非海洋科學專業(yè)“海洋科學導論”的教學改革研究

楊麗娜　梁朋

[摘 要] 二十一世紀是海洋的世紀。大學生是社會主義的建設者和接班人，有責任和義務推進我國的海洋強國建設。“海洋科學導論”涵蓋海洋科學主要分支學科的基本內容，有利于快速提高大學生的海洋意識。針對非海洋科學專業(yè)學生學習“海洋科學導論”以及教師授課過程中遇到的問題展開討論，結合實例提出了相應的教學改革建議，有助于提高學生的學習熱情，使學生更深刻地理解海洋學理論，進而更好地將其應用到自己的專業(yè)領域。

[關鍵詞] 海洋科學導論;非海洋科學專業(yè);教學改革

[作者簡介] 楊麗娜（1988—），女，山東煙臺人，博士，廣東海洋大學海洋與氣象學院講師，主要從事物理海洋學研究;梁 朋（1988—），男，山東煙臺人，博士，廣東海洋大學海洋與氣象學院講師（通信作者），主要從事物理海洋學研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）12-0061-04? ?[收稿日期] 2020-11-10

一、前言

海洋占地球約71%的面積，蘊藏著豐富的食物來源、礦產資源、化學資源、生物資源和動力資源，既是生命的搖籃，又是人類實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的突破口。當今世界，人口密度劇增，陸地資源嚴重不足，各個瀕海國家圍繞著海洋權益展開了激烈而廣泛的斗爭，一場新的“藍色圈地運動”正在世界各大洋和海域間如火如荼地進行著，各國爭先搶占海洋島嶼、扼制海洋通道、爭奪海洋區(qū)域和海洋資源[1]。我國是一個人口大國，人均資源非常匱乏，但我國同時又是一個海洋大國，擁有300多萬平方公里的管轄海域。針對這一基本國情，黨的十八大作出了建設海洋強國的重大部署，黨的十九大報告明確要求要堅持陸海統(tǒng)籌，加快建設海洋強國。習近平總書記一直強調海洋事業(yè)關系民族生存發(fā)展狀態(tài)，關系國家興衰安危。因此，新一代大學生有責任和義務去關心海洋和認識海洋，這樣才能更好地將海洋知識與自身的專業(yè)結合起來，從而有能力推進我國建設海洋強國的戰(zhàn)略部署，這也意味著在非海洋科學專業(yè)的大學生群體中普及海洋知識非常必要。

“海洋科學導論”這門課是海洋科學專業(yè)的基礎課程，涵蓋地球科學、物理海洋學、海洋化學和海洋生物學等學科的基本內容，具體包括地球系統(tǒng)基本知識、海底科學、海水的物理和化學特性、海洋環(huán)流、波動和潮汐、大氣與海洋、海洋生物等相關內容[2]。通過該課程的學習有利于學生較快地認識海洋，興致盎然地關注海洋，從而有針對性地服務和建設海洋。在習近平總書記建設海洋強國的思想引領下，全國諸多高等學校加強了海洋知識的普及力度，紛紛為非海洋科學專業(yè)的學生開設了“海洋科學導論”課程，這對增強我國大學生整體的海洋意識和海洋強國觀念具有非常積極的意義。

二、教學過程中遇到的問題

廣東海洋大學為本科各個專業(yè)都開設了“海洋科學導論”課程，且都是必修課。在不同的學院，該課程的理論學時從32學時到56學時不等。例如，在工科類的機械與動力工程學院開設的該課程有56學時，而在文科類的管理學院開設的該課程為32學時。在為非海洋科學專業(yè)的學生授課的實際教學過程中發(fā)現(xiàn)以下問題。

1.由于授課對象是非海洋科學專業(yè)的學生，

不少學生抱著與自己本專業(yè)無關想法，對“海洋科學導論”這門課的時候興趣不高，學習過程也較為被動，缺乏主動探究和刻苦鉆研的精神，課后更是缺乏復習過程，導致課堂上所學的知識很容易被遺忘。

2.課程里包含高等數學和物理等方面的知

識，文科類專業(yè)的學生在這方面的基礎較為薄弱，對課程中涉及的物理概念和數學公式等的接受能力較差。理工科類專業(yè)的學生雖然有理論力學和流體力學的基礎，但部分學生由于知識掌握不牢固和相關知識點遺忘等因素，對相關理論的理解也比較費力。對于數理能力較強基礎知識掌握較好的同學，由于缺乏海洋學思維的訓練，其理論聯(lián)系實際的能力比較欠缺。

3.該課程可供選用的教材不多，常用的教材是由馮士筰院士等人主編高等教育出版社1999年出版的《海洋科學導論》。該書是海洋科學專業(yè)的經典教材，涵蓋了海洋科學的基本內容，但由于其版本較老，缺乏較為前沿的海洋科學內容。

三、教學改革建議

針對非海洋科學專業(yè)的“海洋科學導論”教學過程中遇到的問題，提出以下教學改革建議。

1.對于非海洋科學專業(yè)的學生，首先要抓住他們學習海洋科學導論的興趣。對此，可以每次課精心準備一兩個海洋中有趣的現(xiàn)象或者驚險的故事，根據課堂情況適時拋出，以吸引學生的注意力，從而增強講課效果。例如，1893年，挪威探險家南森指揮的考察船在穿行于北冰洋時突然像被海水黏住了一樣，在沒有浮冰和逆風阻擋的情況下，船速發(fā)生了明顯的減速，南森稱之為“死水效應”。經過一段時間，考察船得以緩慢地逃離減速區(qū)，之后船速又恢復了正常。這種現(xiàn)象其實是由海洋內波造成的，這種波動發(fā)生在海洋內部，在海表不容易被察覺。相比于常見的海浪，學生對海洋內波的概念則陌生得多，通過“死水效應”的小故事可以讓學生帶著好奇心學習海洋內波章節(jié)的內容，從而達到事半功倍的效果。再比如，探險家南森在北極考察的時候還發(fā)現(xiàn)一個奇怪的現(xiàn)象，那就是浮冰隨海流運動的方向并非沿著風吹的方向，而是偏向風吹方向的右側，夾角大概呈30°，這與我們的直觀感覺完全不同。事實上，這又涉及海洋學中的一個非常重要的理論，即Ekman風漂流理論。在海表風應力的驅動下，北半球（南半球）的海流從海水表層往下呈現(xiàn)逐漸右（左）偏的Ekman螺旋的形式。課堂上用南森的故事引出Ekman風漂流理論的內容，有助于抓住學生的注意力，從而順利展開對該復雜理論的講解。激發(fā)起學生的學習興趣以后也有助于學生的思考和課后的復習。因此，在每次課堂開始時首先簡單回顧上節(jié)課的主要內容，以喚起學生的相關記憶，再引入當堂課的新內容，并在課堂將要結束之時進行簡單的總結，進一步鞏固學生需要掌握的知識點。為了鍛煉學生的海洋學思維能力，可以適當地給學生布置一些課后思考題，而且最好能夠貼近生活實際，避免使學生感到枯燥和負擔。例如，為什么說“風大浪高”，但有時候又說“無風三尺浪”;為什么英國倫敦所處的緯度比我國黑龍江省哈爾濱市還要高，卻沒有我國東北的冬季那么冷，而是四季如春，氣候溫暖濕潤。

其次，要注意尋找和講解授課對象所修專業(yè)與本課程之間的聯(lián)系，這有利于激發(fā)學生的興趣和主動探索的精神。以機械電子工程專業(yè)的學生為例。第一堂課就先拋出問題“機械電子工程專業(yè)的學生為什么要學習海洋科學導論”，啟發(fā)學生進行思考，讓學生明白以下幾個事實：第一，海上作業(yè)設備、海洋儀器的制造和使用都離不開機械電子工程專業(yè)知識和人才，但在設計和制造涉海設備時必須考慮海洋特殊的環(huán)境，包括海水的壓強和腐蝕性、海流的侵蝕、海浪的拍打，以及海洋生物的破壞等，這些都跟陸地環(huán)境截然不同。掌握一些海洋學知識，有利于該專業(yè)的學生拓寬思維，同時促進機械電子工程和我國海洋事業(yè)的雙發(fā)展。例如，由我國自主研發(fā)的“海燕”水下滑翔機，融合了浮力驅動與螺旋槳推進技術，可持續(xù)工作30天左右，續(xù)航里程達3619.6公里，在世界大洋最深處馬里亞納海溝完成最大下潛深度8213米，創(chuàng)下了水下滑翔機下潛深度的世界紀錄[3]。毋庸置疑，從設計到完成這樣一臺萬米級別的水下滑翔機，離不開機械電子工程專業(yè)和海洋科學專業(yè)知識的有效結合。還有一種新型的海洋無人航行器叫作波浪滑翔器，它以波能為主要驅動力，利用太陽能來發(fā)電，能夠在較大的空間尺度內進行長時間的自主連續(xù)走航觀測，并遠程實時傳輸數據。其中，波浪滑翔器在極端海況如臺風中的觀測技術在國外已經非常成熟了，但在我國仍處于起步階段。最近，由我國自主研制的“黑珍珠”波浪滑翔器填補了我國在這一領域的空白[4]，但在趕超國外先進觀測技術的道路上，除了專業(yè)技術人員的努力，還需要海洋科學知識的有力支撐。第二，我國地處太平洋海盆的西側，深受熱帶太平洋極端氣候厄爾尼諾-南方濤動的影響，例如1998年長江特大洪水和2008年南方雪災分別是強厄爾尼諾和強拉尼娜活動導致的[5，6]。另外，作者所在的大學位于廣東省湛江市，在夏秋季遭受的臺風天氣較為頻繁，對人們的生產和生活都具有重大影響。很明顯，這些長期氣候和短期天氣的變化與每位學生的日常生活息息相關，要理解這些變化就需要海洋與大氣相互作用方面的知識，這也是“海洋科學導論”這門課程非常重要的內容之一。

再次，課件制作要簡潔大方、重點突出，避免在課件上羅列一大堆文字使學生上課的時候產生視覺疲勞從而分神。同時，部分章節(jié)內容可采用翻轉課堂的形式，將準備好的課件和視頻等材料提前發(fā)送給學生，讓學生課前自主學習，課堂上就自己感興趣的、有疑惑的內容自由提問、集中討論，不僅可以提高學生學習的主動性，還有利于教師掌握學生學習的疑點和難點，從而有針對性地進行重點講解。例如，周期性漲落的潮汐現(xiàn)象對于學生來講既熟悉又陌生，雖然學生經常見到潮漲潮落，但他們對潮汐的成因和特點并不清楚，這部分內容就可以利用翻轉課堂的教學模式，引導學生自行探索潮汐中的奧秘。

2.非海洋科學專業(yè)學生的課程內容不能與海洋科學專業(yè)的完全一樣，要根據授課對象因材施教。對于文科生，由于其數理基礎相對薄弱，在授課過程中遇到理論性較強的章節(jié)內容，比如地轉流的計算、海洋波動的傳播、潮汐的形成原理等，不能直接從公式入手，應首先將涉及的物理參量的概念和物理意義交代清楚，之后以講授現(xiàn)象和結果為主，一定要避免長篇大論地推導公式或者講述特別深奧的專業(yè)知識，否則學生不但無法理解，還會越來越喪失學習該課程的興趣。對于數理基礎相對較好的理工科學生，在授課過程中可以適當涉及簡單的公式推導和過程講解，以增強學生對物理現(xiàn)象的理解，有助于他們將海洋知識應用到自己的專業(yè)領域。但在授課過程中要避免使用枯燥和晦澀的語言，應深入淺出地講解相關理論，并充分利用多媒體輔助教學，將抽象的物理概念用示意圖、動畫或者小視頻的形式展示出來，不僅有助于學生對相關知識的理解，還可以增加課程的趣味性，激發(fā)學生的學習熱情。

此外，在課堂中要注重介紹海洋知識在生活中的應用，尤其是面對一些涉海危險時的注意事項。例如，講授海流的章節(jié)時要叮囑學生在海邊玩耍要注意防范離岸流。通常朝岸邊傳播過來的涌浪斷裂處容易有離岸流發(fā)生，該海流流速最快可達2m/s，能持續(xù)數分鐘，足以將海邊游泳的人卷入遠海，萬一在海中遇到離岸流，一定不能逆流而上，要向離岸流的兩側沿與海岸平行的方向逃生[7]。再比如，講授海洋波動章節(jié)的時候可以給學生科普一下海嘯這種危害性極大的海洋災害。海嘯是一種長重力波，在水深較深的大洋里其波高很小，可能不足1米，但當到達海岸淺水地帶時，其波高急劇增大，可達數十米，形成有巨大能量的水墻，破壞性極強。此處要提醒學生，海嘯到來之前通常會有一種叫先兆波的快波先到達岸邊，此時海水會發(fā)生反常的漲落，海平面可能不升反降。異常退去的海水往往會在淺灘上留下很多海產，此時一定要以最快速度迅速撤離岸邊，千萬不能去撿或看熱鬧。總之，在授課過程中盡可能多的向學生傳授與生活息息相關的海洋知識，應是“海洋科學導論”這門課的一個重要內容。

3.針對課程教材版本較老的問題，教師需積極關注海洋科學研究的國際前沿及發(fā)展態(tài)勢，及時更新自己的海洋知識庫，將海洋科學的最新發(fā)現(xiàn)和研究成果融入課程里，并將這些前沿知識以通俗易懂的語言和直觀有趣的方式講授給學生。這就要求教師首先要仔細研讀教材的每一章節(jié)，以便發(fā)現(xiàn)教材中過時的內容，并在課堂上及時修正和補充。例如，教材中描述太陽系中有九大行星，即水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。但實際上在2006年的國際天文學聯(lián)合會大會上，天文學家們給出了行星的新定義，據此，冥王星被驅逐出了九大行星之列。也就是說，太陽系中只有八大行星。另外，全球變暖問題是近年來海洋科學研究的一個熱點，受到越來越廣泛的關注。自工業(yè)革命以來，由于人類活動向大氣排放的二氧化碳急劇增加，全球大氣呈增暖趨勢，并進一步引發(fā)了一系列的氣候問題，如極地海冰融化、海平面上升、全球降水量重新分配等，這一系列問題對有的國家來講甚至是致命的。比如，印度洋上的島國馬爾代夫就深受全球海平面上升的威脅。馬爾代夫是世界上地勢最低的國家，平均高出海平面僅有2.1米，因此也是全球受氣候變化影響最為嚴重的國家之一。若全球氣候持續(xù)增暖，那么在不久的將來，馬爾代夫就會被持續(xù)上漲的海水所淹沒。為此，2009年10月17日，馬爾代夫特地召開了一次“水下內閣會議”，旨在呼吁世界各國重視全球變暖的問題。因此，向學生講授全球變暖及其引發(fā)的一系列氣候問題和災害問題十分必要。全球變暖正在威脅著人類的權益和安全，當代大學生有責任和義務為減緩全球氣候變暖貢獻自己的一份力量。

此外，部分非海洋科學專業(yè)的學生對我國海洋權益所面臨的嚴峻形勢了解較少，教師有必要專門針對中國海洋權益之爭的復雜形勢向學生進行講授，呼吁學生始終將保護我國的海洋權益牢記在心。在全球海洋之爭日趨激烈的大背景下，教師需不斷啟發(fā)學生思考如何將自己的專業(yè)技能與維護我國海洋權益、建設海洋強國聯(lián)系起來，這也是在全體大學生群體中開設“海洋科學導論”這門課的一個重要目標。

四、展望

本文討論了為非海洋科學專業(yè)的學生開設“海洋科學導論”課程遇到的一些問題和相應的改進措施和建議，旨在充分調動非海洋科學專業(yè)的學生學習海洋科學的熱情，從而更有效地向他們傳授海洋學知識，提高全體大學生的海洋意識。相信通過不斷地摸索和改進“海洋科學導論”的教學，能夠讓學生更好地掌握海洋學理論，并成功運用到自己的專業(yè)和工作實踐中，更有利于我國加快建設海洋強國的步伐。

參考文獻

[1]馮士筰，李鳳岐，李少菁.海洋科學導論[M].北京：高等教育出版社，1999.

[2]張逢成.戍海固邊任重道遠——世界各國對海洋權益的維護和爭奪[J].海洋世界，2004（12）：11-14.

[3]“海燕”再創(chuàng)國產水下滑翔機續(xù)航能力新紀錄[N].人民日報，2018-5-17.

[4]孫秀軍，王雷，桑宏強.“黑珍珠”波浪滑翔器南海臺風觀測應用[J].水下無人系統(tǒng)學報，2019（5）：562-569.

[5]馮利華，張強.1998年長江巨洪與厄爾尼諾事件[J].東海海洋，2001，19（4）：14-17.

[6]李燦，張禮平，吳義城，等.南方極端雨雪冰凍過程東亞冬季風環(huán)流特征及與ElNio/LaNia事件的關系[J].暴雨災害，2010，29（2）：40-45.

[7]Dalrymple R A， Macmahan J H， Reniers A J H M， et al. Rip Currents[J].Annual Review of Fluid Mechanics， 2011， 43（1）： 551-581.

Abstract： The twenty-first century is a century of ocean. College students， as the builders and successors of socialism， are responsible for promoting the construction of our countrys marine power. Introduction to Marine Science course covers the primary contents of the major branches of marine science and helps to quickly improve college students marine consciousness. This paper discusses the problems of this course encountered in the process of non-marine science students learning and teachers teaching， and puts forward corresponding teaching reform suggestions in combination with examples， which is helpful to improve students enthusiasm for learning， to deepen their understanding of oceanographic theories， and to apply the theories to their own professional field.

Key words： Introduction to Marine Science; non-marine science majors; teaching reform