工程教育專業認證背景下“重磁勘探”課程實驗教學改革

侯征 陳雄 楊賀龍

[摘 要] “重磁勘探”課程是勘查技術與工程專業核心課程之一，具有較強的理論性和實踐性。按照工程教育專業認證要求，要持續加強學生實踐能力和創新能力的培養。基于工程教育專業認證背景下的標準，在進一步明確“重磁勘探”課程理論及實驗課程教學與畢業要求指標點支撐關系基礎上，對“重磁勘探”課程實驗教學內容、實驗教學方法進行改革，著眼于學生實踐能力和創新能力的培養，通過實驗教學提高學生學以致用，發現問題、分析問題和解決問題的能力。

[關鍵詞] 重磁勘探;實驗教學;工程教育專業認證;教學改革

[基金項目] 2019年度河北地質大學教學改革研究與實踐項目“工程教育認證背景下的地球物理勘探專業課程實驗教學改革研究與實踐”（2019J26）

[作者簡介] 侯 征（1980—），男，內蒙古呼和浩特人，博士，河北地質大學地球科學學院副教授，主要從事地球物理理論及教學研究;陳 雄（1986—），男，河北石家莊人，博士，河北地質大學地球科學學院講師，主要從事重磁勘探理論及教學研究;楊賀龍（1988—），男，山東聊城人，博士，河北地質大學地球科學學院講師，主要從事地震勘探理論及教學研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）34-0063-04? ?[收稿日期] 2021-04-15

工程教育專業認證是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎，是提高我國工程人才培養質量的基礎和保障[1]。河北地質大學勘查技術與工程專業積極開展工程教育專業認證的相關工作，以此為契機，推動我校勘查技術與工程專業核心課程的實驗教學改革，保證畢業生能夠滿足市場要求，提升畢業生的培養質量。

“重磁勘探”是勘查技術與工程專業核心課程之一，其教學目標是通過課程教學使學生系統了解地球重力場和磁場的基礎理論，掌握重力和磁法野外勘探方法，能夠運用重磁數據處理與轉換方法及正反演技術解決各種地質問題，為從事地球物理應用及研究工作打下堅實的基礎[2]。“重磁勘探”課程中的實驗教學是整個課程體系中的重要環節。實驗教學主要分為兩部分內容，一是儀器操作及數據采集，通過實驗使學生了解重力儀和磁力儀的基本原理和結構，熟悉目前主流重力儀和磁力儀的操作流程，掌握儀器的各項改正觀測和野外數據采集;二是數據處理與解釋，通過實驗使學生掌握重力數據和磁法數據的預處理及異常獲取、重磁異常處理與轉換、簡單形體的重磁正演計算及重磁異常的反演與解釋方法[3]。實驗課與理論課程聯系緊密，教學過程要相互呼應、完美銜接，因此，要根據課程總學時合理安排實驗課程的內容及學時。河北地質大學目前是將數據處理與解釋部分單獨開設了一門“重磁數據處理與解釋”課程（32學時），因此，“重磁勘探”課程實驗教學內容主要是儀器操作及數據采集。為合理安排“重磁勘探”實驗教學學時和教學內容，取得實驗教學應有期望，河北地質大學勘查技術與工程教研室對“重磁勘探”課程實驗教學環節進行了改革和探索。

一、“重磁勘探”實驗教學內容設計

按照OBE教學系統運行邏輯關系，課程體系構建要為實現畢業要求服務。按照《工程教育認證通用標準解讀及實用指南（2020版，試行）》給出的畢業要求12個指標點，“重磁勘探”課程對畢業要求中的指標點4（研究）具有較高的支撐度。河北地質大學勘查技術與工程專業培養方案對指標點4（研究）按照能力形成的邏輯“縱向”進行了分解，其中分指標點4.3：能夠根據勘查方案構建野外工作方法，安全開展野外觀測工作，正確采集觀測數據，需要設計適宜的“重磁勘探”實驗體系及教學內容來實現。實驗內容主要結合野外生產流程和相關規范要求進行設計，實驗內容包含重力儀器認識與操作、重力儀格值標定、重力儀性能試驗、重力基點聯測、重力測點布設和重力觀測、磁力儀器認識與操作、磁力儀性能試驗、磁力測點布設和磁力觀測。我們對“重磁勘探”實驗教學內容進行重新設計，設立了6個實驗項目，重、磁方法各設計了3個實驗項目，實驗內容基本涵蓋了野外數據采集工作全過程（表1）。

二、“重磁勘探”實驗教學組織

工程教育專業認證突出的是培養學生利用各種工具、手段解決工程中的復雜問題的能力。根據這一指導思想，“重磁勘探”實驗教學內容的設計要引導學生全面深入了解重磁儀器、野外工作前儀器所需的性能校驗內容、數據采集過程等，從而增強學生對“重磁勘探”課程的理解，培養學生解決實際問題的能力。

（一）重力儀器認識、操作和重力儀格值標定實驗

重力儀器認識和操作部分，采用演示方法，讓學生了解儀器的操作步驟和注意事項。重力儀格值標定采用模擬方法，選定兩處位置作為國家重力標定點。我校儀器為CG-5型重力儀，因此采用雙程往返觀測法，觀測路線：1→2→2→1……。重力格值校正系數按公式（1）計算。

式中：kb為某臺重力儀的格值校正系數;？駐G為重力基本點間的重力差;？駐g實測為某臺重力儀觀測結果的平均重力差（重力增量值）。按照規范要求合格讀格差的數量不少于6個，實驗分小組完成，每小組完成一個獨立讀格差的觀測。

（二）重力儀性能測試實驗

重力儀性能測試實驗包括靜態試驗、動態試驗和多臺儀器一致性試驗三部分內容。正常重力儀靜態實驗要求連續觀測時間不少于24小時，讀數間隔為30分鐘;動態實驗時間不少于10小時，兩點間重力差不小于3×10-5m/s2;一致性實驗點數應不少于30個，相鄰點間重力值的變化一般要求大于1×10-5m/s2。實驗課無論從觀測時長還是場地條件，很難滿足上述要求，因此，重力儀器性能測試實驗采用模擬方法開展，采集時間按比例縮短，目的是讓學生了解儀器性能實驗的原理，掌握采集過程。

（三）重力基點聯測和重力普通點觀測實驗