工程与环境地球物理课程改革与实践

易 兵，薛 建，王元新，朱 士

（吉林大学 地球探测科学与技术学院，吉林 长春 130026）

传统的地球科学各专业教育关注的是本专业的专门知识和技能，这一教学模式具有很大的专业优势，但不利于学生从整体上把握科学知识体系的联系，造成学科封闭和隔离，束缚了学生综合能力的发展。而且，课程设置及内容往往落后于科学发展的速度，许多前沿知识难以走进课堂，学生缺乏对新方法、新技术的了解，从而影响了学生的科学素养的形成[1－4]。因此，我们尝试在开设的“工程与环境物探”课中，引进和开发一系列国外用于工程与环境地质调查的新方法、新技术，形成地球物理、工程与环境交叉渗透，专业基础与新方法、新技术相融合的课程体系。下面介绍我们就课程教学理念、教学内容、教学方法和教材实验等进行改革与实践的经验与体会。

1 明确课程教学目标

作为综合性研究型大学，其教学的核心目标是全面培养和提高大学生的科学素养。而现实情况是多数学生科学素养缺失和创新精神与实践能力不足，这就启发我们要着力培养学生对所获得的知识能进行运用、解释，并作出科学的推论。应注重将专业知识与应用技术结合，培养学生解决实际问题的能力[5－7]。例如，我们讲授的“城市地球物理”、“工程地质物探”和“水文工程物探”课程，分属我校地学部的地探学院、建设工程学院和环境与资源学院，各学院学生基础课、专业基础课和专业课均有所不同，授课中不但要考虑学科体系的纵向关系，更要开拓学生视野，从有利于发展学生思维，培养学生创新和应变能力的横向关系入手，将有关课程联合成为功能互补、整体最佳的复合体。在授课中，由于这些课程包含了地球物理学的诸多分支，并有课程内容多、各分支独立性强、理论与应用结合紧密、更新发展较快的特点，在学时有限的情况下，对各种方法采用对比式教学，找出相同点和不同点，结合所教专业（地球物理、水文与环境和工程地质）的特点，对课程内容、教学方法进行了研究和改革，努力培养学生应用与创新的能力。

2 创新课程教学体系

根据21世纪科技跨门类科学与技术整合化、科学与技术一体化发展的趋势[8－10]，为了及时反映科学技术的前沿动态和热点聚焦。我们及时将引进和开发的应用地球物理领域的一系列用于水文、工程与环境地质调查中的新方法、新技术编写成教材，以满足教学需要。近几年，我们主编或参编出版了《工程与环境物探新方法新技术》、《环境地球物理教程》、《工程与环境地球物理》、《水文与工程物探》和《城市地球物理教程》等多部教材。为此，在教学中注重科学技术的新发展，以激发学生追求科学的热情，满足人才市场对学生的要求，让学生与教师一起探究知识。面向社会实际，加强实践环节，使学生在共同探究问题、解决问题的过程中形成知识的应用和创新的体验。

我们正处于知识经济时代的信息化社会中，地球物理信息在水文、工程与环境领域的地位和作用日益扩大，领地不断拓展。然而，由于其研究内容与应用领域的特殊性，它始终面临着严峻的挑战。地球物理信息是一门受多种因素制约的综合学科，它的发展既有很大难度，也有较大潜力。

3 改革课程教学方法

教学过程首先是学生的学习过程，教师在教学设计、课堂教学、实验活动和综合评价各环节中，都要努力唤起学生的学习兴趣。改变以教师为中心的教学模式，采用研讨启发式教学法，师生互动，营造学生主动学习的氛围[11]。

运用多媒体课件、视频资料等立体化资源，延伸课堂教学。授课时教师从学生的角度想问题，讲述自己的认识和理解，并且鼓励学生提问题，调动其独立思考、自觉学习的主动性。课堂内容要精选、灵活、动态和开放，以反映本学科的进步和发展。把学科发展的新成果作为主线，开设小专题供学生研究选择。

4 强化课程教学实验

工程与环境物探是近年来地球物理学发展的一个新的前沿领域，它强调地球物理方法、技术在生产实践中的应用。因此，在教学中特别注意理论与工程实践的联系，尽可能将各种新方法、新技术和新仪器结合到教学中，以拓宽学生的知识面，开阔思路，及时了解科技前沿动态和发展方向。教学中运用讨论式、现场教学和双向教学等教学形式，以培养学生的实验技能[12]。

在实验教学中，我们以2010年评为国家级实验教学示范中心的应用地球物理实验教学中心（下称中心）为依托，在提高教学质量和效果的前提下，探索和实践以培养学生综合素质、创新能力及工程应用能力为目标的研究型实验教学模式。一方面巩固和加强基础型实验，如直流电法的电剖面法和电测深法，另一方面开发设计性、综合性和研究性的提高型实验，如高密度电阻率法新方法技术、频率域电磁法和探地雷达等，逐步由开放式教学向自助式、自主设计创新式实验教学发展，以培养学生综合实践能力和创新思维[13]。

为保证工程与环境物探实验教学能够充分体现现代科学技术的发展趋势，符合工程实验的要求，有利于学生建立规范化实验和测试的概念，中心将实验仪器设备配置不断更新升级，达到了国内领先水平。教学实验设备研制和开发中与地质仪器厂和科研单位合作研发，十分注重实验技术的先进性、标准化和适用性。例如，在高密度电阻率法和探地雷达实验中，利用计算机进行数据采集、数据处理及演示，即实现部分实验设备的自动控制，开拓学生视野，激发学生实验过程中仪器设备数字化应用的能动性。中心的实验教学形成综合性的实验演示、测量、数据采集和控制为一体的自动化实验教学平台，使我中心实验教学水平整体上了一个新台阶，大大提高了工程与环境物探实验教学质量。

近几年来，我们通过主编和参编教学和实验类教材、教学软件和实验讲义，发表科研和教改研究论文，研发实验和生产的设备和装置，经过多年的建设与实践，使“工程与环境物探”教学和实验形成了鲜明的特色，为提高“工程与环境地球物理”课程教学和实验水平起到了良好的作用。

（References）

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