“双一流”建设背景下交叉学科教学改革研究

摘"要：“双一流”战略的总体目标是推动一批高水平大学和学科进入世界一流行列或前列。石油微生物是一门重要的交叉学科课程，该课程教学要求既要满足学生的实际需求，也要适应社会经济的发展，因此需要进行教学方法的改进与创新。该文探讨石油微生物教改的意义、现状和挑战，并提出改革的方法和策略，以培养适应石油行业发展需求的高素质人才。石油微生物课程教学方式不仅满足学生的应用性需求，而且提高学生的实验操作和研究能力，同时也对创新型人才培养具有重要意义，真正做到产学研相结合。

关键词：石油微生物；双一流；教育改革；课程设置；产学研结合

中图分类号：G642"""文献标志码：A"""""文章编号：2096-000X（2025）02-0027-04

Abstract：The\"DoubleFirst-Class\"strategyaimstoelevateaselectgroupofuniversitiesanddisciplinestotheglobaltopranks.Inthiscontext，PetroleumMicrobiology，asavitalinterdisciplinaryfield，necessitatesteachingapproachesthatcatertothepracticalneedsofstudentsandalignwithsocietalandeconomicdevelopment.Thisstudyinvestigatesthesignificance，currentstatus，andchallengesofreformingPetroleumMicrobiologyeducation.Furthermore，itproposesmethodsandstrategiesforcultivatinghigh-qualitytalentstoaddresstheevolvingrequirementsofthepetroleumindustry.TheteachingmethodsemployedinPetroleumMicrobiologycoursesnotonlyfulfillstudents'practicalapplicationneedsbutalsoenhancetheirexperimentalandresearchcapacities.Importantly，itfostersinnovationbyeffectivelyintegratingindustry，academia，andresearch.

Keywords：PetroleumMicrobiology;DoubleFirst-Class;educationreform;curriculum;industry-university-researchintegration

石油是现代社会的重要能源之一，而石油微生物学是石油行业的关键领域之一。为了培养石油微生物学领域的专业人才，许多高等教育机构都已开设了石油微生物相关课程。本文将探讨石油微生物课程教学的重要性以及教学方法。作为一门涉及石油生物学、微生物学、生物地球化学等学科交叉的学科，石油微生物学具有广泛的应用价值[1-2]。在中国高等教育的发展中，该学科作为一个相对新兴的交叉学科仍处于探索阶段，目前国内高校中开设此科目的情况还相对有限。

目前，一些相关专业和学科已在国内多所高等院校设立，如石油工程、石油资源与勘探、生物工程等专业，部分高校也有石油微生物的本科或研究生教学课程。例如，中国石油大学（华东）石油与天然气工程系的石油勘探、开发工程和安徽工业大学化学与化工学院的生物化学等专业都有相应的石油微生物课程[3-4]。另外，一些石油行业进行了前期的科学研究和应用，并建立了石油微生物研究团队和实验室，这为石油微生物学的教学与研究提供了重要支撑[5-9]。可以预见，随着中国石油工程等领域的不断深入发展，石油微生物学在中国高等教育中的研究与应用将会逐渐扩大和加强。

随着信息技术和石油工业的迅速发展，对石油微生物学教育的要求也越来越高。然而现有的石油微生物课程体系虽然已经初步建立，但教学内容和教学方式的单一化已经成为制约这门课程高质量教学的瓶颈。为了破除这一瓶颈，发挥石油微生物学的教学价值，必须进行石油微生物课程教学改革。

一"“双一流”建设背景下的交叉学科教育现状

在培养创新型和应用型人才的过程中，高等教育将交叉学科教育作为一项重要举措。而“双一流”建设作为中国高等教育的重要战略，使得交叉学科教育更加凸显其意义和价值。这项战略的主要目标是培养具有国际竞争力的高水平大学和一流学科，以推动中国在全球知识创新和科技发展中的地位。

交叉学科教育强调不同专业领域之间的融合和互动，以培养学生综合应用知识解决现实问题的能力。它的核心理念是打破学科壁垒，促进不同学科之间的合作和交流，从而培养出具有复合型、综合性思维和创新能力的人才。交叉学科教育注重跨学科知识的传授和综合能力的培养，以应对复杂多变的社会需求和挑战。

然而，交叉学科教育也面临着一些挑战。首先，不同学科之间的认知差异和教育体系的碎片化使交叉学科教育的实施变得复杂和困难。其次，教师的专业素养和跨学科教学能力需要进一步提高，以更好地满足交叉学科教育的需求。此外，学生们可能会面临课程选择和学习负担过重的问题，需要针对性的指导和支持。

因此，在“双一流”建设背景下，高校应当加强对交叉学科教育的重视，积极推动学科之间的融合和合作。高校可以通过建立跨学科研究中心或学院、制定交叉学科教育的课程体系以及培养师资队伍等方式来促进交叉学科教育的发展。同时，高校还应该加强与产业界的合作，将学科知识与实际应用相结合，培养符合社会需求的人才。

总之，“双一流”建设背景下的交叉学科教育具有重要的意义和价值。通过打破学科壁垒、促进不同学科的融合和合作，交叉学科教育能够培养出具有综合素质和创新能力的人才，为社会的发展提供人力支持。同时，高校和教师需要克服挑战，加强对交叉学科教育的重视和支持，为学生提供更好的学习环境和发展机会。西北大学地质学系地质学已经通过国家认定，成为了“世界一流学科”建设行列中西部地区唯一拥有国家级实验平台的地质学科[10]，因此，对于地质学系石油学科的发展来说，石油微生物课程的教学改革具有重要意义。

二"石油微生物教学的核心及难点分析

石油微生物作为一门交叉学科课程，涉及到微生物学、石油工程和环境科学等多个领域的知识。其教学旨在培养学生对于石油微生物领域的基本理论和实践技能，以及对石油微生物在石油勘探开发和环境修复中的应用进行深入了解。

（一）"课程设置和内容

目前，大部分高校的石油微生物课程被作为选修课程或者专业核心课程之一开设。课程设置通常由讲授理论知识、实验教学和实践性项目等部分组成。在理论知识方面，课程主要涉及石油微生物的基本概念、分类，生物地球化学过程和应用等内容。具体课程的理论教学主要包括以下内容。

微生物的分类与特性：学生将学习不同类型的微生物，并了解它们在石油中的作用。例如，石油中的硫酸盐还原菌可以降低石油中的硫含量，从而减少环境污染。

石油微生物生态学：学生将了解石油微生物的分布、生态角色和相互作用。他们将学习石油微生物在不同环境条件下的生存策略，以及它们与其他微生物和环境因素的关系。

石油降解微生物和降解机理：学生将学习石油降解微生物的类型和降解石油的代谢途径。他们将了解微生物如何利用石油中的有机物作为能量和碳源，并学习不同微生物对不同石油组分的降解能力。

生物气候化学：石油微生物可以参与生物气候化学循环，即通过代谢石油化合物释放出二氧化碳和甲烷等温室气体。这对于全球气候变化的研究具有重要意义。

生物沉积作用：石油微生物在石油形成过程中起到重要作用。它们可以促进有机物的沉积和生物成岩作用，对于石油储集层的形成和演化具有重要影响。

生物探测：石油微生物可以用作石油勘探的生物探测工具。通过检测地下石油微生物群落的组成和活性，可以判断潜在油气藏的存在和储量。

生物矿化：一些石油微生物能够产生特殊的有机和无机化合物，如油酸、脂肪酸和硫酸盐等。这些化合物在石油勘探和开采过程中具有重要的应用价值。

除了上述内容，学生还将学习石油微生物学的前沿研究领域，如基因组学和代谢组学在石油微生物学中的应用。而实验教学部分主要包括微生物培养和检测技术的实践操作和数据分析。此外，一些高校还会组织实践性项目，如石油微生物的应用研究和环境修复项目等，以提高学生的实践能力和研究动手能力。

（二）"教学方法和手段

石油微生物教学通常采用多种教学方法和手段以提高教学效果。讲授部分常采用面授讲解、幻灯片展示和案例分析等方式，以帮助学生掌握核心概念和理论知识。实验教学利用实验室设备和微生物培养技术，让学生亲自进行实验操作和数据分析，以增强他们的实验技能和科学思维。而石油微生物课程的实践教学是为了让学生将理论知识应用于实际操作中，以下是一些常见的实践教学方法。

引入案例：开始课程时，可以引入一个真实的案例，讲述一个石油污染地区如何通过石油微生物的作用进行生物修复。这样可以激发学生的兴趣，让他们意识到石油微生物在环境保护中的重要性。

实验室实验：学生将参与石油微生物实验，学习如何分离和培养石油微生物，并评估石油微生物对石油的降解能力。他们将学习基本的微生物培养技术、分离方法和生物降解反应的测定方法。

田间实习：学生将有机会参与石油现场工作，观察石油微生物在现场环境中的分布和作用。他们将学习如何采集样品、分析环境参数，并了解石油微生物对现场操作的影响。

研究项目：学生将参与研究项目，深入研究石油微生物的特性和应用。他们将学习科学研究的方法和技巧，参与实验设计、数据分析和结果解释。

通过实践教学，学生将能够将理论知识转化为实际应用能力，为将来的职业发展做好准备。此外，一些高校还将教学与现代技术手段相结合，如虚拟实验室、远程教学和在线资源等，以拓展学生的学习方式和资源获取途径。

（三）"教学评价和反馈

针对石油微生物教学的评价和反馈通常包括考试、实验报告、课堂参与度和项目报告等方面。学生会在课程学习期间进行期中和期末考试，以评估他们对于理论知识的掌握程度。此外，学生还需要完成实验报告，展示他们在实验教学中的实际操作和数据分析能力。课堂参与度的评价通常以课堂讨论和小组活动为主，鼓励学生主动参与和展示他们的交流能力和团队合作精神。最后学生还需要参与项目报告和实践性项目的展示，以评估他们在研究和实践中的真实能力。

然而当前的石油微生物教学仍存在以下问题：课程内容需要定期更新和改进，以适应石油行业的发展；教学方法和手段需要灵活运用，提高教学效果；教学评价和反馈应该更加全面和及时，帮助学生发现自身的问题并加以改进。

石油微生物学作为一门交叉性强的学科，其教育难点主要体现在以下几个方面。

多学科交叉融合：石油微生物学的教育难点首先在于其学科具有多学科交叉的特点，需要学生具备多方面的知识和技能，并能够将这些知识和技能有机地结合起来进行应用。这需要学校在课程设置和教学方法上进行创新，引入跨学科的教学内容和案例，帮助学生建立全面的学科认知。

高度专业化：石油微生物学作为一门高度专业化的学科，需要学生具备扎实的生物化学、微生物学、生态学等基础知识，同时还需要了解石油工业特有的技术和工艺。学校可以通过优化专业课程设置，增加专业实践环节，提供实际案例和实际操作的机会。

实验技术和数据处理：石油微生物学的教育难点还在于实验技术和数据处理，需要学生具备实验技能和实践经验，同时还需要掌握数据处理和分析的方法。石油微生物学是一个实验密集型的学科，实验教学和实践培训对学生的专业素养和实践能力培养至关重要。然而，目前实验设备和实验室资源有限，很多学校缺乏实践教学的平台和机会。

师资队伍建设：石油微生物学的教育难点还在于师资队伍的建设，需要教师具备综合素质和较高的学术水平，能够教授和研究石油微生物学各个方面的内容。

核心素质培养和学生竞赛活动：石油微生物学所培养的学生应具备扎实的专业知识，同时还需要具备创新思维、团队合作和沟通能力等核心素质。培养模式需要从传统的理论教学向应用型人才的培养转变。学生竞赛活动可以激发学生的竞争意识和创新能力，组织学生探索新的研究方向，引导学生思考和讨论石油微生物领域中的未解之谜和挑战，鼓励他们提出自己的研究问题和想法。可以组织学生进行小组研究项目，让学生自主选择一个具有创新性的研究方向，并进行深入探索。针对这些问题，未来的教学改革可以从教材建设、教师培训和教学质量保障等方面入手，以提高石油微生物教学的质量和效果。

三"“双一流”建设背景下的创新改革措施

（一）"课程内容的更新与丰富

针对石油行业和相关研究的发展，教师应定期更新课程内容，将最新的知识和技术引入教学中。同时可以通过插入案例分析、行业动态和学术前沿等内容，丰富教学内容，激发学生的兴趣和好奇心。

（二）"教学方法的多样化与灵活运用

在教学中，教师可以采用多种教学方法和手段，如讲授、讨论、案例分析和实验教学等。通过灵活运用不同的教学方法，适应不同的学习需求，提高教学效果。同时，可以借助现代技术的支持，如多媒体、虚拟实验室等，增加教学的互动性和趣味性。

（三）"加强实验教学

在整体教学过程中适当加强石油微生物学实验教学的质量和数量，采用先进的实验技术和设备，让学生通过实践探究自然与技术的交融，培养其独立分析和解决问题的能力。建立科研创新平台，推动科学研究。石油微生物学领域的发展依赖于科学研究的不断推进，学校应建立科研创新平台，提供良好的科研环境和资源支持，吸引教师和学生积极参与科研项目，推动学术创新和学术进步。

（四）"师资队伍

为了适应石油微生物学领域的快速发展和教育需求，加强教师的培训和专业素养提升是非常重要的。同时，建立完善的教育评价体系，引导教师注重创新教学方法，激发学生的学习兴趣和创新能力。

（五）"结合行业需求与实际应用

关注石油行业的最新需求和实践，将教学内容与实际应用结合起来。可以邀请行业专家或企业代表参与教学，组织实地考察或行业讲座，以便学生更好地了解石油微生物在实际应用中的挑战和机遇。

四"课程教学改革存在的重要意义

（一）"适应石油工业现代化的需要

石油工业随着时代的发展不断进行技术更新换代，石油微生物学作为石油工业的一个重要分支，需要适应企业的发展需要，加强对现代化技术的应用。因此，进行教育改革对于石油微生物学的发展是必不可少的。

（二）"提高专业人才的质量

石油微生物学专业有着重要的学术和应用价值，面对日益复杂的工业应用场景和研究领域，需要注重培养学生的独立思考、创新能力和实践能力，提高人才质量。

（三）"加强实验教学的安全和环保

石油微生物学实验具有一定的危险性和环保问题，因此，在教育改革中要加强实验教学的安全管理，在确保学生安全的情况下，积极推进环保教育。

（四）"进一步扩展石油微生物学的研究领域

随着石油资源的逐渐枯竭和全球环境污染的加重，对于节能环保、资源循环利用等问题的关注度日益提高。石油微生物学研究在这方面有着广阔的空间和重要作用，因此，教育改革也需要进一步拓宽石油微生物学的研究领域，与应用需求相适应。

（五）"培养石油微生物学人才的跨学科素质

石油微生物学作为一门跨学科的学科，需要结合化学、生物学、地质学等多个学科的知识，进行综合研究。因此，在教育改革中需要注重培养学生的跨学科素质，提高综合应用能力和解决问题的能力。

石油微生物教育的改革是石油工业可持续发展的关键一步。通过合理的课程设置、实践教学和产学研结合，可以培养更多适应石油行业需求的人才，为石油工业的创新和发展作出贡献。

五"结束语

石油微生物教学的改革和发展是为了提高教学质量、培养学生的综合能力，并适应石油行业的需求。在本文中，我们探讨了交叉学科与石油微生物教学改革的结合以及改进策略。通过这些改革和策略的实施，可以有效提升课程的教学效果，培养具备综合能力和创新精神的石油微生物学人才。通过交叉学科的整合和教学改革的推进，学生可以更好地理解和应用石油微生物学的相关知识和技术[11-12]。交叉学科教育不仅能够丰富教学内容，还能够培养学生的跨学科思维和创新能力，使其具备解决实际问题的能力。同时改进策略的实施，如更新教学内容、引入实践教学和创新教学方法、强化科研导向等，进一步提高了教学质量和学生的学习体验。

随着科技的不断发展和石油行业的需求变化，对石油微生物教学的要求也在不断提高。未来可以进一步挖掘交叉学科与石油微生物学的潜力，探索更多的交叉教学模式和实践项目，以培养更具创新能力和竞争力的石油微生物学人才。同时，信息技术的发展也为教学提供了更多的可能性，可以进一步利用人工智能、虚拟实验室等技术手段来丰富教学内容和提高教学效果。

综上所述，交叉学科与石油微生物教学改革的结合以及相应的改进策略是推动教学发展的重要途径。通过不断的改善和创新，我们能够为石油微生物学的教育培养提供更好的平台和机会，为石油行业培养高素质的人才，为促进石油行业的可持续发展作出贡献。

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基金项目：国家自然科学基金青年基金项目“低/超低渗透油田提高微生物驱油效率的基因重组优化研究”（41802164）；校级西北大学2022年度本科人才培养项目（XM05221944）；校级西北大学本科人才培养-课程思政建设项目（XM05222053）

第一作者简介：吴一飞（1985-），男，汉族，陕西西安人，博士，研究员，硕士研究生导师。研究方向为油田微生物。

*通信作者：吴汉宁（1956-），男，汉族，陕西西安人，博士，教授，博士研究生导师。研究方向为石油地质学。