一、引言
目前, 以大数据、网络安全、人工智能、物联网等新兴产业的蓬勃发展为基础, 世界性的新一轮科技革命和产业变革正在悄然兴起。
这对工程人才的培养提出了新的要求。为此教育部在新工科建设的问题上先后在复旦大学、天津大学、北京大学进行了研讨, 提出了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”, 从而构成了新工科建设“三部曲”。在此基础上各地高校也开始了对新工科建设的探索。
在实践教学方面针对实习中因生产设备能耗大、维护成本高、设备操作风险高等, 造成学生实践时间不足, 不能熟练操作等问题进行改革。推动虚拟仿真实训的运用, 建立合理的各学科虚拟仿真实训设备[1]。同时改进实践教学结构体系, 优化实践教学内容[2]。在网络运用方面, 积极推动网络教学, 采取线上和线下相结合的方式进行授课[3]。在学科融合方面《国家中长期教育改革和发展规划纲要 (2010—2020年) 》要求“优化学科专业、类型、层次结构, 促进多学科交叉和融合”。
建立结合课程设计、本科生导师制、专业课、人文素养培养、科研锻炼等培养模式, 同时鼓励学生学习不同学科领域的知识, 与不同学科老师进行交流, 并且在指导学生参加科研竞赛时, 有导向的选拔多学科的学生组成一个队伍[4]。
在对以上新工科教学改革意见的收集和分析后, 研究和探讨新工科背景下石油钻采机械课程的教学改革研究。并将以上各方面的探索的优良建议应用到石油钻采机械课程教学改革上来。
二、目前石油钻采机械课程所存在的问题
石油钻采机械是一门主要研究钻井设备和采油设备的学科, 具有较高的实践性。通过对本课程的理论和实践的学习, 掌握石油钻采机械设备的工作原理和设备结构, 并具有一定的对石油钻采机械的设计能力。而在当今的教学过程中存在着实践教学学习效果不好, 学生学习积极性不高, 缺乏创新意识等问题。
(一) 实践教学效果不好
开设的实践教学课程大多为验证性课程, 学生只需按照老师的指导或者实验指导书的要求, 按规定完成实验即可。这样的教学方式虽然可以避免实践教学过程中因学生操作不当而造成的意外事故, 但使得授课变得枯燥和机械化, 学生的好奇心得不到激发, 从而使得学生缺乏学习的积极性和创新性。
再者在实习教学中往往是集体到达实训地点, 且带领人数过多, 造成很多学生只能被动听讲解, 被动记录, 没有自己的独立思考, 只是按照老师讲解走马观花似的完成实习任务, 而对所学过的东西记忆不深刻, 一段时间之后就会遗忘。
(二) 学生的学习积极性不高, 创新意识不强
讲授式教学造成“老师讲, 学生记”的被动授课方式, 学生只是一味的接收, 没有充分发挥自身独立思考的能力, 没有自主创新意识, 且对所学知识记忆不深刻。且因为学生缺乏自己对课程的探索, 从而使得学习积极性不强。
(三) 学生的跨学科学习意识不够
在被动式教学下, 学生的学习兴趣和积极性不能有效的调动起来, 课后不能有效的利用图书馆等资源进行相关学科的学习以及了解石油钻采机械行业的发展趋势和最新成果。
从而最终造成学生学术视野不宽, 应对和解决跨学科综合难题的能力有限, 培养的学生不符合新工科建设下的行业发展需求。
三、新工科背景下的石油钻采机械课程教学改革
(一) 新工科背景下对石油钻采机械课程的要求
新形势的发展对石油钻采机械课程的人才培养提出了新的要求。课程要增强学生创新意识, 培养学生的设计思维和工程思维, 增强学生学习课程的兴趣和积极性以及对本课程的探索精神。在本课程实践教学方面要努力提高学生们对石油钻采机械的认识, 熟练机械的操作和运用。同时还要加强学生的跨学科学习的意识, 拓宽学术视野, 提高应对学科融合的综合性问题的能力。
(二) 实践教学改革
对于实践教学中一些因设备大、损耗高、维护成本高以及操作风险高等原因而无法实施的实践实训教学项目进行虚拟仿真实训。建立和完善虚拟仿真实训设备。通过虚拟仿真实训提高学生对此类设备的操作能力。虚拟仿真实训设备要提高真实程度, 增加学生的可操作内容和难度。包括学生自主设计实验, 修改实验参数, 自主进行实验配置, 同时还可以让学生对大型复杂化的石油钻采机械装备进行全流程的虚拟设计和虚拟实验, 从而达到真实实验不具备的或难以完成的教学功能, 通过学生自主设计, 自主改进使学生们对实验有自己的主观想法, 使得学生的思维从原有的被动式教学中得到解放, 增强了学生对本课程的自主探索精神, 提高了学生对于本课程的学习兴趣和积极性。同时在某些真实实验和实训前, 可以先进行虚拟仿真训练, 从而增强真实实验实训的学习效率, 减少因操作不当引发意外事故风险的概率。
在真实的实训实践教学中, 实行小组制, 每个小组4-5人为宜。各小组自己选择小组组长, 自我制定组内的管理规划。到达实训地点后, 由老师先进行统一的实训地点情况介绍, 安全防范工作以及学习的目标和任务。各小组通过对学习目标、任务的指示, 自主安排实训各项目的先后次序, 同时由老师统计每个项目的所到人数进行记录, 确保每名同学都参与所有项目的实训训练。在实训过程中小组成员可以随时向老师和当地工人师傅交流和提问, 并将提问和交流状况作为一项评分依据。让学生的思维可以在交流中得到扩展。最终成绩考核采取小组为单位, 分别汇报自己的实训收获和成果, 由各带队老师在台下做评委, 并且老师可以随时向学生发起提问, 根据每组的汇报状况综合打分。通过此种方式改变了以往实训中队伍人数过多, 学生的个体思维和想法得不到充分发挥只是按照固定模式完成实习的弊端。充分发挥学生的对于石油钻采机械设备认识和操作的主观能动性。提升了实践教学的效果, 加深了学生对于设备原理、形状和操作的认识。
(三) 跨学科意识培养
新工科形式下要求传统产业要和新兴的人工智能、物联网的等产业进行有机结合, 从而促进石油、机械、钢铁的等产业的转型升级。同时伴随着不同产业的交汇, 从而也可能出现综合性强的新兴产业和学科。在这种行业发展的背景下, 石油钻采机械课程也应面向当今和未来市场发展需求。加强学生的综合能力, 提高学生对于相关学科以及新兴的人工智能、物联网、大数据等学科和行业知识的自主学习和了解能力。鼓励学生提出新产业与石油钻采机械融合的想法。
在课堂教学方面, 可以将部分难度不大的非重点内容或课程边缘内容交由学生讲解。老师将相关内容的讲解任务提前下发给学生, 要求学生在规定的时间统一进行讲解, 且讲解务必要展现此内容的原理和理论, 行业发展动向, 与新兴产业结合的探索, 以及学生自身的对于产业相融合和产业未来发展的看法和构想, 同时讲解内容不得有大量重复。
在下发任务后, 学生通过自主查阅资料, 自主学习相关知识, 从而学习本内容和其他相关内容或学科的知识和理论, 同时又能够了解行业最新动向, 最新成果, 拓宽学生的学术视野, 抒发学生自己的看法和见解, 提高了学生的创新意识。
在最终的学生讲解的考核中, 老师在台下担当评审, 可以随时提问, 台上的学生不仅将内容讲给评审老师, 同时也让台下的学生受到不同程度的启发。在讲解结束后由老师对每位讲解学生进行逐一评价, 分析每位同学所讲解的不足之处和值得肯定的地方。然后根据学生讲解进行评判和打分。通过此种教学方式, 使得学生不仅对单一的石油钻采机械学科有了深入了解, 同时还对石油钻采机械所涉及的相关产业和学科有了一定的认知。从而提升了学生的多学科综合问题的解决能力。
采用网络授课与课堂授课相结合的新模式, 建立基于手机软件的课程网上平台, 使得本课程的学生可以实时的利用闲暇时间学习到石油钻采机械的相关内容。老师及时向平台上传石油钻采机械的最新动态、成果和发展趋势, 以及石油钻采机械的应用方面视频等资料, 使学生们能够利用业余时间了解到自己学习这门课程的用处和意义, 有利于激发学生们的创新意识和能力, 增强在实习实训中对设备的认识。
(四) 增强创新创业能力
教育部在“天大行动”中表示要努力实现50%的工科专业大学生参加“大学生创新创业训练计划”, 表达了国家在新形势下对于富有创新意识和能力的工科人才的迫切需求。而创新型工科人才的培育其根本在于大学阶段的学生培养。
创新意识和能力是由学生经过一定的创新实践基础获得的, 与学科知识和设备操作等教学不同, 它的形成是由一系列的实践对学生的影响而产生的, 相比较而言具有一定的自发性和长期性。积极鼓励和引导大学生参加各类与石油钻采机械相关的创新竞赛活动, 是提高学生对本学科创新能力的一个重要途径。
通过在网上教学平台发布竞赛的报名信息, 从而让学生都可以了解这些竞赛活动。同时在平台上及时发布往年与石油钻采机械相关的竞赛视频和资料, 从而激发学生对于参加本学科相关创新竞赛的热情, 使学生们对于现有石油钻采机械提出自己的创新改造或设计想法, 逐步的培养学生们对于本学科的创新能力。要完善“创意-创新-创业”的教育体系, 积极推动创业孵化基地和专业化创客空间。推动学生们将石油钻采机械的创新应用到自己的创业中去。提高自己对于本学科的成果转化意识。
四、总结
新工科的提出和当今社会各行业的发展都要求培养具有创新能力、较强实践能力和多学科交叉的新型工科人才。在此基础上石油钻采机械课程也需要改革原有的教学模式, 通过采用新工具和改进教学制度的方法, 提高对学生实践能力、多学科综合能力、创新能力的培养。培养适合未来石油钻采机械行业发展的人才。
【相关链接】
《石油钻采机械》共分十九章, 分上下两册, 较为系统地介绍了石油钻采机械设备的结构特点和工作原理, 同时以一定篇幅适当介绍了有关设备的正确使用、维护和保养方面的知识。《石油钻采机械》可作为石油高等院校 (包括函授和职工大学) 机械制造设备与工艺、钻井工程专科、油田开发工程等专业开设的“石油钻采机械概论”及“石油钻采机械”课程的教学用书, 对于从事石油钻采机械设备的设计、制造及现场使用管理人员具有一定的参考价值。
2003-2012年, 中国石油钻采专用设备行业销售收入以35%以上的年均速度增长。但在2012年, 行业的增速放缓。数据显示, 行业实现销售收入1919.89亿元, 同比仅增长13.14%;然而, 行业的盈利能力却在提高, 行业实现利润158.91亿元, 同比增长42.29%。
尽管受宏观经济影响, 行业增速下滑, 但石油钻采专用设备行业因其具备较高的盈利水平与较广阔的市场前景有具备较强的吸引力。
石油钻采专用设备行业之所以能够保持较高的盈利能力, 是由需求保证、成本下降、政策利好三方面的盈利因素所驱动的。
摘要：当前对新工科背景下高校教学改革的探索正在各地兴起, 各高校根据自己所处地域、优势学科和定位方向制定了不同的教学改革方案。本文从对不同高校和不同学科的教学改革方案的分析出发, 探讨了新工科背景下石油钻采机械课程教学的改革的方向, 并根据其他学科和各地高校的课程教学改革经验, 提出了该课程在实践教学、学科交叉、创新创业意识三方面的教学改革意见。
关键词：新工科,实践教学,学科交叉,创新意识,教学改革
参考文献
[1] 刘金强, 刘献明.地方高校新工科建设中化工仿真实践体系的构建[J].河南教育, 2019, 15 (2) :75-77.
[2] 蔚婧, 李道江, 郭西京.新工科背景下的高校实践教学改革探索[J].物联网技术, 2019, 09 (2) :112-114.
[3] 翟萍.“新工科”下大学计算机基础教学资源平台建设的探讨[J].教育现代化, 2018, 5 (48) :192-194.
[4] 张梦怡, 王田, 陶飞.基于学科交融的新工科教学探索[J].福建电脑, 2019, 35 (1) :60-62.
[5] 赵海洋, 王尊策, 王金东, 等.CDIO模式下石油钻采机械实训的探索与实践[J].中国电力教育, 2013, 29 (35) :159-165.
[6] 雷娜, 邹龙庆, 唐友福.基于CDIO教学理念的《石油钻采机械》课程改革研究[J].内江科技2018, 38 (5) :145-146.