建设理念

 

中国地质大学作为国内外知名的以地球科学为特色的高校,遵照前国务院总理温家宝同志提出的“基础要厚实、专业要精深、知识要广博,办出特色,办出风格”的办学要求,以“艰苦朴素,求真务实”为校训,以及原校长赵鹏大院士提出培养爱国心和责任感强、基础理论强、创新意识和创造能力强、计算机和外语能力强及管理能力强的“五强”人才要求为目标。培养新一代优秀地学类创新人才。长期以来,中国地质大学形成了“高起点、厚基础、严要求、重实践、求创新”的优良传统和办学特色,一直把建设以地球科学为主要特色,多学科协调发展,特色鲜明的现代型、国际型、开放型的高水平大学为办学目标,在人才培养中深入贯彻通识教育理念、创新教育理念、实践教育理念和素质教育理念。

围绕矿产资源学科设置的相关专业是我校的优势特色专业,其中以资源勘查工程专业(固体、油气方向)为主体,衍生出了宝玉石设计与加工、煤层气工程和海洋科学(矿产方向)等相关特色专业。固体矿产勘查实验教学示范中心(国家级)就是以资源勘查工程专业教学大纲和实验课程体系为主建设的,部分实验教学课程涉及到了地质学、地球化学、地球物理和空间信息与数字技术、石油与天然气工程等专业。

矿产资源(包括金属矿产和能源矿产)是国民经济和社会可持续发展的物质基础。自上世纪九十年代末期以来,随着我国工业化、城市化过程的加快,对大宗战略矿产资源(铜、富铁、铅锌、锰、铝、钾盐、石油天然气等)的需求也快速增长。结果造成我国战略矿产资源后备储量持续出现负增长,铁、铜、铝土、石油等战略资源的对外依存度自2011年以来均已经超过50%。2011年国务院办公厅转发了国土资源部等部门《找矿突破战略行动纲领》和《国务院关于加强地质工作的决定》明确提出“能源矿产是重要的战略资源,必须放在地质勘查的首要位置”。油气资源和战略矿产资源安全保障是《2006—2020国家中长期科学和技术发展规划纲要》确定的重大基础研究领域。当前,国际矿产资源价格大幅波动,供求形势复杂多变,制约因素明显增多,对我国现代化建设产生了重大影响。增强国内矿产资源保障能力,提高资源利用效率和循环利用水平已成为国家资源安全战略和资源产业科技进步与创新的重点。随着我国经济建设、工业化和社会发展进入到新阶段,高校人才培养模式也正随着发生深刻的变化,对学生创新素养和实践能力提出了更高的要求,

矿产资源是地球运动和演化的自然产物,其形成经历了极为漫长地质历史,形成地质环境和条件复杂多变,大量矿产是在几百万至几十亿年前地壳中形成的,我们现在不可能观察到这样的过程。随着现代地球科学理论的发展和探测技术的进步,人类对矿产形成环境和条件、地质作用过程、分布规律等认识日益深刻。学习和掌握成矿理论是开展矿产资源地质找矿、勘查、开发的基础。过去我们对成矿理论知识的表述、学习和传播主要采用文字描述加图片示意来解决。只有拥有大量的野外感性认识、地质思维分析能力和丰富的想像力的学习者,才能较好地理解矿产形成理论。这对初学者来讲是非常困难的。此外,绝大多数矿产隐伏于地下,探明和表征其存在的形式、规模、产状和储量计算是一件大工作量、资料信息整理繁杂的工作,需要在采用各种探测手段(地质填图、地球物理、地球化学测量)和实施山地工程(钻探、槽探、坑道等)进行揭露,获取大量地下信息和数据的基础上,用手工编制大量图件、表格加文字来表述。因此,矿产勘查与开发工程具有高成本、高风险和高投入的特点。对于学生而言,矿产勘查和开发工程的学习和实践非常困难,仅靠书本知识学习和野外现场观摩学习,面临周期长(1-2年)、费用高、环境危险的状况。随着现代科技的进步和发展,在传统矿产地质调查和探测技术基础上,结合现代计算机技术、信息技术、数字模拟技术和三维可视化技术等,我们已可以实现虚拟地质环境,模拟地质过程,虚拟再造各地质历史时期大陆和海洋的分布及地壳基本结构和构造格架,以及不同地质历史阶段的全球构造动力学环境、构造运动和成矿地质作用,甚至可以虚拟一个地区(或矿区)的地壳三维结构和矿产体的内部结构与分布特征,并可以在虚拟矿山环境下,开展矿产勘查、开发和评估的设计与工程实验。我们对矿产的认识和表征已从外部特征静态描述发展为内部三维结构动态模拟,从定性描述到定量模拟,从二维表达到三维可视化虚拟,从大量二维图纸设计到虚拟三维设计。总之,成矿地质理论和现代科学技术的重大进步为我们构建矿产形成、勘查、开发虚拟仿真实验教学系统奠定了良好的理论和技术基础。通过矿产虚拟中心的实验教学平台,学生们不仅可以直观、便捷和高效地学习掌握地质学、矿床学、矿产勘查与开发的理论知识,深刻理解矿产形成的背景、条件和分布规律,而且可以通过虚拟的三维矿产地质模型,开展大量矿产勘查设计、工程方案制定、储量计算和经济评价等工程实践,甚至可以通过补充新的野外观测数据,在虚拟环境下开展科学研究和工程创新,提出成矿新观点和新认识,深化成矿理论。

宝玉石是贵重自然资源。随着人民生活水平的不断提高,对精神文化产品的需求日益增大,这促使珠宝首饰产业发展迅速。涉及宝玉石资源勘查、开发和加工的专业是我校的特色专业,在国内外宝玉石及首饰界享有很高的声誉。矿产虚拟中心包含了宝玉石资源形成规律认识、勘查开发和设计加工等专业领域虚拟实验教学项目。规律认识和勘查开发方面的实验教学主要由固体矿产形成与勘查开发虚拟实验教学平台承担,珠宝玉石设计与加工实验教学有其特殊性,为此专门构建了一个独立的虚拟实验教学平台。由于宝玉石材料贵重,体积小,加工难度大,学生学习实验的成本非常高。所以,珠宝玉石设计与加工虚拟实验教学平台可以利用虚拟环境对于宝玉石材料进行三维虚拟设计,迅速形象地体现出不同的设计思想和方案,还可以对其进行虚拟加工,并可以对加工后的效果进行模拟;对设计出的产品进行经济价值的评估,使设计达到最优化,经济价值最大化。

实验教学是培养学生动手能力、创新能力和综合素质的一个至关重要的环节,有效的实验教学是从理论走向实践的一种卓有成效的教育方式。重视实验(践)教学是我校的优良传统,也是我校优势专业——资源勘查工程、地质学和宝玉石与加工等专业多年来在全国排名前列的根本所在。

矿产虚拟中心建设目标可归纳为以下几点:

围绕一个中心:以矿产资源勘查开发领域创新人才培养为中心

面向两个市场:面向国内、国际矿产资源领域培养高素质、高水平专业技术人才;

优化三类实验:专业基础性实验、专业技能性实验和科技创新性实验;

建成四个平台:固体矿产资源形成与勘查矿产开发虚拟仿真平台、油气形成与勘查开发虚拟仿真实验教学平台、珠宝玉石设计与加工虚拟仿真平台和基于云环境的虚拟仿真实验教学管理和共享平台

实现五个结合:理论与实践相结合,虚拟仿真实验教学与实物实验教学结合,室内实验与野外实践相结合,教学与科研相结合,传统教学手段与现代教学方式相结合。

     在中心建设过程中,在实验教学改革和创新被放到了中心地位。虚拟仿真实验教学在培养学生的实践能力、研究能力、创新能力和综合素质等方面有着其他教学环节所不能替代的独特作用,是学科专业与信息技术深度融合的产物,也是实验教学改革的重要环节。中心坚持以现代信息技术的应用作为提高教学质量、推进教学方法改革的重要手段,通过大量实体实验与虚拟实验结合的综合性实践,提高学生动手能力和创新意识。