課程組協同授課優化《地震勘探原理》課程教學探索

劉淑芬 張姣

（東北石油大學地球科學學院 黑龍江大慶 163318）

工科類院校教育將以學生的工程實踐能力和技術能力為取向［1］，在國內大眾化教育、國際石油行業對實踐、創新專業人才需求傾向背景下，原有專業課傳統教學方式暴露出一系列問題，體現在課程知識理論內容多、教師教學工作量大、實踐環節少、學生熱情低等，僅憑一張考卷判定學生對專業課程掌握程度難以全面檢驗教學效果。東北石油大學作為國內成立較早的石油高校，其主干專業課課程建設效果直接影響到其在石油高校質量體系中的地位。本文以勘查技術與工程專業《地震勘探原理》課程為例，對主干專業課程授課模式、教學內容細化、考核方式、課程資源配套等諸多方面進行了探索。

1 專業課程教學主要問題

1.1 教學內容的廣博性要求主講教師具備全面的知識背景與技術能力

《地震勘探原理》是勘查技術與工程、資源勘察工程、地質學、地球物理學專業本科生重要的專業基礎課之一，人工地震勘探是煤田勘探、鹽巖礦床、金屬礦床，以及水文地質、工程地質等領域內的必備技術。該課程內容涵蓋地震波運動學、動力學基本理論、地震資料野外采集工作方法、地震資料數字處理和地震資料解釋基礎共4 部分，配套實驗項目包括地震子波數值模擬、地震時距曲線數值模擬、地震波速度譜制作、層位標定及解釋、野外地震生產實習等，課程容量大［2］。本門課程不僅擔負著融會貫通物理學、彈性波動力學、信號分析、構造地質學和石油地質學等先導課程知識的任務，還需要在地震勘探教學基礎上培養學生解決實際工程問題的基本技能與核心素養。眾多的知識背景和技術要求如果由一名具有特定研究方向的主講教師完成，很難保證每一個環節都能講精、講透，顧此失彼的教學狀態必然影響授課效果，因此，迫切需要具有專業方向的教師發揮各自優勢，建設一支團結協作的高水平授課團隊，提升課程教學效果。

1.2 實踐教學環節現狀決定了教學改革的迫切性

實踐教學是體現教學效果的關鍵所在。由于地震勘探原理課程相關實驗的特殊性，室內課程設計部分需要依靠服務器遠程操作完成，尤其在地震資料解釋實驗過程中，為了滿足OBE工程教育理念［3］，實驗選擇于地球物理行業內廣泛使用的Landmark軟件完成，但此軟件需要在Linux系統平臺安裝，并由多用戶聯機解釋操作。對于本校勘查技術與工程專業來說，每屆學生3 個班級70 余人，每次實驗只能保證10 人同時進行，這使得在實驗時間安排、指導教學配置方面存在很大壓力。實際教學過程中，實踐教學由單一的主講教師完成，這必然造成教師繁重的重復機械教學，而缺乏實踐環節的單純的理論教學授課效果不佳，存在學生學習熱情不高、對于知識的掌握僅局限在記憶層面、學生課堂參與性差等弊端，出現了考前突擊復習即可得到學分的現狀。學生對于專業課程的理解隨著課程的結束而終止，一張考卷證明學生修到了學分，卻不能體現學生對課程知識、專業技能的掌握情況。

1.3 大班授課的階梯式教學難以體現

本校勘查技術與工程專業（包含地球物理勘探、地球物理測井）是黑龍江省優勢學科專業課程。目前，地震勘探原理課程大班授課的培養模式下教學環節的設定照顧了所有學生的接受能力，但忽略了部分接收能力強的學生對研究型、拓展型、創新型知識的期望，學生潛質開發被大眾化的教育內容限制，難以保證學生的特長得到充分發展。教學單位在大眾化教學體系下，應積極探求立足于優質教育資源、形式多樣的授課模式，采取擇優選擇、高標準培養少數優秀的、學有余力的學生進行更深層次的專業教育，切實做到因材施教，這樣，在本科階段人才培養過程中，既能滿足社會基本工程需求，又可為石油主干專業高素質技能人才培養提供后備力量。

2 面向教改的課程建設

2.1 層次化教學，形成穩定協作式教學梯隊

科學的教學體系是實現人才培養的基本要素，要體現尊重學生差異、強調跨學科和創新思維能力的教學組織管理［4］。地震勘探原理專業課在勘查技術與工程專業教學活動中處于核心地位，采用傳統單一主講教師授課模式使得課程結構、課程間依托關系等很難達到合理體現。嘗試采用層次化教學構架，將授課團隊分為3個層次（見圖1）。第三層次是基層協作組，細分為設計組、實踐組和秘書組。其中，設計組教師具備豐富的教學經驗，能夠從課程整體角度出發對課程改革各部分進行把關，主要職責是進行教學內容進行課程設計，挖掘課程思政元素，保證思政元素潛移默化地融入教學內容和教學環節，確保課程安排合理、可行；實踐組是具備豐富的科研經驗和技術操作能力的教師組成，負責對理論課程實踐環節內容、教學方法進行設計，保證能夠從強化、創新角度對各知識點補充，達到理論實踐相統一；秘書組主要發揮組織協調作用，對于教學過程信息傳達、知識點銜接和學生學習效果反饋方面發揮橋梁作用。基層協作組3個部分相互交流，融合為一個有機整體。第二層次是專家組，一般由2～3名教學、科研經驗豐富的核心教師組成。專家組通過與設計組、實踐組和秘書組的定期溝通，對課程教改內容、方法、手段、考核體系提出指導性意見，監督教學過程實施，推動課程改革有序開展。第一層次是授課團隊負責人，具有較高的學術水平和團隊管理能力，主要負責制定課程教改規劃，整合各組資源，加強團隊凝聚力。

圖1 專業課課程組團隊構架

2.2 細化教學單元，建立以實踐分析為驅動的教師協作模式

地震勘探原理課程教學內容包括33 項，其中，理論授課教學單元27 項，實踐教學環節6 項。對課程進行教學單元設計，理論授課部分采用行政班授課方式集中授課，實踐教學環節將行政班劃分為10人一組的教學班單獨授課。每一項實踐項目都由專門教師授課（理論課主講教師3 人，實踐課主講教師4 人），充分發揮授課團隊教師的科研經驗豐富的優勢，從教師的科研項目中提煉難度適中、具有一定實用價值和創造性的實訓項目，如地震構造圖繪制、地震屬性分析優選、地震相特征分析實踐等，對于提高學生的科研素質具有極為重要的意義。

2.3 知識點精細分類，兼顧學生學習能力差異

根據學生個體差異要求不同，可將學生知識掌握情況分為5個層次，包括記憶、理解、應用、分析和評價（見圖2）。其中，專業授課最低要求學生達到初級程度，即對知識點記憶、理解并能簡單應用。而對于部分具有強烈學習興趣且學有余力的學生，專業學習可以達到知識點認知的高級層次，即能夠應用所學知識進行綜合分析、評價方法適用性。課程團隊根據學生掌握程度差異對教學內容進行細化，通過對每一教學單元內容詳細劃分為事實類、概念類、程序類和認知類4種。對于事實類知識包括具體的地震波傳播理論（惠更斯原理、費馬原理等），此類知識點以記憶為主；概念類知識在大量事實基礎上，分析事物（事件）內在關系總結，將原理與概念性知識整合，體現各獨立事物（事件）的內在聯系，如不同介質條件下地震波時距曲線、單一界面情況下地震反射波、直達波與折射波相互關系，以及地震波正常時差、傾角時差與剩余時差關系等；程序類知識在專業課程中以規定過程、探究方法、總結經驗在實踐教學環節中體現，如地震資料野外工作方法中，地震資料采集中試驗工作階段的淺層地震地質條件調查，干擾波調查與生產工作階段觀測系統布設和地震資料激發、接收環節具有嚴格的工作流程和操作規范；認知類知識是教學內容中的最高級別，需要通過復述、組織、發現問題來思考和總結解決，從中了解自己的優勢與不足，確定學習興趣，以便能夠實現自身專業素養提升，如獲取地震波速度，一種是利用地震測井直接采用儀器測量，另一種是利用常規測井曲線井震標定獲得，最后，還可以通過地震資料處理速度轉換獲得。每種方法都有各自的操作步驟，可以通過實際資料分析確定最優方案獲得結果。

圖2 學生對知識掌握程度三角圖

2.4 階段化考核體系真實反映學生對知識的掌握程度

目前，比較通用的成績組成為平時成績（0%～10%）、實驗成績（10%～20%）、卷面成績（80%～100%）。考卷試題大多為記憶類的內容，這種模式不利于學生創新思維和能力的培養，為適應細分教學單元的課程團隊協同授課模式，探索建立過程化考核體系，即每完成一個教學單元，學生已經明確自己的累計成績值，最后的閉卷課程考試分值只占一定的比重。其中，理論授課閉卷考試占60%，改變以往常規出題模式，主要設定讀圖分析題為主；實踐教學占30%，包括實驗報告完成質量（15%）+實驗綜合分析能力（15%）；課外前沿授課與隨堂小考表現占10%。對于平時授課過程中的隨機考試計入學生的平時成績，因為每位授課教師測試的側重點有所差異，按課程的總測試次數平均分配總分值，對于額外學習前沿內容的學生，按每次學習提交的學習報告給予額外賦分，前沿內容得分總分不超過5分。此類考核評價體系既可以滿足教學效果，同時，避免了學生考前臨時突擊應付得到學分的問題，極大地調動了學生在整個教學活動過程中的積極性與參與性。

2.5 課程資源同步更新

不斷豐富地震勘探原理課程資源，充分利用“互聯網+”、云班課等網絡教學媒介，選擇地震勘探原理國家精品課MOOC 資源、各大油田地球物理勘探技術講座資源等，建立“線上+線下”課程資源。同時，借助云班課系統，細化資源分類，建立地震勘探原理6 大資源庫，包括課程思政、授課視頻、教材與參考書、題庫、虛擬仿真平臺、課外拓展等，課程資源實時對學生共享，并提供各類資源的課下輔導［5-8］。隨著地震勘探原理課程教學內容、教學形式的改革，充分利用教師教學、科研成果，將行業內先進技術成果融入課程資源體系之中，確立以授課教師為核心、以提高學生效果為目標的新型課程資源體系。同時，結合國內熱點更新教材，融入近年來國家油氣勘探向“隱、深、低、非、海”領域發展，疊前、多域、多學科融合智能發展相關素材，以文字、圖表形式重點闡述基本原理、概念等專業基礎知識，教學實踐過程中同步教材以反映教學要求的變化，經多輪研討定稿，及時更新授課教材。

3 課程教學建設特色

綜上所述，以課程組為核心的地震勘探原理課程建設改革的探索具有以下特點。

3.1 合理優化資源配置，形成穩定的地震勘探原理教學梯隊

課程組充分發揮授課教師專業特色，選擇資料采集、處理及解釋相關研究方向多名教師協同授課，通過課程組協調備課，保證各部分授課內容協調一致，合理優化資源，突破教學資源封閉、低效的育人現狀，釋放教師、信息、技術等創新要素活力，刺激課程體系中每個環節積極性。目前，形成穩定課程教學團隊7人，其中，采集方向2人，地震波場理論及資料處理方向3人，資料解釋方向2 人。將教師科研成果、專業認知在主干課程和課程間科學合理分配，把不同教師的專業認知實實在在地傳遞給學生，拓展學生接收課程資源的廣度，積極推動專業教師與學生之間的交流、科研成果與教學效果的無縫對接。

3.2 知識點細化，強調實踐技能

每個教學單元主講教師在課程內容詳細分類基礎上進行知識點細化，根據學生學習能力差異針對性地教學。教學過程中，對于事實類知識、概念類知識、程序類知識要求學生記憶、理解，屬于教學過程的初級認知，要求全體學生數量掌握；而對于認知類知識，往往通過應用、實踐，在過程中進行分析、評價，不限定結果，重在思考如何解決問題，體現教學過程的高級認知體現教學期望差異性，該部分知識點通常在地球物理知識競賽、各高校地球物理技能勘探大賽中體現應用。除了課堂教學外，在基本理論、采集工序、數字處理、解釋部分細化實踐環節運用，增加地震波場模擬、野外地震儀器設備認知、地震采集工序模擬和斷層解釋、特殊地質現象識別等實驗內容，使各部分實驗環節內容更加充實，保證實踐授課與理論教學內容協調一致。

3.3 立足基礎，強調創新，培養拔尖人才

在滿足大部分學生的課程能力接受程度上，課程團隊精心準備研究型與拓展型的學習素材，主要鍛煉學生認知自然科學的“形象思維和邏輯思維”能力。各屆學生數量大概有10名，占總學生總數10%～15%。對于部分學生，在學習過程中可以通過預約的方式進行單獨約課，根據學生個性差異，由教師單獨安排拓展資料學習，達到學生個人能力培養目的。同時，在授課課程中，由不同授課教師專業引導學有余力的學生成立課外興趣小組，興趣小組成員可以安排進入教師科研項目中進行數據整理分析工作，針對性地鍛煉學生的理論與實踐應用能力，重點培養學生主動學習的好習慣，為選拔能力更優、更強的拔尖人才打下基礎。

4 結語

《地震勘探原理》課程改革在課程組人員的努力下建立起層次化管理框架，分工明確，各層次教師圍繞重點課程建設，彼此協調，增強了團隊凝聚力。在教學內容上細分教學單元，以提高實踐能力效果為目標，建立了授課團隊理論教師與實踐教師內部協作模式，保證授課內容實踐效率；通過階段化考核體系，強調過程性教學效果，杜絕考前突擊混學分現象，強調學生課程參與性；“線上+線下”豐富教學資源可以拓寬學生視野，為學生專業技能培養和繼續深造提供參考和明確方向。基于課程組協同授課的教材改革探索，能夠適應學生學習能力差異，設定拓展型選學內容，培養了優秀人才。這些課程建設過程中的實踐有利推動了教學團隊建設，使《地震勘探原理》專業課程的主講教師與學生均有所收獲，提升了教學質量。