地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)地球物理勘探課的教學(xué)改革
地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)地球物理勘探課的教學(xué)改革【1】

摘要:地球物理勘探課是地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)中一門(mén)應用性很強的課程。
通過(guò)確立正確的教學(xué)指導思想,精選適用的教材,采用生動(dòng)靈活的授課技巧,運用恰當的教學(xué)工具,積極引進(jìn)工程物探新技術(shù)成果,突出實(shí)踐性教學(xué)等措施,能夠促使物探課的教學(xué)效果顯著(zhù)改善。
關(guān)鍵詞:地質(zhì)工程;地球物理勘探;教學(xué);改革
從20世紀50年代我國地球物理教育起步至今,幾十年來(lái),我國的地球物理勘探教育取得了巨大的進(jìn)展。
然而,在目前的地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)中,應用地球物理僅被作為一類(lèi)技術(shù)方法而不是作為一個(gè)有著(zhù)系統理論體系的學(xué)科來(lái)看待,這就極大地限制了應用地球物理學(xué)科專(zhuān)業(yè)的建設和發(fā)展,也使得地球物理勘探課(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“物探課”)教學(xué)產(chǎn)生一定的問(wèn)題。
首先,地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)下的物探課程包含重、磁、電、震、放射性等眾多內容,涉及面廣,但課時(shí)設置相對較少,使得課程沒(méi)有重點(diǎn)和針對性,缺乏深度。
其次,地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)物探課程的實(shí)驗課課時(shí)僅為4個(gè)學(xué)時(shí),實(shí)踐環(huán)節的缺失造成學(xué)生實(shí)際應用能力不強。
最后,物探課的教學(xué)方法和教學(xué)手段單一,難以激發(fā)學(xué)生的興趣。
以上這些問(wèn)題嚴重影響了物探課教學(xué)的效果,必須對其進(jìn)行改革。
一、重新定位,突出特色教育
1.重新定位教學(xué)目標,確立培養“一專(zhuān)多能”的人才培養模式
地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生就業(yè)面比較廣,涵蓋了鐵路、公路、港口、水利、水電等系統。
因此,在教學(xué)指導思想上,要確立以工科為主、理工結合的施教思想。
地球物理學(xué)涉及大量的數學(xué)物理方程,比較抽象,邏輯性也強。
但是,地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生很多并不具備地球物理專(zhuān)業(yè)的數理基礎,因此,在教學(xué)內容上應重視培養學(xué)生的應用能力,而避免把重點(diǎn)放在煩瑣的公式推導上。
在課程內容的選取上,應當體現地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)物探學(xué)的“一專(zhuān)多能”,做到“突出重點(diǎn),兼顧全面”。
“一專(zhuān)”和“重點(diǎn)”是指物探課教學(xué)應突出地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn),“多能”和“全面”是指兼顧其他領(lǐng)域的工程物探,并了解資源和礦產(chǎn)方面的物探知識。
2.優(yōu)化教學(xué)內容,突出工程物探特色
盡管工程物探與常規物探的基本理論相近,但二者的工作方法和要求卻有所不同。
一般情況下,工程物探要求的精度和分辨率更高,由于工程地質(zhì)任務(wù)和工作條件的特殊性,工程物探的方法選擇又有特殊的要求,通常是幾種物探手段綜合應用。
因此,在物探課教學(xué)中要將工程物探和常規物探的教學(xué)區分開(kāi)來(lái),教學(xué)中應充分利用學(xué)生掌握的物探知識,突出工程物探特色。
3.兼顧行業(yè),突出特色教育
由于開(kāi)設地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)物探課的高校主要服務(wù)的行業(yè)不同,因此,高校應根據自身的實(shí)際情況,考慮行業(yè)的實(shí)際需要,突出物探課的特色教育。
以筆者所在的華北水利水電學(xué)院為例,學(xué)校具有水利水電行業(yè)特色,同時(shí)考慮到工程物探課只是華北水利水電學(xué)院地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)選修課,總學(xué)時(shí)少,課程涉及內容較多,因此應突出重點(diǎn),主要講授水利水電工程常用的物探方法,包括淺層反射地震勘探技術(shù)、高密度電法勘探技術(shù)、瞬態(tài)面波勘探技術(shù)、聲波勘探技術(shù)、層析成像技術(shù)、水聲勘探技術(shù)、地質(zhì)雷達技術(shù)和樁基無(wú)損檢測技術(shù)等,而對放射性、重力、地溫、磁法勘探等基本原理及工程應用只作簡(jiǎn)要介紹。
在物探技術(shù)的應用上,華北水利水電學(xué)院在教學(xué)中增加了水文地質(zhì)參數測試、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)參數測試、巖體質(zhì)量檢測、洞室松動(dòng)圈探測、防滲墻質(zhì)量檢測、滑坡體探測等內容。
由于目前工程物探的教材大部分只涉及一些普適性的理論與方法,針對性不強,不太適合華北水利水電學(xué)院地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的學(xué)習,因此在課程講授中,筆者大量吸收物探方面的新理論、新成果、新信息,加強對工程物探新方法與裝備技術(shù)的介紹和講解,并結合工程實(shí)例加以說(shuō)明。
此外,為拓寬學(xué)生的知識面,筆者還簡(jiǎn)單介紹了物探在資源礦產(chǎn)勘查、交通、海洋、國防安全等方面的應用以及當代物探的新技術(shù)、新方法。
在課堂教學(xué)中引入國內外水利水電物探專(zhuān)家的最新科研成果充實(shí)教學(xué)內容,既拓寬了學(xué)生的知識面,又增強了知識的適用性,效果非常好。
二、優(yōu)化教學(xué)手段,增加課程的直觀(guān)性和可理解性
1.借助多媒體,實(shí)施案例教學(xué)
教學(xué)方法和手段改革是教學(xué)改革的重要方面,是培養學(xué)生創(chuàng )新精神、實(shí)踐能力和學(xué)習能力的有效舉措,是提高教學(xué)質(zhì)量、提升辦學(xué)水平的“催化劑”。
工程物探教學(xué)中有很多感性認識的內容,應多借助多媒體進(jìn)行教學(xué)。
例如:講述地震勘探的野外觀(guān)測系統時(shí),涉及炮間距、道間距、排列長(cháng)度、偏移距、覆蓋次數等概念,講起來(lái)很空洞,學(xué)生不容易理解,這時(shí)候就可以借助錄像或動(dòng)畫(huà)進(jìn)行講解,學(xué)生非常喜愛(ài)。
再如,在講授基樁高應變檢測的時(shí)候,播放一段高應變實(shí)測過(guò)程的錄像,學(xué)生印象很深,很容易就記住了教學(xué)內容。
2.舉辦專(zhuān)題講座,深化專(zhuān)業(yè)學(xué)習
工程物探課教學(xué)應增進(jìn)學(xué)術(shù)交流,努力做到“走出去”與“請進(jìn)來(lái)”相結合。
以華北水利水電學(xué)院為例,借助成為河南省政府與水利部共建地方高校的契機,華北水利水電學(xué)院把任課教師送到工程單位學(xué)習,在生產(chǎn)一線(xiàn)經(jīng)受鍛煉。
學(xué)院還邀請國內外知名學(xué)者、專(zhuān)家來(lái)校講學(xué)、作學(xué)術(shù)報告,教師和學(xué)生從中受益匪淺。
此外,學(xué)院還經(jīng)常舉辦物探儀器展銷(xiāo)活動(dòng),開(kāi)闊學(xué)生的視野;工程物探專(zhuān)業(yè)研究生的論文選題報告和畢業(yè)論文答辯也對本科生開(kāi)放,鼓勵本科生參加并討論,增強專(zhuān)業(yè)吸引力,深化專(zhuān)業(yè)學(xué)習。
三、加強實(shí)踐教學(xué),增強學(xué)生動(dòng)手能力
提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力,加強實(shí)踐環(huán)節教學(xué),要立足于實(shí)驗室建設和實(shí)踐基地建設兩個(gè)方面。
1.加強實(shí)驗室建設
為了解決學(xué)生多、野外實(shí)習機會(huì )少的矛盾,保證教學(xué)效果,實(shí)現教學(xué)目標,就要把加強教學(xué)試驗環(huán)節作為課程改革的工作重點(diǎn),在現有的學(xué)時(shí)中增加實(shí)驗教學(xué)的學(xué)時(shí)。
例如:華北水利水電學(xué)院投入巨資建設了217平方米的工程物探實(shí)驗室,購置了一批工程物探和工程檢測儀器,配備有低頻組合、100Mhz和900Mhz天線(xiàn)類(lèi)型的美國SIR3000地質(zhì)雷達1套,60道高密度電法儀、48道淺層地震儀各1套,DDC-6電子自動(dòng)補償儀10臺,α射線(xiàn)快速測量?jì)x1套,中國科學(xué)院武漢巖土所生產(chǎn)的RSM-24FD樁基動(dòng)測儀、靜力載荷儀、智能聲波探測儀各1套,具備了進(jìn)行聲波檢測、地震勘探、電法勘探和雷達探測等新技術(shù)實(shí)驗的能力。
學(xué)院的物探實(shí)驗課內容包括聲波波速測試、聲波跨孔測試、場(chǎng)地高分辨率地震勘探實(shí)驗、場(chǎng)地地質(zhì)雷達探測實(shí)驗和高密度電法勘探實(shí)驗等內容。
先進(jìn)實(shí)驗室的建成,極大地豐富了教學(xué)內容,開(kāi)闊了學(xué)生的眼界,使學(xué)生有機會(huì )操作各種工程檢測儀器,增強了實(shí)踐能力,避免了“眼高手低”現象的產(chǎn)生。
2.建設校外教學(xué)實(shí)踐基地
通過(guò)實(shí)驗室中各種實(shí)驗的鍛煉,學(xué)生提高了動(dòng)手能力。
但是,純粹的實(shí)驗室教學(xué)是無(wú)法培養出杰出的地質(zhì)工程人才的。
因為實(shí)際的工程環(huán)境是千差萬(wàn)別的,沒(méi)到過(guò)工地去體驗,學(xué)生還只是儀器操作員而已。
野外實(shí)習能夠提升學(xué)生處理工程實(shí)際問(wèn)題的能力,然而野外實(shí)習需要很大的成本,而且學(xué)生的安全也是學(xué)校最為擔心的一個(gè)問(wèn)題。
建設固定的校外教學(xué)實(shí)踐基地能夠較好地解決野外實(shí)習學(xué)生的安全問(wèn)題,而且成本也較低。
如為加深學(xué)生對管網(wǎng)探測技術(shù)的了解,在實(shí)踐基地埋設不同材質(zhì)、不同管徑、不同深度的管道,采用管網(wǎng)探測儀探測研究。
另外,利用學(xué)院新校區建設樁基工程,組織學(xué)生進(jìn)行現場(chǎng)觀(guān)摩、實(shí)際操作,然后進(jìn)行交流討論,大大提高了學(xué)生的實(shí)踐能力。
校外教學(xué)實(shí)踐基地建設要堅持“產(chǎn)、學(xué)、研”相結合的原則,以學(xué)校與社會(huì )結合為前提,以充分利用社會(huì )資源為基礎,以提高教學(xué)質(zhì)量為首要目的,以有效措施為保障,努力做到既有利于加強實(shí)踐教學(xué),培養學(xué)生的創(chuàng )新精神和實(shí)踐能力,又有利于教學(xué)科研活動(dòng)和實(shí)踐教學(xué)體系的建設和完善。
參考文獻:
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地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)地球物理勘探課程的教學(xué)【2】
摘 要:針對地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)地球物理勘探課程的授課對象的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)以及課程本身理論實(shí)踐并重的特點(diǎn),從教學(xué)內容、教學(xué)手段、實(shí)驗和考核四個(gè)環(huán)節分別進(jìn)行探索,提高地球物理勘探課程在地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)的教學(xué)效果,通過(guò)教育改革的具體實(shí)施辦法,旨在為實(shí)踐教育課程的蓬勃發(fā)展提供有力理論與實(shí)踐依據。
關(guān)鍵詞:地質(zhì)工程;地球物理勘探課程;教學(xué)研究
隨著(zhù)我國經(jīng)濟建設的快速發(fā)展,工程地質(zhì)人才得到廣泛重視。
但傳統的工程地質(zhì)勘探方法已不能很好地滿(mǎn)足現代工程設計與高效施工的要求,地球物理勘探方法被越來(lái)越多地運用到地質(zhì)工程領(lǐng)域中。
在目前的地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)中,地球物理勘探課程教學(xué)產(chǎn)生了一些問(wèn)題。
首先,地球物理勘探課程包含內容多,涉及物理知識面廣,是一門(mén)數理基礎要求很高并與計算機技術(shù)等緊密聯(lián)系的課程,但課時(shí)設置相對較少。
其次,地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)物探課程的實(shí)驗環(huán)節儀器數量有限,造成許多學(xué)生對實(shí)踐環(huán)節認識不深刻。
另外,作為當代大學(xué)課堂教學(xué)的通病,大量移動(dòng)智能終端的使用使得部分學(xué)生有效課堂學(xué)習時(shí)間少,而地球物理勘探課程內容難度大,會(huì )加重這種現象的發(fā)生。
為了扭轉這一局面,提高課程質(zhì)量,需要根據地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)對地球物理勘探課程進(jìn)行改進(jìn),本文從教學(xué)內容、教學(xué)手段、實(shí)驗環(huán)節以及考核四個(gè)方面分別談一些體會(huì )。
一、教學(xué)內容的優(yōu)選
地球物理學(xué)涉及大量的數學(xué)物理方程,比較抽象,邏輯性也強。
但是,地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生很多并不具備地球物理專(zhuān)業(yè)的數理基礎,因此,在教學(xué)內容上應重視培養學(xué)生的應用能力,而避免把重點(diǎn)放在煩瑣的公式推導上。
在課程內容的選取上,應當體現地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)物探學(xué)的特點(diǎn),即地球物理勘探課程教學(xué)應突出地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)。
地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生就業(yè)面比較廣,因此,高校應根據自身的實(shí)際情況,考慮行業(yè)的實(shí)際需要,突出地球物理勘探課程的特色教育。
對于中國礦業(yè)大學(xué)的地質(zhì)專(zhuān)業(yè)來(lái)講,很多學(xué)生的就業(yè)方向以服務(wù)礦山為主,因此在課程授課過(guò)程中要突出資源和礦產(chǎn)方面的物探知識,兼顧工程物探方法的介紹。
授課內容偏重于礦井物探中的最常用的技術(shù)與方法――地震勘探、電法勘探以及測井技術(shù)。
在教材的選取和課程講授中,大量吸收地球物理勘探方面的新理論、新成果、新信息,特別注重介紹滿(mǎn)足現代礦井地質(zhì)工作需求的礦井地球物理勘探新技術(shù),及時(shí)引入國內知名礦井物探專(zhuān)家的最新科研成果充實(shí)教學(xué)內容,拓寬學(xué)生的知識面。
二、教學(xué)手段的優(yōu)化
教學(xué)方法及手段的改革是教學(xué)改革的重要方面,是培養學(xué)生創(chuàng )新精神、實(shí)踐能力和學(xué)習能力的有效舉措。
地球物理勘探教學(xué)中有很多感性認識的內容,應充分利用現代化多媒體手段進(jìn)行教學(xué)。
多媒體教學(xué)不是簡(jiǎn)單地將教案搬到計算機上,而是要充分利用多媒體的優(yōu)勢提高教學(xué)生動(dòng)性。
由于計算機技術(shù)的發(fā)展,地球物理勘探所利用的各種物理場(chǎng)的變化規律都可以利用各種數值模擬軟件進(jìn)行仿真,很多研究生都對這類(lèi)問(wèn)題展開(kāi)了研究,所獲取的各種模擬成果都可以拿到課堂給學(xué)生展示,增加他們對所學(xué)知識的直觀(guān)認識,加強理解。
例如:講述地震波的傳播規律時(shí),利用時(shí)距曲線(xiàn)公式來(lái)描述,講起來(lái)很空洞,學(xué)生不容易理解,這時(shí)候就可以借助數值模擬的動(dòng)畫(huà)進(jìn)行演示,調動(dòng)學(xué)生的聽(tīng)課熱情。
再如,講地震勘探野外施工的時(shí)候,播放一段野外施工過(guò)程的錄像,學(xué)生印象很深,很容易就記住了教學(xué)內容,增加了課程的直觀(guān)性和可理解性。
地球物理勘探課程最終的教學(xué)目的是應用,在理解基本原理的基礎上,可以增加案例教學(xué)的比例。
案例教學(xué)要講究方式方法,如果不進(jìn)行引導,直接將案例內容講給學(xué)生,學(xué)生當時(shí)聽(tīng)個(gè)熱鬧,課后在理解消化上就存在滯后的問(wèn)題。
因此可以在講述案例前先把問(wèn)題拋給學(xué)生,由學(xué)生根據當堂學(xué)習內容提出自己的解決方法,或者利用分組的形式來(lái)對案例進(jìn)行討論,然后可根據學(xué)生的解決方法分析存在的問(wèn)題加以點(diǎn)評。
目前,電子產(chǎn)品的廣泛使用及校園網(wǎng)絡(luò )的便捷,給學(xué)生生活帶來(lái)方便的同時(shí)也嚴重影響了聽(tīng)課效果。
對待這個(gè)問(wèn)題,部分學(xué)校的做法是上課前收通信工具,下課后返還,這種方式并沒(méi)有從源頭上解決問(wèn)題。
究其原因,主要是學(xué)生的課堂積極性沒(méi)被調動(dòng)起來(lái)。
可以將課堂教學(xué)分為教學(xué)+考核的方式,每次課堂拿出10分鐘用來(lái)進(jìn)行課堂測驗,考核結果納入課程最終總評,從而改善聽(tīng)課的效果,同時(shí)這樣做也使教師最終對每個(gè)學(xué)生的學(xué)習評價(jià)更加科學(xué)合理。
充分利用微信等帶來(lái)的便捷,開(kāi)設課程微信群,既方便為學(xué)生答疑,又能方便學(xué)生相互學(xué)習討論。
教師還可在微信公眾平臺上發(fā)起話(huà)題,師生互動(dòng)討論,并利用微信的點(diǎn)評和積分功能給予學(xué)生激勵,這樣做促進(jìn)了師生之間及生生之間觀(guān)點(diǎn)的碰撞。
三、實(shí)踐教學(xué)的改進(jìn)
地球物理勘探課程是一門(mén)實(shí)踐性很強的課程,為了保證教學(xué)效果,實(shí)現教學(xué)目標,就要把加強教學(xué)實(shí)驗環(huán)節作為課程教學(xué)的重要一環(huán)。
學(xué)生通過(guò)實(shí)驗室中各種實(shí)驗的鍛煉,可以加深對理論知識的理解和掌握,也能提高動(dòng)手能力。
但是地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生眾多,而實(shí)驗室儀器數量有限,為了避免學(xué)生扎堆實(shí)驗、走馬觀(guān)花,解決學(xué)生多、儀器少的矛盾,采用分批、分小組的實(shí)驗方法。
教師應充分利用各種仿真軟件在實(shí)驗之前先給學(xué)生演示,并要求學(xué)生實(shí)驗前提交實(shí)驗方案,使學(xué)生對實(shí)驗內容預先熟悉。
純粹的實(shí)驗室教學(xué)與實(shí)際的工程環(huán)境是千差萬(wàn)別的,沒(méi)到過(guò)工地去體驗,學(xué)生還只是儀器操作員。
野外實(shí)習能夠提升學(xué)生處理實(shí)際工程問(wèn)題的能力,然而野外實(shí)習需要很大的成本,而且學(xué)生的安全也是最讓人擔心的一個(gè)問(wèn)題。
建設固定的校內教學(xué)實(shí)踐基地能夠較好地解決野外實(shí)習學(xué)生的安全問(wèn)題,而且成本也較低。
校內場(chǎng)地實(shí)驗受實(shí)驗環(huán)境的影響,采用的方法有局限。
例如,地震勘探只能采用錘擊震源的方法,勘探深度有限,這樣很多時(shí)候無(wú)法獲得滿(mǎn)意的典型記錄信號,缺乏說(shuō)服力,因此可在校內實(shí)驗場(chǎng)地預先設計一些典型地質(zhì)結構埋置于地下,實(shí)驗數據可以和已知地質(zhì)模型對照分析,以便更好地實(shí)現實(shí)驗的預期效果。
四、考核方式的改革
地球物理勘探課程的授課對象為大三年級的學(xué)生,很多學(xué)生開(kāi)始對課程的投入精力不如低年級基礎課多,甚至有部分學(xué)生認為考前突擊就可以解決問(wèn)題,這種快餐式的學(xué)習方法對知識的長(cháng)久掌握和理解非常不利。
為了提高課程學(xué)習的長(cháng)期效果,我們將隨堂考核納入課程考核體系,使學(xué)生帶著(zhù)壓力聽(tīng)課,可顯著(zhù)地提高學(xué)生的聽(tīng)課效果,同時(shí)很大程度上避免了考前突擊現象的發(fā)生。
互聯(lián)網(wǎng)的普及使學(xué)生能夠隨時(shí)獲取大量信息,而且網(wǎng)絡(luò )讓師生在信息獲取上趨于同步,這時(shí)教師在教學(xué)信息資源的掌握上不再具有絕對優(yōu)勢。
教師要想更好地利用這些海量信息,就要更多地擔任教學(xué)內容引導者的角色。
除了隨堂測試以外,鼓勵學(xué)生利用課外時(shí)間多探索更具時(shí)效性的新技術(shù)方法。
地球物理勘探課程所講授的內容相對獨立,這時(shí)教師就可以針對每個(gè)不同的勘探方法分別布置課外專(zhuān)題閱讀任務(wù),并以學(xué)生講學(xué)的方式納入考核體系。
研討式的教學(xué)方式既激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習的熱情,又是對課堂教學(xué)內容的豐富。
五、結語(yǔ)
教育既要遵循既有的教育規律,又要根據形勢變化及時(shí)調整教育方法。
通過(guò)以上幾方面的努力,地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)地球物理勘探課程的教學(xué)效果得到明顯改善,學(xué)生專(zhuān)業(yè)綜合素質(zhì)得到明顯提高,這對增進(jìn)學(xué)生的自信心、培養其獨立解決問(wèn)題的能力有很好的促進(jìn)作用。
良好的學(xué)風(fēng)會(huì )在各年級間傳遞,形成良性循環(huán),從而進(jìn)一步提升整體教學(xué)效果。
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