開放式地球物理綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)平臺建設(shè)

張新兵，于 鵬，趙永輝

同濟(jì)大學(xué) 海洋與地球科學(xué)學(xué)院，上海 200092

實(shí)踐教學(xué)

開放式地球物理綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)平臺建設(shè)

張新兵，于 鵬，趙永輝

同濟(jì)大學(xué) 海洋與地球科學(xué)學(xué)院，上海 200092

通過綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)平臺的建設(shè)，形成了全面有質(zhì)量保證的地球物理實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)體系與實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)考核體系，完善了實(shí)驗(yàn)室制度，提高了教師隊(duì)伍教學(xué)水平，取得了良好的教學(xué)效果。

開放式；地球物理；綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)平臺

open; geophysics; synthetical experimental and practice platform

地球物理專業(yè)是實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)之一，課堂教學(xué)以書本為主，注重基本理論和基礎(chǔ)知識的傳授，涉及繁雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)、物理知識與推導(dǎo)等，理論性與抽象性非常強(qiáng)，學(xué)生對這些基礎(chǔ)的講解會覺得比較枯燥，容易喪失信心、失去興趣。如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)地球物理課程的興趣，使學(xué)生能輕松地掌握專業(yè)知識，是我們在教學(xué)中經(jīng)常遇到的突出問題，為了較好地解決這一問題，在做好課堂理論教學(xué)的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)的環(huán)節(jié)不僅必不可少，而且是必須加強(qiáng)的重要環(huán)節(jié)。

一、綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)平臺建設(shè)的意義與目的

在同濟(jì)大學(xué)上一輪的教改項(xiàng)目“海洋與地球科學(xué)學(xué)院教學(xué)研究與建設(shè)項(xiàng)目”中，包含了地球物理學(xué)專業(yè)地球物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)和綜合實(shí)習(xí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)。該綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)平臺的建設(shè)配合學(xué)院教學(xué)研究與建設(shè)項(xiàng)目，并在已經(jīng)完成的學(xué)校實(shí)驗(yàn)教改項(xiàng)目“地球物理電法物理模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)”的基礎(chǔ)上進(jìn)行開放式地球物理綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)平臺的建設(shè)，為該專業(yè)的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)打下良好的基礎(chǔ)。

綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)平臺建設(shè)以增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力、實(shí)際操作能力以及創(chuàng)新意識為主要目標(biāo)，這也是我們實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)平臺建設(shè)的主要目標(biāo)。預(yù)期達(dá)到以下教學(xué)成果：形成全面有質(zhì)量保證的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)體系與實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)考核體系；完善實(shí)驗(yàn)室制度；形成有力的師資隊(duì)伍；在以往成果的基礎(chǔ)上完善完成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的編寫工作。這些預(yù)期成果將貫徹在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)將是設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、資料解釋、報(bào)告編寫、考核等的全面鍛煉，在學(xué)生能力的培養(yǎng)上將取得很好的效果。

二、綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)平臺建設(shè)的主要內(nèi)容

綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)平臺建設(shè)依托地球物理專業(yè)的主要基礎(chǔ)課程：地球物理學(xué)概論、固體地球物理學(xué)、應(yīng)用地球物理學(xué)、地球物理數(shù)據(jù)處理與解釋，其中地球物理學(xué)概論2008年成為上海市精品課程，這些課程在理論教學(xué)過程中都安排設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)課程，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)增強(qiáng)了對課程理論知識的認(rèn)識和理解。除了以上主要基礎(chǔ)課程外，我們的平臺建設(shè)還結(jié)合“985”的精品課程建設(shè)、學(xué)院的海洋優(yōu)勢學(xué)科的科研資源，這些為該平臺的建設(shè)提供了很好的支持。

實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)平臺建設(shè)以增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力、實(shí)際操作能力以及創(chuàng)新意識為主要目標(biāo)，主要包含以下內(nèi)容：（1）重質(zhì)量、保運(yùn)行、求效果、促能力的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)體系與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)；（2）實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)考核體系建設(shè)；（3）師資隊(duì)伍建設(shè)。

1.實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)體系與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

質(zhì)量保證方面，海洋與地球科學(xué)學(xué)院從2009年6月開始實(shí)行了地球物理資料處理與解釋的QES管理體系，體系從資料處理與解釋的質(zhì)量、環(huán)境、員工的健康安全等方面進(jìn)行了全面的規(guī)范，以此為契機(jī)，平臺建設(shè)將要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中遵循該體系制定的規(guī)范和國家規(guī)定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并且將該處理解釋的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)延伸到實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)的資料采集、整理、處理解釋、報(bào)告的編寫以及實(shí)驗(yàn)室的管理等整個(gè)過程，使得實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)的質(zhì)量得到了保證、實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)環(huán)境得到了保護(hù)、學(xué)生與教師的健康安全得到了很好的保障，并健全實(shí)驗(yàn)室的安全管理規(guī)范。

在實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)體系建設(shè)方面，在地球物理學(xué)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)方案中，學(xué)生在一、二年級主要是以專業(yè)基本實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)為主，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以課堂理論教學(xué)為基礎(chǔ)，主要是教師為學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生講授儀器的基本特點(diǎn)、基本操作以及數(shù)據(jù)的簡單處理和表現(xiàn)形式，學(xué)生在此基礎(chǔ)上做實(shí)驗(yàn)，起到加強(qiáng)對理論知識的感性認(rèn)識的作用，在此期間也會適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)探究型的實(shí)驗(yàn)，比如地球物理學(xué)概論課程已經(jīng)實(shí)行了課程改革試點(diǎn)，與以往的教學(xué)模式有較大區(qū)別，將設(shè)置探究型的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自己選擇感興趣的主題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、觀測、數(shù)據(jù)處理和分析，以期取得良好的教學(xué)效果。到三年級以后則以開放式探究型實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)為主，學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)，自行完成所有內(nèi)容。

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面，近年來在“211”和“985”等學(xué)科建設(shè)的支持下，專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)設(shè)備得到了很大的改善，初步形成了巖石物性測量體系設(shè)備、專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)體系設(shè)備，建設(shè)前儀器設(shè)備只有高密度電法儀器一套、質(zhì)子磁力儀一套、淺層地震儀一套以及波速測試儀一套，在平臺建設(shè)過程中，新增加了以下儀器設(shè)備：地質(zhì)雷達(dá)一套（俄羅斯OKO）、質(zhì)子磁力梯度儀二套（GSM-19TG、MMPOS-2各一套）、用于電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率測量的寬頻電磁探測器兩套、熱導(dǎo)率儀一套以及重磁力數(shù)據(jù)處理軟件一套，這些設(shè)備的添置為實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)提供了很好的支撐。學(xué)院專門提供了實(shí)驗(yàn)場所和管理人員，形成了嚴(yán)格的學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)規(guī)程與要求、實(shí)驗(yàn)室管理制度。

2.實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)考核體系建設(shè)

改革傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)考核模式，在以往傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)模式中，考核主要看學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)報(bào)告，根據(jù)學(xué)生的實(shí)習(xí)報(bào)告好壞來判斷學(xué)生的實(shí)踐能力，這樣經(jīng)常會導(dǎo)致高分低能的情況出現(xiàn)，為了杜絕這種現(xiàn)象，我們改革了這種考核模式。新的考核體系中，實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)內(nèi)容由學(xué)生自主選擇，主動(dòng)解決問題，鍛煉技能，培養(yǎng)能力，尤其是創(chuàng)新意識。比如在實(shí)習(xí)過程中，不再是教師帶領(lǐng)學(xué)生去野外實(shí)習(xí)，將具體的任務(wù)交給學(xué)生自己選擇安排，自行設(shè)計(jì)方案并將方案提交給教師。自己組織團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)、野外數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)的整理與處理以及最后處理結(jié)果的解釋，教師隨時(shí)去現(xiàn)場觀察學(xué)生的實(shí)踐情況，記錄學(xué)生的現(xiàn)場表現(xiàn)，作為考核的依據(jù)。考核都是圍繞這些問題展開，主要看學(xué)生能力提高、解決問題的能力以及對整個(gè)地球物理資料設(shè)計(jì)、采集、處理解釋、分析、報(bào)告撰寫等過程的把握，所有過程都有相應(yīng)的考核。實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)除了提交設(shè)計(jì)、報(bào)告外，還有答辯過程，學(xué)生自己準(zhǔn)備PPT的講解，教師提問，考核學(xué)生的口頭表達(dá)、動(dòng)手能力、解決實(shí)際問題的能力、交流溝通能力等綜合能力。在這樣的考核體系中，最終的成績能全面反映學(xué)生在整個(gè)地球物理數(shù)據(jù)采集、處理、解釋以及團(tuán)隊(duì)合作等各方面的能力，真正起到鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力的效果。

3.師資隊(duì)伍建設(shè)

師資隊(duì)伍建設(shè)是教學(xué)的關(guān)鍵，實(shí)踐教學(xué)師資隊(duì)伍對野外工作經(jīng)驗(yàn)的要求高，為此在平臺建設(shè)過程中，我們結(jié)合學(xué)院教改項(xiàng)目，組建以課程為核心的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，展開實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)，成立了綜合地球物理學(xué)科組和地震學(xué)科組兩個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)，由教學(xué)團(tuán)隊(duì)組織實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)課程的展開。團(tuán)隊(duì)的成立對實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置和實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)指導(dǎo)書完善編寫都起很大的作用。注重青年教師的培養(yǎng)，不斷提高教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，積極鼓勵(lì)他們參加各種教學(xué)研究與改革，同時(shí)實(shí)行老教師的傳幫帶，大大加快了青年教師的成長，積累了寶貴的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。

三、綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)平臺建設(shè)的效果

1.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面

緊緊圍繞開放式探究型地球物理實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)平臺建設(shè)，積極開展教學(xué)研究與改革，取得了一系列成果，已經(jīng)完成學(xué)校實(shí)驗(yàn)教改項(xiàng)目一期，正在開展學(xué)校實(shí)驗(yàn)精品建設(shè)項(xiàng)目一項(xiàng)，發(fā)表了教學(xué)論文兩篇。

2.在學(xué)生能力培養(yǎng)方面

通過該平臺，學(xué)生在實(shí)踐能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力意識上得到了很大的提高，不管是在課

程實(shí)驗(yàn)方面、實(shí)習(xí)方面還是各類項(xiàng)目方面。

實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)項(xiàng)目數(shù)量大幅度增加，近年來在學(xué)校和學(xué)院的大力支持下，添置了很多教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)用的儀器設(shè)備，使得實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)項(xiàng)目逐步豐富起來，原來實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)項(xiàng)目主要以直流電法和磁法為主，目前已經(jīng)拓展到了地質(zhì)雷達(dá)、時(shí)間域電磁法、多頻電磁法、巖石物性實(shí)驗(yàn)、放射性實(shí)驗(yàn)等多種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這樣學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)范圍越來越寬，鍛煉的機(jī)會越來越多，能力提高也越來越快。

課程實(shí)驗(yàn)上我們設(shè)計(jì)了很多探究型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,如地電模型制作與實(shí)驗(yàn)觀測、地磁日變觀測與影響因素探究、不同地下結(jié)構(gòu)或不同震源地面振動(dòng)特征實(shí)驗(yàn)觀測等，針對這些問題，學(xué)生在理論學(xué)習(xí)同時(shí)有實(shí)踐的認(rèn)識，加深了對理論知識的理解。

實(shí)驗(yàn)上，學(xué)生針對不同的目標(biāo)通過自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、采集數(shù)據(jù)、資料處理解釋分析、報(bào)告編寫等，鍛煉了綜合能力。每年都有10余項(xiàng)各類SITP的創(chuàng)新項(xiàng)目，這些項(xiàng)目結(jié)合教師的教學(xué)科研，對培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、動(dòng)手能力、科研能力和創(chuàng)新意識起了很大的作用，為人才培養(yǎng)做出了貢獻(xiàn)。如易利等的電磁震勘探實(shí)踐與對比分析、邱丹等的中國東北地區(qū)震源特征研究、王新洋等的電法勘探水槽物理模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究、王震等的城市地下管線電法探測物理模擬等項(xiàng)目都取得了很好的效果。

實(shí)習(xí)方面，我們以QES管理體系的規(guī)范和地球物理的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來嚴(yán)格要求學(xué)生在數(shù)據(jù)采集、資料整理與處理解釋，圖件、報(bào)告編寫等一系列的過程，學(xué)生在遵循規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，實(shí)習(xí)質(zhì)量得到了很大的提高，各方面的綜合能力也得到了鍛煉和提升，整個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)平臺的效果充分體現(xiàn)出來。

3.實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)方面

注重青年教師的培養(yǎng)，不斷提高教師的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)水平。團(tuán)隊(duì)成員全部取得了博士學(xué)位，并得到了學(xué)校雙語教學(xué)的培訓(xùn)。團(tuán)隊(duì)成員都參與了各種教學(xué)研究與改革，同時(shí)得到了老教師的傳幫帶，實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教學(xué)水平都得到了很大的提升。

[1] 張新兵，于鵬，吳健生.基于相似性原理的電法探測物理模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)［J］.中國地質(zhì)教育，2012，21(2):64-66.

[2] 張平松，劉盛東.地球物理勘探課程設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)實(shí)施與思考［J］.中國地質(zhì)教育，2005，14(4):97-99.

[3] 賈建秀，杜曉娟，黃航.應(yīng)用地球物理課程實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)研究［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2008，27(9):88-90.

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G642

A

1006-9372（2016）03-0057-03

2016-06-20。

同濟(jì)大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革項(xiàng)目聯(lián)合資助。

張新兵，男，教授，主要從事重磁數(shù)據(jù)處理解釋及地球物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。

投稿網(wǎng)址： www.chinageoeducation.net.cn 聯(lián)系郵箱：bjb3162@cugb.edu.cn

張新兵，于鵬，趙永輝. 開放式地球物理綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)平臺建設(shè)[J].中國地質(zhì)教育，2016，25（3）：57-59.

Title: Construction of Open Geophysics Synthetical Experimental & Practice Platform

Author(s): ZHANG Xin-bing, YU Peng, ZHAO Yong-hui