新工科背景下石油工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)方式的探索

王江帥 任心晴

常州大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院/能源學(xué)院，江蘇 常州 213100

一、背景

2016 年，中國加入《華盛頓協(xié)議》，國內(nèi)掀起了新工科的建設(shè)熱潮，“工業(yè)4．0”、大數(shù)據(jù)人工智能等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展，與“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”等經(jīng)濟(jì)計(jì)劃相應(yīng)，社會(huì)發(fā)展亟須培養(yǎng)大量新型工科科技人才［1］。2018 年9 月，教育部聯(lián)合工業(yè)和信息化部、中國工程院發(fā)布《關(guān)于加快建設(shè)發(fā)展新工科實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃2．0 的意見》［2］，為新工科背景下工科人才的培養(yǎng)指明了方向。

科技進(jìn)步是新工科建設(shè)發(fā)展的核心要義，工科人才的培養(yǎng)不僅影響著高校工程教育體系建設(shè)和改革，更是為國家新工科的建設(shè)與發(fā)展提供高素質(zhì)的人才隊(duì)伍。工科學(xué)生是新工科建設(shè)和發(fā)展的主要參與者，提升工科專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合能力，適應(yīng)新工科背景下社會(huì)發(fā)展，成長為能肩負(fù)科技創(chuàng)新使命的重要人才，是促進(jìn)新工科建設(shè)發(fā)展的關(guān)鍵途徑。因此，探索新工科背景下的學(xué)生培養(yǎng)方式至關(guān)重要。

新工科建設(shè)蓬勃發(fā)展，對人才的需求也倒逼高校進(jìn)行工程教育改革。新工科背景下人才培養(yǎng)模式探索過程中，要構(gòu)建多元化、多樣化的人才培養(yǎng)模式，滿足人才培養(yǎng)目標(biāo)和就業(yè)素質(zhì)要求，在體現(xiàn)學(xué)科專業(yè)整體發(fā)展的同時(shí)，與地方性、行業(yè)性和人才培養(yǎng)定位相結(jié)合，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生終身發(fā)展。本文以常州大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院石油工程專業(yè)為例，探索適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的學(xué)生培養(yǎng)方式。

二、新工科背景下學(xué)生能力的培養(yǎng)

新工科背景下，學(xué)生專業(yè)知識、專業(yè)技能以及自我發(fā)展意識的能力是新工科時(shí)代競爭力的重要體現(xiàn)，更是高校培養(yǎng)學(xué)生的重要目標(biāo)。因此，學(xué)生要堅(jiān)持提高學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新發(fā)展能力、工程領(lǐng)導(dǎo)能力，不斷學(xué)習(xí)前沿技術(shù)適用新變化，及時(shí)獲取行業(yè)信息把握機(jī)會(huì)，創(chuàng)新性地對環(huán)境變化做出調(diào)整，全面發(fā)展提升就業(yè)力，才能更好地迎接挑戰(zhàn)。

（一）學(xué)習(xí)能力

信息化時(shí)代科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，傳統(tǒng)工業(yè)行業(yè)正面臨轉(zhuǎn)型升級，國家新工科的建設(shè)與發(fā)展亟需大量高科技工科人才，而專業(yè)技術(shù)知識是培養(yǎng)人才的首要標(biāo)準(zhǔn)。工科專業(yè)實(shí)踐性較強(qiáng)，要求高校學(xué)生掌握深厚的理論基礎(chǔ)和廣闊的專業(yè)實(shí)踐知識，實(shí)踐中這些知識能轉(zhuǎn)化為實(shí)際的工作能力，更好發(fā)揮自身價(jià)值；科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展也決定了工科專業(yè)學(xué)生必須具備不斷學(xué)習(xí)的能力和意識，學(xué)生應(yīng)在學(xué)習(xí)書本知識的同時(shí)，掌握先進(jìn)技術(shù)，熟悉專業(yè)前沿知識，時(shí)刻關(guān)注行業(yè)發(fā)展最新動(dòng)態(tài)，努力提高自己的行業(yè)競爭力。

（二）創(chuàng)新發(fā)展能力

相比傳統(tǒng)工科，新時(shí)代對工科人才的培養(yǎng)提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，更加注重人才創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，信息化時(shí)代是科技創(chuàng)新能力競爭的時(shí)代，有了創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力才能創(chuàng)造領(lǐng)先科技，走在行業(yè)的前沿，引領(lǐng)時(shí)代的發(fā)展。工科專業(yè)學(xué)生提升自我發(fā)展能力，要順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，將個(gè)人未來發(fā)展路徑與國家戰(zhàn)略布局相統(tǒng)一［3］，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)發(fā)展思維和個(gè)人定位，有目的地培養(yǎng)個(gè)人創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，用創(chuàng)新思維武裝頭腦，樹立終身學(xué)習(xí)理念，不斷更新知識庫，擴(kuò)大認(rèn)知范圍，在實(shí)踐發(fā)展中創(chuàng)新發(fā)展。

（三）工程領(lǐng)導(dǎo)能力

新工科背景下，專業(yè)學(xué)生能力不僅限于技術(shù)水平，更應(yīng)該具備綜合性的領(lǐng)導(dǎo)力，它具有系統(tǒng)性、復(fù)雜性和綜合性，是各方面能力融合發(fā)展的能力集中體［4］，只有提高工程領(lǐng)導(dǎo)能力，會(huì)分析、整合、利用行業(yè)資源，有較強(qiáng)的語言表達(dá)能力和組織力，才能推進(jìn)團(tuán)隊(duì)進(jìn)步，行業(yè)技術(shù)發(fā)展。工程領(lǐng)導(dǎo)能力要求工科專業(yè)學(xué)生有意識地培養(yǎng)大局意識和自我控制能力，在實(shí)踐中鍛煉綜合能力，學(xué)會(huì)自我反思和自我批評，提升自我思辨力，并能根據(jù)所處的環(huán)境和當(dāng)下發(fā)展?fàn)顩r做出合理的判斷，進(jìn)而提升自身的工程領(lǐng)導(dǎo)能力。

與傳統(tǒng)工科時(shí)代不同，新工科背景要求學(xué)生有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新發(fā)展能力和工科領(lǐng)導(dǎo)能力，也就是需要學(xué)生能不斷學(xué)習(xí)人工智能、云計(jì)算等前沿技術(shù)，主動(dòng)獲取專業(yè)信息，能提升創(chuàng)新水平和綜合實(shí)踐能力。學(xué)生個(gè)人在培養(yǎng)自身能力的同時(shí)，高校從師資、課程、教學(xué)、實(shí)踐等各方面也進(jìn)行一系列改革。在教授學(xué)生專業(yè)知識和技能的同時(shí)，更注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，為未來更好適應(yīng)新工科背景下技術(shù)發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。

三、新工科背景下石油工程學(xué)生培養(yǎng)方式的探索

“工業(yè)4．0”、大數(shù)據(jù)人工智能等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展，新工科建設(shè)蓬勃發(fā)展，因此，面向智能化轉(zhuǎn)型升級是我國工程學(xué)科服務(wù)高等教育強(qiáng)國建設(shè)和世界創(chuàng)新高地建設(shè)的重要舉措［5］。工業(yè)發(fā)展向智能化轉(zhuǎn)型升級，強(qiáng)化了傳統(tǒng)工科發(fā)展的導(dǎo)向需求，推動(dòng)了新工科背景下人才培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)方式、課程體系等多方面的改革。石油工程專業(yè)可以通過師資隊(duì)伍建設(shè)、課程體系更新、教學(xué)改革實(shí)現(xiàn)學(xué)科發(fā)展與新工科背景下智能化趨勢的融合，推動(dòng)學(xué)科可持續(xù)發(fā)展，滿足社會(huì)對石油領(lǐng)域技術(shù)和教育的需求，促進(jìn)國家工科發(fā)展。

（一）師資隊(duì)伍建設(shè)

人才強(qiáng)國、人才強(qiáng)校時(shí)代下，高水平人才競爭激烈，素質(zhì)優(yōu)良、結(jié)構(gòu)合理的師資隊(duì)伍是高校學(xué)科發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)，師資隊(duì)伍建設(shè)水平?jīng)Q定著學(xué)科的綜合實(shí)力和競爭力。要實(shí)現(xiàn)教師隊(duì)伍可持續(xù)發(fā)展，教師隊(duì)伍規(guī)模和結(jié)構(gòu)滿足學(xué)校和學(xué)院高質(zhì)量發(fā)展需求后，更需要提升存量教師隊(duì)伍整體質(zhì)量。

加大教師引進(jìn)力度。要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，須有相當(dāng)規(guī)模的師資隊(duì)伍，學(xué)院根據(jù)石油行業(yè)發(fā)展需求，積極引進(jìn)大數(shù)據(jù)、人工智能、新能源等領(lǐng)域的技術(shù)專家和優(yōu)秀博士畢業(yè)生。

加大教師培養(yǎng)力度。學(xué)院積極構(gòu)建科學(xué)、全面的培訓(xùn)體系，將思想政治教育、法律法規(guī)及案例分析、指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)、人工智能技術(shù)等內(nèi)容納入培訓(xùn)體系，全面提升教師能力水平；積極聯(lián)系國內(nèi)外知名高校和科研單位，為在職教師提供國內(nèi)外深造的機(jī)會(huì)，持續(xù)提升導(dǎo)師指導(dǎo)能力和指導(dǎo)水平，努力創(chuàng)建一支有理想信念、道德情操、扎實(shí)學(xué)識的師資隊(duì)伍。

加大教師激勵(lì)力度。學(xué)院開展“最美團(tuán)隊(duì)”“最美教師”等優(yōu)秀教師評選活動(dòng)，發(fā)揮優(yōu)秀師德典型的激勵(lì)、導(dǎo)向、示范作用，營造以文化人、以德育人的良好氛圍，加強(qiáng)教師思想建設(shè)、建立育人文化；為推進(jìn)高水平建設(shè)，制定相應(yīng)培育激勵(lì)計(jì)劃，對教師項(xiàng)目、論文、專利、成果鑒定、成果獎(jiǎng)等科研成果進(jìn)行激勵(lì)。

加強(qiáng)校企合作。新工科背景下培養(yǎng)優(yōu)秀人才，需要充分發(fā)揮學(xué)科產(chǎn)學(xué)研合作優(yōu)勢，引入行業(yè)元素，考慮企業(yè)需求，企業(yè)開展實(shí)踐教學(xué)，促進(jìn)人才培養(yǎng)與行業(yè)、產(chǎn)業(yè)需求相適應(yīng)，教學(xué)過程與生產(chǎn)實(shí)踐對接，切實(shí)提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力；聘用具有行業(yè)影響力的企業(yè)專家，擴(kuò)大研究生導(dǎo)師隊(duì)伍，提升企業(yè)導(dǎo)師對研究生現(xiàn)場知識學(xué)習(xí)與應(yīng)用，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

（二）課程體系建設(shè)

學(xué)科要有前瞻意識，面向科技領(lǐng)域不斷凝練學(xué)科方向，根據(jù)社會(huì)需求，優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，建設(shè)具有融合性、貫通性、交叉性和自主性的課程體系。

定時(shí)修訂完善培養(yǎng)方案。培養(yǎng)方案要根據(jù)國家、教育部等要求，不斷進(jìn)行修訂和完善，以培養(yǎng)基礎(chǔ)知識扎實(shí)、實(shí)踐能力強(qiáng)、具有創(chuàng)新精神和社會(huì)責(zé)任感的高素質(zhì)優(yōu)秀人才為目標(biāo)，以能力導(dǎo)向、改革創(chuàng)新、國際化視野等人才培養(yǎng)基本原則，優(yōu)化課程設(shè)置安排，根據(jù)前沿知識和技術(shù)，開設(shè)相關(guān)課程，合理設(shè)置理論課和實(shí)驗(yàn)課的比例。

課程體系設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持工程與科學(xué)相融合、理論與實(shí)踐相融合。石油工程專業(yè)基礎(chǔ)課程包括人工智能與油氣工程、高等傳熱學(xué)、高等工程熱力學(xué)和高等流體力學(xué)等學(xué)位課程。在教授專業(yè)知識的同時(shí)，也整合了計(jì)算機(jī)、材料和能源動(dòng)力等學(xué)科基礎(chǔ)知識和方法，這有利于培養(yǎng)學(xué)生利用多學(xué)科知識建立工程模型和系統(tǒng)；油藏?cái)?shù)值模擬、現(xiàn)代分析測試技術(shù)、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(shí)驗(yàn)+團(tuán)隊(duì)合作”形式，注重培養(yǎng)學(xué)生利用理論科學(xué)知識解決實(shí)際應(yīng)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(yè)課程在深化工程專業(yè)課程內(nèi)容的同時(shí)，增加計(jì)算機(jī)方面學(xué)科基礎(chǔ)課程，拓展學(xué)科知識；科研項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐活動(dòng)與常規(guī)課程相融合，拓展學(xué)生課程知識，可以選擇與課程教學(xué)相關(guān)的研究項(xiàng)目，也可以利用學(xué)科平臺研究課程教學(xué)中感興趣但未提及的內(nèi)容，進(jìn)一步提高綜合實(shí)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(chǔ)性和學(xué)科交叉性。新工科背景下，石油工程課程體系以技術(shù)發(fā)展趨勢和社會(huì)需求為導(dǎo)向，需確保經(jīng)典與前沿、交叉性與個(gè)性化要求。學(xué)科交叉指通過跨學(xué)科、跨學(xué)院的課程實(shí)現(xiàn)多學(xué)科的融合，這種交叉不是幾個(gè)學(xué)科專業(yè)課程的簡單拼湊，而是根據(jù)某一方向或技術(shù)實(shí)現(xiàn)在石油工程專業(yè)的高效應(yīng)用。例如，在專業(yè)大數(shù)據(jù)智慧油田研究方向上，開設(shè)《人工智能與油氣工程》《油藏?cái)?shù)值模擬》等課程，圍繞智慧油田、提高采收率、油氣鉆井及儲(chǔ)層保護(hù)等生產(chǎn)需求，結(jié)合人工智能、數(shù)值模擬、材料合成與改性等技術(shù)，促進(jìn)非常規(guī)油氣的鉆采、提高采收率及集輸一體化等方面的研究。同時(shí)，一些專業(yè)課程依托學(xué)科平臺和科研項(xiàng)目，采用團(tuán)隊(duì)教學(xué)方式，進(jìn)而確保課程交叉性。

課程體系應(yīng)堅(jiān)持以自主學(xué)習(xí)為主，課程教學(xué)環(huán)節(jié)注重提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)程度，實(shí)踐教學(xué)環(huán)境則要加深學(xué)生自主探究程度，鼓勵(lì)學(xué)生堅(jiān)持問題導(dǎo)向式學(xué)習(xí)、依托項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、小組合作式學(xué)習(xí)。大多數(shù)專業(yè)課程由課堂講授、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、自主學(xué)習(xí)三部分組成，學(xué)生需要利用課堂外的時(shí)間自主學(xué)習(xí)，理解消化課程內(nèi)容并完成相應(yīng)的作業(yè)，及時(shí)鞏固所學(xué)知識準(zhǔn)備階段性的測試；課堂教學(xué)環(huán)節(jié)教師通過問題導(dǎo)向進(jìn)行知識的教授，側(cè)重小組討論、團(tuán)隊(duì)合作和項(xiàng)目練習(xí)等研究型學(xué)習(xí)；實(shí)驗(yàn)課程則注重培養(yǎng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)、開展實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛨F(tuán)隊(duì)合作能力，需要學(xué)生根據(jù)實(shí)際問題提出假設(shè)、建立模型、收集數(shù)據(jù)、開展實(shí)驗(yàn)，從知識學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)探究，積極與指導(dǎo)教師保持交流溝通。

（三）教學(xué)方式改革

新工科背景下，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)在工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用與發(fā)展，對當(dāng)前的教學(xué)理念與方式也提出新的要求，教師要及時(shí)更新教育理念，改變課堂教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、考核評價(jià)等方式，不斷拓寬培養(yǎng)范圍、加深培養(yǎng)內(nèi)容，注重思辨技能和情感特質(zhì)的培養(yǎng)。

教師要及時(shí)更新教學(xué)理念。教師只有主動(dòng)識變、應(yīng)變、求變，才能積極應(yīng)對新工科下人工智能等科技帶來的挑戰(zhàn)。新時(shí)代的學(xué)生擁有較高的數(shù)字技術(shù)和個(gè)性化學(xué)習(xí)要求，教師在新形勢下要不斷提升自我，積極學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)等科學(xué)技術(shù)，通過研修、訪學(xué)等方式更新知識體系，拓寬教學(xué)范圍、加深教學(xué)內(nèi)容；新時(shí)代需要以人的全面發(fā)展為價(jià)值追求，教學(xué)追求的價(jià)值不在于教授學(xué)生知識方面取得的結(jié)果，而在于力求發(fā)展學(xué)生的思維能力并強(qiáng)化學(xué)生主動(dòng)探索的愿望［5］，幫助學(xué)生化知識為方法，化知識為價(jià)值，解決學(xué)生從掌握知識到運(yùn)用的問題，實(shí)現(xiàn)由理論到實(shí)踐、從知識到智慧的飛躍。

探索創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式。傳統(tǒng)教學(xué)方法不利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，為實(shí)現(xiàn)學(xué)生從被動(dòng)接收理論知識到主動(dòng)學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，應(yīng)探索理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方式。校企合作教學(xué)是理論與實(shí)踐相結(jié)合最有效的方式，高校為企業(yè)提供人才資源，企業(yè)為高校提供實(shí)踐基地，充分利用資源，發(fā)揮各自優(yōu)勢，真正做到理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)生在實(shí)踐中檢驗(yàn)理論、檢驗(yàn)技術(shù)和方法的科學(xué)性。同時(shí)，實(shí)踐創(chuàng)新成果也以專利、論文等形式展現(xiàn)，不斷完善理論方法。

豐富考核評價(jià)方式。注重過程化考核，專業(yè)課程實(shí)行階段測驗(yàn)制度，將測試成績納入期末課程成績計(jì)算，有利于學(xué)生及時(shí)學(xué)習(xí)、及時(shí)復(fù)習(xí)；推動(dòng)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(chǔ)上，在教學(xué)過程中采用課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、PPT 講解等多種考核形式，綜合評定課程成績；實(shí)驗(yàn)課程重實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)操作習(xí)慣的培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)成績考核多元化，課程考核成績將實(shí)驗(yàn)習(xí)慣、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、理論考試和實(shí)驗(yàn)報(bào)告納入期末考核進(jìn)行綜合評定。同時(shí)，建立平時(shí)成績記分錄，制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)行為規(guī)定，違反相應(yīng)規(guī)定扣分處理。

在考核評價(jià)中，更要高度重視學(xué)生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在政策上對創(chuàng)新給予大力支持，如制定相應(yīng)的科技創(chuàng)新激勵(lì)機(jī)制，設(shè)立科技創(chuàng)新獎(jiǎng)學(xué)金，獎(jiǎng)勵(lì)在各類創(chuàng)新競賽中取得優(yōu)異成績的學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識，并激勵(lì)學(xué)生努力提升創(chuàng)新能力；以評優(yōu)評先為抓手，在評選機(jī)制上突出創(chuàng)新能力的重要性，適當(dāng)增加創(chuàng)新成果的評分比重，能更好引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新積極性。