数学地质课程教学现状及改革策略

余烨 黄俨然 王莉

摘要：介绍了资源勘查工程专业开设数学地质课程的重要性，分析了在教学中存在数学推理较多、软件操作困难以及应用前景不明等导致学生学习兴趣不足的问题，提出了精选教学内容、改进教学措施、加强应用教学、增加实践机会和介绍学科前沿等解决措施，最大限度地激发学生学习兴趣，提高教学质量，实现教学目标，为资源勘查工程专业的数学地质教学提供一种新的教学模式。

关键词：数学地质；教学内容；教学改革；教学质量

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）17-0131-02

数学地质属地质学分支学科，是上世纪60年代以来迅速形成的一门边缘学科。它是地质学与数学及电子计算机相结合的产物，目的是从量的方面研究和解决地质科学问题。它的出现反映了地质学从定性的描述向着定量研究发展的新趋势，为地质学开辟了新的发展途径。

一、数学地质课程教学现状

数学地质是资源勘查工程专业本科生高年级的一门专业选修课，学生在接触这门课时，已学习部分专业课程，如《普通地质学》、《岩石学》、《构造地质学》、《沉积岩与沉积相》和《石油天然气地质学》等，这些课程多以描述性研究方法为主、强调经验型知识的获取，因而学生不太适应数学地质这样一门定量表征课程的学习。此外，资源勘查工程专业的学生所学应用数学理论知识有限，导致学生学习该课程的难度加大。

二、数学地质课程改革策略

（一）精选教学内容，减轻学生的学习任务

数学地质的教材不是很多，有些教材偏重于实际应用知识的教学，侧重于方法的运用，而不讲解基本原理；有些教材又偏重于理论方面的教学，内容大部分是方法原理的推导演绎，较少涉及方法的运用。我们认为只有适合自己学生实际情况的教材才是真正的好教材，所以要求教材既有适量的理论和严谨的论述，又要有深入浅出的方式阐述数学地质的基本概念、数据处理方法和实际应用实例过程。

（二）改进教学措施，增强学生的学习动力

好的开始是成功的一半，因此，在上该课程的第一堂课时就要带动学生的积极性，增加学生的学习动力。例如，在讲解绪论部分之前，可以先把最新国际、国内数学地质大会的内容以多媒体的形式演示给学生看，让学生了解数学地质在相关地质领域应用的丰富成果，使学生留下深刻的印象，提高学习的兴趣。同时，也可以把任课教师本人或教研室相关老师的最新研究成果，比如《应用岩性统计方法判别沉积相——以珠江口盆地三角洲沉积为例》、《多元统计分析在地质学中的应用——以惠州凹陷M层物源分析为例》等相关科研论文，以讲解的方式展示给学生，消除学生学习该课程的茫然心理，从而让学生了解学习该课程的重要性。

（三）加强应用教学，提升学生的关注程度

数学地质是一门应用性很强的学科，其宗旨是用数学的方法来解决地质的问题。但在现有数学地质教材中，一般都是先对数学地质方法的理论部分进行推导，然后再阐述该方法在地质学中的应用，其理论部分的推导与数学公式的推导几乎没有任何差别，这很难激发学生的关注度。而由于理论推导过程的学习效果欠佳，导致学生在后续理解该数学地质方法的实际应用时很难领悟透彻。为了改变这种教学现状，教师可以先简单介绍该数学地质方法在地质学中的相关应用，然后再对数学方法进行解析，最后通过边讲解原理、边阐述应用实例解决相关的地质问题。例如，在讲授最短距离法聚类分析时，可以先举例说明该方法在沉积岩、古生物、油气藏及油气地表化探指标的分类等直接分类的例子，引起学生的學习兴趣；然后结合图示给出最短距离的定义及其递推公式，即类p、类q间的最短距离为Dpq=min（dij）（xi∈p，xj∈q）、类r（类p与类q聚成的1类）与某类f的递推公式为Drf=0.5×（Dfq+Dfq）-0.5×|Dfq+Dfq|；最后以油源对比为例，通过计算生油层岩样k1、k2、k3及储集层油样k0这4类样品的最短距离和聚成1类后与某类递推公式求出的距离，以此说明该聚类的过程，从而分析出k0的油来自哪个生油层。这样通过与专业知识的应用结合，并把理论推导过程融于实例讲解教学，自然引起了学生的学习兴趣，从而提升学生对该课程知识点的关注程度。

（四）增加实践教学，激发学生的学习兴趣

该课程理论教学22个课时，上机实践教学10个课时。计算机上机实践既能加深学生对理论知识的理解，也能加强学生对软件的操作熟练程度，更重要的是可以激发学生的学习兴趣。因此，要抓住上机实践教学的10个课时，适当增加上机实践的机会，即多给学生提供实际应用的基础数据，并完成相应的实习报告。例如，在聚类分析中，给出某盆地某探井连续井段的自然伽玛、中子、密度、声波时差、浅侧向和深侧向电阻率等测井资料，要求学生对地层岩性单元进行划分，并与实际录井岩性特征进行对比。再比如，在判别分析中，给出某地矽卡岩型铜矿原有10个见矿异常和10个未见矿异常的分析数据，经新开展地质工作发现一新异常，要求学生采用判别分析对该新异常分析数据进行处理，确定该新异常属于见矿异常还是未见矿异常。通过进行上述与地矿油生产科研项目资料实例相结合的上机实践，培养了学生对数学地质课程的学习热情，激发了学生对该课程的学习兴趣，同时熟练了分析软件的操作流程，重要的是提高了学生运用理论知识解决生产实际问题的能力。

（五）介绍学科前沿，拓展学生的专业视野

数学地质是一门边缘性的交叉学科，是地质学与数学、计算机科学相互渗透和紧密结合的结果，随着数学与计算机学科的发展而发展。如今是一个大数据的时代，新的数学、计算机理论的涌现以及大量数值型地质信息的出现，不断推动着数学地质的进步。因此，在讲授该课程之前，教师应多关注《数学地质》、《数学地质与地质信息》和《计算机与地球科学》等权威杂志，并了解国际、国内数学地质大会等相关专业会议内容，掌握数学地质前沿及发展动态，及时给学生介绍数学地质学科前沿动态知识，达到拓展学生专业视野的目的。

三、结语

数学地质是一门应用性较强的交叉学科，涉及数学理论推导较多，加上全英文软件界面操作困难及实际应用前景不明等，导致学生在学习过程中缺乏学习兴趣和关注度。为了改变这种状况，通过精选教学内容、拓展专业视野、增加应用教学和实践教学等措施，激发了学生学习兴趣，提高了教学质量，实现了教学目标，为学生将来从事数学地质工作奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1]赵鹏大，夏庆霖.中国学者在数学地质学科发展中的成就与贡献[J].地球科学，2009，34（2）：225-231.

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