海洋科学专业《地震勘探原理》课程教学改革探索

谢辉　石红才　蒲晓强

【摘 要】《地震勘探原理》是广东海洋大学海洋科学（海洋地质方向）专业的专业限选课，理论性强，内容抽象，公式繁多，学习难度大。如何在有限的学时里让学生掌握本门课程的精髓是所有任课教师的第一要务。近年来，笔者对该课程的教学内容、教学手段以及考核制度等方面进行了一些改革和探索，取得了良好的教学效果，受到了广泛的好评。

【关键词】海洋科学;《地震勘探原理》;教学改革

中图分类号： P631.4-4;G642.0文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）19-0134-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.064

由海洋大国逐渐转变成海洋强国是我国必然的发展趋势。因此，为了适应时代的发展需要，很多高校纷纷设立了海洋学院。广东海洋大学（以下简称“我校”）是广东省人民政府和国家海洋局共建的省属重点建设大学，具有“学士、硕士、博士”完整学位授权体系，属于广东高水平大学建设范围的高校。我校在2007年建立了海洋科学专业，2009年成立了海洋与气象学院，并在2013年获得了海洋科学一级学科博士点。我校海洋科学（海洋地质方向）于2014年开始招收本科生，目前海洋地质方向的第一届本科生已经毕业，就业情况良好。海洋科学的研究离不开地球物理手段，而地震勘探则是海洋地球物理手段中最常用的也是应用最为广泛的手段。因此，《地震勘探原理》课程成为了海洋科学（海洋地质方向）专业的核心课程之一。学习好本门课程将对学生的考研和就业都具有重要的意义。

地震勘探是国内外应用地球物理领域中应用最为广泛的一种地球物理方法。通过本课程的学习使学生掌握地震勘探的基本原理，理解地震勘探的基本方法（包括野外数据采集、地震数据处理、地震资料解释方法及其应用等知识和技能），了解地震勘探的国内外发展现状及趋势，为学生将来从事地震勘探相关科研与管理工作打下必备的专业理论基础及掌握必要的专业基本知识和技能。

地震勘探是用地震波的基本理论来研究地球深部结构、勘探矿产资源、了解近地表地质结构的一门交叉应用科学。地震勘探的基本原理是通过人工激发所产生的地震波在地壳内传播，当遇到岩层的分界面时可以产生反射、折射等物理现象，利用地震仪在地面将反射及折射的地震波接收并记录下来，经过分析和研究波的传播路程和旅行时间，推算发生弹性波反射或折射的岩层分界面的埋藏深度和形状等要素，从而认识地下地质构造，寻找油气圈闭等[1-2]。

由于该课程公式繁多、理论抽象，学生们往往会感到枯燥难学，容易失去学习兴趣。因此，如何在有限的学时里让学生掌握本门课程的精髓，达到教学要求是任课教师所面临的一大难题。尤其是近年来教育部再三强调大学教育要重视本科教学，以“本”为本，本科教学必将越来越受到重视，本科教学质量也必须有个质的提升。笔者通过近几年的教学实践，在该课程的教学内容和教学方法等方面进行了一定程度的改革和探索， 取得了良好的教学效果，受到了学生地好评。

1 教学内容突出教学主线，化繁为简

我校《地震勘探原理》课程的总学时为48学时（3学分），其中理论课时40学时，实验课时8学时。在本门课程学习之前学生已经学习了《数字信号处理》和《地球物理学概论》，后续课程为《地震资料处理》和《地球物理测井》等课程。本门课程教学内容丰富，公式繁多，理论性极强，之前大多数学生都反映学习难度大。笔者通过近几年的教学发现不断在教学过程中穿插主线内容有利于学生的理解和记忆，提高学生的学习兴趣。地震勘探原理虽然公式繁多，内容抽象复杂，但无非是介绍地震勘探的三大内容：野外数据采集，室内资料处理和地震资料解释。因此，在教学过程中，不断提醒学生本门课程主要的学习内容以及正在学习的是哪一部分内容，有利于学生的理解和记忆，提高教学的效果。另外，虽然本門课程的公式繁多，但其实大多数都是简单的三角函数关系。比如，无论是单层还是多层界面的反射波和折射波等时距曲线公式其实都是由三角函数关系导出的。因此，以三角函数关系为基础，逐一分析各种地震波的时距曲线特征，将复杂繁多的数学公式都放到一个三角形中进行讲解，可以化繁为简，方便学生理解，提高学生的学习兴趣。具体教学过程中可以以单层水平界面为例，让学生在课堂推导单层水平界面的反射波时距曲线并说明其特征，加深学生对时距曲线的理解和认识。

2 教学手段灵活多样，化抽象为具体

多媒体教学已成为大学教学的主要教学手段，但是教学过程的具体开展对于不同的教师有不同的风格[3-5]。上课一味地照本宣科很容易使学生觉得枯燥乏味，失去学习兴趣。灵活多样的教学方式容易引起学生的学习兴趣，提高教学效果。笔者通过近几年的教学发现在讲解不同部分的内容时采取不同的教学手段能起到较好的教学效果。比如在讲解地震波运动学内容时，由于有很多关于时距曲线的公式，可以采取板书的形式进行讲解，同时也要求学生在纸上进行同步推导，加深学生的学习体验。在讲解地震野外数据采集内容时，可以播放关于地震采集、施工等现场的视频进行讲解。视频直观具体，可以使抽象的内容具体的显示出来，有利于学生对地震野外数据采集过程的理解。在讲解地震波的速度内容时，重视基本概念的讲解，并重视对比分析。地震勘探中用到的地震波速度有很多种，很容易引起学生地混淆。比如平均速度跟我们平时理解的平均速度不同，地震波的平均速度要求的是地震波垂直穿过地层产生的速度。这往往与在三角函数关系中利用到的速度概念是不一致的，但与零炮检距测量所获得的速度等效。另外，均方根速度在讲解时也要重点体现加权平均和均方根的概念，叠加速度在讲解时要重点说明最佳叠加效果的意义。最后，要重点对比分析各速度的相互关系，比如在不同的介质条件下，叠加速度与其他速度的关系等，必要时候可以采取慕课形式进行此知识点的讲解。最后在讲解地震资料构造解释的时候最好在计算机房进行。通过一边理论讲解一边实际操作，让学生真正掌握地震资料构造解释的方法以及理解地震时间剖面的特征。同时在整个教学过程中，PPT多媒体课件辅以精美的图片和视频，偶尔对走神的学生进行提问，时刻吸引学生们的注意力，可以取得良好的教学效果。

3 理论与实践相结合，重视实验教学

作为一门理论性和实践性都很强的专业课程，《地震勘探原理》的实验教学必不可少。本门课程的实验课总共安排了8个学时，共两次实验课，每次4学时。笔者根据理论教学的主要内容设计了两个实验：一是地震子波及合成一维地震记录;二是地震资料构造解释。因为笔者发现，对于初学者来说，地震记录到底是怎么形成的一直是个非常抽象的概念，设置地震子波及合成一维地震记录这样一次实验课可以让学生直观地认识到地震记录的形成过程及其影响因素。另外，地震资料构造解释是本门课程的直接目的，但是构造解释需要不断地实践才能够掌握。因此设置地震资料的构造解释这样一次实验课可以让学生直观地认识地震资料构造解释的过程并逐渐掌握构造解释的基本技能，具体见表1。理论课程中一些是重点而又难以理解的内容通过实验过程来完成，可以让学生对学习内容有更深地理解和认识。

表1 地震勘探原理实验内容表

4 完善考核制度，保障教学效果

考核是检验教学质量和教学效果的重要一环，因此建立合理的考核制度，是保障教学效果的重要手段。考虑到《地震勘探原理》是一门理论性和实践性都很强的专业课程，结合我校文件要求，笔者制定了以下的考核内容：平时成绩（20%）、实验成绩（20%）和期末考试成绩（60%）。其中，平时成绩包括考勤、课堂表现和课后作业，实验成绩包括实验报告和实验课堂表现，期末考试采用闭卷考试（考试难度参考历年考研真题）。为了能够有效地考查学生的学习效果，同时考虑到学生成绩的差异性，笔者设置了不同的考试题型，主要有：名词解释（24分）、选择题（16分）、判断题（10分）、计算题（20分）和论述题（30分）。

5 结束语

笔者自从2016年开始担任我校《地震勘探原理》课程的主讲教师，经过几年来的教学改革和探索，该门课程受到了学生们的广泛好评。教学效果评分位列我校海洋科学系教師排名前列。值得一提的是，海洋科学行业比较艰苦，而我国海洋科学行业起步较晚，发展相对较慢，就业不是很乐观，这些负面消息难免会影响学生学习的积极性，甚至产生消极抱怨的态度。因此，笔者在授课之余，经常以自身经历来激励学生，引导学生积极向上，并会经常给学生们讲解历届学生成功考研和就业的例子，激发学生们的学习兴趣。

【参考文献】

[1]陆基孟，王永刚.地震勘探原理（第三版）[M].青岛：中国石油大学出版社，2014：1-20.

[2]刘天佑.地球物理勘探概论[M].北京：地质出版社，2007：241-274.

[3]宋先海.“地震勘探原理”教学优化设计与教学方法探索[J].中国地质教育，2015，24（2）：40-44.

[4]宋先海.基于PBL教学模式的《地震勘探原理》课程教学方法改革与实践[J].教育教学论坛，2017，24：230-232.

[5]张大洲，熊章强.“地震勘探原理”教学中引入数值模拟方法的探索[J].创新与创业教育，2015，5（5）：54-56.