“专创融合”背景下油气储运工程技术概论教学改革与实践

柳扬，吕晓方，周诗岽，马千里，王传硕，杜晖，李恩田，董亮

（常州大学 石油与天然气工程学院/能源学院，江苏常州 213164）

2020 年，我国提出“碳达峰”与“碳中和”目标，这对能源行业实施创新驱动发展战略、培养应用型和创新型人才提出了更高的要求。2021 年9 月，国务院办公厅印发《关于进一步支持大学生创新创业的指导意见》，提出大学生是“大众创业、万众创新”的生力军，支持大学生创新创业具有重要意义；要将创新创业教育贯穿人才培养全过程，提升教师创新创业教育教学能力，加强大学生创新创业培训[1]。

课程是创新创业教育的基础单元，也是人才培养的基础[2-4]。“专创融合”课程建设是全面高效开展“双创”教育的重要环节，亟待实现专业教育和“双创”教育的有机融合，促进“双创”教育的可持续发展[5-8]。油气储运工程专业是连接油气生产、加工、分配、销售诸环节的纽带，也是国民经济和国防的重要基础设施，关系到国计民生[9]。油气储运工程技术概论课程是引导学生掌握油气储运的内涵与外延，概述油气“产（油气田地面工程与站场处理）—运（油气管道运输）—储（储罐、储气库等）—用（成品油及天然气销售）”完整过程的一门课程，该课程的目的是使学生掌握与油气储运专业相关的基础科学理论知识和工程技术基础知识，明确油气储运工程领域的最新发展趋势和研究热点。然而，在传统授课模式下，专业知识教学与专业技能、创新创业能力培养之间是割裂的[10]。如何以国家能源低碳转型为契机，开展“专创融合”背景下的课程教学改革与实践；如何培养一批具有扎实油气储运基础知识与实际应用能力的人才，进而服务国家能源发展战略，值得关注。

1 优化课程教学内容

油气储运工程技术概论是油气储运专业的基础必修课程，涵盖油气储运的所有环节，包括油气生产、油气田地面工程、原油与天然气集输/长输管道以及油库、储气库等相关内容，课程内容多、涉及领域广，教学内容侧重现场的各类工艺。从教学内容来看，该课程适合进行“专创融合”教学改革。为了避免仅在原有课程内容上简单叠加“双创”内容，教学团队根据“专创融合”指导思路，以项目化教学贯穿课程始终，依托江苏省油气储运技术重点实验室，设计并优化了课程核心内容。

（1）油田乳状液处理。掌握实际油田生产中乳状液形成的原因与过程，掌握基本破乳方法。教师与学生共同分析当前商用破乳剂存在的缺点以及当下破乳剂研发工作的发展方向，向学生提供破乳剂研究与测试环境，共同开发针对现场原油的新型破乳剂，提高油水分离效率。

（2）天然气脱酸与管道防腐。掌握天然气中含硫化物的危害以及常用脱酸工艺方法。教师与学生共同分析现场脱酸工艺流程与油气管道腐蚀防护方法，分别面向油气田环境与城市环境，共同优化管道腐蚀防护策略。

（3）天然气脱水与水合物防治。了解天然气中含水率不达标的危害以及常用脱水方法，掌握天然气水合物的形成过程与防治策略。教师与学生共同分析出当前现场使用的热力学抑制剂便是针对水合物的微观结构特性进行设计的，但其具有价格昂贵、用量大的特点，共同开发新型水合物抑制剂，保障集输管道安全运行。

（4）轻烃回收。掌握轻烃回收与凝析液稳定的基本原理与方法。针对我国当前大力开采深海凝析气田的现状（如陵水17-2、渤中19-6 等），优化轻烃回收与凝析液稳定处理工艺具有重大经济价值，该知识点以多元气液相平衡知识为切入点，教师与学生共同分析现有相平衡计算工业软件，探索现有相平衡软件的缺点并提出优化解决方案。

（5）长距离管道输送。掌握长输管道工艺基本知识，了解智慧管道建设现状。面对我国“碳达峰”与“碳中和”的现实目标，未来油气储运的内涵必将外延至CO2储运与H2储运。针对这种情况，该知识点串联油气储运系统高效、安全运行理念，共同设计并搭建小型CO2水合物浆体制冷循环装置。

（6）LNG 与储气库技术。了解我国LNG 接收站及储气库建设情况，掌握LNG 技术的基础知识，掌握储气库在“削谷平峰”中发挥的作用。在“双碳”目标背景下，天然气作为最为清洁的化石能源，将作为可再生能源的伙伴，与之长期共存，我国LNG 接收站与储气库建设将迎来蓬勃发展。值得注意的是，目前我国LNG 接收站冷能利用率普遍较低。该课程将引导学生积极探索LNG 接收站冷能利用途径，形成创新创业计划书。

油气储运工程技术概论课程通过系统地设计与专业前沿领域契合的课程内容，丰富具有“专创融合”特色的教学案例库，构建以现场图片、案例视频为代表的教学资源库[2]。此外，课程的教学内容不再局限于课堂教学，课程期间同步开展课后项目及竞赛指导，形成“课堂+项目+竞赛”模式。课堂上，教师与学生共同分析现代油气储运工程中出现的实际问题与解决方法，提高学生运用专业知识解决专业实际问题的能力；课后，教师通过向学生描述油气田现场的实际问题，组织学生分组讨论，并在课堂上进行汇报，启发学生的创造力与面向产品进行需求分析的能力；教师鼓励学生申报各级创新创业训练项目、参加重大科技创新创业竞赛等，使学生“发现—分析—解决”问题的逻辑思维能力与综合创新能力得以锻炼。

2 改进课程教学方式

教学效果的关键影响因素之一是教学模式与课程资源的吸引力与丰富程度。传统教学方式多以讲授为主，容易造成课堂缺乏对学生积极性与参与度的调动。油气储运工程技术概论课程合理利用What-Why-How “黄金圈”法则[11]，以工程案例式、项目化教学贯穿课程始终，积极融合各类教学辅助软件，建设线上线下一体化课程，加强专业教学与创新创业的有机融合，以实现从传统教学模式向理论与实践结合教学模式的转变。

2.1 合理利用What-Why-How “黄金圈”法则

油气储运工程技术概论课程对储运的重要环节进行概述，涉及的概念、知识点多而分散。人对事物的认知过程一般遵循“直观印象—概念抽象—概念纠正—掌握理解”的逻辑过程。因此，教学团队将课程内容划分为“需要了解的内容”以及“需要掌握的核心内容”。对于了解型内容，如果仅仅讲述该概念的定义（即“是什么”），学生很难形成有效的逻辑认知，课后很快便会遗忘，学习效果不理想。故针对了解型内容，教师会进一步讲述为什么要研究这个概念（即“为什么”），从而将知识点串联，形成知识脉络。而对掌握型内容，教师则进一步讲述怎么去应对/处理这个问题（即“怎样做”），由点及线再及面，使学生加深对概念的理解。例如，油气集输工艺可以总结为“三脱”（即脱酸、脱水、脱轻烃），教师首先讲述油气田采出物中为什么会有酸、水及轻烃，它们是怎么产生的；其次讲述如果不脱除它们，将会对油气集输产生什么影响或存在什么危害；最后结合最新的研究成果和油气田现场的工程实例，以“专创融合”案例的形式，让学生自主思考如何解决这些问题。

2.2 开展工程案例式、项目化教学

联系工程实际与工程案例是“专创融合”教育的特色与核心要求，教学过程中需要以学生为主体，以提问、讨论、分析为主，不断扩大学生的知识面及提升学生的综合创新能力[12]。油气储运工程技术概论课程针对性地介绍了现场的工程案例：（1）讲解我国目前形成了四大主要能源战略通道，结合世界地图，分别介绍这些能源战略通道的位置、意义与供应能力，增强学生对我国能源战略的认知与民族自豪感，融入课程思政教育。（2）在讲解原油脱水时，还向学生展示了教学团队正在承担的西北某油田酸化原油的实际案例，同时开展课堂讨论，让学生思考课堂讲授的通用方法在具体案例的适用性及改进方法，从而以实际项目引导学生将课堂所学知识与创新能力有机融合。（3）我国“深海一号”于2021 年投产，这是我国自主研发的全球首座10 万吨级深水半潜式生产储油平台，代表我国首次具备了1 500 m水深以下海上油气资源开采的能力。这里涉及多个知识点：①我国进行深水开发的必要性；②在深水开发过程中，海底管道面临的威胁有哪些，应当如何处理；③凝析气田的特点以及进行凝析液脱除的必要性等。通过以点带面的方式，丰富学生的知识储备，促进专业知识的教学与创新创业能力的培养。

此外，课堂上还尝试“带着学生读论文”，将国际前沿学术发展、最新研究成果和实践经验融入课堂教学，促进教学与科研的统一。课程内容有机融合中国石油工程设计大赛、全国大学生油气储运技能设计大赛等学科竞赛赛题，以赛促学；依托常州大学国家级虚拟仿真实验教学中心和江苏省重点实验室，鼓励学生参加各级各类大学生创新创业项目，开展创新创业实践活动，撰写创新创业计划书，参加项目路演等，将油气储运工程技术概论课程与创新创业理论与实践有机融合。

2.3 融合辅助教学软件，建设线上线下一体化课堂

随着移动互联网的不断发展，各类移动端App不断涌现、升级，教师将各类软件、小程序有机融入教学，可以有效增强课堂吸引力，同时取得良好的教学效果[13]。油气储运工程技术概论课程利用“在线收集表”功能，直接在课堂上发布在线问卷，学生使用手机扫描“小程序码”答题后，教师可以实时查看统计数据，并分析学生的答案，有针对性地进行讲解。比如，教师在“油水乳状液”的教学过程中，课堂伊始，先贴出“小程序码”1——数张油水混合物的图片（如图1 所示），设置的问题为“根据直觉判断，这些混合物中有没有乳状液？”。图1 中既有日常生活中的物质（如牛奶、润肤乳等），也有与专业内容相关的概念（如塔河原油等），将学生“引入”课堂。学生答完后，不公布问题答案，而是讲述乳状液的定义。然后，贴出“小程序码”2，设置的问题为“根据定义判断，这些混合物中有几个是乳状液？”。还是不公布答案，继续讲述形成乳状液的必要条件。最后，贴出“小程序码”，设置问题为“根据必要条件判断，哪些是乳状液？”，随后公布问题的答案。在此过程中，概念的讲述符合逻辑认知过程，可以让学生不断加深理解；并且本过程也融合了渐进探索式学习，多次让学生扫码与答题，让持不同观点的学生进行课堂辩论，能够保持学生的学习积极性。此外，将“在线收集表”的参与度与投票结果纳入过程性考核的平时成绩，可判断学生对知识的掌握程度，作为持续改进的依据。

图1 课堂教学案例——油田乳状液的形成及其处理方法

艾宾浩斯曾提出记忆曲线的概念，一个知识学习后如果不加以复习，很快便会遗忘[14]；如果间歇性复习，则可形成有效记忆。利用这一原理，推荐学生使用一款笔记库管理软件，可自行编辑属于个人的笔记库数据，软件在手机端与电脑端可同步数据，提醒学生可在闲暇时间打开App 复习，并将笔记库内容与学生笔记库复习次数作为过程性考核的成绩。

3 完善课程评价体系与改革成效

油气储运工程技术概论课程以“知识+能力+素质”为中心，形成如下评价体系：（1）将在线收集表、课堂表现、“专创融合”表现作为平时成绩考核依据，占总成绩的30%；（2）使用笔记库软件进行多元化学习评价，基于笔记库条目数以及复习频率进行评分，本部分占总成绩的10%；（3）将期末考试与创新创业计划书作为终结性评价环节，占总成绩的60%，具体分配比例如表1 所示。最终，形成多元化考核评价模式，促进学生自主性学习、过程性学习和体验式学习。

表1 考核方式与评价体系

实施课程改革以来，油气储运工程技术概论课程实现了教学班级学生参加创新创业类竞赛与项目的全覆盖，每届均有学生在各级创新创业实践比赛中进行路演。近3 年，教学团队指导学生获江苏省“互联网+”大学生创新创业大赛、全国大学生石油工程设计大赛等竞赛奖项20 余项，学生课程总评成绩稳步提升。课后问卷显示，基于课程内容点设计的题目与实际工程问题贴合度高，学生的积极性和兴趣显著提高，学生普遍反映收获较大。在“专创融合”教学实践过程中，课题发布后，学生自由组队，积极查阅资料，构思具体方案，积极组织师生、组内与组间讨论，师生互动频次与互动效果显著提高，有效增强了学生分析问题、总结交流的能力。课题实施阶段，教师简介油气储运专业常用的管道设计、工艺流程模拟等软件后，学生主动进行课后自学与应用，并在建模过程中对设计的细节进行修改和调整，团队协作完成项目设计全过程，有效提升了学生利用现代数字化工具解决实际工程问题的能力。课题完成后，教师组织学生进行汇报答辩。通过“专创融合”教学，教师使学生熟悉了创新创业实践的总体过程，掌握了相关工具软件，锻炼了组织、表达与协作能力，增强了解决油气储运复杂工程问题的能力。

4 结束语

油气储运工程作为多学科交叉的工科应用类专业，涉及的知识面广。油气储运工程技术概论作为导论型课程，工程背景浓厚，适合进行“专创融合”课程改革。该课程以创新创业为导向，通过重新编排教学内容，采用“黄金圈”法则、项目化教学及建设线上线下一体化课堂等教学方式，使学生掌握与油气储运专业相关的基础科学理论和工程技术基础知识，了解油气储运工程领域的最新发展趋势和研究热点，提高学生的动手能力与创新能力，将创新创业知识与技能融入课堂，着力培养“大工程观”下具有创新意识、创业精神、国际视野和数字化思维的油气储运工程高素质创新型人才，为实现我国“双碳”目标、保障我国能源安全提供重要人才支撑。