摘要：“重力與固體潮”是防災(zāi)科技學(xué)院面向地球物理學(xué)專業(yè)開設(shè)的一門特色專業(yè)課程。根據(jù)國家級一流本科專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，本研究對課程教學(xué)中存在的挑戰(zhàn)進(jìn)行了分析，從專業(yè)特色教材、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺、專業(yè)內(nèi)涵和創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式四個方面對“重力與固體潮”課程進(jìn)行了建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了該課程教學(xué)在深度和廣度上的提升。借以推動防災(zāi)科技學(xué)院地球物理學(xué)專業(yè)國家級一流本科專業(yè)的建設(shè)，培養(yǎng)防震減災(zāi)優(yōu)秀人才。

關(guān)鍵詞：一流本科專業(yè)；地球物理學(xué)；重力與固體潮

加快一流大學(xué)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)高等教育內(nèi)涵式發(fā)展，培養(yǎng)高素質(zhì)專門人才，是統(tǒng)籌推進(jìn)“五位一體”總體布局和協(xié)調(diào)推進(jìn)“四個全面”戰(zhàn)略布局，建成社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國，實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的根本保障［12］。加強(qiáng)專業(yè)建設(shè)，是適應(yīng)新時代對人才的多樣化需求，提升高校辦學(xué)質(zhì)量的必然路徑。防災(zāi)科技學(xué)院地球科學(xué)學(xué)院地球物理學(xué)專業(yè)成立于1975年，是學(xué)校首創(chuàng)專業(yè)，而且是全國唯一培養(yǎng)從事地震監(jiān)測預(yù)測方面的應(yīng)用型高級專門人才的專業(yè)。2022年，地球物理學(xué)專業(yè)獲批國家級一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)。為推進(jìn)一流專業(yè)建設(shè)，必須全面貫徹黨的教育方針，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，并圍繞完善育人機(jī)制和嚴(yán)格教育教學(xué)過程管理，加強(qiáng)應(yīng)急管理特色專業(yè)群建設(shè)的探索與實(shí)踐，提升專業(yè)內(nèi)涵，以特色發(fā)展為引領(lǐng)，構(gòu)建一流的人才培養(yǎng)體系。

一流專業(yè)建設(shè)發(fā)力點(diǎn)在課程建設(shè)，革新課程建設(shè)理念、推進(jìn)課程改革創(chuàng)新勢在必行。因此，在課程建設(shè)中必須堅持高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量要求，著力打造一批具有行業(yè)特色、能夠引領(lǐng)專業(yè)發(fā)展、滿足學(xué)生個性化需求的課程。重力學(xué)是地球物理學(xué)的重要分支之一，該學(xué)科是根據(jù)觀測地球重力的變化來研究地球內(nèi)部構(gòu)造，尋找資源，并在地震前兆分析、災(zāi)害預(yù)測治理方面發(fā)揮著重要作用?！爸亓εc固體潮”是基于我校防災(zāi)減災(zāi)行業(yè)背景和行業(yè)特色開設(shè)的一門面向地球物理學(xué)專業(yè)本科生的專業(yè)核心課程。不同于其他院校開設(shè)的重力勘探方向上的課程，“重力與固體潮”是目前國內(nèi)僅有的講授重力在地震監(jiān)測方向應(yīng)用的課程。該課程立足于行業(yè)特色人才教學(xué)體系，將重力、固體潮及其在地震監(jiān)測方面的應(yīng)用相結(jié)合。通過該課程的學(xué)習(xí)，不僅使學(xué)生掌握重力學(xué)基本理論，并在此基礎(chǔ)上掌握固體潮基本理論、重力固體潮觀測技術(shù)和分析方法，從而使學(xué)生具備應(yīng)用重力觀測資料分析解釋有關(guān)地質(zhì)現(xiàn)象、地球形狀與地殼結(jié)構(gòu)、地震監(jiān)測預(yù)測等能力。該課程立足應(yīng)急管理事業(yè)發(fā)展，為培養(yǎng)具備從事地震監(jiān)測、預(yù)測、預(yù)警、區(qū)域地震安全性評價和地震災(zāi)害風(fēng)險評估等工作能力的高級應(yīng)用型人才做出了重要的貢獻(xiàn)。

以學(xué)生為主體、以產(chǎn)出為導(dǎo)向是國家級一流本科專業(yè)建設(shè)的潮流和基本要求。同時，高等教育的最根本任務(wù)是立德樹人，如何利用好高校課程主戰(zhàn)場、課堂教學(xué)主陣地，實(shí)現(xiàn)全員、全程、全方位“三全育人”大格局，是高等教育面臨的新課題。在此背景下，我們以“重力與固體潮”課程為對象，通過專業(yè)特色教材建設(shè)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)、專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)以及創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式建設(shè)四種呈現(xiàn)方式，對課程建設(shè)進(jìn)行了積極的研究和探索。

一、專業(yè)特色教材建設(shè)

教材建設(shè)是事關(guān)“兩個大計”的戰(zhàn)略工程、基礎(chǔ)工程。黨的二十大報告指出，要加強(qiáng)教材建設(shè)和管理，加快建設(shè)高質(zhì)量教育體系，全面提高人才自主培養(yǎng)質(zhì)量。教材是體現(xiàn)國家意志和國家價值、傳播社會主義核心價值觀、傳承中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的重要載體，具有鮮明的政治導(dǎo)向和意識形態(tài)屬性［3］。因此，建設(shè)契合國家教學(xué)大綱并且體現(xiàn)專業(yè)特色的教材，是高質(zhì)量開展國家級一流本科專業(yè)建設(shè)的重要基礎(chǔ)。

盡管目前已有許多圍繞重力學(xué)的經(jīng)典教材，如曾華霖教師編著的《重力場與重力勘探》［4］、吳慶鵬教師編著的《重力學(xué)與固體潮》［5］等。但在“重力與固體潮”課程關(guān)于固體潮尤其是地震重力測量部分的教學(xué)過程中，我們發(fā)現(xiàn)暫無適用于本專業(yè)、面向重力學(xué)在地震監(jiān)測方向應(yīng)用的參考教材。這對學(xué)生在系統(tǒng)學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)“重力與固體潮”課程時造成了諸多的不便。因此，課程組教師以我校地球物理專業(yè)人才培養(yǎng)方案為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)地震監(jiān)測預(yù)報高級應(yīng)用型人才為目的，綜合前人經(jīng)典教材，出版了突出專業(yè)特色的防災(zāi)減災(zāi)特色教材《地震重力測量》［6］。

《地震重力測量》教材從地球重力場的基本理論和重力異常概念出發(fā)，一方面介紹了現(xiàn)階段常用的重力測量儀器及重力測量方法；另一方面，還將內(nèi)容延伸至地球固體潮的研究，重點(diǎn)介紹了地震重力測量的兩種方法——流動重力測量與臺站重力測量，并且詳細(xì)地論述了地震重力觀測技術(shù)及觀測資料的處理與分析方法，探討重力測量方法在地震監(jiān)測預(yù)報中的應(yīng)用。新教材的編寫將重力學(xué)領(lǐng)域最新的理論和方法納入其中，提高了課程教學(xué)的規(guī)范性和統(tǒng)一性，使“重力與固體潮”課程教學(xué)內(nèi)容更加豐富與系統(tǒng)。

二、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)

臺站重力測量是我國重要的地震前兆監(jiān)測手段，也是“重力與固體潮”課程的重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容之一。臺站重力測量是通過在選定觀測點(diǎn)上對重力加速度的定點(diǎn)連續(xù)觀測，來得到重力隨時間的變化量。觀測數(shù)據(jù)不僅包括反映彈性地球?qū)θ赵乱憫?yīng)的重力固體潮汐變化，還包含了構(gòu)造應(yīng)力變化、巖石彈性變化、地下密度變化及物質(zhì)遷移引起與地震孕育有關(guān)的非潮汐變化。因此，臺站重力測量可為研究地殼、地殼運(yùn)動及其與地震孕育發(fā)生的關(guān)系提供重要的數(shù)據(jù)來源［7］。

盡管組織學(xué)生前往地震臺站參觀學(xué)習(xí)是最理想、最直觀地了解臺站重力測量的方法，但是，一方面，地震重力觀測臺站使用的重力儀屬于精密貴重儀器，不適合教學(xué)拆解、安裝、調(diào)試；另一方面，地震重力觀測環(huán)境對溫差、氣壓、濕度、振動有嚴(yán)格的行業(yè)規(guī)范，教學(xué)活動極易對臺站重力數(shù)據(jù)的觀測產(chǎn)生干擾。為了讓學(xué)生能夠更好地對地震重力觀測場地選址建設(shè)與觀測環(huán)境維護(hù)、重力儀工作原理、重力儀標(biāo)定等有較為真實(shí)的感受，使理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠有機(jī)地融合，本專業(yè)于2021年建設(shè)了“地震重力觀測站虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺”。

該平臺著重從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)場景三個方面提高仿真度，力求讓學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中獲得真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作體驗(yàn)。首先，地震重力臺站選址建設(shè)、觀測山洞等建模素材原型來自天津薊縣地震臺；其次，在實(shí)驗(yàn)操作上，強(qiáng)調(diào)以儀器實(shí)物建模，從外觀到配件規(guī)格最大程度地接近真實(shí)儀器，在儀器操作、考核方面嚴(yán)格遵循行業(yè)規(guī)范；最后，虛擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也全部來自實(shí)體地震臺站的長期觀測數(shù)據(jù)并經(jīng)過模型優(yōu)化。

“地震重力觀測站虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺”通過虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，能真實(shí)再現(xiàn)地震重力觀測山洞場景，動畫模擬重力儀測量原理、重力儀的標(biāo)定，并通過地震前兆重力臺站選址建設(shè)，重力儀設(shè)備的安裝、調(diào)試、重力數(shù)據(jù)日常處理的互動教學(xué)，使學(xué)生掌握地震重力觀測環(huán)境、重力儀工作原理、地震重力觀測數(shù)據(jù)處理等核心問題。再結(jié)合原有的重力儀操作和重力數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)課程，使學(xué)生從實(shí)體實(shí)驗(yàn)和虛擬仿真兩個維度系統(tǒng)學(xué)習(xí)，提升學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。

三、專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)

隨著國家全面實(shí)施高等教育“四新建設(shè)”和“雙萬計劃”，各高校不斷開展專業(yè)建設(shè)內(nèi)涵式發(fā)展路徑的探索與研究。2012年，教育部頒布的《關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》中指出“牢固確立人才培養(yǎng)的中心地位，堅持穩(wěn)定規(guī)模、優(yōu)化結(jié)構(gòu)、注重創(chuàng)新，走以質(zhì)量提升為核心的內(nèi)涵式發(fā)展道路”。之后，黨的十八大首次把“內(nèi)涵式發(fā)展”寫進(jìn)了黨的報告，提出“推動高等教育內(nèi)涵式發(fā)展”的要求。同時，在2017年黨的十九大報告也強(qiáng)調(diào)了“實(shí)現(xiàn)高等教育內(nèi)涵式發(fā)展”，這為我國高等教育的發(fā)展以及建設(shè)高等教育強(qiáng)國樹立了明確的方向［8］。

“重力與固體潮”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)緊緊圍繞立德樹人根本任務(wù)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，提升社會與行業(yè)服務(wù)質(zhì)量，堅持中國特色，實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀文化的傳承。在教學(xué)過程中，我們積極實(shí)現(xiàn)全過程育人，正確塑造學(xué)生的人生觀、世界觀和價值觀，推動學(xué)生全方位發(fā)展。同時，我們還結(jié)合當(dāng)今國情，堅持改革創(chuàng)新與時俱進(jìn)，將課程內(nèi)容及時更新，不斷適應(yīng)國家的新時代新要求。例如，重力學(xué)在我國發(fā)展的最初目的是為了大規(guī)模進(jìn)行石油、礦產(chǎn)等資源的勘探與開發(fā)，滿足國家發(fā)展的需要。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，我國重力勘探的先驅(qū)者在觀測方法、儀器裝備、工作規(guī)程和數(shù)據(jù)處理及解釋等方面取得的進(jìn)展，形成了具有我國特色的重力勘探系統(tǒng)，取得了巨大成就。這種“以獻(xiàn)身地質(zhì)事業(yè)為榮，以艱苦奮斗為榮，以找礦立功為榮”的“三光榮”精神是地質(zhì)勘查工作者長期艱苦奮斗的結(jié)晶，更是鼓舞和影響踏入地球物理專業(yè)的學(xué)子們的精神支柱與力量源泉。另一方面，近年來倡導(dǎo)的“綠水青山就是金山銀山”是習(xí)近平總書記統(tǒng)籌經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)作出的重要論斷，為我們在新時代營造綠水青山、建設(shè)美麗中國，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、建設(shè)社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國提供了有力思想指引。因此，在學(xué)習(xí)開展重力測量、進(jìn)行礦產(chǎn)能源開發(fā)的同時，我們積極引導(dǎo)學(xué)生要注意自然生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和恢復(fù)，提升生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和穩(wěn)定性，以提升生態(tài)效益為主要目標(biāo)，同時兼顧社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生。

基于上述實(shí)例，我們將“重力與固體潮”課程中推進(jìn)專業(yè)內(nèi)涵發(fā)展，使學(xué)生不僅掌握了課程的知識點(diǎn)及其應(yīng)用，而且讓學(xué)生感受到作為新一代地球物理人的責(zé)任感和使命感，將價值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)融為一體，激發(fā)學(xué)生愛國情和科學(xué)探索精神。

四、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式建設(shè)

專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)在教育實(shí)踐中交融統(tǒng)一的實(shí)踐之路本質(zhì)上就是科研創(chuàng)新與教學(xué)的統(tǒng)一，兩者互促互補(bǔ)實(shí)現(xiàn)專業(yè)競爭力的快速提升［9］。而一流專業(yè)建設(shè)更是需要堅持以學(xué)生為本的核心理念，深入推進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革、重教學(xué)強(qiáng)科研，深化創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式建設(shè)［10］。如何培養(yǎng)不僅具有扎實(shí)的專業(yè)知識，更具有較強(qiáng)的科研創(chuàng)新能力，以滿足高等院校、科研院所以及企事業(yè)單位需求的“精英人才”，已經(jīng)成為高等教育人才培養(yǎng)的首要任務(wù)。

我校地球物理學(xué)專業(yè)本科生在大一和大二階段通常先學(xué)習(xí)通識和專業(yè)基礎(chǔ)課程，直至大三才開始學(xué)習(xí)“重力與固體潮”等專業(yè)核心課程。其中，主要集中于大三的專業(yè)課程不僅是學(xué)生對本科專業(yè)理論知識內(nèi)容具體而深入吸收的重要學(xué)習(xí)階段，更是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的基礎(chǔ)和依據(jù)。然而，一方面，我校地球物理學(xué)專業(yè)本科生在大三的專業(yè)課程學(xué)習(xí)任務(wù)較重，課余時間緊，學(xué)生沒有足夠的時間去了解獲悉學(xué)科前沿知識，從而導(dǎo)致其對科研創(chuàng)新認(rèn)識不足；另一方面，科研工作需消耗較多的時間和精力，若將科研成果以論文、專利等形式產(chǎn)出，更是需要較長周期，而本科生在大三階段忙于專業(yè)課程，大四階段的主要精力又集中在考研、就職和畢業(yè)論文上，即使有指導(dǎo)教師的幫助，可能也無法及時完成科研成果的產(chǎn)出。針對上述問題，我們從課堂教學(xué)、項(xiàng)目參與和科研成果產(chǎn)出三方面進(jìn)行了建設(shè)。

首先，在“重力與固體潮”等專業(yè)課程的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中，選取部分課程內(nèi)容融入最新的科研成果實(shí)例，向?qū)W生展示地球物理學(xué)的魅力，并使學(xué)生從思想上產(chǎn)生對地球物理學(xué)專業(yè)課程的渴望，提高科研創(chuàng)新的積極性。另外，在授課時利用問題導(dǎo)向式教學(xué)方式，使學(xué)生在尋求解決問題的方法過程中，開展自主學(xué)習(xí)，組織興趣小組共同討論，培養(yǎng)學(xué)生通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料獲取解決問題的能力。同時，在課堂中融入學(xué)生小組成果匯報環(huán)節(jié)，鍛煉學(xué)生PPT制作和匯報能力，從而增強(qiáng)學(xué)生對本專業(yè)的自信心，提高學(xué)生科研創(chuàng)新的意愿。

其次，我們還依托本專業(yè)學(xué)生社團(tuán)“地球物理理論與實(shí)踐協(xié)會”，充分利用線下和線上資源，定期組織開展地球物理學(xué)前沿知識講座，并組織交流學(xué)習(xí)活動。這樣，學(xué)生感受到了科研創(chuàng)新實(shí)踐活動所帶來的樂趣，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，引導(dǎo)學(xué)生萌生參與科研創(chuàng)新活動的想法。鼓勵學(xué)生申請大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目或參與教師的科研項(xiàng)目，建立拔尖學(xué)生的科研訓(xùn)練體系。

最后，從學(xué)院乃至學(xué)校層面，為學(xué)生提供高水平科研交流和實(shí)驗(yàn)平臺。依托河北省地震動力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，選拔具有科研意愿的學(xué)生積極申請校級、省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，并在指導(dǎo)教師的協(xié)助下，利用大二、大三充裕的時間，或?qū)?chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目課題作為學(xué)生在大四期間的畢業(yè)論文題目，對科研成果進(jìn)行凝練和產(chǎn)出，從而提高考研和就業(yè)競爭力。

結(jié)語

綜上所述，在國家級一流本科專業(yè)建設(shè)背景下，我們將人才培養(yǎng)作為課程建設(shè)的核心內(nèi)容，積極構(gòu)建適用于提高地球物理學(xué)專業(yè)本科生綜合能力的培養(yǎng)模式和評價體系框架。堅持以學(xué)生為中心，以地震監(jiān)測預(yù)報高級應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，在課程以及專業(yè)建設(shè)的過程中樹立向高標(biāo)準(zhǔn)看齊意識和與時俱進(jìn)的意識，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中不僅能獲得基礎(chǔ)理論知識，更能拓寬視野，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

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項(xiàng)目：本研究由河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號：D2022512007）和防災(zāi)科技學(xué)院一流本科課程建設(shè)項(xiàng)目（編號：ylkc202301）資助

作者簡介：蘇暢（1989—），女，漢族，河南鄭州人，博士研究生，副教授，主要研究方向：地球內(nèi)部物理學(xué)。