杜文鳳

[摘 要]地震勘探數(shù)據(jù)處理與解釋課程是本科生地球物理學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)骨干課，該課程的特點(diǎn)是理論和實(shí)踐并重。在教學(xué)過(guò)程中，采用啟發(fā)式和互動(dòng)式教學(xué)方法進(jìn)行課堂授課，利用科研成果和工程實(shí)例充實(shí)教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)和動(dòng)手能力。這些教學(xué)手段的實(shí)施，對(duì)于提高教學(xué)效果起到了至關(guān)重要的作用。

[關(guān)鍵詞]地震 處理 解釋 課程

[中圖分類號(hào)] P631-4；G642.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2015）02-0148-02

一、引言

地震勘探數(shù)據(jù)處理與解釋課程是中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）本科生地球物理學(xué)專業(yè)的專業(yè)骨干課，該課程共有48課時(shí)。

地震勘探包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和資料解釋三個(gè)環(huán)節(jié)。地震勘探數(shù)據(jù)處理與解釋課程涉及地震勘探中的兩個(gè)環(huán)節(jié)，其重要性顯而易見。作為一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程，課程本身對(duì)數(shù)理基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)和地質(zhì)基礎(chǔ)有較高的要求。因此，要想讓學(xué)生學(xué)好這門課程，在教學(xué)中就需要有一些針對(duì)性的方法與措施。

作為本課程的主講教師，目前已連續(xù)為三屆本科生進(jìn)行了授課，現(xiàn)結(jié)合實(shí)際教學(xué)體會(huì)，談?wù)劦卣鹂碧綌?shù)據(jù)處理與解釋課程的教學(xué)方法。

二、課程主要內(nèi)容

地震勘探數(shù)據(jù)處理與解釋課程包括理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩個(gè)部分，其中理論教學(xué)40學(xué)時(shí)，實(shí)踐教學(xué)8學(xué)時(shí)。

在理論教學(xué)中，緒論占2學(xué)時(shí)，地震數(shù)據(jù)處理占22個(gè)學(xué)時(shí)，地震資料解釋占16個(gè)學(xué)時(shí)。地震數(shù)據(jù)處理教學(xué)的主要內(nèi)容包括數(shù)字濾波（2學(xué)時(shí)）、反濾波（4學(xué)時(shí)）、動(dòng)靜校正（4學(xué)時(shí)）、速度分析（4學(xué)時(shí)）、水平疊加（2學(xué)時(shí)）和偏移處理（6學(xué)時(shí)）等。地震資料解釋的主要內(nèi)容包括地震資料解釋的理論基礎(chǔ)（4學(xué)時(shí)）、地震資料的構(gòu)造解釋（6學(xué)時(shí)）、人機(jī)交互解釋系統(tǒng)（2學(xué)時(shí)）和地震屬性分析技術(shù)（4學(xué)時(shí)）等。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要內(nèi)容包括Linux操作系統(tǒng)實(shí)踐（2學(xué)時(shí)）、ProMAX地震數(shù)據(jù)處理實(shí)踐（2學(xué)時(shí)）和地震資料解釋與繪圖實(shí)踐（4學(xué)時(shí)）。

三、利用科研成果、工程經(jīng)驗(yàn)和最新研究進(jìn)展充實(shí)教學(xué)內(nèi)容

近年來(lái)，本人先后參加了國(guó)家973項(xiàng)目中的“煤層氣藏高分辨率地球物理響應(yīng)”課題、國(guó)家十二五科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目中的“復(fù)雜條件大型煤炭基地快速精細(xì)勘查技術(shù)”課題和國(guó)家自然基金“煤礦瓦斯災(zāi)害源的高分辨率地震探測(cè)基礎(chǔ)研究”課題，承擔(dān)完成了煤炭企業(yè)的十多個(gè)三維地震勘探工程項(xiàng)目。在課堂教學(xué)中，筆者將自己在地震勘探方面取得的科研成果和積累的工程經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用到教學(xué)之中，充實(shí)了教學(xué)內(nèi)容，擴(kuò)充了教學(xué)信息量。

在講解地震數(shù)據(jù)處理方法時(shí)，對(duì)地震資料處理中的主要環(huán)節(jié)，如幾何屬性建立、靜校正、去噪、反褶積、速度分析和偏移成像等，進(jìn)行重點(diǎn)介紹，并結(jié)合煤層氣地震資料處理和復(fù)雜地質(zhì)條件下的地震資料處理等科研成果，講解實(shí)現(xiàn)高保真、高分辨率和高信噪比數(shù)據(jù)處理的思路、流程和方法，讓學(xué)生更好地理解地震資料數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容。

在講解地震資料解釋方法時(shí)，對(duì)地震資料構(gòu)造解釋的全過(guò)程進(jìn)行講解，重點(diǎn)講解層位標(biāo)定、波的對(duì)比、斷層解釋、構(gòu)造圖繪制和時(shí)深轉(zhuǎn)換等方法。結(jié)合煤田三維地震勘探工程實(shí)例，對(duì)采區(qū)三維地震勘探中經(jīng)常遇到的斷層、采空區(qū)和陷落柱等影響煤礦安全的地質(zhì)因素，進(jìn)行詳細(xì)講解，為學(xué)生將來(lái)從事煤田三維地震勘探工作奠定基礎(chǔ)。

為了讓學(xué)生及時(shí)了解和掌握地震數(shù)據(jù)處理和地震資料解釋技術(shù)方法的國(guó)內(nèi)外最新研究進(jìn)展和發(fā)展方向，在講課過(guò)程中安排一定的學(xué)時(shí)，把美國(guó)地球物理年會(huì)、歐洲地球物理年會(huì)以及中國(guó)地球物理年會(huì)上的學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)，向?qū)W生們進(jìn)行講解，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，為學(xué)生今后開展畢業(yè)選題和畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

四、采用啟發(fā)式和互動(dòng)式教學(xué)方法提高教學(xué)效果

高校課堂教學(xué)方法多種多樣，如聯(lián)想教學(xué)法、類比教學(xué)法和歸納教學(xué)法[1]以及參與式教學(xué)法[2]和啟發(fā)式教學(xué)法[3]等。在地震勘探數(shù)據(jù)處理與解釋課堂教學(xué)中，為了提高教學(xué)效果，以啟發(fā)式和互動(dòng)式教學(xué)方法作為主要的教學(xué)方法。

啟發(fā)式教學(xué)是啟發(fā)學(xué)生運(yùn)用已經(jīng)掌握的知識(shí)去理解新的知識(shí)，使學(xué)生溫習(xí)舊知識(shí)的同時(shí)掌握新的內(nèi)容。在講解地震數(shù)據(jù)處理方法時(shí)，將學(xué)生已經(jīng)學(xué)完的數(shù)字信號(hào)處理、地震勘探原理和數(shù)學(xué)地質(zhì)等課程的一些方法原理進(jìn)行簡(jiǎn)要的復(fù)習(xí)，通過(guò)溫故知新，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到事半功倍的效果。比如在講到地震數(shù)據(jù)處理中的濾波和反褶積內(nèi)容時(shí)，會(huì)對(duì)數(shù)字信號(hào)處理課程中的傅里葉變換、濾波方法等進(jìn)行簡(jiǎn)明扼要的復(fù)習(xí)；在講到地震數(shù)據(jù)幾何屬性建立和靜校正時(shí)，對(duì)地震勘探原理課程中的觀測(cè)系統(tǒng)綜合平面圖示、微測(cè)井和小折射等內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明；在講解地震屬性解釋時(shí)，對(duì)數(shù)學(xué)地質(zhì)課程中的聚類分析和主因子分析等內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)復(fù)習(xí)，把以往課程學(xué)習(xí)內(nèi)容融入新的知識(shí)環(huán)節(jié)之中，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解。

互動(dòng)式教學(xué)要充分體現(xiàn)教師的主導(dǎo)作用與學(xué)生的主體作用。在課堂授課過(guò)程中時(shí)常會(huì)對(duì)學(xué)生進(jìn)行必要的提問，來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。比如在課堂講完重要的概念如動(dòng)校正、靜校正、速度分析、偏移、層位標(biāo)定和時(shí)深轉(zhuǎn)換等內(nèi)容后，會(huì)進(jìn)行課堂討論，在講完地震數(shù)據(jù)處理和地震解釋的整個(gè)內(nèi)容后，在課堂讓學(xué)生到黑板上敘述地震數(shù)據(jù)處理和地震資料構(gòu)造解釋的基本流程等，通過(guò)學(xué)生之間的討論和補(bǔ)充，鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容，檢驗(yàn)授課效果。

隨堂測(cè)驗(yàn)是互動(dòng)式教學(xué)的另一個(gè)重要手段。隨堂測(cè)驗(yàn)用于檢查課堂教學(xué)效果，一般會(huì)要求學(xué)生在10-15分鐘之內(nèi)完成2-3個(gè)試題，之后教師對(duì)測(cè)驗(yàn)進(jìn)行認(rèn)真批改，對(duì)測(cè)驗(yàn)中存在的主要問題在課堂上進(jìn)行認(rèn)真講解，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)講課內(nèi)容的深入理解。如在講完動(dòng)校正和速度分析內(nèi)容后，在隨堂測(cè)驗(yàn)時(shí)，給出的題目是：（1）動(dòng)校正的目的是什么？（2）為什么會(huì)出現(xiàn)動(dòng)校拉伸現(xiàn)象？（3）水平反射層和傾斜反射層的動(dòng)校正速度如何獲得？其目的就是讓學(xué)生明白動(dòng)校正的概念，理解動(dòng)校拉伸產(chǎn)生的原因，搞清單個(gè)水平反射層、多個(gè)水平反射層、單個(gè)傾斜反射層和多個(gè)傾斜反射層動(dòng)校正速度的獲取習(xí)慣。

通過(guò)啟發(fā)性教學(xué)和互動(dòng)式教學(xué)，可以增強(qiáng)學(xué)生的參與意識(shí)，使學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)變成主動(dòng)學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，使學(xué)生逐漸養(yǎng)成善于思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

五、通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)增強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識(shí)和動(dòng)手能力

要提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能力，光靠課堂教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。[4]實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力都有重要意義，同時(shí)，也有利于學(xué)生更好地適應(yīng)畢業(yè)后的實(shí)際工作，更是提高學(xué)生適應(yīng)社會(huì)需求的一種手段。[5]

本課程實(shí)驗(yàn)是在煤炭資源與安全開采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室地震技術(shù)研究中心進(jìn)行。該中心具有曙光PC-Cluster并行機(jī)和戴爾圖形工作站，并配備有齊全的地震數(shù)據(jù)處理和解釋軟件，學(xué)生通過(guò)上機(jī)實(shí)踐，可以學(xué)習(xí)Linux操作系統(tǒng)的基本操作，學(xué)習(xí)利用實(shí)際地震數(shù)據(jù)進(jìn)行基本的數(shù)據(jù)處理和地震資料的構(gòu)造解釋。

在Linux操作系統(tǒng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，重點(diǎn)學(xué)習(xí)Linux操作系統(tǒng)的基本命令、用戶和組的管理、文件系統(tǒng)管理、文件權(quán)限管理和Vi編輯器的使用。在講課時(shí)，老師邊講邊讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上操作，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以操作管理文件和目錄的命令、有關(guān)磁盤環(huán)境的命令、文件備份壓縮的命令、關(guān)機(jī)和查看系統(tǒng)信息的命令、管理使用者和設(shè)立權(quán)限的命令、線上查詢的命令、文件閱讀的命令和網(wǎng)絡(luò)操作的命令等。

在地震數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，介紹ProMAX地震數(shù)據(jù)處理軟件的交互界面和處理模塊的組成，對(duì)ProMAX軟件中的鼠標(biāo)操作、快捷鍵操作和道 / 道集選排字符操作進(jìn)行詳細(xì)地講解。重點(diǎn)學(xué)習(xí)地震數(shù)據(jù)的輸入、濾波方法、自動(dòng)增益控制和地震道的顯示等。通過(guò)實(shí)際上機(jī)操作，學(xué)生基本掌握了地震數(shù)據(jù)瀏覽的方法，能夠建立簡(jiǎn)單的處理流程，操作處理模塊和選擇處理參數(shù)，并可以借助處理軟件的在線幫助來(lái)查找處理模塊的功能。

在地震數(shù)據(jù)解釋環(huán)節(jié)，結(jié)合煤礦采區(qū)三維地震資料，重點(diǎn)講解三維地震工區(qū)的建立、SEGY地震數(shù)據(jù)道頭的掃描和地震數(shù)據(jù)的加載方法，學(xué)生對(duì)實(shí)際地震數(shù)據(jù)進(jìn)行了層位追蹤和斷層解釋，并學(xué)會(huì)了如何利用網(wǎng)格化方法，進(jìn)行等時(shí)構(gòu)造圖的繪制。

學(xué)生通過(guò)上機(jī)實(shí)踐，學(xué)會(huì)了Linux操作系統(tǒng)的基本操作，體會(huì)了實(shí)際地震資料數(shù)據(jù)處理的基本流程和地震資料構(gòu)造解釋的基本方法，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)地震數(shù)據(jù)處理和解釋的感性認(rèn)識(shí)和動(dòng)手能力。

六、結(jié)論

通過(guò)地震勘探數(shù)據(jù)處理與解釋課程教學(xué)實(shí)踐，得到如下認(rèn)識(shí)：（1）運(yùn)用啟發(fā)性和互動(dòng)式教學(xué)方法，通過(guò)溫故知新，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果；（2）將科研成果和工程實(shí)例應(yīng)用于教學(xué)之中，可以擴(kuò)充教學(xué)信息量，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；（3）通過(guò)上機(jī)實(shí)踐，可以增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，更好地理解地震數(shù)據(jù)處理和解釋的教學(xué)內(nèi)容。

[ 注 釋 ]

[1] 孟祥明，張澤.大學(xué)《有機(jī)化學(xué)》的教學(xué)方法探討[J].大學(xué)教育，2012（8）：101-102.

[2] 梁建新.參與式教學(xué)法在高師院?！队⒄Z(yǔ)教學(xué)法》課堂教學(xué)中的應(yīng)用[J].大學(xué)教育，2013（8）：98-99.

[3] 李勤.“地球物理勘探”課程在地質(zhì)工程專業(yè)教學(xué)的探索[J].大學(xué)教育，2014（4）：111-112.

[4] 張平松，劉盛東.地球物理勘探課程設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)實(shí)施與思考[J].中國(guó)地質(zhì)教育，2005（4）：97-99.

[5] 劉向紅，張平松，孫林華，等.應(yīng)用型示范本科高校實(shí)踐課程的設(shè)計(jì)研究——以宿州學(xué)院地質(zhì)專業(yè)“地球物理勘探”課程的教學(xué)設(shè)計(jì)為例[J].中國(guó)地質(zhì)教育，2012（4）：123-125.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]