双碳背景下“油气装备绿色再制造技术”课程建设探索

［摘 要］ 绿色低碳制造是“中国制造2025”及“十四五”规划纲要中实现制造强国战略的重要支撑，是我国实现2030年“碳达峰”和2060年“碳中和”目标的重要途径。立足油气装备行业，着眼“双碳”目标背景下高等教育的新要求和新目标，从绿色低碳制造对工程技术人才培养的能力要求出发，探索“油气装备绿色再制造技术”课程的教学内容、教学模式、考核评价方式等，有利于增强学生绿色低碳意识，培养助力油气行业可持续发展的高素质工程专业技术人才。

［关键词］ “双碳”目标；绿色低碳制造；油气装备；课程建设

［基金项目］ 2020年度中国学位与研究生教育重点项目“面向智能制造的油气装备类专业学位研究生实践创新能力培养研究”（2020ZDB39）；2021年度西南石油大学高等教育教学改革研究重点项目“‘以学生为中心’的机械类课程‘主课堂+’立体教学模式研究与实践”（X2021JGZDI015）；2020年度中国学位与研究生教育学会重点项目“以油气装备为特色的机械类全日制专业学位研究生教育改革与实践”（2020ZDB49）

［作者简介］ 李本杰（1992—），男，四川南充人，博士，西南石油大学机电工程学院讲师，主要从事绿色制造工艺与智能装备研究；郑华林（1965—），男，四川营山人，博士，西南石油大学机电工程学院教授，博士生导师，教研室主任，主要从事机械设计与制造研究；李炳林（1982—），男，四川剑阁人，博士，西南石油大学机电工程学院副研究员，主要从事制造装备数字化和智能化方面研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）21-0001-04 ［收稿日期］ 2023-04-10

引言

为应对日益严峻的全球气候问题，促进社会经济高质量发展，2020年，我国明确提出力争2030年前实现碳达峰与2060年前实现碳中和的目标。国家“十四五”规划也将绿色低碳发展列入实现制造强国的重要途径。目前，我国已经成为全球最大的能源生产国和能源消费国，巨大的能源生产和消费导致我国碳排放总量居高不下。据统计，2020年，全球能源碳排放总量为320亿吨，其中，中国碳排放量为99亿吨，占全球碳排放总量的31%。在国家“双碳”目标驱动下，加速能源行业绿色低碳转型发展势在必行［1］。尽管风电、锂电、光伏、氢能、核能等清洁能源的加速发展是实现“双碳”目标的重要途径，传统油气行业的绿色低碳转型发展在国家“双碳”行动中仍扮演着重要角色［2］。油气装备绿色再制造是助力油气行业绿色低碳发展的重要途径，也是大力发展循环经济的主要体现［3］。因此，培养具备绿色低碳意识和绿色再制造专业技术人才，是实施油气行业绿色低碳转型发展的重要环节［4］。

西南石油大学是新中国成立之初创建的第二所石油本科院校，也是国家首批“双一流”世界一流学科建设高校，秉持“为祖国加油、为民族争气”的精神，肩负着为国家油气行业培养高端专业技术人才的重任。结合国家“双碳”目标发展战略，围绕“双碳”目标对油气行业工程技术人员的新要求，西南石油大学率先在机械类专业开设“油气装备绿色再制造技术”课程，该课程共32学时，主要讲授绿色再制造技术概述、产品可再制造性评估与再制造设计技术、绿色再制造工艺技术、再制造产品的可靠性评估、绿色再制造工程管理、油气装备绿色再制造工程实践等内容，具有非常强的实践性和综合性。该课程通过介绍油气装备绿色再制造理论方法与使能技术，使学生掌握绿色再制造基础理论、技术以及绿色再制造技术在油气装备领域的工程应用方法，对于培养学生绿色、低碳、环保的“双碳”意识，掌握油气装备绿色再制造的基本知识与技能，具备分析与解决绿色再制造技术在实际应用中的工程问题的基本能力，具有非常重要的支撑作用。

一、“双碳”目标背景下课程教学内容设计思路

（一）绿色理念融入课程知识体系

2022年4月，教育部印发《加强碳达峰碳中和高等教育人才培养体系建设工作方案》，以高等教育高质量发展服务国家碳达峰碳中和专业人才培养需求，明确指出：“将绿色低碳理念纳入教育教学体系”“加强绿色低碳教育”“增强社会公众绿色低碳意识”［5］。针对机械类专业课教学过程中节能、减排、环保主题涉及较少、绿色理念渗透不足等问题，本课程紧密围绕“双碳”目标背景下新时代人才培养目标的新要求、绿色低碳教育新任务，在专业知识讲解和各项职业技能训练的同时，通过绿色再制造理论知识体系的层次化讲授、绿色再制造工艺技术的工程应用案例分析、油气装备绿色再制造工程实践项目训练等方式，将绿色理念融入课程体系，增强学生的绿色低碳意识，积极引导学生利用绿色再制造专业知识技能助力油气行业绿色低碳转型发展。

通过本课程的学习，学生不仅要建立绿色低碳的发展理念，掌握绿色再制造专业基础知识，还要学会应用绿色再制造基本理论和方法分析、解决工程实际问题。围绕课程教学目标，构建以油气装备再设计—再制造—可靠性评估—工程管理—工程实践为主线的课程知识体系。绿色理念融入课程知识体系的具体思路如下。

首先，将产品多生命周期的概念引入课堂，分析油气装备产品从“摇篮”到“坟墓”整个生命周期过程的碳排放特征，指出通过再利用或再制造可增加产品或其零部件的服役周期，从而提高资源利用率，降低产品全生命周期碳排放，倡导循环经济和低碳经济的发展理念。

其次，以油气装备绿色再制造工程实践为导向，以产品可再制造性评估为出发点，以再设计方法与再制造技术为核心，以再制造后产品的可靠性为判据，以再制造工程管理为辅助，将课程知识体系分解为再设计、再制造、可靠性评估、工程管理等模块，通过模块化设计，将绿色理念与基础知识和工程实践相结合。以大型离心压缩机再制造为例，先根据其废旧程度进行可再制造性评估，然后进行再设计与再制造加工，在保证产品功能的前提下尽可能提升产品效能指标，最后进行再制造产品的可靠性评估与管理，在保证产品稳定可靠运行的前提下，实现高效率、低能耗的目的。通过在油气装备绿色再制造各个环节融入绿色理念，使学生能够从绿色低碳角度考虑再制造问题，增强自身的社会责任意识

再次，在课程各模块教学内容设计中融入绿色理念。以绿色再制造工艺技术模块内容为例，结合再制造工艺流程，对再制造拆解技术、清洗技术、加工技术、装配技术等进行重点讲授，使学生掌握再制造技术的基本原理和方法以及各工艺技术绿色属性的影响因素。在此基础上，引导学生理解再制造技术的选择原则和再制造工艺流程的制定方法，使学生能够从经济、环境和社会可持续发展的角度综合分析，合理选择再制造工艺技术，最大限度地实现节能减排。此外，通过介绍可再制造性评估→再设计→再制造加工→再制造产品可靠性的链式关系，使学生弄懂课程各模块之间的密切联系，有利于循序渐进地引导学生掌握课程基础知识，探索提升油气装备绿色属性的重要途径。

最后，基于典型油气装备的绿色再制造工程实践，通过学生组队开展项目调研和技术分析，以实际工程问题为导向，探索绿色再制造总体方案设计，对比分析全新产品与再制造产品的技术、经济、绿色等属性，掌握绿色理念在油气装备绿色再制造过程中的具体体现和实现途径，引导学生将绿色理念贯穿油气装备制造全过程，增强学生的社会责任意识。

（二）思政元素融入课程教学内容

“双碳”目标背景下工程技术人才专业知识教育应与思想政治理论课同向同行，形成协同效应，全面提高应用型专业技术人才的培养质量［6］。以课程知识点为依托，充分挖掘课程思政元素并设计思政元素融入点［7］。在绪论中，以我国在深井钻采、海洋资源开发等领域取得的瞩目成就为切入点，宣扬一代又一代的石油人为突破技术壁垒而不畏艰难、接力奋斗、甘于奉献的精神，激励学生为实现中国梦和中华民族伟大复兴奋斗终身；以绿色再制造是国家发展循环经济的重要途径为切入点，介绍绿色再制造内涵、发展现状、趋势与意义，引入“绿水青山就是金山银山”的发展理念，将人与自然“和谐共生”的可持续发展理念融入油气装备绿色再制造过程，引导学生思考“双碳”目标背景下油气行业的未来发展方向，培养绿色低碳发展理念，激励学生为油气行业绿色低碳转型发展贡献力量。

在产品可再制造性评估与再制造设计技术模块，引入产品“多生命周期”的概念，引发学生思考油气装备绿色制造再制造带来的经济、社会效益，激发学生利用绿色再制造技术助力油气装备绿色低碳发展。在绿色再制造工艺技术模块，以绿色再制造工艺技术特征为切入点，介绍绿色再制造过程技术涉及的机械、物理、材料等多学科交叉融合知识，引导学生利用多学科知识全面分析和解决工程实际问题，激励学生主动探索钻研和积极进取的职业精神。在再制造产品可靠性评估模块，以我国石油史上“12·23”井喷特大安全事故为切入点，强调油气装备可靠性对油气安全生产的重要性，融入“失之毫厘，谬以千里”的风险意识，引导学生树立高度的社会责任意识，树立实事求是、严谨的治学态度，引导学生注重细节问题，树立安全的发展理念。在绿色再制造工程管理模块，引入“火神山”医院建设项目，以爱国主义教育为抓手，让学生感受“众人拾柴火焰高”“集中力量办大事”的中国力量和中国速度；结合油气装备再制造工程管理知识，培养学生的全局观意识，引导学生在工程管理过程中牢固树立“以人为本”的观念，落实质量与安全管理相关法律法规的要求。在油气装备绿色再制造工程实践模块，通过分组的形式开展项目研究学习，引导学生树立创新意识，培养创新精神，做到“知行合一”，培养学生围绕“绿色低碳、生态优先、和谐共生”的发展理念创新知识技能，解决实际问题的能力。

通过构建“模块知识—思政元素—教学目标”的映射关系，在课程教学过程中实现专业知识学习与思政教育理念的紧密融合，有利于在课程思政元素正面积极的引导下，激发学生学习的主体意识和团队意识，培养学生积极进取、严谨认真的工匠精神和科学精神，实现课程专业知识教授和综合素质培养的双重目标。

二、基于项目任务驱动的教学模式

针对“油气装备绿色再制造技术”课程教学内容实践性和综合性较强等特点，采用项目任务驱动的教学模式，以培养学生的自主学习能力、工程应用能力及团队合作能力。结合本课程的核心知识教学目标与能力培养目标，以钻采、压裂、储运、海洋平台中的典型油气装备的绿色再制造工艺流程为主线，设计项目任务要求。学生以3～4人为一组自由组队，任选1～2个课程主题内容，撰写选题报告，待任课教师评估后开始“做项目”。

根据课程教学进度，鼓励学生在学习课程理论知识的同时，利用课外时间开展项目任务，使学生能够有机会主动学习，在“学中做”“做中学”，并能学以致用。将课堂教学活动与学生“做项目”结合起来，不仅有助于学生将课程中的重要知识点贯穿起来，还有利于理论联系实际，将课程知识融入工程实践，以锻炼和提高学生的工程应用能力。

项目实施过程贯穿课程的整个教学过程，可再制造性评估、再设计、再制造拆解、再制造清洗、再制造检测、再制造加工、再制造装配、再制造可靠性评估、再制造管理等课程知识点与项目任务实施密切相关，因而，通过项目任务驱动教学，可激发学生的学习兴趣，使学生的学习目标更加明确，进而激发学生的主体意识和学习积极性，充分挖掘学生的潜力，全面提高学生的分析问题和解决实际问题的能力。

基于项目任务驱动的教学模式主要是以“做项目”为主线，以学生为主体，在开展课程教学活动过程中通过项目选题、制订计划、项目实施、项目答辩、项目评价等环节，帮助学生掌握课程专业基础知识，培养学生理论联系实际，将课程专业知识应用于工程实践的能力。

三、基于教学全过程多元化的课程考核评价方式

课程考核对保证教学效果、引导学生学习具有重要作用，在推行“非标准化考试”的基础上，本课程采取全过程多元化的考核评价体系。针对课程项目任务，采用组内自评、组间互评、教师综评的考核评价模式。在课程综合评价方面，将项目成绩（30%）、课堂表现（10%）、平时作业（10%）、期末考试（50%）计入课程总成绩，课堂表现根据学生出勤率和课堂讨论参与度进行评估，非标准答案试题占期末试卷成绩的10%。课程项目是创新性部分，倡导学生利用所学课程知识和文献调研，针对典型油气装备绿色再制造问题，设计解决方案，发挥学生学习的主体地位，将绿色低碳理念深深植入学生思考、分析、解决工程实际问题的全过程。