新工科背景下石油工程專業畢業設計教學改革探索

摘要：隨著新工科建設的推進，石油工程專業畢業設計教育亟待改革，以適應工程教育革新的要求和行業實際需求。針對石油工程專業的教育模式進行深入分析，發現教學與行業需求之間存在脫節現象，提出相應的教學改革措施。通過改進教學內容與方式，引入校企合作與案例教學，縮小理論教學與工程實踐之間的差距，提升畢業設計的質量和教學效果。這一教學改革不僅為石油工程專業提供切實可行的教學改革方案，也為其他工程專業的教學改革提供借鑒。

0 引言

當今世界科學技術不斷發展，經濟社會快速變革，石油行業和油氣田企業對高素質專業人才的需求不斷增加，傳統的石油工程專業畢業設計教學模式已經難以滿足社會需求[1]。長期以來，石油工程專業畢業設計教學模式存在一些問題，如不利于培養學生的實踐應用能力和創新能力等[2-3]。新工科是指一種基于跨學科合作、注重實踐應用和創新的工程教育理念[4]，這一理念強調工程教育要與不斷變化的社會需求和科技進步相結合，培養具備跨學科知識和綜合能力的工程師。目前，新工科理念逐漸深入人心，反映了工程教育的不斷創新和發展趨勢[5-6]。在新工科背景下，石油工程專業畢業設計教學改革已經成為當前石油高校教育改革的熱點之二[7-8]，以順應新時代新形勢對專業人才的需求。中國石油大學（北京）克拉瑪依校區結合石油工程專業畢業設計教學的具體情況，采取有針對性的改革措施，對石油工程專業畢業設計教學改革起到了一定的推進作用，某些成功經驗也可以為相關專業畢業設計教學改革提供參考。

1新工科背景分析

新工科建設對于深化我國工程教育改革、培養高素質工程人才具有重要意義。新工科教育的顯著特點在于強調跨學科知識融合、產學研深度合作和工程實踐能力培養，這指引了石油工程專業畢業設計教學應該注重強化跨學科知識整合，深化校企合作機制，著力提升學生的創新能力、實操能力與問題解決能力。

信息技術的迅猛發展催生了數字化實驗室、模擬平臺和虛擬仿真等新技術工具，這些已成為新工科教育發展的重要驅動力。石油工程專業畢業設計教學改革需充分借助此類技術手段，通過優化教學質量、激發學習興趣來強化學生的工程實踐能力。在人才培養維度，傳統工程教育存在重專業知識輕綜合素質的問題，新工科教育模式下，石油工程專業畢業設計教學必須兼顧創新思維培養，引導學生開展自主創新探索，同時將畢業設計打造成創業實踐平臺，通過激發學生的創業激情來培育他們的團隊合作精神。

從產業協同角度看，以新工科建設為抓手，持續深化工程教育改革的關鍵在于與產業界的深度融合。石油工程專業畢業設計教學改革需與企業建立緊密合作關系，通過對接行業實際需求，提升學生解決工程實際問題的能力。

然而，新工科教育的推進面臨多重挑戰，如傳統教育體系中的課程設置、教學方法和評價機制難以適應新工科要求，亟待系統性改革；高校與企業、科研院所等外部資源的合作存在壁壘，如何實現深度資源共享是亟待破解的難題；教師需具備跨學科整合能力，以引領學生開展創新性工程實踐，這對師資水平提出了更高要求。面對新工科教育的機遇與挑戰，石油工程專業畢業設計教學改革需緊跟教育發展潮流，在融合新技術工具、深化產教融合的基礎上，著力培養學生的實踐能力與創新精神，從而為石油工程領域輸送適應時代需求的專業人才，推動行業技術創新與發展。

2 石油工程專業教學現狀與畢業設計教學要求

2.1行業需求與教學脫節問題

前期專業教學是畢業設計的重要基礎。通過詳細分析行業需求，審視當前石油工程專業教學內容，發現其中存在與行業實際環境脫節的問題。據此，比較行業標準與教學計劃，有針對性地設計調整方案，如增加新的課程內容，引入與當下行業密切相關的石油數據分析軟件應用于實際課程，同時強化安全環保教育，并注重團隊合作能力與溝通技能的提升，解決流程如圖1所示。通過梳理分析，總結出詳細的石油工程行業需求與教學現狀對照表（表1）。表1揭示了若干在理論授課和實驗操作層面與現實脫節的關鍵問題。例如：深水鉆井技術課程的實踐環節稀缺、海上油氣田開發教學內容老化、數據分析與處理課程與行業實際應用差距過大、石油工程軟件應用的教學時間嚴重不足等。

應采用多元化途徑縮短行業與教學之間的距離，如引進深水鉆井技術相關課程和實際操作設備，注重項目管理與經濟評估的實戰教學，增加企業實習機會，促進學生將理論與實踐相結合。同時，進一步強化行業規范與標準在課堂中的地位，更新教材內容，以期讓學生在校期間能充分接觸并理解當前最新的石油行業規范。改革實施后，收集和分析反饋信息實現教育體系的閉環管理。教學改革的最終目標是為石油工程專業學生提供更接近行業標準的實際操作經驗和知識體系，確保學生畢業后能更好地適應行業發展。

2.2畢業設計教學要求

畢業設計作為本科教育最終的綜合性實踐教學環節，承擔著深化、檢驗前期教學成果的作用。其核心目標是通過學生在導師指導下獨立完成工程設計或研究課題，全面檢驗其綜合運用多學科理論、知識與方法的能力，并重點訓練其科研能力、創新能力和解決復雜工程問題的能力。具體培養目標涵蓋五個方面：1）培養學生運用基本理論、知識與技能分析解決實際問題的能力；2）培養學生嚴謹的科學態度、理論聯系實際和運用科學方法論的能力；3）通過完成具有實際或理論意義的課題，使學生接受科研方法訓練，鞏固擴展專業知識；4）強化學生分析設計、計算、實驗、文獻、計算機應用及表達等綜合技術能力；5）激發學生的創新意識與實踐能力。選題需緊密結合油氣生產、科研或工程實際，確保題目具備理論深度、實踐價值且難度適中，能有效支撐對復雜工程問題解決能力的綜合培養。實施中嚴格實行“一人一題”，鼓勵企業導師參與，貫徹因材施教理念，促進學生能力提升。作為本科教學的總結性環節，畢業設計課程要求學生通過獨立研究與設計，實現理論知識向實踐能力的轉化，最終具備解決本專業復雜工程問題的綜合素養。其以獨立性、綜合性、實踐性為突出特點，是人才培養方案中承前啟后的核心環節，對塑造學生的實踐能力、創新精神和職業競爭力具有不可替代的作用。

在新工科背景下，石油工程專業教學改革迫切需要同步更新其畢業設計教學要求，以培養學生的工程實踐能力和創新思維。為此，筆者構建了具體的石油工程專業畢業設計教學要求，如表2所示。依據教學目標精心設計了每個環節的任務與目標，并為每項任務制定了明確的工作成果要求和驗收標準，以確保學生在每個步驟都能達到既定學習效果。

實踐中發現問1）在選題與立項環節，要求學生在導師指導下針對石油工程實際問題，科學選取與行業需求相結合的課題，并提出初步研究計劃。該環節注重選題的創新性和實用性，以此作為評價學生能力的重要標準。2）在資料收集與分析環節，要求學生利用現代信息技術手段廣泛搜集與課題相關的高質量學術論文和行業標準等，完成資料匯編和深入分析。工作成果要求包括有效性、完整性和時效性，保障學生立項依據的科學性與前沿性。3）在實驗與仿真環節，畢業設計中的實驗方法與工具的運用尤為關鍵。學生不僅需要熟悉實驗設備的操作，還需掌握仿真軟件的使用，旨在通過實驗驗證或數值模擬提高設計的可靠性。驗收標準著重考查實驗結果的準確性和仿真的逼真度。4）在設計開發環節，學生需依托數據分析結果，采用適當的設計軟件進行石油工程方案的具體設計工作。完成具有合理性、安全性和經濟性的設計圖紙與說明書，滿足行業實際應用需求。5）結果分析環節要求學生深入分析設計成果的實際應用效果，指出存在的不足和改進空間。通過數據對比分析與利用統計學工具進行評估，提出全面深入的分析報告。6）畢業設計論文編寫環節至關重要，要求學生運用規范的學術寫作方法撰寫表述清晰、邏輯嚴謹的論文來系統闡述設計過程和結果。7）答辯準備與畢業設計答辯環節是學生展示整體設計成果的重要階段，學生需熟練運用PPT和答辯技巧全面展示設計實力，并具備回應評審問題的即時應變能力。

根據表2全面改進畢業設計教學體系，不僅能幫助學生將理論與實踐相結合，還能激發其創新潛能，為畢業生的綜合素質提升和未來職業發展奠定堅實的基礎。

3石油工程專業畢業設計教學改革實踐

3.1教學內容與方式創新

在新工科背景下，石油工程專業畢業設計教學模式正面臨前所未有的挑戰和改革機遇。鑒于這一形勢，深入分析當前行業對人才的需求，并據此重新設計課程體系，確保畢業設計的實踐性和前瞻性。課程體系根據教學內容與方式創新流程圖（圖2）的指導，引入新技術和實驗平臺，同時更新教學大綱，撰寫切實可行的教學案例。這些改進措施旨在培養學生的創新能力和實踐技能，以滿足新工科背景下石油工程專業人才培養的素質要求。

以項目驅動的方式組織教學團隊，確保教學團隊成員之間的多學科交叉和協同合作。采用“雙導師型”教師團隊，即集學術研究和行業應用于一體的教師隊伍，確保教學內容既有理論深度又有實踐廣度。課程實施期間，鼓勵學生參與實驗平臺的開發，以實際操作項目來驗證理論知識的應用效果，提高課程內容的吸引力和有效性。

課程結束后，教學團隊收集學生和行業專家的反饋，這些反饋將成為持續改進教學內容和方法的寶貴資源。利用這些反饋信息，教學團隊不斷調整和優化教學大綱，更新教學案例，以確保教學內容始終貼合行業發展趨勢。此外，定期審視和刷新所涉及的技術和工具，保證學生能夠掌握前沿的行業工具和技能。

總體而言，這種以行業需求為導向、以技術進步為支撐的教學內容與方式創新不僅有效提升了畢業設計教學質量，更促進了學生的全面發展。實踐表明，通過這些改革措施，石油工程專業畢業設計教學可以培養出既具備深厚理論基礎又有強大實踐能力的工程技術人才。

3.2校企合作與案例教學

在新工科背景下，針對石油工程專業畢業設計教學改革，推行校企合作和案例教學的方法，旨在提升學生的實踐能力和解決實際問題的能力。學校聯合多家石油企業，如中石油新疆油田公司、西部鉆探公司等，共同設計畢業項目，確保項目的實際意義和技術難度符合當前行業需求。在此框架下，學生必須運用在學科交叉課程體系構架中學到的知識，并且在創新育人實踐平臺上進行實際操作，實現理論與實踐的有機結合。改革的實施步驟是：1）與合作企業共同制定符合石油工程專業要求的項目清單，確保項目涵蓋油田勘探、鉆井、采油等關鍵領域。2）依據企業的真實案例構建案例庫，每個案例詳細描述油田開發過程中可能遇到的問題和解決方案。3）要求學生以小組形式對指定案例進行深入研究，分析案例問題，設計實驗，進行數據分析。在教學過程中，強調學生能力的實際運用，包括數據分析、項目管理、團隊協作等。每個小組的項目實施由指導教師和企業導師雙重指導和評估，以確保學生得到的反饋既符合學術標準又貼近工業要求。4）期末學生需要提交一份綜合報告并進行公開答辯，該報告要詳細闡述問題解決過程、結果和分析。

以下是一個石油工程專業畢業設計教學典型案例，由此案例可進一步說明畢業設計教學模式革新和實踐的價值。

2024年，中國石油大學（北京）克拉瑪依校區聯合中石油新疆油田公司技術專家，面向石油工程專業學生開展“瑪湖凹陷致密礫巖油藏水平井壓裂參數優化”課題選擇。該畢業設計選題直接源自企業技術難點。校企雙方組建聯合指導組，提供瑪131井區地質信息數據包。10名學生組成攻關小組，基于理論課程所學，在非常規油氣開發創新平臺上完成數據驅動建模、參數敏感性分析、方案迭代驗證三項核心任務。最終畢業設計方案用于瑪湖油田MaHW6323井壓裂施工，產量達42噸／日，較鄰井提升 18% 。該畢業設計研究成果被納入新疆油田公司油井壓裂設計指南，五名學生獲企業優先錄用。實踐表明，參與該案例的學生在工程決策和應用創新能力上明顯優于傳統畢業設計組的學生，印證了真題真做對彌合產教鴻溝的重要價值。

對1000名學生進行實證研究，使用多變量統計分析方法評估教學成效。結果表明，學生在實踐技能、創新思維和問題解決能力等方面均有顯著提升。本研究實施期間，累計投入500小時的教師培訓，構建100多個畢業設計案例，并獲得10家合作企業的積極反饋。

4結論

1）石油工程專業畢業設計教學改革需要與時俱進，緊跟行業發展的需求。傳統的畢業設計往往停留在理論知識的表達和實踐操作的簡單應用上，而現代石油工程領域需要工程技術人才具備更加全面的能力，如創新思維、團隊協作、跨學科交叉等。因此，石油工程專業畢業設計教學應該更加注重培養學生跨學科融合和解決工程實際問題的能力。

2）石油工程專業畢業設計教學改革需要強化實踐教學環節，注重培養學生的實際動手能力。新工科教育強調“實踐一理論一實踐”的教學模式，因此在畢業設計教學中要注重對學生實際操作能力的培養，引導學生在實踐中學習、在實踐中發現問題、在實踐中解決問題。

3）石油工程專業畢業設計教學改革需要加強對學生創新能力的培養。創新是推動行業不斷發展的重要驅動力之一。畢業設計教學應該引導學生從理論和實踐中發現問題，激發他們的創新思維，培養他們解決問題的能力。

4）石油工程專業畢業設計教學改革需要加強與企業的合作交流。畢業設計不應該停留在學校內部，而應該與企業進行深入合作，讓學生更好地了解實際工程問題，了解行業發展需求，為畢業設計題目擬定提供更加實際的指導。

5 參考文獻

[1］劉嘉，張煥芝，楊金華，等．全球油氣勘探開發形勢及技術發展趨勢[J]．世界石油工業，2019，26（6）：6-11.

[2]劉鵬，盧奕澤，李先林．石油工程專業校企合作模式探索[J].科學咨詢，2023（9）：87-89.

[3]薛永超，曹仁義，李俊鍵，等．新工科背景下石油工程專業課程思政建設初探[J].大學教育，2023（2）：24-26.

[4]鐘登華．新工科建設的內涵與行動［J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[5]張紅亮，魏玉光，張進川．新工科背景下鐵道運輸專業方向實習課程教學改革與探索［J]．高教學刊，2024，10（14）：132-135.

[6］李聰波，林利紅，湯寶平，等．新工科建設背景下機械制造技術基礎課程建設探索［J]．高等建筑教育，2020，29（2）：23-28.

[7]蔡文斌，馬先林，劉易非，等．新工科背景下石油工程專業人才培養模式研究[J].化工設計通訊，2023，49（3）：109-111.

[8]馮其紅，王志華，齊寧．面向新工科的石油工程專業改造升級路徑研究與實踐［J].高等工程教育研究，2021（5）：34-38.