省属地方高校海洋技术本科专业海洋地质学课程的教学探索

海洋技术是高等学校普通本科专业，在2000年左右开始招生。2002年，招收海洋技术本科专业的院校只有中国海洋大学、厦门大学、河海大学、河北工业大学、浙江海洋大学、盐城工学院和江苏海洋大学。随着国家“海洋强国”战略的实施，社会对于该专业人才的需求日益迫切[1]。截至目前，全国共有30所院校开设该专业。按照2018年教育部发布的《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》，海洋技术专业的教学内容涉及海洋学、数学、物理学、化学、生物学、地质学等多个学科，旨在培养海洋探测和海洋开发领域能够胜任海洋声、光、遥感和生物资源开发等高新技术研发工作的人才[2-3]。近年来，随着海洋时空大数据的快速增加，从空间感知和空间认知角度认识和了解海洋成为新时代发展的需求[3]，因此，2021年，哈尔滨工程大学在国内首次设立了智慧海洋技术专业。山东交通学院海洋技术专业是在新工科建设背景下，结合船舶与海洋工程、航海技术等学科背景而设立。该专业在设立之初以海洋信息技术为主要培养方向，之后经过专业整合，在海洋信息技术的基础上增设了海洋资源开发技术，专业定位为“针对我国船舶工程、海洋工程领域、海洋资源开发领域对信息化、智能化技术的迫切需求，以智能感知、大数据和智能系统为目标，将海洋科学、船舶工程、海洋工程和航海技术与人工智能深度交叉融合，培养可促进智慧海洋科技发展的高级人才，可授予理学或工学学士学位”。海洋地质学为海洋技术专业的一门学科基础课程，山东交通学院在第三学期开设海洋地质学课程，开设之前以海洋技术导论作为先导课程。本文结合山东交通学院实际教学过程，总结了一些经验，希望为该课程的教学提供参考。1课程特点海洋地质学，又称地质海洋学。1891年，英国的默里和比利时的勒纳尔编制第一幅世界大洋沉积分布图，并出版《海洋沉积》一书，标志着近代海洋地质研究的开始。海洋地质学是在地球系统科学理论指导下，以地球物理学、地球化学、沉积学和古生物学方法对海床和海岸进行系统研究的学科[4]。从学科领域来讲，海洋地质学从属于地球科学领域，其研究成果为人类认识海洋、开发海底资源、保护海洋环境和维护海洋权益提供科学依据。海洋地质学课程是海洋科学、海洋技术等本科专业学科的基础课，可作为航运、石油、地质等其他涉海相关专业的必修课程。从课程内容来看，海洋地质学是地质学的一部分，又与海洋学密切相关，是地质学与海洋学的交叉科学，课程体系庞杂，课程内容涉及领域广泛，分支学科众多，具有理论性与实践性强的特点[5]。2教学过程中存在的主要问题2.1教学方式单一，有效的教学设计较少，知识点呈现方式较零散海洋地质学课程知识点零散，地质术语众多，要求学生具有一定的地质学基础。海洋地质学课程的教学以课堂讲授方式为主，学生主动思考的时间较少，缺少对问题的探讨，教师与学生、学生与学生之间没有建立有效的交流平台，讨论机会较少，导致锻炼学生科学思维的目标难以实现。2.2未深入挖掘与后续课程的关联性山东交通学院的学生未学习海洋地质学课程之前，已经学习过海洋科学导论课程，后续还有海洋调查方法、海洋与环境等课程与海洋地质学课程密切相关。但在教学过程中，一些教师未深入挖掘海洋地质学与海洋调查方法、海洋与环境等课程相关联的知识点。学生对相关知识点的掌握也停留在记忆基本概念的层面，未能充分锻炼发现问题、解决问题的能力。2.3缺乏相关历史背景的讲解海洋地质学许多重要理论的诞生和发展都具有重要意义，但是一些教师未讲解海洋地质学产生的相关历史背景，难以激发学生对海洋地质学课程的重视和学习的积极性，因而，难以满足海洋事业发展对高校海洋地质学教学及海洋技术人才培养方案的要求[6]。3教学活动的探索与实践3.1思政元素充分融入教学内容，全方位增强学生学习海洋地质学的热情海洋地质学课程涉及海洋安全、海洋资源开发等较多内容，有丰富的思政元素可供挖掘[7]。这些思政案例，故事性强，又与教学内容密切相关，能够增强学生学习海洋地质学课程的热情和积极性，详见表1。表1思政元素在不同章节的融入过程和方法3.2理论学习与现场观察实践相融合，教学内容形象化、具体化海洋地质学注重探究海洋环境中发生的地质作用，解释海洋环境中不同地质现象的成因，所以认识海洋地形地貌，观察海洋地质作用的结果并思考作用过程，对于形成海洋地质学思维十分重要。因此，实践教学是海洋地质学课程教学的重要环节[8-9]。结合山东交通学院和其所在地市的实际情况，教师安排了观察海岸带环境、矿物岩石和海蚀作用等实践教学环节。海岸带沉积环境观察主要是观察威海荣成天鹅湖的沙嘴—沙坝—泻湖地貌形态，包括确定沙坝的位置，观察海岸方向和垂直海岸方向颗粒物粒度的变化，观察泻湖沉积物的特征以及泻湖内水体与海水的交换；观察乳山银滩海滩剖面前滨、后滨的划分，纵向和横向剖面上沉积物粒度的变化和矿物的组成，思考其形成机制[10]；参观刘公岛，观察海蚀现象，思考不同海洋地质作用的结果；观察威海市荣成花斑岩，思考花岗斑岩的形成条件，推断荣成市花岗斑岩可能的形成机制。3.3课堂辩论、专家报告、名人访谈等形式和内容融入课堂教学，多维度培养学生的辩证思维能力教师设置的课堂辩论题目包括：（1）你是否同意进行海底矿产资源开发？（2）如何平衡提高生活质量与节能降耗之间的关系？（3）该如何对海底文物进行抢救性挖掘和保护？（4）海洋环境变化真的会危及人类生存环境吗？教师将专家报告和名人访谈与教学内容相结合，在海洋与气候变化章节中带领学生观看关于海洋地质学家汪品先院士的专题报道和丁仲礼院士在《面对面》栏目接受的访谈；在海洋矿产资源章节加入了中国海洋地质之父刘光鼎关于“中国油气资源的发展与创新”的采访。3.4注重课堂内容的引入方式，全面增强理论知识点与实际案例的关联性具体引入方式见表2。这种引入方式能够增强知识点之间的逻辑性，使学生加强对相关知识的理解，也显著提高了学生的学习兴趣。表2不同章节课程内容的引入3.5科学研究成果与教学内容有机结合，使学生加强对相关知识点的理解海洋地质学的发展早期受观测技术制约，进展非常缓慢，直到20世纪中叶，声呐技术、成像技术等观测技术在海洋调查研究中的成功应用推动了海洋地质学的快速发展，研究成果较多[11]。海洋地质学的本科教学也应该与时俱进。例如讲述边缘海形成和演化时，教师以南海海盆的扩张历史和扩张机制为例，介绍了南海海洋研究所在南海陆洋转换、扩张时间、扩张动力等边缘海演化重大科学问题上取得的突破，讲解了这些研究成果在服务海域划界、油气-水合物资源有序开发等方面发挥的重要作用，让学生真正了解海洋地质学研究成果的实践意义。教师讲述大洋盆地演化时，介绍了古生物学家在地中海米诺卡岛发现超级兔王骨头的研究成果[12]，展示了板块运动、气候变化与物种演化之间的有机结合，呈现了利用海洋地质学研究技术解释有趣自然现象的过程，以此激发学生进行自然科学创新的热情。此外，海洋地质学的诸多研究内容均通过国际合作计划完成，如深海钻探计划，教师以此为切入点，介绍其诞生背景和主要的研究成果[13]，使学生能够真正了解相关知识点的产生过程，加深对知识的理解。3.6构建海洋地质学课程与后续课程之间关联的桥梁，发挥课程纽带作用教师讲述海洋矿产资源时，介绍2017年我国在南海神狐海域完成的天然气水合物试开采实验，从地质、地球物理、地球化学及生物等方面介绍天然气水合物存在的海洋地质学标志[14-15]，进一步明确海洋地质调查在海洋调查中的重要地位；讲述海底地形地貌时，通过阐述我国科技人员在2020年成功研制出的一种集海底地形地貌与浅地层剖面探测功能于一体的高效精细海底声学探测装备，帮助学生理解海底地形地貌在海洋资源调查、海底环境监测与科学研究等领域的重要作用，以及先进的海洋调查设备在其中发挥的决定性作用[16]。4教学效果与思考4.1有所改善之处：教学效果显著提升从学生第二轮次的成绩分布来看，60分以下的学生有3人，占总人数的7%；60～70分的学生有7人，占总人数的17%；70～80分的学生有12人，占总人数的30%；80～90分的学生有15人，占总人数的37%；90分以上的学生有3人，占总人数的7%。80分以上学生占总人数的百分比较第一轮次提高了11%。从提交的平时作业来看，学生开始有意识地通过查阅资料主动思考海洋地质学中的内容和观点，这说明这种探索是有效的，学生掌握了海洋地质学的重要知识点，并能够运用所学知识初步分析解决相关问题。学生评教结果相比第一轮次也有明显改善，课堂评教成绩为98分，多数学生反映课程内容设计紧凑，紧密结合了学科发展动态，知识点非常形象具体，真切感受到了海洋地质学的重要性。海洋地质学课程督导听课成绩也有显著提升，被评为优秀等级，获得了山东交通学院课程教学比赛二等奖的好成绩。4.2