“地球物理學(xué)專業(yè)教學(xué)實(shí)習(xí)”地震學(xué)方向教學(xué)安排改革

唐啟家+羅銀河+黃榮

摘要：本文以“地球物理學(xué)專業(yè)教學(xué)實(shí)習(xí)”地震學(xué)方向課程為核心，概述了此課程時(shí)間安排及實(shí)習(xí)儀器，系統(tǒng)地說明了時(shí)間安排改革的重要性，并介紹了實(shí)習(xí)日程。此課程內(nèi)容的改革將使教學(xué)時(shí)間更有彈性，以獲得更有效的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：地球物理學(xué)專業(yè)教學(xué)實(shí)習(xí)；地震學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）03-0108-02

“地球物理學(xué)專業(yè)教學(xué)實(shí)習(xí)”（以下簡稱教學(xué)實(shí)習(xí)）是中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球物理與空間信息學(xué)院（以下簡稱本院），為培養(yǎng)本院地質(zhì)與地球物理學(xué)試驗(yàn)班及李四光學(xué)院精英班學(xué)生所開設(shè)的骨干實(shí)踐課程，目的是使學(xué)生系統(tǒng)地了解實(shí)際科研任務(wù)中的野外工作內(nèi)容；其中，地震學(xué)野外實(shí)習(xí)是此課程中的重要內(nèi)容之一。過去的地震學(xué)實(shí)習(xí)內(nèi)容主要著重于地震勘探方向[1]，對每個(gè)教學(xué)班安排8天的教學(xué)時(shí)間。在本年度的教學(xué)實(shí)習(xí)中，我們對課程時(shí)間安排及教學(xué)儀器的選用做出了重大的修改，力求通過合理的規(guī)劃，使學(xué)生有充分的時(shí)間獲得良好的野外基礎(chǔ)工作技能，為將來從事的地震學(xué)研究打下基礎(chǔ)[2]。

一、地震學(xué)實(shí)習(xí)課程時(shí)間安排

本院“地球物理學(xué)專業(yè)教學(xué)實(shí)習(xí)”的總教學(xué)周數(shù)為5周，傳統(tǒng)的教學(xué)模式是對應(yīng)重力、磁力、地電和地震4個(gè)主要的方向，將學(xué)生分為4組，每組安排4輪不同方向的實(shí)習(xí)課程，每個(gè)方向各分配8天的課程。在地震學(xué)實(shí)習(xí)8天的課程中，有3個(gè)半天的野外實(shí)踐課、3個(gè)半天的室內(nèi)課程、1天的總結(jié)及器材交接，其余時(shí)間為學(xué)生數(shù)據(jù)處理及撰寫報(bào)告時(shí)間。在這樣的課程設(shè)計(jì)下，若天候不佳迫使野外課程必須延后時(shí)，將大幅度地壓縮學(xué)生在室內(nèi)練習(xí)相關(guān)處理的時(shí)間，使教學(xué)效果有所折扣。在新一輪的改革中，考慮到野外工作特性，我們將地電和地震教學(xué)合并，教學(xué)時(shí)間為16天。為了使每位學(xué)生都能有自己動手操作儀器及練習(xí)數(shù)據(jù)采集的機(jī)會，在實(shí)習(xí)站內(nèi)的儀器操練課程，我們保持傳統(tǒng)的訓(xùn)練模式，將學(xué)生分為2組，每組各有1天的時(shí)間熟悉儀器使用方法。但是在野外工作階段，各組在當(dāng)天都會進(jìn)行大地電磁儀和地震儀布設(shè)（表1）。布設(shè)儀器的方式是由教師帶領(lǐng)學(xué)生布設(shè)完大地電磁儀之后，隨即開始布設(shè)地震儀，進(jìn)行3—4小時(shí)的數(shù)據(jù)采集工作。在傳統(tǒng)的地震學(xué)實(shí)習(xí)時(shí)間安排里，教師分別要對4個(gè)不同小組的學(xué)生重復(fù)講課3個(gè)半天，而野外實(shí)踐環(huán)節(jié)只有3個(gè)半天。新的地震學(xué)實(shí)習(xí)課程安排有效地降低教師重復(fù)講課的次數(shù)，野外實(shí)踐時(shí)間擴(kuò)展到4天，更有效地運(yùn)用教學(xué)時(shí)間，實(shí)習(xí)的內(nèi)容更充實(shí)。

二、地震學(xué)實(shí)習(xí)儀器簡述

在以往的教學(xué)實(shí)習(xí)過程中，由于受到教學(xué)目的和觀測儀器種類的限制，主要進(jìn)行地震勘探方法技術(shù)的基本訓(xùn)練，缺乏地震學(xué)中重要的連續(xù)波形數(shù)據(jù)采集、分析及地震定位等重要內(nèi)容的訓(xùn)練。傳統(tǒng)上連續(xù)地震波形數(shù)據(jù)的采集是使用如STS-1、STS2、Trullium120等數(shù)據(jù)采集器來進(jìn)行工作，這類的數(shù)據(jù)采集器都有寬頻、精度高且穩(wěn)定的特點(diǎn)，但是其附屬配件多且體積大。近年來，隨著便攜式寬頻地震儀（如EPS系列）的普及和在采集精度上的提高，此類型地震儀迅速地在國內(nèi)的地震學(xué)科研和野外工作中成為主力。因此，在“地球物理學(xué)專業(yè)教學(xué)實(shí)習(xí)”地震學(xué)方向的課程中有必要引入便攜式寬頻地震儀，使學(xué)生在了解野外科研工作的同時(shí)，對儀器發(fā)展的過程也有一定程度的認(rèn)識。

本年度實(shí)習(xí)使用的是EPS-2便攜式微功耗寬頻帶地震儀（以下簡稱EPS-2地震儀），此地震儀是重慶地質(zhì)儀器廠開發(fā)的一種寬頻帶、低價(jià)格、微功耗地震儀。內(nèi)置三分量地震傳感器、全向高靈敏度的GPS、電子羅盤、姿態(tài)傳感器以及可充電鋰電池，無需任何外部電源即可連續(xù)工作30天以上。儀器主要應(yīng)用在傳統(tǒng)的地震勘探、土建工程質(zhì)量檢測和地震監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)置等方向。在地震學(xué)實(shí)習(xí)用的型號為EPS-2，頻帶寬度為0.2—200Hz，耐受工作溫度為-20—+55℃，可設(shè)置的采樣率為每秒50—500點(diǎn)。數(shù)據(jù)存儲在外接microSD卡上，可支援到64GB的容量。儀器開機(jī)后，首先利用內(nèi)建GPS進(jìn)行定位及校時(shí)，接著會對傳感器所記錄到的地振動波形授時(shí)。內(nèi)部自動進(jìn)行多次校正后，可以達(dá)到0鐘差的精確度，實(shí)時(shí)地反應(yīng)地表振動情況。

三、結(jié)語

現(xiàn)代便攜式寬頻帶地震儀的問世改善了傳統(tǒng)地震儀配件多、不便于攜帶的缺點(diǎn)，使過去許多難以在本科實(shí)踐課程中被設(shè)計(jì)的內(nèi)容能出現(xiàn)在當(dāng)前的野外實(shí)習(xí)中。結(jié)合校內(nèi)“地震學(xué)”的課程內(nèi)容[3]和EPS-2地震儀的特點(diǎn)，我們在“地球物理學(xué)專業(yè)教學(xué)實(shí)習(xí)”課程中設(shè)計(jì)了一系列的地震觀測實(shí)踐環(huán)節(jié)，從野外工作最開始的地震儀布設(shè)到實(shí)際數(shù)據(jù)采集都讓學(xué)生親自動手。在這個(gè)過程中，老師們擔(dān)當(dāng)著協(xié)助者的角色，以“引導(dǎo)但不指導(dǎo)”的教學(xué)方式，朝培育優(yōu)秀的基礎(chǔ)地震科研人才方向而努力。然而，“地球物理學(xué)專業(yè)教學(xué)實(shí)習(xí)”地震學(xué)方向教學(xué)改革隨著未來儀器的進(jìn)步和師資的增加，將會是一項(xiàng)長期的教學(xué)改革工程，應(yīng)當(dāng)定期根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)和教育資源等因素修正，以學(xué)生的需求為出發(fā)點(diǎn)，建構(gòu)出帶有特色的課程內(nèi)容[4]。

參考文獻(xiàn)：

[1]張明學(xué).地震勘探原理與解釋[M].北京：石油工業(yè)出版社，2010.

[2]袁穎，邵愛軍，周愛紅，等.勘查技術(shù)與工程專業(yè)二年級專業(yè)實(shí)習(xí)的野外教學(xué)實(shí)踐與思考[J].中國地質(zhì)教育，2014，（2）：84-87.

[3]Stein S. and Wysession M. An Introduction to Seismology，Earthquakes and Earth Structure [M].Blackwell Science；1st edition，2002.

[4]王銘玉.且教且學(xué)：懂得學(xué)生怎樣學(xué)習(xí)[J].中國大學(xué)教學(xué)，2015，（4）：13-20.

Reform in Seismological Curriculum of "Geophysical Major Teaching Practice" Exploration on Offering the Absolute

Gravity Measurement Experiment in the Course of Gravitology and Gravity Prospecting

TANG Qi-jia，LUO Yin-he，HUANG Rong

（Hubei Subsurface Multi-scale Imaging Key Laboratory，Institute of Geophysics and Geomatics，

China University of Geosciences，Wuhan，Hubei 430074，China）

Abstract：We briefly describe time arrangement and seismic instruments used in the seismological course of "Geophysical Major Teaching Practice" （GMTP）. Then we systematically state the importance of reforming and the new seismological curriculum in the GMTP. The reform of curriculum will contribute to improve initiative thinking and field skills of students in seismological researches.

Key words："Geophysical Major Teaching Practice"，seismological course；improvement