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“地球物理学专业教学实习”地震学方向教学安排改革

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摘要:本文以“地球物理学专业教学实习地震学方向课程为核心,概述了此课程时间安排及实习仪器,系统地说明了时间安排改革的重要性,并介绍了实习日程。此课程内容的改革将使教学时间更有弹性,以获得更有效的运用。

关键词:地球物理学专业教学实习;地震学;教学改革

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)03-0108-02

“地球物理学专业教学实习”(以下简称教学实习)是中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院(以下简称本院),为培养本院地质与地球物理学试验班及李四光学院精英班学生所开设的骨干实践课程,目的是使学生系统地了解实际科研任务中的野外工作内容;其中,地震学野外实习是此课程中的重要内容之一。过去的地震学实习内容主要着重于地震勘探方向[1],对每个教学班安排8天的教学时间。在本年度的教学实习中,我们对课程时间安排及教学仪器的选用做出了重大的修改,力求通过合理的规划,使学生有充分的时间获得良好的野外基础工作技能,为将来从事的地震学研究打下基础[2]。

一、地震学实习课程时间安排

本院“地球物理学专业教学实习”的总教学周数为5周,传统的教学模式是对应重力、磁力、地电和地震4个主要的方向,将学生分为4组,每组安排4轮不同方向的实习课程,每个方向各分配8天的课程。在地震学实习8天的课程中,有3个半天的野外实践课、3个半天的室内课程、1天的总结及器材交接,其余时间为学生数据处理及撰写报告时间。在这样的课程设计下,若天候不佳迫使野外课程必须延后时,将大幅度地压缩学生在室内练习相关处理的时间,使教学效果有所折扣。在新一轮的改革中,考虑到野外工作特性,我们将地电和地震教学合并,教学时间为16天。为了使每位学生都能有自己动手操作仪器及练习数据采集的机会,在实习站内的仪器操练课程,我们保持传统的训练模式,将学生分为2组,每组各有1天的时间熟悉仪器使用方法。但是在野外工作阶段,各组在当天都会进行大地电磁仪和地震仪布设(表1)。布设仪器的方式是由教师带领学生布设完大地电磁仪之后,随即开始布设地震仪,进行3―4小时的数据采集工作。在传统的地震学实习时间安排里,教师分别要对4个不同小组的学生重复讲课3个半天,而野外实践环节只有3个半天。新的地震学实习课程安排有效地降低教师重复讲课的次数,野外实践时间扩展到4天,更有效地运用教学时间,实习的内容更充实。

二、地震学实习仪器简述

在以往的教学实习过程中,由于受到教学目的和观测仪器种类的限制,主要进行地震勘探方法技术的基本训练,缺乏地震学中重要的连续波形数据采集、分析及地震定位等重要内容的训练。传统上连续地震波形数据的采集是使用如STS-1、STS2、Trullium120等数据采集器来进行工作,这类的数据采集器都有宽频、精度高且稳定的特点,但是其附属配件多且体积大。近年来,随着便携式宽频地震仪(如EPS系列)的普及和在采集精度上的提高,此类型地震仪迅速地在国内的地震学科研和野外工作中成为主力。因此,在“地球物理学专业教学实习”地震学方向的课程中有必要引入便携式宽频地震仪,使学生在了解野外科研工作的同时,对仪器发展的过程也有一定程度的认识。

本年度实习使用的是EPS-2便携式微功耗宽频带地震仪(以下简称EPS-2地震仪),此地震仪是重庆地质仪器厂开发的一种宽频带、低价格、微功耗地震仪。内置三分量地震传感器、全向高灵敏度的GPS、电子罗盘、姿态传感器以及可充电锂电池,无需任何外部电源即可连续工作30天以上。仪器主要应用在传统的地震勘探、土建工程质量检测和地震监测系统设置等方向。在地震学实习用的型号为EPS-2,频带宽度为0.2―200Hz,耐受工作温度为-20―+55℃,可设置的采样率为每秒50―500点。数据存储在外接microSD卡上,可支援到64GB的容量。仪器开机后,首先利用内建GPS进行定位及校时,接着会对传感器所记录到的地振动波形授时。内部自动进行多次校正后,可以达到0钟差的精确度,实时地反应地表振动情况。

三、结语

现代便携式宽频带地震仪的问世改善了传统地震仪配件多、不便于携带的缺点,使过去许多难以在本科实践课程中被设计的内容能出现在当前的野外实习中。结合校内“地震学”的课程内容[3]和EPS-2地震仪的特点,我们在“地球物理学专业教学实习”课程中设计了一系列的地震观测实践环节,从野外工作最开始的地震仪布设到实际数据采集都让学生亲自动手。在这个过程中,老师们担当着协助者的角色,以“引导但不指导”的教学方式,朝培育优秀的基础地震科研人才方向而努力。然而,“地球物理学专业教学实习”地震学方向教学改革随着未来仪器的进步和师资的增加,将会是一项长期的教学改革工程,应当定期根据人才培养目标和教育资源等因素修正,以学生的需求为出发点,建构出带有特色的课程内容[4]。

参考文献:

[1]张明学.地震勘探原理与解释[M].北京:石油工业出版社,2010.

[2]袁颖,邵爱军,周爱红,等.勘查技术与工程专业二年级专业实习的野外教学实践与思考[J].中国地质教育,2014,(2):84-87.

[3]Stein S. and Wysession M. An Introduction to Seismology,Earthquakes and Earth Structure [M].Blackwell Science;1st edition,2002.

[4]王铭玉.且教且学:懂得学生怎样学习[J].中国大学教学,2015,(4):13-20.

Reform in Seismological Curriculum of "Geophysical Major Teaching Practice" Exploration on Offering the Absolute

Gravity Measurement Experiment in the Course of Gravitology and Gravity Prospecting

TANG Qi-jia,LUO Yin-he,HUANG Rong

(Hubei Subsurface Multi-scale Imaging Key Laboratory,Institute of Geophysics and Geomatics,

China University of Geosciences,Wuhan,Hubei 430074,China)

Abstract:We briefly describe time arrangement and seismic instruments used in the seismological course of "Geophysical Major Teaching Practice" (GMTP). Then we systematically state the importance of reforming and the new seismological curriculum in the GMTP. The reform of curriculum will contribute to improve initiative thinking and field skills of students in seismological researches.

Key words:"Geophysical Major Teaching Practice",seismological course;improvement