工程教育专业认证背景下的地震勘探实验教学改革

李亚南 罗润林

摘 要：基于工程教育专业认证背景下的标准，着眼于学生的实践能力和创新能力的培养，对地震勘探实验课的教学改革进行了研究。分析了地震勘探实验教学现状，并从实验内容和教学方法两方面对实验课程进行改革的探讨。

关键词：工程教育专业认证；地震勘探；实验教学改革

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）11-0146-04

Abstract： Based on Engineering Education Accreditation standard， aiming at practical and innovative ability training of students， experimental teaching reform of seismic prospecting was discussed. The present situation of experimental teaching of seismic prospecting was analyzed and the experimental course was reformed from two aspects of experiment content and teaching method.

Keywords： engineering education accreditation； seismic prospecting； reformation of experimental teaching

工程教育專业认证是世界高等工程教育外部保障体系的重要组成部分， 建立与国际认证制度具有实质等效性的高等工程教育认证体系并加入国际认可的互认协议是提高我国工程人才培养质量的基础和保障。工程教育专业认证可以为工程专业人才在进入从事行业时提供教学质量保证，同时可以更好地辅助教学工作的开展。

我校勘查技术与工程专业今年也在积极开展工程教育专业认证的相关工作，旨在将我校此专业达到认证水平。同时可以保证此专业的毕业生能够满足市场的要求，提高我校毕业生质量。工程教育专业认证是将培养目标与培养效果结合起来进行考察。其在勘查技术与工程专业的实验课程设置、实验仪器设备配置、师资队伍及毕业生源质量等进行工程教育专业认证工作的展开。同时还强调学校勘查技术与工程专业的专业特色，避免多校同一专业的单一化。而我校勘查技术与工程专业在实验教学、实验室配置、师资队伍等方面还需要进一步的改革完善，因此，在工程教育专业认证的背景下，有必要进行课程的实验教学改革。

地震勘探是勘查技术与工程专业的一门主要专业课程，地震勘探的课程实验是理论教学的一个重要补充，其目的是要培养和提高学生的实践能力和创新能力。目前地震勘探实验课程教学中仍存在一些问题，因此，实验教学创新和实验课程教学改革势在必行。地震勘探实验课程教学改革应以工程教育专业认证要求为标准，并适应于社会对人才的需要。因此，有必要将先进的教学理念、方式和技术设备运用到实验教学中，建立基本技能训练和创新能力培养有机结合的实验教学模式。

在具体教学中，依据工程教育专业认证的标准，不仅要注重基础实验教学，而且要积极围绕培养学生的实践能力和创新能力，进行实验课程教学改革。

一、实验教学的现状与问题

（一）教学方式方面

我院的勘查技术与工程专业是偏向于工程物探方向，所以“地震勘探”实验教学目的也是工程地震勘探。但在实验教学内容，注重基本的演示、验证，缺乏对学生创新能力的培养，满足不了当前社会用人单位对大学生的创新能力和实践能力提出的更高的要求。因此，与工程教育专业认证下的实验教学的目标还有一定的差距。

地震勘探教学中，课堂教学只有10个学时，如果不配以足够的课外实验，课堂上学的知识很快会被忘掉。而且在较少的学时中，难于满足教学目的的要求。

在实验类型中，包括认知、验证、综合和设计性实验。我院现有的地震勘探实验课程内容和类型均多年未变更，不利于培养学生的设计与开发解决复杂工程问题的能力。地震资料数据处理课程设计一直没有单独开设。

例如室外的实验，没有针对性的实验场地进行实验，学生只能对仪器做一个初步的认识，而验证和综合及设计性实验无法真正的开展。

目前我院的物探实验室正在改建中，仪器也在逐步的完善中。但实验教学中仍存在一些问题。一方面要求有先进的仪器设备，另一方面要求有反映实际地质问题的实验场地。而缺少反映实际地质问题的实验场地，更加限制了实验的开展。

例如，实验场地目前只针对陆地做的工程地震勘查，没有设计水上工程地震勘查。在工程实践中，湖泊、河流以及近海的工程勘查工作，经常会涉及到工程地震勘探。

目前我院按传统的实验教学模式主要是教师提前发放实验指导书，要求学生预习。上课时教师首先讲解实验目的、实验内容等，然后学生再分组做实验。但实际上真正能做到提前预习的学生很少，大部分学生短时间内并不能很好的理解实验，学生只是依据实验指导书机械地进行实验，有的学生甚至对实验目的不清晰，实验教学效果不理想，同时也影响了学生的学习兴趣和积极性[1，2]。

（二）实践操作方面

工程实践教学是为了培养专业型人才，然而在工程地震勘探教学中，培养出符合专业相对应的社会需求的人才还需要进一步的进行实验教学改革。对于勘查技术与工程专业，实验教学需要大量的资金投入购买仪器。又由于工程地震勘探是工科，在校学生只能在实验教学中获得一些实践操作知识和经验，与行业所需求的实践操作能力还具有一定的差距。并且，学生人数和实验教学所用的设备仪器不相匹配，实验时，很难做到人人都有操作的机会。而且因资金问题，在实验教学设备仪器配置上不能做到及时更新。例如，2006年购买的北京水电物探研究所的sws-3c，一直沿用到2016年。这样，仪器设备使用年限长、过时、陈旧、技术性能落后，这些设备在实验过程中经常会出现问题，导致实验中断，影响学生情绪，不利于培养学生的动手能力；也与学生毕业后工作现场不符，致使毕业生还需花较多精力适应岗位。现在，在工程教育专业认证的背景下，开展工程地震勘探实验教学工作，需结合工程教育专业认证的要求，进行勘查技术与工程人才培养。在具体教学中，依据工程教育专业认证的标准，不仅要注重基础实验教学，而且要积极围绕培养学生的实践能力和创新能力，进行实验课程教学改革。

二、实验教学改革

（一）教学内容

工程教育认证突出的是学生能够利用各种工具、手段创造性的解决工程中的复杂问题，因此高校的实验教育应该是培养学生如何分析具体问题，设计解决方案的能力。下面看表1、表2、表3，分别是正在使用及拟改革的教学内容。

1. 实验的设计性

我院的地震勘探方向偏向于工程地震勘探，因此，在实验教学中，实验设计需偏向于工程勘探方面。

在工程地震勘探的基础实验中，根据实验目的，设计实验参数，比较不同参数下所得的结果，引导学生加深对实验的理解。

例如，在面波勘探实验中，设计分析和对比不同偏移距和道间距采集的面波波形记录，不同偏移距和道间距的记录有什么区别。反射波勘探实验中，设置覆盖点数的不同，比较不同点数的记录有什么不同。地震映像勘探实验中，对地下不同的异常体进行勘探，从而了解地震映像勘探的特点。

目前，我院物探实验室的地震勘探室内物理模拟实验在建，室外的实验基地也在规划中。因此，当前的地震勘探实验课只能在室外空地进行。如室内实验室建成后，室内实验的重点在于体验物理模型实验的数据采集过程，认识直达波、一次反射波、面波等在出现时间、频率、速度方面的差异，获得对地震波的感性认识；掌握地震勘探数据采集观测系统的意义和实现方法[3，4]。

结合室内室外实验，构成物理模拟和野外实践结合的地震勘探实验课。

2. 实验的综合性

对于综合实验设计方面，根据工程勘探所遇到的问题设计实验。

例如，在工程勘查中，一般有较大的干扰，可以设计不同的干扰源：单频干扰，规则干扰，随机干扰。这些在浅层地震勘探中，是最主要的噪声干扰。因此，实验时，设计在地震数据采集过程中应该尽量避免噪声源的干扰。

例如，一些工程地震勘探涉及到的地震复杂的地质条件：（1）测区地形起伏大；常常是河沟纵横， 车辆无法通行， 各激发、接收点的埋置条件具有较大的差异。当采用多次覆盖技术时， 这些因素常常造成各记录道上的反射波到达时间不一致， 不利于同一CDP道集内的各记录道上的反射波进行同相叠加，增强记录的信噪比。（2）砂砾层分布广， 且厚度大。该砂砾层对激发能量产生严重的散射， 使得地震波能量衰减快， 高频成分吸收严重。（3）表层疏松， 潜水面深。当地震波通过疏松的表层介质传播时， 高频成分损失严重表层风化剥蚀严重， 且速度低， 横向变化大，地质构造复杂、受地质构造扰动的影响，地层破碎程度高以上这些因素都不同程度地影响了工程地震勘探效果。如何改进现有的工程地震勘探方法技术， 解决诸如江河大坝、大桥选址、山区隧洞或隧道勘查等一系列复杂地震地质条件下的工程地震勘探问题， 是许多工程地质、物探人员所十分关心的[5]。

（二）教学方法

1. 理论结合物理模型

为了让学生对于理论加深认识，室内物理模拟实验室建成后，在进行物理模拟实验时，学生可进行不同物理模型的实验。这样，学生在学习物理模型的超声波模拟实验时，加深理论原理的理解和认识。

在模型的设定中，让学生进行设计和选择，从而达到他们想要的实验目的。教师需要把握实验的步骤和结果，对实验报告进行批改。

2. 物理模拟结合室外实践操作

在完成物理模型实验后，再进行室外的实践性实验，这样有助于学生更深刻的理解。室外的实践操作，目的是让学生动手操作仪器，布置野外地震波接收系统，获得地震记录。实验过程中，不仅要让学生学习掌握仪器的操作方法、野外施工方法及组织施工等的感性知识，更重要的是加深他们对理论知识的理解。

3. 设置专门的地震实验选修课

学生根据兴趣，选择所要做的实验内容，老师给予指导。教师只提出要研究的问题，不提供具体的实验方法， 学生自己查阅资料， 设计实验方法步骤， 经老师审阅后进行实验， 记录分析数据， 最后提出实验结果。其目的在于培养学生独立思考和解决问题的能力， 开发学生智力， 通过循序渐进的方式，培养学生独立思考和解决问题的能力， 以及创新意识。

三、结束语

地震勘探课是勘查技术与工程专业的一门主要课程。地震勘探实验课是一个重要的环节。基于工程教育专业认证的背景下，着眼于实践能力和创新能力的培养，经过不断的自我完善和改革，实验教学工作将既注重基础的实验，又强化实验的设计性、综合性。通过地震勘探实验课程改革，可以加深学生对理论知识的理解，进一步提高学生的创新能力与综合实践能力。同时，也有利于提高教师的专业水平和能力，从而达到工程教育专业认證标准的要求。

参考文献：

[1]丁彦礼，张智，罗润林，等.“地震勘探”课程实验教学方法研究[J]，教育教学论坛，2015，23：240-241.

[2]苏瑛，甄树聪，周友新，等.基于专业评估认证的水质工程学实验教学改革[J].课程教学，2017，35：125-127.

[3]薛建，曾昭发，王者江，等.金属矿地震勘探物理模拟实验技术[J].吉林大学学报（地球科学版），2004，34（3）：464-470.

[4]薛建，黄航，梁文婧.工程与环境地球物理创新型开放性实验设计[J].实验室研究与探索，2015，34（8）：186-201.

[5]徐明才，王庆海，高景华.复杂条件下的工程地震勘探技术[J].勘查科学技术，1993：54-60.

[6]李爽，翟长海.适合于中国课程体系的地震工程学课程建设[J].高教学刊，2018（04）：73-76.

[7]付茂如，张平松，吴荣新，等.地学专业地球物理类课程课内实验教学认识[J].高教学刊，2016（01）：95-96.