非海洋科学专业海洋科学导论的教学改革研究

杨丽娜，梁朋^* 

（广东海洋大学 海洋与气象学院，广东 湛江 524088）

[摘  要]二十一世纪是海洋的世纪。大学生是社会主义的建设者和接班人，有责任和义务推进我国的海洋强国建设。《海洋科学导论》涵盖海洋科学主要分支学科的基本内容，有利于快速提高大学生的海洋意识。本文针对非海洋科学专业学生学习《海洋科学导论》以及教师授课过程中遇到的问题展开讨论，结合实例提出了相应的教学改革建议，有助于提高学生的学习热情，使学生更深刻地理解海洋学理论，进而更好地将其应用到自己的专业领域。

[关键词]海洋科学导论；非海洋科学专业；教学改革

[基金项目]2018年1月1日-2020年12月31日，国家自然科学基金委，太平洋南赤道流的时空变异及其对印尼贯穿流的调控作用，41706033； 2020年1月1日-2023年12月31日，广东海洋大学，南大洋增暖对印度洋热含量长期变异的影响机制，R20020；2020年1月1日-2023年12月31日，广东海洋大学，吕宋海峡处黑潮路径变异的可预报性研究，R20023。

[作者简介]杨丽娜（1988-），女（汉族），山东烟台人，博士，广东海洋大学（海洋与气象学院），讲师，研究方向：物理海洋学；梁朋（1988-），男（汉族），山东烟台人，博士，广东海洋大学（海洋与气象学院），讲师(通讯作者)，研究方向：物理海洋学。

[中图分类号]G642.0   [文献识别码]A   

一、前言

海洋覆盖了全球约71%的面积，蕴藏着丰富的食物来源、矿产资源、化学资源、生物资源和动力资源，既是生命的摇篮，又是人类实现可持续发展的突破口。当今世界，人口密度剧增，陆地资源严重不足，各个濒海国家围绕着海洋权益展开了激烈而广泛的斗争，一场新的“蓝色圈地运动”正在世界各大洋和海域间如火如荼地进行着，各国争先抢占海洋岛屿、扼制海洋通道、争夺海洋区域和海洋资源^[1]。我国是一个人口大国，人均资源非常匮乏，但同时又是一个海洋大国，拥有300多万平方公里的管辖海域。针对这一基本国情，党的十八大作出了建设海洋强国的重大部署，党的十九大报告明确要求要坚持陆海统筹，加快建设海洋强国。习近平总书记一直强调“海洋事业关系民族生存发展状态，关系国家兴衰安危”。因此，新一代大学生有责任和义务去关心海洋和认识海洋，这样才能更好地将海洋知识与自身的专业结合起来，从而有能力推进我国建设海洋强国的战略部署，这也意味着在非海洋科学专业的大学生群体中普及海洋知识非常必要。

海洋科学导论这门课是海洋科学专业的基础课程，涵盖地球科学、物理海洋学、海洋化学和海洋生物学等学科的基本内容，具体包括地球系统基本知识、海底科学、海水的物理和化学特性、海洋环流、波动和潮汐、大气与海洋、海洋生物等相关内容^[2]。通过该课程的学习有利于学生较快地认识海洋，兴致盎然地关注海洋，从而有针对性地服务和建设海洋。在习近平总书记建设海洋强国的思想引领下，全国诸多高等学校加强了海洋知识的普及力度，纷纷为非海洋科学专业的学生开设了海洋科学导论这门课程，这对增强我国大学生整体的海洋意识和海洋强国观念具有非常积极的意义。

二、教学过程中遇到的问题

广东海洋大学为本科各个专业都开设了海洋科学导论这门课，且都是必修课。在不同的学院，该课程的理论学时从32学时到56学时不等。例如，在工科类的机械与动力工程学院开设的该课程有56学时，而在文科类的管理学院开设的该课程为32学时。在为非海洋科学专业的学生授课的实际教学过程中发现以下问题：

1.由于授课对象是非海洋科学专业的学生，不少学生抱着与自己本专业毫无关联的想法，所以他们在刚开始上海洋科学导论这门课的时候兴趣不高，学习过程也较为被动，缺乏主动探究和刻苦钻研的精神，课后更是缺乏复习过程，导致课堂上所学的知识很容易被遗忘。

2.课程里包含高等数学和物理等方面的知识，文科类专业的学生在这方面的基础较为薄弱，对课程中涉及的物理概念和数学公式等的接受能力较差。理工科类专业的学生虽然有理论力学和流体力学的基础，但部分学生由于知识掌握不牢固和相关知识点遗忘等因素，对相关理论的理解也比较费力。对于数理能力较高、基础知识掌握较好的同学，由于缺乏海洋学思维的训练，其理论联系实际的能力比较欠缺。

3.该课程可供选用的教材不多，常用的教材是高等教育出版社1999年出版、由冯士筰院士等主编的《海洋科学导论》，是海洋科学专业的经典教材，涵盖了较为全面的海洋科学基本内容，但由于其版本较老，缺乏较为前沿的海洋科学知识。

三、教学改革建议

针对非海洋科学专业的海洋科学导论教学过程中遇到的问题，提出以下教学改革建议。

1.对于非海洋科学专业的学生，首先要抓住他们学习海洋科学导论的兴趣。对此，可以每次课精心准备一两个海洋中有趣的现象或者惊险的故事，根据课堂情况适时抛出，以吸引学生的注意力，从而增强讲课效果。例如，1893年，挪威探险家南森指挥的考察船在穿行于北冰洋之时突然像被海水黏住了一样，在没有浮冰和逆风阻挡的情况下，船速发生了明显的减速，南森称之为“死水效应”。经过一段时间，考察船得以缓慢地逃离减速区，之后船速又恢复了正常。这种现象其实是由海洋内波造成的，这种波动发生在海洋内部，在海表不容易被察觉，相比于常见的海浪，学生对海洋内波的概念则陌生的多，通过“死水效应”的小故事可以让学生带着好奇心学习海洋内波章节的内容，从而达到事半功倍的效果。再比如，探险家南森在北极考察的时候还发现一个奇怪的现象，那就是浮冰随海流运动的方向并非沿着风吹的方向，而是偏向风吹方向的右侧，夹角大概呈30°，这与我们的直观感觉完全不同。事实上，这又涉及到我们海洋学中的一个非常重要的理论，即Ekman风漂流理论。在海表风应力的驱动下，北半球（南半球）的海流从海水表层往下呈现逐渐右（左）偏的Ekman螺旋的形式。课堂上用南森的故事引出Ekman风漂流理论的内容，有助于抓住学生的注意力，从而顺利展开对该复杂理论的讲解。激发起学生的学习兴趣以后也有助于促进学生的思考和课后的复习。因此，在每次课堂开始时要首先简单回顾上节课的主要内容，以唤起学生的相关记忆，再引入当堂课的新内容，并在课堂将要结束之时进行简单的总结，进一步巩固学生需要掌握的知识点。为了锻炼学生的海洋学思维能力，可以适当地给学生布置一些课后思考题，而且最好能够贴近生活实例，避免使学生感到枯燥和负担。例如，为什么荷叶上的露珠是球形的？为什么俗话说“风大浪高”，但有时候又说“无风三尺浪”？为什么英国伦敦所处的纬度比我国黑龙江省哈尔滨市的还要高，却没有我国东北的冬季那么冷，而是四季如春，气候温暖湿润？等等……

其次，要注意寻找和讲解授课对象所修专业与本课程之间的联系，这有利于激发学生的兴趣和主动探索的精神。以作者的授课班级之一─机械电子工程专业的学生为例。第一堂课就先抛出问题“机械电子工程专业的学生为什么要学习海洋科学导论？”，并启发学生进行思考，让学生明白以下几个事实。第一，海上作业设备、海洋仪器的制造和使用都离不开机械电子工程专业知识和人才，但在设计和制造涉海设备时必须考虑海洋特殊的环境，包括海水的压强和腐蚀性、海流的侵蚀、海浪的拍打、以及海洋生物的破坏等，这些都跟陆地环境截然不同。掌握一些海洋学知识，有利于该专业的学生拓宽思维，同时促进机械电子工程和我国海洋事业的双发展。例如，由我国自主研发的“海燕”水下滑翔机，融合了浮力驱动与螺旋桨推进技术，可持续工作30天左右，续航里程达3619.6公里，在世界大洋最深处─马里亚纳海沟完成最大下潜深度8213米，创下了水下滑翔机下潜深度的世界纪录^[3]。毋庸置疑，从设计到完成这样一台万米级别的水下滑翔机，离不开机械电子工程专业和海洋科学专业知识的有效结合。还有一种新型的海洋无人航行器叫做波浪滑翔器，它以波能为主要驱动力，利用太阳能来发电，能够在较大的空间尺度内进行长时间的自主连续走航观测，并远程实时传输数据。其中，波浪滑翔器在极端海况─台风中的观测技术在国外已经非常成熟了，但在我国仍处于起步阶段。最近，由我国自主研制的“黑珍珠”波浪滑翔器填补了我国在这一领域的空白^[4]，但在赶超国外先进观测技术的道路上，除了专业技术人员的努力，还需要海洋科学知识的有力支撑。第二，我国地处太平洋海盆的西侧，深受热带太平洋极端气候厄尔尼诺─南方涛动的影响，例如1998年长江特大洪水和2008年南方雪灾分别是强厄尔尼诺和强拉尼娜活动导致的^[5-6]。另外，作者所在的大学位于广东省湛江市，在夏秋季遭受的台风天气较为频繁，对人们的生产和生活都具有重要影响。很明显，这些长期气候和短期天气的变化与每位学生的日常生活息息相关，要理解这些变化就需要海洋与大气相互作用方面的知识，这也是海洋科学导论这门课程非常重要的内容之一。

再次，课件制作要注意简洁大方、重点突出，避免在课件上罗列一大堆文字使学生上课的时候产生视觉疲劳从而分神。同时，部分章节内容可采用翻转课堂的形式，将准备好的课件和视频等材料提前发送给学生，让学生课前自主学习，课堂上就本章节自己感兴趣的、有疑惑的内容自由提问、集中讨论，不仅可以提高学生学习的主动性，还有利于教师掌握学生学习的疑点和难点，从而有针对性地进行重点讲解。例如，周期性涨落的潮汐现象对于学生来讲既熟悉又陌生，虽然学生经常见到潮涨潮落，但他们对潮汐的成因和特点并不清楚，这部分内容就可以利用翻转课堂的教学模式，引导学生自行探索潮汐中的奥秘。

2.非海洋科学专业学生的课程内容不能与海洋科学专业的完全一样，要根据授课对象因材施教。对于文科生，由于其数理基础相对薄弱，在授课过程中遇到理论性较强的章节内容，比如地转流的计算、海洋波动的传播、潮汐的形成原理等，不能直接从公式入手，应首先将涉及到的物理参量的概念和物理意义交代清楚，之后以讲授现象和结果为主，一定要避免长篇大论地推导公式或者讲述特别深奥的专业知识，否则学生不但无法理解，还会越来越丧失学习该课程的兴趣。对于数理基础相对较好的理工科学生，在授课过程中可以适当涉及简单的公式推导和过程讲解，以增强学生对物理现象的理解，有助于他们将海洋知识应用到自己的专业领域。但在授课过程中要避免使用枯燥和晦涩的语言，应深入浅出地讲解相关理论，并充分利用多媒体辅助教学，将抽象的物理概念用示意图、动画或者小视频的形式展示出来，不仅有助于学生对相关知识的理解，还可以增加课程的趣味性，激发学生的学习热情。

此外，在课堂中要注重介绍海洋知识在生活中的应用，尤其是面对一些涉海危险时的注意事项。例如，讲授海流的章节时要叮嘱学生在海边玩耍要注意防范离岸流。通常，朝岸边传播过来的涌浪断裂处容易有离岸流发生，该海流流速最快可达2m/s，能持续数分钟，足以将海边游泳的人卷入远海，万一在海中遇到离岸流，一定不能逆流而上，要向离岸流的两侧沿与海岸平行的方向逃生^[7]。再比如，讲授海洋波动章节的时候可以给学生科普一下海啸这种危害性极大的海洋灾害。海啸是一种长重力波，在水深较深的大洋里其波高很小，可能不足1米，但当到达海岸浅水地带时，其波高急剧增大，可达数十米，形成含有巨大能量的水墙，破坏性极强。此处要提醒学生，海啸到来之前通常会有一种叫先兆波的快波先到达岸边，此时海水会发生反常的涨落，海平面可能不升反降。异常退去的海水往往会在浅滩上留下很多海产，此时一定要以最快速度迅速撤离岸边，千万不能去捡鱼或看热闹。总之，在授课过程中尽可能多地向学生传授与生活息息相关的海洋知识，应是海洋科学导论这门课的一个重要内容。

3. 针对课程教材版本较老的问题，教师需积极关注海洋科学研究的国际前沿及发展态势，及时更新自己的海洋知识库，将海洋科学的最新发现和研究成果融入到课程里，并将这些前沿知识以通俗易懂的语言和直观有趣的方式讲授给学生。这就要求教师首先要仔细研读教材的每一章节，以便发现教材中过时的内容，并在课堂上及时修正和补充。例如，教材中描述太阳系中有九大行星，即水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。但实际上在2006年的国际天文学联合会大会上，天文学家们给出了行星的新定义，据此，冥王星被驱逐出了九大行星之列。也就是说，太阳系中只有八大行星。另外，全球变暖问题是近年来海洋科学研究的一个热点，受到越来越广泛的关注。自工业革命以来，由于人类活动向大气排放的二氧化碳急剧增加，全球大气呈增暖趋势，并进一步引发了一系列的气候问题，例如：极地海冰融化、海平面上升、全球降水量重新分配等……这一系列问题对于有的国家来讲甚至是致命的。比如，印度洋上的一个岛国─马尔代夫就深受全球海平面上升的威胁。马尔代夫是世界上地势最低的国家，平均高出海平面仅有2.1米，因此也是全球受气候变化影响最为严重的国家之一。若全球气候持续增暖，那么在不久的将来，马尔代夫就会被持续上涨的海水所淹没。为此，2009年10月17日，马尔代夫特地召开了一次“水下内阁会议”，旨在呼吁世界各国重视全球变暖的问题。因此，向学生讲授全球变暖及其引发的一系列气候问题和灾害这一焦点问题十分有必要。全球变暖正在威胁着人类的权益和安全，当代大学生有责任和义务为减缓全球气候变暖贡献自己的一份力量。

此外，部分非海洋科学专业的学生对我国海洋权益所面临的严峻形势了解较少，教师有必要专门针对中国海洋权益之争的复杂形势向学生进行讲授，呼吁学生始终将保护我国的海洋权益牢记在心。在全球海洋之争日趋激烈的大背景下，教师需不断启发学生思考如何将自己的专业技能与维护我国海洋权益、建设海洋强国联系起来，这也是在全体大学生群体中开设《海洋科学导论》这门课的一个重要目标。

四、展望

本文讨论了为非海洋科学专业的学生开设海洋科学导论课程遇到的一些问题和相应的改进措施和建议，旨在充分调动非海洋科学专业的学生学习海洋科学的热情，从而更有效地向他们传授海洋学知识，提高全体大学生的海洋意识。相信通过不断地摸索和改进海洋科学导论的教学，能够让学生更好地掌握海洋学理论，并成功运用到自己的本专业和工作实践中，更有利于我国加快建设海洋强国的步伐。

【参考文献】

[1] 冯士筰, 李凤岐, 李少菁. 海洋科学导论[M]. 北京: 高等教育出版社, 1999.

[2] 张逢成. 戍海固边 任重道远——世界各国对海洋权益的维护和争夺[J]. 海洋世界, 2004(12): 11-14.

[3] 新华社. “海燕”再创国产水下滑翔机续航能力新纪录[J]. 科技传播, 2018(10):9.

[4] 孙秀军, 王雷, 桑宏强. “黑珍珠”波浪滑翔器南海台风观测应用[J]. 水下无人系统学报, 2019(5): 562-569.

[5] 冯利华, 张强. 1998年长江巨洪与厄尔尼诺事件[J]. 东海海洋, 2001, 19(4):14-17.

[6] 李灿, 张礼平, 吴义城, 等. 南方极端雨雪冰冻过程东亚冬季风环流特征及与ElNiño/LaNiña事件的关系[J]. 暴雨灾害, 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.

Research on Teaching Reform of Introduction to Marine Science for non-Marine Science majors

YANG Li-na, LIANG Peng^*

(College of Ocean and Meteorology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang, Guangdong 524088, China)

Abstract: The twenty-first century is a century of ocean. College students, as the builders and successors of socialism, are responsible for promoting the marine economic powerful nation strategy. Introduction to Marine Science covers the primary contents of the major branches of marine science and helps to quickly improve the college students’ marine consciousness. In this study, the problems for non-marine-science major students when studying and for teachers when teaching are discussed, and relevant teaching reform suggestions combined with cases are proposed. This contributes to raise the students’ enthusiasm for study, 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 major; teaching reform