地質工程專業地球物理勘探課的教學改革

　　地質工程專業地球物理勘探課的教學改革【1】

　　摘要:地球物理勘探課是地質工程專業中一門應用性很強的課程。

　　通過確立正確的教學指導思想,精選適用的教材,采用生動靈活的授課技巧,運用恰當的教學工具,積極引進工程物探新技術成果,突出實踐性教學等措施,能夠促使物探課的教學效果顯著改善。

　　關鍵詞:地質工程;地球物理勘探;教學;改革

　　從20世紀50年代我國地球物理教育起步至今,幾十年來,我國的地球物理勘探教育取得了巨大的進展。

　　然而,在目前的地質工程專業中,應用地球物理僅被作為一類技術方法而不是作為一個有著系統理論體系的學科來看待,這就極大地限制了應用地球物理學科專業的建設和發展,也使得地球物理勘探課(以下簡稱“物探課”)教學產生一定的問題。

　　首先,地質工程專業下的物探課程包含重、磁、電、震、放射性等眾多內容,涉及面廣,但課時設置相對較少,使得課程沒有重點和針對性,缺乏深度。

　　其次,地質工程專業物探課程的實驗課課時僅為4個學時,實踐環節的缺失造成學生實際應用能力不強。

　　最后,物探課的教學方法和教學手段單一,難以激發學生的興趣。

　　以上這些問題嚴重影響了物探課教學的效果,必須對其進行改革。

　　一、重新定位,突出特色教育

　　1.重新定位教學目標,確立培養“一專多能”的人才培養模式

　　地質工程專業學生就業面比較廣,涵蓋了鐵路、公路、港口、水利、水電等系統。

　　因此,在教學指導思想上,要確立以工科為主、理工結合的施教思想。

　　地球物理學涉及大量的數學物理方程,比較抽象,邏輯性也強。

　　但是,地質工程專業的學生很多并不具備地球物理專業的數理基礎,因此,在教學內容上應重視培養學生的應用能力,而避免把重點放在煩瑣的公式推導上。

　　在課程內容的選取上,應當體現地質工程專業物探學的“一專多能”,做到“突出重點,兼顧全面”。

　　“一專”和“重點”是指物探課教學應突出地質工程專業的特點,“多能”和“全面”是指兼顧其他領域的工程物探,并了解資源和礦產方面的物探知識。

　　2.優化教學內容,突出工程物探特色

　　盡管工程物探與常規物探的基本理論相近,但二者的工作方法和要求卻有所不同。

　　一般情況下,工程物探要求的精度和分辨率更高,由于工程地質任務和工作條件的特殊性,工程物探的方法選擇又有特殊的要求,通常是幾種物探手段綜合應用。

　　因此,在物探課教學中要將工程物探和常規物探的教學區分開來,教學中應充分利用學生掌握的物探知識,突出工程物探特色。

　　3.兼顧行業,突出特色教育

　　由于開設地質工程專業物探課的高校主要服務的行業不同,因此,高校應根據自身的實際情況,考慮行業的實際需要,突出物探課的特色教育。

　　以筆者所在的華北水利水電學院為例,學校具有水利水電行業特色,同時考慮到工程物探課只是華北水利水電學院地質工程專業的一門專業選修課,總學時少,課程涉及內容較多,因此應突出重點,主要講授水利水電工程常用的物探方法,包括淺層反射地震勘探技術、高密度電法勘探技術、瞬態面波勘探技術、聲波勘探技術、層析成像技術、水聲勘探技術、地質雷達技術和樁基無損檢測技術等,而對放射性、重力、地溫、磁法勘探等基本原理及工程應用只作簡要介紹。

　　在物探技術的應用上,華北水利水電學院在教學中增加了水文地質參數測試、質點振動參數測試、巖體質量檢測、洞室松動圈探測、防滲墻質量檢測、滑坡體探測等內容。

　　由于目前工程物探的教材大部分只涉及一些普適性的理論與方法,針對性不強,不太適合華北水利水電學院地質工程專業學生的學習,因此在課程講授中,筆者大量吸收物探方面的新理論、新成果、新信息,加強對工程物探新方法與裝備技術的介紹和講解,并結合工程實例加以說明。

　　此外,為拓寬學生的知識面,筆者還簡單介紹了物探在資源礦產勘查、交通、海洋、國防安全等方面的應用以及當代物探的新技術、新方法。

　　在課堂教學中引入國內外水利水電物探專家的最新科研成果充實教學內容,既拓寬了學生的知識面,又增強了知識的適用性,效果非常好。

　　二、優化教學手段,增加課程的直觀性和可理解性

　　1.借助多媒體,實施案例教學

　　教學方法和手段改革是教學改革的重要方面,是培養學生創新精神、實踐能力和學習能力的有效舉措,是提高教學質量、提升辦學水平的“催化劑”。

　　工程物探教學中有很多感性認識的內容,應多借助多媒體進行教學。

　　例如:講述地震勘探的野外觀測系統時,涉及炮間距、道間距、排列長度、偏移距、覆蓋次數等概念,講起來很空洞,學生不容易理解,這時候就可以借助錄像或動畫進行講解,學生非常喜愛。

　　再如,在講授基樁高應變檢測的時候,播放一段高應變實測過程的錄像,學生印象很深,很容易就記住了教學內容。

　　2.舉辦專題講座,深化專業學習

　　工程物探課教學應增進學術交流,努力做到“走出去”與“請進來”相結合。

　　以華北水利水電學院為例,借助成為河南省政府與水利部共建地方高校的契機,華北水利水電學院把任課教師送到工程單位學習,在生產一線經受鍛煉。

　　學院還邀請國內外知名學者、專家來校講學、作學術報告,教師和學生從中受益匪淺。

　　此外,學院還經常舉辦物探儀器展銷活動,開闊學生的視野;工程物探專業研究生的論文選題報告和畢業論文答辯也對本科生開放,鼓勵本科生參加并討論,增強專業吸引力,深化專業學習。

　　三、加強實踐教學,增強學生動手能力

　　提高學生解決實際問題的能力,加強實踐環節教學,要立足于實驗室建設和實踐基地建設兩個方面。

　　1.加強實驗室建設

　　為了解決學生多、野外實習機會少的矛盾,保證教學效果,實現教學目標,就要把加強教學試驗環節作為課程改革的工作重點,在現有的學時中增加實驗教學的學時。

　　例如:華北水利水電學院投入巨資建設了217平方米的工程物探實驗室,購置了一批工程物探和工程檢測儀器,配備有低頻組合、100Mhz和900Mhz天線類型的美國SIR3000地質雷達1套,60道高密度電法儀、48道淺層地震儀各1套,DDC-6電子自動補償儀10臺,α射線快速測量儀1套,中國科學院武漢巖土所生產的RSM-24FD樁基動測儀、靜力載荷儀、智能聲波探測儀各1套,具備了進行聲波檢測、地震勘探、電法勘探和雷達探測等新技術實驗的能力。

　　學院的物探實驗課內容包括聲波波速測試、聲波跨孔測試、場地高分辨率地震勘探實驗、場地地質雷達探測實驗和高密度電法勘探實驗等內容。

　　先進實驗室的建成,極大地豐富了教學內容,開闊了學生的眼界,使學生有機會操作各種工程檢測儀器,增強了實踐能力,避免了“眼高手低”現象的產生。

　　2.建設校外教學實踐基地

　　通過實驗室中各種實驗的鍛煉,學生提高了動手能力。

　　但是,純粹的實驗室教學是無法培養出杰出的地質工程人才的。

　　因為實際的工程環境是千差萬別的,沒到過工地去體驗,學生還只是儀器操作員而已。

　　野外實習能夠提升學生處理工程實際問題的能力,然而野外實習需要很大的成本,而且學生的安全也是學校最為擔心的一個問題。

　　建設固定的校外教學實踐基地能夠較好地解決野外實習學生的安全問題,而且成本也較低。

　　如為加深學生對管網探測技術的了解,在實踐基地埋設不同材質、不同管徑、不同深度的管道,采用管網探測儀探測研究。

　　另外,利用學院新校區建設樁基工程,組織學生進行現場觀摩、實際操作,然后進行交流討論,大大提高了學生的實踐能力。

　　校外教學實踐基地建設要堅持“產、學、研”相結合的原則,以學校與社會結合為前提,以充分利用社會資源為基礎,以提高教學質量為首要目的,以有效措施為保障,努力做到既有利于加強實踐教學,培養學生的創新精神和實踐能力,又有利于教學科研活動和實踐教學體系的建設和完善。

　　參考文獻:

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　　[4]趙錫奎.遵循教學規律辦地質教育,力推知行相濟育地質人才[J].中國地質教育,2006,(1).

　　地質工程專業地球物理勘探課程的教學【2】

　　摘 要：針對地質工程專業地球物理勘探課程的授課對象的專業特點以及課程本身理論實踐并重的特點，從教學內容、教學手段、實驗和考核四個環節分別進行探索，提高地球物理勘探課程在地質工程專業的教學效果，通過教育改革的具體實施辦法，旨在為實踐教育課程的蓬勃發展提供有力理論與實踐依據。

　　關鍵詞：地質工程;地球物理勘探課程;教學研究

　　隨著我國經濟建設的快速發展，工程地質人才得到廣泛重視。

　　但傳統的工程地質勘探方法已不能很好地滿足現代工程設計與高效施工的要求，地球物理勘探方法被越來越多地運用到地質工程領域中。

　　在目前的地質工程專業中，地球物理勘探課程教學產生了一些問題。

　　首先，地球物理勘探課程包含內容多，涉及物理知識面廣，是一門數理基礎要求很高并與計算機技術等緊密聯系的課程，但課時設置相對較少。

　　其次，地質工程專業物探課程的實驗環節儀器數量有限，造成許多學生對實踐環節認識不深刻。

　　另外，作為當代大學課堂教學的通病，大量移動智能終端的使用使得部分學生有效課堂學習時間少，而地球物理勘探課程內容難度大，會加重這種現象的發生。

　　為了扭轉這一局面，提高課程質量，需要根據地質工程專業特點對地球物理勘探課程進行改進，本文從教學內容、教學手段、實驗環節以及考核四個方面分別談一些體會。

　　一、教學內容的優選

　　地球物理學涉及大量的數學物理方程，比較抽象，邏輯性也強。

　　但是，地質工程專業的學生很多并不具備地球物理專業的數理基礎，因此，在教學內容上應重視培養學生的應用能力，而避免把重點放在煩瑣的公式推導上。

　　在課程內容的選取上，應當體現地質工程專業物探學的特點，即地球物理勘探課程教學應突出地質工程專業的特點。

　　地質工程專業學生就業面比較廣，因此，高校應根據自身的實際情況，考慮行業的實際需要，突出地球物理勘探課程的特色教育。

　　對于中國礦業大學的地質專業來講，很多學生的就業方向以服務礦山為主，因此在課程授課過程中要突出資源和礦產方面的物探知識，兼顧工程物探方法的介紹。

　　授課內容偏重于礦井物探中的最常用的技術與方法――地震勘探、電法勘探以及測井技術。

　　在教材的選取和課程講授中，大量吸收地球物理勘探方面的新理論、新成果、新信息，特別注重介紹滿足現代礦井地質工作需求的礦井地球物理勘探新技術，及時引入國內知名礦井物探專家的最新科研成果充實教學內容，拓寬學生的知識面。

　　二、教學手段的優化

　　教學方法及手段的改革是教學改革的重要方面，是培養學生創新精神、實踐能力和學習能力的有效舉措。

　　地球物理勘探教學中有很多感性認識的內容，應充分利用現代化多媒體手段進行教學。

　　多媒體教學不是簡單地將教案搬到計算機上，而是要充分利用多媒體的優勢提高教學生動性。

　　由于計算機技術的發展，地球物理勘探所利用的各種物理場的變化規律都可以利用各種數值模擬軟件進行仿真，很多研究生都對這類問題展開了研究，所獲取的各種模擬成果都可以拿到課堂給學生展示，增加他們對所學知識的直觀認識，加強理解。

　　例如：講述地震波的傳播規律時，利用時距曲線公式來描述，講起來很空洞，學生不容易理解，這時候就可以借助數值模擬的動畫進行演示，調動學生的聽課熱情。

　　再如，講地震勘探野外施工的時候，播放一段野外施工過程的錄像，學生印象很深，很容易就記住了教學內容，增加了課程的直觀性和可理解性。

　　地球物理勘探課程最終的教學目的是應用，在理解基本原理的基礎上，可以增加案例教學的比例。

　　案例教學要講究方式方法，如果不進行引導，直接將案例內容講給學生，學生當時聽個熱鬧，課后在理解消化上就存在滯后的問題。

　　因此可以在講述案例前先把問題拋給學生，由學生根據當堂學習內容提出自己的解決方法，或者利用分組的形式來對案例進行討論，然后可根據學生的解決方法分析存在的問題加以點評。

　　目前，電子產品的廣泛使用及校園網絡的便捷，給學生生活帶來方便的同時也嚴重影響了聽課效果。

　　對待這個問題，部分學校的做法是上課前收通信工具，下課后返還，這種方式并沒有從源頭上解決問題。

　　究其原因，主要是學生的課堂積極性沒被調動起來。

　　可以將課堂教學分為教學+考核的方式，每次課堂拿出10分鐘用來進行課堂測驗，考核結果納入課程最終總評，從而改善聽課的效果，同時這樣做也使教師最終對每個學生的學習評價更加科學合理。

　　充分利用微信等帶來的便捷，開設課程微信群，既方便為學生答疑，又能方便學生相互學習討論。

　　教師還可在微信公眾平臺上發起話題，師生互動討論，并利用微信的點評和積分功能給予學生激勵，這樣做促進了師生之間及生生之間觀點的碰撞。

　　三、實踐教學的改進

　　地球物理勘探課程是一門實踐性很強的課程，為了保證教學效果，實現教學目標，就要把加強教學實驗環節作為課程教學的重要一環。

　　學生通過實驗室中各種實驗的鍛煉，可以加深對理論知識的理解和掌握，也能提高動手能力。

　　但是地質工程專業學生眾多，而實驗室儀器數量有限，為了避免學生扎堆實驗、走馬觀花，解決學生多、儀器少的矛盾，采用分批、分小組的實驗方法。

　　教師應充分利用各種仿真軟件在實驗之前先給學生演示，并要求學生實驗前提交實驗方案，使學生對實驗內容預先熟悉。

　　純粹的實驗室教學與實際的工程環境是千差萬別的，沒到過工地去體驗，學生還只是儀器操作員。

　　野外實習能夠提升學生處理實際工程問題的能力，然而野外實習需要很大的成本，而且學生的安全也是最讓人擔心的一個問題。

　　建設固定的校內教學實踐基地能夠較好地解決野外實習學生的安全問題，而且成本也較低。

　　校內場地實驗受實驗環境的影響，采用的方法有局限。

　　例如，地震勘探只能采用錘擊震源的方法，勘探深度有限，這樣很多時候無法獲得滿意的典型記錄信號，缺乏說服力，因此可在校內實驗場地預先設計一些典型地質結構埋置于地下，實驗數據可以和已知地質模型對照分析，以便更好地實現實驗的預期效果。

　　四、考核方式的改革

　　地球物理勘探課程的授課對象為大三年級的學生，很多學生開始對課程的投入精力不如低年級基礎課多，甚至有部分學生認為考前突擊就可以解決問題，這種快餐式的學習方法對知識的長久掌握和理解非常不利。

　　為了提高課程學習的長期效果，我們將隨堂考核納入課程考核體系，使學生帶著壓力聽課，可顯著地提高學生的聽課效果，同時很大程度上避免了考前突擊現象的發生。

　　互聯網的普及使學生能夠隨時獲取大量信息，而且網絡讓師生在信息獲取上趨于同步，這時教師在教學信息資源的掌握上不再具有絕對優勢。

　　教師要想更好地利用這些海量信息，就要更多地擔任教學內容引導者的角色。

　　除了隨堂測試以外，鼓勵學生利用課外時間多探索更具時效性的新技術方法。

　　地球物理勘探課程所講授的內容相對獨立，這時教師就可以針對每個不同的勘探方法分別布置課外專題閱讀任務，并以學生講學的方式納入考核體系。

　　研討式的教學方式既激發了學生自主學習的熱情，又是對課堂教學內容的豐富。

　　五、結語

　　教育既要遵循既有的教育規律，又要根據形勢變化及時調整教育方法。

　　通過以上幾方面的努力，地質工程專業地球物理勘探課程的教學效果得到明顯改善，學生專業綜合素質得到明顯提高，這對增進學生的自信心、培養其獨立解決問題的能力有很好的促進作用。

　　良好的學風會在各年級間傳遞，形成良性循環，從而進一步提升整體教學效果。

　　參考文獻：

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