為學(xué)生提供自學(xué)渠道。

基于此，通過對油氣儲運(yùn)專業(yè)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)的研究，整合系統(tǒng)化的實(shí)訓(xùn)平臺，探索實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革的創(chuàng)新模式，具有重要的理論和實(shí)踐研究意義。

2 油氣儲運(yùn)綜合性仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)

2.1 虛實(shí)結(jié)合，打造“集成化”仿真實(shí)訓(xùn)平臺

以社會需求為導(dǎo)向、順應(yīng)專業(yè)發(fā)展趨勢、突出虛實(shí)結(jié)合的理念，為培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，設(shè)計(jì)和建設(shè)合理的仿真實(shí)訓(xùn)平臺是實(shí)現(xiàn)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)的基礎(chǔ)條件。結(jié)合校企調(diào)研，將“集成化”理念融入到實(shí)訓(xùn)平臺的設(shè)計(jì)中。實(shí)現(xiàn)油氣儲運(yùn)上游到下游的貫通和銜接，設(shè)計(jì)了“油氣集輸”、“油氣儲運(yùn)與銷售”、“燃?xì)廨斉洹比齻€(gè)工藝領(lǐng)域相互聯(lián)系的仿真系統(tǒng)。在流程的設(shè)計(jì)過程中，將油氣儲運(yùn)最優(yōu)化的理念融入流程設(shè)計(jì)中去，做到工藝全面但不累贅。通過虛實(shí)結(jié)合，設(shè)置不同模塊，讓創(chuàng)新后的實(shí)訓(xùn)平臺滿足實(shí)操過程中學(xué)生對所有知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)要求。

一是基于工作流程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)平臺。油氣儲運(yùn)行業(yè)是一個(gè)交叉性強(qiáng)、多領(lǐng)域、多工藝的行業(yè)，這些工藝將油氣田產(chǎn)品從井口開始一直到各種成品進(jìn)入應(yīng)用的過程串聯(lián)起來。因此，在進(jìn)行油氣儲運(yùn)仿真實(shí)訓(xùn)的流程設(shè)計(jì)時(shí)，考慮工藝過程的銜接性。使得實(shí)訓(xùn)平臺所包含的工藝流程能夠直觀地描述油氣儲運(yùn)的工藝過程。

二是實(shí)訓(xùn)平臺的工藝流程需詳略得當(dāng)，突出特色。近年來隨著各高校油氣儲運(yùn)的特色發(fā)展，眾多高校根據(jù)自身歷史和區(qū)域特色，逐漸形成了突出個(gè)別領(lǐng)域的辦學(xué)特色。因此，很多高校在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)時(shí)，重點(diǎn)建設(shè)某個(gè)領(lǐng)域或者某個(gè)工藝。為了突出校內(nèi)實(shí)訓(xùn)裝置的“仿真性”。在學(xué)生沒有機(jī)會親臨現(xiàn)場的情況下，在實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)過程中，仍然需要考慮到工藝的銜接性，但可以用標(biāo)識的方式對實(shí)訓(xùn)平臺進(jìn)行簡化處理。例如，在集輸流程設(shè)計(jì)時(shí)，有些高校側(cè)重原油集輸，忽略天然氣處理工藝,可以將流程設(shè)計(jì)時(shí)將油氣分離工藝環(huán)節(jié)和原油穩(wěn)定環(huán)節(jié)的出氣標(biāo)識為“去天然氣凈化處理廠”。

三是按照實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置仿真模塊?？蓪?shí)訓(xùn)平臺設(shè)計(jì)成在線學(xué)習(xí)、離線學(xué)習(xí)、考核系統(tǒng)、學(xué)習(xí)資源幾個(gè)部分，規(guī)范仿真實(shí)訓(xùn)的教學(xué)過程，通過線上線下教學(xué)模式的結(jié)合，優(yōu)化仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果。

通過這種工藝過程相互銜接、工藝操作虛實(shí)結(jié)合的實(shí)訓(xùn)平臺設(shè)計(jì)，能夠讓學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程中，對油氣儲運(yùn)的各個(gè)工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行宏觀的梳理，有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)掌握。

2.2 相互滲透，開發(fā)多元化仿真實(shí)訓(xùn)課程

一是將理論課程與實(shí)訓(xùn)平臺相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)“課堂現(xiàn)場化”；二是在人才培養(yǎng)方案中加入實(shí)訓(xùn)課程模塊，系統(tǒng)完善了儲運(yùn)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)體系，實(shí)現(xiàn)“實(shí)驗(yàn)-實(shí)習(xí)-實(shí)訓(xùn)的有機(jī)銜接和相互補(bǔ)充”；三是根據(jù)企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和專業(yè)崗位需求，合理設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)效的實(shí)訓(xùn)課程體系；四是利用現(xiàn)有的重點(diǎn)課程建設(shè)平臺，完善實(shí)訓(xùn)教學(xué)的多媒體課程平臺建設(shè)，拓展學(xué)生的線上學(xué)習(xí)渠道。通過理論與實(shí)踐的相互結(jié)合、各個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的相互滲透、線上教學(xué)資源的開發(fā)和利用等渠道，開發(fā)多元化的油氣儲運(yùn)仿真實(shí)訓(xùn)課程體系。

此外，在實(shí)訓(xùn)平臺的設(shè)計(jì)中，兼顧實(shí)踐教學(xué)各環(huán)節(jié)的相互滲透，體現(xiàn)了實(shí)訓(xùn)平臺的多功能性。充分考慮到以觀摩為目的的認(rèn)識實(shí)習(xí)、以流程認(rèn)識為目的的課程設(shè)計(jì)、以實(shí)際操作為目的的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。一是部分設(shè)備實(shí)現(xiàn)剖面處理，方便學(xué)生認(rèn)識觀摩設(shè)備附件；二是根據(jù)工況特點(diǎn)配套各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的流程圖，讓學(xué)生學(xué)會結(jié)合現(xiàn)場工藝認(rèn)圖識圖進(jìn)而會繪圖；三是閥門儀表實(shí)現(xiàn)實(shí)操處理，并通過電信號以SGAD系統(tǒng)集中控制?？梢詫?shí)現(xiàn)學(xué)生的線上和線下操作練習(xí)。各個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)相互滲透，將各個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)備要求考慮其中，讓建成的實(shí)訓(xùn)平臺能夠體現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)的多功能性。

3 油氣儲運(yùn)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的改革

3.1 任務(wù)驅(qū)動(dòng)的一體化教學(xué)模式

根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)，油氣儲運(yùn)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)模式，即在與企業(yè)實(shí)際工作流程相似的學(xué)習(xí)情境中設(shè)置若干個(gè)工作任務(wù)，包括:1)認(rèn)識和解讀工藝流程；2)編寫開車操作規(guī)程及開車操作;3)編寫停車操作規(guī)程及停車操作；4)編寫事故預(yù)案及事故處理。通過任務(wù)的設(shè)置使復(fù)雜的學(xué)習(xí)過程，轉(zhuǎn)為相對簡單的任務(wù)指標(biāo)的落實(shí)。在完成任務(wù)過程中，學(xué)生通過獲取信息、設(shè)計(jì)流程、制定操作規(guī)程、操作等完整實(shí)踐過程，掌握職業(yè)技能、獲得專業(yè)知識，構(gòu)建自己的經(jīng)驗(yàn)和知識體系。實(shí)現(xiàn)課堂與實(shí)習(xí)地點(diǎn)一體化， “教學(xué)、學(xué)習(xí)、操做”一體化[3]。

3.2 基于工作流程的教學(xué)過程設(shè)計(jì)

一是在仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革過程中，遵循油氣儲運(yùn)專業(yè)學(xué)生的職業(yè)能力培養(yǎng)規(guī)律，以工作任務(wù)設(shè)計(jì)教學(xué)情境。以油氣集輸仿真實(shí)訓(xùn)部分為例，設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容如表1[4]。

二是每個(gè)工作任務(wù)的授課過程中，采用“分析—計(jì)劃—實(shí)施—檢查—評估”五步法來組織教學(xué)，根據(jù)編制的教學(xué)組織過程整理成規(guī)范的實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教材以指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。以三相分離器啟動(dòng)操作為例，教學(xué)組織過程見表2。

表1 油氣集輸仿真實(shí)訓(xùn)區(qū)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

表2 三相分離器緊急停車教學(xué)組織過程

3.3 組建仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，革新教學(xué)方法

以仿真實(shí)訓(xùn)課程體系的建設(shè)為引領(lǐng)，組建專業(yè)實(shí)訓(xùn)教師團(tuán)隊(duì)，并以此為契機(jī)，為專業(yè)教師提供實(shí)訓(xùn)培訓(xùn)，強(qiáng)化教師的專業(yè)技能和實(shí)踐能力，打造雙師型教師隊(duì)伍。突出應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的特色，根據(jù)傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)過程存在的問題，整合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、完善教學(xué)方法，提出創(chuàng)新性、針對性的改革思路。加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的實(shí)效性、激發(fā)學(xué)生動(dòng)手能力和學(xué)習(xí)興趣。在創(chuàng)新研究實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，編寫系統(tǒng)化的“油氣儲運(yùn)專業(yè)仿真實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教材”，建設(shè)專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的線上教學(xué)資源。通過線上線下相結(jié)合的授課模式，將教學(xué)手段由傳統(tǒng)的“知識點(diǎn)講解型”向“問題導(dǎo)向型”轉(zhuǎn)變，引導(dǎo)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，提升實(shí)訓(xùn)教學(xué)的目的和效果[5-6]。

4 結(jié)束語

實(shí)踐仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)的創(chuàng)新改革是一項(xiàng)系統(tǒng)的工程，也是油氣儲運(yùn)專業(yè)教學(xué)研究的一項(xiàng)重要課題[6]。改革后的仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系教學(xué)目標(biāo)明確、教學(xué)內(nèi)容科學(xué)、教學(xué)方法更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，更能符合新工科對人才培養(yǎng)的需求。實(shí)踐證明，“集成化”的仿真實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)、“基于工作流程”的仿真實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，以及虛實(shí)結(jié)合的仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式是油氣儲運(yùn)仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系的科學(xué)發(fā)展之路。