馬國慶 李麗麗

摘 ? 要：地球物理是通過觀測得到的重、磁、電、震等場的變化來研究地下物質的分布，從而解決地下構造、資源分布等問題。地球物理野外實習是對理論知識實踐的重要環(huán)節(jié)，是發(fā)現(xiàn)和解決問題的主要過程?，F(xiàn)今的地球物理實習是面向實際地質問題從數(shù)據(jù)采集、處理、解釋的完整流程的訓練，能很好地增強學生的野外技能，但是野外地質目標的位置、埋深、物性等是未知的，因為學生難以檢驗所反演結果的可靠性，學生難以清晰地認識地球物理不同方法的優(yōu)缺點、分辨能力等問題，從而無法全面的了解地球物理方法。經過多年參與地球物理實習，摸索出地球物理專業(yè)實習實驗一體化的教學模式，其通過在實習中增加野外實驗環(huán)節(jié)來提高學生對專業(yè)的認知，在野外環(huán)境下通過預埋地質體的方式讓學生利用儀器進行探測，對比不同采樣點距、不同儀器對測量結果的影響，并對比不同方法反演結果與實際結果的差異，從而認識到儀器、采集方法、反演方法所存在的差距，發(fā)現(xiàn)和解決這些差距，認識到專業(yè)知識的差距和欠缺，從而引起思想的變化，達到學生實習綜合訓練的目標。

關鍵詞：地球物理 ?實驗 ?實習 ?一體化

中圖分類號：P3-4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）02（c）-0199-02

地球物理學是一門實踐性很強的學科，實踐教學是其人才培養(yǎng)階段不可或缺的重要環(huán)節(jié)。目前各個高校的地球物理實習大多注重數(shù)據(jù)采集、處理與解釋的實質性工作[]，而對于學生理解問題、分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)較欠缺，特別是缺少實際數(shù)據(jù)處理與解釋結果真實性的驗證，導致學生只是機械的操作與處理，并未能真正理解與及解決問題，缺乏一個明確的驗證過程，并不能很系統(tǒng)地完成整個實習過程，在數(shù)據(jù)處理與解釋中難以驗證結果以及方法的應用效果，也無法判斷結果的正確性，并不能有效地的舉一反三，缺乏對知識的欲望和學習動力等，這樣就無法很好的達到地球物理專業(yè)實習培養(yǎng)要求，所以這種實習模式對于接受高等教育的大學生來講是不足的。

針對地球物理專業(yè)實習當中存在的上述不足，充分調動學生的學習積極性和對實際問題的解決能力，使學生的實踐能力在解決實際問題的過程中得到充分的鍛煉，為此提出地球物理類專業(yè)野外實驗實習一體化的實習教學模式。在實習過程中開展預埋目標體的重、磁、電、震探測，通過該實驗讓學生實驗點距、測量方式對結果的影響以及所測量結果與理論結果的差異，尋找差異的原因，對實驗數(shù)據(jù)的處理與解釋結果均衡來驗證是否正確，讓學生根據(jù)已知的地質目標設計勘探方法，評估數(shù)據(jù)的正確性與有效性，驗證處理與反演結果的精度，充分調動學生的主觀能動性，通過已知結果來推斷未知，從而達到真正培養(yǎng)學生研究與解決問題的能力，為國家培養(yǎng)綜合素質人才。

1 ?地球物理野外專業(yè)實習實驗一體化模式

在我校現(xiàn)行的四年制地球物理類專業(yè)本科教學計劃中，專業(yè)生產實習安排在專業(yè)必修課結束后進行，起著承上啟下的重要作用，有助于學生理論與實踐相結合，是地球物理專業(yè)學生進入工作崗位或繼續(xù)深造的重要途徑。地球物理勘探目前主要有重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探、放射性勘探等，分別是以巖礦石的密度、磁性、電性、彈性、放射性等物理性質的差異為勘探前提。在課堂講授完專業(yè)知識后經過野外實習來加強學生野外知識技能的訓練，以及對課本知識的理解。目前地球物理勘探實習主要針對地球物理工作流程開展，涉及野外采集、數(shù)據(jù)處理、反演、解釋等環(huán)節(jié)，使學生熟悉并掌握從施工布置、操作儀器采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理到反演解釋整個過程?，F(xiàn)今的實習模型學生僅僅學會了采用儀器完成地球物理勘探工作和數(shù)據(jù)的處理，并不知道所采用方法的準確性和實用性，以及所得到的目標的可信度，不能很好地為日后的工作提供借鑒和幫助。為了更好地培養(yǎng)學生解決實際問題的能力，提出地球物理野外專業(yè)實習實驗一體化模式，對實習內容作出如下的調整，按照7天一個方法進行設計，以磁法實習安排為例（見表1）。

實驗實習一體化的模式相對以往實習主要存在以下幾個方面的改變：

（1）野外生產實習前引入野外實驗。

按照正常的教學實習組織地球物理專業(yè)的學生參與生產實習，對實習的內容有所改變，通過在勘探區(qū)域預埋設地質體，根據(jù)地質體的大小設計數(shù)據(jù)的采樣點距，正確使用儀器開展數(shù)據(jù)采集。

（2）通過實驗結果明確實際測量中問題。

對比不同條件下異常與地質體的對應特征，由老師組織學生討論出現(xiàn)不同的原因是什么，誤差來自于哪里，點距不同、高度不同、環(huán)境干擾帶來的誤差的差異，例如磁法勘探時候遇到高壓線交變磁場數(shù)據(jù)的特征，以及如何在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理過程中去除誤差。

（3）討論結果、明確理論和實際的區(qū)別及注意事項。

實習后組織學生進行PPT匯報，重點要突出對于實驗結果的認識和理解，講述在實驗環(huán)節(jié)如何去除干擾因素，如何減少計算結果與理論結果的差距，在后續(xù)的生產實習中在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與反演中應注意那幾個方面，對于實驗實習一體化模式有何建議。

2 ?以磁法勘探為例探索實驗實習一體化模式的應用效果

本次實驗和實習一體化教學模式于2019年6～7月在吉林大學興城教學基地展開，東經120°06′至120°50′，北緯40°16′至40°50′。興城地區(qū)前侏羅紀區(qū)域大地構造位置位于華北地臺北部燕山沉降帶東段。遼寧又是中、新生代時期中國東部大陸邊緣活動帶組成部分，屬太平洋構造域，兩大構造域交接復合，區(qū)域地質構造復雜。磁法的實驗在空曠地區(qū)進行，主要是試驗不同的采樣點距、不同的采集高度對觀測異常的影響，以及不同方式所獲得數(shù)據(jù)反演結果的精度分析。其具體流程如下。

（1）在空曠地區(qū)進行已知位置、已知埋深、已知磁化強度的錘子的埋設;

（2）根據(jù)地質體分布特征進行點位的設計;

（3）按小組不同點距、不同測量高度的磁法數(shù)據(jù)采集;

（4）采用計算機繪制不同觀測條件下的異常分布;

（5）根據(jù)測量結果可知，評估采用哪個高度進行實際數(shù)據(jù)的采集。

通過本次的實習與實驗教學點，主要存在以下幾個方面的提升：

（1）培養(yǎng)了學生求真務實、嚴肅認真的科學態(tài)度。

引入已知地質體的實際測量實驗，在理論條件下可計算出預埋地質體在不同高度上的異常形態(tài)，通過野外環(huán)境下實際測量得到的異常，對比理論計算和實際結果的差異，尋找差距產生的真實原因，明確理論和實際的區(qū)別。

（2）勇于探索、不畏艱苦的工作作風。

常規(guī)的實習是直接獲得一個觀測高度上的異常，難以去探索觀測異常與地質體之間的對應關系，而通過已知地質體的野外實驗，明確了不同高度異常受何種因素的影響較大，學生通過多次的數(shù)據(jù)采樣，培養(yǎng)了勇于探索的精神。

（3）培養(yǎng)了學生的動手、分析和解決野外實際問題的能力。

學生根據(jù)已知地質體的大小自主設計采樣合理的點距和線距，并根據(jù)異常形態(tài)設計不同的采樣高度，有效地理論聯(lián)合實際，并分析異常的特征，推斷地質體的解釋，在綜合分析問題方面得到訓練和提升。

（4）鞏固了理論教學內容，理論聯(lián)系實際。

在本次實驗中，明確了理論異常和實際異常的差距，以及不同異常所表征的地質體和背景異常特征，有效地將課堂知識轉移到實際應用。

（5）使學生團隊協(xié)作和表達能力得到了訓練和培養(yǎng)。

本次實驗是通過多人協(xié)作完成的，互有分工，通過協(xié)作來完成同一個實驗，團隊協(xié)作的能力得到培養(yǎng)。

（6）培養(yǎng)學生的計算機繪圖、數(shù)據(jù)分析的能力。

異常結果的表達是地球物理實習中重要的環(huán)節(jié)，通過計算機軟件形成圖件，進而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析。

3 ?結語

地球物理類專業(yè)野外實驗實習一體化的模式可有效完善的地球物理類專業(yè)培養(yǎng)方案，提高學生的專業(yè)與研究技能，應對競爭激烈的就業(yè)市場。地球物理專業(yè)培養(yǎng)的是具備堅實的數(shù)理基礎和較系統(tǒng)的地球物理學基本理論、基本知識和基本技能，受到基礎研究和應用基礎研究的基本訓練，具有較好的科學素養(yǎng)及初步的教學、研究能力，能在科研機構、高等學?；蛳嚓P的技術和行政部門從事科研、教學、技術開發(fā)和管理工作的高級專門人才。地球物理是一門實踐性很強的學科，加強實踐教學以提高學生的動手能力和處理實際問題、分析解決實際問題的能力，是對整個專業(yè)加深了解、拓寬知識面的過程，使之能更好地適應畢業(yè)后的實際工作，是一個非常重要的教學環(huán)節(jié)，也是進一步提高教學質量的重要途徑之一。

參考文獻

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