油气储运专业实验考核模式的改革与实践

摘 要：分析了传统油气储运专业实验考核方法存在的不足,对实验考核模式进行改革,根据基础性、设计性、综合性和研究性实验的特点,在原理知识、设计能力、操作水平、创新思维四个方面细化并增加了实验考核内容.综合采用多种实验考核方式对实验过程的不同阶段进行客观评价.实践表明,新的实验考核模式有效提高了专业实验的教学质量和效果.

关 键 词：实验教学；考核模式；教学改革

作者简介：阎凤元（1981-）,女,北京人,中国石油大学（北京）机械与储运工程学院,工程师.（北京102249）

中图分类号：G642.423文献标识码：A文章编号：1007-0079（2013）23-0095-02

油气储运工程是石油天然气工程领域的重要学科,也是一门工程应用学科,培养学生的工程实践能力尤为重要.[1]油气储运专业课程实验教学是学生理解相关专业知识、锻炼实验操作技能、提高分析解决工程实际问题的能力、培养合作精神和创新意识的有效教学形式.客观、公正、科学、合理的实验考核方式能够激发学生对专业知识的学习兴趣、引导学生掌握正确的学习方法,激励学生认真实验,有效提高实验教学的质量和效果.[2]

然而,传统的实验考核方式单一,多为实验教师根据实验操作过程及报告评分.随着实验室的发展建设及综合、设计、创新性实验的增加,简单考核实验基本情况的方式已不适用于现在的实验教学.为此,针对油气储运专业实验的考核模式进行了改革,力求全面覆盖学生实验的各个环节,注重对学生实践创新、分析解决问题能力的培养和考核,保证专业实验的教学效果和培养质量.[3]

一、实验考核模式的现状分析

1.实验考核内容不全面,不能全面评价学生实验学习的质量和效果

传统的实验教学的考核内容只包括实验目的、实验过程、实验数据的记录和整理,而实验的预习环节、学生在实验过程中的分析和思考过程、学生与实验相关专业知识的综合掌握和灵活运用能力都未能纳入实验考核内容中去,因而无法对学生实验学习的效果进行全面评价.

2.很难实现对实验全过程的考查,激励效果不明显

现有的实验考核体系仅能对学生在实验室的行为进行观察评定,实验指导教师无法了解学生在实验工作其他环节中的行为和表现.而且打分几乎完全依据学生上交的实验报告,造成学生片面重视这一环节,小组实验过程中经常出现部分学生懒于动手,坐等他人实验结果,只重视实验报告书写,甚至出现实验报告抄袭得高分的现象.这会严重挫伤认真实验、勤于思考的学生的学习积极性,不能起到激励学生学习知识和培养能力的作用.

3.考核模式长期不变,不能适应储运教学实验室的发展及综合设计创新性实验的增加

油气储运工程专业实验教学以往演示性、验证性的基础类实验较多,综合设计性和研究性实验较少,学生学习积极性不高.在学校大力支持下,油气储运系大力发展实验教学基础设施,建立了专业基础教学平台、专业教学平台、创新实验平台三个层次的实验教学平台,并在此基础上设计、开发开设了大量设计性和综合性实验,而传统的考核模式很难适应这些新开发实验的要求.为此实验教学的考核模式也必须与时俱进,对考核内容和考核模式进行大胆的改革,重点培养、提高学生的合作精神和创新意识,才能适应新型实验教学的要求,取到良好的考核效果.

4.实验考核方式单一,很难起到启发创新思维的作用

以往实验考核为实验预习、实验操作过程、实验报告三部分.但无论哪一部分都仅能反映学生实验基本情况,不能反映并鼓励学生提高实践创新能力,不能发挥考核对学生培养创新思维的导向作用.因此,构建以培养实践创新型、工程应用型人才为导向的实验考核模式成为实验教学改革的重要内容.

二、实验考核内容的分类优化改革

油气储运工程专业目前共开设了四类实验：基础性实验、设计性实验、综合性实验和研究性实验.这四类实验各有特点,在原理知识、设计能力、操作水平、创新思维四个方面,应分门别类细化并增加实验考核内容.通过专业课程教师和实验课程教师共同讨论,运用专家打分法确定了各部分内容在总分中的权重.同时由于油气储运专业实验常接触易燃易爆、有毒有腐蚀性的石油类产品及有机化学试剂,因此有必要强化对安全知识和实验室管理规定的考核.

1.基础性实验

油气储运专业基础性实验多为原油及油气产品物性认识的验证性、测量性实验,一般根据国家或行业标准进行.以往实验中学生仅关注测量所得数据的正确性,而忽视了对实验原理的理解,为此考核内容有必要强化实验原理的掌握.此类实验涉及油气样品、高温（如柴油馏程）、低温（如液氮）操作、精密仪器等,安全尤为重要,因此考核内容中加强了安全知识的考核.调整后的实验教学考核内容包括安全知识、实验原理/方法考察、实验前仪器准备、实验操作流程及操作过程、规范的实验数据记录、实验数据处理、实验分析与思考、实验报告.

2.设计性实验

油气长输管道和油气储存装置都是复杂的系统工程,涉及流动工艺、材料、设备、仪表自动化等各个方面,各专业课程中设计性和综合性实验最多,如某长输原油管道冬季输送方案设计与模拟、某油库的收发油工艺设计与管理模拟等,均要求学生通过已知参数设计实验方案并进行软件模拟.考核内容不应只包括原理知识的记忆和实验过程记录,还应增加或加强实验方案设计及比选、实验情况分析及处理、实验总结与思考的考核,才能引导学生从被动接受到主动思考,鼓励个性化方案和方法/手段的创新,加深学生对工程实践的理解,提高学生分析解决问题的能力.

3.综合性实验

综合性实验考查学生对专业课程知识的综合理解和灵活运用能力,如管道密闭输送运行模拟、输油管道水击过程及控制实验、油田集输管网运行模拟分析实验等,实验原理、方法及实验手段涉及专业课程的多个知识点.因此,实验考核增加了相关专业知识及实验技能考查内容,考核内容主要有实验原理及方法、实验仪器设备知识考核（如原油旋转粘度计测量原理及仪器误差分析）、实验数据记录及处理、总结实验中存在的问题和改进方法.4.研究性实验

研究性实验注重学生创新和科研能力的综合素质培养,多为科研与教学结合的开放性实验及本科毕业设计论文课题、学科竞赛等.研究性实验周期较长,需要在教师的指导下完成.传统的实验原理、方法等考核内容明显不适用于此类实验.新设计的研究性实验的考核内容包含研究目的、实验手段方法的合理性、研究成果的实用性、查阅文献的能力、撰写科技论文的能力、创新合作能力,以及结果处理分析、归纳和总结的能力.

三、多元化的实验考核方式改革

油气储运专业实验教学的发展对实验考核提出了更高的要求,只采用评阅实验报告的考核方式远不能满足上述要求.为此应综合采用多种新形式的实验考核方式,才能达到理想的考核效果.

1.应用实验网络教学管理系统,做好实验预习考核

实验预习是学生掌握相关知识原理、熟悉实验设备及操作的重要环节,是实验顺利进行的重要保证.而以往学生不重视这个环节,在预习中盲目抄袭讲义且不求甚解.为解决这一问题将实验指导书、仪器使用方法、安全操作规定等相关知识以多媒体课件、文档、图片、视频的方式植入实验网络教学管理系统,全面指导学生预习,并在预习考核系统中进行在线测试.测试分为三个部分：一是实验室安全准入考核,包含管理规定、油气安全知识及事故应急处理.二是仪器模拟操作考核,将实验仪器操作制作成FLASH动画,应用鼠标点击完成模拟实验操作过程,不能按照要求操作则扣分.三是实验必备知识考核,重点考察实验原理、方法、专业背景等知识.学生必须通过在线测试系统的考核才能预约实验时间,进入实验环节.

2.实验过程监控记录

由于实验学生人数众多,实验指导教师很难全程关注每一个学生的操作情况.因此,根据不同实验的特点,增设了不同的实验过程监控方式.仪器操作类实验,在每一个操作台前安装了摄像系统,教师通过摄像监控系统可观察每一组学生的操作,并给予客观的评分.计算机仿真类实验,在仿真系统中植入操作过程记录程序,将学生的每一步操作记录在数据库文档中,并自动上传至控制中心,教师根据学号调出操作过程及结果进行评价.

3.建立上机题库,全面考核实验知识

根据不同专业课程的特点,综合各门课程知识,建立专业实验题库,可分实验选择试题,也可分课程随机抽取试题,用于学生实验结束后检验所学知识,对学生充分理解和掌握专业知识有积极地促进和激励作用.

4.创新研究实验进行验收答辩及成果展示

此类实验项目多来源于科研、专业竞赛、学生自主拟题等,没有固定的实验方法及步骤,依赖实验教师的指导和学生的探索,完成时间长.传统的实验报告考核方法完全不能适用于此类实验.为此创新性的设计、采纳了结题报告、产品/模型/成果文件/软件、发表论文及实验答辩的多种形式对创新研究实验进行考核.尤其是每学期组织一次的实验答辩,不仅很好地考核了学生的自主学习能力、思维能力、实验动手能力、作品水平和创新能力,还能体现出学生的反应能力、组织管理能力、团队协作能力、科技道德、责任心等,能够客观全面地对创新研究实验进行考核和成绩评定.

四、考核模式改革的实践应用效果

科学、公正、客观的实验考核结果是检验实验教学质量、提高学生学习效果及科学实践素养的重要保障,为此油气储运专业在实验教学中逐步实行上述考核内容和考核方式的改革,在教学实践中取得了较为理想的教学效果.成功之处在于：一是保证了实验预习的质量,减少了实验过程可能出现的差错,这对于降低实验中发生意外的概率有积极作用,此外强化安全知识和实验室规章的考核也有利于提高教学实验的安全性.二是提高了实验指导教师对实验过程的掌控能力,在实验教学中能够更好地识别企图“混水摸鱼”的学生,减少了实验评分中的不公平现象,在激励学生学习热情并培养学生的科学精神上取得了意外的收获.三是解决了设计性、研究性实验的考核这一紧迫问题,对于新型专业教学实验的顺利开设并推广起到了重要的促进作用.四是增强了学生实验的积极性和兴趣,提高了实验效率,锻炼了学生能力.

经过近几年的教学实践,发现目前在专业教学实验及实验考核中还存在如下不足需进一步研究解决：首先对专业教学实验的重视程度不够,这不仅体现在学生的重视程度不够,还体现在专业课教师不重视、不支持专业教学实验,为此需开展专业教学实验及考核方式改革,并在软件开发、设备购置方面有一定的经费投入.其次专业实验考核模式虽然较传统方式更全面、客观、科学,但需要实验指导教师投入更多的精力和工作量,因而在推广中遇到一定的阻力,这一问题可通过在实验教师工作量评定及业绩考核方面出台适当的鼓励机制来解决.

五、结束语

实践和创新能力是工科学生的核心竞争力.专业教学实验考核的改革,适应我国工学教育重视培养学生动手能力、实践能力、思维能力和创新能力的发展趋势,解决了油气储运专业开设设计性和创新性实验所面临的技术问题,有效提高了专业实验的教学质量和效果,得到了任课教师和学生的一致好评.而且这一考核方式的改革,解决了工科专业实验教学中很多带有共性的问题,对其他工科专业的实验教学考核改革也具有很好的参考价值.