地学专业地球物理类课程课内实验教学认识*

2016-03-19付茂如张平松吴荣新郭立全安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001

高教学刊 2016年1期

关键词：实验课勘探实验教学

付茂如　张平松　吴荣新　郭立全（安徽理工大学地球与环境学院，安徽淮南232001）

付茂如张平松吴荣新郭立全
（安徽理工大学地球与环境学院，安徽淮南232001）

摘要：结合安徽理工大学地学专业地球物理类课程课内实验教学过程，讨论和分析该类课程实验教学存在的问题，提出自己的思考与认识。地球物理类课题重在实践，只有加重实验教学比重，合理安排实验教学内容，规范实验过程和考核机制，才能取得良好的教学效果。

关键词：地球物理勘探；实验教学；地学专业

Abstract:According to the process of experimental teaching about geophysical professional courses in Anhui U-niversity of Science and Technology, the paper discusses and analyzes the problems of the experimental teaching, and proposes the writer's thinking and understanding about the questions. Geophysical topics focus on practice. Only by increasing the proportion of experimental teaching, reasonably arranging the experimental teaching contents, regulating experimental process and evaluation mechanism, can good teaching effect be achieved.

Keywords:the earth physics exploration; experiment teaching; the earth science specialized

引言

地学专业在安徽理工大学发展过程中历史悠久、特色鲜明，其在本科教学过程中对学生的要求高且严，既要求学生全面掌握各类地学基础理论知识，又要求学生能够熟练掌握各项专业技术技能。自上个世纪50年代开始招收本科生以来，地质勘查及地球物理勘探类课程一直作为地学专业主干课程逐步得到加强[1]。地球物理类课程通过教授勘探方法及技术，为地学问题解决提供有力的支持和保障。与普通地质类专业课程不同，地球物理类课程是一种实践性、综合性极强的专业课，它通过对地质地球物理条件的全面分析与认识，进一步确定具体的探查方法，再采用相应的地球物理仪器及设备采集地球物理场数据，通过数据的处理与分析，对测试目标体进行分析，进一步评价各种地质问题。该类课程要求学生具备良好的物理学、数字及计算机类专业基础，其对学生的动手操作能力要求较高。在授课时，实验与理论相配合，通过数值类、物理类以及现场测试等实验方法，为学生提供认知、操作及综合等过程[2-6]。因此，对于专业实验课程的讲授中，做好实验实践类教学将会起到至关重要的作用。文章结合安徽理工大学地学专业授课状况进行讨论，可为同类专业教育教学提供参考。

一、地学专业地球物理类课程开展

安徽理工大学地学类专业目前开设的地球物理主体课程主要有《地球物理学概论》、《地震勘探》、《电法勘探》，这些课程的开设，可以让学生了解并学习最常用的物探技术；同时考虑到学生的就业方向以及教研室的教学力量，还开设有针对性更强的《工程与环境物探》、《矿井物探》等课程，分别针对毕业后从事工程勘察类的学生以及从事煤矿工作的学生。整体课程的设置，在主体中突出细节，以利于学生的就业选择，拓宽学生的就业面。

长期以来，学校高度重视实验教学，特别是对于专业素养要求更高的地球物理类实验教学。加大了实验教学的投入和改革，系统地提高了实验教学水平，极大地培养了学生的动手能力，激起了学生学习专业课程的兴趣。

针对地学类专业开设的地球物理类课程，实验教学过程中通过学生对物探类专业知识的掌握情况，采用由易及难、由基础到复杂的教学模式。让学生在充分掌握了物探类基础知识后，再进行设计性和综合性的实验教学。比如，对于电法勘探来说，首先是让学生明白电法勘探是怎么一回事。地学类专业的学生对于勘探可能不太陌生，最直接的勘探手段就是钻探和槽探了。钻探和槽探都是很直接明了的勘探手段，学生在学习的过程中可以很直观地理解这些勘探技术。但是对于电法勘探来说，学生可能会觉得是一门比较抽象的技术手段，其中对电场的概念、对体积勘探的了解、对不同的装置类型认识等都是处于模糊的状态中。这些知识点，在课堂教学过程中，可能只是对学生进行了介绍，学生并不能够真正把这类知识融会贯通，给实验教学带来了一定的困难。为了让学生能够更好地理解电法勘探，并能够掌握这门技术手段，我们在实验教学过程中，从最简单、最基础的地方入手，通过实际的沙槽模拟以及动画演示，让学生更直观地认识基础知识。

同时，学校制作了多种物理模型，可以模拟不同类型的勘探实验。利用这些模型，学生可以进行设计性、综合性的实验。例如，利用水槽模型，学生可以自己设计一系列关于煤矿工作面底板水害探测的实验。通过实验教师的指导，学生自己动手，制作模型，寻找合适的材料作为异常体，设置异常体的组合形式，选择探测方法，最后得出实验结果并与实际情况进行对比分析。由于有实际的目标体，实验结果的准确性可以很直观地表现出来，这样使得学生的成就感油然而生，进而极大地激发了学生的学习兴趣和学习动力，使得枯燥的理论知识变得不再索然无趣。

在实验教学过程中，依据地球物理课程的课堂进程，适时地开展相对应的实验课，及时疏通学生专业知识脉络，解决学生在学习过程中遇到的疑难杂症，力求让学生及时地了解掌握相关知识点，这样就可以保证下面课程的顺利开展。

学生在进行实验操作时，按小组单位进行，一般按4-6人为一组，同时邀请研一、研二的研究生跟组进行指导。研究生的理论水平要高于本科学生，对于仪器设备的操作水平和操作技巧也高于本科学生，同时研究生与本科生的年龄相仿，这样就更加有利于学生之间的交流与探讨。实验教师在整个实验教学过程中，把握总体的实验方向，并对于一些关键性的细节方面进行指导，解答在实验过程中出现的典型性问题。

二、课内实验教学的认识与思考

实验教学是高等教育的重要组成部分，是学生实践能力和创新能力培养的必需环节，它在培养学生综合素质和创新能力方面所起到的重要作用是其他任何教学形式都无法替代的[7，8]。实验时理论的来源并先于实验。脱离实验谈理论，学生将难以理解理论知识的内涵，也无法把握理论的发展方向，也就谈不上理论创新。对于地球物理学人才的培养上，实验教学是非常重要的环节，应得到重视和加强。

（一）重视实验教学

多年来，实验教学均是依附于理论课教学，特别是近年来高校地学类专业为了扩大就业面，所开设的专业课越来越多，重理论轻实验的现象尤为突出。往往理论课与实验课时的比例约为8：1，甚至是12：1。这就造成了一种“头重脚轻”的现象，学生无法通过实验课来及时地消化理论课上所学习的专业知识，又紧接着开始学习新的知识。我们知道地球物理类课程是一门循序渐进的学习过程，一旦前面基础性知识不明白，那么将会出现后面知识无法顺利学习下去的窘境。而摆脱这一困境的最佳方法便是通过实验来完成对知识的消化吸收。因此，必须重视实验教学，增加实验课时，使得理论课时与实验课时的比例在6：1或5：1时，即比较合适。

（二）综合性、设计性实验的设置

综合性、设计性的实验，对于提高学生专业知识和专业技能起到事半功倍的作用。该类实验可以让学生对自己所学的专业知识进行梳理，然后确定合适的实验方案。这样就使得学生自己主动思考，活学活用，避免了呆板的知识灌输。

在设置综合性、设计性实验时，要根据实际情况，开设难易适中、效果明显的实验。要既能提高学生的动手能力，又能不断地激发学生的专业兴趣。

（三）实验内容的层次性与递进性

在实验教学过程中，要依据学生理论知识的学习进程，合理安排实验教学内容，实习多层次、阶梯式向上发展式实验教学模式。在基础理论学习阶段，实验教学的重点就应放在帮助学生理解基本理论和掌握实验技能上。在提高阶段，要培养学生融会贯通、综合运用理论知识和实验方法的能力，此时就应加大综合性、设计性实验的比重。综合性实验必须体现出要将各种知识和方法“综合”的特点。设计性的实验，要着重培养学生运用已有知识发现问题、提出问题进而解决问题的能力。要求学生根据实验要求，正确选择实验方法及实验软件，正确设计实验，合理安排实验步骤，独立完成实验报告。

（四）建立合理、规范、严格的考核机制

现阶段，对于实验教学内容的考核过于简单，往往一份实验报告就结束了一门实验课。这种过于简单的考核方式，可能会造成学生对于实验课的轻视。因为同一小组的实验报告存在很大的相似性，这就使得一些学生没有真正地参与到实验中去，而是以一份拷贝的实验报告草草了结实验课程。对于这类现象，应该建立合理、规范、严格的考核机制。考核不是单纯的看实验结果好坏，不是看学生是否参加实验，而是要考核学生的实验能力、学风情况、学习态度、实验报告的编写水平等各个方面。实验成绩应作为一项单独的项硬指标，参与到评价学生的整体学习成绩中去。

（五）培养学生团队合作精神

在实验教学过程中，要创新实验教学形式，避免机械单调的教学形式。采用“研究生＋本科生”互助实验教学，可以培养学生的团队合作精神。遇到问题，可以通过与研究生进行交流与探讨，团队之间进行交流与探讨，尽量将问题自我消化。不断地探讨与交流以及问题的自我消化，使得学生之间的团队合作精神得到培养。