新工科背景下“煤地质学”实验与实践教学综合改革探索

新工科的建设,不仅要设置和发展一批新兴工科专业,同时要推动现有工科专业的改革创新。“煤地质学”作为传统工科专业资源勘查工程的核心专业课,在新工科背景下如何适应自然资源行业新发展的人才需求值得深入探讨。本文以“煤地质学”实验与实践教学为出发点,从教学内容、教学团队、平台及方法等方面开展探索与实践,初步形成一套切实可行的“煤地质学”实验与实践教学改革方案。

论煤地质学与碳中和

煤基碳排放构成了中国碳排放总量中最重要的部分,做好煤基碳减排和煤炭高效洁净低碳化利用是实现“碳中和”国家目标的重要途径,碳中和背景下的煤地质学发展值得关注。系统评述与碳中和相关的煤地质学研究领域,分析煤地质学在碳中和研究与工程实践中的作用和应用前景,探讨碳中和背景下煤地质学的重要发展方向。取得以下认识:推进清洁煤地质研究、服务煤的高效洁净化燃烧,勘探开发煤系天然气低碳燃料、优化一次能源结构和化石能源结构,开展煤化工资源勘查与开发地质保障研究、推动煤炭的低碳能源转化和新型煤化工产业发展,深化瓦斯地质研究、提高煤矿瓦斯(井下)抽采率、控制煤矿瓦斯的大气排放和泄漏,研究煤层甲烷天然逸散和煤层自燃排放、控制煤层露头的天然排放,发展煤层CO_(2)地质封存与煤层气强化开发(CO_(2)-ECBM)技术、推动碳捕获、利用与封存(CCUS)技术发展及其在火力电厂烟气碳减排中的商业化应用,研究煤炭勘查企业的碳足迹、实现企业净零排放,是与煤地质学紧密相关的碳减排技术路径;其中煤层甲烷与煤系气高效勘探开发、深部煤层CO_(2)-ECBM、煤层露头气体逸散与自燃发火控制、洁净煤地质与煤炭精细勘查是碳中和背景下煤地质学优先发展的重要领域。

煤地质学研究进展与前沿

煤地质学是以煤的形成、组成、煤系伴生矿产、煤层瓦斯和煤层气为主要研究内容的地质学分支。近年来随着我国和世界对煤炭资源安全开采、洁净利用的要求逐渐提高,煤及煤层气资源的勘探与开发,煤地质学的研究重点也在逐渐发生变化。通过分析2011—2015年《国际煤地质学》杂志发表的717篇学术论文,总结了近期煤地质学最新的研究热点与前沿。研究发现:煤层气资源评价以及与煤层气开发关系最为紧密的煤储层物性研究是各国煤地质科技工作者最为关注的热点;煤中的矿物质和元素地球化学一直为人们所重视;与煤的形成、开采和利用相关的煤岩学及有机地球化学,煤的自燃、燃烧与环境,沉积环境与煤炭演化,地理信息系统与矿区环境监测,矿井瓦斯,矿井构造,矿井水和煤的热解等方面的研究一直在持续开展;页岩气资源评价与开发越来越受到人们重视。

“煤地质学”课程教学与改革

"煤地质学"是地质工程专业和资源勘查工程专业的核心专业课。随着地球科学的现代化,煤地质学的研究领域不断完善和开拓,在含煤盆地、含煤层序地层、煤岩学、煤层气地质学等各个研究方向日益深化,逐渐形成了系统完整的研究体系,即煤地质学的课程新体系,不仅包括课堂理论教学体系,还包括煤地质学的实验与实践教学体系。

煤地质学元数据标准化研究

在详细分析煤地质科学数据自身特点和应用目标的基础上,阐明了制定煤地质学元数据标准的必要性和可能性.借鉴"地质信息元数据标准",分析了煤地质学元数据标准的基本功能和主要内容,选择了合适的元数据标准产生规则,确定了简明扼要的煤地质学元数据概念结构图,在中国高校地学创新平台"中国煤炭资源特性数据库"得到初步应用.提出"煤地质学元数据标准"设计方案,具有全面性、针对性、简洁性等特点,能够满足煤地质科学平台标准化的需求.

高等院校理工科专业课程考试改革探讨——以“煤地质学”课程考试改革为例

本文针对高等院校理工科专业课程传统考试方式的局限性,以"煤地质学"课程考试改革为例,进行了理工科专业课程的考试改革探索。考试改革试点证明,开放型的"多环节、综合性"的"煤地质学"考核模式,可以引导教师教学和学生学习向知识构建型和应用创新型转变。考试改革间接地促进了学生系统化掌握课程的知识点,强化了学生的实验实践技能,增强了学生查阅文献、综合分析、解决问题的能力,有利于培养具有自主学习能力的应用创新型专业人才。

“煤地质学”课程教研团队的优化建设

教研团队的优化建设是学科教学质量提高的前提和保证。在"煤地质学"课程教研团队建设过程中,实现了团队学缘结构的多样化、年龄结构梯队化、教学任务合理化,青年教师培养成为团队建设的重点内容,并获得了煤地质领域多项国家级、部省级教学与研究成果。

盆地分析与煤地质学研究

人类社会发展对能源资源的需求使得沉积盆地研究长期处于地质学的热点领域。煤、油、气和沉积铀矿等能源资源的形成均受控于盆地的沉积充填、构造及其动力过程。从盆地整体研究的角度来说，煤和油气地质等分支学科的界限正趋于淡化，其相互间的成因联系日益被揭示。20世纪90年代盆地分析在许多领域取得了重要进展，包括盆地动力学、层序地层学。盆地流体系统、定量动力学模拟以及用于盆地研究的地质、地球物理及测试等方面的新技术，这些方面都将对煤地质研究有重要的影响。人类对资源、环境的整体考虑和科学技术的新发展对煤地质研究提出了新的挑战与机遇。

多门课程融合的教学方法研究——以《煤地质学》课程为例

本文提出了以"煤地质学"教学内容为核心的多课程融合的教学方法,指出课程教学内容由三部分有机融合构成。第一部分为先修基础课程,如沉积岩石学、构造地质学、岩相古地理学等,这些内容可以帮助理解本课程(即第二部分,为核心主体)中讲解的基础理论知识体系,第三部分为后继扩展课程,是与煤地质学相关联的应用课程,如煤化学、煤成气地质学、油气地质学、煤田勘探方法等,这些课程中有机地结合了"煤地质学"的理论和方法,实践了本课程的理论应用。因此,本文指出"煤地质学"在教学过程中,要灵活地运用先修课程知识点讲解本课程的理论,同时要扩展学生思考的空间,指明该课程的发展方向和应用的领域。建立综合知识结构体系,统筹把握不同课程的融合点,取得更好的教学效果,培养出复合型的综合人才。

基于资源描述框架的煤地质学元数据描述方法

资源描述框架(RDF)的制定是为了促进W eb元数据的创建及交换。为了满足煤地质学信息共享的需要,通过对煤地质学数据、煤地质学元数据进行综合分析,结合RDF及XML(可扩展的元置标语言)自身特点,提出了基于RDF描述煤地质学元数据的思路和方法,这使得煤地质学元数据可以与其他元数据标准进行交换,并可方便地进行扩展。中国煤炭特性数据库的元数据描述实例应用表明该描述方法可行、有效。

“煤地质学”课程中提高学生科学素养的探讨

该文以煤地质学课程为例分析培养学生科学素养的过程。在理论课堂教学中注重培养学生不断探索的习惯,在实验教学中使学生树立正确的科学态度和人生价值观,在实践教学中让学生体验到自身的价值,使理论知识与实践生产紧密结合在一起。培养具有科学素养的大学生,是煤田地质领域需要大批综合素质人才的需要。

探讨“煤地质学”课程丰富实践教学的方法

该文阐述了"煤地质学"课程中实践教学的新方法,以培养综合素质人才为目标,在传统教学包括课堂授课以及室内实验的基础上,提出生产基地现场实践学习,培养学生宏观分析问题的能力,让学生参与学术课题,提高科研分析能力,给学生提供更多教学实践的机会,提高心理素质。煤地质学课程中实践教学新方法的采用,不仅提高了学生的专业水平和科研能力,而且增强了对专业的热情。

中国煤地质学发展历程及其影响因素分析

中国煤地质学已经历萌芽、创建准备、创建和大发展等四个阶段。影响其产生和发展的主要因素有生产力、社会制度、外力推动、教育促进和新技术应用等。随着改革开放的深入,我国煤地质学研究在上述因素作用下,呈现出新的发展前景,表现在研究领域、新技术与理论应用、国际间合作及煤地质科技人才培养等诸方面都具有较大的发展空间。

煤地质学网络信息资源分析及整合方式研究

对信息资源的类型分析,是为了掌握信息类型的特点,提高信息的有效管理。为了满足煤地质学信息有效管理的需要,从我国煤地质学网络信息资源类型出发,分析了煤地质学网络信息数据类型,进而总结了煤地质学网络信息的自身特点,为煤地质学网络资源的整合提供了有利的依据。

对《煤地质学理论》教学模式的探索

《煤地质学理论》是地质资源与地质工程学术型研究生和地质工程专业型研究生的一门专业必修课,所以探索本课程的教学模式具有重要意义。本文从教学内容的点、线、面、体四个维度以及授课中应该注意的几个问题的角度,对这门课程的教学模式进行了探讨。期待经过不断的探索,今后把《煤地质学理论》的教学工作做得更好。

我国煤地质学当前和今后一段时期的若干热点问题

与石油地质学领域比起来,煤地质学领域近十多年来显得有点"冷清"。燃煤过程中出现的环境污染问题以及煤作为油气源岩新认识的出现,又使相对"冷清"的煤地质学领域闪烁着一些"热点"。这些现在和今后可能成为持续的热点问题包括:隆重煤模式、煤系层序地层学、与环境保护有关的煤中有毒有害元素赋存和扩散规律、与煤成烃有关的富氢镜质体、树皮煤以及煤层气的成因和分布等。在国家自然科学基金资助的项目在,基本上都有优先考虑这些方面的内容。

煤地质学研究新进展及其前景展望——基于International Journal of Coal Geology 2016~2020年文献统计

煤地质学是应用地质学与地球化学的理论和方法研究煤层、煤系及其共伴生矿产资源的物质组成、成因、物理和化学性质及其空间展布规律等的学科。在国家倡导生态文明绿色发展以及2030年前实现碳达峰的战略目标背景下,煤地质学的研究重点也在逐渐发生变化。通过对2016~2020年在International Journal of Coal Geology期刊上发表的文章进行统计分析,阐述了中国煤地质学的发展进程,重点探讨了煤地质学当前的研究热点内容,提出了煤地质学未来可能的发展方向。结果发现:中国学者在该期刊上发表论文数量最多,占27.4%,其次为美国和澳大利亚;按第一作者所属单位依次为中国矿业大学(北京)、昆士兰大学和中国地质大学(北京);按研究方向,煤岩学和有机地球化学方向的论文数量最多,占31.3%,是近5年的研究热点;其次是煤中矿物质、微量元素与地球化学和煤系气方向;预测未来煤炭洁净化利用方向的研究将逐渐增多,与煤地质学相关的交叉学科也将快速发展。

基于“双万计划”的线下国家一流本科课程建设初探——以山东科技大学“煤地质学”课程为例

国家“双万计划”启动以来,一流本科课程建设成为高校本科教学改革的重点。本文以线下国家一流本科课程“煤地质学”为例,针对其存在的传统知识与前沿知识不衔接、社会发展目标与学生成长需求有偏差、教学方法与实践方式相脱节等问题,结合课程建设的高阶性、创新性和挑战度要求,从教学理念、教学目标、教学内容、教学方法、教学手段、教学团队、考核方式和教材编写八个方面提出课程建设的基本准则,形成线下课程建设的新理念和新思路,以此促进“煤地质学”课程教学改革和建设。

在煤地质学中追求卓越——记中国矿业大学(北京)长江学者特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者 代世峰

勤奋敬业、治学严谨,他是年轻教师中的佼佼者;学识丰富、魅力十足,他是学生心目中的良师益友;谦和低调、沉稳干练,他是青年科学家中的优秀典范。从事煤地质学科研与教学十多年来,一步一个脚印，不断续写着人生的精彩与辉煌，他就是中国矿业大学（北京）煤炭资源与安全开采国家重点实验室代世峰教授，国家杰出青年科学基金获得者。