賀艷曉，袁三一，唐跟陽，董春暉，王尚旭

（中國石油大學(xué)〔北京〕 地球物理學(xué)院，北京 102249）

為主動應(yīng)對新一輪信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型變革，國家實施了創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略。教育部于2017年2月發(fā)布《教育部高等教育司關(guān)于建設(shè)新工科教育與實踐的通知》，新工科建設(shè)正在從思想行動走向?qū)嵺`行動，已形成了“復(fù)旦共識”“天大行動”等［1-3］。在國家各行業(yè)深入開展創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的大背景下，新工科建設(shè)是一次堪比全周期、全方位的高等工程教育體制改革與人才培養(yǎng)格局的嘗試，是對高校人才培養(yǎng)新理念的探索與實踐，也是適應(yīng)新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新動態(tài)、新經(jīng)濟發(fā)展的必然選擇［4-8］。

在當前新形勢下，如何培養(yǎng)大批適應(yīng)新時代和社會發(fā)展要求的高素質(zhì)工程技術(shù)專業(yè)人才，對于我國經(jīng)濟社會良性發(fā)展和科技進步極為重要，也是高等工程教育研究的一個基本內(nèi)容［9］。我國現(xiàn)有工程技術(shù)人員數(shù)量常年位居全球第一位，已成為名副其實的工程人才培育大國。但我國工程技術(shù)人才在總?cè)丝谥姓急蕊@著低于發(fā)達國家水平，且高端人才十分稀缺，因而，導(dǎo)致現(xiàn)有的高等教育質(zhì)量與我國“新型工業(yè)化道路”建設(shè)要求仍存在較大差距［10-11］。在新工科建設(shè)背景下，不僅需要地球物理專業(yè)學(xué)生具備扎實的理論知識體系，也要堅持以優(yōu)化實踐課程體系教學(xué)為目標。近年來，北京某石油高校以本科生生產(chǎn)實踐教育為突破口，不斷落實相應(yīng)舉措，充分利用并發(fā)揮自身專業(yè)優(yōu)勢，形成了自己的實踐教學(xué)特色模式，推動了該校地球物理專業(yè)改造升級，踐行了教育強國的基本要求，并取得了初步成效。

一、地球物理專業(yè)工程實踐教學(xué)模式構(gòu)建

（一）工程實踐教學(xué)的現(xiàn)實意義

隨著普通高校綜合改革的深入開展，我校對于創(chuàng)新型卓越工程科技人才培養(yǎng)也提出了更高要求，明確了培養(yǎng)一流地球物理勘探工程技術(shù)人才的目標。野外工程實踐是地球物理專業(yè)人才培養(yǎng)過程中一個重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的實踐能力、團隊協(xié)作能力及個人綜合素質(zhì)具有十分關(guān)鍵的作用。我國高校一般將工程實踐環(huán)節(jié)放在本科生大三、大四年級階段，基于“認識—實踐—再認識—再實踐”的知識掌握理念，開展地球物理專業(yè)工程實踐教學(xué)對于鞏固其專業(yè)知識、培育其應(yīng)用技能、提高其分析問題和解決問題能力、塑造其科學(xué)素養(yǎng)和獨立探索精神具有十分重要的現(xiàn)實意義，其重要性主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.開展工程實踐教育是培養(yǎng)地球物理專業(yè)人才的必然要求。地球物理勘探理論知識與實踐技能并重，參加工程實踐教育的目的在于強化實踐技能培訓(xùn)，平衡專業(yè)理論知識學(xué)習(xí)與實踐能力培養(yǎng)之間的關(guān)系，是提升地球物理勘探類學(xué)生核心素養(yǎng)的重要要求，更是培養(yǎng)高素質(zhì)專業(yè)人才的必然環(huán)節(jié)。石油與礦產(chǎn)工業(yè)作為我國工業(yè)體系中十分重要的一部分，需要更多專業(yè)型人才擔當起建設(shè)國家和社會的重任［12］。培育具有專業(yè)素養(yǎng)和工程實踐能力的人才是做好地球物理專業(yè)工程教育、優(yōu)化行業(yè)人才隊伍的重要舉措。

2.開展工程實踐教學(xué)是鍛煉和提高學(xué)生實訓(xùn)與動手能力、鞏固其專業(yè)知識、提升其工程素質(zhì)的重要方式。開展生產(chǎn)實踐教育，促使學(xué)生獨立思考，為學(xué)生靈活運用專業(yè)知識分析和解決生產(chǎn)問題打下了堅實的基礎(chǔ)，實現(xiàn)了理論知識的內(nèi)化和吸收，也可進一步提升地球物理勘探專業(yè)學(xué)生的工程實踐意識，緩解了其工程素質(zhì)普遍不高的問題［13-15］。

3.開展實踐教育有助于增強學(xué)生的專業(yè)認同感，加深其對地球物理專業(yè)在國民經(jīng)濟中所處地位的認識，并幫助其逐步完成從學(xué)校到社會的過渡。參與地球物理勘探生產(chǎn)實踐活動，有助于學(xué)生明確所要從事工作的性質(zhì)，增加更多實踐知識，并通過實踐促進創(chuàng)新，了解和學(xué)習(xí)更多跨學(xué)科知識。

（二）工程實踐教學(xué)目標

我校地球物理勘探專業(yè)工程實踐教學(xué)的地點位于河北省涿州市長溝鎮(zhèn)的東方地球物理公司長溝培訓(xùn)基地，占地面積約320畝。在實踐基地內(nèi)通過指導(dǎo)教師與生產(chǎn)單位專家現(xiàn)場講解工區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件概況、施工設(shè)計方案與要求，學(xué)生開展野外數(shù)據(jù)采集及室內(nèi)資料分析與處理、撰寫實習(xí)報告、總結(jié)答辯等，為大四年級學(xué)生提供了一次全面的專業(yè)知識聯(lián)系實踐的機會，也是一次綜合性的實踐教學(xué)活動。實踐教學(xué)課程要求學(xué)生通過為期兩周的地球物理勘探野外實習(xí)，達到了工程實踐教學(xué)目標，使學(xué)生培養(yǎng)并建立了嚴肅認真的學(xué)習(xí)態(tài)度和理論聯(lián)系實際的科研方法，為后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及對資源勘探和工程勘察等方法的掌握奠定了扎實的基礎(chǔ)。

1.鞏固地球物理勘探方法的基礎(chǔ)知識，掌握地球物理野外實際工作流程及其相關(guān)的技術(shù)要求，增強學(xué)生的實踐動手能力。

2.利用所學(xué)知識，分析地球物理勘探過程的影響因素，熟練應(yīng)用專業(yè)儀器，獲取可靠有效的地球物理野外實際數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并分析解決實際遇到的工程問題的能力。

3.結(jié)合相關(guān)的數(shù)據(jù)處理及解釋軟件，能夠展示地球物理勘探數(shù)據(jù)；能對采集到的地球物理勘探數(shù)據(jù)進行處理與分析，并得到有效合理的地質(zhì)解釋結(jié)論；能用圖紙和設(shè)計報告等形式，呈現(xiàn)設(shè)計成果；訓(xùn)練并增強學(xué)生的數(shù)據(jù)處理及綜合分析等能力。

4.利用所學(xué)的專業(yè)知識，能夠獨立撰寫實習(xí)報告，并能夠進行匯報答辯，有助于加強學(xué)生的獨立思考、文字表達及口頭表達等能力。

（三）工程實踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

我校地球物理專業(yè)野外實踐教學(xué)分為兩個階段：第一階段為野外實踐部分，包括測量實踐和重磁電地震等儀器設(shè)備的野外操作；第二階段為數(shù)據(jù)資料處理、解釋和撰寫實踐報告階段，也就是對所采集到的實際資料進行處理、解釋和編寫報告。在完成地球物理勘探專業(yè)相關(guān)理論課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，其實踐教學(xué)內(nèi)容主要包括以下幾方面。

1.重力勘探方法實踐。通過實踐活動鞏固課堂所學(xué)的重力勘探相關(guān)理論知識，學(xué)會使用貝爾雷斯重力儀測量矩形方框區(qū)域內(nèi)測線上的重力數(shù)據(jù)，如圖1所示，并在室內(nèi)進行重力數(shù)據(jù)的各項校正及結(jié)合其他數(shù)據(jù)進行平差運算，并對測量數(shù)據(jù)進行合理解釋。同時，學(xué)生還需了解和掌握利用金屬彈簧重力儀進行重力法野外勘探的六個重要環(huán)節(jié)：前期工作設(shè)計、設(shè)備操作、資料采集、資料整理、地質(zhì)解釋與撰寫總結(jié)報告。

圖1 貝爾雷斯重力儀組成部件

2.磁法勘探實踐。學(xué)生參與磁法勘探實踐以培養(yǎng)其動手能力及團隊協(xié)作能力，鞏固其磁法勘探知識并掌握磁法勘探基本原理，更重要的是了解磁法勘探儀器，學(xué)習(xí)并實際操作質(zhì)子旋進磁力儀進行測量，并對磁法勘探得到的野外數(shù)據(jù)進行處理和解釋。

3.電法勘探實踐。開展高密度電阻率法勘探實踐教學(xué)，以鞏固和掌握電法勘探方法的基本原理，掌握不同層狀介質(zhì)所對應(yīng)視電阻率曲線變化特征；掌握高密度電阻率法的原理、野外布線方法、儀器的操作過程等，與普通電阻率法對比，了解它的優(yōu)勢；掌握測量數(shù)據(jù)的室內(nèi)處理方法，能夠繪制地下視電阻率剖面圖。

4.地震方法勘探實踐。地震勘探實踐主要包括：（1）了解并實踐野外地震勘探所涉及的各種工作環(huán)節(jié)，初步掌握地震數(shù)據(jù)野外采集技術(shù)、2D與3D觀測系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計及地震激發(fā)與采集設(shè)備操作方法，如圖2所示；（2）基本掌握地震觀測數(shù)據(jù)評價方法，特別需要分析各種地震波的特征，重點評判共炮點反射記錄質(zhì)量及觀測系統(tǒng)參數(shù)的正確性，如圖3所示；（3）完成數(shù)據(jù)處理和室內(nèi)地震資料構(gòu)造解釋等工作：直達波切除、反射波數(shù)據(jù)構(gòu)造解釋、折射波地震資料處理方法等。

圖2 三維觀測系統(tǒng)布置及人工重錘激發(fā)震源

圖3 地震數(shù)據(jù)波形圖

5.地質(zhì)雷達勘探實踐。采用三種不同頻率的地質(zhì)雷達對實習(xí)地區(qū)的地下淺層結(jié)構(gòu)進行初步調(diào)查，學(xué)生通過實踐活動了解地質(zhì)雷達儀器的使用原理，學(xué)習(xí)了地質(zhì)雷達的使用方法，如圖4所示。同時，還要了解地質(zhì)雷達的分類及各種參數(shù)，學(xué)會辨認不同頻率的探地雷達測量得到的地質(zhì)剖面，學(xué)會簡單處理探地雷達探測所得的雷達剖面，能夠通過探地雷達所得的雷達剖面來判定地下結(jié)構(gòu)與電性差異體。

圖4 三種不同頻率zond-12e型地質(zhì)雷達

6.大地測量方法實踐。開展大地測量能夠為野外地形測圖和大型工程測量提供基本的平面與高程控制結(jié)果，在礦物資源勘探開發(fā)與工程勘察的前期工作中也起著至關(guān)重要的作用。學(xué)生需學(xué)習(xí)并掌握測量儀器使用方法等，掌握數(shù)字化測圖室外數(shù)據(jù)采集與室內(nèi)繪圖方法。此外，還需完成地震資料采集實習(xí)中檢波點的測量，為地震勘探提供大地位置信息，包括對野外觀測成果的整理、檢查計算和繪圖，并通過野外測量實踐訓(xùn)練，提高學(xué)生的團隊協(xié)作與動手操作能力。

二、現(xiàn)階段地球物理專業(yè)工程實踐中存在的問題分析

國際上知名地球物理院校均十分地重視生產(chǎn)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)其都具有以下共同特征：（1）生產(chǎn)實踐教學(xué)的學(xué)習(xí)目標與學(xué)習(xí)內(nèi)容都非常明確，一般會有相關(guān)項目支撐；（2）工程實踐的周期一般不少于3～4個月，以充分展現(xiàn)工程實踐教育在工科教育中的重要作用；（3）高校多與世界知名企業(yè)建立了長期緊密的合作培養(yǎng)人才機制。與之相比，我校雖在專業(yè)理論知識與教師授課水平等方面具有較強的基礎(chǔ)，但在地球物理勘探生產(chǎn)實踐環(huán)節(jié)存在顯著的不足之處。

（一）工程實踐經(jīng)費與安全難以保障，實踐教學(xué)時間不足

在我校地球物理勘探專業(yè)學(xué)生參與的工程實踐中，由于行業(yè)特點，在實踐教學(xué)中會產(chǎn)生較多的費用支出，嚴重增加了教學(xué)成本。盡管國家在不斷增加教育投入資金，但近幾年高校在學(xué)生實踐教學(xué)方面經(jīng)費投入仍然非常有限，僅靠高校自身經(jīng)費支持越發(fā)困難，致使實踐時間不充足，限制了實踐教育在工程技術(shù)培養(yǎng)中的重要功效。

（二）生產(chǎn)實踐流于形式且內(nèi)容較單一

我校地球物理勘探專業(yè)的校外生產(chǎn)實踐教學(xué)采用集中實踐的方式，通過現(xiàn)場觀摩、理論知識講解與實踐操作相結(jié)合的方式，以分組制的形式，讓學(xué)生對地球物理勘探的流程有一定的了解，對測量儀器工作原理有一定的了解。然而，持續(xù)增加的學(xué)生數(shù)量與企業(yè)接納實踐的有限能力及學(xué)校投入的師資力量會存在沖突，地球物理勘探生產(chǎn)實踐因其高要求的技術(shù)性、實操性和安全性很難全面得到落實，實踐操作不充足，實踐計劃不合理，實踐效果不理想，實踐工作與成果大多停留于感性認識，學(xué)生的創(chuàng)新能力、綜合能力難以得到有效培養(yǎng)與提高。

（三）高水平的實踐指導(dǎo)教師匱乏

教師是高素質(zhì)人才培養(yǎng)的第一責任人，隨著新工科建設(shè)要求的提出與不斷推進，高校工程實踐作為專業(yè)型人才培養(yǎng)中的一個重要環(huán)節(jié)，作用日漸突出。然而，有較強專業(yè)能力與實踐資歷的教師往往也承擔了較重的科學(xué)研究、技術(shù)服務(wù)與教學(xué)工作，對參與野外實踐教學(xué)的積極性不高。參與實踐教育的指導(dǎo)教師以青年教師為主，他們往往剛從學(xué)校畢業(yè)就走到了高校教師工作崗位，盡管理論知識扎實，但往往欠缺工程實踐經(jīng)驗，對實踐指導(dǎo)更多地局限在理論范疇，加之企業(yè)單位人員多認為學(xué)生為短時間認知實踐而不能全身心投入并認真指導(dǎo)，難以有效滿足學(xué)生實踐技能的學(xué)習(xí)要求。

（四）實踐過程監(jiān)管與評價機制不健全

生產(chǎn)實習(xí)作為實踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，在如何有效開展實踐過程監(jiān)管與學(xué)生成效評價機制方面尚存在諸多問題。由于參與生產(chǎn)實踐學(xué)生人數(shù)較多，且指導(dǎo)教師與可供使用的儀器數(shù)量有限，實踐過程雖采取分組分項措施，實習(xí)指導(dǎo)教師與技術(shù)人員仍難以兼顧所有學(xué)生，實踐過程也無法及時被教師所掌握，從而導(dǎo)致實踐內(nèi)容不達標、實踐落實不充分。當前的工程實踐教學(xué)缺乏結(jié)合專業(yè)特色的明確的評價標準，指導(dǎo)教師沒有結(jié)合在工程實踐中的角色對參與實踐的學(xué)生進行合理的考核評價。

三、新工科視域下地球物理專業(yè)工程實踐教學(xué)模式改革探索

為實現(xiàn)新工科建設(shè)背景下地球物理專業(yè)人才培養(yǎng)目標，通過對國內(nèi)外工程實踐教育對比分析及初步實踐，針對實踐教學(xué)模式中存在的以上重點問題進行改革探索，以真正提升學(xué)生的綜合實踐能力。

（一）構(gòu)建虛實結(jié)合的生產(chǎn)實踐教學(xué)新模式

開展工程實踐教育的目的在于將學(xué)生課堂所學(xué)的專業(yè)知識轉(zhuǎn)化為面對實際工程問題時分析與解決問題的能力。通過虛擬仿真與現(xiàn)場實踐教育結(jié)合，合理分配虛實教學(xué)內(nèi)容，強化創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，并合理地融入課程思政，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，達到豐富實踐形式和優(yōu)化實習(xí)內(nèi)容的目的。在新冠肺炎疫情防控常態(tài)化背景下，要充分利用并開展虛實結(jié)合的實踐教學(xué)模式，學(xué)生既能熟悉地球物理勘探方法實施過程，又能掌握儀器設(shè)備的工作原理及工作環(huán)境，還能保證實習(xí)內(nèi)容的完整性，且能在一定程度上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（二）完善現(xiàn)場指導(dǎo)教師隊伍建設(shè)

為保障工程實踐教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)管理及學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)工作的有效運行，在加強實踐基地與平臺建設(shè)的基礎(chǔ)上，應(yīng)建立學(xué)校教師與企業(yè)指導(dǎo)教師的雙實踐指導(dǎo)教師制，將企業(yè)專家指導(dǎo)吸納為培養(yǎng)高水平專門人才的重要主體，校內(nèi)指導(dǎo)教師應(yīng)具有較強的專業(yè)理論基礎(chǔ)與較豐富的工程實踐經(jīng)驗，校外指導(dǎo)人員多數(shù)應(yīng)是企業(yè)的高級專業(yè)技術(shù)人員。同時，充分依據(jù)我校石油特色的辦學(xué)宗旨來設(shè)置地球物理專業(yè)工程實踐的目標，并據(jù)此構(gòu)建實踐教學(xué)質(zhì)量標準與相應(yīng)的評價體系。

（三）建立分散與集中相結(jié)合的實踐教育機制

應(yīng)該借鑒和學(xué)習(xí)國外先進的實踐教育模型，建立富有中國特色的生產(chǎn)實踐育人機制。改革探索現(xiàn)有的生產(chǎn)實踐模式，建立分散與集中實踐相結(jié)合的教育方式。地球物理學(xué)院地球物理專業(yè)在雙一流建設(shè)及其他教育教學(xué)改革項目的支持下，充分發(fā)揮現(xiàn)有的本科生合作導(dǎo)師制度，可以形成基于導(dǎo)師負責制下的分散工程實踐教育模式，進而實現(xiàn)3～5名學(xué)生組成一個小組到導(dǎo)師聯(lián)系好的生產(chǎn)基地完成實踐教育。基于此，不僅可將教師的培養(yǎng)資源轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，而且能夠依據(jù)合作項目而制定更加明確和完善的工程實踐內(nèi)容，從而達到教學(xué)目標。

（四）加強過程監(jiān)督與終端考核機制建設(shè)

生產(chǎn)實踐教學(xué)模式改革的目的在于全方位提升實踐教育成效，然而高校目前在工程實踐教育的過程控制與結(jié)果考核體系方面存在諸多問題，考核標準應(yīng)根據(jù)具體生產(chǎn)實踐內(nèi)容而制定，應(yīng)依據(jù)學(xué)生對專業(yè)理論知識的掌握程度、發(fā)現(xiàn)與分析解決問題能力、實踐與創(chuàng)新能力、實踐總結(jié)報告等多方面綜合考量，以此建立多元化的科學(xué)考核機制。為了更充分地了解學(xué)生實習(xí)過程的中間狀態(tài)及成效，需強化過程監(jiān)督機制來記錄實踐的進度情況，定期開展交流總結(jié)活動，并以此作為實踐教育的重要考核內(nèi)容。

結(jié)語

在新工科建設(shè)視域下，創(chuàng)新型卓越工程科技人才培養(yǎng)離不開高質(zhì)量的實踐教學(xué)。傳統(tǒng)的由高校教師作為主體的集中式生產(chǎn)實踐教學(xué)模式在新工科建設(shè)要求下顯露出越來越多的問題。生產(chǎn)實踐教學(xué)目標和內(nèi)容優(yōu)化、高水平指導(dǎo)教師隊伍建設(shè)、實踐教學(xué)質(zhì)量提高等工作均是一個長期積累過程，需要不斷探索與積極調(diào)整。針對地球物理勘探專業(yè)生產(chǎn)實踐教學(xué)中面臨的主要問題，未來還需從更深層次去探索實踐教育的改革與發(fā)展，建議在實踐教學(xué)模式、實踐內(nèi)容與形式、實踐教師團隊、監(jiān)控與評價制度等方面不斷完善創(chuàng)新，為提升生產(chǎn)實踐教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生綜合素質(zhì)提供有力保障。