《數(shù)學(xué)地質(zhì)》的教學(xué)思考

尹艷樹，尹太舉 （長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北荊州434023）

《數(shù)學(xué)地質(zhì)》是一門高年級地質(zhì)專業(yè)選修課，學(xué)生在接觸這門課程時，已學(xué)習(xí)部分專業(yè)課程，如《沉積巖石學(xué)》、《普通地質(zhì)學(xué)》和 《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)》等，上述課程多以描述性為主。而地質(zhì)學(xué)科強調(diào)經(jīng)驗型，一般采取描述性研究方法，因而學(xué)生不太適應(yīng) 《數(shù)學(xué)地質(zhì)》這樣一門定量表征學(xué)科的課程學(xué)習(xí)。此外，地學(xué)專業(yè)的學(xué)生所學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)理論知識有限，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的難度加大。如何扭轉(zhuǎn)上述不利局面，筆者結(jié)合教學(xué)實踐，對該課程的教學(xué)思考進行闡述。

1 改進教學(xué)措施，增加吸引力

通過調(diào)研，發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí) 《數(shù)學(xué)地質(zhì)》課程主要存在以下問題：①數(shù)學(xué)公式多，推導(dǎo)過程繁瑣，因而產(chǎn)生畏難情緒；②由于計算機水平較低，軟件操作難以達到理想效果，時常產(chǎn)生挫敗感；③不知如何應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決相關(guān)地質(zhì)問題，因而很難引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。針對上述情況，應(yīng)對該課程的教學(xué)方法進行改進。例如在上該課程的第一堂課時，直接將最新國際數(shù)學(xué)地質(zhì)大會內(nèi)容以多媒體的形式演示給學(xué)生看，讓學(xué)生了解數(shù)學(xué)地質(zhì)學(xué)科在石油地質(zhì)領(lǐng)域的豐富應(yīng)用成果，結(jié)合學(xué)生所學(xué)基礎(chǔ)專業(yè)課程內(nèi)容，如用回歸分析建立測井模型、進行孔隙度和滲透率計算等，使學(xué)生留下強烈印象，即該學(xué)科在石油地質(zhì)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，如預(yù)測儲層形成、解釋儲層性質(zhì)等。這樣可以消除學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的茫然心理，提高其學(xué)習(xí)興趣。再比如學(xué)習(xí)最小二乘法的求解過程時，教師首先說明最小二乘法是 《數(shù)學(xué)地質(zhì)》學(xué)科中最基本分析方法如回歸分析、趨勢面分析、判別分析以及克里金方法的基礎(chǔ)，從而讓學(xué)生了解學(xué)習(xí)上述內(nèi)容的重要性。通過在教學(xué)中采取上述措施，使學(xué)生產(chǎn)生了一定興趣，學(xué)習(xí)該課程的勁頭加大。

2 加強應(yīng)用知識教學(xué)，提升關(guān)注度

數(shù)學(xué)地質(zhì)學(xué)科的宗旨是用數(shù)學(xué)方法來解決地質(zhì)問題。但在現(xiàn)有 《數(shù)學(xué)地質(zhì)》教材中，對于不同的數(shù)學(xué)地質(zhì)方法，其共同特點是首先進行理論推導(dǎo)，然后才交待數(shù)學(xué)方法在地學(xué)中的應(yīng)用。上述理論推導(dǎo)過程與純粹的數(shù)學(xué)教學(xué)沒有任何差異，很難激發(fā)學(xué)生的興趣與關(guān)注度。而由于理論知識部分的學(xué)習(xí)效果不佳，當學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)數(shù)學(xué)教學(xué)的實際應(yīng)用時很難理解透徹。為了改變這種局面，教師可以先簡單交待數(shù)學(xué)地質(zhì)方法在地學(xué)中的一些應(yīng)用以引起學(xué)生的興趣，然后在對相關(guān)數(shù)學(xué)方法進行剖析，講明其原理，最后通過應(yīng)用實例來闡述相關(guān)數(shù)學(xué)方法所解決的地質(zhì)問題。例如，在講述回歸分析時，首先給出孔隙度與滲透率的關(guān)系式，即Perm＝a·Por＋b，然后指出在碎屑巖儲層中，一般通過孔隙度來計算滲透率，因而知道孔隙度后，確定滲透率時需要已知a、b系數(shù)。于是可以提問：已知相關(guān)孔隙度與滲透率值，系數(shù)a、b如何獲得？在此基礎(chǔ)上，還可以提出《地球物理測井》課程中的孔隙度如何計算，是否通過建立類似的孔隙度與聲波時差的關(guān)系式來進行求解。由此順勢進入a、b求取的數(shù)學(xué)問題，即利用最小二乘法理論求解a、b。當學(xué)生帶著上述問題學(xué)習(xí)時，對該課程的興趣與關(guān)注度自然提升。此外，教師可通過互聯(lián)網(wǎng)資源以及科研實例讓學(xué)生加深理解相關(guān)理論知識，使之認識到該課程在石油地質(zhì)中實際應(yīng)用的重要性[2]。

3 增加實踐機會，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

該課程的理論課時有32個，上機實習(xí)課時有12個。上機實習(xí)能夠強化學(xué)生對所學(xué)理論知識的理解，是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的重要環(huán)節(jié)。因此，在上機實習(xí)時，可以適當增加實踐機會。即在課程規(guī)定內(nèi)容基礎(chǔ)上，給學(xué)生提供一些實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，要求學(xué)生按要求完成實習(xí)報告。例如，在回歸分析中，給出某油田巖心分析的孔隙度數(shù)據(jù)、測井聲波時差數(shù)據(jù)、泥質(zhì)含量數(shù)據(jù)以及幾口非取心井的聲波時差和泥質(zhì)含量數(shù)據(jù)，要求學(xué)生建立孔隙度與上述數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，對回歸方程進行檢驗并對非取心井進行孔隙度解釋。再比如在聚類分析中，教師先給出滲透率、有效厚度、孔隙度等數(shù)據(jù)，要求學(xué)生進行流動單元劃分并建立流動單元劃分標準，然后對后續(xù)測得的數(shù)據(jù)進行流動單元判斷。通過進行上述與油田生產(chǎn)關(guān)系密切的科研實例的上機實習(xí)，使學(xué)生學(xué)習(xí) 《數(shù)學(xué)地質(zhì)》課程的興趣大大增強。此外，為了完成實習(xí)報告，許多學(xué)生對軟件操作產(chǎn)生了濃厚興趣，并由此初步掌握了操作流程，甚至有部分學(xué)生獨立完成了程序編寫過程，這樣既提高了計算機水平，又提高了獨立分析解決實際問題的能力。

4 介紹學(xué)科前沿，拓展專業(yè)視野

《數(shù)學(xué)地質(zhì)》課程是一門邊緣性的交叉學(xué)科，其隨著數(shù)學(xué)與計算機學(xué)科的發(fā)展而發(fā)展。當今是一個知識大爆炸時代，新的數(shù)學(xué)與計算機理論不斷涌現(xiàn)，從而推進了 《數(shù)學(xué)地質(zhì)》的進步。因此，在講授該課程時，有必要介紹學(xué)科前沿知識，拓展學(xué)生的專業(yè)視野。例如教師應(yīng)多關(guān)注 “數(shù)學(xué)地質(zhì)”和 “計算機與地球科學(xué)”等權(quán)威雜志并了解國際數(shù)學(xué)地質(zhì)大會等專業(yè)會議內(nèi)容，充分掌握數(shù)學(xué)地質(zhì)發(fā)展動態(tài)，在第一時間傳授給學(xué)生，這是非常有必要的。

5 結(jié) 語

數(shù)學(xué)地質(zhì)是一門交叉學(xué)科，其涉及較多數(shù)學(xué)知識，導(dǎo)致教學(xué)過程缺乏吸引力和關(guān)注度。為了改變這種局面，通過改進 《數(shù)學(xué)地質(zhì)》教學(xué)方法，增加應(yīng)用性和實踐性，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，最終改善《數(shù)學(xué)地質(zhì)》課程的教學(xué)效果。

[1]申維.淺談如何提高地質(zhì)工作者的數(shù)學(xué)素質(zhì)[J].中國地質(zhì)教育，2000，36（4）：51-54.

[2]劉靜.《數(shù)學(xué)地質(zhì)》的課堂教學(xué)方法改革[J].中國地質(zhì)教育，2010，73（2）：87-89.