以应用型创新人才培养为导向的电法勘探实验教学改革探究

摘  要：电法勘探是应用型交叉学科，以培养适应产业发展的应用型人才是该课程的首要目标，该文主要针对该课程实验教学中存在的问题进行研究和探讨。传统模式的实验教学多缺乏综合性和研究性实验，实验内容也与生产实际脱节，难以满足应用型人才的培养需求。因此，该文提出深化实验教学内容改革、建立虚实互补的实验教学体系、增加开放型实验模式、积极开展课外科研活动和加强实践实验人才队伍建设等措施，以加强学生的动手能力和创新意识，提高实验质量，突出专业特色性和重要性。该文的研究和探讨为电法勘探课程的实验教学提供支撑，也为应用型创新人才的培养提供重要的参考和指导。

关键词：电法勘探实验；教学改革；应用型创新人才；人才培养；实验教学

中图分类号：G640      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）30-0074-04

Abstract： Electric Exploration is an interdisciplinary applied course， and cultivating applied talents that can adapt to industrial development is the primary goal of the course. This article mainly focuses on the problems in the experimental teaching of this course and conducts research and discussion on them. The traditional mode of experimental teaching often lacks comprehensive and research-based experiments. The experimental content is also disconnected from production reality， making it difficult to meet the needs of cultivating applied talents. Therefore， this article proposes measures such as deepening the reform of experimental teaching content， establishing a complementary virtual-real experimental teaching system， increasing open experimental modes， actively carrying out extracurricular scientific research activities， and strengthening the construction of practical experimental talent teams to strengthen students' practical skills and innovative consciousness， improve experimental quality， and highlight the professional characteristics and importance of the course. This article's research and discussion support the experimental teaching of the Electric Exploration course and provide important references and guidance for cultivating applied innovative talents.

Keywords： electrical prospecting experiment; teaching reform; applied innovative talents; personnel training; experimental teaching

基金项目：江西省高等学校教学改革研究课题“‘线上+线下’混合式教学模式下自主学习能力的深度构建研究——以《电法勘探》为例”（JXJG-22-6-3）、“新媒介时代下基于‘三平台四融合’的人机交互混合式地球物理学专业核心课程教学改革研究”（JXJG-22-6-6）；江西省学位与研究生教育教学改革研究项目“基于‘五维’协同的地球物理学研究生课程思政体系构建研究——以《勘查地球物理数据处理与解释》为例”（JXYJG-2022-113）

第一作者简介：王显祥（1986-），男，汉族，山东巨野人，博士，副教授，硕士研究生导师。研究方向为地球物理专业教学与科学研究。

随着我国经济的快速发展和国家对能源战略的重视，勘查技术与工程专业的重要性日益凸显。作为应用型交叉学科，勘查技术与工程专业是保证国家战略资源的重要技术手段，其首要目标是培养适应产业发展的应用型人才[1-6]。东华理工大学（以下简称“我校”）勘查技术与工程专业是一门老牌优势专业，起源于建校之初的“放射性地球物理勘探”，经过多年的发展和历练，于1998年更名为“勘查技术与工程”，2011年入选国家“卓越工程师教育培养计划”，2017年通过工程认证，2020年入选国家一流专业。60多年来，我校形成了一套完整的以（核）资源勘查及应用为特色，兼顾工程地质勘查、环境检测与监测、地质灾害勘查和工程结构病害检测等的人才培养体系。

在勘查技术与工程专业的课程体系中，电法勘探是一门必修的专业核心课程，也是本专业学生必须掌握的重要地球物理勘查方法之一[7-10]。该课程既是一门观测科学，需要使用仪器设备对地球内部、地表和空中的电场、磁场及电磁场进行观测，又是一门理论性很强的科学，需要极强的数学功底将观测的电、磁场资料与地球内部电磁性结构建立联系，做出合理的地质解释。经过40多年的探索与实践，电法勘探在教学方法上已形成了自己的特色，是我校历史悠久的一门精品课程。本文将从电法勘探实验中存在的问题、改革举措等方面对其进行探讨，旨在进一步提高教学质量，培养更多高素质的勘查技术与工程人才，为我国资源勘查和经济发展作出更大的贡献。

一  电法勘探实验中存在的问题

电法勘探作为一门实践性极强的课程，旨在培养适应产业发展的应用型人才。电法勘探历史悠久，种类繁多，广泛应用于地下水、油气、煤、金属矿和非金属矿等勘探领域。近年来，随着电法勘探技术的发展，出现了众多新的勘探手段与技术。与此同时，资源的枯竭也迫使人类去勘探开发更深、条件更艰苦的新型资源，对该专业人才的要求也越来越高。

为培养实践和创新能力的人才，实践教学成为必不可少的途径之一。依照“理论指导实践，实践升华理论”的教学理念，实验教学是巩固理论知识、培养动手能力的重要环节[11-16]。同时，加强实践教学也是培养学生解决工程问题、建立科学素养及创新意识的重要途径。然而，当前实验教学仍停留于传统模式，发展持续性不足，已不能满足产业对应用人才的要求。因此，如何在现有条件下改革实验内容、拓展实验手段，加强学生的动手能力和创新意识，成为当前亟待解决的问题。

我们通过对2011级和2012级两个年级的毕业生和用人单位追踪调查发现，用人单位普遍反映毕业生具有扎实的理论功底，工程实践能力却较差，且缺乏理论联系实际的能力，需要较长的时间适应工作岗位。通过对先前电法勘探教学的反思，认为应该是实践环节出现了问题，归纳原因如下。

多以验证性实验为主，缺乏综合性和研究性实验。在现有的教学大纲中，以验证性实验为主，综合性实验较少，更缺乏研究性实验。实验前，指导教师已准备好实验仪器、实验内容和步骤，学生只需按部就班地完成规定内容即可，因为实验结果已知，实验中学生普遍缺乏积极性，这实际上也不利于学生创新思维的培养。

新技术、新方法、新理论在实验教学中没有得到充分的体现，实验内容仍以传统方法为主，新技术占比较少。电法勘探可分为电阻率法、激发极化法、自然电场法、充电法及电磁法。前四种方法为传统方法，勘探深度浅，探测效率低，在实际生产中应用也越来越少。而电磁法作为近年来的新方法，因其探测深度深和探测效率高得到了普遍应用，当前研究的热点和难点也都集中在该方法中。受惯性思维影响，有2/3的实验课时集中在传统方法上，由于教学内容落后于生产实际，使得毕业生要经过很长时间才能适应工作。

电法实验设备通常存在价格贵、维护费用高、更新难等问题，导致实体设备套数有限，从而制约了电法勘探实验教学水平的提高，影响了实验教学的效果。由于设备价格较贵，EH4与Terra-TEM等仪器只购买了一台，实验时普遍存在十余人操作同一台仪器的现象。为了在规定教学课时内顺利完成实验安排的内容，只有少数同学可以对仪器操作，大多数情况下是一人操作众人围观的局面。这一方面打击了专业学生对实验的积极性，另一方面，学生遇到新仪器，特别是难操作的仪器不免产生紧张情绪和畏惧心理。

电法勘探实验也存在着重采集轻处理的问题。电法勘探是一门应用性极强的学科，以解决工程问题为目的。教学大纲中普遍规定了数据采集部分的内容，乃至数据采集的步骤和工作量，而忽视了数据处理部分。实验结束后，指导教师基本忽略了数据的处理与分析，这导致学生做完实验后没有充分挖掘数据中蕴含的信息，极大地降低了实验效率，使得学生无法理解实验的真正意义，也无法提高学生处理实验数据的能力，为他们将来走向实际岗位埋下了隐患。

二  具体教学改革

实践教学是深化课堂教学、保障教学质量、培养高素质应用型专门人才的重要环节，学生的动手能力、综合应用能力和创新思维能力必须通过相应的实践教学环节训练而获得。

（一）  迎合产业发展，深化实验教学内容改革

在实践教学中，东华理工大学积极开展校企合作，与企业建立稳定的联系，了解生产单位对于人才需求的变化和实际应用中存在的问题和难点，根据实际需求及时调整实验内容和方向，确保学生掌握最新、最实用的技能和知识。近年来随着电法勘探技术的迅速发展，一些实验内容已与产业界技术的发展脱节，电阻率剖面法和测深法在实际应用中已很少部署，而电磁法日益成为研究的热点和难点。为此，课题组以2018版教学大纲修订为契机，对现有实验课程内容调整与融合，对于过时的实验方法进行了调整和压缩，将业内最新的、最实用的技术增加到实验教学环节，电磁法的占比由原来的1/3增加到现在的2/3。

本专业按照“基础型、综合设计型、创新型”三个层次设置实验课程，减少基础型实验比重，重点增设综合设计型和创新型实验，同时逐步提高实验难度，培养学生的独立思考和解决问题的能力。在实验大纲中增加数据处理部分的内容，指导教师可利用课余时间采取录屏的方式完成对学生的指导，对于业界应用较广、处理技术相对复杂的实验，增加上机实验课程，确保学生能够熟练掌握实验数据的处理和分析技能。此外，还强化了实验报告要求，在撰写实验报告时，要求学生完成数据的处理与分析，实验报告中对结果做出合理解释。

教学团队及时更新实验室仪器设备，保证实践教学的软硬件数量和质量不断更新，满足教学要求和学生需求。对于业内最新的、最实用的技术，积极增加到实验教学环节中。学校每年下拨一定的设备采购经费和设备维修费用，用于实验室仪器设备的维护和更新，保证实践教学的软硬件数量和质量不断更新，满足教学要求。实验室拥有V8多功能电法仪、EH4电导率成像仪、MTU-5A大地电磁和TerraTEM瞬变电磁系统等一批用于科研与学生科技创新的先进仪器设备。

2014版与2018版电法勘探实验安排对比详见表1。

（二）  开发虚拟实验教学软件，建立虚实互补的实验教学体系

随着计算机技术的不断发展以及新型互联网技术的普及，数字化和虚拟现实技术的进一步发展，技术革新推动了虚拟技术和互联网应用越来越多地进入课堂教学。针对电法勘探仪器设备台套数少、设备昂贵的问题，课程组编制了电法勘探虚拟仿真演示软件，包括电阻率剖面法、电阻率测深法、激发激化法、大地电磁法和瞬变电磁法等常规实验方法。虚拟仿真实验教学资源通过实验教学综合平台共享，方便学生理解和掌握相关内容。