《水工環物探技術及應用》課程的案例教學建設與運用

胡雄武　吳榮新　張平松

摘 要：水工環物探技術及應用課程具有理論性與實踐性很強的特點，強化課堂教學是提高教學質量的一個重要環節。通過對該課程進行案例教學建設與運用，強化了學生對基本概念、基本原理和工作方法等重點內容的掌握，拓展了學生學習專業知識視野，提高了學生學習的積極性和主動性，進一步激發了學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。

關鍵詞：物探；案例式教學方法；教學質量

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）06-0077-03

Abstract： The theoretical and practical studies are very important to the technology and application and of hydrology and environment engineering. Strengthen the classroom teaching is one of important steps to improve the quality of teaching. By the development and use of teaching case， the students' understanding of the key contents， such as the basic concepts， basic principles and working methods， and the professional knowledge field could be enforced and widen separately. On this basis， the student's enthusiasm for study and the abilities of finding， analyzing and solving problems would be further improved.

Keywords： geophysical prospecting； case teaching method； teaching quality

為深化專業學位研究生培養模式改革，構建符合專業學位特點的課程體系，加強案例教學，探索不同形式的課堂教學，切實保障專業學位研究生的培養質量，安徽理工大學于2017年開展了專業學位研究生案例教學建設的立項工作。安徽理工大學地質工程學科地球探測與信息技術研究方向至今已有近40年的教學與科研發展，尤其是在水、工、環等領域內的物探技術，其方法理論成熟、現場工作經驗豐富、多年來接觸的社會生產案例多，并且物探教研團隊在前期教育部博士點基金、國家自然科學基金面上項目、青年項目以及大量的橫向科研項目資助下，做了大量的研究工作[1-3]，對學科前沿的發展方向把握準確，可以為案例教學的技術理論和方法等奠定良好的基礎。此次，學校開展的案例教學研究為《水工環物探技術及應用》課程創造了一個良好的契機，是對物探教研團隊過去多年工作經驗的總結和對科研成果的提取，是對改善物探課程教學體系及其建設的一個良好促進，是進一步對研究生運用所學基本知識和技能解決實際問題的能力和水平的一個本質的提高，因此積極將案例教學方法運用于《水工環物探技術及應用》課程的教學過程當中對提高研究生的綜合素質具有較大的促進作用。

一、案例教學方法在物探教學中的重要性

案例教學是由美國哈佛法學院前院長C.C.Langdell于1870年首創，后經哈佛企管研究所所長W.B.Doham推廣，并從美國迅速傳播到世界各地，被認為是代表未來教育方向的一種成功教育方法。案例教學[4]是一種通過模擬或者重現現實生活中的一些場景，讓學生把自己納入案例場景，通過討論或者研討來進行學習的一種教學方法，教學中既可以通過分析、比較，研究各種各樣的成功的和失敗的管理經驗，從中抽象出某些一般性的管理結論或管理原理，也可以讓學生通過自己的思考或者他人的思考來拓寬自己的視野，從而豐富自己的知識。安徽理工大學地球與環境學院地質工程專業研究生培養工作開展較早，但從多年的教學實踐來看，研究生專業技術的培養在理論與實踐等方面尚有不足，為了更好的培養研究生的綜合素質，建立案例式的教學方法將具有重要意義，《水工環物探技術及應用》課程作為研究生培養方案中的一門重要技術實踐性課程，采用案例教學法將起到更為突出的效果。水、工、環是物探技術應用的幾個重要方向，近幾年來，具有地質工程或勘查技術與工程專業的國內高校，都在不同程度的支持和探索案例教學方法，并且這種案例教學的模式在物探技術教學過程中已基本形成[5，6]，是未來專業教育的重要研究方向，這在很大程度上反映出物探技術與專業實踐之間具有很好的契合點，說明案例教學在物探方法技術教學中的重要性。

二、課程案例教學建設

安徽理工大學《水工環物探技術及應用》課程教學目標主要重在：1.使學生掌握水、工、環等領域所涉及地質介質的工程特性與特征物理量的關系；2.重點要求學生掌握彈性波檢測技術及其應用、電法勘探技術及其應用過程中的理論基礎、儀器設備、現場工作方法及數據處理與地質解譯等；3.要求學生了解各種物探方法在水、工、環等領域的技術前沿和發展方向。圍繞上述課程教學目標，結合我校物探教研團隊的研究方向和技術特點，前期開展了10個教學案例的建設，主要從地質問題的分析與導出-物性差異分析與物探方法的選擇-野外工作方案設計-野外數據采集-數據處理-地質解譯這一主線對不同探測方法在水文地質、工程地質及環境地質以及地質資源勘探等領域的應用過程中所涉及的方法理論和工作技術等內容進行闡述。具體案例名稱及知識要點如表1。

三、案例教學運用

（一）運用案例式教學法提高學生分析問題和解決問題的能力

現代地球物理勘探技術的發展，越來越注重理論與實際的結合，即實際中發現的問題先從理論上展開研究，理論上的研究結果再返回到實際中應用。現代物探技術教學也越來越提倡運用實際案例加深學生對課本知識的理解，提高學生聯系實際發現問題、分析問題和解決問題的能力。如在講解“反射波法”一節的內容教學時，筆者課前給學生分發了表1中有關案例3的材料，提示學生以地質問題為導向，以技術方法為手段，重點抓住方法技術原理、數據處理及解釋等內容。通過這個案例資料的閱讀，學生對城市區域活斷層的概念、活斷層引起的物理性質差異、反射波法的探測基礎條件等有了深刻的認識。同時，學生就勘探過程中震源的選擇、數據采集參數的設置、現場觀測參數的設置以及觀測系統的建立等方面提出了一系列問題，并展開了更深層次的熱烈探討，引發學生主動去查找淺層地震反射波勘探規范及有關文獻資料。在“面波勘探”一節內容教學時，筆者在課堂上引入了案例2。這則案例講述的是通過巖溶鐵路路基的地質與地球物理調查，分析獲得面波探測方法應用的物性基礎條件，結合現場測試獲得地震波信號并進行F-K變換、頻散曲線拾取等處理步驟，獲得路基地質體的波速分布范圍，結合已有地質剖面等資料，分析路基巖溶的分布位置及埋深等。通過這則案例的學習，學生對面波的傳播特征和發育規律等方面的知識提出了很多的問題，提升了思考空間，激發起學生的熱烈討論。在“高密度電法”一節內容教學時，筆者引入了案例5。通過這則案例，學生們對水庫滲漏造成的潛在威脅有了一定的認識，并圍繞如何能快速有效的檢測滲漏通道進行了探討，最后認為高密度電法具有對滲漏通道反映靈敏，是當前解決這一問題的最佳地球物理方法。同時，對該方法的工作裝置及解釋方法進行熱烈探討，較深入的掌握了高密度電法不同工作裝置之間的優劣特點、數據反演的處理流程、地質解釋原則等內容。除此之外，圍繞《水工環物探技術及應用》課程的教學內容，在課堂教學過程當中，通過動態的引入教學案例，激發了學生的學習興趣，提高了學生分析和解決問題的能力。

（二）案例式教學過程中要善于引導學生

針對《水工環物探技術及應用》課程的教學內容，筆者從生產生活實際出發，積極建設教學案例，注重理論和實際的內在邏輯關系，做到條理清晰、層次分明、語言生動。在討論問題的設計中既要融入基本知識和基本概念，側重重點問題和主干內容，又要發散開放、旁征博引。另外，在課堂組織方面努力營造寬松、包容的學習氣氛，充分調動學生的主動性和積極性，鼓勵學生各抒己見和觀點交鋒，積極引導學生有目的、有計劃地完成教學內容，從而促進學生發現問題、分析問題和解決問題等能力的提高。

四、結束語

為探索不同形式的課堂教學模式，切實保障專業學位研究生的培養質量，筆者及所在教研團隊積極開展了案例教學的建設工作。以《水工環物探技術及應用》課程為例，圍繞該課程教學內容，從生產實際出發，構建了10個教學案例，通過在課堂教學過程中運用，強化了學生對課程重點和難點內容的理解和記憶，促進了學生發現問題、分析問題和解決問題的能力的提高，更好的激發了學生對該課程學習的積極性和主動性，從而有效改善了課堂教學質量。

參考文獻：

[1]胡雄武，張平松，嚴家平，等.坑道掘進瞬變電磁超前探水解釋方法的改進研究[J].巖土工程學報，2014，36（04）：654-661.

[2]吳榮新，劉盛東，張平松，等.地面鉆孔并行三維電法探測煤礦灰巖導水通道[J].巖石力學與工程學報，2010，29（S2）：3585-3589.

[3]張平松，劉盛東，吳健生.坑道掘進空間反射波超前探測技術[J]. 煤炭學報，2010，35（08）：1331-1335.

[4]黎志東，徐志凱.啟發式等三種教學方法在醫學微生物學教學中的應用[J].微生物學通報，2015，42（01）：218-222.

[5]程勃，呂玉增，丁彥禮.案例教學法應用于“工程物探”課程教學的探索[J].教育教學論壇，2015（45）：248-249.

[6]馬火林，潘和平，駱淼，等.“地球物理測井與井中物探”課程教學實踐和認識[J].中國地質教育，2015，24（01）：66-69.

[7]沈麗琴，唐妍，李東君.任務驅動式案例教學模式在專業核心課程教學中的探索與實踐[J].高教學刊，2017（09）：98-99.