案例教學法在“海洋數(shù)據(jù)收集與處理”課程中的應用

趙輝

摘要：目前，國內(nèi)高等院?！昂Ｑ髷?shù)據(jù)收集與處理”的教育教學中存在著諸多問題，案例教學法通過顛覆傳統(tǒng)的教學方式，讓學生主動學習，增強實際的經(jīng)驗，在國內(nèi)外的教學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，闡述案例準備、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;海洋數(shù)據(jù);高等教育

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

一、“海洋數(shù)據(jù)收集與處理”教育教學中存在的問題

1.學生基礎(chǔ)薄弱。海洋資源與環(huán)境專業(yè)的學生在海洋生物、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，尤其是計算機方面的先修知識，這直接導致大部分學生數(shù)據(jù)處理能力比較差，學習起來比較吃力。比如在科研教學廣泛應用的MATLAB軟件環(huán)境下，講授數(shù)據(jù)的分析處理，學生普遍聽不懂，但是不懂的原因不是軟件本身太難，而是學生線性代數(shù)以及高等數(shù)學等課程學得太淺，導致不明白操作命令的含義，因此，有時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方法，很難激發(fā)學生的學習興趣，久而久之學生就會產(chǎn)生厭學心理。

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)重點及目標關(guān)聯(lián)度較低，導致學生前面所學的課程知識不能很好地為后面要學的課程服務，進而使得學生課業(yè)壓力學習難度增加。高等數(shù)學及統(tǒng)計學是數(shù)據(jù)處理及編程的基礎(chǔ)，但是老師或者學生對這些課程的重視程度不夠，而且開課時間不在同一學年，導致學生理解不夠深刻，難以學以致用。

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)較差的學生來說，不好理解消化。此外，受授課學時及實驗學時所限，老師難以把握授課重點、難點和要點。

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，讓學生主動參與到教學的過程中，共同構(gòu)建課堂。但在實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)不起學生的興趣。被動的學習當然枯燥無味，教學效果可想而知。

二、案例教學法在“海洋數(shù)據(jù)收集與處理”教學中的應用

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

2.案例教學法在“海洋數(shù)據(jù)收集與處理”教學中的應用。（1）案例準備。案例教學法圍繞案例開展，因此案例的選擇非常重要，既要有意義又要有代表性。案例準備階段確切來說是課前準備階段，首先教師必須積極參與海洋數(shù)據(jù)收集處理相關(guān)的科研項目?？蒲信c教學是相輔相成的，科研是教學的基礎(chǔ)，教學是科研成果的傳播。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，才能在課堂中給學生傳授更前沿的知識。隨著科學技術(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)，掌握最先進的數(shù)據(jù)讀取和處理技術(shù)并引入課堂中。鼓勵學生參與到案例準備階段中來。比如“假期夏令營”和“優(yōu)秀本科生進實驗室”活動就是一個非常好的平臺，學生參與教師的科研實驗，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。學生主動準備案例，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，如學期中段時組織學生出海實習，讓學生近距離接觸大海，對海洋產(chǎn)生興趣，親自進行海洋數(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。將實習安排在學期中段一方面學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;另一方面學生通過出海實習自發(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習中會更積極主動。學生通過學習這門課程發(fā)現(xiàn)可以解決自己實際遇到的問題，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)準備階段的案例，對應教學大綱的進度安排，精選合適的案例在課堂上進行分析。本課程主要是利用Matlab、ENVI等軟件，將處理后的海洋數(shù)據(jù)實現(xiàn)可視化。比如在學習圖像投影的時候，可以找一張南海水溫分布的圖片進行投影，因為南海是我們熟悉的區(qū)域，控制點的選擇也相對容易，水溫又是經(jīng)常分析的內(nèi)容，處理起來也相當有趣。比如在處理風場數(shù)據(jù)的時候，可以做成月平均分布的圖進行分析，這樣的話東亞季風的特點一覽無余，風場的變化就很容易掌握，出錯也很容易找到原因。有些同學在剛剛接觸數(shù)據(jù)處理的時候，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)進行處理。比如葉綠素濃度的分布，典型的特點是近岸高，離岸低，如果處理出來的結(jié)果不符合這個規(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，特別是軟件的學習是有期限性的，幾天不溫習可能所有的步驟和代碼都忘記了。所以，在學習了一個新的案例后，必須在課后或者下節(jié)課抽時間進行鞏固。大部分學生可能會忽略知識的鞏固過程，認為學完就萬事大吉。因此，任課老師必須跟進監(jiān)督，可以通過課后作業(yè)或者練習的方式鞏固案例，也可以在下節(jié)課的課堂上通過提問來加深理解和記憶，或者可以通過實習和實踐活動來鞏固。對于案例鞏固階段來說，實驗和實踐是最有效的一種方式。“海洋數(shù)據(jù)收集與處理”課程的實驗主要是海洋數(shù)據(jù)讀取、整理和處理，以及數(shù)據(jù)可視化的上機操作。數(shù)據(jù)讀取的案例是利用Fotran對于ASCII碼、二進制、NetCDF格式數(shù)據(jù)進行讀取及轉(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)進行簡單計算處理?？梢暬陌咐齽t是用Excel、Grapher、Surfer、GrADS、Ferret和matlab進行數(shù)據(jù)分析處理和繪圖。通過這些典型案例的實驗實踐，學生加深了對課程內(nèi)容的掌握，取得了很好的效果。實踐活動則是爭取合適的機會讓學生參與教師的科研項目，學以致用。“海洋數(shù)據(jù)收集與處理”課程的實踐活動主要包括兩部分：一是學生出海采集數(shù)據(jù)，這個過程不僅僅讓學生把理論變成實踐，更鍛煉了學生的動手能力，也是對數(shù)據(jù)處理結(jié)果的一個反饋過程;二是參與國內(nèi)外相關(guān)的科研會議以及教學報告會，這個過程讓學生有機會跟外校同學或?qū)＜覍W者進行交流，提升自己的認知水平，加深對所學知識的理解和應用。（4）考核和反饋?？己耸呛饬拷處煹慕虒W質(zhì)量和檢驗學生學習效果的必要過程?！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，主要是考查學生對理論知識的把握，二是上機操作部分，考查學生處理和分析數(shù)據(jù)的能力，三是平時成績，考查學生平時學習的態(tài)度以及參與科研實驗的情況。

參考文獻：

[1]張民杰.案例教學法——理論與實務[M].北京：九州出版社，2006.

[2]靳玉樂.案例教學原理[M].重慶：西南師范大學出版社，2003.