淺談地震勘探課程本科生教學(xué)方法

鄒冠貴

【摘 要】地震勘探課程具有知識(shí)覆蓋面廣、知識(shí)交叉、知識(shí)塊獨(dú)立的特征，被認(rèn)為是一門難度較大的課程，本文通過分析教與學(xué)的辯證關(guān)系，并結(jié)合地震勘探課程的特征和教學(xué)中存在的問題，提出了提高地震勘探課程的本科生教學(xué)方法：不僅重視傳統(tǒng)上的直接式教學(xué)方法，并融合開發(fā)式的教學(xué)方法，給出部分例子，從課堂效果的無形調(diào)控角度出發(fā)，提出了該課程成績(jī)應(yīng)由出勤、課堂、平時(shí)作業(yè)、實(shí)習(xí)四部分組成，并增加平時(shí)作業(yè)、實(shí)習(xí)部分的成績(jī)比例。

【關(guān)鍵詞】地震勘探課程；教學(xué)方法；考核指標(biāo)

Teaching Method of The Principle of Seismic Exploration for Undergraduate

ZOU Guan-gui

（China University of Mining and Tech 〈Beijing〉， National Key Lab of Coal Resource and Safety Mining， Beijing， 100083， China）

【Abstract】The principal of seismic exploration courses is considered a difficult program， as its knowledge covers wide range， shows independently knowledge block features. This paper analyzed the dialectical relationship of teaching and learning， combined with the characteristics and the problems of the seismic exploration course， a new teaching methods to improve result is given： the course should not only emphasis on traditional direct teaching methods， but also integrate open teaching methods， such examples is shown. From the angle of the invisible control on class effect， the course grade is consisting of the course attendance， classroom， homework and practice； especially increase the proportion of homework job and practice.

【Key words】The principle of seismic exploration course；Teaching method；Assessment indicators

地震勘探是地球物理專業(yè)重要基礎(chǔ)課程之一，對(duì)于地質(zhì)工程、礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)、地質(zhì)學(xué)也是重要的專業(yè)必修課之一。由于地震勘探課程涉及地震資料的采集、處理、解釋三大方面，知識(shí)覆蓋面廣，差異性大，本科生在學(xué)習(xí)過程中均反映學(xué)習(xí)難度較高，學(xué)習(xí)工作量大。結(jié)合教學(xué)過程的認(rèn)識(shí)，總結(jié)了一下地震勘探課程的本科生教學(xué)方法。

1 教與學(xué)的辯證關(guān)系

教學(xué)過程中，主要涉及四部分：教師、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法。其中，教師被認(rèn)為起主導(dǎo)作用，學(xué)生被認(rèn)為起認(rèn)知的主體作用。教師確定教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，其確定依據(jù)既有學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)，也有現(xiàn)有的教學(xué)目標(biāo)。同一門課程，不同老師的教學(xué)內(nèi)容類似，教學(xué)方法卻可能有很大的差別。因此，有人認(rèn)為，教師是教學(xué)方法的探索者，教師水平的高低體現(xiàn)在教學(xué)方法上。教學(xué)方法是教師和學(xué)生為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)而共同采取的方式和手段[1]。根據(jù)教學(xué)方法的外部形態(tài)，以及相應(yīng)形態(tài)下的學(xué)生活動(dòng)，可以把教學(xué)方法劃分為兩大類：直接式方法和開發(fā)式方法。

1）直接式的教學(xué)方法是以教師的活動(dòng)為主，教師直接向?qū)W生傳遞教學(xué)信息，學(xué)生比較具有接受性。例如講解法、演示法、示范法等。

2）開發(fā)式的教學(xué)方法重視學(xué)生的活動(dòng)，以學(xué)生自身的活動(dòng)為主進(jìn)行學(xué)習(xí)。從思維過程看它分為歸納的開發(fā)教法和演繹的開發(fā)教法。從師生活動(dòng)方式看，應(yīng)包括談話法、發(fā)現(xiàn)法、課題法、討論法、練習(xí)法等。

雖然根據(jù)不同的視角可以劃分出不同的教學(xué)方法，然而，教學(xué)方法的選擇卻是根據(jù)教學(xué)需要來選取的。比如，操作性的教學(xué)內(nèi)容，可以采用演示法或示范法；欣賞性的教學(xué)內(nèi)容，可以采用陶冶法；定理、規(guī)律方面的教學(xué)內(nèi)容，可以采用講授法、討論法等。因此，無論是哪一種教學(xué)方法，都是根據(jù)需要來選擇。

2 地震勘探課程的特征

地震勘探是利用地震波在彈性地層中的傳播規(guī)律探測(cè)地下地質(zhì)特征的物探手段。從基本理論上看，主要包括地震波幾何學(xué)、地震波動(dòng)力學(xué)、地震資料采集三大塊，從地震勘探階段性工作劃分，可以分為地震資料采集、地震資料處理、地震資料解釋三大階段?；驹砼c勘探階段的內(nèi)容互相融合，并隨著技術(shù)的發(fā)展不斷更新。

在地震資料的采集階段，傳統(tǒng)的采集設(shè)計(jì)主要是地震幾何學(xué)原理為基礎(chǔ)，通過覆蓋次數(shù)，方位角來評(píng)價(jià)觀測(cè)系統(tǒng)的合理性；隨著多波多分量勘探需要，出現(xiàn)縱橫波聯(lián)合采集方法，通過分辨率函數(shù)、AVP函數(shù)來評(píng)價(jià)觀測(cè)系統(tǒng)的合理性。

在地震資料的處理階段，異常振幅剔除、信噪比提高，涉及到規(guī)則信號(hào)、不規(guī)則信號(hào)等信號(hào)處理和地震波傳播原理的內(nèi)容；地形起伏及淺層速度變化引起的靜校正問題，涉及地震波反射、折射等地震幾何學(xué)和反演最優(yōu)解內(nèi)容；地層橫向、縱向上速度變化引起的空間歸位問題，涉及基于地震波幾何學(xué)的繞射掃描偏移；基于地震波動(dòng)力學(xué)的波動(dòng)方程偏移，波動(dòng)方程偏移根據(jù)波動(dòng)方程函數(shù)數(shù)值解的不同，又可分為克希霍夫積分法、有限差分法、傅里葉變換法、有限元法。

在地震資料的解釋階段，對(duì)于地震波層位標(biāo)定，涉及測(cè)井標(biāo)準(zhǔn)化、分層和褶積模型；對(duì)于地震波層位追蹤，涉及圖形識(shí)別、地震波分叉合并、地質(zhì)特征等；對(duì)于斷層解釋，涉及提高分辨率、濾波、斷層增強(qiáng)顯示、自動(dòng)解釋技術(shù)等。對(duì)于三維可視化解釋，涉及圖形處理、地震屬性地質(zhì)意義等。

從上述的描述可以看出，地震勘探課程具有以下幾個(gè)特征：

1）知識(shí)面覆蓋廣。既有較為容易理解的地震波幾何學(xué)，也有難以掌握的地震波動(dòng)力學(xué)，還涉及到圖形處理、信號(hào)處理等。

2）知識(shí)點(diǎn)之間存在相互交叉，綜合性高。比如，在一定地質(zhì)條件下，實(shí)現(xiàn)空間歸位，既可以通過基于地震幾何學(xué)的繞射掃描偏移，也可以通過基于地震波動(dòng)力學(xué)的克?；舴蚍e分偏移。

3）知識(shí)點(diǎn)的獨(dú)立性高。地震勘探可以劃分為采集、處理、解釋三大塊，根據(jù)內(nèi)容的不同，每一大塊可以進(jìn)一步細(xì)分。比如地震資料處理，可以劃分為靜校正、去噪、偏移，采集進(jìn)一步劃分為縱波觀測(cè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)，橫波觀測(cè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)，縱橫波觀測(cè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)等。

3 地震勘探課程的教學(xué)方法

3.1 教學(xué)中存在的問題

多年來，地震勘探課程大學(xué)教學(xué)中普遍存在以下問題[2-4]：

1）從自主能動(dòng)性方面看，傳統(tǒng)的直接式教學(xué)方法較多，主要是一種教師到學(xué)生的單方面工作。在這種教學(xué)方法中，一堂課程主要是講解，有時(shí)為了打開課堂苦悶局面，老師采用一些趣味事件來打開，這種情況表明目前這種教學(xué)方法不能引起學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。一般而言，開發(fā)式的教學(xué)方法注重學(xué)生的自主性和參與性，可以增加學(xué)生的參與度和對(duì)學(xué)生的啟發(fā)式。

2）從知識(shí)的學(xué)習(xí)上看，視野較窄，深度較淺。目前的地震勘探教學(xué)工作中，一般安排一本相關(guān)教材，老師的課堂內(nèi)容主要圍繞教材展開，同時(shí)也布置一些參考文獻(xiàn)，然而學(xué)生通常只看教材，極少去積極收集文獻(xiàn)并認(rèn)真學(xué)習(xí)，更談不上對(duì)問題的探索。

3）目前，評(píng)價(jià)掌握知識(shí)的效果，主要是看考試成績(jī)。該方法過于重視分?jǐn)?shù)，引導(dǎo)學(xué)生精力偏向背誦，主要考察了學(xué)生的記憶能力，而忽略學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，尤其是忽略了通過課堂挖掘?qū)W生的創(chuàng)新能力，忽略培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。從培養(yǎng)人的角度看，這種方式來考核學(xué)習(xí)效果的方式，還容易忽略在課程中對(duì)學(xué)生德育方面的學(xué)習(xí)，甚至造成了一些惡習(xí)，比如抄襲、平常不認(rèn)真上課[5]，考前瘋狂記憶考點(diǎn)。

4）課堂教學(xué)過多，實(shí)踐練習(xí)較少。為了系統(tǒng)的講解地震勘探內(nèi)容，一般安排了大量的課時(shí)，完成課程內(nèi)容的完整性和理論性，而學(xué)習(xí)的實(shí)踐能力被忽略或者沒有得到培養(yǎng)[6]。

存在的上述問題，既有我國(guó)教育評(píng)價(jià)方法的原因，也有教師、學(xué)生的原因。

3.2 選擇教法的原則及學(xué)生考核

教學(xué)方法的選擇標(biāo)準(zhǔn)是，應(yīng)該根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教師特點(diǎn)、教學(xué)手段、教學(xué)環(huán)境和條件等因素選擇教學(xué)方法。

學(xué)生特征：地震勘探原理課程一般安排在大二下學(xué)期和大三期間。該時(shí)期的大學(xué)生基本完成了大學(xué)的公共課程和少量的基礎(chǔ)專業(yè)課程，具備較好的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。由于地震勘探原理涉及面較廣，既可以作為一門綜合的專業(yè)基礎(chǔ)課程，也可作為學(xué)生以往知識(shí)的加深和提升。

教學(xué)目標(biāo)是：對(duì)于地球物理專業(yè)工程，該課程的培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生掌握地震勘探的基本理論和方法、地震勘探的野外采集技術(shù)、處理基本流程以及地震資料構(gòu)造解釋、巖性解釋的基本方法與技巧，為后續(xù)專業(yè)課程（開發(fā)地震等）的學(xué)習(xí)及今后地震勘探方面的工作和科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

對(duì)于地震勘探原理，一般由室內(nèi)教學(xué)、上機(jī)實(shí)習(xí)、野外實(shí)習(xí)三部分組成。其教學(xué)內(nèi)容一般包括以下幾部分：（1）地震波的運(yùn)動(dòng)學(xué)；（2）地震信號(hào)的頻譜分析；（3）地震勘探資料的采集方法與技術(shù)；（4）地震波速度；（5）地震資料解釋基本理論；（6）地震波構(gòu)造解釋；（7）地震波動(dòng)力學(xué)；（8）地震巖性解釋；（9）上機(jī)實(shí)習(xí)；（10）野外實(shí)習(xí)。

由于地震勘探原理課程具有“知識(shí)覆蓋面廣、交叉性大、獨(dú)立性高”的特征，擬采用直接式教學(xué)方法與開發(fā)式教學(xué)方法向融合。主要有講解法、演示法、示范法、課題法、討論法、練習(xí)法。比如，地震波幾何學(xué)，難度較小，學(xué)生學(xué)習(xí)容易，可以通過討論法來學(xué)習(xí)，由老師提出問題，學(xué)生去研究，然后組織討論，師生一起交流看法。地震波動(dòng)力學(xué)，難度較大，比較適合講解講授法，同時(shí)結(jié)合matlab軟件進(jìn)行計(jì)算演示，能有效提高、檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果；上機(jī)實(shí)習(xí)和野外實(shí)習(xí)的地震資料采集部分可以通過演示法，并在實(shí)際野外進(jìn)行示范，給予一定的講授、單獨(dú)談話。其他的教學(xué)內(nèi)容也可以通過這種多方法融合，獲得較好的效果[7-8]。

同時(shí)，為了對(duì)課程進(jìn)行有效的無形調(diào)控，本門課程的成績(jī)實(shí)行百分制，課程成績(jī)有以下幾部分組成：

1）課程出勤情況，5分。在各大學(xué)校中，學(xué)生課程出勤情況是一項(xiàng)重要的考核指標(biāo)，甚至可以作為是否能參加考試的先決條件。因此，把這部分內(nèi)容作為課程成績(jī)的一部分，約束學(xué)生參與到課程中的積極性。

2）筆試，30分。主要用于考核課堂教學(xué)。

3）平時(shí)作業(yè)，25分。主要是在課堂教學(xué)中，布置的課堂作業(yè)及討論。激發(fā)學(xué)生參與主動(dòng)性和積極性。

4）地震勘探生產(chǎn)實(shí)習(xí)，40分。這里的內(nèi)容有兩部分組成。一是，野外采集，通過組織學(xué)生到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地了解地震資料采集過程，不僅可以了解地震儀器設(shè)備、工作原理，還能通過野外采集，深入理解地震勘探幾何學(xué)、觀測(cè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)方面的內(nèi)容。二是，對(duì)野外采集資料進(jìn)行簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)處理和資料解釋。該部分內(nèi)容可以有效的把課堂學(xué)習(xí)的理論知識(shí)與實(shí)際聯(lián)系起來，同時(shí)對(duì)于學(xué)生畢業(yè)后從事地震勘探工作奠定良好基礎(chǔ)。

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[責(zé)任編輯：尹雪梅]