应用地球物理学科专业发展战略研究.docx

1、应用地球物理学科专业发展战略研究应用地球物理学科专业发展战略研究应用地球物理的主干学科是地球物理学。地球物理学根据其研究内容，总体上可以分为两大类：应用地球物理和理论地球物理。应用地球物理(又称地球物理勘探，简称物探)的研究范围比较广泛，主要包括能源勘探、金属与非金属勘探、环境与工程探测等。方法手段包括地震勘探、电法勘探、重力勘探、磁法勘探、地球物理测井和放射性勘探等，通过先进的地球物理测量仪器，测量来自地下及地球外部空间的地球物理场信息，对测得的信息进行分析、处理、解释，进而推测地下的结构构造、矿产分布和进行空间地球物理研究。应用地球物理是对石油及天然气、金属与非金属矿床、地下水资源及工程与

2、环境等进行勘察及探测、处理、解释的主要学科。应用地球物理是地球物理学的一部分，应用地球物理本科专业建设是地球物理学学科专业建设的重要组成部分。应用地球物理与地球物理学具有共同的理论基础，都是运用物理学的原理和方法，通过观测、实验、理论分析和计算模拟等过程来研究与地球有关的物理问题和地质问题。有着相同的方法论，概括地说可分为三个阶段，即数据采集、数据处理和数据解释。应用地球物理技术的发展离不开地球物理学理论研究的进步，更需要数学、物理学、电子科学和计算机科学的最新成就。同样，地球物理学理论研究也不可能没有应用地球物理所提供的技术支持。地球物理学本身是一个整体，在中国这样一个特定的环境下，被人为的

3、分成理论地球物理和应用地球物理。 应用地球物理专业充分体现了多学科交叉的特点，其学科基础涉及到地质学、数学、物理、电子学、计算机科学等。由于其多学科的交叉和较强的实践性，目前没有替代它的相应专业。应用地球物理专业培养的人才主要服务于地质、石油、煤炭、冶金、道路、交通、水利水电、航空航天、国防建设、城市建设、灾害防治等多个领域，在国民经济建设和科学技术发展中发挥着重要的作用。一、应用地球物理专业的地位和作用应用地球物理在国家的经济建设和保证各个领域的可持续发展中，有着非常重要的作用。国外著名学者弗瑞斯特、梅爱斯等很早就对世界的发展问题作过专门的研究，他们认为21世纪世界各国经济活动的总体增长趋势

4、将面临三个方面的刚性约束：其一，地球上有限的空间；其二，资源稀缺的日益加剧；其三，环境自净能力的限制同样21世纪的中国将不可避免地遭遇到资源、环境与发展的巨大挑战，自然资源的超常规利用，生态环境的日益恶化，都将成为未来发展的瓶颈制约。在21世纪初20年，中国国民经济总量将翻两番，对于地质资源的需求将提出巨大的需求根据2020年的计算，中国每创造1000美元的国内生产总值，就需要有1.5吨地质资源的投入当前，我国矿产资源供求形势严峻，主要支柱性矿产资源储量消耗速度明显超过新增资源量速度，石油、富铁矿、铜、铬、钾盐等重要矿产资源国内供应严重不足，进口量逐年攀升矿产资源勘察开发后备基地严格缺乏，一大

5、批主要矿山面临资源枯竭困境且今后资源的勘探、开发和开采的难度日渐增大。资源短缺正在不同程度地制约着我国经济建设的发展 在矿产资源中，与能源紧密联系的能量资源也是国民经济发展所必需的自然资源，包括煤、石油、天然气等，特别是石油、天然气是具有战略定义的能量资源在21世纪下半叶，人类将面临石油资源枯竭的困境。因而不得不转向第四代能量资源，即天然气和含天然气水合物。为了从根本上改变资源的瓶颈制约，就需要加强资源的勘探工作，为国民经济和社会可持续发展提供可靠的矿产资源和能量资源勘探量。要实现这一目标，就必须加强应用地球物理勘探方法和勘探技术的研究，通过应用地球物理新技术、新方法的研究以及高水平人才的培养

6、，为资源的勘探开发提供技术保证和人才储备，由此可见，应用地球物理学科专业在我国国民经济建设和可持续发展中具有不可替代的作用。在工程建设方面，应用地球物理方法技术发挥着越来越重要的作用。在重大工程建设中，如长江三峡水库及黄河小浪底电站的坝址选择、基岩体评价、堤坝隐患的勘察、治理等都离不开应用地球物理提供的基底稳定性和构造背景研究成果。在遍布全国的大、中、小型水利、公路、铁路、桥梁、隧道等工程建设项目中，应用地球物理都提供着技术支撑。军事及国防领域得到越来越广泛的应用，如为地下国防工程建设提供技术保障，在核爆炸与核监测等方面提供有效的技术手段。在环境污染的监测方面，特别是城市环境污染、活断层的勘查

7、与监测等方面形成了新的应用领域。重点解决环境污染的监测，生态环境变化预测，治理效果检测等问题。在减灾、防灾领域发挥重要作用，如天然地震的监测与预测，对岩体滑坡、泥石流的预测和预警等。在文物、古墓的勘查方面提供了必要的技术手段。应用地球物理研究是国际学术交流和国际合作的需要。为了解决人类共同面临的问题，近20多年来，国际上连续组织了多次全球大协作计划，如国际地球物理年、国际上地幔计划、国际地球动力学计划、国际岩石圈计划、地学大断面计划等。国际地球物理学的学术交流非常活跃，每年一次的地球物理学会年会（SEG）吸引了国际上众多的地球物理学家。为了参与国际学术交流与合作，中国的地球物理学家和地球物理工

8、作者，积极开展地球物理学的研究工作（包括理论地球物理和应用地球物理方面的研究），并积极参加国际学术交流 。广泛的国际学术交流和国际合作，需要大力发展地球物理教育，培养应用地球物理高层次人才。二、应用地球物理专业历史沿革与成就回顾尽管关于地球物理学的研究具有数百年的悠久的历史（关于地球磁场起源于地球内部的文献发表于1600年），但地球物理学作为一个独立的学科却只有100多年的历史。1898年，德国Gttingen大学设立了世界上第一个地球物理学教授职位，并成立了世界上第一个地球物理研究所。在这里，著名地球物理学家Wiechert开设了一系列关于地球物理观测仪器的课程，培养出了如Gutenberg

9、、Gaiger等一批闻名世界的地球物理学家。中国的地球物理学是经历了几代人的发展历程走过来的,21世纪的地球物理学由于其极强的吸收和吸纳现代科学和技术进步的能力,将是地球科学非常活跃的一个分支学科,同时,学科本身也将进入迅猛发展阶段。中国的应用地球物理教育起步于20世纪50年代。1952年由于国家经济建设尤其是矿产资源勘查的需要，北京地质学院（现改为中国地质大学）和长春地质学院（现合并到吉林大学）的地球物理系相继成立，一个正规的应用地球物理教育体系建立起来。1956年成都地质学院（现改为成都理工大学）成立，它的勘探地球物理系在1958年开始招生。上述3所地质学院当时均隶属于地质矿产部，应用地球

10、物理的全部课程侧重于地球物理方法与技术在矿物、石油和天然气及工程勘探中的应用，即后来所通称的地球物理勘探（简称物探）。这3所学校为中国培养了大约15000名应用地球物理工程师和应用地球物理专家。中国的综合性大学和研究机构则侧重于地球物理学理论的研究与教学。1956年北京大学设置了地球物理学课程，1958年扩展为地球物理系；中国科学技术大学1959年开设了地球物理系。云南大学在20世纪60年代初开设地球物理学课程。在20世纪50年代末和60年代初，随着国家对矿物和碳氢化合物勘探任务的增加，对应用地球物理人才的需求量也极大地增加。为了满足国家对应用地球物理人才的需要，当时隶属于不同部委的大约10所

11、大学和学院招收应用地球物理专业的学生，这些学生主要是地球物理专门化。因此，应用地球物理毕业生戏剧性地增加。1966年“文化大革命”开始，所有的学院和综合性大学基本上停止招生，直到1972年复课。1972年到1976年，学校教育是非学位教育，学制从4年改为3年。1977年恢复高考制度至1997年，高等学校的地球物理学教育步入正常轨道。基本上是综合性大学侧重于理论地球物理，工科学院侧重于应用地球物理。截至到1997年授予地球物理学学士学位（理）和应用地球物理学士学位（工）的高校有19所（见表1）随着国家经济体制改革的发展，在20世纪90年代地学所涉及的勘探行业开始萎缩。由此而带来的后果是毕业生就业

12、市场变得饱和。在这种形势的逼迫下，原来的“专业”院校纷纷扩展自己的办学领域，地质矿产部所属的地质学院多数改换了校名。应用地球物理教育事业处于历史上最困难的时期。1998年教育部颁布实施新修订的普通高等学校本科专业目录（以下简称专业目录）。在这一专业目录中，开设了40余年的应用地球物理专业与勘察工程、水文地质与工程地质（部分）、应用地球化学（部分）等专业合并，建立了新的专业“勘查技术与工程”。在这个新专业中，应用地球物理仅被作为一种技术方法而不是一个专业，这就限制了应用地球物理学科专业的建设和发展。新专业目录公布以后，应用地球物理学科专业发展处于一个“多元”发展状态，大致可以分为三种情况：第一，

13、部分高校为了继续进行应用地球物理学科专业建设，同时也为了满足社会经济发展对应用地球物理专业人才的需要，在1998年以后纷纷设立地球物理学专业，到目前为止，开设地球物理学专业的高校已达到10所（见表2），其中大部分学校的地球物理学专业是在原应用地球物理专业的基础上发展起来的。虽然其课程设置各具特色，但主干专业基础课和专业课还是应用地球物理的课程体系。第二，部分院校在“勘查技术与工程”专业目录下，培养应用地球物理人才。第三，有些大学在“勘查技术与工程”专业目录下按照应用地球物理专业方向办学。总之，应用地球物理专业形式上不存在了，实质上应用地球物理专业一直在办，仅仅是所用的专业名称不同，其培养模式、

14、课程体系没有实质性的变化。虽然应用地球物理学科专业在专业目录中不存在了，但专业本身还以上述几种形式存在着，应用地球物理专业（方向）的毕业生在能源勘探，金属与非金属矿产勘查、工程与环境探测以及军事、航空航天等各个领域发挥着重要的作用。很多用人单位虽然分不清现在所设专业的内涵外延，但是他们都知道，他们需要的是“物探”的人才。三、应用地球物理专业发展背景和趋势如前所述，应用地球物理学在国民经济和社会发展中发挥了重要的作用，担负着勘探国家急需的能源和矿产资源的重要任务。同时，社会经济建设和可持续发展对应用地球物理人才的需求量在增加，对应用地球物理人才素质的要求也在不断提高，这些对应用地球物理专业发展既

15、是机遇，也是挑战。（一）应用地球物理专业发展背景1、中国重要战略资源面临严峻形势我国是资源大国，但人均占有量低。某些自然资源供给短缺，有的仍是制约经济发展的“瓶颈”。我国能源的资源结构不合理，石油、天然气等后备资源严重不足。我国是世界第五大石油生产国，但近20年来石油进口量不断增加，2003年已接近1亿吨，2004年将超过1亿吨。据专家估计，到2010年，中国石油消耗将超过3亿吨。2020年为3.9亿吨，而中国的石油产量最高可达到2亿吨，缺口额在2亿吨左右，必须通过国外供给获得。当一国资源的对外依存度超过30%时，就面临着较高的风险。因此说，我国将在未来的15-20年内面临着资源严重短缺和资源

16、安全的严峻形势。 2、我国高等教育面临着从精英教育向大众化教育过渡的形势到2010年以前我国高等教育入学率将达到23%左右。这给高等教育同时也给应用地球物理教育提出了新的课题，即如何在大众化教育的环境下，培养高水平、高素质的专门人才。3、我国加入WTO后，国内经济、科技、文化、人才面临激烈的国际竞争如何在教育国际化的背景下，发展我国的应用地球物理教育，培养的应用地球物理人才既能适应国际竞争的大环境，又在中国这样一个具体环境中发挥作用，是我国应用地球物理高等教育必须严肃对待和切实解决的问题。4、适应21世纪终身学习的要求，高等教育面临重要任务适应21世纪终身学习的要求，创建新型的“学习组织”，构

17、建新的人才培养模式，研究人才的准确定位，是应用地球物理高等教育面临的重要任务。总之。资源的勘探、开发与合理利用是国家经济建设和保证资源安全的首要任务。应用地球物理在国家资源、能源勘探与开发中起着重要和关键的作用。应用地球物理高等教育在教育国际化的背景下、在大众化教育的前提下，肩负着培养高层次应用地球物理专业人才和发展应用地球物理技术方法的重要任务。要担当重任，不辱使命，应用地球物理学科专业的教育教学就必须加强建设。（二）应用地球物理相关行业发展趋势及人才需求应用地球物理专业相关的领域主要为资源、能源、工程、环境、军事、城市建设等关系国家经济建设和社会发展的行业和产业。从80年代中期到90年代中

18、期，国家经济处于调整时期，地矿行业严重萎缩，尤其是固体矿产勘探领域不景气，待遇低，造成专业人才大量流失。一批矿山资源枯竭；接替资源不足，其中煤矿、有色金属矿产尤为突出，直接影响到经济的可持续发展与社会稳定。探寻新的接替资源，延长矿山寿命，提高矿产资源对经济发展的保障能力，已成为一项紧迫任务。现在，国家对油气资源、煤炭和固体矿产资源勘探开发给予了高度重视，制定了相应的政策。投资已大幅度增加。国家在大规模工程建设和城市建设的同时，正在重视改善环境与防止环境污染。随着国家对资源需求的增加，投资的加大以及对工程、环境、军事、城市建设等各领域的高度重视，相应的对应用地球物理人才的需求也在发生深刻的变化。

19、1、对应用地球物理人才需求的数量在增加据调查，近3年来国内高校应用地球物理专业学生，毕业人数与社会需求人数之比达到1：31：6。据不完全统计，2006年国内各行业对应用地球物理专业人才的供需比达到1：12。出现了供不应求的形势。相关领域应用地球物理专业学生供不应求的原因有以下几个方面：（1）80年代中期到90年代中期应用地球物理人才大量流失的缺口，随着资源与能源勘探任务的增加和老一代技术人员的退休，人才缺乏尤其是中青年人才缺乏的问题显得更加突出。（2）改革开放以后，毕业生实行双向选择，由于工作环境的差异和经济杠杆的作用，地质、矿业部门以及地震部门等不受应用地球物理技术人才的青睐，有的单位5年没

20、进1个应用地球物理本科毕业生，一些偏远地区如东北、西北的一些单位，10年甚至10多年没有进人。（3）由于应用地球物理专业本科生数理基础好，计算机应用能力强，每年有大约30%以上的毕业生考取硕士研究生；20%及以上的毕业生到信息、通讯等其他行业以及外企就业。大约有3%-5%的毕业生不能取得学位。真正能够在相关领域就业的毕业生不足招生数的50%。学生培养的数量远远低于社会需求量。2、对应用地球物理专业人才的素质要求在提高可以预见，科学研究和社会经济发展，对应用地球物理人才的素质要求会不断提高。这主要是如下原因：（1）地球科学研究的对象发生了变化地球科学研究的对象已不仅仅是固体地球表面，它包括了地球

21、各圈层（岩石圈、水圈、大气圈、生物圈等）相互作用的物理过程、化学过程和生物过程以及人地关系、人类与环境的相互作用和相互影响，人、资源、灾害与可持续协调发展战略。这些研究都需要应用地球物理技术和应用地球物理人才的参与，这就要求我们培养的人才在技术层面上要具备宽广而扎实的知识，并具备知识不断更新的能力。（2）应用地球物理的研究领域在扩大，研究难度在增加21世纪人类已不满足于探索地球，还要探索宇宙、探索海洋，我国已经制订了月球和太空探索、深部海洋的勘探与开发、大陆科学深钻等一系列探索计划，在这些重大的科学研究中离不开应用地球物理专业的人才和先进的应用地球物理技术的支持。随着此类研究的难度加大，将需要

22、一批应用地球物理专业的高级技术专家。（3）开拓国际市场的需要由于大量国外矿产勘查公司进入我国开展风险勘探和合资开发矿业，加之许多地质单位和石油公司也在积极引进外资或到境外投资，因此，对应用地球物理专业培养的人才，要求具有较高专业素质和能力，了解国际市场的管理规范和游戏规则，并有较强外语交流能力。基于上述分析可以认为，为了适应国内外市场竞争，今后各行业对应用地球物理专业毕业生的需求，在数量上要有连续几年的供不应求，在素质上要不断提高。除对专业知识的要求外，对人才的创新能力、技术开发能力、继续学习能力、科学管理能力、外语水平等综合素质也要有较高的要求。（三）应用地球物理专业教育发展趋势历史上，应用

23、地球物理的发展主要体现在三个方面：（1）不断改进仪器性能和观测技术，提高数据采集精度；（2）不断改进数据处理和解释方法，提高信息处理、提取和解释的精度；（3）不断提出新的物理参数，扩大信息来源和信息量。21世纪在经济建设和可持续发展的战略框架下，应用地球物理面临着新的挑战和时代赋予的机遇，如对石油、天然气、煤炭以及煤层甲烷和水合物等能源勘探；对金、银、铜、铀等金属矿床的勘探。从各种物理场的变化，来认识环境变化过程，并进行监测，或对放射性、二氧化碳等有害物质进行快速测量，为环境保护提供背景场资料。为地震、火山喷发、滑坡和泥石流的发生提供预测和监测手段。作为高等学校要参加国内外科研攻关，更重要的是

24、培养高层次的应用地球物理人才，为中国地球物理的发展提供人才保证。专家研究认为，“科学技术发展到今天，越来越显示出科学技术化、技术科学化的趋势。当今和未来技术的主体是高度科学化的技术，而当今和未来的科学是高度技术化的科学5。应用地球物理的发展也是如此。应用地球物理技术的发展离不开地球物理学理论研究的进步，更需要数学、物理学、电子科学和计算机科学的最新成就。同样，地球物理学理论研究也不可能没有应用地球物理所提供的技术支持。应用地球物理教育的发展趋势应该是培养应用基础研究型和应用型复合性人才。四、应用地球物理专业现状和存在问题分析（一）国外专业划分与课程设置国外地球物理学本科教育的现状对我们发展应用

25、地球物理教育有一定的借鉴和启示意义。1、从国外学科划分看，没有地球物理学理科和地球物理学工科之分，一般都设置地球物理学学科专业。也有更宽泛的将行星、大气和地球物理学放在一起作为一个专业。从课程设置看，有如下特点：一是基础都比较宽；二是课程设置特色比较突出，很难找到课程设置完全相同或基本相同的培养方案；三是专业选修课数量多、覆盖的知识领域广、起点高；四是重视实验、实践等教学环节，学生动手能力强，注重创新能力的培养。2、国外教学方法与课时分配国外在教学方法上以启发式、讨论式方法为主，注重培养学生的自学能力、研究能力和表达能力。在课时分配上，教师讲授学时少，学生自学时间一般都比较多。3、国外的教师素

26、质和实践环节国外教师素质比较高，大学越是知名教授，越要给本科生和研究生上课，并担任本科生和研究生的毕业设计及论文的指导工作。学校注重与公司、企业之间的联合，学生在校期间就有机会接触生产实际问题，有效的解决了学校与用人单位的脱节问题。4、国外地球物理学教育对我们的启示从国外地球物理学教育的基本特征，我们可以得到以下几点启示：（1）在学习国外经验以改革我国高等教育的进程中,既要考虑政治、经济、文化等外部的要求,更要兼顾高等教育内部的规律;同时还要考虑到未来发展的需要和目前高等教育的实际现状。我国的应用地球物理教育的课程体系要深入进行改革，既要适应教育国际化的大趋势，又要适合中国高等教育发展的具体国

27、情。既要加快改革的步伐，又不能盲目的照搬国外的培养模式和课程体系。要在教育国际化的大背景下建立具有中国特色的教育模式和课程体系。（2）全面提高教师的素质是高等教育发展的关键所在。没有一支高水平的师资队伍，就不能有效的改革培养模式和培养方法，就无法实现培养目标，更谈不上培养创新人才。（3）加强理论与实践的结合，重视实践能力和创新能力的培养，需要有效的机制、良好的环境和必要的条件。重要的是真正实现教学、科研与生产的紧密结合。美国大学和企业合作的有利条件是:美国大企业意识到,美国经济的复苏取决于科学技术的发展,愿意资助高等教育。我国的大中型企业能否从他们科技开发基金中拿出一部分资金与专业对口的大学加

28、强长期合作,得到人才和科技资源的好处,从而增强企业的活力呢?这需要大学和企业双方都作出贡献。（二）应用地球物理专业目前存在的主要问题1、应用地球物理专业发展不平衡如前所述，1998年教育部颁布实施新修订的普通高等学校本科专业目录以后，应用地球物理专业在专业目录中已经不存在了。但是，由于上述的原因，即应用地球物理专家学者为了继续进行应用地球物理学科专业建设，同时也为了满足社会经济发展对应用地球物理专业人才的需要，国内各高校在不同的专业名称下培养着应用地球物理人才。近年来，由于应用地球物理专业人才出现供不应求的形势，又有一批高等学校新开设了应用地球物理专业（或专业方向）。这些因素的存在，使得应用地

29、球物理专业发展不平衡。地质类院校、石油类院校、煤矿类院校培养方案和课程体系相差较大；办学历史比较长的学校和新办该专业的学校在培养目标和课程体系也不平衡。需要进行认真的研究与规范。2、应用地球物理专业需要重新定位应用地球物理在1998年以前是一个具有发展前景的本科专业，1998年专业目录中被合并到勘查技术与工程专业。勘查技术与工程专业经过8年的教学实践，发现其专业名称已经完全不能适应学科发展的要求。“应用地球物理”是用物理学的原理，结合数学、计算机科学、电子科学的技术来研究地学的问题，包括了固体地球研究，也包括了地球各圈层（岩石圈、水圈、大气圈、生物圈等）相互作用的物理过程。从学科的性质来说，地

30、球物理学本身是一个交叉学科，具有前沿性、综合性的特点，应用地球物理是地球物理学学科的重要部分；从应用领域来说，应用地球物理的应用领域包括了资源（石油、天然气、煤、金属非金属矿产等）、工程、环境、军事、航空航天、城市建设等诸多领域。因此说，应用地球物理不是单纯的勘探技术，而是地球物理学这个学科专业的重要部分。3、教学条件有待进一步加强应用地球物理在教学实践中，培养出了一大批高素质的科技人才。同时由于长期以来教育经费投入的不足，原有实验教学设备老化，实验室用房紧张，图书资料的不足，影响到了教学质量的提高。应用地球物理最突出的特点是实践性强。在学习地球物理勘探理论知识的同时，需要将课堂内所学到的理论

31、知识与野外实际紧密结合，因此要求本专业有一定数量的实践性教学。由于办学经费的不足，各校的毕业实习经费人均在200300元左右，学生在校期间很少接触生产课题，同时，用于教学的仪器设备和实验条件远远落后于生产单位，这将严重影响实践性教学的效果，进而影响到人才培养的质量。4、师资队伍建设是一项紧迫的任务师资力量不足和师资队伍整体素质的提高，已经成为各类高校共同面临的问题，建设一支高素质的师资队伍是各类高校面临的共同任务。师资队伍建设在人才培养中的作用是人所共知的，人才流动是改善学缘结构，提高师资队伍素质的有效途径。然而，由于地域差异、所在地区经济发展的不平蘅，造成有些地区的教师只往外流不往里进的现象

32、比较突出，影响了师资队伍的结构与质量，此类问题需要引起重视并认真加以解决。5、教育观念和教学方法需要更新和改革教育要面向现代化、面向世界、面向未来，这是中国教育改革的总体方向。作为高等教育，要适应从“精英教育”向“素质教育”的转变，不断地更新教育观念，根据中国的国情和每个学校的特色，加强学生的创新意识和综合素质的培养，改革传统的工科培养模式，不断地更新教育教学理念，改革教学方法。如何更新教育教学理念，建立适合于中国国情的、具有本校特色的人才培养模式及相应的课程体系，是高等学校需要不断研究和解决的问题。五、应用地球物理学科专业今后5年的发展战略及政策建议 应用地球物理学科专业的发展，要尊重教育规律，适应科学技术和社会经济发展的需要，以培养高素质专门人才为根本任务，其具体的发展战略及政策建议如下：（一）应用地球物理学科专业发展方向应用地球物理学科专业发展要服务于国家科学技术和社会经济发展的需要。21世纪是科学技术迅猛发展和社会经济高速增长的世纪。人类要探索宇宙，挺进极地，更要研究所居住和生活的地球。人口、资源、环境仍然是人类生存所面临的重大课题