工程物探
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理论课教学大纲的格式
《 工程物探 》课程
教学大纲 （宋体二号 加粗）
课程代码 ： （宋体 小四号）
先修课程 ： 高等数学、地质学、岩土工程勘察、地震学基础
适用专业 ： 工程地震与勘察专业
开课部门 ： 地震科学系（部）
课程的地位、目的和任务（写明本课程的授课对象、课程性质（基础课、专业基础课、专业课、核心课）、在人才培养方案中的地位与作用；通过本课程的学习在知识和能力等方面应达到的目标。）
工程物探是工程地震与工程勘察专业的一门核心专业课程，属于必修课。这门课程是研究使用地震勘察和电法勘探，在地层中传播的规律和变化为主，增加了一些行之有效的新方法、新技术用以，查明地下地质结构、构造、地层分布为主，是为工程抗震、抗震地基勘察或找矿勘探服务的实用的地球物理勘探方法。
本课程主要学习人工地震勘察和电法勘探的基本原理、方法、技术及应用，它包括反射、折射、瞬态瑞利波等各种地震勘探方法勘察方法，电法勘探中的电阻率法、自然电场法、电磁法。此外，还包括?岩土工程勘察??地震安全性评价?中经常使用的剪切波速测井和常时微动的观测等方法。磁法、重力勘探由于工程勘察中使用较少故未列入。
毕业后，使学生掌握工程物探的基本原理和现场的采集方法，简单资料处理、解释方法及工程地震勘察报告的编写。为毕业后，为从事地震安全性评价、浅层工程地震勘察、水文工程地质勘察、奠定良好的基础。还可以为资源矿产地球物理勘探外业工作，培养一部分技术人员。
二、课程与相关课程的联系与分工 （宋体 四号 加粗）
写明本课程的先修课及后续课,提出本课程在教学内容及教学环节等方面与相关课程的联系与分工。（宋体 小四号）
工程物探，是综合性很强的一门多学科集合体，它以地球物理勘探和地震学有关的问题为研究对象，以?地质学基础?、?工程地质学基础??土力学基础?、?岩土工程勘察?等为专业基础课程，还应该包括?高等数学?、?计算机基础?、《工程力学》等基础课程。
的在学习本课程之前，首先应该学习《地震学基础》、《高等数学》《电磁场论》、《频谱分析》《地质学基础》、《岩土工程勘察》、《计算机基础》等课程。《地震学
基础》、《频谱分析》等课程是为学生打下地震勘探、宏观地震学的基础，《地震学基础》、《岩土工程勘察》是必不可少的工程物探的工程地质基础课程，工程地震勘察、电法勘探的资料解释就是建立在地质学、岩土工程勘察的基础之上。《高等数学》、《计算机基础》为地震资料的采集、分析、处理解释奠定必要的基础。《电磁场论》是学习各种电磁方法的基础知识。本课程结束后，学生可以从事各种工程地震勘察和电法勘探及相关物探方法专业的课程设计、毕业实习。
三、教学内容与基本要求 （宋体 四号 加粗）
（一）教学内容（按照章、节、目写明本课程的主要内容、重点与难点及基本要求）
绪论 前言
第一章 工程地震勘探的一些基本概念
§1.1地震介质和均匀介质中的地震波
§1.2波的形成和传播特征
§1.3工程物探的地震地质学基础
本章重点：介绍地震波场论理论中关于地震介质的基本概念，地震波的形成和传播特征，与工程物探有关的浅层地震地质基础和基本概念。
本章难点：如何使用工程物探方法把地质介质模型和地震介质模型统一起来。
基本要求：掌握均匀介质和简化的理想弹性的地震模型的概念，掌握纵横波质点振动的特点传播的基本规律，与工程物探关系密切的浅层工程地质环境和条件。
第二章 反射波法
§2.1在两层均匀介质中传播的直达波和反射波
§2.2单层倾斜平界面的时距方程与理论时距曲线
§2.3水平层状介质的反射波时距方程和时距曲线
§2.4较复杂地质条件下的时距曲线
§2.5-1反射波法现场工作方法和技术（1）
§2.5-2反射波法现场工作方法与技术（2）
§2.6-1共反射点水平多次叠加技术
§2.6-2共反射点的多次叠加效应
§2.7多次叠加的观测系统
§2.8-1地震资料的数字处理简介
§2.8-2 资料处理基本流程
§2.8-3 谱分析与滤波
§2.8-3 速度分析与叠加
§2.8-4 关于静`校正、偏移归位及其它处理
本章重点：按照地震波在各种介质中的传播规律，使用波动方程和时距曲线，演示了反射波在均匀和非均匀介质中传播的的运动学特征，介绍了工程勘察使用反射波法现场的工作方法和技术。重点讲解了共反射点水平多次叠加技术的原理方法现场数据采集和资料处理方法和程序。
本章难点：怎样建立时距曲线的数学特征与各种地质模型的正演的内在关系，是学习反射波传播的的运动学特征的关键。共反射点水平多次叠加技术的原理、方法和现场采集。反射波地震资料的数字分析、处理和解释方法。
基本要求：基本掌握各种地质模
型对应的反射波的时距曲线的特征，重点掌握共反射点水平多次叠加技术的采集、处理、解释的三个基本环节。掌握反射波资料处理的原理、流程、方法。
第三章 折射波法
§3.1-1折射波的产生和水平层状时距曲线的特征
§3.1-2 倾斜层状介质的折射波时距曲线的特征
§3.1-3各种复杂地质条件下的折射波时距曲线的特征
§3.2折射波的现场工作方法与技术
§3.3 折射波的解释方法
本章重点：折射波的时距曲线的特征和折射波现场工作的观测系统。
本章难点：折射波的时距曲线的系统参数与反射波的差别，资料解释原理、方法。
基本要求：了解折射波的产生条件，时距曲线的基本特征、资料解释方法和折射波法在水文地质和工程地质勘察方面的运用。
第四章 面波勘察方法与技术
§4.1 瑞利波的性质和传播特征
§4.2 层状介质中的瑞利波频散曲线
§4.3瑞利波资料整理与解释、面波在工程勘察中的应用
本章重点：瑞利波的产生，瞬态瑞利波勘察的基本原理。瑞利波频散的基本概念，各种地质模型的瑞利波频散曲线的变化特征，基本了解瑞利波频散曲线的定性、定量解释方法。瞬态瑞利波勘察在工程勘察和其它方面的应用。
本章难点：瑞利波能够进行工程地震勘察的基本特性，瑞利波频散概念及其应用。瑞利波频散曲线的定性、定量解释方法。
基本要求：掌握瞬态瑞利波勘察的基本原理，了解掌握瞬态瑞利波现场工作方法技术，瞬态瑞利波勘察在工程勘察中的应用。
第五章 长时微动测试方法、原理及应用
§5.1 常时微动的基本概念测试的基本方法、原理
§5.2 常时微动的资料解释
本章重点：了解地脉动产生的机制、分类及振动性质特征，重点掌握常时微动的现场观测方法技术，基本了解场地地震的基本周期、地震卓越周期、常时微动的卓越周期、场地设计特征周期的基本概念，了解微动的研究方法。
本章难点：地脉动产生的原因，振动性质和特征，场地四种周期概念，常时微动的研究方法。
基本要求：了解微动的基本性质和特征，常时微动的研究方法。了解四种“场地周期”的基本概念，初步掌握常时微动的现场工作、技术。
第六章 剪切波速检层法原理及应用
§6.1 波速测试的原理
§6.2 剪切波现场测试方法、技术
§6.3 常时微动、波速测井的应用
本章重点：了解波速测试的基本原理，掌握剪切波测井使用的仪器设备，现场操作、使用方法技术。重点掌握使用剪切波测井对给地基分类的标准，剪切波测井在工程地震工程勘察方面的应用。
本章难点：波速测
试的基本原理, 剪切波测井资料的整理、分析、处理方法技术，现场资料采集的方法技术。
基本要求：基本掌握波速测井的原理、方法，资料处理的方法技术，了解波速测井使用的仪器设备和现场操作技术。
第七章 电法勘探
§7.1-1岩土介质的电阻率
§7.1-2大地电阻率的测定
§7.1-3电阻率法的物理实质
§7.2电阻率法介绍
§7.3电法勘探的分类
§7.4-1电测深法
§7.4-2 自然电场法
§7.4-3激发极化法
§7.4-4地质雷达法
本章重点：岩石电阻率基本概念和电阻率法物理实质，学习掌握电法的分类和勘探原理。
本章难点：电法勘探以岩、矿物之间的介电常数的典型差异为基础的各种物探方法的基本理论。各种电法勘探适用的地球物理场的特征。
基本要求：掌握电法勘探的实质，以电阻率法为样板、基础，对各类电法勘探方法进行介绍，基本了解目前工程勘察使用较多的高密度电法、电测深、地质雷达法的应用。
第八章 声波和超声波探测
§8.1 概述、基本原理、工作方法
§8.2在工程地质勘察中的应用，声波测井
本章重点：了解声波和超声波探测的基本原理，及工作方法。
本章难点：电声换能器的工作原理
基本要求：学习声波和超声波探测在工程地质勘察中的应用
（二） 基本要求
1、理论知识要求：基本了解工程物探的基本原理，通过学习地震波传播的基本理论和各种地球物理场的学习，掌握工程物探的反射波法、折射波法、瞬态面波法、波速测井、脉动测试。基本了解目前工程勘察使用较多的高密度电法、电测深、地质雷达法的应用等方法。
2、能力、技能要求：基本了解地震勘察外业和内业的设计施工、现场采集、简单资料分析、处理各项工作。掌握一定的从事工程地震勘察和矿产勘探各项工作的基本能力。初步掌握各类目的工程勘察、地震安全性评价、各类建筑地基选址勘察的各种物探方法。
3、素质要求：工程物探是一门综合性强，理论教学和实践教学联系密切的专业课程。并要求学生应该具备一定的基础知识、认真的学习态度和不畏艰苦的精神,掌握工程物探的资料采集、处理、解释三个基本环节。为了配合课堂教学，提高理论教学的实效，本课程安排了两周实训（室内、外各一周），对于提高学生的综合素质，培养学生的实际动手操作能力、独立思考能力、和团队精神，都具有非常重要的作用。
课程学时分配（以章节为单位） （宋体 四号 加粗）
教学内容
学时分配
合计
讲课
实验
上机
讨论/习题
前言、绪论
第一章 工程地震勘探的一些基本概念
§1.1-1地震介质和均匀介质中的地震波
§1.1-2波的形成和传播特征
§1.1-3工程勘察的地震地质学基础
2
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第二章 反射波法
§2.1两层均匀介质中传播的直达波和反射波
§2.2单层倾斜平界面时距方程与时距曲线
§2.3水平层状介质的波时距方程和理论时距曲线 § §2.4较复杂地质条件下的时距曲线
§2.5-1反射波法现场工作方法和技术（1）
§2.5-2反射波法现场工作方法与技术（2）
§2.6-1共反射点水平多次叠加技术（1）
§2.6-2共反射点水平多次叠加技术（2）
§2.7多次叠加的观测系统
§2.8-1地震资料的基本处理流程
§2.8-3频谱分析与滤波
§2.8-4速度分析与叠加
§2.8-4关于校正、偏移归位及其它处理
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16＋12＝28
第三章 折射波法
§3.1-1折射波产生和水平层状时距曲线特征
§3.1-2 倾斜层状介质时距曲线的特征
§3.1-3各种复杂地质条件下的时距曲线的特征
§3.2折射波的现场工作方法与技术
§3.3折射波的解释方法
2
2
2
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第四章 面波勘察方法与技术
§4.1 瑞利波的性质和传播特征
§4.2 层状介质中的瑞利波频散曲线
§4.3 瑞利波勘察原理及现场工作方法
§4.4 瑞利波资料整理与解释
2
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第五章 长时微动测试方法及应用
§5.1 常时微动的基本概念
§5.2 测试的基本方法、原理
§5.3常时微动测试结果分析与资料整理
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第六章剪切波速检层法原理及应用
§6.1 波速测试的原理
§6.2 剪切波现场测试方法
§6.3 波速测井的应用
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第七章 电法勘探
§7.1-1岩土介质的电阻率
§7.1-2 大地电阻率的测定
§7.1-3电阻率法的物理实质
§7.2-1电阻率法介绍
§7.3-1电法勘探的分类
§7.4各类电法勘探方法简单介绍
§7.4-1、电测深法
§7.4-2充电法
§7.4-3自然电场法
§7.4-4激发极化法
§7.4-5交变电磁场法
§7.4-6地质雷达法
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第八章 声波和超声波探测
§8.1 概述、基本原理、工作方法
§8.2在工程地质勘察中的应用，声波测井
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（一） 课程实训安排：
一、一周外业实训：
实训一：工程地震勘察及展开排列方法
的认识实习
一、 实训目的
1） 了解工程地震勘察的全过程。
2） 初步了解工程地震勘察的原理、过程、方法。
3） 参观工程地震勘探使用的各种仪器以及附加设备。
4） 观察工程地震勘察的现场工作、条件、环境。
5） 了解展开排列的工作方法和使用。
二、实训学时 4~6个学时。
三、实训内容
（1） 参观、介绍仪器设备：了解工程勘查使用的地震仪、检波器、电缆、震源及辅助设备。。
（2） 进行两个方向的展开排列观测，并留下地震记录波形。
（3） 了解基本工作原理和现场施工观测系统布置的过程。
（4） 能够看得到：地震记录的原始图形。对于工程地震勘察的全部过程，要求有一个初步的认识。
（5）对工程勘探的场地的人文、自然环境有初步认识。
四、实训要求：
（1）认真预习实训大纲。
（2）遵守实训纪律，创造良好的实训氛围、环境。
（3）按要求步骤进行实训、注意安全、文明施工。
（4）写一篇实训日志，
实训二： 24道六次叠加的现场工作方法和资料采集
一、实训目的：
1）了解六次叠加的勘察的原理。
2）初步了解掌握24道仪器六次叠加的观测系统、测线设计方法，
3）认识、熟悉叠加观测系统使用的仪器、附加设备。
4）初步了解、掌握现场工作方法、工程地震勘察的全过程。
二、实训时间：6~8学时
三、实训内容：（每15个人一大组）
1）组长、科代表了解每个人的准备情况。工作须要根据具体情况把人员分为两大组：A 震源组 B 大小线布置安插组 记录人员固定两人，A、B两组可以根据其情况进行 交替，其它人可以在仪器记录点，轮流进行仪器操作练习和观察记录波形。
2）计算、设计80米长度的24道六次叠加剖面的各种施工因素：叠加段长度S、叠加段数m、测线长度、激发点数Mp。
3）复习多次叠加的基本原理、概念，了解24道六次叠加的地面个道和地下各个反射点相对的位置关系。
4）熟悉使用的各种设备，初步掌握叠加电缆的使用方法和注意事项。
5）科代表和组长领导两个组按施工因素进行工作。出工前准备好施工所用的一切设备。
6）24道六次叠加现场施工使用仪器及设备：
（1）SRS 24道工程地震仪。（2）38HZ 检波器（30个）（3）6段叠加大线、一段加长线（4）垫板、带有锤击开关的大锤、信号电缆。（5）两块电源。
四、实训要求：（每组15人左右）
1）认真预习实训大纲。
2）遵守实训时
间（两次实训一天完成），。中午吃饭30~40分钟，克服施工中的各种艰苦、完成实训施工的工作。
3）遵守纪律，要安全文明施工。
4）科代表、组长、操作员收工后立即把资料整理拷贝。
5）要坚持书写实训日誌。
实训三 地基长时微动现场测试与分析
一、实训目的：
（1）掌握地基长时微动现场测试方法和仪器的操作使用。
（2）了解长时微动使用的仪器设备。
（3）对测试数据进行分析并按照规范大致确定地基土的类别
二、实训学时：4~6个学时
三、实训内容：
（1）测量实训基地 常时微动。
（2）使用RSM-FD24智能工程测试仪，三分向的拾振器(CDJ S-2c)进行观测。便携式直流12V电源。信号线和U盘等辅助设备。
（3）按长时微动现场测步骤，注意环境对长时微动观测的影响。
（4）结合测井观测结果对地基类别进行评价。
四、实训要求：
（1）学习有关有关地基长时微动现场测试规范。实训中要按测试规范要求的标准进行。规范见附件。
（2）每15人左右为一组。
（3）按要求对地基进行长时微动现场测试。
实训四 剪切波速测井的测试
一、实训目的：
（1） 掌握剪切波速测井的工作原理、测试方法。
（2） 初步掌握测井仪器的操作、使用。
（3） 能够判断记录波形是否合格，如何补救。
（4） 初步掌握测井的现场施工方法和步骤。
二、实训学时：6～个学时。
三、实训内容：
（1）按要求把测井仪、井下摆、震源、电源准备好，并联结。
（2）按操作要求，设置场地、采集、记录等各种参数。设置完成后开始测井 。
（3）注意并观测测井附近的干扰源和噪声背景，随时调整测井工作。
（4）操作仪器应该注意和井口提摆和激发敲板工作之间的配合、协调。
四、实训要求：
（1） 每组15人，分成三个小组，分别进行记录、井口、震源板的工作，完成10个测点的记录然后再进行交换。
（2） 每个人都应该了解好激发效果、步骤。
（3） 掌握测井资料的初步处理方法、步骤。
（4） 完成测井任务后，对三方向井下摆进行清理。用清水把电缆和钢丝绳上粘得粘泥洗干净，把电缆屡放好，用绳捆好放回库房`。
（5） 测井工作由组长协调。
实训五 瞬态面波的现场采集
1、实训目的：
（1）了解瞬态面波的现场采集的基本原理。
（2）基本了解瞬态面波的现场采集的现场工作方法、技术。
（3）了解瞬态面波的现场采集使用的仪器设备的连接、调试、操作。
（4）学了解瞬态面波现场
采集使用的观测系统。
2、实训学时：4~6学时
3、实训内容：
（1）了解瞬态面波测试使用的仪器设备、整套仪器的连接。
（2）学习资料采集的方法和仪器的操作程序。
（3）熟悉瞬态面波现场采集使用的观测系统，包括偏移距、道间距等工作参数的的选择。
（4）了解瞬态面波频散曲线的分析方法。
（5）采集十个瞬态面波点的记录资料，以备分析、解释使用。
4、实训要求：
（1）每组十五人，组长在教师的辅导下，组织全组瞬态面波测试工作。
（2）15人分成三组，分别进行震源、检波器的安置、地震仪器操作三项工作，并定时更换。
（3）学习、了解瞬态面波资料的分析、处理软件的操作、使用。
（4）写一篇实训日誌。
二、一周计算机内业实训：
1、实训目的：学习csp反射波资料处理的操作使用方法，并对外业实训所采集的六次叠加的记录资料进行处理，提取速度、滤波的基本参数，形成地震剖面，进行分析解释，编写地震勘察报告。
2、实训学时：24个学时 地点 计算机房。
3、实训内容：
（1）使用设备、仪器：计算机、反射波CSP处理软件、U盘、现场采集的CSP共炮点记录（29~30张）软件操作手册、实训大纲。
（2）使用预处理程序RCDEDTV.exe将所采集的CSP共炮点记录，变成符合下一步资料处理的合格文件，因此要求对每张记录进行道间均衡、反极性、切初至、切除面波、剔除坏死道等项。预处理程序，需用时间4~6个学时完成30张记录文件的基本处理。
（3）使用滤波处理程序RCDPRCV.exe ,对预处理后的文件进行滤波处理，以提高有效波的信噪比。滤波处理包括对反射波的地震道的谱分析，确定反射波的主频、带宽等滤波参数、并选定滤波器类型。使用滤波器自动批处理的方式，对预处理后的文件进行滤波处理。1、2两步可按实际资料情况自己选择。预处理后将文件改变名称保存，为下一步处理使用。滤波处理程序，需用时间4~6个学时。
（4）使用自动批处理文件CDPGATV.exe 对滤波后的文件进行抽道集，把CSP共炮点记录方式转变成共反射点CDP的方式， 并改变文件名存盘，以备叠加使用。CDP文件数目要比CSP多几张。
（5）使用CDPSTKV.exe 进行速度分析和速度参数的提取和形成叠加剖面。这个程序包括速度分析、动校正叠加、地震剖面显示。速度分析有以下几种方法：
A手动分析：使用CSP共炮点记录中经过预处理和滤波后的干扰小同相轴比较清晰的几个文件，用手动P、Z定位描出同相轴的到达时间（或者最大振幅），程序自动
算出同相轴代表的地层以上界面的视速度、回归系数、回声时间t0 、界面深度h等有关数据。
B 使用已设计好的分析程序，选定分析窗口（对称道、分析宽度、时间长度等参数）对记录进行自动速度分析，把分析结果列表显示，同相轴并可以和表中的结果一一对应，若不满意可以调整分析窗口重新分析，直到拾取的同相轴数目达到满意为止。
C 使用恒速和变速对CSP的记录进行动校正，然后观测同相轴是否被拉平 ，同相轴被拉平时设定的速度即可以认定为反界面的速度。
D 使用叠加效果判定速度。可使用恒速和变速的两种方法确定速度。使用一组预先设置好了并且比较接近真实速度的值进行动校正和六次叠加，观察使用每一种速度的叠加效果，根据叠加后同相轴的强度和延伸状态变化对比情况，把动校正后叠加效果最佳的速度数据，就作为叠加速度。在使用Vn= V1+nΔV的恒速动校正衡量叠加效果确定速度V时，步长ΔV不应太大，一般不应超过50 m / s 。 对每个同相轴进行上述试验，可以得到不同深度的同相轴所对应的界面的速度表。使用速度表进行动校正叠加，就得到一张合格的时间剖面。抽道集、速度分析、叠加剖面程序需用6~8个学时。
（6）进行修饰处理： 对剖面不满意之处可以进行各种修饰处理，以得到较好的剖面。 需用2~4个学时
4、实训要求：
编写地震勘察实训报告，报告内容包括以下几部分
（1）实训名称：使用反射波六次叠加法，进行工程地震勘察的资料处理和解释。
（2）场地及地震、地质概况。
（3）反射波六次叠加的工作方法、原理和测线布置、各种`参数的设置与选取、资料采集过程。
（4）资料处理过程及各种参数的选择和提取。
（5）剖面的资料解释：
a、 根据同相轴确定地层分层，列表，确定各个地层的均方根速度。
b、使用迪克斯公式，把Va 速度转换成平均速度。
c、使用公式进行时—深转换，求出所分地层界面的深度。
d、描述地层、界面在测线方向上的延续变化状态。
E、分析时间剖面有无构造和断层等地质现象。
（6）实训日誌：每个人至少四篇。
（7）上机结束后，三天之内，交工程地震勘察实训报告。
一、 教材与教参 （宋体 四号 加粗）
教材 ： 《工程与环境物探教程》 （宋体 小四）
作者 ： 雷宛 肖宏跃 邓一谦 （宋体 小四）
出版社： 地质出版社 （宋体 小四）
主要参考书：
1. 地震勘探原理 陆基孟 石油大学出版社 1993.1
2 工程与环境地质勘探技术 王俊茹等
人 地质出版社 2001
3. 应用地球物理教程 何礁登 熊维纲 地质出版社 1991.10
4.工程与环境物探教程 陈仲候等人 地质出版社 1993.9
5.瑞利波勘探 杨成林等 地质出版社 1993.6
6.工程与环境物探新方法新技术 王兴泰 地质出版社 1996.12
7.工程地震勘察方法 陈宏林 地震出版社 1998.8
8.中华人民共和国建设部《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001），
中国记者关于出版社，2002。
……………
二、 教学方法与考核方式 （宋体 四号 加粗）
写明课程采用的主要教学方法、手段和考核的形式。（或考核改革思路） （宋体 小四）
工程地震勘察课程由理论教学和实践接下来两部分构成，其中理论教学占80学时，6学分；实践课教学48学时，4学分。理论教学采用闭卷考试方式进行考核，卷面分数满分100分，试卷采用集体阅卷。实践教学采用考察方式进行考核，主要依据学生实践课的表现、动手操作能力和实训报告成绩。
以上考察考核都将参照学生上课出勤率及作业完成情况，具体办法按照防灾科技学院教务处规定统一规定，对于缺课达到总学时1/5的学生取消考试资格。
版权所有：防灾科技学院 技术支持：湖北华秦教育软件技术有限公司 [返回顶部]