趙輝

摘要：目前，國內(nèi)高等院?！昂Ｑ髷?shù)據(jù)收集與處理”的教育教學(xué)中存在著諸多問題，案例教學(xué)法通過顛覆傳統(tǒng)的教學(xué)方式，讓學(xué)生主動學(xué)習(xí)，增強(qiáng)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，在國內(nèi)外的教學(xué)中都取得了很好的效果。文章將案例分析法引入“海洋數(shù)據(jù)收集與處理”課程中來，結(jié)合涉海專業(yè)特點(diǎn)，闡述案例準(zhǔn)備、案例分析、案例鞏固和課程考核的具體過程。

關(guān)鍵詞：案例教學(xué);海洋數(shù)據(jù);高等教育

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）42-0183-02

一、“海洋數(shù)據(jù)收集與處理”教育教學(xué)中存在的問題

1.學(xué)生基礎(chǔ)薄弱。海洋資源與環(huán)境專業(yè)的學(xué)生在海洋生物、海洋環(huán)境等方面的基礎(chǔ)比較好，但是數(shù)理基礎(chǔ)比較差，尤其是計(jì)算機(jī)方面的先修知識，這直接導(dǎo)致大部分學(xué)生數(shù)據(jù)處理能力比較差，學(xué)習(xí)起來比較吃力。比如在科研教學(xué)廣泛應(yīng)用的MATLAB軟件環(huán)境下，講授數(shù)據(jù)的分析處理，學(xué)生普遍聽不懂，但是不懂的原因不是軟件本身太難，而是學(xué)生線性代數(shù)以及高等數(shù)學(xué)等課程學(xué)得太淺，導(dǎo)致不明白操作命令的含義，因此，有時(shí)需要穿插教授一些數(shù)理方面的知識。所以，如果老師在授課的過程中還是采取傳統(tǒng)的以教師為主的教學(xué)方法，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，久而久之學(xué)生就會產(chǎn)生厭學(xué)心理。

2.相關(guān)課程缺乏銜接。老師尤其是專業(yè)相關(guān)度高的專業(yè)老師間缺乏充分交流互動，各專業(yè)授課側(cè)重點(diǎn)及目標(biāo)關(guān)聯(lián)度較低，導(dǎo)致學(xué)生前面所學(xué)的課程知識不能很好地為后面要學(xué)的課程服務(wù)，進(jìn)而使得學(xué)生課業(yè)壓力學(xué)習(xí)難度增加。高等數(shù)學(xué)及統(tǒng)計(jì)學(xué)是數(shù)據(jù)處理及編程的基礎(chǔ)，但是老師或者學(xué)生對這些課程的重視程度不夠，而且開課時(shí)間不在同一學(xué)年，導(dǎo)致學(xué)生理解不夠深刻，難以學(xué)以致用。

3.缺乏合適的教材。目前數(shù)據(jù)處理方面的教材很多，但是沒有一本專門的教材是講解海洋數(shù)據(jù)收集與處理的，大多數(shù)教材是關(guān)于信號處理、圖像處理以及仿真技術(shù)等內(nèi)容，同時(shí)對于目前流行的數(shù)據(jù)格式鮮有涉及，在課程內(nèi)容安排方面容易走偏，對本科生而言，難度相對較大。授課老師只能是選用一本相關(guān)的軟件教材，這一方面很考驗(yàn)教師的閱歷與水平，特別是年輕老師很難駕馭，另一方面對于部分基礎(chǔ)較差的學(xué)生來說，不好理解消化。此外，受授課學(xué)時(shí)及實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)所限，老師難以把握授課重點(diǎn)、難點(diǎn)和要點(diǎn)。

4.傳統(tǒng)的“填鴨式”教育方式根深蒂固。新的課程改革要求教師改變傳統(tǒng)的灌輸式的講課，讓學(xué)生主動參與到教學(xué)的過程中，共同構(gòu)建課堂。但在實(shí)際課堂中很多教師擺脫不了傳統(tǒng)教育方式的影響，依然采用以教師為主的填鴨式教育方式。這種方式的后果就是互動差，教師可能認(rèn)為自己投入大量的精力在講授知識了，但是卻激發(fā)不起學(xué)生的興趣。被動的學(xué)習(xí)當(dāng)然枯燥無味，教學(xué)效果可想而知。

二、案例教學(xué)法在“海洋數(shù)據(jù)收集與處理”教學(xué)中的應(yīng)用

1.案例教學(xué)法。案例教學(xué)法是指教學(xué)者使用案例，以學(xué)習(xí)者為中心的合作學(xué)習(xí)，該方法強(qiáng)化學(xué)習(xí)者的主動參與，引發(fā)其省思，增強(qiáng)實(shí)際練習(xí)的經(jīng)驗(yàn)（張民杰，2006;靳玉樂，2003）。我國《教育大辭典》中案例教學(xué)法的定義是：通過教師呈現(xiàn)案例、學(xué)生提出問題，教師組織學(xué)生分析探討案例，進(jìn)而解決案例所涉及的問題，在此基礎(chǔ)上提高學(xué)生的理論水平及學(xué)習(xí)能力的教學(xué)方法（顧明遠(yuǎn)，1998）。案例教學(xué)法在20世紀(jì)80年代就被引入我國，于20世紀(jì)90年代開始應(yīng)用，并迅速在各個(gè)學(xué)科和領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用（王青梅，趙革，2009）。其優(yōu)勢是利用教材和現(xiàn)實(shí)生活中的案例讓學(xué)生迅速進(jìn)入教學(xué)氛圍中，激發(fā)學(xué)生的興趣與積極主動性，自主學(xué)習(xí)，提高課堂效率。該方法不僅有利于提高學(xué)生的參與率，幫助學(xué)生掌握基本原理，提高學(xué)生解決問題的能力，而且能激勵教師更新觀念，促進(jìn)教師的成長。

2.案例教學(xué)法在“海洋數(shù)據(jù)收集與處理”教學(xué)中的應(yīng)用。（1）案例準(zhǔn)備。案例教學(xué)法圍繞案例開展，因此案例的選擇非常重要，既要有意義又要有代表性。案例準(zhǔn)備階段確切來說是課前準(zhǔn)備階段，首先教師必須積極參與海洋數(shù)據(jù)收集處理相關(guān)的科研項(xiàng)目?？蒲信c教學(xué)是相輔相成的，科研是教學(xué)的基礎(chǔ)，教學(xué)是科研成果的傳播。教師只有不斷提高自身的科研水平，不斷更新自己的知識面，才能在課堂中給學(xué)生傳授更前沿的知識。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，海洋數(shù)據(jù)的收集手段和技術(shù)也必須不斷發(fā)展和更新，處理技術(shù)隨之需要更新。因此，教師必須積極參與科研，提高自身的專業(yè)水平。還有目前廣泛應(yīng)用的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，遙感技術(shù)發(fā)展日新月異，教師必須緊跟發(fā)展，了解衛(wèi)星數(shù)據(jù)的發(fā)展動態(tài)，掌握最先進(jìn)的數(shù)據(jù)讀取和處理技術(shù)并引入課堂中。鼓勵學(xué)生參與到案例準(zhǔn)備階段中來。比如“假期夏令營”和“優(yōu)秀本科生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室”活動就是一個(gè)非常好的平臺，學(xué)生參與教師的科研實(shí)驗(yàn)，不僅僅培養(yǎng)了動手能力，對科研動態(tài)也能有很好的理解。學(xué)生主動準(zhǔn)備案例，這對他們深入了解課堂內(nèi)容幫助非常大，能起到事半功倍的效果。還可以在課程設(shè)置上做一些靈活安排，如學(xué)期中段時(shí)組織學(xué)生出海實(shí)習(xí)，讓學(xué)生近距離接觸大海，對海洋產(chǎn)生興趣，親自進(jìn)行海洋數(shù)據(jù)的收集，自發(fā)性地想要尋求海洋數(shù)據(jù)處理的辦法。將實(shí)習(xí)安排在學(xué)期中段一方面學(xué)生可以緩解由于長期坐在課堂所帶來的疲勞感，轉(zhuǎn)而興奮起來;另一方面學(xué)生通過出海實(shí)習(xí)自發(fā)地找到案例，引發(fā)數(shù)據(jù)處理的需求，從而在后面的課程學(xué)習(xí)中會更積極主動。學(xué)生通過學(xué)習(xí)這門課程發(fā)現(xiàn)可以解決自己實(shí)際遇到的問題，這有助于提高他們的成就感。（2）案例分析。案例分析階段是根據(jù)準(zhǔn)備階段的案例，對應(yīng)教學(xué)大綱的進(jìn)度安排，精選合適的案例在課堂上進(jìn)行分析。本課程主要是利用Matlab、ENVI等軟件，將處理后的海洋數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)可視化。比如在學(xué)習(xí)圖像投影的時(shí)候，可以找一張南海水溫分布的圖片進(jìn)行投影，因?yàn)槟虾Ｊ俏覀兪煜さ膮^(qū)域，控制點(diǎn)的選擇也相對容易，水溫又是經(jīng)常分析的內(nèi)容，處理起來也相當(dāng)有趣。比如在處理風(fēng)場數(shù)據(jù)的時(shí)候，可以做成月平均分布的圖進(jìn)行分析，這樣的話東亞季風(fēng)的特點(diǎn)一覽無余，風(fēng)場的變化就很容易掌握，出錯也很容易找到原因。有些同學(xué)在剛剛接觸數(shù)據(jù)處理的時(shí)候，不知道自己做出來的結(jié)果是否合適，這就可以選擇自己熟悉的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。比如葉綠素濃度的分布，典型的特點(diǎn)是近岸高，離岸低，如果處理出來的結(jié)果不符合這個(gè)規(guī)律，那就說明處理過程有誤了，就可以有針對性地找到錯誤。（3）案例鞏固。俗話說溫故而知新，數(shù)據(jù)的收集和處理也是如此，特別是軟件的學(xué)習(xí)是有期限性的，幾天不溫習(xí)可能所有的步驟和代碼都忘記了。所以，在學(xué)習(xí)了一個(gè)新的案例后，必須在課后或者下節(jié)課抽時(shí)間進(jìn)行鞏固。大部分學(xué)生可能會忽略知識的鞏固過程，認(rèn)為學(xué)完就萬事大吉。因此，任課老師必須跟進(jìn)監(jiān)督，可以通過課后作業(yè)或者練習(xí)的方式鞏固案例，也可以在下節(jié)課的課堂上通過提問來加深理解和記憶，或者可以通過實(shí)習(xí)和實(shí)踐活動來鞏固。對于案例鞏固階段來說，實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐是最有效的一種方式。“海洋數(shù)據(jù)收集與處理”課程的實(shí)驗(yàn)主要是海洋數(shù)據(jù)讀取、整理和處理，以及數(shù)據(jù)可視化的上機(jī)操作。數(shù)據(jù)讀取的案例是利用Fotran對于ASCII碼、二進(jìn)制、NetCDF格式數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取及轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)整理的案例是用UltraEdit-32對轉(zhuǎn)換后的海洋數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。數(shù)據(jù)處理的案例是以matlab為平臺對整理好的海洋數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單計(jì)算處理?？梢暬陌咐齽t是用Excel、Grapher、Surfer、GrADS、Ferret和matlab進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理和繪圖。通過這些典型案例的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，學(xué)生加深了對課程內(nèi)容的掌握，取得了很好的效果。實(shí)踐活動則是爭取合適的機(jī)會讓學(xué)生參與教師的科研項(xiàng)目，學(xué)以致用?！昂Ｑ髷?shù)據(jù)收集與處理”課程的實(shí)踐活動主要包括兩部分：一是學(xué)生出海采集數(shù)據(jù)，這個(gè)過程不僅僅讓學(xué)生把理論變成實(shí)踐，更鍛煉了學(xué)生的動手能力，也是對數(shù)據(jù)處理結(jié)果的一個(gè)反饋過程;二是參與國內(nèi)外相關(guān)的科研會議以及教學(xué)報(bào)告會，這個(gè)過程讓學(xué)生有機(jī)會跟外校同學(xué)或?qū)＜覍W(xué)者進(jìn)行交流，提升自己的認(rèn)知水平，加深對所學(xué)知識的理解和應(yīng)用。（4）考核和反饋?？己耸呛饬拷處煹慕虒W(xué)質(zhì)量和檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的必要過程?！昂Ｑ髷?shù)據(jù)收集與處理”課程的考核方式包括三部分，一是理論部分，主要是考查學(xué)生對理論知識的把握，二是上機(jī)操作部分，考查學(xué)生處理和分析數(shù)據(jù)的能力，三是平時(shí)成績，考查學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的態(tài)度以及參與科研實(shí)驗(yàn)的情況。

參考文獻(xiàn)：

[1]張民杰.案例教學(xué)法——理論與實(shí)務(wù)[M].北京：九州出版社，2006.

[2]靳玉樂.案例教學(xué)原理[M].重慶：西南師范大學(xué)出版社，2003.