1. 引言
在全球科技革命与产业变革的背景下，我国积极推动“新工科”的发展，以适应对工程人才日益多样化的需求[1]。石油与天然气工程专业作为一门涉及多学科协调发展的硕士研究生专业，亟需进行教学模式的升级，以适应新工科背景下对人才培养的要求。中国工程院院士李培根教授就曾提出，传统工科专业的升级不仅需要专业知识的传授，还需要对人才培养边界的再设计，以满足快速发展的行业需求。且当前，传统的教育模式未能有效满足企业对复合型人才的需求，特别是在《高等渗流力学》课程中，课程内容与企业需求存在脱节，且学生普遍反馈学习难度较大，缺乏将理论知识应用于实践的能力。同时，思政教育融入尚显不足，影响了学生思想道德素质的提升。针对上述问题，本文旨在探索基于新工科边界控制的《高等渗流力学》课程教学模式与思政教育的协同改革，旨在促进学生全面发展，实现知识与价值的融合。这一改革不仅将提升研究生的专业素养，也将更好地服务于国家战略工程与产业发展，具有重要的学术与应用价值[2]。
2. “高等渗流力学”课程传统教学所面临的挑战
《高等渗流力学》课程研专注于研究流体在多孔介质中的流动规律，与油气田开发紧密相关，是石油研究生的核心基础课程。课程内容抽象，涉及复杂的理论推导和计算公式，对学生基础要求较高，导致普遍反映学习难度大[3]。传统教学方法未能显著增强学生处理复杂问题的能力，进而制约了学生的科研进步。因此，该课程面临着教学质量与学生能力培养的挑战。
2.1. 课程内容与企业需求待匹配
近年来，油气渗流领域的理论发展迅速，但《高等渗流力学》课程的教材仍主要基于经典渗流理论，未能与时俱进，导致课程内容与企业实际需求脱节。企业对毕业生的能力要求逐渐提高，学生需具备解决实际问题的能力，但现有教学内容难以满足这一需求。
2.2. 教学方法与培养模式待完善
当前研究生的教学方式主要依赖“填鸭式”的传统教育，学生接受知识却缺乏深入理解和应用能力。课程教学应侧重于科研思维与方法的引导，增强课堂参与感，以提升学生的实践能力与独立思考能力[4]。
2.3. 知识体系与关联课程待协同
《高等渗流力学》课程要求学生具备一定的跨学科知识，但由于许多研究生来自不同专业，基础薄弱，导致在学习时难以理解课程内容。为了提高学生的学习效果，需要将相关课程的知识融入到教学中，促进不同学科知识的交叉融合。
2.4. 深化思政与专业教育融合
“课程思政”理念尚未充分融入到《高等渗流力学》的教学中，思政元素的设计与实施面临挑战。需要在课程中有效整合思政教育与专业教育，实现相互促进，真正做到“1 + 1 > 2”[5]。通过实现教育与价值引领的紧密结合，以达到高效的教学成果。
3. 教学改革方案设计
针对高等渗流力学课程的特点，在新工科背景下对《高等渗流力学》课程的教学模式与思政教育的协同改革做出研究。研究目标包括建立一个基于企业需求的三层级工程实践案例库，形成适合油气田开发方向的教学模式与评估体系，并构建思政教育与专业教育的有机融合方案。具体研究内容涵盖三个方面：首先，以企业需求为导向，设计包含专业、课程和章节层面的实践案例，以便更好地解决实际工程问题；其次，基于专业课程特点与新工科要求，扩展课程边界，设计具有强关联性的知识点，并构建相应的评估方法；最后，通过精选和梳理思政元素，创新思政教学方法，构建网络教学资源库，实现知识传授，能力提升和价值观塑造的有机结合，进而推动思政教育与专业教育的协同进步。
3.1. 企业需求驱动边界牵引的三层级《高等渗流力学》工程实践案例设计
油田调研发现，企业负责人经常提出毕业研究生存在不适应企业需求的现象。究其原因，主要是由于在石油企业新形势、新技术的不断发展中，对人才能力要求越来越高，需要工科毕业生要能“干活”[6]。主要体现在：现代工程师通常在领导或参与项目的概念化、设计、实施和运维中的各个环节，具有结合实际工作提出问题和解决方案的能力。在企业需求驱动边界下，需要设计更适应工程实践的案例。针对《高等渗流力学》课程改革，具体来看，需要建立三层级工程实践案例(如图1)：
1) 建立专业层面实践案例库。根据近年来油田企业与学校合作研究课题，分析课题所涉及石油与天然气工程基础专业知识的连接性与创新性，建立具体的项目设计和研究案例库。
2) 设计课程层面实践案例库。《高等渗流力学》是油气田开发专业的核心基础课程，同时也是相互联系的课程体系中的重要组成部分。将相关课程内容进行有机整合，构建一个连贯性强、综合性高的设计方案。
3) 设计章节层面项目案例。针对《高等渗流力学》单一章节知识点，设计合适的案例，加强课程知识的理解和能力的培养。
3.2. 专业课程培养边界控制的《高等渗流力学》教学模式与评估体系构建
1) 教学内容设计：传统教育模式注重学科知识的整体性，但课程之间的关系较为封闭。根据专业特点，设计创新性和关联性强的课程知识点，能够打破壁垒，明确教师的教学目标和学生的能力要求。这与“新工科”理念强调知识的交叉结合、连接性与创造性相统一。例如，调研显示学生在学习《高等渗流力学》时对数值模拟课程内容不够了解，反之亦然。因此，研究团队已初步设计了相关课程的教学案例，下一步将在授课过程中系统总结知识点，实现《高等渗流力学》的协同设计。
Figure 1. Three-level project case implementation diagram
图1. 三层级工程案例实施图
2) 课程案例实施：传统教学方式按照章、节单向传授知识，将学生看作是被动接受信息的容器，导致教学过程仅仅停留在基础的“灌输”过程。同时，课程通常在固定的地点和时间进行。新工科背景下，专业基础课程和课堂的边界需进一步拓展，优化工程实践案例的实施(如图2)。
Figure 2. Implementation plan for professional basic courses
图2. 专业基础课程案例实施方案
3) 评估体系构建：在新工科教育框架下，工程专业认证旨在建立一个以成果为核心的人才培养体系，并致力于不断革新，以保证毕业生能够达到行业所认可的专业高水平。学生预期学习结果(Intended Learning Outcomes)描述了每个知识点和能力项的学习成果，反映了课程目标实现后学生应具备的表现。首先需建立“预期学习结果”指标，通过专业认证后的培养方案中的毕业要求进行分解。课程知识点的预期学习结果应来源于专业知识体系，而能力培养结果则应基于项目工程实践案例。随后，制定评估指标的标准和考核方式。以《高等渗流力学》中的“弹性微可压缩液体的不稳定渗流理论”为例，预期学习结果为“掌握弹性可压缩不稳态渗流理论”，并设计“低于期望”“符合期望”和“超越期望”的评估标准，建立合格性评估表(如表1)。
Table 1. Course case anticipatory evaluation table
表1. 课程案例预期性评估表
预期学习效果 |
低于期望 |
符合期望 |
超越期望 |
掌握弹性可压缩不稳态渗流理论。 |
只能够判识不稳定渗流的各个过程。 |
绘制弹性不稳定渗流的压力变化曲线，掌握压力传播及变化规律。 |
理解并能够构建及解决无限大地层中弹性不稳定渗流的数学模型。 |
… |
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… |
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3.3. 思政教育建设边界导向的《高等渗流力学》思政元素与教学设计融合
在油气田开发课程的思政教育中，教师应充分利用课堂这一主渠道，将德育有机融入专业教学全过程。通过深挖课程中的思政元素，结合案例和知识点的设计，教师以潜移默化的方法传递正确的价值观，进而有效整合专业教学与思政教育，充分发挥课程的思政作用(实施思路如图3)。
1) 思政教育融合的理论依据：思政教育与课程实践融合的理论依据主要源于马克思主义教育观，强调教育不仅传授知识，还要培养学生的世界观、人生观和价值观。随着教育改革的推进，课程教学不仅
Figure 3. Implementation framework of organic integration of ideological and political elements and teaching design in the course “Advanced Fluid Mechanics”
图3. 《高等渗流力学》课程思政元素与教学设计有机融合实施框架图
要关注专业知识的传授，还要注重思想政治的渗透，形成“全员、全过程、全方位”的育人模式。如在讲解渗流模型的建立与油气资源开发时，同时可以引入能源资源的可持续发展理念，结合当前的能源危机和环境保护需求，探讨科学合理地开发资源的重要性，从而培养学生价值观和世界观的正确建立等。
2) 思政元素筛选：基于《高等渗流力学》的学科交叉特点和能源资源领域的专业基础课程定位，明确思政教学的具体目标。这一过程结合石油与天然气工程硕士研究生的培养方向，通过借鉴已有的思政课程案例，深入挖掘课程理论教学中潜在的思政元素。此外，搜集与《渗流力学》相关的思政资源，确保思政教育能够有效融入专业课程，提升学生的综合素质。
3) 思政课程设计：通过重新编制课程设计和授课PPT，将思政元素有机融入《高等渗流力学》的课程结构，优化课程质量标准[7]。借助观看已有的思政教学比赛和线上教学视频，结合课程特色，确定适应的教学方法，以增强学生的参与感和认同感。同时，录制自身的教学过程，利用视频回顾课堂情况，及时识别教学中存在的问题，从而为后续课程的改进提供有力依据。
4. 结论与认识
在新工科建设背景下，对《高等渗流力学》课程进行教学模式与思政教育的协同改革，能够有效解决当前教学面临的挑战，并提升学生的综合能力。通过引入“边界控制”理念，结合油气渗流力学的学科特点，设计与企业需求相匹配的三层级工程实践案例库，不仅促进了理论知识与实际应用的有机统一，还对学生的实践能力和科研思维进行了强化。这一教学改革从内容设计、教学方法到评估体系的构建，均体现了新工科所强调的跨学科知识融合与创新能力培养。
思政教育的有机融入为课程带来了更深层次的价值引领。教师在专业课程教学中融入思政元素，能够向学生传递正面价值观，培育他们的社会责任感与职业操守，真正做到“1 + 1 > 2”的协同育人效果。这种专业教育与思政教育的融合，提升了课程的教育功能，实现了学生在专业知识、工程实践与价值观念上的全面发展。
通过“新工科”背景下对《高等渗流力学》课程教学模式和思政教育的协同改革，学生的成绩相比以往有了显著的提升，其中教学目标达成度由原来的0.5提升到现在的0.8左右。同时，《高等渗流力学》作为中国石油工程设计大赛考察的核心内容，随着教学模式与思政教育的改革，使学生更好的接受这门学科，近三年内学生在中国石油工程设计大赛中成绩显著，荣获全国团体银奖2次，获全国一等奖8项，二等奖41项，三等奖111项以及其他与其相关的竞赛，获奖率都有一个显著的提高。
综上所述，基于新工科背景下的《高等渗流力学》教学模式与思政教育协同改革，不仅能推动了教学质量的提升，也为培育高素质、适应未来国家发展要求的新工科人才打下了牢固的基础。
基金项目
重庆科技大学本科教育改革项目“教育数字化背景下《渗流力学》5E理论教学模式改革与实践”，重庆市教育科学规划课题(2021-GX-031)“基于课程思政的《钻井工程》专业课研究与实践”，重庆市高等教育学会高等教育科学研究课题(cqgj23040B)“石油类专业课程思政协同、施教及保障机制研究”。