海洋科學專業(yè)《地震勘探原理》課程教學改革探索

謝輝　石紅才　蒲曉強

【摘 要】《地震勘探原理》是廣東海洋大學海洋科學（海洋地質(zhì)方向）專業(yè)的專業(yè)限選課，理論性強，內(nèi)容抽象，公式繁多，學習難度大。如何在有限的學時里讓學生掌握本門課程的精髓是所有任課教師的第一要務。近年來，筆者對該課程的教學內(nèi)容、教學手段以及考核制度等方面進行了一些改革和探索，取得了良好的教學效果，受到了廣泛的好評。

【關鍵詞】海洋科學;《地震勘探原理》;教學改革

中圖分類號： P631.4-4;G642.0文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）19-0134-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.064

由海洋大國逐漸轉(zhuǎn)變成海洋強國是我國必然的發(fā)展趨勢。因此，為了適應時代的發(fā)展需要，很多高校紛紛設立了海洋學院。廣東海洋大學（以下簡稱“我校”）是廣東省人民政府和國家海洋局共建的省屬重點建設大學，具有“學士、碩士、博士”完整學位授權體系，屬于廣東高水平大學建設范圍的高校。我校在2007年建立了海洋科學專業(yè)，2009年成立了海洋與氣象學院，并在2013年獲得了海洋科學一級學科博士點。我校海洋科學（海洋地質(zhì)方向）于2014年開始招收本科生，目前海洋地質(zhì)方向的第一屆本科生已經(jīng)畢業(yè)，就業(yè)情況良好。海洋科學的研究離不開地球物理手段，而地震勘探則是海洋地球物理手段中最常用的也是應用最為廣泛的手段。因此，《地震勘探原理》課程成為了海洋科學（海洋地質(zhì)方向）專業(yè)的核心課程之一。學習好本門課程將對學生的考研和就業(yè)都具有重要的意義。

地震勘探是國內(nèi)外應用地球物理領域中應用最為廣泛的一種地球物理方法。通過本課程的學習使學生掌握地震勘探的基本原理，理解地震勘探的基本方法（包括野外數(shù)據(jù)采集、地震數(shù)據(jù)處理、地震資料解釋方法及其應用等知識和技能），了解地震勘探的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，為學生將來從事地震勘探相關科研與管理工作打下必備的專業(yè)理論基礎及掌握必要的專業(yè)基本知識和技能。

地震勘探是用地震波的基本理論來研究地球深部結構、勘探礦產(chǎn)資源、了解近地表地質(zhì)結構的一門交叉應用科學。地震勘探的基本原理是通過人工激發(fā)所產(chǎn)生的地震波在地殼內(nèi)傳播，當遇到巖層的分界面時可以產(chǎn)生反射、折射等物理現(xiàn)象，利用地震儀在地面將反射及折射的地震波接收并記錄下來，經(jīng)過分析和研究波的傳播路程和旅行時間，推算發(fā)生彈性波反射或折射的巖層分界面的埋藏深度和形狀等要素，從而認識地下地質(zhì)構造，尋找油氣圈閉等[1-2]。

由于該課程公式繁多、理論抽象，學生們往往會感到枯燥難學，容易失去學習興趣。因此，如何在有限的學時里讓學生掌握本門課程的精髓，達到教學要求是任課教師所面臨的一大難題。尤其是近年來教育部再三強調(diào)大學教育要重視本科教學，以“本”為本，本科教學必將越來越受到重視，本科教學質(zhì)量也必須有個質(zhì)的提升。筆者通過近幾年的教學實踐，在該課程的教學內(nèi)容和教學方法等方面進行了一定程度的改革和探索， 取得了良好的教學效果，受到了學生地好評。

1 教學內(nèi)容突出教學主線，化繁為簡

我校《地震勘探原理》課程的總學時為48學時（3學分），其中理論課時40學時，實驗課時8學時。在本門課程學習之前學生已經(jīng)學習了《數(shù)字信號處理》和《地球物理學概論》，后續(xù)課程為《地震資料處理》和《地球物理測井》等課程。本門課程教學內(nèi)容豐富，公式繁多，理論性極強，之前大多數(shù)學生都反映學習難度大。筆者通過近幾年的教學發(fā)現(xiàn)不斷在教學過程中穿插主線內(nèi)容有利于學生的理解和記憶，提高學生的學習興趣。地震勘探原理雖然公式繁多，內(nèi)容抽象復雜，但無非是介紹地震勘探的三大內(nèi)容：野外數(shù)據(jù)采集，室內(nèi)資料處理和地震資料解釋。因此，在教學過程中，不斷提醒學生本門課程主要的學習內(nèi)容以及正在學習的是哪一部分內(nèi)容，有利于學生的理解和記憶，提高教學的效果。另外，雖然本門課程的公式繁多，但其實大多數(shù)都是簡單的三角函數(shù)關系。比如，無論是單層還是多層界面的反射波和折射波等時距曲線公式其實都是由三角函數(shù)關系導出的。因此，以三角函數(shù)關系為基礎，逐一分析各種地震波的時距曲線特征，將復雜繁多的數(shù)學公式都放到一個三角形中進行講解，可以化繁為簡，方便學生理解，提高學生的學習興趣。具體教學過程中可以以單層水平界面為例，讓學生在課堂推導單層水平界面的反射波時距曲線并說明其特征，加深學生對時距曲線的理解和認識。

2 教學手段靈活多樣，化抽象為具體

多媒體教學已成為大學教學的主要教學手段，但是教學過程的具體開展對于不同的教師有不同的風格[3-5]。上課一味地照本宣科很容易使學生覺得枯燥乏味，失去學習興趣。靈活多樣的教學方式容易引起學生的學習興趣，提高教學效果。筆者通過近幾年的教學發(fā)現(xiàn)在講解不同部分的內(nèi)容時采取不同的教學手段能起到較好的教學效果。比如在講解地震波運動學內(nèi)容時，由于有很多關于時距曲線的公式，可以采取板書的形式進行講解，同時也要求學生在紙上進行同步推導，加深學生的學習體驗。在講解地震野外數(shù)據(jù)采集內(nèi)容時，可以播放關于地震采集、施工等現(xiàn)場的視頻進行講解。視頻直觀具體，可以使抽象的內(nèi)容具體的顯示出來，有利于學生對地震野外數(shù)據(jù)采集過程的理解。在講解地震波的速度內(nèi)容時，重視基本概念的講解，并重視對比分析。地震勘探中用到的地震波速度有很多種，很容易引起學生地混淆。比如平均速度跟我們平時理解的平均速度不同，地震波的平均速度要求的是地震波垂直穿過地層產(chǎn)生的速度。這往往與在三角函數(shù)關系中利用到的速度概念是不一致的，但與零炮檢距測量所獲得的速度等效。另外，均方根速度在講解時也要重點體現(xiàn)加權平均和均方根的概念，疊加速度在講解時要重點說明最佳疊加效果的意義。最后，要重點對比分析各速度的相互關系，比如在不同的介質(zhì)條件下，疊加速度與其他速度的關系等，必要時候可以采取慕課形式進行此知識點的講解。最后在講解地震資料構造解釋的時候最好在計算機房進行。通過一邊理論講解一邊實際操作，讓學生真正掌握地震資料構造解釋的方法以及理解地震時間剖面的特征。同時在整個教學過程中，PPT多媒體課件輔以精美的圖片和視頻，偶爾對走神的學生進行提問，時刻吸引學生們的注意力，可以取得良好的教學效果。

3 理論與實踐相結合，重視實驗教學

作為一門理論性和實踐性都很強的專業(yè)課程，《地震勘探原理》的實驗教學必不可少。本門課程的實驗課總共安排了8個學時，共兩次實驗課，每次4學時。筆者根據(jù)理論教學的主要內(nèi)容設計了兩個實驗：一是地震子波及合成一維地震記錄;二是地震資料構造解釋。因為筆者發(fā)現(xiàn)，對于初學者來說，地震記錄到底是怎么形成的一直是個非常抽象的概念，設置地震子波及合成一維地震記錄這樣一次實驗課可以讓學生直觀地認識到地震記錄的形成過程及其影響因素。另外，地震資料構造解釋是本門課程的直接目的，但是構造解釋需要不斷地實踐才能夠掌握。因此設置地震資料的構造解釋這樣一次實驗課可以讓學生直觀地認識地震資料構造解釋的過程并逐漸掌握構造解釋的基本技能，具體見表1。理論課程中一些是重點而又難以理解的內(nèi)容通過實驗過程來完成，可以讓學生對學習內(nèi)容有更深地理解和認識。

表1 地震勘探原理實驗內(nèi)容表

4 完善考核制度，保障教學效果

考核是檢驗教學質(zhì)量和教學效果的重要一環(huán)，因此建立合理的考核制度，是保障教學效果的重要手段。考慮到《地震勘探原理》是一門理論性和實踐性都很強的專業(yè)課程，結合我校文件要求，筆者制定了以下的考核內(nèi)容：平時成績（20%）、實驗成績（20%）和期末考試成績（60%）。其中，平時成績包括考勤、課堂表現(xiàn)和課后作業(yè)，實驗成績包括實驗報告和實驗課堂表現(xiàn)，期末考試采用閉卷考試（考試難度參考歷年考研真題）。為了能夠有效地考查學生的學習效果，同時考慮到學生成績的差異性，筆者設置了不同的考試題型，主要有：名詞解釋（24分）、選擇題（16分）、判斷題（10分）、計算題（20分）和論述題（30分）。

5 結束語

筆者自從2016年開始擔任我校《地震勘探原理》課程的主講教師，經(jīng)過幾年來的教學改革和探索，該門課程受到了學生們的廣泛好評。教學效果評分位列我校海洋科學系教師排名前列。值得一提的是，海洋科學行業(yè)比較艱苦，而我國海洋科學行業(yè)起步較晚，發(fā)展相對較慢，就業(yè)不是很樂觀，這些負面消息難免會影響學生學習的積極性，甚至產(chǎn)生消極抱怨的態(tài)度。因此，筆者在授課之余，經(jīng)常以自身經(jīng)歷來激勵學生，引導學生積極向上，并會經(jīng)常給學生們講解歷屆學生成功考研和就業(yè)的例子，激發(fā)學生們的學習興趣。

【參考文獻】

[1]陸基孟，王永剛.地震勘探原理（第三版）[M].青島：中國石油大學出版社，2014：1-20.

[2]劉天佑.地球物理勘探概論[M].北京：地質(zhì)出版社，2007：241-274.

[3]宋先海.“地震勘探原理”教學優(yōu)化設計與教學方法探索[J].中國地質(zhì)教育，2015，24（2）：40-44.

[4]宋先海.基于PBL教學模式的《地震勘探原理》課程教學方法改革與實踐[J].教育教學論壇，2017，24：230-232.

[5]張大洲，熊章強.“地震勘探原理”教學中引入數(shù)值模擬方法的探索[J].創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)教育，2015，5（5）：54-56.