化学海洋学一流本科课程的建设与探索

［摘 要］一流本科课程建设是提高人才培养质量、落实立德树人根本任务的关键。文章以化学海洋学课程为例，介绍了厦门大学在该课程的教学理念、知识体系、海洋思政、教学模式等方面开展的探索，提出了立足学科属性树立与时俱进教学理念、融合经典知识与前沿科学重构知识体系、深化海洋思政践行立德树人使命、运用信息技术创新教学模式等一流本科课程建设的重要举措。面向未来，课程教学既要关注已知，更要关注未知，主题/项目引领下的探究式教学是达成课程目标的有效路径。

［关键词］化学海洋学；一流本科课程；课程建设；海洋思政；教学创新

［中图分类号］G642.3 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）18-0031-04

大学课程是高等教育人才培养网络的基础节点，课程质量是人才培养质量的决定性因素。打造一流本科课程，推动高等教育“质量革命”，是高等教育强国建设的重要保障。2019年10月30日，教育部发布《关于一流本科课程建设的实施意见》，提出“建成万门左右国家级和万门左右省级一流本科课程”的总体目标，将“提升高阶性”“突出创新性”“增加挑战度”等作为一流本科课程建设的基本原则，将“转变观念、目标导向、提升能力、改革方法、科学评价、强化管理、政策激励”等作为课程建设的具体内容[1]。该意见为建设具有中国特色、世界水平的一流本科课程提供了指导思想和总体方向，提出了提高人才培养质量的重要举措。自此，如何打造和建设一流本科课程、切实提高人才培养质量，成为全国高等教育工作者面临的实际问题[2]。本文以厦门大学的化学海洋学课程为例，阐述一流本科课程的探索历程和改革要点，旨在为我国一流本科课程建设，特别是自然科学专业课程的建设提供思路和参考。

化学海洋学是海洋科学类专业的核心基础课程之一，能够为学习者提供认识海洋、开发海洋、保护海洋、管理海洋的海洋化学知识，培养其将海洋化学和其他分支学科知识融会贯通并应用于解决实际问题的能力，是创新型、复合型海洋人才培养的重要支撑。海洋科学是厦门大学的特色和优势学科，在国内海洋科学人才培养中占据重要地位。厦门大学化学海洋学课程的开设始于1959年，其时主要参考国外教材进行讲授。20世纪80年代初，郭锦宝、卢茂狮等负责授课，主要以海洋热力学平衡为基础讲授海洋化学知识。2006年起，陈敏成为课程主讲，结合学科发展态势进行了知识重构，将课程内容从强调热力学平衡转向动力学过程，同时强化了对海洋过程与全球变化关系的阐释。经过近20年的不断完善和研磨求精，课程建设取得了良好成效：2009年被评为国家精品课程，2016年入选国家级精品资源共享课，2019年入选厦门大学在线开放课程，2023年入选国家级一流本科课程线下一流课程，由课程内容延伸形成的“全球变化——来自海洋的讯息”视频课2013年入选国家级精品视频公开课。本文对厦门大学化学海洋学课程的建设历程进行分析，重点介绍课程在教学理念、知识体系、海洋思政、教学模式等方面的探索，同时提供有关课程未来发展方向的一些思考，以助益海洋类科技人才培养质量的提升。

一、立足学科属性，树立与时俱进教学理念

海洋是地球上最大的自然体，占据着地球表面的71%，也是99%生物物种的栖息地。遗憾的是，我们对海洋的了解未必比对亿万光年之外的星空的了解更多。这可从我们星球的名字窥见一斑。无论是英文的“earth”、拉丁文的“terra”、希腊语的“geos”，还是中文的“地球”，都是指土地或土壤。这种以土地为中心的文化，很大程度上限制了人们对海洋的认识。然而，充分的研究已表明，海洋孕育了生命，联通了世界，促进了发展。人类社会的可持续发展依赖于海洋，人类呼吸的每一口空气、饮用的每一滴水、吃的每一口食物，都与大海紧密联系在一起。没有蓝色就没有生命，没有蓝色就没有绿色。关心海洋、认识海洋、保护海洋是每一个地球公民应尽的责任。这些认识的提升促使各国对海洋科学的发展更加重视，力争在海洋相关知识和先进技术的竞争中占领制高点。

海洋科学的内涵包含海洋知识和海洋技术两个核心，是传统理科专业与自然对象融合形成的活跃学科领域之一，具有学科高度交叉融合的大科学特征。海洋科学是以海洋中各种自然现象和过程及其变化规律为研究对象的科学，具体包括物理海洋学、化学海洋学、生物海洋学、海洋地质学等分支学科。海洋技术涵盖海洋工程技术、海洋生物技术、海底矿产资源勘探技术、海水资源开发利用技术、海洋环境保护技术、海洋观测技术、海洋预报预测技术、海洋信息技术等众多领域[3]。无论是从海洋自然属性，还是从海洋强国战略需求和人类可持续发展的角度看，海洋科学在国家人才培养战略中都占据着重要地位。海洋是一个开放复杂的体系，陆地、海洋、大气相互作用，物理、化学、生物、地质过程相互影响，导致任何的海洋现象都难以从单一学科方向得到圆满解释。海洋的未知性、复杂性、自然性和社会性决定了海洋科学人才培养的特质。海洋类课程教学应从地球系统科学视野出发，注重学科交叉和实践教育，提升学生的创新能力和素质水平。在这个认识基础上，化学海洋学课程坚守“大海洋观”的教育理念，确立了以“传承经典知识、品读前沿知识”为教学内容，以“解读海洋化学组分为中心、解释海洋现象为目的、解构海洋成分为技能”为教学目标的教学方案，与时俱进，臻于至善。

二、重构知识体系，融合经典知识与前沿科学

传统的化学海洋学教学内容尽管也覆盖了海水溶解盐分、海水溶解气体、营养盐、无机碳、痕量金属、有机组分等化学组分，但更多地从海洋物理化学热力学平衡角度出发来描述海洋过程，导致理论认识和真实海洋之间往往存在偏差，知识的应用场景也受到了很大限制。鉴于此，笔者重新编写了《化学海洋学》教材，从知识重构、案例式前沿介绍、知识链接拓展、知识思政内涵、行文准确精美等五个方面仔细打磨，形成兼具知识性、前沿性、思想性、易读性的优秀教材，以此作为课程内容的主体。每年在课堂教学中对教学内容加以补充和完善，进一步打造课程的高阶性。在课程知识的重构上，将依据热力学平衡的阐述大幅度更替为动力学描述，注重含量、迁移、过程、通量等的阐述，同时增添了“海洋对人类来源CO2的吸收”“铁的生物地球化学循环”“同位素海洋化学”等学科发展新内容，强化了对海洋过程与全球变化关系的阐释。这些内容以知识发展的逻辑关系为脉络，形成系统且层次分明的知识架构。在具体内容阐述中，有意识地强调了化学与物理、生物、地质等过程的相互作用，深化与其他分支学科的联系，以夯实学生专业基础，避免以偏概全。与此同时，一些跨学科的概念、原理、历史渊源等的解释和描述因时间关系难以在课堂上充分展开，因而在教材内容中专门配置了“知识链接”模块，给予学生打开相关知识宝库的钥匙。这不仅丰富了课程内容、提高了学生学习兴趣，而且通过跨学科知识的汇聚，有助于拓展学生的知识面，培养学生的发散思维。

每个章节的授课内容大多以当今海洋科学界关注的海洋现象为案例展开，让学生在探寻海洋奥秘的过程中不断深化对相关概念和原理的认识。例如，在“海水溶解气体”章节讲解中，以2006年夏季美国俄勒冈沿岸大规模生物死亡事件为案例，启发学生探寻事件发生的原因。按逻辑次序，依次涉及低氧现象、海水中氧气的溶解度及影响因素、海水中溶解氧的正常分布、海洋低氧的定义和类型、海洋低氧的形成机制、全球海洋低氧区的演变、海洋低氧的危害、海洋低氧与全球变化和人类活动的关系等海洋领域最新科学前沿，同时穿插讲解气体溶解度、海水氧气溶解度计算、海水溶解氧含量的分布及变化、物理和生物过程对溶解氧含量的影响等，从而让学生学习海水溶解气体经典知识，并获得应用所学知识解决实际问题的思路与方法。又如，在“二氧化碳-碳酸盐体系”章节的讲解中，以海洋酸化这一前沿科学问题为切入点，讲解海洋酸化的定义、海洋酸化的观测与预测、海洋酸化的生态响应、海洋酸化对珊瑚礁的影响等前沿知识，其间穿插进行pH定义、碳酸钙存在形态、碳酸钙饱和度、碳酸钙沉淀和溶解、无机碳形态、无机碳化学平衡、无机碳体系各分量计算等经典知识点的介绍。再如，在“海洋中的痕量金属”章节的讲解中，以近年来国际上为应对气候变化而实施的海洋现场铁施肥计划为引子，讲解铁施肥的科学背景、研究目的、实施方案、研究成果、存在问题等前沿知识，其间介绍海洋环境中铁的含量与分布、存在形态、来源与迁出路径、生物地球化学循环等经典知识。经典与前沿的紧密融合让学生既掌握了基础知识，又了解了知识的发展方向和应用方法，真正实现知识和能力的协同进步。

三、深化海洋思政，践行立德树人使命

海洋是地球上最大的自然体，也是思政资源的宝藏库。所谓海洋思政，即以海洋这一地理名词为基本出发点，通过海洋特色的“专业+思政”课程建设，挖掘海洋本身蕴含的思政教育元素，最终达成以人类命运共同体时代命题育人的目的。海洋自然联通是海洋命运共同体的物质基础。随着人类海洋实践能力的提升，海洋不再是分割各国的屏障，而是人类竞相开发的对象、通行的载体甚至生存的空间。海洋的连通性，海洋生态的系统性，海洋洋流与大气流动、海底地壳运动之间的紧密相关性，使得几乎所有涉海利益的实现都紧密相连。因此，新时代海洋专业课程的教学过程，本身就是让学生了解海洋自然属性与社会属性的思政教育过程，是灌输海洋命运共同体理念的有效途径。新时代海洋战略集海洋经济发展、海洋科技进步、海洋环境保护与海洋安全保障于一身，其中包括海洋本身具有的自然属性与社会属性。海洋的自然属性包括海洋生物、化学海洋学、物理海洋学、深海技术等海洋专业课程内容，海洋的社会属性包括海洋经济、海洋军事、海洋文化等人文社科内容。海洋思政育人需要同时注重海洋自然属性范畴专业知识的习得和海洋社会属性范畴海洋强国战略的体验。

化学海洋学课程一直秉持海洋思政理念，从海洋自身属性挖掘思政内涵，进而转化为实际授课的具象表达。化学海洋学作为一门自然科学专业课，其知识体系中蕴含着丰富的思想价值和精神内涵，涉及国家战略、方针政策、时事热点、国际关系、生态文明等。如能在教学中加以精心设计、有效衔接，真正实现价值塑造、知识传授、能力培养的有机融合，将会对学生起到浸润、教化、启悟的作用。化学海洋学课程的思政教育元素归结起来主要有6点：（1）科学精神。涉及学科发展史、知识发展脉络、科学新发现等课程内容，通过因果关系的逻辑阐释，培养学生科学思维方法，涵养求真务实、积极探索、勇于创新的科学精神。（2）开拓精神。以海洋化学参数的准确观测和取得为切入点，结合实验能力培养，引领学生领悟严谨治学、团结协作、顽强拼搏的职业精神，树立自强不息、艰苦奋斗、敢于胜利的新时代海洋精神。（3）海洋生态保护。海洋低氧、海洋酸化、氮循环、磷循环、核污染等众多知识点与海洋环境化学污染、海洋生态环境问题、海洋气候效应等密切相关，可让学生认识海洋环境问题、了解海洋环境现状、思考海洋环境与经济发展的关系，增强学生保护海洋生态环境的责任感。（4）绿色发展理念。无机碳体系、海水溶解气体、有机地球化学、有机碳输出通量的同位素示踪等课程内容与海洋碳汇问题紧密相关，结合对碳排放、碳减排、碳中和的介绍，促进学生为实现碳达峰目标和碳中和愿景贡献力量。（5）人类命运共同体理念。众多章节涉及全球变化和人类活动共同驱动下海洋生态系统的变化，而且局地变化往往伴随着全球效应。这种变化关乎地球、环境、未来，关乎每个人，也关乎人类共同的价值观、共同的理念和共同的责任，是引导学生树立人类命运共同体理念的很好素材。（6）家国情怀和文化自信。化学海洋学诸多阶段的发展和科学研究体现了中国科技工作者的积极贡献，这种介绍和展示有助于体现中国价值、坚定文化自信。

四、运用信息技术，创新教学模式

当前，教育数字化改革已席卷全球，信息技术和人工智能为高等教育提供了新动力，同时也形成了新挑战。在新形势下，如何汇聚共享优质教学资源、打造更加开放的教育环境，如何创新教学方法、实现规模化和个性化的统一等系列问题亟待探索与回答 [4]。

化学海洋学课程一直将信息技术应用于教育教学过程中，大体经历了资源建设、资源共享、混合式教学等三个阶段。在资源建设阶段，依托国家精品资源共享课的建设，形成了包括课程介绍、教学大纲、教学日历、知识点结构、作业题目、参考资料、演示文稿和授课全程录像（含字幕）的基础资源，以及包括15个前沿专题讲座演示文稿的拓展资源。此外，依托国家精品视频公开课的建设，以海洋现象与全球变化的关系为核心遴选出化学海洋学课程相关内容，形成了讲解全球变暖背景下海洋变化信号的“全球变化——来自海洋的讯息”视频公开课。该视频公开课包含海洋物理泵、海洋酸化、海洋低氧现象、海洋营养状况的变化、海洋天然气水合物的环境效应、地球气候的快速变化——恐龙灭绝事件的启示、极地海洋的快速变化、高CO2环境下的海洋生态系统和海洋铁施肥等9个前沿讲座，形成了既有知识深度又具丰富趣味的优质电子资源。在资源共享阶段，课程的所有电子资源均先后在爱课程、网易、中国科学院教育云、大学生自学网、哔哩哔哩等网络平台上线，使全国师生和广大民众受益。与此同时，线下课堂实现了本研、校内校外的开放共享，自2010年至今，每年均有不少本校硕士/博士研究生和外校/科研院所研究生修习该课程，打破了学院之间和学校之间的壁垒，充分发挥了教育资源的效益。为响应互联网时代学习者的需求，该课程自2020年起依托中国大学MOOC-SPOC平台实施了线上线下混合式教学。在混合式教学需求驱动下，按照知识点重新制作了80个短视频，分别就独立的知识点进行讲解，作为学生线上课前预习和课后复习的参考资料。教学方法也据此进行了相应调整，线上主要开展课前学生预习和课后问题讨论，线下主要以重要知识点为核心，以海洋现象为引领，将案例分析、科学辩论、影片讨论、科普书籍分析等方法融入基本概念和海洋过程讲解，同时依托雨课堂平台开展西部高校教师培训工作。线上线下混合提升了学生在时间和空间上的学习自由度，提高了学生学习自主性，实现了课程的时空延伸、教学共享和质量传承。

五、未来发展方向

面向未来，大学海洋教育需要树立为未来而教的理念 [5]。海洋类一流本科课程建设需要将禁锢于学科边界、过于关注了解性知识、过于强求专业知识、过度关注学业成就的做法，转变为注重跨学科问题、注重综合能力培养、注重与现实世界的联系，并提供多元学习的选择。要达成这一目标，主题/项目引领下的探究式教学可能是有效路径之一。未来教学既要关注已知，更要关注未知，通过减少回顾性学习、增加开放性问题探讨，有效加强学生对知识的理解，增强学生的实际运用能力，真正实现为学生未来而教、落实立德树人根本任务。

［ 参 考 文 献 ］

[1］ 中华人民共和国教育部.教育部关于一流本科课程建设的实施意见[EB/OL]. （2019-10-31）[2024-02-26].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201910/t20191031_406269.html.

[2］ 李志义. “水课”与“金课”之我见[J]. 中国大学教学，2018（12）：24-29.

[3］ 李江萍，陈怡彤. 海洋科学概论课程的建设与探索：以兰州大学通识教育课程为例[J].大学教育，2022（12）：40-42.

[4］ 杨宗凯. 高校“互联网+教育”的推进路径与实践探索[J].中国大学教学，2018（12）：13-16.

[5］ 珀金斯.为未知而教，为未来而学[M].杨彦捷，译. 杭州：浙江人民出版社，2015.

［责任编辑：周侯辰］