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工程环境海洋学的教学改革研究

作者:未知

  摘要:工程环境海洋学是研究海洋工程与自然环境之间相互作用的一门学科。随着国家经济的发展,海洋工程建设的不断增加,对海洋工程与其相互作用的自然环境的研究变得日益重要。文章在工程环境海洋学的教学过程中,针对学生学习和教师教学过程中遇到的问题,结合海洋工程的实例,提出相关的教学改革建议,以此加深学生对理论的理解,增强理论应用于实践的能力,更好地完成工程环境海洋学的教学需要。
  关键词:工程环境海洋学;教学改革;海洋工程与海洋环境
  中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2019)36-0100-02
  一、前言
  我国拥有18000多公里的海岸线,海域面积达到300万平方公里,拥有丰富的海洋资源。随着海洋经济的发展,世界各个国家对海洋也日益重视,海洋产业的总产值在2005年达到近1.7万亿元,海洋经济成为我国经济发展至关重要的一部分。随着我国海洋经济的发展,我国开发利用海洋资源的活动也不断深入,所涉及的海洋工程需要极强的海洋理论基础的支撑,以保证海洋工程施工的经济、安全和可行,并尽量减少对周围海洋环境的影响,为后续的海洋工程的防护工作开展打下基础等。
  工程环境海洋学研究海洋工程与自然环境之间相互作用的一门学科。我们在开发利用海洋过程中,海洋工程一方面受到自然环境特别是海洋环境的影响和限制,另一方面海洋工程也会对海洋环境产生影响。在当前海洋大发展的时代背景下,各地纷纷兴建涉海学科及筹建海洋大学,同时相关海洋学校也纷纷开设了工程环境海洋学课程,给本科生讲解工程环境海洋学的相关知识。
  二、教学过程中遇到的问题
  广东海洋大学在本科大四上学期为本科生开设工程环境海洋学的选修课,课程的理论学时是32学时,共8周。参加选修的学生大部分是海洋科学的学生,在实际教学中发现以下问题。
  1.学生们学习和理解理论知识的能力有待进一步加强。大四上学期的海洋科学的学生,经过三年的系统学习,对海洋科学的基本知识已经有了全面的了解,但是部分学生依然存在基础知识不牢固的情况,表现在对已经学过的知识存在遗忘现象。同时课程涉及海洋科学的诸多方程和数学知识,较高的数理知识要求往往导致部分学生的学习兴趣不高。同时,学生理论联系实际和解决问题的能力有待提高。在教学过程中,也不乏诸多理论知识扎实的学生,但是相关知识往往局限于对课本相关理论的推导,对于理论的物理含义理解不够深入,缺乏将相关经典理论运用到实际问题的锻炼。
  2.课程设计缺乏相应的实践课程设计。工程环境海洋学在教学过程中,涉及诸多基本海洋和气象参数,比如海洋学的温盐密和水色、潮汐的高低潮水位观测、不同海岸类型以及大气风场和气压等,针对这些海洋和大气中的基本参量和涉及的观测仪器,只通过课堂的讲解学生很难有一个直观概念,学生缺乏走出课堂进行实践课程的设置。
  三、教学改革建议
  针对教学过程中存在的问题,提出以下教学改革建议。
  1.针对部分学生基础不足、学习主动性不强的问题,对于部分内容教学采取翻转课堂的形式,让学生提前预习相关内容,课堂上自由提问,通过课堂互动从而更加容易了解学生学习过程中存在的难点的疑点,以便进行重点讲解。同时,针对本门课程的内容,适当增加工程环境海洋学教学内容所涉及的相关理论知识的由来和应用,增加课堂的趣味性的同时,提高学生理论联系实际的能力。比如,通过海洋工程涉及到的海洋沉积类型可以扩展到Hu和Pang关于研究黄海上升流的工作,从海洋沉积的分布来佐证了黄海上升流存在。同时对于比较重要的物理概念,除了课堂详细的公式理论的推导,更重要的是形象解释其背后的物理意义。比如对于科氏力和压强梯度力平衡下的地转流动,可以与我们生活中常见的流动对比,揭示科氏力在大尺度环流中的重要作用,实际运用中知道压强的空间分布则根据压强梯度力与地转流向的关系,可以快捷地判断地转流的方向。总之,通过将理论与实际运用结合,可以激发学生对理论知识学习的兴趣,逐步提高学生们分析问题和解决问题的能力。同时在教学过程中,可以将相关理论联系在一起讲解,增加趣味性的同时让学生们更好地理解和运用各种理论。例如教学中可以将大气中的地转风与海洋中的地转流进行对比,从地转角度解释台风的形成过程,并结合湛江周边的台风实例,比如2018年的台风山竹,讲解台风的特征和影响,以及卫星观测在台风预测和减灾中的作用,进一步说明台风预报的难点,从而激发学生的兴趣,系统地对知识点进行讲解,从而使相关知识通俗易懂,寓教于乐。
  2.对于部分学生存在的实践不足的问题,可以针对不同的章节适当增设相关实践训练课,或有条件地进行现场考察来逐渐锻炼学生的实践能力。比如,对于讲解我国和大洋温、盐和密度分布,可以组织同学们到多功能实验室,让大家自行下载和分析全球海洋数据集的海洋观测数据,计算相应的密度以及主温跃层和季节温跃层深度等常用海洋变量,然后引导学生针对不同的海域进行分析,并采用分组讨论和小组代表现场讲解竞赛的形式,从而锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,学习致用,不断提高学生的实践能力,使学生能够胜任以后的工作要求和启发学生的科研兴趣。
  在有条件的情况下,建议结合大四年级的实习组织海洋科学的学生到广东海洋大学周边海洋与气象观测站、沿海码头等与海洋工程相关单位进行参观学习或组织学生进行近海出海实习,现场讲解相应的海洋和气象观测仪器,或让同学们有机会亲自动手进行相应海洋要素的观测、读取和分析,使学生对工程海洋环境所涉及的相关海洋要素有切身了解。学生们在学习知识的同时,提高了自身动手实践能力,对于学习的理论知识也能够有更加深刻和直观的认识。
  四、展望
  本文对于工程环境海洋学教学过程中遇到的一些问题进行了梳理,同时针对遇到的问题给出了相应的建议和教学改革方法,目的是更好地服务于日常教学,寓教于乐,充分调动学生的学习氛围和学习积极性,相信通過不断尝试和改进工程环境海洋学教学,能够让学生在轻松愉悦的环境中学好相关理论知识,并更好地运用到未来的工作实践中。
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