《海洋要素计算综合训练》教学大纲

一、课程简介

1．课程性质

《海洋要素计算综合训练》是海洋学科知识体系中的必要组成部分，是高等院校海洋技术专业的重要综合训练课程，也是从事海洋数据资料处理与分析工作的重要基础和有效手段。本课程在海洋计算上机实验的基础上，强化学生综合处理多种海洋数据资料的能力，提高学生利用数据资料认识海洋动力环境的能力。在课程体系内，本课程以海洋学、海洋要素计算、海洋调查与观测、海洋要素上机实验等课程为先修课程，是培养面向21世纪海洋学科创新人才的综合训练课程。

2．课程任务

通过《海洋要素计算综合训练》课程，学生能够海洋要素相关的统计理论与上机编程实践相结合；在此基础上，加深学生将统计分析的结果用于解决实际问题的能力。同时，通过上机编程实验，学生能够锻炼编程思想，学习代码撰写的规范性，提高程序调试能力和根据统计分析结果综合分析海洋现象的能力；全面地提高学生应用海洋数据资料，认识海洋动力过程和探索海洋变化机制的能力。

二、课程目标

课程目标1：重点地培养学生综合运用正确的统计结果和有效的图形表示探讨海洋学现象及机制。（支撑毕业要求1.1）

课程目标2：培养学生应用科学软件如Matlab和恰当的工具箱，完成海洋数据处理中的程序设计、代码编写和程序调试等工作。培养学生将科学统计分析的结果与文献阅读、组内研讨等科学探索过程紧密联系的能力。（支撑毕业要求3.1）

课程目标3：培养学生树立并践行社会主义核心价值观，具有推动国家信息产业发展和社会进步的责任感。培养学生的团队合作精神，以及将自身职业发展与国家“海洋强国”需要相结合的意识。（支撑毕业要求9.3）

表1 课程目标对毕业要求的支撑关系

三、综合训练项目、内容及学时分配

本综合训练要求学生根据所给CTD观测的温度、盐度和压强数据，完成地转流的动力计算，探讨和概述该海区的动力过程。

表2 综合训练内容及学时分配

序号	项目 名称	内容简介	学时分配	类型	对应课程目标
1	温度、盐度数据预处理	由所给CTD观测数据，正确读取温度、盐度和压强数据，完成数据的预处理和质量控制。	4	验证 开发	1,2
2	由温度、盐度数据计算位势	正确使用Seawater工具箱，由温度、盐度和压强数据，计算两站位处的位势。	4	验证 开发	1,2
3	地转流 流速差计算	给定水深，由位势差计算流速差，完成地转流的动力计算核心过程。理解地转流计算函数的物理意义。	4	验证 开发	2,3
4	地转流零流速面选取和流速计算	根据海区特征描述，合理确定零流速面，完成给定水深处绝对流速的计算。	4	认识 探索	2,3
5	综合训练的报告撰写	在文献调研以及组内研讨的基础上，按照撰写规范，完成综合训练的科学报告。	4	探索 总结	2,3

四、思政元素与课程教学融合体系

从“三全育人”的指导思想出发，针对实验教学内容，以学生为中心，以产出为导向，明确实验融入的思政元素，实现“全员育人、全过程育人、全方位育人”。

表3 海洋要素计算综合训练思政元素与人才培养目标的有机融合

五、基本要求

1. 综合训练教学基本要求

本课程与《海洋要素计算》、《海洋要素计算上机实验》课程相结合，突出了实用性和实践性。通过对有代表性科学项目的认识、验证、分析和探索等，使学生深刻理解理论课程中讲解的方法和理论，并在此基础上“学以致用”。培养学生熟练应用相关科学软件进行统计分析和图形的可视化，培养良好的科学习惯和严谨的科学精神；从程序设计、代码编写、程序调试、结果分析、文献检索与归纳，组内讨论、组间交流，实验报告撰写等各方面，综合加强学生的专业素养和实际工作能力。

2. 教学方法

本课程是综合训练课程，秉承“以学生为中心”的教学理念。采用实验探索与课堂研讨交叉，编程实践与课堂演示交叉的形式，综合培养学生验证和探究海洋学现象的兴趣，应用海洋要素统计分析相关理论的能力，培养学生严谨规范的数据分析习惯，培养学生检索和归纳文献的能力，引导学生建立团队内和团队之间的合作精神。

六、考核与评价方式及成绩评定

1. 课程考核办法

本课程考核办法针对课程目标进行设计，考核内容与课程目标的能力要求相对应，课程目标达成的期望值设定为 0.60。最终成绩由形成性考核和最终综合训练报告成绩组成，其中形成性考核由课堂测验和编程实践表现构成，具体比例如下：

课堂测验：25%。主要考核学生与综合训练密切相关的基础理论知识和关键公式推导。

编程实践：25%。主要考核学生编程思想、代码规范性水平、统计结果正确性和图形表示的有效性等方面。

综合训练报告：50%。主要考核学生根据实际海洋海区的数据资料，合理地运用统计方法和科学计算方法，规范编写程序，有效完成可视化，结合现有研究成果，综合、全面完成海区动力环境的分析。

表4 建议考核方式及成绩比例

注：该表格中比例为课程整体成绩比例。

2. 考核与评价标准

编程实践的参考评价标准见表5；综合训练报告的参考评价标准见表6。

表5 编程实践表现评价标准

注： 该表格中比例为实验报告考核成绩的比例。

表6 综合训练报告评价标准

注： 该表格中比例为实验操作考核成绩的比例。

七、课程质量评价和持续改进

实验结束后由任课教师以评价标准为依据，针对具体课程目标形成评价报告。针对学生学习成果进行评价，找出需要改进的相关问题；分析课程目标达成情况；评估课程与培养学生解决基于海洋要素数据分析海区水文动力特征的相关性；对不足之处进行原因分析，提出建议以持续改进，由学院教学指导委员会进行审核并监督执行。课程目标评价的方法如下：

课程目标评价值=Σ 每个学生课程目标评价值/学生总人数

八、学习资源

1. 参考书

[1]左军成，杜凌，陈美香，徐青，李娟。《海洋水文环境要素分析方法》,科学出版社，2019.

[2]何宜军，陈忠彪，李洪利。《海洋数据处理分析方法》，科学出版社，2021.

2. 网络视频资源

[1] 刘卫国，蔡旭晖，吕格莉，何小贤。《科学计算与Matlab语言》，中南大学。

https://www.icourse163.org/course/CSU-1002475002