“地震勘探数据处理”课程本科教学探索

［摘 要］ “地震勘探数据处理”是地球物理专业学生必修的核心课程，也是进一步学习地震资料解释的必要基础。以中国矿业大学（北京）地球物理专业为例，分析该门课程当前的教学学情；遵循以学生为中心的教育理念，结合地球物理专业培养目标及课程性质，提出加强思想政治教育、培养独立学习习惯、落实导师责任制度、重视创新意识提升、注重案例教学讨论、引导学生相互协作等措施，旨在提高“地震勘探数据处理”课程教学质量的同时，培养全面发展的本科人才。

［关键词］ 地震勘探；数据处理；案例教学；教学质量

［基金项目］ 2022年度中国矿业大学（北京）本科教育教学改革与研究项目“地震勘探数据处理与解释教学改革研究”（J220214）；2021年度煤炭行业高等教育研究重大课题“共建共享式资源库的构建与应用机制研究”（2021MXJG023）；2021年度中国矿业大学（北京）本科教育教学改革与研究项目“岩石物理学（双语）课程建设”（J210205）

［作者简介］ 龚 飞（1989—），男，贵州铜仁人，工学博士，中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院讲师，主要从事岩石物理、地震物理模拟教学研究；邹冠贵（1981—），男，福建龙岩人，工学博士，中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院教授，主要从事地震资料解释、岩石物理教学研究；陈 豪（1988—），男，贵州毕节人，贵州工程应用技术学院矿业工程学院讲师，中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院2022级地质资源与地质工程专业博士研究生，研究方向为地震波场数值模拟。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2022）51-0013-04 ［收稿日期］ 2022-08-02

前言

我国在科技领域关键核心技术及装备等问题上依然面临“卡脖子”风险，培养具有创新精神、敢于尽早涉足“无人区”领域的尖端人才成为当前高等院校培养人才的当务之急［1］。数据显示，2021年我国石油、天然气对外依存度分别攀升到72%和44%，严重威胁我国能源安全和经济发展。此外，国内经过几十年的开采，浅部的矿产资源基本开采殆尽，陆上深层超深层开采已成为当前主流，但随着地层深度的增加，勘探难度随之成倍增大，开采条件也日趋复杂。地震勘探是寻找油气应用最为广泛、实践效果最为理想的地球物理方法之一，培养能够熟练应用地震勘探方法实现能源合理高效开采的人才意义重大。地震勘探方法中进行野外数据采集是基础，地震资料解释是落脚点，那么地震勘探数据处理恰似该方法的“桥梁”，发挥着联结采集和解释的重要作用。

一、课程教学现状及学情分析

“地震勘探数据处理”是中国矿业大学（北京）针对地球物理专业本科生开设的一门专业课，课程安排为32学时，其中理论学习占24学时，课程实验占8学时。“地震勘探数据处理”课程的开设旨在使学生掌握地震资料处理的必要方法，熟悉地震资料数据处理的基本流程，学会地震数据处理系统的基本操作，通过该课程的学习，学生可以掌握必要的专业基本知识及技能，为学生将来从事地震勘探科研与管理工作打下必备的专业理论基础。该课程基础理论深厚、涉及公式繁杂、实践操作性强。因此，让学生理解、掌握相关原理并能熟练独立完成一套地震数据处理流程，对提升该课程的教学质量至关重要。

该课程已进行教学实践多年，从近几年期末总评成绩分析，研习该课程的学生鲜有挂科现象，但获优秀成绩的比例同样不高。为深入分析研究该现象，我们调研了我校2019级地球物理专业所有本科学生，发现相当部分学生入学时属于非第一志愿录取，因此猜测是由于入学伊始专业期望与学习现状存在一定出入，导致部分学生在低年级时未能扎实掌握专业的基础知识，具体表现在对地震勘探基本理论理解不够深入，日常投入学习时间较少，频繁采取考前突击学习的方式，以课程考核过关为标准等。另外，“地震勘探数据处理”是一门非常注重上机实践操作的课程，但在总评成绩占比中平时成绩仅占30%，使得多数学生倾向于将学习重心放在期末考卷上，相对忽视了平时表现及知识累积的过程。此外，目前的教学方式基本还是传统的以教师为中心单向灌输、学生被动接受的模式，导致学生普遍参与感不强，无法调动学生的学习积极性。

二、提高教学质量的措施与建议

基于我校地球物理专业毕业要求及“地震勘探数据处理”教学目标，依据多年教学及实践经验，总结出以下提升教学质量的措施及建议。

（一）加强思想政治教育，培养独立学习习惯

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程。要求教师不仅要传授安身立命的专业知识，还要加强培养学生崇高的理想信念和道德情操，致力于把学生培养成为德智体美劳全面发展的新时代人才，真正肩负起传道、授业、解惑的神圣使命。通过讲述我国著名地球物理学家在艰苦的环境下，依然拥有执着创新、潜心科研的伟大精神，激励学生踔厉奋发的意志品质，同时，培养学生的辩证唯物主义世界观和科学思维方式，增强学生的责任意识和爱国情怀。此外，应注重学生个人学习习惯的培养，“细节决定成败，习惯决定命运”，好习惯能使人拥有健康的身心，是收获渊博知识的重要基础，是打开成功之门的钥匙。大学的学习方式与中学截然不同，不再有平日里老师的耳提面命，因此在大学课程的教学中要教育学生养成专心致志独立学习的习惯、规律的良好作息习惯，时刻叮嘱学生今后的所有一切都是现在日积月累的习惯造就的，使他们逐步重视习惯的重要作用。

（二）落实导师责任制，重视创新意识提升

为加强本科生培养，全方位掌握其学习情况、心理变化、思想动态等，在教育部《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》的指导下，越来越多的高校开始践行本科生导师制度［2］。从近年来我校地球物理专业本科生导师制运行情况来看，目前还存在责任落实不到位、师生交流频次不高等问题，需明确导师责任，在导师及学生层面上下联动才能真正提高导师制成效。另外，在对大学生的全阶段培养中，不同阶段导师应该有不同举措，一年级新生初进校园，他们的生活、学习、心理等方面较之中学时代都会产生较大变化，导师应定期和学生进行交流谈话，对学生的情况做到基本了解，同时，也能让学生了解导师的研究方向，增进师生对彼此的熟悉程度，从而让学生平稳度过大一的缓冲期；二年级后，导师根据自己的研究领域及方向，逐步指导学生申报相关创新创业课题，能够使学生逐渐熟悉并掌握相关课题申报、研究及结题等系列流程，着重训练学生的创新意识及科学思维的能力，为学生研究并撰写毕业论文打下坚实的基础。作为“双一流”高校，中国矿业大学（北京）拥有“煤炭资源与安全开采”等多个国家重点实验室，在这样便利的实验室条件下，学生可以根据导师项目课题及自身研究兴趣，尽早进入相应的实验室参与课题研究，引领学生感知学科热点及发展趋势，拓宽学生的专业视野，培养实践能力与创新精神。

（三）注重案例教学讨论，引导学生相互协作

“地震勘探数据处理”是一门特别注重实践的课程，要求在掌握方法原理的基础上，用软件进行处理分析，并解决相应的实际问题。案例教学是在现代教育理念指导下，教师通过典型的实际案例，让学生达到既定学习目标的一种教学方法［3］。以本课程中偏移成像教学部分为例，教师给出一个偏移成像的典型案例，假定实际的地下地质模型，如图1a，通过地震勘探数据采集、处理后，得到图1b的偏移剖面［4］，形象、直观地“透视”地下构造形态，通过这样的案例教学很容易激发学生的好奇心，提高学生探索学习偏移方法的兴趣。

根据案例教学理念，“地震勘探数据处理”的教学设计如下：首先，根据学生个人意愿等因素进行合理分组，每组5～6人，由教师介绍地震偏移的发展历史，向学生展示偏移方法在国内外煤田、油田高精度勘探的实际案例，使学生明确领会学习偏移方法。其次，强调进行偏移成像前的地震资料振幅补偿、动静校正、滤波与反褶积等流程的准备工作，通过提纲挈领地介绍偏移成像的基本原理、当前主流的偏移方法，促使学生思考前期地震数据处理流程好坏对偏移结果优劣的影响。布置任务，各组员分工查阅、收集波动方程有限差分、Kichhoff、频率波数域等偏移方法的基本原理，根据了解到的方法原理进行组内讨论，整理出该组的学习成果。再次，开展组间协作和讨论，由小组代表分享本组的学习成果与见解，并相互讨论学习过程中存在的问题，教师再根据学生总结出的问题进行分析和解答，指出各种偏移方法的优点与局限性，同时进一步拓展叠前偏移、叠后偏移、时间偏移、深度偏移等方法适用的地质构造条件，深度分析各偏移方法算法的复杂程度。最后，利用实验室相应的计算机处理软件实现前述案例的偏移成像结果，深化教学成果，并由教师与学生双方展开教学评价，优化课程教学。

教学实践发现，通过亲身探索学习得到的认知才是最牢固的。分析案例教学设计的实施流程，教师与学生全程参与了整个教学过程，避免了传统教学中教师单向输出“一言堂”、学生被动接受的教育模式，实现了教学相长的目标。通过学生分组学习，提高了学生自主探究知识的能力，激发了学生的主观能动性和学习的积极性，培养了学生相互协作的精神品质，加深了学生对课程原理的掌握，并提高了他们解决实际问题的能力。

（四）线上线下教学相融合，保证课堂学习有效性

2020年，线上教学被全面推向了教育历史上前所未有的最高峰，经过两年的发展，线上线下教学的结合成为当前最主要的教学模式。线上线下教学结合的教学方式既是课堂教学形式改革的一大机遇，也是保证教学有效性的一大挑战。针对“地震勘探数据处理”课程，我们认为首先师生都要做好思想准备，线上线下结合教学是一种全新的教学探索，不能简单地将以往传统线下教学模式复制到线上教学中去，教师需要花更多精力备课，并在实践中不断总结提高课堂教学方法和技巧；学生要紧跟教师教学进度，以更主动的学习态度尽快适应线上线下教学模式，师生都需要尽量做到从传统教学模式到线上线下结合教学模式的顺利转变。其次，要注重课程教学体系重构，将课程中原理复杂、公式推导较多、实验等部分放在线下教学，内容相对简单的部分在线上进行讲解；教师要提前在学习通等网络教学平台上传教学教案，并督促学生提前预习，课前要求签到；课中设置问题进行提问抢答等环节增加师生互动，拉近师生的时空距离；课后要给学生留作业并及时批阅，对学生在平台提出的问题需尽早答疑，还要时常统计线上教学平台的后台数据，时刻监督少数学习不积极的学生完成学习任务。此外，要建立一套可量化、可监督且易于评价的课程考核办法，针对这类教学环节复杂、实践性强的课程，在总评成绩中适当提高平时成绩及线上学习成绩占比，对学生主动进行线上学习能起到激励的作用。

结语

在当前的大背景下，本科生教学方法势必要进行转变与调整。本文结合地球物理专业培养目标及“地震勘探数据处理”课程性质，提出如上所述措施，为提高“地震勘探数据处理”课程的教学质量提供了一定参考，对培养能熟练处理复杂地震数据、提高地震勘探精度能力的本科人才具有一定的实践意义。

参考文献

［1］褚振江，谷泽宁.如何加快破解“卡脖子”难题［J］.中国军转民，2021，268（15）：23-24.

［2］郭德侠，陈薄，崔艳，等.“双一流”建设背景下本科生导师制的实践探索与制度完善［J］.北京教育（高教），2022（6）：20-25.

［3］叶王蓓.以例教学：课堂案例教学设计与实践路径［J］.上海教育科研，2022（9）：82-87.

［4］周阳，曹俊兴，王兴建，等.一种基于逆时偏移的高效照明补偿成像方法［J］.地球物理学报，2021，64（9）：3270-3282.

Undergraduate Teaching Exploration Based on Seismic Exploration Data Processing Course：

Taking China University of Mining and Technology， Beijing as an Example

GONG Fei1， ZOU Guan-gui1， CHEN Hao1，2

（1. College of Geoscience and Surveying Engineering， China University of Mining and Technology， Beijing， Beijing 100083， China; 2. School of Mining Engineering， Guizhou University of Engineering Science， Bijie， Guizhou 551700， China）

Abstract： Seismic Exploration Data Processing is a compulsory core course for students majoring in geophysics and a necessary basis for the further study of seismic data interpretation. Taking the geophysics major of China University of Mining and Technology （Beijing） as an example， this paper analyzes the current teaching situation of this course. Following the student-centered educational philosophy， combined with the training objectives and the course nature of the geophysics major， it is proposed to strengthen ideological and political education， cultivate independent learning habits， implement the tutor responsibility system， attach importance to the improvement of innovation awareness， pay attention to case-based teaching discussions， and guide students to cooperate with each other， etc.， so as to improve the teaching quality of the course of Seismic Exploration Data Processing and cultivate all-round undergraduate talents.

Key words： seismic exploration; data processing; case-based teaching; teaching quality