“油氣地球物理勘探工程”課程教學模式改革與實踐

劉立峰，饒 瑩，趙振聰，劉國昌

（中國石油大學地球物理學院 北京 102249）

繼續加大油氣資源的勘探開發力度，保障能源安全是我國重大的戰略任務，高質量培養油氣勘探專業創新型高層次人才是實現這一重要戰略任務的基本保障。研究生教育是我國高等教育的重要組成部分，直接擔負著高層次人才培養的重要使命，而課程教育是研究生教育的基石，特別是相關專業課程的質量直接關系到研究生的專業素質培養，探索與新時代人才培養需求相適應的研究生專業課程教學模式，具有十分重要的現實意義。本文結合中國石油大學（北京）（以下簡稱“我?！保┑刭|工程專業學位碩士研究生“油氣地球物理勘探工程”課程的教學實踐，從構建多元化教學模式方面，探索了研究生課程教學模式的改革。

1 課程教學現狀分析

我校地質工程專業學位碩士研究生（“專碩”）的培養，側重于培養油氣資源地質工程及相關領域需要的應用型高層次人才，包括礦產普查與勘探、地球探測與信息技術、礦物學―巖石學―礦床學、構造地質、地球化學等多個學科方向。培養方案與學術型研究生存在較大差異，更注重工程實踐能力的培養，具有實踐類課程比重更大、專業課程模塊選擇更多、總課時更多的特點[1]。

隨著油氣勘探開發對象向著更深、更復雜的領域發展，目前地球物理勘探已成為油氣勘探不可或缺的重要技術手段?！坝蜌獾厍蛭锢砜碧焦こ獭闭n程作為該專業核心的研究生課程之一，對研究生專業素養的提高具有十分重要的作用。該課程旨在介紹油氣勘探地球物理中各種勘探方法（重、磁、電、震）的原理及工作流程，通過本課程的學習，使學生具備綜合處理和分析地球物理數據的能力，掌握應用地球物理資料解決實際油氣勘探中所遇到實際問題的思路和技能，為今后從事相關油氣勘探工作奠定堅實基礎。下面對課程教學現狀進行分析，總結了以下幾點：

1.1 課程內容涉及面廣、理論性與實踐性強

“油氣地球物理勘探工程”課程包含地震、重力、磁法、電法等多種勘探方法的內容，而每種勘探方法又包括資料采集、處理、解釋等多個環節，教學內容十分豐富，是一門同時注重理論和實踐的課程。但該課程學時僅為48 學時，需要學生具備較為扎實的數理基礎，既要求學生掌握油氣地球物理勘探的基本原理和知識，又要培養學生充分利用所學的知識解決油氣勘探中實際問題的能力。

1.2 授課對象個體存在明顯差異

該課程的授課對象來自我校三個學院（包括地球物理學院、地球科學學院以及非常規油氣科學技術研究院）的地質工程專業型碩士，其本科階段就讀物探、測井、地質等多個專業方向。不同學生在地球物理方面的知識儲備、專業認知、接受程度等均存在明顯差異，部分授課內容超出本科階段來自地質方向學生的接受范圍，同時在研期間的研究方向以及今后可能的就業方向也存在很大的差別，導致學生對地球物理勘探方面的學習興趣點及重視程度不同。

1.3 傳統傳授式教學方式效果不理想

傳統“板書+PPT”為主的傳授式教學方式使學生對課堂的熱情不高，課上提問的方式導致學生的參與度不夠，課后的作業布置學生缺乏完成興趣，存在應付了事的情況，導致理論知識與實踐相脫節，不利于學生科研實踐能力的培養。同時該課具有很強的理論性，存在很多的理論概念、數學原理及公式推導，若授課內容太寬泛就容易缺乏深度，對地球物理方向學生的實際教學效果不明顯，如若內容太難又容易使地質方向的學生難以接受、缺乏學習興趣。

2 多元化教學模式改革內容

課程組通過對“油氣地球物理勘探工程”相關教學內容及方法的優化調整，構建翻轉課堂互動教學、重要知識點傳授式教學、啟發式引導教學、案例研討式教學相結合的多元化教學模式，幫助學生構建完備的知識體系，激發學生的學習興趣，提升學生的工程實踐能力，從而改善授課效果。

2.1 翻轉課堂互動教學

該課授課對象中來自測井與地質方向的學生，雖然在地球物理方面的知識儲備沒有物探方向學生多，但在本科階段均學過“地球物理勘探”“地球物理學概論”等專業基礎課，在地球物理方面仍有一定的知識積累，因此對于最為容易理解的基礎知識點，采用“先學后教”的教學模式，即采用“翻轉課堂”的方式，教師課上布置互動話題，使課堂變成教師和學生互動的場所，包括對知識點的答疑解惑以及實際運用等，從而達到理想的教學效果。

2.2 重要知識點傳授式教學

對于教學內容中較為重要的知識點仍采用傳授式教學，以夯實課程基礎為目的，但教學方式非常重要，要重視教學過程的設計。油氣地球物理勘探中有很多重要的數學公式，但在學時有限的情況下，枯燥煩瑣的數學公式推導很難保證教學進度，同時會降低學生的學習興趣。我校地質工程專業學位碩士研究生更側重于油氣工程實踐能力的培養，因此在教學過程中應重視如何將晦澀難懂的數學公式和理論概念融入油氣勘探開發實例當中，從而將重要知識點傳授給學生，便于學生實踐能力的培養。如在地震資料采集的授課過程中，由于野外地震資料采集的長時性、炸藥震源的危險性以及較高的作業成本等問題，學生無法直接在野外參與地震采集的各個環節，如在講解不同地表環境炸藥震源激發、可控震源車激發、檢波器的埋置要求、多個空氣槍組合激發壓制氣泡響應、海上物探船的作業方式、觀測系統的設計等內容時，教師應充分發揮多媒體授課的優勢，盡可能多地收集及制作能夠反映教學內容的工程實踐圖片、動畫、視頻等素材，生動地展示地球物理方法在油氣勘探工程中的應用，營造出置身于野外實際地震數據采集的場景，提升學生的學習體驗，讓學生對油氣地球物理勘探工程具有直接的感性認識與深入的理解。

2.3 啟發式引導教學

將啟發式引導教學貫穿整個授課過程，教師在講授基本概念及原理的過程中，精心設計討論性的問題，引導學生勤于思考，通過師生互動交流，提高學生的參與度，從而達成既定教學目標，增強學生的理解。比如在講解地震勘探方法時，教師可以引導學生從震源激發方式、地震波傳播特點、探測范圍等方面，總結人工地震與天然地震的異同；講解橫波勘探的特點時，可以引導學生從地震分辨率和在流體中的傳播性質方面出發，總結橫波與傳統縱波勘探方法相比有哪些優勢；講解多次覆蓋觀測系統時，可以指定接收道數和覆蓋次數不變情況下，引導學生自主設計觀測系統，并利用綜合平面圖示法將觀測系統畫出來；在講解如何理解靜校正和動校正中的“靜”與“動”問題時，引導學生從校正量隨時間和炮檢距的變化方面總結二者的區別，從而加深對校正量的理解；在講解傾斜界面疊后偏移處理時，鼓勵學生利用鉛筆、尺子和圓規在圖紙上自己手動進行偏移，并推導疊加剖面上的傾角與界面實際傾角之間的關系，從而深入理解偏移的作用；在講解利用相干技術進行斷裂識別時，基于相干體的工作原理，引導學生思考利用相干技術還能識別哪些地質現象（火山活動、河道砂等）；在講解地震屬性提取技術時，教師提供地震資料，鼓勵學生自主編程，實現某幾種地震屬性的計算與提??；在講解地震波阻抗反演時，可以引導學生從砂巖和泥巖受壓實作用影響程度不同的角度出發，總結不同巖性波阻抗隨埋深的變化關系，進而發現利用波阻抗進行巖性識別的局限性。通過不斷引導學生，充分調動學生的積極性，使學生勤于思考，從而改善教學效果。

2.4 案例研討式教學

研討式教學強調教師的引導作用，同時發揮學生的主觀能動性，從被動接受變為主動學習，激發學生的學習興趣，培養學生發現問題、解決問題、工程實踐、科研創新以及團結協作的能力[2-3]。在研討過程中，教師可以及時了解學生對知識的熟悉和掌握程度，并及時通過交流與溝通彌補教學內容的疏漏[4]。教師根據教學內容與進度，選擇適當時機設計帶有啟發性的工程實踐問題，引導學生進行拓展閱讀及相關學術文獻調研、組員相互討論，鼓勵學生自己發現工程實踐中所遇到的地質問題，并根據相關地球物理方法，提出解決實際問題的方案，使知識的學習與工程實踐相結合，并與教師進行交流互動，進而激發學生進行科學研究的興趣，培養其嚴謹的科學態度與創新能力，讓科研思維成為一種習慣。而案例的設計是研討式教學的關鍵，如何設計帶有啟發性的案例對學生能力的培養起到至關重要的作用。案例的選擇應與課程理論緊密結合，同時來源于生產實踐，既要有一定的挑戰性，也不能超出學生的能力范圍[5]。比如在本課程的教學過程中，列舉出目前國內油氣勘探的熱點領域，如海上少井區油氣勘探、庫車深層鹽下油氣勘探、塔里木深層復雜縫洞碳酸鹽巖油氣勘探、四川盆地灘相白云巖油氣勘探、頁巖油氣勘探、煤層氣勘探、致密砂巖氣勘探等，引導學生分組按興趣自主選擇案例，總結這些領域中油氣勘探的特點、難點以及地球物理關鍵技術所發揮的作用。根據選課學生數量、本科及讀研階段的學習方向，將學生分成若干小組，并將物探、測井、地質方向的學生均勻分配到各組，便于組內不同研究方向的學生發揮各自的特長，根據案例分析的要求，組內學生分工協作，使不同方向的想法能夠充分交流與碰撞，從而提高各組綜合解決實際問題的能力，并鼓勵學生發表創新性的想法。與此同時，教師隨時跟進各小組的研討情況，把控研討的方向不偏離教學主題，對各組遇到的問題給予必要的引導，以保證研討結果的合理性。各組完成相關案例的分析研究后，完成多媒體的制作，在課堂上各小組將研究成果進行多媒體匯報，各組學生之間、教師與學生之間共同參與研討，在討論中相互補充、共同進步，在不斷交流中引發對實際問題的思考，從而加深對相關案例的理解，同時深化對相關知識的掌握程度。

3 結語

本文對研究生專業課程普遍存在的問題，探索了課程教學模式的改革。在教改過程中，注重教學內容的更新迭代，突出中國石油大學（北京）的“石油特色”，將翻轉課堂互動教學、重要知識點傳授式教學、啟發式引導教學、案例研討式教學相結合，構建多元化教學模式。通過以上教學改革措施和途徑，幫助研究生構建完備的知識體系，培養自主學習能力、工程實踐能力、創新能力，從而為學生適應和引領未來油氣勘探行業的發展奠定堅實基礎，其教改途徑和方法對其他工科有關課程的教學具有一定的啟發和借鑒意義。