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“双碳”背景下油田化学创新创业实践教育改革

2023-02-22杨丽丽蒋官澄

教育教学论坛 2023年2期
关键词:双碳油田化学

杨丽丽,蒋官澄

(中国石油大学〔北京〕 a.安全与海洋工程学院;b.石油工程教育部重点实验室,北京 102249)

知识经济时代国内外高校在人才创新培养、科技创新引领及现代化科技强国的建设中起到中流砥柱的作用。高等教育要重视培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神,普遍提高大学生的人文素养和科学素质[1]。高校素质教育的核心是学生创造性和创新性的培养。要培养高素质、高科技、高能力人才,就要优化创新环境,激发创新欲望,发展创新思维,培养创新性品质。在油田化学教学改革中,要在各个环节上培养和提升当代大学生的创新意识和创业精神。

“双碳”背景下,油田化学领域发展面临新机遇,与之相匹配的课程体系与人才培养等建设性举措面临新挑战[2]。迎接未来能源化工发展的新形势和数字化教育的新浪潮,围绕油气田化学方向的课程建设与改革,着力从拓展课程内容、融合智慧教育和整合教学资源等方面进行改革,实现绿色低碳背景下线下课堂和线上教学模式的融合并进,为能源化工行业中创新型人才的培养保驾护航。本文根据笔者的教学经历,系统分析并总结本学科的若干教学问题,对教育教学改革进行初步探讨,提出“双碳”背景下的教育模式创新,并论证了创新途径与方法的可行性和实效性。

一、油田化学教育改革实践存在的问题

(一)创新创业教育教学方式单一,师资团队不够完善

我国传统教育模式单一,造成创新创业教育的单一性,导致学生的创新创业能力与国外大学生存在一定的差距[3]。通常高校的创新创业教育以线下课堂中的教师讲授为主,实践课程不足,缺少现代化、体系化、科学化的教学方法。由于我国高校的创新创业教育起步晚,课程设置不完善,缺乏创新创业育人理念,其理论性、专业性、重要性方面均存在认识不足。大多数创新创业教育流于形式,没有突出创业意识和创新能力在学生培养中的急迫性和重要性。高校在人才培养方案中也缺乏创新创业课程的设置,创新创业课程及教材没有完整的配套体系,创新实践平台仍处于初级阶段,学生缺乏亲身实践锻炼的机会,不能从根本上实实在在地培养学生的创业意识和创新精神。

(二)教学过程中低碳环保理念不足

现阶段高校人才培养方案与“双碳”背景下的人才培养目标还有一段距离。一是绿色环保低碳理念的宣传与落实的力度不足。在油田化学专业课教学中,涉及节能、减排、环保的话题比较少,绿色、节能、减排和环保等理念渗透不足。尽管在课程教学过程中,有所提及绿色发展理念,但没有进一步引发学生的深入思考,也使得学生的绿色低碳意识薄弱。二是课程项目开发有待完善。油田化学作为一门理论性和实操性要求极高的科目,需要学生具备扎实的化学基础知识和规范的实践操作技能[4]。针对井场安全、工艺、流程的教学项目、教学案例和技术技能,缺乏绿色、低碳、环保等理念的内容模块,难以取得相应的成效。三是缺乏低碳模块的考核机制。一般性理论课程采用闭卷考试方式,考查学生对于油田中化学知识点的掌握程度,在绿色、低碳、环保等理念方面的考评较为缺失。

(三)校企合作教学深度不足

石油类院校尤其是油田化学方向在线下授课的同时,虽增设了实践环节,但由于课时有限及交通不便利等情况,实际实践率过低。现阶段校企合作与交流处于初步摸索阶段,学生进入专业对口企业的实践机会少,企业也很难参与到课程教学活动中,离预期的成效相距甚远。院校现有的校企合作模式有如下几种:订单式培养、共建实习实训基地、设立奖学金等。其中由于共建实习实训基地可以减少学校额外支出等原因,成为大多数高校的首选。通常在经历一段时间的企业实习后,将学生撰写实习报告的分数作为创新创业模块的评分。此方式导致学生缺乏主观能动性,难以沉下心来投入实践活动,从而无法真正实现培养复合型应用技术类人才的目的。

二、“双碳”背景下油田化学领域新方向及创新创业实践教育的对策建议

(一)精选课堂教学内容,注重前沿领域探讨交流

随着全球经济的迅速发展,能源需求大幅增长,以化石能源为主的能源消费导致气候等环境问题日益恶化,因此,能源的多元化发展和清洁能源的开发利用受到全球各国重视。在授课过程中将化学理论基础知识与其在石油工业中的应用相结合,同时结合当前石油工业的发展,新增油田化学在页岩气、可燃冰、地热资源等新型能源利用中的讲解,介绍最前沿的学术成果,培养学生兴趣。

天然气水合物在常温和常压下极不稳定,开采技术不完善,化学试剂注入开采法费用昂贵,而且带来一些环境问题。因此,需要油田化学方向的专家学者建立一套完整的低碳、环保、安全的可燃冰开采开发全过程。页岩气储层段由于裂缝及微裂缝的发育和水化矿物含量高,在钻井及开发时井壁垮塌、漏失及井眼清洁困难等问题不容忽视,还会出现蹩钻、卡钻、起下钻遇阻等井下复杂事故。因此,在页岩气钻井过程中通过先进的油田化学技术,可以使钻井液有良好的抑制性、封堵性及润滑性,获得适合页岩气的高性能钻井液技术。地热能作为可再生的清洁能源,开发前景广阔。而油田已进入开采中后期,留存大量的闲置井。这些井虽然不具备油气生产条件,但通过将废弃的油井、气井、注水井改造为地热井,可以用来实现地热资源的开发利用。CCS技术是解决气候变暖的主要方法之一,但CO2捕集及封存技术成本巨大。因此,采用高效办法将CO2加以利用,“以用减排”,将降低运行成本,有望形成新兴产业。

(二)开展绿色油田化学,助力可持续发展理念

开展绿色油田化学,将油田化学学科改革成为可持续发展的应用类学科是消除部分化学试剂负面效应的有力措施,绿色油田化学汲取了当代化学、物理、生物、材料等学科专业的前沿技术,对专业学科的发展有促进革新作用,从源头上消除了污染,并合理地整合和利用资源,降低成本,符合国家经济可持续发展的要求。在“双碳”目标背景下,应基于绿色低碳的化工产业升级,调研并总结能源转型的化学化工创新技术和节能增效方法,丰富和完善油气田化学课程的基础理论知识。

近几年聚焦于环保天然高分子基钻井液体系[5],以可再生天然高分子衍生物或以其衍生物为主要添加剂的天然高分子基钻井液体系。在教学过程中让学生学习以天然高分子为原料的高分子添加剂及其作用,进而在科研过程中以天然高分子为出发点,制备不同材料应用于油田化学领域。

(三)理论教学与特色活动,促进创新创业教育实践应用

高校以教育实际与就业现实为出发点,深入考察广泛交流,促进专业教育与创新创业的有机融合,二者均为未来的教育教学重点。在专业教学中,采用系统性、层次性和多元化的创新创业教学方式,以丰富的互联网资源及现代科学技术为手段,可使教学质量得到大幅提升。

通过开设“大学生职业规划”“大学生就业指导”和“创业精神与实践”等通识基础必修课程,让学生深刻认识到创新创业的重要意义,不仅要学习基础理论、培养基本素养,也要激发斗志,传承新时代新思想,把握人生方向,提升学生的时代责任感、参与感和使命感。

在一系列社团活动和专业实践的锻炼中,搭建多学科、多平台、多领域与多层次的师生、生生交流平台,不定期举办讲坛、夏令营等一系列以培养创新思维与能力为目的的特色活动,鼓励学生积极思考,踊跃报名,碰撞出灵感与思路;定期举办竞赛、创新创业等评选活动,邀请领域中的学者、企业家或优秀毕业生,不拘泥于传统形式,近距离传授经验,提升创新素养,激发创业兴趣,对国家、学校和个人的发展与进步具有重要意义。

(四)重视实验和实践教学,提高动手能力和创新意识

油田化学作为一门以实验为基础的应用科学,通过课堂实验与课下实践,使学生对所学知识有更深入的理解与体会,拓展创新性实验,提升科研能力、培养创新思维。开设开放性实验室,通过合成及分析等综合实验,提高学生自主学习、自行设计和自由探讨的综合性动手实践能力,转变教师讲解和演示为主的缺乏创新和独立思考的授课方式。

向学生开放化学实验室是通过实践教学提高实践能力的又一途径。学生以小组为单位,自行组织与安排感兴趣的实验内容,查阅相关文献、编写实验整体思路、设计实验方案及查清注意事项。学生根据课程与课外活动时间灵活选择实验时间,合理安排实验进度。实验全程由学生自行掌舵,激发其兴趣和好奇心,提升从事化学科研的热情与积极性,让学生自愿加入探索问题、发现问题、解决问题的实验活动中,培养创新、辩证与发散思维,提升发现问题和解决问题的能力。实验过程中需要撰写完整而翔实的实验报告,这是衡量学生分析和解决问题能力、数据处理及文字表达能力的标准。对实验现象及结果进行分析整理,并记录在实验中出现问题的处理过程与体会、经验与教训,形成综合性的实验报告,培养学生严谨仔细的科学实验作风与概括总结的能力。

(五)构建课内外相结合的创新创业实践教育体系

鼓励学生在学有余力的情况下,多多参与学科竞赛、创新创业项目,积极主动加入各种社团、学生会和志愿者等组织。鼓励未来打算从事科研工作的学生主动联系导师,进入自己感兴趣或者今后攻读的科研课题组,开展广泛而深入的科学研究活动。同时增加就业和创业指导,帮助毕业年级学生树立正确的就业观、择业观和创业观,在就业过程中作出正确的判断和选择。

通过创新创业教育将石油与天然气等有关能源产业科研技术的最新发展与成果融入实践教学,让学生时刻关注行业动态,提高竞争优势。学生通过参加中国石油工程设计大赛、中国海洋油气工程设计大赛、全国大学生数学建模比赛、全国大学生可再生能源科技比赛、“互联网+”大学生创新创业大赛、挑战杯中国大学生创业大赛等国家级或各省级赛事,不仅培养了健康的竞争意识,还能强化团队协作意识与为人处世能力,全方位培养新时代高素质人才。

(六)企业导师进入校园,学习与实践一体化

中国石油大学(北京)与许多石油研究院、设计院及海外石油公司有丰富的合作项目,能够提供许多技术、服务等方面的指导与支持。因此,可聘任各大企业在油田现场有丰富经验与技术的高级工程师兼任学校的企业导师,通过线下课堂案例讲解或者线上演示汇报等多种形式与学生交流、互动、分享。例如,现场实际需求的钻井液或压裂液的性能、调配与评价等。以各大石油公司正在施工或即将完工的油田项目为依托,企业导师把正在进行项目中的疑难问题或者施工作业的成功案例分享给学生,将“学以致考”转变为“学以致用”,强调专业知识的系统性和完整性在现场应用中不可或缺,让学生感知油田化学知识是如何实现从书本到实际应用的转化,进一步培养学生综合运用油田化学理论知识及其他交叉学科理论知识共同解决油田实际生产问题的能力,培养全方位、多层次人才。在“双碳”背景下,学校要围绕环保、绿色等相关要求,对油田化学学科提出环保低碳的新要求,如重视天然高分子材料和各种环保处理剂的改良和完善;评价钻井液污染情况与解决钻井液绿色环保等一系列关键问题;开发低成本高性能的无毒环保钻井液等。

结语

在“双碳”目标背景下,新时代能源转型和现代能源体系建设是国家现阶段和未来工作的重中之重,它关乎全世界人民的生命健康财产安全。培养高科技人才和实现技术创新与突破是应对全球气候变化、推动以绿色为主基调的全球经济复苏的必然选择。油田化学学科是典型的交叉性及专业性的应用类学科,面对未来石油类高素质人才培养要求,通过跨界交叉、深度融合,整合资源,强化跨学科间联系,实现科技创新和人才优化。通过创新创业实践教育激发师生参与活动的拼搏精神,对面向高校以外的义务教育起到了推广和宣传作用。同时,积极与社会建立“产、学、研”全面合作联盟,吸引政府、企业和科研院所为大学生创新创业提供政策、场地、经费、项目等支持,为学生提供更多有意义的应用创新和创业项目的选择。“双碳”背景下培养油田化学领域低碳环保高技术人才恰逢其时,意义深远。在教学实践当中以“双碳”为理念,以环保为重点,以创新为优势,以改革为目标,打造科学、进步的教学模式,建立多元化的教学实践,实现“双碳”背景下油田化学方向的创新创业实践教育模式的全面变革。

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