高秋香

中國石油大學(xué)(北京) 教務(wù)處，北京 100049

我國油氣資源相對匱乏、對外依存度較高，近年來油氣勘探領(lǐng)域已經(jīng)逐漸向深海、深層和復(fù)雜地質(zhì)條件區(qū)域延伸，油氣勘探開發(fā)難度不斷加大，亟須高校培養(yǎng)能夠解決復(fù)雜工程問題能力的高層次創(chuàng)新人才。本文分析了解決復(fù)雜工程問題能力的內(nèi)涵及形成規(guī)律，并介紹了學(xué)校建立石油主干學(xué)科系列基于實際復(fù)雜工程問題的有國際影響力的學(xué)科競賽群，建立產(chǎn)學(xué)融合、學(xué)科交叉、學(xué)研賽用結(jié)合的學(xué)科競賽模式的實踐探索經(jīng)驗，提出了今后進一步改革的思路。

一、解決復(fù)雜工程問題能力的內(nèi)涵及形成的規(guī)律

1.解決復(fù)雜工程問題能力的內(nèi)涵

解決復(fù)雜工程問題能力是本科工科專業(yè)人才培養(yǎng)目標的核心要素。解決復(fù)雜工程問題能力是國際工程教育認證聯(lián)盟華盛頓協(xié)議提出的四年制本科學(xué)士學(xué)位畢業(yè)要求的核心能力，是本科層次畢業(yè)要求區(qū)別于三年制大學(xué)以及兩年制?？频闹匾卣?。國際工程教育認證通用標準中的12條畢業(yè)要求指標中有8條直接針對解決復(fù)雜工程問題，要求本科生的知識、能力和素質(zhì)培養(yǎng)主要圍繞解決復(fù)雜工程問題開展，要求畢業(yè)生能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決復(fù)雜工程問題的分析、設(shè)計和研究中。

工程是改造世界的過程，具有綜合性、創(chuàng)造性、設(shè)計性的特征。復(fù)雜工程問題是具有較高綜合性的、涉及多方面技術(shù)和非技術(shù)因素的，需要運用深入的工程原理、建立創(chuàng)造性的抽象模型才能解決的問題。解決復(fù)雜工程問題能力的核心是創(chuàng)新性設(shè)計及研究能力，具體包括系統(tǒng)性分析問題的能力、歸納建模的能力、工程決策能力，其心理特征包括創(chuàng)造性的認知、情感和意志特征，具體包括敏銳的觀察力、創(chuàng)造的想象力、求異的思維力以及對創(chuàng)新性設(shè)計及研究工作的自覺的意識、積極的情感和堅強的意志等。

2.解決復(fù)雜工程問題能力形成的規(guī)律

心理發(fā)展是個體在反映客觀事物的過程中不斷構(gòu)造新的心理結(jié)構(gòu)的過程。掌握和內(nèi)化是心理發(fā)展的兩個基本環(huán)節(jié)[1]。創(chuàng)新性設(shè)計及研究能力的培養(yǎng)要求在教學(xué)過程中使學(xué)生了解創(chuàng)新性設(shè)計及研究的方法，并進行一定的創(chuàng)新性設(shè)計及研究活動的鍛煉。解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)要求采用以學(xué)生主動探究為核心的研究性教學(xué)方法，其中產(chǎn)學(xué)融合、多學(xué)科交叉、學(xué)研賽用結(jié)合的學(xué)科競賽是培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的有效途徑。

（1）研究性教學(xué)是培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題能力的有效方法。

研究性教學(xué)是在近現(xiàn)代哲學(xué)、心理學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)上逐漸產(chǎn)生和發(fā)展的，以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)的，引導(dǎo)學(xué)生在一定的情景中，通過主動發(fā)現(xiàn)問題和解決問題而獲得知識、形成能力、發(fā)展個性的教學(xué)模式[2]。它的實質(zhì)就是讓學(xué)生在教學(xué)過程中體驗科學(xué)原理的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用科學(xué)原理解決實際問題等不同類型的研究過程，通過主動研究問題來獲取知識，發(fā)展研究能力。它能夠使學(xué)生有效地進行創(chuàng)新性設(shè)計及研究活動的鍛煉。研究性教學(xué)的基本特性包括教學(xué)內(nèi)容的問題性、教學(xué)方法的探究性、學(xué)生的主體性和教師的引導(dǎo)性。主要包括基于問題、案例和實際課題的研究性教學(xué)方法。對于不同性質(zhì)的課程內(nèi)容，在教學(xué)過程中可以設(shè)計不同的問題形式和探究方法，選擇學(xué)生主體性發(fā)揮的程度。

（2）產(chǎn)學(xué)融合、學(xué)研賽用結(jié)合的學(xué)科競賽是研究性教學(xué)的有效途徑。

在高等教育領(lǐng)域研究性教學(xué)最早起源于哈佛商學(xué)院的案例教學(xué)法和加拿大麥克馬斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)院的基于問題的學(xué)習(xí)。20世紀60年代，國外逐漸興起了在教學(xué)過程中實施探究式教學(xué)方法和讓本科生參與科研活動之風(fēng)。20世紀90年代末，美國研究型大學(xué)本科生教育全國委員會在《重建本科生教育：美國研究型大學(xué)發(fā)展的藍圖》[3]報告中提出了系統(tǒng)的研究性教學(xué)改革措施。主要包括：實施以“研究為本”的學(xué)習(xí)標準，本科生的每一門課程都應(yīng)提供給學(xué)生一種運用發(fā)現(xiàn)為本的方法而獲得成功的機會；建立以探索為本的新生年；最后一個學(xué)期要集中在一個專業(yè)項目上，充分利用前幾年學(xué)到的研究與交流技能。當(dāng)前，國內(nèi)外高等教育領(lǐng)域已經(jīng)形成了系統(tǒng)的研究性教學(xué)體系，包括課內(nèi)研究性教學(xué)和單獨設(shè)置的研究性課程兩個方面。一方面通過課內(nèi)研究性教學(xué)加強學(xué)生創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)，采用問題研究式講授、課內(nèi)外問題研討等方法，使課堂教學(xué)過程變成教師引導(dǎo)學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的探究過程。主要包括基礎(chǔ)課“大班上課、小班討論”以及專業(yè)課“小班研討”等模式。另一方面通過單獨設(shè)置的研究性課程，開展系統(tǒng)的課題研究活動，達到鍛煉學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。高校單獨設(shè)置的研究性課程一般包括新生研討課、專業(yè)設(shè)計課程以及綜合設(shè)計課程等類型。具體包括專業(yè)全程系列研究性課程模式、試點班三四年級系列研究性課程模式、系列課程設(shè)計模式三種模式。其中產(chǎn)學(xué)融合的學(xué)科競賽是培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的有效途徑。

二、基于復(fù)雜工程問題的產(chǎn)學(xué)融合、學(xué)科交叉、學(xué)研賽用結(jié)合的學(xué)科競賽模式實踐探索

為滿足石油工業(yè)對油氣資源開發(fā)過程中的鉆井效率、儲層保護、采收率、經(jīng)濟評價等綜合效益的需求，培養(yǎng)學(xué)生解決油氣、鉆完井、采油氣、油氣儲運等多專業(yè)協(xié)作的復(fù)雜工程問題的整體化思維能力，中國石油大學(xué)（北京）2011年以來與行業(yè)企業(yè)以及國內(nèi)外高校合作舉辦了高水平石油主干學(xué)科系列學(xué)科競賽。

1.建立基于實際復(fù)雜工程問題的石油主干學(xué)科高水平學(xué)科競賽群

（1）競賽平臺。

2011年中國石油大學(xué)（北京）在世界石油理事會中國國家委員會、中國石油學(xué)會、中國石油教育學(xué)會的支持下，在中國石油天然氣集團公司、中國石油化工集團公司、中國海洋石油總公司等石油企業(yè)的贊助下，發(fā)起籌辦了首屆中國石油工程設(shè)計大賽。2013年，教育部學(xué)位與研究生教育發(fā)展中心將大賽納入“中國研究生創(chuàng)新實踐系列大賽”中。隨后，學(xué)校又先后創(chuàng)辦了全國大學(xué)生勘探地球物理大賽、全國油氣地質(zhì)大賽、全國海洋工程設(shè)計大賽等，逐步建立起覆蓋石油主干學(xué)科的競賽群。學(xué)科競賽參賽學(xué)生涵蓋?？?、本科、碩士和博士培養(yǎng)層次，涵蓋國內(nèi)外、校內(nèi)外的石油學(xué)子。

（2）競賽內(nèi)容。

學(xué)科競賽直接采用生產(chǎn)現(xiàn)場的實際復(fù)雜工程問題，石油企業(yè)提供賽題基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、專業(yè)軟件的正版使用許可和系統(tǒng)培訓(xùn)。所需的知識涵蓋地質(zhì)工程、石油工程等多學(xué)科、多專業(yè)，需要綜合應(yīng)用地質(zhì)研究、油（氣）田勘探、油（氣）田開發(fā)等多學(xué)科交叉知識。同時，競賽以“為石油獻我青春”作為口號，傳承大慶精神、鐵人精神等行業(yè)文化。引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識，在綜合考慮使用功能、工業(yè)價值、經(jīng)濟效益等多方面因素的基礎(chǔ)上，以團隊形式完成方案的編制，并進行理論和工藝方面的創(chuàng)新，從而全面考察學(xué)生的專業(yè)知識水平、總體化設(shè)計思想，訓(xùn)練學(xué)生創(chuàng)新性思維能力和團隊協(xié)作能力，提升學(xué)生綜合運用專業(yè)知識解決復(fù)雜問題的能力。

（3）指導(dǎo)模式。

競賽由校企多學(xué)科專家共同指導(dǎo)。學(xué)校安排包括數(shù)理、地質(zhì)、石工、儲運等多學(xué)科專家共同指導(dǎo)，同時企業(yè)安排高級專家對優(yōu)秀作品進行全方位評審和深入指導(dǎo)。競賽先后邀請?zhí)K義腦、賈承造、王德民、周守為、高德利、李根生等院士講述行業(yè)最新進展，并與青年學(xué)子直接對話，提升石油學(xué)子的人文情懷，也讓青年學(xué)子看到了行業(yè)巨匠，尋找奮斗的動力。競賽在籌備過程中，通過成立設(shè)計協(xié)會、招募賽事服務(wù)志愿者等方式，讓學(xué)生深度參與到籌備工作中，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的組織協(xié)調(diào)能力，開闊了學(xué)生眼界，也提升了學(xué)生的行業(yè)自信和集體榮譽感。

2.構(gòu)建國內(nèi)外企業(yè)和高校參與競賽舉辦的互利共贏的人才培養(yǎng)機制

學(xué)校構(gòu)建了與國內(nèi)外企業(yè)和高校共同舉辦競賽的互利共贏機制。共與中石油、中石化、中海油等國內(nèi)大型石油企業(yè)以及殼牌、道達爾、斯倫貝謝、哈丁歇爾頓、沙特阿美等27個知名跨國企業(yè)，與北京大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、吉林大學(xué)、中國科技大學(xué)等50余所國內(nèi)高校以及美國德州農(nóng)工大學(xué)、泰國朱拉隆功大學(xué)、加拿大卡爾加里大學(xué)等27所國外知名高校，與中石油勘探開發(fā)研究院、中海油研究總院、油氣資源與探測國家重點實驗室等6個國家著名科研院所建立了共同舉辦競賽的互利共贏機制。

（1）企業(yè)為學(xué)校提供結(jié)合生產(chǎn)實際的教學(xué)資源。

在系列學(xué)科競賽舉辦過程中，石油企業(yè)提供賽題基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、專業(yè)軟件的正版使用許可和系統(tǒng)培訓(xùn)，安排高級專家對優(yōu)秀作品進行全方位評審和深入指導(dǎo)，為賽事活動提供活動經(jīng)費；學(xué)科競賽模式為學(xué)校課程體系改革提供了參考，學(xué)校為競賽開設(shè)綜合設(shè)計課程促進了學(xué)校人才培養(yǎng)與社會需求的契合。學(xué)校石油工程專業(yè)根據(jù)學(xué)科競賽的經(jīng)驗成果整合課程資源開設(shè)“石油工程綜合設(shè)計”課程。課程結(jié)合油田地質(zhì)、開發(fā)實例分析，系統(tǒng)講述油田勘探開發(fā)過程中常用的技術(shù)方法和應(yīng)用程序，著重培養(yǎng)學(xué)生油田開發(fā)設(shè)計的基本技能，提高學(xué)生應(yīng)用石油工程基本知識解決復(fù)雜工程問題的綜合能力，真正意義上實現(xiàn)了大賽進課堂，大賽進培養(yǎng)方案。國內(nèi)外各石油高校積極組織學(xué)生參與，互相競爭、互相學(xué)習(xí)合作，增進了彼此的交流互信，促進了文化碰撞融合。

（2）學(xué)校為企業(yè)提供高層次研究成果及高水平創(chuàng)新人才。

學(xué)校教師在指導(dǎo)學(xué)生參賽過程中，可將研究成果應(yīng)用在生產(chǎn)方案的編制中，并通過企業(yè)專家的評審驗證成果的可用性及發(fā)展?jié)摿?，縮短了從理論到應(yīng)用的研究周期，在一定程度上為科研工作提供參考。系列學(xué)科競賽為參會的高校和企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)專家提供了展示學(xué)術(shù)成果、探討行業(yè)發(fā)展的平臺，成為了行業(yè)交流的盛會。企業(yè)高層領(lǐng)導(dǎo)為獲獎學(xué)生頒獎，開通就業(yè)“綠色通道”。美國哈丁歇爾頓集團公司連續(xù)四年全額資助中國石油工程設(shè)計大賽“卓越杯”獲獎團隊赴美進行為期一周的實習(xí)交流，開闊了學(xué)生的國際視野，增強了學(xué)生的就業(yè)競爭力。中國石化將系列學(xué)科競賽列入“優(yōu)才引進”計劃，獲得中國石油工程設(shè)計大賽一等獎的學(xué)生不參與初試，直接進入面試環(huán)節(jié)。

3.高水平石油主干學(xué)科系列學(xué)科競賽實施成效

系列學(xué)科競賽產(chǎn)生了良好社會示范效應(yīng)和輻射作用。系列學(xué)科競賽自創(chuàng)辦以來，規(guī)模逐漸壯大，影響力不斷提升，累計參賽學(xué)生數(shù)量超過5萬人，并培養(yǎng)了大批適應(yīng)經(jīng)濟、社會發(fā)展需要的科技創(chuàng)新型、工程實踐型和團隊協(xié)作型的高素質(zhì)技術(shù)人才，受到各方好評。系列學(xué)科競賽的基于復(fù)雜工程問題的產(chǎn)學(xué)融合、學(xué)科交叉、學(xué)研賽用結(jié)合的學(xué)科競賽模式得到了國內(nèi)外高校、企業(yè)和相關(guān)組織的高度認可。全球石油領(lǐng)域最為著名的學(xué)術(shù)組織國際石油工程師協(xié)會（SPE）主席Giovanni Paccaloni先后兩次參與賽事相關(guān)活動，并稱贊系列賽事是中國石油教育界“閃亮的星星”。第21屆世界石油大會邀請中國石油大學(xué)（北京）校長張來斌參會宣講，分享賽事成果和經(jīng)驗。大賽主要發(fā)起者梁永圖教授也因此獲得了SPE授予的“創(chuàng)新教學(xué)獎”（SPE Innovative Teaching Award），是首位獲得該獎項的亞洲人。該獎項由國際石油工程師協(xié)會設(shè)立，每年會從全球大量的申請者中僅評選出5位獲獎?wù)?，體現(xiàn)了國際石油工程師協(xié)會對中國石油工程設(shè)計大賽和人才培養(yǎng)高度認可。學(xué)校先后出版《首屆全國石油工程設(shè)計大賽優(yōu)秀作品集》《斬獲卓越杯——中國石油工程設(shè)計大賽指南》等專著，依托大賽育人模式公開發(fā)表各類論文50余篇，為石油教育的發(fā)展和其他學(xué)科競賽的舉辦提供了經(jīng)驗和借鑒。

三、今后進一步改革的思路

為進一步加強學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的復(fù)合型創(chuàng)新型人才，學(xué)校計劃將學(xué)科競賽活動進一步普及化、規(guī)范化。通過將競賽納入課程設(shè)置組織學(xué)生廣泛參與，在導(dǎo)師配備、指導(dǎo)方式等方面進一步規(guī)范。進一步完善企業(yè)參與競賽舉辦的互利共贏機制，促進競賽活動的順利進行。

1.將競賽納入課程設(shè)置

組織各專業(yè)設(shè)置一門本科必修的為參加科技競賽做準備的綜合性創(chuàng)新設(shè)計課程，將指導(dǎo)學(xué)生參與競賽活動課程化、規(guī)范化。合理規(guī)劃組織全部學(xué)生開展復(fù)雜工程問題項目設(shè)計研究，并參加競賽，激發(fā)學(xué)生的積極性，擴大學(xué)生的受益面；合理安排多學(xué)科導(dǎo)師，明確指導(dǎo)方式，合理計算導(dǎo)師工作量，調(diào)動教師指導(dǎo)的積極性；構(gòu)建課內(nèi)外融合、多學(xué)科交叉、學(xué)研賽用結(jié)合的科技競賽模式，有效加強學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力、高階性綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.構(gòu)建企業(yè)參與競賽舉辦的互利共贏機制

依托學(xué)校與這些企業(yè)的緊密合作關(guān)系，爭取與企業(yè)簽訂合作舉辦競賽的互利共贏的長期協(xié)議，為學(xué)校順利舉辦競賽打下基礎(chǔ)。與企業(yè)合作，由企業(yè)提供實際復(fù)雜工程問題賽題、數(shù)據(jù)、軟件、評審專家、經(jīng)費，使競賽貼近工程實際和前沿。將項目研究成果應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)實際、競賽平臺作為企業(yè)選拔人才的平臺，提高企業(yè)參與的積極性。