“應(yīng)用地球物理學(xué)”工程性與應(yīng)用性教學(xué)設(shè)計(jì)研究

劉向紅，于景邨，孫林華，陳 松

(1.宿州學(xué)院資源與土木工程學(xué)院，安徽宿州 234000；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院，江蘇徐州221116)

“應(yīng)用地球物理學(xué)”工程性與應(yīng)用性教學(xué)設(shè)計(jì)研究

劉向紅1,2，于景邨2，孫林華1，陳 松1

(1.宿州學(xué)院資源與土木工程學(xué)院，安徽宿州 234000；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院，江蘇徐州221116)

本文根據(jù)應(yīng)用地球物理學(xué)課程的授課現(xiàn)狀，分析現(xiàn)存的問(wèn)題及根源，依據(jù)我校地球物理實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有物探設(shè)備、模擬巷道的物理模型，有針對(duì)性地將高密度電法、瞬變電磁法、淺層地震法作為授課重點(diǎn)，并在授課過(guò)程中結(jié)合課堂理論知識(shí)點(diǎn)對(duì)其工程性及應(yīng)用性做了相關(guān)教學(xué)設(shè)計(jì)與研究，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

應(yīng)用地球物理學(xué)；工程性；應(yīng)用性；教學(xué)設(shè)計(jì)

應(yīng)用地球物理學(xué)課程是地質(zhì)工程專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門兼方法、理論、應(yīng)用于一體的專業(yè)核心課程，其相關(guān)技術(shù)因效率高、成本低、無(wú)損害而被廣泛應(yīng)用在資源勘查、地質(zhì)工程、土木工程等方面難題的解決上。因此，應(yīng)用地球物理學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容的規(guī)劃及設(shè)計(jì)對(duì)大學(xué)生工程性及應(yīng)用性能力的培養(yǎng)尤為重要[1-4]。

1 教學(xué)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

在實(shí)際授課過(guò)程中，應(yīng)用地球物理學(xué)課程存在課程內(nèi)容與辦學(xué)定位脫節(jié)、章節(jié)與后續(xù)課程知識(shí)點(diǎn)重復(fù)、教學(xué)模式單一、知識(shí)面窄、教學(xué)儀器資源不足、缺乏理論教學(xué)到實(shí)踐性教學(xué)的轉(zhuǎn)化等問(wèn)題，不能體現(xiàn)應(yīng)用性和工程性的教學(xué)目的,這會(huì)造成畢業(yè)生就業(yè)后動(dòng)手能力較差?；诖?，教師要在授課過(guò)程中對(duì)該門課程的工程性與應(yīng)用性進(jìn)行重新設(shè)計(jì)[5-6]。

2 “應(yīng)用地球物理學(xué)”教學(xué)設(shè)計(jì)與研究

2.1 知識(shí)點(diǎn)的梳理

宿州學(xué)院依據(jù)自身定位于2013年編制了《地質(zhì)工程應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)方案》。依據(jù)培養(yǎng)方案的要求，將“應(yīng)用地球物理學(xué)”課程安排在第五學(xué)期開(kāi)設(shè)，后續(xù)還開(kāi)設(shè)有“工程與環(huán)境物探”和“礦井地球物理勘探”兩門相關(guān)課程，主要闡述地球物理勘探原理在工程、環(huán)境及礦井開(kāi)采中的具體應(yīng)用。這三門課程在地震、電法、磁法以及一些新興物探方法的方法和原理內(nèi)容上有重復(fù)。為避免在實(shí)際授課過(guò)程中知識(shí)點(diǎn)與后續(xù)課程的重復(fù)，每門課程在知識(shí)點(diǎn)的梳理時(shí)應(yīng)有側(cè)重點(diǎn)；對(duì)于知識(shí)點(diǎn)重復(fù)率較高的，需分配好不同課程的授課重點(diǎn)。相關(guān)課程知識(shí)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與梳理見(jiàn)表1。

2.2 工程性應(yīng)用性實(shí)踐教學(xué)的設(shè)計(jì)

“應(yīng)用地球物理學(xué)”課程教學(xué)過(guò)程中，要根據(jù)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)具體的實(shí)踐環(huán)節(jié)。如在高密度電法理論課程結(jié)束后，讓學(xué)生針對(duì)采空區(qū)探測(cè)的具體工程，設(shè)計(jì)課程實(shí)踐，作為結(jié)課考試的一項(xiàng)內(nèi)容。圖1是在高密度電法理論結(jié)束后，針對(duì)校內(nèi)模擬巷道的實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)。圖中A為模擬巷道的位置示意圖，B是根據(jù)實(shí)際測(cè)試的電位、電壓反演的電阻率2D擬斷面圖。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，帶領(lǐng)學(xué)生布置測(cè)線，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)回放、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果解釋等。此環(huán)節(jié)將課堂知識(shí)貫穿于整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，既加深了學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的理解，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，又開(kāi)闊了學(xué)生的視野。

表1 相關(guān)課程知識(shí)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與梳理

圖1 高密度電法的實(shí)踐教學(xué)與設(shè)計(jì)

在講授“電磁法”一章中的瞬變電磁法時(shí)，可根據(jù)現(xiàn)有的儀器、物理模型設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。圖2是瞬變電磁法的實(shí)踐教學(xué)與設(shè)計(jì)，其中A是巷道，B是巷道中數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場(chǎng)照片，C是巷道中探測(cè)側(cè)幫水池的測(cè)線布置示意圖，D是探測(cè)的瞬變電磁的電阻率結(jié)果剖面圖，圖中阻值較低的部分(顏色較深部分)即為對(duì)水池的響應(yīng)。該設(shè)計(jì)的目的是讓學(xué)生理解瞬變電磁法的基本工作原理、現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)與方法，以及數(shù)據(jù)的處理方法與結(jié)果的解釋。

該實(shí)踐環(huán)節(jié)可以延伸為煤礦富水采空區(qū)的探測(cè)與具體應(yīng)用?，F(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐教學(xué)使學(xué)生對(duì)瞬變電磁法的理論有更深層次的理解，有助于對(duì)知識(shí)的消化和吸收。其他教學(xué)內(nèi)容，如淺層反射波法、折射波法等的實(shí)踐設(shè)計(jì)，限于篇幅不再贅述。

2.3 參與實(shí)際工程的探測(cè)

參與實(shí)際工程的探測(cè)，是體現(xiàn)應(yīng)用地球物理學(xué)課程應(yīng)用價(jià)值的環(huán)節(jié)，也是證明此課程應(yīng)用性、工程性效果的過(guò)程。學(xué)生參與到實(shí)際的探測(cè)設(shè)計(jì)、測(cè)線布置、數(shù)據(jù)處理、資料解釋、效果驗(yàn)證過(guò)程，能全方位地感受到物探技術(shù)方法在實(shí)際工程勘察中的作用及地位，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的信心。圖3是崇明縣北湖壩基拋石物探探查教學(xué)設(shè)計(jì)，其中A是湖壩沿線的高密度電法的探測(cè)現(xiàn)場(chǎng),B是湖壩的另一側(cè)淺層地震探測(cè)現(xiàn)場(chǎng),C是整個(gè)測(cè)線的布置情況,D是部分測(cè)線的結(jié)果剖面圖。

2.4 教學(xué)效果反饋與評(píng)價(jià)

為評(píng)價(jià)本次教學(xué)改革與設(shè)計(jì)的效果，設(shè)計(jì)了4個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目，涵蓋授課知識(shí)點(diǎn)是否突出、是否注重職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)、是否體現(xiàn)了課程特色等因素，并將結(jié)果分為A、B、C、D、E等5個(gè)等級(jí)。宿州學(xué)院2012級(jí)地質(zhì)工程專業(yè)的70名學(xué)生全部參加無(wú)記名評(píng)價(jià)。統(tǒng)計(jì)與分析結(jié)果顯示，100%的學(xué)生認(rèn)為此教學(xué)方法“體現(xiàn)了該課程特色，營(yíng)造了吻合課程改革要求的教學(xué)環(huán)境，自主編寫教學(xué)講義，貼近應(yīng)用型高校定位要求”；98.57%的學(xué)生認(rèn)為此設(shè)計(jì)符合“教學(xué)做”合一的原則；97.14%的學(xué)生認(rèn)為此設(shè)計(jì)“注重師生互動(dòng)與教學(xué)反饋，具備較好的課堂駕馭能力，給學(xué)生自主設(shè)計(jì)、創(chuàng)新的空間”；95.71%的學(xué)生認(rèn)為“課程教學(xué)知識(shí)點(diǎn)突出、定位準(zhǔn)確、強(qiáng)調(diào)學(xué)生職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)”。

圖2 瞬變電磁法的實(shí)踐教學(xué)與設(shè)計(jì)

圖3 崇明縣北湖壩基拋石物探探查

3 結(jié)論

本文依據(jù)應(yīng)用地球物理學(xué)課程的授課現(xiàn)狀，結(jié)合學(xué)校辦學(xué)定位，對(duì)該課程的教學(xué)特別是實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)做了設(shè)計(jì)與研究，通過(guò)知識(shí)點(diǎn)的重新梳理、工程性及應(yīng)用性的設(shè)計(jì)與研究、參與實(shí)際工程探測(cè)等環(huán)節(jié)，讓學(xué)生真正地參與課程的建設(shè)，從而開(kāi)闊學(xué)生的視野，提高其學(xué)習(xí)積極性。通過(guò)教學(xué)效果與評(píng)價(jià)，95%以上的學(xué)生認(rèn)為本次教學(xué)設(shè)計(jì)與研究是合理的。

[1]劉向紅,張平松,孫林華,等.應(yīng)用型示范本科高校實(shí)踐課程的設(shè)計(jì)研究[J].中國(guó)地質(zhì)教育,2012,21(4):123-125.

[2]云美厚.“應(yīng)用地球物理學(xué)”課程整改教學(xué)嘗試[J].中國(guó)地質(zhì)教育,2013,87(3):44-47.

[3]云美厚,趙秋芳.基于戰(zhàn)略思維的“應(yīng)用地球物理學(xué)”教學(xué)實(shí)踐[J].中國(guó)地質(zhì)教育,2012,21(1):142-145.

[4]張平松,桂和榮,嚴(yán)加平,等.加強(qiáng)地質(zhì)專業(yè)實(shí)踐教學(xué) 全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版,2002,16(6):45-47.

[5]查志琴,高波.應(yīng)用型人才專業(yè)能力培養(yǎng)及評(píng)估體系的研究[J].常州工學(xué)院學(xué)報(bào),2005,18(3):86-89.

[6]陳禮儀,黃潤(rùn)秋.地質(zhì)工程專業(yè)人才模式的思考與實(shí)踐[J].中國(guó)地質(zhì)教育,2005,56(4):34-38.

2016-09-26

宿州學(xué)院校級(jí)教研項(xiàng)目“《應(yīng)用地球物理學(xué)》工程性與應(yīng)用性的教學(xué)設(shè)計(jì)與研究”(SZXYjyxm301305)；宿州學(xué)院優(yōu)秀學(xué)術(shù)骨干(2016XJGG08)；宿州學(xué)院校級(jí)項(xiàng)目“地球物理勘探實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)中心質(zhì)量工程項(xiàng)目”(SZXY2015SZX02)；宿州學(xué)院校級(jí)平臺(tái)項(xiàng)目“礦井巷道鉆孔偏移規(guī)律及校正技術(shù)研究”(2015YKF10)。

劉向紅(1981- )，男，講師，博士研究生，從事地質(zhì)資源與地質(zhì)工程研究。

P313

A

2095-7602(2017)02-0136-04