《重磁勘探》課程教學(xué)改革的探索與實踐＊

崔燕麗

(中南大學(xué)信息物理工程學(xué)院,湖南長沙410083)

《重磁勘探》課程教學(xué)改革的探索與實踐＊

崔燕麗

(中南大學(xué)信息物理工程學(xué)院,湖南長沙410083)

結(jié)合《重磁勘探》教學(xué)實踐和該課程培養(yǎng)方案改革要求,筆者就該課程的理論和實踐教學(xué)改革進行了探索,提出了以“重磁異?！眱?nèi)容為該課程的主線和關(guān)鍵點,以新方法、新知識為切入點,以學(xué)生自主獲取知識能力培養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)方法,在實踐中取得了良好效果。

重磁勘探;教學(xué)改革;教學(xué)實踐

《重磁勘探》是應(yīng)用地球物理專業(yè)本科生的一門專業(yè)選修課,在以往的教學(xué)計劃中有至少48學(xué)時的課堂教學(xué),課堂教學(xué)完成后還有專業(yè)教學(xué)實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)這些實踐內(nèi)容。該課程要求課堂教學(xué)的理論教學(xué)和實習(xí)的實踐教學(xué)先后銜接,互為補充,學(xué)生們通過學(xué)習(xí),對重磁勘探這種勘探方法從理論到實踐都有全面的認(rèn)識,能夠在實際的物探生產(chǎn)中進行重磁勘探方面的儀器準(zhǔn)備、野外數(shù)據(jù)采集、室內(nèi)數(shù)據(jù)處理以及初步的數(shù)據(jù)解釋工作。為此,不少教學(xué)工作者對相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)改革進行了有益探索[1-3]。近年來,為適應(yīng)形式發(fā)展要求,本校專業(yè)培養(yǎng)方案的調(diào)整,本專業(yè)名稱改為地球信息科學(xué)與技術(shù),本科生的培養(yǎng)同時兼顧物探儀器和物探方法兩個方向,這樣,原有的物探方法類專業(yè)課程學(xué)時被壓縮,其中重磁課被縮減為32學(xué)時,物探教學(xué)實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)中的重磁勘探部分也被取消。這種培養(yǎng)方案的變化,使得我們的重磁教學(xué)必須進行相應(yīng)的刪繁就簡,在有限的學(xué)時內(nèi)讓學(xué)生們掌握重點,并涉獵盡量多的知識點。下面筆者根據(jù)自己的教學(xué)實踐,總結(jié)幾點體會,以供參考。

一、整個教學(xué)過程中抓住“重磁異?！边@個關(guān)鍵點

“重磁異?！笔侵卮欧碧降母?正是因為有了重磁異常的存在,我們才可以根據(jù)異常尋求產(chǎn)生這些異常的原因,實現(xiàn)在地面上勘測地下巖石、礦體等的分布狀態(tài)。整個的重磁勘探教學(xué)過程就是為了解決與重磁異常相關(guān)的問題而設(shè)置的,包括重磁異常的定義、重磁異常產(chǎn)生的原因、重磁異常的獲取、重磁異常的特征以及重磁異常的解釋。教材內(nèi)容也是圍繞這五個部分編制的。在這五個部分中,定義、產(chǎn)生原因、異常獲取以及異常特征是本科生學(xué)習(xí)的重點,主要的學(xué)時安排都放在了這里;異常解釋方法眾多,牽涉的數(shù)理知識有專門的物探數(shù)據(jù)處理與解釋的課程講解,反演方法實質(zhì)及反演程序編寫在更高階段的研究生教學(xué)中會著重講述,異常解釋的具體操作更要靠多年工作經(jīng)驗的積累,故這一部分內(nèi)容安排的學(xué)時不多,只有一次課2個學(xué)時,著重幾種簡單的傳統(tǒng)解釋方法的講解,如特征點法、切線法等。

重磁勘探法實際上分為重力勘探和磁法勘探兩種方法,十多年前的物探專業(yè)課程設(shè)置中,這兩種方法是分為兩門課程進行講解的,由于兩種方法在原理上同為位場法,故在后來專業(yè)培養(yǎng)方案中,合并為一門課程。兩種勘探方法在基本勘探原理、異常數(shù)據(jù)處理上具有一致性,但由于地球重力場和地球磁場分別有自己的特點,這兩種勘探方法在實際操作中在很多方面差別很大,如重力異常數(shù)據(jù)采集中,重力勘探采用重力儀測取相對重力值,而磁法勘探采用磁力儀測取絕對磁場值。這種相同和不同點也成了重磁勘探這門課程講述的重點。每次課上對上次課講述的內(nèi)容都會做一個簡單的回顧,這種回顧我以比較兩種勘探方法在相關(guān)知識點上的異同為主線進行,效果很好。

二、以新方法新知識為切入點拓展知識面

課堂講授以重磁勘探的基本原理入手逐步展開,展開過程中,以新方法、新知識為切入點進行。在重磁測量儀器的講解中,儀器的基本測量原理是課程的重點,從基本測量原理出發(fā),儀器的分類、儀器的型號、不同類型儀器的優(yōu)缺點、儀器使用的注意事項等逐步展開。在例舉儀器時,以重磁實驗課中要用到的儀器為重點進行講述,對其它生產(chǎn)單位中常用的儀器也給與了分類介紹,同時對市場上可以購買到的重磁儀器也在性能價格上做了簡單比較。對于最新的處于研制階段的超導(dǎo)重磁儀及重磁梯度儀則在課程最后給與提及。

重磁數(shù)據(jù)的處理與轉(zhuǎn)換牽涉到很多數(shù)理知識,這部分的重點是突出重磁異常,對重磁數(shù)據(jù)進行處理與轉(zhuǎn)換就是為了突出某些地質(zhì)特征的重磁異?；颢@得重磁異常的某個分量以進行后面的數(shù)據(jù)解釋,由此可根據(jù)數(shù)據(jù)處理目的的不同對各種方法進行分類。在相同目的下,又有很多不同的方法,如為突出深部地質(zhì)體異?？梢圆捎脠A滑、同心圓法、向上延拓(方法)等。不同的方法又有不同的優(yōu)點及應(yīng)用局限性,這些都是講述的重點。從這些基本方法展開,又可以引申出許多新的數(shù)據(jù)處理計算方法,當(dāng)然這些新的方法都是在計算技術(shù)日益發(fā)展的今天由原始方法經(jīng)過算法的改進而生成的,基本理論上沒有大的突破。

三、以練促學(xué),注重學(xué)生自主獲取知識能力的培養(yǎng)

由于課時的縮減,很多內(nèi)容不能像以前那樣由理論到應(yīng)用,一步步逐步細(xì)化展開,課堂教學(xué)只是把基本理論做了詳細(xì)闡述,對應(yīng)用方面只來得及點到為止,重力數(shù)據(jù)的改正是重力勘探數(shù)據(jù)處理中一個重要部分,課堂教學(xué)中對各種重力數(shù)據(jù)改正方法從原理、意義上做了講述,但對具體應(yīng)用沒有展開。關(guān)于應(yīng)用方面的內(nèi)容,即具體的重力數(shù)據(jù)改正計算,我以作業(yè)的方式布置下去,讓學(xué)生在課后有針對性的看書,通過自主學(xué)習(xí),進行應(yīng)用項目的計算。從作業(yè)結(jié)果看,大部分同學(xué)都能從教材上選取正確的計算公式進行計算,但計算出正確結(jié)果的同學(xué)不多,主要原因就是在計算中對公式中各參數(shù)的單位沒有按要求進行相應(yīng)的換算。對于經(jīng)過高考題海戰(zhàn)脫穎而出的大學(xué)生仍犯這樣的錯誤幾乎是讓人想不到的,看來沒有練習(xí)就沒有熟練度,沒有練習(xí)就沒有正確率。

通過適當(dāng)?shù)恼n后練習(xí),既發(fā)現(xiàn)了以前沒有注意到的問題,也能引導(dǎo)學(xué)生在課外對課堂內(nèi)容進行思考,加深對相關(guān)知識點的理解,有效彌補了課堂時間較短的缺憾。仍以上面的重力數(shù)據(jù)改正為例,我留的另一道作業(yè)是判斷起伏地形上重力測量數(shù)據(jù)經(jīng)各種重力改正后得出的重力異常是原測點上的重力異常還是過測區(qū)總基點平面上的重力異常。這個問題的答案我在課堂講述中沒有明確給出,就是想引導(dǎo)大家在課后思考這個問題。從作業(yè)結(jié)果看,只有少部分同學(xué)給出正確答案,即經(jīng)過各種重力改正后所得的重力異常仍為原測點處的重力異常。當(dāng)我在作業(yè)點評中給出正確答案時,很多同學(xué)睜大了眼睛,迫不及待地想知道為什么,下面的講解異常順利,同學(xué)們對該問題的理解很快達(dá)到了要求。

四、課程實驗承擔(dān)“實習(xí)”重任

由于本次專業(yè)培養(yǎng)方案設(shè)置沒有給重磁課提供后續(xù)的實習(xí)環(huán)節(jié),因此8學(xué)時的課程實驗就擔(dān)當(dāng)了“實習(xí)”重任。以往的實習(xí)要求學(xué)生們操作磁力儀,在野外實測磁場數(shù)據(jù),再把磁力儀拿回室內(nèi)從儀器中導(dǎo)出磁測數(shù)據(jù),計算磁異常,對磁異常做必要的數(shù)據(jù)處理,最后給出數(shù)據(jù)初步解釋結(jié)果。此次的課程實驗基本就是按這個實習(xí)順序安排內(nèi)容的,分別是重力儀磁力儀的認(rèn)識和操作、磁法勘探野外實測、重磁數(shù)據(jù)異常的獲取以及重磁數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)換,并根據(jù)課堂講授進度穿插安排實驗課時。

實驗一主要讓學(xué)生熟悉磁力儀的操作步驟和相關(guān)注意事項,把課堂講授內(nèi)容實際化并為下次實驗課的野外實測做準(zhǔn)備。實驗二選在我校風(fēng)景秀麗的岳麓山腳進行,這里有一條近南北向埋設(shè)的向山頂供水的鐵管,地面是山林,環(huán)境清幽,平時只有登山鍛煉的行人會經(jīng)過此地,沒有人文建筑及?？寇囕v,是一個非常理想的教學(xué)用磁測場地。實驗時同學(xué)們分組在此地完成5條測線155個測點共600m2的面積磁測,大家的參與興致很高,嚴(yán)格按照實驗規(guī)程布置測線,操作儀器,同組各成員積極配合,均圓滿完成任務(wù)。實驗三和實驗四則是進入室內(nèi)數(shù)據(jù)處理與解釋階段,有了前面的實測數(shù)據(jù),大家都迫切地希望能親自動手,對自己采集到的數(shù)據(jù)做出正確的解釋。室內(nèi)實驗在學(xué)院機房進行,要求大家根據(jù)實驗指導(dǎo)書的提示編制簡單計算程序做數(shù)值計算,繪制磁異常圖,解釋磁異常。

五、結(jié)語

《重磁勘探》是一門理論和實踐緊密結(jié)合的課程,涉及的內(nèi)容多而廣,特別是涉及的勘探儀器不斷推陳出新,要求學(xué)生在扎實掌握基本理論的同時還要有良好的應(yīng)用實踐素質(zhì),因而,該課程的教學(xué)實踐非常重要。本文結(jié)合多年的教學(xué)實踐以及交叉學(xué)科與技術(shù)發(fā)展的趨勢,從該課程的基本理論、應(yīng)用實踐等多方面,探索了一種有益的教學(xué)改革方法,以為進一步深化該課程的教學(xué)方法改革提供參考。

[1]呂玉增,韋柳椰.勘查技術(shù)與工程專業(yè)實驗教學(xué)改革的探討[J].中國地質(zhì)教育,2008,(1):113-115.

[2]李淑玲,姚長利,孟小紅.“應(yīng)用地磁學(xué)”課程建設(shè)與改革[J].中國地質(zhì)教育,2009,(1):110-113.

[3]朱自強,張宗嶺,陳紹裘,等.轉(zhuǎn)變教育觀念深化教育改革——對物探專業(yè)畢業(yè)實習(xí)、設(shè)計工作的思考[J].煤炭高等教育,1999,(4):58-60.

2010-03-19

崔燕麗(1976-),女,講師。