“海洋調查技術與方法”課堂教學改革探討

肖軍 朱蓓 姜濤 劉占紅

摘要“海洋調查技術與方法”是涉海類高校最重要的專業主干課之一，是進行海洋科學研究及其人才培養的必要途徑。文章結合筆者多年來在一課程授課過程中的切身經驗，在明確課程性質與教學目標的基礎上，提倡STS的教學理念，對課程的教學內容進行適當調整，采用板書、實物演示和多媒體相結合的多種教學手段；同時，鼓勵對比式、聯系式、問題驅動式等多種教學方法的相互配合與靈活使用。上述改革措施取得了良好的實效，值得借鑒與進一步探討。

關鍵詞 海洋科學；海洋調查技術與方法；教學改革

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.18.042

“海洋調查技術與方法”是中國地質大學（武漢）（以下簡稱“我校”）面向海洋科學本科專業開設的一門主干必修課。它是用各種儀器設備直接或間接地對海洋的物理學、化學、生物學、地質學及其他海洋狀況進行調查研究的手段[1]。通過海洋調查的科學活動，獲取海洋要素資料，揭示并闡明其時空分布和變化規律，可為海洋科學研究、海洋資源開發、海洋工程建設、航海安全保證、海洋環境保護、海洋災害預防提供基礎資料和科學依據。隨著世界海洋科技的空前發展，大量新技術、新方法不斷涌現，極大豐富了海洋調查領域的內涵和外延[2]。為適應現代海洋學發展和相應人才培養的需要，“海洋調查技術與方法”在教學內容、教學方法等方面進行調整和改革勢在必行。這一課程主要包括課堂教學（含實驗）、課外實踐（含出海、調研等）兩大部分，充分體現了理論與實踐的緊密結合。考慮到多數涉海院校或研究院所課外實踐部分的差異性較大，本文著重探討課堂教學的改革。

1課程設置與教學目標

我校“海洋調查技術與方法”通常安排在北戴河海洋認識實習之后、本科畢業生產實習之前的大學三年級，具有承上啟下的重要作用。通過本課程的學習使學生掌握海洋調查系統的組成與特征；重點掌握海洋深度、鹽度、溫度、水色、透明度、海流、海浪、潮汐等海洋要素的調查原理、調查儀器、調查技術與觀測方法；掌握海洋調查資料的分析和處理；了解和初步掌握海洋調查的組織。

2課堂教學內容的調整

提倡STS（Science Technology & Society，科學—技術—社會）的教育理念，強調技術在科學與社會中的橋梁作用，讓學生認識到“海洋調查是海洋科學和社會發展的必由之路”[3-5]。在“海洋調查技術與方法”課堂教學活動中，首先需要對課本上的固有知識做精心準備，根據地域、季節、課時等實際情況有所側重、動態優化，精講重點內容（如海流、海浪、潮位觀測等），略述次要章節（如海發光、內波調查等）。同時，以課本為基礎，以專題講座的形式適時補充海洋調查領域的最新研究成果（含相應國際合作調查項目），主要包括：①天然氣水合物（GasHydrate）的發現與調查[6]（重點介紹其形成原因、時空展布、勘探技術、開采方案、最新進展等）；②海底熱液硫化物（SubmarineHydrothermal Sulfide）的發現與調查[7]（重點介紹其成因機制、分布位置、礦物資源、生物環境、觀測手段與方法、勘探現狀等）；③綜合大洋鉆探計劃（Integrated/International Ocean Drilling/ DiscoveryProgram，IODP）的實施與進展（重點介紹其組織方式、實施方法、觀測實驗室與儀器設備、已取得的顯著成果、最新航次信息與人才需求等）；④國際大洋中脊（第三個十年）研究計劃（InterRidge Project）的組織與實施[8]（含組織方式、實施技術和手段、研究焦點、已有成果、航次信息、人員培訓和人才需求等）；⑤海底觀測系統（Underwater Observation System）的設計與實施[9-10]（如美國海洋觀測計劃OOI及蒙特協加速研究系統海底觀測網MARS、加拿大海底觀測網ONC、歐洲海底觀測網EMSO、日本地震和海嘯海底觀測密集網絡DONET&DONET2及日本海溝海底地震海嘯觀測網S-net、澳大利亞集成海洋觀測系統IMOS、塞浦路斯海嘯預警及響應系統網絡TWERC，也含中國在建的東海和南海海底觀測網等）；⑥國際海洋生物普查計劃（CensusofMarineLife，CoML）的實施與進展（含背景、目的任務、觀測內容與技術、進展與成果、發展規劃等）；⑦“大洋一號”綜合遠洋科學考察船、“雪龍號/2號”極地考察船、“海洋”系列（一號、二號、三號）衛星、“蛟龍號/深海勇士號/奮斗者”深海載人潛水器、“海燕”系列水下滑翔機、“海翼”系列無人深潛器等中國海洋調查主流載體的使用與成果（含功能說明、所攜儀器設備、實驗室分區以及成果描述等）。此外，有關海洋主動觀測、全球氣候與海洋變化、俯沖帶與裂谷動力過程、深海生命等方面的研究亦是當前及今后相當長一段時間內海洋科學關注的熱點，均可作為課本內容的有效拓展。通過上述理論知識與實際案例的結合分析，學生們深刻理解了海洋科學是一門明顯依賴于直接觀測的學科，而海洋調查技術與方法正是其不可或缺的途徑。事實上，這些在自然條件下使用先進的研究船、衛星、潛水器以及其他調查儀器設備所進行的長期的、連續的、系統而多層次的、大面積實時的或有區域代表性的直接觀測資料的確促進了海洋科學和人類社會的發展。特別是20世紀中葉以來，幾乎所有的重大進展都與此密切相關。

3多種課堂教學手段的結合

“海洋調查技術與方法”課堂教學采用板書、實物演示和多媒體相結合的教學手段。板書的重要性毋庸置疑，這里主要強調在教學過程中板書要精心構思、整體設計，要合理布局、虛實相生，要配合講解、出現適時，要寫字作畫、技巧嫻熟，提倡內容要點式（或提綱式）、（關鍵）詞語式、表圖示意式等三種板書類型的靈活搭配，從而提高教學板書的實效[11]。同時，“海洋調查技術與方法”的實踐性很強，這意味著在課堂上，尤其是實驗課，必然會出現較多的儀器設備等實物演示。實物演示強調重點突出，原理方法要講透，現場操作要規范，注意事項要明確，學生動手要保證。此外，信息量大、內容豐富、形式靈活的多媒體教學方式對“海洋調查技術與方法”尤為重要。由于我校地處中部的限制，部分海洋調查的內容注定無法親自觀測，必須利用前人資料加以補足，多媒體教學使這種要求成為可能。通過相應視頻（主要為海洋調查專題紀錄片或其他公開影像，如BBC出品的《地球的力量之海洋篇》、國家地理出品的《超級搬運機之深海鉆探》、動畫（公開的以及課題組制作的，如《顛倒溫度計的使用》的播放以及豐富多彩專業圖片（如各種采樣工具）的展示，使抽象問題形象化、理論知識簡單化，既滿足了學生學習的目的，又提高了學習的效果。

4課堂教學方法的改革

“海洋調查技術與方法”教學方法的改革主要體現在其綜合性和靈活性，需要根據所授課程內容用到不同的教學方法。

4.1對比式教學法

對比，就是運用對照的手段確定事物之間異同關系的一種思維過程。對比式教學法就是教師在教學過程中，有意識地引導學生將相近或相似的教學內容進行歸納和比較，使學生更好地理解和掌握二者或多者之間共性和個性的一種教學方法[12]。例如水溫觀測中普通表面溫度計與顛倒溫度計的對比（二者同屬玻璃液體溫度計，測溫原理相同，但具有不同的使用范圍、儀器結構以及準確度等），再如海流測量中各類機械旋漿式海流計的對比（原理基本一致，但記錄方式、適用范圍、結果準確度等方面存在明顯差異）。

4.2聯系教學法

聯系教學法是指教師在授課過程中，有意識地將學生學習或接觸過的知識和現象與即將學習的教學內容進行歸類聯系的一種教學方法[13]。它們之間往往為同一類型或互為影響。聯系教學法的使用，不僅可以將新舊知識溝通組織起來，使之系統化、條理化，有助于相關知識的進一步理解與掌握，還可以使學生有效擺脫學習新知識的陌生感，增加其學習的主動性，提高最終的學習效果。比如水溫和鹽度觀測的聯系，二者具有相同的觀測時間和觀測層次；又如透明度的測量與大學二年級“海洋科學導論”中所學透明度的聯系，二者只存在測量細節說明上的微小差異；再如海洋遙感觀測的聯系，在“海洋科學導論”中更注重原理的描述，在“海洋調查技術與方法”中則加大了對應用實例的分析。

4.3問題驅動式教學法

問題驅動式教學法是一種建立在建構主義教學理論基礎上，以學生主動學習與教師引導相結合的教學方法，它要求學生的學習活動必須與具體的問題相結合，把具體問題作為教學的出發點，誘發學生學習動機，使學生很快進入問題解決的思考狀態，利用問題形成認知沖突，使學生了解其與特定學習目標之間的距離，通過問題促進學生反思自己的學習過程，從而維持“有效學習”的積極心態，使學生的學習步入良性循環狀態[14-15]。與傳統教學法有所不同，問題驅動式教學法使用過程中需要注意兩個原則，一是建構性原則，即指在教學過程中，教師應當起組織者、指導者、幫助者和促進者的作用，利用問題情境、協作環境、對話交流等要素充分激發學生的主動性、積極性和質疑精神，啟發學生自主建構認知結構；二是學生主體性教學原則，即指教學中要有效地促使學生主動參與，主動提出問題解決方法，主動建構認知結構[16]。例如如何進行海洋要素圖編繪？有哪些水下探測技術？調查船觀測工作如何組織？中國的海洋調查研究現狀如何？這些問題雖然學生們都有所了解，但其答案則需要他（她）們進行進一步的自主學習、調研、實際操作、討論、探究，或者團隊合作才能很好地獲取。

5結論

海洋調查是一門系統性專業性很強的課程，每一章節既相互關聯，又有所區別，根據實際情況調整和整合其課堂教學內容、教學手段和教學方法是新時代背景下教學改革的必然趨勢。上述舉措是筆者近十年來“海洋調查技術與方法”課堂教學的切身經驗，取得了良好的效果，不僅保證了既定教學目標的完成，而且還極大地調動了學生的學習積極性，提高了教學效果，是海洋類專業課程教學的有益嘗試。

*通訊作者：朱蓓

基金項目2021年度中國地質大學（武漢）校級本科教學改革研安立項項目“海洋科學專業《海洋調查技術與方法》實踐教學研究與探索”（2021A43）；2021年度中國地質大學（武漢）海洋學院院級第四批課程思政教學改革立項項目；2009年度中國地質大學（武漢）校級教學研究立項項目“海洋科學本科生專業實踐教學體系探索”（2009A17）。

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