張恒磊+胡祥云+張世暉

（中國地質大學（武漢）地球物理與空間信息學院，地球內部多尺度成像湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430074）

摘要：“磁法勘探”是地球物理相關專業(yè)一門重要的主干課程，其中數理公式復雜，如何讓學生充分掌握本課程中關鍵的知識點、理解主要概念是任課老師面臨的巨大挑戰(zhàn)。本項研究基于課堂教學實踐，研究理解思維的培養(yǎng)，提出運用靈活的翻轉課堂模式激發(fā)學習熱情，基于啟發(fā)式教學培養(yǎng)理解思維，充分結合課堂提問與實踐環(huán)節(jié)，深化對知識的理解。通過學生的積極參與，實現從傳統“灌輸式”講授到“自主性”學習的轉變，注重培養(yǎng)理解思維，以人為本提升教學效果。

關鍵詞：應用地球物理；磁法勘探；理解思維

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）21-0238-02

隨著高等教育的不斷推進，研究教學方法與課程改革提高教學質量是當今學者探討的熱點課題，《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》明確提出“全面提高高等教育質量”，指出“提高質量是高等教育發(fā)展的核心任務，是建設高等教育強國的基本要求”?！按欧碧健笔堑厍蛭锢硐嚓P專業(yè)（勘探地球物理、勘查技術與工程等）本科生學習的一門主干課程，旨在培養(yǎng)地球物理專業(yè)學生掌握磁法勘探實踐與科學研究所需的基本概念與基礎理論[1]。這門課程包羅了地球磁場的基本理論、觀測儀器、野外工作方法、數據整理與處理方法、以及資料應用解釋的每個環(huán)節(jié)。教學大綱還包括一些基礎的正反演理論，需要講授的內容十分豐富，而其中涉及的眾多數學公式更是增加了理解的難度。隨著近年來教學規(guī)模不斷擴大，如何進一步提高我校應用地球物理專業(yè)的教學效果、增強學生對知識的應用能力，一直是學院領導和教師們思考的主要問題和努力的方向。

至今，已有很多學者從地震學等視角探討了應用地球物理學的教學方法[2，3]。本項研究針對“磁法勘探”課程，著重討論學生理解思維的培養(yǎng)，寓教于學，讓學生成為教學課堂的積極參與者，讓學生成為課程知識的積極探索者。

一、翻轉課堂教學，激發(fā)學習熱情

應用地球物理專業(yè)課程中需要講授很多基本的數學原理、推導一些關鍵數學公式的來龍去脈，難免會讓學生感覺到枯燥乏味，甚至厭學情緒，學習積極性不高。針對這個問題，根本是要激發(fā)學生自主的學習熱情，要求教師必須注重授課方式和形式，能夠將復雜晦澀的數學公式、理論概念糅合于生動翔實的情節(jié)中，展現給學生的就不會是生冷的公式。古有詩云“書卷多情似故人，晨昏憂樂每相親”，當學生對專業(yè)產生了興趣，有自主的學習熱情，教學效果必將事半功倍。

在“磁法勘探”課程教學中，幾乎每一章節(jié)都有繁瑣的數學公式、晦澀難懂的基本概念，要求教師僅僅利用短促的課堂教學時間讓學生理解、接受，難于上青天。結合翻轉課堂教學模式，充分調動學生學習的主動性與積極性，將能起到事半功倍的效果。翻轉課堂教學模式起源于美國，并為全球教育研究者關注[4]。它實際上是“課前預習-課堂學習-課后溫習”的深化，強調的是學生主動的學習和探索過程，在課下利用大量的時間分析問題、查資料解決問題，而課堂則扮演了老師與學生探討、互動的平臺。結合翻轉課堂教學，讓學生在自主探索、動手學習的過程中體會到求知的樂趣，激發(fā)對本專業(yè)的學習熱情，這是學習任何一門知識的內在源動力，讓興趣成為引領學生前進的導師。如果學生能夠以自我興趣為導向進行學習，不僅有助于提升學習主動性，而且便于實現從灌輸式教學到積極主動獲取知識的轉變。

二、注重提問，開展啟發(fā)式教學，培養(yǎng)理解思維

被動學習的感覺就是囫圇吞棗，缺乏細細品味。教師需要針對一些關鍵的節(jié)點，提出問題，讓學生思考，才能深化理解。筆者講授“磁法勘探”課程有這樣一個經歷，教學計劃安排了一個學時講解向上延拓的原理以及應用，是本課程的一個要點。在課末展示一幅包含磁異常與其向上延拓的圖，提問了數位同學，竟然不能對號入座。這引發(fā)筆者更多的深思：對于學習中的本科生，專業(yè)知識基礎薄弱，理解思維還欠發(fā)達，教師需要充分結合問題引領學生去思考，“教”學生“學”會抽象理論知識的理解與消化。

啟發(fā)式教學以學生為中心，通過靈活設置課堂教學方式，有助于學生對問題的理解[5]。教師根據每堂課涉及到的知識點與問題，誘導學生思考，有針對性的進行分析、推導，進而得出結論，讓學生身臨其境。就磁法勘探而言，往往學生在掌握了基本概念以后，卻很難靈活應用，這是在專業(yè)學習中普遍存在的現象。面對眾多的復雜的處理方法，教師可以啟發(fā)式提出問題，增加學生理解。比如：要突出研究區(qū)的宏觀異常特征，需要采用什么方法？引導學生往向上延拓、區(qū)域場分離等低通濾波方法思考；其次，想得到研究區(qū)的局部細節(jié)特征，又該采用那些方法？鼓勵學生思考向下延拓、方向導數等方法。同時，教師應該適當的對各種方法的數學、物理性質與特點添枝加葉，豐富學生的理解。此外，課程講授中結合一些磁法勘探實例分析、讓學生動手編程實現算法等，可以讓學生在實踐中發(fā)現問題，加強對方法理論的理解?！凹埳系脕斫K覺淺，絕知此事要躬行”，通過學生自己動手演練，理解結合實踐增強對知識的領悟。筆者在講授“磁法勘探”課程中，一個深刻的印象是關于磁異常垂向導數的知識點，其公式簡潔、物理意義也不難理解，學生很容易接受。但是當學生自己動手編程實現該算法時，許多問題隨之而來，讓原本很“易懂”的問題帶上了很多問號：譬如，與水平方向導數不同，原始磁異常數據中找不到z變量，如何計算z方向的方向導數呢？——看似很簡單的問題，但是對于初學者，它表示學生深入思考了，只有親臨現場解決了這個問題以后，才算是真正理解了垂向導數的意義。

三、結束語

數學物理公式復雜、實踐性強是應用地球物理課程的鮮明特點，其教學效果的好壞直接影響到學生對專業(yè)的認知程度，要求教師能夠掌控全局，采用針對性的教學方式，圍繞關鍵知識點，獻身說法，最大程度的激發(fā)、培養(yǎng)和鞏固學生的學習熱情。本文結合“磁法勘探”課程，圍繞學生理解思維的培養(yǎng)，提出采用翻轉課堂啟發(fā)式教學，充分利用提問和實踐，以取得更好的教學效果，將我校地球物理專業(yè)學生培養(yǎng)為能熟練從事地球物理勘探、具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才。

參考文獻：

[1]張恒磊，胡祥云，張世暉.“磁法勘探”理論與實踐相結合的教學方法研究[J].教育教學論壇，2014，（51）：128-129.

[2]熊章強，朱德兵，嚴家斌，張大洲.提高地球物理學科野外實踐教學效果的探索與實踐[J].中國地質教育，2012，（4）：132-134.

[3]孫魯平.“應用地震學”課程改革與教學方法探討[J].中國地質教育，2014，（1）：51-54.

[4]Strayer J. F..How learning in an inverted classroom influences cooperation，innovation and task orientation[J].Learning Environments Research，2012，15（2）：171-193.

[5]邱隆偉，楊勇強，王冠民，任擁軍.美國俄克拉荷馬州立大學地質學專業(yè)人才培養(yǎng)機制調研[J].中國地質教育，2014，（1）：89-92.

收稿日期：2016-11-16

基金項目：中國地質大學（武漢）勘查技術與工程專業(yè)重磁類課程教學改革項目（2014A29）資助

作者簡介：張恒磊（1984-），男（漢族），安徽明光人，中國地質大學（武漢），講師，博士，研究方向：位場理論與重磁勘探。