地球物理实验模块化设计探讨

张雅晨　勾福岩

摘 要：所谓地球物理学，主要是指遵循相关的物理理论对地学问题进行处理，结合地球内部圈层结构、重力场形态等建立对地球本体的认识，采取科学合理的勘探方式。与此同时，地球物理学科还被称之为定量学科，方法有着较强的数学逻辑和物理定量，从实质上来看，要想获取准确的地球内部结构数据，就应当引进物理方程方式，此种方式效果极高，有利于为动力学模型的制定提供一定的帮助，而且数理逻辑性极强。在当前地球物理课程开展期间，最为关键的一方面是必须确保学生对地球物理知识点有个全面的掌握，深入探究地学模型基本参数，科学合理的设计教学模块化，以此帮助学生掌握更加充足的知识点。

关键词：地球物理试验教学;模块化设计;探讨

中图分类号：P3-4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）06-0253-02

0 引言

地球物理学属于集物理理论与数学分析方式为一体解决地学问题的交叉性学科，基于此，在设置专业课程的过程中，必须注重理论和实践为一体。而实验教学是地球物理专业课程的主要教学内容，将岩石物性测试和现场资料相互联系起来，可以形成完善的教学体系。除此之外，实验工作必须与课程教学框架结构相互联系到一起，创建地学问题与物理过程的关联，从而加深学生对理论知识点的掌握，以此提高教学质量。

1 教学实验模块设计方案的制定和设计思路的落实

基本的操作原理表现为全面探究地表地球物理场情况，在分析的同时掌握各项数据，这些数据涉及到的环节有很多，具体表现为地球内部结构、运动情况等使用数学物理的方式解决各项难题。也就是说，引进物理方程方式，应用此种类型的方式来明确具体的内部结构定量参数，制定相关的动力学模型。现阶段全面实行地球物理学专业工作的实质性目的是为了让学生进一步了解到地球物理学和内部结构组成情况，将物理参数模型和物理过程模型相互联系到一起，然后从信息中获取地球内包含的内部信息，进而结合实际情况制定完善的地球内部各项参数模型，依照以上思路开展教学工作，从中看出，学生只有认真探究教学实验设计模块中的各项操作原理以及相关内容，树立正确的思维理念，才能够更好的进行学习，实现学习水平和质量的提升，最终掌握诸多的知识点[1]。

依照地球物理课程内容以及实验教学设计要求来看，针对于地球物理基础课程教学实验工作开展情况进行合理的划分，可以将其分成多个方面，分别是：第一，岩石参数的测试模块;这种类型的模块能够明确地球物理层的特点，使其和介质物性有效结合。第二，实验模块;该项模块可以对地理学问题进行判断和探究，然后也能够和地球物理产特征相结合，第三，观测资料处理分析模块;有利于为地球物理参数模块的制定提供良好的依据，从中掌握到地学问题。在这一阶段中，第一种测试模块在后两项模块中占据着主要的位置，有助于将地表地理物理场和地球内部结构相结合。模块三对资料处理分析期间是以模块二中的物理场信息为主的，结合地球内部空间分布现象来构建规范性的参数模型，以此实现相应的目的。本文结合具体情况，简单对这三项模块的设计情况进行了探究：

1.1岩石物性参数测试

对于岩石物性参数中的测试试验模块来讲，大体上包含了多个方面，复杂性极高。当前阶段，开展实验工作是加大学生对地表地球物理场的认识程度，掌握到地表观测物理场空间产生变化的主要原因是因为不同物质和物理结构组合形成了地球内部岩石，因此具备的性质不一样，处于地下空间内有着不相同的分布形态，所以发生了变化，此种现象被称之为地球物理场的异常场分布。

在该项实验环节中，观察岩石样品为主要的内容，主要是从岩石样品结构和差异性等方面入手，进行详细的观察，学生通过测试不同类型的岩石样品能够掌握到不同岩石之间的数量差别以及结构差别，还有对物性参数产生的一系列影响等，从而创建地学模型参数化理念。

1.2地球物理场观测实验

实施实验的主要目的是为了将地表物理特征量以及地下介质物理特征相互联系起来，依照具体的操作原理以及规范性的方式进行实验，明确认识到进行地球物理探測的主要目标，从而更好地应用地球物理。本文以在课堂中开展的全极化探地雷达实验举例说明，由学生在室内物理模拟测试，取得交叉和共极化响应信息，随后在室外通过目标金属板和角反射器的正演模拟，将正演模拟与室内物理模拟测试结果作对比得到其一致性信息。此项实验能够通过探地雷达将浅层地震探测实验的操作原理和应用更为清楚的表达出来，学生采取该实验能够了解到地球物理场观测实验的具体方式。全极化探地雷达实验，如图1所示。

现阶段，当实施物理场观测实验工作的过程中，首先需要依照具体情况来制定合理的方案，加大室外测量力度，这是非常重要的，等到制定了有关的野外测量目标计划以后，学生按照野外测量环境以及具体的测量效果等合理优化方案，将该项方案落实于具体实践环节中，采取室外测量的模式来优化工作流程，归纳相关知识点，让学生根据自身掌握的理论知识解决各项难题。此种类型的实验有利于激发学生的学习积极性。

1.3观测资料处理实验工作的开展

对于地球物理来讲，本身有着极高的复杂性和观测性，具体的观测要点涉及到了多方面，比如地震资料，相关人员应当将相关资料整合到一起，确保完善性，全面掌握物理场中的各项要点，借助该项实验工作帮助学生更加全面的掌握物理场观测资料中的诸多知识点，认识到参数物理模型和地学问题之间存在的差别，帮助学生结合自身所需的知识点来解决各项问题。此项环节具体分为对数据进行观测，然后采取预处理的方式，整合观测的资料，进一步研究。

（1）进行观测数据的预处理实验部分训练，能够帮助学生判断以及认识到观测资料中包含的物理场信息，具体涉及到了引起的噪声等，依照实际情况选取最佳的设备，全面处理数据，比如天然地震内的频谱特征，数字滤波的运行原理等，在实验期间，学生还应当借助工具软件来分析时间信号。