基于交叉學(xué)科的地球物理測井研究生教學(xué)探索

譚茂金

中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 地球物理與信息技術(shù)學(xué)院, 北京 100083

基于交叉學(xué)科的地球物理測井研究生教學(xué)探索

譚茂金

中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 地球物理與信息技術(shù)學(xué)院, 北京 100083

近年來，交叉學(xué)科的研究生教學(xué)是一個值得研究的問題。地球物理測井理論與應(yīng)用本身就是涉及物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、電子與信號處理的一個交叉學(xué)科，主要用于資源探測、工程探測和科學(xué)探測。本文根據(jù)中國科學(xué)院研究生院生源特點，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式與方法、教學(xué)效果與體會三個方面來介紹交叉學(xué)科的地球物理測井研究生的教學(xué)實踐。

交叉學(xué)科；研究生教學(xué)；教學(xué)方式；教學(xué)效果

當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，表現(xiàn)出既高度分化又高度綜合的大趨勢。交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科及跨學(xué)科的研究已成為世界科學(xué)技術(shù)取得突破性進(jìn)展的增長點。如何培養(yǎng)這種復(fù)合型的研究人才，是當(dāng)今高校研究生教育面臨的一個重大課題。

近年來，中科院研究生院招收地質(zhì)資源與地質(zhì)工程一級學(xué)科的研究生年年遞增，其中包括來自中科院系統(tǒng)、中國地質(zhì)科學(xué)院和中國地震局的研究生，其研究方向有(石油與煤田)資源勘查、(石油與水文)地質(zhì)工程、地球探測技術(shù)、地?zé)嵫芯?、科學(xué)鉆探、天然氣水合物研究。在上述研究中，地球物理測井技術(shù)是不可缺少的一個手段，如何利用測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)研究是他們所面臨的一個新問題。

地球物理測井是地質(zhì)石油礦業(yè)院校資源勘查工程專業(yè)(應(yīng)用地球物理)開設(shè)的一門核心課程。地球物理測井是在鉆孔中進(jìn)行的各種地球物理勘探方法的總稱。測井的研究對象是地質(zhì)體，是解決地質(zhì)問題的一個手段，通過井眼這個測量環(huán)境來測量其剖面的電學(xué)、聲學(xué)、巖性、物性等信息，被廣泛地應(yīng)用于石油天然氣、煤田、金屬等礦產(chǎn)的勘探。測井的基礎(chǔ)理論是物理學(xué)；測井工作方法是數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，因此屬于信息學(xué)科；測井是地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、信息科學(xué)的邊緣學(xué)科。由于測井技術(shù)是深入地下的“顯微鏡”，因此能夠直接獲取地層的原位地球物理信息，從而用來研究古環(huán)境、古氣候、變質(zhì)巖、海洋探測等。

對于中科院研究生院的研究生教育，對于來自不同院校、不同專業(yè)背景的人開設(shè)這門課程無論從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式還是考核方式上都應(yīng)有所不同，筆者針對近年來的研究生教學(xué)談一下自己的體會。

一、教學(xué)內(nèi)容

地球物理測井的教學(xué)在石油地質(zhì)礦業(yè)院校共開設(shè)3門課程，即“測井方法原理”，“數(shù)據(jù)處理與解釋”，“測井技術(shù)”，有的院校還會開設(shè)“石油測井”、“煤田測井”等專題課程。但是，針對研究生院的教學(xué)實際和課程設(shè)置方案，地球物理測井課程只有一門，即“地球物理測井理論與應(yīng)用”。因此，如何在有限的學(xué)時內(nèi)盡快使學(xué)生既了解這些理論知識，又能掌握測井技術(shù)的基本應(yīng)用是該課程教學(xué)的一大難點，必須在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)安排上下工夫。而且，考慮到選擇這門課的學(xué)生的背景大多都不具備石油地質(zhì)和石油鉆井方面的知識，因此在緒論一章中重點簡述這方面的內(nèi)容。而且，考慮到該課程實踐性較強(qiáng)，必須讓學(xué)生學(xué)以致用，教學(xué)內(nèi)容既要主講測井方法和基本理論，又要緊密結(jié)合礦產(chǎn)勘探和科研實際。通過科研積累現(xiàn)場實例，豐富教學(xué)內(nèi)容，開闊學(xué)生的視野。教學(xué)內(nèi)容和課時分布如表1。

二、教學(xué)方式與方法

1.傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體手段相結(jié)合

由于該課程實踐性很強(qiáng)，在課堂教學(xué)中特別強(qiáng)調(diào)理論與實踐相結(jié)合，基本概念與現(xiàn)代新技術(shù)相結(jié)合。在教學(xué)手段上，傳統(tǒng)的教學(xué)板書效率較低，傳授知識的信息量較小，測井應(yīng)用需要展示大量的案例，而完全的多媒體教學(xué)又不利于公式的推導(dǎo)、演算和實例的展示。因此，把傳統(tǒng)教學(xué)手段和多媒體教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，采用“多媒體+ 黑板演繹+案例探究”的三合一教學(xué)法。多媒體課件提供的信息量大，形象生動地展現(xiàn)抽象的知識點，便于學(xué)生接受； 黑板演繹的方式能使學(xué)生的注意力始終跟著老師的邏輯思維走，有利于學(xué)生對重點難點內(nèi)容的深入掌握； 案例探究可從理論聯(lián)系實際的角度解釋清楚知識點的內(nèi)涵及應(yīng)用，把經(jīng)典原理與現(xiàn)代測井新技術(shù)結(jié)合起來，有利于培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的能力。同時，對于重要的概念和術(shù)語，要向?qū)W生展示英語的表達(dá)，激發(fā)學(xué)生的興趣，對于學(xué)生閱讀外文文獻(xiàn)很有幫助?！叭弦弧钡闹v課方式便于開展啟發(fā)式和互動式教學(xué)，避免了“照本宣科”或“照幻燈片宣科”的現(xiàn)象發(fā)生，加之形成了“主教材+教學(xué)參考書+電子課件”的立體化教材供學(xué)生課后閱讀，從而能有效地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，保證教學(xué)質(zhì)量。

表1 “地球物理測井理論與應(yīng)用”教學(xué)內(nèi)容和課時分布

2.比較式教學(xué)與啟發(fā)式教學(xué)

針對測井方法的多樣性，筆者在講述每一類測井方法時特別注意要講述該種測井方法發(fā)明的背景，要解決什么問題，基于物理學(xué)中什么原理，是如何激發(fā)和接收的，與別的測井方法做了哪些改進(jìn)等。總之，通過總結(jié)與對比使學(xué)生能夠從全局上把握各種測井方法在測井學(xué)中的位置和作用，以及各種測井方法之間的關(guān)系，便于理解和掌握。表2為主要測井方法的類比。從該表可以使學(xué)生清楚的了解各種測井方法之間的區(qū)別與聯(lián)系。

3.教學(xué)相長，教學(xué)互動

考慮到學(xué)生來自不同的院校，將來又從事不同的研究方向，對地球物理測井的學(xué)習(xí)懷著不同的目的等。為此，教師做了一些調(diào)查：(1)地球物理測井原理與應(yīng)用兩方面知識的比重如何分配，您的建議是：A：7∶3 B：6∶4 C：5∶5 D：4∶6 E：其他比例；(2)您的其他建議。圖1為學(xué)生反映的統(tǒng)計信息：

圖1 地球物理測井理論與應(yīng)用知識比例的課堂調(diào)查情況

建議A種教學(xué)安排的為9.5%，B種教學(xué)安排為38%，C種安排的為29%，最后，選擇B種教學(xué)安排。另外，學(xué)生的建議有：(1)增加石油勘探中實際應(yīng)用的例子；(2)增加地球物理測井技術(shù)在非石油勘探中的應(yīng)用。

根據(jù)學(xué)生的要求與建議，筆者適時地調(diào)整了教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)安排，一方面，用簡明扼要的語言把主要測井方法的原理講透，便于學(xué)生靈活應(yīng)用；另一方面，分專題增加應(yīng)用的生動實例，尤其是結(jié)合當(dāng)前應(yīng)用的熱點，引發(fā)學(xué)生的興趣。這一做法，得到了學(xué)生的歡迎。

為了鍛煉學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和分析問題的能力，考慮到學(xué)生的興趣和研究方向，在主要授課內(nèi)容完成后，根據(jù)學(xué)生的專業(yè)方向設(shè)計了不同的題目，讓學(xué)生課下查閱文獻(xiàn)來完成。這些題目都是一些專題：(1)中子壽命，中子-伽馬射線能譜；中子活化測井；(2)地?zé)釡y井原理與應(yīng)用；重力測井與金屬測井；(3)煤田(煤層氣)測井；(4)天然氣水合物測井評價技術(shù)；(5)水文、工程測井；(6)科學(xué)鉆探中的測井技術(shù)；(7)油田變質(zhì)巖儲層測井評價技術(shù)；(8)核磁共振測井研究新進(jìn)展；(9)測井飽和度模型的適用性研究。在做課題的過程中，鼓勵學(xué)生合作與討論。作業(yè)完成后，讓學(xué)生在課堂上向大家作報告，然后老師做點評、補(bǔ)充和總結(jié)。這種互動方式不僅使學(xué)生得到了鍛煉，得到了互相學(xué)習(xí)合作研究的機(jī)會，而且也促進(jìn)了老師教學(xué)的教學(xué)工作。由于平時的訓(xùn)練與考察加強(qiáng)了，因而在課程教學(xué)期間學(xué)生能投入其中、較牢固地掌握所學(xué)知識，因此，這個活動得到了同學(xué)的贊成：老師能針對多專業(yè)布置作業(yè)，使不同專業(yè)學(xué)生受益。

表2 主要測井方法的比較

三、教學(xué)效果與反饋

期末，學(xué)院要求學(xué)生在查分?jǐn)?shù)時對老師講課情況分類、逐項進(jìn)行評價，學(xué)生的評價結(jié)果如表3所示。

從學(xué)生的評價和反饋的信息看，學(xué)生還是比較滿意的。有的學(xué)生評論“老師備課充分、教學(xué)認(rèn)真，能從自己教、學(xué)生學(xué)的雙重角度設(shè)置課程內(nèi)容，兼顧理論與實踐，使我們不但掌握了必備的理論基礎(chǔ)，還學(xué)會了如何利用將已學(xué)的知識運(yùn)用到實際當(dāng)中，解決實際生產(chǎn)問題，受益匪淺！”“對各種測井方法的理論和應(yīng)用系統(tǒng)地加以分析和講解，使同學(xué)們了解和掌握了這些方法的理論和實際的應(yīng)用”。當(dāng)然，學(xué)生也給出了一些建議，如“理論部分講解比例過大，應(yīng)用部分講解比例較小”，還有的學(xué)生說“希望老師多結(jié)合實際測井資料上課，如果更多地介紹油田等工作單位的實際工作場景與情況，可能對學(xué)生的吸引力會更大”。這些評論和建議對授課老師改進(jìn)教學(xué)方法和安排教學(xué)內(nèi)容很有幫助。

最后總成績由作業(yè)和做報告組成平時成績和考試成績組成。平時共布置3次作業(yè)，針對學(xué)生的專業(yè)特點布置不同的題目，以電子文檔和PPT報告的方式提交。第一次為書寫的電法測井的作業(yè)，既有理論推導(dǎo)，又有應(yīng)用和論述，還有某一方面的讀書報告。第二次是關(guān)于聲波測井的作業(yè)，既有理論推導(dǎo)，又有應(yīng)用和論述。第三次為專題研究報告，學(xué)生準(zhǔn)備并上臺演講，其余學(xué)生提問，教師根據(jù)學(xué)生所作的多媒體思路和內(nèi)容以及表達(dá)情況作出點評和評分?？荚囶}型主要為選擇題、填空題、名詞解釋、簡答題和討論題，前兩類題型要求每個學(xué)生必做，后兩項題目可以選做。這樣的設(shè)計，主要考慮到這門課程方法多，應(yīng)用領(lǐng)域廣，學(xué)生專業(yè)廣的特點設(shè)計的。這種考核的設(shè)計和出題的布局得到了學(xué)生的歡迎。圖2為學(xué)生的最后成績，最低分為80分，最高分為93分，平均為88分。

表3 學(xué)生對“地球物理測井理論與應(yīng)用”授課教師的評價情況

圖2 “地球物理測井理論與應(yīng)用”課程期末考試成績統(tǒng)計

四、結(jié)束語

在實踐中筆者體會到，針對交叉學(xué)科背景學(xué)生的開設(shè)“地球物理測井理論與應(yīng)用”課程，一方面向這些學(xué)生介紹了地球探測原理和新技術(shù)，了解不同研究領(lǐng)域的學(xué)生的選課目的和研究需求，在講原理的時候適當(dāng)擴(kuò)充某個方向的應(yīng)用，也延伸了測井技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和深度；同時，另一方面這些學(xué)生結(jié)合自己的學(xué)科背景提出的新問題又促使授課老師和測井行業(yè)內(nèi)的研究者思考，并調(diào)整授課計劃和更新授課內(nèi)容。該課程的授課實踐與探索是一件有意義的事情，也是一件經(jīng)過努力可以做好的事情，值得為它付出時間和智慧。在交叉學(xué)科背景下開設(shè)這門課，今后還有很長的路要走，還要不斷摸索。

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Idea and Practice on the Graduate Teaching of Geophysical logging based on Interdiscipline

TAN Mao-jin
China University of Geosciences, Beijing 100083, China

In recent years, graduate teaching of interdiscipline is a problem to be discussed.Geophysical logging itself is an interdiscipline involving physics, geology and electronics.According to the characteristics of graduate students of Chinese Academy of Sciences, the teaching content, teaching idea and method, teaching effect and of graduate teaching are discussed in the paper,combined with the author’s experience of teaching geological logging.

interdiscipline; graduate teaching; teaching method; teaching effect

G640

A

1006-9372 （2010）02-0009-05

2010-01-19。

譚茂金，男，副教授，主要從事電法測井、核磁共振、成像測井及解釋應(yīng)用的教學(xué)和研究工作。