成谷

摘要：《應(yīng)用地球物理》理論課程涉及到大量的數(shù)學(xué)物理知識，使學(xué)生感覺枯燥，應(yīng)用地球物理實驗課程的加入，可通過理論和實驗的結(jié)合，幫助學(xué)生鞏固理論知識，提高學(xué)習(xí)效果。但《應(yīng)用地球物理》實驗課程具有儀器設(shè)備多、實驗方法多、探測參數(shù)多等特點，學(xué)生對實驗內(nèi)容的掌握難度較大。對此，筆者在教學(xué)過程中進行了針對性的教學(xué)細節(jié)設(shè)計，采取了分組人數(shù)確定、實驗前方案設(shè)計、組內(nèi)工種輪換、設(shè)立學(xué)生導(dǎo)師、實驗后交流總結(jié)等具體方案。通過以上方式，改變學(xué)生的角色，使學(xué)生不再是實驗課程學(xué)習(xí)的被動接受者，而是變成主導(dǎo)者和評估者，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用地球物理；勘探地球物理；教學(xué)改革；實踐教學(xué)

中圖分類號：G642.423 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）44-0271-02

一、引言

地球物理學(xué)是用物理學(xué)的原理和方法，對地球的各種物理場分布及其變化進行觀測，探索地球本體及近地空間的介質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成、形成演化，研究與其相關(guān)的各種自然現(xiàn)象及變化規(guī)律的一門學(xué)科。應(yīng)用地球物理學(xué)是地球物理學(xué)的一個重要分支，以地殼中各種巖、礦石間的物理性質(zhì)差異為物質(zhì)基礎(chǔ)，通過觀測和研究因巖、礦石物理性質(zhì)差異而引起的地球物理場在空間上的局部變化，推斷地下地質(zhì)構(gòu)造或巖、礦體的賦存狀態(tài)。應(yīng)用地球物理學(xué)是研究地球內(nèi)部物質(zhì)結(jié)構(gòu)、運動規(guī)律的必要技術(shù)方法，是開展礦產(chǎn)資源、環(huán)境與災(zāi)害調(diào)查中的重要技術(shù)手段，是現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)理論不可缺少的技術(shù)支撐，是獲取最佳地質(zhì)勘查與經(jīng)濟效果的結(jié)合點。

《應(yīng)用地球物理》課程是地球物理學(xué)專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程，但其理論課程內(nèi)容涉及到大量的數(shù)學(xué)物理知識，有較多的復(fù)雜公式推導(dǎo)和偏微分方程求解，容易使學(xué)生感覺枯燥，產(chǎn)生對課程的厭倦心理?！稇?yīng)用地球物理》實驗課程的加入，是對理論課程的重要輔助和補充，是幫助學(xué)生理論和實踐緊密結(jié)合的重要途徑。但《應(yīng)用地球物理》實驗課程具有如下特點：（1）涉及的儀器設(shè)備多。如淺層地震儀、探地雷達、高密度電法儀、瞬變電磁儀、質(zhì)子磁力儀、重力儀等。（2）涉及的實驗方法多。如地震反射波法、地震折射波法、地震映像方法、地震面波方法、不同探測頻率的探地雷達方法、高密度電法、激發(fā)極化法、瞬變電磁法等。（3）涉及的探測參數(shù)多。如地下介質(zhì)的彈性參數(shù)（地震波傳播速度）探測、介電常數(shù)參數(shù)探測、電阻率參數(shù)探測、密度參數(shù)探測、磁化率參數(shù)探測等。

因此，《應(yīng)用地球物理》實驗課程不僅涉及的理論繁雜，而且儀器的操作復(fù)雜。實驗過程要求學(xué)生對地球物理的各種理論知識熟練掌握，在實驗時對各種方法要知其然和知其所以然。同時《應(yīng)用地球物理》實驗課程不是單個學(xué)生可獨立完成的實驗課程，對組內(nèi)成員的工作分配和合作精神具有較高的要求。本文對《應(yīng)用地球物理》實驗課程中的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)進行了有益的改革探索，對教學(xué)方式進行細節(jié)設(shè)計，力爭達到最佳的實驗教學(xué)效果。

二、《應(yīng)用地球物理》實驗課程教學(xué)細節(jié)設(shè)計

1.最佳分組人數(shù)確定。各種地球物理儀器多攜帶較長的導(dǎo)線（如地震檢波線、高密度電法導(dǎo)線等），設(shè)備笨重，鋪設(shè)需要較大的實驗場地，測點移動時需學(xué)生合作同時移動電腦主機和導(dǎo)線，即《應(yīng)用地球物理》實驗課程不能由單個學(xué)生獨立完成，而是需要多名學(xué)生的分工合作。這樣的實驗方式對分組成員的人數(shù)確定具有一定的要求。如人數(shù)太多，則學(xué)生在個別實驗環(huán)節(jié)參與度不高，得到實際操作機會較少或沒有，導(dǎo)致實驗課程流于形式，達不到最佳的實驗教學(xué)效果。如人數(shù)太少，則測點移動時整體設(shè)備的轉(zhuǎn)移困難，導(dǎo)致實驗無法正常進行。因此，在實驗課程進行前，授課老師應(yīng)和學(xué)生一起討論每種實驗方法的具體操作過程，啟發(fā)學(xué)生自行確認(rèn)最佳的分組人數(shù)，既保證實驗的順利完成，又保證每人的操作機會。

2.詳盡的實驗方案設(shè)計。進行每一種《應(yīng)用地球物理》實驗前，由各組成員協(xié)同進行具體的實驗方案設(shè)計。如淺層地震方法實驗中，根據(jù)測試剖面的特點、預(yù)采用的實驗方法及收集的工區(qū)地質(zhì)情況，具體確定測線的布置方向、檢波器的間隔、炮點到第一個檢波器的距離、時間采樣間隔等參數(shù)；在高密度電法實驗中，根據(jù)預(yù)想的探測深度確定使用電極的數(shù)目及電極間距等參數(shù)。授課老師隨機抽取組內(nèi)成員考核學(xué)生對實驗主要目的、方法基本原理、實驗區(qū)地質(zhì)條件、儀器操作步驟及實驗結(jié)果的處理流程和解釋方法等各方面的掌握程度。通過這樣的方式，進一步夯實學(xué)生對《應(yīng)用地球物理》理論課程內(nèi)容的掌握，并做到在實驗過程中有的放矢，提高實驗效果。

3.組內(nèi)工種輪換。《應(yīng)用地球物理》實驗一般實驗周期較長，如淺層地震方法、高密度電法中布線和收線需要花費大量時間。為提高實驗效率，具體操作時多需組內(nèi)成員分工合作。如利用淺層地震儀的實驗，需要一些學(xué)生布設(shè)檢波器、一些學(xué)生布置炮線和檢波線、一些學(xué)生在電腦旁操作采集和處理軟件。組員之間的分工合作可以保證實驗的效率，但學(xué)生可能因為僅負(fù)責(zé)實驗的某一具體環(huán)節(jié)而無法了解實驗的全貌，導(dǎo)致對實驗課程的掌握不夠理想。為避免組內(nèi)成員分工不同導(dǎo)致學(xué)生不能全面掌握實驗的整個流程及操作細節(jié)，組內(nèi)成員采用工種輪換制，保證每一學(xué)生熟悉所有實驗環(huán)節(jié)的操作過程。

4.設(shè)立學(xué)生導(dǎo)師。傳統(tǒng)的教學(xué)方式是老師對所有學(xué)生進行實驗內(nèi)容講解，因?qū)嶒灂r組內(nèi)成員需協(xié)同進行，不可避免地會出現(xiàn)一些學(xué)生不認(rèn)真聽講、依賴組內(nèi)其他成員的現(xiàn)象。為此，提出“設(shè)立學(xué)生導(dǎo)師”的鏈?zhǔn)浇虒W(xué)方式。在每種物探方法實驗中，授課教師作為終極導(dǎo)師，挑選一名學(xué)生對其進行實驗課程各個環(huán)節(jié)細致、全面的講解，培訓(xùn)完成后該名學(xué)生成為導(dǎo)師，可自主挑選另一名學(xué)生對其進行培訓(xùn)，培訓(xùn)成功后另一名學(xué)生也成為導(dǎo)師，挑選自己的學(xué)生對其進行培訓(xùn)。依次進行下去，形成導(dǎo)師—學(xué)生的長鏈條。終極導(dǎo)師更多地起到督導(dǎo)的作用，每個學(xué)生都經(jīng)歷從學(xué)生到導(dǎo)師的角色轉(zhuǎn)換，從學(xué)習(xí)的被動接受者到學(xué)習(xí)的主動傳播者。每名學(xué)生在實驗遇到困難時，只允許咨詢自己的上級導(dǎo)師，在這個過程中產(chǎn)生緊張感和新鮮感，幫助學(xué)生端正學(xué)習(xí)態(tài)度，認(rèn)真全面地掌握實驗過程的每一環(huán)節(jié)。

5.實驗后及時點評總結(jié)。每次實驗課程均進行分組，不同的組進行不同的物探實驗。針對每種物探方法，每組學(xué)生選擇不同的測線，獨立完成實驗的設(shè)計、采集、處理和解釋。實驗課程結(jié)束后，采用PPT的形式進行匯報，針對同一工區(qū)不同組不同測線的觀測及處理解釋結(jié)果，組織學(xué)生進行對比分析。對各組學(xué)生在實驗進行及后期處理解釋中遇到的問題，授課老師積極引導(dǎo)，鼓勵學(xué)生通過討論提出自己的認(rèn)識、看法和解決方案，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成獨立思考解決問題的能力。

三、結(jié)論

《應(yīng)用地球物理》實驗課程是對學(xué)生理論知識掌握情況的試金石，是學(xué)生將理論課程中學(xué)到的內(nèi)容學(xué)以致用的重要手段。但《應(yīng)用地球物理》實驗課程儀器設(shè)備多、實驗方法多、探測參數(shù)多，學(xué)生對實驗內(nèi)容的掌握難度較大。對此，課程進行了一系列的教學(xué)細節(jié)設(shè)計。實驗前組織學(xué)生進行最佳分組人數(shù)確定和實驗方案設(shè)計，組內(nèi)實驗時采用工種輪換制，不同實驗階段及時交流總結(jié)，實驗的整個過程采取學(xué)生導(dǎo)師制。通過以上方式，使學(xué)生參與到數(shù)據(jù)設(shè)計、采集、處理和解釋的每一個環(huán)節(jié)中來，達到對課程內(nèi)容和實驗操作方式的全面了解；使學(xué)生變成主導(dǎo)者和評估者，責(zé)任心、榮譽感及學(xué)習(xí)興趣大大增強，進而增強實驗課程的實際教學(xué)效果。

參考文獻：

[1]史謌.地球物理學(xué)基礎(chǔ)[M]，北京大學(xué)出版社，2002.

[2]傅容珊，劉斌.固體地球物理學(xué)基礎(chǔ)[M]，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2009.

[3]吳健生，王家林，趙永輝，于鵬.地球物理學(xué)入門[M]，同濟大學(xué)出版社，2017.

[4]張勝業(yè)，潘玉玲.應(yīng)用地球物理學(xué)原理[M]，中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2004.

[5]雷宛.工程與環(huán)境物探教程[M]，地質(zhì)出版社，2006.

Abstract：The theory part of" Applied Geophysics" curriculum involves a lot of knowledge about mathematics and physics，it will make students feel boring in learning process. Joining of the experiment part of" Applied Geophysics" curriculum may help students to consolidate the theoretical knowledge through the combination of theory and experiment，and therefore improve the learning effect. However，the experimental course of Applied Geophysics involves many experimental instruments，many experimental methods and many detection parameters，it is difficult for students to master the experimental contents.In this regard，the author designed the aiming teaching details and take measures such as determining optimum personal number within group，designing optimum experiment scheme，rotating job position within group，establishing student tutor，in-time summing up after experiment. Through the above ways，changing the students'roles from the passive recipients to the dominant in the learning process of experimental course，thus improving the teaching effectiveness of experimental course.

Key words：applied geophysics；exploration geophysics；educational reform；experimental teaching