油气储运实验教学示范中心建设的思考

罗小明，何利民，曹学文，张树文

(中国石油大学(华东) 储运与建筑工程学院，山东 青岛 266580)

建设高等学校实验教学示范中心是教育部推进实验教学改革创新的一项重要举措[1]。中国石油大学(华东)油气储运工程专业于1953年创建，是我国建立最早且首个获得博士学位授予权的油气储运工程学科点，“九五”期间被列入国家“211工程”重点建设计划，2001年被教育部评为国家重点学科。2009年建成山东省实验教学示范中心，2011年成为山东省教育厅“十二五”重点实验室。

实验对于培养学生的实践能力和创新能力具有不可替代的重要作用[2]。油气储运实验教学示范中心紧紧围绕国民经济发展需要，适时调整培养方案和实验教学内容，构建了校内实验教学、工业模拟仿真、校外实习实训、创新创业锻炼一体化的实践育人模式，实现了良好的实践内容衔接和育人功能互补。

1 实验教学示范中心目标规划

油气储运工程实验教学示范中心以学生的工程意识养成和实践动手能力、创新能力培养为目标，以流体力学与传热学为基础，以油气储运工艺为主线，创建基础与专业互补、资源共享、开放充分、运作高效的专业实验教学平台。示范中心主要的建设规划为：

(1) 突出特色，融科研优势于实验教学，构建科学的模块化实验教学内容体系；

(2) 建设模块化、规模化、现代化、贴近油气储运现场实际的高水平实验平台；

(3) 按类、分层次组织实验项目，编写实验大纲、实验教材和实验指导书；

(4) 建设一支学历层次、职称结构和年龄结构合理，核心骨干稳定，专职兼职结合的高水平实验教学师资队伍[3]；

(5) 采用开放与集中结合、实验教学与理论教学结合、实验教学与科学研究结合、实验教学与专业技能培训结合、校内训练与校外实践结合、实验教学与社会应用结合的新型实验教学模式，通过教学督导、信息反馈、制度建设等手段，构建科学的实验教学质量保障体系，建立现代化的网上信息管理平台。

2 实验教学示范中心建设内容

2.1 构建新型实验教学体系

为实现油气储运工程实验教学示范中心的建设目标，构建了“一中心-三课堂-四层次-四结合-四训练-四平台”的新型实践教学体系(见图1)。

图1 “134444”新型实践教学体系

一中心：指实验教学示范中心的建设紧紧围绕提高学生“工程意识、实践能力、创新能力、社会能力”这一中心开展。

三课堂：指实践教学内容贯穿于“三个课堂”之中，形成“三课堂”联动的实践教学内容体系。其中：第一课堂为实验、实训、课程设计、毕业设计等实践性教学环节；第二课堂包括科研、学科竞赛与科技活动、自主实践等；第三课堂包括社会实践、产学研合作教育等。

四层次：第一层次为基础型实验，第二层次为综合设计型实验，第三层次为研究创新型实验，第四层次为油气储运现场实验。

四训练：主要是培养学生的实践动手能力所进行的实践环节，包括：课程实验训练、课程设计和毕业设计训练、开放性实验训练和校内外实习基地训练。

四结合：指实验教学与理论教学结合、实验教学与科学研究结合、校内训练与校外实践结合、实验教学与社会应用结合。

四平台：特色基础实验平台、工程化专业实验平台、梯级化企业实践平台和模块化综合创新平台。

油气储运实验教学示范中心的这一新型实践教学体系，为人才培养构建了完整、科学、系统的4个平台，达到了对学生进行全方位、多层次实践训练的目的。

2.2 建设基础与专业互补的创新型实验平台

实验室仪器设备是实验教学最基本的技术物质基础[4]。油气储运实验教学示范中心以“按类设置、统筹规划、统管共享、提高质量”为建设原则，将所有实验室资源有效整合、统一规划、统一管理，建设特色基础实验平台、工程化专业实验平台、梯级化企业实践平台和模块化综合创新平台等4个实验平台。

(1) 特色基础实验平台。在工程力学系列实验、机械基础系列实验、工程流体力学系列实验、电工电子学和仪器仪表系列实验、热力学系列实验和传热学系列实验中，紧密结合油气储运工程实践，强调储运特色，在教指委规定的实验内容外，还增设了“管道、设备、SCADA系统”特色实验内容，注重培养学生的专业素养。

(2) 工程化专业实验平台。完善专业实验装置，引入符合生产现场实际的自控设备，培养学生的工艺操控能力。建设与完善实训装置模型，利用企业的报废设备开设设备拆装实验，培养学生的动手能力和工艺设备运用能力。建设油气田开发、油气管道、城市燃气、油气储存工艺系统的SCADA虚拟仿真实验系统，解决由于油气田开发、油气管道、城市燃气、油气储存设施等工程因实现高度自动化控制，从而无法安排学生生产实习和实际操作的问题，提高学生的工程适应能力。专业实验装置、实训装置模型、关键设备拆装、SCADA虚拟仿真形成了全方位的工程化实验平台。

(3) 梯级化专业实践平台。建设和完善认识实习、金工实习、生产实习、课程设计和毕业设计的梯级化实践平台，对实践环节进行全面分析和整体规划，建立学生实践训练信息交互平台，并引进专职工程技术人员负责实践教学，实现实践教学4年不断线。

(4) 模块化综合创新平台。新建包括油气基础物性、油气水分离、腐蚀与防腐、油气回收等适于创新实验研究的基础平台；完善深水原油多相流控温组合实验平台、深水油气计量与分离实验装置、胶凝原油启动实验装置、天然气储存与输送实验装置、油气管道腐蚀实验系统和溶气原油流变性测试装置等6套实验装置；建设油气管道结构分析实验装置。结合深水集输中的多相流与分离技术团队、油气管道输送流动保障理论与技术团队、天然气储存和油气储运安全团队，指导大学生开展创新型实验，形成“本科、硕士、博士、教师”与模块化综合实验装置组成的科技创新体系。

2.3 为新型实验教学体系的实施提供支撑和保障

开放式实验教学对培养学生的创新意识、创造能力和综合素质具有重要作用[5]。示范中心充分考虑教学模块间的有机联系，合理安排实验教学的顺序和内容，提高综合性、设计性实验的比例，大幅度地增加选做实验项目的数量，开设学生自主实验，满足学生对专业、兴趣、爱好等方面的个性化要求，达到加强基础、培养能力、提高兴趣、因材施教的目的。

3 实验教学示范中心的主要教学方法

在实验教学示范中心的整体部署中，教学理念与教学方法具有引导与规划作用。只有明确方向，制订好实验教学计划，才能进一步确立配套教学与实验设备的跟进[6]。根据油气储运及相关行业对专业人才的知识、能力、素质的要求，油气储运工程实验教学示范中心优化人才培养方案，坚持实践教学4年不断线。

3.1 尊重学生认知规律，实验项目由浅入深

实验教学示范中心按照由浅到深、由简单到综合的原则安排实验项目[7]，以充分调动学生学习的主动性。课堂实验教学以基础型实验为主，使学生通过实验掌握综合性实验台架的使用方法；而选做实验和自主实验内容则需要学生自主设计，有一定难度和探索性，有利于启迪学生的科学思维和创新意识。

3.2 设立必做、选做、自主3种类型实验

实验方法和实验内容既符合学生的认知规律和实际水平，又留有选做空间。实验室对学生开放，尊重学生的兴趣爱好，将综合实验模块的实验项目分成必做、选做和自主设计3种类型，每个自由组合的实验小组必须完成必做项目和一个选做项目，自主设计创新型实验项目由兴趣小组在教师指导下进行。由学生自主选择感兴趣的实验题目，可最大限度地激励学生的学习兴趣、培养创新意识[8]。

3.3 发挥科研团队优势，促进学生创新能力培养

实验队伍的素质直接关系到实验室建设、实验教学和管理水平的高低[9-10]。示范中心以油气储运专业科研团队为基础，科研项目和科研实验仪器设备面向全体学生开放，进行学生毕业设计、优异生培养、大学生创新实验等。在每个科研团队都建立大学生创新实验指导小组，从课题选题、立项到实验器材等方面给予学生全程指导，创建了“本—硕—博”渐进式创新培养体系，真正实现了科研与教学融合、科研反哺教学。

3.4 充分利用网络教学平台，拓展实验教学内容

示范中心充分利用网络教学平台，借助网上资源进行实验教学。网络教学平台提供教学大纲、实验讲义、教学课件、CAI课件、教学录像、师生交流等内容众多的课程网络资源，开辟了师生相互交流的新渠道，实现了网络辅助教学。

3.5 自主研发模拟仿真实验装置，进行实战

示范中心先后自主研发了“油气储运系统仿真实体模型”、“等温输油管道实验装置”、“气液两相流实验装置”、“输气管道与城市燃气输配实验装置”、“油品蒸发损耗实验装置”、“深水油气分离实验装置”、“深水多相流控温组合实验平台”、“天然气储存与输送实验装置”、“油气储运设施腐蚀及安全评价实验系统”、“带压饱和溶气原油流变性测量系统”、“胶凝原油启动特性实验装置”、“污水处理实验装置”等。实验装置符合油气储运工程实际，并融入了教师多年的科研成果，使学生接触到国内外油气储运的前沿技术。这些系统被国内外12家高校采用，对兄弟院校实验室建设起到良好的示范效果。

3.6 采用多元化评价，激发学生潜能发挥

示范中心注重实验过程的考核和学生能力的培养，采用经常性考核、阶段性考核、总结性考核等多元化的实验考核方法。一般基础型实验的考核以平时各个实验项目考核为主，以考试、课程总结和小论文为辅。实验教学与学生的创新学分应有机结合[11]；设计型、综合型实验以必修+选修的形式进行，考核以小论文的形式为主；而创新型实验以竞赛的形式进行，计入科技创新学分。依照学校的“本科生科技创新学分认定办法”，学生取得的科技创新学分可冲抵公共选修课的学分，4年必须修够4学分，确保了实验教学在教学中的地位，提高了学生进行实践动手和创新的积极性。

4 实验教学示范中心实验教学成果

油气储运实验教学示范中心在建设过程中不断更新教育理念、完善教学体系、探索教育教学方法，在油气储运专业领域取得了“学科研究领先、专业规范引领、实验系统创新、实验体系完备”的实验教学成果。

(1) 学科研究领先。近3年，示范中心承担教学研究项目26项，获优秀教学和实验技术成果奖20项，发表教学研究论文48篇，获省级优秀教材一等奖1项，承担各级科研项目110项，获各类科研奖励30项，获国家发明专利4项，在国家级刊物发表科研论文123篇。

(2) 专业规范引领。2004年，示范中心承担了教育部《油气储运工程专业规范》的制订工作，通过深入研究油气储运专业的发展历史、国民经济建设需求，并多次与兄弟院校和厂矿企业研讨，确定了油气储运工程专业课程体系。

(3) 实验系统创新。示范中心自主研制的实验装置输出到国内外12所高校共21台套，在建有同类专业的高校覆盖率达60%，有效地促进了这些院校油气储运工程专业的建设，形成了良好的示范与辐射作用。

(4) 实验体系完备。示范中心整合各系教学和科研实验室的优势资源，实现了资源共享和全面开放，形成了“六个模块、四个层次”的实验教学模式，即油气集输、原油与成品油管道输送、天然气管道输送与燃气输配、油气储存、传热学、热流检测6个实验教学模块和基础型实验、综合设计型实验、研究创新型实验和油气输送与储存现场实验4个层次的实验。

5 结束语

油气储运实验教学示范中心创建了基础与专业互补、资源优化、开放充分、运作高效的专业类实验教学平台；构建了基础型、设计综合型和创新研究型的实践教学模式；自主开发了很多原创性实验设备；构建了校内实验教学、工业模拟仿真、校外实习实训、创新创业锻炼一体化的实践育人模式；实现了良好的实践内容衔接和育人功能互补。目前，示范中心模块化、工程化、原创性、实效性特色突出，具有优质的师资队伍和创新的实验教学成果[12-13]，在油气储运工程、燃气工程人才培养及辐射示范方面发挥着重要作用。

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