工程與環境地球物理課程改革與實踐

易 兵，薛 建，王元新，朱 士

（吉林大學 地球探測科學與技術學院，吉林 長春 130026）

傳統的地球科學各專業教育關注的是本專業的專門知識和技能，這一教學模式具有很大的專業優勢，但不利于學生從整體上把握科學知識體系的聯系，造成學科封閉和隔離，束縛了學生綜合能力的發展。而且，課程設置及內容往往落后于科學發展的速度，許多前沿知識難以走進課堂，學生缺乏對新方法、新技術的了解，從而影響了學生的科學素養的形成[1－4]。因此，我們嘗試在開設的“工程與環境物探”課中，引進和開發一系列國外用于工程與環境地質調查的新方法、新技術，形成地球物理、工程與環境交叉滲透，專業基礎與新方法、新技術相融合的課程體系。下面介紹我們就課程教學理念、教學內容、教學方法和教材實驗等進行改革與實踐的經驗與體會。

1 明確課程教學目標

作為綜合性研究型大學，其教學的核心目標是全面培養和提高大學生的科學素養。而現實情況是多數學生科學素養缺失和創新精神與實踐能力不足，這就啟發我們要著力培養學生對所獲得的知識能進行運用、解釋，并作出科學的推論。應注重將專業知識與應用技術結合，培養學生解決實際問題的能力[5－7]。例如，我們講授的“城市地球物理”、“工程地質物探”和“水文工程物探”課程，分屬我校地學部的地探學院、建設工程學院和環境與資源學院，各學院學生基礎課、專業基礎課和專業課均有所不同，授課中不但要考慮學科體系的縱向關系，更要開拓學生視野，從有利于發展學生思維，培養學生創新和應變能力的橫向關系入手，將有關課程聯合成為功能互補、整體最佳的復合體。在授課中，由于這些課程包含了地球物理學的諸多分支，并有課程內容多、各分支獨立性強、理論與應用結合緊密、更新發展較快的特點，在學時有限的情況下，對各種方法采用對比式教學，找出相同點和不同點，結合所教專業（地球物理、水文與環境和工程地質）的特點，對課程內容、教學方法進行了研究和改革，努力培養學生應用與創新的能力。

2 創新課程教學體系

根據21世紀科技跨門類科學與技術整合化、科學與技術一體化發展的趨勢[8－10]，為了及時反映科學技術的前沿動態和熱點聚焦。我們及時將引進和開發的應用地球物理領域的一系列用于水文、工程與環境地質調查中的新方法、新技術編寫成教材，以滿足教學需要。近幾年，我們主編或參編出版了《工程與環境物探新方法新技術》、《環境地球物理教程》、《工程與環境地球物理》、《水文與工程物探》和《城市地球物理教程》等多部教材。為此，在教學中注重科學技術的新發展，以激發學生追求科學的熱情，滿足人才市場對學生的要求，讓學生與教師一起探究知識。面向社會實際，加強實踐環節，使學生在共同探究問題、解決問題的過程中形成知識的應用和創新的體驗。

我們正處于知識經濟時代的信息化社會中，地球物理信息在水文、工程與環境領域的地位和作用日益擴大，領地不斷拓展。然而，由于其研究內容與應用領域的特殊性，它始終面臨著嚴峻的挑戰。地球物理信息是一門受多種因素制約的綜合學科，它的發展既有很大難度，也有較大潛力。

3 改革課程教學方法

教學過程首先是學生的學習過程，教師在教學設計、課堂教學、實驗活動和綜合評價各環節中，都要努力喚起學生的學習興趣。改變以教師為中心的教學模式，采用研討啟發式教學法，師生互動，營造學生主動學習的氛圍[11]。

運用多媒體課件、視頻資料等立體化資源，延伸課堂教學。授課時教師從學生的角度想問題，講述自己的認識和理解，并且鼓勵學生提問題，調動其獨立思考、自覺學習的主動性。課堂內容要精選、靈活、動態和開放，以反映本學科的進步和發展。把學科發展的新成果作為主線，開設小專題供學生研究選擇。

4 強化課程教學實驗

工程與環境物探是近年來地球物理學發展的一個新的前沿領域，它強調地球物理方法、技術在生產實踐中的應用。因此，在教學中特別注意理論與工程實踐的聯系，盡可能將各種新方法、新技術和新儀器結合到教學中，以拓寬學生的知識面，開闊思路，及時了解科技前沿動態和發展方向。教學中運用討論式、現場教學和雙向教學等教學形式，以培養學生的實驗技能[12]。

在實驗教學中，我們以2010年評為國家級實驗教學示范中心的應用地球物理實驗教學中心（下稱中心）為依托，在提高教學質量和效果的前提下，探索和實踐以培養學生綜合素質、創新能力及工程應用能力為目標的研究型實驗教學模式。一方面鞏固和加強基礎型實驗，如直流電法的電剖面法和電測深法，另一方面開發設計性、綜合性和研究性的提高型實驗，如高密度電阻率法新方法技術、頻率域電磁法和探地雷達等，逐步由開放式教學向自助式、自主設計創新式實驗教學發展，以培養學生綜合實踐能力和創新思維[13]。

為保證工程與環境物探實驗教學能夠充分體現現代科學技術的發展趨勢，符合工程實驗的要求，有利于學生建立規范化實驗和測試的概念，中心將實驗儀器設備配置不斷更新升級，達到了國內領先水平。教學實驗設備研制和開發中與地質儀器廠和科研單位合作研發，十分注重實驗技術的先進性、標準化和適用性。例如，在高密度電阻率法和探地雷達實驗中，利用計算機進行數據采集、數據處理及演示，即實現部分實驗設備的自動控制，開拓學生視野，激發學生實驗過程中儀器設備數字化應用的能動性。中心的實驗教學形成綜合性的實驗演示、測量、數據采集和控制為一體的自動化實驗教學平臺，使我中心實驗教學水平整體上了一個新臺階，大大提高了工程與環境物探實驗教學質量。

近幾年來，我們通過主編和參編教學和實驗類教材、教學軟件和實驗講義，發表科研和教改研究論文，研發實驗和生產的設備和裝置，經過多年的建設與實踐，使“工程與環境物探”教學和實驗形成了鮮明的特色，為提高“工程與環境地球物理”課程教學和實驗水平起到了良好的作用。

（References）

[1]陳步云.深化實驗教學改革培養創新人才[J].中國大學教學，2007（10）：75-76.

[2]葛文杰.深化機械基礎課程教學改革與課程建設的思考[J].中國大學教學，2007（12）：12-14.

[3]古天龍.構建面向應用型人才培養的實踐教學體系[J].實驗技術與管理，2011，28（12）：1-4.

[4]姚春梅.現代科學技術概論課程教學的創新與實踐[J].中國大學教學，2007（12）：54-65.

[5]郝新生.高等教育學[M].長春：吉林人民出版社，2003.

[6]吳俊明.議當前實驗教學的改革和創新[J].化學教學，2004（4）：1-4.

[7]盧曉中.當代世界高等教育理念及對中國的影響[M].上海：上海教育出版社，2001.

[8]岳曉東.大學生創新能力培養之我見[J].高等教育研究，2003，25（1）：84-91.

[9]胡恩明，郭文莉，周健兒.人才培養模式改革研究與實踐[M].北京：高等教育出版社，2004.

[10]莊漢文.論大學生綜合素質教育系統[J].山西高等學校社會科學學報，2001（11）：55-57.

[11]韓冬太.淺談“激勵理論”在專業課教學中的應用[J].煤炭高等教育，2004，22（3）：120.

[12]施良方.教育理論：課堂教學的原理、策略與研究[M].上海：華東師范大學出版社，1998.

[13]行龍.引入研究性教學理念著力提高教學質量[J].中國大學教學，2007（10）：23-25.