地球物理勘探课程理实一体化教学实践

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摘要：随着教学模式的不断改革，理实一体化教学由于在提升教学效果方面存在众多优势而逐渐得到各高校的肯定和持续发展。地球物理勘探课程是一门典型的具有高度学科交叉特点的专业课程，相关概念晦涩难懂，原理较为深奥，单纯的理论讲授很难达到理想的教学效果，因此通过理实一体化教学提高地球物理勘探课程的教学效果非常有必要。通过教学实践，在该课程开展理实一体化教学取得了较好的教学效果。该文详细剖析了开展地球物理勘探课程理实一体化教学的若干实例，总结出各类实验在纳入理实一体化教学中的可行方式及经验，对其他课程开展理实一体化教学具有一定的借鉴意义。

关键词：地球物理勘探；理实一体化教学；实例

理实一体化教学最初是应用在职业教育过程中的一种成功的教学模式[1]，随着地方高校转型发展的延续，根据社会和企业的需求，理实一体化教学被越来越多地应用到地方应用型本科院校的课程教学中[2-3]。地质类专业的培养目标在类型和层次上有自己的特色，它除了以高等教育的学术标准为指向之外，更是以解决实际生产、服务的技术和能力为依据，主要培养具有综合专业知识和实践应用能力的实用型人才[4-5]。这就要求高校建立完善的课程教育模式，满足这类专业的教育需求。理实一体化教学作为应用型本科教学的重要组成部分在增强学生的学科思维、培养创新能力等方面具有不可替代的作用[6-7]。这样的教学模式能更好满足学生的学习期望和培养学生具有更强的科研创新能力，以更好地满足企业的人才需求。

1地球物理勘探课程常规教学方式的不足

通过前期的课程教学开展及课程考核发现，我校地球物理勘探课程面临的主要问题有学生对基础理论概念模糊不清，工作原理方法理解困难，仪器设备使用不熟练等。这就导致毕业生的相关素质难以满足企业单位对地质类专业毕业生的相关需求。这些不足产生的原因归结起来大致有以下几个方面：（1）理论教学枯燥无味。单纯的理论教学比较抽象，要有扎实的高等数学和大学物理的理论功底，该课程主要以数学领域中的微积分、复变函数、线性代数和物理领域里的电磁感应原理等为理论基础，很多重要公式、定理都是通过细致繁多的数学推导得出，因此抽象的概念和理论较多，我校大三学生普遍基础知识比较薄弱，理解能力有限，仪器工作原理更是概念抽象化，加之理论教学时间有限，使学生感到学习困难，激发不起学习兴趣，不但影响了课程的教学效果，也影响了后续专业课程的学习[8]。（2）实践教学与理论教学吻合度低。在实验教学环节上的不足导致学生在实际操作上动手能力差，对课程中大量应用性较强的内容不能实际动手设计、调试、分析，缺少与相关课程及实际应用的联系，因此学生并不能真正理解各种数学物理运算在地球物理勘探方法中的实际应用。这也造成了学生在学习过程中感觉比较盲目，不知道重点学什么，学会该如何去用，综合应用能力不足，很难在没有指导的前提下独立完成实验，从而大大削弱了教学效果[9]。（3）理论教学与实践教学相互割裂。理论教学和实践教学分别由理论课教师和实验课教师开展教学，使理论教学与实践教学各自为战，不能较好地相互配合，不能形成理论教学和实践教学相互促进、使学生收获更大的教学效果。鉴于上述情况，我校要求各课程主讲教师开展理实一体化教学的改革，以切实提升课程教学质量。

2地球物理勘探一体化教学的实践

开展理实一体化教学就是要改变以往理论课与实践课相互分离的状态，将理论课与实践课进行有机的结合，即充分发挥理论授课的逻辑性、体系性强的特点，并将其与实践课能够使学生加深理解、形成深刻认识的特点进行结合，保证理实一体化教学可以将两种教学模式的优点保留并最终形成一加一大于二的结果。经过两个学期的理实一体化教学实践发现，实践教学与理论教学的融合方式尤其重要，要保证既不能太过占用教学时间，又要起到恰到好处、画龙点睛的教学效果。在本次理实一体化教学的过程中，主要采用了将实验教学纳入理论教学的过程中来的方法并对所有实验根据其特征进行了分类，从而确定了理论教学和实践教学的具体融合方式。

2.1演示性实验在一体化教学中的开展

部分实验由于其装置较为复杂、操作比较繁琐等原因，宜于使用演示的方式，通过实验视频给学生讲授实验完成的过程特别是实验的关键部分。例如在激发极化率的讲解方面可以利用视频的方式。在理论教学进行到讲授激发极化率时学生往往见到的都是如图1所示的原理图。学生难以想象在供电和断电的瞬间电压的变化，也难以理解充电曲线上升的过程会持续多久。通过实验演示的方式就可以让学生完整地观察整个的供电和断电的过程，如图2所示，其横轴为时间，其纵轴为电压值。

2.2操作性实验在一体化教学中的开展

另外一部分实验装置较为单一，操作比较简单，可以采用让学生直接动手实验从而发挥实验的有益效果。例如在扩散-吸附电动势的教学过程中，可以让学生动手实验。扩散-吸附电动势的模拟实验装置（如图3所示）中仅有以下几个部分：支架台1、滴定管2、横杆3、电位计4、导线5、电极6、盒体7、纯净水8和半透膜9。学生只需打开滴定管让纯净水中的矿化度产生变化，就可以在电位计上发现电压的产生，就可以模拟出扩散-吸附电动势主要受到地层和井眼中流体矿化度的差异的影响。

2.3计算性实验在一体化教学中的开展

还有一部分实验涉及计算型的概念，看上去较为简单，但实际上学生没有经过认真思考往往掌握程度较差，可以将其设置成开放性的实验，将实验所需的各个实验装置都提供给学生，让学生自由选择，在理解概念的基础上进行实际测量计算。例如在电阻率概念的教学中，可以采用以下的实验方式。电阻率表示不同物质对电流的阻碍能力，只与导体性质有关。其计算公式为R=L/A，其中R为电阻，为电阻率，L为导体长度，A为导体的横截面积。可以将各类的实验设备提供给学生，将实验必须用到的器材如某段导体、万用表、游标卡尺等和其他与无关的实验器材放到一起，锻炼学生对概念的本质把握。学生经过思考后会寻找到正确的实验方式：利用万用表测出导体电阻，使用卡尺获取导体长度及直径并计算其横截面积。

3理实一体化教学的效果

经过两个学期的一体化教学，整体上取得了较好的教学效果，主要体现在以下几个方面：（1）学生的参与度较以往大为提高。学生对在理论教学中结合实践教学这种更自然的教学模式显然接受程度更高，课堂气氛较之以往改观明显。（2）学生对基础知识的领悟和把握度更高。通过观看、动手实操及实际计算等多种方式，可以让学生对以往晦涩难懂的知识形成直观的认识，特别是亲手做过的实验数据必然会使学生印象深刻。（3）最终考试成绩提升效果显著。通过对比往年的期末考试成绩，开展理实一体化教学后的平均成绩由原来的不足75分提高到接近80分，有了较明显的提升。（4）学生综合能力提升显著。一体化教学模式相较于传统教学模式，学生综合能力有明显提升，特别是通过部分开放性较强、更接近于真实的工作环境中面对特定问题和未知条件的实验，能够让学生的思维得以发散，可以更好地培养学生在未来工作中尤为重要的解决问题的能力。

4理实一体化教学的一些经验

经过地球物理勘探理实一体化的开展，也形成了一定的认识和经验，主要分为以下几点：（1）一体化教学需要教师进行精心的准备。理实一体化教学不代表着将理论教学和实践教学简单地放到一起即可完成，需要教师对教学方式进行精心的设计、对实验开展有着良好的把控，才能最终实现理论教学与实践教学相互促进的效果。（2）一体化教学对学时的需求明显增长。虽然一体化教学将理论课和实践课进行了较好的融合，但教学内容上必将超过单纯的某一项教学，学校在课程学时设定方面必须加以保证。（3）一体化教学对教学场地和教学器材要求较高。如果不能满足实验教学器材的数量，则实验教学部分内容的开展将会受到限制，因此一体化教学的开展必须得到足够的教学经费的支持。

参考文献

[1]颜巳伟.以能力为本位的高职院校理实一体化教学研究[D].成都:四川师范大学,2016.

[2]井瑞洁,迟晓君,于梅,等.应用型本科院校《食品发酵工艺学》课程理实一体化教学改革探析[J].山东农业工程学院学报,2020,37(5):161-166.

[3]周成,李坤,马忠友,等.产学研背景下应用型本科院校微生物学教学改革初探[J].佳木斯大学社会科学学报,2020,38(2):199-200,203.

[4]戴娜娜.地质类专业创新型和应用型人才培养实践教学体系研究[J].长江大学学报(自然科学版),2013,10(1):106-108.

[5]余际从,王炜,刘粤湘,等.我国地质科技工作者供需状况调查分析[J].中国市场,2009(6):146-150.

[6]王保丽,印兴耀,张广智,等.“理论-实验-应用”一体化教学的探索与实践[J]．实验室研究与探索,2015(11):152-155．

[7]马洁,刘小河,付兴建,等.理论教学和实践教学一体化模式探究[J].实验技术与管理,2013,30(11):172-175．

作者：安然 齐兴华 蔡智鹏 单位：新疆工程学院