“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 "Double First-Class" strategy aims to elevate a select group of universities and disciplines to the global top ranks. In this context， Petroleum Microbiology， as a vital interdisciplinary field， necessitates teaching approaches that cater to the practical needs of students and align with societal and economic development. This study investigates the significance， current status， and challenges of reforming Petroleum Microbiology education. Furthermore， it proposes methods and strategies for cultivating high-quality talents to address the evolving requirements of the petroleum industry. The teaching methods employed in Petroleum Microbiology courses not only fulfill students' practical application needs but also enhance their experimental and research capacities. Importantly， it fosters innovation by effectively integrating industry， academia， and research.

Keywords： Petroleum Microbiology; Double First-Class; education reform; curriculum; industry-university-research integration

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。