數(shù)學(xué)地質(zhì)課程教學(xué)現(xiàn)狀及改革策略

余燁 黃儼然 王莉

摘要：介紹了資源勘查工程專業(yè)開設(shè)數(shù)學(xué)地質(zhì)課程的重要性，分析了在教學(xué)中存在數(shù)學(xué)推理較多、軟件操作困難以及應(yīng)用前景不明等導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不足的問題，提出了精選教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)措施、加強(qiáng)應(yīng)用教學(xué)、增加實(shí)踐機(jī)會和介紹學(xué)科前沿等解決措施，最大限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，為資源勘查工程專業(yè)的數(shù)學(xué)地質(zhì)教學(xué)提供一種新的教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)地質(zhì)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)改革；教學(xué)質(zhì)量

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）17-0131-02

數(shù)學(xué)地質(zhì)屬地質(zhì)學(xué)分支學(xué)科，是上世紀(jì)60年代以來迅速形成的一門邊緣學(xué)科。它是地質(zhì)學(xué)與數(shù)學(xué)及電子計(jì)算機(jī)相結(jié)合的產(chǎn)物，目的是從量的方面研究和解決地質(zhì)科學(xué)問題。它的出現(xiàn)反映了地質(zhì)學(xué)從定性的描述向著定量研究發(fā)展的新趨勢，為地質(zhì)學(xué)開辟了新的發(fā)展途徑。

一、數(shù)學(xué)地質(zhì)課程教學(xué)現(xiàn)狀

數(shù)學(xué)地質(zhì)是資源勘查工程專業(yè)本科生高年級的一門專業(yè)選修課，學(xué)生在接觸這門課時，已學(xué)習(xí)部分專業(yè)課程，如《普通地質(zhì)學(xué)》、《巖石學(xué)》、《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)》、《沉積巖與沉積相》和《石油天然氣地質(zhì)學(xué)》等，這些課程多以描述性研究方法為主、強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)型知識的獲取，因而學(xué)生不太適應(yīng)數(shù)學(xué)地質(zhì)這樣一門定量表征課程的學(xué)習(xí)。此外，資源勘查工程專業(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。

二、數(shù)學(xué)地質(zhì)課程改革策略

（一）精選教學(xué)內(nèi)容，減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)

數(shù)學(xué)地質(zhì)的教材不是很多，有些教材偏重于實(shí)際應(yīng)用知識的教學(xué)，側(cè)重于方法的運(yùn)用，而不講解基本原理；有些教材又偏重于理論方面的教學(xué)，內(nèi)容大部分是方法原理的推導(dǎo)演繹，較少涉及方法的運(yùn)用。我們認(rèn)為只有適合自己學(xué)生實(shí)際情況的教材才是真正的好教材，所以要求教材既有適量的理論和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼撌?，又要有深入淺出的方式闡述數(shù)學(xué)地質(zhì)的基本概念、數(shù)據(jù)處理方法和實(shí)際應(yīng)用實(shí)例過程。

（二）改進(jìn)教學(xué)措施，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力

好的開始是成功的一半，因此，在上該課程的第一堂課時就要帶動學(xué)生的積極性，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。例如，在講解緒論部分之前，可以先把最新國際、國內(nèi)數(shù)學(xué)地質(zhì)大會的內(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)在相關(guān)地質(zhì)領(lǐng)域應(yīng)用的豐富成果，使學(xué)生留下深刻的印象，提高學(xué)習(xí)的興趣。同時，也可以把任課教師本人或教研室相關(guān)老師的最新研究成果，比如《應(yīng)用巖性統(tǒng)計(jì)方法判別沉積相——以珠江口盆地三角洲沉積為例》、《多元統(tǒng)計(jì)分析在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用——以惠州凹陷M層物源分析為例》等相關(guān)科研論文，以講解的方式展示給學(xué)生，消除學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的茫然心理，從而讓學(xué)生了解學(xué)習(xí)該課程的重要性。

（三）加強(qiáng)應(yīng)用教學(xué)，提升學(xué)生的關(guān)注程度

數(shù)學(xué)地質(zhì)是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，其宗旨是用數(shù)學(xué)的方法來解決地質(zhì)的問題。但在現(xiàn)有數(shù)學(xué)地質(zhì)教材中，一般都是先對數(shù)學(xué)地質(zhì)方法的理論部分進(jìn)行推導(dǎo)，然后再闡述該方法在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用，其理論部分的推導(dǎo)與數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)幾乎沒有任何差別，這很難激發(fā)學(xué)生的關(guān)注度。而由于理論推導(dǎo)過程的學(xué)習(xí)效果欠佳，導(dǎo)致學(xué)生在后續(xù)理解該數(shù)學(xué)地質(zhì)方法的實(shí)際應(yīng)用時很難領(lǐng)悟透徹。為了改變這種教學(xué)現(xiàn)狀，教師可以先簡單介紹該數(shù)學(xué)地質(zhì)方法在地質(zhì)學(xué)中的相關(guān)應(yīng)用，然后再對數(shù)學(xué)方法進(jìn)行解析，最后通過邊講解原理、邊闡述應(yīng)用實(shí)例解決相關(guān)的地質(zhì)問題。例如，在講授最短距離法聚類分析時，可以先舉例說明該方法在沉積巖、古生物、油氣藏及油氣地表化探指標(biāo)的分類等直接分類的例子，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；然后結(jié)合圖示給出最短距離的定義及其遞推公式，即類p、類q間的最短距離為Dpq=min（dij）（xi∈p，xj∈q）、類r（類p與類q聚成的1類）與某類f的遞推公式為Drf=0.5×（Dfq+Dfq）-0.5×|Dfq+Dfq|；最后以油源對比為例，通過計(jì)算生油層巖樣k1、k2、k3及儲集層油樣k0這4類樣品的最短距離和聚成1類后與某類遞推公式求出的距離，以此說明該聚類的過程，從而分析出k0的油來自哪個生油層。這樣通過與專業(yè)知識的應(yīng)用結(jié)合，并把理論推導(dǎo)過程融于實(shí)例講解教學(xué)，自然引起了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提升學(xué)生對該課程知識點(diǎn)的關(guān)注程度。

（四）增加實(shí)踐教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

該課程理論教學(xué)22個課時，上機(jī)實(shí)踐教學(xué)10個課時。計(jì)算機(jī)上機(jī)實(shí)踐既能加深學(xué)生對理論知識的理解，也能加強(qiáng)學(xué)生對軟件的操作熟練程度，更重要的是可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，要抓住上機(jī)實(shí)踐教學(xué)的10個課時，適當(dāng)增加上機(jī)實(shí)踐的機(jī)會，即多給學(xué)生提供實(shí)際應(yīng)用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并完成相應(yīng)的實(shí)習(xí)報告。例如，在聚類分析中，給出某盆地某探井連續(xù)井段的自然伽瑪、中子、密度、聲波時差、淺側(cè)向和深側(cè)向電阻率等測井資料，要求學(xué)生對地層巖性單元進(jìn)行劃分，并與實(shí)際錄井巖性特征進(jìn)行對比。再比如，在判別分析中，給出某地矽卡巖型銅礦原有10個見礦異常和10個未見礦異常的分析數(shù)據(jù)，經(jīng)新開展地質(zhì)工作發(fā)現(xiàn)一新異常，要求學(xué)生采用判別分析對該新異常分析數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定該新異常屬于見礦異常還是未見礦異常。通過進(jìn)行上述與地礦油生產(chǎn)科研項(xiàng)目資料實(shí)例相結(jié)合的上機(jī)實(shí)踐，培養(yǎng)了學(xué)生對數(shù)學(xué)地質(zhì)課程的學(xué)習(xí)熱情，激發(fā)了學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣，同時熟練了分析軟件的操作流程，重要的是提高了學(xué)生運(yùn)用理論知識解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力。

（五）介紹學(xué)科前沿，拓展學(xué)生的專業(yè)視野

數(shù)學(xué)地質(zhì)是一門邊緣性的交叉學(xué)科，是地質(zhì)學(xué)與數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)相互滲透和緊密結(jié)合的結(jié)果，隨著數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)科的發(fā)展而發(fā)展。如今是一個大數(shù)據(jù)的時代，新的數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)理論的涌現(xiàn)以及大量數(shù)值型地質(zhì)信息的出現(xiàn)，不斷推動著數(shù)學(xué)地質(zhì)的進(jìn)步。因此，在講授該課程之前，教師應(yīng)多關(guān)注《數(shù)學(xué)地質(zhì)》、《數(shù)學(xué)地質(zhì)與地質(zhì)信息》和《計(jì)算機(jī)與地球科學(xué)》等權(quán)威雜志，并了解國際、國內(nèi)數(shù)學(xué)地質(zhì)大會等相關(guān)專業(yè)會議內(nèi)容，掌握數(shù)學(xué)地質(zhì)前沿及發(fā)展動態(tài)，及時給學(xué)生介紹數(shù)學(xué)地質(zhì)學(xué)科前沿動態(tài)知識，達(dá)到拓展學(xué)生專業(yè)視野的目的。

三、結(jié)語

數(shù)學(xué)地質(zhì)是一門應(yīng)用性較強(qiáng)的交叉學(xué)科，涉及數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)較多，加上全英文軟件界面操作困難及實(shí)際應(yīng)用前景不明等，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中缺乏學(xué)習(xí)興趣和關(guān)注度。為了改變這種狀況，通過精選教學(xué)內(nèi)容、拓展專業(yè)視野、增加應(yīng)用教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)等措施，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)，為學(xué)生將來從事數(shù)學(xué)地質(zhì)工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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