“海洋調(diào)查與觀測技術(shù)”課程探究式教學(xué)研究與實踐

張存勇

（江蘇海洋大學(xué)海洋技術(shù)與測繪學(xué)院 江蘇 連云港 222005）

1 背景

聯(lián)合國教科文組織舉辦的第三屆世界高等教育大會提出把培養(yǎng)探究式、批判性思維和創(chuàng)造力作為高等教育未來發(fā)展的六大基本原則之一[1]，明確創(chuàng)新是當(dāng)前發(fā)展的鮮明主題。大學(xué)是創(chuàng)新發(fā)展的智力引擎[2]，對創(chuàng)新人才的培養(yǎng)具有非常重要的作用。課程是大學(xué)人才培養(yǎng)的主渠道[3]，課程教學(xué)改革是實現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要途徑。探究式教學(xué)是融知識傳授、能力培養(yǎng)和素質(zhì)提高于一體的創(chuàng)新教學(xué)模式[4]，該模式在教學(xué)過程中針對某些知識點，在教師的主導(dǎo)下，通過提供一些問題和事例，啟發(fā)學(xué)生思考，經(jīng)過自主學(xué)習(xí)解決相應(yīng)問題，發(fā)揮學(xué)生的主動性，改變學(xué)生被動接受知識的過程，從而達(dá)到知識目標(biāo)、能力目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo)的融合。

“海洋調(diào)查與觀測技術(shù)”是海洋技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，課程內(nèi)容多，涉及海洋水文、海洋氣象、海洋化學(xué)、海洋生物、海洋地質(zhì)等，知識跨度大、實踐性強，海洋調(diào)查新技術(shù)、新方法不斷出現(xiàn)，教學(xué)時間有限。由于該課程是專業(yè)必修課程，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性比較高，但專業(yè)自學(xué)能力不強、創(chuàng)新能力不足。針對存在的問題，筆者根據(jù)多年教學(xué)實踐，嘗試在課程教學(xué)中引入探究式教學(xué)方法，以期提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2 探究式教學(xué)的實踐應(yīng)用

2.1 創(chuàng)建海洋潮位觀測教學(xué)情境

首先引入海洋潮位的概念。海洋潮位通常指海洋中的水位，是海洋自由水面距離固定基面的高度，引入此概念使學(xué)生對海洋潮位變化有清晰的認(rèn)識，聯(lián)想自己生活中或媒體視頻中海洋水位漲落的過程場景。然后介紹海洋潮位觀測的意義，指出潮位觀測對確定平均海平面、深度基準(zhǔn)面、潮汐表制作、風(fēng)暴潮預(yù)報、海上作戰(zhàn)指揮等具有重要的意義，直接關(guān)系到船舶進(jìn)出港口、海岸工程設(shè)計、海涂圍墾、潮汐發(fā)電等。最后介紹潮位變化形成的兩個主要原因：一是天體引潮力引起的水位變化，二是由于風(fēng)、氣壓、大陸徑流等因子引起的水位變化。不同原因引起的水位變化規(guī)律不同，由于天體運行的周期性，天體引潮力引起的水位變化具有周期性；風(fēng)、氣壓、大陸徑流等因子所引起的水位變化是不規(guī)則的、非周期性的。實際海洋潮位觀測數(shù)據(jù)通常是上述變化的綜合結(jié)果。

2.2 啟發(fā)思考，提出探究問題

引入風(fēng)暴潮概念，指出風(fēng)暴潮是一種常見的海洋自然災(zāi)害現(xiàn)象，通常是由于劇烈的大氣擾動，如強風(fēng)和氣壓驟變導(dǎo)致的海水水位異常升降。啟發(fā)學(xué)生思考：風(fēng)暴潮引起的水位變化屬于哪一種原因引起的？如何獲取風(fēng)暴潮引起的增減水變化？然后介紹目前尚沒有一種觀測儀器能夠分別測量由天體引潮力引起的周期性水位變化和由風(fēng)、氣壓、大陸徑流等因子所引起的非周期性水位。進(jìn)而介紹目前觀測水位常用的三類測量方法和儀器：直接測量法、聲學(xué)測量法、壓力測量法。根據(jù)不同原因引起的潮位變化實際問題引出探究式問題：如何分離混合潮位？促使學(xué)生對不同原因形成的水位變化規(guī)律進(jìn)行研究，從而引起學(xué)生的深入思考，激發(fā)學(xué)生的求知欲，促使學(xué)生帶著這些問題去探索。

2.3 自主探究

教師鼓勵學(xué)生利用聯(lián)想思維，借鑒自然界其他它混合現(xiàn)象的分離方法，自己去探究，并根據(jù)學(xué)生探究情況適時給予提示，比如數(shù)值分離方法、非線性科學(xué)方法等，引導(dǎo)學(xué)生從兩個混合水位成因和變化特征入手，一個水位變化有周期性規(guī)律，另一個水位變化為不規(guī)則變化，啟示學(xué)生從不同的變化規(guī)律入手，引導(dǎo)學(xué)生主動思考、主動探索學(xué)習(xí)各種分離方法。此外，鼓勵學(xué)生自由組合，形成小組合作探究。充分利用網(wǎng)絡(luò)、圖書館、數(shù)值實驗等學(xué)習(xí)相關(guān)的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生獲取知識的能力，而這些能力遠(yuǎn)不是通過教材所能獲取的。

2.4 合作交流，自評互評

經(jīng)過思考、自主探究后，學(xué)生對所要探究問題已經(jīng)有了深入理解，提出各自的混合潮位分離方案，形成不同的研究報告、方案設(shè)計，然后每個學(xué)生對自己的研究方案進(jìn)行交流分享，發(fā)表自己的觀點和意見，通過相互交流，可以了解到不同的方案和設(shè)計，有更多的機(jī)會挑戰(zhàn)和反思自己的觀點，激發(fā)學(xué)生思維。經(jīng)過討論交流和頭腦風(fēng)暴碰撞，促使學(xué)生進(jìn)一步完善自己的方案，形成自己的獨到見解，鍛煉學(xué)生的分析判斷、方案設(shè)計、團(tuán)隊協(xié)作、交流發(fā)言能力。

2.5 展示評價，總結(jié)提高

每個學(xué)生在課堂上展示匯報自己的探究結(jié)果，然后，學(xué)生和教師就匯報內(nèi)容進(jìn)行自由提問。通過在課堂上學(xué)生互評、教師點評等方式對每個探究結(jié)果進(jìn)行評價。最后，教師分析歸納，對當(dāng)前知識點進(jìn)行深化、遷移與提高，并提供實際觀測數(shù)據(jù)對各探究方案進(jìn)行實踐運用，使學(xué)生切實感受到自己的探究成效，激勵學(xué)生繼續(xù)完善研究方案進(jìn)行深入探究，培養(yǎng)其不斷學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

3 探究式教學(xué)成效分析

筆者從2023 年2 月至5 月在海洋201 班對“海洋調(diào)查與觀測技術(shù)”課程實施了一個學(xué)期的探究式教學(xué)，對重要知識點設(shè)計了探究式研究問題，每個學(xué)生從中選取6 個進(jìn)行探究，從結(jié)果來看，成果豐富，包括研究報告、試驗報告、方案設(shè)計等。由于增加了探究式研究考核，減少了記憶性知識的比例，學(xué)生的課程綜合考試成績普遍提高。整個過程中，探究式研究基本都是在課外完成，擴(kuò)展了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的時間和空間，鍛煉了查找文獻(xiàn)和主動學(xué)習(xí)能力，有效解決了課堂學(xué)習(xí)時間的局限性與知識增長的無限性之間的矛盾。課后多數(shù)學(xué)生反映通過這樣的學(xué)習(xí)收獲較多。絕大多數(shù)學(xué)生對探究式教學(xué)非常滿意，課堂氛圍比較活躍，學(xué)習(xí)興趣更加濃厚，部分學(xué)生認(rèn)為通過探究式學(xué)習(xí)獲得的知識印象深刻，自身的知識貫通能力、理解水平大幅提高，比如通過海洋潮位分離，進(jìn)而引出海洋觀測中混合現(xiàn)象的分離研究，主要包括分離混合海浪（涌浪和風(fēng)浪）、混合海流（潮流、余流）等海洋觀測中的混合觀測數(shù)據(jù)，促使學(xué)生由過去的被動接受向主動探索發(fā)展，有目的地同化當(dāng)前學(xué)習(xí)的新知識，從而形成海洋觀測數(shù)據(jù)處理與分析新的知識點，讓每一位學(xué)生都體會到知識帶來的成就感，達(dá)到知識的融會貫通，并能夠?qū)λ鶎W(xué)知識進(jìn)行深度加工，發(fā)表自己的看法，其運用所學(xué)知識解決實際問題的能力顯著增強。

4 探究式教學(xué)的啟示與思考

4.1 教與學(xué)相輔相成

“海洋調(diào)查與觀測技術(shù)”通常是在學(xué)生學(xué)習(xí)了“海洋學(xué)概論”“物理海洋”“海洋化學(xué)”“海洋地質(zhì)”等課程后開設(shè)，學(xué)生已具有一定的基礎(chǔ)理論知識。從教學(xué)實踐來看，探究式教學(xué)需要教師把探究問題相關(guān)的知識講透，然后設(shè)計問題引導(dǎo)學(xué)生主動探究。教師的主導(dǎo)作用與學(xué)生的主體作用相輔相成[5]，多種教學(xué)方法要靈活運用，否則學(xué)生缺少知識積累，很難理解問題，也難以開展探究式學(xué)習(xí)。只有先進(jìn)行以教師為主導(dǎo)的課堂講授讓學(xué)生掌握知識后，學(xué)生才能有探究的基礎(chǔ)，只有在理解問題的基礎(chǔ)上，學(xué)生才能主動尋求解決方案，觸類旁通，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神。因此，在實際教學(xué)過程中，教師要注意把握探究式教學(xué)的度，探究式問題不宜設(shè)計得太多，以免學(xué)生的探究欲被過多的問題分散，降低教學(xué)效果，而應(yīng)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中結(jié)合所學(xué)知識和興趣發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，達(dá)到提高創(chuàng)新能力的目的。

4.2 融入新的教學(xué)理念

“海洋調(diào)查與觀測技術(shù)”探究式問題分為理論和技術(shù)兩個方面，其中理論方面的探究相對困難，但海洋調(diào)查與觀測不斷涌現(xiàn)出一些新方法、新技術(shù)。為此，教師在探究式教學(xué)實踐中可融入OBE 理念與工程教育認(rèn)證思想，貫穿成果導(dǎo)向，針對不同的問題設(shè)計不同的探究模式，突出從技術(shù)創(chuàng)新方面入手，比如改進(jìn)現(xiàn)有的觀測方法、觀測儀器，或者設(shè)計新的觀測方法、新的觀測儀器等。根據(jù)探究式教學(xué)實踐成效，秉承持續(xù)改進(jìn)的理念，充分運用多年來海洋技術(shù)專業(yè)建設(shè)中創(chuàng)立的三大國際工程教育模式協(xié)同融合的“成果導(dǎo)向創(chuàng)新應(yīng)用能力本位教育”新模式OCCE（OBE-CDIO-CBE Based Education）[6]，推動課程教學(xué)從“以教為中心”向“以學(xué)為中心”的轉(zhuǎn)變[7]，促進(jìn)教與學(xué)、知識與能力緊密結(jié)合，不斷改進(jìn)“海洋調(diào)查與觀測技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容與考試評價方法，提高課程作品、大作業(yè)、課程論文、研究報告、方案設(shè)計、實驗報告等評價考核的比例。

4.3 突出內(nèi)因，注重個性化培養(yǎng)

興趣是最好的老師。針對每個學(xué)生的興趣可能不一樣，教師應(yīng)盡量設(shè)計不同方向的探究式問題，給學(xué)生一定的選擇空間，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，引起學(xué)生的興趣。讓每個學(xué)生在課堂上得到發(fā)展自己探究能力的機(jī)會，滿足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的需求。比如，在“海洋調(diào)查與觀測技術(shù)”教學(xué)中通過設(shè)置部分與考研方向密切相關(guān)的前沿探究式問題，引起準(zhǔn)備報考這個研究方向?qū)W生的興趣，促使他們投入大量的時間和精力更廣泛地深入研究這方面的知識。實踐證明，通過內(nèi)因改變學(xué)生學(xué)習(xí)方法是培養(yǎng)學(xué)生探究意識、獨立思考能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的一個有效途徑，對創(chuàng)新人才的成長具有非常重要的促進(jìn)作用。

4.4 “課創(chuàng)”融合

將創(chuàng)新能力培養(yǎng)充分融入課程教學(xué)中是“海洋調(diào)查與觀測技術(shù)”課程探究式教學(xué)研究的主要目的。由于“海洋調(diào)查與觀測技術(shù)”是海洋技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)必修課，該專業(yè)是江蘇海洋大學(xué)國家級特色專業(yè)，擁有海洋調(diào)查與觀測的相應(yīng)儀器和設(shè)備，為學(xué)生搭建了海洋調(diào)查與觀測探究式研究的實踐平臺，把鍛煉學(xué)生實際動手能力作為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的主陣地，讓知識學(xué)習(xí)與實際運用融會貫通，通過對相關(guān)知識進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和批判性思維。此外，鼓勵學(xué)生以課程探究式問題研究成果為基礎(chǔ)，積極參加學(xué)科創(chuàng)新類競賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐項目申報、發(fā)表研究論文等，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新活力；鼓勵學(xué)生以探究式問題進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計（論文）選題，增強學(xué)生的就業(yè)能力和發(fā)展?jié)撃埽瑢⒄n程教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)深度融合。

5 結(jié)論

當(dāng)前，科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)社會變革正深刻影響著各個領(lǐng)域，隨著人類對海洋探索的深入，海洋調(diào)查與觀測技術(shù)不斷更新，亟須培養(yǎng)具有適應(yīng)能力、問題解決能力、創(chuàng)新能力、學(xué)習(xí)能力的大批人才去應(yīng)對。本文通過“海洋調(diào)查與觀測技術(shù)”課程探究式教學(xué)改革，將創(chuàng)新思想融入課程，植根于日常教學(xué)活動中，提高課程的高階性、創(chuàng)新性，讓學(xué)生深入?yún)⑴c課堂，深刻理解現(xiàn)有的知識，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)和解決問題的能力，鍛煉學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力及團(tuán)隊協(xié)作能力，有效提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力，形成了大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的規(guī)?；涂沙掷m(xù)性，為學(xué)生創(chuàng)新能力的厚積薄發(fā)奠定了基礎(chǔ)，但由于時間較短，還需在今后的實踐中不斷進(jìn)行改進(jìn)與探索。