《水工环物探技术及应用》课程的案例教学建设与运用

胡雄武　吴荣新　张平松

摘 要：水工環物探技术及应用课程具有理论性与实践性很强的特点，强化课堂教学是提高教学质量的一个重要环节。通过对该课程进行案例教学建设与运用，强化了学生对基本概念、基本原理和工作方法等重点内容的掌握，拓展了学生学习专业知识视野，提高了学生学习的积极性和主动性，进一步激发了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

关键词：物探；案例式教学方法；教学质量

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）06-0077-03

Abstract： The theoretical and practical studies are very important to the technology and application and of hydrology and environment engineering. Strengthen the classroom teaching is one of important steps to improve the quality of teaching. By the development and use of teaching case， the students' understanding of the key contents， such as the basic concepts， basic principles and working methods， and the professional knowledge field could be enforced and widen separately. On this basis， the student's enthusiasm for study and the abilities of finding， analyzing and solving problems would be further improved.

Keywords： geophysical prospecting； case teaching method； teaching quality

为深化专业学位研究生培养模式改革，构建符合专业学位特点的课程体系，加强案例教学，探索不同形式的课堂教学，切实保障专业学位研究生的培养质量，安徽理工大学于2017年开展了专业学位研究生案例教学建设的立项工作。安徽理工大学地质工程学科地球探测与信息技术研究方向至今已有近40年的教学与科研发展，尤其是在水、工、环等领域内的物探技术，其方法理论成熟、现场工作经验丰富、多年来接触的社会生产案例多，并且物探教研团队在前期教育部博士点基金、国家自然科学基金面上项目、青年项目以及大量的横向科研项目资助下，做了大量的研究工作[1-3]，对学科前沿的发展方向把握准确，可以为案例教学的技术理论和方法等奠定良好的基础。此次，学校开展的案例教学研究为《水工环物探技术及应用》课程创造了一个良好的契机，是对物探教研团队过去多年工作经验的总结和对科研成果的提取，是对改善物探课程教学体系及其建设的一个良好促进，是进一步对研究生运用所学基本知识和技能解决实际问题的能力和水平的一个本质的提高，因此积极将案例教学方法运用于《水工环物探技术及应用》课程的教学过程当中对提高研究生的综合素质具有较大的促进作用。

一、案例教学方法在物探教学中的重要性

案例教学是由美国哈佛法学院前院长C.C.Langdell于1870年首创，后经哈佛企管研究所所长W.B.Doham推广，并从美国迅速传播到世界各地，被认为是代表未来教育方向的一种成功教育方法。案例教学[4]是一种通过模拟或者重现现实生活中的一些场景，让学生把自己纳入案例场景，通过讨论或者研讨来进行学习的一种教学方法，教学中既可以通过分析、比较，研究各种各样的成功的和失败的管理经验，从中抽象出某些一般性的管理结论或管理原理，也可以让学生通过自己的思考或者他人的思考来拓宽自己的视野，从而丰富自己的知识。安徽理工大学地球与环境学院地质工程专业研究生培养工作开展较早，但从多年的教学实践来看，研究生专业技术的培养在理论与实践等方面尚有不足，为了更好的培养研究生的综合素质，建立案例式的教学方法将具有重要意义，《水工环物探技术及应用》课程作为研究生培养方案中的一门重要技术实践性课程，采用案例教学法将起到更为突出的效果。水、工、环是物探技术应用的几个重要方向，近几年来，具有地质工程或勘查技术与工程专业的国内高校，都在不同程度的支持和探索案例教学方法，并且这种案例教学的模式在物探技术教学过程中已基本形成[5，6]，是未来专业教育的重要研究方向，这在很大程度上反映出物探技术与专业实践之间具有很好的契合点，说明案例教学在物探方法技术教学中的重要性。

二、课程案例教学建设

安徽理工大学《水工环物探技术及应用》课程教学目标主要重在：1.使学生掌握水、工、环等领域所涉及地质介质的工程特性与特征物理量的关系；2.重点要求学生掌握弹性波检测技术及其应用、电法勘探技术及其应用过程中的理论基础、仪器设备、现场工作方法及数据处理与地质解译等；3.要求学生了解各种物探方法在水、工、环等领域的技术前沿和发展方向。围绕上述课程教学目标，结合我校物探教研团队的研究方向和技术特点，前期开展了10个教学案例的建设，主要从地质问题的分析与导出-物性差异分析与物探方法的选择-野外工作方案设计-野外数据采集-数据处理-地质解译这一主线对不同探测方法在水文地质、工程地质及环境地质以及地质资源勘探等领域的应用过程中所涉及的方法理论和工作技术等内容进行阐述。具体案例名称及知识要点如表1。

三、案例教学运用

（一）运用案例式教学法提高学生分析问题和解决问题的能力

现代地球物理勘探技术的发展，越来越注重理论与实际的结合，即实际中发现的问题先从理论上展开研究，理论上的研究结果再返回到实际中应用。现代物探技术教学也越来越提倡运用实际案例加深学生对课本知识的理解，提高学生联系实际发现问题、分析问题和解决问题的能力。如在讲解“反射波法”一节的内容教学时，笔者课前给学生分发了表1中有关案例3的材料，提示学生以地质问题为导向，以技术方法为手段，重点抓住方法技术原理、数据处理及解释等内容。通过这个案例资料的阅读，学生对城市区域活断层的概念、活断层引起的物理性质差异、反射波法的探测基础条件等有了深刻的认识。同时，学生就勘探过程中震源的选择、数据采集参数的设置、现场观测参数的设置以及观测系统的建立等方面提出了一系列问题，并展开了更深层次的热烈探讨，引发学生主动去查找浅层地震反射波勘探规范及有关文献资料。在“面波勘探”一节内容教学时，笔者在课堂上引入了案例2。这则案例讲述的是通过岩溶铁路路基的地质与地球物理调查，分析获得面波探测方法应用的物性基础条件，结合现场测试获得地震波信号并进行F-K变换、频散曲线拾取等处理步骤，获得路基地质体的波速分布范围，结合已有地质剖面等资料，分析路基岩溶的分布位置及埋深等。通过这则案例的学习，学生对面波的传播特征和发育规律等方面的知识提出了很多的问题，提升了思考空间，激发起学生的热烈讨论。在“高密度电法”一节内容教学时，笔者引入了案例5。通过这则案例，学生们对水库渗漏造成的潜在威胁有了一定的认识，并围绕如何能快速有效的检测渗漏通道进行了探讨，最后认为高密度电法具有对渗漏通道反映灵敏，是当前解决这一问题的最佳地球物理方法。同时，对该方法的工作装置及解释方法进行热烈探讨，较深入的掌握了高密度电法不同工作装置之间的优劣特点、数据反演的处理流程、地质解释原则等内容。除此之外，围绕《水工环物探技术及应用》课程的教学内容，在课堂教学过程当中，通过动态的引入教学案例，激发了学生的学习兴趣，提高了学生分析和解决问题的能力。

（二）案例式教学过程中要善于引导学生

针对《水工环物探技术及应用》课程的教学内容，笔者从生产生活实际出发，积极建设教学案例，注重理论和实际的内在逻辑关系，做到条理清晰、层次分明、语言生动。在讨论问题的设计中既要融入基本知识和基本概念，侧重重点问题和主干内容，又要发散开放、旁征博引。另外，在课堂组织方面努力营造宽松、包容的学习气氛，充分调动学生的主动性和积极性，鼓励学生各抒己见和观点交锋，积极引导学生有目的、有计划地完成教学内容，从而促进学生发现问题、分析问题和解决问题等能力的提高。

四、结束语

为探索不同形式的课堂教学模式，切實保障专业学位研究生的培养质量，笔者及所在教研团队积极开展了案例教学的建设工作。以《水工环物探技术及应用》课程为例，围绕该课程教学内容，从生产实际出发，构建了10个教学案例，通过在课堂教学过程中运用，强化了学生对课程重点和难点内容的理解和记忆，促进了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力的提高，更好的激发了学生对该课程学习的积极性和主动性，从而有效改善了课堂教学质量。

参考文献：

[1]胡雄武，张平松，严家平，等.坑道掘进瞬变电磁超前探水解释方法的改进研究[J].岩土工程学报，2014，36（04）：654-661.

[2]吴荣新，刘盛东，张平松，等.地面钻孔并行三维电法探测煤矿灰岩导水通道[J].岩石力学与工程学报，2010，29（S2）：3585-3589.

[3]张平松，刘盛东，吴健生.坑道掘进空间反射波超前探测技术[J]. 煤炭学报，2010，35（08）：1331-1335.

[4]黎志东，徐志凯.启发式等三种教学方法在医学微生物学教学中的应用[J].微生物学通报，2015，42（01）：218-222.

[5]程勃，吕玉增，丁彦礼.案例教学法应用于“工程物探”课程教学的探索[J].教育教学论坛，2015（45）：248-249.

[6]马火林，潘和平，骆淼，等.“地球物理测井与井中物探”课程教学实践和认识[J].中国地质教育，2015，24（01）：66-69.

[7]沈丽琴，唐妍，李东君.任务驱动式案例教学模式在专业核心课程教学中的探索与实践[J].高教学刊，2017（09）：98-99.