讓地表地下“連”起來，地質(zhì)人才強起來——東華理工大學新工科建設(shè)探索紀實

上個世紀末，“玻璃地球”計劃開始在澳大利亞實施，目的是應(yīng)用地質(zhì)、物探和三維可視化信息技術(shù)，使大陸表層“像玻璃一樣透明”，以便研究地球深部構(gòu)造及演化、探明礦產(chǎn)資源儲存及對地質(zhì)災害預警等，隨之各國掀起了新一輪深部探測的熱潮。

作為老牌地質(zhì)院校，東華理工大學也吹響了“向地球深部進軍”的號角。該校探索出三維地質(zhì)調(diào)查與建模技術(shù)剖析地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)與鈾礦勘查，在其精度和應(yīng)用效果方面走在了國際前沿。近兩年，學校相繼獲批全國首批“新工科”研究與實踐項目和全國首個旅游地學與規(guī)劃工程新工科專業(yè)，自此新工科建設(shè)在東華理工轟轟烈烈展開?！拔覀円冀K高舉核、地兩桿大旗，充分發(fā)揮該新工科專業(yè)‘頭雁’效應(yīng)，扎扎實實推進新工科建設(shè)，打通核地學人才滿足社會需求的‘最后一公里’，為服務(wù)國防建設(shè)和江西發(fā)展提供人才與科技的強大‘核動力’?！睎|華理工大學黨委書記柳和生表示。

八年磨一劍，向地球深部“進軍”

“它具有二維平面圖無法比擬的優(yōu)勢，其立體可視化表達方式使我們對地質(zhì)深部構(gòu)造一覽無余?！苯魇『斯I(yè)地質(zhì)局261大隊能源礦產(chǎn)院副院長姚亦安說到三維地質(zhì)模型時異常興奮，與此結(jié)緣是在2013年，該隊在開展找礦項目時遇到了技術(shù)難題，因為探測至基底界面時，發(fā)現(xiàn)含礦條件并不好，他們曾一度失去了信心。

就在舉步維艱之際，東華理工三維地質(zhì)調(diào)查與建?？萍紕?chuàng)新團隊為他們帶去了希望。依據(jù)地球物理探測數(shù)據(jù)和大隊多年鉆孔資料，該團隊利用三維地質(zhì)調(diào)查與建模技術(shù)建立了三維地質(zhì)模型。他們驚奇地發(fā)現(xiàn)：在基底更深處，構(gòu)造交匯部位礦化比較集中，甚至會成群成組出現(xiàn)，且礦化品位比較好。同時，更為精準的礦化預測有效降低了“盲目”鉆探而產(chǎn)生的巨額成本。依據(jù)該鈾礦勘查線索，該隊僅在二十一號礦帶的鈾礦開采量就從原來的100多噸飆升至10倍，經(jīng)濟價值達數(shù)億元。這項技術(shù)還相繼被中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心、武警黃金部隊十支隊等20多家單位應(yīng)用。

2018年，在中國地質(zhì)學會組織的成果鑒定會上，“相山火山盆地三維地質(zhì)調(diào)查”項目成果被評價為“總體上達到國際先進水平，三維地質(zhì)調(diào)查與建模技術(shù)等方面達到國際領(lǐng)先水平”。該成果獲得2017年度中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)科技一等獎、2018年度江西省科學技術(shù)進步一等獎。

攻堅克難，培養(yǎng)出數(shù)百名本碩博畢業(yè)生

“上山背饅頭，下山背‘石頭’”，這是每一位地質(zhì)人野外工作的“標配”。其間艱苦不僅僅是靠雙腳去記錄和丈量每一寸山川，也是對毅力的考驗。上山的路可謂步步艱辛，要在一兩米高的荊棘中砍出前行的路是極其艱難的，即使高薪聘請的當?shù)剞r(nóng)民也常常因困難而罷工，所以他們往往還兼具“農(nóng)民工”的身份。“山路崎嶇陡峭，叢林危險重重，能布置好探測儀器、采集到典型巖石樣品便是一件令人欣喜若狂的事?！痹搱F隊野外調(diào)查負責人周萬蓬副教授感慨道。

為高效完成項目，克服學科之間交叉融合的難度，林子瑜教授硬是跨地質(zhì)專業(yè)啃下了物探信息解譯這塊硬骨頭，融合多學科知識與物探人員一起對深部地質(zhì)構(gòu)造做出合理判斷。吳志春博士為熟練應(yīng)用三維地質(zhì)建模軟件，自學掌握計算機相關(guān)領(lǐng)域知識，如今30出頭的他已是一名響當當?shù)娜S地質(zhì)建模專家了。當時的本科生鄧福理現(xiàn)已是內(nèi)蒙古核工業(yè)243大隊的骨干了，當年無論是肩抗重物、包攬重活，還是通宵達旦整理數(shù)據(jù)，他始終樂此不疲。像這樣的團隊成員還有很多很多……

正是他們一步一個腳印、一批接續(xù)一批的攻克難關(guān)，為最終的項目成果奠定了堅實之基。團隊成員有的已成長為江西省贛鄱英才555工程領(lǐng)軍人才、“雙千計劃”人才、青年井岡學者。項目組還培養(yǎng)了一大批優(yōu)秀學生，包括博士后7名、博士10名，碩士和本科生200多名。發(fā)表學術(shù)論文百余篇，出版專著5部，獲發(fā)明專利3項、軟件著作權(quán)2項。參與項目工作的本科生，在全國地質(zhì)技能大賽中分別獲得一等獎3項、二等獎9項、三等獎3項。

反哺教學，“新工科”火花再迸發(fā)

“簡直太神奇了！亮麗多彩的色調(diào)、透明動態(tài)化的立體顯示……地質(zhì)體由表及里的構(gòu)造一目了然。不僅如此，模型可以被任意切割，也可以動態(tài)漫游，真正達到了‘隨時看、隨處看、隨意看’的效果?！编囘_振是該校資源勘查工程專業(yè)大三的學生，他對老師首次在課堂上展示相山三維地質(zhì)模型的場景至今記憶猶新。除此之外，三維地質(zhì)模型還具有分析、計算、快速成圖和輸出打印等功能。

地質(zhì)體和地質(zhì)現(xiàn)象具有復雜性和多變性，無形之中增加了授課難度。模型的運用不僅提高了課堂教學效率和效果，而且更容易激發(fā)學生對課堂學習的興趣。該團隊還開發(fā)了基于PDF、AR平臺的三維地質(zhì)模型展示平臺，其成本低、實用性強、功能全、操作簡單，受到廣泛歡迎并被普及應(yīng)用。

學校將科研成果搬上講臺的同時，還將其運用到了區(qū)域地質(zhì)調(diào)查實習，首創(chuàng)了三維地質(zhì)調(diào)查與建模實踐教學模式。這不僅讓學生掌握了先進技術(shù)和方法，還培養(yǎng)了其實踐能力、綜合運用知識的能力和創(chuàng)新能力。

雖然教學效果顯著，但新問題隨之而來。學校在實習之前未開設(shè)三維地質(zhì)建模相關(guān)課程，學生缺乏多學科融合的綜合知識，且對建模軟件熟悉程度不夠，學生的實習難度和工作量大大增加。此外，在原有學時計劃之上新增實習內(nèi)容，一定程度上增加了學生學習負擔，還可能會影響其他課程的學習時間。面對種種難題，怎樣才能在有限的時間內(nèi)培養(yǎng)出適合社會需要的復合型地學人才？一場育人的“頭腦風暴”正在東華理工大學展開。

學校多管齊下，計劃采用“4+3”本碩連讀培養(yǎng)方式，融合“地質(zhì)學+地球物理勘探+信息技術(shù)”構(gòu)建新的教育模式，在資源勘查工程專業(yè)之下設(shè)立“三維地質(zhì)調(diào)查與建?！毙鹿た品较虻耐瑫r，改造升級地球信息科學與技術(shù)專業(yè)，從而培養(yǎng)多學科交叉融合的新型深部地質(zhì)調(diào)查和找礦勘探人才。目前該方案已得到業(yè)內(nèi)專家高度重視和充分認可。

地殼中的地質(zhì)體是從地表連續(xù)延伸到地下的，但由于目前的地質(zhì)類專業(yè)分得過細，地面地質(zhì)調(diào)查與深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)解譯由不同專業(yè)人員各管一段，給地質(zhì)體整體結(jié)構(gòu)探索帶來困難，因此人才培養(yǎng)模式改革勢在必行。校長孫占學表示，“學校要把新工科建設(shè)作為綜合改革的‘催化劑’，主動布局戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)，推動學科交叉融合和跨界整合，培育新的交叉學科增長點，以實現(xiàn)學校人才培養(yǎng)和服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展的同頻共振?！保ㄖ袊逃龍蟆袊逃侣劸W(wǎng)記者 徐光明 通訊員 陳晶晶）