張永垂 閆恒乾 汪楊駿 洪梅 王寧 胡王江

摘? 要：海洋中小尺度過程的研究是海洋科學近20年的最新進展，為教育工作者開展研究生教育提出新的挑戰(zhàn)。該文結合海洋科學研究生的專業(yè)背景，綜合分析海洋科學學科和海洋中小尺度專業(yè)領域特點，以海洋科學相關文獻閱讀為導入，在研究生專業(yè)課海洋中小尺度過程開展研討式教學法的改革研究，提出教師導讀—文獻閱讀—課堂互動—總結提高的技術實施路線，為專業(yè)課程教育提出意見和建議，對于提升研討式教育教學理論具有較強的理論和實踐價值。

關鍵詞：文獻研討式教學法；海洋科學；研究生教育；技術實施路線；海洋中小尺度

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）09-0143-04

Abstract： The study of meso- and finer scale processes in the ocean is the latest progress in marine science in the past two decades， which poses new challenges for educators to carry out graduate education. Based on the professional background of marine science graduate students， this paper comprehensively analyzes the characteristics of marine science disciplines and the professional field of mesoscale to small scale processes. Taking the reading of marine science-related literature as an introduction， the reform research of seminar teaching method is carried out in the postgraduate professional course "Mesoscale to Small Scale Processes in the Ocean ". A technical implementation route of teacher-guided reading - document reading - classroom interaction - summarizing and improvement is proposed， in order to make comments and suggestions to the education of professional courses. This paper is a beneficial investigation to improve the seminar teaching， both theoretically and practically.

Keywords： literature seminar; marine science; graduate education; technical implementation route; meso- and finer scale in the ocean

研討式教學法（seminar）起源于德國，其主要內容是教師與學生共同擬定對相關專業(yè)知識聯(lián)系密切的話題進行討論，教師從中參與、觀察和指導，師生共同研究和討論問題，充分發(fā)揮師生雙方在課堂教學中的雙邊對話作用，讓學生成為課堂的重要貢獻者和創(chuàng)新推動者[1]。相比于傳統(tǒng)講授法，研討式教學法更適合于研究生的學習能力和思維模式，能夠讓學生在情境中充分聯(lián)系實際、發(fā)出質疑，充分激發(fā)學生學習和深入探究的興趣[2]。

研究生學員與本科學員學習目標有很大不同，其主要職責是撰寫高質量學術論文，因此需要大量閱讀文獻，以掌握本學科的最新發(fā)展動態(tài)。國內外許多大學都開設了文獻閱讀研討課。如上海大學自2002年秋季學期開始，對碩士研究生的培養(yǎng)體系和課程教學進行了改革，增設了文獻閱讀課[3]。其主要目的是通過大量閱讀文獻來提升學生獨立獲取信息、分析問題、解決問題的能力。尤其對于一年級研究生而言，增加文獻閱讀相關教學內容，不僅能訓練學生如何查找文獻，更能通過對文獻的精細閱讀和講解，增強學生對文獻內容、研究方法以及科研思路的了解，使其自身的科研工作能從中獲得借鑒，對幫助研究生踏入科研領域，開啟研究工作都具有很直接有效的引領作用[4]。國外著名大學耶魯大學和哥倫比亞大學，為了培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新思維和學術研究能力，學校要求學生在攻讀學位期間必須通過參與研討會的方式來完成一定的科學研究和論文寫作，充分體現(xiàn)了研討式教學法在高素質人才培養(yǎng)過程中的重要意義[1]。

海洋科學領域的研究生有其獨特的特點。一是海洋科學雖為理學，但是基礎理論的數(shù)學方程已經(jīng)明確，個中細節(jié)推進緩慢，大多數(shù)海洋科學領域研究生在實際的科研過程中碰到的問題均涉及技術問題，如數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、方程組的數(shù)值計算等等。二是海洋科學的研究大多需要開展實驗，但是與一般的實驗科學不同，海洋科學（除海洋化學等學科外）主要開展的是數(shù)值實驗，即通過計算機和數(shù)值運算，對海洋狀態(tài)進行預測、估計與統(tǒng)計分析。三是海洋科學是以觀測數(shù)據(jù)為基石的學科，研究生需要了解觀測以及靈活處理和運用觀測資料，并掌握基于觀測數(shù)據(jù)得到的現(xiàn)象。海洋科學領域的研究生既要能夠解決一些技術問題，從而開展數(shù)值實驗和數(shù)理統(tǒng)計，又要能夠結合海洋學相關理論知識以及觀測現(xiàn)象，對實驗結果進行分析和解釋。

海洋科學領域研究生的獨特性為教學工作者提出了新的挑戰(zhàn)。本文首先分析研討式教學的理論意義，將文獻閱讀和研討式教學兩種教學方法相結合，通過在海洋科學研究生課程海洋中小尺度過程的實踐，有效提升學員認識海洋科學、研究海洋科學的能力，充分激發(fā)學員投身海洋事業(yè)的興趣。

一? 方法

研討式教學法自20世紀末在我國開始探索應用，形成了多種研討教學方法。如形成性評估包括3個關鍵環(huán)節(jié)：確立目標，收集學習證據(jù)和給予反饋[5]。還有根據(jù)文獻閱讀研討課的特點，將教學方法歸納為“堅持一個思想，圍繞一條主線，做好三個結合”[6]。

郭漢民[2]開創(chuàng)了研討式五步教學法，其基本步驟為：第一步教學示范與布置任務，教師公布教學計劃和改革方案，將學生分成若干小組，每組學生分別獨立檢索資料，分頭準備。第二步由學生自己動手查找文獻資料，并撰寫相關文檔。第三步小組交流，每組學員代表上臺匯報。第四步教員評議，師生互動。第五步總結，每個學生根據(jù)切身體會寫一篇學習總結或教改評議文章。五步研討式教學是在教師的具體指導下充分發(fā)揮學生主體作用，是提升學員自主動手能力的一種嶄新教學方法[7]。

文獻閱讀法是一種利用各種介質的文獻進行自主學習和研究的重要方法，可以培養(yǎng)學生自覺學習的良好習慣[8]。文獻閱讀研討包括兩個部分內容：一是文獻閱讀，二是研討交流。文獻閱讀以培養(yǎng)研究生自學能力為抓手，提升他們發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的創(chuàng)新能力。同時轉變教師角色，或者轉化為教學環(huán)節(jié)中的啟發(fā)者、引導者[9]。與傳統(tǒng)的教學方法相比，文獻閱讀有兩個顯著特點：①以本領域最新的專業(yè)文獻為導入開展教學活動，教學內容的深度和廣度有所提升；②學員由被動轉為主動，有效提升學員學習主觀能動性[10]。

二? 具體實施

以文獻閱讀為抓手的研討式教學法，能夠提升學員檢索文獻能力，掌握學科領域前沿動態(tài)，增強學習自主意識，提升學術成果水平等有較強的推動和促進作用。將文獻研討式教學法應用在海洋科學研究生專業(yè)課程中包括2個步驟：①開展海洋中小尺度過程專業(yè)課程的建設，進一步完善教學內容組織、教學過程設計、課程成績評價等；②將文獻閱讀和研討式教學兩種教學方法相結合的理論研究，并在專業(yè)課程中實踐，評估并改進教學方法、評價機制等的優(yōu)越性和可行性。

（一）? 課程建設

海洋中小尺度過程在海洋中雖然尺度較小，但其帶來的影響卻很大，對海洋大尺度環(huán)境系統(tǒng)、生物化學變量以及軍事活動都具有重要作用。中小尺度過程隨機性強，但觀測缺乏，理論尚不完善，相關教材更是空白。基于此，我們編寫了《海洋中小尺度過程》一書。

本書主要講授海洋中小尺度過程的動力學機理、分析方法以及數(shù)值模擬的參數(shù)化，包括海洋中尺度過程，次中尺度現(xiàn)象、內波、湍流及其之間的相互作用。涉及的知識點包括：大洋環(huán)流正壓理論、尺度分析、線性波動近似、密度變化近似、海洋行星Rossby波、海洋中尺度渦、正壓不穩(wěn)定、斜壓不穩(wěn)定、中尺度渦參數(shù)化、半地轉鋒生理論、表面和內部準地轉理論、混合層不穩(wěn)定理論、次中尺度過程參數(shù)化、近慣性內波、內潮、內孤立波、小尺度湍流、Kolmogorov理論、二維湍流、地轉湍流、地轉湍流、海洋多尺度過程能量守恒、Lorenz能量循環(huán)、海洋能量源和能量匯等。

《海洋中小尺度過程》特點：①在統(tǒng)一動力框架下，對海洋多尺度過程進行闡述。海洋運動的出發(fā)方程為Navier-Stokes方程，但由于方程的非線性，無法求得解析解。因此需要對方程進行各種簡化（第2章）。簡化的過程實際上是探究多尺度運動的動力機制（第3～6章）。②由于中小尺度過程一般沒有特定的表觀特性，如次中尺度、湍流等。本書能夠從描述多尺度物理過程的無量綱參數(shù)出發(fā)，抓住運動的主要因子，對其機制進行深入講解。③雖然多尺度過程的機制各異，但本書盡量找出各過程的相關性，加深對多物理過程的理解。并在第7章探究了多尺度過程之間能量轉移。

《海洋中小尺度過程》的內容安排如下：第1章緒論介紹了大尺度環(huán)流理論；第2章介紹中小尺度方程的常用近似，包括尺度分析、線性波動近似、密度變化近似和準地轉近似；第3章海洋中尺度過程，主要介紹了行星Rossby波和中尺度渦的動力機制及其參數(shù)化；第4章海洋次中尺度現(xiàn)象，包括鋒生理論、表面準地轉理論、混合層不穩(wěn)定理論以及次中尺度過程參數(shù)化；第5章內波，講述了海洋中常見的近慣性內波、內潮和內孤立波的機制及其特征；第6章湍流，描述了湍流的基本問題、小尺度湍流、地轉湍流和非均質三維湍流；第7章介紹了海洋多尺度過程能量守恒、海洋能量源和能量匯。

本書是在國防科技大學氣象海洋學院研究生課程海洋中小尺度過程基礎上編著的，開課學期為研一春季學期，36學時，是海洋科學專業(yè)課程。全書約20萬字，已于2023年科學出版社選題錄用。

（二）? 具體實施

下文詳細介紹文獻研討式教學法在海洋中小尺度專業(yè)課程中的具體應用（圖1）。

圖1? 文獻研討式教學法的實施步驟

1? 教師導讀

如何充分發(fā)揮文獻研討法中教師的導讀作用，教材是基礎。由于海洋中小尺度課程是海洋科學的前沿領域，無現(xiàn)成的國內外教材，因此首先要出版教材。擬實踐的研究生專業(yè)課程的教材應滿足以下三個方面需求。

1）內容要有廣泛度。教學內容只有滿足一定的寬度，學員才有更大的自主權挑選專業(yè)文獻閱讀。擬實踐的專業(yè)課程涉及的內容較多，包括海洋中尺度渦、Rossby波、次中尺度過程、海洋內波、海洋湍流和多尺度相互作用等，能夠滿足學員文獻閱讀的選題需求。

2）內容要足夠經(jīng)典。海洋中小尺度理論是近幾十年來，隨著觀測技術的進步（比如衛(wèi)星高度計觀測）而得以飛速發(fā)展的，是海洋學理論體系里較為新興的領域，存在一些深度不足或者含有爭議的論文。因此，授課教師有必要首先了解領域內的權威專家及經(jīng)典理論，給予學生正確的引導，避免學生在文獻閱讀過程之中“撿了芝麻、丟了西瓜”。

3）內容要有深度。由于是海洋科學專業(yè)課，授課內容有一定的難度。這樣才能滿足挑戰(zhàn)性要求，激發(fā)學員進一步探索、閱讀文獻的興趣。

2? 文獻閱讀

文獻閱讀是核心。通過閱讀文獻，可以了解研究歷史和進展，掌握別人的研究思路，借鑒相關研究方法。在此環(huán)節(jié)中，應該重點解決兩個問題：如何讀，讀什么。

1）如何讀實際上是解決學員主觀能動性的問題。我校研究生都是通過層層選拔，個人學習能力方面大多不存在較大問題。盡管如此，相較于本科生被動性、應試性的學習，如何讓學員充分發(fā)揮主觀能動性，主動做到讀深悟透文獻，要充分發(fā)揮教員的引領作用。

2）讀什么就是要解決文獻選題問題。專業(yè)文獻浩如煙海，怎么從中選擇適合自己的文獻。一方面教材的廣泛性給學員充足的選題空間；另一方面，學員可以根據(jù)自己的研究方向，選擇本領域的頂級期刊閱讀，如自然（Nature），科學（Science），自然通訊（Nature Communications），地球物理研究雜志-海洋（Journal of Geophysical Research - Oceans），地球物理研究通訊（Geophysical Research Letters）以及物理海洋學雜志（Journal of Physical Oceanography）等。

3? 課堂交流

課堂交流是重點。通過學員匯報交流，能夠有效提升學員綜述能力、口頭表達能力，有效提升學員的綜合素質。這是實行研討式教學的基本出發(fā)點和主要歸宿。因此，在這個環(huán)節(jié)，應重點關注兩個問題：學員匯報和師生交流。

1）學員匯報過程對學員的表達能力、思維能力，以及對專業(yè)問題的理解能力都是一個極大的考驗，同時也是提高能力的機會。

2）師生交流重點考察教員對所掌握問題的了解程度。由于研究生學員思維較發(fā)散，研究領域不同，閱讀文獻難度較大。因此對教員點評是個極大考驗，要求授課教員對相關知識理論的掌握要足夠廣泛和深入。

4? 總結提高

文獻閱讀研討式教學方法貫穿整個學期，由于專業(yè)課選修的學員較少，因此每名學員都能得到充分的機會鍛煉。學期末的總結提高是目的。對學員和教員都是很大的促進。

對于學員而言，經(jīng)過一個學期的鍛煉，不僅鍛煉了表達能力，而且閱讀了大量專業(yè)文獻，對于下一步研究方向確定，開題報告撰寫都有很大的促進作用。

對于教員而言，文獻研討教學法不僅是教學過程的改革，同樣也是考核方式的改革。通過全過程師生緊密互動，對學員的學習能力、知識掌握程度有了充分認識，不僅僅依賴期末考試確定最終成績，平時的課堂表現(xiàn)和讀書報告占的比重也應大幅度提升。

三? 實踐效果

文獻研討式教學法在2020級和2021級海洋科學研究生分別進行了應用實踐。其中，2020級每名學員閱讀了17篇文獻，2021級每名學員閱讀了11篇文獻。總體反映這種教學方法使得學員耳目一新，通過將專業(yè)相關文獻閱讀、匯報和交流展示的方式，使課程進度學習和研究課題推進相互融合，啟發(fā)了學員文獻閱讀思考、課題追蹤查閱、內容總結凝練和匯報交流深刻等多個方面。

學員丁佳奇反映：通過文獻研討式的作業(yè)與交流，對下一步研究幫助很大。首先，課程內容的學習和課題研究方向不一致并不影響課程學習與課題推進。通過文獻閱讀，積累總結的同時需要深入理解并給他人介紹，這與自己單純讀文獻解決問題是不一樣的。其次，能在一個課堂上聽到海氣相互作用、海洋數(shù)據(jù)處理、海戰(zhàn)場環(huán)境保障和海洋資料同化各個方面的內容，還能與同學老師請教交流，這個交叉融合的機會是難能可貴的，比如李洪臣的數(shù)據(jù)處理的文獻介紹令我很深刻，偏差訂正方法的拓展對于我以后處理數(shù)據(jù)啟發(fā)很大；還有張運祥同學的海戰(zhàn)場環(huán)境聲學響應的文獻，尤其是聯(lián)合最優(yōu)探潛讓我看到了聲學的應用前景，提供了很好的想法。此外，關于海洋中小尺度過程課程內容對于我目前關注的地聲參數(shù)反演問題來說仍然有所啟發(fā)，尤其是參數(shù)化過程和量綱分析，對于推導理解聲學上簡正波的海底衰減幫助很大，對于物理建模參數(shù)化誤差分析有了更深的理解。

學員張運祥反映：這門課程一方面讓我系統(tǒng)地了解了海洋中小尺度過程的相關知識，建立了對各種尺度海洋系統(tǒng)的區(qū)分與聯(lián)系的正確認識；另一方面通過每次課程的文獻閱讀與匯報，使我對自身研究領域的認識更加深入，對未來將要研究的方向有著更加清晰的圖景規(guī)劃。

學員高振力反映：抱著如何利用海洋調查手段在南海海域發(fā)現(xiàn)海洋多尺度過程的疑問，選了海洋中小尺度過程這門課程。通過一學期的學習，加深了從海洋動力學角度對海洋現(xiàn)象的理解，尤其是對中尺度渦和內潮等海洋現(xiàn)象的知識收獲較大，對以后學習工作都會帶來很大的幫助。課程設置內容飽滿，形式多樣，特別有助于我們培養(yǎng)自主探索的學習方法。每節(jié)課程的文獻閱讀交流匯報，有助于多研究方向的互相學習了解，從而產(chǎn)生知識體系結構上的交叉與共鳴。

學員葉和鑫反映：作為一名研究方向為海氣相互作用的研究生，為了更好地了解海氣相互作用的機制，研究海洋中的現(xiàn)象尤其是中小尺度過程對大氣的影響而選擇了這門課程。在這門課上，老師詳細地講授了海洋中不同尺度的過程，使我對海洋中的中小尺度過程有了更深刻的理解，這對我今后的研究產(chǎn)生了極大的促進作用。此外，每節(jié)課程上進行的文獻交流匯報，對我將自己的研究方向與本課程結合起來也有很大的幫助。

四? 結束語

文獻閱讀教學法以培養(yǎng)學員研究能力作為核心教學思想，提升理解和掌握相關專業(yè)知識能力為教學目標，為今后從事相關科研工作奠定良好的基礎。完善海洋科學研究生相關專業(yè)課程的建設，探究文獻研討式教學法的改革和實施，改進了傳統(tǒng)教學理念和方法，實現(xiàn)了教學相長，教研促進的目的，有效提升了專業(yè)研究生課程教學質量。

盡管文獻閱讀教學法已在研究生課程中進行了探索和應用，但是仍然存在一些問題，如由于學時數(shù)限制，供學員課堂上討論的時間有限，因此對于選課人數(shù)有一定的限制；由于學員一般挑選與研究方向相關的專業(yè)文獻閱讀，因此對于教員的知識量有非常高的要求。因此，除了學員自選文章閱讀，教員還根據(jù)課程進度，適當引導或指定文獻讓學員閱讀。

通過在研究生課程的初步探索和實踐，形成了文獻研討式教學法的基本實施步驟，取得了良好課堂教學效果。下一步將持續(xù)對文獻閱讀法進行探索，形成一套行之有效的教學方法。

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