地震勘探數據處理與解釋課程教學實踐

杜文鳳

[摘 要]地震勘探數據處理與解釋課程是本科生地球物理學專業的一門專業骨干課，該課程的特點是理論和實踐并重。在教學過程中，采用啟發式和互動式教學方法進行課堂授課，利用科研成果和工程實例充實教學內容，通過實驗環節增強學生的感性認識和動手能力。這些教學手段的實施，對于提高教學效果起到了至關重要的作用。

[關鍵詞]地震 處理 解釋 課程

[中圖分類號] P631-4；G642.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）02-0148-02

一、引言

地震勘探數據處理與解釋課程是中國礦業大學（北京）本科生地球物理學專業的專業骨干課，該課程共有48課時。

地震勘探包括數據采集、數據處理和資料解釋三個環節。地震勘探數據處理與解釋課程涉及地震勘探中的兩個環節，其重要性顯而易見。作為一門理論與實踐相結合的課程，課程本身對數理基礎、計算機基礎和地質基礎有較高的要求。因此，要想讓學生學好這門課程，在教學中就需要有一些針對性的方法與措施。

作為本課程的主講教師，目前已連續為三屆本科生進行了授課，現結合實際教學體會，談談地震勘探數據處理與解釋課程的教學方法。

二、課程主要內容

地震勘探數據處理與解釋課程包括理論教學和實驗教學兩個部分，其中理論教學40學時，實踐教學8學時。

在理論教學中，緒論占2學時，地震數據處理占22個學時，地震資料解釋占16個學時。地震數據處理教學的主要內容包括數字濾波（2學時）、反濾波（4學時）、動靜校正（4學時）、速度分析（4學時）、水平疊加（2學時）和偏移處理（6學時）等。地震資料解釋的主要內容包括地震資料解釋的理論基礎（4學時）、地震資料的構造解釋（6學時）、人機交互解釋系統（2學時）和地震屬性分析技術（4學時）等。

實驗教學的主要內容包括Linux操作系統實踐（2學時）、ProMAX地震數據處理實踐（2學時）和地震資料解釋與繪圖實踐（4學時）。

三、利用科研成果、工程經驗和最新研究進展充實教學內容

近年來，本人先后參加了國家973項目中的“煤層氣藏高分辨率地球物理響應”課題、國家十二五科技支撐計劃項目中的“復雜條件大型煤炭基地快速精細勘查技術”課題和國家自然基金“煤礦瓦斯災害源的高分辨率地震探測基礎研究”課題，承擔完成了煤炭企業的十多個三維地震勘探工程項目。在課堂教學中，筆者將自己在地震勘探方面取得的科研成果和積累的工程經驗，應用到教學之中，充實了教學內容，擴充了教學信息量。

在講解地震數據處理方法時，對地震資料處理中的主要環節，如幾何屬性建立、靜校正、去噪、反褶積、速度分析和偏移成像等，進行重點介紹，并結合煤層氣地震資料處理和復雜地質條件下的地震資料處理等科研成果，講解實現高保真、高分辨率和高信噪比數據處理的思路、流程和方法，讓學生更好地理解地震資料數據處理的內容。

在講解地震資料解釋方法時，對地震資料構造解釋的全過程進行講解，重點講解層位標定、波的對比、斷層解釋、構造圖繪制和時深轉換等方法。結合煤田三維地震勘探工程實例，對采區三維地震勘探中經常遇到的斷層、采空區和陷落柱等影響煤礦安全的地質因素，進行詳細講解，為學生將來從事煤田三維地震勘探工作奠定基礎。

為了讓學生及時了解和掌握地震數據處理和地震資料解釋技術方法的國內外最新研究進展和發展方向，在講課過程中安排一定的學時，把美國地球物理年會、歐洲地球物理年會以及中國地球物理年會上的學術動態，向學生們進行講解，擴大學生的知識面，為學生今后開展畢業選題和畢業設計奠定基礎。

四、采用啟發式和互動式教學方法提高教學效果

高校課堂教學方法多種多樣，如聯想教學法、類比教學法和歸納教學法[1]以及參與式教學法[2]和啟發式教學法[3]等。在地震勘探數據處理與解釋課堂教學中，為了提高教學效果，以啟發式和互動式教學方法作為主要的教學方法。

啟發式教學是啟發學生運用已經掌握的知識去理解新的知識，使學生溫習舊知識的同時掌握新的內容。在講解地震數據處理方法時，將學生已經學完的數字信號處理、地震勘探原理和數學地質等課程的一些方法原理進行簡要的復習，通過溫故知新，提高學生的學習興趣，達到事半功倍的效果。比如在講到地震數據處理中的濾波和反褶積內容時，會對數字信號處理課程中的傅里葉變換、濾波方法等進行簡明扼要的復習；在講到地震數據幾何屬性建立和靜校正時，對地震勘探原理課程中的觀測系統綜合平面圖示、微測井和小折射等內容進行簡要說明；在講解地震屬性解釋時，對數學地質課程中的聚類分析和主因子分析等內容進行適當復習，把以往課程學習內容融入新的知識環節之中，增強學生對新知識的理解。

互動式教學要充分體現教師的主導作用與學生的主體作用。在課堂授課過程中時常會對學生進行必要的提問，來檢驗學生的學習效果。比如在課堂講完重要的概念如動校正、靜校正、速度分析、偏移、層位標定和時深轉換等內容后，會進行課堂討論，在講完地震數據處理和地震解釋的整個內容后，在課堂讓學生到黑板上敘述地震數據處理和地震資料構造解釋的基本流程等，通過學生之間的討論和補充，鞏固課堂教學內容，檢驗授課效果。

隨堂測驗是互動式教學的另一個重要手段。隨堂測驗用于檢查課堂教學效果，一般會要求學生在10-15分鐘之內完成2-3個試題，之后教師對測驗進行認真批改，對測驗中存在的主要問題在課堂上進行認真講解，增強學生對講課內容的深入理解。如在講完動校正和速度分析內容后，在隨堂測驗時，給出的題目是：（1）動校正的目的是什么？（2）為什么會出現動校拉伸現象？（3）水平反射層和傾斜反射層的動校正速度如何獲得？其目的就是讓學生明白動校正的概念，理解動校拉伸產生的原因，搞清單個水平反射層、多個水平反射層、單個傾斜反射層和多個傾斜反射層動校正速度的獲取習慣。

通過啟發性教學和互動式教學，可以增強學生的參與意識，使學生由被動學習變成主動學習，激發學生的學習興趣和積極性，培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，使學生逐漸養成善于思考的學習習慣。

五、通過實驗環節增強學生感性認識和動手能力

要提高學生的學習興趣和能力，光靠課堂教學是遠遠不夠的，必須加強實驗教學環節。[4]實驗環節對學生綜合素質的培養，增強學生動手能力都有重要意義，同時，也有利于學生更好地適應畢業后的實際工作，更是提高學生適應社會需求的一種手段。[5]

本課程實驗是在煤炭資源與安全開采國家重點實驗室地震技術研究中心進行。該中心具有曙光PC-Cluster并行機和戴爾圖形工作站，并配備有齊全的地震數據處理和解釋軟件，學生通過上機實踐，可以學習Linux操作系統的基本操作，學習利用實際地震數據進行基本的數據處理和地震資料的構造解釋。

在Linux操作系統實踐環節，重點學習Linux操作系統的基本命令、用戶和組的管理、文件系統管理、文件權限管理和Vi編輯器的使用。在講課時，老師邊講邊讓學生在計算機上操作，通過實驗，學生可以操作管理文件和目錄的命令、有關磁盤環境的命令、文件備份壓縮的命令、關機和查看系統信息的命令、管理使用者和設立權限的命令、線上查詢的命令、文件閱讀的命令和網絡操作的命令等。

在地震數據處理環節，介紹ProMAX地震數據處理軟件的交互界面和處理模塊的組成，對ProMAX軟件中的鼠標操作、快捷鍵操作和道 / 道集選排字符操作進行詳細地講解。重點學習地震數據的輸入、濾波方法、自動增益控制和地震道的顯示等。通過實際上機操作，學生基本掌握了地震數據瀏覽的方法，能夠建立簡單的處理流程，操作處理模塊和選擇處理參數，并可以借助處理軟件的在線幫助來查找處理模塊的功能。

在地震數據解釋環節，結合煤礦采區三維地震資料，重點講解三維地震工區的建立、SEGY地震數據道頭的掃描和地震數據的加載方法，學生對實際地震數據進行了層位追蹤和斷層解釋，并學會了如何利用網格化方法，進行等時構造圖的繪制。

學生通過上機實踐，學會了Linux操作系統的基本操作，體會了實際地震資料數據處理的基本流程和地震資料構造解釋的基本方法，增強了學生對地震數據處理和解釋的感性認識和動手能力。

六、結論

通過地震勘探數據處理與解釋課程教學實踐，得到如下認識：（1）運用啟發性和互動式教學方法，通過溫故知新，可以提高學生的學習效果；（2）將科研成果和工程實例應用于教學之中，可以擴充教學信息量，提高學生的學習興趣；（3）通過上機實踐，可以增強學生的動手能力，更好地理解地震數據處理和解釋的教學內容。

[ 注 釋 ]

[1] 孟祥明，張澤.大學《有機化學》的教學方法探討[J].大學教育，2012（8）：101-102.

[2] 梁建新.參與式教學法在高師院校《英語教學法》課堂教學中的應用[J].大學教育，2013（8）：98-99.

[3] 李勤.“地球物理勘探”課程在地質工程專業教學的探索[J].大學教育，2014（4）：111-112.

[4] 張平松，劉盛東.地球物理勘探課程設計性和綜合性實驗實施與思考[J].中國地質教育，2005（4）：97-99.

[5] 劉向紅，張平松，孫林華，等.應用型示范本科高校實踐課程的設計研究——以宿州學院地質專業“地球物理勘探”課程的教學設計為例[J].中國地質教育，2012（4）：123-125.

[責任編輯：鐘 嵐]