工程教育專業認證背景下的地震勘探實驗教學改革

李亞南 羅潤林

摘 要：基于工程教育專業認證背景下的標準，著眼于學生的實踐能力和創新能力的培養，對地震勘探實驗課的教學改革進行了研究。分析了地震勘探實驗教學現狀，并從實驗內容和教學方法兩方面對實驗課程進行改革的探討。

關鍵詞：工程教育專業認證；地震勘探；實驗教學改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）11-0146-04

Abstract： Based on Engineering Education Accreditation standard， aiming at practical and innovative ability training of students， experimental teaching reform of seismic prospecting was discussed. The present situation of experimental teaching of seismic prospecting was analyzed and the experimental course was reformed from two aspects of experiment content and teaching method.

Keywords： engineering education accreditation； seismic prospecting； reformation of experimental teaching

工程教育專業認證是世界高等工程教育外部保障體系的重要組成部分， 建立與國際認證制度具有實質等效性的高等工程教育認證體系并加入國際認可的互認協議是提高我國工程人才培養質量的基礎和保障。工程教育專業認證可以為工程專業人才在進入從事行業時提供教學質量保證，同時可以更好地輔助教學工作的開展。

我校勘查技術與工程專業今年也在積極開展工程教育專業認證的相關工作，旨在將我校此專業達到認證水平。同時可以保證此專業的畢業生能夠滿足市場的要求，提高我校畢業生質量。工程教育專業認證是將培養目標與培養效果結合起來進行考察。其在勘查技術與工程專業的實驗課程設置、實驗儀器設備配置、師資隊伍及畢業生源質量等進行工程教育專業認證工作的展開。同時還強調學?？辈榧夹g與工程專業的專業特色，避免多校同一專業的單一化。而我校勘查技術與工程專業在實驗教學、實驗室配置、師資隊伍等方面還需要進一步的改革完善，因此，在工程教育專業認證的背景下，有必要進行課程的實驗教學改革。

地震勘探是勘查技術與工程專業的一門主要專業課程，地震勘探的課程實驗是理論教學的一個重要補充，其目的是要培養和提高學生的實踐能力和創新能力。目前地震勘探實驗課程教學中仍存在一些問題，因此，實驗教學創新和實驗課程教學改革勢在必行。地震勘探實驗課程教學改革應以工程教育專業認證要求為標準，并適應于社會對人才的需要。因此，有必要將先進的教學理念、方式和技術設備運用到實驗教學中，建立基本技能訓練和創新能力培養有機結合的實驗教學模式。

在具體教學中，依據工程教育專業認證的標準，不僅要注重基礎實驗教學，而且要積極圍繞培養學生的實踐能力和創新能力，進行實驗課程教學改革。

一、實驗教學的現狀與問題

（一）教學方式方面

我院的勘查技術與工程專業是偏向于工程物探方向，所以“地震勘探”實驗教學目的也是工程地震勘探。但在實驗教學內容，注重基本的演示、驗證，缺乏對學生創新能力的培養，滿足不了當前社會用人單位對大學生的創新能力和實踐能力提出的更高的要求。因此，與工程教育專業認證下的實驗教學的目標還有一定的差距。

地震勘探教學中，課堂教學只有10個學時，如果不配以足夠的課外實驗，課堂上學的知識很快會被忘掉。而且在較少的學時中，難于滿足教學目的的要求。

在實驗類型中，包括認知、驗證、綜合和設計性實驗。我院現有的地震勘探實驗課程內容和類型均多年未變更，不利于培養學生的設計與開發解決復雜工程問題的能力。地震資料數據處理課程設計一直沒有單獨開設。

例如室外的實驗，沒有針對性的實驗場地進行實驗，學生只能對儀器做一個初步的認識，而驗證和綜合及設計性實驗無法真正的開展。

目前我院的物探實驗室正在改建中，儀器也在逐步的完善中。但實驗教學中仍存在一些問題。一方面要求有先進的儀器設備，另一方面要求有反映實際地質問題的實驗場地。而缺少反映實際地質問題的實驗場地，更加限制了實驗的開展。

例如，實驗場地目前只針對陸地做的工程地震勘查，沒有設計水上工程地震勘查。在工程實踐中，湖泊、河流以及近海的工程勘查工作，經常會涉及到工程地震勘探。

目前我院按傳統的實驗教學模式主要是教師提前發放實驗指導書，要求學生預習。上課時教師首先講解實驗目的、實驗內容等，然后學生再分組做實驗。但實際上真正能做到提前預習的學生很少，大部分學生短時間內并不能很好的理解實驗，學生只是依據實驗指導書機械地進行實驗，有的學生甚至對實驗目的不清晰，實驗教學效果不理想，同時也影響了學生的學習興趣和積極性[1，2]。

（二）實踐操作方面

工程實踐教學是為了培養專業型人才，然而在工程地震勘探教學中，培養出符合專業相對應的社會需求的人才還需要進一步的進行實驗教學改革。對于勘查技術與工程專業，實驗教學需要大量的資金投入購買儀器。又由于工程地震勘探是工科，在校學生只能在實驗教學中獲得一些實踐操作知識和經驗，與行業所需求的實踐操作能力還具有一定的差距。并且，學生人數和實驗教學所用的設備儀器不相匹配，實驗時，很難做到人人都有操作的機會。而且因資金問題，在實驗教學設備儀器配置上不能做到及時更新。例如，2006年購買的北京水電物探研究所的sws-3c，一直沿用到2016年。這樣，儀器設備使用年限長、過時、陳舊、技術性能落后，這些設備在實驗過程中經常會出現問題，導致實驗中斷，影響學生情緒，不利于培養學生的動手能力；也與學生畢業后工作現場不符，致使畢業生還需花較多精力適應崗位。現在，在工程教育專業認證的背景下，開展工程地震勘探實驗教學工作，需結合工程教育專業認證的要求，進行勘查技術與工程人才培養。在具體教學中，依據工程教育專業認證的標準，不僅要注重基礎實驗教學，而且要積極圍繞培養學生的實踐能力和創新能力，進行實驗課程教學改革。

二、實驗教學改革

（一）教學內容

工程教育認證突出的是學生能夠利用各種工具、手段創造性的解決工程中的復雜問題，因此高校的實驗教育應該是培養學生如何分析具體問題，設計解決方案的能力。下面看表1、表2、表3，分別是正在使用及擬改革的教學內容。

1. 實驗的設計性

我院的地震勘探方向偏向于工程地震勘探，因此，在實驗教學中，實驗設計需偏向于工程勘探方面。

在工程地震勘探的基礎實驗中，根據實驗目的，設計實驗參數，比較不同參數下所得的結果，引導學生加深對實驗的理解。

例如，在面波勘探實驗中，設計分析和對比不同偏移距和道間距采集的面波波形記錄，不同偏移距和道間距的記錄有什么區別。反射波勘探實驗中，設置覆蓋點數的不同，比較不同點數的記錄有什么不同。地震映像勘探實驗中，對地下不同的異常體進行勘探，從而了解地震映像勘探的特點。

目前，我院物探實驗室的地震勘探室內物理模擬實驗在建，室外的實驗基地也在規劃中。因此，當前的地震勘探實驗課只能在室外空地進行。如室內實驗室建成后，室內實驗的重點在于體驗物理模型實驗的數據采集過程，認識直達波、一次反射波、面波等在出現時間、頻率、速度方面的差異，獲得對地震波的感性認識；掌握地震勘探數據采集觀測系統的意義和實現方法[3，4]。

結合室內室外實驗，構成物理模擬和野外實踐結合的地震勘探實驗課。

2. 實驗的綜合性

對于綜合實驗設計方面，根據工程勘探所遇到的問題設計實驗。

例如，在工程勘查中，一般有較大的干擾，可以設計不同的干擾源：單頻干擾，規則干擾，隨機干擾。這些在淺層地震勘探中，是最主要的噪聲干擾。因此，實驗時，設計在地震數據采集過程中應該盡量避免噪聲源的干擾。

例如，一些工程地震勘探涉及到的地震復雜的地質條件：（1）測區地形起伏大；常常是河溝縱橫， 車輛無法通行， 各激發、接收點的埋置條件具有較大的差異。當采用多次覆蓋技術時， 這些因素常常造成各記錄道上的反射波到達時間不一致， 不利于同一CDP道集內的各記錄道上的反射波進行同相疊加，增強記錄的信噪比。（2）砂礫層分布廣， 且厚度大。該砂礫層對激發能量產生嚴重的散射， 使得地震波能量衰減快， 高頻成分吸收嚴重。（3）表層疏松， 潛水面深。當地震波通過疏松的表層介質傳播時， 高頻成分損失嚴重表層風化剝蝕嚴重， 且速度低， 橫向變化大，地質構造復雜、受地質構造擾動的影響，地層破碎程度高以上這些因素都不同程度地影響了工程地震勘探效果。如何改進現有的工程地震勘探方法技術， 解決諸如江河大壩、大橋選址、山區隧洞或隧道勘查等一系列復雜地震地質條件下的工程地震勘探問題， 是許多工程地質、物探人員所十分關心的[5]。

（二）教學方法

1. 理論結合物理模型

為了讓學生對于理論加深認識，室內物理模擬實驗室建成后，在進行物理模擬實驗時，學生可進行不同物理模型的實驗。這樣，學生在學習物理模型的超聲波模擬實驗時，加深理論原理的理解和認識。

在模型的設定中，讓學生進行設計和選擇，從而達到他們想要的實驗目的。教師需要把握實驗的步驟和結果，對實驗報告進行批改。

2. 物理模擬結合室外實踐操作

在完成物理模型實驗后，再進行室外的實踐性實驗，這樣有助于學生更深刻的理解。室外的實踐操作，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。實驗過程中，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理論知識的理解。

3. 設置專門的地震實驗選修課

學生根據興趣，選擇所要做的實驗內容，老師給予指導。教師只提出要研究的問題，不提供具體的實驗方法， 學生自己查閱資料， 設計實驗方法步驟， 經老師審閱后進行實驗， 記錄分析數據， 最后提出實驗結果。其目的在于培養學生獨立思考和解決問題的能力， 開發學生智力， 通過循序漸進的方式，培養學生獨立思考和解決問題的能力， 以及創新意識。

三、結束語

地震勘探課是勘查技術與工程專業的一門主要課程。地震勘探實驗課是一個重要的環節?；诠こ探逃龑I認證的背景下，著眼于實踐能力和創新能力的培養，經過不斷的自我完善和改革，實驗教學工作將既注重基礎的實驗，又強化實驗的設計性、綜合性。通過地震勘探實驗課程改革，可以加深學生對理論知識的理解，進一步提高學生的創新能力與綜合實踐能力。同時，也有利于提高教師的專業水平和能力，從而達到工程教育專業認證標準的要求。

參考文獻：

[1]丁彥禮，張智，羅潤林，等.“地震勘探”課程實驗教學方法研究[J]，教育教學論壇，2015，23：240-241.

[2]蘇瑛，甄樹聰，周友新，等.基于專業評估認證的水質工程學實驗教學改革[J].課程教學，2017，35：125-127.

[3]薛建，曾昭發，王者江，等.金屬礦地震勘探物理模擬實驗技術[J].吉林大學學報（地球科學版），2004，34（3）：464-470.

[4]薛建，黃航，梁文婧.工程與環境地球物理創新型開放性實驗設計[J].實驗室研究與探索，2015，34（8）：186-201.

[5]徐明才，王慶海，高景華.復雜條件下的工程地震勘探技術[J].勘查科學技術，1993：54-60.

[6]李爽，翟長海.適合于中國課程體系的地震工程學課程建設[J].高教學刊，2018（04）：73-76.

[7]付茂如，張平松，吳榮新，等.地學專業地球物理類課程課內實驗教學認識[J].高教學刊，2016（01）：95-96.