楊海燕， 鄧居智， 湯洪志， 方根顯

（東華理工大學(xué)核工程與地球物理學(xué)院，江西撫州 344000）

地球物理勘探專業(yè)的專業(yè)課程學(xué)習多建立在扎實的先修理論課程基礎(chǔ)上，專業(yè)課程主要介紹方法原理、技術(shù)流程和資料處理與解釋方法等，而無論方法原理還是資料解釋都要對地球物理場理論充分理解并能熟練應(yīng)用。因此，地球物理場理論（簡稱“場論”）課程在該專業(yè)課程體系中的重要性不言而喻。場論課程運用數(shù)學(xué)和物理學(xué)方法來研究客觀的引力場、穩(wěn)定電場、穩(wěn)定磁場和時變電磁場的性質(zhì)、規(guī)律和計算方法，提高運用數(shù)學(xué)和物理知識分析、研究相關(guān)地球物理問題的能力。理論課程教學(xué)往往與枯燥乏味相伴，一味地注重教學(xué)內(nèi)容本身而忽略該類課程教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革和創(chuàng)新，勢必會削弱學(xué)生的學(xué)習積極性和學(xué)習興趣，難以達到課程的教學(xué)目標。因此，在恪守教學(xué)大綱的前提下，堅持與時俱進的思維模式，在教學(xué)方法和教學(xué)手段方面進行改革和創(chuàng)新，對提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果均具有重要意義。

1 基礎(chǔ)理論課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題

場論課程是一門重要的專業(yè)理論基礎(chǔ)課，根據(jù)教學(xué)大綱要求，通過本課程的學(xué)習應(yīng)使學(xué)生掌握穩(wěn)定場和時變場的基本性質(zhì)、典型分析方法等，能運用數(shù)學(xué)和物理方法分析和處理一些典型場的邊值問題，并對穩(wěn)定場和時變場的整體理論有比較完整的認識，為學(xué)習后續(xù)專業(yè)課程及地球物理方法實踐打下基礎(chǔ)。場論課程為全理論教學(xué)，在整學(xué)期課堂教學(xué)中，除概念描述和例題分析外，公式推導(dǎo)占據(jù)了課堂的大部分時間。多數(shù)公式推導(dǎo)過程都是必要的，如穩(wěn)定場有源無旋證明，偶極子場解析解推導(dǎo)與分析，以及由麥克斯韋方程組推導(dǎo)波動方程的過程等［1－3］。這類推導(dǎo)除展示矢量場公式的使用外，主要還是教授學(xué)生地球物理場具體問題的分析方法以及解的特征，進而啟發(fā)其進行抽象思維和邏輯推理的能力。

實現(xiàn)擬定的教學(xué)目標除與教師的課前準備和課堂教學(xué)能力有關(guān)外，還與學(xué)生是否具有濃厚的學(xué)習興趣相關(guān)，尤其以教師和學(xué)生之間建立的有效互動以及教與學(xué)之間的同步性最為重要。教學(xué)過程中常常遇到的問題，主要有以下幾方面。

（1）學(xué)習積極性有待提高。教師在講授場論課程前細致的準備工作是必需的，不僅要對各個繁瑣公式的推導(dǎo)過程十分理解，還要對各個公式之間的聯(lián)系、公式的數(shù)學(xué)與物理意義、以及將來在相應(yīng)專業(yè)課程中的應(yīng)用環(huán)節(jié)充分掌握，還需要對課堂的講解過程進行合理安排。學(xué)生則需要做到課前預(yù)習，課堂上保持注意力集中，課后復(fù)習。因此，任課教師與學(xué)生都需要保持教學(xué)與學(xué)習的積極性。

（2）理論知識點與專業(yè)課程的聯(lián)系有待加強。場論課程為后期開設(shè)的專業(yè)課程服務(wù)，該課程開設(shè)于專業(yè)課程之前。部分課程內(nèi)容與專業(yè)課知識聯(lián)系緊密，結(jié)合專業(yè)課知識講授該部分內(nèi)容勢必產(chǎn)生較好的教學(xué)效果，但大多數(shù)學(xué)生對專業(yè)理論知之甚少，因而無法產(chǎn)生預(yù)期共鳴。

（3）學(xué)生成績差異有待縮短。學(xué)習場論課程需要先修的課程主要有高等數(shù)學(xué)、矢場分析、大學(xué)物理以及數(shù)學(xué)物理方程等，學(xué)生對先修課程的掌握程度直接關(guān)系到場論課程的學(xué)習效果，進而也會影響到其后專業(yè)課程的學(xué)習。部分學(xué)生對高等數(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)物理方程等難度較高的課程掌握程度不足，進而在場論課程學(xué)習中力不能及，因此在教學(xué)過程中對相應(yīng)內(nèi)容的深度講解，在關(guān)鍵問題分析中復(fù)習先修課程的相應(yīng)知識點都會對該課程教學(xué)產(chǎn)生積極效果。

（4）課堂氛圍有待調(diào)整。教與學(xué)的課堂互動是檢驗多數(shù)課程課堂教學(xué)效果的標準之一，場論這門純理論課程也不例外，但互動效果有待提高。其原因主要與該課程的知識內(nèi)容有關(guān)，課程的概念講解、公式推導(dǎo)與分析占據(jù)了大量的教學(xué)時間，從公式本身開展互動難以取得較好的效果，若以思維發(fā)散方式互動反而較好，如由穩(wěn)定電場的性質(zhì)推測或比較穩(wěn)定磁場的性質(zhì)等知識點上進行互動。

2 課程教學(xué)改革

2．1 多媒體的合理使用

多媒體是現(xiàn)代化教學(xué)的必備手段，也是豐富教學(xué)內(nèi)容、提高教學(xué)效果的優(yōu)選策略之一，但在基礎(chǔ)理論課程教學(xué)中則需要合理使用。多數(shù)基礎(chǔ)理論課程內(nèi)容涉及的公式推導(dǎo)、概念表述等以板書方式為佳，采用多媒體教學(xué)反而不能起到印象深刻、邏輯合理的教學(xué)目的。在場論課程若干教學(xué)內(nèi)容中可適當穿插多媒體以提高教學(xué)效果，舉例如下。

在時變電磁場一章中，在完成偶極子輻射場遠區(qū)解和近區(qū)解公式推導(dǎo)后，對偶極子場特征的分析過程即可采用多媒體方式。用多媒體課件或flash動畫展示偶極子各參數(shù)變化時電場和磁場隨時間的變化曲線，分析觀察點位于偶極子中心、軸線上和平面上不同位置時的電磁場曲線特征，進而由此闡述地球物理方法發(fā)射—接收裝置的物理特點與接收信息的響應(yīng)特征［4］。此外，對遠區(qū)場和近區(qū)場特征的比較以及與其對應(yīng)的遠區(qū)和近區(qū)地球物理資料的適用范圍等均可納入討論。由此建立起單一的數(shù)學(xué)公式與豐富的圖片信息以及專業(yè)內(nèi)容之間的聯(lián)系，加深學(xué)生對偶極子場的理解，提高其學(xué)習興趣。

2．2 科學(xué)研究與基礎(chǔ)理論課程的有效結(jié)合

基礎(chǔ)研究類科研項目（如國家自然科學(xué)基金、省自然科學(xué)基金等）涉及大量的理論研究內(nèi)容，地球電磁學(xué)或勘探地球物理學(xué)領(lǐng)域的科研內(nèi)容多著眼于對原有理論成果的發(fā)展和創(chuàng)新，或以原有成果為基礎(chǔ)對方法技術(shù)和觀測成像系統(tǒng)的改進和建立。創(chuàng)新性的科研成果多為大量基礎(chǔ)理論內(nèi)容的發(fā)展，其研究過程勢必涉及相應(yīng)學(xué)科的基本理論與性質(zhì)，由此便可建立復(fù)雜的科研內(nèi)容與相應(yīng)的基礎(chǔ)理論課程之間的聯(lián)系，進而為學(xué)生參與科研創(chuàng)造契機。

鼓勵和邀請學(xué)生積極參與科學(xué)研究的主要目的不是為了獲得創(chuàng)新性的研究成果，而是使學(xué)生在參與科研的過程中驚訝于簡單電磁場理論的復(fù)雜應(yīng)用和單一電磁場問題的綜合分析，進而拓展學(xué)生的理論知識視野，建立理論基礎(chǔ)課程的學(xué)習信心，提高學(xué)習積極性［5］。以作者單位為例，現(xiàn)有的多個國家自然科學(xué)基金項目中的三個項目的研究內(nèi)容均與電磁場理論相關(guān)，其研究過程必然涉及麥克斯韋方程組和電磁波在導(dǎo)電介質(zhì)中的輻射與傳播，而該部分內(nèi)容正是場論課程的知識核心。因此，可在場論教學(xué)過程中結(jié)合本部分科學(xué)研究內(nèi)容，鼓勵學(xué)生以自修形式學(xué)習和探索該內(nèi)容的后續(xù)發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的科研思維，實現(xiàn)基礎(chǔ)理論課程與科學(xué)研究內(nèi)容的結(jié)合。

2．3 課堂形式的適當調(diào)整

教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)手段的改革與創(chuàng)新均以由其產(chǎn)生的教學(xué)效果為衡量標準，因此學(xué)生的知識獲取程度是教學(xué)內(nèi)容的核心與教學(xué)改革的出發(fā)點。在教學(xué)大綱的指導(dǎo)下靈活調(diào)整課堂形式，使學(xué)生在每節(jié)課中學(xué)到更多的知識也是教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分。

傳統(tǒng)的理論課課堂教學(xué)以教師講述為主，其間偶爾進行提問式互動，這種互動對課堂秩序能產(chǎn)生一定效果，但對全體學(xué)生的學(xué)習熱情和學(xué)習積極性幫助有限。基于此，考慮將學(xué)生講學(xué)納入課堂教學(xué)范圍，即在90或100分鐘的教學(xué)過程中分配20至30分鐘由學(xué)生上臺講述，所講述內(nèi)容在前一次或前幾次課中提前安排，隨著課程進展由學(xué)生預(yù)習并熟練該部分內(nèi)容，以便在規(guī)定時間內(nèi)完成授課，學(xué)生授課完成后由任課教師補充。為調(diào)動學(xué)生學(xué)習積極性，參與授課的學(xué)生兼顧優(yōu)良中差，且以鼓勵成績差的學(xué)生授課為主。這樣，被動學(xué)習與主動學(xué)習結(jié)合，理論教學(xué)與課堂互動結(jié)合，教師授課與學(xué)生授課結(jié)合，改變了理論課程教學(xué)的沉悶，提高了學(xué)生學(xué)習的積極性，使不同成績的學(xué)生分別有了展示學(xué)習成果的舞臺，也使學(xué)生有了教學(xué)體驗，拉近了教師與學(xué)生的距離。

3 預(yù)期改革成果

通過教學(xué)改革一系列措施的執(zhí)行，期待實現(xiàn)如下主要成果:

（1）改變理論課程課堂氣氛，使理論課程富有知識性、趣味性、探索性;

（2）提高學(xué)生學(xué)習信心與學(xué)習積極性，變被動接受為主動學(xué)習;

（3）實現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)手段與現(xiàn)代化教學(xué)手段的有效結(jié)合，探索以多媒體教學(xué)為輔、板書教學(xué)為主的理論課程綜合教學(xué)方法;

（4）探索教師授課與學(xué)生講解相結(jié)合的新式理論課課堂教學(xué)形式，構(gòu)建氛圍濃郁、可接受性強的師生公共講臺;

（5）追求理論課程與科學(xué)研究相結(jié)合的啟發(fā)式、探索式教學(xué)模式，在基礎(chǔ)科學(xué)研究環(huán)境下實現(xiàn)理論課程的內(nèi)容延拓和理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)理念。

4 結(jié)論

物探專業(yè)理論課程在專業(yè)體系中具有承前啟后的作用，理論課程的改革措施以學(xué)生主動性學(xué)習直至對理論內(nèi)容的深刻理解為依據(jù)。將現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備合理地融入傳統(tǒng)教學(xué)形式中，并在理論課堂中實現(xiàn)嚴肅與活潑的統(tǒng)一、主動與被動的結(jié)合是理論課程教學(xué)改革的重要環(huán)節(jié)。而結(jié)合科學(xué)研究充分延拓理論課程內(nèi)容則增強了學(xué)生學(xué)習的主動性與積極性。部分改革措施屬探索性方法，改革過程嚴格遵守教學(xué)大綱和教學(xué)規(guī)范，教師對教學(xué)計劃的完成程度，學(xué)生對課程內(nèi)容的理解程度均是檢驗探索成敗的標準。

［1］莫憾，鄧居智．場論［M］．北京:原子能出版社，2006．

［2］鄧居智，莫憾．場論解題指南［M］．北京:原子能出版社，2007．

［3］薛琴訪．場論［M］．北京:地質(zhì)出版社，1978．

［4］喬松，周錳鈺，白朗．勘探電磁場論［M］．徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1991．

［5］饒黃云．“電磁場與電磁波”課程的教學(xué)研究［J］．東華理工大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版，2010（1）:71-73．