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石油与天然气工程研究生创新培养构建

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[摘要]在以“服务需求、提高质量”为主线的研究生教育综合改革背景下,项目组探索了石油与天然气工程领域研究生创新实践能力的培养,结合创新实践平台建设、创新实验技能大赛整合及创新实践系列大赛的引领,从高等实验教学项目开发、工程设计课程建设及实验技能大赛设计出发,构建了适合于国家创新驱动发展战略形势下石油与天然气工程领域研究生教育的多元化创新实践培养模式,初步形成了协同化推动研究生教育内涵式发展的创新实践培养体系。教学实践表明,该培养模式对于营造研究生创新氛围、提升研究生的创新实践能力、提高研究生的培养质量具有显著作用。

[关键词]创新实践;研究生教育;培养模式;多元化;石油与天然气工程

我国高等教育正在向普及化阶段快速迈进,已占到了世界高等教育总规模20%,高校毕业生已成为各行业新增劳动力的主力军[1]。相比本科生,研究生群体则是新时代的创新主体和生力军,也是未来社会经济创新发展的领军人物,研究生的培养对落实“大众创业、万众创新”和实施国家创新驱动发展战略有着举足轻重的作用[2,3]。目前,我国在校研究生已超过200万,尽管研究生的培养一直以来都以国家战略需求和经济社会发展为导向,关于研究生教育的改革与发展也取得了很多成就和突破,以课程群建设为突出代表的培养模式在工科研究生培养中占据重要的地位,但对于研究生创新实践能力培养的改革仍在不断探索中,且任重而道远,尤其是有效利用多种教育和社会资源协同推动研究生教育发展水平与服务支撑能力尚缺乏活力和切实可行的举措[4-6]。因此,针对工科领域行业背景较强的专业,探索研究多元化创新实践培养模式、构建创新实践培养体系、形成创新实践培养合力和立体化举措,对于鼓励研究生立于创新潮头、激发研究生引领时代风尚具有积极意义。与此同时,《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》明确指出,高校要通过对教学内容、方法和手段的不断探索改革来促进学生学习能力、实践能力及创新能力的提升,通过强化实践教学等有效举措进行人才培养模式的创新,进而使研究生教育教学改革及创新实践作为教育发展的强大动力[7,8]。本文结合我校近年来在石油与天然气工程领域研究生中的创新实践平台建设、创新实验技能大赛整合设计及国家级创新实践系列大赛组织实施,主要从高等实验教学项目开发、工程设计课程建设及实验技能大赛整合设计出发,构建了适合国家创新驱动发展战略形势的石油与天然气工程领域研究生教育的多元化创新实践培养模式。

一、专业概况及特色

石油与天然气工程是一个运用多学科理论、方法、技术与装备高效地钻探地下油气资源、最大限度并经济有效地将地层中的油气开发到地面,并安全地实现油气分离、计量与输运的工程技术领域,该学科主要研究石油和天然气的地下渗流理论和技术、开采理论和技术、油气分离理论和技术、油气净化加工理论和技术,以及油气输送理论和技术[9,10]。我校石油与天然气工程学科创建于1961年,2000年被批准为博士学位授予权一级学科,下设油气田开发工程、油气井工程和油气储运工程等3个二级学科,2007年被评为国家一级重点学科,2017年教育部学位与研究生教育发展中心公布的学科评估结果为B[7,11]。我校该学科拥有石油与天然气工程博士后科研流动站、提高油气采收率教育部重点实验室、非常规油气藏与开发省部共建国家重点实验室培育基地、油气钻井技术国家工程实验室高效破岩技术研究室、石油工程与地质国家级实验教学示范中心、石油与天然气工程虚拟仿真教学中心等教学和科研平台。提高油气采收率是我校石油与天然气工程学科的主要优势和特色。一直以来,在研究生培养方面,依托创新基地,通过地校企联合培养综合素质高、实践能力强,具有创新精神和创业能力的高级别人才成为本学科在研究生培养方面的主要举措和特色。十三五期间,我校石油与天然气工程学科已培养博士后25人以上,博士200人以上,硕士1000人以上。

二、一体化创新实践教学体系构建

2013年以来,以“服务需求、提高质量”为主线的我国研究生教育综合改革全面启动并实施,提高研究生的创新实践能力也成为这项改革的首要任务[12]。为此,我校石油与天然气工程学科在继续依托创新基地,通过地校企联合培养研究生的同时,提出了将创新实践能力培养全覆盖、常态化、系统化,全力推进研究生教育内涵式发展。

(一)创新实践教学理念的凝练突破传统通过“优化课程体系、改进教学方法”而进行创新知识结构构建的理念,以内涵式发展视域下的人才培养为核心,凝练确定了“研究生课外多元化科技实践与课堂教学、工程设计课程、科研活动相结合,实现创新实践能力培养”的新的教育教学理念,形成一体化创新实践教学体系的根基。

(二)创新实验平台的搭建考虑到导师引导下的科研活动作为实践环节培养形式的单一性和局限性,着眼于能够实现常态化运行和受益面的扩大,同时本着资源服务扩大化、资源利用率最大化的原则,学校优化整合了本学科的“提高油气采收率”教育部重点实验室、“石油工程与地质”国家级实验教学示范中心、“石油与天然气工程”国家级虚拟仿真实验教学中心等各类实践教学资源,搭建了有利于研究生开展创新实践活动的系统保障平台——石油与天然气工程类研究生创新实践平台。该平台在定位于实验、实践、创新的同时,将开放作为重要元素,归纳出科学的运行方式。与此同时,借助于成立“石油工程研究生设计协会”等学生机构的机会,我校积极推行学生自我进取、自我管理的模式,保障平台在时间、空间、内容和管理上的全方位开放。该创新实验平台通过整合及近3年来的投资搭建,对大小型仪器设备进行了协调组配,目前基本能够满足油气田开发工程培养方向的研究生开展油气田开发、采油采气、提高油气采收率及油气藏动静态描述与模拟等的创新实验训练;能够满足油气井工程培养方向的研究生开展油气井工艺、油气井工作液化学、油气井设计与工程测量及过程控制等的创新实验训练;能够满足油气储运工程培养方向的研究生开展节能降耗、复杂流体流动、油气集输及处理等的创新实验训练。

(三)高等实验教学项目的开发不同于本科阶段的实验教学项目,定位于促进研究生培养质量提高、推动研究生创新实践能力提升及强化研究生成长成才的良性互动,并着眼于综合性、实践性、创新性和二级学科间的交叉融合性,学校分别开发设计了石油与天然气工程领域全日制专业学位型硕士研究生32学时的高等实验教学项目,以及学术学位型硕士研究生16学时的高等实验教学项目,突出研究生创新、实践及工程能力的培养,使实验教学层次化,实验项目内容模块化、集成化,具体见表1:

(四)工程设计课程的建设工程设计是工程领域从业者必备的本领,要求设计者根据相应的工程目的提出解决问题的具体方法、措施和手段,这涉及基本的知识储备和实践技能,也是工程领域从业者业务素质的集中体现和反映[13]。这就要求人才培养环节在注重扎实基础理论知识和专业技术知识的同时,需进一步关注以信息获取和应用技能强化为基础的工程设计能力训练。因此,对于工科研究生培养,在工程设计能力训练中,强化与行业实际工程背景的有效对接,可使研究生获取大量有益于从事生产实践的重要技能,同时可充分储备其参加日常科研活动所得成果的转化和应用能力。这就为开设以工程方案设计为主体的工程设计类实践课程提供了可能,从而为进一步拓展石油与天然气工程领域研究生实践能力的培养渠道提供了新思路。覆盖油气藏工程方案设计(油藏)、油气井工程方案设计(钻井)、采油采气工程方案设计(采油)和油气储运工程方案设计(地面),我校面向石油与天然气工程领域研究生开发建设了石油工程方案设计实践课程。在课程开设过程中,教师根据这些方向具体安排、执行教学计划,研究生也根据自己的研究方向选择修读对应的方案设计内容。这一课程的建设是对中国研究生创新实践系列大赛之中国石油工程设计大赛的积极响应。作为突出学生实践创新能力培养的品牌学术赛事,中国石油工程设计大赛已从国内走向国际,其运行模式以研究生为主体、以国家战略需求为导向、以行业企业参与为支撑,赛题涵盖石油与天然气工程领域的各个方向,包括油藏开发、油气钻井、油气储运等工程背景及相关创新性技术与应用,是考查学生专业知识运用能力、综合实践能力及创新能力的一个良好契机[14]。石油工程方案设计课程正是培养研究生紧密联系于实际生产任务背景,进行解决工程中的方案设计及其优化比选,将理论灌输的设计原则、设计方法及设计步骤等付诸实践训练,既强化了对这些专业知识的娴熟理解,又保证了对工程设计理念、创造性思想和科研应用水平的根本性提升。尤其是这门工程设计课程的考核方式,更加体现了其在研究生教育内涵式发展中起到的作用。该课程教学结束后首先组织研究生模拟完成前几届大赛赛题的工程方案设计,然后参加本年度大赛,针对单项(如油藏、钻井、采油或地面)、综合(油藏-钻井-采油-地面)及创新(油藏、钻井、采油或地面)项目独立进行工程方案设计及设计报告与说明撰写,最后教师结合前期教学过程、后期模拟过程及最终大赛提交作品的成绩综合评定研究生该门工程设计课程的成绩。石油工程方案设计课程建设已成为我校培养石油与天然气工程领域研究生创新精神和创新意识、提高研究生实践能力的重要方式,与基于所搭建创新实验平台开发的高等实验教学项目共同成为提高研究生培养质量、营造研究生创新氛围、推动研究生创新创业教育改革的一个有力抓手。

(五)实验技能大赛的设计创新实践系列大赛在广泛参与度方面毕竟因研究生基础能力差异、与科研活动时间冲突因素等而受到一定的局限。因此,受此实践系列大赛启发,立足于石油与天然气工程领域研究生创新实践平台的搭建与高效运行,学校创立了石油与天然气工程领域研究生在校培养环节的创新实践系列技能大赛活动,并将其作为主要载体,构成了创新实践系列要素资源。按照学科专业培养方向固定化设置“水平井产能影响因素实验设计大赛”“井壁稳定性评价实验设计大赛”及“集输系统结蜡淤积行为影响与控制实验设计大赛”等实验技能大赛,随机化设置“低渗透油藏非线性不稳定渗流实验设计大赛”“微观剩余油分布描述实验设计大赛”“压裂施工工艺设计及操作实验设计大赛”及“气液两相管流影响因素实验设计大赛”等实验技能大赛,这些大赛分学年度举办,主要包括实验操作及报告答辩两个环节,由于具有固定化的设置和考核,参与度、重视度及目标达成度均能得到有效保障,进而与传统科研活动、高等实验教学项目、工程方案设计训练相结合,构建形成了如图1所示的石油与天然气工程领域研究生一体化的创新实践教学体系。 

三、多元化创新实践培养模式运行

基于上述一体化创新实践教学体系的构建,学校通过项目式教学、问题探究式教学和课程实践训练(高等实验项目、工程设计课程),与以真实生产任务为主体的项目训练(研究生创新实践品牌赛事、实验技能大赛)相结合,实现如图2从“以研究生为中心,培养其掌握专业基本技能和要求”到“以研究生为中心,以强化其基本技能、综合技能、创新能力和工程意识为核心”的石油与天然气工程领域研究生多元化创新实践培养模式。

(一)运行机制保障为了确保该多元化创新实践培养模式的高效运行,我校结合实际,制定出台了《创新实验平台开放共享实施办法及管理制度》《石油与天然气工程领域研究生实践环节培养方案及实施细则》《石油与天然气工程领域研究生高等实验教学大纲》《石油工程方案设计教学大纲》《石油与天然气工程领域研究生实验技能大赛实施办法》及《石油与天然气工程领域研究生创新实践培养跟踪评价制度及实施细则》,给多元化创新实践培养模式的运行机制提供了有力的制度约束和纲领性指导。

(二)运行效果评价利用创新实验平台开设高等实验项目有效促进了研究生的独立动手能力,且其与科研活动相融合能提升研究生的综合实验能力;通过石油工程方案设计课程的全方位训练,近年来,我校研究生在中国石油工程设计大赛各类奖项中脱颖而出;利用实验技能大赛促进了研究生从知识向能力的转化,推动了创新意识、创新意愿向创新能力的提升,激发了研究生个体分散化创新向协同式创新的动力。总之,创新实践教学理念的凝练、创新实践平台的搭建及创新实践课程体系的推广实施,在培养实践中有效提高了各层次研究生的创新能力、工程实践能力与就业竞争力,有利于研究生教育综合改革和培养质量的不断提高。

(三)优化运行对策及建议尽管研究生多元化创新实践培养在理念凝练、平台搭建、课程(项目)设置、学术赛事组织、运行机制保障及效果评价方面取得了一定成效,也成为推动研究生创新创业教育改革的有力抓手,但关于石油与天然气工程领域研究生多元化创新实践培养模式的运行仍需不断优化。一方面,师资队伍的建设要不断强化,在优化师资年龄结构、引进青年教师的同时,考虑到创新实践培养对教师工程背景及能力的要求,应补充具有工程实践背景的博士后或青年教师力量;另一方面,创新实验平台开放共享过程中的仪器设备维护及安全管理仍需不断强化,以保证发挥其使用效益和安全效益。另外,需积极做长远规划,并多渠道筹措创新实践平台拓展建设的配套资金,以在满足全覆盖研究生开展创新实践培养的同时,增加石油与天然气工程领域研究生在此项培养方面的比重及计划学时。

四、结语

在以“服务需求、提高质量”为主线的研究生教育综合改革背景下,我校结合石油与天然气工程领域研究生的培养实际,整合搭建的创新实验平台及设立的工程方案设计课程在研究生高等实验教学、实验技能大赛等创新实践活动中起到了良好的纽带和实体性平台作用,突出了服务学生、课内与课外、课程与实践兼顾融合的培养理念,且平台功能的实现及采取的运行方式、途径与实践效果均具有较好的示范效应,所形成的一体化创新实践教学体系对于构建石油与天然气工程领域研究生多元化创新实践培养模式发挥了有力支撑,推广应用价值明显。在以国家能源战略需求为导向的人才培养横式的统领下,今后我校将继续发挥学科优势和特色,建设高层次的实践平台和实践训练课程,深化创新实践系列品牌赛事的参与度,并继续加强地校企之间的深度融合与协同创新,着力营造研究生创新氛围、提升研究生的创新实践能力、提高研究生的培养质量。

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作者:钟会影 单位:东北石油大学石油工程学院

石油与天然气工程研究生创新培养构建责任编辑:张雨    阅读:人次