“地球物理特殊方程”课程的教学模式 探索与实践

《应用地球物理导论》教学方法探讨摘要：《应用地球物理导论》课程作为地球物理学专业本科生的专业基础必修课，是地球物理专业的入门课程，要从整体上介绍地球物理勘探方法。

该课程的学习效果直接影响到后续课程的学习。

本文分析了当前开设《应用地球物理导论》课程的教学现状与存在的问题，结合教学实际和教学效果，多角度提出几点教学方法的建设性意见。

关键词：应用地球物理导论；教学方法；教学一、引言二、教学现状与存在问题对于地球物理学专业的本科生，大都在大一阶段开设《应用地球物理导论》课程，刚上大学的学生不免心气浮躁，学习劲头放松，但这个阶段的学生也是学习模仿、接受能力最强的时候，所以应教导学生改掉以往应试教育的学习模式，养成良好的主动学习习惯，接受正确的学习方法，适应启发教育，注重思考与理解。

当前课堂教学存在的主要问题如下：1.大部分学生没有从应试教育的学习模式中解脱出来，对课堂教学和教材严重依赖，不善于主动学习教材以外的知识；课下自主进行文献查阅和总结归纳的能力较差，多数学生甚至连课后作业也不认真对待，抄袭成为完成作业的普遍方式；学生仅仅获得课堂上的教学知识，造成知识面窄，个人自学能力和分析总结能力得不到有效提高，教学效果不明显。

2.《应用地球物理导论》需要涉及很多数学、物理学等方面的知识，过多的公式和抽象理论会使教学变得枯燥乏味，还会让初学者产生畏难情绪；过多的名词及大篇幅概念性的阐述会让学生觉得死板，致使其学习兴趣下降，难以取得理想的教学效果。

3.应用地球物理学是一门以应用为主的学科，注重实践训练。

多数高校在这门课的课程实践环节教学课时少，实践环节严重不足，使得学生不能很好地将理论与实践结合，对课本上知识不能更好理解与掌握，看不到各种勘探方法的实际效果，对各种勘探方法及地球物理仪器缺少感性认识，从而对该专业兴趣减退。

4.课堂上教学仅靠采用教材和PPT展示，方式过于单一，容易让学生觉得枯燥，大多数学生都觉得将课堂PPT拷下来或者拍照下来考试就万无一失，从而导致学生课堂上不听课甚至不去上课，仅凭拍照的PPT和考试前老师勾画的重点死记硬背混过考试，使得学生产生侥幸心理，导致学习效率低下，学习兴趣减退，不能达到理想的教学效果。

2022年11月第44期Nov. 2022No.44教育教学论坛EDUCATION AND TEACHING FORUM新工科建设视域下地球物理实践教学改革新探贺艳晓，袁三一，唐跟阳，董春晖，王尚旭（中国石油大学〔北京〕 地球物理学院，北京 102249）［摘 要］ 在当前加强新工科建设的大背景下，我国对创新型卓越工程技术人才的培养选拔提出了新的要求，生产实践教育环节愈显重要。

结合地球物理勘探专业生产实践教学特点与现状，针对影响实践教学质量的主要问题和因素，以培养广大学生的工程意识和提高学生的工程实践能力为目标，通过对策研究与初步实践，探索并提出了提高地球物理专业高素质人才培养质量的实践教学模式改革的新思路，建议高校在生产实践教学模式、实践教学内容与形式、指导教师团队、监督与评价制度等方面不断完善创新，形成面向应用的地球物理专业高质量工程实践教育模式。

［关键词］ 新工科；地球物理探勘；实践教学；教学改革［基金项目］ 2021年度中国石油大学（北京）教育教学改革项目“新工科建设视域下地球物理勘探实践教学模式改革研究”；2020年度中国石油大学（北京）“研究生教育质量与创新工程项目”（yjs2020031）［作者简介］ 贺艳晓（1985—），男，河北邢台人，博士，中国石油大学（北京）地球物理学院副教授，博士生导师，主要从事岩石物理实验、储层流体预测研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2022）44-0022-06 ［收稿日期］ 2021-10-26为主动应对新一轮信息技术与产业转型变革，国家实施了创新驱动发展战略。

教育部于2017年2月发布《教育部高等教育司关于建设新工科教育与实践的通知》，新工科建设正在从思想行动走向实践行动，已形成了“复旦共识”“天大行动”等［1-3］。

在国家各行业深入开展创新驱动发展的大背景下，新工科建设是一次堪比全周期、全方位的高等工程教育体制改革与人才培养格局的尝试，是对高校人才培养新理念的探索与实践，也是适应新技术、新产业、新动态、新经济发展的必然选择［4-8］。

浅谈地球物理学专业基础理论课教学改革策略——以场论课程为例杨海燕;邓居智;汤洪志;方根显【摘要】地球物理学专业理论课程在专业课程体系中具有承前启后的作用,以场论课程为例进行的教学改革从课程内容的复杂性、理论课程的孤立性、课堂教学的互动性及学生基础的差异等方面出发,对课程的教学改革进行探索和研究.提出了多媒体的合理使用、科学研究与理论教学的有效结合、课堂形式的适当调整等改革策略.以学生的学习主动性、理论内容的理解程度及教学计划的完成效果为评价标准,期待在教学实践中提高理论课程的教学和学习效果.【期刊名称】《东华理工大学学报（社会科学版）》【年(卷),期】2013(032)001【总页数】3页(P91-93)【关键词】基础理论课程;场论;教学改革;地球物理勘探【作者】杨海燕;邓居智;汤洪志;方根显【作者单位】东华理工大学核工程与地球物理学院,江西抚州344000;东华理工大学核工程与地球物理学院,江西抚州344000;东华理工大学核工程与地球物理学院,江西抚州344000;东华理工大学核工程与地球物理学院,江西抚州344000【正文语种】中文【中图分类】G642.0地球物理勘探专业的专业课程学习多建立在扎实的先修理论课程基础上，专业课程主要介绍方法原理、技术流程和资料处理与解释方法等，而无论方法原理还是资料解释都要对地球物理场理论充分理解并能熟练应用。

因此，地球物理场理论（简称“场论”）课程在该专业课程体系中的重要性不言而喻。

场论课程运用数学和物理学方法来研究客观的引力场、稳定电场、稳定磁场和时变电磁场的性质、规律和计算方法，提高运用数学和物理知识分析、研究相关地球物理问题的能力。

理论课程教学往往与枯燥乏味相伴，一味地注重教学内容本身而忽略该类课程教学方法和教学手段的改革和创新，势必会削弱学生的学习积极性和学习兴趣，难以达到课程的教学目标。

因此，在恪守教学大纲的前提下，坚持与时俱进的思维模式，在教学方法和教学手段方面进行改革和创新，对提高教学质量和教学效果均具有重要意义。

地球物理勘探的基础教学改革浅析【摘要】地球物理勘探在能源勘探、环境监测等领域发挥着重要作用。

基础教学存在着过于理论、脱离实践的问题，需要进行改革。

本文通过分析地球物理勘探的基础教学现状和存在的问题，阐述了改革的必要性和策略措施，并展示了改革的效果。

通过对学生进行实践教学和案例分析等手段，提高学生的实践能力和综合素质，使地球物理勘探基础教学更加贴近实际应用。

改革的实施将有助于提升学生的综合素质和就业竞争力，促进地球物理勘探领域的发展。

地球物理勘探基础教学改革是当前亟待进行的重要课题，期待未来能够取得更加显著的成效。

【关键词】地球物理勘探、基础教学、改革、现状、问题、必要性、策略、措施、效果、结论、展望未来1. 引言1.1 研究背景地球物理勘探是一门应用科学，通过地球物理方法对地下结构和性质进行研究，以获取地质信息和资源勘探的技术手段。

近年来，随着科技的不断进步和勘探需求的增加，地球物理勘探在资源勘探、环境监测和地质灾害预测等领域的应用越来越广泛。

对地球物理勘探的基础教学进行改革是十分必要的。

通过改革，可以更好地培养学生的实践能力和创新意识，提高他们在实际勘探工作中的能力和竞争力。

也有助于推动地球物理勘探教育与科研的发展，促进地球科学领域的进步和创新。

地球物理勘探的基础教学改革具有重要的现实意义和发展价值，有利于适应社会需求和推动学科发展。

本文将对地球物理勘探的基础教学现状、存在的问题、改革的必要性、策略和措施以及改革的效果进行深入分析和探讨，为地球物理勘探教育的改革和发展提供参考和借鉴。

1.2 研究意义地球物理勘探是地球科学领域的重要研究方向，通过探测地球内部结构和性质，为资源勘探、环境保护、灾害预警等提供了基础数据支持。

地球物理勘探的基础教学改革具有重要的意义，可以提高地球物理人才的培养质量，推动地球物理勘探技术的创新发展。

地球物理勘探的基础教学改革有利于培养学生扎实的理论基础和实践能力。

通过引入最新的教学理念和方法，可以激发学生的学习兴趣，提高他们的学习效果和技能水平。

smi地球物理课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解地球物理基本概念，掌握smi（地球物理勘探方法）的基本原理；2. 了解地球物理勘探技术在矿产勘查、环境保护等领域的应用；3. 掌握地球物理数据采集、处理、解释的基本方法。

技能目标：1. 能够运用smi地球物理勘探方法进行实际操作，完成数据采集；2. 能够对采集到的地球物理数据进行处理和解释，分析地质结构；3. 能够运用所学知识解决实际问题，具备一定的地球物理勘探实践能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对地球物理学的研究兴趣，激发探索地球奥秘的热情；2. 增强学生的团队合作意识，培养在集体中分工合作、共同解决问题的能力；3. 提高学生的环保意识，认识到地球物理勘探在资源开发和环境保护中的重要性。

课程性质：本课程为选修课，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。

学生特点：学生为高中年级，具备一定的物理、数学基础，对地球科学有一定兴趣。

教学要求：结合课本内容，注重实践操作，提高学生的实际应用能力。

通过分解课程目标为具体学习成果，使学生在掌握理论知识的同时，能够运用所学解决实际问题。

后续教学设计和评估将以此为基础，确保课程目标的实现。

二、教学内容1. 地球物理基本概念：介绍地球物理学的基本理论，包括地球的结构、物理场、勘探方法等，对应课本第一章内容。

2. SMI地球物理勘探原理：详细讲解smi（地震、磁法、电法、重力勘探方法）的原理和操作流程，对应课本第二章。

- 地震勘探：介绍地震波的传播特性、数据采集和处理方法；- 磁法勘探：讲解地磁场的特点、磁异常的识别和应用；- 电法勘探：分析电阻率法的原理、装置类型及数据解释；- 重力勘探：探讨重力场的分布规律、重力异常的成因及实际应用。

3. 地球物理勘探技术应用：分析矿产勘查、环境保护等领域中地球物理勘探技术的实际应用，对应课本第三章。

4. 数据采集与处理：教授地球物理数据采集、处理和解释的方法，包括野外施工、数据整理、反演解释等，对应课本第四章。

地质工程专业地球物理课程教学实践探讨①地质工程是一门研究地球内部结构和物质构成，以及地球表面地质构造、地质作用和自然资源的开发利用的学科。

地球物理作为地质工程专业的重要课程之一，在教学实践中具有重要的意义。

本文将围绕地质工程专业地球物理课程的教学实践进行探讨，分析其现状和存在的问题，并提出一些改进的建议，以期为地质工程专业地球物理课程的教学质量和教学效果提供一些参考。

一、地球物理课程的教学现状地球物理课程是地质工程专业的重要课程之一，其主要内容包括地球物理勘探方法的原理和应用、地球物理数据的采集和处理、地球物理勘探在地质工程中的应用等。

地球物理课程的教学一般分为理论教学和实验教学两个部分。

理论教学主要是通过课堂讲授，对地球物理勘探方法的原理和应用进行系统的介绍和讲解；实验教学则主要是通过实验操作，对地球物理数据的采集和处理进行实际操作。

在地球物理课程的教学中，一般会结合实际的地质工程案例，对地球物理勘探技术在地质工程中的应用进行具体的讲解和实践操作。

目前地球物理课程的教学存在一些问题。

部分教师在地球物理课程的教学中将重点放在理论知识的传授上，而忽视了实践操作的重要性，导致学生学习能力和实际操作能力相对薄弱。

部分学校在地球物理实验条件和设备方面存在不足，限制了学生对地球物理数据采集和处理的实际操作能力的培养。

部分学生对地球物理课程的学习兴趣不高，认为地球物理课程难度较大，导致学习积极性不高。

针对地球物理课程教学中存在的问题，教师可以在教学实践中进行一些探讨和尝试，以提高地球物理课程的教学质量和教学效果。

教师应该注重理论与实践相结合，将地球物理勘探方法的原理和应用与实际操作相结合，通过案例分析和实践操作引导学生深入理解和掌握地球物理勘探技术。

学校应该加强地球物理实验条件和设备的建设，提高学生对地球物理数据采集和处理的实际操作能力。

教师应该通过多种教学手段和方法，激发学生对地球物理课程的学习兴趣，提高学习积极性。

应用地球物理方法原理课程设计一、课程设计背景地球科学是一门多学科交叉的复合科学，其中地球物理学是最基础的一门学科。

地球物理学是通过测量地球物理场进行研究的学科，包括地球重力场、地球磁场、地震波、地电场和地热场等。

地球物理学是探索地球内部结构和物质组成的重要手段，是自然资源勘察和地质灾害预测等工作的基础。

应用地球物理方法原理是地球物理学的重要部分，也是地球科学、物理学、测绘学等多个学科交叉的内容。

本课程旨在通过深入阐述地球物理场基本理论、地球物理探测方法和地球物理勘探中的数据处理与解释等方面，让学生深入了解地球物理学的基本思想、基本原理及其应用，为开展地球物理勘探和研究提高实践能力和分析能力。

二、课程设计目标1. 理论学习通过本课程的学习，学生能够掌握地球物理场基本理论、地球物理探测方法、数据处理与解释的基本原理，以及地震学、重力学、磁学、电学和热学等方面的基本知识。

2. 实践能力通过课程实践，让学生熟悉常用地球物理探测仪器的操作方法、数据采集和处理方法，并能够对实验结果进行分析和解释。

3. 学术素养通过课程学习，让学生掌握学术交流和学术写作的基本规范，提高学生的学术素养和分析能力。

三、课程设计内容1. 地球物理场基本理论介绍地球物理场的概念、分类、特征等基本概念，让学生了解地球物理场的基本特征、作用机理等知识。

2. 地球物理探测方法介绍地球物理勘探方法的基本原理、应用范围及其特点，以及各种地球物理探测仪器的原理和使用方法，让学生了解地球物理勘探常用方法和技术手段。

3. 数据处理与解释介绍地球物理勘探中的数据处理和解释方法，包括信号处理、数据分析、成像处理、综合解释等方面。

让学生了解数据处理和解释的基本原理和技术路线。

4. 地球物理学应用介绍地球物理学在油气勘探、矿产勘探、地质灾害预测和环境监测等方面的应用，以及未来地球物理技术的发展趋势，让学生了解地球物理技术的目前应用和未来发展前景。

四、课程设计方法本课程采用理论教学和实践教学相结合的教学方法，以课堂授课、实验演示、研究报告等形式，培养学生分析问题、解决问题的能力，培养学生自主探究和创新的能力。

地质工程专业地球物理课程教学实践探讨①【摘要】本文旨在探讨地质工程专业地球物理课程的教学实践，通过对课程设置、教学模式、实践案例、教学效果和改进建议的分析，揭示地球物理课程在地质工程专业中的重要性。

通过案例分析和评价，提出对地球物理课程教学的启示和未来发展方向的展望。

地球物理课程作为地质工程专业的重要组成部分，对学生的综合素质和技能培养起着至关重要的作用。

文章旨在为地质工程专业的教学实践提供参考和借鉴，促进地球物理课程的不断完善和提升，以更好地适应未来地质工程发展的需求。

【关键词】地质工程专业、地球物理课程、教学实践、探讨、教学模式、案例分析、教学效果评价、教学改进建议、重要性、启示、发展方向。

1. 引言1.1 背景介绍地质工程专业地球物理课程是地质工程专业的核心课程之一，是学生学习和掌握地质工程相关知识的基础。

地球物理课程主要包括地球物理勘探方法、地球物理数据解释与分析等内容，通过学习地球物理课程，学生可以更好地理解地下地质结构和性质，提高地质勘探预测能力，为地质工程实践提供理论支撑。

随着地质工程领域的发展和需求的变化，地球物理课程的教学也在不断调整和改进。

为了更好地培养学生的实践能力和创新意识，地球物理课程教学也逐渐注重实践案例分析和教学效果评价，以确保学生能够真正掌握所学知识并能够应用于实际工程中。

本文将通过对地质工程专业地球物理课程的教学实践进行探讨，分析地球物理课程的设置与教学模式，探讨实践案例的影响，评价教学效果，提出改进建议，最终总结地球物理课程在地质工程专业中的重要性，探讨教学启示，并展望未来地球物理课程的发展方向。

1.2 研究意义地质工程专业地球物理课程的研究意义主要表现在以下几个方面：地球物理是地质工程学科的重要组成部分，通过学习地球物理课程可以为地质工程专业学生提供必要的理论知识和实践技能，帮助他们更好地理解地球内部结构和地球物质的物理性质，为日后从事地质工程相关工作打下坚实的基础。

地球物理专业的电磁场论课程的教学方法分析
地球物理专业的电磁场理论课程是该专业中非常重要的一门课程，它涉及到地球物理领域中电磁场的基础理论和应用实践。

本文将从教学目标、教学方法和教学效果三个方面对该课程的教学方法进行分析。

一、教学目标
在教学目标方面，电磁场理论课程的教学目标主要包括以下几个方面：
1. 理论知识掌握：让学生掌握电磁场的基本理论知识，包括电场、磁场、电磁感应等相关概念及其数学表达方式。

2. 应用能力培养：培养学生通过电磁场理论知识解决地球物理问题的能力，如电磁场在地球内部的传播规律、电磁场勘探方法等。

3. 实践能力培养：培养学生运用电磁场理论知识进行数据分析、实验设计及结果解释的能力，为将来从事地球物理领域的工作做好准备。

二、教学方法
在教学方法方面，电磁场理论课程需要采用多种教学方法，以达到以上教学目标。

以下是一些常见的教学方法：
2. 实验教学：通过实验教学的方式，让学生在实际操作中了解电磁场的基本现象和实验方法，培养其实践能力。

3. 案例分析：通过案例分析的方式，引导学生将电磁场理论知识应用于地球物理问题的解决过程，培养其应用能力。

4. 论文研讨：通过论文研讨的方式，要求学生主动查阅相关文献，掌握电磁场理论的最新研究成果，并进行相应的讨论和总结。

5. 课外实习：组织学生参与相关领域的实习活动，让他们在实践中巩固所学知识，培养实践能力。

6. 网络教学：利用网络资源，开展远程教学和在线学习，为学生提供更多的学习途径和资源。

三、教学效果
4. 教学过程的反馈情况：学生对教学方法、教学内容等方面的反馈情况，以及对教学效果的评价。

专业领航Zhua n YeLingHang2019年5月May.2019教师・TEACHER基于授课对象分类的地球物理学专业课程教学方法与实践姜志海，董守华，刘树才（中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州221116）摘要：地球物理学专业属于冷门小众专业，大部分学生缺少本专业学习的内在驱动力与兴趣，逃课严重。

为提高教学质量.在本专业教学过程中采用基于授课对象分类的课程教学方法，将学生分为毕业后读研继续从事本专业生产工作者、不读研但从事本专业生产工作、跨专业读研、不读研也不从事本专业生产工作者等四类学生，对教学目标进行明确细化；并以地球物理学专业知识为载体，授课过程中注重学生知识获取方式学习、解决问题能力培养、学习能力提升、独立思考能力锻炼，进而使学生认识到自身内在的学习需求，激发学习的内在驱动，提高自觉学习意识。

关键词：地球物理学；授课对象；教学方法；内在驱动中图分类号：G642.4文献标识码：A收稿日期：2019-03-05文章编号：1674-120X（2019）14-0107-02一、授课对象分类教学法提出的原因地球物理学专业属于冷门小众专业.相对计算机、通信、机械等专业而言，就业面窄，就业条件艰苦。

因此，从中国矿业大学（以下简称“我校”）地球物理学专业情况来看，大部分学生是学校招生录取时的专业调剂生，故对本专业缺乏深入的了解与认识，同时也缺少本专业学习的内在驱动力与兴趣。

地球物理学专业学生大一、大二时根据学校与学院两级的整体培养要求，要与地质工程专业本科生一起进行通识课程学习，并于大三开始专业课程学习。

经过两年的大学生活与学习，大三时，学生对毕业后的去向有了初步的规划。

受大一、大二学习成绩，家庭环境.社会因素以及自己兴趣问题等因素的影响，在毕业后的选择方面，出现了很大分化。

从我校地球物理学专业学生的情况来看，约有一半的学生会选择考研，不到一半的学生选择就业「无论是考研还是就业，都有一部分学生继续从事本专业生产工作.而另一部分学生会选择转行。

!"#!$%&$'(')*+&,-./&$01$21(3$&)%)$)'%)(一流本科专业背景下地球物理特殊方程 立体化教材建设童孝忠4孙娅4刘海飞中南大学地球科学与信息物理学院"湖南长沙"'!%%*(摘4要 -地球物理特殊方程.是中南大学专门针对地球物理学专业开设的学科基础课#其研究对象为具有地球物理应用背景的偏微分方程定解问题"为适应一流本科专业建设背景下的教学需要#本文针对地球物理特殊方程课程的教材建设进行探索#提出将纸质教材!多媒体课件和网络录播视频等信息技术作为立体化教材的核心体系#解决不同层次学生对教学资源的多方位需求问题#构建新的教学模式!教学方法及学生自主学习方式"关键词 一流本科专业$地球物理特殊方程$偏微分方程$立体化教材中图分类号 ^03)一 教材建设背景教材是传播知识的主要载体和学校教育教学的根本依据#也是老师教学&学生学习的重要工具#它体现着一个国家&一个民族的价值观体系")%$L年L月#关于加快高等学校-双一流.建设的指导意见明确提出要建立思想性&科学性和时代性相统一的教材体系#努力编写出版具有世界影响的一流教材$$%')%$L年$%月#关于高水平本科教育建设和人才培养的通知提出了要强化教材育人功能#创新教材的呈现方式#增强教材的实效性和针对性$)%"一流本科专业的-双万计划.的目标是推动学科建设&振兴本身教育&提升人才培养能力#这需要把优秀教材建设作为一流专业&一流课程建设的硬指标$(%")%)$年)月#中南大学的地球物理学专业成功入选了国家级一流本科专业建设名单"为了培养基础知识扎实&实践能力强的工程技术型人才#地球物理学专业课程改革势在必行"课程建设是学科建设的基石#是一流本科专业建设的基础'教材改革作为课程建设的重要一环#对培养拔尖创新人才具有重要的地位#既要为学生打下坚实的理论基础#还要锻炼学生发现问题&分析问题和解决问题的实际能力#并开拓学生的创新性思维"0地球物理特殊方程1是中南大学专门针对地球物理学专业开设的学科基础课#是数学基础课与地球物理专业课程的桥梁#其特点是有机地结合了数学物理方程求解方法与地球物理实际应用$32?%"该课程的专业目标是帮助学生掌握偏微分方程定解问题求解的数学知识和工具#以及训练学生的数学思想和运用数学工具解决地球物理实际问题的能力#为后续专业基础课和专业课学习做准备$021%"通过本课程的学习#使学生的基本运算能力&分析问题与解决问题的能力有所提高#使得学生得到知识的积累和启发#学习数学的严密性#从更高的起点和不同的角度看待地球物理工程问题"传统的地球物理学专业教材忽略给予学生自主学习与探究的机会#已不能适应信息化教学的需要$L%#而立体化教材能最大限度地满足教师教学需要和学生学习需要$'%"因此#在一流本科专业背景下#开展-地球物理特殊方程.课程的立体化教材建设具有重要的现实意义"二 教材建设指导思想%一&建设学本教材传统的以教师为中心的&只注重教材内容的逻辑性和系统性的教本教材将不能适应自主性的学习方式#以学生为中心的&更加注重学生的认知规律&学习规律的学本教材将成为教材改革的主要趋势"在-互联网H.的背景下#不仅需要学生依靠自学的方式来实现素质和能力的可持续发展#面对海量的信息资源#还要求具备分辨真伪的能力#在步入社会时每位合格的大学生都应具备这种能力"-地球物理特殊方程.教材应以支持自主性学习方式为基础#在选材和编写体系设计方面应从尊重个性&推进多样化的教育和学习的立场出发#以学为本#积极构建学本教材"%二&精选教材内容-地球物理特殊方程.讨论的对象是地球物理学问题中提出来的数学方程#这个方程以偏微分方程为主#当然有时候也应包含常微分方程&积分方程和差分方程"但是#对我们这门课程来说#主要讨论偏微分方程#严格来说#这门课应该叫地球物理学中的偏微分方程"课程内容涉及范畴较宽#甚至一些章节内容可开设为一门独立的地球物理专业的学科基础课#如-偏微分方程的有限差分法. -偏微分方程的有限单元法.-地球物理中的贝塞尔函数与勒让德函数."另外#随着新的偏微分方程高精度数值型方法的出现(例如谱方法&区域分解方法)#-地球物理特殊方程.又需要不断发展和充实$$%%"考虑到一门课程的授课时间和授课对象等因素#教材的编写应注意以下几)&!科技风"#"$年$#月科教论坛个方面!($)依据-课时安排少&解析型计算方法烦琐&数值型计算方法应用广.的特点#必须精选教材内容#尽量精简偏微分方程定解问题解析方法的定理证明#重点介绍解题思路&解题技巧&物理意义和数值方法的程序编制"())在偏微分方程定解问题求解方法的讲述方式上#我们尝试着尽可能清楚地阐述方法构造的思想及意义#以帮助学生更好地理解方法&掌握方法"(()偏微分方程与5:<D :M &;><Y8-程序设计相结合#采用当前最流行的数值计算软件5:<D :M 或;><Y8-实现偏微分方程定解问题计算结果的可视化(见下图)#并编写数值近似算法的5:<D :M 程序与;><Y8-程序"根据可视化图件#可以让学生定性地明白地球物理特殊方程的物理意义#进而加深学生对地球物理学背景的认识"(3)融入地球物理正演计算的应用实例#以期让学生了解偏微分方程数值计算方法的实用性&提高学生利用现代数学工具解决偏微分方程定解问题的能力#有助于学生更好地理解地球物理特殊方程"44一维波动方程解的5:<D :M 图形可视化图%三&以教材知识结构为主线#融入科学的教学方法编写-地球物理特殊方程.教材过程中#除了保证偏微分方程定解问题的概念论述明确&定解问题求解方法逻辑思维严谨&解析法计算与数值法计算公式推导正确外#特别需要注意总结课程教学经验和教学方法"以创新精神和实践能力的培养为重点#引导学生建立新的学习方式#将教学方法融合在教材建设的知识结构"教材建设应避免只讲偏微分方程定解问题理论&不讲地球物理应用的做法#强调在重视理论的同时注重地球物理应用实例#这也是一种将教学方法融入教材中的实践方式"通过举例地质灾害预警预报&工程地球物理勘探来体现-地球物理特殊方程.教材知识的应用方法#浓缩教材中的主要知识内容#使学生能在有限的时间内通过实际地球物理应用举例的学习#掌握教材知识结构的来龙去脉#从而实现知识到能力的迁移"三 教材立体化体系的构建%一&立体化教材体系结构根据地球物理学培养的专业目标和育人目标#-地球物理特殊方程.课程的教材建设必须进行深化改革#改变目前该教材的不足#设置了立体化教材体系(见下表)"借助-地球物理特殊方程.的中南大学开放式精品示范课堂网站和7W 8-P D :==在线教学平台#展示课程的教学和科研动态#典型案例库&教学大纲&教案&多媒体课题和录播教材#建立-在线答疑.-在线自测.等栏目加强师生的课外互动交流#并及时反馈教学效果"*地球物理特殊方程+立体化教材体系构建表序号教材名称教材性质学时安排$地球物理特殊方程自编#必修3%)地球物理特殊方程实验讲义自编#必修L (地球物理特殊方程应用专题讲座自编#必修$%3地球物理特殊方程学习辅导与习题解答自编#必修$%?地球物理特殊方程的5:<D :M 与;><Y8-应用自编#自学与选修$)0偏微分方程的有限差分法及地球物理应用自编#自学与选修)%1偏微分方程的有限单元法及地球物理应用自编#自学与选修)%L 地球物理特殊方程多媒体教学课件自编#必修3%'地球物理特殊方程网络课程自编#依教学需要选用3%*&科教论坛科技风"#"$年$#月%二&立体化教材的内容地球物理特殊方程(自编)!介绍三类典型数学物理方程/波动方程&热传导方程和稳定场方程的各种求解方法以及特殊函数的基础知识#包括典型方程与定解条件&分离变量法&积分变换法&特征线法&格林函数法&有限差分法&有限单元法&贝塞尔函数&勒让德函数以及数学物理方程的地球物理应用"地球物理特殊方程应用专题讲座(自编)!主要介绍偏微分方程求解方法在地球物理专业的应用#讨论频率域大地电磁测深的亥姆霍兹方程&地温场满足的热传导方程和地震勘探的声波波动方程的求解思路和方法"地球物理特殊方程实验讲义(自编)!主要包括利用有限差分法和有限单元法计算三大类偏微分方程定解问题的数值解#以及解的图形可视化操作"地球物理特殊方程学习辅导与习题解答(自编)!本教材是地球物理特殊方程的配套学习辅导书#可以帮助学生学习各类定解问题的解题方法和技巧#了解丰富多彩的各种题型#从而加深对课程的理解和掌握"地球物理特殊方程的5:<D:M与;><Y8-应用(自编)!借助5:<D:M和;><Y8-的图形可视化技术#结合地球物理理论和定解问题的解题方法#增强学生对地球物理过程的感性认识'利用5:<D:M和;><Y8-程序设计#实现地球物理定解问题的数值近似计算'建立5:<D:M和;><Y8-的仿真动画设计#提升定解问题求解过程的生动性"偏微分方程的有限差分法及地球物理应用&偏微分方程的有限单元法及地球物理应用(自编#课外拓展读物)!系统介绍三类典型偏微分方程/波动方程&热传导方程和稳定场方程求解的有限差分法与有限单元法#融入相应的地球物理正演问题(如大地电磁&地温场&地震波场)计算实例"教材中有关的5:<D:M或;><Y8-程序代码以及教材使用中的问题可以通过作者主页Y<<9!**_:,aD<>&,=a&T Na&,-* F G<8-E与电子邮箱,=a@:>=-8Z p,=a&T Na&,-与作者联系"%三&立体化教材建设的举措-地球物理特殊方程.课程的立体化教材应该是开放式&探究性的教材#是学本教材"需要整合已有的地球物理定解问题材料并吸纳新资源#全方位&多角度的建设适于一流地球物理学本科专业的立体化教材#采取措施如下!($)通过省部级或校级教改项目和精品教材立项来带动立体化教材的开发建设"立体化教材建设不像单本教材的出版过程那么简单#需要项目立项来逐步推进"())坚持以科技进步和学科发展为驱动#推动教材建设的创新发展"立体化教材要适合地球物理专业学生的特点#在基本理论内容的基础上设置多层次的教学演示课件#同时也要突出学科基础课的地位#以期适应专业的教学和人才培养模式的转变"(()立体化教材建设必须针对教师需求和学生需求进行详细的设计#体现教材的融合性&关联性&开放性和交互性"打破纸质教材的局限#适当添加可视性强的地球物理动态图例#增强教材的表现力和吸引力#强化育人功能"四 结语为了满足一流本科专业建设对创新型人才培养的要求#地球物理特殊方程的教材内容和形式必须进行相应改革"-地球物理特殊方程.课程的立体化教材建设是一项基础工程#需要优化教学手段&夯实教学内容和完善知识结构"这必然要求我们坚持以科技进步和学科发展为驱动#推进教材建设创新发展"通过教材的立体化体系建设#增强教材的表现力和吸引力#可方便学生更深入地理解课程的教学内容和教学目标#激发学生的学习兴趣#调动学生的学习主体能动性#从而提高课程教学效果"参考文献'$(陈更林#郭楚文&*双一流+建设背景下的工程流体力学教材改革'S(&教育现代化#)%$'#$%%L1&)1121L& ')(郑丽凤#周成军#周新年#等&*科研方法与论文写作+立体化教材建设'S(&教育现代化#)%)%#0%3?&)''2$%)& '((教育部&教育部办公厅关于实施一流本科专业建设*双万计划+的通知'B Q*"A(&Y<<9)**Z Z Z&@8T&E8X&,-* =W,=/<T*6%L*=1%?0*)%$'%3*<)%$'%3%'q(11)$0&Y<@D4/=:92 9/-=<:D D T N I%&)%$'2%32%3&'3(宋红伟#郭海敏#戴家才&地球物理类专业数学物理方程课程教学改革初探'S(&科教文汇%上旬刊&#)%%' %%$&)1321?&'?(童孝忠&数学物理方程与特殊函数%地球物理类& '5(&长沙)中南大学出版社#)%$1&'0(童孝忠&*地球物理特殊方程+课程的教学模式探索与实践'S(&创新教育研究#)%$L#0%0&)3'$23'L& '1(童孝忠#孙娅#刘海飞&5:<D:M在-地球物理特殊方程.课程教学中的应用'S(&教育现代化#)%)$#)%$0&)$02$'& 'L(郭业才#韩迎鸽#周巧喜&电磁场与电磁波课程教材立体化体系建设'S(&安徽理工大学学报%社会科学版&# )%%?#1%(&)L?2LL&''(黄荣怀#郭芳&立体化教材的设计与开发'S(&现代教育技术#)%%L#$L%$%&)$%?2$%'&'$%(张帅#张爱平&*数学物理方程+课程教学方法初探'S(&中国地质教育#)%$$#)%%(&))(2)0&基金项目 )%)%年度中南大学教育教改项目*-地球物理特殊方程.课程教学与信息技术深度融合探索+%编号))%)%+>%%(&作者简介 童孝忠%$'1',4&#男#汉族#贵州湄潭人#博士#副研究员#主要从事地球物理正反演计算的教学和科研"+&!科技风"#"$年$#月科教论坛。

高中物理课程的地球物理实验与教育高中物理课程的地球物理实验与教育一、课题背景与意义地球物理是研究地球内部结构、地球表面形态、地球表层及其上空环境的物理学分支。

作为高中物理课程的一部分，地球物理实验可以帮助学生更好地理解地球科学知识，并培养学生的实验能力和科学思维，提高学生的科学素养和创新能力。

然而，目前高中物理课程中地球物理实验内容相对较少，且实验方法和教学手段较为单一，难以激发学生的兴趣和探索欲望，影响了学生对地球物理学科的学习热情和深入理解。

为了解决以上问题，本课题将设计一系列地球物理实验，通过多样化的实验方法和教学手段，提高地球物理实验的教学效果和学习动力，激发学生对地球物理学科的兴趣，培养学生的科学素养和实验能力。

二、研究内容与方法1. 研究内容（1）地球内部结构实验：利用地震波传播原理和数据分析技术，通过模拟和测量地震波传播路径和速度，探究地球内部结构的特征和分布情况。

（2）地球引力实验：通过设计地球引力实验装置，测量物体在地球引力作用下的加速度，研究地球引力的特性和影响因素。

（3）地磁实验：设计简单的地磁实验装置，测量地磁场的方向和强度，并探究地磁场的变化规律及其对生物和技术的影响。

2. 研究方法（1）理论研究：通过查阅相关地球物理学科的文献资料和专业书籍，了解地球物理实验的基本原理和方法，理论指导实验设计和实施。

（2）实验设计：根据地球物理实验的研究内容和方法，设计实验装置和步骤，确定实验的目的和要求。

（3）实验实施：在实验室环境中进行地球物理实验，收集和记录实验数据，进行数据分析和处理。

（4）实验教学：采用多种教学手段和方法，如讲解、示范、探究等，培养学生实验操作能力和科学思维，引导学生进行实验探究和科学探索。

三、预期目标与成果1. 预期目标（1）提高学生对地球物理学科的兴趣和认识，增强学生学习地球物理的主动性和积极性。

（2）培养学生的实验能力和科学思维，提高学生的科学素养和创新能力。

高中物理教育中的地球物理实验与教学高中物理教育中的地球物理实验与教学一、选题的背景与意义地球物理是物理学的一个分支，它研究地球的物理性质、结构和运动规律，是地球科学的重要组成部分。

在高中物理教育中，地球物理实验和教学是引导学生理解地球科学原理、培养科学素养的重要途径之一。

然而，由于现行高中物理课程中地球物理实验和教学的设置相对较少，导致学生对地球物理学科的了解和理解不够深入。

因此，本课题拟通过在高中物理课程中增加地球物理实验和教学的方式，提高学生对地球物理学科的认识和兴趣，培养学生的科学探究能力和实验操作能力。

二、分析课题的现状与问题目前的高中物理教育中，地球物理的教学内容主要集中在理论知识的讲授，地球物理实验的数量和质量都较低。

学生学习地球物理时，缺乏直观的实物和真实的场景，只能通过文字和图表来模拟和描述地球物理学原理和现象，这使得学生在理解和掌握地球物理学知识时遇到较大的困难。

另外，由于学校和教师对地球物理实验的设备投入和实施的不足，导致了地球物理实验的数量和质量都不高，学生很少能亲自参与实验操作。

这样一来，学生对地球物理学原理的理解和体验不够深入，也无法提高学生的实验设计和分析能力。

基于以上问题，本课题旨在通过地球物理实验和教学的设置，增加学生参与实验的机会，加深对地球物理学科的理解和认知，提高学生的科学探究能力和实验操作能力。

三、研究内容和方法1.研究内容（1）地球物理实验的设计：针对高中物理课程中地球物理学的相关知识点，设计一系列能够直观展示地球物理学原理和现象的实验，包括重力、磁力、地震等方面的实验。

（2）教学材料的编写：编写地球物理实验的教学材料，包括实验原理、操作步骤、实验数据处理和分析等内容，为教师提供实验的指导和学生进行自主探究实验的参考。

（3）实验教学的实施：根据实验的设计和教学材料的编写，组织学生进行地球物理实验，培养学生实验设计和分析能力。

2. 研究方法（1）文献研究法：通过查阅相关文献，了解国内外地球物理教育的研究现状和发展趋势，为地球物理实验和教学的设计提供理论依据。

高中物理教育中的地球物理教学课题申报：高中物理教育中的地球物理教学一、研究背景和意义地球科学是现代科学体系的重要组成部分，而地球物理则是地球科学的基础和核心学科之一。

地球物理具有广泛的应用领域，包括能源勘探、灾害预测、环境监测等。

因此，将地球物理教学引入高中物理教育中，既有助于提升学生对地球科学的认识和兴趣，也有助于培养学生的实际动手能力和科学思维能力。

然而，目前高中物理教育中地球物理教学存在一些问题。

一方面，传统的物理教学往往偏重于基础理论和实验技能的教授，忽视了地球物理的实际应用和探索过程。

另一方面，由于教师的知识结构和教学方法的不足，地球物理教学难以引起学生的兴趣和学习动力，导致学生对地球物理的学习兴趣不高。

为了解决这些问题，本课题拟开展“高中物理教育中的地球物理教学”研究，旨在探索一种有效的、符合高中学生学习特点和兴趣的地球物理教学模式，提高学生对地球物理教育的认知和兴趣，培养学生的实际操作能力和科学思维能力。

二、研究内容和主要任务1. 了解地球物理教学的基本理论和现状；2. 分析高中学生地球物理学习的特点和需求；3. 设计地球物理实验教学活动，以培养学生的实际操作能力；4. 指导学生进行地球物理实验，探索地球物理学习过程；5. 设计课堂教学活动，激发学生对地球物理的学习兴趣；6. 收集学生学习表现和教师教学反馈意见，总结教学经验。

三、研究方法本课题将采用文献研究、实验研究、问卷调查和教育实践相结合的方法进行研究。

首先，通过阅读相关文献，分析地球物理教学的基本理论和现状。

其次，设计地球物理实验教学活动，并开展实验课堂教学，观察学生实验过程和学习表现。

同时，通过问卷调查，了解学生对地球物理教学的认知和兴趣。

最后，总结教学经验，修正设计方案，提出改进意见。

四、预期成果1. 完成《高中物理教育中的地球物理教学》研究论文；2. 设计符合高中学生学习特点和兴趣的地球物理教学模式；3. 提供一套地球物理实验教学活动设计和课堂教学活动设计；4. 发表相关学术论文，分享研究成果。