專業認證背景下的“地震資料處理課程設計”課程教學改革

高齊明，王婧慈，高國忠

（長江大學 地球物理與石油資源學院，湖北 武漢 430000）

引言

工程教育專業認證既是國際上占主導地位的工程教育質量保障制度，也是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。我國大學教育早在2006年就開始建設工程教育認證體系，并逐步開展了工程專業認證工作。2016年6月，我國成為國際本科工程學位互認協議——《華盛頓協議》的正式會員，這標志著我國的工程教育在國際上實現了互認，工程人才教育得到了國際認可［1］。工程教育專業認證的基本理念包括以產出為導向、以學生為中心、持續改進等三個方面，強調以學生為中心開展教學活動。工程教育專業認證體系下的大學教育要求針對工程人才的培養目標，設計學生的畢業要求，根據畢業要求反向設計學生的能力要素和課程體系，正向實施可以保證畢業生達到畢業要求［2］，從而適應工程認證標準，有效提高人才培養質量。長江大學勘查技術與工程專業于2019年6月通過工程教育認證，“地震資料處理課程設計”是勘查技術與工程專業的主干課程，是學生在學習了“地震資料數字處理”課程后的重要實踐教學環節，屬于工程實踐類課程。為了適應工程教育專業認證體系，體現認證標準中的教育理念，并適應教學體系的改革要求，需要對“地震資料處理課程設計”課程進行改革。

一、貫徹核心基本理念——“以產出為導向”，明確課程教學目標

專業認證的基本理念是“以學生為中心、以產出為導向、持續改進”，其中“以產出為導向”是核心理念。“產出導向教育”，也稱“成果導向教育”，英文為Outcome Based Education，即OBE理念。以產出為導向構建課程教學目標，要按照培養目標和畢業要求來設定課程教學目標。長江大學勘查技術與工程專業的培養目標是“培養知識、能力、素質各方面全面發展，系統掌握勘查技術與工程的基本理論、基本方法和基本技能，獲得勘查地球物理工程師的基本訓練，具有創新意識、實踐能力和一定國際視野的高級工程技術人才。為從事礦藏資源地球物理勘探領域的工程設計、應用研究和生產管理打下堅實的基礎”。根據工程教育認證畢業要求通用的畢業要求標準，結合學校辦學定位和培養目標，本專業設置了12條畢業要求，共30個指標點，其中，“地震資料處理課程設計”一門課程涉及7個指標點。根據專業認證的要求，人才培養目標是預期學生畢業后5年左右能達到的職業和專業成就?！暗卣鹳Y料處理課程設計”課程教學目標的達成，無論是對教師還是對學生都提出了相當高的要求。作為實踐性非常強的一門實踐課，與實際生產聯系緊密，因此，課程教授內容緊密銜接行業實際生產過程，本課所使用的教學軟件是目前企業生產用的商業軟件。在此基礎上，在制定課程教學目標時，與國內相關企業一線員工聯系，同時調研同行專家與校友，了解當前企業的實際用人需求，以及員工需具備的操作水平。聽取行業專家意見，結合專業的實際辦學水平及學生的實際素質，確定課程教學目標。“地震資料處理課程設計”作為“地震資料數字處理”理論課程的一個實踐教學環節，還需根據理論課程的教學目標，確定實踐課程目標的深度和廣度，因此，“地震資料數字處理課程設計”教學目標的設立應著重于實踐能力和對學生實際操作水準的判定。本課程的教學目標要求學生在掌握地震資料理論處理方法的基礎上，動手用行業內主流商業軟件實操完成作業處理。同時，為貫徹“持續改進”的理論，建立與行業一線操作人員與專家的長期聯絡機制，并了解行業的發展近況，以及行業一線操作人員的技術水平，對教學目標實行年度更新，實時改進。

二、“以學生為中心”，實施教學方法改革

傳統的實踐課程教學方法已經無法適應時代的發展和滿足社會的需求，尤其在工程教育專業認證的背景條件下。以本課程為例，以往的“地震資料數字處理課程設計”將教學內容分為八個部分，即開展觀測系統的加載、靜校正、噪音剔除、振幅補償、速度分析、提高分辨率、速度分析、共中心點疊加及偏移歸位。該八個部分對應當前教學用軟件“GeoEast處理解釋一體化系統”中，地震資料處理模塊中的八個主要功能。傳統的教學方法，教師在講臺操作演示，并一一講解主要功能，學生跟隨教師進行機械化操作。在實際講授過程中，學生只能做到簡單機械化地重復工作，缺乏思考和探索，對整個實踐過程、操作思路及軟件的工作邏輯和原理掌握得不牢固，理論與實踐操作無相互關聯，導致理論與實踐脫節。部分學生無法跟上教師的教學步驟，導致后面的操作無法繼續，參與感非常低。在最終提交的處理報告中，處理結果千篇一律，無法體現個人思考及探索的內容。在整個教學過程中，學生認為學習難度高，學完效果差，學后忘得快。在工程教育認證背景條件下，學生難以達成該課程的教學目標，畢業后無法達到行業認可的既定標準。以工程教育專業認證為契機，貫徹“以學生為中心”的基本理念來實施教學方法改革，是目前既能滿足工程教育認證要求，又能提高教學水平的必由之路。

“以學生為中心”的教學方法改革理念，是指教學理念、管理理念、服務理念的轉變，教學的目的不再是“教”，而是以學生的“學”為中心，真正關注學生的主動學習能力和創新能力?！耙詫W生為中心”的教育理念可追溯至1998年由聯合國教科文組織召開的“世界高等教育大會”，其內容為：在具體的教育教學中，以學生及其需要為關注重點，在教育改革中，確定學生的主體地位和負責任的參與者身份［3］。在具體的教學方法改革上，要緊緊圍繞學生的學習效果、學習體驗、學后收獲來實施?！暗卣鹳Y料處理課程設計”課程是“地震資料數字處理”課程之后的一門實踐課，學生在學完“地震資料數字處理”課程后，掌握了地震勘探處理環節的基本原理和基本方法，在課程中也安排了一定的上機學時，但是上機學時用的是簡單的編程軟件，實現的是基本的地震處理方法。“地震資料處理課程設計”課程內容的八個部分與理論課對應，在教學中使用的是由中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司自主研制的大型商用地震資料處理解釋一體化系統GeoEast。GeoEast是一款現代化的成熟的商用軟件，在作業中使用模塊步驟與模塊流程的交互方式，使用起來便捷直觀。

（一）“以學生為中心”，幫助學生找到學習動機

在教學活動實施過程中，應對教學對象加以分析，選擇合適的教學方法，主要目標是最大限度地促使學生對所學知識產生興趣，并且注重學生的學習體驗。

人類的學習動機通常來自“認知不平衡”或“認知沖突”。當學生在學習中發現自己已有的知識框架無法解釋當下學習的知識時，或者在學習新知識時發現與目前已有的知識經驗相矛盾，就會激發學生的求知欲，從而主動思考和探索。當學生掌握了知識后，認知達到了平衡，會使學生產生滿足、愉快的感覺，從而正向激勵學生［4］。這是一個非常高效的學習過程，因此，在教學過程中，應該根據學生的特點，幫助學生制造“認知不平衡”，這個過程可以引導學生發現問題、提出問題。問題通常來自與課程緊密相關的基本原理，同時應結合實際應用。問題應該與學生的基本經驗和知識有所沖突或缺失，即立足當前大學生的知識理論水平，但又略高于他們的認知水平。分析當代大學生的認知特點?，F代理工科大學生經過多年的學校教育已經掌握了較為系統的理工科基礎知識與較為完備的邏輯思維能力，也有相當強的自學能力。但是，他們與社會接觸較少，仍有很多知識不完備。在信息化時代，大學生的關注點在前沿科技信息，因此應根據大學生的思維特點，了解大學生對目前科技發展的興趣點和關注內容，聯系當今的學習內容與實際的社會生產現狀，幫助學生發現認知沖突，制造其興趣點，激發學生的學習動機。在課程設計中，我們根據教學內容，在各方面內容中設計若干問題，同時在課堂教學中和學生深入探討、理解問題，隨著學習的深入，層層遞進，問題的難度也會有所變化。例如，在第一節課上，在理解GeoEast軟件的運行平臺Linux系統方面，我們就計算機和人類的交互方式設計了層層遞進的幾個問題。

（二）“以學生為中心”應順應學生獲取新知識的科學規律

學習的過程即認知的過程，是學習者將目前已經掌握的知識和所學新知識相互聯系、相互作用的過程。一個人在學習過程中，往往會利用已有的知識經驗來處理新獲取的信息，當新獲取的知識信息與以往的知識經驗發生關聯時，舊知識與新知識會同時被激活，當這種聯系進一步加深時，短時記憶更容易轉化為長時記憶［5］，從而新知識被學習者掌握。因此，在教學方法改革中，教師應根據知識的學習規律，將目前已有的知識與新學的知識相互聯系起來，強調各門課程之間的相互聯系，承前啟后，相互交叉。在“地震資料處理課程設計”中，應以“地震資料數字處理”中講授的基本方法原理為主，以軟件的功能實現的交互邏輯為輔，弱化軟件的操作方法，根據每節課的目標，鼓勵學生主動與軟件交互，探索每種地震資料處理方法的不同，對比實施效果，加深對基本原理的認知。鼓勵學生主動探索、主動學習，最大程度地實現理論結合實際。

三、“持續改進”的課程考核標準與考核方式是提高教學水平的核心

課程考核改革是教學改革的重要環節，課程教學效果的持續改進，核心在于課程考核方式和考核標準的持續改進，不斷提高對學生的考核方式和考核標準，才能不斷提高教學水平。以往的考核標準及考核方式更新遲緩，在教學內容確定后，考核標準很難更新或只能跟隨教學內容更新。工程教育專業認證強調“結果導向”，順應技術水平的更新速度，以保證教學水平的更新速度，貫徹“持續改進”的理念。同時，考核方式也應及時更新?！暗卣鹳Y料處理課程設計”的考核內容主要包括平時成績、上機操作情況和報告編寫情況三個部分。平時成績包括平時的出勤、學習態度、提問等情況；上機操作評分由任務完成情況、軟件運行情況、異常軟件問題解決情況等因素來決定；報告編寫情況由指導教師根據學生編寫報告的形式與內容綜合給分。平時成績與上機操作部分在教學過程中記錄完成，著重考查學生的教學活動參與情況和動手能力。在報告編寫部分，可以綜合反映學生的工程實踐能力和歸納總結能力。學生的最終成績由報告得分、上機操作得分和平時成績三部分構成，最終通過綜合考核對學生進行成績判定。課程設計報告編寫的模板參考企業內商業生產用模板，在教導學生編寫時，將地震資料處理實際案例作為講解內容，以更好地和企業接軌。同時，每年將學生的優秀報告交由企業一線員工評閱，提出改進意見，根據意見改進考核標準與考核方式。

結語

在工程教育專業認證的大背景下進行課程改革，要貫徹以產出為導向、以學生為中心、持續改進三大基本理念。在深入理解的基礎上，對課程的教學目標、教學方法、考核方式進行改革，以適應專業認證要求，從而保證學生在畢業時達到認證標準，最終達到提高人才培養質量的目的。需要指出的是，認證標準只是最低標準，對于培養創新型高水平工科生，切實提高教學水平，深入課程改革，任重道遠。