電磁測深技術課程教學中的案例教學法應用研究

程勃 丁彥禮 羅潤林

【摘要】為培養創新型應用人才，提高學生分析問題解決問題的能力，將案例教學法引入電磁測深課程教學中。教師在教學中將實際工作中的電磁測深中各種方法的典型案例，結合理論教學內容加以歸納處理，提煉出供學生分析討論的問題。學生結合案例、經過討論加深了對各種電磁測深方法的原理、特色和應用條件的了解。經過教師引導和同學間相互討論，學生掌握電磁測深的方法技術，提高了分析問題和解決問題的能力。

【關鍵詞】電磁測深技術課程 案例教學法

【基金項目】桂林理工大學校級教學改革項目：“案例教學法在勘查技術與工程專業課程教學中的應用研究”，項目編號：2016B04。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）40-0234-02

一、前言

隨著國民經濟的飛速發展， 對資源勘查、水資源調查、大地構造研究等領域中，勘探深度和精度方面的要求日益提高，地球物理方法中的電磁測深技術以其探測深度大、裝備輕便等獨特的優勢成為解決這些高難度問題的重要方法技術之一。電磁測深技術使用的儀器設備已經裝備了勘探單位，正在成為常用的勘探方法。

桂林理工大學勘查技術與工程專業為了培養出符合國家經濟發展和建設需求的應用創新型人才，提高畢業生的就業競爭力，特別設置了“電磁測深技術”課程，圍繞“基礎性、實踐性、能力性、創新性”設置了課程的教學內容。根據勘查技術與工程專業課程的構建思路，“電磁測深技術”課程設置在主干專業課程——“電法勘探”之后，作為電法勘探的延續課程，深入介紹常用電磁測深方法的適用領域、野外工作方法和資料解釋技術。

按照傳統的教學思路，“電磁測深技術”課程的教學過程為：某種電磁測深方法基本原理-數學理論描述-地球物理信息采集技術-野外工作方法-資料解釋技術-最后為方法的實際應用。以這樣的思路授課，教學工作中存在以下問題：

1.教學內容覆蓋廣，內容多

“電磁測深技術”課程是一類方法的簡稱，其中包括多種方法類型，例如，場源分為人工源和天然源；數據采集和處理分為時間域或頻率域等。

2.數學內容數學公式多，難度較大，物理概念抽象

雖然理論基礎在電法勘探課程中已經學過，但具體到某一類型的方法技術，還涉及大量的數學公式和物理學知識。

3.教學課時少，教學手段單一

灌輸式教學很難使學生在短時間內消化吸收，學生糾結在各種數學公式中，而一些重要的基本概念沒有牢固地建立起來，如果沒有明確地學習思路，對專業課的學習就會比較吃力。

針對目前教學中存在的問題和學生的情況，電磁測深技術課程的教學調整了教學思路，嘗試采用能夠引起學生興趣的、讓學生主動學習的“案例教學法”達到培養應用創新型人才的目的。并在學習中，培養學生具備團隊活動意識，在共同分析問題、討論問題的過程中找到解決問題的方法。

二、“案例教學法”的特點

在電磁測深案例教學法的主要教學目的是加強學生對電磁探測方法的理解及提高應用能力，通過典型案例，培養學生主動學習及參與課堂討論的興趣，提高和培養學生的評論性、分析性、推理性的思維和概括能力、辯論能力以及說服力方面的能力和自信心。案例教學也利于培養和發展學生的自學能力和自主性思維習慣。

電磁測深技術課程的案例教學法的主要思路為：以解決某些特定的地質問題的專門技術為“案例教學”核心，使學生的注意力集中在如何解決實際問題上，讓使學生在教學過程中積極思考、參加討論，開拓思路。這樣教學的思路是從問題出發，達到學習掌握應用地球物理方法的目的。

在地球物理勘探課程的教學中，有使用案例教學法的獨特優勢，例如研究地磁場的變遷、證明了大陸漂移學說。世界知名的大型礦山的發現和勘探過程等成功的案例足夠引起學生的學習興趣。如何在電磁測深技術課程教學中使用案例教學法，教師則應該研究課程的特點，設計典型的教學案例，達到讓學生掌握電磁測深技術。

三、在“電磁測深技術”課程引入“案例教學法”的基礎

在“電磁測深技術”課程引入“案例教學法”的思路與傳統的教學過程相反。以解決某種具體的大深度勘探問題的案例為主線，引導學生關注所采用的電磁測深方法的地質效果，討論具體案例的地質及地球物理特征，討論所用電磁測深方法的野外施工技術，了解數據采集和處理方法，總結歸納電磁測深方法技術的原理和特點。在以案例為主線的教學過程中，教師提出需要討論的問題，使學生們參與到教學和討論中，從而達到利用有限的課時，學習和掌握電磁測深技術方法的目的?！半姶艤y深技術”課程引入案例教學法，有以下三方面的基礎。

1.前期課程及實踐基礎

“電磁測深技術”課程開課之前已經學習了電法勘探課程，有了研究電磁場最基本的理論基礎。在電法勘探課程中進行過實驗，了解數據采集和數據處理的流程。學生已經參加了生產教學實習，掌握了野外工作步驟，并進行過資料解釋。這些前期課程和實踐基礎，有利于學生參與討論和提出各種問題。另外，學生已經具備了基礎地質、水文工程地質等基礎知識，對本專業需要解決的地質問題比較熟悉，在學習了一些電磁測深技術知識的基礎上，只要加以引導，就可以將地質問題與地球物理問題性質聯系起來。

2.典型意義的教學案例基礎

勘查技術與工程專業的教師，在長期的科研工作中積累了一些典型的案例。選擇優秀的，典型的案例，對引導學生的興趣和關注度有重要的作用。

首先，選擇的案例所解決的工程地質問題應該是有代表性、學生普遍了解的地質問題。電磁測深方法在國民經濟建設中有廣泛的應用，并取得較好的地質效果。有許多非常成功的案例。這些案例的數據來源真實，學生對這些項目也有所了解。案例中的電磁測深方法有效性非常突出，具有較高的經濟價值和現實意義，學生容易對這些方法的特點留下深刻的印象。

第二，所選擇的案例需要解決的地質問題是有一定難度的，每種電磁測深方法都有局限性，還需要采用多種勘探方法配合。這樣可以通過一個典型案例突出綜合地球物理方法的作用。

第三，案例具備地球物理勘探方法的設計、數據采集、資料處理、解釋各個階段的過程及場景，有利于學生了解電磁測深不同方法的各個階段所面臨的問題，也利于展開討論。

四、設計案例學習中討論的關鍵內容

有了好的案例，教師需要在案例教學過程設計討論、探索的關鍵步驟。例如，對某一案例的討論內容有：

第一，案例所代表的某種類型的地質問題的地質特征。提出案例后，首先分析案例中工程地質問題的地質特征，這部分內容是學生熟悉的，要求學生分析討論地質信息的差異。例如，以探測深大隱伏斷裂為例，要求學生分析覆蓋層與基巖的巖性差異、斷裂帶兩側的地層及巖性差異、斷裂破碎帶與兩側的巖性差異。

第二，分析各種地質差異與地球物理特性的關系。引導學生結合具體的地質或巖性差異分析討論物性差異，即給出案例中的電磁測深方法解決地質問題的依據。然后根據案例中給出的勘探的成果，分析討論綜合地球物理異常與地質資料的關系，直觀地說明方法的有效性。

第三，結合實驗課程，讓學生進一步學習與案例有關的電磁測深方法基本原理、數據采集方法和儀器使用方法和資料解釋技術。在這一階段，學生可以結合案例來分析自己在實驗中獲得的數據，并分析解釋。

經過這樣的案例-分析討論-實踐-再分析解釋的過程，學生基本上掌握可這一種電磁測深方法，可以嘗試獨立設計工作方案，并在新的工作方案中提出自已的見解和解決問題的方法。

五、電磁測深課程中引入案例教學方法的實施

以大地電磁測深法探測海水入侵范圍為例，說明實施案例教學法的方法和步驟。

1.案例介紹

為了了解江蘇沿海地區地下水賦存狀態，地下水咸水體分布特征，監測海水入侵，采用電磁測深技術中的大地電磁測深方法勘查?？辈榈闹饕康氖橇私饬丝辈閰^500米深度內地層的電性特征，劃分咸水體空間形態分布、地層結構、地下水含水層、隔水層的埋藏深度和厚度、并利用電阻率參數計算地下水的礦化度。

2.案例討論內容

①大地電磁測深法的探測效果，討論獲得較好地質效果的原因。在此案例中，測區地層結構為層狀介質，在測區范圍內基本均勻，水平方向變化小。有詳細的鉆孔資料，適于進行一維反演解釋。②影響大地電磁測深地質效果的因素。例如，地形、旁側地質體、局部地質體及非水平層影響。并討論靜態效應的影響即消除方法。③到達地電磁測深的勘探深度問題。了解數據采集參數，討論此案例的探測深度，如何達到預先設計的探測深度。④大地電磁測深法的特點和適用性。⑤大地電磁測深法的原理和數據采集技術。

通過這一案例介紹，讓學生對大地電磁測深法有了較全面的了解，通過討論，加深了對方法技術的原理、施工技術、數據采集方法和資料解釋技術有了較深刻的認識。

3.教師引導和總結點評

教師要注意引導討論的內容，并總結點評。教師及時總結評價學生討論案例的思路，分析案例問題的疑難點，有針對性地對案例進行分析。對學生討論中暴露出的問題有針對性地指正，引導學生從不同角度、用不同方法來探究解決案例問題。教師在總結點評中要有目的地指導學生對理論知識的運用。

六、結論

在電磁測深技術課程教學中引入案例教學法，避免了傳統教學方法的局限，通過實際工作中的大地電磁測深等方法技術的典型案例或多種方法的綜合應用案例，使學生在主動學習的情況下掌握電磁測深技術。通過案例學習、分析和討論，學生深入了解電磁測深方法技術的特點、原理和應用條件。經過教師的引導和總結，學生加深了對各種電磁測深方法的特色、施工方法和資料解釋技術以及局限性的了解，為以后的實際應用打下了基礎。將案例教學法引入電磁測深課程教學中，提高了學生分析問題和解決問題的能力，獲得了較好的教學效果。

參考文獻：

[1]程勃.案例教學法應用于“工程物探”課程教學的探索，教育教學論壇，2015（45）.

[2]程勃.在物探制圖課程教學中培養學生的工匠精神，科教導刊，2016，（35）.