地球物理类专业野外专业实习实验一体化模式的探索

马国庆 李丽丽

摘   要：地球物理是通过观测得到的重、磁、电、震等场的变化来研究地下物质的分布，从而解决地下构造、资源分布等问题。地球物理野外实习是对理论知识实践的重要环节，是发现和解决问题的主要过程。现今的地球物理实习是面向实际地质问题从数据采集、处理、解释的完整流程的训练，能很好地增强学生的野外技能，但是野外地质目标的位置、埋深、物性等是未知的，因为学生难以检验所反演结果的可靠性，学生难以清晰地认识地球物理不同方法的优缺点、分辨能力等问题，从而无法全面的了解地球物理方法。经过多年参与地球物理实习，摸索出地球物理专业实习实验一体化的教学模式，其通过在实习中增加野外实验环节来提高学生对专业的认知，在野外环境下通过预埋地质体的方式让学生利用仪器进行探测，对比不同采样点距、不同仪器对测量结果的影响，并对比不同方法反演结果与实际结果的差异，从而认识到仪器、采集方法、反演方法所存在的差距，发现和解决这些差距，认识到专业知识的差距和欠缺，从而引起思想的变化，达到学生实习综合训练的目标。

关键词：地球物理  实验  实习  一体化

中图分类号：P3-4                                  文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）02（c）-0199-02

地球物理学是一门实践性很强的学科，实践教学是其人才培养阶段不可或缺的重要环节。目前各个高校的地球物理实习大多注重数据采集、处理与解释的实质性工作[]，而对于学生理解问题、分析问题、解决问题能力的培养较欠缺，特别是缺少实际数据处理与解释结果真实性的验证，导致学生只是机械的操作与处理，并未能真正理解与及解决问题，缺乏一个明确的验证过程，并不能很系统地完成整个实习过程，在数据处理与解释中难以验证结果以及方法的应用效果，也无法判断结果的正确性，并不能有效地的举一反三，缺乏对知识的欲望和学习动力等，这样就无法很好的达到地球物理专业实习培养要求，所以这种实习模式对于接受高等教育的大学生来讲是不足的。

针对地球物理专业实习当中存在的上述不足，充分调动学生的学习积极性和对实际问题的解决能力，使学生的实践能力在解决实际问题的过程中得到充分的锻炼，为此提出地球物理类专业野外实验实习一体化的实习教学模式。在实习过程中开展预埋目标体的重、磁、电、震探测，通过该实验让学生实验点距、测量方式对结果的影响以及所测量结果与理论结果的差异，寻找差异的原因，对实验数据的处理与解释结果均衡来验证是否正确，让学生根据已知的地质目标设计勘探方法，评估数据的正确性与有效性，验证处理与反演结果的精度，充分调动学生的主观能动性，通过已知结果来推断未知，从而达到真正培养学生研究与解决问题的能力，为国家培养综合素质人才。

1  地球物理野外专业实习实验一体化模式

在我校现行的四年制地球物理类专业本科教学计划中，专业生产实习安排在专业必修课结束后进行，起着承上启下的重要作用，有助于学生理论与实践相结合，是地球物理专业学生进入工作岗位或继续深造的重要途径。地球物理勘探目前主要有重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、放射性勘探等，分别是以岩矿石的密度、磁性、电性、弹性、放射性等物理性质的差异为勘探前提。在课堂讲授完专业知识后经过野外实习来加强学生野外知识技能的训练，以及对课本知识的理解。目前地球物理勘探实习主要针对地球物理工作流程开展，涉及野外采集、数据处理、反演、解释等环节，使学生熟悉并掌握从施工布置、操作仪器采集数据、数据处理到反演解释整个过程。现今的实习模型学生仅仅学会了采用仪器完成地球物理勘探工作和数据的处理，并不知道所采用方法的准确性和实用性，以及所得到的目标的可信度，不能很好地为日后的工作提供借鉴和帮助。为了更好地培养学生解决实际问题的能力，提出地球物理野外专业实习实验一体化模式，对实习内容作出如下的调整，按照7天一个方法进行设计，以磁法实习安排为例（见表1）。

实验实习一体化的模式相对以往实习主要存在以下几个方面的改变：

（1）野外生产实习前引入野外实验。

按照正常的教学实习组织地球物理专业的学生参与生产实习，对实习的内容有所改变，通过在勘探区域预埋设地质体，根据地质体的大小设计数据的采样点距，正确使用仪器开展数据采集。

（2）通过实验结果明确实际测量中问题。

对比不同条件下异常与地质体的对应特征，由老师组织学生讨论出现不同的原因是什么，误差来自于哪里，点距不同、高度不同、环境干扰带来的误差的差异，例如磁法勘探时候遇到高压线交变磁场数据的特征，以及如何在数据采集、数据处理过程中去除误差。

（3）讨论结果、明确理论和实际的区别及注意事项。

实习后组织学生进行PPT汇报，重点要突出对于实验结果的认识和理解，讲述在实验环节如何去除干扰因素，如何减少計算结果与理论结果的差距，在后续的生产实习中在数据采集、数据处理与反演中应注意那几个方面，对于实验实习一体化模式有何建议。

2  以磁法勘探为例探索实验实习一体化模式的应用效果

本次实验和实习一体化教学模式于2019年6～7月在吉林大学兴城教学基地展开，东经120°06′至120°50′，北纬40°16′至40°50′。兴城地区前侏罗纪区域大地构造位置位于华北地台北部燕山沉降带东段。辽宁又是中、新生代时期中国东部大陆边缘活动带组成部分，属太平洋构造域，两大构造域交接复合，区域地质构造复杂。磁法的实验在空旷地区进行，主要是试验不同的采样点距、不同的采集高度对观测异常的影响，以及不同方式所获得数据反演结果的精度分析。其具体流程如下。

（1）在空旷地区进行已知位置、已知埋深、已知磁化强度的锤子的埋设;

（2）根據地质体分布特征进行点位的设计;

（3）按小组不同点距、不同测量高度的磁法数据采集;

（4）采用计算机绘制不同观测条件下的异常分布;

（5）根据测量结果可知，评估采用哪个高度进行实际数据的采集。

通过本次的实习与实验教学点，主要存在以下几个方面的提升：

（1）培养了学生求真务实、严肃认真的科学态度。

引入已知地质体的实际测量实验，在理论条件下可计算出预埋地质体在不同高度上的异常形态，通过野外环境下实际测量得到的异常，对比理论计算和实际结果的差异，寻找差距产生的真实原因，明确理论和实际的区别。

（2）勇于探索、不畏艰苦的工作作风。

常规的实习是直接获得一个观测高度上的异常，难以去探索观测异常与地质体之间的对应关系，而通过已知地质体的野外实验，明确了不同高度异常受何种因素的影响较大，学生通过多次的数据采样，培养了勇于探索的精神。

（3）培养了学生的动手、分析和解决野外实际问题的能力。

学生根据已知地质体的大小自主设计采样合理的点距和线距，并根据异常形态设计不同的采样高度，有效地理论联合实际，并分析异常的特征，推断地质体的解释，在综合分析问题方面得到训练和提升。

（4）巩固了理论教学内容，理论联系实际。

在本次实验中，明确了理论异常和实际异常的差距，以及不同异常所表征的地质体和背景异常特征，有效地将课堂知识转移到实际应用。

（5）使学生团队协作和表达能力得到了训练和培养。

本次实验是通过多人协作完成的，互有分工，通过协作来完成同一个实验，团队协作的能力得到培养。

（6）培养学生的计算机绘图、数据分析的能力。

异常结果的表达是地球物理实习中重要的环节，通过计算机软件形成图件，进而实现数据的分析。

3  结语

地球物理类专业野外实验实习一体化的模式可有效完善的地球物理类专业培养方案，提高学生的专业与研究技能，应对竞争激烈的就业市场。地球物理专业培养的是具备坚实的数理基础和较系统的地球物理学基本理论、基本知识和基本技能，受到基础研究和应用基础研究的基本训练，具有较好的科学素养及初步的教学、研究能力，能在科研机构、高等学校或相关的技术和行政部门从事科研、教学、技术开发和管理工作的高级专门人才。地球物理是一门实践性很强的学科，加强实践教学以提高学生的动手能力和处理实际问题、分析解决实际问题的能力，是对整个专业加深了解、拓宽知识面的过程，使之能更好地适应毕业后的实际工作，是一个非常重要的教学环节，也是进一步提高教学质量的重要途径之一。

参考文献

[1] 杨高学，李永军，杨宝凯.如何提高地质类大学生实习质量[J].中国地质教育， 2010（4）： 93-95.

[2] 林昌洪，谭捍东，佟拓.浅谈“应用地电学”课程野外实习教学改革[J].科技创新导报，2011（27）：188-189.

[3] 严哲.地球物理专业实习教学方法初探——以地震勘探为例[J].教法研究，2013（17）：84-85

[4] 肖锋，杜晓娟.重力与磁法勘探生产教学实习的思考与实践 [J].黑龙江教育（高教研究与评估），2016（10）：19-21.