“海洋调查技术与方法”课堂教学改革探讨.pdf

1372023 年/第 18 期/6 月课程教学“海洋调查技术与方法”课堂教学改革探讨肖军1，朱蓓2*，姜涛1，刘占红1（1.中国地质大学海洋学院海洋科学系湖北武汉430074；2.中国地质大学期刊社湖北武汉430074）摘要“海洋调查技术与方法”是涉海类高校最重要的专业主干课之一，是进行海洋科学研究及其人才培养的必要途径。文章结合笔者多年来在一课程授课过程中的切身经验，在明确课程性质与教学目标的基础上，提倡STS的教学理念，对课程的教学内容进行适当调整，采用板书、实物演示和多媒体相结合的多种教学手段；同时，鼓励对比式、联系式、问题驱动式等多种教学方法的相互配合与灵活使用。上述改革措施取得了良好的实效，值得借鉴与进一步探讨。关键词海洋科学；海洋调查技术与方法；教学改革中图分类号：G424文献标识码：ADOI:10.16400/ki.kjdk.2023.18.042Discussion on Class Teaching Reforms of the Course Technologyand Methods of Marine SurveyXIAO Jun1,ZHU Bei2,JIANG Tao1,LIU Zhanhong1(1.College of Marine Science and Technology,China University of Geosciences,Wuhan,Hubei 430074;2.Department of Journal Publication,China University of Geosciences,Wuhan,Hubei 430074)AbstractMarine survey technology and methods is one of the most important professional backbone courses inmarine related universities,and is a necessary pathway for conducting marine scientific research and talent cultivation.The article combines the authors personal experience in teachinga course formany years,andonthe basisofclarifyingthe nature of the course and teaching objectives,advocates the teaching concept of STS,adjusts the teaching content ofthe course appropriately,and adopts various teaching methods that combine blackboard writing,physicaldemonstrations,and multimedia;At the same time,encourage the coordination and flexible use of various teachingmethods such as contrastive,relational,and problem driven.The above reform measures have achieved good resultsand are worth learning from and further exploring.Keywordsmarine science;marine survey technology and methods;teaching reform“海洋调查技术与方法”是中国地质大学（武汉）（以下简称“我校”）面向海洋科学本科专业开设的一门主干必修课。它是用各种仪器设备直接或间接地对海洋的物理学、化学、生物学、地质学及其他海洋状况进行调查研究的手段1。通过海洋调查的科学活动，获取海洋要素资料，揭示并阐明其时空分布和变化规律，可为海洋科学研究、海洋资源开发、海洋工程建设、航海安全保证、海洋环境保护、海洋灾害预防提供基础资料和科学依据。随着世界海洋科技的空前发展，大量新技术、新方法不断涌现，极大丰富了海洋调查领域的内涵和外延2。为适应现代海洋学发展和相应人才培养的需要，“海洋调查技术与方法”在教学内容、教学方法等方面进行调整和改革势在必行。这一课程主要包括课堂教学（含实验）、课外实践（含出海、调研等）两大部分，充分体现了理论与实践的紧密结合。考虑到多数涉海院校或研究院所课外实践部分的差异性较大，本文着重探讨课堂教学的改革。1 课程设置与教学目标我校“海洋调查技术与方法”通常安排在北戴河海洋认识实习之后、本科毕业生产实习之前的大学三年级，具有承上启下的重要作用。通过本课程的学习使学生掌握海洋调查系统的组成与特征；重点掌握海洋深度、盐度、温度、水色、透明度、海流、海浪、潮汐等海洋要素的调查原理、调查仪器、调查技术与观测方法；掌握海洋调查资料的分析和处理；了解和初步掌握海洋调查的组织。1382023 年/第 18 期/6 月2 课堂教学内容的调整提倡 STS（Science Technology&Society，科学技术社会）的教育理念，强调技术在科学与社会中的桥梁作用，让学生认识到“海洋调查是海洋科学和社会发展的必由之路”3-5。在“海洋调查技术与方法”课堂教学活动中，首先需要对课本上的固有知识做精心准备，根据地域、季节、课时等实际情况有所侧重、动态优化，精讲重点内容（如海流、海浪、潮位观测等），略述次要章节（如海发光、内波调查等）。同时，以课本为基础，以专题讲座的形式适时补充海洋调查领域的最新研究成果（含相应国际合作调查项目），主要包括：天然气水合物（GasHydrate）的发现与调查6（重点介绍其形成原因、时空展布、勘探技术、开采方案、最新进展等）；海底热液硫化物（SubmarineHydrothermalSulfide）的发现与调查7（重点介绍其成因机制、分布位置、矿物资源、生物环境、观测手段与方法、勘探现状等）；综合大洋钻探计划（Integrated/International Ocean Drilling/DiscoveryProgram，IODP）的实施与进展（重点介绍其组织方式、实施方法、观测实验室与仪器设备、已取得的显著成果、最新航次信息与人才需求等）；国际大洋中脊（第三个十年）研究计划（InterRidge Project）的组织与实施8（含组织方式、实施技术和手段、研究焦点、已有成果、航次信息、人员培训和人才需求等）；海底观测系统（UnderwaterObservation System）的设计与实施9-10（如美国海洋观测计划OOI及蒙特协加速研究系统海底观测网MARS、加拿大海底观测网 ONC、欧洲海底观测网 EMSO、日本地震和海啸海底观测密集网络DONET&DONET2 及日本海沟海底地震海啸观测网S-net、澳大利亚集成海洋观测系统IMOS、塞浦路斯海啸预警及响应系统网络 TWERC，也含中国在建的东海和南海海底观测网等）；国际海洋生物普查计划(CensusofMarineLife,CoML)的实施与进展（含背景、目的任务、观测内容与技术、进展与成果、发展规划等）；“大洋一号”综合远洋科学考察船、“雪龙号/2 号”极地考察船、“海洋”系列（一号、二号、三号）卫星、“蛟龙号/深海勇士号/奋斗者”深海载人潜水器、“海燕”系列水下滑翔机、“海翼”系列无人深潜器等中国海洋调查主流载体的使用与成果（含功能说明、所携仪器设备、实验室分区以及成果描述等）。此外，有关海洋主动观测、全球气候与海洋变化、俯冲带与裂谷动力过程、深海生命等方面的研究亦是当前及今后相当长一段时间内海洋科学关注的热点，均可作为课本内容的有效拓展。通过上述理论知识与实际案例的结合分析，学生们深刻理解了海洋科学是一门明显依赖于直接观测的学科，而海洋调查技术与方法正是其不可或缺的途径。事实上，这些在自然条件下使用先进的研究船、卫星、潜水器以及其他调查仪器设备所进行的长期的、连续的、系统而多层次的、大面积实时的或有区域代表性的直接观测资料的确促进了海洋科学和人类社会的发展。特别是 20 世纪中叶以来，几乎所有的重大进展都与此密切相关。3 多种课堂教学手段的结合“海洋调查技术与方法”课堂教学采用板书、实物演示和多媒体相结合的教学手段。板书的重要性毋庸置疑，这里主要强调在教学过程中板书要精心构思、整体设计，要合理布局、虚实相生，要配合讲解、出现适时，要写字作画、技巧娴熟，提倡内容要点式（或提纲式）、（关键）词语式、表图示意式等三种板书类型的灵活搭配，从而提高教学板书的实效11。同时，“海洋调查技术与方法”的实践性很强，这意味着在课堂上，尤其是实验课，必然会出现较多的仪器设备等实物演示。实物演示强调重点突出，原理方法要讲透，现场操作要规范，注意事项要明确，学生动手要保证。此外，信息量大、内容丰富、形式灵活的多媒体教学方式对“海洋调查技术与方法”尤为重要。由于我校地处中部的限制，部分海洋调查的内容注定无法亲自观测，必须利用前人资料加以补足，多媒体教学使这种要求成为可能。通过相应视频（主要为海洋调查专题纪录片或其他公开影像，如 BBC 出品的地球的力量之海洋篇、国家地理出品的超级搬运机之深海钻探、动画（公开的以及课题组制作的，如 颠倒温度计的使用 的播放以及丰富多彩专业图片（如各种采样工具）的展示，使抽象问题形象化、理论知识简单化，既满足了学生学习的目的，又提高了学习的效果。4 课堂教学方法的改革“海洋调查技术与方法”教学方法的改革主要体现在其综合性和灵活性，需要根据所授课程内容用到不同的教学方法。4.1 对比式教学法对比，就是运用对照的手段确定事物之间异同关系的一种思维过程。对比式教学法就是教师在教学过程中，有意识地引导学生将相近或相似的教学内容进行归纳和比较，使学生更好地理解和掌握二者或多者之间共性和个性的一种教学方法12。例如水温观测中普通表面温度计与颠倒温度计的对比（二者同属玻璃液体温度计，测温原理相同，但具有不同的使用范围、仪器结构以及准确度等），再如海流测量中各类机械旋浆式海流计的对比（原理基本一致，1392023 年/第 18 期/6 月但记录方式、适用范围、结果准确度等方面存在明显差异）。4.2 联系教学法联系教学法是指教师在授课过程中，有意识地将学生学习或接触过的知识和现象与即将学习的教学内容进行归类联系的一种教学方法13。它们之间往往为同一类型或互为影响。联系教学法的使用，不仅可以将新旧知识沟通组织起来，使之系统化、条理化，有助于相关知识的进一步理解与掌握，还可以使学生有效摆脱学习新知识的陌生感，增加其学习的主动性，提高最终的学习效果。比如水温和盐度观测的联系，二者具有相同的观测时间和观测层次；又如透明度的测量与大学二年级“海洋科学导论”中所学透明度的联系，二者只存在测量细节说明上的微小差异；再如海洋遥感观测的联系，在“海洋科学导论”中更注重原理的描述，在“海洋调查技术与方法”中则加大了对应用实例的分析。4.3 问题驱动式教学法问题驱动式教学法是一种建立在建构主义教学理论基础上，以学生主动学习与教师引导相结合的教学方法，它要求学生的学习活动必须与具体的问题相结合，把具体问题作为教学的出发点，诱发学生学习动机，使学生很快进入问题解决的思考状态，利用问题形成认知冲突，使学生了解其与特定学习目标之间的距离，通过问题促进学生反思自己的学习过程，从而维持“有效学习”的积极心态，使学生的学习步入良性循环状态14-15。与传统教学法有所不同，问题驱动式教学法使用过程中需要注意两个原则，一是建构性原则，即指在教学过程中，教师应当起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用问题情境、协作环境、对话交流等要素充分激发学生的主动性、积极性和质疑精神