《應用地球物理》實驗課程教學細節設計

成谷

摘要：《應用地球物理》理論課程涉及到大量的數學物理知識，使學生感覺枯燥，應用地球物理實驗課程的加入，可通過理論和實驗的結合，幫助學生鞏固理論知識，提高學習效果。但《應用地球物理》實驗課程具有儀器設備多、實驗方法多、探測參數多等特點，學生對實驗內容的掌握難度較大。對此，筆者在教學過程中進行了針對性的教學細節設計，采取了分組人數確定、實驗前方案設計、組內工種輪換、設立學生導師、實驗后交流總結等具體方案。通過以上方式，改變學生的角色，使學生不再是實驗課程學習的被動接受者，而是變成主導者和評估者，激發學生的學習興趣，提高教學效果。

關鍵詞：應用地球物理；勘探地球物理；教學改革；實踐教學

中圖分類號：G642.423 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）44-0271-02

一、引言

地球物理學是用物理學的原理和方法，對地球的各種物理場分布及其變化進行觀測，探索地球本體及近地空間的介質結構、物質組成、形成演化，研究與其相關的各種自然現象及變化規律的一門學科。應用地球物理學是地球物理學的一個重要分支，以地殼中各種巖、礦石間的物理性質差異為物質基礎，通過觀測和研究因巖、礦石物理性質差異而引起的地球物理場在空間上的局部變化，推斷地下地質構造或巖、礦體的賦存狀態。應用地球物理學是研究地球內部物質結構、運動規律的必要技術方法，是開展礦產資源、環境與災害調查中的重要技術手段，是現代地質學理論不可缺少的技術支撐，是獲取最佳地質勘查與經濟效果的結合點。

《應用地球物理》課程是地球物理學專業重要的基礎課程，但其理論課程內容涉及到大量的數學物理知識，有較多的復雜公式推導和偏微分方程求解，容易使學生感覺枯燥，產生對課程的厭倦心理?！稇玫厍蛭锢怼穼嶒炚n程的加入，是對理論課程的重要輔助和補充，是幫助學生理論和實踐緊密結合的重要途徑。但《應用地球物理》實驗課程具有如下特點：（1）涉及的儀器設備多。如淺層地震儀、探地雷達、高密度電法儀、瞬變電磁儀、質子磁力儀、重力儀等。（2）涉及的實驗方法多。如地震反射波法、地震折射波法、地震映像方法、地震面波方法、不同探測頻率的探地雷達方法、高密度電法、激發極化法、瞬變電磁法等。（3）涉及的探測參數多。如地下介質的彈性參數（地震波傳播速度）探測、介電常數參數探測、電阻率參數探測、密度參數探測、磁化率參數探測等。

因此，《應用地球物理》實驗課程不僅涉及的理論繁雜，而且儀器的操作復雜。實驗過程要求學生對地球物理的各種理論知識熟練掌握，在實驗時對各種方法要知其然和知其所以然。同時《應用地球物理》實驗課程不是單個學生可獨立完成的實驗課程，對組內成員的工作分配和合作精神具有較高的要求。本文對《應用地球物理》實驗課程中的實驗教學環節進行了有益的改革探索，對教學方式進行細節設計，力爭達到最佳的實驗教學效果。

二、《應用地球物理》實驗課程教學細節設計

1.最佳分組人數確定。各種地球物理儀器多攜帶較長的導線（如地震檢波線、高密度電法導線等），設備笨重，鋪設需要較大的實驗場地，測點移動時需學生合作同時移動電腦主機和導線，即《應用地球物理》實驗課程不能由單個學生獨立完成，而是需要多名學生的分工合作。這樣的實驗方式對分組成員的人數確定具有一定的要求。如人數太多，則學生在個別實驗環節參與度不高，得到實際操作機會較少或沒有，導致實驗課程流于形式，達不到最佳的實驗教學效果。如人數太少，則測點移動時整體設備的轉移困難，導致實驗無法正常進行。因此，在實驗課程進行前，授課老師應和學生一起討論每種實驗方法的具體操作過程，啟發學生自行確認最佳的分組人數，既保證實驗的順利完成，又保證每人的操作機會。

2.詳盡的實驗方案設計。進行每一種《應用地球物理》實驗前，由各組成員協同進行具體的實驗方案設計。如淺層地震方法實驗中，根據測試剖面的特點、預采用的實驗方法及收集的工區地質情況，具體確定測線的布置方向、檢波器的間隔、炮點到第一個檢波器的距離、時間采樣間隔等參數；在高密度電法實驗中，根據預想的探測深度確定使用電極的數目及電極間距等參數。授課老師隨機抽取組內成員考核學生對實驗主要目的、方法基本原理、實驗區地質條件、儀器操作步驟及實驗結果的處理流程和解釋方法等各方面的掌握程度。通過這樣的方式，進一步夯實學生對《應用地球物理》理論課程內容的掌握，并做到在實驗過程中有的放矢，提高實驗效果。

3.組內工種輪換?！稇玫厍蛭锢怼穼嶒炓话銓嶒炛芷谳^長，如淺層地震方法、高密度電法中布線和收線需要花費大量時間。為提高實驗效率，具體操作時多需組內成員分工合作。如利用淺層地震儀的實驗，需要一些學生布設檢波器、一些學生布置炮線和檢波線、一些學生在電腦旁操作采集和處理軟件。組員之間的分工合作可以保證實驗的效率，但學生可能因為僅負責實驗的某一具體環節而無法了解實驗的全貌，導致對實驗課程的掌握不夠理想。為避免組內成員分工不同導致學生不能全面掌握實驗的整個流程及操作細節，組內成員采用工種輪換制，保證每一學生熟悉所有實驗環節的操作過程。

4.設立學生導師。傳統的教學方式是老師對所有學生進行實驗內容講解，因實驗時組內成員需協同進行，不可避免地會出現一些學生不認真聽講、依賴組內其他成員的現象。為此，提出“設立學生導師”的鏈式教學方式。在每種物探方法實驗中，授課教師作為終極導師，挑選一名學生對其進行實驗課程各個環節細致、全面的講解，培訓完成后該名學生成為導師，可自主挑選另一名學生對其進行培訓，培訓成功后另一名學生也成為導師，挑選自己的學生對其進行培訓。依次進行下去，形成導師—學生的長鏈條。終極導師更多地起到督導的作用，每個學生都經歷從學生到導師的角色轉換，從學習的被動接受者到學習的主動傳播者。每名學生在實驗遇到困難時，只允許咨詢自己的上級導師，在這個過程中產生緊張感和新鮮感，幫助學生端正學習態度，認真全面地掌握實驗過程的每一環節。

5.實驗后及時點評總結。每次實驗課程均進行分組，不同的組進行不同的物探實驗。針對每種物探方法，每組學生選擇不同的測線，獨立完成實驗的設計、采集、處理和解釋。實驗課程結束后，采用PPT的形式進行匯報，針對同一工區不同組不同測線的觀測及處理解釋結果，組織學生進行對比分析。對各組學生在實驗進行及后期處理解釋中遇到的問題，授課老師積極引導，鼓勵學生通過討論提出自己的認識、看法和解決方案，培養學生養成獨立思考解決問題的能力。

三、結論

《應用地球物理》實驗課程是對學生理論知識掌握情況的試金石，是學生將理論課程中學到的內容學以致用的重要手段。但《應用地球物理》實驗課程儀器設備多、實驗方法多、探測參數多，學生對實驗內容的掌握難度較大。對此，課程進行了一系列的教學細節設計。實驗前組織學生進行最佳分組人數確定和實驗方案設計，組內實驗時采用工種輪換制，不同實驗階段及時交流總結，實驗的整個過程采取學生導師制。通過以上方式，使學生參與到數據設計、采集、處理和解釋的每一個環節中來，達到對課程內容和實驗操作方式的全面了解；使學生變成主導者和評估者，責任心、榮譽感及學習興趣大大增強，進而增強實驗課程的實際教學效果。

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[5]雷宛.工程與環境物探教程[M]，地質出版社，2006.

Abstract：The theory part of" Applied Geophysics" curriculum involves a lot of knowledge about mathematics and physics，it will make students feel boring in learning process. Joining of the experiment part of" Applied Geophysics" curriculum may help students to consolidate the theoretical knowledge through the combination of theory and experiment，and therefore improve the learning effect. However，the experimental course of Applied Geophysics involves many experimental instruments，many experimental methods and many detection parameters，it is difficult for students to master the experimental contents.In this regard，the author designed the aiming teaching details and take measures such as determining optimum personal number within group，designing optimum experiment scheme，rotating job position within group，establishing student tutor，in-time summing up after experiment. Through the above ways，changing the students'roles from the passive recipients to the dominant in the learning process of experimental course，thus improving the teaching effectiveness of experimental course.

Key words：applied geophysics；exploration geophysics；educational reform；experimental teaching