应用型大学“物理海洋学”课程教学改革研究与探索

［摘 要］ “物理海洋学”是海洋类专业的基础核心课程，具有很强的理论性。目前很多应用型大学开设此课程都是沿用研究型大学的教学大纲和教材，存在学生理论基础不扎实、应用技能培训欠缺等问题。系统分析了目前应用型大学“物理海洋学”课程教学存在的主要问题，提出了适应应用型大学培养目标的教学改革思路，探讨“物理海洋学”课程在应用型大学中的教学模式。以北部湾大学为例，通过适当调整教学内容、采用多元化的教学方法、引进数字化实验、加强实践训练等多种手段，有效提高了教学效果，以期为同类型高校开设“物理海洋学”课程提供参考。

［关键词］ 应用型大学；物理海洋学；教学改革

［基金项目］ 2022年度北部湾大学高等教育本科教学改革工程项目“应用型大学‘物理海洋学’课程教学改革探索与实践”（22JGA001）

［作者简介］ 陈振华（1972—），男，广西北海人，理学博士，北部湾大学海洋学院高级工程师，硕士生导师，主要从事海洋动力与数值模拟研究；陈小燕（1974—），女，广西合浦人，工学博士，广西大学海洋学院副教授，博士生导师，主要从事海洋科学研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）19-0081-04 ［收稿日期］ 2023-07-08

随着社会需求的细分，人们对教育职业和技能的需求越来越多样化和专业化，这种趋势促使了应用型大学的产生，各种类型、层次的高校各司其职，为社会各行各业培养各种不同的适用人才［1］。应用型大学以培养面向生产、管理、服务第一线的技术应用型人才为主要培养目标，更多地体现为适应当地经济和社会发展的需要，适应学生应用性能力的培养［2］。“物理海洋学”是海洋科学、海洋技术等涉海专业的一门专业基础课程，主要是运用物理学的观点和方法，研究海洋中的热量平衡和水量平衡，海水的温度、盐度和密度等海洋水文状态参数的分布和变化，以及海洋中各种类型和时空尺度的海水运动［3-4］。由于课程内容涉及大量的理论分析和数学推导，专业性、理论性非常强［5］。在20世纪初之前，涉海高校比较少，海洋类专业比较单一，“物理海洋学”课程主要在少数几所具有海洋科学专业的研究型大学开设。随着我国对海洋大规模地研究、开发和利用，培养应用型、复合型、技能型、创新型海洋人才是当前高等教育的一个重要目标。新时代下如何适应应用型大学的培养目标，有效开展“物理海洋”课程教学，促进海洋科学专业高质量发展，是一个值得深入研究的问题。本文分析了当前存在的主要问题，结合教学团队多年教学实践经验，探讨应用型大学“物理海洋学”课程教学改革。

一、应用型大学“物理海洋学”课程教学主要存在的问题

物理海洋学是海洋科学专业重要的二级学科，“物理海洋学”课程是海洋科学的专业核心课程。通过对多所涉海应用型大学进行调研，结合教学团队多年在“物理海洋学”课程教学过程中的体会，发现目前应用型大学开设的“物理海洋学”课程主要存在以下问题。

（一）课程教学目标与应用型大学的培养目标不相称

应用型大学以培养面向生产、管理、服务一线的技术应用型高水平人才为主要培养目标，学科结构更多体现为服务国家战略、适应地方经济和社会发展的需要，适应学生应用能力培养。目前许多涉海高校开设的“物理海洋学”课程都是沿用传统研究型高校的培养目标，即以理论教学为主，培养高层次研究型人才，忽略了对学生实践操作和应用能力的培养，这与应用型大学的定位不相称。

（二）教学内容与应用型大学定位和学生特点不相符

物理海洋学的学科特点是通过物理知识和数据手段认识和研究海洋的运动和变化规律，因此对学生数学物理方面的知识有较高的要求。早期“物理海洋学”课程所用的教材是叶安乐和李凤岐编著的《物理海洋学》，该教材引进、吸收了国外同类教材，有较高的理论深度，但面向应用的技术介绍相对较少。21世纪后，国内陆续出版了一些物理海洋学的教材，但基本还是维持了这一框架和体系，理论性较强，应用性偏弱，与应用型大学“重点培养应用型人才”的定位不相符。很多应用型大学是由地方大学转型而来［6］，学生在数学物理方面的知识相对薄弱，在“物理海洋学”课程理论学习过程中普遍反映不理解、听不懂，特别是各种方程的推导，往往难以接受，影响了应用型人才的培养。

（三）教学方法单一，教学效果不理想

目前“物理海洋学”课程的教学方式以教师课堂讲授、学生被动听讲为主［7］。教师在上课过程中往往侧重理论分析，数学物理基础较薄弱的学生面对大量的公式和理论推导，逐渐跟不上教师的节奏，课堂缺乏互动和交流，学生主动学习的积极性不高，畏难和厌学情绪渐浓，最后影响学生对基础理论的理解与专业知识的掌握，以及分析、解决实际问题能力的达成。

（四）考核方式单一，学生参与度与认可度不高

传统的教学考核以试卷考试为主，侧重理论考核，考核方式单一。对于理论基础不够扎实，但技术好、实践操作能力强的学生缺乏较好的评价机制，这导致学生对学习没有兴趣，对课程的认可度不高，影响了教学效果。

造成以上问题的主要原因是，目前应用型大学开设的“物理海洋学”课程直接沿用了研究型大学的教学内容和教学模式，学生实践机会少，实践能力培养不足，对课程的接受度和认可度不够，影响了人才培养质量。

二、应用型大学“物理海洋学”教学改革的思路

（一）修订教学大纲，调整教学内容

根据应用型大学的培养目标，结合本校学生的特点，对“物理海洋学”课程的教学大纲和教学内容做适当调整。

例如，在专业人才培养方案中，设置“高等数学”“大学物理”等课程作为先修课程，“物理海洋学”安排在先修课程后进行；或适当增加学时，在课程前有针对性地补充必要的数学、物理知识。

再如，适当调整教学内容，增加应用实践教学。抓牢基础理论，强化理解和应用。对理论性很强的内容，如内波、湍流等，进行适当简化。结合海洋应用、海洋管理的需要，增强对海洋仪器使用、数据处理、数据分析和数据可视化等技术与技能的培养，提高学生的应用能力和科学素养，同时为一部分学生将来进入研究生教育奠定基础，真正做到学有所用。

（二）教学方法多元化，突出开放性和创新性

优化传统课堂形式，利用PPT、VR、视频等多媒体形式及MOOC慕课、翻转课堂等丰富的平台资源，提高可视度与信息量，丰富课堂教学材料，激发学生的学习兴趣。

坚持“问题导向”，积极引导学生对实际海洋现象的观察和思考，活跃学生的课堂思维，提高学生的课堂参与度。对于一些学生可以通过自学解决的问题，组织学生分组讨论，提高其自我解决问题的能力。

（三）重视实践基地建设，加强应用能力培训

密切联系涉海单位，如地方海洋局、生态环境局及海洋调查公司等，共建教学实践基地，为学生提供更多的应用实践机会。有条件的大学可以建造科考船，既可以为海洋科学研究服务，也可以为学生提供教学实践。

（四）丰富考核方式，教学评价多元化

目前的教学考核以试卷考试为主，侧重理论考核，考核方式单一。为了更好地培养综合型人才，可以实行多元化的考核方式。学生在科研和应用实践中的成果，如撰写科技论文、调查报告、出海调查、参加学术会议等，都可以纳入课程考核评价体系中，综合评价学生的学习能力和学习成效，激发学生的学习兴趣，提高课程学习效果。

三、应用型大学“物理海洋学”教学改革实践探索

北部湾大学是广西壮族自治区最早开设海洋科学专业的高校，学校先后成为全国应用技术大学联盟首批理事高校、广西新建本科院校整体转型发展试点院校、国家“十三五”规划建设的“应用型本科高校”项目单位，办学资源、学生素质等方面在应用型大学中具有一定的代表性。学校刚开始在海洋科学专业开设“物理海洋学”课程时，也是沿用了传统研究型大学的教学大纲，以理论讲授为主。北部湾大学是一所地方性大学，学生在数学物理等方面的基础较为薄弱，刚接触“物理海洋学”课程时，面对海水运动方程、惯性流、埃克曼流等多种不同海流的方程和求解，以及各种波动的数学表达和求解等一大堆公式，学生从一开始的不知如何入手到后来的完全抗拒，迷失在大量的公式和推导过程中，出现“教师难教，学生难学”的局面。教学团队经过调研，征求学生意见，了解学生需求，进行了如下教学改革。

（一）根据学生的基础和就业岗位要求，调整了“物理海洋学”课程的教学内容

理论知识方面，从基础理论入手，重点聚焦海水的物理特征及全球分布，海水的受力分析及基本方程，地转流等基本海流的数学表达及解的形式，区域环流、水团特征，潮汐的观测、调和分析及预报，海浪的基本特征，风暴潮，赤道波动及ENSO现象等内容。同时根据海洋调查的实际需要，开设了配套的实践课程，学习常用物理海洋调查仪器的工作原理，以及利用这些仪器测量海水温度、盐度、深度及水位、流速流向的基本方法。另外，实验课讲授了matlab、Python、surfer等数据处理、分析和可视化软件，学生掌握了获取海洋大数据和对数据进行处理及可视化的技能。

（二）建设教学实践基地，增加实践内容

与当地海洋局、气象局加强合作，共建教学实践基地。分批派送学生到实践基地配合海洋监测人员出海调查，实践操作物理海洋调查仪器，对获取的海洋数据进行质量控制、数据处理和分析、数据可视化等。根据学生的实际能力和兴趣，选拔一些优秀的学生参与到教师的科研项目中，配合教师管理和配置海洋调查仪器，分析海洋数据，开展科学研究。基于此，一半以上的海洋科学专业学生在大学二年级就有出海调查的经历。

（三）结合课程知识点，制作数字化实验

物理海洋学主要研究大规模的海水运动，如惯性流、地转流、风海流等典型的海水流动，在实验室里很难进行直观地展示。通过虚拟实验，可以方便地展示这些海水的运动过程。教学团队利用MATLAB App Designer等软件，设计开发了“全球温盐密分布”“地转流”“惯性流”“埃克曼漂流”“西边界流”“潮流潮汐预报”等一系列数字化实验，让学生开展探索性实验。在理论学习的基础上，通过修改影响海水运动的参数，观测实验结果。学生参与实验的兴趣和积极性很高，通过实验大大加深了对理论知识的掌握度，取得了很好的教学效果。

（四）充分利用网络资源，创新教学方法

充分利用了MOOC慕课、翻转课堂等平台资源，广泛吸收校外的教学经验，把校外名师请进校园。创新性地采用“学生讲，学生学”的教学方式，充分发挥学生的主体作用，让学生积极地参与到教学活动中。比如全球海流，包括赤道流、黑潮、湾流；区域环流，包括南海环流、北部湾环流等不同尺度的海洋流系的特征及影响，由学生分组讲解。学生需要查找文献、制作PPT，并在课堂讲解，锻炼了学生的文献查找、学术报告等基本技能和团队合作能力。学生围绕知识点讲解后，教师对其存在的问题进行点评和补充，学生不仅学到了知识，也提高了综合科学素养。经过了4～5年的教学，每一届学生对这一方法都普遍反映很好，参与的积极性很高。

（五）课堂教学与应用实践教学相结合，丰富教学考核体系

在教学过程中，摒弃了只考虑卷面考试成绩的单一考核方式，既关注理论成绩，也重视应用能力的培养；既关注学生的知识掌握程度，也关注学生实际操作能力、创新能力和团队协作能力等方面的发展。设计多样化的考核方式，如课堂测试、实验报告、实践操作、课程设计、小组讨论等，以全面了解学生的学习情况。同时建立过程性考核机制，不仅要关注学生的最终成果，还要关注学生的学习过程。教师及时向学生反馈考核结果，指导学生分析问题、找出不足，帮助学生制定改进措施。