“海洋调查与观测技术”课程探究式教学研究与实践

张存勇

（江苏海洋大学海洋技术与测绘学院 江苏 连云港 222005）

1 背景

联合国教科文组织举办的第三届世界高等教育大会提出把培养探究式、批判性思维和创造力作为高等教育未来发展的六大基本原则之一[1]，明确创新是当前发展的鲜明主题。大学是创新发展的智力引擎[2]，对创新人才的培养具有非常重要的作用。课程是大学人才培养的主渠道[3]，课程教学改革是实现创新人才培养的重要途径。探究式教学是融知识传授、能力培养和素质提高于一体的创新教学模式[4]，该模式在教学过程中针对某些知识点，在教师的主导下，通过提供一些问题和事例，启发学生思考，经过自主学习解决相应问题，发挥学生的主动性，改变学生被动接受知识的过程，从而达到知识目标、能力目标、素质目标的融合。

“海洋调查与观测技术”是海洋技术专业的一门专业必修课程，课程内容多，涉及海洋水文、海洋气象、海洋化学、海洋生物、海洋地质等，知识跨度大、实践性强，海洋调查新技术、新方法不断出现，教学时间有限。由于该课程是专业必修课程，学生学习积极性比较高，但专业自学能力不强、创新能力不足。针对存在的问题，笔者根据多年教学实践，尝试在课程教学中引入探究式教学方法，以期提高学生的创新能力。

2 探究式教学的实践应用

2.1 创建海洋潮位观测教学情境

首先引入海洋潮位的概念。海洋潮位通常指海洋中的水位，是海洋自由水面距离固定基面的高度，引入此概念使学生对海洋潮位变化有清晰的认识，联想自己生活中或媒体视频中海洋水位涨落的过程场景。然后介绍海洋潮位观测的意义，指出潮位观测对确定平均海平面、深度基准面、潮汐表制作、风暴潮预报、海上作战指挥等具有重要的意义，直接关系到船舶进出港口、海岸工程设计、海涂围垦、潮汐发电等。最后介绍潮位变化形成的两个主要原因：一是天体引潮力引起的水位变化，二是由于风、气压、大陆径流等因子引起的水位变化。不同原因引起的水位变化规律不同，由于天体运行的周期性，天体引潮力引起的水位变化具有周期性；风、气压、大陆径流等因子所引起的水位变化是不规则的、非周期性的。实际海洋潮位观测数据通常是上述变化的综合结果。

2.2 启发思考，提出探究问题

引入风暴潮概念，指出风暴潮是一种常见的海洋自然灾害现象，通常是由于剧烈的大气扰动，如强风和气压骤变导致的海水水位异常升降。启发学生思考：风暴潮引起的水位变化属于哪一种原因引起的？如何获取风暴潮引起的增减水变化？然后介绍目前尚没有一种观测仪器能够分别测量由天体引潮力引起的周期性水位变化和由风、气压、大陆径流等因子所引起的非周期性水位。进而介绍目前观测水位常用的三类测量方法和仪器：直接测量法、声学测量法、压力测量法。根据不同原因引起的潮位变化实际问题引出探究式问题：如何分离混合潮位？促使学生对不同原因形成的水位变化规律进行研究，从而引起学生的深入思考，激发学生的求知欲，促使学生带着这些问题去探索。

2.3 自主探究

教师鼓励学生利用联想思维，借鉴自然界其他它混合现象的分离方法，自己去探究，并根据学生探究情况适时给予提示，比如数值分离方法、非线性科学方法等，引导学生从两个混合水位成因和变化特征入手，一个水位变化有周期性规律，另一个水位变化为不规则变化，启示学生从不同的变化规律入手，引导学生主动思考、主动探索学习各种分离方法。此外，鼓励学生自由组合，形成小组合作探究。充分利用网络、图书馆、数值实验等学习相关的理论知识，培养学生获取知识的能力，而这些能力远不是通过教材所能获取的。

2.4 合作交流，自评互评

经过思考、自主探究后，学生对所要探究问题已经有了深入理解，提出各自的混合潮位分离方案，形成不同的研究报告、方案设计，然后每个学生对自己的研究方案进行交流分享，发表自己的观点和意见，通过相互交流，可以了解到不同的方案和设计，有更多的机会挑战和反思自己的观点，激发学生思维。经过讨论交流和头脑风暴碰撞，促使学生进一步完善自己的方案，形成自己的独到见解，锻炼学生的分析判断、方案设计、团队协作、交流发言能力。

2.5 展示评价，总结提高

每个学生在课堂上展示汇报自己的探究结果，然后，学生和教师就汇报内容进行自由提问。通过在课堂上学生互评、教师点评等方式对每个探究结果进行评价。最后，教师分析归纳，对当前知识点进行深化、迁移与提高，并提供实际观测数据对各探究方案进行实践运用，使学生切实感受到自己的探究成效，激励学生继续完善研究方案进行深入探究，培养其不断学习的习惯。

3 探究式教学成效分析

笔者从2023 年2 月至5 月在海洋201 班对“海洋调查与观测技术”课程实施了一个学期的探究式教学，对重要知识点设计了探究式研究问题，每个学生从中选取6 个进行探究，从结果来看，成果丰富，包括研究报告、试验报告、方案设计等。由于增加了探究式研究考核，减少了记忆性知识的比例，学生的课程综合考试成绩普遍提高。整个过程中，探究式研究基本都是在课外完成，扩展了学生自主学习的时间和空间，锻炼了查找文献和主动学习能力，有效解决了课堂学习时间的局限性与知识增长的无限性之间的矛盾。课后多数学生反映通过这样的学习收获较多。绝大多数学生对探究式教学非常满意，课堂氛围比较活跃，学习兴趣更加浓厚，部分学生认为通过探究式学习获得的知识印象深刻，自身的知识贯通能力、理解水平大幅提高，比如通过海洋潮位分离，进而引出海洋观测中混合现象的分离研究，主要包括分离混合海浪（涌浪和风浪）、混合海流（潮流、余流）等海洋观测中的混合观测数据，促使学生由过去的被动接受向主动探索发展，有目的地同化当前学习的新知识，从而形成海洋观测数据处理与分析新的知识点，让每一位学生都体会到知识带来的成就感，达到知识的融会贯通，并能够对所学知识进行深度加工，发表自己的看法，其运用所学知识解决实际问题的能力显著增强。

4 探究式教学的启示与思考

4.1 教与学相辅相成

“海洋调查与观测技术”通常是在学生学习了“海洋学概论”“物理海洋”“海洋化学”“海洋地质”等课程后开设，学生已具有一定的基础理论知识。从教学实践来看，探究式教学需要教师把探究问题相关的知识讲透，然后设计问题引导学生主动探究。教师的主导作用与学生的主体作用相辅相成[5]，多种教学方法要灵活运用，否则学生缺少知识积累，很难理解问题，也难以开展探究式学习。只有先进行以教师为主导的课堂讲授让学生掌握知识后，学生才能有探究的基础，只有在理解问题的基础上，学生才能主动寻求解决方案，触类旁通，激发学生的创新精神。因此，在实际教学过程中，教师要注意把握探究式教学的度，探究式问题不宜设计得太多，以免学生的探究欲被过多的问题分散，降低教学效果，而应侧重培养学生在学习过程中结合所学知识和兴趣发现问题、解决问题的能力，达到提高创新能力的目的。

4.2 融入新的教学理念

“海洋调查与观测技术”探究式问题分为理论和技术两个方面，其中理论方面的探究相对困难，但海洋调查与观测不断涌现出一些新方法、新技术。为此，教师在探究式教学实践中可融入OBE 理念与工程教育认证思想，贯穿成果导向，针对不同的问题设计不同的探究模式，突出从技术创新方面入手，比如改进现有的观测方法、观测仪器，或者设计新的观测方法、新的观测仪器等。根据探究式教学实践成效，秉承持续改进的理念，充分运用多年来海洋技术专业建设中创立的三大国际工程教育模式协同融合的“成果导向创新应用能力本位教育”新模式OCCE（OBE-CDIO-CBE Based Education）[6]，推动课程教学从“以教为中心”向“以学为中心”的转变[7]，促进教与学、知识与能力紧密结合，不断改进“海洋调查与观测技术”教学内容与考试评价方法，提高课程作品、大作业、课程论文、研究报告、方案设计、实验报告等评价考核的比例。

4.3 突出内因，注重个性化培养

兴趣是最好的老师。针对每个学生的兴趣可能不一样，教师应尽量设计不同方向的探究式问题，给学生一定的选择空间，充分调动学生的积极性，引起学生的兴趣。让每个学生在课堂上得到发展自己探究能力的机会，满足学生个性化学习的需求。比如，在“海洋调查与观测技术”教学中通过设置部分与考研方向密切相关的前沿探究式问题，引起准备报考这个研究方向学生的兴趣，促使他们投入大量的时间和精力更广泛地深入研究这方面的知识。实践证明，通过内因改变学生学习方法是培养学生探究意识、独立思考能力、实践能力和创新能力的一个有效途径，对创新人才的成长具有非常重要的促进作用。

4.4 “课创”融合

将创新能力培养充分融入课程教学中是“海洋调查与观测技术”课程探究式教学研究的主要目的。由于“海洋调查与观测技术”是海洋技术专业的一门专业必修课，该专业是江苏海洋大学国家级特色专业，拥有海洋调查与观测的相应仪器和设备，为学生搭建了海洋调查与观测探究式研究的实践平台，把锻炼学生实际动手能力作为培养学生创新能力的主阵地，让知识学习与实际运用融会贯通，通过对相关知识进行探究式学习在潜移默化中培养学生的创新能力和批判性思维。此外，鼓励学生以课程探究式问题研究成果为基础，积极参加学科创新类竞赛、大学生创新创业实践项目申报、发表研究论文等，激发学生的创新活力；鼓励学生以探究式问题进行毕业设计（论文）选题，增强学生的就业能力和发展潜能，将课程教育与创新创业能力培养深度融合。

5 结论

当前，科技创新和经济社会变革正深刻影响着各个领域，随着人类对海洋探索的深入，海洋调查与观测技术不断更新，亟须培养具有适应能力、问题解决能力、创新能力、学习能力的大批人才去应对。本文通过“海洋调查与观测技术”课程探究式教学改革，将创新思想融入课程，植根于日常教学活动中，提高课程的高阶性、创新性，让学生深入参与课堂，深刻理解现有的知识，激发学生主动学习和解决问题的能力，锻炼学生解决复杂工程问题的能力及团队协作能力，有效提高了学生的自主学习和创新能力，形成了大学生创新能力培养的规模化和可持续性，为学生创新能力的厚积薄发奠定了基础，但由于时间较短，还需在今后的实践中不断进行改进与探索。