基于“專思創融合”理念的“巖石物理學基礎”課程教學改革研究

2023-09-12 16:31:05熊健劉向君

科教導刊 2023年15期

熊健劉向君

摘要“巖石物理學基礎”是油氣特色高校勘查技術與工程專業的核心專業課。文章以“巖石物理學基礎”課程為例，以“專思創融合”為目標，充分挖掘課程知識點的思政元素和創新創業元素，優化教學設計和教學方法，推進課程思政和創新創業思維的建設，增強“專業教育―思政教育―創新創業教育”的協同效應，促進該專業人才培養質量的提升，對我國的能源安全有著重要的意義。

關鍵詞巖石物理學基礎；專思創融合；思政元素

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.15.030

隨著“雙碳”戰略實施，我國能源礦產勘探開發利用快速轉向深部復雜地層和大洋等特殊環境，以及天然氣水合物、頁巖氣等非常規資源和地熱等可再生能源的利用，這些資源的高效勘探開發離不開創新型人才的支持，這對人才質量提出了新要求，也對高校在培養人才的創新能力方面提出了更高的要求。同時，隨著信息時代新媒體的崛起，對大學生思想影響較大，造成部分大學生在價值觀、政治信仰等方面出現不同程度的問題[1-2]，且隨著立德樹人教育方針的提出，思政元素如何融入專業課程教學活動中已成為高校教師的必選課題。此外，2017年和2022年，西南石油大學（以下簡稱“我校”）連續兩次入選“雙一流”學科建設高校，2021年，我校勘查技術與工程專業通過工程教育專業認證，且在2022年入選“國家級一流本科專業”建設點，“雙一流”建設需要提升人才培養質量，也對勘查專業學生的培養目標提出了更高的要求，需要培養具有較高創新能力且具有高尚道德情操、良好品德的綜合型人才[3-4]，更需要實現“價值塑造、能力培養、知識傳授”的教學目標，這離不開學校專業教育、創新創業教育和思政教育的協同。目前，已有較多高校教師進行了多年的教學改革實踐研究，在不同專業和不同課程中進行了“專思”融合[5-6]、“專創”融合[7-8]、“思創”融合[9]等探索實踐，取得了一定的成效；同時也有較多高校教師在不同專業課程中進行了“專思創”融合的教學實踐[10-12]。然而，考慮到不同高校、不同專業、不同課程在教學實際條件方面存在較大差異，專業教育、思政教育和創新創業教育并未實質性地形成有機融合。基于此背景，本文以西南石油大學勘查技術與工程專業為例，總結“巖石物理學基礎”課程的教學現狀，以該課程為載體，將思政元素和創新創業元素融入教學過程中，初步構建“專思創”融合的課程體系，有助于提升勘查技術與工程專業的人才培養質量。

1“巖石物理學基礎”課程的教學現狀

隨著我國能源礦產勘探開發利用快速轉向深部復雜地層和大洋等特殊環境，以及天然氣水合物、頁巖氣等非常規資源和地熱等可再生能源的利用，加之國民經濟快速發展對地下空間資源開發利用、對地震等地質災害準確預測等的迫切需要，地球物理勘探技術快速發展與突破的重要性已被廣大科技工作者越來越廣泛和深入地認識到，技術的創新與進步亟待巖石物理研究的突破。由于巖石物理研究和應用領域長期的分割性，現有的相關書籍，或者以地震巖石物理，或者以巖石的導電特性，或者以巖石力學，或者以油氣層巖石物理為對象展開，國內外還未見到全面系統介紹巖石物理學相關研究內容及發展的書籍（見表1），尤其針對油氣特色領域。為此，針對西南石油大學的油氣特色，課程教師團隊編寫了一部內容涵蓋相對較全面的“巖石物理學基礎”教材[13]。作為勘查專業的本科生，其面向對象為地下地質體，既包括巖石，也涵蓋巖石中的各種流體，系統全面學習、理解并架構巖石物理學的相關基礎知識，對其今后主動利用巖石所具有的已知的不同“場”物理屬性或挖掘利用巖石的新的特殊“場”物理屬性（如表2），認識和分析地下巖石及其流體的性質是至關重要的。

通過“巖石物理學基礎”課程的教學，培養學生綜合應用地質學、物理學、巖石力學等多學科知識分析巖石物理現象的能力，提高學生設計和運用巖石物理實驗方法獲取油氣資源評價及地層其他性質評價所需參數的能力，進而提高學生的創新思維和創新意識。然而，“巖石物理學基礎”涉及力學、聲學、電學、普通地質、巖石學、地球化學等基礎知識，其研究對象及研究內容決定了其是實驗性、基礎性、綜合性和多學科交叉性較強的學科[13]。這說明了該課程教學內容覆蓋廣且較多，包括巖石的基本物性、力學性質、電學性質、聲學性質、磁學性質、熱學性質、放射性等，具有知識點煩瑣且分散、專業術語多等特點，且有些知識點較抽象，不易理解和掌握。該課程基礎性、理論性較強且涉及多個不同學科，章與章之間相對較獨立，聯系不緊密，理論知識較多來自實驗、缺少嚴格數學推導過程等。總體而言，“巖石物理學基礎”課程具有知識點較多、較雜與學時較少的特點，這為該課程的教學帶來一定挑戰。

基于“巖石物理學基礎”教學改革，教師在講授專業理論知識時，將科研成果與教學結合起來，引入創新創業元素，引導學生思考，培養學生的獨立思考能力，進而提高學生分析問題、提出問題和解決問題的能力，提升學生的創新思維和創新能力，同時引入思政元素，進行思政教育，增強學生的社會責任感和使命感，幫助學生樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀，也讓學生養成良好的職業道德，這將更好地實現“全員、全過程、全方位的”三全育人和“價值塑造、能力培養、知識傳授”三位一體的教學目標，提升人才培養的質量。隨著創新性國家戰略和立德樹人教育方針的提出，創新創業教育和思政教育融入“巖石物理學基礎”的教學過程中是必然趨勢，是推動勘查專業學生培養質量的重要抓手。然而，在該課程教學過程中進行思政教育、創新創業教育深度融合的研究相對較少，為了更好發揮專業教育、創新創業教育和思政教育的協同作用，在已有課程體系的基礎上，需要建設該課程的專業―思政―創新創業體系。

2專業―思政―創新創業體系建設

在課堂教學改革實踐中，已有高校教師對不同專業、不同課程進行了“專思創”融合教學模式的研究[10-12]，探討了專業教育、思政教育與創新創業教育間的關系，以促進三者的有機融合，取得了較好的教學效果。課程教師團隊從理念轉變、內容創新和體系完善三個方面進行“專思創”融合的教學改革實踐，形成了“思政引領、專創融合”的人才培養模式。首先在“巖石物理學基礎”課程的知識點中深入挖掘有效的思政元素和創新創業元素，通過人物事跡、故事、重大工程案例、時政等引入課堂教學活動中，充分發揮思政元素和創新創業元素的協同效應；其次在教學資源、教學方法等方面進行完善和改進，以實現專業教育、思政教育和創新創業教育之間的相互融合和相互促進（如圖1）。

2.1專業教育

在油氣資源的勘探開發領域，巖石物理學主要研究巖石的礦物組成、壓力、溫度、孔隙度、滲透率、流體飽和度、裂縫、含氣量、巖石的力學強度等儲層參數與其密度、聲波速度、電阻率、核磁特性等物理參數之間的關系，為油氣地球物理探測技術的建立奠定基礎。巖石物理學研究的實際問題包括正問題（正演）、反問題（反演）和應用問題，其中通過巖石本身的性質和變化來研究其物理性質的變化為正演，而通過巖石物理性質反過來推演巖石的性質為反演。油氣資源的勘探開發過程中儲層參數與物理參數之間正演和反演過程的研究揭示了巖石物理的響應機制，以實現油氣儲層參數與物理參數之間的聯系。通過該過程的學習，引導學生思考，激發學生的學習熱情，增強學生的科研思維。

2.2思政教育

以課程知識點為基礎，引入思政元素，推進課程思政建設。課程思政融入的方法包括：①結合巖石物理領域的國內外名人及事跡，激發學生的學習熱情，培養學生良好的品德，啟發學生建立正確的世界觀、人生觀、價值觀；②通過西氣東輸、南水北調、三峽大壩等重大工程，讓學生深刻體會以創新發展為核心的時代精神、社會主義文化自信，堅定實現中華民族偉大復興的目標；③以時政新聞案例為載體，闡述環保、能源安全、“雙碳”目標等國家政策，引導學生形成服務社會的責任感和使命感等；④基于課程實驗中如何正確記錄和處理實驗數據，強調學術誠信的重要性，引導學生尊重實驗現象，幫助學生樹立嚴謹的科學態度和學術素養。

2.3創新創業教育

以課程知識點為基礎，引入創新創業元素，提升學生的創新能力。創新創業元素融入的方法包括：①結合巖石物理領域的國內外名人及事跡，激發學生科研熱情；②通過西氣東輸、南水北調、三峽大壩等重大工程，讓學生感受團隊協作的力量、精益求精的科學精神，分析解決問題的能力，引導學生注重創新中的質量意識；③以時政新聞案例為載體，闡述環保、能源安全、“雙碳”目標等國家政策，激發學生的科研熱情，培養學生的創新思維；④基于實驗報告的改革和增加探索性實驗，激發學生對實驗的興趣，提高學生分析和解決問題的能力，有助于學生形成科學的思維方式；⑤鼓勵學生參加“互聯網+”“全國大學生測井技能大賽”“‘東方杯全國大學生勘探地球物理大賽”等創新性實踐活動，培養學生的團隊協作意識和創造性思維，培養學生綜合運用知識解決問題的能力。

2.4專業―思政―創新創業體系

根據課程的教學內容，依據學院專業特色，結合石油與天然氣領域、地質工程領域，挖掘該課程的思政要素和創新創業元素，適當穿插入教學內容中，構建了該課程的專業―思政―創新創業體系，如表3所示。

3結語

以“專思創融合”為目標，融合思政理念和創新創業思維，充分挖掘課程知識點中蘊含的思政元素和創新創業元素，通過人物事跡、故事、時政等引入思政元素和創新創業元素，推進課程思政和創新創業思維的建設，以此提高“巖石物理學基礎”課程教學水平和教學效果，提升我校勘查專業的人才培養質量。