地球物理学十篇

地球物理学篇1

英文名称：Progress in Geophysics

主管单位：中国科学院

主办单位：中国科学院地质与地球物理研究所

出版周期：双月刊

出版地址：北京市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1004-2903

国内刊号：11-2982/P

邮发代号：

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1986

期刊收录：

CBST 科学技术文献速报(日)(2009)

中国科学引文数据库(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

期刊荣誉：

Caj-cd规范获奖期刊

联系方式

期刊简介

《地球物理学进展》是中国科学院主管，中国科学院地质与地球物理研究所和中国地球物理学会共同主办的地球物理学及相关领域的综合性学术刊物，国内外公开发行。

地球物理学篇2

您好！首先感谢您在百忙之中阅览我的推荐信。今向贵单位推荐我系地球物理学专业毕业生XXX同学。

XXX学院是一所教师教育与非教师教育并举、多学科协调发展的省属普通本科院校。学校座落在汉魏古都----XXX省XXX市。XXX市地处中原腹地，四季分明，温度适宜，交通便利。北距省会XX州80公里，距XXX机场50公里；京广铁路、107国道、311国道以及京港澳、兰南等高速公路从境内穿过。学校座落在市区八一大道上。

学校占地面积1200多亩，建筑面积46万多平方米；教学仪器设备总值7832万元；拥有资料完备、设施先进的图书馆，藏书近110万册；教学手段和管理手段日趋现代化。学校现有教职员工1042人，其中专任教师834人，教师中有正高职称56人，副高职称178人，博士和硕士研究生450人。

学院还聘请了36位著名专家学者担任兼职或客座教授。教师中有享受国务院特殊津贴的专家，有部级、省部级劳模和先进教师。学校还与国内著名企业实行联合办学，走产、学、研一体化的道路，拓宽了办学途径，增强了办学活力。

目前学校设有17个院（系部），举办有43个本科专业和12个专科专业，覆盖了文、史、理、工、法、管、教、经等八个学科门类，应用化学是省级重点学科,美术学专业是省级特色专业。现有全日制在校生16000多人，继续教育在读生近7000人，学生来自全国23个省份。

学校以“崇德砺志，博学敬业”为校训，以“团结活泼、勤奋严谨、文明诚信、求实创新”为校风，努力培养德、智、体、美全面发展的宽基础、强能力、高素质、有个性、能创新的复合型人才。

学校高度重视学生就业指导工作，设有就业指导专门机构，同全国大中型企业、地市教育局及学校等建立协作关系，为毕业生实习和就业搭建了平台。多年来，学校培养的各类毕业生受到用人单位的普遍好评。

给该生一次机会，他会尽职尽责，让您满意。希望您将优先考虑他的申请望贵单位予以重点考虑，他一定会不负您的重托！衷心祝愿贵单位蓬勃发展，蒸蒸日上！

地球物理学篇3

1　国内外城市化进程发展状况

当前，城市的快速发展已成为全球的共同趋势。联合国的统计资料[1]表明，人口城市化的趋势在不断地加速发展。图1表示了这种发展趋势。从图1可以看出，1950年的世界人口约为25亿，其中仅有30%的人口生活在城市。到20世纪末，城市人口大幅度增加，已经达到世界人口的50%。根据图1所示数据，预计到2025年，城市人口将占据世界人口的60%。城市数量和城市人口的迅速增长对人居环境提出了严峻的挑战。表1给出了世界上人口在100万以上的城市数量的增长[1]。从1950-1995年期间，全世界拥有百万人口以上的城市数目由83个增加到325个，说明95年城市数量是50年的3.9倍，这种趋势在第三世界国家尤为明显，同一时期城市的数目增加了6.3倍。

表1　1950-1995年间人口在百万以上的城市数目

Table  1  City  numbers  of  population  beyond  one  million  between  1950  to  1995  

年代

  1950

1995　  

1995:1950

第三世界城市数

34

213

6.3

发达国家城市数

49

112

2.3

全世界城市数

83

325

3.9

我国的城市化进程与世界同步，近年来呈现出高速发展的趋势。图2给出了我国城市数量增加的数据[2]。

2　城市化促进自然科学新领域的产生与发展

我们首先以传统的地理学为例。近几十年来，尤其是第二次世界大战以后城市地理研究发展迅速，内容和影响都超过了传统地理学，成为人文地理学的一门重要分支学科。对城市进行地理学研究始于19世纪。第二次世界大战以后，许多国家的城市需要重建，世界范围内的城市化进程加速，这些都要求对城市进行全面的研究和规划，促使大批地理学家投入城市研究或城市规划工作。新兴的城市地理学的核心问题是研究区域的空间组织与城市内部的空间组织两种地域系统的关系。围绕这两种地域系统，具体的研究内容有：城市化研究、城市分类研究、城市体系研究、城市群和大城市集群区研究、城市综合地理研究等。城市地理学在城市化进程中逐渐形成了独特的研究方法：早期数量方法、系统分析方法、城市信息系统方法、空间抽样调查方法等。此外，地图是地理研究的传统工具。航空像片和卫星像片在城市地理研究中表现出重要作用，是研究城市时空变化关系的基础数据。

附图

图1　全世界城市化城市人口百分比[1]

Fig.1  Percentage  of  urban  population  among  the  total  population  in  world  cities

附图

图2　中国城市数目随时间的变化[2]

Fig.2  Number  of  cities  in  China

以典型的工程科学——建筑学为例，随着城市化现象的迅速推进，建筑学向广度和深度发展。孤立地、狭隘地研究建筑现象已经说明不了问题，满足不了需要。客观实际已经按照系统工程的规律伸展了它固有的领域。城市及其区域已经逐步形成了一个开放的复杂的巨系统。城市化对建筑科学的影响，使得系统的思想进入到传统的建筑科学，进一步突出了新的建筑科学的关系——人与环境的关系[3]。钱学森考虑到中国传统的文化艺术和自然特色等种种因素，形象地提出了山水城市的理念，这一思想对建筑科学的发展，具有深远的意义。

以地球物理学为例，城市化问题使得传统地球物理学的研究方法、研究对象和研究内容面临新的机遇和挑战。20世纪初，地震波证实了地球铁核的存在，证明了2900km深度存在地核与地幔的边界。30年代，地球物理方法发现了地球内核的存在，在此基础上，科学家提出了地球内部分层模型。20世纪中期，各种地球物理勘探方法初步形成。40～50年代，地球物理学的主要研究对象是勘探固体矿产资源，60～70年代在此基础上增加了石油和天然气，80～90年代又增加了水资源。随着工业化进程的加快，环境问题也日益成为地球物理学的研究对象。总而言之，20世纪地球物理学的研究对象是以自然资源为主。20世纪末的全球性城市化发展趋势，使21世纪的地球物理学不可避免地要面对诸多的城市问题。80年代以来，由于地球科学各分支学科的日益成熟和全球环境问题的日益突出，人们认识到地球各圈层相互作用以及人类活动的重要性，地球科学的发展开始进入地球系统科学的新时代。城市地球物理学的发展在这样的时代背景下产生。城市地球物理学是一个全新的概念，是地球科学国际研究前沿的新兴学科。传统地球物理学的主要研究对象是自然现象，而城市地球物理学则主要研究自然现象与人类活动的相互作用。因此，在城市地球物理学研究中，除了自然科学问题之外，还应强调科学与社会的结合、各相关学科的综合及与各社会部门的协调。图3表示了城市地球物理学与环境科学和地理学之间的关系，这三者既有各自独特的研究领域，又有密切相关的交叉研究内容。

附图

图3　城市地球物理学、环境科学、地理学之间的关系

Fig.3  Relationship  among  urban  geophysics,environmental  sciences  and  geography

3　城市地球物理研究的社会需求

(1)城市建设。科学家们预计21世纪的城市在向高空发展的同时，也将向地下索取空间，建设深层地下都市已经在科学家构想之中。20世纪平面式的城市功能在21世纪将从地下、地上两个方面重新进行立体配置。在一系列城市建设活动中，迫切需求地学界利用地球物理的观测和预测方法对城市地下空间的结构给出定量的描述，为城市规划积累基础数据。

(2)城市灾害。人类大规模的经济—工程活动对环境的影响，已经达到了与自然地质作用相提并论的程度，而且发展速度快、影响范围大。各种灾害无情地破坏着人类的居住空间，给人类的生存造成威胁。这些灾害发生在地学研究的领域，迫切需求地学界利用地球物理的观测和预测方法对各种起因的城市地质灾害和对环境的破坏进行详细的调查。

(3)城市地下污染。原生环境的缺陷以及由人为因素造成的地下环境污染，在地下水的作用下，对生态与工业构成极大的危害，迫切需求地学界利用地球物理的观测和预测方法调查地下水的分布，为制定防治规划提供基础数据。

4　城市地球物理研究的主要科学问题及其研究方法

城市地球物理学作为一门新兴学科，其主要特点是学科的交叉性及其社会服务性，城市地球物理不仅与地学界的其他学科有广泛的交叉性，而且与地学界以外的诸如人文类、社科类学科也有不可缺少的交叉内容。城市地球物理研究的最终任务是服务于社会，科学研究的核心问题是人与自然的关系问题。具体解释为：

(1)城市近地表结构与地质灾害的相互作用关系。天然与人为的地质灾害对城市构成极大的危害。这些灾害改变和破坏近地表地质结构，近地表地质结构从客观上阻止或促成地质灾害的发生。二者之间的相互作用关系是科学研究的问题之一。

(2)城市近地表结构与地下基础设施和地下建筑的相互作用关系。地下基础设施是城市的命脉，地下基础设施的科学规划以及地下建筑计划需要对近地表结构的观测与评价，大型地下建筑有可能改变城市地下应力场的平衡，二者之间的相互作用关系在未来城市发展中为地学研究提供了一个新的研究空间。

(3)城市近地表结构与地下环境污染的相互作用关系。地下环境污染破坏生态环境、危害人类健康，地下环境污染直接受控于地下水的分布，同时受控于近地表地质结构。对地下水的分布及其浸染走向的研究是防止和治理地下环境污染的重要依据。

城市地球物理学研究方法主要依靠观测技术、数据处理技术以及综合评价系统。观测是地球物理学研究得天独厚的手段，数字地震台阵、地球信息系统、INSAR计划、浅层地球物理观测在地学研究领域发挥了重要的作用。地球物理观测数据起到了透视地下的作用，是实现地下结构定量化与可视化研究的基本条件。针对城市问题的地球物理观测，需要在提高仪器动态范围的基础上获得高分辨率的数据，需要研究城市特定环境下的观测方式。认识浅层介质的复杂性以及地球物理数据的特殊性是研究城市各类问题数据处理方法的出发点。数据处理方法研究应该从基础研究出发，研究地震波场、电磁场、重力场分布规律以获得清晰的三维地下图像。保证足够的信息量是对城市问题做出准确评价与预测的基础，综合性研究在评价和预测中至关重要。地球物理学中各类方法的优化与组合以及与地学研究领域中其他学科的交叉，包括与非地学研究领域相关学科的交叉是开展城市地球物理评价与预测研究的主要方向。

5　城市地球物理现阶段主要研究内容

(1)城市条件下地球物理观测方法研究。城市条件下的地球物理观测比常规野外条件下的观测表现出更多的复杂性。需要在已知的典型地下结构的条件下进行足够多的观测方法实验，针对“源”的问题，研究电磁波与弹性波的聚束发射，研究综合方法的同时观测技术以及时移观测技术，并根据已知条件进行数值模拟计算，对比观测数据与理论数据的差别，分别城市条件下观测噪声与干扰的特殊性，发现规律性，为实际的工业性调查提供指导性方案。

(2)城市介质地球物理正演算法研究。城市地下介质除受到地质构造运动外，更多地受到人为因素的改造，演变成为难以保存其原生地质痕迹的、极其复杂的地下介质。其地球物理响应与以往的地球物理观测必将表现出极大的差异。因此，必须以城市地下条件的特殊性为介质模型，研究地球物理正演计算方法，认识城市介质条件下观测数据的基本性质和形成规律。

(3)城市地球物理数据处理方法研究。城市地球物理需要采用非常规观测方式，其观测数据包含了大量意想不到的噪声。认识噪声的特征和有效地消除噪声，保护观测数据的分辨率是数据处理的关键问题。针对时移观测数据研究四维数据处理方法。在信号分析与数字处理方法研究中，需要充分吸收现代数字信号技术，开展适用于城市特定问题的处理方法研究，为综合评价提供准确数据。

(4)城市介质三维可视化研究。城市地下介质覆盖在水泥路面、绿地和建筑物之下。传统的钻井或探槽式观察方法在现代化城市中即落后又不适用。这项研究通过对观测数据的有效反演对城市地下介质实现三维空间可视化描述，提供三维精细成像结果。对典型问题开展有针对性的反演算法研究，为三维精细成像和可视化描述以及综合评价提供有效资料。

6　城市地球物理研究需要社会关注

城市地球物理研究如何落实与如何发展是一个非常重要的问题。大专院校和研究机构应该进行必要的学科调整，实现资源共享和优势互补，应该积极参与城市地球物理研究相关工程项目，在学科之间进行经常性交流。工业、商业与企业部门应该面向用户，以市场为导向，为城市地球物理技术的研究提供场所和经济支撑，同时有必要参与各种研究活动，各学术团体应该相互配合，设立城市地球物理专业委员会，在学术刊物上开辟专栏广泛宣传城市地球物理研究的科研成果，各专业学会之间也应进行广泛交流。政府部门应该做出具体计划，以便各职能管理部门统筹安排，实现资源的合理分配与协调，要选择典型城市和典型项目作为依托，开展研究工作，在基础研究方面需要得到自然科学基金和国家相关部门的支持。

应该充分估计到地球物理各种方法在目前技术条件下的难点，要通过研究地球物理新方法、新技术提出新的认识、加强科技创新尤其是原始性创新。要集中精力利用地球物理数据编制城市地下三维结构的图像，当前城市地球物理研究的主题是“城市三维地图(3-D  Imaging  of  Urban  Underground)”（注：国家自然科学基金委员会.中国内地—香港城市地球物理战略研讨会，香港大学.2001.）。

7　城市地球物理研究的技术支撑条件

地球物理学篇4

[关键词]地球物理勘探 地质工程 教学研究

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）07-0111-02

地球物理勘探是指借助专门的仪器和设备对地下介质的地球物理场进行观测，获取地球物理场的相关数据，研究地球物理场的变化规律，进一步达到解决地质问题的目的。[1] “地球物理勘探”这门课程是将地球物理学原理用于地质勘查和矿产资源开发的一门学科，包含了重力、磁法、电法、地震和放射性勘探等多种方法和内容，是一门同时注重理论和实践的课程。[2]对于“地球物理勘探”专业的学生来说，在具备了扎实的数理基础后，至少用两个学年的时间才能完成这些内容的学习；而对于地质专业的学生来说，分配给“地球物理勘探”这门课程的学习时间是非常有限的，通常是一学期40个学时左右的时间。对于这样一门内容丰富，涉及面非常广泛的课程，如何在地质工程专业中开展教学，有效地构建本课程的教学体系，以获取良好的教学效果，是一个值得深思的问题。

一、课程特点分析

（一）理论基础要求高

地球物理勘探方法很多，对于所有的地球物理勘探方法分类，按其勘探过程可以分三个环节来进行：数据采集，数据处理和资料解释。[3]数据处理中涉及的课程有场论、数理方程、数值计算、数字信号分，等等。学生只有具备扎实的理论基础后，才能将地球物理勘探的理论做到融会贯通，对地球物理勘探中第一个环节——数据采集中得到的离散数据进行计算机处理，即数据处理；同时也需要具备一定的计算机图像处理和数据可视化理论，将处理的数据转换为图像，作为第三个环节——资料解释的依据。可见，“地球物理勘探”是一门对于学生数理基础和计算机基础要求都较高的课程，但是地质工程专业的学生，在前期基础课的学习中，基本没有进行这样的知识积累。

（二）与地质知识交叉

在地质工程专业学生由于已经具备一定的地质基础，在建模以及数据的解释方面，不至于与实现地质情况相脱离，而这一点是在地质工程学生中进行“地球物理勘探”课程教学的优势。因此，应该将这一优势有效地发挥出来，扬长避短，在教学过程中重视应用，而对于复杂的理论及计算公式的推导，采用深入浅出的方法。然而，现在我国用人单位对于地质工程专业学生要求都较高，要求有较宽的知识面，因而教学应该与学生就业相联系，让学生既具备一定的数据处理和解释能力，并且能进行一定程度的理论研究，让地质工程专业的本科生在学习中尽可能地向这些目标靠近。

二、教学方法研究

针对目前“地球物理勘探”在地质工程专业中进行教学的现状进行分析，可以通过以下几个方面来构建更为完善的教学体系。

（一）重视教材建设

教材是教学内容的一个载体，是教学大纲内容的具体化的体现，是教师的教与学生的学的主要依据，因而教材于教学来说，具有举足轻重的意义。[4]就“地球物理勘探”课程来说，自20世纪50年展至今，中外各种类型的教材层出不穷， 由先前单一的“地球物理勘探原理”教材，有了许多新的分支，如“工程与环境地球物理勘探”、 “水文地球物理勘探”、“石油地球物理勘探”等适合于不同领域的教材，[5]完全能满足“地球物理勘探”专业学生的学习需求，但是很少有针对地质工程专业的“地球物理勘探”教材。以西安科技大学为例来说，西安科技大学作为一所典型的煤炭类院校，其本科学生就业也主要分布在煤炭系统，故其“地球物理勘探”课程的教育也应将重点放在煤矿地质“地球物理勘探”方面，而到目前为止，还没有这样的一套教材。

（二）充分利用现代教育技术

“地球物理勘探”授课内容具有严密的逻辑性和一定的抽象性，教师和学生在教与学的过程中都会感觉到枯燥。而多媒体课件集声音、动画、视频等多媒体手段于一体，能创设情境，将一些抽象的理论，以生动的视听形式展示给学生，引导学生更生动、直观地感受教学内容；板书作为传统的教学手段，给教师与学生留下了更大的空间，借助板书，教师能将复杂的问题一步步简单化，还原了学习的过程，培养了学生的思维习惯，也能让学生更好地跟上教的节奏，有助于学生理解教学内容。

借助多媒体和板书，实现案例式教学与启发式教学相结合的方式。案例式教学法是在教师的指导下将特定的案例呈现给学生，以提高学生实际操作能力的一种教学方法，以多媒体为载体，结合地质讲解“地球物理勘探”在地质中的应用案例，进行案例式教学，实现课堂教学与实践教学的过渡。启发式教学是指教师在教学工作中依据学习过程的变化，引导学生主动地参与掌握知识的过程的一种教学方法。以问题为主的启发式教学在课程教学过程中引入更多的问题，让学生思考，并将学生的问题反馈回来，实现教与学的和谐发展。

（三）加强实验室建设

由于将本课程用于地质工程专业的教学，故野外实习没有“地球物理勘探”课程的内容，但将实验室的操作当作一种野外数据采集的模拟也基本能满足学习要求，这样的实践教学也十分必要。然而，“地球物理勘探”课程在地质工程专业的教学与实践中仍存在没有足够的教学仪器资源，缺乏对学生从理论到实际地质工程问题转化能力的培养等问题，这些问题已经影响了目前本科高校对人才培养的要求。实验教学作为理论教学的一个延伸，是知识从理论到应用的一个转化过程，也是“地球物理勘探”这门课程一个必不可少的教学环节。引进实验设备，加强实验技术人员队伍建设，加强实验室建设对学生综合素质的培养，增强学生动手能力都有重要意义，同时，也有利于学生更好地适应毕业后的实际工作，更是提高学生适应社会需求的一种手段。

三、结语

综上所述，笔者认为应将对地质工程专业学生的“地球物理勘探”课程作为一门偏重应用型课程进行教学，提出教学改革建议如下：（1）重视教材建设，编制适合地质工程专业的本科“地球物理勘探”教材；（2）采用现代化教学手段，促进教与学的互动，实现教学目标；（3）构建实践教学体系，加强实践教学。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 陈运泰，滕吉文，张中杰.地球物理学的回顾与展望[J].地球科学进展，2001（5）：636-642.

[2] 方根显.地球物理勘探课程教学内容改革的研究[J]. 东华理工大学学报（社会科学版），2008（3）：273-275.

[3] 潘纪顺.地质工程专业地球物理勘探课的教学改革[J].河南教育，2010（8）：61-63.

地球物理学篇5

关键词：地球物理学；实践教学；教学体系；大学本科；培养模式

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）03-0098-04

地球物理学诞生与发展历程，是人类对自然现象不断观测、推演和归纳的过程，其中科学实践是最主要的推动力。自上世纪后半叶以来，地球物理越来越明显地发展成为一门以高新技术和定量化观测实验为主要支撑条件的“硬科学”。随着地球物理观测和实验概念的大大拓展，对多尺度、多系统、多物理机制的地球系统过程的认识日趋具体化，特别是当代地球物理科技发展所带来的对地探测能力的空前提高，使地球物理探测开始成为地球和行星科学中几乎所有分支学科的基础[1，2]。因此，新时期地球物理学科的发展，对该领域的人才培养提出了更高的要求。现代“地球物理学”的教学既要涉及具有工科属性的观测系统与仪器、观测技术、数据分析与处理方法等方面技能的培养内容，也要涉及具有理科属性的理论证明、归纳推演、现象揭示等能力的培养内容。

纵观国内外大学的本科教学培养目标，几乎都涵盖了品格情操、专业知识、综合能力等几个方面。在本科教学过程中，实践教学环节是实现培养目标的关键步骤之一。而对于不同学科的门类，在不同教学环境和教学体系下如何有效实施实践教学则是千差万别的。就地球物理学专业而言，实践教学环节通常包括：观测仪器及装置操练（室内）、课程或案例设计（室内）、野外观测与观摩（户外）、参加科学实验或研究（室内或户外）等几个方面，其目的是期望通过实践活动与课堂理论教学的结合，加深学生对理论知识的理解，培养学生解决问题的能力和综合素养。本文结合地球物理学的特点和笔者多年的教学体会，就实践教学体系设计和教学方法进行讨论。

一、背景

随着1998年教育部《普通高等学校本科专业目录》的正式颁布与实施，我校开设近50年的工科“应用地球物理（地球物理探矿）”专业被合并为“勘查技术与工程”专业。为了延续我校多年来为国内地矿、石油以及工程勘察等行业培养应用地球物理方面人才的传统和优势，并且保持与国际同行的学术联系，我校在1998年设置了“地球物理学（理科）”本科专业并且开始招生，并按照工科模式培养，但是在2013年招生专业已改为“勘查技术与工程”。2004年，我院申办了“地质―地球物理”实验班，按照“地球物理学”理科模式培养固体地球物理方面的拔尖人才。至2016年，实验班已有8届毕业生。事实上，我校十多年来“地球物理学”专业的培养目标和教学计划仍然是延续“应用地球物理”专业的工科模式，实践教学环节也大体相似。例如，在地球物理学专业教学计划中设置的“地球物理观测与实验”课程，以及地球物理方法教学实习、生产或毕业实习和毕业设计，这与我国大多数工程教育实践教学内容是类似的。这种模式通常包括实验教学（理论课程的实验和独立开设的实验课程）和集中实践教学（认识实习、课程设计、教学实习、生产或毕业实习、毕业论文设计）两大部分。此外，部分学生参加的科技活动和社会实践活动，则是在教学体制之外运行。实践教学的目标仍然以验证理论知识和掌握实验实训技能为主，而对专业素养、责任感、表达与沟通能力、创新能力和协作精神没有硬性要求，加之一些实践过程管理和监督缺位，实践教学评价流于形式，致使实践能力培养的力度与效果远未到位[3]。

二、地球物理学本科实践教学体系设计

在我国本科教学体系中，存在重知识学习、轻能力培养的软化现象，主要特征是侧重学科基础知识的传授，而学生实践训练不足。从实践教学体系看，教学设计和实践活动缺乏层次性。随着对高等教育实践与探索的不断深入，目前许多高校本科教育实践教学环节所占比例已有明显的增长，例如我校新编2015版“地球物理本科专业培养计划”中实践性教学环节学分已占20.7%，实践教学活动累计达到了37周，但如何落实实践教学的各个环节教学内容及要求，以确保教学计划能够有效实施并且取得显著的效果，还需要认真考虑。2011年，华中科技大学就实践教学问题组织了对多所高校教师和高年级学生的调研访谈，证实目前实践教学中的认识实习、生产实习、毕业实习之间没有明显的梯度和层次[3]。显然，简单地增加实践教学课时并不能完全解决实践教学中存在的问题。

近年来，国内许多高校在专业课程设置中已开始考虑分层次教学。从着重于能力培养的实践教学体系看，实践教学方案更需要考虑层次性，不同的实践教学环节应设立不同的教学要求。以我院地球物理学专业为例，在以往的实践教学中，实验课教学要求学生掌握各种地球物理观测仪器的基本原理、操作技术以及观测方法等基础技能，而在教学实习中仪器操作又被看作是重点内容之一。随着地球物理观测技术的进步，现代地球物理仪器的使用与操作都已十分简便，如此简单的重复性工作很难通过实习来培养学生的综合能力，也无法有效启发学生的创新思维。

根据地球物理学专业的特点，实践教学体系应涵盖以下几个层次或阶段。

1.专业认识。观测地球是地球物理学的重要组成环节。“专业认识”是通过地球物理仪器及观测课程教学在课堂上来实现的，这类课程一般都伴随有仪器认识与实验，让学生通过认识仪器及其观测技术，逐渐领悟地球物理学的学科特点及研究方法。教学单位可根据现有的仪器设备开展地球物理专业教学，并要求学生掌握重力仪、磁力仪、地震仪、电法仪等仪器的工作原理、使用方法以及观测技术等基础技能，考核可以采用口试和实际操作表现进行综合评价。

2.方案设计。方案设计是训练学生运用所学知识和技能，面对一个课题（或问题）去设计解决问题的方案并验证其可行性的实践教学过程。方案设计可结合实际工作的某个阶段，从中提取问题，通过给定条件和要求，由学生自主设计解决问题的技术方案并付诸实施，类似于课程设计。例如，假定问题：研究某地区构造带特征，并提供该区域已有的重、磁、电、震之中任何一种或几种数据，以及地质构造、岩性等方面的资料，由学生自主选择数据和数据处理方法来解决问题。可以把整个过程分为方案设计和实施两个阶段，由3―5名学生组成小组，明确分工，并以口头报告和书面报告形式，分阶段考核学生的时间投入、完成的工作量、方案的合理性、实施效果等，由此可历练学生独立思考和团队协作的能力。本阶段需要在地质学、信号处理、计算机程序设计以及地球物理专业课程完成之后实施。

3.案例分析。案例分析是针对如何解决实际问题而开展的综合能力训练。实际问题通常十分复杂，且涉及野外观测技术设计、观测工作的实施、数据采集及其质量评价、人员安排等许多环节。这项训练可以结合现有实践教学环节进行。例如，我校地球物理专业设有的野外教学实习，学生可以结合实际问题进行野外实地观测，并将所获得的数据进行分析、处理和解释，最后完成实习报告。因此，教学实习可作为案例分析阶段来实施，但考核评价体系需进一步细化和加强。此外，一些针对实际工作的生产实习也可纳入这个范畴。这项训练既可以检验课堂理论教学的效果，也可以使学生得到全方位的训练。多年的教学实践表明，通过这个阶段的学习，学生基本确定了自己的专业兴趣和方向。毕业生情况调查结果表明，我校地球物理学专业本科毕业生的实践能力普遍得到了用人单位的好评。

4.科学实践。本科生参加科学实践活动是培养优秀人才的重要举措。本科生参与研究课题等科研活动是我国高校教学体系中普遍存在的“软肋”，与西方大学有明显的差距。例如，美国斯坦福大学和科罗拉多矿业学院是地球物理学领域国际上最著名的学府，它们都为本科生参与科研活动制定了详细的规则，学生可选择参与实验室或教师课题组进行科研活动，学校给予考核通过者一定的修课学分，从制度上保护了学生参加科学实践的积极性，并使学生有机会与教授们一起工作，从而获得科学素养训练的机会。本阶段的实施可结合“导师制”计划来实现，同时也可以结合本科生毕业论文或毕业设计阶段来完成。

上述四个阶段的设置，主要突出了实践教学的层次性，其中案例分析和科学实践阶段可结合不同的教学环节选择实施，具有灵活易行的特点。不同层次的实践教学需要建立不同阶段的考核评价体系。例如，评价体系可分为理论研究能力、数据分析能力、野外实施执行能力、领导能力及团队协作能力、表达与沟通能力等，这种指标有利于综合评判本科生的能力和潜质，避免仅凭考分评判所带来的弊端。

三、实践教学中的几点体会

培养方案、教学计划和教学条件是培养学生实践能力的基础，教学方法则是保障实践教学有效实施的关键。

地球物理学专业的课堂教学以理论为主，立足数学、物理和地质逻辑，讲授理论基础、方法原理、信号分析、数值模拟和逻辑推演。但这些内容或概念和方法无不与真实的世界有关，因而在教学过程中也应考虑理论联系实际。自然界的物理现象可能具有很多起因，不是一个简单的理想模型可以模拟的。例如，在课堂上讨论“如何利用简单模型去模拟现实异常体问题”，让学生分析可能产生的误差及其缘由，学生可以更好地理解理论方法的应用条件和应用价值。因此，在理论教学中应适时、适量地引入真实条件下的话题加以讨论，把抽象问题具体化，有助于启迪学生如何利用理论知识解决实际问题。

方案设计是训练学生运用所学知识和技能的一个有效环节。问题可以是虚拟的，也可以是真实的，而解决问题的途径不是唯一的，最好的答案或结论也不是唯一的。因此，训练的目的在于检验学生完成的过程是否具有科学性和逻辑性。例如，提供一个重力异常数据，学生可以用不同的方法去求解异常体的深度；给定一个叠加信号，学生可以用不同的信号分析方法去分离。而不同的方法得到的结果可能具有一定的差异，但不能依此评定学生的成绩。若能结合不同方法的特点对结果进行分析，学生的受益就不仅限于得到一个“正确”的答案了。

野外开展教学实习或生产实习，可被视为真正的职业训练。专业技能训练是主要的目的，而在实习过程中必然要涉及人员调配、分工协作、资源（包括仪器设备和材料以及经费）的管理与使用等，有时还需要面向社会，获得社会资源。地球物理野外工作需要多人协作才能完成，这是最适合训练学生领导能力、组织管理能力、团队协作能力的阶段。在实习中，教员不应包揽一切，而是应该让学生自主设计、管理，并组织实施野外工作。为了让更多的学生得到锻炼的机会，可采用定期轮岗制。例如，2000年我院在河北秦皇岛开展的教学实习就采用了“轮值经理制”方式组织学生开展野外实习。许多学生通过实习，在项目组织、团队协作能力等方面得到了锻炼。对这种新颖的举措，学生反响强烈。

实践教学方法并没有固定的模式，不同的专业有不同的要求。新时期的教学主体――学生有别于以往，其思维方式、学习方法和与他人相处等方面都有显著不同，如何开展好实践教学，需要教师在教学实践中不断探索，不懈努力。

中国高等教育始于洋务运动时期，经过了近150年的发展，可以说，我国已经成为世界上在校大学生规模最大的国家。诚然，高等教育为我国的经济发展和社会进步造就了大批科技人才，取得了巨大的成就。但与此同时，高等教育也存在不少问题。而加强高等教育的实践性教学，有利于培养学生的创新思维，以此来满足我国转变经济发展方式，建立创新型国家和参与国际竞争的需要。

参考文献：

[1]刘光鼎.回顾与展望――21世纪的固体地球物理[J].地球物理学进展，2002，17（2）：191-197.

[2]于晟，陈J，朱日祥，等.国家地球物理基础设施：意义和任务[J].地球物理学进展，2007，22（4）：1122-1125.

[3]李培根，许晓东，陈国松.我国本科工程教育实践教学问题与原因探析[J].高等工程教育研究，2012，（3）：1-6.

[4]Colorado School of Mines 2016-2017 Undergraduate Bulletin [EB/OL].

http：//bulletin.mines.edu/pdf/2016-2017-undergraduate.pdf.

Thoughts about Practice Teaching Methods for Undergraduate Major of Geophysics in New Era

CHEN Chao

（Department of Solid-Earth Geophysics，Institute of Geophysics and Geomatics，

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

地球物理学篇6

【论文摘要】应用地球物理是矿业类高校的一门重要必修课程。随着煤炭系统对物探技术的需求与日俱增，对应用地球物理课程内容的讲授提出了更高的要求。为了使学生的培养更加适应现代化技术快速发展的需要，本文通过分析目前应用地球物理课程中存在的问题，提出了一些课程教学内容改进的方法和建议，对于矿业类高校的应用地球物理课程内容具有一定的参考价值。

引言

《应用地球物理》课程是河南理工大学资源环境学院地质科学与工程系和地球信息科学与技术系以及水文与水资源工程系的必修课。该课程是一门以地球为研究对象的应用物理学，它利用物理学的力学、电学、磁学、热学等方面的原理与方法，通过观测和研究地球内部各部分的物理条件、物理性质和物理状态，从时间和空间两方面找出它们之间的联系和规律，从而达到认识地球，借以实现地质勘查和找矿目标，减少地质灾害[1]。

对于河南理工大学等以煤炭资源为主要主导的矿业类高校来说，本科毕业的学生大部分进入到煤炭系统工作，如何合理地设置应用地球物理课程内容对于学生以后所从事工作具有重要的指导意义。

1 应用地球物理课程现状

应用地球物理课程主要讲授内容包括以下三个部分：一是应用地球物理方法的物质基础及地球物理场的基本概念；二是应用地球物理分析的正演方法；三是应用地球物理的各类勘探方法和应用，包括重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、地球物理测井和放射性勘探等。其中，第一、二部分是应用地球物理学的基础，第三部分是课程讲授的重点。

由于应用地球物理课程内容庞杂、知识面广、理论公式繁琐、内容抽象，学生在学习过程中普遍反映难度偏大，抓不住重点，难以理解地球物理概念。这已经不适应当前高速发展的矿产资源开发对人才的要求。一个完整、合理的应用地球物理课程，应该同时具有理论性和实践性。既能传授学生相应的学科科学理论体系，又要顾及生产单位对人才的要求，要具有一定的实用性，使得学生工作后能尽快融入到工作环境中，并能把课本上的理论知识应用到实际中去，能够解决生产单位面临的实际问题。

目前，我校应用地球物理课程主要面临如下的实际问题：

（1） 课程内容相对陈旧。21世纪以来，应用地球物理学科发展迅猛，各种新技术、新方法层出不穷。例如物探数据处理技术早已融合了现代信号处理的思想、概念和方法。而课堂上讲授的仍是传统数据处理内容，且部分技术方法已经被生产单位所抛弃，学生在学校所接受的知识过于陈旧，不能满足快速发展社会的需要。

（2） 基础课程开设偏少，导致应用地球物理概念理解困难。应用地球物理具有广泛的理论体系，涉及到数学、物理、电子、信号等领域。如果学生之前没有学过这些基础课程，在听课时，对应用地球物理课本中出现的理论公式难以段时间内消化，造成学习的困难。

（3） 计算机技术对于应用地球物理来说具有举足轻重的地位，尤其是现代地球物理处理技术，更是离不开计算机。例如目前绝大多数地球物理处理软件都是基于unix或linux平台，而学生普遍缺乏该系统的理论学习，与生产单位发展需求脱节。

（4） 实验课对于学生提高应用地球物理的感性认识作用明显，尤其是对实践性很强的应用地球物理课来说，需要大量的实际操作才能深入理解。而目前实验教学大多属于观察、验证性类型，缺少实际地区的实际数据采集、处理和解释的训练，导致学生动手能力差。

2 教学内容改革探讨

针对以上教学过程中出现的问题，结合多年应用地球物理教学经验，提出以下几个课程教学内容改革的想法。

（1） 作为以煤炭为主导的矿业类高校，本科毕业的学生大多进入到煤炭系统工作。因此，在教学过程中，因充分考虑煤矿企业对物探技术的需求。如增强地震勘探在解决煤田构造方面的内容，以及电法勘探对煤矿富水区和采空区的探测内容，使得学生在学校所学到的知识能够跟上现代社会发展的步伐。

（2） 由于课时有限，而应用地球物理覆盖的物探专业知识领域广泛，因此在授课过程中，应有所取舍对。对于应用面较窄的放射性勘探、地热勘探等可作为课余了解内容，而探测效果明显的地震勘探、电法勘探和重力勘探等需要详细讲解。

（3） 课程内容应该与时俱进，保持行业先进性。在保留传统基本理论的基础上，增加应用地球物理新技术、新方法的讲解。将现代信号处理、计算机处理的信息传授给学生，扩大学生的知识面，增强学生就业竞争力。

（4） 重视应用地球物理数值正演模拟。地球物理正演模拟是反演的基础，通过正演模拟可以使得学生更好的理解地球物理场的变化特征，避免空洞的公式推导，提高学生学习的兴趣，使学生更容易掌握地球物理的概念。同时，还能增强学生计算机编程能力，让学生自己上机进行运算模拟，提高对正演模型的理解。

（5） 重视实验课的作用。地球物理实践性很强，应通过实验课程加强学生的动手能力和创新能力，能够使学生把书本上的理论知识和实际应用相结合。通过野外数据实际采集，提高学生对地球物理的理解，提高物探行业的感性认识。为了让学生更好地了解物探仪器设备，河南省生物遗迹与成矿过程重点实验室（河南理工大学）购置了国际先进的aries三维地震仪、v8电法勘探仪，为学生认识物探仪器提供了有利的条件。实践证明，充分利用好实验课培养学生的动手能力，对于提高学生对地球物理概念的理解作用明显。

3 结语

应用地球物理课程对于资源勘查、地质等本科专业是一门非常重要的基础课程，是煤矿企业的一项重要的技术手段。作为培养人才的矿业类高等院校，应注重学科发展的动向，保持与实际生产密切结合，避免理论与实践脱节，为培养新世纪人才不断努力。

应用地球物理是实践性很强的一门课，在课程学习过程中，实践教学对学生认知地球物理是一个不可缺少的重要环节。通过实践教学，使得学生把课本上说学到的理论知识和实践应用相结合，培养学生的实际操作能力。

参考文献：

[1] 赖旭龙,金振民,国外地质类专业课程体系研究[m].武汉:中国地质大学出版社,2002

[2] 张平松,刘盛东.地球物理勘探课程设计性综合性实验实施与思考[j].中国地质教育,2005(4):97-99

地球物理学篇7

1.1 矿区地质特征：

铜矿体围岩为下二叠――上石炭统格根敖包组碎屑岩。地层走向东西，倾向南，倾角60°～85°。矿区北部为中二叠统哲斯组凝灰质粉砂岩，与格根敖包组呈断层接触。华力西期正长斑岩，分布于矿区南北两侧，侵入于格根敖包组碎屑岩中。中晚泥盆世超基性岩块被格根敖包组安山岩、凝灰岩不整合覆盖（见图1、图2）。

矿区内构造比较简单，断裂呈北东东向分布，正长斑岩即沿此断裂贯入，同时在其上盘距正长斑岩5m～150m处的裂隙中，形成呈雁行排列的东西向的蚀变带及铜矿体。后生构造在矿区北部搓碎正长斑岩，但未影响矿体。

金矿床分布于矿区东西向绿泥石化蚀变带浅部，金矿体与铜矿体在空间上相伴出现，生成上有一定联系（图3）。矿床由17个大小不等的表生金矿及原生金（铜）矿体组成。矿体形态在平面上呈不规则透镜状、似脉状、蝌蚪状，矿体呈东西向断续分布；在剖面上矿体呈楔子状或透镜体，大多数矿体上宽下窄，延深不大。

矿体在局部地段略有集中，平行产出。表生金矿体走向大体在NE60°～SE110°的范围呈舒缓波状弯曲，个别矿体走向呈北西向，矿体倾向SE137°～SW190°，倾角60°～87°之间，局部接近直立。

1.2 矿产特征

围岩蚀变：铜矿区围岩蚀变主要为绿泥石化，次为次生石英岩化、硅化、绢云母化和滑石化，地表有褐铁矿化及高岭土化。前者与正长斑岩脉的侵入有关，与铜矿同期生成。呈平行带状分布，局部有分枝复合现象。蚀变带中一般含有粒状黄铁矿及黄铜矿小斑点。绿泥石化与绢云母化相伴生，强烈处黄铜矿较富集。次生石英岩化仅发育在地表氧化带中，系受地表氧化作用时所生成的硫酸铜的水溶液作用所致，在普查找矿时可做为间接找矿标志。硅化见于正长斑岩脉的边缘外接触带，有少量浸染状黄铁矿。铜矿即产于凝灰质砂岩内以绿泥石化为主的蚀变带中。金矿体围岩以表生蚀变岩为主，常见有黄钾铁矾化、褐铁矿化、赤铁矿化、孔雀石化及高岭土化等蚀变凝灰岩、粗玄岩、玄武岩、火山角砾岩等。它们往往具有不同程度的金矿化，与矿体多为渐变过渡关系，无明显界线。

铜矿体特征：本区铜矿总的分为两大类，一为占本区储量大部分的氧化矿体，次为下部的原生硫化矿体。前人经初勘圈定矿体共21个（见表1）。其中氧化矿体13个；原生硫化矿体6个；上部为氧化矿石，下部为硫化矿石的矿体2个。本区铜矿具有垂直分带现象，地表0m～2m左右，为地表淋滤带，仅剩有褐铁矿化的铁帽及粉末状粘土等物；其下为氧化带，氧化深度一般为30m～60m，而以30m左右深度的氧化矿石品位较富，故认为30m～40m为氧化富集带；其下为硫化矿体（原生带）。由于本矿床属窄小的脉状矿体，不可能聚集大量的铜矿溶液，因而没有次生硫化富集带。

铜矿石特征：氧化矿石有用矿物以碳酸盐类孔雀石为主，其次有蓝铜矿、黝铜矿和极少量赤铜矿，其中蓝铜矿、黝铜矿多沿裂隙填充。氧化矿的薄膜结晶成放射状、羽毛状等结构，硅孔雀石及蛋白石类呈半透明的细脉，赤铜矿有粒状及斑点状结晶体。孔雀石是本区氧化矿最多的一种，常与上述几种氧化矿混杂共生，也有单独地呈斑点状及小细脉存在。由于氧化矿存在于蚀变带中及裂隙发育或片理发育的构造带中，故矿石疏松破碎。硫化矿石有用矿物主要为原生黄铜矿、黄铁矿及微量次生烟灰状辉铜矿，并偶见有极少量的闪锌岩和方铅矿。含铅、锌一般

金矿体规模：金矿体规模大小不等，长度16m～190m，厚度0.78m～5.27m，延深15m～67m。主要矿体厚度变化系数为62%～67%，其矿体厚度稳定程度属较稳类。各矿体中金的品位一般在3.38克/吨～12.72克/吨之间，主要矿体的品位变化系数在54%～82%之间，其有用组份分布均匀程度属较均匀类。

金矿体形态：原生金矿体（即原生铜矿体或其上部次生硫化物富集带中，金品位达到工业要求者），其形态主要呈透镜体状，局部平行产出，其产状与铜矿体产状一致，走向东西向，倾角南，倾角69度左右。其矿石的金平均品位为4.9克/吨，最高42.3克/吨，铜平均品位为3.51%，最高可达8.48%。

成矿时代及工业类型：本矿床成矿时代为华力西晚期。126地质队根据本矿床呈东西向延长，数条大致相平行的带状矿体系受成矿前构造断裂带及破碎带所控制，又据原生黄铜矿石中混有大量黄铁矿，故认为铜矿床属于黄铁矿型小型铜矿床。

金矿床赋存在华力西晚期超浅成相正长斑岩侵入体与格根敖包组中基性火山岩的外接触带之绿泥石化蚀变带中。金矿体产出的空间部位，大多数在铜矿床的氧化带内和绿泥石化蚀变带中，严格受近东西向低级别的张性断裂构造控制。矿体形态剖面上多呈楔子状或不规则透镜体状，其延深都不大，并与氧化铜矿体密切共生，部分金矿体就赋存在铜矿体内。金矿体是含铜黄铁矿化或原生矿体经过长期的风化、淋滤作用，使金活化、迁移或次生富集于有利的构造部位形成的。依据上述成矿地质特征，金矿床成因类型属风化淋滤型金矿床。

2. 地球化学特征

小坝梁矿区元素组合为Cu、Pb、Au、Hg、Cd、U、Sn、Bi、Cr、Co、Ni、Fe2O3、Mn、V、La、Y、Zr、F、P、Sr。各元素特征见表2及图4。

强度高、规模大的元素是Au、Cu、Cd、Hg、Cr、Co、Ni、U、Y。各元素极值为：Au7.64×10-9、Cu94.3×10-6、Cd1.063×10-6、Hg263.33×10-9、Cr3001.1×10-6、Co100.89×10-6、Ni1974.3×10-6、U19.02×10-6、Y108.8×10-6。具有四级以上浓度分级的元素是Hg、Ni，三级浓度分级的元素是Au、Cd、Co、F、U，二级浓度分级的元素是Cu、Cr、Bi、Sn、Mo、P、Sr、Y，其余元素均为一级浓度分级。

在铜金矿床处各元素组合好，强度高，规模大，浓集中心和浓度分级明显，主要组合元素是Cu、Au、As、Hg、Cd、Fe2O3、Cr、Co、Ni、V，这是矿区主要成矿元素和指示元素。

3. 地球物理特征

由1∶20万区域布格重力异常图可见（图5），小坝梁铜金矿位于相对重力高值区，异常走向北东，等值线宽缓，布格重力异常值一般在-87.43～88.49×10-5m/s2之间，与该区出露的超基性岩相对应。向北西和南东布格重力异常值逐渐变低，异常值一般在-125.71～-120.64×10-5m/s2之间，与第四系对应较好。

在1∶5万航磁异常图（图6）上该异常位于正负磁异常梯度带上，磁异常较杂乱，总体上北部和南部为正磁异常，异常走向为北东东向，等值线较密集，磁场强度一般在100nT～500nT之间，最高为1200nT。中部为负磁异常，走向北东，磁场强度一般在-50nT～-300nT之间，最低-400nT。航磁异常与该区出露的超基性岩关系密切。

地球物理学篇8

摘要：应用地球物理是矿业类高校的一门重要必修课程。随着煤炭系统对物探技术的需求与日俱增，对应用地球物理课程内容的讲授提出了更高的要求。为了使学生的培养更加适应现代化技术快速发展的需要，本文通过分析目前应用地球物理课程中存在的问题，提出了一些课程教学内容改进的方法和建议，对于矿业类高校的应用地球物理课程内容具有一定的参考价值。

关键词：应用地球物理；物探；矿业；教学

《应用地球物理》课程是河南理工大学资源环境学院地质科学与工程系和地球信息科学与技术系以及水文与水资源工程系的必修课。该课程是一门以地球为研究对象的应用物理学，它利用物理学的力学、电学、磁学、热学等方面的原理与方法，通过观测和研究地球内部各部分的物理条件、物理性质和物理状态，从时间和空间两方面找出它们之间的联系和规律，从而达到认识地球，借以实现地质勘查和找矿目标，减少地质灾害。

对于河南理工大学等以煤炭资源为主要主导的矿业类高校来说，本科毕业的学生大部分进入到煤炭系统工作，如何合理地设置应用地球物理课程内容对于学生以后所从事工作具有重要的指导意义。

一、应用地球物理课程现状

应用地球物理课程主要讲授内容包括以下三个部分：一是应用地球物理方法的物质基础及地球物理场的基本概念；二是应用地球物理分析的正演方法；三是应用地球物理的各类勘探方法和应用，包括重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、地球物理测井和放射性勘探等。其中，第一、二部分是应用地球物理学的基础，第三部分是课程讲授的重点。

由于应用地球物理课程内容庞杂、知识面广、理论公式繁琐、内容抽象，学生在学习过程中普遍反映难度偏大，抓不住重点，难以理解地球物理概念。这已经不适应当前高速发展的矿产资源开发对人才的要求。一个完整、合理的应用地球物理课程，应该同时具有理论性和实践性。既能传授学生相应的学科科学理论体系，又要顾及生产单位对人才的要求，要具有一定的实用性，使得学生工作后能尽快融入到工作环境中，并能把课本上的理论知识应用到实际中去，能够解决生产单位面临的实际问题。

目前，我校应用地球物理课程主要面临如下的实际问题：

（1）课程内容相对陈旧。21世纪以来，应用地球物理学科发展迅猛，各种新技术、新方法层出不穷。例如物探数据处理技术早已融合了现代信号处理的思想、概念和方法。而课堂上讲授的仍是传统数据处理内容，且部分技术方法已经被生产单位所抛弃，学生在学校所接受的知识过于陈旧，不能满足快速发展社会的需要。

（2）基础课程开设偏少，导致应用地球物理概念理解困难。应用地球物理具有广泛的理论体系，涉及到数学、物理、电子、信号等领域。如果学生之前没有学过这些基础课程，在听课时，对应用地球物理课本中出现的理论公式难以段时间内消化，造成学习的困难。

（3）计算机技术对于应用地球物理来说具有举足轻重的地位，尤其是现代地球物理处理技术，更是离不开计算机。例如目前绝大多数地球物理处理软件都是基于UNIX或LINUX平台，而学生普遍缺乏该系统的理论学习，与生产单位发展需求脱节。

（4）实验课对于学生提高应用地球物理的感性认识作用明显，尤其是对实践性很强的应用地球物理课来说，需要大量的实际操作才能深入理解。而目前实验教学大多属于观察、验证性类型，缺少实际地区的实际数据采集、处理和解释的训练，导致学生动手能力差。

二、教学内容改革探讨

针对以上教学过程中出现的问题，结合多年应用地球物理教学经验，提出以下几个课程教学内容改革的想法。

（1）作为以煤炭为主导的矿业类高校，本科毕业的学生大多进入到煤炭系统工作。因此，在教学过程中，因充分考虑煤矿企业对物探技术的需求。如增强地震勘探在解决煤田构造方面的内容，以及电法勘探对煤矿富水区和采空区的探测内容，使得学生在学校所学到的知识能够跟上现代社会发展的步伐。

（2）由于课时有限，而应用地球物理覆盖的物探专业知识领域广泛，因此在授课过程中，应有所取舍对。对于应用面较窄的放射性勘探、地热勘探等可作为课余了解内容，而探测效果明显的地震勘探、电法勘探和重力勘探等需要详细讲解。

（3）课程内容应该与时俱进，保持行业先进性。在保留传统基本理论的基础上，增加应用地球物理新技术、新方法的讲解。将现代信号处理、计算机处理的信息传授给学生，扩大学生的知识面，增强学生就业竞争力。

（4）重视应用地球物理数值正演模拟。地球物理正演模拟是反演的基础，通过正演模拟可以使得学生更好的理解地球物理场的变化特征，避免空洞的公式推导，提高学生学习的兴趣，使学生更容易掌握地球物理的概念。同时，还能增强学生计算机编程能力，让学生自己上机进行运算模拟，提高对正演模型的理解。

三、结语

应用地球物理课程对于资源勘查、地质等本科专业是一门非常重要的基础课程，是煤矿企业的一项重要的技术手段。作为培养人才的矿业类高等院校，应注重学科发展的动向，保持与实际生产密切结合，避免理论与实践脱节，为培养新世纪人才不断努力。

应用地球物理是实践性很强的一门课，在课程学习过程中，实践教学对学生认知地球物理是一个不可缺少的重要环节。通过实践教学，使得学生把课本上说学到的理论知识和实践应用相结合，培养学生的实际操作能力。

参考文献：

[1]赖旭龙，金振民，国外地质类专业课程体系研究[M].武汉：中国地质大学出版社，2002

[2]张平松，刘盛东.地球物理勘探课程设计性综合性实验实施与思考[J].中国地质教育，2005（4）：97-99

地球物理学篇9

这项运动包含了物理学、化学、生物学等知识体系，而物理学在羽毛球运动中起着至关重要的作用。本文结合实际情况剖析了羽毛球运动和物理学之间的联系。

一、判断羽毛球的落点位置

打羽毛球时，如何有效判断球的落点位置非常关键。场上环境变幻莫测，往往需要选取一个合适的物体作为参照物。球场双方队员、场地、场地外的物体是羽毛球运动中的主要参照物。

正确选取合适的参照物能让人们较快地适应不同的运动场地，更好地判断羽毛球的落点。

二、人体击球时的物理学原理

在羽毛球运动中，每一次击球都伴随着能量的转移，由人体的生物化学能通过人体力矩作用，传递到羽毛球上便出现了转化或转移。

每一次击球的过程也是一次动量的碰撞，从动量守恒的角度分析：m1v1+ m2v2= m1v1′+ m2v2′，其中：m1是人和球拍的质量，v1是击球前球拍的总速度；m2是球的质量，v2是来球的速度；v1′是击球后球拍的速度，v2′是击球后球的速度。v是矢量，具有方向性，以击球后的速度方向为正，则来球的速度为负。

在击球碰撞过程中存在动能的损失，并仅以弹性碰撞（忽略动能的损失）来分析，如果想让击球后的速度快，需要保证击球前动能和足够大。我们可以通过固定大臂来增加击球前人和球拍的质量。另一种是加大球拍的总速度，球拍不仅有手臂手腕挥动的速度，还有人体腰腹后仰后再向前弓的速度，两者加上比挥拍的速度快。

二是减少来球的负的动量，即减小v2，这样击球前的动量就足够大。要想球速快，就要增大v2′，在等式左边一定的情况下，只有减小m1v1′才行。m1是一定的，只有尽可能地减小v1′，即当击球后人和球拍是静止的，也就是平常所说的制动。

通过上述分析，要提高击球后的球速，可从以下几点着手。

1.在合适的时机击球，尽量在来球速度降低时击球。

2.尽量利用人体上半身的重量，理想情况下是做到人拍合一。

3.利用上腰腹的反弹，并加大挥速。

4.尽量在击球后制动。

三、羽毛球飞行过程中的物理学原理

羽毛球被打出去后的飞行路线是斜抛运动。根据运动独立性原理，可把斜抛运动看成做水平方向的匀减速直线运动和竖直上抛运动的合运动，处理沿水平方向的匀减速直线运动和自由落体运动的合运动。

在羽毛球的击打过程中，为保证击打后到达对方接球点的球速快，可通过打高球、吊球、杀球来实现，这就要求人们取得击球的制高点、加快来回球速和找到适宜的落点角度。

由于羽毛球飞行路线是斜抛运动，从自由落体的角度来看，处理时间长会导致处理球时的速度快、动能和动量大，这样的球很难被有效控制，故借助起跳增大击球时的高度、减少处理时间来掌控场上局势。

地球物理学篇10

关键词：全球公共物品；国际公共物品；三个维度

基金项目：中国博士后科学基金(20060400153)、上海市浦江人才计划、复旦大学985项目。

作者简介：吕守军(1971－　)，男，河南焦作人，上海交通大学国际与公共事务学院讲师，复旦大学经济学院博士后，主要从事经济系统分析、公共经济学、世界经济研究。

中图分类号：F11；F062.6　文献标识码：A　文章编号：1006－1096(2008)06－0050－04

收稿日期：2008－09－23

一、问题的提出

随着经济全球化的发展，一方面，各个国家对于具有“全球化”特征的公共物品的需求急剧增加，进一步加剧了这类公共物品供给不足的矛盾。另一方面，“全球化”使越来越多的国家公共物品表现出“全球化”的特征，导致其外部性问题的解决进一步复杂化。而全球公共物品理论的提出，为上述问题的解决提供了新思路。然而，学术界对于全球公共物品理论的理解，还存在着莫衷一是的看法，并倾向于把全球公共物品与国际公共物品的理论混为一谈。这不仅制约了全球公共物品理论运用的效果，也严重地影响了该理论本身的发展。为此，作者通过对全球公共物品和国际公共物品理论的辨析，提出了应该从三个维度来理解和认识全球公共物品理论的观点，进而对全球公共物品理论是如何对传统公共物品理论进行拓展的问题进行了研究，以期为全球化问题的解决提供正确的理论基础。

二、文献综述

20世纪90年代，随着经济全球化的到来，越来越多的学者开始致力于全球公共物品理论的研究，并尝试运用该理论解决经济全球化所带来的问题。其中，国外的具有代表性的学者有考尔、格伦伯格、斯特恩、斯蒂格利茨等。国内具有代表性的学者主要有张宇燕和李增刚等。

国外学者对于全球公共物品理论的研究，突出体现在考尔等人所主编的两本著作中。第一本著作是1999年由考尔主编的《全球公共物品：2l世纪的合作》。在这本著作中，考尔等人对全球公共物品下了一个相对比较完整的定义：全球公共物品是收益延伸至所有国家、群体及世代的产品(Kaul et al，1999)。第二本著作是2003年由考尔主编的《全球化之道――全球公共物品的提供与管理》。这本著作对全球公共物品概念的发展和意义、全球公共物品与公共政策制定之间的关系，以及全球公共物品的生产等等内容进行了更加深入的论述。其中，考尔等人认识到，由于1999年提出的概念过于严格，能够满足其公共性及全球性的产品几乎不存在，因此“有必要制定一个相对宽松但更具使用价值的定义，指出当一种产品能给一组以上的国家带来收益，并对任何人口群体或世代都不偏不倚，那该产品就符合全球公共物品的条件。”(英吉・考尔等，2006)。在国内，张宇燕和李增刚(2006)对全球公共物品的含义、分类和供给理论进行了较为全面的总结和归纳。

但是，到目前为止，学术界对于公共物品理论的理解仍然是莫衷一是。仍然存在着把全球公共物品理论和国际公共物品理论混为一谈的倾向。这严重地影响了全球公共物品理论的运用效果，同时也不利于该理论本身的发展。为此，对于全球公共物品理论的正确理解就变得尤为重要。

三、全球公共物品理论不等同于国际公共物品理论

国际公共物品是指国际体系中的秩序、合作、安全、汇率稳定等诸如此类的东西(Kindleberger，1986)。全球公共物品是指一种公共物品，其收益普遍惠及各个国家(包括一个以上的国家群体)、群体(涉及多个人口群体，在最理想的状态下将涉及所有人口群体)以及不同世代的人们(涉及当今的人口以及未来的子孙后代，或至少是在满足当今世界各个世代的人的需求的同时，不剥夺子孙后代在发展上多拥有的各种选择(英吉・考尔等，2006)。虽然国际公共物品和全球公共物品这两个理论都是以跨越国界的公共物品为研究对象的，但是至少有以下三个方面的不同。

第一，产生的时代背景不同。前者产生于经济国际化时期的20世纪60年代，后者产生于经济全球化时期的20世纪90年代。经济国际化是指一个国家的经济发展超越了国界，与其他国家经济相互联系、相互渗透并且不断扩大和深入发展的过程。它产生于19世纪中叶，到20世纪50年代取得快速发展，主要表现为商品、资本国际化到生产国际化的过程。在此背景下，20世纪60年代国际公共物品的概念被提出。1966年，奥尔森以北约为例对国家间共同维护安全问题的探讨，被看作是国际公共物品研究领域中较早期的探索。1971年，奥尔森最早使用了“国际公共物品”一词，并从国际公共物品角度分析了如何提高国际合作的激励(Olson，1971)。1973年，金德尔伯格对国际公共物品及其分类等问题进行了研究(Kindieberger，1973)。他认为，在开放的市场经济下，也存在着国际领域上的公共物品，它主要包括三大类：第一类是建立在最惠国待遇、非歧视原则和无条件互惠原则基础上的自由开放的贸易制度；第二类是稳定的国际货币；第三类是国际安全。接着，1980年，桑德勒在其主编的《国际政治经济学的理论与结构》中对国际环境、卫生等“国际公共物品”进行了国际政治经济学的分析。1997年，桑德勒在《全球挑战》中，对国际环境、恐怖主义、制度等问题进行了更深层次的讨论(Sandier，1997)。

20世纪80年代末期，随着经济国际化潮流在全球范围内高涨，从而进入到了经济全球化时代。经济全球化是指各种经济资源在世界范围内广泛和深入地自由流动和合理配置、世界各国经济相互间高度依赖和融合的过程。主要表现为知识信息、自由贸易、金融资本、生产体系和运行机制的日益全球化，并由此产生了全球公共物品的理论。1999年，考尔、格伦伯格和斯特恩、斯蒂格利茨等学者在《全球公共物品：21世纪的合作》这本著作中已经不再使用国际公共物品这一术语，而是开始使用全球公共物品一词。在这里，考尔等人主要从全球公共物品受益延伸的角度提出了全球公共物品的概念：全球公共物品是收益延伸至所有国家、群体及世代的产品。

本文作者认为，对于该理论的理解应该从全球公共物品所具有的三个维度的特征出发，如图1所示。第一个维度是从空间维度上来看，全球公共物品的受益范围突破了国家的界限，

覆盖了所有的国家和地区，无论这些国家是发达国家还是发展中国家，统统包括在内；第二个维度是从受益主体来看，它强调所有的人群和集团都可以从中受益；第三个维度是从时间维度上来看，它强调全球公共物品是跨越世代的产品，不仅能够满足当代人对公共物品的需求，而且可以满足未来数代人对公共物品的需求，这对于资源保护和经济、社会的可持续发展具有非常重要的意义。由此可见，全球公共物品理论研究的概念已经不再像国际公共物品那样是一个平面的静态的概念，而是一个立体的动态的概念，其研究的内容也不再仅仅局限于商品、资本、生产的国际化问题，其所构建的三维空间概念下的研究内容要比国际公共物品的研究内容丰富和全面。

第二，由于全球公共物品和国际公共物品产生的历史背景不同，从而决定了其研究内容的侧重点有所不同。

限作者管见，国际公共物品虽然没有一个统一的定义，但是，其研究的内容是与当时经济国际化的内容相一致的。例如，经济国际化主要表现为商品、资本和生产的国际化，而国际公共物品研究的主要内容也主要是与贸易、资本、生产国际化相对应的政策、体制和技术标准、投资环境、安全等方面。而且，这一时期的学者普遍使用的是国际公共物品这一术语。而全球公共物品的研究内容侧重于三个层次：(1)全球性天然共有物(如公海、空气等)的研究；(2)全球性人造共有物(如全球网络、国际经济政治制度和规则等)；(3)全球性政策结果或条件(如金融稳定和环境的可持续发展等)。这样的研究内容是与经济国际化、经济全球化的时代背景相一致的。可以看出，上述研究是与当时所处的经济国际化背景相对应的。

第三，两者的提供主体不同。从字面上看，国际公共物品理论更加突出和强调民族国家(包括霸权国家)的政府在这种跨越国界公共物品提供过程中的作用，这是因为在经济国际化阶段，国际公共物品的提供主体主要是民族国家(包括霸权国家)的政府。而在经济全球化阶段，民族国家(包括霸权国家)已经不是这种跨越国界的公共物品的惟一主体，其提供主体已经演变为宏观和微观两个层次。宏观提供主体主要包括民族国家(包括霸权国家)和国际组织等；微观提供主体主要包括企业、第三部门和社区等。

综上所述，全球公共物品与国际公共物品的理论存在着本质的区别。这种区别可以概括为表1的内容。可以说，国际公共物品理论向全球公共物品理论的演变是由经济国际化向经济全球化迈进的历史背景决定的，它符合了时展的需要。

另外，必须澄清的是，并不是所有的全球公共物品都是全球化的结果，有些全球公共物品是在全球化之前就已经存在的，例如：空气和公海等全球性的天然共有物就是早于全球化存在的。而全球化发展所带来的全球公共物品主要是全球性人造共有物(例如全球网络、全球性的制度、全球性的规则与知识等等)和全球性政策结果或条件(如金融稳定和环境的可持续发展等等)。

四、全球公共物品理论对于传统公共物品理论的拓展

传统的公共物品理论是萨缪尔森于1954年提出来的，他对公共物品是“每个人对这种产品的消费，都不会减少其他人对它的消费”(Samuelson，1954)的精湛论述被看成是公共财政理论发展的主要突破之一。之后，萨缪尔森(1996)对公共物品下了更为精确的定义：“公共物品就是所有成员集体享用的集体消费品，社会全体成员可以同时享用该产品；而每个人对该产品的消费都不会减少其他社会成员对该产品的消费”。或者说“公共物品是这样一些产品，无论每个人是否愿意购买它们，它们带来的好处不可分割地散布到整个社区里”。这一定义为大多数经济学家所接受。可以看出，传统的公共物品的概念也是一个平面的静态的概念，而目前的全球公共物品理论则是一个立体的动态的概念，它在理论和现实两个方面拓展了传统公共物品理论的研究内容。

第一，从理论上看，全球公共物品理论拓展了传统公共物品理论研究的内容。传统的公共物品理论多注重一个国家内部公共物品的研究，一般只停留在国家内部的全国公共物品、区域公共物品和地方公共物品这三个层次上的研究。而全球公共物品理论则把公共物品研究的内容拓展到了五个层次。即按照公共物品所覆盖的区域，这五个层次分别是：全球公共物品、国际区域性公共物品、全国公共物品、区域性公共物品和地方性公共物品。其中，前两个层次都是跨越国界的公共物品，后三个层次是国家内部的公共物品。如果五个层次用图2来表示的话，可以看出这五个层次之间是包容与被包容的关系。具体来说，全球公共物品是指超出了一国界限，其他国家的公民也可以享受用的产品或服务，如全球公共卫生、全球安全、跨国界制度以及跨国界的基本设施的协调等等。国际区域性公共物品是指区域内的国家或组织共同提供、区域内的国家或组织能够享用的公共物品，如《北美自由贸易区协议》、《清迈倡议》等等。全国性公共物品是指一国公民都能享用的公共物品，如国防、法律制度等等。区域性公共物品是指某一地区的居民能够享用的公共物品，如南水北调工程、三峡工程、京沪高铁等等。地方性公共物品是指某一地方(如省内、城镇、街道)的居民可以享用的公共物品，如地方性大学和中学、城镇的街灯等等。

第二，从现实意义上来看，全球公共物品理论的提出，为全球化问题的解决提供了新的分析框架。例如，考尔和门多萨把消费、决策和分配的公共性引入到一个所谓的公共物品公共性的三角结构中，通过这个结构的分析，可以有效地审视公共物品的公正性问题。如图3中左上角的图所示，垂直的轴线测量消费的公共性，底部的左侧是决策的公共性，右侧则是产品(净)收益分配的公共性(或公平性)。通过把理想的公共性三角结构和现实中的公共性三角结构进行对比，可以考察全球公共物品提供中出现的问题。例如，从图3中可以看到，图中挑选出来的全球公共物品与理想的公共性三角结构有可能存在的各方面的区别。虽然这个公共性三角结构并不是公共物品概念的组成部分，但是有助于研究不同的公共物品是如何沿着这三种特性发展的，也有助于政策制定者和公众认清那些需要审视当前制度和全球化管理方式的问题。但是，在理想化的公共性三角结构中，如何明确消费公共性、决策公共性和(净)收益分配公共性的指标，如何明确可靠的测量方法，在全球公共物品理论的研究中尚没有给予明确地回答。这样，就使这一工具在对全球公共物品的考察中难以操作，从而会影响其考察效果。

五、结束语