熊章強(qiáng)，朱德兵，嚴(yán)家斌，張大洲

1.中南大學(xué) 有色金屬成礦預(yù)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410083

2.中南大學(xué) 地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083

地球物理學(xué)分為偏重理科的固體地球物理學(xué)和偏重工科的應(yīng)用地球物理學(xué)。應(yīng)用地球物理學(xué)是綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字信息分析處理技術(shù)研究地球重力場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁場(chǎng)和地震波場(chǎng)變化規(guī)律，分析和解釋地下三維空間的地學(xué)信息，服務(wù)于資源勘探、工程勘查及環(huán)境監(jiān)測(cè)、自然災(zāi)害防治等領(lǐng)域。對(duì)工科地球物理，課堂上基礎(chǔ)理論的教學(xué)無(wú)疑非常重要，但課堂外的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)也是同等重要，兩者缺一不可。地球物理解決的是地質(zhì)問(wèn)題，地球物理學(xué)科一個(gè)重要的特色是實(shí)踐教學(xué)大多在野外進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室搬到了大自然之中，野外環(huán)境是地球物理解決各種地質(zhì)問(wèn)題的天然實(shí)驗(yàn)室。因此，對(duì)地球物理學(xué)科野外實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行研究和探索，提高野外實(shí)踐教學(xué)的效果，使學(xué)生在理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用兩方面協(xié)調(diào)發(fā)展，必將提高學(xué)生的科學(xué)思維能力以及分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)出集知識(shí)、能力和素質(zhì)于一體的高素質(zhì)人才。

中南大學(xué)地球探測(cè)與信息技術(shù)為國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科，一直強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)并重，在克服各種條件限制和實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)制約的基礎(chǔ)上，探索出了一些行之有效的方法，為國(guó)家輸送了一批批地球物理應(yīng)用型高級(jí)人才。

一、激發(fā)興趣，培養(yǎng)探索熱情

愛(ài)因斯坦曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：興趣是最好的老師。無(wú)論做什么事情興趣都是非常重要的，它是一個(gè)人一生中入門的向?qū)?，是直接推?dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的一種內(nèi)部動(dòng)力，是學(xué)生熱愛(ài)學(xué)習(xí)、產(chǎn)生強(qiáng)烈求知欲的基礎(chǔ)。興趣不僅能引發(fā)學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生的求知欲，而且可以豐富想象力，促使他們主動(dòng)地去追求知識(shí)，探索科學(xué)奧秘。

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，我們?cè)诮虒W(xué)計(jì)劃中安排了兩個(gè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，即地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和物探專業(yè)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)。兩個(gè)實(shí)習(xí)時(shí)間均為兩周，地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)安排在大一學(xué)習(xí)了“普通地質(zhì)學(xué)”課程后，物探認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)則安排在大二第二學(xué)期結(jié)束后大三學(xué)習(xí)物探專業(yè)課之前的暑假期間。普通地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)為學(xué)生們認(rèn)識(shí)大自然、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)地學(xué)思維提供了絕好的機(jī)會(huì)。為了在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣同時(shí)考慮實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)的限制，實(shí)習(xí)基地的選擇頗為講究，馳名中外的張家界世界地質(zhì)公園與素有“世界銻都”美稱的湖南冷水江錫礦山，以及中南大學(xué)校園后面的岳麓山都是地質(zhì)認(rèn)識(shí)的實(shí)習(xí)基地。張家界有著名甲中外、得天獨(dú)厚的奇峰異石地貌景觀，透過(guò)它褐紅色的石英砂巖、起伏綿延的紅白紋理以及古生物棲息過(guò)的大小石洞，一雙雙好奇的眼睛在實(shí)習(xí)帶隊(duì)老師的講解中讀懂了3.8 億年前的中泥盆世：那個(gè)時(shí)期的張家界還處于近海地帶，面前是一片浩瀚的大海，僅有一些低級(jí)生物獨(dú)霸著海洋，在那顆古老太陽(yáng)的照耀下，經(jīng)過(guò)大自然的風(fēng)雨切割，耐心地艱難地進(jìn)化成現(xiàn)在的地貌奇觀。而呈現(xiàn)出來(lái)的不同顏色的巖石節(jié)理，以及石壁上疏密不一的大小石洞，真實(shí)地記錄著張家界千百萬(wàn)年的地質(zhì)變遷。而冷水江錫礦山的地質(zhì)實(shí)習(xí)，則讓學(xué)生對(duì)礦物的形成環(huán)境、形成條件有了一個(gè)比較全面具體的了解。這樣的地質(zhì)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)自然能激起學(xué)生強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，為把他們帶進(jìn)地球科學(xué)殿堂有了一個(gè)良好的開端。物探認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)是在普通地質(zhì)學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)以及工程數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)理論、場(chǎng)論等物探基礎(chǔ)課學(xué)完以后，物探專業(yè)課尚未開課之前進(jìn)行物探方法與儀器的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，目的是使學(xué)生全面了解物探方法與儀器設(shè)備，提高專業(yè)認(rèn)識(shí)和專業(yè)興趣，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)物探專業(yè)課程做準(zhǔn)備。實(shí)習(xí)場(chǎng)地為已建設(shè)好的專門的物探實(shí)習(xí)基地，地下的地質(zhì)情況都是已知的，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下操作物探儀器采集原始數(shù)據(jù)，老師再將數(shù)據(jù)處理結(jié)果給學(xué)生演示，哪個(gè)異常代表哪種地質(zhì)體或地質(zhì)現(xiàn)象，學(xué)生可以直觀地了解各種物探方法所能解決的地質(zhì)問(wèn)題，激發(fā)了學(xué)生想要深入了解和探求科學(xué)奧秘的興趣與欲望。

二、啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)科學(xué)思維能力

啟發(fā)式教學(xué)是室內(nèi)理論教學(xué)經(jīng)常采用的方法，實(shí)際上，在野外實(shí)踐中使用啟發(fā)式教學(xué)效果會(huì)更加明顯。對(duì)真正有思想、求知欲強(qiáng)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，那種像講解員式的、灌輸式的教學(xué)方法他們是不會(huì)歡迎的，老師針對(duì)具體的問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生自己動(dòng)腦筋去思考、去分析而得出正確結(jié)論的啟發(fā)式教學(xué)，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的最佳方式。

野外物探實(shí)踐教學(xué)（包括教學(xué)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)與畢業(yè)實(shí)習(xí)等）是課堂理論教學(xué)的拓展和延伸，在野外教學(xué)中，通過(guò)采用物探方法（一種或多種方法）對(duì)要解決的各種地質(zhì)問(wèn)題（地質(zhì)調(diào)查、工程地質(zhì)勘查或?qū)ふ医饘佟⒎墙饘俚V產(chǎn)等）進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、處理和地質(zhì)解釋，進(jìn)一步鞏固和深化課堂理論。老師采用啟發(fā)式教學(xué)可以最大限度地調(diào)動(dòng)起學(xué)生對(duì)用物探方法解決地質(zhì)問(wèn)題的積極性，更好地發(fā)揮學(xué)生在教學(xué)中的主體作用，加大學(xué)生在野外實(shí)習(xí)中的參與度。由于地球物理是一門探索性很強(qiáng)的學(xué)科，又是以野外作業(yè)為主并需要有扎實(shí)的地質(zhì)基礎(chǔ)和數(shù)理基礎(chǔ)的邊緣科學(xué)。因此采用啟發(fā)式教學(xué)是培養(yǎng)科學(xué)思維能力的重要因素，也是地球科學(xué)教育必不可少的教學(xué)法之一。

野外實(shí)踐教學(xué)一個(gè)重要的目的就是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力。在野外教學(xué)中運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)方法，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生通過(guò)親自對(duì)地質(zhì)現(xiàn)象的觀察與分析，聯(lián)系課堂理論，正確找出利用物探方法解決地質(zhì)問(wèn)題的答案，既強(qiáng)化了學(xué)生在教學(xué)實(shí)習(xí)中的參與意識(shí)，又培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的實(shí)踐能力。例如，在高速公路修建及水庫(kù)大壩修筑過(guò)程中，一般都要對(duì)路基和壩基的基巖界面深度進(jìn)行勘查，以方便進(jìn)行道路和壩體的設(shè)計(jì)和施工。要解決這個(gè)問(wèn)題，除了鉆探技術(shù)以外，地球物理勘探方法是獲得基巖界面深度值的最有效手段。但必須對(duì)地球物理勘探理論有全面和深入的理解，分清不同介質(zhì)體地球物理性質(zhì)之間的差異，這樣才能針對(duì)性地解決實(shí)際地質(zhì)問(wèn)題。實(shí)際上，基巖分界面上下的巖層，由于沉積時(shí)代、巖性、結(jié)構(gòu)等各方面的差異較大，因此上下巖層之間在地震波波速、波阻抗、電阻率等諸多物性特征方面都不會(huì)相同。只有既熟練掌握地球物理勘探各種方法理論，又了解地質(zhì)問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，才能找到兩者的切入點(diǎn)和結(jié)合點(diǎn)，才能確定基巖界面深度探測(cè)的有效方法。針對(duì)這樣的情況，老師采用“引而不發(fā)”的啟發(fā)式教學(xué)肯定是最佳方式，可以收到最佳的教學(xué)效果。首先，老師可以向?qū)W生提出第一個(gè)問(wèn)題，即基巖界面上下有何差異？地球物理勘探是以巖礦石的物性差異為前提的，學(xué)生非常容易想到：有物性差異；接著，老師可以提出第二個(gè)問(wèn)題，是哪種物性差異？同一種介質(zhì)可以表現(xiàn)為不同的地球物理特性，學(xué)生又可以非常容易想到：存在地震波速、波阻抗和電阻率等物性差異。再接著，老師還可以提出第三個(gè)問(wèn)題，采用什么物探方法來(lái)確定基巖界面的深度？不同的物性差異可以采用不同的物探方法，學(xué)生又可以非常容易想到：利用上下巖層間地震波阻抗的差異可以采用地震反射波法，利用巖層之間地震波速度差異可采用折射波法，利用巖層之間的視電阻率差異可采用直流電測(cè)深法或高密度電阻率法等等。老師順著這個(gè)思路，就可以和他們一起設(shè)計(jì)具體的物探施工方法了。運(yùn)用這種“引而不發(fā)”的啟發(fā)式教學(xué)方式，學(xué)生通過(guò)自己的親身觀察、分析，找出問(wèn)題的答案，既為學(xué)生提供一個(gè)觀察、分析問(wèn)題的思維空間，又提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的能力。

三、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，增強(qiáng)工程實(shí)踐能力

產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合是培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才的基本途徑。高校以產(chǎn)業(yè)部門為依托，充分利用企業(yè)的資金、設(shè)備、技術(shù)和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)理論教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際的緊密結(jié)合，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研合作教育的有效形式。目前，科技和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展對(duì)人才的需求，打破了高校畢業(yè)生傳統(tǒng)的分配機(jī)制，建立起了雙向選擇的人才競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。物探專業(yè)畢業(yè)生如何面對(duì)人才市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，這是人才培養(yǎng)中十分重要的問(wèn)題。

近年來(lái)，中南大學(xué)物探專業(yè)的本科畢業(yè)生無(wú)論是物探理論水平，還是動(dòng)手能力和實(shí)際工作能力都較過(guò)去有較大幅度的提高，這與產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合工作有很大關(guān)系。我們物探專業(yè)共9 名教授，最近10 年來(lái)先后辦了4 個(gè)學(xué)科性公司，學(xué)科性公司主要是進(jìn)行橫向科研和承接一些生產(chǎn)性質(zhì)的項(xiàng)目，許多學(xué)生在平時(shí)就跟著老師在學(xué)科性公司做一些科研的輔助性工作，利用假期（尤其是暑假）跟著老師出野外參加科研和生產(chǎn)活動(dòng)，頂驕陽(yáng)、冒酷暑、攀陡崖、穿密林，在非常艱苦的環(huán)境下鍛煉了意志和品質(zhì)，豐富了他們的人生閱歷，更重要的是學(xué)到了本專業(yè)的實(shí)踐知識(shí)，鞏固了課堂上所學(xué)的理論知識(shí)，他們的動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的工程實(shí)踐能力得到了很大提高。

產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的另一個(gè)重要途徑是充分利用學(xué)生的畢業(yè)實(shí)習(xí)。畢業(yè)實(shí)習(xí)是大學(xué)四年的最后一門課，也是學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐知識(shí)、提高動(dòng)手能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實(shí)習(xí)內(nèi)容有的是科研性質(zhì)的，有的是生產(chǎn)性質(zhì)的。如果教師有科研項(xiàng)目，就可將學(xué)生的畢業(yè)論文內(nèi)容與此結(jié)合；如果是生產(chǎn)性質(zhì)的，學(xué)生或直接進(jìn)入生產(chǎn)單位實(shí)習(xí)，或由老師帶領(lǐng)直接解決生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題。如2011 年9 月，筆者就帶領(lǐng)幾個(gè)畢業(yè)生完成了滬昆高速公路江西宜春至萍鄉(xiāng)段K940+750 處發(fā)生地質(zhì)塌陷搶險(xiǎn)的物探勘查工作。本次工作目的是：快速準(zhǔn)確地查明塌陷原因，了解塌陷部位的地質(zhì)情況，確保道路行車安全。筆者帶領(lǐng)學(xué)生和工勘單位一起分析原因，綜合各方面因素，選用高密度電法結(jié)合鉆探進(jìn)行綜合探測(cè)，準(zhǔn)確查明了發(fā)生地質(zhì)塌陷的原因，并由施工單位對(duì)塌陷路基作了快速處理，確保了道路的安全暢通。最后，幾位同學(xué)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)物探采集成果順利完成了畢業(yè)論文。由于本次工作的典型性，還撰寫了一篇學(xué)術(shù)論文發(fā)表在了《公路》期刊雜志上。在這次畢業(yè)實(shí)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生得到了實(shí)實(shí)在在的鍛煉，大大增強(qiáng)了他們的工程實(shí)踐能力，也收獲了成就感。

四、結(jié)束語(yǔ)

地球物理學(xué)科實(shí)踐性教學(xué)是教學(xué)計(jì)劃中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，野外環(huán)境下實(shí)踐教學(xué)效果的好壞直接關(guān)系到應(yīng)用地球物理學(xué)科的人才培養(yǎng)目標(biāo)。充分發(fā)揮并利用好野外大自然這個(gè)天然實(shí)驗(yàn)室，既可以鍛煉學(xué)生的意志和品質(zhì)，又可以增強(qiáng)他們的動(dòng)手能力，提高分析和解決問(wèn)題的能力，以及培養(yǎng)他們科學(xué)思維的能力和探索科學(xué)奧秘的熱情。

[1]王學(xué)鋒.走進(jìn)天然實(shí)驗(yàn)室探索地學(xué)奧秘—?jiǎng)?chuàng)新型地學(xué)人才的培養(yǎng)實(shí)踐與體會(huì)[J].中國(guó)地質(zhì)教育，2008，（1）：106-108.

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