“油气地球物理勘探工程”课程教学模式改革与实践

刘立峰，饶 莹，赵振聪，刘国昌

（中国石油大学地球物理学院 北京 102249）

继续加大油气资源的勘探开发力度，保障能源安全是我国重大的战略任务，高质量培养油气勘探专业创新型高层次人才是实现这一重要战略任务的基本保障。研究生教育是我国高等教育的重要组成部分，直接担负着高层次人才培养的重要使命，而课程教育是研究生教育的基石，特别是相关专业课程的质量直接关系到研究生的专业素质培养，探索与新时代人才培养需求相适应的研究生专业课程教学模式，具有十分重要的现实意义。本文结合中国石油大学（北京）（以下简称“我校”）地质工程专业学位硕士研究生“油气地球物理勘探工程”课程的教学实践，从构建多元化教学模式方面，探索了研究生课程教学模式的改革。

1 课程教学现状分析

我校地质工程专业学位硕士研究生（“专硕”）的培养，侧重于培养油气资源地质工程及相关领域需要的应用型高层次人才，包括矿产普查与勘探、地球探测与信息技术、矿物学―岩石学―矿床学、构造地质、地球化学等多个学科方向。培养方案与学术型研究生存在较大差异，更注重工程实践能力的培养，具有实践类课程比重更大、专业课程模块选择更多、总课时更多的特点[1]。

随着油气勘探开发对象向着更深、更复杂的领域发展，目前地球物理勘探已成为油气勘探不可或缺的重要技术手段。“油气地球物理勘探工程”课程作为该专业核心的研究生课程之一，对研究生专业素养的提高具有十分重要的作用。该课程旨在介绍油气勘探地球物理中各种勘探方法（重、磁、电、震）的原理及工作流程，通过本课程的学习，使学生具备综合处理和分析地球物理数据的能力，掌握应用地球物理资料解决实际油气勘探中所遇到实际问题的思路和技能，为今后从事相关油气勘探工作奠定坚实基础。下面对课程教学现状进行分析，总结了以下几点：

1.1 课程内容涉及面广、理论性与实践性强

“油气地球物理勘探工程”课程包含地震、重力、磁法、电法等多种勘探方法的内容，而每种勘探方法又包括资料采集、处理、解释等多个环节，教学内容十分丰富，是一门同时注重理论和实践的课程。但该课程学时仅为48 学时，需要学生具备较为扎实的数理基础，既要求学生掌握油气地球物理勘探的基本原理和知识，又要培养学生充分利用所学的知识解决油气勘探中实际问题的能力。

1.2 授课对象个体存在明显差异

该课程的授课对象来自我校三个学院（包括地球物理学院、地球科学学院以及非常规油气科学技术研究院）的地质工程专业型硕士，其本科阶段就读物探、测井、地质等多个专业方向。不同学生在地球物理方面的知识储备、专业认知、接受程度等均存在明显差异，部分授课内容超出本科阶段来自地质方向学生的接受范围，同时在研期间的研究方向以及今后可能的就业方向也存在很大的差别，导致学生对地球物理勘探方面的学习兴趣点及重视程度不同。

1.3 传统传授式教学方式效果不理想

传统“板书+PPT”为主的传授式教学方式使学生对课堂的热情不高，课上提问的方式导致学生的参与度不够，课后的作业布置学生缺乏完成兴趣，存在应付了事的情况，导致理论知识与实践相脱节，不利于学生科研实践能力的培养。同时该课具有很强的理论性，存在很多的理论概念、数学原理及公式推导，若授课内容太宽泛就容易缺乏深度，对地球物理方向学生的实际教学效果不明显，如若内容太难又容易使地质方向的学生难以接受、缺乏学习兴趣。

2 多元化教学模式改革内容

课程组通过对“油气地球物理勘探工程”相关教学内容及方法的优化调整，构建翻转课堂互动教学、重要知识点传授式教学、启发式引导教学、案例研讨式教学相结合的多元化教学模式，帮助学生构建完备的知识体系，激发学生的学习兴趣，提升学生的工程实践能力，从而改善授课效果。

2.1 翻转课堂互动教学

该课授课对象中来自测井与地质方向的学生，虽然在地球物理方面的知识储备没有物探方向学生多，但在本科阶段均学过“地球物理勘探”“地球物理学概论”等专业基础课，在地球物理方面仍有一定的知识积累，因此对于最为容易理解的基础知识点，采用“先学后教”的教学模式，即采用“翻转课堂”的方式，教师课上布置互动话题，使课堂变成教师和学生互动的场所，包括对知识点的答疑解惑以及实际运用等，从而达到理想的教学效果。

2.2 重要知识点传授式教学

对于教学内容中较为重要的知识点仍采用传授式教学，以夯实课程基础为目的，但教学方式非常重要，要重视教学过程的设计。油气地球物理勘探中有很多重要的数学公式，但在学时有限的情况下，枯燥烦琐的数学公式推导很难保证教学进度，同时会降低学生的学习兴趣。我校地质工程专业学位硕士研究生更侧重于油气工程实践能力的培养，因此在教学过程中应重视如何将晦涩难懂的数学公式和理论概念融入油气勘探开发实例当中，从而将重要知识点传授给学生，便于学生实践能力的培养。如在地震资料采集的授课过程中，由于野外地震资料采集的长时性、炸药震源的危险性以及较高的作业成本等问题，学生无法直接在野外参与地震采集的各个环节，如在讲解不同地表环境炸药震源激发、可控震源车激发、检波器的埋置要求、多个空气枪组合激发压制气泡响应、海上物探船的作业方式、观测系统的设计等内容时，教师应充分发挥多媒体授课的优势，尽可能多地收集及制作能够反映教学内容的工程实践图片、动画、视频等素材，生动地展示地球物理方法在油气勘探工程中的应用，营造出置身于野外实际地震数据采集的场景，提升学生的学习体验，让学生对油气地球物理勘探工程具有直接的感性认识与深入的理解。

2.3 启发式引导教学

将启发式引导教学贯穿整个授课过程，教师在讲授基本概念及原理的过程中，精心设计讨论性的问题，引导学生勤于思考，通过师生互动交流，提高学生的参与度，从而达成既定教学目标，增强学生的理解。比如在讲解地震勘探方法时，教师可以引导学生从震源激发方式、地震波传播特点、探测范围等方面，总结人工地震与天然地震的异同；讲解横波勘探的特点时，可以引导学生从地震分辨率和在流体中的传播性质方面出发，总结横波与传统纵波勘探方法相比有哪些优势；讲解多次覆盖观测系统时，可以指定接收道数和覆盖次数不变情况下，引导学生自主设计观测系统，并利用综合平面图示法将观测系统画出来；在讲解如何理解静校正和动校正中的“静”与“动”问题时，引导学生从校正量随时间和炮检距的变化方面总结二者的区别，从而加深对校正量的理解；在讲解倾斜界面叠后偏移处理时，鼓励学生利用铅笔、尺子和圆规在图纸上自己手动进行偏移，并推导叠加剖面上的倾角与界面实际倾角之间的关系，从而深入理解偏移的作用；在讲解利用相干技术进行断裂识别时，基于相干体的工作原理，引导学生思考利用相干技术还能识别哪些地质现象（火山活动、河道砂等）；在讲解地震属性提取技术时，教师提供地震资料，鼓励学生自主编程，实现某几种地震属性的计算与提取；在讲解地震波阻抗反演时，可以引导学生从砂岩和泥岩受压实作用影响程度不同的角度出发，总结不同岩性波阻抗随埋深的变化关系，进而发现利用波阻抗进行岩性识别的局限性。通过不断引导学生，充分调动学生的积极性，使学生勤于思考，从而改善教学效果。

2.4 案例研讨式教学

研讨式教学强调教师的引导作用，同时发挥学生的主观能动性，从被动接受变为主动学习，激发学生的学习兴趣，培养学生发现问题、解决问题、工程实践、科研创新以及团结协作的能力[2-3]。在研讨过程中，教师可以及时了解学生对知识的熟悉和掌握程度，并及时通过交流与沟通弥补教学内容的疏漏[4]。教师根据教学内容与进度，选择适当时机设计带有启发性的工程实践问题，引导学生进行拓展阅读及相关学术文献调研、组员相互讨论，鼓励学生自己发现工程实践中所遇到的地质问题，并根据相关地球物理方法，提出解决实际问题的方案，使知识的学习与工程实践相结合，并与教师进行交流互动，进而激发学生进行科学研究的兴趣，培养其严谨的科学态度与创新能力，让科研思维成为一种习惯。而案例的设计是研讨式教学的关键，如何设计带有启发性的案例对学生能力的培养起到至关重要的作用。案例的选择应与课程理论紧密结合，同时来源于生产实践，既要有一定的挑战性，也不能超出学生的能力范围[5]。比如在本课程的教学过程中，列举出目前国内油气勘探的热点领域，如海上少井区油气勘探、库车深层盐下油气勘探、塔里木深层复杂缝洞碳酸盐岩油气勘探、四川盆地滩相白云岩油气勘探、页岩油气勘探、煤层气勘探、致密砂岩气勘探等，引导学生分组按兴趣自主选择案例，总结这些领域中油气勘探的特点、难点以及地球物理关键技术所发挥的作用。根据选课学生数量、本科及读研阶段的学习方向，将学生分成若干小组，并将物探、测井、地质方向的学生均匀分配到各组，便于组内不同研究方向的学生发挥各自的特长，根据案例分析的要求，组内学生分工协作，使不同方向的想法能够充分交流与碰撞，从而提高各组综合解决实际问题的能力，并鼓励学生发表创新性的想法。与此同时，教师随时跟进各小组的研讨情况，把控研讨的方向不偏离教学主题，对各组遇到的问题给予必要的引导，以保证研讨结果的合理性。各组完成相关案例的分析研究后，完成多媒体的制作，在课堂上各小组将研究成果进行多媒体汇报，各组学生之间、教师与学生之间共同参与研讨，在讨论中相互补充、共同进步，在不断交流中引发对实际问题的思考，从而加深对相关案例的理解，同时深化对相关知识的掌握程度。

3 结语

本文对研究生专业课程普遍存在的问题，探索了课程教学模式的改革。在教改过程中，注重教学内容的更新迭代，突出中国石油大学（北京）的“石油特色”，将翻转课堂互动教学、重要知识点传授式教学、启发式引导教学、案例研讨式教学相结合，构建多元化教学模式。通过以上教学改革措施和途径，帮助研究生构建完备的知识体系，培养自主学习能力、工程实践能力、创新能力，从而为学生适应和引领未来油气勘探行业的发展奠定坚实基础，其教改途径和方法对其他工科有关课程的教学具有一定的启发和借鉴意义。