资源勘查工程地质综合实习教学体系探索与构建

［摘 要］ 地质综合实习是资源勘查工程专业重要的实践教学环节，有利于学生巩固专业核心知识，并培养理论与实践结合的思维方式，可对后续就业、读研深造奠定扎实的基础。以绿色能源的勘探开发为目标，探索资源勘查工程专业地质综合实习的教学体系建设。以地热资源为核心，探索构建地热地质成因、地热资源量估算、地热开发模拟、地热利用工艺为主线的一体化实践教学体系，对教学目标与思路、实习基地建设、教学内容设计、实习实施过程、课程思政、教学考核进行了详细论述，最后提出了教学改进的思考。实践表明，资源勘查工程专业地质综合实习取得了良好的教学效果。

［关键词］ 资源勘查工程专业；地质综合实习；地热资源；课程思政；实践教学

［基金项目］ 2021—2023年四川省高等教育人才培养质量和教学改革重点项目“服务‘一带一路’建设，轨道交通领域工程地质国际化人才培养模式研究与实践”（JG2021-752）

［作者简介］ 石 宇（1992—），男，四川乐山人，博士，西南交通大学地球科学与环境工程学院副教授，硕士生导师，主要从事油气与地热资源高效钻采基础理论与技术研究；赵晓彦（1977—），男，河南新乡人，博士，西南交通大学地球科学与环境工程学院副院长，教授，博士生导师（通信作者），主要从事地质资源与地质工程研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）10-0098-05 ［收稿日期］ 2023-03-21

引言

资源勘查工程是一门实践性较强的专业，涉及知识领域较广，该专业学生不仅需要掌握勘探理论，还需了解矿产开发技术。相关的地质基础理论和矿产钻采技术是资源勘查工程专业的重要知识，而地质综合实习是对这两方面知识的系统梳理和综合应用。地质综合实习涉及地质构造、岩石学、地球化学、水文地质学和矿产开采工程等专业知识，是资源勘查工程专业本科生最重要的实践教学环节之一，对于培养大学生专业素质和工程能力具有重要作用［1］。

目前，国内地矿类院校资源勘查工程专业的综合实习主要针对油气、煤矿和固体金属/非金属矿产等三类资源的勘探开发。比如，中国石油大学、长江大学、西北大学、西南石油大学、重庆科技学院等高校主要以油田生产实习为主［2-6］；山西能源学院则以煤及煤层气的勘查与开发实习为主［7］；中南大学和贵州大学主要将固体矿山作为实习基地［8-9］；中国矿业大学的资源勘查工程专业以煤矿以及各种金属/非金属固体矿产作为实习目标［10］。经过长期的探索与改革，上述地矿院校已形成较为成熟的野外地质实习基地与教学体系，但仍然存在一些难题亟须解决：（1）由于采矿、交通改道等工程作业频繁，部分实习路线破坏严重，地质观察点缺乏有效保护［8］；（2）油田、矿山和煤矿等企业作为生产单位，工作重心是产量、效益和安全，如果接收学生实习，会给正常的生产与安全带来额外的负担，因此，校企寻求稳定、互赢的可持续合作难度大［4］；（3）部分高校赴企业开展生产实习，实施以现场技术人员授课为主、校内教师答疑为辅的授课模式，实习质量易受现场技术人员影响，但因岗位调动每年授课人员均不同，易造成教学质量参差不齐，同时，校内教师对现场工艺、仪器设备等不了解，也易导致整体教学效果欠佳［6］。

西南交通大学资源勘查工程专业自2017年教育部批准招生以来，一直开展小班精英教学模式，每个年级招生30人左右。该专业的成立是对西南交大悠久的矿冶系办学历史的传承，也是丰富地质资源与地质工程一级学科的重要举措。该专业的建立同时也是为了适应未来新能源、绿色资源发展的趋势及需求，旨在为我国培养新能源、绿色资源方面的资源勘查工程人才。2021年，该专业首届学生面临地质综合实习的需求。资源勘查工程专业借鉴了传统地矿院校的实习经验，并且避免了上述面临的实习基地建设难题。在多吉院士“培养具有轨道交通特色的资源勘探开发战略型人才”理念的指导下，我们将可再生清洁能源——地热能的勘探开发作为实习目标，也正好契合我国“碳达峰、碳中和”的低碳发展愿景。而国内未见以地热为目标的地质实习基地建设先例，因此，西南交通大学资源勘查工程专业开展了地热综合实习教学体系的探索与构建，以期为其他地质类院校、资源勘查类专业的实践教学提供参考。

一、教学体系构建

（一）教学目标与思路

西南交通大学资源勘查工程专业旨在培养能够进行铁路沿线地热、固体矿产等资源的勘探开发战略型人才，主要使学生掌握资源勘查的基础理论，并了解一定的开发技术。针对专业特点与培养目标，并借助西南交通大学轨道交通的学科优势，建立了“一个核心，三个结合”的地质综合实习教学体系设计思路。即以地热资源为核心，形成地热资源如何聚集→地热资源量如何估算→地热资源如何开发→地热资源如何利用的教学主线，将野外考察内容与室内设计等环节有机结合，从而将“构造地质学”“矿物岩石学”“地球化学”“水文地质学”“地下水动力学”和“传热学”等理论课程与地热地质成因、地热勘探和地热开发、利用等工艺流程串联起来。此外，选择实习路线时做到三种结合：结合地质理论讲解铁路选线知识，发挥学校的轨道交通学科优势并复习相关工程地质知识；结合沿途地貌特征回顾沉积、构造、岩石学等普通地质学知识；结合实习区域历史、文化和风俗等，融入课程思政元素。针对地热勘探开发开展全流程学习与实践，分层次明确实习目标，侧重考查水文地质与地热开发相关理论与知识的实践应用能力。

该实习安排在大三学年结束的暑期进行，此时学生已完成专业基础与核心课程的学习，并经历了地质认知实习和地质测绘实习等实践锻炼。通过这次实习，学生可对前期的理论与实践知识进行整合，进一步深化对专业方向的认知，为下一阶段的学习开拓新的选择，有利于毕业设计和研究生学习的选题，为后续学习、就业和读研等起到承前启后的引导作用。

（二）实习基地建设

实习区域的选择首先应满足教学目标，即具备丰富的地质特征、明显的地热显示、清楚的地质构造等，同时须考虑学生安全、往返路程、校政合作等因素。综合考虑上述因素后，我们选择了康定市作为野外地质综合实习区域，其原因如下：（1）康定的地热资源十分丰富，地表温泉广泛分布在榆林宫、二道桥和中谷等地区，主要作为洗浴和旅游资源，地下的高温地热水则进行城市建筑供暖、洗浴等梯级利用。此外，康定具有甲基卡锂辉石矿、赫德钨锡矿、金矿等矿产资源，自然资源种类丰富，地形地貌特征多元化，全面满足了资源勘查工程专业的外业实习要求。（2）带队教师的博士论文以康定的地热地质成因作为研究对象，对康定的地热露头、地质构造、水文地质条件、地热资源量等十分清楚，可对学生野外考察和内业设计进行全面详尽的指导。（3）建设中的川藏铁路途径康定，可结合讲解铁路选线中的工程地质知识。（4）康定距离西南交通大学所在地成都市200多公里，路程较近并且路况良好，实习区域在实习季节少见滑坡、塌方等地质灾害，实习安全有保障。

确定康定市为实习区域后，西南交通大学与康定市自然资源局签订了共建资源勘查工程专业实习基地的合作协议。协议中约定：康定市自然资源局全力支持西南交通大学的实习工作，做好相关的地矿企业、职能部门的对接，为实习提供必要的地质资料、参观场地等，从而有效保护了实习路线与实习点位；西南交通大学地质工程系可为康定市矿产资源的开发提供相关的学术咨询、宣传和科普等工作。通过上述合作共赢、携手共进的校政合作机制，可保障地质综合实习可持续稳定开展。

（三）实习内容设计

本次实习包括野外考察、集中供暖站参观和内业设计等三方面内容。野外考察路线主要为中谷地热区→二道桥地热区→榆林宫地热区→康定烈士陵园，该路线上包含若干温泉和冷泉露头。集中供暖站为位于榆林宫的小热水集中供暖项目，主要参观地热井口装置、室内换热、供暖设备及工艺流程。内业设计主要分为地热地质背景描述、地热水成因模式分析、地热水资源量评价、地热储层产能数值模拟研究等四个方面。

本次实习内容丰富，既培养了学生野外考察的实践能力与地质素养，又兼顾了基础理论知识的应用。实习内容需要学生结合野外观察记录和理论分析设计完成，涵盖了地热地质成因、评价、开采等主要环节，具体包含：（1）掌握热泉与冷泉的pH值、温度、流速等特征参数的现场测试方法，并记录泉眼的气味、成色等性质，最后取样以便后续进行矿物成分测试；（2）针对每个温泉点的露头进行考察学习，分析其构造、岩性和矿物，并描绘地质剖面图；（3）认识沿途的地质构造特征、岩石与矿物类型，并描绘地质剖面图；（4）针对某一铁轨路线，了解其选线的原因及工程地质注意事项；（5）了解地热开采利用方式，包括井口装置、室内换热、集中供暖设备与工艺流程等；（6）根据现场考察情况，梳理实习区域的构造演化、地层与岩性特征、水文地质条件等；（7）结合构造学与地球化学知识，分析温泉与冷泉的水化学特征、补给来源、循环深度和成因模式等；（8）掌握地热水资源量的估算方法，并利用数值软件建立储层产能预测模型，分析储层性质、注采参数等对地热产能的影响规律。

围绕上述实习内容，共设计实习时长28天，32学时。针对了解性内容用时较少，而需要掌握和计算的部分所需学时较多，比如泉眼的特性参数测试与地质剖面图描绘，以及地热地质成因、产能数值模拟等部分，需要详细阐述、突出自我思考。

（四）实习实施过程

科学合理的实施方式对良好实习教学效果的保障具有至关重要的作用。在地质认知与测绘实习的“三段式”管理、“双导师”指导的成熟经验基础上［4，11］，额外增加了“趣味学习”环节，强化并提升学生的学习积极性。第一阶段为实习动员与准备环节。首先，购置实习所需的记录本、pH试纸、温度计、罗盘和地质锤等物品，并为所有师生购买意外保险；其次，根据学生的成绩，以“优带差”的原则将学生均匀分组；最后，组织全体学生与带队教师召开实习动员会，由指导教师为学生讲解实习内容与实施方案，布置外业考察与内业设计任务，说明安全注意事项与需要携带的物品等，并与学生签订安全协议等。第二阶段为野外考察环节。到达康定市后，按照既定路线对每个点位和沿途地形地貌进行考察，指导教师在观察点为学生讲解相应的测试、记录与观察方法，学生按照分组自行研讨、考察并记录。每天考察结束后学生自行整理记录本，晚上由指导教师检查并总结当天的实习知识。对于集中供暖站的参观学习环节，由供暖公司的首席工程师为师生讲解地热水开采供暖工艺流程。第三阶段为内业设计与总结环节。野外考察结束返校后，首先由指导教师为学生集中讲解地热成因模式分析方法、温泉水化学特征分析方法、地热水资源量计算方法、热储产能模型建立方法以及实习报告撰写注意事项等，随后学生结合外业考察记录与内业分析设计方法完成实习报告。

由于本次实习可被划分为地热地质勘探与地热开采利用两大部分，因此为保障良好的实习效果，分别由教学科研方向为地热地质与地热开采的两位教师进行指导，即“双导师”指导模式。主研方向为地热地质的教师负责野外考察与地热地质成因、地热水化学分析等内容的指导，而另一位教师在野外则主要负责学生安全、摄影、后勤与联络等。内业设计中的地热水资源量计算和储层产能模拟分析则主要由主研方向为地热开采的教师负责。因此，采用“双导师”模式，可明确指导教师的任务，发挥各自的教学优势，从而提升实习的实施效率并能确保良好的教学效果。

在野外考察过程中，增加了“趣味学习”环节，比如在榆林宫温泉观察点组织学生进行温泉煮鸡蛋，在二道桥温泉点组织学生在住宿旅馆泡温泉等。采用浸入式学习，学生可深刻认识地热资源的能量，提高学生的兴趣与主观能动性，从而提高实践教学效果，并在部分学生心中埋下致力于可再生清洁能源勘探开采研究的种子。

（五）课程思政元素

专业知识讲授、立德树人的有机统一，一直是我国的优良教育传统。因此，在实践教学体系的建立过程中，课程思政是我们重点考虑的元素。在康定的野外考察实习中，我们利用川藏铁路的工程优势，充分阐释川藏铁路在国防安全、经济发展、民族团结等方面的重大意义，让学生深入认识中国特色社会主义制度在建设川藏铁路这样利国利民重大工程中的优越性，强化学生的民族荣誉感和爱国主义精神。考察路线会途径康定烈士陵园、沼泽地等，可结合这些纪念设施与自然景观为学生讲解红军长征的艰难险阻及振兴中华民族而浴血奋战的历史，鼓励大家弘扬革命烈士吃苦耐劳和勇于奉献的精神，学好专业知识，为我国矿产资源行业发展贡献力量。同时，实习路线包含若干地质灾害点，此时指导教师不仅会讲解滑坡、危岩体等地灾现象的构造原因与防治措施，还会融入党和政府保障人民生命财产安全、花费大量人力物力治理地质灾害的思政理念。其次，康定市是以藏族为主，汉、回、彝、羌等多民族聚居的城市。可结合实习过程中所见的不断改善的民生设施、交通枢纽、教育医疗条件等，为学生讲解党和政府改善人民生活水平、促进民族团结的管理方针与政治思想，使学生切身体会到党和政府全心全意为人民服务的执政理念。