工程教育專業(yè)認證背景下“重磁勘探”課程實驗教學改革

侯征 陳雄 楊賀龍

[摘 要] “重磁勘探”課程是勘查技術(shù)與工程專業(yè)核心課程之一，具有較強的理論性和實踐性。按照工程教育專業(yè)認證要求，要持續(xù)加強學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。基于工程教育專業(yè)認證背景下的標準，在進一步明確“重磁勘探”課程理論及實驗課程教學與畢業(yè)要求指標點支撐關(guān)系基礎(chǔ)上，對“重磁勘探”課程實驗教學內(nèi)容、實驗教學方法進行改革，著眼于學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，通過實驗教學提高學生學以致用，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

[關(guān)鍵詞] 重磁勘探;實驗教學;工程教育專業(yè)認證;教學改革

[基金項目] 2019年度河北地質(zhì)大學教學改革研究與實踐項目“工程教育認證背景下的地球物理勘探專業(yè)課程實驗教學改革研究與實踐”（2019J26）

[作者簡介] 侯 征（1980—），男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，博士，河北地質(zhì)大學地球科學學院副教授，主要從事地球物理理論及教學研究;陳 雄（1986—），男，河北石家莊人，博士，河北地質(zhì)大學地球科學學院講師，主要從事重磁勘探理論及教學研究;楊賀龍（1988—），男，山東聊城人，博士，河北地質(zhì)大學地球科學學院講師，主要從事地震勘探理論及教學研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）34-0063-04? ?[收稿日期] 2021-04-15

工程教育專業(yè)認證是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎(chǔ)，是提高我國工程人才培養(yǎng)質(zhì)量的基礎(chǔ)和保障[1]。河北地質(zhì)大學勘查技術(shù)與工程專業(yè)積極開展工程教育專業(yè)認證的相關(guān)工作，以此為契機，推動我校勘查技術(shù)與工程專業(yè)核心課程的實驗教學改革，保證畢業(yè)生能夠滿足市場要求，提升畢業(yè)生的培養(yǎng)質(zhì)量。

“重磁勘探”是勘查技術(shù)與工程專業(yè)核心課程之一，其教學目標是通過課程教學使學生系統(tǒng)了解地球重力場和磁場的基礎(chǔ)理論，掌握重力和磁法野外勘探方法，能夠運用重磁數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)換方法及正反演技術(shù)解決各種地質(zhì)問題，為從事地球物理應用及研究工作打下堅實的基礎(chǔ)[2]。“重磁勘探”課程中的實驗教學是整個課程體系中的重要環(huán)節(jié)。實驗教學主要分為兩部分內(nèi)容，一是儀器操作及數(shù)據(jù)采集，通過實驗使學生了解重力儀和磁力儀的基本原理和結(jié)構(gòu)，熟悉目前主流重力儀和磁力儀的操作流程，掌握儀器的各項改正觀測和野外數(shù)據(jù)采集;二是數(shù)據(jù)處理與解釋，通過實驗使學生掌握重力數(shù)據(jù)和磁法數(shù)據(jù)的預處理及異常獲取、重磁異常處理與轉(zhuǎn)換、簡單形體的重磁正演計算及重磁異常的反演與解釋方法[3]。實驗課與理論課程聯(lián)系緊密，教學過程要相互呼應、完美銜接，因此，要根據(jù)課程總學時合理安排實驗課程的內(nèi)容及學時。河北地質(zhì)大學目前是將數(shù)據(jù)處理與解釋部分單獨開設(shè)了一門“重磁數(shù)據(jù)處理與解釋”課程（32學時），因此，“重磁勘探”課程實驗教學內(nèi)容主要是儀器操作及數(shù)據(jù)采集。為合理安排“重磁勘探”實驗教學學時和教學內(nèi)容，取得實驗教學應有期望，河北地質(zhì)大學勘查技術(shù)與工程教研室對“重磁勘探”課程實驗教學環(huán)節(jié)進行了改革和探索。

一、“重磁勘探”實驗教學內(nèi)容設(shè)計

按照OBE教學系統(tǒng)運行邏輯關(guān)系，課程體系構(gòu)建要為實現(xiàn)畢業(yè)要求服務。按照《工程教育認證通用標準解讀及實用指南（2020版，試行）》給出的畢業(yè)要求12個指標點，“重磁勘探”課程對畢業(yè)要求中的指標點4（研究）具有較高的支撐度。河北地質(zhì)大學勘查技術(shù)與工程專業(yè)培養(yǎng)方案對指標點4（研究）按照能力形成的邏輯“縱向”進行了分解，其中分指標點4.3：能夠根據(jù)勘查方案構(gòu)建野外工作方法，安全開展野外觀測工作，正確采集觀測數(shù)據(jù)，需要設(shè)計適宜的“重磁勘探”實驗體系及教學內(nèi)容來實現(xiàn)。實驗內(nèi)容主要結(jié)合野外生產(chǎn)流程和相關(guān)規(guī)范要求進行設(shè)計，實驗內(nèi)容包含重力儀器認識與操作、重力儀格值標定、重力儀性能試驗、重力基點聯(lián)測、重力測點布設(shè)和重力觀測、磁力儀器認識與操作、磁力儀性能試驗、磁力測點布設(shè)和磁力觀測。我們對“重磁勘探”實驗教學內(nèi)容進行重新設(shè)計，設(shè)立了6個實驗項目，重、磁方法各設(shè)計了3個實驗項目，實驗內(nèi)容基本涵蓋了野外數(shù)據(jù)采集工作全過程（表1）。

二、“重磁勘探”實驗教學組織

工程教育專業(yè)認證突出的是培養(yǎng)學生利用各種工具、手段解決工程中的復雜問題的能力。根據(jù)這一指導思想，“重磁勘探”實驗教學內(nèi)容的設(shè)計要引導學生全面深入了解重磁儀器、野外工作前儀器所需的性能校驗內(nèi)容、數(shù)據(jù)采集過程等，從而增強學生對“重磁勘探”課程的理解，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。

（一）重力儀器認識、操作和重力儀格值標定實驗

重力儀器認識和操作部分，采用演示方法，讓學生了解儀器的操作步驟和注意事項。重力儀格值標定采用模擬方法，選定兩處位置作為國家重力標定點。我校儀器為CG-5型重力儀，因此采用雙程往返觀測法，觀測路線：1→2→2→1……。重力格值校正系數(shù)按公式（1）計算。

式中：kb為某臺重力儀的格值校正系數(shù);？駐G為重力基本點間的重力差;？駐g實測為某臺重力儀觀測結(jié)果的平均重力差（重力增量值）。按照規(guī)范要求合格讀格差的數(shù)量不少于6個，實驗分小組完成，每小組完成一個獨立讀格差的觀測。

（二）重力儀性能測試實驗

重力儀性能測試實驗包括靜態(tài)試驗、動態(tài)試驗和多臺儀器一致性試驗三部分內(nèi)容。正常重力儀靜態(tài)實驗要求連續(xù)觀測時間不少于24小時，讀數(shù)間隔為30分鐘;動態(tài)實驗時間不少于10小時，兩點間重力差不小于3×10-5m/s2;一致性實驗點數(shù)應不少于30個，相鄰點間重力值的變化一般要求大于1×10-5m/s2。實驗課無論從觀測時長還是場地條件，很難滿足上述要求，因此，重力儀器性能測試實驗采用模擬方法開展，采集時間按比例縮短，目的是讓學生了解儀器性能實驗的原理，掌握采集過程。

（三）重力基點聯(lián)測和重力普通點觀測實驗