工程教育专业认证背景下“重磁勘探”课程实验教学改革

侯征 陈雄 杨贺龙

[摘 要] “重磁勘探”课程是勘查技术与工程专业核心课程之一，具有较强的理论性和实践性。按照工程教育专业认证要求，要持续加强学生实践能力和创新能力的培养。基于工程教育专业认证背景下的标准，在进一步明确“重磁勘探”课程理论及實验课程教学与毕业要求指标点支撑关系基础上，对“重磁勘探”课程实验教学内容、实验教学方法进行改革，着眼于学生实践能力和创新能力的培养，通过实验教学提高学生学以致用，发现问题、分析问题和解决问题的能力。

[关键词] 重磁勘探;实验教学;工程教育专业认证;教学改革

[基金项目] 2019年度河北地质大学教学改革研究与实践项目“工程教育认证背景下的地球物理勘探专业课程实验教学改革研究与实践”（2019J26）

[作者简介] 侯 征（1980—），男，内蒙古呼和浩特人，博士，河北地质大学地球科学学院副教授，主要从事地球物理理论及教学研究;陈 雄（1986—），男，河北石家庄人，博士，河北地质大学地球科学学院讲师，主要从事重磁勘探理论及教学研究;杨贺龙（1988—），男，山东聊城人，博士，河北地质大学地球科学学院讲师，主要从事地震勘探理论及教学研究。

[中图分类号] G642.0   [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）34-0063-04   [收稿日期] 2021-04-15

工程教育专业认证是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础，是提高我国工程人才培养质量的基础和保障[1]。河北地质大学勘查技术与工程专业积极开展工程教育专业认证的相关工作，以此为契机，推动我校勘查技术与工程专业核心课程的实验教学改革，保证毕业生能够满足市场要求，提升毕业生的培养质量。

“重磁勘探”是勘查技术与工程专业核心课程之一，其教学目标是通过课程教学使学生系统了解地球重力场和磁场的基础理论，掌握重力和磁法野外勘探方法，能够运用重磁数据处理与转换方法及正反演技术解决各种地质问题，为从事地球物理应用及研究工作打下坚实的基础[2]。“重磁勘探”课程中的实验教学是整个课程体系中的重要环节。实验教学主要分为两部分内容，一是仪器操作及数据采集，通过实验使学生了解重力仪和磁力仪的基本原理和结构，熟悉目前主流重力仪和磁力仪的操作流程，掌握仪器的各项改正观测和野外数据采集;二是数据处理与解释，通过实验使学生掌握重力数据和磁法数据的预处理及异常获取、重磁异常处理与转换、简单形体的重磁正演计算及重磁异常的反演与解释方法[3]。实验课与理论课程联系紧密，教学过程要相互呼应、完美衔接，因此，要根据课程总学时合理安排实验课程的内容及学时。河北地质大学目前是将数据处理与解释部分单独开设了一门“重磁数据处理与解释”课程（32学时），因此，“重磁勘探”课程实验教学内容主要是仪器操作及数据采集。为合理安排“重磁勘探”实验教学学时和教学内容，取得实验教学应有期望，河北地质大学勘查技术与工程教研室对“重磁勘探”课程实验教学环节进行了改革和探索。

一、“重磁勘探”实验教学内容设计

按照OBE教学系统运行逻辑关系，课程体系构建要为实现毕业要求服务。按照《工程教育认证通用标准解读及实用指南（2020版，试行）》给出的毕业要求12个指标点，“重磁勘探”课程对毕业要求中的指标点4（研究）具有较高的支撑度。河北地质大学勘查技术与工程专业培养方案对指标点4（研究）按照能力形成的逻辑“纵向”进行了分解，其中分指标点4.3：能够根据勘查方案构建野外工作方法，安全开展野外观测工作，正确采集观测数据，需要设计适宜的“重磁勘探”实验体系及教学内容来实现。实验内容主要结合野外生产流程和相关规范要求进行设计，实验内容包含重力仪器认识与操作、重力仪格值标定、重力仪性能试验、重力基点联测、重力测点布设和重力观测、磁力仪器认识与操作、磁力仪性能试验、磁力测点布设和磁力观测。我们对“重磁勘探”实验教学内容进行重新设计，设立了6个实验项目，重、磁方法各设计了3个实验项目，实验内容基本涵盖了野外数据采集工作全过程（表1）。

二、“重磁勘探”实验教学组织

工程教育专业认证突出的是培养学生利用各种工具、手段解决工程中的复杂问题的能力。根据这一指导思想，“重磁勘探”实验教学内容的设计要引导学生全面深入了解重磁仪器、野外工作前仪器所需的性能校验内容、数据采集过程等，从而增强学生对“重磁勘探”课程的理解，培养学生解决实际问题的能力。

（一）重力仪器认识、操作和重力仪格值标定实验

重力仪器认识和操作部分，采用演示方法，让学生了解仪器的操作步骤和注意事项。重力仪格值标定采用模拟方法，选定两处位置作为国家重力标定点。我校仪器为CG-5型重力仪，因此采用双程往返观测法，观测路线：1→2→2→1……。重力格值校正系数按公式（1）计算。

式中：kb为某台重力仪的格值校正系数;？驻G为重力基本点间的重力差;？驻g实测为某台重力仪观测结果的平均重力差（重力增量值）。按照规范要求合格读格差的数量不少于6个，实验分小组完成，每小组完成一个独立读格差的观测。

（二）重力仪性能测试实验

重力仪性能测试实验包括静态试验、动态试验和多台仪器一致性试验三部分内容。正常重力仪静态实验要求连续观测时间不少于24小时，读数间隔为30分钟;动态实验时间不少于10小时，两点间重力差不小于3×10-5m/s2;一致性实验点数应不少于30个，相邻点间重力值的变化一般要求大于1×10-5m/s2。实验课无论从观测时长还是场地条件，很难满足上述要求，因此，重力仪器性能测试实验采用模拟方法开展，采集时间按比例缩短，目的是让学生了解仪器性能实验的原理，掌握采集过程。

（三）重力基点联测和重力普通点观测实验