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2012年度省级精品课程建设项目申报书（本科）推荐单位长安大学课程学校长安大学课程名称地球物理反演概论课程类型□公共基础课□√专业基础课□专业课□其他所属一级学科名称地质资源与地质工程所属二级学科名称地球探测与信息技术课程负责人李庆春填报日期2012年10月31日陕西省教育厅制二○一二年九月填写要求一、以word文档格式如实填写各项。二、表格文本中外文名词第一次出现时，要写清全称和缩写，再次出现时可以使用缩写。三、有可能涉密和不宜大范围公开的内容不可作为申报内容填写。四、课程团队的每个成员都须在“2．课程团队”表格中签字。五、“8．承诺与责任”需要课程负责人本人签字，课程建设学校盖章。-1-1．课程负责人情况课程负责人李庆春性别男出生年月1961.12最终学历研究生专业技术职务教授学位博士行政职务副院长所在院系地质工程与测绘学院通信地址（邮编）陕西省西安市雁塔路126号长安大学地测学院（710054）研究方向多分量地震勘探及多尺度地球物理信号分析基本情况是否曾获省级精品课程称号否曾获省级精品课程称号年份原省级精品课程负责人教学情况·近三年来讲授本课程情况：地球物理反演概论，本科（地球物理学专业），4学时/周，40学时，3届，100人；·近五年来讲授的主要课程：①地球物理专业概论，本科（地球物理学、勘查技术与工程专业），4学时/周，30学时，5届，560人；②地球物理正反演理论，硕士，4学时/周，60学时，5届，120人；③地球物理进展，硕士，4学时/周，40学时，3届，80人；④地球物理勘查理论与方法，博士，4学时/周，60学时，3届，4人；⑤地球物理数值模拟，博士，4学时/周，40学时，3届，3人。·承担毕业论文、毕业设计：每年指导本科毕业设计（论文）4-7人，3届，16人。·主持教学研究课题①地球物理学专业人才培养模式及培养方案的改革研究与实践，长安大学教学研究课题，2002-2005；②本科教学质量监控与评价“三位一体”运行模式研究与实践，长安大学教学研究课题，2006-2009。·教学研究论文：①李庆春，王卫东，刘国华等.地球物理学专业人才培养模式及培养方案的改革研究与实践[A].地学工科高等教育改革理论与实践，2006：13-17②邵广周，李庆春.“地球物理反演概论”精品课中的多媒体教学[A].地学工科高等教育改革理论与实践，2006：190-193-2-学术研究·教学成果奖：地球物理学专业人才培养模式及培养方案的改革研究与实践，2007年，长安大学教学成果一等奖，李庆春，王卫东，刘国华，邱之云。·近五年承担的学术研究课题：①金属矿多波多分量地震处理解释新技术、新方法(2007AA06Z103)，国家863计划A类课题，2007-2011，主持人；②西部地区公路下伏地质缺陷的精细探测与高精度解释技术研究（200731881262），交通部西部交通建设项目，2007-2011，主持人；③浅层地质缺陷立体探测的特殊地震方法(20070710001)，教育部博士点基金课题，2008-2010，主持人；④反射地震面波提取与浅层结构探测技术（2005AA615010），国家863计划A类课题，2005-2006，主持人；⑤矿集区地震勘查成像方法研究，教育部博士点基金（优先领域）课题，2013-2015，主持人。·在国内外公开发行刊物上发表的学术论文：[1]QingchunLi,JianweiChenetal..HighresolutionRadonTransformandwavefieldseparation[M].GeophysicalSolutionsforEnvironmentandEngineering,Volume1,pp190～195,SciencePressUSAInc.,2006.（ISTP检索）[2]罗维斌，李庆春等.编码电磁测深[J].地球物理学报，2012,55(1)：341-349(SCI检索)[3]MaJianqing,LiQingchun.SurfaceWaveSuppressionwithJointSTransformandTTTransform[J].EarthandPlanetaryScience,2011(3):246～252（EI检索）[4]Baoqianzong,Liqingchun.Translationinvariantdenoisingusingneighbouringcurveletcoefficients[A].20113rdInternationalWorkshoponIntelligentSystemsandApplications[C],ISA2011–Proceedings.May,2011,536～538（EI检索）[5]邵广周，李庆春.联合应用p-τ变换法和相移法提取面波频散曲线[J].石油地球物理勘探,2010,45(6),836-840（EI检索）·获得的学术研究表彰/奖励：①陕西省科学技术二等奖，第1获奖人，海上多波地震资料处理系统研制与解释方法研究，2003年。②陕西省科学技术二等奖，第2获奖人，井地联合多分量地震勘探方法研究，2004年。③中国煤炭工业科学技术二等奖，第7获奖人，矿井超前探测仪研制及探测方法研究，2007年。④陕西省科学技术二等奖，第5获奖人，老矿区深部煤炭资源井下综合勘探技术及装备研究，2011年。-3-2．课程团队姓名性别出生年月专业技术职务学科专业在本课程中承担的工作签字李庆春男1961.12教授地球物理课程负责人、广义线性反演邵广周男1977.03副教授地球物理非线性反演、最优化包乾宗男1972.07讲师地球物理BG理论，评价准则王玉贵男1962.08工程师电子技术实验教学课程团队结构马见青男1984.08讲师地球物理助课、实验课程团队整体素质及青年教师培养教学队伍含教授1人、副教授1人、讲师2人、工程师1人。5人中4人获得博士学位。队伍的年龄28-50岁，平均40岁。辅导/实验教师与学生的比例为1：5。主要成员长年活跃在本科教学第一线，每人平均每年承担2门以上的课程，并参与指导生产实习、毕业设计等，教学效果良好，年终考核均为合格以上（部分为优秀）。队伍中目前有1名青年助教，在课程执行过程中逐步吸纳青年骨干教师，以实现青年教师的滚动培养。教学改革与研究（1）负责“地球物理反演概论”校级精品课程和双语课程的建设，已连续开设近10年时间，每年授课人数约140人，目前已有3个视频录像上网，面向社会开放，得到同行专家及学生的广泛认可与好评，为学生后续学习重磁力勘探、电法勘探及地震学方法的反问题求解奠定了十分重要的理论基础。（2）主持完成长安大学教育教学研究项目“地球物理学专业人才培养模式及培养方案的改革研究与实践”。对我校“地球物理学（理学）”及“勘查技术与工程（工学）”两个相近专业的培养方案、培养模式、质量监控与跟踪、以及就业去向等问题进行了调查、分析和研究。在学科骨干充分讨论的基础上，修该制定了更为合理的、面向国民经济建设实际的培养方案。（3）在课堂教学中，将注重从每一节课入手，从每一个具体问题入手，从学生的角度思考教案的制作和授课形式。对需要占用课堂较多时间的图形及非推理性的问题，如立体模型、应用实例图、结论性概括总结等，制作了多媒体配合教学，把传统授课形式和现代化手段相结合，努力使学生既掌握理论与专业知识，又学到科学的思维方式方法。（4）在授课内容上，注意及时添加本领域最新研究成果及应用情况，持续追踪近10年的SEG年会文集及学报，是学生能够接触学科前沿问题，引导、开发学生的自主创新能力，取得了良好的教学效果。-4-3．课程建设详细介绍课程持续建设和更新情况：本课程是地球物理学和勘查技术与工程专业本科生的必修课程，通过本课程的学习，将使学生对地球物理学工作目标的实现加深理解和认识，对反（演）问题的本质、过程、难点和意义进一步明确，从而为下一步学习专业知识及开展实际工作奠定专业基础。通过本课程的学习，使学生对地球物理反问题有一个整体的认识，并初步掌握常用的反演算法。对后续学习重磁力勘探、电法勘探及地震学方法的反问题求解将奠定十分重要的理论基础。本课程面向我校地球物理学及勘查技术与工程两个本科专业4个班的学生开设，自2000年设立以来，已连续开设10余年时间，每年授课人数约140人，2004年本课程被评为长安大学校级精品课程，目前已有3个视频录像及全部多媒体教案上网，面向社会开放，得到同行专家及学生的广泛认可与好评。在课程教材建设方面，虽然中国地质大学、北京大学、中国科技大学均出版了相应教材，但教材内容各有侧重或版本较老或为研究生教材。鉴于上述原因，课程团队于2011年立项，计划编写一本内容全面、结构合理、适合本科生的教材。目前主要章节内容初稿已经完成，计划2013年底正式出版。-5-4．课程内容课程的内容、结构、知识点、课时等方面的组织安排：本课程的讲授，将结合地球物理学的一般原理，在学生熟悉或已掌握相关地球物理正演问题的基础上，讲授地球物理反演的基本理论和方法，重点包括：（1）正反演问题的概述（绪论），地球物理反演问题的一般理论，模型空间，数据空间，零空间，解的存在性、惟一性、稳定性，适定与不适定问题，解反问题的算法基础（复习）。要求学生了解课程的地位、研究内容及所解决的问题；对地球物理正反演问题有概括的了解，建立一般概念，明确其数学表达形式，解的存在性、惟一性和稳定性评价等问题。建立模型空间和数据空间的概念及其相互映射关系。掌握定解问题的含义和适定性，理解不适定问题的内涵。（4学时）。（2）线性反演理论及方法，长度的概念，模型构制，解的非惟一性，稳定性和结果评价，参数化模型的最小长度解。要求学生掌握最小二乘、阻尼最小二乘解、最小长度解及其矩阵表示；掌握常定问题、超定问题、亚定问题、混定问题的求解方法；学会先验信息的应用。（6学时）。（3）广义线性反演，广义逆矩阵，广义逆的求解方法，数据分辨矩阵，模型分辨矩阵，协方差矩阵，最佳折衷解。要求学生学习解地球物理反问题的基本数值方法，掌握广义逆理论这一基本武器，深入理解广义逆矩阵；掌握QR分解法和奇异值分解法的主要步骤及实现过程；明确数据分辨矩阵、模型分辨矩阵、协方差矩阵的意义并掌握其计算方法；熟悉分辨和协方差的优度度量与折衷（评价）准则、展布函数、折衷曲线等。（8学时）。（4）Backus-Gilbert反演理论，连续介质反演理论，BG线性评价。要求学生掌握最小模型、最平缓模型、最光滑模型的概念；掌握脉冲度评价准、展布准则及折衷准则及相应的处理方法。（6学时）。（5）非线性反演方法，非线性问题的线性化，最优化法，阻尼最小二乘法，模拟退火算法，人工神经网络法，遗传算法。要求学生掌握非线性问题的线性化方法及模拟退火算法、人工神经网络法、遗传算法等非线性反演方法的工作原理、基本思想及工作过程。（10学时）。（6）地球物理反演实验（6学时，自编软件）。①奇异值分解法计算广义逆。在计算机上实现奇异值分解法计算广义逆。实现广义逆法解线性最小二乘问题。②迭代法求解地震层析成像问题。在计算机上实现Levenberg-Marquardt反演算法，理解迭代反演算法的基本思想。③用神经网络算法求解曲线拟合问题。要求读懂老师提供的程序，理解神经网络算法的基本思想。-6-5．课程资源资源特色（1）在教材使用与建设方面主干教材选用中国地质大学“211”工程建设重点资助系列教材《地球物理反演基本理论与应用方法》（姚姚主编，中国地质大学出版社，2002）。同时增补讲授自编教材《数字信号分析与处理》（朱光明，李庆春等编著，陕西人民教育出版社，2003）中地球物理参数提取的数学基础一章的部分内容。（2）扩充性资料作为主要参考书，推荐学生参考①《地球物理反演理论》（王家映编著，高等教育出版社，2002，教育部研究生办公室推荐）；②《地球物理反演问题》（傅淑芳等编著，地震出版社，1998）；③《反演理论及其应用》（徐果明编著，地震出版社，2003）。此外，还将临时收集当年SEG年会文集相关反演成果予以介绍。（