“双创”背景下能源特色高校专创融合实施路径探索

熊健 刘向君 程超 梁利喜 陈猛 李玮 丁乙

摘  要：岩石物理学基础是能源特色高校勘查技术与工程专业最重要的专业基础课程之一。随着“双创”国家政策的提出，“双创”教育融入岩石物理学基础的教学活动中是必然趋势，也是提高勘查技术与工程专业学生综合创新能力的重要抓手。该文对“双创”背景下岩石物理学基础课程教学现状存在问题进行阐述，并对改变教育观念、丰富教学内容、改进教学方法和考核方式等方面进行课程改革的研究与探讨。

关键词：双创；能源特色高校；专创融合；岩石物理学基础；课程改革

中图分类号：G640       文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）02-00４９-0４

Abstract： Fundamentals of Rock Physics is one of the most important professional basic courses of exploration technology and engineering in energy characteristic universities. With the proposal of the national policy of "innovation and entrepreneurship"， it is an inevitable trend for "innovation and entrepreneurship" education to be integrated into the teaching activities of Fundamentals of Rock Physics， and it is also an important way to improve the comprehensive innovation ability of students majoring in exploration technology and engineering. This paper expounds the significance of the teaching reform of Fundamentals of Rock Physics under the background of "innovation and entrepreneurship"， and the curriculum reform in changing educational concepts， enriching teaching contents， improving teaching methods and assessment methods were studied and discussed.

Keywords： innovation and entrepreneurship; energy characteristic universities; special creation and integration; Fundamentals of Rock Physics; course reform

2015年，国务院办公厅先后出台《关于发展众创空间推进大众创新创业的指导意见》《关于大力推进大众创业万众创新若干政策措施的意见》和《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》等文件，极大地促进了我国高等学校的“大众创业，万众创新（双创）”教育的发展，推动了我国的“双创”工作，优化了我国的“双创”环境[1]。为了培养大学生创新思维、增强大学生创新意识、培养大学生创新精神、激发大学生创业潜能、提高大学生创新创业能力，“双创”教育改革受到越来越多高校的重视，如开设创新创业课程、举办创新创业大赛、提供创新创业导师团队、建立创新创业孵化服务基地等等，其中创新创业相关课程已经成为很多高校大学生的必修课程[2-3]。目前，多数院校的“双创”教育课程列为通识课程，其教学目标主要为培育学生创新思维，激发学生创新意识，培养学生创新和创业精神，提高学生创业能力，其过多强调了学生的创业行为，而忽视了学生创新能力的培养。但“双创”教育课程的教学内容对不同专业的大学生缺少针对性、适应性，这主要与不同专业创新创业活动存在差异有关，造成“双创”课程的教学效果不理想，很难达到培养学生“双创”能力的目标[4-7]。学生“双创”能力需要专业知识的支撑，然而“双创”课程的教师没有结合各个专业特点，对学生进行针对性的授课，缺乏与各个专业的联系。“双创”课程教学目标是提升学生创新创业能力，理论教学如果脱离专业实践，易导致教学内容枯燥乏味，将专业教学与“双创”教育有机融合，引导学生投入到“双创”实践活动中去，激发学生对专业课程的学习兴趣，使他们更加关注本行业的发展，两者相辅相成，互相促进[8-9]。因此，在全国大力开展“双创”教育背景下，将专业教学与“双创”教育结合是激发学生创新的潜力重要抓手，这将使专业课程教学更好地服务于国家“双创”战略，对提升高校人才培养质量具有重要现实意义。同时，创新驱动发展战略激发了人才的创新活力，已成为推动中国经济发展的新引擎，这离不开创新性人才的培养，对高等学校创新性人才培养提出了更高需求。

地球物理勘探方法是油气安全高效绿色开发，水合物、地热等清洁能源利用和碳封存的关键技术之一[10]，是实现“双碳”远景目标的重要基础，说明了勘查技术与工程专业承载着培养能源革命新时代服务国家能源战略的拔尖创新人才的重任。随着页岩气、页岩油等非常规油气藏和水合物、地热能等新能源的勘探开发，新时代地球物理人才需求、岗位能力和素质要求也将会随之而调整，对学生专业核心能力、综合创新能力和解决实际复杂工程问题能力的培养提出了更高要求。岩石物理学基础作为西南石油大学（简称“我校”）勘查技术与工程专业的一门专业基础课程，是地质学、地球物理学的桥梁[11]，对于勘查技术与工程学科发展及人才培养有重要的促进作用，担负着培养学生基础理论与技能综合应用、复杂工程问题分析等综合素质的重任，是培养工程实践与研究创新复合型人才的基石。在国家创新驱动发展战略背景下，这就对岩石物理学的课程教学改革提出了新的要求，即“双创”元素如何在该课程教学中得到体现？如何将专业课教学和“双创”教学紧密结合起来，如何发挥两者在创新创业人才培养中的作用。基于此背景，本文以西南石油大学勘查技术与工程专业为例，总结岩石物理学基础课程教学实践现状及其存在的问题，探讨课程專创融合教学改革的具体实施路径，培养学生创新意识、创新思维、创新能力，有助于提升勘查技术与工程专业学生的创新创业能力。

一  岩石物理学基础课程教学现状分析

勘查技术与工程专业在国内多所高校都有设置，但是不同的高校根据自身特色，该专业的侧重领域不一样，主要包括油气勘探领域、矿产勘探领域、岩土工程领域等[12-14]。岩石物理学基础作为我校勘查技术与工程专业的一门专业基础课程，主要研究岩石的地球物理性质、产生机制、相互关系及应用，与物理学、地质学、地球物理学、岩石力学等多学科密切相关，是一门交叉性、综合性极强的学科。根据我校勘查技术与工程专业的油气特色，通过本课程的学习，让学生系统地掌握岩石的基本物性、岩石的力学性质，以及电学、声学、磁学、放射性等岩石的地球物理性质、产生机制、相互关系及其室内实验测定方法，为后续测井方法与原理、地震勘探原理、测井资料综合解释、地震资料综合解释等课程的学习奠定相关基础[11]，几乎串联了勘查技术与工程专业所有专业课程，凸显了该课程的重要性。随着“双创”国家政策的提出，“双创”教育融入岩石物理学基础的教学活动中是必然趋势，也是提高勘查技术与工程专业学生综合创新能力的重要抓手。

目前，岩石物理学基础课程传统教学主要是训练学生掌握岩石的基本物性、岩石的力学性质，以及电学、声学、磁学、放射性等基础知识，获得正确分析岩石物理现象的能力，缺乏对学生创新思维、创新意识及创新能力的培养，造成学生综合应用所学知识解决复杂工程问题能力不足。岩石物理学基础课程在多年的教学改革中取得一定成效[11，15-16]，但在“双创”教育背景下仍存在一些不足，主要表现在：①内容缺乏更新，落后于产业、学科发展。页岩气、页岩油等非常规油气藏和水合物、地热能等新能源的勘探开发受到越来越多的关注，教学内容上未体现出对这些新能源关注或关注较少，不能让学生的能力达到能源革命新时代对地球物理创新人才的需求，总体上教学内容未跟上时代需求，与学科发展脱节，新知识、新理论、新方法和新技术没有得到体现，使学生的综合应用与创新能力不足。②传统教学方式、考核方式簡单，难以实现教学目标。传统实验教学方法单一、考核评价简单，未能激发学生兴趣，导致学生缺乏学习积极性，未能客观地评价学生实践能力，难以达到培养学生的创新思维、提高学生的创新能力、解决问题能力的目的。③专业课教学和“双创”教学未能紧密融合，如何发挥两者在创新人才培养中的作用，也是创新驱动发展战略背景下提高学生创新能力亟需深入探索。

二  岩石物理学基础课程教学改革探索

（一）  建立“科研-工程-教学-科创”深度融合的教学体系

随着页岩气、页岩油等非常规油气藏和水合物、地热能等新能源的勘探开发深入，新时代地球物理人才综合创新能力和解决复杂工程问题能力的要求越来越高，且创新驱动发展战略背景下也需要培养具有创新能力的新时代大学生。因此，面向知识驱动的能源革命新时代应用地球物理人才需求，需要进一步明确课程的教学目标，把培养学生具有创新意识、创新精神、创新能力融入课程教学目标中，即：培养学生对理论、知识、技能的综合应用与创新实践能力。该课程教学内容中除了已有知识体系外，提出进一步突出“新对象、新知识、新方法、新技术、新案例”的“五新”教育，据此根据油气行业发展特点，挖掘和梳理课程的教学内容，对课程的知识结构体系和内容进行更新与完善，如更新和完善与页岩气、页岩油等非常规油气藏和水合物、地热能等新能源相关的新教学内容，使课堂传授知识与油气行业发展最新技术同步，让学生了解油气行业发展趋势和研究前沿。同时，对该课程的教学内容进行模块化分解，可根据岩石物理学基础课的知识结构体系将该课程分为岩石基础特性、岩石力学、岩石电学、岩石声学、岩石热学、岩石磁学和岩石放射性等模块，将“双创”元素全面渗透于各教学模块，也将“思政”元素融入各教学模块中，从而对各模块的教学内容进行有序梳理，如岩石达西定律是如何发现、如何发展、如何应用；阿尔奇公式如何建立、如何演变、如何应用，通过这些经典理论或定律的发现过程、完善过程以及具体实际情况如何应用等各个环节引导学生思考，除了让学生收获专业知识外，还让学生感受各个环节中创新活动，体会各个环节的创新思维，且领悟科学家持之以恒、科学严谨的科研精神，确保“双创”能力培养和课程知识学习相互渗透、相互融合，让学生意识到创新思维培养的重要性。

在课程教学内容完善基础上，提出了“科研－工程－教学-科创”深度融合的教学理念，以工程为载体，将科研成果融入教学内容，动态更新岩石基础物性、力学、声学、电学等方面前沿知识等教学内容，如层状页岩岩石声波传播规律；缝、洞、孔介质中声波传播规律；天然气水合物储层岩石声学、电学、力学的演化规律；高温高压岩石声学、电学、力学响应规律，并有效融入教学体系，运用于教学实践，使教学内容具有一定的超前性和新颖性，将利于学生掌握专业前沿的发展方向，也利于培养学生创新意识。同时，将国家大学生创新创业训练计划项目、学科技能竞赛项目、学校开放性实验项目、学院创新创业基金项目等融入课堂教学，从纵向、横向课题中挖掘、设计创新训练任务，激发学生兴趣，在传授专业知识过程中加强“双创”教育，以及依托“互联网+”“挑战杯”“创青春”“全国大学生测井技能大赛”“东方杯”“全国大学生勘探地球物理”等赛项鼓励学生组队参赛并主动指导学生参赛，从各项竞赛中培养学生团队意识和创造性思维，激发创新意识，培养学生综合运用知识解决现实问题的能力。此外，以“双创”教育理念为指导，通过课堂互动式、启发式、案例式、讨论式等多种教学方法，充分调动学生学习的主观能动性，以提高课程教学效果，培养学生创造性思维能力。在此基础上，基于学校网络教学平台搭建岩石物理学的课程网站，逐步建成完善的教学资源库，供学生自学，并以实际工程为案例进行理论课程的重点和难点的针对性讲解，编写与之相关习题集供学生参考学习，加深学生对相关知识的理解。

（二）  丰富教学方法，完善以教师为主导、学生为主体的教育教学模式

在传统教学模式中，让学生被动接受知识，忽视了理论与实践结合，忽视学生主动性与能动性，忽视认知与实践过程，缺乏对学生思维方法、分析和解决问题方法以及研究方法的训练，难以提高学生的创新意识、创新能力等“双创”能力。以“双创”教育理念为指导，改变以教师为主的传统教学模式，通过课堂互动式、启发式、案例式、讨论式等多种教学方法，如启发至岩石物理基础研究、岩石物理地震勘探方法原理、地球物理测井方法原理、重磁电等工程物探方法原理，充分调动学生学习的主观能动性，建立“以教师为主导、学生为主体”的教学模式，改变以“教师为主导、以教材为载体、以多媒体为媒介、以课堂为阵地”的单向式的灌输教学模式，借助互联网教学手段和翻转课堂的教学新模式，使教师角色和身份从传统知识的讲授输出者转为分享指导者，以提高课程教学效果，培养学生创造性思维能力。在教学过程中，引导学生运用已学基础理论知识对本专业典型的工程案例进行剖析，重点分析“问题是什么”“问题的背景是什么”“问题的性质是什么”“解决问题的方法是什么”，训练学生创新思维，培养学生创新精神，培养学生“提出问题、发现问题、分析问题和解决问题”的能力，如从测井曲线中的井径曲线判断出地层井眼发生缩径现象，引出岩石蠕变特性，分析岩石蠕变的概念以及测试方法，总结岩石蠕变的影响规律，提出控制岩石蠕变的方法。同时，针对该课程的教学内容，可以设置多个题目，如根据课程分解的教学模块设置不同课题，对学生进行分组，组织学生进行调研以及PPT汇报，训练学生文献调研能力与总结能力，不同小组间互评，以此激发学生求知欲和创造性。

（三）  完善实验教学体系，改革传统实验教学模式

根据岩石物理学基础课程的教学大纲，该课程除了课堂理论教学外，还包含25%学时的实验教学，表明了该课程的实验教学具有重要作用。结合岩石物理学基础教材，编写与之相匹配的岩石物理学实验教材是有必要的，可以方便学生在课堂理论学习的同时，从实验教材也能对实验过程有直观理解。根据岩石物理学基础大纲和学校教学条件，构建并完善实验教学体系，将岩石物理实验分为演示性实验、验证性实验、探究性实验，且减少验证性实验项目，增加探究性实验项目，确保学生在实验过程中得到基本技能和创新能力训练。同时，传统的教学实验模式中主讲教师先详细讲解实验目的与原理，后详细介绍实验仪器，再向学生演示实验，然后学生机械性模仿实验操作，这使学生忽视实验的重要性，也会使学生缺少思考和分析创造的意识。基于此，尝试引入“任务驱动教学法”应用于实验教学中，形成“以教师为主导、学生为主体”的教学模式，使得学生能主动参与实验课程的设计和实施中，激发学生对岩石物理实验的兴趣，培养学生创新意识，以及分析和解决问题的能力。同时，以开放性实验、“大创”计划等项目为驱动，逐漸引导学生开展自主、半自主科学实验研究，在这个过程中树立团队协作精神，培养学生发现、分析和解决问题能力，增强所学知识综合应用能力和科研创新能力。

（四）  构建“知识+能力”多维课程考核方式

对岩石物理学基础课程考核方式进行实践探索，加强课程教学过程中的考核，理论教学和实验教学都加大过程性考核力度，突出对学生学习过程的考查，除了对学生的平时成绩（由课堂讨论表现、作业完成情况、平时测验成绩）进行综合考核外，还增加讨论、测验、案例分析、文献检索和PPT汇报等考核，如分组讨论中，可根据岩石基础物性和岩石力学、岩石电学、岩石声学、岩石热学、岩石磁学和岩石放射性等教学模块或学生学习基础上自行拟定课题，激发学生创新意识，培养学生的创新意识、创新能力。同时，在期末试卷命题时，将课程的基础知识与实际工程难题与应用相结合，增加非标准化考试内容，以能力运用为主，减少知识点的考核，让学生运用创新思维方式对问题进行回答，从而激发学生创新意识，提高学生创新能力。此外，实验的考核方式改变传统实验报告形式，引入问答式或论文式的实验报告形式，除了实验课前预习、实验设计、实验过程、实验数据记录等方面考核外，重点增加实验数据处理与分析能力、学生单独操作等考核，培养学生科学的严谨性，培养学生解决问题的能力、创新能力，从而形成“知识+能力”多维课程考核方式，实现对学生综合能力的客观评价。

三  结束语

岩石物理学基础作为勘查技术与工程专业的一门专业基础课，是培养该专业学生创新创业能力的重要阵地。在国家创新驱动发展战略背景下，岩石物理学基础课程教学改革中需融入“双创”元素，实现专业教育和“双创”教育的有机融合，并以创新能力培养为目标，满足能源革命新时代应用地球物理人才需求，突出“五新”教育，挖掘和梳理课程的教学内容，动态更新教学内容，灵活选择教学方法，建立“科研-工程-教学-科创”深度融合的教学体系，增强学生创新能力。同时，以学生为中心，以传统实验构建学习情境为基础，以非常规或新能源高阶任务为问题导向，重构传统实验教学模式，增强过程性考核，引入非标准化考试内容，建立“知识+能力”多维课程考核方式，实现对学生综合能力的客观评价，形成“课堂教学-实验教学-科创竞赛”三位一体的递进式学生创新能力培养模式。

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