電法勘探原理課程教學(xué)探討

吳榮新　胡雄武　付茂如

摘要：針對(duì)勘查技術(shù)與工程專業(yè)的《電法勘探原理》課程，結(jié)合本科專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)校特色，制定了合適的教學(xué)內(nèi)容，安排了恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)時(shí)間。在課堂教學(xué)上，以講授法教學(xué)為主，將啟發(fā)法、討論法和案例教學(xué)法等多種教學(xué)方法靈活運(yùn)用，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，較好地完成了教學(xué)內(nèi)容，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：勘查技術(shù)與工程專業(yè)；電法勘探原理；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）31-0192-03

勘查技術(shù)與工程專業(yè)為安徽理工大學(xué)2012年新開設(shè)的本科專業(yè)，其目標(biāo)是培養(yǎng)從事礦產(chǎn)資源勘查與評(píng)價(jià)、地球物理勘探設(shè)計(jì)與施工、工程技術(shù)管理和科學(xué)研究工作的技術(shù)人才[1]。我?？辈榧夹g(shù)與工程專業(yè)培養(yǎng)緊扣地質(zhì)和地球物理兩類知識(shí)，構(gòu)建培養(yǎng)計(jì)劃。主體思想是為解決地質(zhì)問題提供專業(yè)的探查手段，因此需要在地學(xué)和探查手段上加強(qiáng)教學(xué)，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。

近年來電法勘探技術(shù)發(fā)展很快，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)、資源勘探、水利、交通、礦山等領(lǐng)域。電法勘探已是地球物理勘探的重要組成部分，因此，《電法勘探原理》課程被列為我?？辈榧夹g(shù)與工程專業(yè)的核心課程。對(duì)于這門課程的知識(shí)，學(xué)生普遍反映抽象難懂，如何有效地開展《電法勘探原理》課程教學(xué)，既滿足本科培養(yǎng)目標(biāo)的要求，又體現(xiàn)我校的勘查技術(shù)與工程專業(yè)特色，是在教學(xué)中必須要面對(duì)的問題。經(jīng)過幾年的教學(xué)實(shí)踐，不斷地進(jìn)行探索總結(jié)，《電法勘探原理》的教學(xué)有了很大的進(jìn)步，取得了良好的教學(xué)效果。本文從該課程的主要內(nèi)容、課堂教學(xué)方面來介紹該課程教學(xué)的開展情況。

一、教學(xué)內(nèi)容

電法勘探近年來發(fā)展很快，分支方法眾多，特別是電磁法的發(fā)展得到了廣泛的應(yīng)用。在課程內(nèi)容的安排上，需要考慮的授課內(nèi)容應(yīng)相對(duì)全面，既要包括電法勘探的經(jīng)典理論，也要兼顧到電法勘探的新發(fā)展。

電阻率法作為電法勘探的基本方法，具有較長的發(fā)展歷史。該方法的基礎(chǔ)理論完善，工作方法很多。電剖面法和電測深法為經(jīng)典的探測方法，而近些年高密度電阻率法、三維電法等電成像勘探技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，使得電阻率法探測結(jié)果更加直觀形象，已成為當(dāng)前電法勘探的主導(dǎo)勘探方法。作為最基礎(chǔ)的電法勘探方法，對(duì)于其他類型電法勘探的認(rèn)識(shí)及資料解釋也具有重要的參照意義。因此，該部分內(nèi)容為重點(diǎn)授課內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)并行電法為我們研究團(tuán)隊(duì)的新成果，也屬于電阻率法的新內(nèi)容，近年來在工程勘察、礦井水害探查等方面得到了廣泛的推廣應(yīng)用，也作為授課的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)[2]。該部分授課內(nèi)容包括：電阻率法基礎(chǔ)、電阻率法的儀器及裝備、電阻率剖面法、電阻率測深法、高密度電法、并行電法。

電磁感應(yīng)法是近年來快速發(fā)展的電法勘探方法，探測的深度及廣度都很大。特別是人工場源頻率域電磁測深和瞬變電磁法的發(fā)展，使得其探測精度有了很大的提高，在工程、水害探查等方面得到了快速的推廣，已成為普遍采用的一類電法勘探技術(shù)。對(duì)于瞬變電磁法探測，作為我們研究團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)研究的內(nèi)容[3]，現(xiàn)已在資源探查、礦井水害探查、城市地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查等方面廣泛應(yīng)用。此部分為課程的重要內(nèi)容，授課內(nèi)容包括：電磁感應(yīng)法理論基礎(chǔ)、頻率域電磁剖面法、大地電磁測深法、人工場源頻率電磁測深及瞬變電磁法。

激發(fā)極化法是我國應(yīng)用很廣的一種方法，在固體礦產(chǎn)勘查、地下水探查、油氣勘查等方面具有重要的意義。其研究理論也較為完善，為電法勘探的經(jīng)典內(nèi)容，是本課程的主要內(nèi)容之一。此部分授課內(nèi)容包括：激發(fā)極化法理論基礎(chǔ)、儀器設(shè)備、常用裝置及激電異常以及激發(fā)極化法的應(yīng)用。

充電法和自然電場法為良導(dǎo)電礦體探測常用的方法，在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)方面也有廣泛應(yīng)用。做為經(jīng)典的電法勘探內(nèi)容，授課內(nèi)容較為簡潔，主要為其基本理論及應(yīng)用。

根據(jù)課程內(nèi)容要求，適合我?？辈榧夹g(shù)與工程專業(yè)的教材有兩部：（1）劉國興主編的《電法勘探原理與方法》，為普通高等教育勘查技術(shù)類教材，適合于勘查技術(shù)與工程專業(yè)應(yīng)用地球物理專業(yè)方向“電法勘探”課程教材。該教材已出版三次，經(jīng)過二次修訂，反映很好[4]。（2）程志平主編的《電法勘探教程》，為高等學(xué)校規(guī)劃教材，適合于高等學(xué)校本科地球物理專業(yè)、勘查技術(shù)與工程專業(yè)物探方向的“電法勘探”課程教材[5]，也是高?！半姺碧健闭n程常用教材。這兩部教材均分為4章，分別為電阻率法、自然電場法和充電法、激發(fā)極化和電磁感應(yīng)法。在教材內(nèi)容上均側(cè)重于方法原理和基本知識(shí)、基本概念方面，并根據(jù)近年來電法勘探的新發(fā)展趨勢，充實(shí)了一些新內(nèi)容。在授課時(shí)，還應(yīng)該參考國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表的相關(guān)電法勘探論文，掌握相應(yīng)的電法勘探技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用情況，不斷充實(shí)教學(xué)內(nèi)容。

二、教學(xué)安排

《電法勘探原理》為我校勘查技術(shù)與工程專業(yè)的核心課程，內(nèi)容涉及巖石學(xué)、礦物學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)概論等多門學(xué)科內(nèi)容。對(duì)于電法勘探的學(xué)習(xí)與理解，應(yīng)以巖石地球物理性質(zhì)的電學(xué)性質(zhì)差異方面的知識(shí)為基礎(chǔ)，掌握電法勘探的基本原理、儀器設(shè)備、工作方法、資料處理與解釋、探測應(yīng)用。因此，本課程要求在修完地質(zhì)基礎(chǔ)課以及地球物理概論以后再學(xué)習(xí)。

根據(jù)勘查技術(shù)與工程專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃，安排在第5學(xué)期，學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)。各章節(jié)學(xué)時(shí)安排：電阻率法22學(xué)時(shí)，充電法和自然電場法4學(xué)時(shí)，激發(fā)極化法10學(xué)時(shí)，電磁感應(yīng)法12學(xué)時(shí)。本課程不含實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，電法勘探實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理安排在《地球物理課程設(shè)計(jì)》課程中，在第6學(xué)期開設(shè)。

三、教學(xué)方法

目前，常用的教學(xué)方法包括講授法、啟發(fā)法、討論法、案例教學(xué)法等。

《電法勘探原理》涉及4類勘探方法，知識(shí)點(diǎn)多，內(nèi)容豐富。但是學(xué)生之前對(duì)于電法勘探的知識(shí)了解很少，而且此課程課時(shí)量相對(duì)較少，如何在較少的課時(shí)內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)，是必須考慮的問題。講授法是以教師講授為主導(dǎo)的教學(xué)方法，教學(xué)效率高，能夠?qū)⑤^多的知識(shí)點(diǎn)在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)教授完畢，是當(dāng)前教師最普遍利用的教學(xué)方法[6]。因此，《電法勘探原理》的教學(xué)總體上應(yīng)以講授法為主。講授法并非教師照本宣科，簡單灌輸，課堂死氣沉沉。授課教師應(yīng)提高自身理論水平、教學(xué)水平，以生動(dòng)的語言進(jìn)行教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[7]。

《電法勘探原理》的勘探方法都有很多的應(yīng)用實(shí)例，適宜于采用案例教學(xué)法。可以結(jié)合新近文獻(xiàn)的電法勘探典型實(shí)例或科研實(shí)例，把案例引入課堂，通過向?qū)W生提供若干特定的情境，引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的電法勘探理論知識(shí)，去分析解決實(shí)際電法勘探問題。案例教學(xué)的主角是學(xué)生，教師起到“導(dǎo)演”的作用，但教師要做好案例解讀、討論引導(dǎo)、適時(shí)發(fā)問、場面控制等工作[8]。案例教學(xué)較為耗時(shí)，講授的新知識(shí)點(diǎn)較少，因此，不能普遍采用，只能選擇典型案例適度使用。

啟發(fā)式教學(xué)是教師在教學(xué)過程中依據(jù)學(xué)習(xí)過程的客觀規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)、積極、自覺地掌握知識(shí)的教學(xué)方法。它是以激發(fā)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性為起點(diǎn)，讓學(xué)生開動(dòng)腦筋、積極思維、主動(dòng)實(shí)踐，從而掌握知識(shí)[9，10]?！峨姺碧皆怼分械碾妶隼碚?、電磁感應(yīng)理論等都是很抽象、難以理解的教學(xué)內(nèi)容，為教學(xué)的難點(diǎn)內(nèi)容，適應(yīng)于采用啟發(fā)式教學(xué)。啟發(fā)式教學(xué)的關(guān)鍵在于精心設(shè)計(jì)問題，引導(dǎo)學(xué)生開動(dòng)腦筋，積極思考，促進(jìn)學(xué)生全面掌握教學(xué)內(nèi)容。

討論教學(xué)法是指教師與學(xué)生及學(xué)生之間以小組形式通過多邊的言語活動(dòng)來完成教學(xué)任務(wù)的方法[11]。該方法要求教師針對(duì)授課內(nèi)容提煉出合適的問題，讓學(xué)生分組討論，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍課堂氣氛。但是該教學(xué)方法同樣耗時(shí)耗精力，對(duì)于《電法勘探原理》課程來說，可以精選部分章節(jié)，例如高密度電法和并行電法，通過與常規(guī)電剖面法和電測深探測進(jìn)行討論，能夠深化對(duì)這幾類電法勘探技術(shù)的理解，并且大大提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

通過以上探討，可見在本課程教學(xué)方法的應(yīng)用中，既要考慮授課內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性，又要注意有限的教學(xué)學(xué)時(shí)，單一的教學(xué)方法滿足不了教學(xué)的需要，應(yīng)將多種教學(xué)方法靈活運(yùn)用。對(duì)于多數(shù)的授課內(nèi)容，以講授法為主；對(duì)于內(nèi)容抽象、教學(xué)難點(diǎn)內(nèi)容，可以開展啟發(fā)式教學(xué)法；對(duì)于一些同學(xué)有爭議或很感興趣的內(nèi)容，可以精心組織，以案例教學(xué)或討論教學(xué)為主。在以講授為主的教學(xué)過程中，對(duì)一些難以理解的知識(shí)點(diǎn)，可以穿插啟發(fā)法，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深地認(rèn)識(shí)和理解所學(xué)內(nèi)容；也可以穿插幾分鐘的課堂討論，既能夠深化教學(xué)內(nèi)容，又能夠活躍課堂氣氛，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

四、教學(xué)效果

目前已經(jīng)對(duì)我校2012級(jí)、2013級(jí)、2014級(jí)勘查技術(shù)與工程專業(yè)開展了《電法勘探原理》課程教學(xué)。按照上述的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法思路，逐步提高授課教師自身教學(xué)水平，靈活運(yùn)用多樣的教學(xué)方法，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在精心的教學(xué)組織下，學(xué)生對(duì)此門課程的掌握程度達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。在此課程以后的《地球物理課程設(shè)計(jì)》、《地球物理生產(chǎn)實(shí)習(xí)》、《畢業(yè)實(shí)習(xí)》和《畢業(yè)論文》等實(shí)踐環(huán)節(jié)中，學(xué)生對(duì)相應(yīng)的電法勘探內(nèi)容應(yīng)用較為得心應(yīng)手，能夠順利完成規(guī)定的學(xué)習(xí)任務(wù)。在第三屆“創(chuàng)新杯”全國大學(xué)生地球物理知識(shí)競賽（電磁法）中，我校2014級(jí)勘查技術(shù)與工程專業(yè)參賽學(xué)生也取得了優(yōu)異成績。

五、結(jié)論

1.對(duì)勘查技術(shù)與工程專業(yè)的《電法勘探原理》課程，結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和我校特色，制定了合適的教學(xué)內(nèi)容，安排了恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)時(shí)間。

2.以講授法教學(xué)為主，將啟發(fā)法、討論法和案例教學(xué)法等多種教學(xué)方法靈活運(yùn)用，能夠增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高《電法勘探原理》課程教學(xué)質(zhì)量。

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