“地震勘探原理”教學改革探索與實踐

陳雪菲 毛寧波 彭曉波 鄭 凱

長江大學地球物理與石油資源學院 湖北武漢 430100

“地震勘探原理”是長江大學地球物理學類及地質類專業的專業核心課，同時也是體現石油石化行業特色的專業課，授課對象多為大學本科三年級學生。該課程涉及地質學、物理學、數學、信號處理和計算機科學等眾多學科知識，不但理論性強、公式繁多、復雜抽象，而且與野外實際應用結合緊密，因此“地震勘探原理”的教學改革至關重要。

1 課程教學中的“痛點”問題

在課程建設過程中，通過收集用人單位反饋意見、社會需求調查、學生反饋及教學團隊的教學反思，發現課程教學中存在如下問題：

1.1 學時壓縮與課程內容繁多之間的矛盾日益明顯

隨著高等教育體制改革的深入發展，高等院校正在進行以專業結構調整和提高教學質量為重點的新一輪改革，為了適應新的改革形勢和長江大學《關于修訂2020版本科專業人才培養方案的原則意見》文件精神，“地震勘探原理”同步調整了課程設置、學時分配等。在目前大幅壓縮課程學時量的情況下，如何在較短的課時內完成教學任務、提升教學效果？

1.2 缺乏自學和反思環節是制約學生學習效果的重要因素

一方面，“以教師為中心”的傳統教學模式，課堂教學活動僅僅圍繞教授與考試，不能激發學生的學習興趣、培養學生創新思維及自學能力，導致學生課程參與度較弱、主觀能動性不強、學習效果一般等問題；另一方面，新時代大學生精力充沛，熱情高，渴望參與互動式教學。如何培養學生的自學能力和創新思維，增強學生主動學習意識和幫助學生進入深度學習過程？

1.3 實踐性強與理論教學的融合有待加強

傳統教學以知識灌輸為主，難以達到學以致用的效果，如何在現有的教學資源下增加實踐環節，使理論聯系實際，解決油氣資源與勘探中所面對的復雜工程問題，并培養學生的創新意識和創新思維？

1.4 價值引領亟須發揮作用

傳統課程教學中教師注重知識傳授和能力培養，對學生的價值觀引導不深入，課程育人效果不明顯。學生思想活躍，獲取信息渠道較多，價值導向易受影響，特別是石油行業這種艱苦的生活生產條件，部分學生有畏難情緒，對就業前景不樂觀，進而影響專業課程的學習。如何圍繞石油院校的育人特色，挖掘課程中蘊含的思政元素，發揮課程育人的主渠道作用，寓價值觀引導于知識傳授和能力培養之中，實現課程與思政育人有機結合？

2 教學改革探索

2.1 教學改革理念

遵循以學生為中心，以問題為導向，以國家一流課程為依托，以線上線下混合教學為載體，以能力培養為目標，以課程思政為抓手，以虛擬教研室活動為支撐，持續改進的教育教學理念，按照課前、課中、課后三個部分設計教學環節，能夠更加系統、全面、豐富、深入地設計教學活動，打造“兩性一度”高階課堂。

圖1 教學改革理念

2.2 教學改革思路

課程組以教學痛點為邏輯起點，以教學分析為重要基礎，以立德樹人為價值引領，以線上線下混合混合式教學為基本思路，以“兩性一度”為核心標準，從課程目標、資源、內容、過程、評價、反思等方面進行教學改革。

從學時壓縮與課程內容繁多之間的矛盾出發，全方位、多角度、深層次凝練教學目標及教學內容，在線下教學中為課程內容減負；從課堂教學缺乏自學和反思環節出發，重塑師生角色，轉換傳統教學模式，增加“翻轉課堂”、小組研討等教學形式，對教學流程進行改革；從實踐性強與理論教學的融合有待加強出發，通過線上MOOC拓展課堂教學，強化工程實踐教學；從價值引領亟須發揮作用出發，設置課程思政目標，梳理教學環節，找準切入點，將思政元素潤物細無聲地融入教學全過程。

圖2 教學改革思路

2.3 教學改革舉措

2.3.1 細化教學目標

課程以學生為中心，考慮不同專業學生的專業背景，深入鉆研教材，明確教學目標內涵，確定了“地震勘探原理”的教學目標從知識目標、能力目標和價值目標三個維度進行表述。以勘查技術與工程(物探)方向為例：

知識目標：夯實基礎理論，使學生掌握反射波法地震勘探的基本原理、地震波運動學理論、地震資料采集方法與技術、地震數據處理的基本流程及地震資料構造解釋方法。

能力目標：使學生具備能夠設計地震數據采集和數據處理方案，評價地震數據質量，綜合分析地震和地質資料，完成油氣綜合評價與預測的能力；培養學生善于歸納、類比、聯想、設計的創造性思維能力及終身學習的能力。

價值目標：堅定“我為祖國獻石油”的理想，具有“艱苦奮斗、甘于奉獻”的優良品德，發揚不斷攻堅克難、開拓進取的科學精神，具備“理論聯系實際”的工作能力，具有敢于“突破傳統、勇于創新”的精神。

圖3 “地震勘探原理”教學目標

2.3.2 打造全方位、立體式教學資源

課程組用匠心打造國家級一流線上本科課程，為開展線上線下深度融合的混合式教學提供資源載體。本課程自1950年翁文波院士在上海交通大學舉辦的地球物理探礦培訓班(也就是后來的北京石油地質學校、江漢石油學院、長江大學)講授開始，經過幾代人幾十年的不懈努力，于2009年由毛寧波教授主持建設成為國家精品課程，2013年其簡化版《透視地下油藏》獲國家精品視頻公開課稱號，2016年“地震勘探原理”發展建設成為國家精品資源共享課。毛寧波教授帶領的“地震勘探原理”MOOC課程組歷經兩年的建設，“地震勘探原理”MOOC于2018年9月在“中國大學MOOC”平臺登錄上線，目前已完成7輪課程的學習，共計1萬余人加入課程學習，獲得校內外師生廣泛好評。2020年“地震勘探原理”獲批國家級一流本科課程，2021年“地震勘探原理”課程思政案例在新華網“新華思政”平臺展播。

課程組依托油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室和長江大學智慧課堂，開展地震勘探實踐，把一線油企工作的專家請到課堂，以真實具體生產實例開展專題案例講授，為地震勘探實踐課程奠定理論基礎，注重工程實踐能力的培養，大大提高學生在實踐課堂的體驗感。

2.3.3 重構教學內容

課程組以地震勘探工作流程為導向，將原有教學內容凝練、重構為六大模塊：石油勘探概論、地地震勘探理論基礎、地震資料野外采集、地震資料數字處理、地震資料地質解釋、地震勘探新進展。從理論到應用，逐級遞進，有助于學生形成系統的認知結構體系。

針對課程內容實踐性強、與理論教學的內容有待加強的痛點問題，調整課程結構，加大實踐學時比例，建立實踐教學案例庫，豐富拓展多方向實踐內容，側重實踐內容的深度與廣度，真正做到實踐課程為實際生產服務，能夠真實解決復雜地質問題，開闊學生視野，培養學科思想。

深入挖掘課程內容蘊含的思政元素，通過線上資源建設，線下教學活動，師德師風示范引領等環節，建立了基于國家一流課程“五位一體”線上線下融合式課程思政教學體系，2021年7月被學校評審為優秀課程思政案例課程，同年“地震勘探原理”課程思政案例在新華網“新華思政”平臺上線展播。

2.3.4 采用線上線下混合教學模式

本課程課堂教學時間有限，理論內容又極為豐富，為達到教學目標，采用線上線下混合教學模式進行教學。

經過幾年的積累，我們已經建成了全面完整的平臺資源，依托愛課程平臺上線的“地震勘探原理”MOOC國家級一流本科課程，學生在線上完成知識點的集中學習，拓寬知識的廣度。

線下面授課以“提問式”和“啟發式”方法為主導，針對線上自主學習中遺留的問題，主要講解重點和難點，拓展知識的深度，實現當堂課程內容的持續改進。一方面，教師有意識地設計一些討論性問題，引導學生運用學過的知識進行深入思考，通過師生互動交流，得到對某個地質問題客觀合理的認識，主要教學目的是使學生逐步形成利用地球物理方法解決地質問題的思維能力。另一方面，適度安排與課程相關的內容進行翻轉課堂，深入討論更為復雜的地質案例，基于團隊的學習、問題的學習、案例的學習、探究的學習等先進的教學方法，在小組討論中實現頭腦風暴、生生互動，啟發學生創造性思維。采用“翻轉課堂”、小組研討等教學形式，學生的學習不僅僅停留在被動接收知識，還要通過查閱相關文獻、小組研討等途徑探索新的知識，學習過程具有探究性，培養了學生的自學能力、創新精神及團隊合作意識，激發了學生強烈的好奇心和求知欲，通過高階教學活動，學生獲得的不僅是知識，而是全方位的能力提升。最終，教師在教學上的創新內化成了學生自我要求、自我驅動的學習的創新。

2.3.5 “全程嵌套”的評價體系

課程將學習評價與教學活動有機融合，建立“全程嵌套”的評價體系，實現全過程考核(占比50%，包括觀看線上MOOC、作業、生生互動、師生互動等)與期終考核(占比50%)有機融合，達到以評促學、以評促教的目的，讓學生積極參與到考核體系中，充分調動學生的學習興趣，轉變學生的學習心理，全面有效提升學習效果。

同時，學生從教學態度、教學內容、教學方法與手段、教學能力與藝術等4個方面10個小點對授課教師進行賦分定量評價，開展教與學的反思反饋和持續性改進，促進教師教學態度及教學水平的提高。

全面系統的評價體系，不但促使反饋改進成為常態化，也讓學生、教師、課程得以共同成長和發展。

2.3.6 大數據支持下的客觀教學反思

2021年8月，長江大學聯合吉林大學、中南大學、電子科技大學等30多所高校，成立跨學科跨高校的全國性“地震勘探課程虛擬教研室”。“地震勘探課程虛擬教研室”突破了時空限制，采用“線上+線下”結合的教師教研模式，高效便捷，拓寬了基層教學組織建設管理的新思路、新方法、新范式，充分調動教師的教學活力。依托虛擬教研室，推動教師加強對專業建設、課程實施、教學內容、教學方法、教學手段、教學評價等方面的研究探索，提升教學研究的意識，凝練和推廣研究成果。發揮教學團隊、教學名師、一流課程的示范引領作用，推廣成熟有效的人才培養模式、課程實施方案，促進一線教師教學發展。

結語

本教學改革措施每年在本校地球物理學類、地質類共計5個專業的“地震勘探原理”課程中應用，通過線上線下混合教學的模式，充分調動學生的學習興趣，深化知識能力的培養，課堂效果良好，學生成績穩中有升。“地震勘探原理”MOOC于2018年9月在“中國大學MOOC平臺”登錄上線，目前已完成7輪課程的學習，共計1萬余人加入課程學習，獲得校內外師生廣泛好評。在近三年的“東方杯”全國大學生勘探地球物理大賽及“創新杯”全國大學生地球物理知識競賽中，我校學生連年獲得一、二、三等獎的好成績，學生創新意識得到提高，實踐能力得到加強。2021年本專業畢業生考研錄取率為48.59%，全校第一。