开放式地球物理综合实验实习平台建设

2016-02-15张新兵赵永辉

中国地质教育 2016年3期

关键词：考核实验能力

张新兵，于鹏，赵永辉

同济大学海洋与地球科学学院，上海 200092

实践教学

开放式地球物理综合实验实习平台建设

张新兵，于鹏，赵永辉

同济大学海洋与地球科学学院，上海 200092

通过综合实验实习平台的建设，形成了全面有质量保证的地球物理实验实习教学体系与实验实习考核体系，完善了实验室制度，提高了教师队伍教学水平，取得了良好的教学效果。

开放式；地球物理；综合实验实习平台

open; geophysics; synthetical experimental and practice platform

地球物理专业是实践性较强的专业之一，课堂教学以书本为主，注重基本理论和基础知识的传授，涉及繁杂的数学推导、物理知识与推导等，理论性与抽象性非常强，学生对这些基础的讲解会觉得比较枯燥，容易丧失信心、失去兴趣。如何提高学生学习地球物理课程的兴趣，使学生能轻松地掌握专业知识，是我们在教学中经常遇到的突出问题，为了较好地解决这一问题，在做好课堂理论教学的同时，实验实习教学的环节不仅必不可少，而且是必须加强的重要环节。

一、综合实验实习平台建设的意义与目的

在同济大学上一轮的教改项目“海洋与地球科学学院教学研究与建设项目”中，包含了地球物理学专业地球物理实验教学和综合实习教学团队建设。该综合实验实习平台的建设配合学院教学研究与建设项目，并在已经完成的学校实验教改项目“地球物理电法物理模拟实验教学建设”的基础上进行开放式地球物理综合实验实习平台的建设，为该专业的实验实习教学打下良好的基础。

综合实验实习平台建设以增强学生动手能力、实际操作能力以及创新意识为主要目标，这也是我们实验实习平台建设的主要目标。预期达到以下教学成果：形成全面有质量保证的实验实习教学体系与实验实习考核体系；完善实验室制度；形成有力的师资队伍；在以往成果的基础上完善完成实验指导书的编写工作。这些预期成果将贯彻在学生实验中，学生的实验实习将是设计、数据采集、数据处理、资料解释、报告编写、考核等的全面锻炼，在学生能力的培养上将取得很好的效果。

二、综合实验实习平台建设的主要内容

综合实验实习平台建设依托地球物理专业的主要基础课程：地球物理学概论、固体地球物理学、应用地球物理学、地球物理数据处理与解释，其中地球物理学概论2008年成为上海市精品课程，这些课程在理论教学过程中都安排设计了相应的实验实习课程，学生通过实验实习增强了对课程理论知识的认识和理解。除了以上主要基础课程外，我们的平台建设还结合“985”的精品课程建设、学院的海洋优势学科的科研资源，这些为该平台的建设提供了很好的支持。

实验实习平台建设以增强学生动手能力、实际操作能力以及创新意识为主要目标，主要包含以下内容：（1）重质量、保运行、求效果、促能力的实验实习教学体系与实验室建设；（2）实验实习考核体系建设；（3）师资队伍建设。

1.实验实习教学体系与实验室建设

质量保证方面，海洋与地球科学学院从2009年6月开始实行了地球物理资料处理与解释的QES管理体系，体系从资料处理与解释的质量、环境、员工的健康安全等方面进行了全面的规范，以此为契机，平台建设将要求学生在实验的过程中遵循该体系制定的规范和国家规定的行业标准，并且将该处理解释的规范和标准延伸到实验实习的资料采集、整理、处理解释、报告的编写以及实验室的管理等整个过程，使得实验实习的质量得到了保证、实验实习环境得到了保护、学生与教师的健康安全得到了很好的保障，并健全实验室的安全管理规范。

在实验实习教学体系建设方面，在地球物理学专业学生的培养方案中，学生在一、二年级主要是以专业基本实验技能的培养为主，实验设计以课堂理论教学为基础，主要是教师为学生设计实验，为学生讲授仪器的基本特点、基本操作以及数据的简单处理和表现形式，学生在此基础上做实验，起到加强对理论知识的感性认识的作用，在此期间也会适当地设计探究型的实验，比如地球物理学概论课程已经实行了课程改革试点，与以往的教学模式有较大区别，将设置探究型的实验，让学生自己选择感兴趣的主题进行实验设计、观测、数据处理和分析，以期取得良好的教学效果。到三年级以后则以开放式探究型实验实习为主，学生自己设计实验实习，自行完成所有内容。

实验室建设方面，近年来在“211”和“985”等学科建设的支持下，专业实验实习教学设备得到了很大的改善，初步形成了岩石物性测量体系设备、专业实验实习体系设备，建设前仪器设备只有高密度电法仪器一套、质子磁力仪一套、浅层地震仪一套以及波速测试仪一套，在平台建设过程中，新增加了以下仪器设备：地质雷达一套（俄罗斯OKO）、质子磁力梯度仪二套（GSM-19TG、MMPOS-2各一套）、用于电导率和磁导率测量的宽频电磁探测器两套、热导率仪一套以及重磁力数据处理软件一套，这些设备的添置为实验实习教学提供了很好的支撑。学院专门提供了实验场所和管理人员，形成了严格的学生实验实习规程与要求、实验室管理制度。

2.实验实习考核体系建设

改革传统的实验实习考核模式，在以往传统的实验实习教学模式中，考核主要看学生的实验实习报告，根据学生的实习报告好坏来判断学生的实践能力，这样经常会导致高分低能的情况出现，为了杜绝这种现象，我们改革了这种考核模式。新的考核体系中，实验实习内容由学生自主选择，主动解决问题，锻炼技能，培养能力，尤其是创新意识。比如在实习过程中，不再是教师带领学生去野外实习，将具体的任务交给学生自己选择安排，自行设计方案并将方案提交给教师。自己组织团队的设计、野外数据采集、数据的整理与处理以及最后处理结果的解释，教师随时去现场观察学生的实践情况，记录学生的现场表现，作为考核的依据。考核都是围绕这些问题展开，主要看学生能力提高、解决问题的能力以及对整个地球物理资料设计、采集、处理解释、分析、报告撰写等过程的把握，所有过程都有相应的考核。实验实习除了提交设计、报告外，还有答辩过程，学生自己准备PPT的讲解，教师提问，考核学生的口头表达、动手能力、解决实际问题的能力、交流沟通能力等综合能力。在这样的考核体系中，最终的成绩能全面反映学生在整个地球物理数据采集、处理、解释以及团队合作等各方面的能力，真正起到锻炼学生实践能力的效果。

3.师资队伍建设

师资队伍建设是教学的关键，实践教学师资队伍对野外工作经验的要求高，为此在平台建设过程中，我们结合学院教改项目，组建以课程为核心的教学团队，展开实验实习教学，成立了综合地球物理学科组和地震学科组两个实验实习课程教学团队，由教学团队组织实验实习课程的展开。团队的成立对实验课程的设置和实验实习指导书完善编写都起很大的作用。注重青年教师的培养，不断提高教师的实验教学水平，积极鼓励他们参加各种教学研究与改革，同时实行老教师的传帮带，大大加快了青年教师的成长，积累了宝贵的实验实习经验。

三、综合实验实习平台建设的效果

1.在实验教学方面

紧紧围绕开放式探究型地球物理实验实习教学平台建设，积极开展教学研究与改革，取得了一系列成果，已经完成学校实验教改项目一期，正在开展学校实验精品建设项目一项，发表了教学论文两篇。

2.在学生能力培养方面

通过该平台，学生在实践能力、动手能力和创新能力意识上得到了很大的提高，不管是在课

程实验方面、实习方面还是各类项目方面。

实验实习项目数量大幅度增加，近年来在学校和学院的大力支持下，添置了很多教学实验实习用的仪器设备，使得实验实习项目逐步丰富起来，原来实验实习项目主要以直流电法和磁法为主，目前已经拓展到了地质雷达、时间域电磁法、多频电磁法、岩石物性实验、放射性实验等多种实验项目，这样学生的实验实习范围越来越宽，锻炼的机会越来越多，能力提高也越来越快。

课程实验上我们设计了很多探究型的实验项目,如地电模型制作与实验观测、地磁日变观测与影响因素探究、不同地下结构或不同震源地面振动特征实验观测等，针对这些问题，学生在理论学习同时有实践的认识，加深了对理论知识的理解。

实验上，学生针对不同的目标通过自己设计实验、采集数据、资料处理解释分析、报告编写等，锻炼了综合能力。每年都有10余项各类SITP的创新项目，这些项目结合教师的教学科研，对培养学生的实践能力、动手能力、科研能力和创新意识起了很大的作用，为人才培养做出了贡献。如易利等的电磁震勘探实践与对比分析、邱丹等的中国东北地区震源特征研究、王新洋等的电法勘探水槽物理模拟实验设计与研究、王震等的城市地下管线电法探测物理模拟等项目都取得了很好的效果。

实习方面，我们以QES管理体系的规范和地球物理的行业标准来严格要求学生在数据采集、资料整理与处理解释，图件、报告编写等一系列的过程，学生在遵循规范和行业标准的基础上，实习质量得到了很大的提高，各方面的综合能力也得到了锻炼和提升，整个实验实习平台的效果充分体现出来。

3.实验实习教学团队建设方面

注重青年教师的培养，不断提高教师的实验实习教学水平。团队成员全部取得了博士学位，并得到了学校双语教学的培训。团队成员都参与了各种教学研究与改革，同时得到了老教师的传帮带，实验实习教学水平都得到了很大的提升。

[1] 张新兵，于鹏，吴健生.基于相似性原理的电法探测物理模拟实验教学［J］.中国地质教育，2012，21(2):64-66.

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G642

1006-9372（2016）03-0057-03

2016-06-20。

同济大学教学改革项目与实验教学改革项目联合资助。

张新兵，男，教授，主要从事重磁数据处理解释及地球物理实验教学工作。