新工科背景下“地球物理勘探新技術(shù)”課程建設(shè)探索

胡澤安，龐 瑤

（安徽理工大學(xué) 地球與環(huán)境學(xué)院，安徽 淮南 232001）

引言

新工科建設(shè)自2017年啟動(dòng)以來，備受全國高校關(guān)注，“復(fù)旦共識”“天大行動(dòng)”和“北京指南”新工科建設(shè)三部曲的相繼推出，吹響了新時(shí)代人才培育的號角。新工科具有創(chuàng)新性、時(shí)代性、發(fā)展性、廣泛性、交融性和參與性等鮮明的特點(diǎn)，突破了傳統(tǒng)學(xué)科教育的思維定式，使專業(yè)與人才培養(yǎng)煥發(fā)了“新”的生機(jī)與活力。

安徽理工大學(xué)堅(jiān)持“立人為本，德育為先”，始終將培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、專業(yè)水平、實(shí)踐能力及多元化的國際視野放在首位，科學(xué)引領(lǐng)并深化院校教育內(nèi)涵與形式等建設(shè)，不斷加強(qiáng)人才培養(yǎng)的同步性和針對性。

近年來，隨著儀器設(shè)備的不斷更替，成像技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新，勘探理論與技術(shù)的高速發(fā)展為區(qū)域開發(fā)、資源勘探、施工建設(shè)和環(huán)境保護(hù)作出了重要貢獻(xiàn)。在新時(shí)代能源開發(fā)與安全的新形勢和新戰(zhàn)略背景下，勘查技術(shù)與工程專業(yè)作為安徽理工大學(xué)的老牌專業(yè)，在保持傳統(tǒng)煤炭工科專業(yè)特色的同時(shí)，也在積極適應(yīng)新工科建設(shè)的步伐，實(shí)現(xiàn)自主轉(zhuǎn)型，“地球物理勘探新技術(shù)”課程教學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。

一、新工科背景下“地球物理勘探新技術(shù)”課程教學(xué)現(xiàn)狀

“地球物理勘探新技術(shù)”是一門新的、涉及面較廣的勘探類綜合基礎(chǔ)課程，但又區(qū)別于一般的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，它綜合了地震勘探、電法勘探和重磁勘探等多門學(xué)科的基礎(chǔ)知識，圍繞地球物理勘探的新設(shè)備、新技術(shù)和新手段展開，著重介紹勘探設(shè)備的先進(jìn)性、測量技術(shù)的優(yōu)勢性和應(yīng)用手段的新穎性。隨著資源工程開發(fā)的發(fā)展，地球物理勘探逐漸步入了創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、低成本發(fā)展、質(zhì)量安全環(huán)保及風(fēng)險(xiǎn)防控等新階段，這對勘查技術(shù)與工程專業(yè)教學(xué)與專業(yè)工程人才培養(yǎng)提出了更高要求。

（一）教學(xué)內(nèi)容相對單薄

第一，教材內(nèi)容與新工科背景下地球物理勘探新技術(shù)、新理論的要求不適應(yīng)，國內(nèi)外物探建設(shè)最新理論、施工技術(shù)與手段、最新裝備成果及其工程工藝等鮮有提及；第二，教材內(nèi)容更新遲緩，應(yīng)結(jié)合國際最新研究成果及智慧礦山建設(shè)發(fā)展不斷更新教材內(nèi)容；第三，由于該專業(yè)主要培養(yǎng)能夠獨(dú)立完成勘探施工的專業(yè)人才，與實(shí)際應(yīng)用密切相關(guān)，所以教師教學(xué)時(shí)應(yīng)將一些實(shí)際工程問題與理論知識有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生容易理解與接受，能夠發(fā)散思維、舉一反三。

（二）教學(xué)方式相對單一

勘查技術(shù)與工程專業(yè)的傳統(tǒng)課堂多以“板書+PPT”為主，課后作業(yè)為輔，這種固化、機(jī)械的教學(xué)方式，致使學(xué)生對課堂的熱情不高。這種單向輸入模式既剝奪了學(xué)生的參與權(quán)，又可能導(dǎo)致學(xué)生對課程失去興趣。在實(shí)踐活動(dòng)中，一般由實(shí)驗(yàn)教師帶領(lǐng)實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)和簡單操作過程類實(shí)驗(yàn)為主，并未深刻剖析實(shí)踐中可能遇到的問題與解決方案，導(dǎo)致學(xué)生雖對應(yīng)用課程充滿熱情，但卻難以自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

（三）學(xué)生主觀能動(dòng)性不足

學(xué)生主觀能動(dòng)性不足是一個(gè)較為普遍的現(xiàn)象，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因與教師的能力、教學(xué)內(nèi)容和形式的簡單化有直接關(guān)系?！暗厍蛭锢砜碧叫录夹g(shù)”是一門內(nèi)容覆蓋面較廣的課程，章節(jié)和章節(jié)之間有較強(qiáng)的獨(dú)立性，如電法和地震法勘探運(yùn)用的原理和技術(shù)完全不同，但不同章節(jié)內(nèi)容之間又存在細(xì)微、關(guān)鍵的聯(lián)系。學(xué)生需要自主構(gòu)建適合自身學(xué)習(xí)的知識體系框架打通這些章節(jié)的知識點(diǎn)，學(xué)會(huì)區(qū)分差異又能解釋聯(lián)系。這種自主學(xué)習(xí)的能力既需要教師的引導(dǎo)與培養(yǎng)。又需要課程多樣化的設(shè)計(jì)及與實(shí)踐運(yùn)用的緊密結(jié)合。最后，理論與實(shí)踐的脫節(jié)也會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對知識點(diǎn)的理解停留在表面，學(xué)習(xí)興趣和效果都達(dá)不到預(yù)期。

二、新工科背景下“地球物理勘探新技術(shù)”課程教學(xué)實(shí)踐探索

針對目前勘查技術(shù)與工程專業(yè)“地球物理勘探新技術(shù)”課程在教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，結(jié)合新工科建設(shè)對學(xué)生素質(zhì)和能力的要求，對這門課程嘗試改革創(chuàng)新和實(shí)踐探索。

（一）修訂教學(xué)大綱，明確教學(xué)目標(biāo)

修訂“地球物理勘探新技術(shù)”教學(xué)大綱，加強(qiáng)教學(xué)體系設(shè)計(jì)，從大綱中提綱挈領(lǐng)出教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)實(shí)踐探索的龍頭。教學(xué)大綱由教學(xué)內(nèi)容、基本要求、知識結(jié)構(gòu)和教學(xué)實(shí)踐組成。安徽理工大學(xué)是傳統(tǒng)的煤礦院校，其專業(yè)特色在教學(xué)大綱中應(yīng)更加鮮明地體現(xiàn)。鑒于地球物理新技術(shù)是一門綜合性很強(qiáng)的交叉學(xué)科，大綱體系需要打?qū)哟?、找重點(diǎn)、有流程、按步驟地進(jìn)行構(gòu)建；其課程設(shè)置理念必須以學(xué)生為中心，滿足與適應(yīng)人才培養(yǎng)的需求。

該課程的教學(xué)目標(biāo)為引導(dǎo)學(xué)生把握地球物理勘探新技術(shù)的基礎(chǔ)知識和產(chǎn)生背景，通過圖片、視頻、參觀實(shí)習(xí)、親身實(shí)踐等形式感受新技術(shù)；在參與過程中激發(fā)每位學(xué)生的創(chuàng)新思維，鼓勵(lì)學(xué)生提出疑問并找到答案，尋找新技術(shù)在實(shí)踐中存在的不足，以發(fā)散思維應(yīng)對挑戰(zhàn)；只有通過自己的所見所學(xué)所踐，通過努力解決自己的疑惑才能創(chuàng)造真正的教育價(jià)值，讓每位學(xué)生都能學(xué)以致用，達(dá)到勤思考、出成果、產(chǎn)創(chuàng)新的效果。

（二）教材推陳出新，滲透思政元素

2016年，習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，必須堅(jiān)持以馬克思主義為指導(dǎo)，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。教材推陳出新，滲透思政元素是當(dāng)務(wù)之急?！暗厍蛭锢砜碧叫录夹g(shù)”課程在最開始開設(shè)時(shí)沒有可以對照的教材，教師只能從龐大復(fù)雜的參考書目中列出零散的知識點(diǎn)供學(xué)生預(yù)復(fù)習(xí)，這不僅導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效果不佳，也給教學(xué)組織管理增添了困難。于是，課程團(tuán)隊(duì)參考與整理大量國內(nèi)外相關(guān)的文獻(xiàn)資料和課程信息，將相關(guān)性高的內(nèi)容進(jìn)行整合梳理，于2017年完成《煤田地球物理勘探新技術(shù)》的編纂工作。在教材編寫過程中，必須要把握一定的深度和廣度，要在已知的知識中呈現(xiàn)出新的、深層次的內(nèi)容，并與該專業(yè)相關(guān)工程實(shí)踐相融合，積極引導(dǎo)學(xué)生思考并訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維。課程團(tuán)隊(duì)將立德樹人視為根本，充分將思政元素融入教材的各個(gè)章節(jié)中，不斷提升學(xué)生的政治素養(yǎng)和專業(yè)素養(yǎng)。

（三）創(chuàng)新教學(xué)模塊，加強(qiáng)師資建設(shè)

隨著新時(shí)代的到來，教學(xué)方式趨于多樣化。為了適應(yīng)新工科改革，課程團(tuán)隊(duì)決定創(chuàng)新推行模塊化教學(xué)。由于現(xiàn)代教育的復(fù)雜性和自身的條件限制，傳統(tǒng)課堂教育往往呈“流水線”形態(tài)。為了配合新教材我們推出全新的模塊化授課形式。之前教學(xué)所傳授的物探技術(shù)與方法內(nèi)容復(fù)雜又零碎，記憶點(diǎn)頗多，學(xué)習(xí)強(qiáng)度較大且學(xué)生難以把握重點(diǎn)?，F(xiàn)在課程團(tuán)隊(duì)將不同方法的公共點(diǎn)相串聯(lián)，形成了彈性波技術(shù)與電磁法技術(shù)兩大教學(xué)模塊。例如在電磁法模塊中，按照源的頻率從低到高的特點(diǎn)依次介紹了直流電法、音頻電透技術(shù)、無線電波坑道透視技術(shù)、探地雷達(dá)技術(shù)。這種循序漸進(jìn)的課程安排，既便于學(xué)生的理解與記憶，又與實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)高度貼合，還能減輕教師的授課負(fù)擔(dān)。同時(shí)，兩個(gè)模塊又相互獨(dú)立，如井中地震CT成像技術(shù)和煤田3D地震屬性技術(shù)，既與教學(xué)大綱高度結(jié)合，又有利于高效達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，加快了以學(xué)生為中心、積極培育人才的教學(xué)改革。

教師應(yīng)結(jié)合自身科研經(jīng)歷，將課程知識點(diǎn)融入真實(shí)的工程案例或研究中進(jìn)行講解，并設(shè)置翻轉(zhuǎn)課堂，把講臺(tái)留給學(xué)生。教師也可以根據(jù)現(xiàn)有線上平臺(tái)與學(xué)生多互動(dòng)，定期分享發(fā)布與課程專業(yè)相關(guān)的最新研究動(dòng)態(tài)，向?qū)W生傳授最新的專業(yè)技術(shù)知識與正能量的思想價(jià)值觀。

（四）改進(jìn)考核方式，激發(fā)學(xué)生興趣

新工科改革視域下，對教育考核方式提出了新的要求，高校課堂需要改變傳統(tǒng)的考核方式，摒棄“唯分?jǐn)?shù)論”“唯考試論”的觀點(diǎn)。課程團(tuán)隊(duì)提出，學(xué)生最終成績將結(jié)合學(xué)生平時(shí)通勤、課前預(yù)習(xí)作業(yè)、翻轉(zhuǎn)課堂中的表現(xiàn)、上課與教師的互動(dòng)、課后復(fù)習(xí)作業(yè)、實(shí)踐研究的成果及期末考試成績綜合決定。過程考核貫穿課前、課中、課后，時(shí)間線從課程開始持續(xù)到課程結(jié)束。采取線上線下同步并進(jìn)的方式，既提升了課堂的協(xié)同性和興趣性，又有助于學(xué)生學(xué)有所成、學(xué)以致用，而不是短期記憶、考完就忘。

“知之者不如好之者，好之者不如樂之者。”新工科建設(shè)就是為了產(chǎn)生更好的教育效果，而提升教育效果的第一原動(dòng)力就是學(xué)生的興趣。課題團(tuán)隊(duì)尊重并鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造與自由發(fā)展，讓學(xué)生的“向?qū)W力”得到提高。新時(shí)代學(xué)生應(yīng)當(dāng)善于主動(dòng)發(fā)現(xiàn)并總結(jié)自身學(xué)習(xí)規(guī)律，并在學(xué)習(xí)過程中持之以恒、鍥而不舍，始終保持熱愛，不斷反思與進(jìn)步。

三、新工科背景下“地球物理勘探新技術(shù)”課程實(shí)踐成效

（一）教學(xué)效果跟蹤

在新課程實(shí)施之后，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)匯總與多輪商討，課程團(tuán)隊(duì)最終確定以直接評估和間接評估兩種評估方式跟蹤此次教育改革的進(jìn)程。

直接評估是以在校學(xué)生的教學(xué)質(zhì)量測評作為來源的一種評估方式，通過向在校學(xué)生發(fā)放問卷獲得結(jié)果。經(jīng)調(diào)查與統(tǒng)計(jì)，學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)自主性、積極性明顯提升，不僅對學(xué)習(xí)充滿興趣，還能對知識點(diǎn)舉一反三，對專業(yè)知識掌握較好，近三年來的課程達(dá)成率分別是74%、74%和77%。

間接評估是以用人單位的反饋信息為來源的評估方式，隨機(jī)抽取部分畢業(yè)生并向其用人單位發(fā)放問卷獲得結(jié)果。根據(jù)用人單位的反饋，革新教學(xué)后，勘查專業(yè)的畢業(yè)生均具備較好的專業(yè)素養(yǎng)，對地球物理勘探新技術(shù)的基礎(chǔ)知識和認(rèn)識把握到位，實(shí)踐動(dòng)手能力增強(qiáng)，面對工程上的難題勇于挑戰(zhàn)、勤于思考，用人單位比較滿意。

（二）改進(jìn)措施循環(huán)持續(xù)

為了繼續(xù)保持改革成效，課程團(tuán)隊(duì)決定采用PDCA（戴明循環(huán)）的方式持續(xù)改進(jìn)，以計(jì)劃制定—命令執(zhí)行—檢查驗(yàn)證—處理反饋四個(gè)步驟為循環(huán)，持續(xù)循環(huán)改進(jìn)（如圖1所示）。

圖1 持續(xù)循環(huán)改進(jìn)流程圖

具體操作如下：（1）計(jì)劃制定階段：通過畢業(yè)生的問卷回訪和在校生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，綜合分析課程培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成度，針對教學(xué)薄弱環(huán)節(jié)，以提高課程教學(xué)培養(yǎng)質(zhì)量為主要目的，更新或重新制定計(jì)劃，修改大綱并提出相應(yīng)改進(jìn)措施。（2）命令執(zhí)行階段：嚴(yán)格執(zhí)行更新后的課程大綱、教學(xué)目標(biāo)及學(xué)科規(guī)劃等改進(jìn)措施，規(guī)范組織教學(xué)任務(wù)，扎實(shí)有力推進(jìn)教學(xué)進(jìn)展，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。（3）檢查驗(yàn)證階段：在最新的教學(xué)大綱和教學(xué)規(guī)劃的指導(dǎo)下，做好檢查和驗(yàn)證工作，樹立高標(biāo)準(zhǔn)，在保障教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中存在的問題。（4）處理反饋階段：跟進(jìn)第三階段檢查的信息，總結(jié)執(zhí)行階段的成功經(jīng)驗(yàn)與檢查階段的不足之處，并展開研究與討論；將此次反饋得到的信息重新匯入新的一輪計(jì)劃制定中，以便對執(zhí)行過程中產(chǎn)生的問題在循環(huán)式改良中不留余力地解決。

結(jié)語

筆者所在教學(xué)團(tuán)隊(duì)以提高學(xué)生專業(yè)水平與思想政治素養(yǎng)為宗旨，時(shí)刻將培養(yǎng)人才作為工作中心，堅(jiān)持“地球物理勘探新技術(shù)”課程改革探索，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)質(zhì)量的有效提升。基于教材推陳出新、教學(xué)組織與業(yè)務(wù)能力培養(yǎng)、創(chuàng)新教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、教育目標(biāo)和處理反饋高融合等，為培養(yǎng)具有良好職業(yè)道德，較高專業(yè)技術(shù)水平及正確價(jià)值觀的綜合應(yīng)用型人才奠定了基礎(chǔ)。

新工科背景下的教學(xué)改革喚起了學(xué)生的自我主動(dòng)力和行動(dòng)力，課程內(nèi)容的新穎性和授課模式的趣味性重新點(diǎn)燃了學(xué)生及教師對課程學(xué)習(xí)的熱情。改革鍛煉了教師的工作能力，也提升了學(xué)生理論與實(shí)踐的水平，有利于提高教學(xué)質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步教育改革。