地球物理學

地球物理學專業

地球物理學專業培養具備堅實的數理基礎和較系統的地球物理學基本理論、基本知識和基本技能,受到基礎研究和應用基礎研究的基本訓練,具有較好的科學素養及初步的教學、研究能力,能在科研機構、高等學校或相關的技術和行政部門從事科研、教學、技術開發和管理工作的高級專門人才。

發展歷程


1952年,根據中華人民共和國經濟建設對礦產資源的需求,北京地質學院(現改為中國地質大學)和長春地質學院(現合併到吉林大學)相繼成立了地球物理系。1956年,成都地質學院(現改名為成都理工大學)宣告成立,其勘探地球物理系在1958年開始招生。上述3所地質學院當時均隸屬於地質礦產部,其地球物理學課程設置側重於地球物理方法在固體礦產、石油和天然氣勘探及工程勘探中的應用(應用或勘探地球物理)。
中國的綜合性大學和研究機構側重於地球物理學理論的研究與教學。1956年北京大學設置了地球物理學課程,1958年成立地球物理系;中國科學技術大學在1959年設立地球物理系;雲南大學在20世紀60年代初開設地球物理學課程。
在20世紀50年代末和60年代初,隨著固體礦產和碳氫化合物能源勘探任務的增加,國家對應用(勘探)地球物理學人才的需求量也極大地上升了。為了滿足國家的需要,當時隸屬於不同部委的大約10所大學和學院招收地球物理學或應用地球物理學生。
1966年,“文化大革命”開始,所有地質(礦業)學院和綜合性大學基本上停止招生,直到1972年複課。
1972年到1976年,地球物理學教育是非學位教育,學制從4年改為3年。
1977年,恢復高考制度至1997年,高等學校的地球物理學教育步入正常軌道。基本上是綜合性大學側重於理論地球物理學,工科學院側重於勘探地球物理學(通稱應用地球物理學)。到1997年為止,授予地球物理學學士學位(理、工)的高校有19所。
1998年7月,教育部正式頒布實施新修訂的《普通高等學校本科專業目錄》后,開設了半個世紀的工科勘探地球物理專業與勘察工程、水文地質與工程地質(部分)等老專業合併,統稱為勘查技術與工程專業。
隨著容易找的礦藏除未開發的地區外均已探測清楚,迫使人們向深部和海洋尋找新資源。傳統的物探方法受到挑戰,需要加強深部的和海洋的地球物理學研究。以石油為代表的能源產品價格上漲,需求量又不斷增大,勘探難度越來越大,對勘探地球物理人才提出了更高的要求。以工科為主的石油和煤炭等工科高校培養的應用型人才表現出數理基礎薄弱、后勵不足的現象。在這種情況下,本著“理工結合、以工帶理、以理強工”的專業建設指導思想,各工科高校紛紛開設理學地球物理學專業。
據《中國地質教育》2007年第3期發表的一篇論文顯示,中國國內開設地球物理學專業的高校有18所。
在教育部1998年、2012年頒布的《普通高等學校本科專業目錄》中,地球物理學學科門類為理學,專業代碼為070801,為地球物理學類專業。
2018年,教育部高等學校教學指導委員會發布了《本科專業類教學質量國家標準》,地球物理學授予理學學士或工學學士學位。

培養目標


培養德、智、體、美全面發展,具有從事地球物理觀測和基礎性研究或應用性研究工作能力的高素質專門人才。地球物理學類專業學生應具有一定的數理基礎,較好地掌握地球物理學的基礎理論、基本知識和基本技能,同時具有一定的處理技術問題的能力。

培養規格


● 學制與學位
學制:四年。
授予學位:理學學士。
參考總學分或學時:建議總學分為140~160學分,畢業論文(設計)包含在總學分中。
● 基本業務要求
(1)具備較好的獲取知識和應用知識的能力,同時具備一定的創新能力;
(2)具備較好的數理基礎,掌握地球物理學基礎理論和基本知識;
(3)掌握地球物理數據觀測、處理和解釋的基本方法技術;
(4)接受基礎研究和應用基礎研究的基本訓練,具有較好的科學素養及初步的教學和研究能力;
(5)具有較好的計算機和信息處理與分析能力;
(6)具有較好的口語與文字表達能力,初步掌握1門外語,具有一定的專業外語知識的聽說讀寫能力;
(7)具有較強的實踐動手能力和一定的組織、溝通、協調能力;具有一定的獨立思考、分析和解決問題的能力;具有敬業精神和責任感。
地球物理學專業是理論與應用並重的理科專業,學生在較系統地掌握地球物理學基礎理論、基本知識和基本技能的基礎上,還應該掌握利用地球物理觀測數據進行科學研究或工程技術應用的基本知識與技能,初步具備能夠結合其他地學研究結果(地質學、地球化學等)對地球系統本身進行解釋的能力。

課程體系


總體框架

地球物理學專業的知識體系包括通識類知識、學科基礎知識、專業知識、實踐性教學等。本科教學包括理論教學和實驗教學兩部分。課程的具體名稱、教學內容、教學要求及相應的學時、學分等教學安排,由各高校自主確定,同時設置體現學校、地城或者行業特色的相關選修課程。
理論課程的設置方式可以是以知識單元設置課程,也可以是幾個知識單元組成一門課程,還可以是不同知識領域的相關知識單元構成-門課程。課程體系應覆蓋知識體系的知識單元。
地球物理學課程體系一般由核心課程和選修課程組成,核心課程應該覆蓋知識體系中的全部核心知識單元。各高校可根據本校的優勢設置適當的選修課程或方向性選修模塊,選修課程的設置應體現學校特色和反映學科發展的前沿。
人文社會科學學分約佔總學分的10%;數學和自然科學基礎類學分約佔總學分的25%,學科基礎及專業類課程學分約佔總學分的40%,實踐教學學分約佔總學分的25%。鼓勵跨專業選修課程,鼓勵參加學術與科技活動及社會實踐活動獲得綜合教育類學分。畢業論文(設計)一般應安排在第四學年,原則上為1個學期,建議為8~16個學分,約佔總學分的5%~10%。

理論課程

● 通識類知識
除國家規定的教學內容外,人文社會科學、自然科學、外語、計算機與電子信息技術基礎、體育、實踐訓練等內容由各高校根據人才培養目標確定,其中人文社會科學包括文學、歷史學、哲學、思想道德、政治學、經濟學、藝術、法學、社會學、心理學等內容。
自然科學包括數理基礎、普通化學和地球科學基礎等知識。
● 學科基礎知識
學科基礎知識視為專業類基礎知識,主要包括數學、物理學、計算機與電子信息技術及地球科學領域的基礎內容。
數學主要包括高等數學、線性代數、概率論與數理統計、數學物理方法、計算方法等內容;物理學主要包括力學、熱學、光學、電磁學、原子物理學、普通物理實驗等內容;計算機與電子信息技術包括計算機原理、語言與程序設計、模擬電路、數字電路、數字信號處理等內容;地球科學基礎包括地球系統科學概論、普通地質學、地球物理學概論等內容。
● 專業知識
應包括彈性力學(或連續介質力學)、地球物理場論、地震學(或地震勘探)、重力學(或重力勘探)、地磁學(或磁法勘探)、地電學(或電法勘探)、岩石物理學等。
核心課程的名稱、學分、學時和教學要求以及課程順序等由各高校自主確定。以下為核心課程體系示例(括弧內為建議學時數):
示例一.:連續介質力學(64)、數字信號分析與數據處理(64)、地震學原理與應用(64)、重力與固體潮(64)、地磁學(48)、地球電磁學(48)、岩石物理學(48)、地球物理勘探引論(64)、地球物理基礎實驗(96)
示例二:彈性力學(64)、數字信號分析與數據處理(64)、地球物理場論(64)、重磁勘探原理與應用(64)、電法與電磁法勘探原理與應用(64)、地震勘探原理與應用(64)、地球物理測井(64)、岩石物理學(48)、應用地球物理實驗(128)

實踐教學

具有滿足教學需要的完備的實踐教學體系,主要包括實驗、專業實習、畢業論文(設計)等環節。
● 實驗
地球物理學專業的實驗包括普通地質野外教學實踐和地球物理實驗兩部分。普通地質野外教學實踐主要是通過對典型的地質現象和自然資源的考察、識別、描述等,訓練學生對自然地質現象的認識。地球物理實驗教學的主要目的是使學生學習、掌握地球物理儀器的使用和地球物理場數據的觀測、處理與解釋。
● 專業實習
通過組織學生參觀地球物理觀測研究單位,如地震台站、空間觀測中心等,增強學生對地球物理學應用的感性認識;通過專家講座、播放教學視頻等形式,讓學生了解地球物理學的研究領域、應用前景,增強學生對學習地球物理學的興趣。
地球物理學的專業實習主要是地球物理場觀測方法技術的綜合實習,包括重力場、磁場、電場和電磁場、地震波場等的野外數據採集及室內數據處理與解釋等。通過實習,應使學生具備進行野外地球物理場觀測的基本能力。
● 畢業論文(設計)
在導師的指導下完成地球物理研究工作或實際工作的綜合訓練,包括文獻閱讀、資料收集、技術路線或研究方法的設計、野外數據採集或天/地基設備觀測、計算程序的編寫、數據處理與解釋、畢業論文(設計)撰寫等環節的綜合訓練。

教學條件


教師隊伍

● 教師隊伍規模和結構
專任教師數量和結構滿足教學需要,生師比應不高於18:1。新開辦專業,至少應有7名專任教師。在60名學生基礎上,每增加10名學生,須增加1名教師。
專任教師中具有碩士、博士學位的比例不低於80%。專任教師中具有高級職稱的比例不低於40%。
● 教師背景和水平要求
忠實履行教書育人職責,主動承擔教學任務,積極參與教學研究、教學改革和教學建設,積極參與教師專業發展,不斷更新教育理念,改進教學方法,按照教育教學規律開展教學。
具有地球物理學或相關學科的教育背景,熟練掌握課程教學內容,能夠根據人才培養目標、課程教學的內容與特點、學生的特點和學習情況,結合現代教學理念和教育技術,合理設計教學過程,做到因材施教、注重效果。
關心學生成長,加強與學生的溝通和交流,對學生的學習生涯和職業生涯規劃提供必要的指導。
堅持教學和科研相結合,積極參與科學研究,不斷提高學術水平,掌握地球物理學科發展的最新動態,不斷更新教學內容,指導學生課外學術和實踐活動,培養學生的創新意識和實踐能力。

設備資源

● 教學設施要求
1、課堂教學設施
各高校應具備基本的普通教室、多媒體教室、視聽窒等各類功能教室,能夠滿足不同形式的教學需要。
2、實驗室
(1)基礎課程實驗室要達到普通高等學校基本辦學條件指標要求,生均實驗教學儀器設備值應不低於5000元或專業實驗室儀器設備的固定資產總額不低於500萬元。
(2)基礎課程實驗室要能滿足教學要求,根據課程教學的需要設置若干個實驗平台,編製實驗教學大綱,並有實驗員管理和輔助實驗教學工作。
(3)地球物理學專業應能開設重力場、磁場、電磁場、地震波場等地球物理場的觀測、數據處理和解釋方面的實驗課程;各高校可根據自己的專業特色和具體情況有所側重。
(4)空間科學與技術專業可以不設立實驗室,但應具有一定的空間環境探測實驗能力或者地基/天基空間環境觀測數據處理的能力;各高校可根據自己的專業特色和具體情況有所側重。
(5)實驗室及設備在數量和功能上滿足教學需要;有良好的管理、維護和更新機制,使學生能夠方便地使用。
3、實習基地
(1)要有相對穩定的實習基地。實習基地應符合專業基本訓練的要求,具有較好的專業實習條件。
(2)各高校可根據實際情況,通過多種途徑,在校內外建立實習基地。鼓勵高校與科研單位和企業聯合,共同指導專業實習和畢業論文(設計)。
● 信息資源要求
通過手冊或者網站等形式,提供本專業的培養方案,各課程的教學大綱、教學要求、考核要求,畢業審核要求等基本教學信息。
教材選用應符合專業規範和教學大綱,基礎課程的教材應為正式出版教材;專業課程至少應有符合教學大綱的講義。
配備各種高水平的、充足的教材、參考書和工具書,以及各種專業圖書資料,閱讀環境良好,師生能夠方便地利用,且能方便地通過網路獲取學習資料。
公共圖書館中要有與專業有關的圖書、學術刊物、參考資料、數字化資源和具有檢索這些信息資源的工具,以滿足教師和學生的教學和科研需求。

教學經費

專業生均年教學日常運行支出不低於1500元。
新建專業應保證一定數額的不包括固定資產投資在內的專業開辦經費,特別是要有實驗室建設經費。新建專業的開辦經費一般不低於50萬元(不包括固定資產),生均年實習經費不低於1000元。

質量保障

● 教學過程質量監控機制要求
各高校應對主要教學環節(包括理論課、實驗室課、專業實習、畢業論文(設計)等)建立質量監控機制,使主要教學環節的實施過程處於有效監控狀態;各主要教學環節應有明確的質量要求;應建立對課程體系設置和主要教學環節教學質量的定期評價機制,評價時應重視學生與校內外專家的意見。
● 畢業生跟蹤反饋機制要求
各高校應建立畢業生跟蹤反饋機制,及時掌握畢業生就業去向和就業質量、畢業生職業滿意度和工作成就感、用人單位對畢業生的滿意度等;應採用科學的方法對畢業生跟蹤反饋信息進行統計分析,形成畢業生跟蹤分析報告,作為質量改進的主要依據,以便定期對包括培養目標、畢業要求、課程體系、理論和實踐課程教學等在內的人才培養工作進行評價和改進。
● 專業的持續改進機制要求
各高校應建立持續改進機制,針對教學質量存在的問題和薄弱環節,採取有效的糾正與預防措施,進行持續改進,不斷提升教學質量。同時根據畢業生跟蹤反饋結果及用人單位的需求建議,對教學方案進行合理的調整和改進,以保證培養的人才對社會需求的適應性。

培養模式


● “1+2+1”人才培養模式
按照時間跨度分段:一年級主要加強數學、物理、英語、計算機基礎的培養;二、三年級開始專業基礎和專業知識培養;四年級進入校內外實驗實習基地鍛煉和做畢業設計,重點加強實踐環節,突出工程能力的培養,使學生受到現代工程師的基本訓練,培養具有多種適應能力的地球物理學專業人才。
在培養內容上,按照創新的三層次、“三元結構”人才培養模式進行人才培養。把課程體系分為基本素質課、專業素質課和專業技術課三個層次,增加實踐時間;開設設計性、綜合性實驗課和學術活動等教學環節;在教學中,設立研討課、演講課;在教學組織形式上,將傳統的“課堂教學一實踐教學”二元結構延伸為“課堂教學實踐教學-科技活動”三元結構。把科技活動作為其中的一個重要環節,注重科研與創新能力的培養。
代表院校:長江大學
● 東北石油大學探索培養新模式
厚基礎、強實踐;科研教學相結合;分層次教學。
● 雙模式人才培養方式
地球物理學專業雙模式人才培養目標是培養基礎研究型、應用研究型複合型人才,同時應具有處理一定層次技術問題的能力。
1、建立科學合理的師資配置,提高師資水平。
2、課程體系設置:在數理基礎上,著重加強數學物理類課程;在專業理論上,相比工科,增設“地震學”“地磁和地電”“重力和固體潮”等專業課;在實踐能力上,提升使用計算機能力、專業實踐能力;在就業面上,由相對單一的石油系統走向地震局系統和相關科研院所等單位。
代表院校:中國石油大學(華東)
● “院所台合作”人才培養模式
一條主線:以教學為主線,院所台合作協調推進;一個體制:一個“產教結合,院所合一”的辦學體制;一個平台:一個真正實現高素質地震監測預測應用型專業人才培養的堅實的合作平台,將受教育置於其上,傳授知識,培養和訓練能力;一個教學體系:一個以專業技術應用能力培養為主線的教學體系。
代表院校:防災科技學院

發展前景


人才需求

地球物理學本科教育培養與其他地球科學類(例如勘查技術與工程、地質學、海洋科學、大氣科學、大地測量學等)的教育培養有聯繫和交叉,為人才培養拓展了空間。

考研方向

可報考中國國內外高校及科研院所攻讀地球物理學及相關學科的碩士、博士學位。

就業方向

學生畢業后可從事地球物理學及其他相關學科的科學研究、高等教育、科技開發、行政管理等工作,就業於自然資源、地質礦產、能源、環境、水利、冶金、有色金屬、電力、環保、信息技術等國民經濟建設各部門和企業,以及相關科研機構和高等院校。
就業單位列舉:地震局、地質調查局、海洋局等相關單位,或者科研院所、大專院校等;涉及到煤田、油田、礦井性質的國有大中型企業(如中國石化、中國石油、中國海洋石油等) 。

設置背景


地球物理學專業
地球物理學專業
地球物理學專業學生主要學習地球物理學方面的基本理論和基本知識,受到基礎研究和應用基礎研究方面的科學思維和科學實驗訓練,掌握地球深部構造、地震預測、地球物理工程、能源及礦產資源勘察等研究與開發的基本技能。

知識技能


畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力
1.掌握數學、物理、地質學等方面的基本理論和基本知識;
2.掌握地球物理學的基本理論、基本知識和基本實驗技能,以及地球深部構造、地震預測、地球物理工程、能源及礦產資源勘察等的基本技能;
3.了解相近專業的一般原理和知識;
4.了解國家科技、產業政策、知識產權等有關政策和法規;
5.了解地球物理學的理論前沿、應用前景和最新發展動態;
6.掌握資料查詢、文獻檢索及運用現代信息技術獲取相關信息的基本方法;具有一定的實驗設計,創造實驗條件,歸納、整理、分析實驗結果,撰寫論文,參與學術交流的能力。

研究對象


地球物理觀測、地質學、連續介質力學等

主幹課程


主幹學科:地質學、物理學、數學、計算機
主要課程:地球物理學(地震學、重力學、地磁學、地電學)、地球物理觀測、地質學、連續介質力學、計算機及信息處理等。
主要實踐性教學環節:包括主要課程的實驗和實習。野外地質實習、畢業實習等,一般安排6-12周。

開設院校


中國科學技術大學、北京大學、中國地質大學(北京)、中國地質大學(武漢)、長安大學、中國石油大學、吉林大學、成都理工大學、同濟大學、桂林理工大學、武漢大學、中國礦業大學、長江大學、雲南大學、東華理工大學、大慶石油學院、防災科技學院、南京大學、山東科技大學、西安石油大學。

專業排名


2014中國大學地球物理學專業排行榜
名次一級學科學科專業星級學科專業層次學校名稱2014綜合排名辦學類型辦學層次
1地球物理學6星級中國頂尖學科專業北京大學1中國研究型中國頂尖大學
1地球物理學6星級中國頂尖學科專業武漢大學5中國研究型中國一流大學
1地球物理學6星級中國頂尖學科專業中國科學技術大學14中國研究型中國一流大學
4地球物理學5星級中國一流學科專業中國地質大學44行業特色研究型中國高水平大學
5地球物理學4星級中國高水平學科專業吉林大學9中國研究型中國一流大學
5地球物理學4星級中國高水平學科專業同濟大學22中國研究型中國一流大學
5地球物理學4星級中國高水平學科專業成都理工大學122區域研究型 中國知名大學
8地球物理學3星級中國知名學科專業長江大學199應用型