“应用地球物理学”工程性与应用性教学设计研究

刘向红，于景邨，孙林华，陈 松

(1.宿州学院资源与土木工程学院，安徽宿州 234000；2.中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州221116)

“应用地球物理学”工程性与应用性教学设计研究

刘向红1,2，于景邨2，孙林华1，陈 松1

(1.宿州学院资源与土木工程学院，安徽宿州 234000；2.中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州221116)

本文根据应用地球物理学课程的授课现状，分析现存的问题及根源，依据我校地球物理实验室现有物探设备、模拟巷道的物理模型，有针对性地将高密度电法、瞬变电磁法、浅层地震法作为授课重点，并在授课过程中结合课堂理论知识点对其工程性及应用性做了相关教学设计与研究，实现理论与实践相结合，提高学生的学习积极性。

应用地球物理学；工程性；应用性；教学设计

应用地球物理学课程是地质工程专业开设的一门兼方法、理论、应用于一体的专业核心课程，其相关技术因效率高、成本低、无损害而被广泛应用在资源勘查、地质工程、土木工程等方面难题的解决上。因此，应用地球物理学课程教学内容的规划及设计对大学生工程性及应用性能力的培养尤为重要[1-4]。

1 教学现状及存在问题

在实际授课过程中，应用地球物理学课程存在课程内容与办学定位脱节、章节与后续课程知识点重复、教学模式单一、知识面窄、教学仪器资源不足、缺乏理论教学到实践性教学的转化等问题，不能体现应用性和工程性的教学目的,这会造成毕业生就业后动手能力较差。基于此，教师要在授课过程中对该门课程的工程性与应用性进行重新设计[5-6]。

2 “应用地球物理学”教学设计与研究

2.1 知识点的梳理

宿州学院依据自身定位于2013年编制了《地质工程应用型本科人才培养方案》。依据培养方案的要求，将“应用地球物理学”课程安排在第五学期开设，后续还开设有“工程与环境物探”和“矿井地球物理勘探”两门相关课程，主要阐述地球物理勘探原理在工程、环境及矿井开采中的具体应用。这三门课程在地震、电法、磁法以及一些新兴物探方法的方法和原理内容上有重复。为避免在实际授课过程中知识点与后续课程的重复，每门课程在知识点的梳理时应有侧重点；对于知识点重复率较高的，需分配好不同课程的授课重点。相关课程知识点的设计与梳理见表1。

2.2 工程性应用性实践教学的设计

“应用地球物理学”课程教学过程中，要根据课程内容设计具体的实践环节。如在高密度电法理论课程结束后，让学生针对采空区探测的具体工程，设计课程实践，作为结课考试的一项内容。图1是在高密度电法理论结束后，针对校内模拟巷道的实践教学设计。图中A为模拟巷道的位置示意图，B是根据实际测试的电位、电压反演的电阻率2D拟断面图。通过现场教学，带领学生布置测线，进行数据采集、数据回放、数据处理、结果解释等。此环节将课堂知识贯穿于整个现场教学，既加深了学生对课堂知识的理解，培养了学生的实际动手能力，又开阔了学生的视野。

表1 相关课程知识点的设计与梳理

图1 高密度电法的实践教学与设计

在讲授“电磁法”一章中的瞬变电磁法时，可根据现有的仪器、物理模型设计实践教学环节。图2是瞬变电磁法的实践教学与设计，其中A是巷道，B是巷道中数据采集现场照片，C是巷道中探测侧帮水池的测线布置示意图，D是探测的瞬变电磁的电阻率结果剖面图，图中阻值较低的部分(颜色较深部分)即为对水池的响应。该设计的目的是让学生理解瞬变电磁法的基本工作原理、现场施工技术与方法，以及数据的处理方法与结果的解释。

该实践环节可以延伸为煤矿富水采空区的探测与具体应用。现场的实践教学使学生对瞬变电磁法的理论有更深层次的理解，有助于对知识的消化和吸收。其他教学内容，如浅层反射波法、折射波法等的实践设计，限于篇幅不再赘述。

2.3 参与实际工程的探测

参与实际工程的探测，是体现应用地球物理学课程应用价值的环节，也是证明此课程应用性、工程性效果的过程。学生参与到实际的探测设计、测线布置、数据处理、资料解释、效果验证过程，能全方位地感受到物探技术方法在实际工程勘察中的作用及地位，增强学习的信心。图3是崇明县北湖坝基抛石物探探查教学设计，其中A是湖坝沿线的高密度电法的探测现场,B是湖坝的另一侧浅层地震探测现场,C是整个测线的布置情况,D是部分测线的结果剖面图。

2.4 教学效果反馈与评价

为评价本次教学改革与设计的效果，设计了4个评价项目，涵盖授课知识点是否突出、是否注重职业素质的培养、是否体现了课程特色等因素，并将结果分为A、B、C、D、E等5个等级。宿州学院2012级地质工程专业的70名学生全部参加无记名评价。统计与分析结果显示，100%的学生认为此教学方法“体现了该课程特色，营造了吻合课程改革要求的教学环境，自主编写教学讲义，贴近应用型高校定位要求”；98.57%的学生认为此设计符合“教学做”合一的原则；97.14%的学生认为此设计“注重师生互动与教学反馈，具备较好的课堂驾驭能力，给学生自主设计、创新的空间”；95.71%的学生认为“课程教学知识点突出、定位准确、强调学生职业素质的培养”。

图2 瞬变电磁法的实践教学与设计

图3 崇明县北湖坝基抛石物探探查

3 结论

本文依据应用地球物理学课程的授课现状，结合学校办学定位，对该课程的教学特别是实践环节教学做了设计与研究，通过知识点的重新梳理、工程性及应用性的设计与研究、参与实际工程探测等环节，让学生真正地参与课程的建设，从而开阔学生的视野，提高其学习积极性。通过教学效果与评价，95%以上的学生认为本次教学设计与研究是合理的。

[1]刘向红,张平松,孙林华,等.应用型示范本科高校实践课程的设计研究[J].中国地质教育,2012,21(4):123-125.

[2]云美厚.“应用地球物理学”课程整改教学尝试[J].中国地质教育,2013,87(3):44-47.

[3]云美厚,赵秋芳.基于战略思维的“应用地球物理学”教学实践[J].中国地质教育,2012,21(1):142-145.

[4]张平松,桂和荣,严加平,等.加强地质专业实践教学 全面提高学生综合素质[J].合肥工业大学学报：社会科学版,2002,16(6):45-47.

[5]查志琴,高波.应用型人才专业能力培养及评估体系的研究[J].常州工学院学报,2005,18(3):86-89.

[6]陈礼仪,黄润秋.地质工程专业人才模式的思考与实践[J].中国地质教育,2005,56(4):34-38.

2016-09-26

宿州学院校级教研项目“《应用地球物理学》工程性与应用性的教学设计与研究”(SZXYjyxm301305)；宿州学院优秀学术骨干(2016XJGG08)；宿州学院校级项目“地球物理勘探实习实训中心质量工程项目”(SZXY2015SZX02)；宿州学院校级平台项目“矿井巷道钻孔偏移规律及校正技术研究”(2015YKF10)。

刘向红(1981- )，男，讲师，博士研究生，从事地质资源与地质工程研究。

P313

A

2095-7602(2017)02-0136-04