電磁測深技術(shù)課程教學(xué)中的案例教學(xué)法應(yīng)用研究

程勃+丁彥禮+羅潤林

【摘要】為培養(yǎng)創(chuàng)新型應(yīng)用人才，提高學(xué)生分析問題解決問題的能力，將案例教學(xué)法引入電磁測深課程教學(xué)中。教師在教學(xué)中將實際工作中的電磁測深中各種方法的典型案例，結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容加以歸納處理，提煉出供學(xué)生分析討論的問題。學(xué)生結(jié)合案例、經(jīng)過討論加深了對各種電磁測深方法的原理、特色和應(yīng)用條件的了解。經(jīng)過教師引導(dǎo)和同學(xué)間相互討論，學(xué)生掌握電磁測深的方法技術(shù)，提高了分析問題和解決問題的能力。

【關(guān)鍵詞】電磁測深技術(shù)課程 案例教學(xué)法

【基金項目】桂林理工大學(xué)校級教學(xué)改革項目：“案例教學(xué)法在勘查技術(shù)與工程專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究”，項目編號：2016B04。

【中圖分類號】G64 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）40-0234-02

一、前言

隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展， 對資源勘查、水資源調(diào)查、大地構(gòu)造研究等領(lǐng)域中，勘探深度和精度方面的要求日益提高，地球物理方法中的電磁測深技術(shù)以其探測深度大、裝備輕便等獨特的優(yōu)勢成為解決這些高難度問題的重要方法技術(shù)之一。電磁測深技術(shù)使用的儀器設(shè)備已經(jīng)裝備了勘探單位，正在成為常用的勘探方法。

桂林理工大學(xué)勘查技術(shù)與工程專業(yè)為了培養(yǎng)出符合國家經(jīng)濟發(fā)展和建設(shè)需求的應(yīng)用創(chuàng)新型人才，提高畢業(yè)生的就業(yè)競爭力，特別設(shè)置了“電磁測深技術(shù)”課程，圍繞“基礎(chǔ)性、實踐性、能力性、創(chuàng)新性”設(shè)置了課程的教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)勘查技術(shù)與工程專業(yè)課程的構(gòu)建思路，“電磁測深技術(shù)”課程設(shè)置在主干專業(yè)課程——“電法勘探”之后，作為電法勘探的延續(xù)課程，深入介紹常用電磁測深方法的適用領(lǐng)域、野外工作方法和資料解釋技術(shù)。

按照傳統(tǒng)的教學(xué)思路，“電磁測深技術(shù)”課程的教學(xué)過程為：某種電磁測深方法基本原理-數(shù)學(xué)理論描述-地球物理信息采集技術(shù)-野外工作方法-資料解釋技術(shù)-最后為方法的實際應(yīng)用。以這樣的思路授課，教學(xué)工作中存在以下問題：

1.教學(xué)內(nèi)容覆蓋廣，內(nèi)容多

“電磁測深技術(shù)”課程是一類方法的簡稱，其中包括多種方法類型，例如，場源分為人工源和天然源；數(shù)據(jù)采集和處理分為時間域或頻率域等。

2.數(shù)學(xué)內(nèi)容數(shù)學(xué)公式多，難度較大，物理概念抽象

雖然理論基礎(chǔ)在電法勘探課程中已經(jīng)學(xué)過，但具體到某一類型的方法技術(shù)，還涉及大量的數(shù)學(xué)公式和物理學(xué)知識。

3.教學(xué)課時少，教學(xué)手段單一

灌輸式教學(xué)很難使學(xué)生在短時間內(nèi)消化吸收，學(xué)生糾結(jié)在各種數(shù)學(xué)公式中，而一些重要的基本概念沒有牢固地建立起來，如果沒有明確地學(xué)習(xí)思路，對專業(yè)課的學(xué)習(xí)就會比較吃力。

針對目前教學(xué)中存在的問題和學(xué)生的情況，電磁測深技術(shù)課程的教學(xué)調(diào)整了教學(xué)思路，嘗試采用能夠引起學(xué)生興趣的、讓學(xué)生主動學(xué)習(xí)的“案例教學(xué)法”達到培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的目的。并在學(xué)習(xí)中，培養(yǎng)學(xué)生具備團隊活動意識，在共同分析問題、討論問題的過程中找到解決問題的方法。

二、“案例教學(xué)法”的特點

在電磁測深案例教學(xué)法的主要教學(xué)目的是加強學(xué)生對電磁探測方法的理解及提高應(yīng)用能力，通過典型案例，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)及參與課堂討論的興趣，提高和培養(yǎng)學(xué)生的評論性、分析性、推理性的思維和概括能力、辯論能力以及說服力方面的能力和自信心。案例教學(xué)也利于培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的自學(xué)能力和自主性思維習(xí)慣。

電磁測深技術(shù)課程的案例教學(xué)法的主要思路為：以解決某些特定的地質(zhì)問題的專門技術(shù)為“案例教學(xué)”核心，使學(xué)生的注意力集中在如何解決實際問題上，讓使學(xué)生在教學(xué)過程中積極思考、參加討論，開拓思路。這樣教學(xué)的思路是從問題出發(fā)，達到學(xué)習(xí)掌握應(yīng)用地球物理方法的目的。

在地球物理勘探課程的教學(xué)中，有使用案例教學(xué)法的獨特優(yōu)勢，例如研究地磁場的變遷、證明了大陸漂移學(xué)說。世界知名的大型礦山的發(fā)現(xiàn)和勘探過程等成功的案例足夠引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如何在電磁測深技術(shù)課程教學(xué)中使用案例教學(xué)法，教師則應(yīng)該研究課程的特點，設(shè)計典型的教學(xué)案例，達到讓學(xué)生掌握電磁測深技術(shù)。

三、在“電磁測深技術(shù)”課程引入“案例教學(xué)法”的基礎(chǔ)

在“電磁測深技術(shù)”課程引入“案例教學(xué)法”的思路與傳統(tǒng)的教學(xué)過程相反。以解決某種具體的大深度勘探問題的案例為主線，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注所采用的電磁測深方法的地質(zhì)效果，討論具體案例的地質(zhì)及地球物理特征，討論所用電磁測深方法的野外施工技術(shù)，了解數(shù)據(jù)采集和處理方法，總結(jié)歸納電磁測深方法技術(shù)的原理和特點。在以案例為主線的教學(xué)過程中，教師提出需要討論的問題，使學(xué)生們參與到教學(xué)和討論中，從而達到利用有限的課時，學(xué)習(xí)和掌握電磁測深技術(shù)方法的目的?！半姶艤y深技術(shù)”課程引入案例教學(xué)法，有以下三方面的基礎(chǔ)。

1.前期課程及實踐基礎(chǔ)

“電磁測深技術(shù)”課程開課之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了電法勘探課程，有了研究電磁場最基本的理論基礎(chǔ)。在電法勘探課程中進行過實驗，了解數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的流程。學(xué)生已經(jīng)參加了生產(chǎn)教學(xué)實習(xí)，掌握了野外工作步驟，并進行過資料解釋。這些前期課程和實踐基礎(chǔ)，有利于學(xué)生參與討論和提出各種問題。另外，學(xué)生已經(jīng)具備了基礎(chǔ)地質(zhì)、水文工程地質(zhì)等基礎(chǔ)知識，對本專業(yè)需要解決的地質(zhì)問題比較熟悉，在學(xué)習(xí)了一些電磁測深技術(shù)知識的基礎(chǔ)上，只要加以引導(dǎo)，就可以將地質(zhì)問題與地球物理問題性質(zhì)聯(lián)系起來。

2.典型意義的教學(xué)案例基礎(chǔ)

勘查技術(shù)與工程專業(yè)的教師，在長期的科研工作中積累了一些典型的案例。選擇優(yōu)秀的，典型的案例，對引導(dǎo)學(xué)生的興趣和關(guān)注度有重要的作用。

首先，選擇的案例所解決的工程地質(zhì)問題應(yīng)該是有代表性、學(xué)生普遍了解的地質(zhì)問題。電磁測深方法在國民經(jīng)濟建設(shè)中有廣泛的應(yīng)用，并取得較好的地質(zhì)效果。有許多非常成功的案例。這些案例的數(shù)據(jù)來源真實，學(xué)生對這些項目也有所了解。案例中的電磁測深方法有效性非常突出，具有較高的經(jīng)濟價值和現(xiàn)實意義，學(xué)生容易對這些方法的特點留下深刻的印象。endprint

第二，所選擇的案例需要解決的地質(zhì)問題是有一定難度的，每種電磁測深方法都有局限性，還需要采用多種勘探方法配合。這樣可以通過一個典型案例突出綜合地球物理方法的作用。

第三，案例具備地球物理勘探方法的設(shè)計、數(shù)據(jù)采集、資料處理、解釋各個階段的過程及場景，有利于學(xué)生了解電磁測深不同方法的各個階段所面臨的問題，也利于展開討論。

四、設(shè)計案例學(xué)習(xí)中討論的關(guān)鍵內(nèi)容

有了好的案例，教師需要在案例教學(xué)過程設(shè)計討論、探索的關(guān)鍵步驟。例如，對某一案例的討論內(nèi)容有：

第一，案例所代表的某種類型的地質(zhì)問題的地質(zhì)特征。提出案例后，首先分析案例中工程地質(zhì)問題的地質(zhì)特征，這部分內(nèi)容是學(xué)生熟悉的，要求學(xué)生分析討論地質(zhì)信息的差異。例如，以探測深大隱伏斷裂為例，要求學(xué)生分析覆蓋層與基巖的巖性差異、斷裂帶兩側(cè)的地層及巖性差異、斷裂破碎帶與兩側(cè)的巖性差異。

第二，分析各種地質(zhì)差異與地球物理特性的關(guān)系。引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合具體的地質(zhì)或巖性差異分析討論物性差異，即給出案例中的電磁測深方法解決地質(zhì)問題的依據(jù)。然后根據(jù)案例中給出的勘探的成果，分析討論綜合地球物理異常與地質(zhì)資料的關(guān)系，直觀地說明方法的有效性。

第三，結(jié)合實驗課程，讓學(xué)生進一步學(xué)習(xí)與案例有關(guān)的電磁測深方法基本原理、數(shù)據(jù)采集方法和儀器使用方法和資料解釋技術(shù)。在這一階段，學(xué)生可以結(jié)合案例來分析自己在實驗中獲得的數(shù)據(jù)，并分析解釋。

經(jīng)過這樣的案例-分析討論-實踐-再分析解釋的過程，學(xué)生基本上掌握可這一種電磁測深方法，可以嘗試獨立設(shè)計工作方案，并在新的工作方案中提出自已的見解和解決問題的方法。

五、電磁測深課程中引入案例教學(xué)方法的實施

以大地電磁測深法探測海水入侵范圍為例，說明實施案例教學(xué)法的方法和步驟。

1.案例介紹

為了了解江蘇沿海地區(qū)地下水賦存狀態(tài)，地下水咸水體分布特征，監(jiān)測海水入侵，采用電磁測深技術(shù)中的大地電磁測深方法勘查。勘查的主要目的是了解了勘查區(qū)500米深度內(nèi)地層的電性特征，劃分咸水體空間形態(tài)分布、地層結(jié)構(gòu)、地下水含水層、隔水層的埋藏深度和厚度、并利用電阻率參數(shù)計算地下水的礦化度。

2.案例討論內(nèi)容

①大地電磁測深法的探測效果，討論獲得較好地質(zhì)效果的原因。在此案例中，測區(qū)地層結(jié)構(gòu)為層狀介質(zhì)，在測區(qū)范圍內(nèi)基本均勻，水平方向變化小。有詳細(xì)的鉆孔資料，適于進行一維反演解釋。②影響大地電磁測深地質(zhì)效果的因素。例如，地形、旁側(cè)地質(zhì)體、局部地質(zhì)體及非水平層影響。并討論靜態(tài)效應(yīng)的影響即消除方法。③到達地電磁測深的勘探深度問題。了解數(shù)據(jù)采集參數(shù)，討論此案例的探測深度，如何達到預(yù)先設(shè)計的探測深度。④大地電磁測深法的特點和適用性。⑤大地電磁測深法的原理和數(shù)據(jù)采集技術(shù)。

通過這一案例介紹，讓學(xué)生對大地電磁測深法有了較全面的了解，通過討論，加深了對方法技術(shù)的原理、施工技術(shù)、數(shù)據(jù)采集方法和資料解釋技術(shù)有了較深刻的認(rèn)識。

3.教師引導(dǎo)和總結(jié)點評

教師要注意引導(dǎo)討論的內(nèi)容，并總結(jié)點評。教師及時總結(jié)評價學(xué)生討論案例的思路，分析案例問題的疑難點，有針對性地對案例進行分析。對學(xué)生討論中暴露出的問題有針對性地指正，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度、用不同方法來探究解決案例問題。教師在總結(jié)點評中要有目的地指導(dǎo)學(xué)生對理論知識的運用。

六、結(jié)論

在電磁測深技術(shù)課程教學(xué)中引入案例教學(xué)法，避免了傳統(tǒng)教學(xué)方法的局限，通過實際工作中的大地電磁測深等方法技術(shù)的典型案例或多種方法的綜合應(yīng)用案例，使學(xué)生在主動學(xué)習(xí)的情況下掌握電磁測深技術(shù)。通過案例學(xué)習(xí)、分析和討論，學(xué)生深入了解電磁測深方法技術(shù)的特點、原理和應(yīng)用條件。經(jīng)過教師的引導(dǎo)和總結(jié)，學(xué)生加深了對各種電磁測深方法的特色、施工方法和資料解釋技術(shù)以及局限性的了解，為以后的實際應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。將案例教學(xué)法引入電磁測深課程教學(xué)中，提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，獲得了較好的教學(xué)效果。

參考文獻：

[1]程勃.案例教學(xué)法應(yīng)用于“工程物探”課程教學(xué)的探索，教育教學(xué)論壇，2015（45）.

[2]程勃.在物探制圖課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神，科教導(dǎo)刊，2016，（35）.endprint