“航海气象与海洋学”研究型教学方法改革与实践

2017-09-03张进峰翁建军文元桥

航海教育研究 2017年2期

关键词：海洋学研究型科研成果

张进峰，翁建军，文元桥

(武汉理工大学航运学院，武汉 430063)

“航海气象与海洋学”研究型教学方法改革与实践

张进峰，翁建军，文元桥

(武汉理工大学航运学院，武汉 430063)

为提高“航海气象与海洋学”课程教学质量，激发学生学习兴趣，培养学生创新能力，针对传统教学模式，引入研究型教学理念，提出探究式、案例式、研讨式和基于最新科研成果的研究型教学方法，并设计与之相适应的考核模式。

航海气象与海洋学；创新能力；研究型教学

一、引言

我国高等航海教育承担着培养国际竞争力强、综合素质高的航海类人才的重要使命，而其中航海类专业教学质量直接关系到航海类高素质创新型人才的培养质量[1]，因此，培养具有创新能力并能引领未来航运业发展的高素质航海技术人才，成为高等航海教育的关键任务。《国家中长期教育改革和发展规划纲要》提出，“着力培养信念执著、品德优良、知识丰富、本领过硬的高素质专门人才和拔尖创新人才”，培养高素质创新型人才是国家发展的战略之本，是我国高等教育的重要任务[2]。教育的根本目的在于培养人才，人才的价值核心在于创新能力，因此，全面提高航海技术专业学生的综合素质，培养具有创新精神和创新能力的引领行业发展的高级管理和工程技术人才，已经成为当前高等学校航海技术专业人才培养与教学改革的首要任务。

多年的教学实践发现，大学生普遍缺乏提出问题和发现问题的探究意识，高等航海教育创新能力和创新意识的培养存在较大不足。笔者2015年在美国密歇根大学安娜堡分校访学期间进行随堂听课，发现中美大学课堂的典型差异之一即美国学生发现问题和提出问题的意识与能力更强。美国学生善于在课堂学习过程中提出问题，积极探索所在领域的新发现，努力发现问题和探索未知领域；而中国学生善于接受知识和复制知识，但在课堂上不会提出问题，缺乏主动探究的意识[3]。探究意识的培养差异是中美大学课堂教学的主要区别之一，因此开展旨在培养创新意识与创新能力的研究型教学方法改革，对提高学生创新能力和综合素质具有重要意义。

“航海气象与海洋学”是高等学校航海技术专业的主干专业课程之一，课程内容涉及的气象学和海洋学基础知识较为抽象，理论性强，要求学生具有较强的空间思维能力、严密的逻辑推理能力和一定的数理功底。由于“航海气象与海洋学”是海船船员适任证书考试的课程之一，教师多采用“灌输式”教学方法以强化学生通过适任考试的能力，此种教学方法不利于培养学生运用气象学和海洋学知识解决海上实际天气问题的能力，忽略了学生创新意识和创新能力的培养[1]。本文提出基于创新意识与能力培养的“航海气象与海洋学”课程研究型教学方法。

二、研究型教学方法的具体实施

传统的 “灌输式”教学法已不能满足创新型人才培养的需要。若单纯以气象学和海洋学基础知识为内容开展“灌输式”教学，易使学生觉得教学内容枯燥无味，从而失去学习兴趣，达不到该课程的教学目标。而研究型教学是一种以问题和研究为基础，把教学、科研和实践在教学活动中融为一体的教学模式。[4]结合“航海气象与海洋学”课程教学特点，本文提出探究式、案例式、研讨式和基于最新科研成果的研究型教学方法和与之相适应的考核模式。

1.探究式教学方法

探究式教学方法改革是为了充分挖掘学生课堂学习的积极性与主动性，使学生掌握科学的思维模式以及归纳、演绎和分析的方法，着重培养学生分析问题与解决问题的能力，特别是加强培养学生的创新意识与创新能力。[2]参与课堂教学的主体是学生，教师要创造条件激发学生主动思考，并引导学生去发现问题、提出问题、分析和解决问题。

根据“航海气象与海洋学”教学内容设计学习情景，在整个课堂教学过程中贯穿探究式教学的理念，将课程内容凝练为若干拟解决的专业问题，围绕问题主线深入进行探究，使学生听课的过程成为探索知识和发现知识的过程，具体通过提出问题—探求解决方法—课内讨论—解决问题思路—形成知识架构等步骤获取知识。提出问题的目的不仅是为了吸引学生，更是通过这种形式去引导学生发现规律、探求方法、揭示现象。因此，设计的问题应富有启发性，能够吸引学生，并留给学生一定的探索空间，使他们的创造力得到发挥。通过课内讨论，充分调动学生的参与积极性，将探究式思维融入课堂教学全过程，启发并引导学生去探索和发现，通过主动的思考而不是被动的接受来获得相应的专业知识。

2.案例式教学方法

案例式教学方法改革主要是以案例为切入点，通过案例引出本课程要学习的专业问题，引导学生开展深入讨论，结合探究式教学法，鼓励学生发现问题并提出自己的见解。引入关注度高、学生感兴趣的案例，以多元化的影像资料激发学生的学习兴趣，从而充分调动学生的积极性和参与意识，以培养建立在学生独立思考基础上的创新思维[1]，最后由教师归纳、分析、总结并引出新课知识点。通过案例分析和新课知识讲解，使学生能够对实际问题进行深入思考，从而培养学生分析和解决问题的能力。

例如，在讲授冷高压知识的过程中，可首先引入“大舜号”事故案例，结合影像、图片、事故调查报告等资料，以讲故事的形式将学生带回“大舜号”现场，让学生思考寒潮天气的主要特征、寒潮天气对船舶航行的影响、寒潮天气对海上搜救的影响等实际问题，从气象学角度思考事故带来的启示，使学生意识到掌握冷高压的知识对船舶航行值班、海事管理、海上搜救等工作的重要性，由此引出冷高压的形成、发展、结构和天气模式等主要知识点。

3.研讨式教学方法

研讨式教学是一种引导学生灵活运用基础知识，自主提出问题、分析问题和解决问题，通过参与研讨来培养学生创新思维的新型教学模式。[5]研讨课主题以气象学和海洋学基础知识积累为基础，由教师课前布置，其内容围绕课内知识点、教材上某些问题的延伸、联系行业实际或科研前沿等方面，鼓励学生将学习中遇到的问题提出并进行讨论。研讨课前，学生根据任务查阅文献、开展小组讨论并形成小论文或PPT，然后在课堂上介绍自己的成果，鼓励其他同学提出问题并进行讨论。研讨式教学成果是对教材基础知识学习的有益补充，通过联系实际使学生更为深入地理解基础理论知识，在解决行业实际问题或科研问题方面做出有益的思考。研讨式教学对于培养学生的表达能力、提升演讲水平也有良好的促进作用。

4.基于最新科研成果的教学方法

科研对教学有着重要的促进作用，为大学的教学提供了新的思想和启示。教学内容中融入科研成果是提高教学水平的有效途径，既促进了课程内容的更新，提升了课程内容的质量和水平，也有利于激发学生的科研兴趣，促进学生创新能力的培养，并体现了科研成果的实用价值，激励教师创造更多优异的科研成果[6]。

在气象学和海洋学等基本教学内容的基础上，结合国内外最新科研成果和行业发展现状，对“航海气象与海洋学”课程教学内容进行了更新和探索，将与本课程相关的行业和科研热点问题融入课堂教学中，如涉及气候变化和大气污染的船舶废气排放问题、涉及船舶航行安全和营运效益的船舶气象航线优化问题、涉及船舶航行环境的风浪流数值模拟等。在多年的教学实践中，行业和科研热点问题受到学生的广泛关注，对培养学生创新意识起到良好的促进作用。近年来，有多位创新意识较强的同学以此为基础积极申报国家大学生创新创业训练计划等项目。通过课外创新活动，培养了学生的创新意识，提高了查阅文献获取知识的能力、自主学习能力、分析和解决问题的能力，同时也加深了对课程知识的理解。

5.与研究型教学方法相适应的考核模式

本课程基础理论和实际应用两部分的逻辑关系紧密，必须系统、全面地掌握有关理论，才能对航线天气做出正确的分析。目前，二、三副适任证书考试中“航海气象与海洋学”内容采用单选题考核模式，致使部分学生以做题库作为学习和备考的主要方法，以选择题为主的客观题形式不能考查学生系统、全面掌握气象学和海洋学知识和能力。

以提高教学质量和培养创新型人才为目标的研究型教学方法改革需要与之相适应的考核模式，如果不改革传统的考核模式，教学方法改革就很难深入。通过实行与研究型教学方法相适应的考核模式改革，全面、科学地考查学生在探究式、案例式、研讨式和基于最新科研成果的研究型教学方法改革过程中所反映出的能力和水平，激励学生平时的学习积极性，同时进行考试形式、考试试题的多样化改革，改变学生“死记硬背”的学习方式，增加以理解为基础的案例式、传真图分析等试题形式，引导学生在平时的课程学习过程中进行系统、全面的学习，从而提高学生系统运用气象学和海洋学知识的能力。

三、研究型教学方法改革实践

近年来，探究式、案例式、研讨式和基于最新科研成果的研究型教学方法改革实践收到了良好的成效。课程各部分的教学方法改革方案如表1所示。

表1 课程各教学模块教学方法改革方案

探究式和案例式教学模式将航海实践与气象学和海洋学基础知识紧密联系起来，如通过“Mol Comfort”号集装箱船遇风浪断裂事故案例引入海浪基础知识，通过“大舜号”沉没事故案例引入冷高压知识，通过“卡特里娜”飓风引入热带气旋知识，教学过程中实时接收气象传真图让学生模拟开展气象传真图分析。探究式和案例式教学模式进一步提高了学生的学习兴趣，加深了学生对气象学和海洋学基础知识的理解和掌握。

研讨式教学模式和引入最新科研成果是将行业和科研关注的热点问题引入课堂教学，如全球气候变化背景下的船舶废气减排问题、船舶避台航线优化问题等，通过准备课堂研讨和学习最新科研成果提高了学生的自主学习能力，激发了学生的学习兴趣和创新意识，多年来先后有学生成功申报了“基于数值模式的船舶避台安全—经济决策研究”“特定风浪影响下的船舶能效航线设计”“考虑营运成本和船舶排放的航速多目标优化模型研究”等国家大学生创新创业训练计划和本科生自主创新研究项目，并取得了实质性创新成果，通过开展科技创新活动为学生的创新能力培养打下了良好的基础，也提高了学生的语言表达能力、人际交流的能力和团队协作能力等综合素质。

结合以上教学方法改革，本文将课程考核分为两个部分：

(1)平时成绩——侧重考查研讨式教学和基于最新科研成果的教学过程中的学生的发挥，重点考查学生做专题报告和参与课堂讨论过程中体现的创新能力和创新意识。

(2)期末考试——侧重考查探究式和案例式教学过程中学生对基础知识的系统掌握，通过推行以理解为基础的案例式、传真图分析等试题形式为主的命题思路，减少“死记硬背”的试题分量，突出对基础知识的理解和传真图分析能力的考核；笔试成绩主要反映学生在系统掌握基本理论基础上对气象学和海洋学知识的理解，以及学生应用气象学和海洋学知识解决实际问题的意识和能力。