地震勘探數(shù)據(jù)處理與解釋課程教學(xué)實踐

杜文鳳

[摘 要]地震勘探數(shù)據(jù)處理與解釋課程是本科生地球物理學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)骨干課，該課程的特點是理論和實踐并重。在教學(xué)過程中，采用啟發(fā)式和互動式教學(xué)方法進行課堂授課，利用科研成果和工程實例充實教學(xué)內(nèi)容，通過實驗環(huán)節(jié)增強學(xué)生的感性認識和動手能力。這些教學(xué)手段的實施，對于提高教學(xué)效果起到了至關(guān)重要的作用。

[關(guān)鍵詞]地震 處理 解釋 課程

[中圖分類號] P631-4；G642.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）02-0148-02

一、引言

地震勘探數(shù)據(jù)處理與解釋課程是中國礦業(yè)大學(xué)（北京）本科生地球物理學(xué)專業(yè)的專業(yè)骨干課，該課程共有48課時。

地震勘探包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和資料解釋三個環(huán)節(jié)。地震勘探數(shù)據(jù)處理與解釋課程涉及地震勘探中的兩個環(huán)節(jié)，其重要性顯而易見。作為一門理論與實踐相結(jié)合的課程，課程本身對數(shù)理基礎(chǔ)、計算機基礎(chǔ)和地質(zhì)基礎(chǔ)有較高的要求。因此，要想讓學(xué)生學(xué)好這門課程，在教學(xué)中就需要有一些針對性的方法與措施。

作為本課程的主講教師，目前已連續(xù)為三屆本科生進行了授課，現(xiàn)結(jié)合實際教學(xué)體會，談?wù)劦卣鹂碧綌?shù)據(jù)處理與解釋課程的教學(xué)方法。

二、課程主要內(nèi)容

地震勘探數(shù)據(jù)處理與解釋課程包括理論教學(xué)和實驗教學(xué)兩個部分，其中理論教學(xué)40學(xué)時，實踐教學(xué)8學(xué)時。

在理論教學(xué)中，緒論占2學(xué)時，地震數(shù)據(jù)處理占22個學(xué)時，地震資料解釋占16個學(xué)時。地震數(shù)據(jù)處理教學(xué)的主要內(nèi)容包括數(shù)字濾波（2學(xué)時）、反濾波（4學(xué)時）、動靜校正（4學(xué)時）、速度分析（4學(xué)時）、水平疊加（2學(xué)時）和偏移處理（6學(xué)時）等。地震資料解釋的主要內(nèi)容包括地震資料解釋的理論基礎(chǔ)（4學(xué)時）、地震資料的構(gòu)造解釋（6學(xué)時）、人機交互解釋系統(tǒng)（2學(xué)時）和地震屬性分析技術(shù)（4學(xué)時）等。

實驗教學(xué)的主要內(nèi)容包括Linux操作系統(tǒng)實踐（2學(xué)時）、ProMAX地震數(shù)據(jù)處理實踐（2學(xué)時）和地震資料解釋與繪圖實踐（4學(xué)時）。

三、利用科研成果、工程經(jīng)驗和最新研究進展充實教學(xué)內(nèi)容

近年來，本人先后參加了國家973項目中的“煤層氣藏高分辨率地球物理響應(yīng)”課題、國家十二五科技支撐計劃項目中的“復(fù)雜條件大型煤炭基地快速精細勘查技術(shù)”課題和國家自然基金“煤礦瓦斯災(zāi)害源的高分辨率地震探測基礎(chǔ)研究”課題，承擔完成了煤炭企業(yè)的十多個三維地震勘探工程項目。在課堂教學(xué)中，筆者將自己在地震勘探方面取得的科研成果和積累的工程經(jīng)驗，應(yīng)用到教學(xué)之中，充實了教學(xué)內(nèi)容，擴充了教學(xué)信息量。

在講解地震數(shù)據(jù)處理方法時，對地震資料處理中的主要環(huán)節(jié)，如幾何屬性建立、靜校正、去噪、反褶積、速度分析和偏移成像等，進行重點介紹，并結(jié)合煤層氣地震資料處理和復(fù)雜地質(zhì)條件下的地震資料處理等科研成果，講解實現(xiàn)高保真、高分辨率和高信噪比數(shù)據(jù)處理的思路、流程和方法，讓學(xué)生更好地理解地震資料數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容。

在講解地震資料解釋方法時，對地震資料構(gòu)造解釋的全過程進行講解，重點講解層位標定、波的對比、斷層解釋、構(gòu)造圖繪制和時深轉(zhuǎn)換等方法。結(jié)合煤田三維地震勘探工程實例，對采區(qū)三維地震勘探中經(jīng)常遇到的斷層、采空區(qū)和陷落柱等影響煤礦安全的地質(zhì)因素，進行詳細講解，為學(xué)生將來從事煤田三維地震勘探工作奠定基礎(chǔ)。

為了讓學(xué)生及時了解和掌握地震數(shù)據(jù)處理和地震資料解釋技術(shù)方法的國內(nèi)外最新研究進展和發(fā)展方向，在講課過程中安排一定的學(xué)時，把美國地球物理年會、歐洲地球物理年會以及中國地球物理年會上的學(xué)術(shù)動態(tài)，向?qū)W生們進行講解，擴大學(xué)生的知識面，為學(xué)生今后開展畢業(yè)選題和畢業(yè)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

四、采用啟發(fā)式和互動式教學(xué)方法提高教學(xué)效果

高校課堂教學(xué)方法多種多樣，如聯(lián)想教學(xué)法、類比教學(xué)法和歸納教學(xué)法[1]以及參與式教學(xué)法[2]和啟發(fā)式教學(xué)法[3]等。在地震勘探數(shù)據(jù)處理與解釋課堂教學(xué)中，為了提高教學(xué)效果，以啟發(fā)式和互動式教學(xué)方法作為主要的教學(xué)方法。

啟發(fā)式教學(xué)是啟發(fā)學(xué)生運用已經(jīng)掌握的知識去理解新的知識，使學(xué)生溫習舊知識的同時掌握新的內(nèi)容。在講解地震數(shù)據(jù)處理方法時，將學(xué)生已經(jīng)學(xué)完的數(shù)字信號處理、地震勘探原理和數(shù)學(xué)地質(zhì)等課程的一些方法原理進行簡要的復(fù)習，通過溫故知新，提高學(xué)生的學(xué)習興趣，達到事半功倍的效果。比如在講到地震數(shù)據(jù)處理中的濾波和反褶積內(nèi)容時，會對數(shù)字信號處理課程中的傅里葉變換、濾波方法等進行簡明扼要的復(fù)習；在講到地震數(shù)據(jù)幾何屬性建立和靜校正時，對地震勘探原理課程中的觀測系統(tǒng)綜合平面圖示、微測井和小折射等內(nèi)容進行簡要說明；在講解地震屬性解釋時，對數(shù)學(xué)地質(zhì)課程中的聚類分析和主因子分析等內(nèi)容進行適當復(fù)習，把以往課程學(xué)習內(nèi)容融入新的知識環(huán)節(jié)之中，增強學(xué)生對新知識的理解。

互動式教學(xué)要充分體現(xiàn)教師的主導(dǎo)作用與學(xué)生的主體作用。在課堂授課過程中時常會對學(xué)生進行必要的提問，來檢驗學(xué)生的學(xué)習效果。比如在課堂講完重要的概念如動校正、靜校正、速度分析、偏移、層位標定和時深轉(zhuǎn)換等內(nèi)容后，會進行課堂討論，在講完地震數(shù)據(jù)處理和地震解釋的整個內(nèi)容后，在課堂讓學(xué)生到黑板上敘述地震數(shù)據(jù)處理和地震資料構(gòu)造解釋的基本流程等，通過學(xué)生之間的討論和補充，鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容，檢驗授課效果。

隨堂測驗是互動式教學(xué)的另一個重要手段。隨堂測驗用于檢查課堂教學(xué)效果，一般會要求學(xué)生在10-15分鐘之內(nèi)完成2-3個試題，之后教師對測驗進行認真批改，對測驗中存在的主要問題在課堂上進行認真講解，增強學(xué)生對講課內(nèi)容的深入理解。如在講完動校正和速度分析內(nèi)容后，在隨堂測驗時，給出的題目是：（1）動校正的目的是什么？（2）為什么會出現(xiàn)動校拉伸現(xiàn)象？（3）水平反射層和傾斜反射層的動校正速度如何獲得？其目的就是讓學(xué)生明白動校正的概念，理解動校拉伸產(chǎn)生的原因，搞清單個水平反射層、多個水平反射層、單個傾斜反射層和多個傾斜反射層動校正速度的獲取習慣。

通過啟發(fā)性教學(xué)和互動式教學(xué)，可以增強學(xué)生的參與意識，使學(xué)生由被動學(xué)習變成主動學(xué)習，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和積極性，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，使學(xué)生逐漸養(yǎng)成善于思考的學(xué)習習慣。

五、通過實驗環(huán)節(jié)增強學(xué)生感性認識和動手能力

要提高學(xué)生的學(xué)習興趣和能力，光靠課堂教學(xué)是遠遠不夠的，必須加強實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。[4]實驗環(huán)節(jié)對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，增強學(xué)生動手能力都有重要意義，同時，也有利于學(xué)生更好地適應(yīng)畢業(yè)后的實際工作，更是提高學(xué)生適應(yīng)社會需求的一種手段。[5]

本課程實驗是在煤炭資源與安全開采國家重點實驗室地震技術(shù)研究中心進行。該中心具有曙光PC-Cluster并行機和戴爾圖形工作站，并配備有齊全的地震數(shù)據(jù)處理和解釋軟件，學(xué)生通過上機實踐，可以學(xué)習Linux操作系統(tǒng)的基本操作，學(xué)習利用實際地震數(shù)據(jù)進行基本的數(shù)據(jù)處理和地震資料的構(gòu)造解釋。

在Linux操作系統(tǒng)實踐環(huán)節(jié)，重點學(xué)習Linux操作系統(tǒng)的基本命令、用戶和組的管理、文件系統(tǒng)管理、文件權(quán)限管理和Vi編輯器的使用。在講課時，老師邊講邊讓學(xué)生在計算機上操作，通過實驗，學(xué)生可以操作管理文件和目錄的命令、有關(guān)磁盤環(huán)境的命令、文件備份壓縮的命令、關(guān)機和查看系統(tǒng)信息的命令、管理使用者和設(shè)立權(quán)限的命令、線上查詢的命令、文件閱讀的命令和網(wǎng)絡(luò)操作的命令等。

在地震數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，介紹ProMAX地震數(shù)據(jù)處理軟件的交互界面和處理模塊的組成，對ProMAX軟件中的鼠標操作、快捷鍵操作和道 / 道集選排字符操作進行詳細地講解。重點學(xué)習地震數(shù)據(jù)的輸入、濾波方法、自動增益控制和地震道的顯示等。通過實際上機操作，學(xué)生基本掌握了地震數(shù)據(jù)瀏覽的方法，能夠建立簡單的處理流程，操作處理模塊和選擇處理參數(shù)，并可以借助處理軟件的在線幫助來查找處理模塊的功能。

在地震數(shù)據(jù)解釋環(huán)節(jié)，結(jié)合煤礦采區(qū)三維地震資料，重點講解三維地震工區(qū)的建立、SEGY地震數(shù)據(jù)道頭的掃描和地震數(shù)據(jù)的加載方法，學(xué)生對實際地震數(shù)據(jù)進行了層位追蹤和斷層解釋，并學(xué)會了如何利用網(wǎng)格化方法，進行等時構(gòu)造圖的繪制。

學(xué)生通過上機實踐，學(xué)會了Linux操作系統(tǒng)的基本操作，體會了實際地震資料數(shù)據(jù)處理的基本流程和地震資料構(gòu)造解釋的基本方法，增強了學(xué)生對地震數(shù)據(jù)處理和解釋的感性認識和動手能力。

六、結(jié)論

通過地震勘探數(shù)據(jù)處理與解釋課程教學(xué)實踐，得到如下認識：（1）運用啟發(fā)性和互動式教學(xué)方法，通過溫故知新，可以提高學(xué)生的學(xué)習效果；（2）將科研成果和工程實例應(yīng)用于教學(xué)之中，可以擴充教學(xué)信息量，提高學(xué)生的學(xué)習興趣；（3）通過上機實踐，可以增強學(xué)生的動手能力，更好地理解地震數(shù)據(jù)處理和解釋的教學(xué)內(nèi)容。

[ 注 釋 ]

[1] 孟祥明，張澤.大學(xué)《有機化學(xué)》的教學(xué)方法探討[J].大學(xué)教育，2012（8）：101-102.

[2] 梁建新.參與式教學(xué)法在高師院?！队⒄Z教學(xué)法》課堂教學(xué)中的應(yīng)用[J].大學(xué)教育，2013（8）：98-99.

[3] 李勤.“地球物理勘探”課程在地質(zhì)工程專業(yè)教學(xué)的探索[J].大學(xué)教育，2014（4）：111-112.

[4] 張平松，劉盛東.地球物理勘探課程設(shè)計性和綜合性實驗實施與思考[J].中國地質(zhì)教育，2005（4）：97-99.

[5] 劉向紅，張平松，孫林華，等.應(yīng)用型示范本科高校實踐課程的設(shè)計研究——以宿州學(xué)院地質(zhì)專業(yè)“地球物理勘探”課程的教學(xué)設(shè)計為例[J].中國地質(zhì)教育，2012（4）：123-125.

[責任編輯：鐘 嵐]