能源地質(zhì)穿越式虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系構(gòu)建與實(shí)踐

王宏語(yǔ)，張金川

1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 能源學(xué)院，北京 100083；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京） 地質(zhì)資源勘查國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，北京 100083

能源地質(zhì)以地下石油、天然氣、煤炭等能源地質(zhì)礦產(chǎn)的發(fā)現(xiàn)及開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)為核心目標(biāo)[1-2]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要任務(wù)是向?qū)W生們形象表達(dá)深藏于地下的能源地質(zhì)礦產(chǎn)分布、詮釋其經(jīng)歷時(shí)空變換的復(fù)雜形成過(guò)程，以及讓學(xué)生掌握先進(jìn)的開(kāi)發(fā)技術(shù)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容具有以下特點(diǎn)：

（1）野外地質(zhì)認(rèn)知必需，但難以獲得。能源地質(zhì)需要以實(shí)際觀察和體感為基礎(chǔ)的地質(zhì)認(rèn)知，以邏輯和推理為基礎(chǔ)的預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。對(duì)野外不同特點(diǎn)地質(zhì)體的現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)知實(shí)踐是能源地質(zhì)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，也是能源地質(zhì)由地表推地下、將近論古的基石。但通常情況下，野外有典型地質(zhì)特征和實(shí)習(xí)/實(shí)踐價(jià)值地質(zhì)剖面和露頭點(diǎn)的分布都出現(xiàn)在遙遠(yuǎn)的山區(qū)地帶，它們的分布零星、分散，路途遙遠(yuǎn)且交通不便；大規(guī)模、系統(tǒng)性的野外實(shí)踐的實(shí)施困難。

（2）具有人類(lèi)非“置身其中”的虛擬性。能源地質(zhì)研究對(duì)象深埋地下，人類(lèi)無(wú)法“置身其中、親身體驗(yàn)”。能源地質(zhì)礦產(chǎn)的形成歷史常以百萬(wàn)、千萬(wàn)、億年為時(shí)間計(jì)量單位，人類(lèi)無(wú)法親身經(jīng)歷。能源地質(zhì)礦產(chǎn)所在的盆地規(guī)模宏大，其分布可延綿數(shù)百乃至數(shù)千公里，覆蓋面積數(shù)十萬(wàn)乃至數(shù)百萬(wàn)平方公里。我們無(wú)法身臨其境、一目了然、一探究竟。

（3）具有四維屬性。實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求將各學(xué)科知識(shí)在時(shí)間域、空間域中融會(huì)貫通，并針對(duì)特殊地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行推理和分析，需要將這些要素融入地質(zhì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中或通過(guò)針對(duì)性實(shí)驗(yàn)予以求證，需要以時(shí)間演進(jìn)為主線、以空間變化和組合為線索，對(duì)地質(zhì)過(guò)程和變化予以求證。

（4）大型設(shè)備、危險(xiǎn)場(chǎng)景多方面存在。對(duì)于能源礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)技術(shù)實(shí)習(xí)，鉆機(jī)、泵組、絞車(chē)、壓裂車(chē)等現(xiàn)場(chǎng)大型—特大型設(shè)備無(wú)處不在。無(wú)論是地表鉆井作業(yè)、水平井壓裂施工現(xiàn)場(chǎng)，還是地下煤礦巷道現(xiàn)場(chǎng)，均屬于危險(xiǎn)作業(yè)場(chǎng)景。

（5）具有以多學(xué)科知識(shí)背景為基礎(chǔ)的綜合性特點(diǎn)。教學(xué)實(shí)驗(yàn)既屬于地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域，又涉及廣泛的物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)，更涉及包括地質(zhì)、工程在內(nèi)的許多專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)內(nèi)容；分別需要相關(guān)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綜合地質(zhì)分析。

能源地質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的上述特點(diǎn)，彰顯了虛擬現(xiàn)實(shí)的重要性與虛實(shí)結(jié)合的必要性，也要求整合各實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，規(guī)劃虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)體系，完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)化、合理化，以達(dá)到最佳教學(xué)效果。

一、虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系定位與構(gòu)建思路

1.體系建設(shè)定位

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）能源地質(zhì)教學(xué)定位以本科教學(xué)為重心，構(gòu)建本科教育與碩士、博士研究生培養(yǎng)的多層次立體教育體系[3-4]。其中，本科生培養(yǎng)包括了資源勘查工程和石油工程兩個(gè)專(zhuān)業(yè)。資源勘查工程主要解決石油、天然氣、煤炭以及其他新型能源礦產(chǎn)的地質(zhì)勘查理論與技術(shù)問(wèn)題；石油工程主要涉及各類(lèi)能源資源的開(kāi)發(fā)理論、開(kāi)采技術(shù)等。需要承擔(dān)42門(mén)專(zhuān)業(yè)課的相關(guān)實(shí)驗(yàn)任務(wù)。研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)包括礦產(chǎn)普查與勘探、能源地質(zhì)工程、油氣田開(kāi)發(fā)工程三個(gè)專(zhuān)業(yè)的十余個(gè)研究方向的內(nèi)容。

2. 體系構(gòu)建思路

（1）依托原實(shí)體實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)體系。

虛擬現(xiàn)實(shí)模擬實(shí)驗(yàn)體系是對(duì)原實(shí)體實(shí)驗(yàn)體系的有益補(bǔ)充與效果提高，而不是完全替代。能源地質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系是“地質(zhì)資源勘查”國(guó)家級(jí)教學(xué)示范中心的重要組成部分，已建設(shè)有構(gòu)造、沉積儲(chǔ)層、有機(jī)地球化學(xué)、非常規(guī)油氣、開(kāi)發(fā)技術(shù)與采收率、能源信息等實(shí)體實(shí)驗(yàn)室，擁有系列的實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器。虛擬實(shí)驗(yàn)體系的構(gòu)建是對(duì)這些實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的延伸、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的補(bǔ)充以及大型實(shí)驗(yàn)設(shè)備的教學(xué)功能便利化。

（2）做到教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)化。

能源地質(zhì)教學(xué)內(nèi)容復(fù)雜，涉及領(lǐng)域廣、應(yīng)用學(xué)科多。以不同方式構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，會(huì)形成較大的效果差異。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)體系大多是以課程名稱(chēng)、儀器名稱(chēng)或以具體研究方向?yàn)榛A(chǔ)進(jìn)行構(gòu)建的，例如構(gòu)造地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室、沉積學(xué)實(shí)驗(yàn)室、顯微鏡實(shí)驗(yàn)室、儲(chǔ)層物性測(cè)試實(shí)驗(yàn)室等等。但在能源地質(zhì)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)體系中，除了大型儀器的虛擬模型化外，實(shí)驗(yàn)所涉及的內(nèi)容都是長(zhǎng)時(shí)間、跨空間、多學(xué)科內(nèi)容的集合，需做到以某一軸線為中心，將內(nèi)容系統(tǒng)化、條理化，有機(jī)結(jié)合在一起。

（3）達(dá)到虛實(shí)結(jié)合、虛實(shí)互動(dòng)。

無(wú)論是大型儀器設(shè)備的模型化、危險(xiǎn)場(chǎng)景的虛擬化，還是地下地質(zhì)過(guò)程的模擬，都必須基于形象的實(shí)體、明確無(wú)誤的理論模型[5-7]。每個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)都必須基于充分的實(shí)體解剖，做到虛擬結(jié)合。同時(shí)，每個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都需有實(shí)體實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的驗(yàn)證，讓學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)中領(lǐng)會(huì)機(jī)理、掌握技術(shù)，回到現(xiàn)實(shí)中又能無(wú)誤地開(kāi)展操作實(shí)踐與實(shí)例驗(yàn)證?？傮w按照“從現(xiàn)實(shí)存在到抽象模型、從虛擬仿真到虛實(shí)結(jié)合、最后回歸現(xiàn)實(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)認(rèn)知”的思路展開(kāi)。

二、虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系構(gòu)架

虛擬實(shí)驗(yàn)體系的主要內(nèi)容以已有實(shí)體實(shí)驗(yàn)室為依托，以學(xué)科核心教學(xué)內(nèi)容為體系組成（圖1）；其中的地質(zhì)過(guò)程再現(xiàn)、油氣生成歷史回溯、鉆井與油氣開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)仿真是核心組成部分。具體的虛擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容采用“穿越式”組織方式，包括地質(zhì)過(guò)程的時(shí)間穿越、地質(zhì)體的空間穿越，也包括多實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、多學(xué)科方向的跨越；虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)或者以時(shí)間穿梭為主線，或者以空間跨越為主線，或者以實(shí)現(xiàn)步驟為主線，或者兼而有之（表1）。

圖1 能源地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室虛、實(shí)對(duì)應(yīng)體系

1.體系構(gòu)架

（1）野外地質(zhì)遨游。

該系統(tǒng)主要針對(duì)無(wú)法搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)、需要在野外現(xiàn)場(chǎng)完成的各種觀察、描述、鑒定、測(cè)量等實(shí)驗(yàn)，主要包括了野外認(rèn)知實(shí)驗(yàn)、地質(zhì)觀察與觀測(cè)實(shí)驗(yàn)、取樣現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)等。虛擬場(chǎng)景建立在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）已有的、較為成熟的野外研究基地之上，選取典型的場(chǎng)景構(gòu)建野外地質(zhì)漫游線路與內(nèi)容（表1）。仿真內(nèi)容涵蓋巖石、地層、構(gòu)造現(xiàn)象認(rèn)知，碳酸鹽巖典型沉積現(xiàn)象認(rèn)知以及碎屑巖沉積與湖盆沉積相認(rèn)知等；涉及“沉積巖石學(xué)”“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”“層序地層學(xué)”與“沉積環(huán)境與相”等課程內(nèi)容。

組織方式以地層年代與地質(zhì)體三維空間穿梭變換、人機(jī)互動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)漫游，每一環(huán)節(jié)又融合多課程內(nèi)容知識(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)體系穿越。

（2）地下空間漫步。

地下空間漫步是能源地質(zhì)虛擬仿真技術(shù)中交互性和浸沒(méi)性特征的重要體現(xiàn)。該系統(tǒng)通過(guò)高端三維投影系統(tǒng)，對(duì)油氣勘探開(kāi)發(fā)所涉及的多種數(shù)據(jù)進(jìn)行充分、實(shí)時(shí)的三維可視化展示，為科研和決策人員營(yíng)造一種身臨其境的環(huán)境，讓使用者能對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行全方位、多層面、多維、多尺度的立體感知，并以交互的方式對(duì)其進(jìn)行綜合分析、協(xié)同工作，以達(dá)到對(duì)勘探開(kāi)發(fā)目標(biāo)進(jìn)行綜合、高效、科學(xué)地研究和認(rèn)知的目的。

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了三方面內(nèi)容。第一方面以三維地震資料為基礎(chǔ)，通過(guò)地震地質(zhì)綜合解釋?zhuān)?jīng)過(guò)三維可視化軟件系統(tǒng)，漫步于特定場(chǎng)景的地下地層、構(gòu)造、沉積與油氣顯示等現(xiàn)象。第二方面是模擬鉆井過(guò)程，將鉆遇巖石地層、流體、溫壓等情況，以及鉆井工程技術(shù)需求參數(shù)變換等實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)。第三方面是虛擬典型油氣藏類(lèi)型，讓學(xué)生可以隨心所欲地選擇不同的方向和路線進(jìn)入到構(gòu)造或圈閉內(nèi)部做深入的“游覽”，觀察油氣藏特征，調(diào)入各種屬性參數(shù)，觀看開(kāi)發(fā)過(guò)程中壓裂效果與油氣運(yùn)移特征。

該系統(tǒng)以地下三維空間方向以及漫步中遇到的知識(shí)點(diǎn)為組織主線；其建立在不同的數(shù)據(jù)庫(kù)資源之上，“沉浸”在不同的數(shù)據(jù)中，通過(guò)人機(jī)交互，學(xué)生能夠自由地觀察虛擬環(huán)境，體驗(yàn)身臨其境的浸沒(méi)感。主要涵蓋“石油地質(zhì)學(xué)”“地震勘探原理與地質(zhì)解釋”“測(cè)井地質(zhì)學(xué)”“盆地分析”與“鉆井工程”等課程的核心內(nèi)容。

表1 能源地質(zhì)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)架與內(nèi)容組織方式

（3）地質(zhì)過(guò)程穿越。

該系統(tǒng)立足于現(xiàn)實(shí)中無(wú)法再現(xiàn)的構(gòu)造—沉積—成藏等地質(zhì)過(guò)程，通過(guò)虛擬仿真手段再現(xiàn)盆地構(gòu)造演變、沉積充填、后期壓實(shí)以及油氣分布等再現(xiàn)。包括成盆、成烴、成藏等與煤油氣能源地質(zhì)相關(guān)的所有地質(zhì)過(guò)程，如盆地構(gòu)造沉降歷史和過(guò)程恢復(fù)、沉積—充填—古地理歷史再造、盆地?zé)釟v史與油氣生成史模擬、油氣運(yùn)聚歷史—過(guò)程—特點(diǎn)再現(xiàn)等。

其中的盆地構(gòu)造演化子系統(tǒng)以地質(zhì)時(shí)間與空間變化為主線來(lái)組織內(nèi)容，涵蓋“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”“盆地分析”“沉積學(xué)”等課程內(nèi)容。成烴模擬子系統(tǒng)與成藏模擬子系統(tǒng)則以溫度、壓力與時(shí)間為核心參數(shù)，以溫壓等地質(zhì)條件的隨動(dòng)循環(huán)為組織主線，涵蓋 “石油地質(zhì)學(xué)”“油層物理”“油藏地球化學(xué)”與“滲流力學(xué)”等課程內(nèi)容。

（4）油氣田危險(xiǎn)場(chǎng)景暢游。

該系統(tǒng)主要針對(duì)油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，學(xué)生不適合現(xiàn)場(chǎng)操作實(shí)踐的危險(xiǎn)作業(yè)，包括鉆井井場(chǎng)、壓裂現(xiàn)場(chǎng)以及采油聯(lián)合站等。其中的鉆井平臺(tái)仿真系統(tǒng)按照國(guó)內(nèi)油田鉆井平臺(tái)設(shè)計(jì)，其所有工藝流程和操作規(guī)范符合油田行業(yè)現(xiàn)行的操作要求，可給學(xué)生以真實(shí)的操作反饋和感官體驗(yàn)，保證模擬的操作培訓(xùn)演練更加的真實(shí)有效。壓裂現(xiàn)場(chǎng)不僅突出地表設(shè)備操作流程、壓裂參數(shù)調(diào)整，也同時(shí)聯(lián)動(dòng)到地下地層參數(shù)、地下壓裂實(shí)施效果等。注采聯(lián)合站系統(tǒng)則注重不同采油工藝以及地表油氣儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程的模擬與互動(dòng)。危險(xiǎn)場(chǎng)景的內(nèi)容組織以操作實(shí)施步驟為主線，以三維空間為場(chǎng)景；主要涉及“油層物理”“鉆井工程”“油藏工程”與“采油工程”等課程內(nèi)容。

（5）大型儀器室內(nèi)分析。

大型科研儀器的教學(xué)化是科研促進(jìn)教學(xué)的重要體現(xiàn)。在大型儀器虛擬模擬系統(tǒng)中，虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與真實(shí)設(shè)備實(shí)驗(yàn)臺(tái)一樣，能供學(xué)生自己動(dòng)手配置、連接、調(diào)節(jié)并使用實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過(guò)該平臺(tái)，教師既可搭建典型實(shí)驗(yàn)或調(diào)取實(shí)驗(yàn)案例，方便地向?qū)W生布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，還可在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后查看實(shí)驗(yàn)結(jié)果，給出實(shí)驗(yàn)成績(jī)和評(píng)價(jià)。

該系統(tǒng)以單獨(dú)設(shè)備的模擬操作形式作為實(shí)驗(yàn)形式，目前主要包括掃描電鏡、核磁共振儀用于儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)分析，氣/液相色譜用于有機(jī)地球化學(xué)分析。其內(nèi)容主要以操作步驟為組織主線，每步實(shí)現(xiàn)多結(jié)果選擇與人機(jī)互動(dòng)；主要涉及“沉積巖石學(xué)”“儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)”與“有機(jī)地球化學(xué)”等課程內(nèi)容。

2. 虛擬課程構(gòu)建

主要以主干課實(shí)驗(yàn)課時(shí)與獨(dú)立實(shí)驗(yàn)課程兩種方式來(lái)設(shè)置虛擬實(shí)驗(yàn)課程。

（1）主干課程中的實(shí)驗(yàn)課時(shí)。

虛擬仿真內(nèi)容以實(shí)驗(yàn)課時(shí)形式設(shè)置在主干課程的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)內(nèi)，以2個(gè)課時(shí)為一單元。例如“構(gòu)造地質(zhì)學(xué)”的構(gòu)造應(yīng)力變形模擬、“油藏地球化學(xué)”的氣相色譜的氣態(tài)烴測(cè)定等。內(nèi)容包括學(xué)生與虛擬系統(tǒng)的人機(jī)互動(dòng)；教師可以通過(guò)虛擬系統(tǒng)內(nèi)部的作業(yè)布置系統(tǒng)、操作痕跡檢查系統(tǒng)等來(lái)評(píng)估學(xué)生的虛擬實(shí)踐效果。

（2）單獨(dú)的虛擬仿真課程。

虛擬仿真內(nèi)容包括多個(gè)學(xué)科及課程內(nèi)容，實(shí)行跨越式內(nèi)容設(shè)置，虛擬系統(tǒng)以8學(xué)時(shí)或16學(xué)時(shí)為單元。獨(dú)立仿真課程適合于大學(xué)三年級(jí)及更高年級(jí)的大學(xué)生與研究生。高年級(jí)學(xué)生在學(xué)過(guò)多個(gè)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的融合貫通與實(shí)踐操作、地質(zhì)問(wèn)題實(shí)際分析。例如地下空間漫步系統(tǒng)，既包含巖石、地層與沉積知識(shí)，也包括圈閉、油氣藏等內(nèi)容。

三、虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系實(shí)踐與成果

在軟、硬件建設(shè)方面，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）能源地質(zhì)與評(píng)價(jià)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心經(jīng)過(guò)近5年的建設(shè)，完成了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的硬件配置，形成了“野外地質(zhì)游”“地下空間漫步”“鳥(niǎo)瞰虛擬井”“翱翔油氣田”等一系列原發(fā)構(gòu)想、原創(chuàng)構(gòu)架和虛擬仿真軟件系統(tǒng)。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中，地質(zhì)歷史定量化、機(jī)理過(guò)程具體化、抽象形變現(xiàn)實(shí)化、地下流體可視化、工程技術(shù)現(xiàn)實(shí)化、課堂教學(xué)虛擬化、教學(xué)資源信息化等虛擬化實(shí)驗(yàn)教學(xué)隨之成為實(shí)驗(yàn)室建設(shè)重要方向。

在虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程建設(shè)方面，開(kāi)設(shè)了覆蓋盆地過(guò)程與構(gòu)造解析、地層沉積與儲(chǔ)層評(píng)價(jià)、有機(jī)地球化學(xué)與應(yīng)用、油氣成藏機(jī)理及預(yù)測(cè)、油氣田開(kāi)發(fā)與數(shù)值模擬、能源信息分析與評(píng)價(jià)等內(nèi)容的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課時(shí)，其中設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)10項(xiàng)、綜合型實(shí)驗(yàn)12項(xiàng)，內(nèi)容涉及11門(mén)本科生主干課程，增加了專(zhuān)業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室數(shù)量和教學(xué)實(shí)驗(yàn)容量，增大了實(shí)驗(yàn)課程數(shù)量和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目總數(shù)，同時(shí)也有效地解決了教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單調(diào)、實(shí)驗(yàn)室容納空間不足、科研實(shí)驗(yàn)與教學(xué)實(shí)驗(yàn)沖突、危險(xiǎn)場(chǎng)景難實(shí)現(xiàn)等系列矛盾，為能源地質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了必要的補(bǔ)充。

通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生們不僅對(duì)以三維空間的各種地質(zhì)現(xiàn)象有了更明確的認(rèn)識(shí)，對(duì)其地質(zhì)形成過(guò)程有了更好理解與體會(huì)，也對(duì)能源礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)的核心技術(shù)與關(guān)鍵流程有了更好的掌握。學(xué)生的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)興趣有了顯著提高，申請(qǐng)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的數(shù)量明顯增加，也在國(guó)內(nèi)外石油地質(zhì)及石油工程領(lǐng)域大學(xué)生專(zhuān)業(yè)競(jìng)賽中獲得了越來(lái)越好的成績(jī)。

四、結(jié)論

地下能源地質(zhì)礦產(chǎn)的不可觸及性、地質(zhì)形成過(guò)程的時(shí)空穿越性以及開(kāi)發(fā)過(guò)程中的危險(xiǎn)性，要求加強(qiáng)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建設(shè)，也對(duì)構(gòu)建思路有著更高的要求。

多維一體化、穿越式虛擬實(shí)驗(yàn)體系將野外三維觀測(cè)、地下三維可視化、地質(zhì)過(guò)程四維變換與開(kāi)發(fā)危險(xiǎn)場(chǎng)景流程等內(nèi)容組織起來(lái)，不僅實(shí)現(xiàn)地質(zhì)過(guò)程的時(shí)間穿越、地質(zhì)體的空間穿越，也實(shí)現(xiàn)多實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、多學(xué)科方向的跨越，符合能源地質(zhì)教學(xué)的多學(xué)科方向、多實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、多實(shí)驗(yàn)方法、多層級(jí)適用等要求，形成了對(duì)教學(xué)體系的有效補(bǔ)充。經(jīng)過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐，較為有效解決了教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單調(diào)、實(shí)驗(yàn)室容納空間不足、科研實(shí)驗(yàn)與教學(xué)實(shí)驗(yàn)沖突、危險(xiǎn)場(chǎng)景難以實(shí)踐等系列矛盾。不僅增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣，也提高了學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握程度。