侯 冰，張其星，李世遠

（中國石油大學〔北京〕 a.石油工程學院；b.石油工程教育部重點實驗室，北京 102249）

一、課程改革背景

中國石油大學（北京）（含克拉瑪依校區(qū)）立足國家重大能源戰(zhàn)略與企業(yè)發(fā)展需求，以培養(yǎng)工學博士、造就高層次工程技術(shù)領(lǐng)軍人才為總體目標，提出構(gòu)建“地質(zhì)—工程一體化”本碩博一體化培養(yǎng)模式。本碩博一體化培養(yǎng)模式是對原有培養(yǎng)機制的優(yōu)化和改革，要求學生掌握全面的石油工程專業(yè)知識，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，提升綜合素養(yǎng)。之前固有的教育背景下，存在課程思政元素單一、缺乏創(chuàng)新性，教學內(nèi)容重理論而缺乏實踐性，課程體系單一而缺乏綜合性，育人思維固化而缺乏全面性，學生知識出現(xiàn)斷層缺乏連貫性等問題，容易引發(fā)石油行業(yè)人才供需矛盾。

“石油工程巖石力學基礎(chǔ)”作為專業(yè)基礎(chǔ)課，是石油工程專業(yè)課程的基礎(chǔ)，并在許多工程技術(shù)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。課程服務(wù)石油與天然氣工程“雙一流”學科建設(shè)的需要，建設(shè)培養(yǎng)人才。教學團隊由中國石油大學（北京）油氣井工程專業(yè)教師組成，授課內(nèi)容均為石油工程巖石力學的熱點問題與油田現(xiàn)場實例，注重培養(yǎng)學生解決問題的能力。課程目標融入新工科建設(shè)的需求，著重培養(yǎng)學生解決工程問題的能力和工程實踐能力，重點體現(xiàn)在學生對具體工程問題的方案制訂、測試、預(yù)測、評估、論證及答辯的能力等。國內(nèi)外相關(guān)石油院校均開設(shè)巖石力學相關(guān)本科和研究生課程，雖然開設(shè)的課程名稱不同，但大多包含“力學基礎(chǔ)”“巖土力學”“巖石物理學”或“儲層地質(zhì)力學”等相關(guān)課程。

中國石油大學（北京）巖石力學實驗室是哥廷根力學學派在中國延續(xù)和發(fā)展的重要分支，分別經(jīng)錢偉長、陳志達和陳勉等人引入和發(fā)展。在黃榮樽的影響下，實驗室在中國巖石力學與工程學會成立分支機構(gòu)——深層巖石力學專業(yè)委員會（2018年更名為深層巖石力學與油氣工程專業(yè)委員會）。實驗室立足于國家重大能源戰(zhàn)略，著眼油氣領(lǐng)域發(fā)展，以油氣鉆、采、儲過程涉及的深部地層為研究對象，為常規(guī)井、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井、深海井及深井、超深井等復(fù)雜油氣井安全、增產(chǎn)提供理論和技術(shù)支撐。

二、石油工程專業(yè)特色課程思政建設(shè)

（一）師生理論與實踐并行

實驗室團隊成員踐行“以本為本、以德立身、以德立學、以德施教”的理念，將引領(lǐng)作用延伸到對指導(dǎo)的博士、碩士研究生及各年級本科生價值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)上。課程團隊還將教書育人的內(nèi)涵落實到課堂教學主渠道，使重心轉(zhuǎn)移至常規(guī)基礎(chǔ)課堂，注重學生的品德培養(yǎng)，讓立德樹人潤物無聲，促進顯性教育與隱性教育相統(tǒng)一。

（二）以改革創(chuàng)新為動力，構(gòu)建協(xié)同育人體系

實驗室堅持以學生發(fā)展為中心，把育人作為根本導(dǎo)向，加強課程的思想化價值引領(lǐng)。課程教師結(jié)合“本科生班主任”身份，了解學生所想、所需，運用改革和創(chuàng)新思想政治工作的方式和方法，引導(dǎo)學生自覺弘揚和踐行社會主義核心價值觀。堅持問題導(dǎo)向，把解決本科生成長過程中遇到的困難作為班主任工作的出發(fā)點和著力點，這樣能使本科生更加專注于課程和學業(yè)。

（三）結(jié)合專業(yè)特色，發(fā)揚石油精神和鐵人精神

實驗室在教書育人全過程中融入德育教育理念，并在教學建設(shè)、教學過程和質(zhì)量反饋等環(huán)節(jié)中不斷改進。添加的課程思政元素不僅具備高度的思想性、理論性，還具備生活性、針對性，便于提升學生的理解與實踐。參加過1989年塔里木石油會戰(zhàn)的陳勉和金衍，以口述的形式傳達沐浴著改革開放東風的石油人體現(xiàn)出的“三種精神”。學校邀請國內(nèi)外油田現(xiàn)場專家和工程博士開展講座，講述大慶、長慶、塔里木和克拉瑪依等油田崛起和發(fā)展的一點一滴。舉辦《石油魂》系列思想政治課程講座，組織觀看《榜樣》（1—5）專題節(jié)目，參觀大慶鐵人紀念館，培養(yǎng)學生的家國情懷、科學與人文精神素養(yǎng)，弘揚社會主義核心價值觀，發(fā)揚石油精神和鐵人精神。

三、工程實踐教育培養(yǎng)方式探索

（一）青年教師教學及工程能力培養(yǎng)

實驗室搭建良好的工作平臺，營造良好的工作氛圍，吸納和引進國外人才教師共4人，包括國家級海外高層次青年人才1人。此外，為促進學生學習國內(nèi)外新理論和文化，鼓勵研究生出國訪問、留學和參加學術(shù)會議，實驗室學生累計出國57人次。

團隊積極落實“傳、幫、帶”教師培養(yǎng)模式。陳勉、金衍和張廣清等資深教授指導(dǎo)青年教師，同時共同學習以提升教學水平與科研能力。組織團隊活動，深入研究教學方法和課程內(nèi)容；開展教學研討，集體備課，研究教學內(nèi)容與方法以及思政建設(shè)等。團隊積極通過科研項目轉(zhuǎn)化和生產(chǎn)實習指導(dǎo)等方式與油田現(xiàn)場緊密結(jié)合，不斷豐富工程實踐經(jīng)驗。此外，團隊充分有效地利用學校優(yōu)質(zhì)思想政治教育資源，積極促使專業(yè)課教師與思政課教學名師、示范教師、骨干教師交流學習，鼓勵集體備課，幫助團隊教師提升思想覺悟。

巖石力學實驗室依靠“石油與天然氣工程”國家“雙一流”學科，擁有“油氣資源探測與鉆探”國家重點實驗室、“石油工程教育部重點實驗室”“中國石油天然氣集團公司儲層改造重點實驗室”“中國巖石力學與工程學會深層巖石力學專業(yè)委員會”平臺。邀請國內(nèi)外石油行業(yè)巖石力學領(lǐng)域知名專家，針對國內(nèi)外非常規(guī)儲層開發(fā)時與巖石力學相關(guān)的熱點問題，共同交流實際工程案例，研討解決思路、設(shè)計方案和計算方法，提高科研能力促進教學機制。

（二）建設(shè)精品教材和教學資料

近15年來，石油工程巖石力學發(fā)展突飛猛進，教學團隊緊跟時代步伐，鎖定非常規(guī)油氣開發(fā)、地質(zhì)工程一體化、人工智能大數(shù)據(jù)等，編寫并出版學術(shù)專著和教材8部。其中《石油工程巖石力學基礎(chǔ)》被指定為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，《石油工程巖石力學》《井壁穩(wěn)定力學》成為國內(nèi)石油相關(guān)領(lǐng)域的行業(yè)標準。結(jié)合國內(nèi)外非常規(guī)油氣勘探與開發(fā)新形勢與新難題，撰寫補充教材《石油工程巖石力學實驗基礎(chǔ)》（富媒體），修訂《石油工程巖石力學基礎(chǔ)》第二版和英文版，包括相應(yīng)的PPT、KEYNOTE電子資源。在中國石油大學（北京）石油工程專業(yè)本科生教學中獲得良好效果。針對非常規(guī)油氣高效開發(fā)，編寫專著《水力壓裂物理模擬理論與方法》和《非常規(guī)儲層穿層壓裂理論與關(guān)鍵技術(shù)》，在傳統(tǒng)常規(guī)儲層的石油工程巖石力學地應(yīng)力、井壁穩(wěn)定和水力壓裂等基礎(chǔ)知識和解題思路的基礎(chǔ)上，融入深層、超深層領(lǐng)域的高溫高壓巖石力學特點，以及非常規(guī)儲層動態(tài)應(yīng)力場、長水平段井壁坍塌和縫網(wǎng)壓裂的前沿知識點。

基于OBE理念編制“石油工程巖石力學基礎(chǔ)”課程中英文教學大綱、教案、日歷、教材和習題集等教學資料和課程質(zhì)量評價機制［1-2］。補充教材和圍繞專著石油工程巖石力學室內(nèi)實驗和水力壓裂物理模擬，引入大量科研案例，專業(yè)針對性更強，培養(yǎng)學生的工程意識、工程分析和工程創(chuàng)新等能力。將課程思政理念融入人才培養(yǎng)體系中，充分梳理課程中的思政元素，使課程具有更強的專業(yè)針對性的同時，提高課程思想政治的質(zhì)量和水平。此外，還將思政教育貫穿于課程教育教學全過程。優(yōu)化課程評價機制，將學生的思想健康狀況、成長感受體驗、課程收獲運用、指導(dǎo)幫扶進步等納入教育教學評估范圍。

四、混合式全方位教學模式建設(shè)

（一）交叉融合學科自適應(yīng)課程體系

隨著非常規(guī)油氣資源的開發(fā)力度不斷加大以及勘探開發(fā)環(huán)境的不斷復(fù)雜化，人們對巖石力學的關(guān)注度日益提高。學科細分是學科發(fā)展的趨勢，但是油田所遇實際問題往往是綜合性的，這就需要在不同方向?qū)W科交叉。當今油氣地質(zhì)勘探—油氣井工程—油氣田開發(fā)—油氣儲運等學科正打破傳統(tǒng)學科壁壘，不斷融合與發(fā)展。巖石力學作為連接上述專業(yè)學科的樞紐，團隊抓住學科結(jié)合點，以培養(yǎng)綜合創(chuàng)新能力為目標，依照“相互滲透，相互融合，繁榮共生”的原則，構(gòu)建課程體系。依靠學校產(chǎn)學研優(yōu)勢，抓住行業(yè)的前沿性，將學科交叉、學科滲透、實踐教學等措施落實到教學全過程，優(yōu)化實踐教學環(huán)節(jié)。針對前期本科、博士研究生教材和課程體系的設(shè)置存在年級性與階段性過強的問題，凝練石油工程巖石力學課程主體技術(shù)難題、發(fā)展趨勢，構(gòu)建與石油工程巖石力學相關(guān)的現(xiàn)場典型實例的分析課程體系，形成石油工程巖石力學本博一體化課程體系。

（二）工程案例—實驗演示—生產(chǎn)實習“三位一體”

課程團隊將非常規(guī)儲層巖石力學典型工程問題和科研成果引入教學，教學內(nèi)容補充現(xiàn)有教材尚缺乏的內(nèi)容，頁巖、煤巖、碳酸鹽巖、儲氣庫、水合物等的科學研究引入教學內(nèi)容，適應(yīng)行業(yè)發(fā)展趨勢，提升教學質(zhì)量，打造科教融合。不局限于課本上的傳統(tǒng)知識，結(jié)合在中石油、中石化和中海油課題合作中的典型工程案例和熱點問題，充分融入現(xiàn)場前沿知識點［3］。構(gòu)建新的知識體系、訓練新的邏輯思維和解決問題能力。

課程團隊增加演示實驗課時，開展本博“共享式”水力壓裂、三軸實驗教學，本、碩、博共享實驗室能讓儀器設(shè)備能獲得最大化的利用。此外，積極建設(shè)VR實驗場景，拓展虛擬可視化仿真實驗［4-5］。

協(xié)調(diào)校企聯(lián)系，確定長慶油田采油三廠為中國學生和留學生實習教學基地；依托校企合作科研項目，深入油田一線開展應(yīng)用性基礎(chǔ)研究，形成“廠內(nèi)廠外相互融合，課內(nèi)課外共同發(fā)展”的實習模式。此外，鼓勵石油工程專業(yè)畢業(yè)生到西部和油田基層工作，促進西部現(xiàn)代化建設(shè)。

（三）線上線下混合式全方位教學模式探索

授課內(nèi)容故事化，使學生身臨其境，思路追隨故事情節(jié)；將抽象知識形象化，動畫輔助教學，形象地還原知識原理；注重科教融合，增強學生的認識和理解；注重素材選取，線上素材圖文并茂、線下素材通俗易懂。課程教學素材的選擇注重圖文并茂，內(nèi)容布局包含50%文字、20%圖片、30%空白，整體顏色不超過3種［6］。

課堂教學可采用多種教學形式與學習形式，其特點朝著個性化和自主化的方向發(fā)展。巖石力學團隊將互聯(lián)網(wǎng)平臺應(yīng)用到大學教育環(huán)節(jié)，構(gòu)建課程“智慧樹”“學堂在線”（中英文）慕課，開通“課程群”、微信公眾號、石油云智慧平臺等學習交流平臺，其中石油云智慧平臺包括石油地質(zhì)、地球物理、鉆完井、油藏工程和采油工程等多個模塊。此外，還建設(shè)了基于CDF（Computed Document Files）的互動式課件群，促進國內(nèi)、國際慕課建設(shè)。這些學習平臺能實現(xiàn)課程要求、授課教案、習題集、試題集等線上傳輸，網(wǎng)上答疑，網(wǎng)上討論等師生和生生互動，多渠道對學生進行課堂外教學和輔導(dǎo)。同時在研究生或從事科研、工程技術(shù)的一線人員中也進行推介。

探索智慧教室授課+案例教學+視頻+討論+競賽多手段教學方式，結(jié)合線上線下混合式全方位教學模式探索，根據(jù)不同的培養(yǎng)目標，因材施教，靈活多樣地培養(yǎng)，構(gòu)建基礎(chǔ)、工程和特色相結(jié)合的本博一體化課程教學體系。此外，教學團隊定期發(fā)放在線調(diào)查問卷，實時掌握學生的學習動態(tài)和意見反饋，調(diào)整、優(yōu)化授課方式，已形成成熟的教學模式。

五、改革實踐效果

巖石力學實驗室長期致力于石油工程巖石力學領(lǐng)域的科學研究與技術(shù)開發(fā)，發(fā)揮領(lǐng)航帶頭作用，對石油工程巖石力學課程進行系列改革，成果頗豐。

相關(guān)研究成果獲得了國家級教學成果獎兩項，中國學位與研究生教育學會研究生教育成果獎兩項，北京市教學成果獎1項，申報北京市級教改項目1項，學校優(yōu)秀教學成果獎1項，校級教學改革項目11項。培養(yǎng)本博一體化學生12人，發(fā)表教改論文18篇。

課程“學堂在線”（中英文）慕課上線，完成三輪教學，選課人數(shù)1.5萬；“智慧樹”平臺上線，運行完成兩學年；“石油云”平臺在2017—2022年間瀏覽量超過244 700次，運行效果良好。覆蓋范圍達到全國各個石油院校和各大油田現(xiàn)場。

任侯冰主講的北京市優(yōu)質(zhì)本科課程“石油工程巖石力學基礎(chǔ)”，教學效果良好，獲得師生一致好評的同時，教學專家也給予了高度評價。學生課后反饋通過該課程學習掌握了石油工程巖石力學基礎(chǔ)知識，為研究生學習和現(xiàn)場服務(wù)奠定了基礎(chǔ)。據(jù)中國石油大學（北京）教務(wù)處統(tǒng)計，2018、2019和2020年學生評教在校893門課程中排名分別為100、231和27（石油工程學院排名第1）。

自2019年提出本博一體化培養(yǎng)模式以來，涌現(xiàn)出大批優(yōu)秀學生代表，榮獲各類獎學金，在國家級數(shù)學建模、國家級數(shù)學競賽、挑戰(zhàn)杯等學科競賽和中國石油工程設(shè)計大賽等專業(yè)競賽中多次獲獎，并獲中國石油大學（北京）十佳大學生、優(yōu)秀研究生和先進個人等多項榮譽。