“地球物理學專業教學實習”地震學方向教學安排改革

唐啟家+羅銀河+黃榮

摘要：本文以“地球物理學專業教學實習”地震學方向課程為核心，概述了此課程時間安排及實習儀器，系統地說明了時間安排改革的重要性，并介紹了實習日程。此課程內容的改革將使教學時間更有彈性，以獲得更有效的運用。

關鍵詞：地球物理學專業教學實習；地震學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）03-0108-02

“地球物理學專業教學實習”（以下簡稱教學實習）是中國地質大學（武漢）地球物理與空間信息學院（以下簡稱本院），為培養本院地質與地球物理學試驗班及李四光學院精英班學生所開設的骨干實踐課程，目的是使學生系統地了解實際科研任務中的野外工作內容；其中，地震學野外實習是此課程中的重要內容之一。過去的地震學實習內容主要著重于地震勘探方向[1]，對每個教學班安排8天的教學時間。在本年度的教學實習中，我們對課程時間安排及教學儀器的選用做出了重大的修改，力求通過合理的規劃，使學生有充分的時間獲得良好的野外基礎工作技能，為將來從事的地震學研究打下基礎[2]。

一、地震學實習課程時間安排

本院“地球物理學專業教學實習”的總教學周數為5周，傳統的教學模式是對應重力、磁力、地電和地震4個主要的方向，將學生分為4組，每組安排4輪不同方向的實習課程，每個方向各分配8天的課程。在地震學實習8天的課程中，有3個半天的野外實踐課、3個半天的室內課程、1天的總結及器材交接，其余時間為學生數據處理及撰寫報告時間。在這樣的課程設計下，若天候不佳迫使野外課程必須延后時，將大幅度地壓縮學生在室內練習相關處理的時間，使教學效果有所折扣。在新一輪的改革中，考慮到野外工作特性，我們將地電和地震教學合并，教學時間為16天。為了使每位學生都能有自己動手操作儀器及練習數據采集的機會，在實習站內的儀器操練課程，我們保持傳統的訓練模式，將學生分為2組，每組各有1天的時間熟悉儀器使用方法。但是在野外工作階段，各組在當天都會進行大地電磁儀和地震儀布設（表1）。布設儀器的方式是由教師帶領學生布設完大地電磁儀之后，隨即開始布設地震儀，進行3—4小時的數據采集工作。在傳統的地震學實習時間安排里，教師分別要對4個不同小組的學生重復講課3個半天，而野外實踐環節只有3個半天。新的地震學實習課程安排有效地降低教師重復講課的次數，野外實踐時間擴展到4天，更有效地運用教學時間，實習的內容更充實。

二、地震學實習儀器簡述

在以往的教學實習過程中，由于受到教學目的和觀測儀器種類的限制，主要進行地震勘探方法技術的基本訓練，缺乏地震學中重要的連續波形數據采集、分析及地震定位等重要內容的訓練。傳統上連續地震波形數據的采集是使用如STS-1、STS2、Trullium120等數據采集器來進行工作，這類的數據采集器都有寬頻、精度高且穩定的特點，但是其附屬配件多且體積大。近年來，隨著便攜式寬頻地震儀（如EPS系列）的普及和在采集精度上的提高，此類型地震儀迅速地在國內的地震學科研和野外工作中成為主力。因此，在“地球物理學專業教學實習”地震學方向的課程中有必要引入便攜式寬頻地震儀，使學生在了解野外科研工作的同時，對儀器發展的過程也有一定程度的認識。

本年度實習使用的是EPS-2便攜式微功耗寬頻帶地震儀（以下簡稱EPS-2地震儀），此地震儀是重慶地質儀器廠開發的一種寬頻帶、低價格、微功耗地震儀。內置三分量地震傳感器、全向高靈敏度的GPS、電子羅盤、姿態傳感器以及可充電鋰電池，無需任何外部電源即可連續工作30天以上。儀器主要應用在傳統的地震勘探、土建工程質量檢測和地震監測系統設置等方向。在地震學實習用的型號為EPS-2，頻帶寬度為0.2—200Hz，耐受工作溫度為-20—+55℃，可設置的采樣率為每秒50—500點。數據存儲在外接microSD卡上，可支援到64GB的容量。儀器開機后，首先利用內建GPS進行定位及校時，接著會對傳感器所記錄到的地振動波形授時。內部自動進行多次校正后，可以達到0鐘差的精確度，實時地反應地表振動情況。

三、結語

現代便攜式寬頻帶地震儀的問世改善了傳統地震儀配件多、不便于攜帶的缺點，使過去許多難以在本科實踐課程中被設計的內容能出現在當前的野外實習中。結合校內“地震學”的課程內容[3]和EPS-2地震儀的特點，我們在“地球物理學專業教學實習”課程中設計了一系列的地震觀測實踐環節，從野外工作最開始的地震儀布設到實際數據采集都讓學生親自動手。在這個過程中，老師們擔當著協助者的角色，以“引導但不指導”的教學方式，朝培育優秀的基礎地震科研人才方向而努力。然而，“地球物理學專業教學實習”地震學方向教學改革隨著未來儀器的進步和師資的增加，將會是一項長期的教學改革工程，應當定期根據人才培養目標和教育資源等因素修正，以學生的需求為出發點，建構出帶有特色的課程內容[4]。

參考文獻：

[1]張明學.地震勘探原理與解釋[M].北京：石油工業出版社，2010.

[2]袁穎，邵愛軍，周愛紅，等.勘查技術與工程專業二年級專業實習的野外教學實踐與思考[J].中國地質教育，2014，（2）：84-87.

[3]Stein S. and Wysession M. An Introduction to Seismology，Earthquakes and Earth Structure [M].Blackwell Science；1st edition，2002.

[4]王銘玉.且教且學：懂得學生怎樣學習[J].中國大學教學，2015，（4）：13-20.

Reform in Seismological Curriculum of "Geophysical Major Teaching Practice" Exploration on Offering the Absolute

Gravity Measurement Experiment in the Course of Gravitology and Gravity Prospecting

TANG Qi-jia，LUO Yin-he，HUANG Rong

（Hubei Subsurface Multi-scale Imaging Key Laboratory，Institute of Geophysics and Geomatics，

China University of Geosciences，Wuhan，Hubei 430074，China）

Abstract：We briefly describe time arrangement and seismic instruments used in the seismological course of "Geophysical Major Teaching Practice" （GMTP）. Then we systematically state the importance of reforming and the new seismological curriculum in the GMTP. The reform of curriculum will contribute to improve initiative thinking and field skills of students in seismological researches.

Key words："Geophysical Major Teaching Practice"，seismological course；improvement