工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下的地震勘探實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

李亞南 羅潤林

摘 要：基于工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下的標(biāo)準(zhǔn)，著眼于學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，對地震勘探實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)改革進(jìn)行了研究。分析了地震勘探實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，并從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)方法兩方面對實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行改革的探討。

關(guān)鍵詞：工程教育專業(yè)認(rèn)證；地震勘探；實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）11-0146-04

Abstract： Based on Engineering Education Accreditation standard， aiming at practical and innovative ability training of students， experimental teaching reform of seismic prospecting was discussed. The present situation of experimental teaching of seismic prospecting was analyzed and the experimental course was reformed from two aspects of experiment content and teaching method.

Keywords： engineering education accreditation； seismic prospecting； reformation of experimental teaching

工程教育專業(yè)認(rèn)證是世界高等工程教育外部保障體系的重要組成部分， 建立與國際認(rèn)證制度具有實(shí)質(zhì)等效性的高等工程教育認(rèn)證體系并加入國際認(rèn)可的互認(rèn)協(xié)議是提高我國工程人才培養(yǎng)質(zhì)量的基礎(chǔ)和保障。工程教育專業(yè)認(rèn)證可以為工程專業(yè)人才在進(jìn)入從事行業(yè)時(shí)提供教學(xué)質(zhì)量保證，同時(shí)可以更好地輔助教學(xué)工作的開展。

我?？辈榧夹g(shù)與工程專業(yè)今年也在積極開展工程教育專業(yè)認(rèn)證的相關(guān)工作，旨在將我校此專業(yè)達(dá)到認(rèn)證水平。同時(shí)可以保證此專業(yè)的畢業(yè)生能夠滿足市場的要求，提高我校畢業(yè)生質(zhì)量。工程教育專業(yè)認(rèn)證是將培養(yǎng)目標(biāo)與培養(yǎng)效果結(jié)合起來進(jìn)行考察。其在勘查技術(shù)與工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備配置、師資隊(duì)伍及畢業(yè)生源質(zhì)量等進(jìn)行工程教育專業(yè)認(rèn)證工作的展開。同時(shí)還強(qiáng)調(diào)學(xué)校勘查技術(shù)與工程專業(yè)的專業(yè)特色，避免多校同一專業(yè)的單一化。而我?？辈榧夹g(shù)與工程專業(yè)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)室配置、師資隊(duì)伍等方面還需要進(jìn)一步的改革完善，因此，在工程教育專業(yè)認(rèn)證的背景下，有必要進(jìn)行課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。

地震勘探是勘查技術(shù)與工程專業(yè)的一門主要專業(yè)課程，地震勘探的課程實(shí)驗(yàn)是理論教學(xué)的一個(gè)重要補(bǔ)充，其目的是要培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。目前地震勘探實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中仍存在一些問題，因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新和實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革勢在必行。地震勘探實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革應(yīng)以工程教育專業(yè)認(rèn)證要求為標(biāo)準(zhǔn)，并適應(yīng)于社會對人才的需要。因此，有必要將先進(jìn)的教學(xué)理念、方式和技術(shù)設(shè)備運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，建立基本技能訓(xùn)練和創(chuàng)新能力培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

在具體教學(xué)中，依據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，不僅要注重基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，而且要積極圍繞培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀與問題

（一）教學(xué)方式方面

我院的勘查技術(shù)與工程專業(yè)是偏向于工程物探方向，所以“地震勘探”實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的也是工程地震勘探。但在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，注重基本的演示、驗(yàn)證，缺乏對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，滿足不了當(dāng)前社會用人單位對大學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力提出的更高的要求。因此，與工程教育專業(yè)認(rèn)證下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)還有一定的差距。

地震勘探教學(xué)中，課堂教學(xué)只有10個(gè)學(xué)時(shí)，如果不配以足夠的課外實(shí)驗(yàn)，課堂上學(xué)的知識很快會被忘掉。而且在較少的學(xué)時(shí)中，難于滿足教學(xué)目的的要求。

在實(shí)驗(yàn)類型中，包括認(rèn)知、驗(yàn)證、綜合和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。我院現(xiàn)有的地震勘探實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容和類型均多年未變更，不利于培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)與開發(fā)解決復(fù)雜工程問題的能力。地震資料數(shù)據(jù)處理課程設(shè)計(jì)一直沒有單獨(dú)開設(shè)。

例如室外的實(shí)驗(yàn)，沒有針對性的實(shí)驗(yàn)場地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只能對儀器做一個(gè)初步的認(rèn)識，而驗(yàn)證和綜合及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)無法真正的開展。

目前我院的物探實(shí)驗(yàn)室正在改建中，儀器也在逐步的完善中。但實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仍存在一些問題。一方面要求有先進(jìn)的儀器設(shè)備，另一方面要求有反映實(shí)際地質(zhì)問題的實(shí)驗(yàn)場地。而缺少反映實(shí)際地質(zhì)問題的實(shí)驗(yàn)場地，更加限制了實(shí)驗(yàn)的開展。

例如，實(shí)驗(yàn)場地目前只針對陸地做的工程地震勘查，沒有設(shè)計(jì)水上工程地震勘查。在工程實(shí)踐中，湖泊、河流以及近海的工程勘查工作，經(jīng)常會涉及到工程地震勘探。

目前我院按傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式主要是教師提前發(fā)放實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，要求學(xué)生預(yù)習(xí)。上課時(shí)教師首先講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容等，然后學(xué)生再分組做實(shí)驗(yàn)。但實(shí)際上真正能做到提前預(yù)習(xí)的學(xué)生很少，大部分學(xué)生短時(shí)間內(nèi)并不能很好的理解實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只是依據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書機(jī)械地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有的學(xué)生甚至對實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟磺逦瑢?shí)驗(yàn)教學(xué)效果不理想，同時(shí)也影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性[1，2]。

（二）實(shí)踐操作方面

工程實(shí)踐教學(xué)是為了培養(yǎng)專業(yè)型人才，然而在工程地震勘探教學(xué)中，培養(yǎng)出符合專業(yè)相對應(yīng)的社會需求的人才還需要進(jìn)一步的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。對于勘查技術(shù)與工程專業(yè)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要大量的資金投入購買儀器。又由于工程地震勘探是工科，在校學(xué)生只能在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中獲得一些實(shí)踐操作知識和經(jīng)驗(yàn)，與行業(yè)所需求的實(shí)踐操作能力還具有一定的差距。并且，學(xué)生人數(shù)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)所用的設(shè)備儀器不相匹配，實(shí)驗(yàn)時(shí)，很難做到人人都有操作的機(jī)會。而且因資金問題，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備儀器配置上不能做到及時(shí)更新。例如，2006年購買的北京水電物探研究所的sws-3c，一直沿用到2016年。這樣，儀器設(shè)備使用年限長、過時(shí)、陳舊、技術(shù)性能落后，這些設(shè)備在實(shí)驗(yàn)過程中經(jīng)常會出現(xiàn)問題，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中斷，影響學(xué)生情緒，不利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力；也與學(xué)生畢業(yè)后工作現(xiàn)場不符，致使畢業(yè)生還需花較多精力適應(yīng)崗位?，F(xiàn)在，在工程教育專業(yè)認(rèn)證的背景下，開展工程地震勘探實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，需結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，進(jìn)行勘查技術(shù)與工程人才培養(yǎng)。在具體教學(xué)中，依據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)，不僅要注重基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，而且要積極圍繞培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

（一）教學(xué)內(nèi)容

工程教育認(rèn)證突出的是學(xué)生能夠利用各種工具、手段創(chuàng)造性的解決工程中的復(fù)雜問題，因此高校的實(shí)驗(yàn)教育應(yīng)該是培養(yǎng)學(xué)生如何分析具體問題，設(shè)計(jì)解決方案的能力。下面看表1、表2、表3，分別是正在使用及擬改革的教學(xué)內(nèi)容。

1. 實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)性

我院的地震勘探方向偏向于工程地震勘探，因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需偏向于工程勘探方面。

在工程地震勘探的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，比較不同參數(shù)下所得的結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生加深對實(shí)驗(yàn)的理解。

例如，在面波勘探實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)分析和對比不同偏移距和道間距采集的面波波形記錄，不同偏移距和道間距的記錄有什么區(qū)別。反射波勘探實(shí)驗(yàn)中，設(shè)置覆蓋點(diǎn)數(shù)的不同，比較不同點(diǎn)數(shù)的記錄有什么不同。地震映像勘探實(shí)驗(yàn)中，對地下不同的異常體進(jìn)行勘探，從而了解地震映像勘探的特點(diǎn)。

目前，我院物探實(shí)驗(yàn)室的地震勘探室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)在建，室外的實(shí)驗(yàn)基地也在規(guī)劃中。因此，當(dāng)前的地震勘探實(shí)驗(yàn)課只能在室外空地進(jìn)行。如室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室建成后，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)在于體驗(yàn)物理模型實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集過程，認(rèn)識直達(dá)波、一次反射波、面波等在出現(xiàn)時(shí)間、頻率、速度方面的差異，獲得對地震波的感性認(rèn)識；掌握地震勘探數(shù)據(jù)采集觀測系統(tǒng)的意義和實(shí)現(xiàn)方法[3，4]。

結(jié)合室內(nèi)室外實(shí)驗(yàn)，構(gòu)成物理模擬和野外實(shí)踐結(jié)合的地震勘探實(shí)驗(yàn)課。

2. 實(shí)驗(yàn)的綜合性

對于綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面，根據(jù)工程勘探所遇到的問題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

例如，在工程勘查中，一般有較大的干擾，可以設(shè)計(jì)不同的干擾源：單頻干擾，規(guī)則干擾，隨機(jī)干擾。這些在淺層地震勘探中，是最主要的噪聲干擾。因此，實(shí)驗(yàn)時(shí)，設(shè)計(jì)在地震數(shù)據(jù)采集過程中應(yīng)該盡量避免噪聲源的干擾。

例如，一些工程地震勘探涉及到的地震復(fù)雜的地質(zhì)條件：（1）測區(qū)地形起伏大；常常是河溝縱橫， 車輛無法通行， 各激發(fā)、接收點(diǎn)的埋置條件具有較大的差異。當(dāng)采用多次覆蓋技術(shù)時(shí)， 這些因素常常造成各記錄道上的反射波到達(dá)時(shí)間不一致， 不利于同一CDP道集內(nèi)的各記錄道上的反射波進(jìn)行同相疊加，增強(qiáng)記錄的信噪比。（2）砂礫層分布廣， 且厚度大。該砂礫層對激發(fā)能量產(chǎn)生嚴(yán)重的散射， 使得地震波能量衰減快， 高頻成分吸收嚴(yán)重。（3）表層疏松， 潛水面深。當(dāng)?shù)卣鸩ㄍㄟ^疏松的表層介質(zhì)傳播時(shí)， 高頻成分損失嚴(yán)重表層風(fēng)化剝蝕嚴(yán)重， 且速度低， 橫向變化大，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、受地質(zhì)構(gòu)造擾動的影響，地層破碎程度高以上這些因素都不同程度地影響了工程地震勘探效果。如何改進(jìn)現(xiàn)有的工程地震勘探方法技術(shù)， 解決諸如江河大壩、大橋選址、山區(qū)隧洞或隧道勘查等一系列復(fù)雜地震地質(zhì)條件下的工程地震勘探問題， 是許多工程地質(zhì)、物探人員所十分關(guān)心的[5]。

（二）教學(xué)方法

1. 理論結(jié)合物理模型

為了讓學(xué)生對于理論加深認(rèn)識，室內(nèi)物理模擬實(shí)驗(yàn)室建成后，在進(jìn)行物理模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生可進(jìn)行不同物理模型的實(shí)驗(yàn)。這樣，學(xué)生在學(xué)習(xí)物理模型的超聲波模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，加深理論原理的理解和認(rèn)識。

在模型的設(shè)定中，讓學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇，從而達(dá)到他們想要的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。教師需要把握?shí)驗(yàn)的步驟和結(jié)果，對實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行批改。

2. 物理模擬結(jié)合室外實(shí)踐操作

在完成物理模型實(shí)驗(yàn)后，再進(jìn)行室外的實(shí)踐性實(shí)驗(yàn)，這樣有助于學(xué)生更深刻的理解。室外的實(shí)踐操作，目的是讓學(xué)生動手操作儀器，布置野外地震波接收系統(tǒng)，獲得地震記錄。實(shí)驗(yàn)過程中，不僅要讓學(xué)生學(xué)習(xí)掌握儀器的操作方法、野外施工方法及組織施工等的感性知識，更重要的是加深他們對理論知識的理解。

3. 設(shè)置專門的地震實(shí)驗(yàn)選修課

學(xué)生根據(jù)興趣，選擇所要做的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，老師給予指導(dǎo)。教師只提出要研究的問題，不提供具體的實(shí)驗(yàn)方法， 學(xué)生自己查閱資料， 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法步驟， 經(jīng)老師審閱后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 記錄分析數(shù)據(jù)， 最后提出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其目的在于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力， 開發(fā)學(xué)生智力， 通過循序漸進(jìn)的方式，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力， 以及創(chuàng)新意識。

三、結(jié)束語

地震勘探課是勘查技術(shù)與工程專業(yè)的一門主要課程。地震勘探實(shí)驗(yàn)課是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的背景下，著眼于實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，經(jīng)過不斷的自我完善和改革，實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作將既注重基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)，又強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)性、綜合性。通過地震勘探實(shí)驗(yàn)課程改革，可以加深學(xué)生對理論知識的理解，進(jìn)一步提高學(xué)生的創(chuàng)新能力與綜合實(shí)踐能力。同時(shí)，也有利于提高教師的專業(yè)水平和能力，從而達(dá)到工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的要求。

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