“地震勘探”課程實驗教學方法研究

丁彥禮+張智+羅潤林+程勃

摘要：地震勘探是勘查技術與工程專業的主干專業課程，而實驗課是深入理解和掌握理論課程的重要環節，教師需要研究實驗課程教學方法以獲得最佳的教學效果。基于此，本文在分析地震勘探實驗課程特點的基礎上，從實驗前、實驗期間和實驗后三個階段對地震勘探的實驗教學方法進行了探討。

關鍵詞：地震勘探;實驗課程教學;提問式教學;互教互學

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2015）23-0240-02

我?？辈榧夹g與工程專業為第四批“國家第一類特色專業”建設點，廣西區重點專業和廣西區優質專業，并且是廣西最早且迄今仍是唯一開設勘查技術與工程專業的高等院校，在國內同類專業中具有重要的影響和地位。而地震勘探是勘查技術與工程專業（物探方向）的主干專業課程，是勘查技術與工程專業學生必須掌握的主要應用地球物理方法技術之一?？辈榧夹g與工程專業的教學目的是培養資源勘查、環境及水文地質與工程地質勘察、建筑工程質量等領域所需要的專門地球物理勘查技術人才。雖然畢業生的行業跨度很大，但對學生的基本要求是：掌握本專業基礎原理、野外工作方法技術和資料解釋技術。為了使學生掌握好專業知識，在學校安排下，精心設計勘查技術與工程主干課程的教學內容、實踐環節和教學方法。并在專業建設、課程建設、教學方法和手段方面進行研究和改革實踐，各專業課的實驗課程建設是其中的重要組成部分。地震勘探課程是勘查技術與工程（物探方向）專業課程的主干專業課程之一。課程主要內容為：地震波產生、地震波傳播的基本理論、地震勘探野外施工技術、地震儀器使用及數據處理和解釋等各個方面。而實驗課程是理論與實踐的銜接的重要環節，通過實驗將加深對地震波理論的理解，掌握儀器操作方法，了解數據采集、處理和解釋方法。因此，作為工科專業，實驗課程的教學效果對培養學生的動手能力、實踐能力和滿足社會對專業人才的培養要求至關重要。

一、地震勘探實驗教學現狀

據不完全統計，重點院?？辈榧夹g與工程專業的主干課程理論課時和實驗課時的比例在5∶1左右，而我校在專業實驗設備資源上要稍落后于其他重點院校，主干課程理論課時和實驗課時的比例在6.33∶1。而地震勘探課程，根據課程的實際教學的需要和儀器設備情況，設計理論教學和實驗教學的匹配比例為6∶1，設計的實驗課程嚴格對應地震勘探的具體方法理論、資料解釋技術。因此，與重點院校相比，在教學資源相對落后和不足以及實驗課時所占比例較少的情況下，為了能達到預期的教學效果，減少對專業人才培養的影響，設計好實驗課的內容、發揮學生的主觀能動性以及提高實驗課的效率就顯得至關重要。

二、實驗教學方法研究

針對我校地震勘探課程每一次實驗課對應的理論內容較多的現狀，需要設計實驗課程主要教學內容、教學重點，讓學生在實驗課程中掌握必需的知識內容，掌握運用基本理論解決具體工程問題的思路和方法。為了達到這個目的，我們對地震勘探實驗課程從實驗前的準備、實驗課程期間的講解與引導和實驗課后的結果分析三個方面進行了教學方法的研究和實踐。

1.實驗前的準備?！暗卣鹂碧健睂嶒炚n程分為三種類型：一是了解地震勘探野外工作方法的實驗課程，主要掌握野外觀測系統布置方法、數據采集方法等;二是根據地震勘探資料解釋理論編制程序的實驗課程;三是學習和了解地震勘探資料處理軟件和資料處理方法的實驗課程。雖然每種類型的實驗側重點不一樣，但實驗課程的指導方法基本一致。①引導學生復習實驗課程所需的基本理論，第一種類型的“地震勘探”實驗課程的教學目的，是讓學生動手操作儀器，布置野外地震波接收系統，獲得地震記錄。這種實驗不僅要讓學生學習掌握儀器的操作方法、野外施工方法及組織施工等的感性知識，更重要的是加深他們對課堂所學基本理論知識的理解;通過實驗，達到掌握和熟練應用各種探測方法的目的，培養學生的實際動手能力，進而實現理論聯系實際的能力，提升實踐技能。因此，教師在上實驗課之前，要求學生復習實驗內容所涉及的理論知識，了解理論內容是如何通過實驗來實踐和驗證的。在開始室外的數據采集工作之前，要詳細講解該實驗的實驗目的、實驗內容、實驗要求和思考題等，并講解該實驗是如何理論聯系實際的。例如，“折射波數據采集方法”實驗，要求學生復習折射波產生原理、折射波法野外觀測系統及地震儀器的工作原理等內容。第二種類型的地震勘探實驗課程的教學目的，是讓學生根據地震勘探資料解釋理論編制程序，通過編程理解掌握方法理論，并提高應用計算機進行程序設計的能力，并培養學生利用計算機編程進行地震資料處理的興趣。因此，在實驗課之前，教師要講解理論公式轉變為計算機語言的關鍵部分，并且一定要講透徹，避免學生因沒有透徹掌握數學語言轉換為計算機語言的方法而產生畏難心理，引導學生順利進入編程環節。并且，為了學生能在正常安排的實驗課上順利完成程序的調試和運行計算，必須要求學生在課外初步編制好程序后再上機操作調試。所以這類實驗功夫都在課外，相當于把兩節課的實驗時間擴張了。第三種類型的地震勘探實驗課程的教學目的，是讓學生了解地震勘探資料處理軟件和資料處理方法。因此，在實驗課之前，除了要求學生掌握相關的理論之外，還要將軟件各模塊的功能與具體的數據處理方法聯系起來，使學生在實驗之前就初步掌握地震數據的輸入和輸出、軟件操作方法和各種地震資料的初步處理方法等，這樣才能使學生順利地完成實驗。例如，通過實驗了解頻譜分析的方法，了解如何對實測數據進行傅里葉變換，那么在實驗課之前，就要要求學生復習掌握頻譜分析的方法原理，掌握如何用軟件實驗頻譜分析。總之，在實驗之前要求學生積極準備，除了記住指導教師的重點講解之外，還要充分利用網絡和圖書館，查閱相關資料，達到掌握和理解相關實驗理論的目標。這樣可以引導學生培養獨立思考的能力，以期將來可以設計新的實驗，甚至開展全新的課題。另外涉及到某些問題還有疑問的，可以帶到實驗課上去討論。這樣，在進行實驗時，每個學生都帶著各種各樣已經解決或亟待解決的問題，從而豐富了教學內容，提高了教學效果。②引導學生分組分工，勘查技術與工程專業的學生畢業后主要從事資源、工程、環境物探勘查和工程質量檢測等工作，這些工作必須依靠團隊協作才能完成。這種情況就決定了所需的人才需要有較強的動手能力、組織能力和協調能力，而培養這些能力最好的途徑就是實驗和實習。所以，在實驗開始之前，要求學生自發進行分組，各實驗小組在實驗室教師的指導下準備實驗設備，并進行簡單分工，在實驗過程中協作完成實驗任務。通過協同實驗，不但能鍛煉學生的動手能力，而且能培養學生的協作能力和組織能力。③采用問題教學法引導學生思考，將每個實驗中的知識點以思考題的形式呈現在學生的面前，促使學生在準備實驗和實驗過程中尋找答案，通過解決問題，產生自主學習的動機和欲望，進而逐步養成自主學習的習慣。endprint

2.利用互教互學的方式反復加強實踐認識。在第一種和第三種類型的實驗中，有些學生輕視實驗課，認為布置數據采集系統、操作儀器比較簡單，不愿動手，只在旁邊觀看。因此，這些學生只獲得了實驗的感性認識，對方法原理、儀器參數設置、野外數據采集系統布置等沒有深入的理解，做完實驗，對地震勘探理論問題的理解沒有得到提高，使得實驗課程的教學沒有達到預期的效果。為了避免學生在實驗課上走過場，要求分組時安排每個學生的具體工作，并且要求每個學生必須參加實驗的各個環節。同時，在教師的監督下，安排先做的同學給后面的同學講解。例如，先操作儀器的同學告訴下一位數據采集參數，在講解的同時，自己也加深了印象。如果講錯了，其他同學會互相糾正，教師會加以輔導，使互教互學的進程繼續下去。在實驗中，當學生敲擊大錘，地震波動第一次出現在儀器屏幕上時，大家發出一陣歡呼。這種認知地震波傳播理論的過程，經常給學生留下深刻的印象。

3.實驗結果的分析。實驗結果的分析涉及兩個方面：一是學生通過撰寫實驗報告的方式，對實驗過程和室外實驗采集到的數據進行分析解釋，訓練數據處理、資料分析和解譯的能力;二是教師在實驗報告提交之后的分析，主要對學生的實驗步驟進行分析評價，對數據處理結果、資料分析和解譯結果進行評價。例如在第一和第三種類型的實驗中，涉及到折射波法、反射波法、面波法等勘探方法和各種方法的解釋軟件，教師首先總結評價數據采集質量，討論影響數據質量的因素，處理軟件對實測數據的處理效果，討論影響處理效果的因素;然后評價學生對實驗地震記錄處理、繪圖、解釋結果;最后，再將解釋結果與地震勘探方法理論聯系起來。通過這種評價講解，再一次加深學生對地震勘探方法的認識和理解。

勘查技術與工程（物探方向）專業是一個實驗性很強的學科，實驗教學的重要性不言而喻。而地震勘探是該專業最重要的課程之一，所以地震勘探實驗課程教學方法的研究對學生各方面能力的提高都有著重要的意義。而要上好地震勘探實驗課，需要在發揮教師作用的同時，也讓學生成為實驗課程的主體，促使學生做到在實驗前復習準備、在實驗期間團結協作和互教互學以及在實驗后分析評價。通過這些工作，提高學生的實驗積極性，培養學生的自學能力、思維能力和協作能力，進而提高學生的科學素質。

參考文獻：

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