丁彥禮，熊 彬，程 勃，羅潤林

桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541004

基于社會需求的物探制圖類課程教學(xué)內(nèi)容改革研究

丁彥禮，熊 彬，程 勃，羅潤林

桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541004

本文針對我?？辈榧夹g(shù)與工程專業(yè)近年社會需求的變化、物探制圖類課程教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問題，探討對“物探制圖”、“3S技術(shù)集成”、“地理信息系統(tǒng)及在物探中的應(yīng)用”和“遙感地質(zhì)學(xué)”等課程的整合與優(yōu)化，并提出注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式。

勘查技術(shù)與工程；物探制圖；教學(xué)內(nèi)容；社會需求

exploration technology and engineering; geophysical mapping; teaching content; social demands

地球物理勘探工作可以用 12個(gè)字來進(jìn)行概括[1]，即數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、資料解釋，在這三個(gè)階段的實(shí)施過程中都需要繪制大量的、多樣的物探圖件來支持。所以，合理與有效的成圖以及利用數(shù)據(jù)圖件綜合解譯等知識性、實(shí)踐性和邏輯性相融合的能力，是每一個(gè)高級工程技術(shù)人才必備的能力。為了培育這種能力，高質(zhì)量的物探制圖課程是必不可少的。

然而，目前我校物探制圖類課程結(jié)構(gòu)不太合理，存在各種交叉和重復(fù)現(xiàn)象，特別是在教學(xué)內(nèi)容方面，分類不夠優(yōu)化，并且對物探應(yīng)用技術(shù)的覆蓋不夠全面，不能適應(yīng)社會需求。為此，筆者基于社會需求的變化和從學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的角度出發(fā)，探討物探制圖類課程教學(xué)內(nèi)容的整合與優(yōu)化，提升教學(xué)內(nèi)容的精準(zhǔn)度，滿足行業(yè)需求。

一、勘查技術(shù)與工程專業(yè)特點(diǎn)

勘查技術(shù)與工程專業(yè)是教育部在1998年重新調(diào)整專業(yè)目錄時(shí)新設(shè)置的寬口徑本科專業(yè)，該專業(yè)以地質(zhì)學(xué)、應(yīng)用地球物理學(xué)、巖土鉆掘工程學(xué)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)學(xué)習(xí)勘查技術(shù)與工程專業(yè)基礎(chǔ)知識和實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐技能，全面系統(tǒng)地接受工程師的基本訓(xùn)練。根據(jù)中國科學(xué)評價(jià)研究中心（RCCSE）、武漢大學(xué)中國教育質(zhì)量評價(jià)中心聯(lián)合中國科教評價(jià)網(wǎng)發(fā)布的《2016 年中國大學(xué)及學(xué)科專業(yè)評價(jià)報(bào)告》顯示，目前全國有 39 所高校設(shè)置了勘查技術(shù)與工程專業(yè)，各個(gè)高校根據(jù)其原有專業(yè)基礎(chǔ)和歷史傳承，并基于學(xué)生就業(yè)市場細(xì)分優(yōu)勢，培養(yǎng)方向主要有石油物探（測井）、礦產(chǎn)物探、工程物探、地質(zhì)勘察等，基本上都是以培養(yǎng)高級工程技術(shù)人才為培養(yǎng)目標(biāo)。所以，該專業(yè)的人才培養(yǎng)必須注重動手能力和工程實(shí)踐能力。

桂林理工大學(xué)勘查技術(shù)與工程專業(yè)（物探方向）是學(xué)校的傳統(tǒng)優(yōu)勢專業(yè)，已有近 30 年的歷史，為廣西唯一的應(yīng)用地球物理及勘查技術(shù)類專業(yè)[2]，1978年開始實(shí)行本科教育，1993年獲碩士學(xué)位授予權(quán)，2009年被教育部評為特色專業(yè)。本專業(yè)從過去單一的有色金屬礦產(chǎn)勘探發(fā)展到現(xiàn)在以有色金屬礦產(chǎn)勘探和工程物探為主的綜合物探勘查，并且一直把培養(yǎng)高級工程技術(shù)人才作為專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。然而，在當(dāng)前人才競爭激烈、就業(yè)壓力逐年增大的形勢下，如何培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的專業(yè)人才，提高學(xué)生的競爭力，需要我們堅(jiān)持持續(xù)改進(jìn)理念，全面提升教學(xué)質(zhì)量。

二、物探制圖類課程概況和現(xiàn)狀

1. 物探制圖類課程歷史演變

物探制圖是地球物理勘探制圖的簡稱，是勘查技術(shù)與工程專業(yè)（物探）專業(yè)課程體系的重要組成部分。我?？辈榧夹g(shù)與工程（物探）自1978年招收第一屆本科生開始就開設(shè)了相應(yīng)的制圖課程。隨著計(jì)算機(jī)軟技術(shù)的進(jìn)步和普及，物探制圖類課程也隨之進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，以適應(yīng)專業(yè)技術(shù)的發(fā)展和工程實(shí)踐的需要。表1列出了自設(shè)置勘查技術(shù)與工程專業(yè)以來，我校物探制圖類課程的演變情況。

從表1可以看出，自從1998年教育部重新調(diào)整專業(yè)目錄新設(shè)置勘查技術(shù)與工程專業(yè)以后，我校勘查技術(shù)與工程專業(yè)（物探）物探制圖課程在2007年以前主要以CAD制圖為主；2004～2007年，雖然開設(shè)了3S技術(shù)集成和地理信息系統(tǒng)這兩門課，但主要以講解3S的基本理論和方法為主，沒有講解在地球物理中如何應(yīng)用3S技術(shù)；2007年以后，物探專業(yè)教研室全面接手了物探制圖、地理信息系統(tǒng)和3S技術(shù)集成等課程，才完全使這些涉及物探制圖類的課程從地球物理勘探應(yīng)用的出發(fā)點(diǎn)制定教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。

2. 物探制圖類課程現(xiàn)狀

目前，我校涉及物探制圖的課程有“物探制圖”、 “3S技術(shù)集成”和“地理信息系統(tǒng)及在物探中的應(yīng)用”三門課程。但是，這三門課程在教學(xué)內(nèi)容方面分類不夠優(yōu)化，理論描述性內(nèi)容過多，工程實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容不足，并且存在交叉和重復(fù)等現(xiàn)象。

（1）“物探制圖”課程分析。

“物探制圖”目前教學(xué)內(nèi)容以CAD制圖為主，以Surfer和Grapher繪制地球物理平面圖和剖面圖為輔的教學(xué)內(nèi)容。講解的制圖知識主要以工程物探制圖為主，而當(dāng)前礦產(chǎn)勘探以MAPGIS制圖為主，教學(xué)內(nèi)容覆蓋不夠全面。所以，該課程名稱與教學(xué)內(nèi)容不相符，教學(xué)內(nèi)容不能包含物探制圖應(yīng)該涉及的廣度。

（2）“3S技術(shù)集成”課程分析。

“3S技術(shù)集成”目前教學(xué)內(nèi)容以3S技術(shù)基礎(chǔ)及在地質(zhì)和地球物理中的應(yīng)用為主。但是，這其中講到的3S技術(shù)基礎(chǔ)內(nèi)容又與本專業(yè)開設(shè)的“遙感地質(zhì)學(xué)”和“地理信息系統(tǒng)在物探中的應(yīng)用”兩門課程內(nèi)容存在沖突和重復(fù)，涉及集成制圖方面的內(nèi)容與“物探制圖”、 “地理信息系統(tǒng)在物探中的應(yīng)用”也存在重復(fù)現(xiàn)象，課程體系和結(jié)構(gòu)不合理，一直協(xié)調(diào)不太好，造成教學(xué)效果不理想。

（3）“地理信息系統(tǒng)及在物探中的應(yīng)用”課程分析。

表1 勘查技術(shù)與工程專業(yè)（物探）物探制圖類課程演變情況

“地理信息系統(tǒng)及在物探中的應(yīng)用”目前教學(xué)內(nèi)容以MAPGIS制圖為主，主要講解礦產(chǎn)勘探領(lǐng)域各種圖件繪制的方法和步驟，是物探制圖在礦產(chǎn)物探方面的體現(xiàn)。

所以，綜合這三門課程的歷史和現(xiàn)狀來看，教學(xué)內(nèi)容方面還是比較散亂，系統(tǒng)性較差，必須進(jìn)行相應(yīng)的整合和優(yōu)化，才能有效提高教學(xué)質(zhì)量。

三、基于社會需求的教學(xué)內(nèi)容整合優(yōu)化

（一）社會需求分析

在對專業(yè)課程體系進(jìn)行改進(jìn)和對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化的時(shí)候，必須考慮社會需求，考慮本校畢業(yè)生的就業(yè)優(yōu)勢，特別是在近幾年就業(yè)形勢逐漸嚴(yán)峻的情況下，緊緊圍繞“基礎(chǔ)性、實(shí)踐性、能力性、創(chuàng)新性”培養(yǎng)目標(biāo)，課程設(shè)置結(jié)合專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域和社會的實(shí)際需要，妥善處理社會需求多樣性、多變性和教學(xué)工作相對穩(wěn)定的關(guān)系[3]。

因此，筆者結(jié)合本專業(yè)就業(yè)情況和問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近十多年來，我校畢業(yè)生從業(yè)方向主要是在金屬礦產(chǎn)物探、工程物探、質(zhì)量檢測（主要指道路檢測、橋梁檢測、隧道檢測、建設(shè)質(zhì)量檢測等無損檢測方法）和管線探測（包括金屬和非金屬地下管線）方向，同時(shí)部分校友在進(jìn)行物探工作的同時(shí)，還從事與物探相關(guān)的工程勘察、地質(zhì)與地球化學(xué)勘查等工作。另外，在問卷調(diào)查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析了本校畢業(yè)校友從事的工作方向隨時(shí)間的變化關(guān)系，通過分析發(fā)現(xiàn)：

（1）我校畢業(yè)生在2008 級以后（如圖1），伴隨著國際、國內(nèi)宏觀經(jīng)濟(jì)的持續(xù)疲軟，地礦經(jīng)濟(jì)結(jié)束了高速增長之勢，地勘單位的發(fā)展也隨著地礦經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)冷而顯露出眾多困難和問題[4]，在礦產(chǎn)物探方向，校友的從業(yè)比例（注：從業(yè)比例是指當(dāng)屆校友從事該方向工作的人數(shù)占參與調(diào)查的當(dāng)屆校友人數(shù)的比例，從業(yè)方向調(diào)查選項(xiàng)為多選）逐年下降。

圖1 礦產(chǎn)物探和工程物探從業(yè)比例變化

（2）對于工程物探方向，從業(yè)比例雖然震蕩較大（如圖1），但總體來說比較穩(wěn)定，基本保持在30%左右。

（3）從圖2 來看，畢業(yè)生在質(zhì)量檢測和管線探測方向的從業(yè)不太穩(wěn)定，特別是2003級和2005級，接受調(diào)查的校友中沒有人從事質(zhì)量檢測和管線探測相關(guān)方面工作，2009 級以后，校友在質(zhì)量檢測和管線探測方向的從業(yè)比例有穩(wěn)步提高的趨勢，說明在這兩個(gè)方向的就業(yè)有較大增長。

圖2 質(zhì)量檢測和管線探測從業(yè)比例變化

因此，基于專業(yè)社會需求的多樣性和多變性，在整合和優(yōu)化制圖課程教學(xué)內(nèi)容的時(shí)候，應(yīng)根據(jù)校友從業(yè)變化的特點(diǎn)，在保持我校勘查技術(shù)與工程專業(yè)以有色金屬礦產(chǎn)勘探和工程物探為主的綜合物探勘查基礎(chǔ)上，適當(dāng)注重質(zhì)量檢測和管線探測相關(guān)方面的制圖能力培養(yǎng)，保持課程的持續(xù)改進(jìn)，以適應(yīng)社會需求變化和工程教育培養(yǎng)理念。

（二）課程整合與教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化探討

基于物探制圖類課程現(xiàn)狀及當(dāng)前存在的課程內(nèi)容不合理問題，必須對課程進(jìn)行整合。因此，基于社會需求和知識結(jié)構(gòu)的相關(guān)性，初步探討制訂了下面的整合方案。

1.設(shè)立“3S技術(shù)與應(yīng)用”課程

取消“遙感地質(zhì)學(xué)”、“3S技術(shù)集成”和“地理信息系統(tǒng)及在物探中的應(yīng)用”三門課程，重新整合成“3S技術(shù)與應(yīng)用”一門課程，內(nèi)容以基本理論和基本方法為主，脫離制圖范疇，把所有涉及制圖的內(nèi)容集成到物探制圖課程中去。整合后的“3S技術(shù)與應(yīng)用”根據(jù)專業(yè)課程體系綜合考慮，設(shè)置40個(gè)課時(shí)。具體課程內(nèi)容整合優(yōu)化如下：

（1）遙感地質(zhì)學(xué)部分主要內(nèi)容。

遙感基礎(chǔ)：介紹遙感系統(tǒng)的基本原理、遙感數(shù)據(jù)的獲取、傳輸機(jī)理、成像規(guī)律等，并從高光譜遙感、熱紅外遙感、微波遙感三個(gè)方面來講述遙感信息的特點(diǎn)和發(fā)展。

遙感分析方法：簡要介紹遙感研究中的新方法和新進(jìn)展，簡要講解遙感圖像分析、數(shù)字圖像處理、遙感綜合分析方法和定量遙感等，對于感興趣的同學(xué)可以設(shè)置一些研究型的小課題進(jìn)行深入研究和探討。

遙感地質(zhì)應(yīng)用：采用理論、方法和實(shí)例相結(jié)合的形式，選擇國內(nèi)外或本校遙感課題組的典型應(yīng)用實(shí)例，從區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、礦山開發(fā)監(jiān)測、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查等多個(gè)方面進(jìn)行講述。

（2）全球定位系統(tǒng)部分主要內(nèi)容。

GPS基本原理：簡單介紹GPS的基本構(gòu)成、定位原理、定位方法和定位誤差等。

GPS定位技術(shù)在地質(zhì)和地球物理中的應(yīng)用：介紹在地質(zhì)和地球物理工作中常用的GPS設(shè)備、功能和使用方法，重點(diǎn)介紹GPS坐標(biāo)轉(zhuǎn)換校正方法及在地質(zhì)和地球物理制圖中的常用知識。

（3）地理信息系統(tǒng)部分主要內(nèi)容。

GIS的基本理論：介紹地理信息系統(tǒng)的基本概念、研究途徑和發(fā)展?fàn)顩r，空間數(shù)據(jù)的基本特征、類型、拓?fù)潢P(guān)系及表示方法，空間數(shù)據(jù)處理的概念和基本方法，空間分析基本方法等。

GIS的開發(fā)平臺：引導(dǎo)性講解GIS開發(fā)和應(yīng)用的幾個(gè)常用平臺，如ARCGIS、MAPINFO和MAPGIS等。

GIS在地質(zhì)和地球物理中的應(yīng)用：GIS在地質(zhì)與地球物理制圖中的應(yīng)用，GIS在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測中的應(yīng)用，GIS在勘探資料管理中的應(yīng)用，GIS在礦產(chǎn)資源的評價(jià)與預(yù)測中的應(yīng)用等。

2.整合和優(yōu)化“物探制圖”課程

目前的“物探制圖”課程內(nèi)容主要以CAD制圖為主，以Surfer和Grapher繪制地球物理平面圖和剖面圖為輔，并且僅涉及工程物探方面的制圖，內(nèi)容不夠全面，知識點(diǎn)覆蓋度不夠。整合和優(yōu)化后內(nèi)容覆蓋工程物探、礦產(chǎn)勘查、質(zhì)量檢測、管線探測、工程勘察、地質(zhì)和地球化學(xué)制圖等內(nèi)容。整合后的“物探制圖”設(shè)置60個(gè)課時(shí)。具體課程內(nèi)容整合優(yōu)化如下。

（1）各種圖件的制作規(guī)范。

（2）CAD制圖部分：基于工程物探、質(zhì)量檢測和管線探測工程實(shí)例，講解CAD基本功能和基本命令，常用圖形繪制方法與步驟，CAD框架下各種物探圖件的設(shè)計(jì)及制圖方法。

（3）Surfer和Grapher軟件部分：Sufer繪制各種平面圖和立體效果圖的方法，Grapher繪制各種剖面圖的方法，Surfer和Grapher軟件與CAD集成方法；相關(guān)制圖內(nèi)容以物探工程實(shí)例數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。

（4）MAPGIS制圖部分：MAPGIS軟件的基本功能和基本繪圖操作，繪制地球物理和地球化學(xué)相關(guān)圖件的基本方法和步驟，繪制相關(guān)地質(zhì)圖件方法和步驟，MAPGIS與CAD等其他軟件的集成繪圖，SECTION軟件（基于MAPGIS平臺二次開發(fā)的軟件）繪制地質(zhì)、地球物理和鉆探圖件的方法和步驟。

（5）工程勘察制圖部分：以相關(guān)工程勘察制圖平臺為基礎(chǔ)，簡要講解工程勘察相關(guān)圖件的制作和目的。

四、物探制圖教學(xué)方法思考

對于新整合的“物探制圖”課程來說，教學(xué)內(nèi)容相對來說比較多，覆蓋工程物探、礦產(chǎn)勘查、質(zhì)量檢測、管線探測、工程勘察、地質(zhì)和地球化學(xué)制圖等，內(nèi)容涵蓋制圖基本理論、軟件基本操作、制圖詳細(xì)步驟和物探制圖規(guī)范等全方位的內(nèi)容。針對如此多的內(nèi)容，如果按照常規(guī)的“以課堂講座為基本組織形式的講授法”授課是很難有效完成教學(xué)任務(wù)的。

所以，必須轉(zhuǎn)變觀念，探索和組織注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式，并開發(fā)相應(yīng)的課程資源。目前，基于本專業(yè)現(xiàn)在開設(shè)的“物探制圖”、“地理信息系統(tǒng)及在物探中的應(yīng)用”課程的教學(xué)實(shí)踐以及借鑒其他高校相關(guān)制圖課程的研究實(shí)踐[5-6]，進(jìn)行了以下幾種教學(xué)模式和教學(xué)方法的探索和實(shí)踐。

（1）基于我校與清華大學(xué)教育研究院教育技術(shù)研究所聯(lián)合開發(fā)的“網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺”為載體，探索和實(shí)踐了“物探制圖”和“地理信息系統(tǒng)及在物探中的應(yīng)用”課程的在線輔助教學(xué)，開展基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，合理和有效利用面對面的課堂交流時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)方式的革新，提高授課效率。

（2）開發(fā)和制作了基于制圖知識點(diǎn)和實(shí)例圖形操作步驟的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)教程和微課資源，嘗試把基礎(chǔ)制圖知識和物探相關(guān)制圖規(guī)范模塊化和可視化，提供課下學(xué)生預(yù)習(xí)和自學(xué)的基礎(chǔ)資源，以促進(jìn)課堂授課效率的提高。

（3）整合和優(yōu)化一些物探不同勘探方法和目的實(shí)際工程項(xiàng)目，開發(fā)相應(yīng)的研究小課題，使教學(xué)內(nèi)容不局限于書本和課堂，學(xué)生可以根據(jù)各自的情況、興趣和愛好，選擇不同的學(xué)習(xí)對象和重點(diǎn)，并可以對所選擇的對象和重點(diǎn)開展深入的學(xué)習(xí)。

（4）基于網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺、微課資源和研究小課題，探索和實(shí)踐了多樣化教學(xué)形式，如網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)、個(gè)人獨(dú)立研究、小組合作課題、集體討論以及以學(xué)生為主體的制圖新技巧簡短報(bào)告等多種形式，不但提高了課堂授課效率，還增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和探究精神。

總之，通過建立覆蓋全面的課外自學(xué)課程資源和渠道，并探索有趣和有效的教學(xué)組織，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)和參與興趣，提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，實(shí)現(xiàn)“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)，才能在有限的教學(xué)學(xué)時(shí)內(nèi)有效完成預(yù)期教學(xué)目標(biāo)，并保證教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

五、結(jié)束語

物探制圖是整個(gè)物探工作中的重要環(huán)節(jié)，實(shí)踐性要求較強(qiáng)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)社會需求來設(shè)置相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容。而我?？辈榧夹g(shù)與工程專業(yè)（物探）近年從業(yè)方向覆蓋工程物探、礦產(chǎn)勘查、質(zhì)量檢測、管線探測、工程勘察、地質(zhì)和地球化學(xué)等多個(gè)方向，必須針對畢業(yè)生當(dāng)前和未來發(fā)展方向來設(shè)置相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容才有意義。因此，基于社會需求變化，不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，注重教學(xué)內(nèi)容的實(shí)踐性和學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，才能有效提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，提高學(xué)生就業(yè)競爭力。

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G642

A

1006-9372（2017）02-0060-05

2016-05-19。

廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項(xiàng)目（2015JGB240）；桂林理工大學(xué)校級教改工程立項(xiàng)項(xiàng)目（2014A27）；桂林理工大學(xué)勘查技術(shù)與工程國家級特色專業(yè)建設(shè)項(xiàng)目（TS11672）。

丁彥禮，男，副教授，主要從事工程與環(huán)境地球物理的教學(xué)和科研工作。

投稿網(wǎng)址： www.chinageoeducation.net.cn 聯(lián)系郵箱：bjb3162@cugb.edu.cn

丁彥禮，熊彬，程勃，等.基于社會需求的物探制圖類課程教學(xué)內(nèi)容改革研究[J].中國地質(zhì)教育，2017，26（2）：60-64.

Title：Research of Teaching Content Reform for Geophysical Mapping Courses Based on Social Demands

Author(s):DING Yan-li, XIONG Bin, CHENG Bo, LUO Run-lin