雙碳背景下“油氣裝備綠色再制造技術”課程建設探索

［摘 要］ 綠色低碳制造是“中國制造2025”及“十四五”規劃綱要中實現制造強國戰略的重要支撐，是我國實現2030年“碳達峰”和2060年“碳中和”目標的重要途徑。立足油氣裝備行業，著眼“雙碳”目標背景下高等教育的新要求和新目標，從綠色低碳制造對工程技術人才培養的能力要求出發，探索“油氣裝備綠色再制造技術”課程的教學內容、教學模式、考核評價方式等，有利于增強學生綠色低碳意識，培養助力油氣行業可持續發展的高素質工程專業技術人才。

［關鍵詞］ “雙碳”目標；綠色低碳制造；油氣裝備；課程建設

［基金項目］ 2020年度中國學位與研究生教育重點項目“面向智能制造的油氣裝備類專業學位研究生實踐創新能力培養研究”（2020ZDB39）；2021年度西南石油大學高等教育教學改革研究重點項目“‘以學生為中心’的機械類課程‘主課堂+’立體教學模式研究與實踐”（X2021JGZDI015）；2020年度中國學位與研究生教育學會重點項目“以油氣裝備為特色的機械類全日制專業學位研究生教育改革與實踐”（2020ZDB49）

［作者簡介］ 李本杰（1992—），男，四川南充人，博士，西南石油大學機電工程學院講師，主要從事綠色制造工藝與智能裝備研究；鄭華林（1965—），男，四川營山人，博士，西南石油大學機電工程學院教授，博士生導師，教研室主任，主要從事機械設計與制造研究；李炳林（1982—），男，四川劍閣人，博士，西南石油大學機電工程學院副研究員，主要從事制造裝備數字化和智能化方面研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）21-0001-04 ［收稿日期］ 2023-04-10

引言

為應對日益嚴峻的全球氣候問題，促進社會經濟高質量發展，2020年，我國明確提出力爭2030年前實現碳達峰與2060年前實現碳中和的目標。國家“十四五”規劃也將綠色低碳發展列入實現制造強國的重要途徑。目前，我國已經成為全球最大的能源生產國和能源消費國，巨大的能源生產和消費導致我國碳排放總量居高不下。據統計，2020年，全球能源碳排放總量為320億噸，其中，中國碳排放量為99億噸，占全球碳排放總量的31%。在國家“雙碳”目標驅動下，加速能源行業綠色低碳轉型發展勢在必行［1］。盡管風電、鋰電、光伏、氫能、核能等清潔能源的加速發展是實現“雙碳”目標的重要途徑，傳統油氣行業的綠色低碳轉型發展在國家“雙碳”行動中仍扮演著重要角色［2］。油氣裝備綠色再制造是助力油氣行業綠色低碳發展的重要途徑，也是大力發展循環經濟的主要體現［3］。因此，培養具備綠色低碳意識和綠色再制造專業技術人才，是實施油氣行業綠色低碳轉型發展的重要環節［4］。

西南石油大學是新中國成立之初創建的第二所石油本科院校，也是國家首批“雙一流”世界一流學科建設高校，秉持“為祖國加油、為民族爭氣”的精神，肩負著為國家油氣行業培養高端專業技術人才的重任。結合國家“雙碳”目標發展戰略，圍繞“雙碳”目標對油氣行業工程技術人員的新要求，西南石油大學率先在機械類專業開設“油氣裝備綠色再制造技術”課程，該課程共32學時，主要講授綠色再制造技術概述、產品可再制造性評估與再制造設計技術、綠色再制造工藝技術、再制造產品的可靠性評估、綠色再制造工程管理、油氣裝備綠色再制造工程實踐等內容，具有非常強的實踐性和綜合性。該課程通過介紹油氣裝備綠色再制造理論方法與使能技術，使學生掌握綠色再制造基礎理論、技術以及綠色再制造技術在油氣裝備領域的工程應用方法，對于培養學生綠色、低碳、環保的“雙碳”意識，掌握油氣裝備綠色再制造的基本知識與技能，具備分析與解決綠色再制造技術在實際應用中的工程問題的基本能力，具有非常重要的支撐作用。

一、“雙碳”目標背景下課程教學內容設計思路

（一）綠色理念融入課程知識體系

2022年4月，教育部印發《加強碳達峰碳中和高等教育人才培養體系建設工作方案》，以高等教育高質量發展服務國家碳達峰碳中和專業人才培養需求，明確指出：“將綠色低碳理念納入教育教學體系”“加強綠色低碳教育”“增強社會公眾綠色低碳意識”［5］。針對機械類專業課教學過程中節能、減排、環保主題涉及較少、綠色理念滲透不足等問題，本課程緊密圍繞“雙碳”目標背景下新時代人才培養目標的新要求、綠色低碳教育新任務，在專業知識講解和各項職業技能訓練的同時，通過綠色再制造理論知識體系的層次化講授、綠色再制造工藝技術的工程應用案例分析、油氣裝備綠色再制造工程實踐項目訓練等方式，將綠色理念融入課程體系，增強學生的綠色低碳意識，積極引導學生利用綠色再制造專業知識技能助力油氣行業綠色低碳轉型發展。

通過本課程的學習，學生不僅要建立綠色低碳的發展理念，掌握綠色再制造專業基礎知識，還要學會應用綠色再制造基本理論和方法分析、解決工程實際問題。圍繞課程教學目標，構建以油氣裝備再設計—再制造—可靠性評估—工程管理—工程實踐為主線的課程知識體系。綠色理念融入課程知識體系的具體思路如下。

首先，將產品多生命周期的概念引入課堂，分析油氣裝備產品從“搖籃”到“墳墓”整個生命周期過程的碳排放特征，指出通過再利用或再制造可增加產品或其零部件的服役周期，從而提高資源利用率，降低產品全生命周期碳排放，倡導循環經濟和低碳經濟的發展理念。

其次，以油氣裝備綠色再制造工程實踐為導向，以產品可再制造性評估為出發點，以再設計方法與再制造技術為核心，以再制造后產品的可靠性為判據，以再制造工程管理為輔助，將課程知識體系分解為再設計、再制造、可靠性評估、工程管理等模塊，通過模塊化設計，將綠色理念與基礎知識和工程實踐相結合。以大型離心壓縮機再制造為例，先根據其廢舊程度進行可再制造性評估，然后進行再設計與再制造加工，在保證產品功能的前提下盡可能提升產品效能指標，最后進行再制造產品的可靠性評估與管理，在保證產品穩定可靠運行的前提下，實現高效率、低能耗的目的。通過在油氣裝備綠色再制造各個環節融入綠色理念，使學生能夠從綠色低碳角度考慮再制造問題，增強自身的社會責任意識

再次，在課程各模塊教學內容設計中融入綠色理念。以綠色再制造工藝技術模塊內容為例，結合再制造工藝流程，對再制造拆解技術、清洗技術、加工技術、裝配技術等進行重點講授，使學生掌握再制造技術的基本原理和方法以及各工藝技術綠色屬性的影響因素。在此基礎上，引導學生理解再制造技術的選擇原則和再制造工藝流程的制定方法，使學生能夠從經濟、環境和社會可持續發展的角度綜合分析，合理選擇再制造工藝技術，最大限度地實現節能減排。此外，通過介紹可再制造性評估→再設計→再制造加工→再制造產品可靠性的鏈式關系，使學生弄懂課程各模塊之間的密切聯系，有利于循序漸進地引導學生掌握課程基礎知識，探索提升油氣裝備綠色屬性的重要途徑。

最后，基于典型油氣裝備的綠色再制造工程實踐，通過學生組隊開展項目調研和技術分析，以實際工程問題為導向，探索綠色再制造總體方案設計，對比分析全新產品與再制造產品的技術、經濟、綠色等屬性，掌握綠色理念在油氣裝備綠色再制造過程中的具體體現和實現途徑，引導學生將綠色理念貫穿油氣裝備制造全過程，增強學生的社會責任意識。

（二）思政元素融入課程教學內容

“雙碳”目標背景下工程技術人才專業知識教育應與思想政治理論課同向同行，形成協同效應，全面提高應用型專業技術人才的培養質量［6］。以課程知識點為依托，充分挖掘課程思政元素并設計思政元素融入點［7］。在緒論中，以我國在深井鉆采、海洋資源開發等領域取得的矚目成就為切入點，宣揚一代又一代的石油人為突破技術壁壘而不畏艱難、接力奮斗、甘于奉獻的精神，激勵學生為實現中國夢和中華民族偉大復興奮斗終身；以綠色再制造是國家發展循環經濟的重要途徑為切入點，介紹綠色再制造內涵、發展現狀、趨勢與意義，引入“綠水青山就是金山銀山”的發展理念，將人與自然“和諧共生”的可持續發展理念融入油氣裝備綠色再制造過程，引導學生思考“雙碳”目標背景下油氣行業的未來發展方向，培養綠色低碳發展理念，激勵學生為油氣行業綠色低碳轉型發展貢獻力量。

在產品可再制造性評估與再制造設計技術模塊，引入產品“多生命周期”的概念，引發學生思考油氣裝備綠色制造再制造帶來的經濟、社會效益，激發學生利用綠色再制造技術助力油氣裝備綠色低碳發展。在綠色再制造工藝技術模塊，以綠色再制造工藝技術特征為切入點，介紹綠色再制造過程技術涉及的機械、物理、材料等多學科交叉融合知識，引導學生利用多學科知識全面分析和解決工程實際問題，激勵學生主動探索鉆研和積極進取的職業精神。在再制造產品可靠性評估模塊，以我國石油史上“12·23”井噴特大安全事故為切入點，強調油氣裝備可靠性對油氣安全生產的重要性，融入“失之毫厘，謬以千里”的風險意識，引導學生樹立高度的社會責任意識，樹立實事求是、嚴謹的治學態度，引導學生注重細節問題，樹立安全的發展理念。在綠色再制造工程管理模塊，引入“火神山”醫院建設項目，以愛國主義教育為抓手，讓學生感受“眾人拾柴火焰高”“集中力量辦大事”的中國力量和中國速度；結合油氣裝備再制造工程管理知識，培養學生的全局觀意識，引導學生在工程管理過程中牢固樹立“以人為本”的觀念，落實質量與安全管理相關法律法規的要求。在油氣裝備綠色再制造工程實踐模塊，通過分組的形式開展項目研究學習，引導學生樹立創新意識，培養創新精神，做到“知行合一”，培養學生圍繞“綠色低碳、生態優先、和諧共生”的發展理念創新知識技能，解決實際問題的能力。

通過構建“模塊知識—思政元素—教學目標”的映射關系，在課程教學過程中實現專業知識學習與思政教育理念的緊密融合，有利于在課程思政元素正面積極的引導下，激發學生學習的主體意識和團隊意識，培養學生積極進取、嚴謹認真的工匠精神和科學精神，實現課程專業知識教授和綜合素質培養的雙重目標。

二、基于項目任務驅動的教學模式

針對“油氣裝備綠色再制造技術”課程教學內容實踐性和綜合性較強等特點，采用項目任務驅動的教學模式，以培養學生的自主學習能力、工程應用能力及團隊合作能力。結合本課程的核心知識教學目標與能力培養目標，以鉆采、壓裂、儲運、海洋平臺中的典型油氣裝備的綠色再制造工藝流程為主線，設計項目任務要求。學生以3～4人為一組自由組隊，任選1～2個課程主題內容，撰寫選題報告，待任課教師評估后開始“做項目”。

根據課程教學進度，鼓勵學生在學習課程理論知識的同時，利用課外時間開展項目任務，使學生能夠有機會主動學習，在“學中做”“做中學”，并能學以致用。將課堂教學活動與學生“做項目”結合起來，不僅有助于學生將課程中的重要知識點貫穿起來，還有利于理論聯系實際，將課程知識融入工程實踐，以鍛煉和提高學生的工程應用能力。

項目實施過程貫穿課程的整個教學過程，可再制造性評估、再設計、再制造拆解、再制造清洗、再制造檢測、再制造加工、再制造裝配、再制造可靠性評估、再制造管理等課程知識點與項目任務實施密切相關，因而，通過項目任務驅動教學，可激發學生的學習興趣，使學生的學習目標更加明確，進而激發學生的主體意識和學習積極性，充分挖掘學生的潛力，全面提高學生的分析問題和解決實際問題的能力。

基于項目任務驅動的教學模式主要是以“做項目”為主線，以學生為主體，在開展課程教學活動過程中通過項目選題、制訂計劃、項目實施、項目答辯、項目評價等環節，幫助學生掌握課程專業基礎知識，培養學生理論聯系實際，將課程專業知識應用于工程實踐的能力。

三、基于教學全過程多元化的課程考核評價方式

課程考核對保證教學效果、引導學生學習具有重要作用，在推行“非標準化考試”的基礎上，本課程采取全過程多元化的考核評價體系。針對課程項目任務，采用組內自評、組間互評、教師綜評的考核評價模式。在課程綜合評價方面，將項目成績（30%）、課堂表現（10%）、平時作業（10%）、期末考試（50%）計入課程總成績，課堂表現根據學生出勤率和課堂討論參與度進行評估，非標準答案試題占期末試卷成績的10%。課程項目是創新性部分，倡導學生利用所學課程知識和文獻調研，針對典型油氣裝備綠色再制造問題，設計解決方案，發揮學生學習的主體地位，將綠色低碳理念深深植入學生思考、分析、解決工程實際問題的全過程。

結語

結合“雙碳”目標背景下的綠色發展理念，按照高等教育高質量發展服務國家碳達峰碳中和專業人才培養需求，對“油氣裝備綠色再制造技術”課程建設進行了探索，闡述了綠色理念和思政元素融入課程體系和教學內容的思路，構建了以“做項目”為主線、以學生為主體的基于項目任務驅動的教學模式以及基于教學全過程多元化的課程考核評價體系，促進學生將理論與實踐相結合，提升自主學習能力和團隊合作能力，有助于學生在學習專業知識的同時增強綠色低碳發展意識，實現課程專業知識學習和綜合素質培養的雙重目標。

參考文獻

［1］呂建中.以碳排放權交易市場機制助推綠色低碳轉型［J］.世界石油工業，2021，28（4）：1-6.

［2］吳謀遠，康煜，范旭強，等.“雙碳”背景下我國油氣企業綠色轉型研究與實踐［J］.石油科技論壇，2022，41（4）：18-24.

［3］王震，李強，周彥希.中國“雙碳”頂層政策分析及能源轉型路徑研究［J］.油氣與新能源，2021，33（6）：1-5.

［4］翟麗影.科技創新是實現碳中和的關鍵［J］.中國科技人才，2021，60（4）：61-66.

［5］教育部.關于印發《加強碳達峰碳中和高等教育人才培養體系建設工作方案》的通知：教高函〔2022〕3號［A/OL］.（2022-05-07）［2023-03-10］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202205/t20220506_625229.html.

［6］呂明，蔡紅北，葛爭紅.碳達峰碳中和背景下工程管理專業思政體系研究［J］.山西建筑，2021，47（18）：196-198.

［7］張志元，田鵬穎.高校各門課程與思想政治理論課同向同行研究［J］.思想理論教育，2019，479（2）：67-70.

Discussion on Curriculum Construction of Green Remanufacturing Technology of Oil and Gas Equipment Course under the Background of “Carbon Peak and Carbon Neutrality”

LI Ben-jie， ZHENG Hua-lin， LI Bing-lin

（School of Mechatronic Engineering， Southwest Petroleum University， Chengdu，

Sichuan 610500， China）

Abstract： Green and low-carbon manufacturing is an important support to realize the manufacturing power strategy planed in the “Made in China 2025” and “14th Five-Year Plan”. It is also an important way to achieve the goal of “Carbon Peak” by 2030 and “Carbon Neutrality” by 2060. In allusion to the oil and gas equipment industry， focusing on the new requirements and goals of higher education under the background of the “carbon peak and carbon neutrality”， this paper explores the course content， teaching strategy， examination and evaluation method of “Green Remanufacturing Technology of Oil and Gas Equipment” course based on the training requirements of green and low-carbon manufacturing to the capacity and skill of engineering and technical personnel. It is beneficial to enhance students’ awareness of green and low-carbon development and cultivate high-quality engineering professionals to help the sustainable development of the oil and gas industry.

Key words： “carbon peak and carbon neutrality” goal; green and low-carbon manufacturing; oil and gas equipment; curriculum construction