崔燕丽

(中南大学信息物理工程学院,湖南长沙410083)

《重磁勘探》课程教学改革的探索与实践＊

崔燕丽

(中南大学信息物理工程学院,湖南长沙410083)

结合《重磁勘探》教学实践和该课程培养方案改革要求,笔者就该课程的理论和实践教学改革进行了探索,提出了以“重磁异常”内容为该课程的主线和关键点,以新方法、新知识为切入点,以学生自主获取知识能力培养为目标的教学方法,在实践中取得了良好效果。

重磁勘探;教学改革;教学实践

《重磁勘探》是应用地球物理专业本科生的一门专业选修课,在以往的教学计划中有至少48学时的课堂教学,课堂教学完成后还有专业教学实习和生产实习这些实践内容。该课程要求课堂教学的理论教学和实习的实践教学先后衔接,互为补充,学生们通过学习,对重磁勘探这种勘探方法从理论到实践都有全面的认识,能够在实际的物探生产中进行重磁勘探方面的仪器准备、野外数据采集、室内数据处理以及初步的数据解释工作。为此,不少教学工作者对相关内容的教学改革进行了有益探索[1-3]。近年来,为适应形式发展要求,本校专业培养方案的调整,本专业名称改为地球信息科学与技术,本科生的培养同时兼顾物探仪器和物探方法两个方向,这样,原有的物探方法类专业课程学时被压缩,其中重磁课被缩减为32学时,物探教学实习和生产实习中的重磁勘探部分也被取消。这种培养方案的变化,使得我们的重磁教学必须进行相应的删繁就简,在有限的学时内让学生们掌握重点,并涉猎尽量多的知识点。下面笔者根据自己的教学实践,总结几点体会,以供参考。

一、整个教学过程中抓住“重磁异常”这个关键点

“重磁异常”是重磁法勘探的根本,正是因为有了重磁异常的存在,我们才可以根据异常寻求产生这些异常的原因,实现在地面上勘测地下岩石、矿体等的分布状态。整个的重磁勘探教学过程就是为了解决与重磁异常相关的问题而设置的,包括重磁异常的定义、重磁异常产生的原因、重磁异常的获取、重磁异常的特征以及重磁异常的解释。教材内容也是围绕这五个部分编制的。在这五个部分中,定义、产生原因、异常获取以及异常特征是本科生学习的重点,主要的学时安排都放在了这里;异常解释方法众多,牵涉的数理知识有专门的物探数据处理与解释的课程讲解,反演方法实质及反演程序编写在更高阶段的研究生教学中会着重讲述,异常解释的具体操作更要靠多年工作经验的积累,故这一部分内容安排的学时不多,只有一次课2个学时,着重几种简单的传统解释方法的讲解,如特征点法、切线法等。

重磁勘探法实际上分为重力勘探和磁法勘探两种方法,十多年前的物探专业课程设置中,这两种方法是分为两门课程进行讲解的,由于两种方法在原理上同为位场法,故在后来专业培养方案中,合并为一门课程。两种勘探方法在基本勘探原理、异常数据处理上具有一致性,但由于地球重力场和地球磁场分别有自己的特点,这两种勘探方法在实际操作中在很多方面差别很大,如重力异常数据采集中,重力勘探采用重力仪测取相对重力值,而磁法勘探采用磁力仪测取绝对磁场值。这种相同和不同点也成了重磁勘探这门课程讲述的重点。每次课上对上次课讲述的内容都会做一个简单的回顾,这种回顾我以比较两种勘探方法在相关知识点上的异同为主线进行,效果很好。

二、以新方法新知识为切入点拓展知识面

课堂讲授以重磁勘探的基本原理入手逐步展开,展开过程中,以新方法、新知识为切入点进行。在重磁测量仪器的讲解中,仪器的基本测量原理是课程的重点,从基本测量原理出发,仪器的分类、仪器的型号、不同类型仪器的优缺点、仪器使用的注意事项等逐步展开。在例举仪器时,以重磁实验课中要用到的仪器为重点进行讲述,对其它生产单位中常用的仪器也给与了分类介绍,同时对市场上可以购买到的重磁仪器也在性能价格上做了简单比较。对于最新的处于研制阶段的超导重磁仪及重磁梯度仪则在课程最后给与提及。

重磁数据的处理与转换牵涉到很多数理知识,这部分的重点是突出重磁异常,对重磁数据进行处理与转换就是为了突出某些地质特征的重磁异常或获得重磁异常的某个分量以进行后面的数据解释,由此可根据数据处理目的的不同对各种方法进行分类。在相同目的下,又有很多不同的方法,如为突出深部地质体异常可以采用圆滑、同心圆法、向上延拓(方法)等。不同的方法又有不同的优点及应用局限性,这些都是讲述的重点。从这些基本方法展开,又可以引申出许多新的数据处理计算方法,当然这些新的方法都是在计算技术日益发展的今天由原始方法经过算法的改进而生成的,基本理论上没有大的突破。

三、以练促学,注重学生自主获取知识能力的培养

由于课时的缩减,很多内容不能像以前那样由理论到应用,一步步逐步细化展开,课堂教学只是把基本理论做了详细阐述,对应用方面只来得及点到为止,重力数据的改正是重力勘探数据处理中一个重要部分,课堂教学中对各种重力数据改正方法从原理、意义上做了讲述,但对具体应用没有展开。关于应用方面的内容,即具体的重力数据改正计算,我以作业的方式布置下去,让学生在课后有针对性的看书,通过自主学习,进行应用项目的计算。从作业结果看,大部分同学都能从教材上选取正确的计算公式进行计算,但计算出正确结果的同学不多,主要原因就是在计算中对公式中各参数的单位没有按要求进行相应的换算。对于经过高考题海战脱颖而出的大学生仍犯这样的错误几乎是让人想不到的,看来没有练习就没有熟练度,没有练习就没有正确率。

通过适当的课后练习,既发现了以前没有注意到的问题,也能引导学生在课外对课堂内容进行思考,加深对相关知识点的理解,有效弥补了课堂时间较短的缺憾。仍以上面的重力数据改正为例,我留的另一道作业是判断起伏地形上重力测量数据经各种重力改正后得出的重力异常是原测点上的重力异常还是过测区总基点平面上的重力异常。这个问题的答案我在课堂讲述中没有明确给出,就是想引导大家在课后思考这个问题。从作业结果看,只有少部分同学给出正确答案,即经过各种重力改正后所得的重力异常仍为原测点处的重力异常。当我在作业点评中给出正确答案时,很多同学睁大了眼睛,迫不及待地想知道为什么,下面的讲解异常顺利,同学们对该问题的理解很快达到了要求。

四、课程实验承担“实习”重任

由于本次专业培养方案设置没有给重磁课提供后续的实习环节,因此8学时的课程实验就担当了“实习”重任。以往的实习要求学生们操作磁力仪,在野外实测磁场数据,再把磁力仪拿回室内从仪器中导出磁测数据,计算磁异常,对磁异常做必要的数据处理,最后给出数据初步解释结果。此次的课程实验基本就是按这个实习顺序安排内容的,分别是重力仪磁力仪的认识和操作、磁法勘探野外实测、重磁数据异常的获取以及重磁数据处理和转换,并根据课堂讲授进度穿插安排实验课时。

实验一主要让学生熟悉磁力仪的操作步骤和相关注意事项,把课堂讲授内容实际化并为下次实验课的野外实测做准备。实验二选在我校风景秀丽的岳麓山脚进行,这里有一条近南北向埋设的向山顶供水的铁管,地面是山林,环境清幽,平时只有登山锻炼的行人会经过此地,没有人文建筑及停靠车辆,是一个非常理想的教学用磁测场地。实验时同学们分组在此地完成5条测线155个测点共600m2的面积磁测,大家的参与兴致很高,严格按照实验规程布置测线,操作仪器,同组各成员积极配合,均圆满完成任务。实验三和实验四则是进入室内数据处理与解释阶段,有了前面的实测数据,大家都迫切地希望能亲自动手,对自己采集到的数据做出正确的解释。室内实验在学院机房进行,要求大家根据实验指导书的提示编制简单计算程序做数值计算,绘制磁异常图,解释磁异常。

五、结语

《重磁勘探》是一门理论和实践紧密结合的课程,涉及的内容多而广,特别是涉及的勘探仪器不断推陈出新,要求学生在扎实掌握基本理论的同时还要有良好的应用实践素质,因而,该课程的教学实践非常重要。本文结合多年的教学实践以及交叉学科与技术发展的趋势,从该课程的基本理论、应用实践等多方面,探索了一种有益的教学改革方法,以为进一步深化该课程的教学方法改革提供参考。

[1]吕玉增,韦柳椰.勘查技术与工程专业实验教学改革的探讨[J].中国地质教育,2008,(1):113-115.

[2]李淑玲,姚长利,孟小红.“应用地磁学”课程建设与改革[J].中国地质教育,2009,(1):110-113.

[3]朱自强,张宗岭,陈绍裘,等.转变教育观念深化教育改革——对物探专业毕业实习、设计工作的思考[J].煤炭高等教育,1999,(4):58-60.

2010-03-19

崔燕丽(1976-),女,讲师。