立德樹(shù)人在“海洋數(shù)值模型”課程中的實(shí)踐

王彬

[摘 要] 基于河海大學(xué)海洋科學(xué)專(zhuān)業(yè)平臺(tái)基礎(chǔ)課程“海洋數(shù)值模型”的教學(xué)實(shí)踐，從聚焦時(shí)代新使命、落實(shí)立德樹(shù)人、全面貫徹黨的教育方針以及教學(xué)效果等方面開(kāi)展課程教學(xué)模式和內(nèi)容的研究，提出了“強(qiáng)化使命擔(dān)當(dāng)，理論結(jié)合實(shí)際”的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)思路，明確了“定位人才培養(yǎng)新目標(biāo)、探索人才培養(yǎng)新模式”的重要性和迫切性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使之與我國(guó)海洋事業(yè)發(fā)展的具體要求相結(jié)合。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，采用新的教學(xué)模式并融入課程思政教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技能和科學(xué)素養(yǎng)得到有效提升，掌握的知識(shí)面更廣，對(duì)我國(guó)海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的內(nèi)涵及具體戰(zhàn)略部署有了更深入的理解。

[關(guān)鍵詞] 課程思政;立德樹(shù)人;海洋數(shù)值模型;教學(xué)設(shè)計(jì);教學(xué)實(shí)施

[基金項(xiàng)目] 2020年度河海大學(xué)研究生教改課題建設(shè)項(xiàng)目“海洋科學(xué)學(xué)科研究生課程體系探索與研究”（B200191976）

[作者簡(jiǎn)介] 王 彬（1984—），女，河北定州人，博士，河海大學(xué)海洋學(xué)院講師，主要從事陸架環(huán)流動(dòng)力學(xué)與數(shù)值模擬研究。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.0? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2021）32-0083-04? ? [收稿日期] 2020-12-09

一、引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和科學(xué)計(jì)算的廣泛應(yīng)用，各種觀測(cè)資料的累積和海洋遙感技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值實(shí)驗(yàn)、同化方法的開(kāi)發(fā)應(yīng)用以及海洋災(zāi)害數(shù)值預(yù)報(bào)等已經(jīng)成為研究海洋科學(xué)的重要手段[1]。海洋數(shù)值模型作為各類(lèi)海洋環(huán)境數(shù)值計(jì)算的載體，對(duì)于海洋科學(xué)研究以及工程保障都有著重要的意義。作為海洋科學(xué)專(zhuān)業(yè)的本科生，不僅要求掌握本專(zhuān)業(yè)的理論知識(shí)，同時(shí)要具備較扎實(shí)的數(shù)值計(jì)算能力[2-4]。目前，包括河海大學(xué)等許多海洋科學(xué)領(lǐng)域的高校都設(shè)置了海洋數(shù)值模型方面的主干課程[3-6]。本課程可以融合海洋科學(xué)最新科研成果，讓學(xué)生體驗(yàn)理論結(jié)合實(shí)際、提高實(shí)踐和創(chuàng)新能力，對(duì)培養(yǎng)合格的海洋科學(xué)專(zhuān)業(yè)人才具有重要的支撐作用[7]。但由于國(guó)內(nèi)海洋數(shù)值模型開(kāi)發(fā)起步相對(duì)較晚，海洋數(shù)值模型課程大多局限于對(duì)數(shù)值離散方案以及國(guó)外主流模型的介紹。這也是目前我國(guó)海洋模式研發(fā)和長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃不足的原因之一。基于河海大學(xué)海洋學(xué)院海洋科學(xué)專(zhuān)業(yè)的最新培養(yǎng)方案，對(duì)海洋科學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生的培養(yǎng)目標(biāo)包括：培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)與國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展需求的，具有愛(ài)國(guó)精神、可持續(xù)發(fā)展理念、高度社會(huì)責(zé)任感和歷史使命感，具有全球意識(shí)跨文化交流、通曉國(guó)際規(guī)則、參與國(guó)際合作與競(jìng)爭(zhēng)的能力，具有“基礎(chǔ)寬、實(shí)踐強(qiáng)、學(xué)風(fēng)好、品德優(yōu)”的特點(diǎn)，具備社會(huì)責(zé)任感、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，本著“博學(xué)專(zhuān)長(zhǎng)”理念，使受教育者在具有扎實(shí)海洋科學(xué)理論基礎(chǔ)的前提下，具備專(zhuān)業(yè)之所長(zhǎng)，以及德、智、體得到全面發(fā)展，以適應(yīng)人類(lèi)對(duì)海洋資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)和利用之需要。通過(guò)最新方案的實(shí)施，學(xué)生能夠掌握基礎(chǔ)的編程技巧，接受良好的海洋科學(xué)研究訓(xùn)練，具有良好的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神，尤其是較強(qiáng)的自學(xué)能力和獨(dú)立思考問(wèn)題的能力，以適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展對(duì)創(chuàng)新思維和國(guó)際化視野人才的迫切需求。

河海大學(xué)開(kāi)展了以習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想和黨的十九大精神為指導(dǎo)思想的“落實(shí)立德樹(shù)人、推進(jìn)教育改革”大學(xué)習(xí)大討論大落實(shí)活動(dòng)，深入學(xué)習(xí)全國(guó)教育大會(huì)、全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議精神，堅(jiān)持立德樹(shù)人根本任務(wù)，分析新時(shí)代、新使命背景下學(xué)校改革發(fā)展面臨的新形勢(shì)新任務(wù)，進(jìn)一步解放思想、更新觀念、凝聚共識(shí)，形成新思路，制定新舉措，建立和完善一流人才培養(yǎng)新體系，努力培養(yǎng)具有“中國(guó)靈魂、全球視野、河海特質(zhì)”的德智體美勞全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人。海洋學(xué)院積極響應(yīng)河海大學(xué)“不忘初心、牢記使命”主題教育工作安排，深入貫徹“落實(shí)立德樹(shù)人、推進(jìn)教育改革”的號(hào)召[8，9]，使學(xué)生在掌握基本理論的同時(shí)，清楚認(rèn)識(shí)海洋研究對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)文明建設(shè)以及維護(hù)國(guó)家主權(quán)的重要性，了解我國(guó)老一輩海洋工作者的忘我精神和重大貢獻(xiàn)，激發(fā)學(xué)生的家國(guó)情懷和社會(huì)責(zé)任感;讓學(xué)生以更高的視角看待海洋科學(xué)，將自身的學(xué)習(xí)興趣與我國(guó)海洋事業(yè)發(fā)展的具體要求相結(jié)合，深入理解我國(guó)海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的內(nèi)涵并熟悉具體的戰(zhàn)略部署，提高自己的專(zhuān)業(yè)技能和科學(xué)素養(yǎng)，為海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)貢獻(xiàn)自己的力量。本文以培養(yǎng)合格海洋科學(xué)專(zhuān)業(yè)后備力量為目標(biāo)，以“思政映射”為融入點(diǎn)，針對(duì)“海洋數(shù)值模型”的課程建設(shè)提出改革建議。

二、課程設(shè)置

（一）教學(xué)目標(biāo)

目前，河海大學(xué)海洋學(xué)院“海洋數(shù)值模型”課程為專(zhuān)業(yè)必修課。本課程鍛煉了學(xué)生的編程能力，為隨之而來(lái)的本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

教學(xué)總目標(biāo)是：系統(tǒng)介紹海洋流體動(dòng)力學(xué)數(shù)值模型的基礎(chǔ)理論以及全球海洋環(huán)流、波浪模型;系統(tǒng)介紹海洋流體動(dòng)力學(xué)數(shù)值模型的相關(guān)知識(shí)。通過(guò)課程講解，學(xué)生在對(duì)以前所學(xué)海洋學(xué)基本理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)解決實(shí)際海洋問(wèn)題的海洋數(shù)值模型理論、方法和應(yīng)用有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。

教學(xué)分目標(biāo)具體為：（1）掌握海洋數(shù)值模型的數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)及其特征;（2）熟悉海洋模型在科學(xué)研究、環(huán)境預(yù)報(bào)等方面的應(yīng)用價(jià)值;（3）培養(yǎng)學(xué)生查閱外文文獻(xiàn)的能力，了解最新科學(xué)進(jìn)展，加強(qiáng)終身學(xué)習(xí)意識(shí)，培養(yǎng)撰寫(xiě)學(xué)術(shù)報(bào)告以及口頭表述的能力。

（二）教學(xué)內(nèi)容

1.海洋流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)。

教學(xué)內(nèi)容：海洋數(shù)值模型的概念、理論依據(jù)及其重要性，國(guó)內(nèi)外海洋數(shù)值模型發(fā)展歷史。

重點(diǎn)難點(diǎn)：海洋動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)方程中各項(xiàng)的物理意義、各種海洋動(dòng)力現(xiàn)象的數(shù)學(xué)模型表達(dá)方式，如波浪運(yùn)動(dòng)方程、環(huán)流運(yùn)動(dòng)方程、風(fēng)暴潮運(yùn)動(dòng)方程的相應(yīng)表達(dá)方式。

2.計(jì)算地球流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（數(shù)值離散方法的原理和應(yīng)用）。

教學(xué)內(nèi)容：數(shù)值方法基礎(chǔ)，包括差分方法基本概念引入、穩(wěn)定性分析方法介紹等。

重點(diǎn)難點(diǎn)：各種差分方法的數(shù)學(xué)表達(dá)、截?cái)嗾`差以及收斂性，以及實(shí)際應(yīng)用中數(shù)值差分方法的選擇。