地球物理專業(yè)實習基地建設(shè)相關(guān)問題研究

肖建平 聶曉霞

[摘 要] 地球物理專業(yè)是實踐性、應(yīng)用性很強的專業(yè)，地球物理專業(yè)實習是該專業(yè)本科教學最重要的一個實踐教學環(huán)節(jié)，理想的實習基地是良好實習效果的根本保障。論文通過調(diào)研國內(nèi)開設(shè)地球物理專業(yè)各高校的實習基地建設(shè)情況，對中南大學地球物理學專業(yè)本科實踐教學組織建設(shè)、實習基地的“個性化”建設(shè)、實習教學大綱的制訂等實習基地建設(shè)相關(guān)問題展開研究。已承擔的地球物理專業(yè)三屆本科實習效果表明，該實習基地能滿足該專業(yè)本科實習的需求，對提高學生的實踐動手能力發(fā)揮著重要作用。

[關(guān)鍵詞] 地球物理專業(yè);實踐教學;實習基地

[作者簡介] 肖建平（1975—），男，湖南寧鄉(xiāng)人，博士，中南大學地球科學與信息物理學院教授，研究方向為地球物理勘探理論及應(yīng)用。

[中圖分類號] G642.44 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）43-0348-03 ? ?[收稿日期] 2020-03-13

一、引言

地球物理專業(yè)是實踐性、應(yīng)用性很強的專業(yè)，地球物理專業(yè)實習是該專業(yè)本科教學最重要的一個實踐教學環(huán)節(jié)。它既是課堂教學的繼續(xù)，也是學生掌握野外科學考察和施工的一個相對獨立的實踐環(huán)節(jié)，通過野外教學實習可以把抽象的地球物理理論知識與實際應(yīng)用結(jié)合起來，學生才能真正理解課堂上所學知識，并且通過現(xiàn)場實際操作與演練，掌握主要測試方法技術(shù)的相關(guān)現(xiàn)場采集、后續(xù)處理、解釋與應(yīng)用的技能。地球物理實習基地是學生開展實習的場所，地球物理專業(yè)實習對場地有其特殊的要求，理想的實習基地是良好實習效果的根本保障。

二、地球物理實習專業(yè)基地建設(shè)現(xiàn)狀

國內(nèi)開設(shè)地球物理專業(yè)的各高校都十分重視實習基地的建設(shè)，投入大量的人力和財力，可供地球物理專業(yè)實習基地建設(shè)提供借鑒與參考。

吉林大學地學教學基地位于遼寧省興城市地學部4個學院地質(zhì)基礎(chǔ)教學實習及地質(zhì)、勘查技術(shù)與工程（物探、化探、遙感、勘察工程、工程地質(zhì)）、地球物理學、地理信息系統(tǒng)、測繪工程、土木工程、水文與水資源工程、地下水科學與工程等專業(yè)（方向）陸續(xù)在此開展專業(yè)實習和生產(chǎn)實習[1]。依托基地，通過產(chǎn)學研結(jié)合、省部校共建，開發(fā)了優(yōu)質(zhì)教學資源，構(gòu)建地學類各學科交叉融合的多層次實踐教學體系。

中國地質(zhì)大學（武漢）三峽教學科研基地是一個多功能、綜合性的野外實踐教育平臺，主要提供地球物理、石油工程、地球空間與信息、地質(zhì)工程、環(huán)境工程、測繪工程等專業(yè)的本科生教學實習。

安徽理工大學通過開辟大別山地球物理野外教學實習基地，主要完成以下教學內(nèi)容。包括基本測繪方法應(yīng)用，不同物探方法的數(shù)據(jù)采集，掌握重力、磁法、電法、反射波、折射波及面波數(shù)據(jù)處理軟件使用，數(shù)據(jù)的處理、成圖與解釋方法，進一步討論數(shù)據(jù)采集觀測系統(tǒng)、干擾因素等內(nèi)容。針對實習區(qū)的水庫壩基，采用電法、地震以及探地雷達等新技術(shù)，對壩體進行綜合檢測。針對實習區(qū)的金屬礦資源，采用重力、磁法以及電法等技術(shù)，對金屬礦產(chǎn)進行綜合勘查訓(xùn)練等[2]。

長江大學與江漢油田物探公司和物探研究院保持著良好的關(guān)系。物探專業(yè)數(shù)據(jù)采集工作野外生產(chǎn)實習依托江漢油田，江漢油田物探公司和物探研究院為學校物探專業(yè)學生實習提供許多支持[3]。

中國海洋大學桃村應(yīng)用地球物理野外教學實習基地主要完成以下教學內(nèi)容：GPS的使用方法，淺層折射波勘探的野外采集方法，多次覆蓋反射地震勘探的野外采集方法，地震映像法勘探的野外采集方法，磁法勘探的野外采集方法，高密度電法勘探的野外采集方法，普通電法勘探的野外采集方法，折射波法地震資料的室內(nèi)處理、解釋流程與相關(guān)核心技術(shù)，反射波法地震資料的室內(nèi)處理流程與相關(guān)核心技術(shù)，磁法資料處理、解釋工作流程與相關(guān)核心技術(shù)，電法資料處理、解釋流程與相關(guān)核心技術(shù)[4]。

西北大學在國家自然科學基金委基礎(chǔ)科學人才培養(yǎng)項目能力提高項目資助下，建設(shè)了秦嶺多學科綜合野外實習基地，為不同院校師生提供了一個學習、交流和合作的平臺，也為各野外實訓(xùn)基地的實質(zhì)性對外開放，以及骨干教師的交叉培訓(xùn)探索出一條切實可行的道路[5]。該基地入選教育部“本科教學工程”大學生校外實踐基地建設(shè)項目，目前已有中國地質(zhì)大學（武漢）、南京大學、吉林大學、成都理工大學、東華理工大學、華東師范大學、中科院地質(zhì)地球物理研究所、美國威斯康星大學、堪薩斯州威奇托大學、德國佛萊堡大學等院所在這個基地進行本科生、研究生野外地質(zhì)教學。

已建成運行的實習基地通常有幾種情況。其一是高校單獨建設(shè)實習基地，供相關(guān)多個專業(yè)本科生，如吉林大學使用遼寧興城實習基地，有4個學院的多個專業(yè)在此開展專業(yè)實習和生產(chǎn)實習;其二就是校企聯(lián)合開展實踐教學，如長江大學與江漢油田物探公司和物探研究院依托江漢油田完成野外數(shù)據(jù)采集工作;還有一種依托國家自然科學基金委、教育部等部門的資助，建立國家級的大學生校外實踐基地，完成國內(nèi)外本科生、研究生野外地質(zhì)教學。各類型的實踐基地均有各自的優(yōu)勢，各高校地球物理專業(yè)可依據(jù)自身的特點建設(shè)大學生實踐基地。

三、地球物理專業(yè)實習基地建設(shè)方案及初步成效

通過廣泛調(diào)研國內(nèi)開設(shè)地球物理專業(yè)的相關(guān)高校，借鑒兄弟院校實習基地建設(shè)的經(jīng)驗，地球物理實習基地在學校經(jīng)費的大力支持下，經(jīng)過2017年—2019年3年的建設(shè)，中南大學—岳陽縣同心生態(tài)科技園有限公司大學生校外實踐教育基地初具規(guī)模，能為地球物理學專業(yè)本科生提供常規(guī)電磁法勘探、探地雷達、地震勘探、重磁勘探等相關(guān)課程的地球物理實驗?zāi)Ｐ图皩嵙晥鏊??；匚挥诤鲜≡狸柺性狸柨h黃沙街鎮(zhèn)黃秀村的黃秀農(nóng)耕文化園內(nèi)，占地面積1000多畝，有多種地形地貌，接近應(yīng)用地球物理專業(yè)的野外工作環(huán)境。實踐教育基地內(nèi)食宿條件良好，生活設(shè)施齊全，能容納100人以上實習隊伍。

1.實踐教學組織建設(shè)

目前已基本建立起一套實踐教學組織管理體系，在該體系中，中南大學具體負責師資力量的配備、理論指導(dǎo)、教學體系規(guī)劃、教學標準制定、教學材料編寫和學籍管理等，岳陽縣同心生態(tài)科技園有限公司負責實踐教學場地的準備、實踐教學的安保、以及師生的辦公、室內(nèi)課、自習條件的保障等。共建雙方隨時就工作中遇到的問題進行溝通和協(xié)調(diào)，優(yōu)先保障實踐教學工作，整個實習管理工作成效顯著。師資隊伍建設(shè)方面，實踐教學基地承接本科生的生產(chǎn)實習任務(wù)后，中南大學地球物理系制定了詳細的實習計劃，并為各個實習科目配置了理論基礎(chǔ)扎實、實踐經(jīng)驗豐富、責任心強、富有奉獻精神指導(dǎo)教師。每位指導(dǎo)教師全程負責一個實習科目，包括室內(nèi)授課、野外工作、數(shù)據(jù)處理、成果分析和成績評判。教學方法與教學手段改革方面，在實習過程中，實行現(xiàn)場教學為主，課堂教學為輔的教學模式。指導(dǎo)教師走下講臺，到學生中間去指導(dǎo)實踐操作，并現(xiàn)場解答學生提出的專業(yè)問題，既提高了指導(dǎo)效果，又增進了師生感情。要求學生提交實習報告后，每人上講臺做一次“實習答辯”。答辯中，學生用自制的PPT展示自己的實習數(shù)據(jù)處理結(jié)果，并做出解釋。指導(dǎo)教師對其提出問題、評定分數(shù)，并將答辯評分結(jié)果計入實習總成績。這種方式有利于鍛煉學生的材料組織能力和語言表達能力。

2.實習基地的“個性化”建設(shè)

中南大學與岳陽縣同心生態(tài)科技園有限公司通過幾年的溝通合作，建立了良好的產(chǎn)、學、研合作關(guān)系，對中南大學提出的地球物理實習基地建設(shè)方案，給予了全力支持與配合。為了使實習過程中各種地球物理方法的野外實測數(shù)據(jù)明顯的與地下異常對應(yīng)，埋設(shè)標的物是實習基地建設(shè)有一種有效途徑。為了設(shè)計恰當?shù)臉说奈锫裨O(shè)方案，地球物理數(shù)值模擬是一種快捷有效的方法。開展各種地球物理方法（包括重力、磁法、電（磁）法、地震、放射性、測井等方法）實習所需的地質(zhì)-地球物理條件研究，結(jié)合實習基地的場地特點及現(xiàn)有條件，研究下一步建設(shè)方案，包括場地內(nèi)地形地質(zhì)圖的測繪方案、物探異常的埋設(shè)方案、鉆孔設(shè)計方案等;開展物探異常標的物模型尺寸、埋設(shè)方案的理論研究及埋設(shè)后的效果驗證。為滿足各種地球物理方法包括重力、磁法、電（磁）法、地震、放射性、測井等方法實習的需求，設(shè)計不同的理論模型，開展地球物理模擬及反演研究，對比各種地球物理方法對不同模型的模擬效果;在大量的模擬試驗后確定標的物埋設(shè)施工方案;按照設(shè)計的施工方案埋設(shè)標的物后，對試驗場地進行各種地球物理方法測試與信號處理，分析探測效果并與數(shù)值模擬效果比對，為學生野外實習教學大綱提供科學依據(jù)。

3.實習教學大綱的制訂

地球物理教學實習是該專業(yè)本科教學計劃的重要組成部分，是地球物理系列課程的教學內(nèi)容，是教學實踐的重要環(huán)節(jié)，是課堂理論知識的延伸和補充。結(jié)合地球物理基地的條件，制訂切實可行的實習大綱，培養(yǎng)學生的動手能力、獨立分析和解決實際問題的能力，學會客觀地觀察問題，培養(yǎng)科學的思維方式和開創(chuàng)的精神。野外實習時間為4周，其中電（磁）法勘探實時時間為1周，內(nèi)容涵蓋常規(guī)電（磁）法儀器的保養(yǎng)及操作、電（磁）法野外工作流程與技術(shù)、巖、礦石電性參數(shù)測定、電（磁）法數(shù)據(jù)的質(zhì)量評價、電（磁）法數(shù)據(jù)的初步處理及圖示、電（磁）法異常推斷解釋;重、磁勘探實習時間為1周，磁法實習內(nèi)容涵蓋磁力儀基本原理及操作、基點與日變站、普通測點觀測、磁性參數(shù)測定、磁法資料整理與繪圖、磁法資料處理及解釋，重力實習內(nèi)容涵蓋重力儀的原理及操作、基點網(wǎng)的聯(lián)測、普通測點測量及資料整理、巖石密度測定、資料整理與數(shù)據(jù)處理及成圖、重力異常的初步地質(zhì)解釋;地震勘探實習時間為1周，內(nèi)容涵蓋地震勘探野外工作方法與技術(shù)、地震勘探儀器工作原理與操作、地震觀測系統(tǒng)設(shè)計、地震勘探資料的整理圖示及處理解釋;實習報告的編寫與實習總結(jié)時間為1周，要求學生熟悉各種地球物理方法的行業(yè)規(guī)范，掌握地球物理方法選擇依據(jù)及野外施工設(shè)計內(nèi)容和方法，規(guī)范編寫實習報告，熟練掌握地球物理圖件繪制，對物探成果合理地進行異常推斷與地質(zhì)解釋。

四、初步成效

自2017年7月完成實習基地的初步建成并掛牌成立以來，該基地已經(jīng)成功承接了三屆本科生產(chǎn)實習任務(wù)，實習人數(shù)每屆為80人左右，實習時長為4周。每屆學生均嚴格按照實習大綱的要求，圓滿完成各項實習任務(wù)?；睾献鲉挝粚θw參加實習的學生和教員提供了安全可靠的后勤保障，實習過程沒有發(fā)生任何安全事故。為了更好滿足地球物理專業(yè)實習的需要，建議下一階段的工作結(jié)合實習基地的具體條件和地球物理學專業(yè)本科生的培養(yǎng)目標編寫地球物理專業(yè)實習指導(dǎo)書及實習考核標準，讓學生更清晰實習的目標任務(wù)、實習內(nèi)容及要求，讓教師能更客觀公正的評判學生的實習效果。

參考文獻

[1]高淑貞，郭巍，金錦花，等.地學野外綜合實踐教學體系的創(chuàng)建和探索[J].中國地質(zhì)教育，2013（2）：19-22.

[2]付茂如，張平松，郭立全，等.勘查專業(yè)地球物理實習過程控制與實施——以安徽理工大學地球與環(huán)境學院為例[J].淮南職業(yè)技術(shù)學院學報，2017（4）：81-83.

[3]桂志先，陳傳仁，毛寧波，等.《地震勘探原理》實踐教學改革方案與實施[J].長江大學學報（自科版）理工卷，2007（4）：161-162.

[4]劉懷山，邢磊.應(yīng)用地球物理野外教學實習基地建設(shè)及實踐[J].中國地質(zhì)教育，2008（3）：26-30.

[5]何翔，華洪，賴紹聰，等.秦嶺多學科綜合性野外實習基地建設(shè)的探索與實踐[J].中國地質(zhì)教育，2012（1）：44-46.