龔 飛，鄒冠貴，陳 豪，2

（1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)〔北京〕 地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院，北京 100083；2.貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 礦業(yè)工程學(xué)院，貴州 畢節(jié) 551700）

前言

我國(guó)在科技領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)及裝備等問題上依然面臨“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn)，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、敢于盡早涉足“無人區(qū)”領(lǐng)域的尖端人才成為當(dāng)前高等院校培養(yǎng)人才的當(dāng)務(wù)之急［1］。數(shù)據(jù)顯示，2021年我國(guó)石油、天然氣對(duì)外依存度分別攀升到72%和44%，嚴(yán)重威脅我國(guó)能源安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。此外，國(guó)內(nèi)經(jīng)過幾十年的開采，淺部的礦產(chǎn)資源基本開采殆盡，陸上深層超深層開采已成為當(dāng)前主流，但隨著地層深度的增加，勘探難度隨之成倍增大，開采條件也日趨復(fù)雜。地震勘探是尋找油氣應(yīng)用最為廣泛、實(shí)踐效果最為理想的地球物理方法之一，培養(yǎng)能夠熟練應(yīng)用地震勘探方法實(shí)現(xiàn)能源合理高效開采的人才意義重大。地震勘探方法中進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集是基礎(chǔ)，地震資料解釋是落腳點(diǎn)，那么地震勘探數(shù)據(jù)處理恰似該方法的“橋梁”，發(fā)揮著聯(lián)結(jié)采集和解釋的重要作用。

一、課程教學(xué)現(xiàn)狀及學(xué)情分析

“地震勘探數(shù)據(jù)處理”是中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）針對(duì)地球物理專業(yè)本科生開設(shè)的一門專業(yè)課，課程安排為32學(xué)時(shí)，其中理論學(xué)習(xí)占24學(xué)時(shí)，課程實(shí)驗(yàn)占8學(xué)時(shí)?！暗卣鹂碧綌?shù)據(jù)處理”課程的開設(shè)旨在使學(xué)生掌握地震資料處理的必要方法，熟悉地震資料數(shù)據(jù)處理的基本流程，學(xué)會(huì)地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的基本操作，通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握必要的專業(yè)基本知識(shí)及技能，為學(xué)生將來從事地震勘探科研與管理工作打下必備的專業(yè)理論基礎(chǔ)。該課程基礎(chǔ)理論深厚、涉及公式繁雜、實(shí)踐操作性強(qiáng)。因此，讓學(xué)生理解、掌握相關(guān)原理并能熟練獨(dú)立完成一套地震數(shù)據(jù)處理流程，對(duì)提升該課程的教學(xué)質(zhì)量至關(guān)重要。

該課程已進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐多年，從近幾年期末總評(píng)成績(jī)分析，研習(xí)該課程的學(xué)生鮮有掛科現(xiàn)象，但獲優(yōu)秀成績(jī)的比例同樣不高。為深入分析研究該現(xiàn)象，我們調(diào)研了我校2019級(jí)地球物理專業(yè)所有本科學(xué)生，發(fā)現(xiàn)相當(dāng)部分學(xué)生入學(xué)時(shí)屬于非第一志愿錄取，因此猜測(cè)是由于入學(xué)伊始專業(yè)期望與學(xué)習(xí)現(xiàn)狀存在一定出入，導(dǎo)致部分學(xué)生在低年級(jí)時(shí)未能扎實(shí)掌握專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，具體表現(xiàn)在對(duì)地震勘探基本理論理解不夠深入，日常投入學(xué)習(xí)時(shí)間較少，頻繁采取考前突擊學(xué)習(xí)的方式，以課程考核過關(guān)為標(biāo)準(zhǔn)等。另外，“地震勘探數(shù)據(jù)處理”是一門非常注重上機(jī)實(shí)踐操作的課程，但在總評(píng)成績(jī)占比中平時(shí)成績(jī)僅占30%，使得多數(shù)學(xué)生傾向于將學(xué)習(xí)重心放在期末考卷上，相對(duì)忽視了平時(shí)表現(xiàn)及知識(shí)累積的過程。此外，目前的教學(xué)方式基本還是傳統(tǒng)的以教師為中心單向灌輸、學(xué)生被動(dòng)接受的模式，導(dǎo)致學(xué)生普遍參與感不強(qiáng)，無法調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

二、提高教學(xué)質(zhì)量的措施與建議

基于我校地球物理專業(yè)畢業(yè)要求及“地震勘探數(shù)據(jù)處理”教學(xué)目標(biāo)，依據(jù)多年教學(xué)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出以下提升教學(xué)質(zhì)量的措施及建議。

（一）加強(qiáng)思想政治教育，培養(yǎng)獨(dú)立學(xué)習(xí)習(xí)慣

習(xí)近平總書記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，要堅(jiān)持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程。要求教師不僅要傳授安身立命的專業(yè)知識(shí)，還要加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生崇高的理想信念和道德情操，致力于把學(xué)生培養(yǎng)成為德智體美勞全面發(fā)展的新時(shí)代人才，真正肩負(fù)起傳道、授業(yè)、解惑的神圣使命。通過講述我國(guó)著名地球物理學(xué)家在艱苦的環(huán)境下，依然擁有執(zhí)著創(chuàng)新、潛心科研的偉大精神，激勵(lì)學(xué)生踔厲奮發(fā)的意志品質(zhì)，同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義世界觀和科學(xué)思維方式，增強(qiáng)學(xué)生的責(zé)任意識(shí)和愛國(guó)情懷。此外，應(yīng)注重學(xué)生個(gè)人學(xué)習(xí)習(xí)慣的培養(yǎng)，“細(xì)節(jié)決定成敗，習(xí)慣決定命運(yùn)”，好習(xí)慣能使人擁有健康的身心，是收獲淵博知識(shí)的重要基礎(chǔ)，是打開成功之門的鑰匙。大學(xué)的學(xué)習(xí)方式與中學(xué)截然不同，不再有平日里老師的耳提面命，因此在大學(xué)課程的教學(xué)中要教育學(xué)生養(yǎng)成專心致志獨(dú)立學(xué)習(xí)的習(xí)慣、規(guī)律的良好作息習(xí)慣，時(shí)刻叮囑學(xué)生今后的所有一切都是現(xiàn)在日積月累的習(xí)慣造就的，使他們逐步重視習(xí)慣的重要作用。

（二）落實(shí)導(dǎo)師責(zé)任制，重視創(chuàng)新意識(shí)提升

為加強(qiáng)本科生培養(yǎng)，全方位掌握其學(xué)習(xí)情況、心理變化、思想動(dòng)態(tài)等，在教育部《關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》的指導(dǎo)下，越來越多的高校開始踐行本科生導(dǎo)師制度［2］。從近年來我校地球物理專業(yè)本科生導(dǎo)師制運(yùn)行情況來看，目前還存在責(zé)任落實(shí)不到位、師生交流頻次不高等問題，需明確導(dǎo)師責(zé)任，在導(dǎo)師及學(xué)生層面上下聯(lián)動(dòng)才能真正提高導(dǎo)師制成效。另外，在對(duì)大學(xué)生的全階段培養(yǎng)中，不同階段導(dǎo)師應(yīng)該有不同舉措，一年級(jí)新生初進(jìn)校園，他們的生活、學(xué)習(xí)、心理等方面較之中學(xué)時(shí)代都會(huì)產(chǎn)生較大變化，導(dǎo)師應(yīng)定期和學(xué)生進(jìn)行交流談話，對(duì)學(xué)生的情況做到基本了解，同時(shí)，也能讓學(xué)生了解導(dǎo)師的研究方向，增進(jìn)師生對(duì)彼此的熟悉程度，從而讓學(xué)生平穩(wěn)度過大一的緩沖期；二年級(jí)后，導(dǎo)師根據(jù)自己的研究領(lǐng)域及方向，逐步指導(dǎo)學(xué)生申報(bào)相關(guān)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課題，能夠使學(xué)生逐漸熟悉并掌握相關(guān)課題申報(bào)、研究及結(jié)題等系列流程，著重訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及科學(xué)思維的能力，為學(xué)生研究并撰寫畢業(yè)論文打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。作為“雙一流”高校，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）擁有“煤炭資源與安全開采”等多個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，在這樣便利的實(shí)驗(yàn)室條件下，學(xué)生可以根據(jù)導(dǎo)師項(xiàng)目課題及自身研究興趣，盡早進(jìn)入相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室參與課題研究，引領(lǐng)學(xué)生感知學(xué)科熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)，拓寬學(xué)生的專業(yè)視野，培養(yǎng)實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神。

（三）注重案例教學(xué)討論，引導(dǎo)學(xué)生相互協(xié)作

“地震勘探數(shù)據(jù)處理”是一門特別注重實(shí)踐的課程，要求在掌握方法原理的基礎(chǔ)上，用軟件進(jìn)行處理分析，并解決相應(yīng)的實(shí)際問題。案例教學(xué)是在現(xiàn)代教育理念指導(dǎo)下，教師通過典型的實(shí)際案例，讓學(xué)生達(dá)到既定學(xué)習(xí)目標(biāo)的一種教學(xué)方法［3］。以本課程中偏移成像教學(xué)部分為例，教師給出一個(gè)偏移成像的典型案例，假定實(shí)際的地下地質(zhì)模型，如圖1a，通過地震勘探數(shù)據(jù)采集、處理后，得到圖1b的偏移剖面［4］，形象、直觀地“透視”地下構(gòu)造形態(tài)，通過這樣的案例教學(xué)很容易激發(fā)學(xué)生的好奇心，提高學(xué)生探索學(xué)習(xí)偏移方法的興趣。

圖1 地質(zhì)模型與偏移成像剖面［4］

根據(jù)案例教學(xué)理念，“地震勘探數(shù)據(jù)處理”的教學(xué)設(shè)計(jì)如下：首先，根據(jù)學(xué)生個(gè)人意愿等因素進(jìn)行合理分組，每組5～6人，由教師介紹地震偏移的發(fā)展歷史，向?qū)W生展示偏移方法在國(guó)內(nèi)外煤田、油田高精度勘探的實(shí)際案例，使學(xué)生明確領(lǐng)會(huì)學(xué)習(xí)偏移方法。其次，強(qiáng)調(diào)進(jìn)行偏移成像前的地震資料振幅補(bǔ)償、動(dòng)靜校正、濾波與反褶積等流程的準(zhǔn)備工作，通過提綱挈領(lǐng)地介紹偏移成像的基本原理、當(dāng)前主流的偏移方法，促使學(xué)生思考前期地震數(shù)據(jù)處理流程好壞對(duì)偏移結(jié)果優(yōu)劣的影響。布置任務(wù)，各組員分工查閱、收集波動(dòng)方程有限差分、Kichhoff、頻率波數(shù)域等偏移方法的基本原理，根據(jù)了解到的方法原理進(jìn)行組內(nèi)討論，整理出該組的學(xué)習(xí)成果。再次，開展組間協(xié)作和討論，由小組代表分享本組的學(xué)習(xí)成果與見解，并相互討論學(xué)習(xí)過程中存在的問題，教師再根據(jù)學(xué)生總結(jié)出的問題進(jìn)行分析和解答，指出各種偏移方法的優(yōu)點(diǎn)與局限性，同時(shí)進(jìn)一步拓展疊前偏移、疊后偏移、時(shí)間偏移、深度偏移等方法適用的地質(zhì)構(gòu)造條件，深度分析各偏移方法算法的復(fù)雜程度。最后，利用實(shí)驗(yàn)室相應(yīng)的計(jì)算機(jī)處理軟件實(shí)現(xiàn)前述案例的偏移成像結(jié)果，深化教學(xué)成果，并由教師與學(xué)生雙方展開教學(xué)評(píng)價(jià)，優(yōu)化課程教學(xué)。

教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，通過親身探索學(xué)習(xí)得到的認(rèn)知才是最牢固的。分析案例教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)施流程，教師與學(xué)生全程參與了整個(gè)教學(xué)過程，避免了傳統(tǒng)教學(xué)中教師單向輸出“一言堂”、學(xué)生被動(dòng)接受的教育模式，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)相長(zhǎng)的目標(biāo)。通過學(xué)生分組學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生自主探究知識(shí)的能力，激發(fā)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性和學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生相互協(xié)作的精神品質(zhì)，加深了學(xué)生對(duì)課程原理的掌握，并提高了他們解決實(shí)際問題的能力。

（四）線上線下教學(xué)相融合，保證課堂學(xué)習(xí)有效性

2020年，線上教學(xué)被全面推向了教育歷史上前所未有的最高峰，經(jīng)過兩年的發(fā)展，線上線下教學(xué)的結(jié)合成為當(dāng)前最主要的教學(xué)模式。線上線下教學(xué)結(jié)合的教學(xué)方式既是課堂教學(xué)形式改革的一大機(jī)遇，也是保證教學(xué)有效性的一大挑戰(zhàn)。針對(duì)“地震勘探數(shù)據(jù)處理”課程，我們認(rèn)為首先師生都要做好思想準(zhǔn)備，線上線下結(jié)合教學(xué)是一種全新的教學(xué)探索，不能簡(jiǎn)單地將以往傳統(tǒng)線下教學(xué)模式復(fù)制到線上教學(xué)中去，教師需要花更多精力備課，并在實(shí)踐中不斷總結(jié)提高課堂教學(xué)方法和技巧；學(xué)生要緊跟教師教學(xué)進(jìn)度，以更主動(dòng)的學(xué)習(xí)態(tài)度盡快適應(yīng)線上線下教學(xué)模式，師生都需要盡量做到從傳統(tǒng)教學(xué)模式到線上線下結(jié)合教學(xué)模式的順利轉(zhuǎn)變。其次，要注重課程教學(xué)體系重構(gòu)，將課程中原理復(fù)雜、公式推導(dǎo)較多、實(shí)驗(yàn)等部分放在線下教學(xué)，內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單的部分在線上進(jìn)行講解；教師要提前在學(xué)習(xí)通等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上傳教學(xué)教案，并督促學(xué)生提前預(yù)習(xí)，課前要求簽到；課中設(shè)置問題進(jìn)行提問搶答等環(huán)節(jié)增加師生互動(dòng)，拉近師生的時(shí)空距離；課后要給學(xué)生留作業(yè)并及時(shí)批閱，對(duì)學(xué)生在平臺(tái)提出的問題需盡早答疑，還要時(shí)常統(tǒng)計(jì)線上教學(xué)平臺(tái)的后臺(tái)數(shù)據(jù)，時(shí)刻監(jiān)督少數(shù)學(xué)習(xí)不積極的學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)。此外，要建立一套可量化、可監(jiān)督且易于評(píng)價(jià)的課程考核辦法，針對(duì)這類教學(xué)環(huán)節(jié)復(fù)雜、實(shí)踐性強(qiáng)的課程，在總評(píng)成績(jī)中適當(dāng)提高平時(shí)成績(jī)及線上學(xué)習(xí)成績(jī)占比，對(duì)學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行線上學(xué)習(xí)能起到激勵(lì)的作用。

結(jié)語

在當(dāng)前的大背景下，本科生教學(xué)方法勢(shì)必要進(jìn)行轉(zhuǎn)變與調(diào)整。本文結(jié)合地球物理專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及“地震勘探數(shù)據(jù)處理”課程性質(zhì)，提出如上所述措施，為提高“地震勘探數(shù)據(jù)處理”課程的教學(xué)質(zhì)量提供了一定參考，對(duì)培養(yǎng)能熟練處理復(fù)雜地震數(shù)據(jù)、提高地震勘探精度能力的本科人才具有一定的實(shí)踐意義。