地球物理勘探课程创新教学方法与实践

吴海波，胡雄武，姬广忠，黄艳辉

（安徽理工大学 地球与环境学院，安徽淮南 232001）

1 地球物理勘探课程创新教学的背景

关于“金课”的标准，2018年11月，教育部高等教育司司长吴岩在第十一届“中国大学教学论坛”上提出了“两性一度”的“金课”标准，即高阶性、创新性、挑战度。因此，对标“金课”的“两性一度”标准，要打造一门真正的“金课”，落实到日常的课程教学中，要求必须坚持以学生为本，创新教学模式、方法，丰富教学内容与活动，营造寓学于乐的课堂教学氛围，充分利用现代信息技术手段，全面开展课程改革和教学创新[1,2]。

地球物理勘探是地质工程专业一门必修课程，属于地质工程学科的主干课程，经过多年的建设，课程体系已趋于成熟稳定。课程旨在通过课程教学，让学生掌握地球物理勘探的基础理论知识和基本技能，了解现阶段地球物理勘探的新技术与新方法，培养学生针对地质勘探领域的工程实际问题进行分析、计算、归纳、总结，并提出初步解决方案的能力。然而，对标“金课”的“两性一度”标准，发现在之前的课程教学过程中存在以下几点问题：

（1）课程教学模式创新不足。以传统的“教师讲、学生听”为主，制约了教学效果的提升；课程教材和相关教学参考书使用年限较长，内容虽具有普适性，但偏向于基础理论，实践教学内容更新迟缓，时效性不足；此外，课程教学的行业背景和特色不够凸显。

（2）课程教学活动设置少、形式单一。未与近年来开展的“创新杯”全国大学生地球物理竞赛等学科竞赛接轨，且对“大学生创新创业大赛”“挑战杯”和“互联网+”等大学生课外创新活动的支撑力度不足。

（3）课程的在线学习平台建设不够完善。对全时段、全方位的课程在线学习支撑力度不足；且教师对在线学习平台各模块的运用不充分，对课程学情了解不足，仅依靠时间有限的课堂教学环节了解学情。

（4）课程考评方式仍以传统的闭卷考试和课后作业为主要手段。未涉及对实践和创新能力进行考查；课程考评和学情统计数据的样本类型局限，可研究性差，难以有效服务于学生创新能力的培养。

因此，针对上述课程教学中面临的问题，对标“金课”标准，亟待从教学模式、教学内容、教学方法、教学活动和课程考评等方面，开展地球物理勘探课程教学改革与创新，以进一步提升课程的教学效果，服务于新时代创新型地学人才的培养[3]。

2 面向课程的创新教学方法与实践

2.1 打造学生为主角的课程教学模式

（1）改变“教师讲、学生听”的传统教学模式，打造以学生为主角的课程教学模式。教师通过在课堂教学环节中增加引导性的提问和互动，提升学生发现和理解问题的能力[4,5]。

在讲解本课程第三章第一节“岩石电阻率的影响因素”内容时，设计“环环相扣”的教学内容讲授模式，主要采用启发式教学手段，以思考日常生活中常见物质的导电性为切入点。根据学生的回答设置下一环的提问，引导学生进一步思考“这些物质中哪些又是组成岩石的常见物质”这一问题，同时启发学生回顾矿物岩石学课程中涉及的相关知识点内容，引导学生举一反三，再思考“除了组成物质，还有岩石的哪些特性会影响其导电性，如何影响”等一系列的问题。

整个教学模式的设计如图1 所示，教学内容的讲授过程与学生的学习不再是被动方式，而是遵循“疑问—思考—回答—再思考—拓展—总结”的主动模式；教师则采用“引导—反问—启发—聚焦”等手法，鼓励学生结合实际生活、结合先前所学内容去发现、思考，从而变被动为主动，牢固掌握课程的教学内容。

图1 学生为主角的教学模式设计思路

（2）选取热点问题作为讨论、辩论的主题，开展丰富的教学活动。

在讲解本课程第四章第一节教学内容“地震波的类型”时，引入日常生活中接触的天然地震案例，引导学生围绕“哪种类型地震波破坏力最大”这一主题展开讨论，根据讨论结果进一步划分辩论的正、反方组，围绕“为什么？”展开辩论。

通过设置讨论、辩论两个环节，让学生主动出击，去发现问题和现象，去思考问题和现象背后的规律和本质；通过结合地震灾害的实际情况，立足学生讨论、辩论形成的观点和结论总结归纳，并进一步深入剖析地球物理问题背后的本质和规律，从而通过丰富多彩的教学活动提升学生对重要知识点的掌握程度，使其寓学于乐、善于发现并勤于思考[6]。

2.2 以具体问题引出课程教学内容

以黄大年同志的先进事迹为抓手，在课程教学中有机融入勘探精神和家国情怀[7-9]。再以日常工作生活中的现象和问题为着陆点，引导学生观察生活中的事物或现象，发现其背后的规律，以此引出课程的教学内容，让学生通过课程内容的学习理解问题的本质，并能够尝试解决问题[10]。

在讲解本课程第四章第三节“地震勘探中的有效波与干扰波”的相关教学内容时，以放鞭炮的例子作为教学内容的切入点；通过引导学生回忆“为什么先看见鞭炮闪，后听到鞭炮声”这一现象，思考这一现象背后的本质，从而引出声波传播的规律和特征。进一步以声波传播的规律和特点，引导学生再思考“声波在地震勘探中是有效波还是干扰波？生活中采用过哪些办法降低听见的鞭炮响声？”两个问题，每一步都紧扣学生的回答，类比引出地震勘探中声波干扰的压制方法。

通过案例的归纳和总结，揭示放鞭炮这一生活中常见的例子与“地震勘探中干扰波的类型与压制”课程教学内容的共性，搭建课程教学内容与生活中各种现象和问题之间的桥梁，从而以生活中的现象和问题为着陆点，支撑课程理论知识的教授与拓展。

2.3 以学科竞赛为素材，激发教学创新，革新考评方式

（1）将学科竞赛的素材融入课程教学内容中，开展竞赛模拟等教学活动，培养学生课程学习拓展能力，以及参加学科竞赛的兴趣，为“创新杯”全国大学生地球物理知识竞赛选拔优秀的参赛选手[11,12]。

在“超星尔雅学习平台”的“活动”模块中，从历年的“创新杯”全国大学生地球物理知识竞赛的试题中选取紧扣课程教学知识点的试题，构建随堂练习题库，依托信息化教学开展随堂测验活动。并基于此，采用“超星尔雅学习平台”的“统计”模块，科学系统地统计出学生对相关教学活动的参与和得分情况，剖析理论知识点的掌握情况。通过建立竞争机制，并基于统计数据综合考评，为大学生地球物理知识竞赛选拔优秀的参赛选手。

与此同时，坚持与时俱进的教学思想，通过分析每年竞赛的选题内容和特色，把握学科和专业领域的最新动态与发展方向，以此为参考，及时更新教学内容和随堂测验题库，让课程教学内容在源头上生动起来，通过课程的学习，引导学生了解专业领域的前沿知识（如图2 所示）。

图2 以竞赛题材激发教学创新

（2）基于随堂测验、主题讨论等教学活动的动态数据，实现课程学情的实时监测预警，并依托监测数据的统计与分析，革新传统考评方式[13]。

基于“超星尔雅学习平台”的“统计”模块实时跟踪监测课程在线的学情，依托“统计”模块设置各环节的考核权重，直接给定量化分值或百分比。与此同时，在课程教学周期内，学生可通过“超星尔雅学习平台”查看个人和整体的学情，调整学习计划，以此促进竞争机制的形成。

另一方面，根据“统计”模块中的动态得分，从整体和个人两个角度剖析课程的学情状态，及时调整教学进度和侧重点，同时依据个人数据的分析，找准课程教学周期内的薄弱环节，对学习状态不良、进度慢、效率低的学生进行预警。课程考评阶段，将“超星尔雅学习平台”的“统计”模块的数据作为课程日常考评的主要依据（如图3 所示）。

图3 基于超星平台的学情监测、预警与量化考评

3 课程创新教学成效与展望

3.1 在线课程建设与推广

课程基于“超星尔雅学习平台”搭建在线学习平台，将现代信息技术与课堂教学积极融合，融入了“创新杯”全国大学生地球物理知识竞赛的素材，依托“活动”模块建立随堂测试题库。从近两年的统计数据来看，学生线上课程学习的参与度显著提高，学习的时间维度明显拓宽；依托课程学习内容的知识点拓展，显著提升了学生的创新和实践能力。同时，借助“统计”模块的实时监测数据，成功对多名学情不良的学生实施动态跟踪监测与预警。

课程的在线学习平台还同步对地质资源与地质工程学术型硕士和资源与环境专业型硕士点招收的非地质类专业的研究生开放，为部分跨专业研究生快速高质量地掌握地球物理勘探的理论和方法，提供了高效、灵活、便捷、理想的学习环境，依托平台的拓展训练，可促进其进一步提升科研创新与实践能力。下一步，课程的在线学习平台将计划对兄弟院校开放，并尝试开展联合建设等活动，实现优势互补。

3.2 宣传大学生学科竞赛

基于“超星尔雅学习平台”的“活动”模块，融入部分“创新杯”大学生地球物理知识竞赛的试题元素，辅以课程教学周期内的宣传，使得学生对“创新杯”大学生地球物理知识竞赛产生了浓厚的兴趣。近3年，学校地球物理知识（选拔）竞赛报名参赛人数逐年增加，地质工程专业报名人数占比持续走高。

不仅如此，2019年度校内选拔赛期间，地质工程专业16-1 班某生因成绩优秀，被推荐参加“创新杯”大学生地球物理知识竞赛，打破了之前几届一直由勘查技术与工程专业学生代表参赛的惯例，充分体现了以学科竞赛为素材激发地球物理勘探课程创新教学取得的显著成效。

3.3 教学团队打造与优化提升

课程经过近3年的创新教学与实践建设，目前形成了3 名副教授主讲教师为主力，一老一新两名教师为指导和辅助的优势教学团队，团队的年龄结构、研究方向和学缘结构等均得到了调整与优化。近两年，课程已完成小班化、信息化教学等多方面的改革，完成了在线学习平台和试题库建设，地质工程专业通过了工程教育认证[14]。

团队主讲教师以课程的创新教学与实践为背景，通过消化吸收课程创新教学成果和经验，积极参加各类教学竞赛，先后获得“全国大学青年教师地质课程教学比赛”一等奖和三等奖各1 项；校级青年教师教学比赛二等奖和三等奖各1 项；同时，以各类教学比赛为契机，观摩优秀教学团队和教学名师的公开课，汲取创新教学理论与经验，并加强与国内优秀教学团队的合作交流，实现了以赛促教和团队教学水平的全面提升。

3.4 课程持续改进与展望

当然，对标“金课”的“两性一度”标准，上述的教学改革措施与创新实践方法仍显不足，地球物理勘探课程距离“金课”仍存在显著差距。因此，坚持在教学方法和教学内容上持续优化，在教学活动和教学手段上进一步丰富拓展势在必行；通过持续的改进与创新，提升教学内容的创新性，让地球物理勘探课程一步步向着“金课”的标准迈进。