海洋油气工程专业“虚实结合”生产实习教学改革与实践

［摘 要］ 针对海洋油气工程专业生产实习教学存在的现场不易去、安全风险大、动手操作难、实训资源少、实习费用高等主要问题，构建课堂视频互动教学+施工现场观摩体验+虚拟仿真操作训练的“三位一体”生产实习教学模式，从优化实习教学模块、建设数字实习资源，创新实习教学方法、提升课程育人效果，改进考核评价机制、提高课程学习挑战度等三方面深入开展了海洋油气工程专业“虚实结合”生产实习教学改革与实践。结果表明，学生对课程学习的参与度和积极性明显提高，课程教学目标达成良好，为培养应用型本科海洋油气工程专业高素质人才提供了关键支撑。

［关键词］ 生产实习；海洋油气工程；虚实结合

［基金项目］ 2023年度重庆市高等教育教学改革研究项目“教育数字化背景下的海洋油气工程专业‘虚实结合’生产实习教学改革与实践”（234114）；2023年度重庆科技大学本科教育教学改革研究项目“教育数字化背景下的海洋油气工程专业‘虚实结合’生产实习教学改革与实践”（202311）；2023年度重庆科技大学本科教育教学改革研究项目“‘海洋油气工程生产实习’课程思政实践与探索”（202320）

［作者简介］ 许红林（1986—），男，四川仪陇人，博士，重庆科技大学石油与天然气工程学院副教授（通信作者），主要从事井筒完整性与安全和非常规油气开采等方面的基础理论与应用技术研究。

海洋油气工程专业是适应国家海洋强国战略的重要支撑专业，生产实习是专业最具系统性的实践教学环节，在培养学生工程实践和应用能力、使用现代工具能力、工程与社会意识、环境和可持续发展意识、职业规范修养和沟通交流能力等方面占有重要的地位［1-3］。当前，我国石油天然气勘探开发已全面步入“深地深海非常规”阶段，国家迫切需要培养一批知识、能力、素质全面发展，具备解决海洋钻完井、海洋采油气、海洋油气集输等工程领域复杂工程问题能力的高级工程技术专门人才。然而，与陆地油气开发显著不同，海洋油气生产现场一般都远离陆地，作业水深从几十米到上千米。由于海上风、浪、流、冰等复杂恶劣的环境，加之平台作业空间狭小，高温高压油气钻采设备风险大，对平台人员身体素质和安全技能均有极严格要求。因此，为保证现场安全生产，企业难以接收学生上平台实习。当前，海洋油气工程专业生产实习运行过程中普遍面临现场不易去、安全风险大、动手操作难、实训资源少、实习费用高等难题，现有实习教学难以有效支撑一流专业人才培养［4-5］。2023年2月27日，中共中央、国务院印发《数字中国建设整体布局规划》指出，要大力实施国家教育数字化战略行动。当前，国家、行业及高校已形成合力，为工程类专业生产实习等传统实践性薄弱教学环节内涵建设带来了新机遇和新要求［6-9］。因此，开展海洋油气工程专业“虚实结合”生产实习教学改革与实践具有重要的现实意义［10-11］。

一、课程教学中存在的主要问题

目前，开办海洋油气工程专业的国内高校共有10余所，其中近50%的学校地处中西部地区，由于实践条件和地域限制，实习主要依赖陆地油田企业和生产现场。为提高实习效果，部分高校倡导理论基础先行、现场参观体验为主、校内仿真操作训练为辅的生产实习模式［1，8］。2017年，重庆科技大学与中海油安全技术服务有限公司湛江分公司共建了海洋油气工程生产实习基地。目前，生产实习主要依托中石油川东钻探公司、湛江培训中心和校内实践教学基地共同完成，教学内容主要包括钻井装备与工艺、油气生产工艺和海油作业安全三大模块。同时，借鉴兄弟高校经验做法，主要采用专题讲座、现场参观和模拟操作训练等方式组织教学［4］。要想满足专业对人才培养的新要求，生产实习仍存在以下几个方面的问题。

1.基地培训费用高、学生操作体验严重不足，与培养面向生产一线的高级应用型人才需求不匹配。由于湛江培训中心油气生产仿真操作平台教学培训费用高，受实习运行经费的限制，目前模拟操作训练环节教学时间有限，导致学生对油气生产操作和管理仍停留在比较初级的认知水平。

2.现场安全风险高、学生沉浸观摩时间有限，难以有效支撑学生将理论知识与生产现场融会贯通。由于海洋平台环境的特殊性和极高的安全要求，海油企业难以满足学生上平台开展观摩生产实习的要求，我校学生目前去真正实际意义的生产现场的只有川渝地区井队。但由于钻井生产现场安全管理要求，井队现场实习也只能是“看、听、想”式地观摩。同时，由于现场施工管理要求，加之平台对人员数量的限制、现场施工噪声的影响和安全管理的要求，学生实际上平台近距离观摩的时间十分有限，大部分学生的学习呈现“走马观花”的态势，无法在实习中较好地将理论知识体系与生产现场融会贯通。

3.数字实训资源偏少，无法支撑虚实结合教学运行，趋理论化教学现象明显。目前，专业生产实习校内教学安排4天，主要开展安全教育、钻采平台模型参观、钻采设备、井下工具和油气钻采工艺技术等相关专题讲座。然而，由于前期专门针对海洋环境的石油钻采教学平台处于不断建设中，现有开发的教学视频、仿真训练项目数量很少，针对性不强，目前课堂教学主要通过多媒体讲解和少量视频展示完成，趋理论化教学现象明显，学生课堂听课多、实践动手少、深度思考不够。

4.以传统考核方式为主、课程学习挑战度不够，学生积极性和参与度不高。合理的考核方式是保证课程目标实现的关键环节之一，是检验学生学习效果最有效途径，考核方式是否合理也将直接影响学生学习的积极性和综合素质的培养。为客观真实体现学生的实习态度、对实习理论知识和基本操作技能的掌握程度以及认识问题和解决问题的综合能力，构建了多元化生产实习考核方式，即实习笔记+实践考核+纸笔考试+实习报告。从近几年教学考核情况来看，学生只要把实习笔记和总结报告撰写得比较完整，一般都能通过课程考核，这也是传统考核方式的一般情况。然而，学生在实践考核和纸笔考试环节表现总体一般，充分说明学生的综合实践能力还有待大幅加强，这也反映出现有的考核方式挑战度不够，无法充分调动学生学习的积极性。

二、“虚实结合”生产实习教学改革探索与实践

海洋油气工程专业生产实习具有现场不易去、安全风险大、动手操作难、实训资源少、实习费用高等显著特点，目前我校专业生产实习教学还未充分有效利用和发挥湛江实习基地油气生产仿真平台、川东钻探公司一线生产现场和校内实践教学基地的资源优势，难以有效支撑学生综合实践能力和解决复杂工程问题能力的培养。因此，在当前新工科和教育数字化背景下，系统开展海洋油气工程专业虚实结合生产实习改革与实践，以数字教学资源为重点大力开发实习教学资源，创新课堂视频互动教学+施工现场观摩体验+虚拟仿真操作训练的“三位一体”实习教学模式，改进实习教学方式，建立新的考核评价体系，着力将实习教学从传统的学生听课观摩式为主转变为体验沉浸式学习，提高海洋油气工程生产实习课程教学的创新性和挑战度，从而提高学生的积极性和综合实习效果。

1.优化实习教学模块，建设数字实习资源。充分梳理现有校内钻井模拟实验室、采油采气虚拟仿真实验室、油气集输虚拟仿真实验室、湛江基地油气生产操作仿真平台等校内外已有“虚实结合”的教学资源，结合海洋油气工程专业特点和实际需求，以生产实习课程目标达成为依据，按照海上油气开发、海洋平台与装备、海洋钻井工艺、海洋井控工艺、海洋固井工艺、海洋油气生产操作模拟、井下作业和油气集输等八大模块建设满足海洋油气工程专业生产实习的系列数字教学资源，其中教学视频12项，虚拟仿真操作项目19项，并编制了海洋油气工程生产实习虚拟仿真（操作）教学手册1套。

2.创新实习教学方法，提升课程育人效果。针对现有实习教学趋理论化现象明显、学生现场观摩时间有限、难以有效体验生产一线工艺和操作流程等问题，构建课堂视频互动教学+施工现场观摩体验+虚拟仿真操作训练的“三位一体”教学模式，将传统听课观摩式为主转变为体验沉浸式学习。同时，实习教学过程中充分融入思政元素，强化课程育人功能。（1）课堂视频互动教学。课前教师针对授课内容和教学视频设置相关引导性问题并将问题和教学视频发布给学生预习。课堂教学主要以视频播放和小组讨论为主，各小组围绕问题发表见解，使学生由传统的单纯听讲看视频接受灌输的被动地位，转化为主动参与、发现、探究的主体地位，充分体现了以学生为主体的理念，同时有利于提高学生的语言表达能力和思辨能力。在讨论过程中，教师根据个人和团队综合表现作为过程成绩依据。通过该环节让学生深刻意识到，当到达实习生产现场就应该十分明白，实习中将看到什么、如何观察、工作原理如何，为带着问题和思考到现场观摩体验做好充分准备。（2）施工现场观摩体验。学生到达油气钻井和生产现场后，按照现场人员安排的安全路线观摩，通过眼（看）、嘴（问）、脑（想）并用，仔细观察油气装备和工艺操作，适时向现场工程师和技术人员请教心中的疑惑，结合课前视频和已学理论知识体系，将“所看所听所想”融会贯通，做到真正领会和消化吸收。教师根据实习现场具体情况随机全覆盖抽查笔记并向学生当场提问，将学生回答问题情况作为过程成绩的重要依据。（3）虚拟仿真操作训练。结合学生现场观摩情况，依托校内实践平台和湛江实习基地，从海上油气开发（1个）、海洋钻井工艺（3个）、海洋井控工艺（4个）、海洋固井工艺（2个）、海洋油气生产操作模拟（7个）、井下作业（1个）和海洋油气集输（1个）等19个项目中选择4～6个项目开展虚拟仿真操作训练。学生根据操作流程进行仿真训练，授课教师通过设置故障点和问题让学生加深思考和练习，根据学生操作情况和对故障的处理思路来评定成绩，倒逼学生双手动起来、大脑想起来，让学生熟悉海洋油气钻采输一般工艺流程和基本操作，通过该环节让学生将相关基础理论知识与工程实践融会贯通。（4）充分融入思政元素。在教学过程中充分融入海洋国土主权、海洋强国战略、科学家精神、爱国主义教育、石油人的社会责任、工程环境影响、自然与人生等思政元素，激发学生的家国情怀和使命担当，培养学生的环境保护和可持续发展意识，树立正确的人生态度。

3.改进考核评价机制，提高课程学习挑战度。根据课程教学大纲要求，生产实习考核成绩构成：实习笔记（10%）+实践考核（20%）+纸笔考试（20%）+实习报告（50%）。为充分反映学生实习效果，更好实现课程目标，对考核方式和内容进行优化调整：（1）实习笔记考核，指导教师主要依据笔记抽查结合学生现场问题回答情况评定；（2）实践操作考核，主要根据操作规范性、对故障处理思路和回答问题情况综合评定；（3）纸笔考试，在现有的油气钻井实习理论考试和海洋油气生产理论考试的基础上，增加油气生产工艺操作PID流程图考核，占比30%；（4）实习报告考核，将课堂讨论小组总结报告、实践操作项目报告作为组成实习报告的必要部分，成绩各占比10%。

4.课程教学效果评价。基于课堂视频互动教学+施工现场观摩体验+虚拟仿真操作训练的“三位一体”虚实结合生产实习教学模式在海洋油气工程专业2021级学生中开展了教学实践，学生对课程学习的参与度和积极性明显提高，较好地实现了将生产实习从传统的学生听课观摩式为主转变为体验沉浸式学习，提高了课程教学的创新性和学习的挑战度，课程教学目标总体达成度良好（见表1），课程改革较好地达到了预期效果，为支撑海洋油气工程专业高素质人才培养打下了良好基础。

参考文献

［1］曾凡辉，杨志，刘平礼，等.海洋油气工程专业本科人才培养生产实习模式探索［J］.教育教学论坛，2015（38）：27-28.

［2］纪大伟，杨二龙，单丹丹.海洋油气工程专业实践教学模式探讨［J］.教育教学论坛，2015（48）：133-134.

［3］朱益，李明珠，常春晖，等.海洋油气工程专业生产实习模式探索［J］.教育教学论坛，2016（20）：146-147.

［4］许红林，杨斌，徐家年，等.应用型本科海洋油气工程专业生产实习模式探索与实践［J］.科教导刊（上旬刊），2019，373（13）：24-25.

［5］王国华，熊友明，杨志.海洋油气工程专业生产实习探索与实践［J］.科教导刊（下旬），2015，234（18）：44-45.

［6］齐红倩，张佳馨.数字技术发展与高等教育教学模式改革［J］.中国高等教育，2022，697（18）：56-58.

［7］张欢欢，余小波.数字经济时代的高等教育人才培养探析［J］.河南工业大学学报（社会科学版），2022，38（6）：106-112+118.

［8］孙章，谢全安，陈红萍，等.虚实结合的煤化工专业生产实习的教学改革与实践［J］.广州化工，2021，49（16）：208-210+230.

［9］沈璐，上官子昌，于双和.土木工程专业“虚实结合”的生产实习模式探索与实践［J］.高等建筑教育，2015，24（2）：125-128.

［10］杨二龙，逯广东，张继红，等.内陆高校建设海洋油气工程专业的思考［J］.石油教育，2016（1）：21-24.

［11］张洋洋，李成华，郑黎明，等.基于虚实结合的海洋油气工程仿真平台建设与实践［J］.当代化工，2020，49（1）：237-239.

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