“油氣地球物理勘探工程”課程教學(xué)模式改革與實(shí)踐

劉立峰，饒 瑩，趙振聰，劉國(guó)昌

（中國(guó)石油大學(xué)地球物理學(xué)院 北京 102249）

繼續(xù)加大油氣資源的勘探開發(fā)力度，保障能源安全是我國(guó)重大的戰(zhàn)略任務(wù)，高質(zhì)量培養(yǎng)油氣勘探專業(yè)創(chuàng)新型高層次人才是實(shí)現(xiàn)這一重要戰(zhàn)略任務(wù)的基本保障。研究生教育是我國(guó)高等教育的重要組成部分，直接擔(dān)負(fù)著高層次人才培養(yǎng)的重要使命，而課程教育是研究生教育的基石，特別是相關(guān)專業(yè)課程的質(zhì)量直接關(guān)系到研究生的專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)，探索與新時(shí)代人才培養(yǎng)需求相適應(yīng)的研究生專業(yè)課程教學(xué)模式，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文結(jié)合中國(guó)石油大學(xué)（北京）（以下簡(jiǎn)稱“我校”）地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)位碩士研究生“油氣地球物理勘探工程”課程的教學(xué)實(shí)踐，從構(gòu)建多元化教學(xué)模式方面，探索了研究生課程教學(xué)模式的改革。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

我校地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)位碩士研究生（“專碩”）的培養(yǎng)，側(cè)重于培養(yǎng)油氣資源地質(zhì)工程及相關(guān)領(lǐng)域需要的應(yīng)用型高層次人才，包括礦產(chǎn)普查與勘探、地球探測(cè)與信息技術(shù)、礦物學(xué)―巖石學(xué)―礦床學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)、地球化學(xué)等多個(gè)學(xué)科方向。培養(yǎng)方案與學(xué)術(shù)型研究生存在較大差異，更注重工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，具有實(shí)踐類課程比重更大、專業(yè)課程模塊選擇更多、總課時(shí)更多的特點(diǎn)[1]。

隨著油氣勘探開發(fā)對(duì)象向著更深、更復(fù)雜的領(lǐng)域發(fā)展，目前地球物理勘探已成為油氣勘探不可或缺的重要技術(shù)手段?！坝蜌獾厍蛭锢砜碧焦こ獭闭n程作為該專業(yè)核心的研究生課程之一，對(duì)研究生專業(yè)素養(yǎng)的提高具有十分重要的作用。該課程旨在介紹油氣勘探地球物理中各種勘探方法（重、磁、電、震）的原理及工作流程，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備綜合處理和分析地球物理數(shù)據(jù)的能力，掌握應(yīng)用地球物理資料解決實(shí)際油氣勘探中所遇到實(shí)際問(wèn)題的思路和技能，為今后從事相關(guān)油氣勘探工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。下面對(duì)課程教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，總結(jié)了以下幾點(diǎn)：

1.1 課程內(nèi)容涉及面廣、理論性與實(shí)踐性強(qiáng)

“油氣地球物理勘探工程”課程包含地震、重力、磁法、電法等多種勘探方法的內(nèi)容，而每種勘探方法又包括資料采集、處理、解釋等多個(gè)環(huán)節(jié)，教學(xué)內(nèi)容十分豐富，是一門同時(shí)注重理論和實(shí)踐的課程。但該課程學(xué)時(shí)僅為48 學(xué)時(shí)，需要學(xué)生具備較為扎實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)，既要求學(xué)生掌握油氣地球物理勘探的基本原理和知識(shí)，又要培養(yǎng)學(xué)生充分利用所學(xué)的知識(shí)解決油氣勘探中實(shí)際問(wèn)題的能力。

1.2 授課對(duì)象個(gè)體存在明顯差異

該課程的授課對(duì)象來(lái)自我校三個(gè)學(xué)院（包括地球物理學(xué)院、地球科學(xué)學(xué)院以及非常規(guī)油氣科學(xué)技術(shù)研究院）的地質(zhì)工程專業(yè)型碩士，其本科階段就讀物探、測(cè)井、地質(zhì)等多個(gè)專業(yè)方向。不同學(xué)生在地球物理方面的知識(shí)儲(chǔ)備、專業(yè)認(rèn)知、接受程度等均存在明顯差異，部分授課內(nèi)容超出本科階段來(lái)自地質(zhì)方向?qū)W生的接受范圍，同時(shí)在研期間的研究方向以及今后可能的就業(yè)方向也存在很大的差別，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)地球物理勘探方面的學(xué)習(xí)興趣點(diǎn)及重視程度不同。

1.3 傳統(tǒng)傳授式教學(xué)方式效果不理想

傳統(tǒng)“板書+PPT”為主的傳授式教學(xué)方式使學(xué)生對(duì)課堂的熱情不高，課上提問(wèn)的方式導(dǎo)致學(xué)生的參與度不夠，課后的作業(yè)布置學(xué)生缺乏完成興趣，存在應(yīng)付了事的情況，導(dǎo)致理論知識(shí)與實(shí)踐相脫節(jié)，不利于學(xué)生科研實(shí)踐能力的培養(yǎng)。同時(shí)該課具有很強(qiáng)的理論性，存在很多的理論概念、數(shù)學(xué)原理及公式推導(dǎo)，若授課內(nèi)容太寬泛就容易缺乏深度，對(duì)地球物理方向?qū)W生的實(shí)際教學(xué)效果不明顯，如若內(nèi)容太難又容易使地質(zhì)方向的學(xué)生難以接受、缺乏學(xué)習(xí)興趣。

2 多元化教學(xué)模式改革內(nèi)容

課程組通過(guò)對(duì)“油氣地球物理勘探工程”相關(guān)教學(xué)內(nèi)容及方法的優(yōu)化調(diào)整，構(gòu)建翻轉(zhuǎn)課堂互動(dòng)教學(xué)、重要知識(shí)點(diǎn)傳授式教學(xué)、啟發(fā)式引導(dǎo)教學(xué)、案例研討式教學(xué)相結(jié)合的多元化教學(xué)模式，幫助學(xué)生構(gòu)建完備的知識(shí)體系，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力，從而改善授課效果。

2.1 翻轉(zhuǎn)課堂互動(dòng)教學(xué)

該課授課對(duì)象中來(lái)自測(cè)井與地質(zhì)方向的學(xué)生，雖然在地球物理方面的知識(shí)儲(chǔ)備沒(méi)有物探方向?qū)W生多，但在本科階段均學(xué)過(guò)“地球物理勘探”“地球物理學(xué)概論”等專業(yè)基礎(chǔ)課，在地球物理方面仍有一定的知識(shí)積累，因此對(duì)于最為容易理解的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)，采用“先學(xué)后教”的教學(xué)模式，即采用“翻轉(zhuǎn)課堂”的方式，教師課上布置互動(dòng)話題，使課堂變成教師和學(xué)生互動(dòng)的場(chǎng)所，包括對(duì)知識(shí)點(diǎn)的答疑解惑以及實(shí)際運(yùn)用等，從而達(dá)到理想的教學(xué)效果。

2.2 重要知識(shí)點(diǎn)傳授式教學(xué)

對(duì)于教學(xué)內(nèi)容中較為重要的知識(shí)點(diǎn)仍采用傳授式教學(xué)，以夯實(shí)課程基礎(chǔ)為目的，但教學(xué)方式非常重要，要重視教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)。油氣地球物理勘探中有很多重要的數(shù)學(xué)公式，但在學(xué)時(shí)有限的情況下，枯燥煩瑣的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)很難保證教學(xué)進(jìn)度，同時(shí)會(huì)降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。我校地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)位碩士研究生更側(cè)重于油氣工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，因此在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)重視如何將晦澀難懂的數(shù)學(xué)公式和理論概念融入油氣勘探開發(fā)實(shí)例當(dāng)中，從而將重要知識(shí)點(diǎn)傳授給學(xué)生，便于學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。如在地震資料采集的授課過(guò)程中，由于野外地震資料采集的長(zhǎng)時(shí)性、炸藥震源的危險(xiǎn)性以及較高的作業(yè)成本等問(wèn)題，學(xué)生無(wú)法直接在野外參與地震采集的各個(gè)環(huán)節(jié)，如在講解不同地表環(huán)境炸藥震源激發(fā)、可控震源車激發(fā)、檢波器的埋置要求、多個(gè)空氣槍組合激發(fā)壓制氣泡響應(yīng)、海上物探船的作業(yè)方式、觀測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容時(shí)，教師應(yīng)充分發(fā)揮多媒體授課的優(yōu)勢(shì)，盡可能多地收集及制作能夠反映教學(xué)內(nèi)容的工程實(shí)踐圖片、動(dòng)畫、視頻等素材，生動(dòng)地展示地球物理方法在油氣勘探工程中的應(yīng)用，營(yíng)造出置身于野外實(shí)際地震數(shù)據(jù)采集的場(chǎng)景，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，讓學(xué)生對(duì)油氣地球物理勘探工程具有直接的感性認(rèn)識(shí)與深入的理解。

2.3 啟發(fā)式引導(dǎo)教學(xué)

將啟發(fā)式引導(dǎo)教學(xué)貫穿整個(gè)授課過(guò)程，教師在講授基本概念及原理的過(guò)程中，精心設(shè)計(jì)討論性的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生勤于思考，通過(guò)師生互動(dòng)交流，提高學(xué)生的參與度，從而達(dá)成既定教學(xué)目標(biāo)，增強(qiáng)學(xué)生的理解。比如在講解地震勘探方法時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從震源激發(fā)方式、地震波傳播特點(diǎn)、探測(cè)范圍等方面，總結(jié)人工地震與天然地震的異同；講解橫波勘探的特點(diǎn)時(shí)，可以引導(dǎo)學(xué)生從地震分辨率和在流體中的傳播性質(zhì)方面出發(fā)，總結(jié)橫波與傳統(tǒng)縱波勘探方法相比有哪些優(yōu)勢(shì)；講解多次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)時(shí)，可以指定接收道數(shù)和覆蓋次數(shù)不變情況下，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)觀測(cè)系統(tǒng)，并利用綜合平面圖示法將觀測(cè)系統(tǒng)畫出來(lái)；在講解如何理解靜校正和動(dòng)校正中的“靜”與“動(dòng)”問(wèn)題時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生從校正量隨時(shí)間和炮檢距的變化方面總結(jié)二者的區(qū)別，從而加深對(duì)校正量的理解；在講解傾斜界面疊后偏移處理時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生利用鉛筆、尺子和圓規(guī)在圖紙上自己手動(dòng)進(jìn)行偏移，并推導(dǎo)疊加剖面上的傾角與界面實(shí)際傾角之間的關(guān)系，從而深入理解偏移的作用；在講解利用相干技術(shù)進(jìn)行斷裂識(shí)別時(shí)，基于相干體的工作原理，引導(dǎo)學(xué)生思考利用相干技術(shù)還能識(shí)別哪些地質(zhì)現(xiàn)象（火山活動(dòng)、河道砂等）；在講解地震屬性提取技術(shù)時(shí)，教師提供地震資料，鼓勵(lì)學(xué)生自主編程，實(shí)現(xiàn)某幾種地震屬性的計(jì)算與提??；在講解地震波阻抗反演時(shí)，可以引導(dǎo)學(xué)生從砂巖和泥巖受壓實(shí)作用影響程度不同的角度出發(fā)，總結(jié)不同巖性波阻抗隨埋深的變化關(guān)系，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)利用波阻抗進(jìn)行巖性識(shí)別的局限性。通過(guò)不斷引導(dǎo)學(xué)生，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使學(xué)生勤于思考，從而改善教學(xué)效果。

2.4 案例研討式教學(xué)

研討式教學(xué)強(qiáng)調(diào)教師的引導(dǎo)作用，同時(shí)發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，從被動(dòng)接受變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題、工程實(shí)踐、科研創(chuàng)新以及團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力[2-3]。在研討過(guò)程中，教師可以及時(shí)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的熟悉和掌握程度，并及時(shí)通過(guò)交流與溝通彌補(bǔ)教學(xué)內(nèi)容的疏漏[4]。教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與進(jìn)度，選擇適當(dāng)時(shí)機(jī)設(shè)計(jì)帶有啟發(fā)性的工程實(shí)踐問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行拓展閱讀及相關(guān)學(xué)術(shù)文獻(xiàn)調(diào)研、組員相互討論，鼓勵(lì)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)工程實(shí)踐中所遇到的地質(zhì)問(wèn)題，并根據(jù)相關(guān)地球物理方法，提出解決實(shí)際問(wèn)題的方案，使知識(shí)的學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐相結(jié)合，并與教師進(jìn)行交流互動(dòng)，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的興趣，培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度與創(chuàng)新能力，讓科研思維成為一種習(xí)慣。而案例的設(shè)計(jì)是研討式教學(xué)的關(guān)鍵，如何設(shè)計(jì)帶有啟發(fā)性的案例對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)起到至關(guān)重要的作用。案例的選擇應(yīng)與課程理論緊密結(jié)合，同時(shí)來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)踐，既要有一定的挑戰(zhàn)性，也不能超出學(xué)生的能力范圍[5]。比如在本課程的教學(xué)過(guò)程中，列舉出目前國(guó)內(nèi)油氣勘探的熱點(diǎn)領(lǐng)域，如海上少井區(qū)油氣勘探、庫(kù)車深層鹽下油氣勘探、塔里木深層復(fù)雜縫洞碳酸鹽巖油氣勘探、四川盆地灘相白云巖油氣勘探、頁(yè)巖油氣勘探、煤層氣勘探、致密砂巖氣勘探等，引導(dǎo)學(xué)生分組按興趣自主選擇案例，總結(jié)這些領(lǐng)域中油氣勘探的特點(diǎn)、難點(diǎn)以及地球物理關(guān)鍵技術(shù)所發(fā)揮的作用。根據(jù)選課學(xué)生數(shù)量、本科及讀研階段的學(xué)習(xí)方向，將學(xué)生分成若干小組，并將物探、測(cè)井、地質(zhì)方向的學(xué)生均勻分配到各組，便于組內(nèi)不同研究方向的學(xué)生發(fā)揮各自的特長(zhǎng)，根據(jù)案例分析的要求，組內(nèi)學(xué)生分工協(xié)作，使不同方向的想法能夠充分交流與碰撞，從而提高各組綜合解決實(shí)際問(wèn)題的能力，并鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表創(chuàng)新性的想法。與此同時(shí)，教師隨時(shí)跟進(jìn)各小組的研討情況，把控研討的方向不偏離教學(xué)主題，對(duì)各組遇到的問(wèn)題給予必要的引導(dǎo)，以保證研討結(jié)果的合理性。各組完成相關(guān)案例的分析研究后，完成多媒體的制作，在課堂上各小組將研究成果進(jìn)行多媒體匯報(bào)，各組學(xué)生之間、教師與學(xué)生之間共同參與研討，在討論中相互補(bǔ)充、共同進(jìn)步，在不斷交流中引發(fā)對(duì)實(shí)際問(wèn)題的思考，從而加深對(duì)相關(guān)案例的理解，同時(shí)深化對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握程度。

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)研究生專業(yè)課程普遍存在的問(wèn)題，探索了課程教學(xué)模式的改革。在教改過(guò)程中，注重教學(xué)內(nèi)容的更新迭代，突出中國(guó)石油大學(xué)（北京）的“石油特色”，將翻轉(zhuǎn)課堂互動(dòng)教學(xué)、重要知識(shí)點(diǎn)傳授式教學(xué)、啟發(fā)式引導(dǎo)教學(xué)、案例研討式教學(xué)相結(jié)合，構(gòu)建多元化教學(xué)模式。通過(guò)以上教學(xué)改革措施和途徑，幫助研究生構(gòu)建完備的知識(shí)體系，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力、工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，從而為學(xué)生適應(yīng)和引領(lǐng)未來(lái)油氣勘探行業(yè)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，其教改途徑和方法對(duì)其他工科有關(guān)課程的教學(xué)具有一定的啟發(fā)和借鑒意義。