- 相關(guān)推薦
以社會(huì)需求為導(dǎo)向進(jìn)行近海環(huán)境數(shù)值模擬課程教學(xué)改革范文
【摘要】“近海環(huán)境數(shù)值模擬”是中國(guó)海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院面向本科生開設(shè)的工作技能層面的課程。該課程需要基礎(chǔ)知識(shí)較多,學(xué)生普遍反映難學(xué)。本文以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向,探討該門課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。教學(xué)實(shí)踐表明,本課程教學(xué)方法既提高了學(xué)生的基本技能,又加強(qiáng)學(xué)生對(duì)海洋環(huán)境動(dòng)力過程和物質(zhì)輸運(yùn)機(jī)制的了解,為學(xué)生工作和繼續(xù)學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】近海環(huán)境數(shù)值模擬 教學(xué)方法 社會(huì)需求為導(dǎo)向 基本技能
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中,現(xiàn)在對(duì)一個(gè)大學(xué)畢業(yè)生,不僅要求有堅(jiān)實(shí)的本領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí),而且有比較扎實(shí)的計(jì)算機(jī)知識(shí)[1],對(duì)海洋環(huán)境領(lǐng)域的畢業(yè)生而言更是如此。鑒于此,中國(guó)海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院面向本科生開設(shè)了工作技能層面的課程:《近海環(huán)境數(shù)值模擬》,該門課程具有鮮明的海洋特色與多學(xué)科交叉特點(diǎn),融合了本學(xué)科領(lǐng)域的部分最新科研成果,對(duì)培養(yǎng)海洋環(huán)保專業(yè)人才,具有重要的支撐作用,是我校環(huán)境科學(xué)專業(yè)培養(yǎng)本科生的特色課程之一。該課程要求具有寬厚的海洋動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ),扎實(shí)的計(jì)算機(jī)編程的基本技能。國(guó)內(nèi)部分高校根據(jù)本校優(yōu)勢(shì)學(xué)科將計(jì)算流體力學(xué)等課程納入本科教學(xué)體系[3,4],但國(guó)內(nèi)高校,面對(duì)本科生開設(shè)海洋環(huán)境數(shù)值模擬的課程很少,教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法都需要探索,對(duì)授課教師和學(xué)生是個(gè)挑戰(zhàn),是學(xué)生普遍反映較難的課程。
本文以培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)值模擬技能為目標(biāo),以解決海洋環(huán)保領(lǐng)域的實(shí)際問題為導(dǎo)向,探討《近海環(huán)境數(shù)值模擬》課程教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法。
1 課程教學(xué)內(nèi)容
近年來海洋經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,導(dǎo)致海洋環(huán)境問題日益突出,由于海水流動(dòng)是受多種因素影響的復(fù)雜的系統(tǒng),海洋環(huán)境問題的解決需要海洋環(huán)境領(lǐng)域的專門人才。為適應(yīng)海洋環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域?qū)θ瞬诺男枨?《海洋環(huán)境數(shù)值模擬》課程設(shè)置的內(nèi)容以培養(yǎng)學(xué)生的基本技能適應(yīng)社會(huì)工作需要為出發(fā)點(diǎn),圍繞海洋環(huán)境領(lǐng)域?qū)嶋H需求,將教學(xué)內(nèi)容和實(shí)際問題密切結(jié)合。
本課程分上、下兩部分,分別在第7和第8學(xué)期開設(shè)。上部分解決專業(yè)基礎(chǔ)和數(shù)值計(jì)算方法基礎(chǔ)理論。第一章緒論,論述課程內(nèi)容、相關(guān)研究進(jìn)展及其學(xué)習(xí)方法;第2章海洋運(yùn)動(dòng)控制方程;第3章海洋環(huán)境動(dòng)力學(xué)經(jīng)典方程;第4章數(shù)值計(jì)算方法基礎(chǔ);第5章近海水動(dòng)力學(xué)模型;第六章近海物質(zhì)輸運(yùn)模型;第7章海洋生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型原理。
下部分為潮汐、潮流和污染物質(zhì)遷移擴(kuò)散的數(shù)值模擬。第一章海洋環(huán)境問題;第二章近海潮汐潮流數(shù)值模擬;第三章污染物在近海的遷移擴(kuò)散及預(yù)測(cè);第四章非保守物質(zhì)數(shù)值模擬;第五章近海環(huán)境容量及污染物總量控制技術(shù)。
2“近海環(huán)境數(shù)值模擬”課程設(shè)置內(nèi)容的可行性分析
教學(xué)活動(dòng)必須因材施教,注重授課對(duì)象的基礎(chǔ)知識(shí)和接受能力,在學(xué)生掌握的學(xué)科基礎(chǔ)上展開。《近海環(huán)境數(shù)值模擬課程》是海洋環(huán)境動(dòng)力學(xué)方向的特色課程,海洋環(huán)境動(dòng)力學(xué)方向的課程體系中若干門課程組成該門課程的基礎(chǔ)。中國(guó)海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院海洋環(huán)境動(dòng)力方向開設(shè)的核心課程及課程支撐體系如下:
(1)環(huán)境學(xué)基礎(chǔ):環(huán)境科學(xué)概論(第一學(xué)期)、環(huán)境海洋學(xué)(第三學(xué)期)、生物海洋學(xué)(第六學(xué)期)等構(gòu)成該課程海洋環(huán)境基礎(chǔ)。
(2)物理學(xué)基礎(chǔ):大學(xué)物理(第二學(xué)期)、流體力學(xué)(第四學(xué)期)、物理海洋學(xué)(第五學(xué)期)等課程構(gòu)成了該課程的物理、力學(xué)基礎(chǔ),為學(xué)生了解海洋中各種物質(zhì)輸運(yùn)的過程和機(jī)制打基礎(chǔ)。
(3)數(shù)學(xué)基礎(chǔ):高等微積分(第二學(xué)期)、數(shù)值計(jì)算方法(第六學(xué)期)、數(shù)學(xué)物理方法(第四學(xué)期)等課程為該門課程提供了算法設(shè)計(jì)和數(shù)值方法基礎(chǔ)。
(4)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ):大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)(第一學(xué)期)、Fortran 程序設(shè)計(jì)(第三學(xué)期)、計(jì)算機(jī)在環(huán)境中的應(yīng)用(第七學(xué)期)等課程提供了語言編程基礎(chǔ)。
(5)實(shí)驗(yàn)及數(shù)值計(jì)算方法基礎(chǔ):海洋環(huán)境調(diào)查實(shí)習(xí)(第六學(xué)期)、流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)(第四學(xué)期)、數(shù)值計(jì)算方法上機(jī)(第六學(xué)期)等課程提供數(shù)值試驗(yàn)、海上試驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析等方面的技能。
上述課程共同構(gòu)成了海洋環(huán)境數(shù)值模擬課程的支撐體系。海洋環(huán)境動(dòng)力學(xué)方向的學(xué)生在掌握模塊核心內(nèi)容的情況下,是可以接受本課程的教學(xué)內(nèi)容的。
3 課程教學(xué)方法和教學(xué)技巧
3.1 授課內(nèi)容以社會(huì)需求為導(dǎo)向、理論與實(shí)踐結(jié)合
由于國(guó)內(nèi)缺少面向本科生的同類教材,教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法必須在教學(xué)過程中進(jìn)行探索,海洋環(huán)境動(dòng)力學(xué)方向的骨干教師形成教學(xué)團(tuán)隊(duì),緊緊圍繞社會(huì)需求,理論和實(shí)踐相結(jié)合,教學(xué)與科研相結(jié)合,并將最新科研成果納入教學(xué)體系。由于課程教學(xué)內(nèi)容和社會(huì)需求緊密結(jié)合,學(xué)生學(xué)習(xí)過程中具有較大的主觀能動(dòng)性。
3.2 加強(qiáng)數(shù)值試驗(yàn)教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力
數(shù)值模擬也叫計(jì)算機(jī)模擬或數(shù)值試驗(yàn),通過數(shù)值計(jì)算和圖像顯示的方法,達(dá)到對(duì)工程問題和物理問題乃至自然界各類問題研究的目的。對(duì)于本課程,結(jié)合海洋環(huán)境問題建立數(shù)值模擬平臺(tái)是關(guān)鍵環(huán)節(jié),目前國(guó)內(nèi)外有許多較為成熟的海洋數(shù)值模式,有商業(yè)化的軟件,如MIKE系列軟件,DELT 3D軟件等,商業(yè)化軟件費(fèi)用昂貴,看不見源碼,不適合教學(xué)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員根據(jù)自身科研優(yōu)勢(shì),采用開放源程序如POM,ECOM,FVCOM等國(guó)際流行的海洋模式為基礎(chǔ),經(jīng)過適當(dāng)改進(jìn)建立起海洋環(huán)境領(lǐng)域常用的數(shù)值模擬程序,組成程序庫,用于海洋環(huán)境動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬的教學(xué)。即增加學(xué)生的基本技能,又增加學(xué)生編程能力和模擬過程的了解。
3.3 實(shí)現(xiàn)分組學(xué)習(xí)、強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)意識(shí)
本課程需要基礎(chǔ)知識(shí)較多,學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的程度不同,海洋數(shù)值模擬涉及多學(xué)科交叉,包括數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、計(jì)算機(jī)、海洋等學(xué)科,對(duì)一個(gè)本科生,很難獨(dú)立完成多領(lǐng)域的海洋數(shù)值模擬工作。本課程教學(xué)過程中進(jìn)行分組教學(xué),3-5名同學(xué)組成一個(gè)小組,在學(xué)習(xí)過程中互相探討,取長(zhǎng)補(bǔ)短,形成濃厚的學(xué)習(xí)氛圍,并避免個(gè)別同學(xué)知難而退的情況,起到了提高學(xué)習(xí),知識(shí)互補(bǔ),增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)的教學(xué)效果。
3.4 課程考核形式
課程的考核形式是檢驗(yàn)課程教學(xué)效果的重要一環(huán)。根據(jù)本課程的特點(diǎn)《近海環(huán)境數(shù)值模擬》(上)以讀書報(bào)告、平時(shí)作業(yè)、期末考試相結(jié)合。《近海環(huán)境數(shù)值模擬》(下)期末考試占50%,數(shù)值模擬報(bào)告(占50%)。實(shí)踐表明,注重學(xué)習(xí)過程中的考核,避免了學(xué)生考前突擊,減輕了學(xué)生考試負(fù)擔(dān),豐富了學(xué)生的知識(shí)面,增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
4 結(jié)語
教學(xué)過程是個(gè)在探索中不斷完善的過程的,通過《近海環(huán)境數(shù)值模擬》(上,下)兩輪的教學(xué)實(shí)踐,本課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式基本成熟,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚,反映效果良好,收到良好教學(xué)效果。在后面的教學(xué)中,我們將根據(jù)畢業(yè)學(xué)生在工作和繼續(xù)學(xué)習(xí)過程反饋的意見,繼續(xù)對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行更新和完善,為海洋環(huán)境保護(hù)事業(yè)培養(yǎng)更多高素質(zhì)專門人才。
參考文獻(xiàn)
[1] 吳耿鋒,顧雨民.吸收國(guó)內(nèi)外新技術(shù),創(chuàng)建有特色的課程-開設(shè)《數(shù)值方法與數(shù)字仿真》課程的幾點(diǎn)體會(huì).教育與現(xiàn)代化. 1994,1:12-16.
[2] 孫文心,江文勝,李磊.近海環(huán)境流體動(dòng)力學(xué)數(shù)值模型[M].科學(xué)出版社,北京,2004.
[3] 毛軍,熊艷,薛琳.實(shí)施計(jì)算流體力學(xué)本科教學(xué)的可行性分析[J].高等建筑教育,2003,12(2),46-52.
[4] 毛軍,薛琳,熊艷.在本科力學(xué)課程中引入計(jì)算力學(xué)內(nèi)容的可行性分析[J].北方交通大學(xué)學(xué)報(bào),2003,2(2):54-59.
【以社會(huì)需求為導(dǎo)向進(jìn)行近海環(huán)境數(shù)值模擬課程教學(xué)改革】相關(guān)文章：
進(jìn)行時(shí)作文07-28
進(jìn)行曲作文09-19
進(jìn)行曲的作文07-29
突圍進(jìn)行時(shí)作文07-27
共享進(jìn)行時(shí)作文07-07
商務(wù)模擬談判08-03
模擬法庭作文03-02
如何進(jìn)行垃圾分類11-05