新工科背景下“地球物理勘探新技術”課程建設探索

胡澤安，龐 瑤

（安徽理工大學 地球與環(huán)境學院，安徽 淮南 232001）

引言

新工科建設自2017年啟動以來，備受全國高校關注，“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”新工科建設三部曲的相繼推出，吹響了新時代人才培育的號角。新工科具有創(chuàng)新性、時代性、發(fā)展性、廣泛性、交融性和參與性等鮮明的特點，突破了傳統(tǒng)學科教育的思維定式，使專業(yè)與人才培養(yǎng)煥發(fā)了“新”的生機與活力。

安徽理工大學堅持“立人為本，德育為先”，始終將培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神、專業(yè)水平、實踐能力及多元化的國際視野放在首位，科學引領并深化院校教育內涵與形式等建設，不斷加強人才培養(yǎng)的同步性和針對性。

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

一、新工科背景下“地球物理勘探新技術”課程教學現(xiàn)狀

“地球物理勘探新技術”是一門新的、涉及面較廣的勘探類綜合基礎課程，但又區(qū)別于一般的核心專業(yè)基礎課程，它綜合了地震勘探、電法勘探和重磁勘探等多門學科的基礎知識，圍繞地球物理勘探的新設備、新技術和新手段展開，著重介紹勘探設備的先進性、測量技術的優(yōu)勢性和應用手段的新穎性。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)新驅動發(fā)展、低成本發(fā)展、質量安全環(huán)保及風險防控等新階段，這對勘查技術與工程專業(yè)教學與專業(yè)工程人才培養(yǎng)提出了更高要求。

（一）教學內容相對單薄

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

（二）教學方式相對單一

勘查技術與工程專業(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、機械的教學方式，致使學生對課堂的熱情不高。這種單向輸入模式既剝奪了學生的參與權，又可能導致學生對課程失去興趣。在實踐活動中，一般由實驗教師帶領實驗，以驗證類實驗和簡單操作過程類實驗為主，并未深刻剖析實踐中可能遇到的問題與解決方案，導致學生雖對應用課程充滿熱情，但卻難以自主設計實驗。

（三）學生主觀能動性不足

學生主觀能動性不足是一個較為普遍的現(xiàn)象，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因與教師的能力、教學內容和形式的簡單化有直接關系。“地球物理勘探新技術”是一門內容覆蓋面較廣的課程，章節(jié)和章節(jié)之間有較強的獨立性，如電法和地震法勘探運用的原理和技術完全不同，但不同章節(jié)內容之間又存在細微、關鍵的聯(lián)系。學生需要自主構建適合自身學習的知識體系框架打通這些章節(jié)的知識點，學會區(qū)分差異又能解釋聯(lián)系。這種自主學習的能力既需要教師的引導與培養(yǎng)。又需要課程多樣化的設計及與實踐運用的緊密結合。最后，理論與實踐的脫節(jié)也會導致學生對知識點的理解停留在表面，學習興趣和效果都達不到預期。

二、新工科背景下“地球物理勘探新技術”課程教學實踐探索

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

（一）修訂教學大綱，明確教學目標

修訂“地球物理勘探新技術”教學大綱，加強教學體系設計，從大綱中提綱挈領出教學目標是教學實踐探索的龍頭。教學大綱由教學內容、基本要求、知識結構和教學實踐組成。安徽理工大學是傳統(tǒng)的煤礦院校，其專業(yè)特色在教學大綱中應更加鮮明地體現(xiàn)。鑒于地球物理新技術是一門綜合性很強的交叉學科，大綱體系需要打層次、找重點、有流程、按步驟地進行構建；其課程設置理念必須以學生為中心，滿足與適應人才培養(yǎng)的需求。

該課程的教學目標為引導學生把握地球物理勘探新技術的基礎知識和產(chǎn)生背景，通過圖片、視頻、參觀實習、親身實踐等形式感受新技術；在參與過程中激發(fā)每位學生的創(chuàng)新思維，鼓勵學生提出疑問并找到答案，尋找新技術在實踐中存在的不足，以發(fā)散思維應對挑戰(zhàn)；只有通過自己的所見所學所踐，通過努力解決自己的疑惑才能創(chuàng)造真正的教育價值，讓每位學生都能學以致用，達到勤思考、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，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調，必須堅持以馬克思主義為指導，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應。教材推陳出新，滲透思政元素是當務之急。“地球物理勘探新技術”課程在最開始開設時沒有可以對照的教材，教師只能從龐大復雜的參考書目中列出零散的知識點供學生預復習，這不僅導致學生學習效果不佳，也給教學組織管理增添了困難。于是，課程團隊參考與整理大量國內外相關的文獻資料和課程信息，將相關性高的內容進行整合梳理，于2017年完成《煤田地球物理勘探新技術》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、深層次的內容，并與該專業(yè)相關工程實踐相融合，積極引導學生思考并訓練學生的創(chuàng)新思維。課程團隊將立德樹人視為根本，充分將思政元素融入教材的各個章節(jié)中，不斷提升學生的政治素養(yǎng)和專業(yè)素養(yǎng)。

（三）創(chuàng)新教學模塊，加強師資建設

隨著新時代的到來，教學方式趨于多樣化。為了適應新工科改革，課程團隊決定創(chuàng)新推行模塊化教學。由于現(xiàn)代教育的復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。之前教學所傳授的物探技術與方法內容復雜又零碎，記憶點頗多，學習強度較大且學生難以把握重點。現(xiàn)在課程團隊將不同方法的公共點相串聯(lián)，形成了彈性波技術與電磁法技術兩大教學模塊。例如在電磁法模塊中，按照源的頻率從低到高的特點依次介紹了直流電法、音頻電透技術、無線電波坑道透視技術、探地雷達技術。這種循序漸進的課程安排，既便于學生的理解與記憶，又與實際生產(chǎn)作業(yè)高度貼合，還能減輕教師的授課負擔。同時，兩個模塊又相互獨立，如井中地震CT成像技術和煤田3D地震屬性技術，既與教學大綱高度結合，又有利于高效達成教學目標，加快了以學生為中心、積極培育人才的教學改革。

教師應結合自身科研經(jīng)歷，將課程知識點融入真實的工程案例或研究中進行講解，并設置翻轉課堂，把講臺留給學生。教師也可以根據(jù)現(xiàn)有線上平臺與學生多互動，定期分享發(fā)布與課程專業(yè)相關的最新研究動態(tài)，向學生傳授最新的專業(yè)技術知識與正能量的思想價值觀。

（四）改進考核方式，激發(fā)學生興趣

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“唯分數(shù)論”“唯考試論”的觀點。課程團隊提出，學生最終成績將結合學生平時通勤、課前預習作業(yè)、翻轉課堂中的表現(xiàn)、上課與教師的互動、課后復習作業(yè)、實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，時間線從課程開始持續(xù)到課程結束。采取線上線下同步并進的方式，既提升了課堂的協(xié)同性和興趣性，又有助于學生學有所成、學以致用，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力就是學生的興趣。課題團隊尊重并鼓勵學生創(chuàng)新創(chuàng)造與自由發(fā)展，讓學生的“向學力”得到提高。新時代學生應當善于主動發(fā)現(xiàn)并總結自身學習規(guī)律，并在學習過程中持之以恒、鍥而不舍，始終保持熱愛，不斷反思與進步。

三、新工科背景下“地球物理勘探新技術”課程實踐成效

（一）教學效果跟蹤

在新課程實施之后，根據(jù)經(jīng)驗匯總與多輪商討，課程團隊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程。

直接評估是以在校學生的教學質量測評作為來源的一種評估方式，通過向在校學生發(fā)放問卷獲得結果。經(jīng)調查與統(tǒng)計，學生對該課程的學習自主性、積極性明顯提升，不僅對學習充滿興趣，還能對知識點舉一反三，對專業(yè)知識掌握較好，近三年來的課程達成率分別是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，隨機抽取部分畢業(yè)生并向其用人單位發(fā)放問卷獲得結果。根據(jù)用人單位的反饋，革新教學后，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的基礎知識和認識把握到位，實踐動手能力增強，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）改進措施循環(huán)持續(xù)

為了繼續(xù)保持改革成效，課程團隊決定采用PDCA（戴明循環(huán)）的方式持續(xù)改進，以計劃制定—命令執(zhí)行—檢查驗證—處理反饋四個步驟為循環(huán)，持續(xù)循環(huán)改進（如圖1所示）。

圖1 持續(xù)循環(huán)改進流程圖

具體操作如下：（1）計劃制定階段：通過畢業(yè)生的問卷回訪和在校生的學習狀態(tài)，綜合分析課程培養(yǎng)目標達成度，針對教學薄弱環(huán)節(jié)，以提高課程教學培養(yǎng)質量為主要目的，更新或重新制定計劃，修改大綱并提出相應改進措施。（2）命令執(zhí)行階段：嚴格執(zhí)行更新后的課程大綱、教學目標及學科規(guī)劃等改進措施，規(guī)范組織教學任務，扎實有力推進教學進展，引導學生自主學習。（3）檢查驗證階段：在最新的教學大綱和教學規(guī)劃的指導下，做好檢查和驗證工作，樹立高標準，在保障教學質量的同時，及時發(fā)現(xiàn)教學過程中存在的問題。（4）處理反饋階段：跟進第三階段檢查的信息，總結執(zhí)行階段的成功經(jīng)驗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。

結語

筆者所在教學團隊以提高學生專業(yè)水平與思想政治素養(yǎng)為宗旨，時刻將培養(yǎng)人才作為工作中心，堅持“地球物理勘探新技術”課程改革探索，實現(xiàn)了教學質量的有效提升。基于教材推陳出新、教學組織與業(yè)務能力培養(yǎng)、創(chuàng)新教學模式、教學內容優(yōu)化、教育目標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)技術水平及正確價值觀的綜合應用型人才奠定了基礎。

新工科背景下的教學改革喚起了學生的自我主動力和行動力，課程內容的新穎性和授課模式的趣味性重新點燃了學生及教師對課程學習的熱情。改革鍛煉了教師的工作能力，也提升了學生理論與實踐的水平，有利于提高教學質量和實現(xiàn)進一步教育改革。