競賽驅動型課程教學方法探索

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摘要：“地震勘探數據處理”是地球物理學專業本科生的專業主干課程，具有理論和實踐并重的課程特點，其要求學生既要充分理解難度較高的理論基礎知識，也要掌握一定的實際地震數據處理技能。為此，探索和應用以競賽為驅動力的課程教學方法，使課堂教學、上機實驗與學科競賽協同推進，形成“以賽促學”和“以賽促教”教學氛圍具有重要的實際意義。通過競賽驅動型“地震勘探資料數據處理”課程教學模式的探索與初步實施，學生的學和教師的教兩方面均取得了明顯的成效。

關鍵詞：競賽驅動；地震勘探；數據處理；教學方法

“以賽促教”和“以賽促學”的教學方法在高職技術院校長期以來較為重視，在培養技術性專業人才方面起到了明顯的效果［1］。其教學模式應用的直接效果是使得培養的學生具有較強的實際操作能力，有助于解決學生的就業問題［2］。近些年，在本科專業的教學過程中，也逐漸重視培養學生的實踐能力，大大地增加了實踐教學環節的學時。由于教學資源的有限，集體或分組實踐是主要的形式，其教學效果難以控制。因此，傳統的集體實習、以及講多練少的教學模式與授課方式，在理論與實踐并重的課程教學應用中難以提高學生的學習興趣和積極性，也極大地影響著教師的授課激情。為此，將理工科大學生學科競賽與相關課程教學相結合，協調開展與推進，對促進教學模式的改進是一條行之有效的途徑，也是培養學生創新能力和實踐能力的一個重要手段［3］。目前，在教育部、團中央、高校研究所及各學科專業協會等部門的主辦下，不同級別和不同形式的學科競賽種類繁多。各高校相關部門在引導學生參加學科競賽方面也呈現積極發展態勢，這對培養學生實踐能力具有重要意義。而如何將競賽訓練與課程教學高度協調和緊密結合，真正做到理論與實踐并重、教師的教和學生的學并重，進一步完善學科競賽和課程教學在時間和內容上的協同開展具有重要的實際意義。本文將以中國礦業大學“地震勘探資料數據處理”課程的教學模式改革為例，探討本課程在以競賽為驅動力的教學方法探索與實踐過程。

一、實施“競賽驅動”的教學方法改革的重要意義

探索和應用以競賽為驅動力的課程教學方法［4］，使課堂教學、上機實驗與學科競賽協同推進，建立“以賽促學”和“以賽促教”教學氛圍［5］，具有重要的實際意義。一是，實施以“競賽驅動”的課程實踐環節教學。通過參加競賽，使教師了解一流學校該課程教學動向，調整“地震勘探資料數據處理”課程教學內容與方法，讓學生清楚該課程教學內容的特色，激發學生自主學習的積極性以及濃厚的學習興趣，實現“以賽促學”的目的。二是，將專業比賽及專業培養目標相結合，將競賽訓練與課程學習緊密結合。將學、練、賽與教融為一體，以競賽為契機，提高學生的專業技術技能、創新意識以及教師團隊的整體水平，實現專業學生實踐能力的整體提高，縮小與國內外一流大學該課程的教學水平差距。三是，通過探索“競賽驅動”的課程教學方法與實踐，能夠使學生滿足用人單位對本專業應用型人才技能掌握的實際要求，提高學生對專業發展現狀的認識，幫助學生制定適合自身興趣的職業生涯規劃，提升學生的就業競爭力，激發學生對本專業理論與方法的創新［6］。四是，通過組織、指導競賽，促進教師不斷進行教學研究、改革和實踐，提升相關課程教師團隊的授課水平及專業素養，實現“以賽促教”的目的［7］。

二、“地震勘探資料數據處理”課程教學現狀

“地震勘探資料數據處理”課程通常是本科生地球物理學專業的一門專業骨干課，該課程的特點是理論和實踐并重［8］。其課程教學目的旨在通過對該課程的學習，掌握目前國內外反射地震數據處理中廣泛使用的算法原理，深刻理解地震數據處理的目的和含義，熟悉基本的數據處理流程，并能運用簡單的地震處理軟件進行實際的地震資料處理。課程主要內容包括預處理、數字濾波與反褶積、速度分析、動靜校正、水平疊加和偏移成像。地震勘探包括數據采集、數據處理和資料解釋三個環節，地震資料數據處理起到中間橋梁的作用。國內外地球物理學專業該課程的開設時間大都安排在三年級下學期或四年級上學期，均要求“數字信號處理”“彈性波動力學”及“地震勘探原理”等課程作為前期基礎課，課程的主要內容設置各具特色。教學形式基本都是以課堂教學和實踐教學相結合的方式開展的。該課程主要在石油、金屬礦山和煤田系統高校地球物理專業和勘查技術與工程專業開設，其中以石油系統高校教學質量最高，引領“地震勘探資料數據處理”教學和研究的主要方向。中國礦業大學地球物理學本科專業主要培養煤田地球物理高技術人才，“地震勘探資料數據處理”課程作為專業主干課程，于四年級上學期開設，課程總課時為48學時，其中課堂教學38學時、上機實驗10學時。但長期以來，該門課程教學效果并不十分理想，主要存在以下問題：一是，課程教學模式單一、學生重視度不夠。對于在校本科生，對專業發展現狀和特點不夠了解，學習主動性不足。對地震勘探資料數據處理在地震勘探中的重要地位認識不夠，學習積極性不高，這與教學方法和教學模式不當有關。二是，上機實驗教學環節學時有限，實際應用能力培養欠缺?！暗卣鹂碧劫Y料數據處理”課程是一門理論與實踐并重的課程，其特征是數理基礎要求高、理論性強、難度大，其最終目的是通過理論學習掌握地震數據處理方法，并具有一定的實際資料處理能力。目前，課程設置的上機實驗學時有限，難以培養學生的實際地震數據處理能力。三是，課程開設時間較晚，不利于實踐教學。地球物理學專業本科生第六學期末暑假生產實習內容要求到實習單位觀摩實際地震數據處理和練習實踐，這需要一定的地震數據處理方法理論做鋪墊，然而“地震勘探資料數據處理”課程開設時間為第七學期，不利于提高生產實習效果，且四年級學生在第七學期面臨考研或找工作等壓力，課程學習難以全身心投入。

三、構建競賽驅動型“地震勘探資料數據處理”課程教學模式

1．全面搭建競賽平臺對學習“地震勘探資料數據處理”課程的學生，通過介紹和宣傳國際勘探地球物理學家協會（So－cietyofExplorationGeophysicists，SEG）的發展歷史及貢獻，鼓勵他們申請SEG學生會員，從而享受免費下載SEG官方網站提供的如《地球物理學》（Geophysics）、《前緣》（TheLeadingEdge）等勘探地球物理領域最高級別雜志的文獻資料，了解國際勘探地球物理尖端技術發展前沿方向。申報成立SEG中國礦業大學學生分會，建立大賽分賽區，為參加“全國大學生勘探地球物理大賽”提供強有力的競賽平臺?！叭珖髮W生勘探地球物理大賽”以實際地震數據處理為主，一個工區的地震數據最大可達幾十GB，加上處理過程中產生的中間數據，其數據大小甚至可達幾TB，因此需要較大的存儲空間。此外，地震處理運算量非常大，要求計算機的運算速度必須要快。為此，建立可用于比賽訓練的數據處理平臺十分重要。利用校學科建設經費，購置了8節點計算機集群和大量工作站。在大賽贊助方的支持下，成功安裝了比賽指定使用的大型地震數據處理軟件GeoEast，創建了大賽訓練與課程實驗相結合的地震數據處理實驗室，為參賽學生搭建了良好的競賽學習平臺。2．精心組織學生競賽組織地球物理專業學生的競賽具有較強的針對性和導向性，依托“地震勘探資料數據處理”課程學習，以地震數據處理能力培養為主線，以用人單位的需求為依據，鼓勵學生積極報名參加每年舉辦的全國大學生勘探地球物理大賽。根據本科生在基礎理論認識不深、動手能力不足、可自由支配時間不多的實際情況，鼓勵通過“研究生＋本科生”的混合組隊方式報名參賽，開展協同訓練。這種“一對一的幫帶”組隊方式，有利于高年級學生參加競賽得到鍛煉并取得良好成效，從而對低年級學生產生較好的“輻射”引導作用，激勵低年級學生積極參與競賽，形成高年級帶動低年級參賽的良好循環模式。3．教學與競賽協調發展全國大學生地球物理勘探大賽包含兩大塊內容：理論筆試和實際地震資料處理。結合大賽筆試知識點，補充“地震勘探資料數據處理”課堂教學內容，及時更新對媒體材料，增加最新的地震數據處理新方法和新技術的講解。不僅讓學生能夠了解和接觸到前沿知識，又為參加競賽奠定了理論基礎。此外，對“地震勘探資料數據處理”課程的實踐教學與大賽訓練兩個環節進行教學融合。通過大賽訓練，能夠使學生接觸到地震資料處理中的實際問題，彌補課程實踐教學側重理論驗證性實驗的不足。通過指導學生參加競賽，提高學生的實際地震資料處理能力，強化教學過程中的實踐性和“職業性”，實現邊教、邊學、邊賽，在賽中教、在賽中學、在學中賽，將學與賽、賽與教密切結合，真正做到“地震勘探資料數據處理”課程理論教學與實踐教學并重。

四、“競賽驅動”型“地震勘探資料數據處理”課程教學模式保障機制方案建設

1．過程保障機制（1）全國大學生勘探地球物理大賽具體內容與“地震勘探資料數據處理”課程內容相互匹配，與課程教學目標一致，形成與教學與競賽的同步。全國大學生勘探地球物理大賽是以地震數據處理為內容的大型年度賽事，大賽環節包括筆試、資料處理和答辯，由初賽和決賽組成。（2）“地震勘探資料數據處理”課程開設時間與大賽時間同步，有利課程教學與競賽的協同推進。新一輪地球物理專業培養方案將從第七學期調整至第六學期開設，全國大學生勘探地球物理大賽每年報名時間為3月初，初賽時間為5月中旬，決賽時間為8月下旬。（3）課程實驗與大賽訓練指導教師團隊由研究所選定實踐經驗豐富的教師擔任。通過小組指導的形式，能夠保障學生實踐學習效果。（4）參加比賽發生的資料費和差旅費由優勢學科建設等項目提供經費保障。2．獎勵保障機制（1）學生獎勵保障措施：對競賽獲獎學生，學校建立相關規定給予相應的綜合素質學分，在獎學金、助學金、三好學生評優等活動中予以優先考量。（2）教師獎勵制度措施：對指導競賽獲得獎勵的教師，院校均制定相關的教學績效獎勵政策和在職稱評審中給予優先考量的政策。

五、初步成效

中國礦業大學通過上述“競賽驅動”型“地震勘探資料數據處理”課程教學方法改革與建設，目前已取得了明顯的初步成效。一是，在2016年第四屆全國大學生勘探地球物理大賽中，中國礦業大學參賽學生取得了優異的成績，其中二等獎1項、三等獎1項、優秀作品獎2項。獲獎學生明顯對低年級學生具有榜樣和鼓舞作用，使在學“地震勘探資料數據處理”課程的學生學習目的更加明確、學習積極性更高，表現在出勤率大幅度提高、課堂氛圍更加良好、實踐環節學習愿望更加強烈、學生處理實際地震數據的能力明顯增強。二是，教師的教學模式也得到了進一步的豐富，課堂教學與實踐教學做到了協同開展和無縫對接。下一步將對課堂教學、上機實驗和競賽鍛煉三個環節進一步優化，提高教學質量和水平。

作者:胡明順 董守華 劉志新 潘冬明 單位:中國礦業大學資源與地球科學學院

參考文獻：

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