发布时间：2023-03-30 11:28:47
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关键词：重点课程建设；古生物学；地质工程专业；专业改革试点项目
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）15-0112-02
一、课程地位与改革背景
古生物学是中国石油大学地质工程专业本科一年级必修的一门专业基础课程，既是石油地质学专业登堂入室的必经之路，又是一门综合性实践性很强的自然科学课程，学科内容不仅与专业前导课程密切相关，而且与后继理论课程及地质综合实习有着不可分割的联系。
古生物学课程作为教育部专业综合改革试点专业项目――中国石油大学（北京）地质工程专业综合改革子项目（2012―2015），课题组根据中国石油大学地质工程专业本科培养目标、培养计划及学生组成特点，强调课程的系统化建设与改革，着力于优化教学体系，改善教学条件和教学方法创新。经过课题组多年的课程创新教学探索与实践，该课程已经成为一门具有独特学科特色的专业基础课程。课程融古生物学基础理论与古生物化石鉴定实践技能训练于一体，教学与实验并重，教学改革获得良好的效果。
二、课程建设创新实践
1、加强教材建设，优化教学体系。古生物学课程一直重视教材建设并具有丰富的教材建设经验积累。课题组负责人先后主编或参编多部石油天然气高校规划教材[1-3]，包括《古生物学简明教程》（石油工业出版社，2010）、《古生物学与地史学概论》（石油工业出版社，2007）以及《地质工程实验指导书》（中国石油大学出版社，2009）。在实践教材建设方面，课题组在自编古生物学实验指导书经过2006―2014年历届学生使用并获得良好效果的基础上，经过进一步资料积累和教学经验积累，完善和编写了一套新颖的，为目前国内独创的古生物学图解实验教程（讲义）。教材从着力于培养学生主动学习的兴趣和掌握本学科研究基本技能、加强学生古生物实践技能综合训练、使学生掌握野外及室内古生物工作方法，并能解决具体地质问题的目的出发，对古生物学基础理论与实践教学内容进行精选、补充和更新，将精美的形象化图解融合于教材体系中，将艰涩难懂的古生物学教学寓于轻松有趣的形象化、直观化教学方式，有利于理论教学与实践训练的有机结合，突出趣味性与实用性，是一本独具特色、具有很强实用性的古生物学实践教程。
2、实践教学条件建设的创新。古生物学是一门理论和实践紧密结合的基础地质学科，全面提高实验课的教学质量对于提高古生物学整体教学质量至关重要。在实践教学条件建设方面，我们紧紧抓住地质资源工程品牌专业建设的机遇，更新实验设备，强化实验教学。实验室购买更新了36台生物显微镜，补充完善200余种古生物化石标本，购置多功能视频教学演示系统，新建现代化生物显微镜互动实验室，进行古生物实验体系综合改革和开放性实践教学环节探索。作为油气资源与探测国家重点实验室之基础实验室的重要组成部分，通过了北京市重点基础实验室的评估。
3、教学思路创新。围绕培养学生创新思维、训练学生分析问题和解决问题的能力，精选学生终身学习必备的基础知识和技能，改变课程内容繁、难、多、旧的现状。倡导学生主动参与、探究发现、交流合作的学习方式。在重建新的课程架构方面强调综合性，增设综合性设计性实践活动。教学思路准确定位于：①教学内容规范化和系统化，提出了一套适合于石油地质院校地质工程专业培养目标的40学时教学内容体系；②教学多媒体课件系统化和网络化，强化视频互动教学；③完善室内实习内容及其标本更新；④建立完善的课程教学管理档案。
4、教学内容、教学方法改革实践。①授课教学内容更新：根据专业总体特点确定对学科内容的增删原则，加强学科知识实践应用方面的内容；在保持学科完整性和系统性基础上，突出本课程的核心内容，加强课程基本概念、基本知识和基本理论的教学，强化综合性实践教学内容[4-8]。②变静态教学为动态教学。课程教学中注重学生综合素质和创新能力的培养，在实践中总结和倡导启发式教学。注重实践教学环节，课程设计、开放性综合性实践教学以及野外综合科研创新研究等多种形式和环节协调统一。授课中紧紧抓住古生物学课程内容的改革应紧跟学科前沿这一主题，并结合国际油气地质勘探科研生产实际应用对专业人才的更高要求，以培养学生科学思维为前提，以训练学生的地质勘探实践应用技能为目标，提出在教学中以教师为主导，学生为主体的教学思想。教师在讲授知识点的时候改静态教学为动态教学，在阐明学科基本理论的同时，强化科学分析方法的引导，大胆培养学生动手能力和创新意识，提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。教学过程中利用学科前沿研究的重要成果[5-8]，吸引学生对学科热点的兴趣，启发学生对学科研究重点问题的认识与思考，引导学生对学术发展前沿问题质疑与讨论。例如：我们在课堂上提出“早期生命起源”、“寒武纪生命大爆发”等许多需要探讨的古生物学问题，让学生进行讨论。一方面引导学生进行各种学术观点的讨论，一方面展示近几十年来中国古生物学家对古生物学前沿研究所做出的杰出贡献，引导学生们思考和质疑，增加学生对古生物学习的浓厚兴趣，同时鼓励学生提出问题，提出质疑和讨论，给学生广阔的思维空间，取得了很好的成效。③科研型开放性野外现场实践教学项目与综合地质野外实习及科技创新活动结合，学生自由选择参加，教师进行课外实践指导。如安排周口店地区古生物地层学综合研究，由学生自由选择进行。实现从选题到实践、总结的理论化的完整科研过程训练，培养学生从事科研的基本能力，实验教学体现以学生为主体，张扬学生个性，激发学生潜能，是师生互动的新型实验教学模式。
总的来说，在教学内容和教学体系上，有系统，有广度，有重点，有深度，有兴趣，做到了图文并茂。在课堂教学形式上，采用授课与讨论结合形式。对一些学生感兴趣的问题，布置作业，查阅文献，进行课堂讨论。教学过程中采取随堂问题互动式讨论、研究性专题研讨，综合性研究实践讨论，以及野外指导学生科研设计与实践等教学环节，引导学生体会古生物研究和实践应用中的综合性创新性思维方法。
三、项目成果主要特色、应用实践及进一步研究改革思路
项目成果经过中国石油大学地质工程专业2011～2013级地质工程专业2014级资源勘查工程专业以及地质工程专业留学生的古生物学课程教学中实践应用。新的古生物学课程体系实践应用过程体现出很强的可操作性和实效性，教学改革方面所取得的实践效果显著。
课程设计、开放性综合实验等多种形式和环节的协调统一，尤其是综合性实验课让学生自己进行化石鉴定、记述、资料查阅、报告撰写等一系列从事本学科研究工作的技能和业务训练，不仅巩固了课堂教学知识，而且让学生直接从事本学科基本科学工作，是对学生的一次难得的先期科技创新活动的训练，极大地调动了学生的学习热情，直接将课程与工作实践结合起来，成为学生最热衷的学习方式之一。
实践证明，新的课程教学体系和模式，强化了学生的动手能力，是实施综合素质训练行之有效的方法，大大激发出学生的潜能和创新精神。
古生物学课程进一步研究改革思路将根据地质工程（资源勘查）专业新的培养方案和教学计划要求，在巩固已经取得的研究成果基础上，面向高等石油地质教育的发展趋势与社会对人才综合素质的更高需求，继续推进古生物学系列化开放性教学体系建设，进一步探索和完善开放型、创造型教学新模式。
参考文献：
[1]朱才伐.古生物学简明教程[M].北京：石油工业出版社，2010.
[2]肖传桃.古生物学与地史学概论[M].北京：石油工业出版社，2007.
[3]谢庆宾，朱才伐，朱毅秀，杨革联.地质工程实验指导书[M].东营：中国石油大学出版社，2009.
[4]童金南，殷鸿福.改革古生物学课程体系和教学内容[C].大学地球科学课程报告论坛组委会.大学地球科学课程报告论坛论文集.北京：高等教育出版社，2008：247-250.
[5]龚一鸣，童金南，杜远生，谢树成，冯庆来，殷鸿福.地史学与古生物学创新人才培养模式研究与实践[J].中国地质教育，2009，（2）：49-56.
[6]孙柏年，阎德飞，解三平，等.“古生物地史学”精品课程的建设与实践[J].高等理科教育，2007，（5）：36-38.
摘要：本文作者结合多年来的工作经验，对水工环地质勘察中的技术及应用范围进行了分析，具有一定的参考意义。
关键词：水工环；地质勘探；应用范围；技术
中图分类号：F407.1文献标识码：A文章编号：
自1999年地质大调查计划实施以来，水工环地质工作在战略性、基础性和公益性方面全面推进，并取得了初步成果。结合国家经济建设和社会发展，实施了长江中下游水患区、黄河中下游地区、首都圈地区、东南沿海地区、环渤海地区等重要国土区的地质环境调查；在全国400个地质灾害严重的县（市）实施了地质灾害调查与区划的计划，使地质灾害造成的人员伤亡明显减少；在鄂尔多斯周缘和西部干旱地区成功地开展找水工作，极大地缓解了当地的人畜用水紧缺问题，取得了明显的社会效益；完成了三峡库区19个县区的地质灾害调查与区划，为三峡库区地质灾害防治和监测预警提供了及时的地质依据。因此，对水工环地质勘察中的技术及应用范围进行研究具有重要的意义。
1方法原理及应用
1·1高密度电法
高密度电法是以研究地下介质体的电阻率差异为地球物理基础,集电剖面和电测深为一体,采用高密度布点,进行二维地电断面测量的一种电阻率勘察技术。它属于一种阵列式勘探方法,其原理与普通电阻率法相同,集中了电剖面法和电测深法。所不同的是在观测中设置了高密度观测点,数据采集密度大,能较直观地反映断面电性异常的形态、规模和产状等。以美国产STING为代表的高密度电法仪,在野外测量时将几十乃至上百根电极全部置于剖面上,利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现剖面中不同电极距、不同电极排列方式的数据快速自动采集。与常规电阻率法相比,高密度电法具有以下优点:①电极布置可一次性完成,减少了因电极设置引起的故障和干扰,提高了工作效率;②能选用多种电极排列方式进行测量,可获得丰富的有关地电断面信息;③野外数据采集实现了自动化或半自动化,提高了数据采集速度,避免了手工错误操作。此外,随着地球物理反演方法的发展,高密度电法资料的电阻率成像技术也从一维和二维发展到三维,极大地提高了地电资料的解释精度。中国于20世纪末期开始对高密度电法从理论方法和实际应用的角度进行了探讨与完善,并在水工环等领域进行了推广应用。其中在坝体稳定性评价、坝基渗漏勘查、堤坝裂缝检测方面,在公(铁)路高架桥、高层建筑选址、机场跑道的地基勘察方面,在防空洞、涵洞、溶洞、古河道、洞(墓)穴等地下局部不明障碍物探测方面均取得了明显的工作成效。此外,高密度电法在寻找地下水(确定最佳井位)、管线探测、查明采空区、岩溶调查及地质灾害评价等工程物探领域也取得了较好的应用效果。
1·2可控源音频大地电磁法(CSAMT)
可控源音频大地电磁法(Controlled Source Audio-frequencyMagnetotelluric)是在大地电磁法(MT)和音频大地电磁法(AMT)基础上发展起来的,利用接地水平电偶源为信号源的一种电磁测深法。CSAMT是1975年由Myron Goldstein提出的,它基于电磁波传播理论和麦克斯韦方程组建立了视电阻率和电场与磁场比值之间的关系,并且根据电磁波趋肤效应理论得出电磁波的传播深度(或探测深度)与频率之间的关系,通过改变发射频率来改变探测深度达到频率测深的目的。
CSAMT法作为普通电阻率法的补充,可以解决深层的地质问题。目前,已商业化的CSAMT仪器有加拿大凤凰公司研制的V5、V6、V8系列和美国Zong公司研制的GDP—32系列,在寻找隐伏金属矿、油气构造勘查、推覆体或在火山岩下找煤、地热勘查和水文工程地质勘查等方面得到了广泛应用。其中在地下水资源勘察方面, CSAMT法适合寻找深部的基岩裂隙水。此外CSAMT法在工程勘察中的坝体渗漏调查、公(铁)路深埋长大隧道构造勘察以及在南水北调工程西线的地质勘查、小浪底水利工程等项目中都发挥了良好的作用,如刘录刚等(2004)用CSAMT法尝试在雁门关隧道中进行超前地质预报,取得了较好的应用效果。
1·3瞬变电磁法(TEM)
瞬变电磁法(TEM)最初是由前苏联学者于上世纪30年代提出的,主要应用于航空物探领域, 20世纪80~90年代在中国开始推广应用。首先在金属矿勘探中获得了较好的效果,进而推广应用到工程检测、环境、灾害等领域,并显示出了明显的优势。其原理是利用回线(接地或不接地的)向地下发送一次脉冲电磁波(多为矩形波),在其间歇期间观测二次涡流场。当地下存在电性不均匀地质体时,能观测到不均匀体的涡流场(即异常二次场)。通过对异常场的解析,转换为ρs参数进行推断解释,从而达到解决地质问题的目的。由于瞬变电磁法所产生的电磁场在地下介质中的传播随时间延长而呈47°倾斜锥面向深部扩散,通常用吹出来的“烟圈”来形象地表达这种效应,即“烟圈效应”。它表明瞬变场随时间呈有规律的变化,这正是TEM法进行测深勘探的理论基础。
瞬变电磁法根据激励场源不同可分为垂直磁偶源方法(使用不接地回线)和电偶源方法(使用接地电极),其中用得较多的是垂直磁偶源中的回线场源方法。据笔者工作经验并综合文献报导资料,与其它电磁法相比,瞬变电磁法具有以下优点:①和其它电磁法一样,横向分辨率较高,对探测产状较陡的局部异常地质体较为“敏感”;②观测纯异常,受地形影响小,而且没有装置耦合噪声干扰,观测精度较高;③采用不接地回线工作,特别适宜于接地条件困难地区施工,野外施工方法技术简单,工效高;④通过不同的参数组合选择,可以灵活地改变探测深度,从十几米到近千米,探测不同深度的目标物。据相关资料介绍,在金属矿勘探、岩溶、断裂破碎带和软弱夹层等不良地质构造探测、地下(热)水探测、古墓和古洞穴探测、高矿化度污染带(如岸基海侵、盐化工泄露污染)的圈定等方面都有过成功运用的实例。
1·4地质雷达(GPR)
地质雷达,又称“探地雷达”。是利用宽带高频时域电磁脉冲波(主频为10~1 000MHz)的反射探测目标体,用于解决地质问题的一种物探方法。其工作方法是:由地面的发射天线将电磁波送入地下,经地下目标体反射被地面接收天线所接收,通过分析接收到电磁波的时频、振幅特性,就可以评价出地质体的展布形态和性质。由于地质雷达穿透深度与发射的电磁波频率有关,故其穿透深度有限,探测深度最大可达100m,但分辨率很高,可达0.05 m以下。目前,地质雷达被公认为是短距离探测精度与分辨率最高、最有效的工程地球物理方法。
地质雷达因具有分辨率高、施工快捷、数据采集与处理全自动化、目标物图象异常清晰并易于识别等优点,在浅层勘察中有着非常广阔的应用前景。如探测覆盖层厚度、基岩面起伏状况,查找隐伏断层、破碎带、溶洞、管道沟涵以及地下埋体,可进行环境地质、考古调查等。在水工环地质勘察中应用也十分广泛,主要有高等级公路、机场道路质量无损检测;隧道地质超前预报、衬砌质量检测;探测建筑物地下边坡孤石、机场地下古墓等不良地质体分布,消除其对邻近或上部构筑物构成的潜在威胁;调查滑坡体及滑动面,评估崩塌、滑坡及地面沉降等地质灾害;探测水库地下防渗墙和坝体结构层,检测灌浆质量及混凝土厚度,调查覆盖层厚度及衬砌混凝土质量。地质雷达还可用来探测老城区的地下管道(线)展布情况及埋深。
3结论
通过对高密度电法等五种主要电法类勘察方法的原理及应用中的有关技术问题进行探讨,可以看出电法勘探方法在水工环地质勘察中有着较好的应用效果。近年来,随着微电子技术的飞速发展,物探仪器的制造水平、探测精度和抗干扰能力以及资料处理水平越来越高,电法在水工环地质勘察领域必将会有更加广阔的应用前景。
参考文献:
[1]张胜业,潘玉玲.应用地球物理学原理[M].武汉:中国地质大学出版社, 2004.
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[4]张木林,刘永生,等.时间域瞬变电磁法应用中的几点认识[J].资源环境与工程, 2007, 21(2): 170·
