地震勘探一體化教學(xué)體系建設(shè)淺析

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摘要：基于當(dāng)前勘查技術(shù)與工程專業(yè)地震勘探課程中采集、處理和解釋相互脫節(jié)的現(xiàn)狀，中國(guó)石油大學(xué)（北京）克拉瑪依校區(qū)充分發(fā)揮地處油田勘探一線的地理優(yōu)勢(shì)，開(kāi)展了“地震勘探采集、處理和解釋”一體化課程體系建設(shè)和“五位一體”的教學(xué)方法改革，實(shí)現(xiàn)了地震勘探課程三大環(huán)節(jié)的完整銜接，促進(jìn)了理論與實(shí)踐、學(xué)校與企業(yè)的深度融合，為新工科背景下示范實(shí)踐課程建設(shè)和應(yīng)用型人才培養(yǎng)提供經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：地震勘探；一體化教學(xué)；實(shí)踐課程；新工科

因此，在國(guó)內(nèi)高校爭(zhēng)先開(kāi)設(shè)東南沿海新校區(qū)的大環(huán)境下，中國(guó)石油大學(xué)（北京）深入新疆油城建設(shè)克拉瑪依校區(qū)，充分發(fā)揮油田一線的地域優(yōu)勢(shì)和校企一體化的辦學(xué)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步促進(jìn)理論教學(xué)與實(shí)際生產(chǎn)的充分融合，探索新工科背景下應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式，為西部的穩(wěn)定和發(fā)展提供合格的人才，從而更好地服務(wù)“一帶一路”[1-2]?？辈榧夹g(shù)與工程專業(yè)在地球內(nèi)部構(gòu)造識(shí)別、自然資源勘探和國(guó)防安全等領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。作為目前尋找油氣最主要的手段，地震勘探發(fā)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)外90%以上的油氣田，因此成為國(guó)內(nèi)外石油院?？辈榧夹g(shù)與工程專業(yè)最核心的課程之一。在新工科背景下，如何通過(guò)地震勘探課程的講授培養(yǎng)思想品德優(yōu)良、專業(yè)技術(shù)過(guò)硬的應(yīng)用型人才，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)勘查技術(shù)與工程專業(yè)教學(xué)改革的重要方向。

一、新工科背景下“地震勘探采集、處理和解釋”課程體系建設(shè)

中國(guó)石油大學(xué)（北京）克拉瑪依校區(qū)充分發(fā)揮地處油田一線的地理優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)與油田的深度融合，通過(guò)完善課程教學(xué)環(huán)節(jié)，推動(dòng)理論與實(shí)踐進(jìn)一步結(jié)合，逐步形成了采集、處理和解釋三大環(huán)節(jié)一體化、校企合作一體化以及專業(yè)和思政一體化的地震勘探課程體系。

（一）三大環(huán)節(jié)一體化

目前，國(guó)內(nèi)大部分高校的地震勘探本科課程主要以室內(nèi)理論授課和野外實(shí)習(xí)相結(jié)合。地震勘探課程的相關(guān)實(shí)習(xí)通常集中于野外地震采集部分，而地震資料處理和地質(zhì)解釋兩大環(huán)節(jié)往往缺少對(duì)應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。大多數(shù)高校都忽略了對(duì)學(xué)生的資料處理和地質(zhì)解釋實(shí)踐能力的培養(yǎng)，不能將地震資料野外采集、室內(nèi)處理和地質(zhì)解釋結(jié)合起來(lái)形成一體化的教學(xué)體系，限制了學(xué)生對(duì)于地震勘探課程的全面理解和認(rèn)知。為更好地培養(yǎng)應(yīng)用型石油工業(yè)人才，校區(qū)針對(duì)勘查技術(shù)與工程專業(yè)制定合理的培養(yǎng)方案，課程體系充分覆蓋“地震勘探采集、處理和解釋”各環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)的理論和實(shí)踐教學(xué)。在本科階段開(kāi)設(shè)“地震勘探原理（64課時(shí)）”“地震資料數(shù)字處理（64課時(shí)）”和“地震資料解釋（32課時(shí)）”三門(mén)理論課程，分別對(duì)應(yīng)采集、處理和解釋三個(gè)環(huán)節(jié)。后續(xù)設(shè)置為期三周的“地球物理野外實(shí)習(xí)”、兩周的“地震資料處理”和一周的“地震資料解釋”三門(mén)實(shí)踐課程。首先，通過(guò)三周的“地球物理野外實(shí)習(xí)”課程，校區(qū)教師與油田專家指導(dǎo)學(xué)生掌握三維地震資料的采集方法和工作流程，然后在校區(qū)地球物理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生完成地震資料的處理和解釋工作。完整的地震勘探理論課程和豐富的地球物理實(shí)踐教學(xué)形成三個(gè)環(huán)節(jié)一體化的課程體系，為校區(qū)培養(yǎng)應(yīng)用型石油人才提供了保障。

（二）校企合作一體化

高校是人才培養(yǎng)和科技發(fā)明的搖籃，企業(yè)是人才和技術(shù)發(fā)揮作用的良田。傳統(tǒng)高等教育以教師課堂主講的形式完成，不僅缺乏必要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，而且沒(méi)有充分考慮企業(yè)人才需求，導(dǎo)致高校培養(yǎng)模式與企業(yè)人才需求脫節(jié)。中國(guó)石油大學(xué)（北京）克拉瑪依校區(qū)以油田人才需求為教育導(dǎo)向，以實(shí)踐技能培養(yǎng)為教學(xué)目標(biāo)，形成校企合作一體化的辦學(xué)模式和產(chǎn)學(xué)融合的人才培養(yǎng)模式，帶動(dòng)校區(qū)的專業(yè)建設(shè)、課程開(kāi)發(fā)、教學(xué)方法和實(shí)習(xí)實(shí)踐等一系列教學(xué)改革[2-3]。針對(duì)應(yīng)用性較強(qiáng)的勘查技術(shù)與工程專業(yè)，校區(qū)和油田企業(yè)相互配合、共同完成了該專業(yè)的培養(yǎng)方案制定、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)實(shí)踐?！暗卣鹂碧皆怼薄暗卣鹳Y料數(shù)字處理”和“地震資料解釋”三門(mén)理論課程由校區(qū)教師與油田工程師共同授課，以校區(qū)教師主講為主，過(guò)程中會(huì)邀請(qǐng)有多年工作經(jīng)驗(yàn)的高級(jí)工程師以講座的形式授課，其教學(xué)資料采用實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目，使學(xué)生充分了解最新的研究進(jìn)展。實(shí)踐教學(xué)主要以油田現(xiàn)場(chǎng)參觀、野外實(shí)習(xí)實(shí)踐和專業(yè)軟件學(xué)習(xí)三種形式展開(kāi)。油田現(xiàn)場(chǎng)參觀是在企業(yè)專家的講解下，讓學(xué)生熟悉生產(chǎn)儀器、工作環(huán)境和生產(chǎn)流程，對(duì)將來(lái)的工作內(nèi)容有基礎(chǔ)的了解。在此基礎(chǔ)上，企業(yè)專家和授課教師以小組形式帶領(lǐng)學(xué)生開(kāi)展為期三周的地球物理野外實(shí)習(xí)，講解常用儀器設(shè)備的使用方法和野外采集的工作步驟，使學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)三維地震資料的采集，提高野外動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。最后，針對(duì)采集的三維地震資料，進(jìn)一步邀請(qǐng)企業(yè)專家在機(jī)房開(kāi)展兩周的“地震資料處理”和一周的“地震資料解釋”實(shí)踐教學(xué)，通過(guò)主流地震勘探專業(yè)軟件的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生基本的地震處理和解釋能力，促進(jìn)與未來(lái)工作崗位的無(wú)縫銜接，加速由在校學(xué)生到企業(yè)員工的轉(zhuǎn)變。

（三）專業(yè)和思政一體化

而傳統(tǒng)的課堂思政教育往往形式單一，學(xué)生的參與感和認(rèn)同感不足。因此，在新工科建設(shè)過(guò)程中，中國(guó)石油大學(xué)（北京）克拉瑪依校區(qū)發(fā)揮地理優(yōu)勢(shì)和行業(yè)特色，充分挖掘本地德育元素，進(jìn)一步將思政教育引入到野外實(shí)踐課堂中，為新時(shí)代全新人才培養(yǎng)開(kāi)辟了新途徑。在勘查技術(shù)與工程專業(yè)課程講授的過(guò)程中，授課教師將克拉瑪依油城發(fā)展史融入其中，形成具有地方特色的地震勘探思政課程。在理論課堂上，授課教師通過(guò)講述孫健初、李四光等老一輩地質(zhì)學(xué)家的故事，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)他們心有大我、至誠(chéng)報(bào)國(guó)的精神，提升學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷；通過(guò)講述地球物理學(xué)家黃大年放棄國(guó)外優(yōu)厚待遇，毅然選擇回國(guó)的經(jīng)歷，樹(shù)立學(xué)生把國(guó)家需求當(dāng)作自己事業(yè)的決心與信念[4]。在實(shí)踐教學(xué)中，通過(guò)參觀泥火山油田和黑油山油田，帶領(lǐng)學(xué)生了解歷史、感恩先輩，學(xué)習(xí)他們艱苦樸素的作風(fēng)，繼承發(fā)揚(yáng)石油人艱苦奮斗的精神。同時(shí)，邀請(qǐng)企業(yè)高工分享近年來(lái)瑪湖礫巖油田和吉木薩爾頁(yè)巖油田的發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生打破傳統(tǒng)、勇于創(chuàng)新，為新時(shí)代石油工業(yè)的發(fā)展作貢獻(xiàn)。

二、以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)方法改革

除了常規(guī)的課堂理論講授方式外，地震勘探課程體系須設(shè)置更多的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。通過(guò)設(shè)置油田現(xiàn)場(chǎng)參觀、野外實(shí)習(xí)實(shí)踐和專業(yè)軟件學(xué)習(xí)，鍛煉學(xué)生地震資料采集、處理和解釋的實(shí)踐能力，逐步形成課堂理論講授、野外資料采集、室內(nèi)資料處理、室內(nèi)資料解釋和專業(yè)競(jìng)賽考核“五位一體”的教學(xué)方法，為應(yīng)用型人才培養(yǎng)提供新途徑。

（一）課堂理論講授

不同于傳統(tǒng)以教師為主的課堂理論授課形式，以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)旨在打造研討式課堂，讓學(xué)生擔(dān)任學(xué)習(xí)主人公的角色，使其充分參與其中，激發(fā)學(xué)生的興趣，培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)習(xí)慣和能力?！暗卣鹂碧皆怼薄暗卣鹳Y料數(shù)字處理”和“地震資料解釋”三門(mén)理論課程以課堂講授的形式開(kāi)展。在教學(xué)方式上，要發(fā)揮傳統(tǒng)教育手段和現(xiàn)代教育手段的優(yōu)勢(shì)，做到文字與動(dòng)畫(huà)結(jié)合、幻燈片與板書(shū)結(jié)合、理論與案例結(jié)合，不斷增強(qiáng)課程內(nèi)容的趣味性、應(yīng)用性和實(shí)時(shí)性。在教學(xué)內(nèi)容上，任課教師針對(duì)部分重點(diǎn)章節(jié)設(shè)置不同的專題進(jìn)行研討，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。通過(guò)查閱文獻(xiàn)、收集資料、小組討論和教師點(diǎn)評(píng)等一系列研討過(guò)程，不僅幫助學(xué)生理解和掌握重點(diǎn)內(nèi)容，而且有益于培養(yǎng)他們分析和解決問(wèn)題的思路。

（二）野外資料采集

野外資料采集是“地震勘探實(shí)踐”課程的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，其決定后續(xù)資料處理和解釋的成敗。在充分學(xué)習(xí)課堂講授的基礎(chǔ)上，組織學(xué)生開(kāi)展為期三周的地球物理野外實(shí)習(xí)，要求學(xué)生掌握基本的三維地震采集工序，為未來(lái)從事野外工作打下基礎(chǔ)[5]。野外實(shí)習(xí)以小組形式開(kāi)展，旨在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。開(kāi)展地球物理實(shí)習(xí)，首先，根據(jù)目標(biāo)工區(qū)地質(zhì)任務(wù)、地質(zhì)構(gòu)造特征、地震地質(zhì)條件及以往的勘探程度分析低速帶、潛水面位置和地下反射界面的情況，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)置合適的激發(fā)巖性、激發(fā)藥量和激發(fā)方式，進(jìn)一步設(shè)計(jì)合理的野外施工方法和觀測(cè)系統(tǒng)形式。然后，學(xué)生分組把設(shè)計(jì)的測(cè)線布置到實(shí)際工區(qū)，在地面上定出各激發(fā)點(diǎn)和檢波點(diǎn)的位置。接著，在激發(fā)點(diǎn)位置引爆激發(fā)，并利用地震檢波器、電纜線和野外地震儀等設(shè)備實(shí)現(xiàn)地震波的接收。最后，檢查所采集的地震資料質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，如果達(dá)標(biāo)則整體搬家進(jìn)行下一炮的激發(fā)和接收，直到整個(gè)三維工區(qū)全部完成采集為止。整個(gè)實(shí)習(xí)過(guò)程不僅是對(duì)知識(shí)的檢驗(yàn)和能力的提升，更是對(duì)個(gè)人意志品質(zhì)的考驗(yàn)和磨煉，培養(yǎng)學(xué)生知難而上的精神。

（三）室內(nèi)資料處理

地震資料處理是利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)采集的原始資料進(jìn)行加工和改造，突出重點(diǎn)有效信息，得到高信噪比、高分辨率和高保真度的地震數(shù)據(jù)，為地質(zhì)解釋提供可靠、直觀的依據(jù)。因此，地震資料處理是“地震勘探實(shí)踐”課程的重點(diǎn)，資料處理的質(zhì)量決定解釋的正確與否。在成功實(shí)現(xiàn)地震采集工作后，組織學(xué)生在地球物理機(jī)房開(kāi)展為期兩周的地震資料處理實(shí)踐，要求學(xué)生掌握基本的三維地震處理流程工序，為未來(lái)工作崗位上地震處理的相關(guān)工作作好鋪墊。地震資料處理實(shí)踐課程采用中石油集團(tuán)東方地球物理公司研發(fā)的Geoeast軟件4.0最新版本，Geoeast軟件具有強(qiáng)大且豐富的地震資料處理和解釋功能，也具有更友好的可視化界面，被稱為油氣勘探領(lǐng)域打造的“國(guó)之重器”，改變了我國(guó)石油物探軟件長(zhǎng)期依賴歐美石油公司進(jìn)口的局面。因資料處理的個(gè)體差異性，實(shí)踐課程安排一人一機(jī)，旨在考察學(xué)生的地球物理專業(yè)技術(shù)能力。在課程實(shí)踐中，首先，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Geoeast軟件并定義觀測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)靜校正處理消除低速帶和地表起伏的影響；其次，通過(guò)疊前噪聲壓制處理消除各種干擾波，突出有效波，提高地震資料的信噪比；進(jìn)一步通過(guò)反褶積處理提高縱向分辨率，突出更多的地質(zhì)細(xì)節(jié)信息；再次，進(jìn)行速度分析和動(dòng)校正疊加處理消除多次波，提高信噪比；最后，應(yīng)用地震偏移提高橫向分辨率。在經(jīng)過(guò)一系列的處理后，得到高信噪比和高分辨率的地震資料。

（四）室內(nèi)地質(zhì)解釋

地震資料解釋是地震勘探實(shí)踐課程的最終目的，地質(zhì)解釋關(guān)系著鉆井的定位和油氣的開(kāi)采?；谔幚砗玫母咝旁氡?、高分辨率地震疊后資料，企業(yè)專家和校區(qū)教師一起組織學(xué)生利用地球物理集群開(kāi)展為期一周的“地質(zhì)解釋實(shí)踐”課程。實(shí)踐課程仍采用Geoeast軟件，安排一人一機(jī)，旨在提高學(xué)生的地質(zhì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，強(qiáng)化地質(zhì)與地球物理知識(shí)的融合。在“地質(zhì)解釋實(shí)踐”課程中，首先，教師要指導(dǎo)學(xué)生利用測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)制作合成地震記錄，通過(guò)對(duì)比合成記錄與井旁地震記錄的差異實(shí)現(xiàn)目標(biāo)層位的標(biāo)定。其次，在地震剖面上進(jìn)行目標(biāo)層位追蹤、斷層解釋和異常地質(zhì)體解釋，并提取時(shí)間平面構(gòu)造圖。再次，根據(jù)速度場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)深度平面成圖，完成構(gòu)造解釋內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步結(jié)合地質(zhì)數(shù)據(jù)、巖心數(shù)據(jù)和地震屬性特征實(shí)現(xiàn)巖性解釋和沉積相分析。最后，通過(guò)地震反演技術(shù)實(shí)現(xiàn)油氣預(yù)測(cè)，為圈閉的確定和井位的部署提供指導(dǎo)。

（五）專業(yè)競(jìng)賽考核

傳統(tǒng)實(shí)習(xí)實(shí)踐課程的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)主要以最終的實(shí)習(xí)實(shí)踐報(bào)告為依據(jù)。這種考核方式不能完全反映學(xué)生的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)變能力、語(yǔ)言表達(dá)能力和實(shí)踐水平，也難以達(dá)到企業(yè)人才需求的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在“野外資料采集”“地震資料處理”和“室內(nèi)地質(zhì)解釋”實(shí)踐課程中，分別設(shè)置野外技能小組賽、地震資料處理個(gè)人賽和地震資料解釋個(gè)人賽，邀請(qǐng)多位校區(qū)教師和油田專家擔(dān)任評(píng)委，以專業(yè)競(jìng)賽形式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核。針對(duì)三個(gè)比賽，按照全國(guó)專業(yè)競(jìng)賽的要求設(shè)置不同的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)操作、小組或者個(gè)人匯報(bào)方式，評(píng)委從專業(yè)技能、語(yǔ)言表達(dá)、邏輯思維、臨場(chǎng)反應(yīng)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作等多個(gè)角度對(duì)學(xué)生的素質(zhì)進(jìn)行全面考核。競(jìng)賽考核模式不僅有助于學(xué)生綜合素質(zhì)的提升，也為后續(xù)學(xué)生參加“創(chuàng)新杯”全國(guó)大學(xué)生地球物理知識(shí)競(jìng)賽和“東方杯”全國(guó)大學(xué)生勘探地球物理大賽等比賽打下基礎(chǔ)。

三、結(jié)論

在新工科背景和應(yīng)用型人才需求下，教育部和克拉瑪依市共同籌建中國(guó)石油大學(xué)（北京）克拉瑪依校區(qū)。短短幾年時(shí)間，校區(qū)人才規(guī)模和質(zhì)量都得到極大提高，學(xué)生由首屆的460人到現(xiàn)今的1700人，師資隊(duì)伍也由原來(lái)的幾十人增加到近四百人。地質(zhì)資源與地質(zhì)工程和資源勘查工程分別獲批自治區(qū)重點(diǎn)學(xué)科和自治區(qū)一流本科專業(yè)。克拉瑪依校區(qū)踐行“立足新疆、面向西部、輻射中亞”的使命，與新疆油田公司深度融合，充分發(fā)揮地理一線和行業(yè)特色優(yōu)勢(shì)，逐漸形成了校企一體化的地震勘探課程體系，為培養(yǎng)高層次、應(yīng)用型石油工業(yè)人才提供了經(jīng)驗(yàn)，為新工科背景下示范實(shí)踐課程建設(shè)提供了指導(dǎo)，對(duì)國(guó)家能源安全和“一帶一路”核心區(qū)建設(shè)具有重大的戰(zhàn)略意義

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作者:閆彬鵬 謝慶賓 劉洋 單位:中國(guó)石油大學(xué)（北京）克拉瑪依校區(qū)