摘要：针对海洋科学专业本科生在利用数据分析解决实际科学问题方面存在的短板，以海洋要素分析实践教学为例，尝试建立以科学问题为导向的海洋数据分析实践模式，通过设置实践内容、细化作业层次、训练写作能力、转变授课形式、改良考评方式等措施调动学生学习的主动性，有效培养学生解决实际问题的思维和动手能力、开展科学研究的能力与团队合作的能力以及对研究成果的文字表述和口头表达能力，旨在满足当前大数据时代本科生多元化的发展需求，适应新时代海洋强国战略和新质生产力发展对海洋科技人才的要求。

　　关键词：科学问题导向；海洋数据分析；实践教学

　　当前，人口、粮食、资源和环境问题是人类面临的全球性重大问题，是人类未来可持续发展需要考虑的重要因素。海洋由于在全球气候、资源存储和生态环境等诸多方面的重要作用成为人类未来发展的重要支撑，海洋资源的开发、利用和保护越来越受到世界各国的重视。我国虽是个海洋大国，但由于历史原因，我国的海洋研究和海洋教育相比西方国家起步较晚[1-2]。秉承积极进取、奋起直追、艰苦奋斗的精神，我国的海洋事业在党的正确领导和老一辈科学家的引领下取得了蓬勃发展并保持着快速进步的良好态势。党的十八大以来，我国先后提出建设海洋强国目标、“一带*路”倡议、21世纪海上丝绸之路构想、人类命运共同体和海洋命运共同体理念以及“双碳”战略决策目标[3-4]，充分彰显了我国在全球气候变化和人类发展事务中的大国担当。这些战略是百年未有之大变局下中国的必要选择和实现中华民族伟大复兴的必由之路，也决定了我国在未来社会主义建设道路上急需一大批海洋专业人才。国*院在印发的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》中列出了海洋科技的重点领域及其优先专题，指明了我国海洋事业的发现方向；而在《国家中长期人才发展规划纲要（2010—2020年）》中明确指出，海洋专业人才属于经济重点领域急需紧缺专门人才，随着我国海洋事业的发展，海洋高新技术研发和产业化、海洋基础学科和海洋环境保护以及极地科研和大洋勘探等方向的海洋人才需求量将明显增加[5]。

　　目前，我国涉海专业的高校数量众多，除几所专门的海洋大学以外，不少老牌高校在近十年相继开设涉海类专业，使得我国海洋专业人才培养的阵容不断壮大。在涉海专业招生规模日益扩大的情况下，如何尽快形成一个适应当前我国海洋事业与产业发展需要的人才培养战略布局，优化海洋专门人才培养模式，大幅提升海洋人才培养质量，与时俱进造就一支结构合理、素质优良的人才队伍，是所有涉海高校面临的共同问题。

　　一、海洋数据分析实践教学现状和改善思路

　　物理海洋学是众多涉海高校必开设的海洋科学专业分支。从目前我国涉海高校本科培养方案来看，多数学校的物理海洋学专业开设数据分析类课程。数据分析类课程包括基础数理统计类课程、计算机语言类课程和专业数据分析类课程，其中专业数据分析类课程是针对具备一定专业知识的高年级学生开设的面向科学研究和业务化工作的重要课程。

　　河海大学海洋学院物理海洋学专业为本科生开设的海洋要素分析方法是一门重要的专业数据分析类课程。课程内容包括基于数据的典型海洋过程或现象分析理念和技术方法的理论知识，和以具体实例为载体综合训练学生数据处理和分析能力的实践环节两部分。课程开课时间为大三下学期，可为后续本科毕业论文的开展作铺垫，也可为学生毕业后继续深造或者从事业务化工作奠定坚实基础。

　　从河海大学海洋学院海洋要素分析方法的开课实践来看，以往面向物理海洋本科生的相关理论教学侧重对潮汐、海流、温盐、波浪等要素数据具体分析方法的讲授，而配套实践也是针对具体数据开展处理和分析训练，缺乏对学生探索科学问题的能力和创新意识的培养。因此，学生在对解决什么样的实际问题可以使用这些方法的理解上存在偏差，导致学生在写毕业论文时甚至走向工作岗位或者进行研究生深造时碰到具体问题仍然无从下手，而这恰恰是本科实践教学需要解决的主要问题。

　　近几年的教学实践表明，在数据分析课程实践中，以解决实际科学问题为导向，在分析问题与解决问题的过程中可以训练学生数据处理和分析的能力。这样的实践教学模式可以有效补齐学生在海洋或大气要素分析方面的综合能力短板。通过系统训练，学生可以学会根据实际问题深入思考并自行设计研究方案，灵活下载数据并对其进行筛选和预处理，选取恰当的分析方法利用计算机进行分析计算，深入挖掘和探究计算结果，熟练运用所学理论知识和数据分析技术进行科学研究，从而全面提升专业素养。

　　二、海洋数据分析实践能力提升具体方案

　　根据过去五年在海洋要素分析方法课程实践教学的改革探索和实施效果可知，要想全面提升物理海洋专业学生在数据分析方面的综合能力，就要借助海洋数据分析方法和技术的理论与实践，对学生进行全面的科学研究训练。无论是理论传授还是实践操作，都向以科学问题为导向的教学模式倾斜。

　　在理论教学中，将具体分析方法能够解决的科学问题实例穿插进来，让学生对方法的适用性有深刻的认识；在实践教学中直接以具体的科学问题为任务，通过从研究方案制定到具体方法实施再到分析结果这一完整的流程，对学生进行全面科研训练。在实践环节的组织方面，教师可以设置小组合作研讨、结果汇报等形式，以培养学生自主学习、团队合作以及口头报告的能力，全方位提升其专业素质。

　　（一）设置实践内容

　　教师需改变过去以直接的分析方法为内容的教学方式，尝试将难度适当、深度合理的科学问题作为实践内容。以具体科学问题为指引，训练学生根据具体问题进行研究方案的设计和分析方法的选择，达到学以致用的目的。这一点主要用于解决学生对所学方法何时用、如何用的问题。在设计实践题目中的科学问题时要不断推陈出新，随时融入专业领域当下的科研热点问题和前沿问题，让学生紧跟科学研究进展，吸收科研最新动态，激发其科研兴趣。比如，在风海流计算与分析这个实践内容上，可结合当前备受关注的气候变化，让学生尝试分析全球风场在过去几十年的变化趋势，确认南半球西风带是否有增强趋势，再关注其他海域风场变化的情况，利用埃克曼漂流理论估算风场变化导致的风海流变化。这个题目既能训练学生对埃克曼漂流理论的应用，又涉及常规变量场的时间序列分析方法，同时还结合当下的气候变化研究让学生进行基础的科研尝试，促进学生学以致用。这对提升学生的专业兴趣和开展后续职业规划具有重要意义。

　　（二）细化作业层次

　　教师应尝试设置分层次实践作业。针对学生毕业后就业和深造的不同需求，在实践作业中设置必做模块和选做模块。前者针对有就业去向的学生，设置难度和深度稍浅的科学问题，训练学生数据处理和分析的基本技能；后者针对毕业后继续深造和有科研兴趣的学生，增加一些开放性和创新性较强的题目，鼓励这些学生在掌握基本技能的基础上进行拓展和创新性研究训练。以温盐资料分析为例，这部分实践设置的必做模块是利用WOA18温盐数据集，分析最近十年选定海域的水团、跃层、锋面的气候态分布和季节演变，使学生学会利用温盐图解识别水团和利用空间分布图分析温盐特征，这是温盐数据分析的基本技能；选做模块建议学生尝试对比不同聚类方法对水团分析的影响，还可尝试分析水团的年代际变化及其原因，这部分内容需要学生进行广泛的文献与实际调研，了解影响研究海域温盐特性的过程和相关机制，同时还需要融入个人的思考，促进学生深入科研训练。

　　（三）训练写作能力

　　对海洋科学专业的学生而言，良好的专业素质不仅体现在数据处理和分析能力上，还包括对研究结果规范严谨的书面表述能力。在海洋要素分析课程实践中可以专门设置研究内容稍宽泛的题目，对学生进行科技论文写作训练，从而有效促进学生写作能力的提升。

　　（四）转变授课形式

　　改变以往以教师指导为主的授课方式，尝试以学生为主导的课堂实践，突出学生的主体地位。以分组形式鼓励学生组建团队，每个团队集中负责一项实践题目，通过组内讨论和成员间合作一起完成任务。在课程汇报环节推选代表进行实践题目的口头讲解和详细演示，从实践题目的剖析、研究计划的制订、数据的下载与选择、数据的预处理、使用的分析方法等方面进行展开，对具体数据处理过程中可能遇到的问题、脚本代码编写用到的关键指令、绘图时需要注意的技巧等细节进行讲述，最后对研究结果进行深入探讨。通过翻转课堂的形式，教师可将学生学习的能动性调动起来，同时锻炼学生的自学能力、团队合作能力和口头表达能力。

　　（五）改良考评方式

　　教师应修订以往主要根据课程报告打分的课程考评方式，增加学生参与评价的过程性考核。根据分组汇报的情况，教师给每个小组评分，构成成绩的第一部分；小组内成员根据每个人的分工和贡献，对同组成员进行评分，每个学生的平均分数作为成绩第二部分。以上两部分评分占课程成绩的比重为40%。教师对学生提交的课程报告质量进行评分，该部分占课程成绩的比重为60%。通过对实践效果进行多样化客观评价，充分调动学生在各个环节的积极性。

　　三、实践效果评价和实践模式总结

　　针对海洋科学专业物理海洋学方向的本科生在运用数据解决科学问题时的短板，在过去五年的海洋要素分析课程实践教学中，逐步尝试以科学问题为导向，结合多种方式，形成一套行之有效的实践教学模式，有效地培养了学生利用所学知识解决实际问题的综合能力。从近年学生课程实践作业和毕业学位论文的质量来看，这套实践模式对提升学生专业素质的效果较为显著。

　　该模式强调以学生为中心，尝试在实践教学中将学生的主体地位充分调动起来，将传统的教师指导放在辅助位置，让学生最大限度地发挥学习的主观能动性，全面提升学生在海洋大气数据处理和分析方面的综合能力。此外，分组研讨和汇报有利于锻炼学生的团队合作意识，有助于促进学生的自学能力和口头表达能力；以科技论文形式撰写课程报告可以锻炼学生对研究结果表述的规范性和严谨性。分层次实践方式可以更好地满足学生多元化的毕业需求；课程考核环节让学生参与小组成员评分，则可以体现出对学生的尊重。这些举措对学生综合素质的提高有重大帮助。

　　综上所述，本文借助物理海洋专业本科生数据分析实践课程的尝试性改革，建立了这套适用于当前海洋科学人才需求的实践教学模式。它可以让学生在面对具体科学问题时，熟练完成研究方案制定、数据获取与筛选、分析方法选取与实施、分析结果总结与凝练以及论文写作等一系列工作，使学生的思维分析能力和动手能力得以明显提高，既能为毕业论文的开展提前铺路，也能为毕业后继续深造或从事海洋业务化工作做足准备。长远来看，该模式的实施能为海洋强国战略的人才储备奠定坚实基础。

　参考文献：

　　[1]苏勇军.国家海洋强国战略背景下海洋高等教育发展的问题与对策[J].中国高教研究,2015(2):42-45.

　　[2]高超,陆心怡.涉海高校在海洋专业教育中的学科性策略思考[J].宁波大学学报(教育科学版),2021(3):59-65.

　　[3]王芳,王璐颖.海洋命运共同体:内涵、价值与路径[J].人民论坛·学术前沿,2019(16):98-101.

　　[4]吴亚平.“海洋强国战略”背景下本科人才培养模式改革探讨[J].科技与创新,2020(19):100-101,106.

　　[5]郑卫东,李杲,程彦楠,等.国家人才战略视野下海洋人才培养策略探析[J].海洋开发与管理,2010(11):21-24,40.