海洋科學(xué)專業(yè)《地震勘探原理》課程教學(xué)改革探索

謝輝　石紅才　蒲曉強(qiáng)

【摘 要】《地震勘探原理》是廣東海洋大學(xué)海洋科學(xué)（海洋地質(zhì)方向）專業(yè)的專業(yè)限選課，理論性強(qiáng)，內(nèi)容抽象，公式繁多，學(xué)習(xí)難度大。如何在有限的學(xué)時(shí)里讓學(xué)生掌握本門課程的精髓是所有任課教師的第一要?jiǎng)?wù)。近年來，筆者對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段以及考核制度等方面進(jìn)行了一些改革和探索，取得了良好的教學(xué)效果，受到了廣泛的好評(píng)。

【關(guān)鍵詞】海洋科學(xué);《地震勘探原理》;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)： P631.4-4;G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）19-0134-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.064

由海洋大國(guó)逐漸轉(zhuǎn)變成海洋強(qiáng)國(guó)是我國(guó)必然的發(fā)展趨勢(shì)。因此，為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展需要，很多高校紛紛設(shè)立了海洋學(xué)院。廣東海洋大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我校”）是廣東省人民政府和國(guó)家海洋局共建的省屬重點(diǎn)建設(shè)大學(xué)，具有“學(xué)士、碩士、博士”完整學(xué)位授權(quán)體系，屬于廣東高水平大學(xué)建設(shè)范圍的高校。我校在2007年建立了海洋科學(xué)專業(yè)，2009年成立了海洋與氣象學(xué)院，并在2013年獲得了海洋科學(xué)一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)。我校海洋科學(xué)（海洋地質(zhì)方向）于2014年開始招收本科生，目前海洋地質(zhì)方向的第一屆本科生已經(jīng)畢業(yè)，就業(yè)情況良好。海洋科學(xué)的研究離不開地球物理手段，而地震勘探則是海洋地球物理手段中最常用的也是應(yīng)用最為廣泛的手段。因此，《地震勘探原理》課程成為了海洋科學(xué)（海洋地質(zhì)方向）專業(yè)的核心課程之一。學(xué)習(xí)好本門課程將對(duì)學(xué)生的考研和就業(yè)都具有重要的意義。

地震勘探是國(guó)內(nèi)外應(yīng)用地球物理領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的一種地球物理方法。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握地震勘探的基本原理，理解地震勘探的基本方法（包括野外數(shù)據(jù)采集、地震數(shù)據(jù)處理、地震資料解釋方法及其應(yīng)用等知識(shí)和技能），了解地震勘探的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)，為學(xué)生將來從事地震勘探相關(guān)科研與管理工作打下必備的專業(yè)理論基礎(chǔ)及掌握必要的專業(yè)基本知識(shí)和技能。

地震勘探是用地震波的基本理論來研究地球深部結(jié)構(gòu)、勘探礦產(chǎn)資源、了解近地表地質(zhì)結(jié)構(gòu)的一門交叉應(yīng)用科學(xué)。地震勘探的基本原理是通過人工激發(fā)所產(chǎn)生的地震波在地殼內(nèi)傳播，當(dāng)遇到巖層的分界面時(shí)可以產(chǎn)生反射、折射等物理現(xiàn)象，利用地震儀在地面將反射及折射的地震波接收并記錄下來，經(jīng)過分析和研究波的傳播路程和旅行時(shí)間，推算發(fā)生彈性波反射或折射的巖層分界面的埋藏深度和形狀等要素，從而認(rèn)識(shí)地下地質(zhì)構(gòu)造，尋找油氣圈閉等[1-2]。

由于該課程公式繁多、理論抽象，學(xué)生們往往會(huì)感到枯燥難學(xué)，容易失去學(xué)習(xí)興趣。因此，如何在有限的學(xué)時(shí)里讓學(xué)生掌握本門課程的精髓，達(dá)到教學(xué)要求是任課教師所面臨的一大難題。尤其是近年來教育部再三強(qiáng)調(diào)大學(xué)教育要重視本科教學(xué)，以“本”為本，本科教學(xué)必將越來越受到重視，本科教學(xué)質(zhì)量也必須有個(gè)質(zhì)的提升。筆者通過近幾年的教學(xué)實(shí)踐，在該課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面進(jìn)行了一定程度的改革和探索， 取得了良好的教學(xué)效果，受到了學(xué)生地好評(píng)。

1 教學(xué)內(nèi)容突出教學(xué)主線，化繁為簡(jiǎn)

我?！兜卣鹂碧皆怼氛n程的總學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)（3學(xué)分），其中理論課時(shí)40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課時(shí)8學(xué)時(shí)。在本門課程學(xué)習(xí)之前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了《數(shù)字信號(hào)處理》和《地球物理學(xué)概論》，后續(xù)課程為《地震資料處理》和《地球物理測(cè)井》等課程。本門課程教學(xué)內(nèi)容豐富，公式繁多，理論性極強(qiáng)，之前大多數(shù)學(xué)生都反映學(xué)習(xí)難度大。筆者通過近幾年的教學(xué)發(fā)現(xiàn)不斷在教學(xué)過程中穿插主線內(nèi)容有利于學(xué)生的理解和記憶，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。地震勘探原理雖然公式繁多，內(nèi)容抽象復(fù)雜，但無(wú)非是介紹地震勘探的三大內(nèi)容：野外數(shù)據(jù)采集，室內(nèi)資料處理和地震資料解釋。因此，在教學(xué)過程中，不斷提醒學(xué)生本門課程主要的學(xué)習(xí)內(nèi)容以及正在學(xué)習(xí)的是哪一部分內(nèi)容，有利于學(xué)生的理解和記憶，提高教學(xué)的效果。另外，雖然本門課程的公式繁多，但其實(shí)大多數(shù)都是簡(jiǎn)單的三角函數(shù)關(guān)系。比如，無(wú)論是單層還是多層界面的反射波和折射波等時(shí)距曲線公式其實(shí)都是由三角函數(shù)關(guān)系導(dǎo)出的。因此，以三角函數(shù)關(guān)系為基礎(chǔ)，逐一分析各種地震波的時(shí)距曲線特征，將復(fù)雜繁多的數(shù)學(xué)公式都放到一個(gè)三角形中進(jìn)行講解，可以化繁為簡(jiǎn)，方便學(xué)生理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。具體教學(xué)過程中可以以單層水平界面為例，讓學(xué)生在課堂推導(dǎo)單層水平界面的反射波時(shí)距曲線并說明其特征，加深學(xué)生對(duì)時(shí)距曲線的理解和認(rèn)識(shí)。

2 教學(xué)手段靈活多樣，化抽象為具體

多媒體教學(xué)已成為大學(xué)教學(xué)的主要教學(xué)手段，但是教學(xué)過程的具體開展對(duì)于不同的教師有不同的風(fēng)格[3-5]。上課一味地照本宣科很容易使學(xué)生覺得枯燥乏味，失去學(xué)習(xí)興趣。靈活多樣的教學(xué)方式容易引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。筆者通過近幾年的教學(xué)發(fā)現(xiàn)在講解不同部分的內(nèi)容時(shí)采取不同的教學(xué)手段能起到較好的教學(xué)效果。比如在講解地震波運(yùn)動(dòng)學(xué)內(nèi)容時(shí)，由于有很多關(guān)于時(shí)距曲線的公式，可以采取板書的形式進(jìn)行講解，同時(shí)也要求學(xué)生在紙上進(jìn)行同步推導(dǎo)，加深學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。在講解地震野外數(shù)據(jù)采集內(nèi)容時(shí)，可以播放關(guān)于地震采集、施工等現(xiàn)場(chǎng)的視頻進(jìn)行講解。視頻直觀具體，可以使抽象的內(nèi)容具體的顯示出來，有利于學(xué)生對(duì)地震野外數(shù)據(jù)采集過程的理解。在講解地震波的速度內(nèi)容時(shí)，重視基本概念的講解，并重視對(duì)比分析。地震勘探中用到的地震波速度有很多種，很容易引起學(xué)生地混淆。比如平均速度跟我們平時(shí)理解的平均速度不同，地震波的平均速度要求的是地震波垂直穿過地層產(chǎn)生的速度。這往往與在三角函數(shù)關(guān)系中利用到的速度概念是不一致的，但與零炮檢距測(cè)量所獲得的速度等效。另外，均方根速度在講解時(shí)也要重點(diǎn)體現(xiàn)加權(quán)平均和均方根的概念，疊加速度在講解時(shí)要重點(diǎn)說明最佳疊加效果的意義。最后，要重點(diǎn)對(duì)比分析各速度的相互關(guān)系，比如在不同的介質(zhì)條件下，疊加速度與其他速度的關(guān)系等，必要時(shí)候可以采取慕課形式進(jìn)行此知識(shí)點(diǎn)的講解。最后在講解地震資料構(gòu)造解釋的時(shí)候最好在計(jì)算機(jī)房進(jìn)行。通過一邊理論講解一邊實(shí)際操作，讓學(xué)生真正掌握地震資料構(gòu)造解釋的方法以及理解地震時(shí)間剖面的特征。同時(shí)在整個(gè)教學(xué)過程中，PPT多媒體課件輔以精美的圖片和視頻，偶爾對(duì)走神的學(xué)生進(jìn)行提問，時(shí)刻吸引學(xué)生們的注意力，可以取得良好的教學(xué)效果。

3 理論與實(shí)踐相結(jié)合，重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)

作為一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的專業(yè)課程，《地震勘探原理》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)必不可少。本門課程的實(shí)驗(yàn)課總共安排了8個(gè)學(xué)時(shí)，共兩次實(shí)驗(yàn)課，每次4學(xué)時(shí)。筆者根據(jù)理論教學(xué)的主要內(nèi)容設(shè)計(jì)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：一是地震子波及合成一維地震記錄;二是地震資料構(gòu)造解釋。因?yàn)楣P者發(fā)現(xiàn)，對(duì)于初學(xué)者來說，地震記錄到底是怎么形成的一直是個(gè)非常抽象的概念，設(shè)置地震子波及合成一維地震記錄這樣一次實(shí)驗(yàn)課可以讓學(xué)生直觀地認(rèn)識(shí)到地震記錄的形成過程及其影響因素。另外，地震資料構(gòu)造解釋是本門課程的直接目的，但是構(gòu)造解釋需要不斷地實(shí)踐才能夠掌握。因此設(shè)置地震資料的構(gòu)造解釋這樣一次實(shí)驗(yàn)課可以讓學(xué)生直觀地認(rèn)識(shí)地震資料構(gòu)造解釋的過程并逐漸掌握構(gòu)造解釋的基本技能，具體見表1。理論課程中一些是重點(diǎn)而又難以理解的內(nèi)容通過實(shí)驗(yàn)過程來完成，可以讓學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容有更深地理解和認(rèn)識(shí)。

表1 地震勘探原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容表

4 完善考核制度，保障教學(xué)效果

考核是檢驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的重要一環(huán)，因此建立合理的考核制度，是保障教學(xué)效果的重要手段。考慮到《地震勘探原理》是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的專業(yè)課程，結(jié)合我校文件要求，筆者制定了以下的考核內(nèi)容：平時(shí)成績(jī)（20%）、實(shí)驗(yàn)成績(jī)（20%）和期末考試成績(jī)（60%）。其中，平時(shí)成績(jī)包括考勤、課堂表現(xiàn)和課后作業(yè)，實(shí)驗(yàn)成績(jī)包括實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)課堂表現(xiàn)，期末考試采用閉卷考試（考試難度參考?xì)v年考研真題）。為了能夠有效地考查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，同時(shí)考慮到學(xué)生成績(jī)的差異性，筆者設(shè)置了不同的考試題型，主要有：名詞解釋（24分）、選擇題（16分）、判斷題（10分）、計(jì)算題（20分）和論述題（30分）。

5 結(jié)束語(yǔ)

筆者自從2016年開始擔(dān)任我校《地震勘探原理》課程的主講教師，經(jīng)過幾年來的教學(xué)改革和探索，該門課程受到了學(xué)生們的廣泛好評(píng)。教學(xué)效果評(píng)分位列我校海洋科學(xué)系教師排名前列。值得一提的是，海洋科學(xué)行業(yè)比較艱苦，而我國(guó)海洋科學(xué)行業(yè)起步較晚，發(fā)展相對(duì)較慢，就業(yè)不是很樂觀，這些負(fù)面消息難免會(huì)影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，甚至產(chǎn)生消極抱怨的態(tài)度。因此，筆者在授課之余，經(jīng)常以自身經(jīng)歷來激勵(lì)學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生積極向上，并會(huì)經(jīng)常給學(xué)生們講解歷屆學(xué)生成功考研和就業(yè)的例子，激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。

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