地球物理勘探課程理實一體化教學實踐

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摘要：隨著教學模式的不斷改革，理實一體化教學由于在提升教學效果方面存在眾多優勢而逐漸得到各高校的肯定和持續發展。地球物理勘探課程是一門典型的具有高度學科交叉特點的專業課程，相關概念晦澀難懂，原理較為深奧，單純的理論講授很難達到理想的教學效果，因此通過理實一體化教學提高地球物理勘探課程的教學效果非常有必要。通過教學實踐，在該課程開展理實一體化教學取得了較好的教學效果。該文詳細剖析了開展地球物理勘探課程理實一體化教學的若干實例，總結出各類實驗在納入理實一體化教學中的可行方式及經驗，對其他課程開展理實一體化教學具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：地球物理勘探；理實一體化教學；實例

理實一體化教學最初是應用在職業教育過程中的一種成功的教學模式[1]，隨著地方高校轉型發展的延續，根據社會和企業的需求，理實一體化教學被越來越多地應用到地方應用型本科院校的課程教學中[2-3]。地質類專業的培養目標在類型和層次上有自己的特色，它除了以高等教育的學術標準為指向之外，更是以解決實際生產、服務的技術和能力為依據，主要培養具有綜合專業知識和實踐應用能力的實用型人才[4-5]。這就要求高校建立完善的課程教育模式，滿足這類專業的教育需求。理實一體化教學作為應用型本科教學的重要組成部分在增強學生的學科思維、培養創新能力等方面具有不可替代的作用[6-7]。這樣的教學模式能更好滿足學生的學習期望和培養學生具有更強的科研創新能力，以更好地滿足企業的人才需求。

1地球物理勘探課程常規教學方式的不足

通過前期的課程教學開展及課程考核發現，我校地球物理勘探課程面臨的主要問題有學生對基礎理論概念模糊不清，工作原理方法理解困難，儀器設備使用不熟練等。這就導致畢業生的相關素質難以滿足企業單位對地質類專業畢業生的相關需求。這些不足產生的原因歸結起來大致有以下幾個方面：（1）理論教學枯燥無味。單純的理論教學比較抽象，要有扎實的高等數學和大學物理的理論功底，該課程主要以數學領域中的微積分、復變函數、線性代數和物理領域里的電磁感應原理等為理論基礎，很多重要公式、定理都是通過細致繁多的數學推導得出，因此抽象的概念和理論較多，我校大三學生普遍基礎知識比較薄弱，理解能力有限，儀器工作原理更是概念抽象化，加之理論教學時間有限，使學生感到學習困難，激發不起學習興趣，不但影響了課程的教學效果，也影響了后續專業課程的學習[8]。（2）實踐教學與理論教學吻合度低。在實驗教學環節上的不足導致學生在實際操作上動手能力差，對課程中大量應用性較強的內容不能實際動手設計、調試、分析，缺少與相關課程及實際應用的聯系，因此學生并不能真正理解各種數學物理運算在地球物理勘探方法中的實際應用。這也造成了學生在學習過程中感覺比較盲目，不知道重點學什么，學會該如何去用，綜合應用能力不足，很難在沒有指導的前提下獨立完成實驗，從而大大削弱了教學效果[9]。（3）理論教學與實踐教學相互割裂。理論教學和實踐教學分別由理論課教師和實驗課教師開展教學，使理論教學與實踐教學各自為戰，不能較好地相互配合，不能形成理論教學和實踐教學相互促進、使學生收獲更大的教學效果。鑒于上述情況，我校要求各課程主講教師開展理實一體化教學的改革，以切實提升課程教學質量。

2地球物理勘探一體化教學的實踐

開展理實一體化教學就是要改變以往理論課與實踐課相互分離的狀態，將理論課與實踐課進行有機的結合，即充分發揮理論授課的邏輯性、體系性強的特點，并將其與實踐課能夠使學生加深理解、形成深刻認識的特點進行結合，保證理實一體化教學可以將兩種教學模式的優點保留并最終形成一加一大于二的結果。經過兩個學期的理實一體化教學實踐發現，實踐教學與理論教學的融合方式尤其重要，要保證既不能太過占用教學時間，又要起到恰到好處、畫龍點睛的教學效果。在本次理實一體化教學的過程中，主要采用了將實驗教學納入理論教學的過程中來的方法并對所有實驗根據其特征進行了分類，從而確定了理論教學和實踐教學的具體融合方式。

2.1演示性實驗在一體化教學中的開展

部分實驗由于其裝置較為復雜、操作比較繁瑣等原因，宜于使用演示的方式，通過實驗視頻給學生講授實驗完成的過程特別是實驗的關鍵部分。例如在激發極化率的講解方面可以利用視頻的方式。在理論教學進行到講授激發極化率時學生往往見到的都是如圖1所示的原理圖。學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持續多久。通過實驗演示的方式就可以讓學生完整地觀察整個的供電和斷電的過程，如圖2所示，其橫軸為時間，其縱軸為電壓值。

2.2操作性實驗在一體化教學中的開展

另外一部分實驗裝置較為單一，操作比較簡單，可以采用讓學生直接動手實驗從而發揮實驗的有益效果。例如在擴散-吸附電動勢的教學過程中，可以讓學生動手實驗。擴散-吸附電動勢的模擬實驗裝置（如圖3所示）中僅有以下幾個部分：支架臺1、滴定管2、橫桿3、電位計4、導線5、電極6、盒體7、純凈水8和半透膜9。學生只需打開滴定管讓純凈水中的礦化度產生變化，就可以在電位計上發現電壓的產生，就可以模擬出擴散-吸附電動勢主要受到地層和井眼中流體礦化度的差異的影響。

2.3計算性實驗在一體化教學中的開展

還有一部分實驗涉及計算型的概念，看上去較為簡單，但實際上學生沒有經過認真思考往往掌握程度較差，可以將其設置成開放性的實驗，將實驗所需的各個實驗裝置都提供給學生，讓學生自由選擇，在理解概念的基礎上進行實際測量計算。例如在電阻率概念的教學中，可以采用以下的實驗方式。電阻率表示不同物質對電流的阻礙能力，只與導體性質有關。其計算公式為R=L/A，其中R為電阻，為電阻率，L為導體長度，A為導體的橫截面積。可以將各類的實驗設備提供給學生，將實驗必須用到的器材如某段導體、萬用表、游標卡尺等和其他與無關的實驗器材放到一起，鍛煉學生對概念的本質把握。學生經過思考后會尋找到正確的實驗方式：利用萬用表測出導體電阻，使用卡尺獲取導體長度及直徑并計算其橫截面積。

3理實一體化教學的效果

經過兩個學期的一體化教學，整體上取得了較好的教學效果，主要體現在以下幾個方面：（1）學生的參與度較以往大為提高。學生對在理論教學中結合實踐教學這種更自然的教學模式顯然接受程度更高，課堂氣氛較之以往改觀明顯。（2）學生對基礎知識的領悟和把握度更高。通過觀看、動手實操及實際計算等多種方式，可以讓學生對以往晦澀難懂的知識形成直觀的認識，特別是親手做過的實驗數據必然會使學生印象深刻。（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，開展理實一體化教學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）學生綜合能力提升顯著。一體化教學模式相較于傳統教學模式，學生綜合能力有明顯提升，特別是通過部分開放性較強、更接近于真實的工作環境中面對特定問題和未知條件的實驗，能夠讓學生的思維得以發散，可以更好地培養學生在未來工作中尤為重要的解決問題的能力。

4理實一體化教學的一些經驗

經過地球物理勘探理實一體化的開展，也形成了一定的認識和經驗，主要分為以下幾點：（1）一體化教學需要教師進行精心的準備。理實一體化教學不代表著將理論教學和實踐教學簡單地放到一起即可完成，需要教師對教學方式進行精心的設計、對實驗開展有著良好的把控，才能最終實現理論教學與實踐教學相互促進的效果。（2）一體化教學對學時的需求明顯增長。雖然一體化教學將理論課和實踐課進行了較好的融合，但教學內容上必將超過單純的某一項教學，學校在課程學時設定方面必須加以保證。（3）一體化教學對教學場地和教學器材要求較高。如果不能滿足實驗教學器材的數量，則實驗教學部分內容的開展將會受到限制，因此一體化教學的開展必須得到足夠的教學經費的支持。

參考文獻

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作者：安然 齊興華 蔡智鵬 單位：新疆工程學院