“雙一流”建設背景下交叉學科教學改革研究

摘"要：“雙一流”戰略的總體目標是推動一批高水平大學和學科進入世界一流行列或前列。石油微生物是一門重要的交叉學科課程，該課程教學要求既要滿足學生的實際需求，也要適應社會經濟的發展，因此需要進行教學方法的改進與創新。該文探討石油微生物教改的意義、現狀和挑戰，并提出改革的方法和策略，以培養適應石油行業發展需求的高素質人才。石油微生物課程教學方式不僅滿足學生的應用性需求，而且提高學生的實驗操作和研究能力，同時也對創新型人才培養具有重要意義，真正做到產學研相結合。

關鍵詞：石油微生物；雙一流；教育改革；課程設置；產學研結合

中圖分類號：G642"""文獻標志碼：A"""""文章編號：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

石油是現代社會的重要能源之一，而石油微生物學是石油行業的關鍵領域之一。為了培養石油微生物學領域的專業人才，許多高等教育機構都已開設了石油微生物相關課程。本文將探討石油微生物課程教學的重要性以及教學方法。作為一門涉及石油生物學、微生物學、生物地球化學等學科交叉的學科，石油微生物學具有廣泛的應用價值[1-2]。在中國高等教育的發展中，該學科作為一個相對新興的交叉學科仍處于探索階段，目前國內高校中開設此科目的情況還相對有限。

目前，一些相關專業和學科已在國內多所高等院校設立，如石油工程、石油資源與勘探、生物工程等專業，部分高校也有石油微生物的本科或研究生教學課程。例如，中國石油大學（華東）石油與天然氣工程系的石油勘探、開發工程和安徽工業大學化學與化工學院的生物化學等專業都有相應的石油微生物課程[3-4]。另外，一些石油行業進行了前期的科學研究和應用，并建立了石油微生物研究團隊和實驗室，這為石油微生物學的教學與研究提供了重要支撐[5-9]。可以預見，隨著中國石油工程等領域的不斷深入發展，石油微生物學在中國高等教育中的研究與應用將會逐漸擴大和加強。

隨著信息技術和石油工業的迅速發展，對石油微生物學教育的要求也越來越高。然而現有的石油微生物課程體系雖然已經初步建立，但教學內容和教學方式的單一化已經成為制約這門課程高質量教學的瓶頸。為了破除這一瓶頸，發揮石油微生物學的教學價值，必須進行石油微生物課程教學改革。

一"“雙一流”建設背景下的交叉學科教育現狀

在培養創新型和應用型人才的過程中，高等教育將交叉學科教育作為一項重要舉措。而“雙一流”建設作為中國高等教育的重要戰略，使得交叉學科教育更加凸顯其意義和價值。這項戰略的主要目標是培養具有國際競爭力的高水平大學和一流學科，以推動中國在全球知識創新和科技發展中的地位。

交叉學科教育強調不同專業領域之間的融合和互動，以培養學生綜合應用知識解決現實問題的能力。它的核心理念是打破學科壁壘，促進不同學科之間的合作和交流，從而培養出具有復合型、綜合性思維和創新能力的人才。交叉學科教育注重跨學科知識的傳授和綜合能力的培養，以應對復雜多變的社會需求和挑戰。

然而，交叉學科教育也面臨著一些挑戰。首先，不同學科之間的認知差異和教育體系的碎片化使交叉學科教育的實施變得復雜和困難。其次，教師的專業素養和跨學科教學能力需要進一步提高，以更好地滿足交叉學科教育的需求。此外，學生們可能會面臨課程選擇和學習負擔過重的問題，需要針對性的指導和支持。

因此，在“雙一流”建設背景下，高校應當加強對交叉學科教育的重視，積極推動學科之間的融合和合作。高校可以通過建立跨學科研究中心或學院、制定交叉學科教育的課程體系以及培養師資隊伍等方式來促進交叉學科教育的發展。同時，高校還應該加強與產業界的合作，將學科知識與實際應用相結合，培養符合社會需求的人才。

總之，“雙一流”建設背景下的交叉學科教育具有重要的意義和價值。通過打破學科壁壘、促進不同學科的融合和合作，交叉學科教育能夠培養出具有綜合素質和創新能力的人才，為社會的發展提供人力支持。同時，高校和教師需要克服挑戰，加強對交叉學科教育的重視和支持，為學生提供更好的學習環境和發展機會。西北大學地質學系地質學已經通過國家認定，成為了“世界一流學科”建設行列中西部地區唯一擁有國家級實驗平臺的地質學科[10]，因此，對于地質學系石油學科的發展來說，石油微生物課程的教學改革具有重要意義。

二"石油微生物教學的核心及難點分析

石油微生物作為一門交叉學科課程，涉及到微生物學、石油工程和環境科學等多個領域的知識。其教學旨在培養學生對于石油微生物領域的基本理論和實踐技能，以及對石油微生物在石油勘探開發和環境修復中的應用進行深入了解。

（一）"課程設置和內容

目前，大部分高校的石油微生物課程被作為選修課程或者專業核心課程之一開設。課程設置通常由講授理論知識、實驗教學和實踐性項目等部分組成。在理論知識方面，課程主要涉及石油微生物的基本概念、分類，生物地球化學過程和應用等內容。具體課程的理論教學主要包括以下內容。

微生物的分類與特性：學生將學習不同類型的微生物，并了解它們在石油中的作用。例如，石油中的硫酸鹽還原菌可以降低石油中的硫含量，從而減少環境污染。

石油微生物生態學：學生將了解石油微生物的分布、生態角色和相互作用。他們將學習石油微生物在不同環境條件下的生存策略，以及它們與其他微生物和環境因素的關系。

石油降解微生物和降解機理：學生將學習石油降解微生物的類型和降解石油的代謝途徑。他們將了解微生物如何利用石油中的有機物作為能量和碳源，并學習不同微生物對不同石油組分的降解能力。

生物氣候化學：石油微生物可以參與生物氣候化學循環，即通過代謝石油化合物釋放出二氧化碳和甲烷等溫室氣體。這對于全球氣候變化的研究具有重要意義。

生物沉積作用：石油微生物在石油形成過程中起到重要作用。它們可以促進有機物的沉積和生物成巖作用，對于石油儲集層的形成和演化具有重要影響。

生物探測：石油微生物可以用作石油勘探的生物探測工具。通過檢測地下石油微生物群落的組成和活性，可以判斷潛在油氣藏的存在和儲量。

生物礦化：一些石油微生物能夠產生特殊的有機和無機化合物，如油酸、脂肪酸和硫酸鹽等。這些化合物在石油勘探和開采過程中具有重要的應用價值。

除了上述內容，學生還將學習石油微生物學的前沿研究領域，如基因組學和代謝組學在石油微生物學中的應用。而實驗教學部分主要包括微生物培養和檢測技術的實踐操作和數據分析。此外，一些高校還會組織實踐性項目，如石油微生物的應用研究和環境修復項目等，以提高學生的實踐能力和研究動手能力。

（二）"教學方法和手段

石油微生物教學通常采用多種教學方法和手段以提高教學效果。講授部分常采用面授講解、幻燈片展示和案例分析等方式，以幫助學生掌握核心概念和理論知識。實驗教學利用實驗室設備和微生物培養技術，讓學生親自進行實驗操作和數據分析，以增強他們的實驗技能和科學思維。而石油微生物課程的實踐教學是為了讓學生將理論知識應用于實際操作中，以下是一些常見的實踐教學方法。

引入案例：開始課程時，可以引入一個真實的案例，講述一個石油污染地區如何通過石油微生物的作用進行生物修復。這樣可以激發學生的興趣，讓他們意識到石油微生物在環境保護中的重要性。

實驗室實驗：學生將參與石油微生物實驗，學習如何分離和培養石油微生物，并評估石油微生物對石油的降解能力。他們將學習基本的微生物培養技術、分離方法和生物降解反應的測定方法。

田間實習：學生將有機會參與石油現場工作，觀察石油微生物在現場環境中的分布和作用。他們將學習如何采集樣品、分析環境參數，并了解石油微生物對現場操作的影響。

研究項目：學生將參與研究項目，深入研究石油微生物的特性和應用。他們將學習科學研究的方法和技巧，參與實驗設計、數據分析和結果解釋。

通過實踐教學，學生將能夠將理論知識轉化為實際應用能力，為將來的職業發展做好準備。此外，一些高校還將教學與現代技術手段相結合，如虛擬實驗室、遠程教學和在線資源等，以拓展學生的學習方式和資源獲取途徑。

（三）"教學評價和反饋

針對石油微生物教學的評價和反饋通常包括考試、實驗報告、課堂參與度和項目報告等方面。學生會在課程學習期間進行期中和期末考試，以評估他們對于理論知識的掌握程度。此外，學生還需要完成實驗報告，展示他們在實驗教學中的實際操作和數據分析能力。課堂參與度的評價通常以課堂討論和小組活動為主，鼓勵學生主動參與和展示他們的交流能力和團隊合作精神。最后學生還需要參與項目報告和實踐性項目的展示，以評估他們在研究和實踐中的真實能力。

然而當前的石油微生物教學仍存在以下問題：課程內容需要定期更新和改進，以適應石油行業的發展；教學方法和手段需要靈活運用，提高教學效果；教學評價和反饋應該更加全面和及時，幫助學生發現自身的問題并加以改進。

石油微生物學作為一門交叉性強的學科，其教育難點主要體現在以下幾個方面。

多學科交叉融合：石油微生物學的教育難點首先在于其學科具有多學科交叉的特點，需要學生具備多方面的知識和技能，并能夠將這些知識和技能有機地結合起來進行應用。這需要學校在課程設置和教學方法上進行創新，引入跨學科的教學內容和案例，幫助學生建立全面的學科認知。

高度專業化：石油微生物學作為一門高度專業化的學科，需要學生具備扎實的生物化學、微生物學、生態學等基礎知識，同時還需要了解石油工業特有的技術和工藝。學校可以通過優化專業課程設置，增加專業實踐環節，提供實際案例和實際操作的機會。

實驗技術和數據處理：石油微生物學的教育難點還在于實驗技術和數據處理，需要學生具備實驗技能和實踐經驗，同時還需要掌握數據處理和分析的方法。石油微生物學是一個實驗密集型的學科，實驗教學和實踐培訓對學生的專業素養和實踐能力培養至關重要。然而，目前實驗設備和實驗室資源有限，很多學校缺乏實踐教學的平臺和機會。

師資隊伍建設：石油微生物學的教育難點還在于師資隊伍的建設，需要教師具備綜合素質和較高的學術水平，能夠教授和研究石油微生物學各個方面的內容。

核心素質培養和學生競賽活動：石油微生物學所培養的學生應具備扎實的專業知識，同時還需要具備創新思維、團隊合作和溝通能力等核心素質。培養模式需要從傳統的理論教學向應用型人才的培養轉變。學生競賽活動可以激發學生的競爭意識和創新能力，組織學生探索新的研究方向，引導學生思考和討論石油微生物領域中的未解之謎和挑戰，鼓勵他們提出自己的研究問題和想法。可以組織學生進行小組研究項目，讓學生自主選擇一個具有創新性的研究方向，并進行深入探索。針對這些問題，未來的教學改革可以從教材建設、教師培訓和教學質量保障等方面入手，以提高石油微生物教學的質量和效果。

三"“雙一流”建設背景下的創新改革措施

（一）"課程內容的更新與豐富

針對石油行業和相關研究的發展，教師應定期更新課程內容，將最新的知識和技術引入教學中。同時可以通過插入案例分析、行業動態和學術前沿等內容，豐富教學內容，激發學生的興趣和好奇心。

（二）"教學方法的多樣化與靈活運用

在教學中，教師可以采用多種教學方法和手段，如講授、討論、案例分析和實驗教學等。通過靈活運用不同的教學方法，適應不同的學習需求，提高教學效果。同時，可以借助現代技術的支持，如多媒體、虛擬實驗室等，增加教學的互動性和趣味性。

（三）"加強實驗教學

在整體教學過程中適當加強石油微生物學實驗教學的質量和數量，采用先進的實驗技術和設備，讓學生通過實踐探究自然與技術的交融，培養其獨立分析和解決問題的能力。建立科研創新平臺，推動科學研究。石油微生物學領域的發展依賴于科學研究的不斷推進，學校應建立科研創新平臺，提供良好的科研環境和資源支持，吸引教師和學生積極參與科研項目，推動學術創新和學術進步。

（四）"師資隊伍

為了適應石油微生物學領域的快速發展和教育需求，加強教師的培訓和專業素養提升是非常重要的。同時，建立完善的教育評價體系，引導教師注重創新教學方法，激發學生的學習興趣和創新能力。

（五）"結合行業需求與實際應用

關注石油行業的最新需求和實踐，將教學內容與實際應用結合起來。可以邀請行業專家或企業代表參與教學，組織實地考察或行業講座，以便學生更好地了解石油微生物在實際應用中的挑戰和機遇。

四"課程教學改革存在的重要意義

（一）"適應石油工業現代化的需要

石油工業隨著時代的發展不斷進行技術更新換代，石油微生物學作為石油工業的一個重要分支，需要適應企業的發展需要，加強對現代化技術的應用。因此，進行教育改革對于石油微生物學的發展是必不可少的。

（二）"提高專業人才的質量

石油微生物學專業有著重要的學術和應用價值，面對日益復雜的工業應用場景和研究領域，需要注重培養學生的獨立思考、創新能力和實踐能力，提高人才質量。

（三）"加強實驗教學的安全和環保

石油微生物學實驗具有一定的危險性和環保問題，因此，在教育改革中要加強實驗教學的安全管理，在確保學生安全的情況下，積極推進環保教育。

（四）"進一步擴展石油微生物學的研究領域

隨著石油資源的逐漸枯竭和全球環境污染的加重，對于節能環保、資源循環利用等問題的關注度日益提高。石油微生物學研究在這方面有著廣闊的空間和重要作用，因此，教育改革也需要進一步拓寬石油微生物學的研究領域，與應用需求相適應。

（五）"培養石油微生物學人才的跨學科素質

石油微生物學作為一門跨學科的學科，需要結合化學、生物學、地質學等多個學科的知識，進行綜合研究。因此，在教育改革中需要注重培養學生的跨學科素質，提高綜合應用能力和解決問題的能力。

石油微生物教育的改革是石油工業可持續發展的關鍵一步。通過合理的課程設置、實踐教學和產學研結合，可以培養更多適應石油行業需求的人才，為石油工業的創新和發展作出貢獻。

五"結束語

石油微生物教學的改革和發展是為了提高教學質量、培養學生的綜合能力，并適應石油行業的需求。在本文中，我們探討了交叉學科與石油微生物教學改革的結合以及改進策略。通過這些改革和策略的實施，可以有效提升課程的教學效果，培養具備綜合能力和創新精神的石油微生物學人才。通過交叉學科的整合和教學改革的推進，學生可以更好地理解和應用石油微生物學的相關知識和技術[11-12]。交叉學科教育不僅能夠豐富教學內容，還能夠培養學生的跨學科思維和創新能力，使其具備解決實際問題的能力。同時改進策略的實施，如更新教學內容、引入實踐教學和創新教學方法、強化科研導向等，進一步提高了教學質量和學生的學習體驗。

隨著科技的不斷發展和石油行業的需求變化，對石油微生物教學的要求也在不斷提高。未來可以進一步挖掘交叉學科與石油微生物學的潛力，探索更多的交叉教學模式和實踐項目，以培養更具創新能力和競爭力的石油微生物學人才。同時，信息技術的發展也為教學提供了更多的可能性，可以進一步利用人工智能、虛擬實驗室等技術手段來豐富教學內容和提高教學效果。

綜上所述，交叉學科與石油微生物教學改革的結合以及相應的改進策略是推動教學發展的重要途徑。通過不斷的改善和創新，我們能夠為石油微生物學的教育培養提供更好的平臺和機會，為石油行業培養高素質的人才，為促進石油行業的可持續發展作出貢獻。

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基金項目：國家自然科學基金青年基金項目“低/超低滲透油田提高微生物驅油效率的基因重組優化研究”（41802164）；校級西北大學2022年度本科人才培養項目（XM05221944）；校級西北大學本科人才培養-課程思政建設項目（XM05222053）

第一作者簡介：吳一飛（1985-），男，漢族，陜西西安人，博士，研究員，碩士研究生導師。研究方向為油田微生物。

*通信作者：吳漢寧（1956-），男，漢族，陜西西安人，博士，教授，博士研究生導師。研究方向為石油地質學。