工程環境海洋學的教學改革研究

鄭少軍 嚴厲

摘要：工程環境海洋學是研究海洋工程與自然環境之間相互作用的一門學科。隨著國家經濟的發展，海洋工程建設的不斷增加，對海洋工程與其相互作用的自然環境的研究變得日益重要。文章在工程環境海洋學的教學過程中，針對學生學習和教師教學過程中遇到的問題，結合海洋工程的實例，提出相關的教學改革建議，以此加深學生對理論的理解，增強理論應用于實踐的能力，更好地完成工程環境海洋學的教學需要。

關鍵詞：工程環境海洋學;教學改革;海洋工程與海洋環境

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）36-0100-02

一、前言

我國擁有18000多公里的海岸線，海域面積達到300萬平方公里，擁有豐富的海洋資源。隨著海洋經濟的發展，世界各個國家對海洋也日益重視，海洋產業的總產值在2005年達到近1.7萬億元，海洋經濟成為我國經濟發展至關重要的一部分。隨著我國海洋經濟的發展，我國開發利用海洋資源的活動也不斷深入，所涉及的海洋工程需要極強的海洋理論基礎的支撐，以保證海洋工程施工的經濟、安全和可行，并盡量減少對周圍海洋環境的影響，為后續的海洋工程的防護工作開展打下基礎等。

工程環境海洋學研究海洋工程與自然環境之間相互作用的一門學科。我們在開發利用海洋過程中，海洋工程一方面受到自然環境特別是海洋環境的影響和限制，另一方面海洋工程也會對海洋環境產生影響。在當前海洋大發展的時代背景下，各地紛紛興建涉海學科及籌建海洋大學，同時相關海洋學校也紛紛開設了工程環境海洋學課程，給本科生講解工程環境海洋學的相關知識。

二、教學過程中遇到的問題

廣東海洋大學在本科大四上學期為本科生開設工程環境海洋學的選修課，課程的理論學時是32學時，共8周。參加選修的學生大部分是海洋科學的學生，在實際教學中發現以下問題。

1.學生們學習和理解理論知識的能力有待進一步加強。大四上學期的海洋科學的學生，經過三年的系統學習，對海洋科學的基本知識已經有了全面的了解，但是部分學生依然存在基礎知識不牢固的情況，表現在對已經學過的知識存在遺忘現象。同時課程涉及海洋科學的諸多方程和數學知識，較高的數理知識要求往往導致部分學生的學習興趣不高。同時，學生理論聯系實際和解決問題的能力有待提高。在教學過程中，也不乏諸多理論知識扎實的學生，但是相關知識往往局限于對課本相關理論的推導，對于理論的物理含義理解不夠深入，缺乏將相關經典理論運用到實際問題的鍛煉。

2.課程設計缺乏相應的實踐課程設計。工程環境海洋學在教學過程中，涉及諸多基本海洋和氣象參數，比如海洋學的溫鹽密和水色、潮汐的高低潮水位觀測、不同海岸類型以及大氣風場和氣壓等，針對這些海洋和大氣中的基本參量和涉及的觀測儀器，只通過課堂的講解學生很難有一個直觀概念，學生缺乏走出課堂進行實踐課程的設置。

三、教學改革建議

針對教學過程中存在的問題，提出以下教學改革建議。

1.針對部分學生基礎不足、學習主動性不強的問題，對于部分內容教學采取翻轉課堂的形式，讓學生提前預習相關內容，課堂上自由提問，通過課堂互動從而更加容易了解學生學習過程中存在的難點的疑點，以便進行重點講解。同時，針對本門課程的內容，適當增加工程環境海洋學教學內容所涉及的相關理論知識的由來和應用，增加課堂的趣味性的同時，提高學生理論聯系實際的能力。比如，通過海洋工程涉及到的海洋沉積類型可以擴展到Hu和Pang關于研究黃海上升流的工作，從海洋沉積的分布來佐證了黃海上升流存在。同時對于比較重要的物理概念，除了課堂詳細的公式理論的推導，更重要的是形象解釋其背后的物理意義。比如對于科氏力和壓強梯度力平衡下的地轉流動，可以與我們生活中常見的流動對比，揭示科氏力在大尺度環流中的重要作用，實際運用中知道壓強的空間分布則根據壓強梯度力與地轉流向的關系，可以快捷地判斷地轉流的方向。總之，通過將理論與實際運用結合，可以激發學生對理論知識學習的興趣，逐步提高學生們分析問題和解決問題的能力。同時在教學過程中，可以將相關理論聯系在一起講解，增加趣味性的同時讓學生們更好地理解和運用各種理論。例如教學中可以將大氣中的地轉風與海洋中的地轉流進行對比，從地轉角度解釋臺風的形成過程，并結合湛江周邊的臺風實例，比如2018年的臺風山竹，講解臺風的特征和影響，以及衛星觀測在臺風預測和減災中的作用，進一步說明臺風預報的難點，從而激發學生的興趣，系統地對知識點進行講解，從而使相關知識通俗易懂，寓教于樂。

2.對于部分學生存在的實踐不足的問題，可以針對不同的章節適當增設相關實踐訓練課，或有條件地進行現場考察來逐漸鍛煉學生的實踐能力。比如，對于講解我國和大洋溫、鹽和密度分布，可以組織同學們到多功能實驗室，讓大家自行下載和分析全球海洋數據集的海洋觀測數據，計算相應的密度以及主溫躍層和季節溫躍層深度等常用海洋變量，然后引導學生針對不同的海域進行分析，并采用分組討論和小組代表現場講解競賽的形式，從而鍛煉學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，學習致用，不斷提高學生的實踐能力，使學生能夠勝任以后的工作要求和啟發學生的科研興趣。

在有條件的情況下，建議結合大四年級的實習組織海洋科學的學生到廣東海洋大學周邊海洋與氣象觀測站、沿海碼頭等與海洋工程相關單位進行參觀學習或組織學生進行近海出海實習，現場講解相應的海洋和氣象觀測儀器，或讓同學們有機會親自動手進行相應海洋要素的觀測、讀取和分析，使學生對工程海洋環境所涉及的相關海洋要素有切身了解。學生們在學習知識的同時，提高了自身動手實踐能力，對于學習的理論知識也能夠有更加深刻和直觀的認識。

四、展望

本文對于工程環境海洋學教學過程中遇到的一些問題進行了梳理，同時針對遇到的問題給出了相應的建議和教學改革方法，目的是更好地服務于日常教學，寓教于樂，充分調動學生的學習氛圍和學習積極性，相信通過不斷嘗試和改進工程環境海洋學教學，能夠讓學生在輕松愉悅的環境中學好相關理論知識，并更好地運用到未來的工作實踐中。