“應用地球物理學”工程性與應用性教學設計研究

劉向紅，于景邨，孫林華，陳 松

(1.宿州學院資源與土木工程學院，安徽宿州 234000；2.中國礦業大學資源與地球科學學院，江蘇徐州221116)

“應用地球物理學”工程性與應用性教學設計研究

劉向紅1,2，于景邨2，孫林華1，陳 松1

(1.宿州學院資源與土木工程學院，安徽宿州 234000；2.中國礦業大學資源與地球科學學院，江蘇徐州221116)

本文根據應用地球物理學課程的授課現狀，分析現存的問題及根源，依據我校地球物理實驗室現有物探設備、模擬巷道的物理模型，有針對性地將高密度電法、瞬變電磁法、淺層地震法作為授課重點，并在授課過程中結合課堂理論知識點對其工程性及應用性做了相關教學設計與研究，實現理論與實踐相結合，提高學生的學習積極性。

應用地球物理學；工程性；應用性；教學設計

應用地球物理學課程是地質工程專業開設的一門兼方法、理論、應用于一體的專業核心課程，其相關技術因效率高、成本低、無損害而被廣泛應用在資源勘查、地質工程、土木工程等方面難題的解決上。因此，應用地球物理學課程教學內容的規劃及設計對大學生工程性及應用性能力的培養尤為重要[1-4]。

1 教學現狀及存在問題

在實際授課過程中，應用地球物理學課程存在課程內容與辦學定位脫節、章節與后續課程知識點重復、教學模式單一、知識面窄、教學儀器資源不足、缺乏理論教學到實踐性教學的轉化等問題，不能體現應用性和工程性的教學目的,這會造成畢業生就業后動手能力較差。基于此，教師要在授課過程中對該門課程的工程性與應用性進行重新設計[5-6]。

2 “應用地球物理學”教學設計與研究

2.1 知識點的梳理

宿州學院依據自身定位于2013年編制了《地質工程應用型本科人才培養方案》。依據培養方案的要求，將“應用地球物理學”課程安排在第五學期開設，后續還開設有“工程與環境物探”和“礦井地球物理勘探”兩門相關課程，主要闡述地球物理勘探原理在工程、環境及礦井開采中的具體應用。這三門課程在地震、電法、磁法以及一些新興物探方法的方法和原理內容上有重復。為避免在實際授課過程中知識點與后續課程的重復，每門課程在知識點的梳理時應有側重點；對于知識點重復率較高的，需分配好不同課程的授課重點。相關課程知識點的設計與梳理見表1。

2.2 工程性應用性實踐教學的設計

“應用地球物理學”課程教學過程中，要根據課程內容設計具體的實踐環節。如在高密度電法理論課程結束后，讓學生針對采空區探測的具體工程，設計課程實踐，作為結課考試的一項內容。圖1是在高密度電法理論結束后，針對校內模擬巷道的實踐教學設計。圖中A為模擬巷道的位置示意圖，B是根據實際測試的電位、電壓反演的電阻率2D擬斷面圖。通過現場教學，帶領學生布置測線，進行數據采集、數據回放、數據處理、結果解釋等。此環節將課堂知識貫穿于整個現場教學，既加深了學生對課堂知識的理解，培養了學生的實際動手能力，又開闊了學生的視野。

表1 相關課程知識點的設計與梳理

圖1 高密度電法的實踐教學與設計

在講授“電磁法”一章中的瞬變電磁法時，可根據現有的儀器、物理模型設計實踐教學環節。圖2是瞬變電磁法的實踐教學與設計，其中A是巷道，B是巷道中數據采集現場照片，C是巷道中探測側幫水池的測線布置示意圖，D是探測的瞬變電磁的電阻率結果剖面圖，圖中阻值較低的部分(顏色較深部分)即為對水池的響應。該設計的目的是讓學生理解瞬變電磁法的基本工作原理、現場施工技術與方法，以及數據的處理方法與結果的解釋。

該實踐環節可以延伸為煤礦富水采空區的探測與具體應用。現場的實踐教學使學生對瞬變電磁法的理論有更深層次的理解，有助于對知識的消化和吸收。其他教學內容，如淺層反射波法、折射波法等的實踐設計，限于篇幅不再贅述。

2.3 參與實際工程的探測

參與實際工程的探測，是體現應用地球物理學課程應用價值的環節，也是證明此課程應用性、工程性效果的過程。學生參與到實際的探測設計、測線布置、數據處理、資料解釋、效果驗證過程，能全方位地感受到物探技術方法在實際工程勘察中的作用及地位，增強學習的信心。圖3是崇明縣北湖壩基拋石物探探查教學設計，其中A是湖壩沿線的高密度電法的探測現場,B是湖壩的另一側淺層地震探測現場,C是整個測線的布置情況,D是部分測線的結果剖面圖。

2.4 教學效果反饋與評價

為評價本次教學改革與設計的效果，設計了4個評價項目，涵蓋授課知識點是否突出、是否注重職業素質的培養、是否體現了課程特色等因素，并將結果分為A、B、C、D、E等5個等級。宿州學院2012級地質工程專業的70名學生全部參加無記名評價。統計與分析結果顯示，100%的學生認為此教學方法“體現了該課程特色，營造了吻合課程改革要求的教學環境，自主編寫教學講義，貼近應用型高校定位要求”；98.57%的學生認為此設計符合“教學做”合一的原則；97.14%的學生認為此設計“注重師生互動與教學反饋，具備較好的課堂駕馭能力，給學生自主設計、創新的空間”；95.71%的學生認為“課程教學知識點突出、定位準確、強調學生職業素質的培養”。

圖2 瞬變電磁法的實踐教學與設計

圖3 崇明縣北湖壩基拋石物探探查

3 結論

本文依據應用地球物理學課程的授課現狀，結合學校辦學定位，對該課程的教學特別是實踐環節教學做了設計與研究，通過知識點的重新梳理、工程性及應用性的設計與研究、參與實際工程探測等環節，讓學生真正地參與課程的建設，從而開闊學生的視野，提高其學習積極性。通過教學效果與評價，95%以上的學生認為本次教學設計與研究是合理的。

[1]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[J].中國地質教育,2012,21(4):123-125.

[2]云美厚.“應用地球物理學”課程整改教學嘗試[J].中國地質教育,2013,87(3):44-47.

[3]云美厚,趙秋芳.基于戰略思維的“應用地球物理學”教學實踐[J].中國地質教育,2012,21(1):142-145.

[4]張平松,桂和榮,嚴加平,等.加強地質專業實踐教學 全面提高學生綜合素質[J].合肥工業大學學報：社會科學版,2002,16(6):45-47.

[5]查志琴,高波.應用型人才專業能力培養及評估體系的研究[J].常州工學院學報,2005,18(3):86-89.

[6]陳禮儀,黃潤秋.地質工程專業人才模式的思考與實踐[J].中國地質教育,2005,56(4):34-38.

2016-09-26

宿州學院校級教研項目“《應用地球物理學》工程性與應用性的教學設計與研究”(SZXYjyxm301305)；宿州學院優秀學術骨干(2016XJGG08)；宿州學院校級項目“地球物理勘探實習實訓中心質量工程項目”(SZXY2015SZX02)；宿州學院校級平臺項目“礦井巷道鉆孔偏移規律及校正技術研究”(2015YKF10)。

劉向紅(1981- )，男，講師，博士研究生，從事地質資源與地質工程研究。

P313

A

2095-7602(2017)02-0136-04