地球物理學(xué)基礎(chǔ)教育改革初探

閻建國(guó)，李才明

成都理工大學(xué) 地球物理與信息技術(shù)系，四川 成都 610059

地質(zhì)教育研究分會(huì)學(xué)術(shù)專欄

地球物理學(xué)基礎(chǔ)教育改革初探

閻建國(guó)，李才明

成都理工大學(xué) 地球物理與信息技術(shù)系，四川 成都 610059

成都理工大學(xué)在堅(jiān)持理工互補(bǔ)的辦學(xué)模式下，通過(guò)調(diào)整課程設(shè)置、精選教學(xué)內(nèi)容等措施，大力推進(jìn)地球物理學(xué)基礎(chǔ)教育。通過(guò)增加針對(duì)大尺度地球物理現(xiàn)象的一般地球物理學(xué)教學(xué)內(nèi)容及地球物理學(xué)理論基礎(chǔ)內(nèi)容，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)生所學(xué)知識(shí)的知識(shí)面，增強(qiáng)了學(xué)生面對(duì)畢業(yè)的適應(yīng)能力，收到了較好的效果。

地球物理學(xué)；基礎(chǔ)教育；理工；互補(bǔ)；教學(xué)改革

成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院地球物理與信息技術(shù)系主要包括理科的“地球物理學(xué)”和工科的“勘查技術(shù)工程（應(yīng)用地球物理方向）”2個(gè)專業(yè)的教學(xué)和管理工作。近年來(lái)這2個(gè)專業(yè)的招生規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，2008、2009、2010三年招生均為7個(gè)班，每班學(xué)生超過(guò)200人。

如何保持已有優(yōu)勢(shì)、進(jìn)一步提高和發(fā)展我校的地球物理專業(yè)的教學(xué)能力、增強(qiáng)地球物理專業(yè)在國(guó)內(nèi)外的地位，一直是地球物理與信息技術(shù)系管理者和教師們思考的主要問(wèn)題和努力的方向。通過(guò)認(rèn)真的調(diào)查、研究、分析和討論,參考國(guó)內(nèi)外院校相同專業(yè)的辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)改革成果并結(jié)合我校師資等具體條件,我們提出了大力加強(qiáng)地球物理學(xué)基礎(chǔ)教育，提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和適應(yīng)能力的教學(xué)改革試驗(yàn)。主要進(jìn)行了課程設(shè)置調(diào)整、教學(xué)內(nèi)容精選等工作。例如，在2個(gè)專業(yè)一年級(jí)第一學(xué)期即推出了“地球物理學(xué)導(dǎo)論”的基礎(chǔ)課程，在三年級(jí)第一學(xué)期先行設(shè)置了“地球物理學(xué)基礎(chǔ)”（可以面向兩個(gè)專業(yè)方向），并通過(guò)增加主要針對(duì)大尺度地球物理現(xiàn)象的一般地球物理學(xué)教學(xué)內(nèi)容及地球物理學(xué)理論基礎(chǔ)內(nèi)容，拓寬了我校地球物理學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情及學(xué)生的知識(shí)面，增強(qiáng)了學(xué)生面對(duì)畢業(yè)的適應(yīng)能力，收到了較好的效果。實(shí)踐證明，這種教學(xué)改革是成功有效的，應(yīng)該進(jìn)一步堅(jiān)持和發(fā)展。

一、調(diào)整課程設(shè)置,提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情

在我們對(duì)各年級(jí)學(xué)生就如何學(xué)好地球物理學(xué)的調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生們較普遍反映：（1）地球物理（物探）枯燥、深?yuàn)W、難學(xué)；（2）物探學(xué)習(xí)方法多，“重磁電震”同時(shí)學(xué)，壓力大。因而，有些同學(xué)產(chǎn)生畏難、厭學(xué)情緒，影響到了教學(xué)效果。

針對(duì)以上問(wèn)題，在經(jīng)過(guò)認(rèn)真的研究和分析后，我們提出在保證和堅(jiān)持“理工互補(bǔ)”的人才培養(yǎng)模式和現(xiàn)行的培養(yǎng)方案條件下，對(duì)課程設(shè)置進(jìn)行必要調(diào)整。首先，從2006年開始在大學(xué)三年級(jí)第一學(xué)期，先行于其他專業(yè)課，設(shè)置了“地球物理學(xué)基礎(chǔ)（概論）”的專業(yè)基礎(chǔ)課，主要講授主要針對(duì)大尺度地球物理現(xiàn)象和地球物理一般原理的“普通地球物理學(xué)”；其次，從2008年開始，在大學(xué)一年級(jí)第一學(xué)期，開設(shè)了“地球物理學(xué)導(dǎo)論”的專業(yè)基礎(chǔ)課，作為提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和興趣的入門課程，主要講授地球物理學(xué)的一般原理和實(shí)際應(yīng)用。

在這2門課程中，我們對(duì)學(xué)時(shí)安排、課程內(nèi)容、教學(xué)目的和要求等，都進(jìn)行了認(rèn)真的準(zhǔn)備、調(diào)整和安排。制訂了明確的教學(xué)計(jì)劃和學(xué)分?jǐn)?shù)，納入正式的教學(xué)培養(yǎng)方案。在教學(xué)內(nèi)容上，也以加強(qiáng)地球物理基礎(chǔ)教育，提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和適應(yīng)能力為目標(biāo)進(jìn)行安排。例如，在“地球物理學(xué)基礎(chǔ)”課程中，參照國(guó)內(nèi)外綜合性大學(xué)“地球物理學(xué)基礎(chǔ)”的教學(xué)內(nèi)容，注意盡可能地補(bǔ)充后續(xù)專業(yè)課沒(méi)有講到的基礎(chǔ)性地球物理知識(shí)，拓寬“地球物理學(xué)基礎(chǔ)”教學(xué)內(nèi)容，從而提高學(xué)生的知識(shí)范圍，使學(xué)生具備與國(guó)內(nèi)外綜合性大學(xué)同樣專業(yè)學(xué)生應(yīng)具有的地球物理基礎(chǔ)，增強(qiáng)了學(xué)生以后去國(guó)內(nèi)外綜合性大學(xué)及研究型科研院所進(jìn)一步深造的信心和能力；在“地球物理學(xué)導(dǎo)論”課程中，以應(yīng)用實(shí)例和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的形式，生動(dòng)地描繪了地球物理學(xué)的先進(jìn)儀器和技術(shù)、應(yīng)用現(xiàn)狀和廣泛應(yīng)用前景，從而大大增強(qiáng)了專業(yè)新生學(xué)習(xí)地球物理學(xué)的興趣和熱情。

幾年的實(shí)踐表明，課程調(diào)整已經(jīng)獲得了廣泛的認(rèn)可，取得了可喜的效果。今后我們將在課程銜接和教學(xué)內(nèi)容上做進(jìn)一步的調(diào)整和安排，考慮增加一些地球物理學(xué)涉及的基礎(chǔ)理論課程，進(jìn)一步完善地球物理學(xué)基礎(chǔ)課程體系。

二、精選教學(xué)內(nèi)容，擴(kuò)大學(xué)生知識(shí)面

為滿足理科和工科兩個(gè)地球物理專業(yè)的共同需要，在我們先行設(shè)置的“地球物理學(xué)導(dǎo)論”和“地球物理學(xué)基礎(chǔ)”2門課程中，如何選取教學(xué)內(nèi)容，不但涉及整個(gè)教學(xué)體系的統(tǒng)一安排，也涉及本系師資力量和教學(xué)條件等問(wèn)題，因此一直是我們進(jìn)行相應(yīng)教學(xué)改革的難題之一。在經(jīng)過(guò)大量的調(diào)查分析、走訪、討論、實(shí)踐后，我們提出以提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、增強(qiáng)學(xué)生面向畢業(yè)去向的適應(yīng)能力為目標(biāo)，以發(fā)揮我校地球物理傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)為手段，大力加強(qiáng)和拓寬地球物理學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)的計(jì)劃，從而明確了相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容。

通過(guò)分析，我們看到，國(guó)內(nèi)外綜合性大學(xué)的地球物理專業(yè)主要講授地球物理場(chǎng)基礎(chǔ)理論和大尺度地球物理現(xiàn)象，且對(duì)地球物理學(xué)與應(yīng)用地球物理未做明顯的區(qū)分。事實(shí)上，地球物理學(xué)源于地球物理應(yīng)用與實(shí)踐，是在此基礎(chǔ)上的提高，其發(fā)展仍需應(yīng)用實(shí)踐的支持。理科和工科兩者的主要區(qū)別在于：前者應(yīng)用觀測(cè)到的地球物理資料,研究地球的物理性質(zhì)及物理場(chǎng)分布特征等具有全球性的大尺度地球物理現(xiàn)象和一般原理；而后者則主要應(yīng)用這些原理來(lái)尋找礦產(chǎn)資源,解決諸如構(gòu)造、工程、水文或環(huán)境等方面小尺度的地質(zhì)及其他應(yīng)用問(wèn)題。所以，地球物理理論與應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合是十分必要和完全可能的。而對(duì)于工科的“應(yīng)用地球物理”教學(xué)內(nèi)容，我校雖然已有近50年的教學(xué)實(shí)踐，形成了較為成熟的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系，但增加學(xué)生的地球物理一般原理和理論基礎(chǔ)，一直是制約學(xué)生知識(shí)面和適應(yīng)能力的瓶頸之一；在理科的“地球物理學(xué)”教學(xué)內(nèi)容方面，我們教學(xué)經(jīng)驗(yàn)相對(duì)較少，但也曾開設(shè)過(guò)以研究地球深部構(gòu)造和地球動(dòng)力學(xué)為目的的地球深部探測(cè)專業(yè)，培養(yǎng)過(guò)10余屆畢業(yè)生。因此如何發(fā)揮我校工科教育的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)來(lái)做好理科和工科兩個(gè)地球物理專業(yè)的教學(xué)，需要大量的努力和教學(xué)改革的實(shí)踐。

我們知難而上，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了精選，主要參照國(guó)內(nèi)外綜合性大學(xué)同類課程的教學(xué)內(nèi)容，以講授地球物理學(xué)一般性原理和基礎(chǔ)知識(shí)為主，補(bǔ)充以大尺度地球物理現(xiàn)象及研究為主要內(nèi)容的地球物理基礎(chǔ)知識(shí)，并選派了基礎(chǔ)好、知識(shí)面寬的教師擔(dān)任主講。在課程體系方面，建立加強(qiáng)數(shù)、理等基礎(chǔ)課及專業(yè)基礎(chǔ)課，重組理工結(jié)合的專業(yè)課及保證綜合能力的素質(zhì)課課程體系。一些具體做法如下：

(1)課堂教學(xué)內(nèi)容。對(duì)所開設(shè)的“地球物理學(xué)基礎(chǔ)”課程，部分選用北京大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)地球物理專業(yè)“地球物理學(xué)基礎(chǔ)”課程的教材和教學(xué)課件，并在具體教學(xué)過(guò)程中結(jié)合授課教師的能力，選用國(guó)外著名的地球物理學(xué)基礎(chǔ)教材Fundamentals of Geophysics (Second edition，W ILLIAM LOWRIE，Cambridge University Press)進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐。教學(xué)內(nèi)容相比我校以前的地球物理課程，著重補(bǔ)充地球物理基礎(chǔ)理論方面的知識(shí)，并注意與后續(xù)專業(yè)課的銜接和調(diào)整。在地球物理學(xué)基礎(chǔ)課程中主要講授地磁、地電、重力、地震等一般性原理和理論內(nèi)容。例如，在有關(guān)地磁學(xué)的內(nèi)容中，主要講授了利用高斯理論描述地球磁場(chǎng)，用球諧分析、調(diào)和分析研究地磁場(chǎng)的平靜變化外，還補(bǔ)充了（在教材中以附錄的形式）磁流體動(dòng)力學(xué)方程、矢量亥姆霍茨方程的解、標(biāo)志方位角的測(cè)量等基礎(chǔ)理論知識(shí)以及加強(qiáng)說(shuō)明地磁場(chǎng)的起源和古地磁學(xué)的原理和應(yīng)用等內(nèi)容。又比如，在大尺度地球物理現(xiàn)象及應(yīng)用知識(shí)方面，結(jié)合國(guó)內(nèi)外教材內(nèi)容，主要補(bǔ)充了板塊構(gòu)造、地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的地球物理觀測(cè)方法、結(jié)果和證據(jù)等相關(guān)內(nèi)容，以及重力學(xué)在衛(wèi)星軌道測(cè)量和計(jì)算中的應(yīng)用等內(nèi)容。

(2)實(shí)踐教學(xué)。對(duì)第一學(xué)期所開設(shè)共40學(xué)時(shí)的“地球物理學(xué)導(dǎo)論”課程，安排了10～16學(xué)時(shí)地球物理儀器實(shí)驗(yàn)，參觀如省地震局下屬地震臺(tái)站等生產(chǎn)單位，使學(xué)生較早地對(duì)地球物理場(chǎng)的存在、變化、觀測(cè)和應(yīng)用等有切身的感性認(rèn)識(shí)，以及對(duì)地球物理研究的整個(gè)過(guò)程有所了解，從而提高了學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。

我們的目標(biāo)是，在上述教學(xué)內(nèi)容和課程體系及實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)之上，通過(guò)實(shí)踐不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，力爭(zhēng)在課程內(nèi)容、課程結(jié)構(gòu)和教材、師資等方面建立國(guó)內(nèi)具有先進(jìn)性、前瞻性、科學(xué)性和適用性的地球物理學(xué)專業(yè)課程體系，培養(yǎng)寬基礎(chǔ)、會(huì)應(yīng)用、理工互補(bǔ)的高級(jí)專業(yè)人才。

三、采取有效措施，增強(qiáng)學(xué)生適應(yīng)能力

在進(jìn)行了課程調(diào)整和教學(xué)內(nèi)容選擇之后，搞好教學(xué)，提高質(zhì)量，就成了關(guān)鍵問(wèn)題。我們認(rèn)識(shí)到，提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵在于師資力量和教學(xué)條件，要提高教學(xué)質(zhì)量，離不開一支造詣深、素質(zhì)高的師資隊(duì)伍,因此，我們采取“走出去、請(qǐng)進(jìn)來(lái)”的辦法,培養(yǎng)引進(jìn)師資，做好本專業(yè)的教學(xué)工作?！白叱鋈ァ本褪侵笍氖卤緦I(yè)教學(xué)的教師到從事地球物理學(xué)研究和工作的單位去，拜那里的科研人員為師，向他們學(xué)習(xí)，吸取新的養(yǎng)分,提高自身的業(yè)務(wù)水平；“請(qǐng)進(jìn)來(lái)”就是指聘請(qǐng)長(zhǎng)期從事地球物理學(xué)研究的專家作為我校的客座教授，給本專業(yè)學(xué)生講課，作學(xué)術(shù)報(bào)告，指導(dǎo)和幫助教師從事本專業(yè)的教學(xué)和科研工作。

我們與四川省地震局建立了密切聯(lián)系，為這一措施的具體實(shí)施打下了良好的基礎(chǔ),最終在西昌地震中心建立了地球物理學(xué)專業(yè)實(shí)習(xí)基地, 保障了地磁、地電、重力、地震等地球物理場(chǎng)觀測(cè)實(shí)習(xí)。有了地球物理學(xué)方面理論與實(shí)踐水平都較高的師資力量,還要有較好的教材，才能保證讓學(xué)生學(xué)習(xí)好、掌握好本專業(yè)的基本知識(shí)。我們除編寫了具備理工結(jié)合特點(diǎn)的《重力學(xué)》、《地磁學(xué)》、《地電學(xué)》、《地球物理數(shù)據(jù)處理》等專業(yè)課教材外,還將編寫《地球物理學(xué)基礎(chǔ)》等教材，以保證學(xué)生使用；另外，我們大力推進(jìn)選用國(guó)外教材、用英語(yǔ)授課的教學(xué)實(shí)踐。

通過(guò)上述幾方面的努力，我們培養(yǎng)的學(xué)生增強(qiáng)了報(bào)考國(guó)內(nèi)外綜合性大學(xué)和研究型科研院所地球物理專業(yè)研究生的信心和決心，同時(shí)也受到生產(chǎn)單位的大力歡迎和好評(píng)。最近3屆（2008～2010）畢業(yè)生的教學(xué)工作已順利圓滿完成，取得了良好的效果。這主要體現(xiàn)在所培養(yǎng)的畢業(yè)生既具備了比較扎實(shí)和寬廣的數(shù)理基礎(chǔ)及專業(yè)基礎(chǔ)，又有比較強(qiáng)的處理地球物理應(yīng)用方面技術(shù)難題的能力，實(shí)現(xiàn)了既定目標(biāo)。此外,共有近1/6的本專業(yè)畢業(yè)生考取研究生繼續(xù)深造,部分優(yōu)秀學(xué)生則以高分考上北京大學(xué)、中科院地球物理研究所、地質(zhì)科學(xué)研究院、四川大學(xué)等院校的研究生。近年來(lái)，學(xué)生報(bào)考國(guó)內(nèi)外綜合性大學(xué)和研究型科研院所地球物理專業(yè)研究生的比例逐漸增加。

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Discussion on Reform of Basic Education of Geophysics

YAN Jian-guo, LI Cai-m ing
Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China

It is carried out exploring on strengthening geophysical fundamentals teaching by adjusting the courses and changing the course contents under our current unique education model of science and technology complementation. And we mainly teach the general geophysics in the courses which focus on general geophysical phenomenon and fundamental theories of geophysics by selecting the course contents properly, which are successful in increasing the learning interests of the students and w idening the know ledge range of the students and improving the students’ adaptabilities of their facing the career choices. The results prove the teaching reformation successful so far, and make us con f i dent to continue and enhance the reformation in the future.

geophysics; basic education; science and technology; complementation; teaching reform

G 640

A

1006-9372 （2010）04-0032-03

2010-11-03；

2010-12-02。

閻建國(guó)，男，副教授，主要從事地球物探勘探方法的教學(xué)和研究工作。