一、项目背景及主要解决的教学问题
随着数字智能时代的到来，2012年美国大学推出了MOOC（慕课）平台，掀起了线上教学热潮。2013年中国高校开启MOOC建设，至2024年12月12日已建成30余个在线课程平台，上线慕课超过9.7万门，学习人数达13.9亿人次。
慕课的兴起打破了传统大学工科教育的时空限制，在混合式教学、虚拟仿真等方面取得了巨大进展，教师角色从知识权威向学习引导者转变，推动了教学理念调整，深刻改变了高等教育的生态。然而，这股浪潮在推动教学理念转变、打破时空限制的同时，也为工科研究生课程建设带来了严峻挑战：课程资源碎片化、实践教学虚化、教学范式固化等问题日益凸显，严重冲击了研究生工程实践能力与创新能力的培养质量。
针对上述共性难题，本成果以“三性一度”（基础性、高阶性、创新性、挑战度）为指引，经过十余年的系统研究与实践探索，在油气地质领域率先开展了一场深刻的课程教学改革。我们构建了“目标-资源-实践-评价”一体化的工科研究生课程教学新体系，有效解决了数智化背景下课程资源不系统、实践教学不充分、教学范式不适应三大核心教学问题，显著提升了人才培养质量，并为同类工科专业的研究生课程改革提供了可复制、可推广的范式与路径。
本成果针对性解决的三个制约工科研究生培养质量的瓶颈问题包括：
1. 课程建设“不配套、不系统”，难以支撑学生个性化“自主学习”的需求
问题分析：
1）教材建设节奏慢、周期长，内容更新滞后于产业发展；
2）慕课建设重立项、轻质量、限时长，慕课难以覆盖课程所有知识点，重点和难点也是点到即止，举证不足、难理解；
3）习题库建设重“课内单元”习题，缺乏针对整门课程的综合实习资源，更缺乏针对专业核心内容综合应用的工程实训；
4）系统建设缺乏配套技术支撑，不能有效支撑“数智化时代”个性化、高效化的自主学习需求。
2. 实践教学内容“陈旧、老套”，难以实现学生“工程能力”培养的目标
问题分析：
1）实践内容上，课程差异性区分度不足，总体重实验、轻实训。工程研究生课程通常包含核心理论课、核心技术课、关键应用课。对于核心技术课、关键应用课，存在实践内容明显与工业实际脱节的问题；
2）教学形式上，缺乏层次性、递进性和高阶性，过分强调“课内单元实践”，“课程综合实训”薄弱，缺乏围绕工业目标的“跨课程专题/综合实训”；
3）课时投入上，线下教学思想影响大、实践课时少。然而，实践技能的习得必须通过反复实践与反馈，需要工业化情景和实际资料为支撑的工程实训。混合式教学或翻转课堂的实施，为实践课时增加提供了现实可能性。
3. 传统教学模式“僵化、封闭”，缺乏适应数智化时代工科研究生的教学范式
问题分析： 数智化时代，传统的工科研究生教学模式面临着“五化”僵局：
1）学科知识单一化，课程内容固定、单一，而现实工程问题需要跨课程知识技能；
2）知识传授静态化，“被动接受”的静态知识传授难以培养自主学习和解决问题的能力；
3）案例建设模式化，依赖模式化的案例库，与产业技术发展存在代差；
4）教学环境封闭化，校内资源和实践平台局限了教学环境，难以接触、了解工业现状与问题；
5）考核答案标准化，考试和实验报告侧重知识掌握而非能力发展，统一的标准答案限制了创新性思维的培养。
二、成功解决教学问题的方法
遵从“三性一度”精神（基础性、高阶性、创新性及挑战度），从3方面解决教学问题。
1. 利用知识图谱、人工智能等技术，“四位一体”系统建设课程资源
针对课程资源碎片化问题，本项目创新性地提出“知识图谱统筹的课程资源建设新思路”，将教材、慕课、实践库与智能系统有机结合，形成四位一体的资源生态。
富媒体赋能的新形态教材：引入富媒体技术，将传统纸质教材与行业动态数据库、虚拟仿真资源等深度链接，拓展教材内容的边界和表现形式。出版的《层序地层学》《油气勘探地质工程与评价》等4部核心课程教材，通过二维码嵌入链接到最新工程案例和行业资源，使教材内容始终保持时效性和工程相关性。这些教材被北京大学、南京大学等21所高校采纳，近5年直接使用人数超15万人。
知识图谱引领的慕课建设：基于知识图谱技术，建立知识逻辑网络，系统规划慕课内容体系，确保知识点的完整性和关联性。以《储层表征与建模》课程为例，通过构建“基础概念-方法原理-技术应用-前沿进展”四级知识网络，确保慕课内容既覆盖核心知识点，又体现学科前沿动态。该课程于2017年入选全国工程专业学位研究生教育指导委员会在线课程，证明其系统性和先进性。
AI驱动的智慧课程平台：利用人工智能技术，整合优质教材、参考书、慕课及数字图书馆等资源，构建智能检索与推荐系统。借鉴“AI课程”建设经验，开展智慧课程建设，实现优质教材、参考书、慕课及数字图书馆、网络等资源的深入融合和高效获取，解决教材和课件静态化与同质化问题，提高资源获取与筛选效率；提供24小时智能学伴答疑、个性化学习资源推送等功能，利用“课程图谱”“AI助教”技术，及时反馈学习困难，改进反馈滞后问题，解决资源获取效率低下和学习反馈滞后问题。
2. 利用科研成果反哺教学，三级递进，推动实践教学体系改革
针对工科理科话、数智化背景下实践虚化等问题，本项目系统引进油气地质科研成果、真实数据和产业需求，构建“课内-课后-学科”三级递进实践教学体系，实现工程能力阶梯式提升。本研究遵循“以练促进、分类建设、三级递进”原则，三级递进实现实践教学系统系统改革。
目标上，加强实践、以练促进。以学生自主学习为基础，重新分配实践课程学时，保障实践技能习得的时间需求；
对象上，尊重差异、分类建设。核心理论课程，以验证性实践为主，增进理论理解；配套技术课程，以操作性实践为主，提升操作技能；核心应用课程，以探究性和项目式实践为主，学会研究、融会贯通；
操作上，遵循规律、三级递进。分三个层次，改善“课内单元实践”的同时，强调基于产业情景的“课程综合实训”，引入基于产业项目的“跨课程专题/综合实训”，保障实践教学的递进性、创新性和挑战度。
表1 三级递进实践教学体系架构
实践类别 |
教学重点 |
能力目标 |
实施载体 |
课内单元实践 |
验证性实践 |
加深理论理解，掌握基础技能 |
课程实验单元练习 |
课程综合实训 |
操作性实践 |
提升操作技能，解决课程核心问题 |
真实数据案例库 |
项目综合实训 |
探究性实践 |
融会贯通，解决复杂工程问题 |
产业项目学科竞赛 野外或矿场综合实习 |
3. 依托数智化技术与油气产业进步，重塑工科研究生课程教学新范式
针对教学范式固化问题，本项目依托数字化和智能化技术进步，从教学目标、课程建设、实践教学到评价体系进行全面重构，形成“目标-建设-实践-评价”一体化的教学新范式。具体内容包括：
1）重构新时代工科教育的教学目标，突出自主学习与实践教学地位；
2）以“知识图谱”技术为指导，规范教材、慕课、实践库和智慧课堂等课程建设，支撑学生自主学习；
3）深化产教融合，建立课程分类、三级递进的实践教学体系；
4）以“课程图谱”和“AI助手”技术为指导，改进课程反馈机制，建立“学术-实践-创新-动态”四维评价体系，满足新时代工程人才培养需求。
三、主要创新点
本成果的创新点在于：提出了“知识图谱统筹的课程资源建设新思路”、创建了“产教融合三级递进实践教学新模式”、重构了“目标-建设-实践-评价一体化的教学新范式”。
1.“教材-慕课-实践-智能”四位一体，建立了知识图谱统筹课程建设新思路
数智化技术的进步和自主学习的需求，对传统课程资源建设质量提出了更高要求。面对知识碎片化加重、课程建设系统性不足、工科理科化等问题，通过10年研究与实践，建立了“数智化时代工科研究生课程资源建设新思路”（图1），为自主学习提供了资源和平台保障，内容包括：1）提出了“知识图谱”统筹下“教材-慕课-实践-智能”四位一体的课程资源系统建设新思路（图2）；2）引入“富媒体”技术，出版了油气地质研究生核心课程系列教材，行业影响巨大；3）引入“知识图谱”“人工智能”技术指导核心课程慕课和智慧课程建设，解决了教材和课件静态化与同质化、学习互动与反馈滞后化的问题（图2）。
图1 知识图谱技术支撑下“四位一体”课程建设思路 图2 知识图谱分析及其对教材、慕课、实践、智慧课程建设的统领
2.“分类-分级-真实-配套”产教融合，创新了三级递进的实践教学新模式
工程实践能力的培养是全球工科专业改革的共同目标，是增强工程实践应用和创新能力的主要途径。中国高等教育长期重理论轻实践，坚持“理论指导实践”。本项目通过课程分类（理论、配套技术和应用课程）、实践分级（课内实践、课程实践、综合实践）的原则（图3），利用真实资料，三级递进，实现工程实践的配套性；采取“工程专家进课堂”、“工程资料进案例”和“工程问题进项目”，创新了工科实践教学模式，有效保障了学生工程能力和创新能力的培养（图3）。
图3 基于课程分类的三级递进工科研究生课程实践教学示意图
3.“目标-建设-实践-评价”重塑课堂，更新了工科研究生课程教学新范式
数智化与智能化时代背景下，知识获取难度大幅度降低，网络学习加剧了"工科理科化"，工程能力培养成为工科研究生教育的难点。为了适应新时代工程人才培养需求，项目推动了工科研究生教育从目标设定、课程建设、实践教学到评价体系的范式变革（图4，图5），包括：1）重构工程导向的培养目标，突出自主学习与实践教学地位；2）知识图谱统筹下“四位一体”课程建设，3）产教融合、三级递进的实践教学体系，以及4）“学术-实践-创新-动态”四维评价体系。
图4 数智化时代工科研究生课程教学总范式示意图 图5 数智化时代工科研究生课堂教学流程及范式
四、推广应用效果
1. 建设了一批高质量研究生在线课程，推广应用效果显著
项目系统性建成了油气地质专业7门核心课程的完整资源体系，包括教材、慕课、实践库和智慧课程平台，形成了完整的课程生态。
国家认定：先后建设本专业7门核心课程的慕课资源，《储层表征与建模》2017年入选全国工程专业学位研究生教育指导委员会在线课程；《层序地层学》《油气勘探地质工程与评价》入选教育部在线教育2023“拓金计划”第三批示范课程；《层序地层学》入选教育部工程类专业学位研究生在线示范课程。
国家在线平台推广：4门课程上线国家智慧教育平台、工程类专业学位研究生在线课程公共平台，面向全国开放和推广。
广泛的学习覆盖：截至2025年8月，最近5年来累计在线学习达88981人次，在油气地质领域首屈一指，体现了课程的广泛影响力和认可度。
2. 核心课程教材与课程资源获广泛应用，行业影响力突出
项目开发的系列教材和课程资源已被全国多所高校和行业企业广泛采用，发挥了重要的示范引领作用。
高校应用：《层序地层学》《储层表征与建模》《油气勘探地质工程与评价》《油气田开发地质工程》等4门核心课程教材被北京大学、南京大学、浙江大学、中国地质大学（武汉）等20余所高校采用作为研究生教材或主要参考书。
行业培训：系列教材被中国石油辽宁油田、青海油田、新疆油田等，中国石化胜利油田、江汉油田、江苏油田等，中海石油深圳分公司、天津分公司、湛江分公司、海口分公司、研究总院等至少19个油田分公司优选为培训教材，近5年直接使用人数超15.2万人。
社会评价：教材内容的前沿性、实用性和系统性获得广泛好评，被认为“紧跟行业发展趋势，理论与实践深度融合，适合自主学习和工程能力培养”。
3. 建立了工科研究生课程教学新范式，推动了工程教育改革
本项目构建的“四位一体、三级递进”教学范式已在多个领域产生积极影响，为工科研究生教育改革提供了可复制、可推广的经验。
范式推广：项目提出的“知识图谱统筹课程建设”、“产教融合三级递进实践教学”等理念和方法，已被多所高校借鉴应用于土木工程、机械工程等相关工科专业的研究生培养中。
赛事引领：依托实践教学改革创建的“全国油气地质大赛”已成功举办8届，作为油气地质领域最高级别的权威赛事，是检验专业能力、推动产教融合的重要平台，中国石油、中国石化明文规定“参加全国油气地质大赛并获得一等奖及以上奖项的毕业生，在应聘时可免笔试”，在行业内具有广泛认可度。以赛促学、以赛促练，有效拓宽了工程能力培养途径。
政策影响：项目成果为教育部、北京市教委研究生教育相关政策制定提供了实践案例参考，特别是在线课程建设标准、产教融合机制等方面发挥了智库作用。
4. 培养了一批杰出的师资和学生，有效支撑了双一流学科建设
项目实施以来，人才培养质量和师资队伍建设均取得显著成效，为行业输送了大批高素质人才。
师资成长：培养国家级教学名师1名、北京市教学名师3名、首都劳动奖章和北京市先进工作者1人；1人入选北京市青年人才托举工程，2人入选博士后创新人才支持计划；青年教师获全国地质类教学比赛特等奖和一等奖3人。
团队荣誉：团队所在支部获北京市总工会“工人先锋号”、“北京高校先进党组织”、“北京市先进基层党组织”、第三批“全国党建工作样板支部”培育单位。
学生成就：近5年学生党支部获北京高校红色“1+1”三等奖、全国第四批党建“双创”推荐样板党支部及学校“优秀学生党支部”、“先进基层党组织”等称号；2人获得博士后创新人才支持计划，4名研究生获李四光优秀奖学金；56名研究生获AAPG助研金，88人获北京市优秀毕业生称号；100余人次获创新创业和学科竞赛国家级奖项。
学科发展：项目支撑“地质资源与地质工程”学科在第四轮学科评估中被评为A+学科，并进入国家“双一流”学科建设行列，为学科发展提供了有力支撑。
