对分课堂和雨课堂模式下《地震反演理论与实践》课程案例库建设与教学研究

许永忠　董守华　黄亚平　胡明顺 刘军涛

摘 要：《地震反演理论与实践》案例库的建立有利于提高研究生的实践和创新能力。本文详细介绍了地震反演案例库建设的意义、内容和原则，并探讨了将对分课堂、雨课堂、“3+1”和PBL运用于课堂的案例教学。通过不同于传统的教学模式，可以极大的调动学生的积极性和老师授课的有效性，对于研究生教育教学改革具有重要的意义。

关键词：地震反演 教学案例库 对分课堂 雨课堂 PBL

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-1578（2018）11-0071-02

1 引言

《地震反演理论与实践》作为地球物理学专业硕士研究生的专业选修课程，在地球物理学专业的研究生课程教学中有着举足轻重的作用。随着国民经济发展对能源需求的转变，传统的以构造勘探为主的研究生教育课程设置和授课内容，已明显不能适应新形势下地球物理学研究生的培养要求。由于地震反演具有内容繁杂、理论性强的特点，对于地震反演理论掌握不好的同学来说比较难以掌握，如何做到深入浅出的教学和培养出高水平的反演人才是我们一直关注的问题。通过课程建设，完善课件材料，并增加相应工程案例、实践数据和材料，提高学生的实践能力和水平。

2 地震反演案例库建设的意义

案例教学是老师结合相应的教学要求，以实际的案例问题出发，组织学生运用自身所学知识进行研究讨论的教学活动，它可以极大地提高学生学习积极性和解决实际问题的能力，对本课程的教学具有重要的意义。

（1）有利于构建学生和老师的“学习共同体”，培养研究生的自主学习能力和科研能力。

外国学者于1995年提出了“学习共同体”的概念。它是由学习者与助学者（包括教师、专家、辅导者等）借助于一定的学习载体共同构成的一种特殊的学习方法。案例库建设以构建“学习共同体”、“案例学习”、“研讨式学习”为理念指导，本质是将以知识为本位的教学转变为以学生为本位的教学，使学生带着一种认同心理积极地参与和体验快乐学习、主动学习、案例学习。

（2）有利于提高课程的广度和深度，使我校与国内外高水平科研院校接轨。

案例库的建立旨在将行业当前发展的新技术与方法引入研究生课程学习中。在当前我国大力提倡页岩气勘探、开发的背景下，如何为我国三气共采、页岩气勘探、开发提供高素质的相关地球物理人才，是地球物理研究生教育责无旁贷责任。对此，我们制作包含当前发展前沿的案例课件，结合我校对地震反演课程要求，使学生实时充分学习当前国内外反演先进技术。

3 课程案例库建设的内容及案例的选取原则

地震反演案例库的内容是案例库建设的重点，优质的内容不仅能起到将目前地震反演理论的最新方法和技术介绍给研究生的作用，还能使其熟悉、并基本掌握其中 1～2 种地震反演方法，为将来从事实际勘探工作打好坚实基础。对于案例库内容，主要有以下三个方面：

（1）地震反演的基本方法及预测。储层与油气、地应力预测信息是油气开采时所需要的主要数据之一，收集整理SEG、EAGE、CPS等国内外行业协会中比较成熟的先进反演方法及实际应力预测数据或油气储层应力预测样例数据，用于开拓学生的视野和提高学生的创新能力。

（2）SMI反演技术预测地层岩性。近年来，地球物理反演结合机器学习及人工智能技术，成功地预测了多个“甜点”。本次研究以SMI等成功案例为基础，结合其它非线性反演技术与理论，如波形指示等理论，收集岩性预测反演数据，制作典型案例。

（3）地震属性、地震相结合CSSI预测地层岩性。地震属性技术作为岩性地震勘探的重要方法，已在岩性地震勘探中获得了大量的应用。在油气田储层，其已被用来预测河道砂体的范围、油气分界面等多个方面。在能源勘探领域，其已被用来预测火成岩区、薄储层分布范围等多个方面。并结合相干/方差技术、谱分解技术、曲率技术、三瞬技术和 AVO 技术，收集相关数据各一套，制作火成岩CSSI反演的工区典型案例。

以上案例不能随意选取，收集的时候应该遵循以下原则：案例库覆盖的知识面与教材内容的相关性及多样性要一致；案例库内容理论深浅需要与教学要求吻合；案例库要有系统性、系列化和整合性；案例库的内容应具有真实性、客观性、时效性和典型性。

4 案例的教学方式

收集好案例之后，如何有效的运用案例于课堂是最关键的问题。随着时代的发展，传统的教学方式如讲授法和讨论法都单方面的强调了老师或者学生的权力，教学效果不尽人意，且互联网的迅速发展也对旧的教学模式产生了巨大的冲击，因此我们需要改进传统教学模式，使课堂教学更加有效。对于反演案例教学，主要采取以下四种方式：

（1）对分课堂（PAD）。PAD强调两点：一方面是将教学时间对分，一半用于教师讲授案例内容，另一半则交由学生讨论；另一方面要求将教师讲授与学生讨论的时间错开，以便于学生有充足的时间吸收老师讲授的知识。对分课堂具体可分为四个阶段，首先是老师对反演案例进行介绍，只讲授基本内容和重难点，起到引导的作用，其次是学生结合重难点和一些有争议性的问题独自学习，然后学生梳理好学习成果回到课堂上相互讨论，最后是老师对讨论不出的问题进行答疑，并检验学习成果。同一内容，经过讲授、独学、討论、对话这四个阶段，理解程度逐步加深，课堂的“对分”有利于提高学生学习积极性和沟通、合作及提出并解决问题的能力。

（2）雨课堂。雨课堂是由学堂在线与清华大学在线教育办公室共同研发的智慧教学工具，旨在实现教学监管、师生互动、丰富与拓展学习内容、学习信息采集、量化学习效果等教学目的。它将复杂的信息技术融入到PowerPoint和微信中，课前可以直接向学生手机推送MOOC视频、习题、语音的课前预习课件，实现师生课前及时、充分交流，这对于减轻教师教学负担及提高学生学习兴趣具有极大的促进作用，而课上，实时答题、弹幕互动的功能更是克服了传统课堂师生互动不足的缺点。雨课堂覆盖了课上课下的每个教学环节，它生成各种精确的数据报表等个性化功能使得教与学不再盲目，极大地推动了教学改革。