基于社会需求的物探制图类课程教学内容改革研究

2017-08-16丁彦礼罗润林

中国地质教育 2017年2期

关键词：制图物探勘查

丁彦礼，熊彬，程勃，罗润林

桂林理工大学地球科学学院，广西桂林 541004

基于社会需求的物探制图类课程教学内容改革研究

丁彦礼，熊彬，程勃，罗润林

桂林理工大学地球科学学院，广西桂林 541004

本文针对我校勘查技术与工程专业近年社会需求的变化、物探制图类课程教学现状和存在的问题，探讨对“物探制图”、“3S技术集成”、“地理信息系统及在物探中的应用”和“遥感地质学”等课程的整合与优化，并提出注重学生自主学习的“翻转课堂”教学模式。

勘查技术与工程；物探制图；教学内容；社会需求

exploration technology and engineering; geophysical mapping; teaching content; social demands

地球物理勘探工作可以用 12个字来进行概括[1]，即数据采集、数据处理、资料解释，在这三个阶段的实施过程中都需要绘制大量的、多样的物探图件来支持。所以，合理与有效的成图以及利用数据图件综合解译等知识性、实践性和逻辑性相融合的能力，是每一个高级工程技术人才必备的能力。为了培育这种能力，高质量的物探制图课程是必不可少的。

然而，目前我校物探制图类课程结构不太合理，存在各种交叉和重复现象，特别是在教学内容方面，分类不够优化，并且对物探应用技术的覆盖不够全面，不能适应社会需求。为此，笔者基于社会需求的变化和从学生工程实践能力培养的角度出发，探讨物探制图类课程教学内容的整合与优化，提升教学内容的精准度，满足行业需求。

一、勘查技术与工程专业特点

勘查技术与工程专业是教育部在1998年重新调整专业目录时新设置的宽口径本科专业，该专业以地质学、应用地球物理学、岩土钻掘工程学为基础，系统学习勘查技术与工程专业基础知识和实验、实践技能，全面系统地接受工程师的基本训练。根据中国科学评价研究中心（RCCSE）、武汉大学中国教育质量评价中心联合中国科教评价网发布的《2016 年中国大学及学科专业评价报告》显示，目前全国有 39 所高校设置了勘查技术与工程专业，各个高校根据其原有专业基础和历史传承，并基于学生就业市场细分优势，培养方向主要有石油物探（测井）、矿产物探、工程物探、地质勘察等，基本上都是以培养高级工程技术人才为培养目标。所以，该专业的人才培养必须注重动手能力和工程实践能力。

桂林理工大学勘查技术与工程专业（物探方向）是学校的传统优势专业，已有近 30 年的历史，为广西唯一的应用地球物理及勘查技术类专业[2]，1978年开始实行本科教育，1993年获硕士学位授予权，2009年被教育部评为特色专业。本专业从过去单一的有色金属矿产勘探发展到现在以有色金属矿产勘探和工程物探为主的综合物探勘查，并且一直把培养高级工程技术人才作为专业培养目标。然而，在当前人才竞争激烈、就业压力逐年增大的形势下，如何培养适应社会需求的专业人才，提高学生的竞争力，需要我们坚持持续改进理念，全面提升教学质量。

二、物探制图类课程概况和现状

1. 物探制图类课程历史演变

物探制图是地球物理勘探制图的简称，是勘查技术与工程专业（物探）专业课程体系的重要组成部分。我校勘查技术与工程（物探）自1978年招收第一届本科生开始就开设了相应的制图课程。随着计算机软技术的进步和普及，物探制图类课程也随之进行了相应的调整，以适应专业技术的发展和工程实践的需要。表1列出了自设置勘查技术与工程专业以来，我校物探制图类课程的演变情况。

从表1可以看出，自从1998年教育部重新调整专业目录新设置勘查技术与工程专业以后，我校勘查技术与工程专业（物探）物探制图课程在2007年以前主要以CAD制图为主；2004～2007年，虽然开设了3S技术集成和地理信息系统这两门课，但主要以讲解3S的基本理论和方法为主，没有讲解在地球物理中如何应用3S技术；2007年以后，物探专业教研室全面接手了物探制图、地理信息系统和3S技术集成等课程，才完全使这些涉及物探制图类的课程从地球物理勘探应用的出发点制定教学内容和教学方法。

2. 物探制图类课程现状

目前，我校涉及物探制图的课程有“物探制图”、 “3S技术集成”和“地理信息系统及在物探中的应用”三门课程。但是，这三门课程在教学内容方面分类不够优化，理论描述性内容过多，工程实践性教学内容不足，并且存在交叉和重复等现象。

（1）“物探制图”课程分析。

“物探制图”目前教学内容以CAD制图为主，以Surfer和Grapher绘制地球物理平面图和剖面图为辅的教学内容。讲解的制图知识主要以工程物探制图为主，而当前矿产勘探以MAPGIS制图为主，教学内容覆盖不够全面。所以，该课程名称与教学内容不相符，教学内容不能包含物探制图应该涉及的广度。

（2）“3S技术集成”课程分析。

“3S技术集成”目前教学内容以3S技术基础及在地质和地球物理中的应用为主。但是，这其中讲到的3S技术基础内容又与本专业开设的“遥感地质学”和“地理信息系统在物探中的应用”两门课程内容存在冲突和重复，涉及集成制图方面的内容与“物探制图”、 “地理信息系统在物探中的应用”也存在重复现象，课程体系和结构不合理，一直协调不太好，造成教学效果不理想。

（3）“地理信息系统及在物探中的应用”课程分析。

表1 勘查技术与工程专业（物探）物探制图类课程演变情况

“地理信息系统及在物探中的应用”目前教学内容以MAPGIS制图为主，主要讲解矿产勘探领域各种图件绘制的方法和步骤，是物探制图在矿产物探方面的体现。

所以，综合这三门课程的历史和现状来看，教学内容方面还是比较散乱，系统性较差，必须进行相应的整合和优化，才能有效提高教学质量。

三、基于社会需求的教学内容整合优化

（一）社会需求分析

在对专业课程体系进行改进和对教学内容进行优化的时候，必须考虑社会需求，考虑本校毕业生的就业优势，特别是在近几年就业形势逐渐严峻的情况下，紧紧围绕“基础性、实践性、能力性、创新性”培养目标，课程设置结合专业技术领域和社会的实际需要，妥善处理社会需求多样性、多变性和教学工作相对稳定的关系[3]。

因此，笔者结合本专业就业情况和问卷调查发现，近十多年来，我校毕业生从业方向主要是在金属矿产物探、工程物探、质量检测（主要指道路检测、桥梁检测、隧道检测、建设质量检测等无损检测方法）和管线探测（包括金属和非金属地下管线）方向，同时部分校友在进行物探工作的同时，还从事与物探相关的工程勘察、地质与地球化学勘查等工作。另外，在问卷调查数据的基础上，分析了本校毕业校友从事的工作方向随时间的变化关系，通过分析发现：

（1）我校毕业生在2008 级以后（如图1），伴随着国际、国内宏观经济的持续疲软，地矿经济结束了高速增长之势，地勘单位的发展也随着地矿经济的转冷而显露出众多困难和问题[4]，在矿产物探方向，校友的从业比例（注：从业比例是指当届校友从事该方向工作的人数占参与调查的当届校友人数的比例，从业方向调查选项为多选）逐年下降。

图1 矿产物探和工程物探从业比例变化

（2）对于工程物探方向，从业比例虽然震荡较大（如图1），但总体来说比较稳定，基本保持在30%左右。

（3）从图2 来看，毕业生在质量检测和管线探测方向的从业不太稳定，特别是2003级和2005级，接受调查的校友中没有人从事质量检测和管线探测相关方面工作，2009 级以后，校友在质量检测和管线探测方向的从业比例有稳步提高的趋势，说明在这两个方向的就业有较大增长。

图2 质量检测和管线探测从业比例变化

因此，基于专业社会需求的多样性和多变性，在整合和优化制图课程教学内容的时候，应根据校友从业变化的特点，在保持我校勘查技术与工程专业以有色金属矿产勘探和工程物探为主的综合物探勘查基础上，适当注重质量检测和管线探测相关方面的制图能力培养，保持课程的持续改进，以适应社会需求变化和工程教育培养理念。

（二）课程整合与教学内容优化探讨

基于物探制图类课程现状及当前存在的课程内容不合理问题，必须对课程进行整合。因此，基于社会需求和知识结构的相关性，初步探讨制订了下面的整合方案。

1.设立“3S技术与应用”课程

取消“遥感地质学”、“3S技术集成”和“地理信息系统及在物探中的应用”三门课程，重新整合成“3S技术与应用”一门课程，内容以基本理论和基本方法为主，脱离制图范畴，把所有涉及制图的内容集成到物探制图课程中去。整合后的“3S技术与应用”根据专业课程体系综合考虑，设置40个课时。具体课程内容整合优化如下：

（1）遥感地质学部分主要内容。

遥感基础：介绍遥感系统的基本原理、遥感数据的获取、传输机理、成像规律等，并从高光谱遥感、热红外遥感、微波遥感三个方面来讲述遥感信息的特点和发展。

遥感分析方法：简要介绍遥感研究中的新方法和新进展，简要讲解遥感图像分析、数字图像处理、遥感综合分析方法和定量遥感等，对于感兴趣的同学可以设置一些研究型的小课题进行深入研究和探讨。

遥感地质应用：采用理论、方法和实例相结合的形式，选择国内外或本校遥感课题组的典型应用实例，从区域地质调查、矿山开发监测、地质灾害调查等多个方面进行讲述。

（2）全球定位系统部分主要内容。

GPS基本原理：简单介绍GPS的基本构成、定位原理、定位方法和定位误差等。

GPS定位技术在地质和地球物理中的应用：介绍在地质和地球物理工作中常用的GPS设备、功能和使用方法，重点介绍GPS坐标转换校正方法及在地质和地球物理制图中的常用知识。

（3）地理信息系统部分主要内容。

GIS的基本理论：介绍地理信息系统的基本概念、研究途径和发展状况，空间数据的基本特征、类型、拓扑关系及表示方法，空间数据处理的概念和基本方法，空间分析基本方法等。

GIS的开发平台：引导性讲解GIS开发和应用的几个常用平台，如ARCGIS、MAPINFO和MAPGIS等。

GIS在地质和地球物理中的应用：GIS在地质与地球物理制图中的应用，GIS在地质灾害预测中的应用，GIS在勘探资料管理中的应用，GIS在矿产资源的评价与预测中的应用等。

2.整合和优化“物探制图”课程

目前的“物探制图”课程内容主要以CAD制图为主，以Surfer和Grapher绘制地球物理平面图和剖面图为辅，并且仅涉及工程物探方面的制图，内容不够全面，知识点覆盖度不够。整合和优化后内容覆盖工程物探、矿产勘查、质量检测、管线探测、工程勘察、地质和地球化学制图等内容。整合后的“物探制图”设置60个课时。具体课程内容整合优化如下。

（1）各种图件的制作规范。

（2）CAD制图部分：基于工程物探、质量检测和管线探测工程实例，讲解CAD基本功能和基本命令，常用图形绘制方法与步骤，CAD框架下各种物探图件的设计及制图方法。

（3）Surfer和Grapher软件部分：Sufer绘制各种平面图和立体效果图的方法，Grapher绘制各种剖面图的方法，Surfer和Grapher软件与CAD集成方法；相关制图内容以物探工程实例数据为基础。

（4）MAPGIS制图部分：MAPGIS软件的基本功能和基本绘图操作，绘制地球物理和地球化学相关图件的基本方法和步骤，绘制相关地质图件方法和步骤，MAPGIS与CAD等其他软件的集成绘图，SECTION软件（基于MAPGIS平台二次开发的软件）绘制地质、地球物理和钻探图件的方法和步骤。

（5）工程勘察制图部分：以相关工程勘察制图平台为基础，简要讲解工程勘察相关图件的制作和目的。

四、物探制图教学方法思考

对于新整合的“物探制图”课程来说，教学内容相对来说比较多，覆盖工程物探、矿产勘查、质量检测、管线探测、工程勘察、地质和地球化学制图等，内容涵盖制图基本理论、软件基本操作、制图详细步骤和物探制图规范等全方位的内容。针对如此多的内容，如果按照常规的“以课堂讲座为基本组织形式的讲授法”授课是很难有效完成教学任务的。

所以，必须转变观念，探索和组织注重学生自主学习的“翻转课堂”教学模式，并开发相应的课程资源。目前，基于本专业现在开设的“物探制图”、“地理信息系统及在物探中的应用”课程的教学实践以及借鉴其他高校相关制图课程的研究实践[5-6]，进行了以下几种教学模式和教学方法的探索和实践。

（1）基于我校与清华大学教育研究院教育技术研究所联合开发的“网络教学综合平台”为载体，探索和实践了“物探制图”和“地理信息系统及在物探中的应用”课程的在线辅助教学，开展基于网络学习空间的翻转课堂教学模式，合理和有效利用面对面的课堂交流时间，实现了教学方式的革新，提高授课效率。

（2）开发和制作了基于制图知识点和实例图形操作步骤的网络学习教程和微课资源，尝试把基础制图知识和物探相关制图规范模块化和可视化，提供课下学生预习和自学的基础资源，以促进课堂授课效率的提高。

（3）整合和优化一些物探不同勘探方法和目的实际工程项目，开发相应的研究小课题，使教学内容不局限于书本和课堂，学生可以根据各自的情况、兴趣和爱好，选择不同的学习对象和重点，并可以对所选择的对象和重点开展深入的学习。

（4）基于网络课程教学平台、微课资源和研究小课题，探索和实践了多样化教学形式，如网络自主学习、个人独立研究、小组合作课题、集体讨论以及以学生为主体的制图新技巧简短报告等多种形式，不但提高了课堂授课效率，还增强了学生学习的兴趣和探究精神。

总之，通过建立覆盖全面的课外自学课程资源和渠道，并探索有趣和有效的教学组织，才能激发学生的学习和参与兴趣，提升学生自主学习能力，实现“翻转课堂”教学，才能在有限的教学学时内有效完成预期教学目标，并保证教学质量和教学效果。

五、结束语

物探制图是整个物探工作中的重要环节，实践性要求较强，应当根据社会需求来设置相应的教学内容。而我校勘查技术与工程专业（物探）近年从业方向覆盖工程物探、矿产勘查、质量检测、管线探测、工程勘察、地质和地球化学等多个方向，必须针对毕业生当前和未来发展方向来设置相应的教学内容才有意义。因此，基于社会需求变化，不断优化教学内容和教学方式，注重教学内容的实践性和学生实践能力的培养，才能有效提高教学质量和教学效果，提高学生就业竞争力。

[1] 方根显.地球物理勘探课程群教学内容改革的研究[J].东华理工大学学报：社会科学版,2008(3):273-275.

[2] 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.

[3] 李长伟,张智,熊彬，等.勘查技术与工程专业的教学创新与实践[J].中国地质教育,2012(2):73-75.

[4] 刘利宝,王巍巍.地勘单位面临的问题及走出困境的若干对策[J].中国国土资源经济,2015(5):69-72，38.

[5] 曾明星,周清平,蔡国民，等.基于MOOC的翻转课堂教学模式研究[J].中国电化教育,2015(4):102-108.

[6] 吴忠良,赵磊.基于网络学习空间的翻转课堂教学模式初探[J].中国电化教育,2014(4):121-126.

G642

1006-9372（2017）02-0060-05

2016-05-19。

广西高等教育本科教学改革工程项目（2015JGB240）；桂林理工大学校级教改工程立项项目（2014A27）；桂林理工大学勘查技术与工程国家级特色专业建设项目（TS11672）。

丁彦礼，男，副教授，主要从事工程与环境地球物理的教学和科研工作。

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