竞赛驱动型课程教学方法探索

摘要：“地震勘探数据处理”是地球物理学专业本科生的专业主干课程，具有理论和实践并重的课程特点，其要求学生既要充分理解难度较高的理论基础知识，也要掌握一定的实际地震数据处理技能。为此，探索和应用以竞赛为驱动力的课程教学方法，使课堂教学、上机实验与学科竞赛协同推进，形成“以赛促学”和“以赛促教”教学氛围具有重要的实际意义。通过竞赛驱动型“地震勘探资料数据处理”课程教学模式的探索与初步实施，学生的学和教师的教两方面均取得了明显的成效。

关键词：竞赛驱动；地震勘探；数据处理；教学方法

“以赛促教”和“以赛促学”的教学方法在高职技术院校长期以来较为重视，在培养技术性专业人才方面起到了明显的效果［1］。其教学模式应用的直接效果是使得培养的学生具有较强的实际操作能力，有助于解决学生的就业问题［2］。近些年，在本科专业的教学过程中，也逐渐重视培养学生的实践能力，大大地增加了实践教学环节的学时。由于教学资源的有限，集体或分组实践是主要的形式，其教学效果难以控制。因此，传统的集体实习、以及讲多练少的教学模式与授课方式，在理论与实践并重的课程教学应用中难以提高学生的学习兴趣和积极性，也极大地影响着教师的授课激情。为此，将理工科大学生学科竞赛与相关课程教学相结合，协调开展与推进，对促进教学模式的改进是一条行之有效的途径，也是培养学生创新能力和实践能力的一个重要手段［3］。目前，在教育部、团中央、高校研究所及各学科专业协会等部门的主办下，不同级别和不同形式的学科竞赛种类繁多。各高校相关部门在引导学生参加学科竞赛方面也呈现积极发展态势，这对培养学生实践能力具有重要意义。而如何将竞赛训练与课程教学高度协调和紧密结合，真正做到理论与实践并重、教师的教和学生的学并重，进一步完善学科竞赛和课程教学在时间和内容上的协同开展具有重要的实际意义。本文将以中国矿业大学“地震勘探资料数据处理”课程的教学模式改革为例，探讨本课程在以竞赛为驱动力的教学方法探索与实践过程。

一、实施“竞赛驱动”的教学方法改革的重要意义

探索和应用以竞赛为驱动力的课程教学方法［4］，使课堂教学、上机实验与学科竞赛协同推进，建立“以赛促学”和“以赛促教”教学氛围［5］，具有重要的实际意义。一是，实施以“竞赛驱动”的课程实践环节教学。通过参加竞赛，使教师了解一流学校该课程教学动向，调整“地震勘探资料数据处理”课程教学内容与方法，让学生清楚该课程教学内容的特色，激发学生自主学习的积极性以及浓厚的学习兴趣，实现“以赛促学”的目的。二是，将专业比赛及专业培养目标相结合，将竞赛训练与课程学习紧密结合。将学、练、赛与教融为一体，以竞赛为契机，提高学生的专业技术技能、创新意识以及教师团队的整体水平，实现专业学生实践能力的整体提高，缩小与国内外一流大学该课程的教学水平差距。三是，通过探索“竞赛驱动”的课程教学方法与实践，能够使学生满足用人单位对本专业应用型人才技能掌握的实际要求，提高学生对专业发展现状的认识，帮助学生制定适合自身兴趣的职业生涯规划，提升学生的就业竞争力，激发学生对本专业理论与方法的创新［6］。四是，通过组织、指导竞赛，促进教师不断进行教学研究、改革和实践，提升相关课程教师团队的授课水平及专业素养，实现“以赛促教”的目的［7］。

二、“地震勘探资料数据处理”课程教学现状

“地震勘探资料数据处理”课程通常是本科生地球物理学专业的一门专业骨干课，该课程的特点是理论和实践并重［8］。其课程教学目的旨在通过对该课程的学习，掌握目前国内外反射地震数据处理中广泛使用的算法原理，深刻理解地震数据处理的目的和含义，熟悉基本的数据处理流程，并能运用简单的地震处理软件进行实际的地震资料处理。课程主要内容包括预处理、数字滤波与反褶积、速度分析、动静校正、水平叠加和偏移成像。地震勘探包括数据采集、数据处理和资料解释三个环节，地震资料数据处理起到中间桥梁的作用。国内外地球物理学专业该课程的开设时间大都安排在三年级下学期或四年级上学期，均要求“数字信号处理”“弹性波动力学”及“地震勘探原理”等课程作为前期基础课，课程的主要内容设置各具特色。教学形式基本都是以课堂教学和实践教学相结合的方式开展的。该课程主要在石油、金属矿山和煤田系统高校地球物理专业和勘查技术与工程专业开设，其中以石油系统高校教学质量最高，引领“地震勘探资料数据处理”教学和研究的主要方向。中国矿业大学地球物理学本科专业主要培养煤田地球物理高技术人才，“地震勘探资料数据处理”课程作为专业主干课程，于四年级上学期开设，课程总课时为48学时，其中课堂教学38学时、上机实验10学时。但长期以来，该门课程教学效果并不十分理想，主要存在以下问题：一是，课程教学模式单一、学生重视度不够。对于在校本科生，对专业发展现状和特点不够了解，学习主动性不足。对地震勘探资料数据处理在地震勘探中的重要地位认识不够，学习积极性不高，这与教学方法和教学模式不当有关。二是，上机实验教学环节学时有限，实际应用能力培养欠缺。“地震勘探资料数据处理”课程是一门理论与实践并重的课程，其特征是数理基础要求高、理论性强、难度大，其最终目的是通过理论学习掌握地震数据处理方法，并具有一定的实际资料处理能力。目前，课程设置的上机实验学时有限，难以培养学生的实际地震数据处理能力。三是，课程开设时间较晚，不利于实践教学。地球物理学专业本科生第六学期末暑假生产实习内容要求到实习单位观摩实际地震数据处理和练习实践，这需要一定的地震数据处理方法理论做铺垫，然而“地震勘探资料数据处理”课程开设时间为第七学期，不利于提高生产实习效果，且四年级学生在第七学期面临考研或找工作等压力，课程学习难以全身心投入。

三、构建竞赛驱动型“地震勘探资料数据处理”课程教学模式

1．全面搭建竞赛平台对学习“地震勘探资料数据处理”课程的学生，通过介绍和宣传国际勘探地球物理学家协会（So－cietyofExplorationGeophysicists，SEG）的发展历史及贡献，鼓励他们申请SEG学生会员，从而享受免费下载SEG官方网站提供的如《地球物理学》（Geophysics）、《前缘》（TheLeadingEdge）等勘探地球物理领域最高级别杂志的文献资料，了解国际勘探地球物理尖端技术发展前沿方向。申报成立SEG中国矿业大学学生分会，建立大赛分赛区，为参加“全国大学生勘探地球物理大赛”提供强有力的竞赛平台。“全国大学生勘探地球物理大赛”以实际地震数据处理为主，一个工区的地震数据最大可达几十GB，加上处理过程中产生的中间数据，其数据大小甚至可达几TB，因此需要较大的存储空间。此外，地震处理运算量非常大，要求计算机的运算速度必须要快。为此，建立可用于比赛训练的数据处理平台十分重要。利用校学科建设经费，购置了8节点计算机集群和大量工作站。在大赛赞助方的支持下，成功安装了比赛指定使用的大型地震数据处理软件GeoEast，创建了大赛训练与课程实验相结合的地震数据处理实验室，为参赛学生搭建了良好的竞赛学习平台。2．精心组织学生竞赛组织地球物理专业学生的竞赛具有较强的针对性和导向性，依托“地震勘探资料数据处理”课程学习，以地震数据处理能力培养为主线，以用人单位的需求为依据，鼓励学生积极报名参加每年举办的全国大学生勘探地球物理大赛。根据本科生在基础理论认识不深、动手能力不足、可自由支配时间不多的实际情况，鼓励通过“研究生＋本科生”的混合组队方式报名参赛，开展协同训练。这种“一对一的帮带”组队方式，有利于高年级学生参加竞赛得到锻炼并取得良好成效，从而对低年级学生产生较好的“辐射”引导作用，激励低年级学生积极参与竞赛，形成高年级带动低年级参赛的良好循环模式。3．教学与竞赛协调发展全国大学生地球物理勘探大赛包含两大块内容：理论笔试和实际地震资料处理。结合大赛笔试知识点，补充“地震勘探资料数据处理”课堂教学内容，及时更新对媒体材料，增加最新的地震数据处理新方法和新技术的讲解。不仅让学生能够了解和接触到前沿知识，又为参加竞赛奠定了理论基础。此外，对“地震勘探资料数据处理”课程的实践教学与大赛训练两个环节进行教学融合。通过大赛训练，能够使学生接触到地震资料处理中的实际问题，弥补课程实践教学侧重理论验证性实验的不足。通过指导学生参加竞赛，提高学生的实际地震资料处理能力，强化教学过程中的实践性和“职业性”，实现边教、边学、边赛，在赛中教、在赛中学、在学中赛，将学与赛、赛与教密切结合，真正做到“地震勘探资料数据处理”课程理论教学与实践教学并重。

四、“竞赛驱动”型“地震勘探资料数据处理”课程教学模式保障机制方案建设

1．过程保障机制（1）全国大学生勘探地球物理大赛具体内容与“地震勘探资料数据处理”课程内容相互匹配，与课程教学目标一致，形成与教学与竞赛的同步。全国大学生勘探地球物理大赛是以地震数据处理为内容的大型年度赛事，大赛环节包括笔试、资料处理和答辩，由初赛和决赛组成。（2）“地震勘探资料数据处理”课程开设时间与大赛时间同步，有利课程教学与竞赛的协同推进。新一轮地球物理专业培养方案将从第七学期调整至第六学期开设，全国大学生勘探地球物理大赛每年报名时间为3月初，初赛时间为5月中旬，决赛时间为8月下旬。（3）课程实验与大赛训练指导教师团队由研究所选定实践经验丰富的教师担任。通过小组指导的形式，能够保障学生实践学习效果。（4）参加比赛发生的资料费和差旅费由优势学科建设等项目提供经费保障。2．奖励保障机制（1）学生奖励保障措施：对竞赛获奖学生，学校建立相关规定给予相应的综合素质学分，在奖学金、助学金、三好学生评优等活动中予以优先考量。（2）教师奖励制度措施：对指导竞赛获得奖励的教师，院校均制定相关的教学绩效奖励政策和在职称评审中给予优先考量的政策。

五、初步成效

中国矿业大学通过上述“竞赛驱动”型“地震勘探资料数据处理”课程教学方法改革与建设，目前已取得了明显的初步成效。一是，在2016年第四届全国大学生勘探地球物理大赛中，中国矿业大学参赛学生取得了优异的成绩，其中二等奖1项、三等奖1项、优秀作品奖2项。获奖学生明显对低年级学生具有榜样和鼓舞作用，使在学“地震勘探资料数据处理”课程的学生学习目的更加明确、学习积极性更高，表现在出勤率大幅度提高、课堂氛围更加良好、实践环节学习愿望更加强烈、学生处理实际地震数据的能力明显增强。二是，教师的教学模式也得到了进一步的丰富，课堂教学与实践教学做到了协同开展和无缝对接。下一步将对课堂教学、上机实验和竞赛锻炼三个环节进一步优化，提高教学质量和水平。

作者:胡明顺 董守华 刘志新 潘冬明 单位:中国矿业大学资源与地球科学学院

参考文献：

［1］明鑫，卢丹萍，蔡欢欢．基于电子竞赛探索高职单片机原理课程教学改革［J］．教育与职业，2014（33）：152－154．

［2］解家欣．“竞赛式教学法”在职校计算机教学中的实践与探索［J］．职业技术教育，2006，27（14）：86－87．

［3］李苏北．基于学科竞赛的高校教学体系建设［J］．江苏社会科学，2011（S1）：174－177．

［4］顾文豪，齐元胜，赵世英．论学生实践创新能力与学科竞赛平台的辩证发展关系［J］．大学教育，2013（3）：19－20．

［5］杨昌洪，尹长根．“以赛促学、以赛促教”培养模式初探［J］．课程教育研究：新教师教学，2012（13）：63．

［6］闻炳海，黎艳玲，何冰，等．计算机学科竞赛促进大学生创新能力培养的研究［J］．大学教育，2016（7）：99－100．

［7］刘鹏．浅谈成果导向教学模式在实践类课程教学中的改革与应用［J］．科技资讯，2015，13（3）：185－185．

［8］杜文凤．地震勘探数据处理与解释课程教学实践［J］．大学教育，2015（2）：148－149．