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《应用地球物理》实验课程教学细节设计
摘 要：《应用地球物理》理论课程涉及到大量的数学物理知识,使学生感觉枯燥,应用地球物理实验课程的加入,可通过理论和实验的结合,帮助学生巩固理论知识,提高学习效果.但《应用地球物理》实验课程具有仪器设备多、实验方法多、探测参数多等特点,学生对实验内容的掌握难度较大.对此,笔者在教学过程中进行了针对性的教学细节设计,采取了分组人数确定、实验前方案设计、组内工种轮换、设立学生导师、实验后交流总结等具体方案.通过以上方式,改变学生的角色,使学生不再是实验课程学习的被动接受者,而是变成主导者和评估者,激发学生的学习兴趣,提高教学效果.
关键词：应用地球物理；勘探地球物理；教学改革；实践教学
中图分类号：G642.423文献标志码：A文章编号：1674-9324（2018）44-0271-02
一、引言
地球物理学是用物理学的原理和方法,对地球的各种物理场分布及其变化进行观测,探索地球本体及近地空间的介质结构、物质组成、形成演化,研究与其相关的各种自然现象及变化规律的一门学科.应用地球物理学是地球物理学的一个重要分支,以地壳中各种岩、矿石间的物理性质差异为物质基础,通过观测和研究因岩、矿石物理性质差异而引起的地球物理场在空间上的局部变化,推断地下地质构造或岩、矿体的赋存状态.应用地球物理学是研究地球内部物质结构、运动规律的必要技术方法,是开展矿产资源、环境与灾害调查中的重要技术手段,是现代地质学理论不可缺少的技术支撑,是获取最佳地质勘查与经济效果的结合点.
《应用地球物理》课程是地球物理学专业重要的基础课程,但其理论课程内容涉及到大量的数学物理知识,有较多的复杂公式推导和偏微分方程求解,容易使学生感觉枯燥,产生对课程的厌倦心理.《应用地球物理》实验课程的加入,是对理论课程的重要辅助和补充,是帮助学生理论和实践紧密结合的重要途径.但《应用地球物理》实验课程具有如下特点：（1）涉及的仪器设备多.如浅层地震仪、探地雷达、高密度电法仪、瞬变电磁仪、质子磁力仪、重力仪等.（2）涉及的实验方法多.如地震反射波法、地震折射波法、地震映像方法、地震面波方法、不同探测频率的探地雷达方法、高密度电法、激发极化法、瞬变电磁法等.（3）涉及的探测参数多.如地下介质的弹性参数（地震波传播速度）探测、介电常数参数探测、电阻率参数探测、密度参数探测、磁化率参数探测等.
因此,《应用地球物理》实验课程不仅涉及的理论繁杂,而且仪器的操作复杂.实验过程要求学生对地球物理的各种理论知识熟练掌握,在实验时对各种方法要知其然和知其所以然.同时《应用地球物理》实验课程不是单个学生可独立完成的实验课程,对组内成员的工作分配和合作精神具有较高的要求.本文对《应用地球物理》实验课程中的实验教学环节进行了有益的改革探索,对教学方式进行细节设计,力争达到最佳的实验教学效果.
二、《应用地球物理》实验课程教学细节设计
1.最佳分组人数确定.各种地球物理仪器多携带较长的导线（如地震检波线、高密度电法导线等）,设备笨重,铺设需要较大的实验场地,测点移动时需学生合作同时移动电脑主机和导线,即《应用地球物理》实验课程不能由单个学生独立完成,而是需要多名学生的分工合作.这样的实验方式对分组成员的人数确定具有一定的要求.如人数太多,则学生在个别实验环节参与度不高,得到实际操作机会较少或没有,导致实验课程流于形式,达不到最佳的实验教学效果.如人数太少,则测点移动时整体设备的转移困难,导致实验无法正常进行.因此,在实验课程进行前,授课老师应和学生一起讨论每种实验方法的具体操作过程,启发学生自行确认最佳的分组人数,既保证实验的顺利完成,又保证每人的操作机会.
2.详尽的实验方案设计.进行每一种《应用地球物理》实验前,由各组成员协同进行具体的实验方案设计.如浅层地震方法实验中,根据测试剖面的特点、预采用的实验方法及收集的工区地质情况,具体确定测线的布置方向、检波器的间隔、炮点到第一个检波器的距离、时间采样间隔等参数；在高密度电法实验中,根据预想的探测深度确定使用电极的数目及电极间距等参数.授课老师随机抽取组内成员考核学生对实验主要目的、方法基本原理、实验区地质条件、仪器操作步骤及实验结果的处理流程和解释方法等各方面的掌握程度.通过这样的方式,进一步夯实学生对《应用地球物理》理论课程内容的掌握,并做到在实验过程中有的放矢,提高实验效果.
3.组内工种轮换.《应用地球物理》实验一般实验周期较长,如浅层地震方法、高密度电法中布线和收线需要花费大量时间.为提高实验效率,具体操作时多需组内成员分工合作.如利用浅层地震仪的实验,需要一些学生布设检波器、一些学生布置炮线和检波线、一些学生在电脑旁操作采集和处理软件.组员之间的分工合作可以保证实验的效率,但学生可能因为仅负责实验的某一具体环节而无法了解实验的全貌,导致对实验课程的掌握不够理想.为避免组内成员分工不同导致学生不能全面掌握实验的整个流程及操作细节,组内成员采用工种轮换制,保证每一学生熟悉所有实验环节的操作过程.
4.设立学生导师.传统的教学方式是老师对所有学生进行实验内容讲解,因实验时组内成员需协同进行,不可避免地会出现一些学生不认真听讲、依赖组内其他成员的现象.为此,提出“设立学生导师”的链式教学方式.在每种物探方法实验中,授课教师作为终极导师,挑选一名学生对其进行实验课程各个环节细致、全面的讲解,培训完成后该名学生成为导师,可自主挑选另一名学生对其进行培训,培训成功后另一名学生也成为导师,挑选自己的学生对其进行培训.依次进行下去,形成导师—学生的长链条.终极导师更多地起到督导的作用,每个学生都经历从学生到导师的角色转换,从学习的被动接受者到学习的主动传播者.每名学生在实验遇到困难时,只允许咨询自己的上级导师,在这个过程中产生紧张感和新鲜感,帮助学生端正学习态度,认真全面地掌握实验过程的每一环节.
5.实验后及时点评总结.每次实验课程均进行分组,不同的组进行不同的物探实验.针对每种物探方法,每组学生选择不同的测线,独立完成实验的设计、采集、处理和解释.实验课程结束后,采用PPT的形式进行汇报,针对同一工区不同组不同测线的观测及处理解释结果,组织学生进行对比分析.对各组学生在实验进行及后期处理解释中遇到的问题,授课老师积极引导,鼓励学生通过讨论提出自己的认识、看法和解决方案,培养学生养成独立思考解决问题的能力.
三、结论
《应用地球物理》实验课程是对学生理论知识掌握情况的试金石,是学生将理论课程中学到的内容学以致用的重要手段.但《应用地球物理》实验课程仪器设备多、实验方法多、探测参数多,学生对实验内容的掌握难度较大.对此,课程进行了一系列的教学细节设计.实验前组织学生进行最佳分组人数确定和实验方案设计,组内实验时采用工种轮换制,不同实验阶段及时交流总结,实验的整个过程采取学生导师制.通过以上方式,使学生参与到数据设计、采集、处理和解释的每一个环节中来,达到对课程内容和实验操作方式的全面了解；使学生变成主导者和评估者,责任心、荣誉感及学习兴趣大大增强,进而增强实验课程的实际教学效果.
参考文献：
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[2]傅容珊,刘斌.固体地球物理学基础[M],中国科学技术大学出版社,2009.
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[5]雷宛.工程与环境物探教程[M],地质出版社,2006.
DetailedDesignofExperimentTeachingof"AppliedGeophysics"
CHENGGu1,2
(1.SchoolofEarthSciencesandEngineering,SunYat-SenUniversity,Guangzhou,Guangdong510275,China;2.GaungdongProvincialKeyLaboratoryofMineralResources&GeologicalProcesses,Guangzhou,Guangdong510275,China)
Abstract:Thetheorypartof"AppliedGeophysics"curriculuminvolvesalotofknowledgeaboutmathematicsandphysics,itwillmakestudenteelboringinlearningprocess.Joiningoftheexperimentpartof"AppliedGeophysics"curriculummayhelpstudentstoconsolidatethetheoreticalknowledgethroughthecombinationoftheoryandexperiment,andthereforeimprovethelearningeffect.However,theexperimentalcourseofAppliedGeophysicsinvolveanyexperimentalinstruments,manyexperimentalmethodsandmanydetectionparameters,itisdifficultforstudentstomastertheexperimentalcontents.Inthisregard,theauthordesignedtheaimingteachingdetailsandtakemeasuressuchasdeterminingoptimumpersonalnumberwithingroup,designingoptimumexperimentscheme,rotatingjobpositionwithingroup,establishingstudenttutor,in-timesummingupafterexperiment.Throughtheaboveways,changingthestudents´roleromthepassiverecipientstothedominantinthelearningprocessofexperimentalcourse,thusimprovingtheteachingeffectivenessofexperimentalcourse.
Keywords:appliedgeophysics;explorationgeophysics;educationalreform;experimentalteaching
课程教学论文范文结:
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