基于案例式教学的地震解释课程群教学改革与实践

汪佳蓓，赖富强，李小刚，何加成，陈青，刘营

（重庆科技学院 石油与天然气工程学院，重庆）

一 引言

2018 年9 月，教育部印发了《教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》（教高[2018]2 号），在“构建全方位全过程深度融合的协同育人新机制”中明确提出“综合运用校内外资源，建设满足实践教学需要的实验实习实训平台”[1-2]。同年12 月，重庆市制定了《重庆市高水平本科教育建设专项行动计划》，该计划将“建设满足实践教学需要的实习平台”列为建设重点与专项任务，并指出应加强实践育人平台建设，大力推动与行业部门、企业共同建设实践教育基地，综合运用校内外资源，建设实践教学所需的实训平台[3]。重庆科技学院在高水平新工科高校建设方案中指出，抓实实践教学实施环节，积极推进线上线下混合式教学改革，推进教育教学与实践深度融合，充分体现了实践教学是教学改革的重中之重[4]。

“地震解释”课程群是多门理论和实践课程共同组成的一个以解决地下地层构造特征、地层特征和岩性特征的专业课程群，该类课程以理论与实践深度结合为主要特点，学生通过理论知识的学习和掌握，逐步可以对实际数据的独立分析、处理和解释，以达到培养学生“解决复杂工程问题的能力”，但常规纯理论课教学方法已经无法满足培养学生“解决复杂工程问题的能力”，急需通过多种实践性强的授课模式，改善提高学生的实践水平。案例式教学法是指在教师的指导下，学生通过对案例的思考、分析、研究和辩论，并对问题做出判断和决策，达到提高学生思考问题、分析问题和解决问题能力的一种教学活动过程[5]。地震解释课程群由于具有很强的实践性，常规理论课模式效果欠佳，因此本次引入案例式实践教学课程模式，通过油田实际案例的操作和实践，以此提高学生综合应用水平。

二 地震解释课程群教学现状

（一） 理论教学知识点零散

在常年的地震资料综合解释课程的教学中，学生反映较多的问题是地震解释课程群知识点繁多，无法形成很好的串联理解和记忆。由于地震解释课程群属于专业教育课程，学生在进入大学高年级才开始系统学习专业课，因此对专业课缺乏很好的理论背景知识；同时对专业课的知识点的应用上也缺少实际操作经历和能力，导致对众多的知识点不能很好地串起来，形成了知识点孤立记忆、知识点理解较差且学完就忘的情况，因此地震解释课程群的知识点直接以理论授课的形式进行讲解，对于学生来说比较抽象，对于学完后能用来解决什么问题非常模糊，因而在实际应用中就更加无法很好地运用。再者此类专业课程往往集中开设在大三，地震解释类相关的专业课程繁多，学生针对不同课程之间交叉整合能力较弱，出现了知识点混乱理解的情况。这些都导致了按照常规纯理论课的教学模式效果较差，不适合地震解释类课程的教学。

（二） 实践教学课时量较少

教学研究表明，在实践教学中让学生运用所学的相关课程知识参与实际工程和科研实践，能够提高其发现问题、分析问题、解决问题的能力[6-7]。地震解释类课程是属于应用型很强的课程，最终检测学生学习好坏的标准是在利用实际地震资料开展解释时，学生是否能够将学过的知识点正确的应用在实际资料解释中，并得出准确的解释结果。因此这类课程对学生的实际操作能力要求较高。但限于课程课时量的限制，课程的实践教学课时相对较少，不能够满足学生对实际地震资料应用的要求。如何在有限的课时教学量下，最大程度地提高课程的教学效果，是地震解释课程群教学中一直关注的问题。案例式教学方法可以较好地融合理论课时和实践课时内容，实践课时以案例为依托开展实操训练，理论课程以案例为背景开展课堂讨论和教学，将两者的内容有机地结合起来，发挥更大的效果。

（三） 学生自主操作能力不足

实践教学学时的限制直接影响了学生的自主操作能力。作为地震解释类课程的实践内容，大部分都是需要在人机交互解释工作站上进行上机实践和操作。工作站的应用对于初学者来说，难度较大，操作程序相对繁琐，需要学生花费较多的时间和经历才能熟练操作。而学生又是初次学习专业课程，对课程知识点的理解尚处于初次接触阶段，更无法短期内熟练掌握专业软件的使用。因此学生的操作水平很难再短时间内大幅度提升，需要长时间使用才能达到熟练应用和理解的程度。因此基于上述的种种问题，地震资料解释课程群决定以“案例讲解+实际操作”相结合的模式，通过将油田实际案例地震解释的方法和流程的讲解，融入到实际课堂的知识点讲解中，再结合有限的实践教学训练，以此通过实际案例的讲解和操作，来加强地震解释课程群的学习效果。

三 案例式课程教学改革措施

（一） 建立案例数据库共享平台

在全国高校重视工程教育专业认证的背景下，高等工程教育专业认证的毕业要求达成度评价是我国高等工程教育专业认证工作中的核心部分，而“解决复杂工程问题的能力”又是毕业要求中的关键所在[8]。“培养解决复杂工程问题的能力”就是要求高校工程专业紧密联系实践，在培养方案的制定、实践教学环节的加强、实验室平台建设等多方面都必须进行探索和尝试。通过以“复杂工程问题”为目标，加强实习基地的横向联系、搭建学生创新实践平台、加强实验室建设和产学研平台建设、紧扣“培养解决复杂工程问题的能力”的主题，开展适应我国工程教育新形势的专业改革。地震解释课程群是综合性实践性课程，是真正要求培养学生运用知识解决实际问题的能力。本次案例式教学改革措施之一就是建立案例数据库共享平台，通过将油田实际地震解释数据经过处理后，转化为可供学生参与实践的教学案例数据并建立地震解释数据库，让学生在理论知识学习与实践操作的交融中进行学习操作，这样可以让学生通过参与实践教学和工程实践来加深对地震资料解释方法原理的理解和认识，可以让学生对实习、实践中遇到的各种地质难题结合地震解释技术加以分析研究，对提高学生“培养解决复杂工程问题的能力”有很大帮助。

（二） 融入案例让学生分组讨论

在开展案例教学时，教师首先将课程章节知识点融入案例中，再给出案例，让学生在课堂上以分组的形式开展分析、讨论，并寻找问题的解决方案，最后在课程实验中进入案例数据库共享平台进行实践操作，让学生对相关章节的案例进行实际解释和操作，从实际数据的解释中学习对应的知识点如何进行应用，这样不仅能加强学生理论知识的理解能力，更能够通过实践操作加强学生实践能力和问题分析能力。比如在讲解地震资料断层解释实验课时，教师提供研究区地震资料，指定需要进行分析的目的层，并告知学生构造背景，让学生利用地震勘探原理相关课程中所学的知识，提供如何进行断层解释的详细方案，并分析如何获得最终的断层平面分布图。通过多次的试验，这种融入案例的教学方式获得了学生更好的反馈和评价。

（三） 以赛促学，以赛促教

学生的实践能力可以有效检验学生理论知识掌握的程度。现阶段勘查技术与工程专业对口的大赛比较多，比如全国大学生油气地质大赛、全国大学生勘探地球物理大赛、全国大学生地质技能竞赛、全国大学生测井技能大赛等等，以专业类的大赛为依托，积极引导学生参赛完赛，能够有效地调动起学生学习专业课的积极性，自主钻研专业课的知识点并在大赛中实现有效的应用。同时大赛的题目正好也可以作为案例式教学的案例依托，可以丰富案例资源库的案例数据。在学生参赛完获奖后，让参赛学生在课堂上讲解自己的案例，正好利用翻转课堂形式，让学生为主导进行讲解，与同学们分享参赛时候遇到的各类问题及思考出的解决方案，教师作为辅助，归纳总结学生的问题并给出学生思考的空间，这极大地激发了学生学习和参赛的热情。此类案例式教学不仅增强了学生学习专业软件的热情，同时锻炼了学生的实践操作能力，有效实现了“以赛促学，以赛促教”。

四 案例式教学改革的特色与创新

（一） 案例数据库中设置了多种不同沉积环境下解释案例供选择

本次案例数据库中建立了不同沉积环境下的资源库，方便教师和学生根据不同课程的需求选择数据不同沉积环境下的数据库开展案例的实践教学。在进入是案例数据库后，可以在一系列不同沉积环境下的地层特征进行对比和选择（图1），图中列举了四种沉积环境下的地震数据类型，包含二维湖泊数据、三维冲积扇体数据、三维岩溶相数据和三维三角洲相数据。可以针对课程章节需求选择相应的数据库，在数据库下面进行操作和练习，从而对数据进行有目的的查看和分析。不同沉积环境的数据库设计，增强了地震解释不同课程群之间的关联程度，教师可以根据需求选择对应数据库，学生也可以在不同课程的实践教学上找到契合点，更有利于课程群之间的融合，也利于学生对不同课程知识点的整合。

图1 不同沉积环境下的案例展示

（二） 案例中融入三维地震可视化技术，可以直观地查看地层特征

传统理论课程教学大多通过图片形式展示地震剖面讲解对应知识点，学生参与度低且不直观，很难达到好的效果。在本次案例式教学中，利用真实的油田地震解释案例或者各类大赛的真实案例，进行课程的理论和实践教学。在理论教学中可以融入上述地震解释案例，增强理论课程的直观性和趣味性；在实践教学中，可以直接以上述解释数据作为实操数据，学生可以在数据库中对真实的数据进行处理和查看，可以在三维可视化技术的辅助下，直观地参与进来对数据进行操作和分析，利用三维可视化技术让可以让学生更直观地感受地下地层特征。该教学方式相比传统的理论课授课模式，能够更加生动地呈现出地下地层特征，帮助学生更好地理解地震解释的相关知识点，并应用到实践操作中。这种教学模式可以更好地获取学生对课程的关注，同时也有利于提高学生地震资料解释综合实践与创新能力。

（三） 以校企共建的实验室作为依托，融入仿真系统

本案例式教学实践平台依托于重庆科技学院与中石油东方地球物理公司共建的实验室，以培养具有高水平的良好竞争力的高级石油勘探人才为目标，具备良好的技术支持背景。本平台致力于建设开放性的实验、实训、研究、创新一体化的实验教学平台，本平台中设置有地震解释仿真系统和“工作站地震解释模拟+实际资料训练”各有侧重并互为补充的“二位一体”实验实训仿真模块，形成兼具基础性教学和综合性科学研究的特色实践平台。地震解释课程群的案例式教学实践依托此平台，取得了良好的教学效果。比如在过去几年中，重庆科技学院石油勘探类专业学生在此实验室的教学依托下，参加了近几年的全国油气地质大赛，取得了本科生综合组特等奖（2021 年）和地震资料构造解释本科单项组一等奖（2018 年、2021 年）的优异成绩。

五 结语

地震解释课程群作为勘查技术与工程专业实践性很强的专业课，在该专业学生的专业课学习中占据着较大的比重，因此探索更好的教学方法一直是该课程群教师们努力的方向。本次案例式教学改革从学生评教和反馈中获得了很好的启发，在反馈信息的基础上进行了调整和改革。本次案例式教学建立了案例数据库共享平台供师生使用，平台融入了三维地震可视化技术，学生可以更加直观查看地下地层特征，同时基于多种案例，制定了可供课程讨论的案例教材，增强了案例式教学的系统性和趣味性，不仅提高了学生对课程的兴趣，也增强了学生的实践操作水平，取得了良好的教学效果。