“地震勘探”课程实验教学方法研究

丁彦礼+张智+罗润林+程勃

摘要：地震勘探是勘查技术与工程专业的主干专业课程，而实验课是深入理解和掌握理论课程的重要环节，教师需要研究实验课程教学方法以获得最佳的教学效果。基于此，本文在分析地震勘探实验课程特点的基础上，从实验前、实验期间和实验后三个阶段对地震勘探的实验教学方法进行了探讨。

关键词：地震勘探;实验课程教学;提问式教学;互教互学

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2015）23-0240-02

我校勘查技术与工程专业为第四批“国家第一类特色专业”建设点，广西区重点专业和广西区优质专业，并且是广西最早且迄今仍是唯一开设勘查技术与工程专业的高等院校，在国内同类专业中具有重要的影响和地位。而地震勘探是勘查技术与工程专业（物探方向）的主干专业课程，是勘查技术与工程专业学生必须掌握的主要应用地球物理方法技术之一。勘查技术与工程专业的教学目的是培养资源勘查、环境及水文地质与工程地质勘察、建筑工程质量等领域所需要的专门地球物理勘查技术人才。虽然毕业生的行业跨度很大，但对学生的基本要求是：掌握本专业基础原理、野外工作方法技术和资料解释技术。为了使学生掌握好专业知识，在学校安排下，精心设计勘查技术与工程主干课程的教学内容、实践环节和教学方法。并在专业建设、课程建设、教学方法和手段方面进行研究和改革实践，各专业课的实验课程建设是其中的重要组成部分。地震勘探课程是勘查技术与工程（物探方向）专业课程的主干专业课程之一。课程主要内容为：地震波产生、地震波传播的基本理论、地震勘探野外施工技术、地震仪器使用及数据处理和解释等各个方面。而实验课程是理论与实践的衔接的重要环节，通过实验将加深对地震波理论的理解，掌握仪器操作方法，了解数据采集、处理和解释方法。因此，作为工科专业，实验课程的教学效果对培养学生的动手能力、实践能力和满足社会对专业人才的培养要求至关重要。

一、地震勘探实验教学现状

据不完全统计，重点院校勘查技术与工程专业的主干课程理论课时和实验课时的比例在5∶1左右，而我校在专业实验设备资源上要稍落后于其他重点院校，主干课程理论课时和实验课时的比例在6.33∶1。而地震勘探课程，根据课程的实际教学的需要和仪器设备情况，设计理论教学和实验教学的匹配比例为6∶1，设计的实验课程严格对应地震勘探的具体方法理论、资料解释技术。因此，与重点院校相比，在教学资源相对落后和不足以及实验课时所占比例较少的情况下，为了能达到预期的教学效果，减少对专业人才培养的影响，设计好实验课的内容、发挥学生的主观能动性以及提高实验课的效率就显得至关重要。

二、实验教学方法研究

针对我校地震勘探课程每一次实验课对应的理论内容较多的现状，需要设计实验课程主要教学内容、教学重点，让学生在实验课程中掌握必需的知识内容，掌握运用基本理论解决具体工程问题的思路和方法。为了达到这个目的，我们对地震勘探实验课程从实验前的准备、实验课程期间的讲解与引导和实验课后的结果分析三个方面进行了教学方法的研究和实践。

1.实验前的准备。“地震勘探”实验课程分为三种类型：一是了解地震勘探野外工作方法的实验课程，主要掌握野外观测系统布置方法、数据采集方法等;二是根据地震勘探资料解释理论编制程序的实验课程;三是学习和了解地震勘探资料处理软件和资料处理方法的实验课程。虽然每种类型的实验侧重点不一样，但实验课程的指导方法基本一致。①引导学生复习实验课程所需的基本理论，第一种类型的“地震勘探”实验课程的教学目的，是让学生动手操作仪器，布置野外地震波接收系统，获得地震记录。这种实验不仅要让学生学习掌握仪器的操作方法、野外施工方法及组织施工等的感性知识，更重要的是加深他们对课堂所学基本理论知识的理解;通过实验，达到掌握和熟练应用各种探测方法的目的，培养学生的实际动手能力，进而实现理论联系实际的能力，提升实践技能。因此，教师在上实验课之前，要求学生复习实验内容所涉及的理论知识，了解理论内容是如何通过实验来实践和验证的。在开始室外的数据采集工作之前，要详细讲解该实验的实验目的、实验内容、实验要求和思考题等，并讲解该实验是如何理论联系实际的。例如，“折射波数据采集方法”实验，要求学生复习折射波产生原理、折射波法野外观测系统及地震仪器的工作原理等内容。第二种类型的地震勘探实验课程的教学目的，是让学生根据地震勘探资料解释理论编制程序，通过编程理解掌握方法理论，并提高应用计算机进行程序设计的能力，并培养学生利用计算机编程进行地震资料处理的兴趣。因此，在实验课之前，教师要讲解理论公式转变为计算机语言的关键部分，并且一定要讲透彻，避免学生因没有透彻掌握数学语言转换为计算机语言的方法而产生畏难心理，引导学生顺利进入编程环节。并且，为了学生能在正常安排的实验课上顺利完成程序的调试和运行计算，必须要求学生在课外初步编制好程序后再上机操作调试。所以这类实验功夫都在课外，相当于把两节课的实验时间扩张了。第三种类型的地震勘探实验课程的教学目的，是让学生了解地震勘探资料处理软件和资料处理方法。因此，在实验课之前，除了要求学生掌握相关的理论之外，还要将软件各模块的功能与具体的数据处理方法联系起来，使学生在实验之前就初步掌握地震数据的输入和输出、软件操作方法和各种地震资料的初步处理方法等，这样才能使学生顺利地完成实验。例如，通过实验了解频谱分析的方法，了解如何对实测数据进行傅里叶变换，那么在实验课之前，就要要求学生复习掌握频谱分析的方法原理，掌握如何用软件实验频谱分析。总之，在实验之前要求学生积极准备，除了记住指导教师的重点讲解之外，还要充分利用网络和图书馆，查阅相关资料，达到掌握和理解相关实验理论的目标。这样可以引导学生培养独立思考的能力，以期将来可以设计新的实验，甚至开展全新的课题。另外涉及到某些问题还有疑问的，可以带到实验课上去讨论。这样，在进行实验时，每个学生都带着各种各样已经解决或亟待解决的问题，从而丰富了教学内容，提高了教学效果。②引导学生分组分工，勘查技术与工程专业的学生毕业后主要从事资源、工程、环境物探勘查和工程质量检测等工作，这些工作必须依靠团队协作才能完成。这种情况就决定了所需的人才需要有较强的动手能力、组织能力和协调能力，而培养这些能力最好的途径就是实验和实习。所以，在实验开始之前，要求学生自发进行分组，各实验小组在实验室教师的指导下准备实验设备，并进行简单分工，在实验过程中协作完成实验任务。通过协同实验，不但能锻炼学生的动手能力，而且能培养学生的协作能力和组织能力。③采用问题教学法引导学生思考，将每个实验中的知识点以思考题的形式呈现在学生的面前，促使学生在准备实验和实验过程中寻找答案，通过解决问题，产生自主学习的动机和欲望，进而逐步养成自主学习的习惯。endprint

2.利用互教互学的方式反复加强实践认识。在第一种和第三种类型的实验中，有些学生轻视实验课，认为布置数据采集系统、操作仪器比较简单，不愿动手，只在旁边观看。因此，这些学生只获得了实验的感性认识，对方法原理、仪器参数设置、野外数据采集系统布置等没有深入的理解，做完实验，对地震勘探理论问题的理解没有得到提高，使得实验课程的教学没有达到预期的效果。为了避免学生在实验课上走过场，要求分组时安排每个学生的具体工作，并且要求每个学生必须参加实验的各个环节。同时，在教师的监督下，安排先做的同学给后面的同学讲解。例如，先操作仪器的同学告诉下一位数据采集参数，在讲解的同时，自己也加深了印象。如果讲错了，其他同学会互相纠正，教师会加以辅导，使互教互学的进程继续下去。在实验中，当学生敲击大锤，地震波动第一次出现在仪器屏幕上时，大家发出一阵欢呼。这种认知地震波传播理论的过程，经常给学生留下深刻的印象。

3.实验结果的分析。实验结果的分析涉及两个方面：一是学生通过撰写实验报告的方式，对实验过程和室外实验采集到的数据进行分析解释，训练数据处理、资料分析和解译的能力;二是教师在实验报告提交之后的分析，主要对学生的实验步骤进行分析评价，对数据处理结果、资料分析和解译结果进行评价。例如在第一和第三种类型的实验中，涉及到折射波法、反射波法、面波法等勘探方法和各种方法的解释软件，教师首先总结评价数据采集质量，讨论影响数据质量的因素，处理软件对实测数据的处理效果，讨论影响处理效果的因素;然后评价学生对实验地震记录处理、绘图、解释结果;最后，再将解释结果与地震勘探方法理论联系起来。通过这种评价讲解，再一次加深学生对地震勘探方法的认识和理解。

勘查技术与工程（物探方向）专业是一个实验性很强的学科，实验教学的重要性不言而喻。而地震勘探是该专业最重要的课程之一，所以地震勘探实验课程教学方法的研究对学生各方面能力的提高都有着重要的意义。而要上好地震勘探实验课，需要在发挥教师作用的同时，也让学生成为实验课程的主体，促使学生做到在实验前复习准备、在实验期间团结协作和互教互学以及在实验后分析评价。通过这些工作，提高学生的实验积极性，培养学生的自学能力、思维能力和协作能力，进而提高学生的科学素质。

参考文献：

[1]吕玉增，韦柳椰，李长伟.地球物理勘查工程技术人才培养改革与实践[J].中国地质教育，2012，（1）：115-118.

[2]单娜琳.“工程地震勘探”课程体系改革与实践[J].桂林工学院学报，2004，（24）：86-88.endprint