地球物理勘探課程理實(shí)一體化教學(xué)實(shí)踐
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摘要：隨著教學(xué)模式的不斷改革，理實(shí)一體化教學(xué)由于在提升教學(xué)效果方面存在眾多優(yōu)勢而逐漸得到各高校的肯定和持續(xù)發(fā)展。地球物理勘探課程是一門典型的具有高度學(xué)科交叉特點(diǎn)的專業(yè)課程，相關(guān)概念晦澀難懂，原理較為深?yuàn)W，單純的理論講授很難達(dá)到理想的教學(xué)效果，因此通過理實(shí)一體化教學(xué)提高地球物理勘探課程的教學(xué)效果非常有必要。通過教學(xué)實(shí)踐，在該課程開展理實(shí)一體化教學(xué)取得了較好的教學(xué)效果。該文詳細(xì)剖析了開展地球物理勘探課程理實(shí)一體化教學(xué)的若干實(shí)例，總結(jié)出各類實(shí)驗(yàn)在納入理實(shí)一體化教學(xué)中的可行方式及經(jīng)驗(yàn)，對其他課程開展理實(shí)一體化教學(xué)具有一定的借鑒意義。
關(guān)鍵詞：地球物理勘探；理實(shí)一體化教學(xué)；實(shí)例
理實(shí)一體化教學(xué)最初是應(yīng)用在職業(yè)教育過程中的一種成功的教學(xué)模式[1]，隨著地方高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的延續(xù)，根據(jù)社會(huì)和企業(yè)的需求，理實(shí)一體化教學(xué)被越來越多地應(yīng)用到地方應(yīng)用型本科院校的課程教學(xué)中[2-3]。地質(zhì)類專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)在類型和層次上有自己的特色，它除了以高等教育的學(xué)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為指向之外，更是以解決實(shí)際生產(chǎn)、服務(wù)的技術(shù)和能力為依據(jù)，主要培養(yǎng)具有綜合專業(yè)知識和實(shí)踐應(yīng)用能力的實(shí)用型人才[4-5]。這就要求高校建立完善的課程教育模式，滿足這類專業(yè)的教育需求。理實(shí)一體化教學(xué)作為應(yīng)用型本科教學(xué)的重要組成部分在增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)科思維、培養(yǎng)創(chuàng)新能力等方面具有不可替代的作用[6-7]。這樣的教學(xué)模式能更好滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)期望和培養(yǎng)學(xué)生具有更強(qiáng)的科研創(chuàng)新能力，以更好地滿足企業(yè)的人才需求。
1地球物理勘探課程常規(guī)教學(xué)方式的不足
通過前期的課程教學(xué)開展及課程考核發(fā)現(xiàn)，我校地球物理勘探課程面臨的主要問題有學(xué)生對基礎(chǔ)理論概念模糊不清，工作原理方法理解困難，儀器設(shè)備使用不熟練等。這就導(dǎo)致畢業(yè)生的相關(guān)素質(zhì)難以滿足企業(yè)單位對地質(zhì)類專業(yè)畢業(yè)生的相關(guān)需求。這些不足產(chǎn)生的原因歸結(jié)起來大致有以下幾個(gè)方面：（1）理論教學(xué)枯燥無味。單純的理論教學(xué)比較抽象，要有扎實(shí)的高等數(shù)學(xué)和大學(xué)物理的理論功底，該課程主要以數(shù)學(xué)領(lǐng)域中的微積分、復(fù)變函數(shù)、線性代數(shù)和物理領(lǐng)域里的電磁感應(yīng)原理等為理論基礎(chǔ)，很多重要公式、定理都是通過細(xì)致繁多的數(shù)學(xué)推導(dǎo)得出，因此抽象的概念和理論較多，我校大三學(xué)生普遍基礎(chǔ)知識比較薄弱，理解能力有限，儀器工作原理更是概念抽象化，加之理論教學(xué)時(shí)間有限，使學(xué)生感到學(xué)習(xí)困難，激發(fā)不起學(xué)習(xí)興趣，不但影響了課程的教學(xué)效果，也影響了后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)[8]。（2）實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)吻合度低。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)上的不足導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)際操作上動(dòng)手能力差，對課程中大量應(yīng)用性較強(qiáng)的內(nèi)容不能實(shí)際動(dòng)手設(shè)計(jì)、調(diào)試、分析，缺少與相關(guān)課程及實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系，因此學(xué)生并不能真正理解各種數(shù)學(xué)物理運(yùn)算在地球物理勘探方法中的實(shí)際應(yīng)用。這也造成了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感覺比較盲目，不知道重點(diǎn)學(xué)什么，學(xué)會(huì)該如何去用，綜合應(yīng)用能力不足，很難在沒有指導(dǎo)的前提下獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，從而大大削弱了教學(xué)效果[9]。（3）理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相互割裂。理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)分別由理論課教師和實(shí)驗(yàn)課教師開展教學(xué)，使理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)各自為戰(zhàn)，不能較好地相互配合，不能形成理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相互促進(jìn)、使學(xué)生收獲更大的教學(xué)效果。鑒于上述情況，我校要求各課程主講教師開展理實(shí)一體化教學(xué)的改革，以切實(shí)提升課程教學(xué)質(zhì)量。
2地球物理勘探一體化教學(xué)的實(shí)踐
開展理實(shí)一體化教學(xué)就是要改變以往理論課與實(shí)踐課相互分離的狀態(tài)，將理論課與實(shí)踐課進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，即充分發(fā)揮理論授課的邏輯性、體系性強(qiáng)的特點(diǎn)，并將其與實(shí)踐課能夠使學(xué)生加深理解、形成深刻認(rèn)識的特點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，保證理實(shí)一體化教學(xué)可以將兩種教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)保留并最終形成一加一大于二的結(jié)果。經(jīng)過兩個(gè)學(xué)期的理實(shí)一體化教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)的融合方式尤其重要，要保證既不能太過占用教學(xué)時(shí)間，又要起到恰到好處、畫龍點(diǎn)睛的教學(xué)效果。在本次理實(shí)一體化教學(xué)的過程中，主要采用了將實(shí)驗(yàn)教學(xué)納入理論教學(xué)的過程中來的方法并對所有實(shí)驗(yàn)根據(jù)其特征進(jìn)行了分類，從而確定了理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的具體融合方式。
2.1演示性實(shí)驗(yàn)在一體化教學(xué)中的開展
部分實(shí)驗(yàn)由于其裝置較為復(fù)雜、操作比較繁瑣等原因，宜于使用演示的方式，通過實(shí)驗(yàn)視頻給學(xué)生講授實(shí)驗(yàn)完成的過程特別是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵部分。例如在激發(fā)極化率的講解方面可以利用視頻的方式。在理論教學(xué)進(jìn)行到講授激發(fā)極化率時(shí)學(xué)生往往見到的都是如圖1所示的原理圖。學(xué)生難以想象在供電和斷電的瞬間電壓的變化，也難以理解充電曲線上升的過程會(huì)持續(xù)多久。通過實(shí)驗(yàn)演示的方式就可以讓學(xué)生完整地觀察整個(gè)的供電和斷電的過程，如圖2所示，其橫軸為時(shí)間，其縱軸為電壓值。
2.2操作性實(shí)驗(yàn)在一體化教學(xué)中的開展
另外一部分實(shí)驗(yàn)裝置較為單一，操作比較簡單，可以采用讓學(xué)生直接動(dòng)手實(shí)驗(yàn)從而發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的有益效果。例如在擴(kuò)散-吸附電動(dòng)勢的教學(xué)過程中，可以讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。擴(kuò)散-吸附電動(dòng)勢的模擬實(shí)驗(yàn)裝置（如圖3所示）中僅有以下幾個(gè)部分：支架臺1、滴定管2、橫桿3、電位計(jì)4、導(dǎo)線5、電極6、盒體7、純凈水8和半透膜9。學(xué)生只需打開滴定管讓純凈水中的礦化度產(chǎn)生變化，就可以在電位計(jì)上發(fā)現(xiàn)電壓的產(chǎn)生，就可以模擬出擴(kuò)散-吸附電動(dòng)勢主要受到地層和井眼中流體礦化度的差異的影響。
2.3計(jì)算性實(shí)驗(yàn)在一體化教學(xué)中的開展
還有一部分實(shí)驗(yàn)涉及計(jì)算型的概念，看上去較為簡單，但實(shí)際上學(xué)生沒有經(jīng)過認(rèn)真思考往往掌握程度較差，可以將其設(shè)置成開放性的實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)所需的各個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置都提供給學(xué)生，讓學(xué)生自由選擇，在理解概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)際測量計(jì)算。例如在電阻率概念的教學(xué)中，可以采用以下的實(shí)驗(yàn)方式。電阻率表示不同物質(zhì)對電流的阻礙能力，只與導(dǎo)體性質(zhì)有關(guān)。其計(jì)算公式為R=L/A，其中R為電阻，為電阻率，L為導(dǎo)體長度，A為導(dǎo)體的橫截面積。可以將各類的實(shí)驗(yàn)設(shè)備提供給學(xué)生，將實(shí)驗(yàn)必須用到的器材如某段導(dǎo)體、萬用表、游標(biāo)卡尺等和其他與無關(guān)的實(shí)驗(yàn)器材放到一起，鍛煉學(xué)生對概念的本質(zhì)把握。學(xué)生經(jīng)過思考后會(huì)尋找到正確的實(shí)驗(yàn)方式：利用萬用表測出導(dǎo)體電阻，使用卡尺獲取導(dǎo)體長度及直徑并計(jì)算其橫截面積。
3理實(shí)一體化教學(xué)的效果
經(jīng)過兩個(gè)學(xué)期的一體化教學(xué)，整體上取得了較好的教學(xué)效果，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）學(xué)生的參與度較以往大為提高。學(xué)生對在理論教學(xué)中結(jié)合實(shí)踐教學(xué)這種更自然的教學(xué)模式顯然接受程度更高，課堂氣氛較之以往改觀明顯。（2）學(xué)生對基礎(chǔ)知識的領(lǐng)悟和把握度更高。通過觀看、動(dòng)手實(shí)操及實(shí)際計(jì)算等多種方式，可以讓學(xué)生對以往晦澀難懂的知識形成直觀的認(rèn)識，特別是親手做過的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)必然會(huì)使學(xué)生印象深刻。（3）最終考試成績提升效果顯著。通過對比往年的期末考試成績，開展理實(shí)一體化教學(xué)后的平均成績由原來的不足75分提高到接近80分，有了較明顯的提升。（4）學(xué)生綜合能力提升顯著。一體化教學(xué)模式相較于傳統(tǒng)教學(xué)模式，學(xué)生綜合能力有明顯提升，特別是通過部分開放性較強(qiáng)、更接近于真實(shí)的工作環(huán)境中面對特定問題和未知條件的實(shí)驗(yàn)，能夠讓學(xué)生的思維得以發(fā)散，可以更好地培養(yǎng)學(xué)生在未來工作中尤為重要的解決問題的能力。
4理實(shí)一體化教學(xué)的一些經(jīng)驗(yàn)
經(jīng)過地球物理勘探理實(shí)一體化的開展，也形成了一定的認(rèn)識和經(jīng)驗(yàn)，主要分為以下幾點(diǎn)：（1）一體化教學(xué)需要教師進(jìn)行精心的準(zhǔn)備。理實(shí)一體化教學(xué)不代表著將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)簡單地放到一起即可完成，需要教師對教學(xué)方式進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)、對實(shí)驗(yàn)開展有著良好的把控，才能最終實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相互促進(jìn)的效果。（2）一體化教學(xué)對學(xué)時(shí)的需求明顯增長。雖然一體化教學(xué)將理論課和實(shí)踐課進(jìn)行了較好的融合，但教學(xué)內(nèi)容上必將超過單純的某一項(xiàng)教學(xué)，學(xué)校在課程學(xué)時(shí)設(shè)定方面必須加以保證。（3）一體化教學(xué)對教學(xué)場地和教學(xué)器材要求較高。如果不能滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)器材的數(shù)量，則實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分內(nèi)容的開展將會(huì)受到限制，因此一體化教學(xué)的開展必須得到足夠的教學(xué)經(jīng)費(fèi)的支持。
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作者：安然 齊興華 蔡智鵬 單位：新疆工程學(xué)院
