新工科背景下石油工程專業學生培養方式的探索

王江帥 任心晴

常州大學石油與天然氣工程學院/能源學院，江蘇 常州 213100

一、背景

2016 年，中國加入《華盛頓協議》，國內掀起了新工科的建設熱潮，“工業4．0”、大數據人工智能等互聯網技術快速發展，與“中國制造2025”“互聯網+”等經濟計劃相應，社會發展亟須培養大量新型工科科技人才［1］。2018 年9 月，教育部聯合工業和信息化部、中國工程院發布《關于加快建設發展新工科實施卓越工程師教育培養計劃2．0 的意見》［2］，為新工科背景下工科人才的培養指明了方向。

科技進步是新工科建設發展的核心要義，工科人才的培養不僅影響著高校工程教育體系建設和改革，更是為國家新工科的建設與發展提供高素質的人才隊伍。工科學生是新工科建設和發展的主要參與者，提升工科專業學生的學習能力、實踐能力、創新能力和綜合能力，適應新工科背景下社會發展，成長為能肩負科技創新使命的重要人才，是促進新工科建設發展的關鍵途徑。因此，探索新工科背景下的學生培養方式至關重要。

新工科建設蓬勃發展，對人才的需求也倒逼高校進行工程教育改革。新工科背景下人才培養模式探索過程中，要構建多元化、多樣化的人才培養模式，滿足人才培養目標和就業素質要求，在體現學科專業整體發展的同時，與地方性、行業性和人才培養定位相結合，進而促進學生終身發展。本文以常州大學石油與天然氣工程學院石油工程專業為例，探索適應時代發展的學生培養方式。

二、新工科背景下學生能力的培養

新工科背景下，學生專業知識、專業技能以及自我發展意識的能力是新工科時代競爭力的重要體現，更是高校培養學生的重要目標。因此，學生要堅持提高學習能力、創新發展能力、工程領導能力，不斷學習前沿技術適用新變化，及時獲取行業信息把握機會，創新性地對環境變化做出調整，全面發展提升就業力，才能更好地迎接挑戰。

（一）學習能力

信息化時代科學技術快速發展，傳統工業行業正面臨轉型升級，國家新工科的建設與發展亟需大量高科技工科人才，而專業技術知識是培養人才的首要標準。工科專業實踐性較強，要求高校學生掌握深厚的理論基礎和廣闊的專業實踐知識，實踐中這些知識能轉化為實際的工作能力，更好發揮自身價值；科學技術的快速發展也決定了工科專業學生必須具備不斷學習的能力和意識，學生應在學習書本知識的同時，掌握先進技術，熟悉專業前沿知識，時刻關注行業發展最新動態，努力提高自己的行業競爭力。

（二）創新發展能力

相比傳統工科，新時代對工科人才的培養提出了更高的標準和要求，更加注重人才創新意識和創新能力的培養，信息化時代是科技創新能力競爭的時代，有了創新意識和創新能力才能創造領先科技，走在行業的前沿，引領時代的發展。工科專業學生提升自我發展能力，要順應時代發展，將個人未來發展路徑與國家戰略布局相統一［3］，轉變傳統發展思維和個人定位，有目的地培養個人創新意識和創新能力，用創新思維武裝頭腦，樹立終身學習理念，不斷更新知識庫，擴大認知范圍，在實踐發展中創新發展。

（三）工程領導能力

新工科背景下，專業學生能力不僅限于技術水平，更應該具備綜合性的領導力，它具有系統性、復雜性和綜合性，是各方面能力融合發展的能力集中體［4］，只有提高工程領導能力，會分析、整合、利用行業資源，有較強的語言表達能力和組織力，才能推進團隊進步，行業技術發展。工程領導能力要求工科專業學生有意識地培養大局意識和自我控制能力，在實踐中鍛煉綜合能力，學會自我反思和自我批評，提升自我思辨力，并能根據所處的環境和當下發展狀況做出合理的判斷，進而提升自身的工程領導能力。

與傳統工科時代不同，新工科背景要求學生有較強的學習能力、創新發展能力和工科領導能力，也就是需要學生能不斷學習人工智能、云計算等前沿技術，主動獲取專業信息，能提升創新水平和綜合實踐能力。學生個人在培養自身能力的同時，高校從師資、課程、教學、實踐等各方面也進行一系列改革。在教授學生專業知識和技能的同時，更注重培養學生的自主學習能力，為未來更好適應新工科背景下技術發展打下良好基礎。

三、新工科背景下石油工程學生培養方式的探索

“工業4．0”、大數據人工智能等互聯網技術快速發展，新工科建設蓬勃發展，因此，面向智能化轉型升級是我國工程學科服務高等教育強國建設和世界創新高地建設的重要舉措［5］。工業發展向智能化轉型升級，強化了傳統工科發展的導向需求，推動了新工科背景下人才培養目標、培養方式、課程體系等多方面的改革。石油工程專業可以通過師資隊伍建設、課程體系更新、教學改革實現學科發展與新工科背景下智能化趨勢的融合，推動學科可持續發展，滿足社會對石油領域技術和教育的需求，促進國家工科發展。

（一）師資隊伍建設

人才強國、人才強校時代下，高水平人才競爭激烈，素質優良、結構合理的師資隊伍是高校學科發展的關鍵點，師資隊伍建設水平決定著學科的綜合實力和競爭力。要實現教師隊伍可持續發展，教師隊伍規模和結構滿足學校和學院高質量發展需求后，更需要提升存量教師隊伍整體質量。

加大教師引進力度。要實現高質量發展，須有相當規模的師資隊伍，學院根據石油行業發展需求，積極引進大數據、人工智能、新能源等領域的技術專家和優秀博士畢業生。

加大教師培養力度。學院積極構建科學、全面的培訓體系，將思想政治教育、法律法規及案例分析、指導經驗、人工智能技術等內容納入培訓體系，全面提升教師能力水平；積極聯系國內外知名高校和科研單位，為在職教師提供國內外深造的機會，持續提升導師指導能力和指導水平，努力創建一支有理想信念、道德情操、扎實學識的師資隊伍。

加大教師激勵力度。學院開展“最美團隊”“最美教師”等優秀教師評選活動，發揮優秀師德典型的激勵、導向、示范作用，營造以文化人、以德育人的良好氛圍，加強教師思想建設、建立育人文化；為推進高水平建設，制定相應培育激勵計劃，對教師項目、論文、專利、成果鑒定、成果獎等科研成果進行激勵。

加強校企合作。新工科背景下培養優秀人才，需要充分發揮學科產學研合作優勢，引入行業元素，考慮企業需求，企業開展實踐教學，促進人才培養與行業、產業需求相適應，教學過程與生產實踐對接，切實提高學生實踐創新能力；聘用具有行業影響力的企業專家，擴大研究生導師隊伍，提升企業導師對研究生現場知識學習與應用，促進學生全面發展。

（二）課程體系建設

學科要有前瞻意識，面向科技領域不斷凝練學科方向，根據社會需求，優化人才培養方案，建設具有融合性、貫通性、交叉性和自主性的課程體系。

定時修訂完善培養方案。培養方案要根據國家、教育部等要求，不斷進行修訂和完善，以培養基礎知識扎實、實踐能力強、具有創新精神和社會責任感的高素質優秀人才為目標，以能力導向、改革創新、國際化視野等人才培養基本原則，優化課程設置安排，根據前沿知識和技術，開設相關課程，合理設置理論課和實驗課的比例。

課程體系設計應堅持工程與科學相融合、理論與實踐相融合。石油工程專業基礎課程包括人工智能與油氣工程、高等傳熱學、高等工程熱力學和高等流體力學等學位課程。在教授專業知識的同時，也整合了計算機、材料和能源動力等學科基礎知識和方法，這有利于培養學生利用多學科知識建立工程模型和系統；油藏數值模擬、現代分析測試技術、提高采收率原理與方法、油氣井工程測控理論與方法等課程，采用“講授+實驗+團隊合作”形式，注重培養學生利用理論科學知識解決實際應用工程問題的能力。

課程體系整體上要確保其連貫性和完整性。石油工程專業課程在深化工程專業課程內容的同時，增加計算機方面學科基礎課程，拓展學科知識；科研項目、實驗實踐活動與常規課程相融合，拓展學生課程知識，可以選擇與課程教學相關的研究項目，也可以利用學科平臺研究課程教學中感興趣但未提及的內容，進一步提高綜合實踐能力，從整體上確保課程體系的完整性。

課程體系要兼具基礎性和學科交叉性。新工科背景下，石油工程課程體系以技術發展趨勢和社會需求為導向，需確保經典與前沿、交叉性與個性化要求。學科交叉指通過跨學科、跨學院的課程實現多學科的融合，這種交叉不是幾個學科專業課程的簡單拼湊，而是根據某一方向或技術實現在石油工程專業的高效應用。例如，在專業大數據智慧油田研究方向上，開設《人工智能與油氣工程》《油藏數值模擬》等課程，圍繞智慧油田、提高采收率、油氣鉆井及儲層保護等生產需求，結合人工智能、數值模擬、材料合成與改性等技術，促進非常規油氣的鉆采、提高采收率及集輸一體化等方面的研究。同時，一些專業課程依托學科平臺和科研項目，采用團隊教學方式，進而確保課程交叉性。

課程體系應堅持以自主學習為主，課程教學環節注重提高學生自主學習程度，實踐教學環境則要加深學生自主探究程度，鼓勵學生堅持問題導向式學習、依托項目式學習、小組合作式學習。大多數專業課程由課堂講授、實驗教學、自主學習三部分組成，學生需要利用課堂外的時間自主學習，理解消化課程內容并完成相應的作業，及時鞏固所學知識準備階段性的測試；課堂教學環節教師通過問題導向進行知識的教授，側重小組討論、團隊合作和項目練習等研究型學習；實驗課程則注重培養學生自主設計、開展實驗能力和團隊合作能力，需要學生根據實際問題提出假設、建立模型、收集數據、開展實驗，從知識學習變為主動探究，積極與指導教師保持交流溝通。

（三）教學方式改革

新工科背景下，隨著人工智能、大數據等新興技術在工程領域的廣泛應用與發展，對當前的教學理念與方式也提出新的要求，教師要及時更新教育理念，改變課堂教學、實踐教學、考核評價等方式，不斷拓寬培養范圍、加深培養內容，注重思辨技能和情感特質的培養。

教師要及時更新教學理念。教師只有主動識變、應變、求變，才能積極應對新工科下人工智能等科技帶來的挑戰。新時代的學生擁有較高的數字技術和個性化學習要求，教師在新形勢下要不斷提升自我，積極學習計算機等科學技術，通過研修、訪學等方式更新知識體系，拓寬教學范圍、加深教學內容；新時代需要以人的全面發展為價值追求，教學追求的價值不在于教授學生知識方面取得的結果，而在于力求發展學生的思維能力并強化學生主動探索的愿望［5］，幫助學生化知識為方法，化知識為價值，解決學生從掌握知識到運用的問題，實現由理論到實踐、從知識到智慧的飛躍。

探索創新實踐教學模式。傳統教學方法不利于培養學生創新意識和創新能力，為實現學生從被動接收理論知識到主動學習的轉變，啟發學生的創新思維，應探索理論與實踐相結合的教學方式。校企合作教學是理論與實踐相結合最有效的方式，高校為企業提供人才資源，企業為高校提供實踐基地，充分利用資源，發揮各自優勢，真正做到理論聯系實際，學生在實踐中檢驗理論、檢驗技術和方法的科學性。同時，實踐創新成果也以專利、論文等形式展現，不斷完善理論方法。

豐富考核評價方式。注重過程化考核，專業課程實行階段測驗制度，將測試成績納入期末課程成績計算，有利于學生及時學習、及時復習；推動考試改革，過程考核方式多樣化，在階段性測試、期末大考的基礎上，在教學過程中采用課堂表現、實驗報告、PPT 講解等多種考核形式，綜合評定課程成績；實驗課程重實驗動手能力和實驗操作習慣的培養，實驗成績考核多元化，課程考核成績將實驗習慣、實驗操作、實驗結果、理論考試和實驗報告納入期末考核進行綜合評定。同時，建立平時成績記分錄，制定相應的實驗行為規定，違反相應規定扣分處理。

在考核評價中，更要高度重視學生科技創新能力的培養，在政策上對創新給予大力支持，如制定相應的科技創新激勵機制，設立科技創新獎學金，獎勵在各類創新競賽中取得優異成績的學生，培養學生創新意識，并激勵學生努力提升創新能力；以評優評先為抓手，在評選機制上突出創新能力的重要性，適當增加創新成果的評分比重，能更好引導和激發學生的創新積極性。