电磁测深技术课程教学中的案例教学法应用研究

程勃 丁彦礼 罗润林

【摘要】为培养创新型应用人才，提高学生分析问题解决问题的能力，将案例教学法引入电磁测深课程教学中。教师在教学中将实际工作中的电磁测深中各种方法的典型案例，结合理论教学内容加以归纳处理，提炼出供学生分析讨论的问题。学生结合案例、经过讨论加深了对各种电磁测深方法的原理、特色和应用条件的了解。经过教师引导和同学间相互讨论，学生掌握电磁测深的方法技术，提高了分析问题和解决问题的能力。

【关键词】电磁测深技术课程 案例教学法

【基金项目】桂林理工大学校级教学改革项目：“案例教学法在勘查技术与工程专业课程教学中的应用研究”，项目编号：2016B04。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）40-0234-02

一、前言

随着国民经济的飞速发展， 对资源勘查、水资源调查、大地构造研究等领域中，勘探深度和精度方面的要求日益提高，地球物理方法中的电磁测深技术以其探测深度大、装备轻便等独特的优势成为解决这些高难度问题的重要方法技术之一。电磁测深技术使用的仪器设备已经装备了勘探单位，正在成为常用的勘探方法。

桂林理工大学勘查技术与工程专业为了培养出符合国家经济发展和建设需求的应用创新型人才，提高毕业生的就业竞争力，特别设置了“电磁测深技术”课程，围绕“基础性、实践性、能力性、创新性”设置了课程的教学内容。根据勘查技术与工程专业课程的构建思路，“电磁测深技术”课程设置在主干专业课程——“电法勘探”之后，作为电法勘探的延续课程，深入介绍常用电磁测深方法的适用领域、野外工作方法和资料解释技术。

按照传统的教学思路，“电磁测深技术”课程的教学过程为：某种电磁测深方法基本原理-数学理论描述-地球物理信息采集技术-野外工作方法-资料解释技术-最后为方法的实际应用。以这样的思路授课，教学工作中存在以下问题：

1.教学内容覆盖广，内容多

“电磁测深技术”课程是一类方法的简称，其中包括多种方法类型，例如，场源分为人工源和天然源；數据采集和处理分为时间域或频率域等。

2.数学内容数学公式多，难度较大，物理概念抽象

虽然理论基础在电法勘探课程中已经学过，但具体到某一类型的方法技术，还涉及大量的数学公式和物理学知识。

3.教学课时少，教学手段单一

灌输式教学很难使学生在短时间内消化吸收，学生纠结在各种数学公式中，而一些重要的基本概念没有牢固地建立起来，如果没有明确地学习思路，对专业课的学习就会比较吃力。

针对目前教学中存在的问题和学生的情况，电磁测深技术课程的教学调整了教学思路，尝试采用能够引起学生兴趣的、让学生主动学习的“案例教学法”达到培养应用创新型人才的目的。并在学习中，培养学生具备团队活动意识，在共同分析问题、讨论问题的过程中找到解决问题的方法。

二、“案例教学法”的特点

在电磁测深案例教学法的主要教学目的是加强学生对电磁探测方法的理解及提高应用能力，通过典型案例，培养学生主动学习及参与课堂讨论的兴趣，提高和培养学生的评论性、分析性、推理性的思维和概括能力、辩论能力以及说服力方面的能力和自信心。案例教学也利于培养和发展学生的自学能力和自主性思维习惯。

电磁测深技术课程的案例教学法的主要思路为：以解决某些特定的地质问题的专门技术为“案例教学”核心，使学生的注意力集中在如何解决实际问题上，让使学生在教学过程中积极思考、参加讨论，开拓思路。这样教学的思路是从问题出发，达到学习掌握应用地球物理方法的目的。

在地球物理勘探课程的教学中，有使用案例教学法的独特优势，例如研究地磁场的变迁、证明了大陆漂移学说。世界知名的大型矿山的发现和勘探过程等成功的案例足够引起学生的学习兴趣。如何在电磁测深技术课程教学中使用案例教学法，教师则应该研究课程的特点，设计典型的教学案例，达到让学生掌握电磁测深技术。

三、在“电磁测深技术”课程引入“案例教学法”的基础

在“电磁测深技术”课程引入“案例教学法”的思路与传统的教学过程相反。以解决某种具体的大深度勘探问题的案例为主线，引导学生关注所采用的电磁测深方法的地质效果，讨论具体案例的地质及地球物理特征，讨论所用电磁测深方法的野外施工技术，了解数据采集和处理方法，总结归纳电磁测深方法技术的原理和特点。在以案例为主线的教学过程中，教师提出需要讨论的问题，使学生们参与到教学和讨论中，从而达到利用有限的课时，学习和掌握电磁测深技术方法的目的。“电磁测深技术”课程引入案例教学法，有以下三方面的基础。

1.前期课程及实践基础

“电磁测深技术”课程开课之前已经学习了电法勘探课程，有了研究电磁场最基本的理论基础。在电法勘探课程中进行过实验，了解数据采集和数据处理的流程。学生已经参加了生产教学实习，掌握了野外工作步骤，并进行过资料解释。这些前期课程和实践基础，有利于学生参与讨论和提出各种问题。另外，学生已经具备了基础地质、水文工程地质等基础知识，对本专业需要解决的地质问题比较熟悉，在学习了一些电磁测深技术知识的基础上，只要加以引导，就可以将地质问题与地球物理问题性质联系起来。

2.典型意义的教学案例基础

勘查技术与工程专业的教师，在长期的科研工作中积累了一些典型的案例。选择优秀的，典型的案例，对引导学生的兴趣和关注度有重要的作用。

首先，选择的案例所解决的工程地质问题应该是有代表性、学生普遍了解的地质问题。电磁测深方法在国民经济建设中有广泛的应用，并取得较好的地质效果。有许多非常成功的案例。这些案例的数据来源真实，学生对这些项目也有所了解。案例中的电磁测深方法有效性非常突出，具有较高的经济价值和现实意义，学生容易对这些方法的特点留下深刻的印象。

第二，所选择的案例需要解决的地质问题是有一定难度的，每种电磁测深方法都有局限性，还需要采用多种勘探方法配合。这样可以通过一个典型案例突出综合地球物理方法的作用。

第三，案例具备地球物理勘探方法的设计、数据采集、资料处理、解释各个阶段的过程及场景，有利于学生了解电磁测深不同方法的各个阶段所面临的问题，也利于展开讨论。

四、设计案例学习中讨论的关键内容

有了好的案例，教师需要在案例教学过程设计讨论、探索的关键步骤。例如，对某一案例的讨论内容有：

第一，案例所代表的某种类型的地质问题的地质特征。提出案例后，首先分析案例中工程地质问题的地质特征，这部分内容是学生熟悉的，要求学生分析讨论地质信息的差异。例如，以探测深大隐伏断裂为例，要求学生分析覆盖层与基岩的岩性差异、断裂带两侧的地层及岩性差异、断裂破碎带与两侧的岩性差异。

第二，分析各种地质差异与地球物理特性的关系。引导学生结合具体的地质或岩性差异分析讨论物性差异，即给出案例中的电磁测深方法解决地质问题的依据。然后根据案例中给出的勘探的成果，分析讨论综合地球物理异常与地质资料的关系，直观地说明方法的有效性。

第三，结合实验课程，让学生进一步学习与案例有关的电磁测深方法基本原理、数据采集方法和仪器使用方法和资料解释技术。在这一阶段，学生可以结合案例来分析自己在实验中获得的数据，并分析解释。

经过这样的案例-分析讨论-实践-再分析解释的过程，学生基本上掌握可这一种电磁测深方法，可以尝试独立设计工作方案，并在新的工作方案中提出自已的见解和解决问题的方法。

五、电磁测深课程中引入案例教学方法的实施

以大地电磁测深法探测海水入侵范围为例，说明实施案例教学法的方法和步骤。

1.案例介绍

为了了解江苏沿海地区地下水赋存状态，地下水咸水体分布特征，监测海水入侵，采用电磁测深技术中的大地电磁测深方法勘查。勘查的主要目的是了解了勘查区500米深度内地层的电性特征，划分咸水体空间形态分布、地层结构、地下水含水层、隔水层的埋藏深度和厚度、并利用电阻率参数计算地下水的矿化度。

2.案例討论内容

①大地电磁测深法的探测效果，讨论获得较好地质效果的原因。在此案例中，测区地层结构为层状介质，在测区范围内基本均匀，水平方向变化小。有详细的钻孔资料，适于进行一维反演解释。②影响大地电磁测深地质效果的因素。例如，地形、旁侧地质体、局部地质体及非水平层影响。并讨论静态效应的影响即消除方法。③到达地电磁测深的勘探深度问题。了解数据采集参数，讨论此案例的探测深度，如何达到预先设计的探测深度。④大地电磁测深法的特点和适用性。⑤大地电磁测深法的原理和数据采集技术。

通过这一案例介绍，让学生对大地电磁测深法有了较全面的了解，通过讨论，加深了对方法技术的原理、施工技术、数据采集方法和资料解释技术有了较深刻的认识。

3.教师引导和总结点评

教师要注意引导讨论的内容，并总结点评。教师及时总结评价学生讨论案例的思路，分析案例问题的疑难点，有针对性地对案例进行分析。对学生讨论中暴露出的问题有针对性地指正，引导学生从不同角度、用不同方法来探究解决案例问题。教师在总结点评中要有目的地指导学生对理论知识的运用。

六、结论

在电磁测深技术课程教学中引入案例教学法，避免了传统教学方法的局限，通过实际工作中的大地电磁测深等方法技术的典型案例或多种方法的综合应用案例，使学生在主动学习的情况下掌握电磁测深技术。通过案例学习、分析和讨论，学生深入了解电磁测深方法技术的特点、原理和应用条件。经过教师的引导和总结，学生加深了对各种电磁测深方法的特色、施工方法和资料解释技术以及局限性的了解，为以后的实际应用打下了基础。将案例教学法引入电磁测深课程教学中，提高了学生分析问题和解决问题的能力，获得了较好的教学效果。

参考文献：

[1]程勃.案例教学法应用于“工程物探”课程教学的探索，教育教学论坛，2015（45）.

[2]程勃.在物探制图课程教学中培养学生的工匠精神，科教导刊，2016，（35）.