实验室一览

一、 实验室概况

1.1 建设背景与功能定位

地球科学国家级实验教学示范中心（北京大学）是依托北京大学地球与空间科学学院建设的国家级实验教学平台，是目前全国唯一覆盖地球科学全学科的国家级实验教学示范中心。2013年，在中心基础上获批“地球科学国家级虚拟仿真实验教学中心（北京大学）”，围绕“培养具有大地球科学观的综合性、复合型人才”的指导思想，建立了先进的地球科学虚拟仿真实践教学理念、实践教学模式及配套课程体系，实现了从“教师讲授”到“学生探索”的教学模式变革。中心始终致力于服务国家战略需求，支撑“双一流”建设，培养具有国际视野的地学领军人才。

图1 两个国家级实验教学中心的牌子

1.2 场地设施与平台条件

中心拥有完善的教学实验场地和先进的仪器设备，建设了全国高校地学领域首个沉浸式三维立体交互虚拟仿真教学实验室，攻克了跨尺度VR数据融合、野外智能工作站（获日内瓦国际发明展银奖）以及AI矿物识别等系列核心技术，并以此为基础，实现了线上线下混合式教学的常态化，面向社会开放共享，奠定了虚拟仿真实验教学在国内高等教育中的领先地位。

英国杜伦大学David Harper教授（2019年，北京大学）英国剑桥大学Simon Redfern教授（2018年，北京大学）

英国剑桥大学Simon Redfern教授（2018年，北京大学）

图2 首个沉浸式三维立体交互虚拟仿真教学实验室

1.3 师资队伍

中心师资力量雄厚，包括中国科学院院士、长江学者、国家杰出青年科学基金获得者及博士生导师等高层次人才，形成了一支高水平、结构合理的教学科研团队。中心坚持实验教学与理论教学队伍互通，教研与技术人员兼容，定期引进校内兼职、行业企业、海内外合作等流动人员，持续提升团队能力。

1.4 所获荣誉

中心多次获得国家级、省部级荣誉，教学成果显著，如荣获世界慕课联盟卓越奖、日内瓦国际发明展银奖等国际重要奖励，为北京大学赢得了显著的国际声誉；如获高等教育（本科）国家级教学成果奖二等奖1项，北京市教学成果一等奖2项、二等奖2项，国家级教材奖二等奖1项，国家级一流本科课程5门，国家级虚拟仿真项目和精品课程各1项，形成了高质量课程群具有示范引领性，安全运行十余年无事故。

图3 高等教育（本科）国家级教学成果二等奖证书和奖牌

二、教学支撑与人才培养

2.1 教学支撑与课程建设

中心落实立德树人根本任务，构建了“四阶段-四能力-五转变”的创新型实验教学体系，涵盖通识教育、认知学习、技能训练、本研训练四个阶段，重点培养学生独立思考、自主学习、实际动手和自主创新的能力。中心承担了大量实验教学任务，覆盖地球物理学、空间科学、地质学、地理信息科学等多个专业，实验类型涵盖基础、专业、综合和创新创业类，结构合理。2025年，学院获批教育部“一部六院”科教融汇协同育人项目、产学合作协同育人项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0研究课题以及多项校级教改和本科生科研项目，联合国家天文台、地质与地球物理研究所等十家科研院所，举办首届“一部六院”科教融汇协同育人宣讲会，开设《地球与行星前沿》等课程，推动科研资源向教学转化，持续深化实验教学改革。

图4《地球与行星前沿》课程

图5 首届“一部六院”科教融汇协同育人宣讲会

2.2 实践创新与学科竞赛

中心积极组织学生参与学科竞赛和创新创业活动，近五年承办多次国家级竞赛和省部级竞赛。2025年，中心进一步拓展实践教学平台，联合化学学院、生命科学学院、物理学院开设冷湖联合实习课程，62名本科生来自12个学院，在极端干旱、高盐度、极寒环境中开展多学科交叉研究；联合浙江大学、哈尔滨工业大学等高校在湖南火山建立“类月球地下空间”教学实习基地，研制两款机器人，探索具身智能技术在深空探测中的应用，为行星科学研究提供关键支撑。中心持续拓展国际实践教学，2025年组织阿尔卑斯实习、五台山国际实习（与泰国玛希隆大学互访）、贵州国际联合实习（俄罗斯新西伯利亚大学师生参与）、贝加尔湖实习（与伊尔库茨克国立大学合作），形成覆盖欧洲、东南亚、西伯利亚的国际化野外实践网络，全面提升学生的全球视野与跨文化科研能力。

图6 国际化野外教学实习

2.3 人才培养成效

近五年，学生依托中心发表论文142篇，获专利13项，获奖76人次，包括日内瓦发明奖等国际奖项。2025年，本科生科研训练结题18项，其中校级优秀项目3项；学生以第一作者在《地球物理学报》《Geophysical Research Letters》《科学通报》等期刊发表论文3篇，充分体现了学生的科研创新能力。教学成果方面，薛进庄获北京大学教学优秀奖，沈冰、程丰、李嘉琪等获北京大学教学成果奖一等奖，《天体生物实践教学创新案例》获评全校唯一的实践教学创新项目案例，彰显了中心在跨学科实践教学中的引领地位。

三、特色亮点与代表案例

3.1 亮点一：构建“以学为主”的实验教学新模式，引领地学人才培养体系创新

中心率先提出并实践“四阶段-四能力-五转变”的创新型实验教学体系，将通识教育、认知学习、技能训练、本研训练四个阶段贯通，重点培养学生独立思考、自主学习、实际动手和自主创新的能力，实现了从“教师讲授”到“学生探索”的根本性转变。该模式在全国高校地学实验教学中具有示范引领性，相关成果获高等教育国家级教学成果二等奖，并被权威专家评价为“具有示范引领性”。

3.2 亮点二：攻克关键核心技术，打造数字化教学资源与虚实融合新形态

中心建成国内首个地学沉浸式三维交互虚拟仿真教学实验室，攻克跨尺度VR数据融合、野外智能工作站（获日内瓦国际发明展银奖）、AI矿物识别等核心技术，获得多项中国发明专利和软件著作权，实现从硬件架构到教学内容的全面自主创新。依托技术优势，建设国家级一流课程、国家级虚拟仿真实验项目，并推动虚拟仿真与课程深度融合，形成线上线下混合式常态化教学格局。

图7 国家级一流课程

3.3 亮点三：构建开放共享与社会服务新生态，发挥示范引领作用

中心依托单位北京大学地球与空间科学学院入选“全国科普教育基地”（2021-2025年），打造“李四光大讲堂”科普+思政品牌，邀请李献华、张荣桥等院士主讲，五年来开展科普活动22次，线上线下参与超40.5万人次，承办国际地球科学奥赛国家队选拔培训5次。牵头建设“类行星环境”教学实习基地（湖南火山、辽宁鞍山），联合多所高校开展冷湖联合实习、阿尔卑斯实习、贝加尔湖实习等国际化实践，形成覆盖欧洲、东南亚、西伯利亚的实践网络。多次承办国内外大型学术会议，与南京大学、武汉大学等高校及行业机构建立广泛合作，持续输出北大经验，服务国家战略需求。

图8 “全国科普教育基地”（2021-2025年）

图9 李四光大讲堂系列活动

代表案例

《天体生物实践教学创新案例》：2025年获评北京大学唯一的实践教学创新项目案例，充分彰显了中心在跨学科实践教学中的引领地位。该案例依托冷湖联合实习等平台，整合地球科学、生物学、化学等多学科资源，在极端环境模拟与天体生物学前沿探索中取得了创新性教学成果，为拔尖创新人才培养提供了北大方案。