多个物探实验课创新创业模式的联合构建

摘 要：在桂林理工大学勘查技术与工程专业物探方向的本科教学中，利用相互关联的多门物探实验课程联合构建创新创业模式，以提高物探本科生的创新创业能力。通过分析各门实验课程的教学规律及特点，将不同课程的亮点进行有效组合，嵌入创新创业教育，获得创新创业成果。这种模式充分考虑了各实验课程之间的内在联系以及将所学知识转化为社会生产力的可能性，能够在物探本科实验教学中得到实施，而且具有良好的教学效果。

关键词：创新创业；实验教学；物探

中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）11-0031-04

Abstract： In the undergraduate teaching process of geophysical prospecting of exploration technology and engineering specialty in Guilin University of Technology， we use several related experiment courses on geophysical exploration to build an innovative and entrepreneurial mode to improve the corresponding ability of geophysical-major undergraduates. By analyzing the teaching rules and characteristics of experimental courses， we effectively combine different highlights of the courses， embed innovation and entrepreneurship education to get innovative and entrepreneurial results. The mode takes full account of the internal connection between experimental courses and the possibility of transforming knowledge into productive forces. It can be implemented in experimental teaching process in undergraduate courses of geophysical exploration， and has good teaching effect.

Keywords： innovation and entrepreneurship； experimental teaching； geophysical prospecting

国内外，物探在石油工业中的地位相当重要而且还是一门边缘学科。物探专业知识涉及到应用地球物理、计算机、数学、岩土工程等多个领域。桂林理工大学勘查技术与工程专业的物探方向发展到现在，人才辈出。这是因为在本科教学环节中，勘查技术与工程教研室始終坚持先进的教学理念，物探教学模式不断推陈出新，以适应复杂多变的物探市场环境。为了满足用人单位的需要，桂林理工大学勘查技术与工程专业物探方向的本科毕业生具有较宽的专业面。在四年本科教学中，教研室安排了科研和教学能力较强的教师从事本科课程的教学。本科课程教学包括重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、地基与基础检测、超声波探测等理论课和实验课两方面的教学。阮百尧等（2004）指出挪威物探教学模式的引入等至关重要[1]，能够让学生在物探数据处理和解释方面具有较深厚的理论知识和较强的实践能力。

目前，在工程教育专业认证背景下，美国、德国、日本、中国等国的高等工程教育专业认证标准已被确定。在中国申请认证的工程专业必须证实毕业生具有较高能力，如具有综合运用所学科学理论和技术手段分析并解决复杂工程问题的能力、具有对终身学习的正确认识和学习能力等[2]。对于提高学生的社会竞争力，培养能满足社会需求的实用型人才，值得教师思考[3]。针对本校勘查技术与工程物探专业的认证，物探课程的实验课教学模式的实用性改革刻不容缓，这将对学生发展产生长远影响。由于目前物探本科毕业生就业问题较为突出，物探实验课的实用性主要体现在如何提高本科生的创新创业素质，将实验课教学与创新创业教育相结合上面。多个物探专业选修课的理论教学与创新创业教育相结合的教学方法已经得到有效应用[4，5]，如“地基与基础检测技术”、“声波探测技术”、“科学计算与编程”等课程。针对以上物探实验课的创新创业模式构建问题，主要通过下述几个方面进行分析：

一、加强实验课的实用性

国外物探专业毕业论文的选题实用性很强，可以直接由雇主来决定，因为大多数物探毕业生事先与雇主联系。尤其是美国、加拿大等石油物探公司非常愿意接收优秀毕业生，并且要求他们将毕业论文所要解决的科学问题与生产结合起来，鼓励毕业生为公司研发创新性技术。不过美国斯坦福地球物理专业没有本科生，科研面向石油工业界需求，毕业生一半都去石油公司。桂林理工大学物探专业将来有机会从事石油物探的本科毕业生较少，大多从事工程物探，所以在实验课中学生主要结合生产中存在的一些工程物探问题开展实验。物探本科生需要用身边的小项目和小成绩激励自己产生强烈学习兴趣。阮百尧在分析挪威物探专业教育现状时指出，为满足国内各物探用人单位对人才的高要求，物探人才培养需要借鉴国外模式，如挪威的5年制本硕连读的模式，特别是物探专业招生困难的情况下该模式更为可取[1]。国外大学实验课程内容分区、分层次，由责任教授制定实验室的课程体系。低年级学生实验以实物和感性的内容为主，中、高年级学生自己动手进行设计性实验，毕业班级的实验课与工业结合紧密。国内大学的实验室很多跟工业的结合较为欠缺，实验内容更新慢。国内大学实验课程模式的构建可以从国外得到较多启迪。美国休斯敦大学的地球物理学专业，其实验教学在人才培养体系中所占比重非常大，尤其是地质类课程的实验教学的学时超过理论教学。培养学生的创新能力、合作意识、自学能力是实验教学的核心理念，应当注重教学、科研、生产的结合[6]。

对于“地基与基础检测技术”、“声波探测技术”、“科学计算与编程”这三门选修课程的实验课教学来说，实验内容安排或实验计划具有各自的特点。事实上，超声波探测技术也可以用于基桩跨孔检测，而检测又需要开发相应的处理软件。因此三门实验课之间存在关联，它们之间的结合容易产生出新的理论与实验方案，激发教师与学生的创新精神，营造良好的创新氛围。以上三门课的教学计划中部分实验项目如表1所示。

桩基低应变数据的采集和分析，是利用锤击震源在桩顶激发地震波，并用接收换能器接收来自波阻抗界面的反射波。低应变法桩基检测实验项目，比较简单。国内，低应变法数据处理软件很多，如武汉岩海公司的低应变数据处理软件广为人知。无论是时间域桩缺陷分析还是频率域桩缺陷分析，只要根据简单的计算公式就能够推断缺陷的空间位置。超声波探测实验课程的实验项目，主要利用超声波的透射波初至旅行时和被检测材料的空间距离计算材料的超声波波速。超声波跨孔检测桩基的完整性或桩基的质量，是个非常成熟的技术。例如武汉岩海公司就研发了超声波跨孔检测仪器和系统，不但适用于桩基检测还适用于混凝土、岩体裂缝检测等。尽管已有许多公司开发了相应的仪器和系统，但是对于实际实验课教学却碰到了“巧妇难为无米之炊”的问题。我们需要投入大量的资金去购买桩基模型或者建设实际带超声波声测管的桩基，以用于超声波跨孔检测。另一个问题是，一些公司的处理软件需要定义其内部格式的数据，通常这些格式不为外人所知。利用“科学计算与编程”这门实验课程中的一些文件讀写实验项目，需要花费大量的时间去摸索内部数据格式的打开与读写。最后一个问题是，这些课本上已经存在实验结果的模仿性实验项目，除了能够加深学生对课本知识的掌握程度以外，其他创新性思维没有得到体现。

目前大学生“互联网+”项目、大学生创新创业项目在本科生中备受青睐。对于上述三门实验课程的教学，如果还是采用传统的教学模式，那么学生难以得到实用性强的方法用于创新创业项目。教与学都需要创新，教要以学生为中心。学生在课堂上能有效利用短暂的师生互动时间向老师提出关键问题，此过程就是很好的以学生为中心的教学过程。例如某学生向老师在课堂上提出“超声波可以检测材料内部裂缝，也可以检测桩基缺陷，那它有什么特点？”。那作者的回答是“超声波频率在20000Hz以上，利用超声波在材料或桩基中传播产生的透射波初至走时可以估算超声波波速，以推断材料及基桩弹性参数”。显然，此时就是以学生为中心的教学。因为学生问老师问题，本身也表明该学生对此问题很关注。对于学生比较关注的一些问题，老师可以充分挖掘课程的内在联系，指导学生申请与这些问题相关的创新创业项目，以激发学生创新创业激情。

二、建立实验课程评价系统

创新实验教学理念、发展特色教学方法以及改革评价模式是实验教学研究的重要内容[6]。德国大学实验室开放程度很高，一般无专门的实验室管理机构，无“实验中心”式的运行模式，但实验室交叉使用的情况并不多。德国大学注重将科研成果转化为实验教学内容，精心构筑实验教学课程体系和实验教学氛围，开设的实验项目一定是设计性的，对学生能力培养也一定具有创新性[7]。物探实验课程应借鉴国外模式，实行本科导师制，通过导师组成学生团队参与开放实验室创新性项目，对提高学生的实践能力非常重要。学生是实验室的主人，实验教学的质量评价完全交给学生和用人单位，实验课程考核不合格的同学必须重修，这将弥补教师评阅学生作业的传统评价机制存在的缺陷。充分依赖网上评教系统，评价信息反馈及时，无疑评教系统激发了学生对创新创业的实验课模式的兴趣。客观公正的对指导老师工作的有效性进行评价，对促进实验项目的实用性发挥重要作用。

目前，网上在线评教系统较为成熟。但是，大学对此项绩效考核所占权重较少，主要还是依靠督导组对老师的听课评教进行教学绩效考核。实验课的评教相对理论课来说较为容易，因为实验课的成绩可以通过一些创新创业性实验效果来进行评价。大学应该要重视实验效果，但可以不评价实验过程。事实上，教师科研成果离不开实验数据的支持，许多高质量论文中避免不了实验数据的论证。另外，产品或软件的开发也离不开实验数据的支持。一个好的产品在推向市场之前，首先要进行产品性能测试实验等，以证明产品具有合格的质量。因此，建立一套有效的实验课评价体系，非常重要。作者认为，必须把实验项目与社会或行业需求紧密结合，不能只是对课本上的实验内容进行简单的模仿和操作。只有创新性实验才能引起社会的共鸣。把实验课与创新创业教育相结合，极大提高了科研转化为社会经济效益的速度。学生从实验课中不但得到了学分同时还得到了创新创业实践能力和经济利益，成为了大学教育真正的受益者。

三、引入创新创业项目

桂林理工大学物探实验课如“地基与基础检测技术”、“声波探测技术”、“科学计算与编程”等课程的传统模式的构建很稳定。首先，依据各个课程教学大纲和教学计划制定实验课教学计划，然后编写实验指导书，实验课中学生可以根据实验指导书独立完成各个实验项目并提交作业，部分难点可以由老师指导完成，最后对各个学生的作业进行批阅得到实验成绩，并据此评价实验教学效果。传统实验教学模式，通过将学生的实验作业及成绩刻盘等归档措施，达到一个比较好的教学效果。传统实验教学模式虽然也重视实验过程中发现问题、解决问题的能力分，但没有体现出学生的创新与创业能力。物探实验课可以借鉴国外实验课模式，通过获得创新创业项目的支持，以学生为中心，建立良好的创新性实验氛围，从而容易构建新的实验课模式以提高学生的创新创业素质。

国外大学在本科阶段推行导师制，为学生参与创新性项目提供了便利。国外大学的创新项目经费大多是自费，学校支持少[8]。在国内，政府对大学生创新创业项目的扶持力度相当强，比国外政府优越，如大学生创新创业中心、“互联网+”项目、大学生微创业项目等能满足学生的创新要求。目前，作者已经在“声波探测技术“课程中嵌入创新创业教育，顺利指导1名本科生获得全国大学生微创业行动银奖。该项目主要利用超声波流量计等超声波设备实现高温管道中烟道灰氧化锌含量的检测，初见成效。作者还指导了国家级大学生创新训练项目1项，名称是利用地震波测定矿物的各向异性。创新创业项目可以由老师构思，让学生完成。此过程中，老师一直发挥指导作用，老师并没有从中获得太大经济利益，受益的是学生。但是，创新创业项目的运作会给学生带来许多挑战，对于培养学生的创新创业能力产生了深远影响。甚至，创新创业项目的开展还有助于学生以后的生产实践和科研工作。

对于“地基与基础检测技术”、“声波探测技术”、“科学计算与编程”三门实验课程，如何引入创新创业项目是一个需要探讨的问题。作者认为，可以从非常规桩基检测技术和检测系统的开发入手。尝试用新的观测系统、新的震源进行混凝土构件的检测。检测系统的开发，就是要将Fortran语言编程用于数据处理程序的开发。利用检测仪器设备以及设计独特的观测系统，可以采集得到较好的地震数据。通过先进的数学工具，可以开发出有效信号识别系统，完成地震数据的分析和解释。此过程中，可以对震源设备的研制、观测系统的设计、检测系统的开发等多个方面进行创新创业实践。

四、持续改进实验课程教学

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保证制度，是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础[9]。2017年6月桂林理工大学环境工程专业顺利通过中国工程教育专业认证。2018年本校勘查技术与工程物探方向也正在开展认证工作。工程教育专业认证有一个非常重要的理念就是持續改进。“持续”是连续的时间概念，在认证之后，仍需促进教育教学改革的持续深化，设计课程体系，改进课程教学，提高教学效果。因此，多个物探实验课程持续改进的重要性不言而喻。

“地基与基础检测技术”、“声波探测技术”和“科学计算与编程”等物探实验课的每个实验都与物探生产中的基本过程息息相关。而且实验室为学生开放，开放实验室是我国高校经过不断探索、改革和实践，是实验教学如何培养创新性、复合型、高素质人才方面形成的基本共识的核心载体[8]。通过物探实验课程的创新创业模式的推广，学生不仅能加深对理论知识的理解、掌握一定的实验技能和实验方法，为毕业生参加工作打下夯实的基础，而且毕业生更能体验到创新创业存在的风险，提高自身创新创业素质。实验课的持续改进，一方面需要结合实验课程的特点和要求，提供相应的创业知识和技能服务，不断探索培养模式。另一方面，以学生为中心，不断借鉴国内外大学创新创业教学一些成功经验，进一步优化物探实验课程创新创业体系。

五、结束语

由于国内大学近期的高度强调创新创业和实践环节的重要性，不惜投入资金成立大学生创新创业中心和科技中心，以鼓励学生获得创新创业项目，提高学生创新创业能力。作为高校教师，将实验课程教学与创新创业实践相结合，是为了满足当前大学教学发展的需要。勘查技术与工程物探开放实验室充分利用创新创业项目，在培养人才方面注重本科生创新创业实践能力的提高。这对于本专业大学毕业生今后的就业、创新创业等方面具有重要的意义。物探实验课在管理措施上、课程体系上可以多借鉴国外大学，以加强实验课的实用性。通过建立实验课评价系统，让企业对学生实验项目进行评价。通过工程教育认证中的持续改进理念，不断完善物探实验课程创新创业体系。最后通过学生在各个创新创业赛事中获奖等结果，表明以上方法能有效建立物探实验课的创新创业模式。

参考文献：

[1]阮百尧，沈云发，朱晓媚，等.挪威地球物理勘探教学对我国勘查技术与工程专业教学的启发[J].中国地质教育，2004（03）：77-79.

[2]张文雪，王孙禺，李蔚.高等工程教育专业认证标准的研究与建议[J].高等工程教育研究，2006（05）：22-26.

[3]吕玉增，韦柳椰.勘查技术与工程专业实验教学改革的探讨[J].中国地质教育，2008（01）：113-115.

[4]魏亦文.创新创业教育背景下声波探测技术课程教学改革[J].教育现代化，2017，4（40）：56-57.

[5]魏亦文，王敏玲.广谱式创新创业教育在“桩基检测技术”课程教学改革中的应用探索[J].中国地质教育，2018（01）：22-24.

[6]邓少贵，王洋，谭宝海，等.勘查技术与工程实验教学体系建设研究[J].实验技术与管理，2017，34（02）：19-21.

[7]朱玉华.德国大学实验室考察的启示[J].实验室研究与探索，2007（12）：129-132.

[8]王云平.国外大学实验室管理及其对国内开放实验室的启示[J].实验技术与管理，2010，27（03）：149-151.

[9]朱俊生，杨小宝，胡光洲，等.基于工程认证的化工原理实验教学改革探索[J].广州化工，2016，44（17）：188-189.