化學海洋學一流本科課程的建設與探索

［摘 要］一流本科課程建設是提高人才培養質量、落實立德樹人根本任務的關鍵。文章以化學海洋學課程為例，介紹了廈門大學在該課程的教學理念、知識體系、海洋思政、教學模式等方面開展的探索，提出了立足學科屬性樹立與時俱進教學理念、融合經典知識與前沿科學重構知識體系、深化海洋思政踐行立德樹人使命、運用信息技術創新教學模式等一流本科課程建設的重要舉措。面向未來，課程教學既要關注已知，更要關注未知，主題/項目引領下的探究式教學是達成課程目標的有效路徑。

［關鍵詞］化學海洋學；一流本科課程；課程建設；海洋思政；教學創新

［中圖分類號］G642.3 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）18-0031-04

大學課程是高等教育人才培養網絡的基礎節點，課程質量是人才培養質量的決定性因素。打造一流本科課程，推動高等教育“質量革命”，是高等教育強國建設的重要保障。2019年10月30日，教育部發布《關于一流本科課程建設的實施意見》，提出“建成萬門左右國家級和萬門左右省級一流本科課程”的總體目標，將“提升高階性”“突出創新性”“增加挑戰度”等作為一流本科課程建設的基本原則，將“轉變觀念、目標導向、提升能力、改革方法、科學評價、強化管理、政策激勵”等作為課程建設的具體內容[1]。該意見為建設具有中國特色、世界水平的一流本科課程提供了指導思想和總體方向，提出了提高人才培養質量的重要舉措。自此，如何打造和建設一流本科課程、切實提高人才培養質量，成為全國高等教育工作者面臨的實際問題[2]。本文以廈門大學的化學海洋學課程為例，闡述一流本科課程的探索歷程和改革要點，旨在為我國一流本科課程建設，特別是自然科學專業課程的建設提供思路和參考。

化學海洋學是海洋科學類專業的核心基礎課程之一，能夠為學習者提供認識海洋、開發海洋、保護海洋、管理海洋的海洋化學知識，培養其將海洋化學和其他分支學科知識融會貫通并應用于解決實際問題的能力，是創新型、復合型海洋人才培養的重要支撐。海洋科學是廈門大學的特色和優勢學科，在國內海洋科學人才培養中占據重要地位。廈門大學化學海洋學課程的開設始于1959年，其時主要參考國外教材進行講授。20世紀80年代初，郭錦寶、盧茂獅等負責授課，主要以海洋熱力學平衡為基礎講授海洋化學知識。2006年起，陳敏成為課程主講，結合學科發展態勢進行了知識重構，將課程內容從強調熱力學平衡轉向動力學過程，同時強化了對海洋過程與全球變化關系的闡釋。經過近20年的不斷完善和研磨求精，課程建設取得了良好成效：2009年被評為國家精品課程，2016年入選國家級精品資源共享課，2019年入選廈門大學在線開放課程，2023年入選國家級一流本科課程線下一流課程，由課程內容延伸形成的“全球變化——來自海洋的訊息”視頻課2013年入選國家級精品視頻公開課。本文對廈門大學化學海洋學課程的建設歷程進行分析，重點介紹課程在教學理念、知識體系、海洋思政、教學模式等方面的探索，同時提供有關課程未來發展方向的一些思考，以助益海洋類科技人才培養質量的提升。

一、立足學科屬性，樹立與時俱進教學理念

海洋是地球上最大的自然體，占據著地球表面的71%，也是99%生物物種的棲息地。遺憾的是，我們對海洋的了解未必比對億萬光年之外的星空的了解更多。這可從我們星球的名字窺見一斑。無論是英文的“earth”、拉丁文的“terra”、希臘語的“geos”，還是中文的“地球”，都是指土地或土壤。這種以土地為中心的文化，很大程度上限制了人們對海洋的認識。然而，充分的研究已表明，海洋孕育了生命，聯通了世界，促進了發展。人類社會的可持續發展依賴于海洋，人類呼吸的每一口空氣、飲用的每一滴水、吃的每一口食物，都與大海緊密聯系在一起。沒有藍色就沒有生命，沒有藍色就沒有綠色。關心海洋、認識海洋、保護海洋是每一個地球公民應盡的責任。這些認識的提升促使各國對海洋科學的發展更加重視，力爭在海洋相關知識和先進技術的競爭中占領制高點。

海洋科學的內涵包含海洋知識和海洋技術兩個核心，是傳統理科專業與自然對象融合形成的活躍學科領域之一，具有學科高度交叉融合的大科學特征。海洋科學是以海洋中各種自然現象和過程及其變化規律為研究對象的科學，具體包括物理海洋學、化學海洋學、生物海洋學、海洋地質學等分支學科。海洋技術涵蓋海洋工程技術、海洋生物技術、海底礦產資源勘探技術、海水資源開發利用技術、海洋環境保護技術、海洋觀測技術、海洋預報預測技術、海洋信息技術等眾多領域[3]。無論是從海洋自然屬性，還是從海洋強國戰略需求和人類可持續發展的角度看，海洋科學在國家人才培養戰略中都占據著重要地位。海洋是一個開放復雜的體系，陸地、海洋、大氣相互作用，物理、化學、生物、地質過程相互影響，導致任何的海洋現象都難以從單一學科方向得到圓滿解釋。海洋的未知性、復雜性、自然性和社會性決定了海洋科學人才培養的特質。海洋類課程教學應從地球系統科學視野出發，注重學科交叉和實踐教育，提升學生的創新能力和素質水平。在這個認識基礎上，化學海洋學課程堅守“大海洋觀”的教育理念，確立了以“傳承經典知識、品讀前沿知識”為教學內容，以“解讀海洋化學組分為中心、解釋海洋現象為目的、解構海洋成分為技能”為教學目標的教學方案，與時俱進，臻于至善。

二、重構知識體系，融合經典知識與前沿科學

傳統的化學海洋學教學內容盡管也覆蓋了海水溶解鹽分、海水溶解氣體、營養鹽、無機碳、痕量金屬、有機組分等化學組分，但更多地從海洋物理化學熱力學平衡角度出發來描述海洋過程，導致理論認識和真實海洋之間往往存在偏差，知識的應用場景也受到了很大限制。鑒于此，筆者重新編寫了《化學海洋學》教材，從知識重構、案例式前沿介紹、知識鏈接拓展、知識思政內涵、行文準確精美等五個方面仔細打磨，形成兼具知識性、前沿性、思想性、易讀性的優秀教材，以此作為課程內容的主體。每年在課堂教學中對教學內容加以補充和完善，進一步打造課程的高階性。在課程知識的重構上，將依據熱力學平衡的闡述大幅度更替為動力學描述，注重含量、遷移、過程、通量等的闡述，同時增添了“海洋對人類來源CO2的吸收”“鐵的生物地球化學循環”“同位素海洋化學”等學科發展新內容，強化了對海洋過程與全球變化關系的闡釋。這些內容以知識發展的邏輯關系為脈絡，形成系統且層次分明的知識架構。在具體內容闡述中，有意識地強調了化學與物理、生物、地質等過程的相互作用，深化與其他分支學科的聯系，以夯實學生專業基礎，避免以偏概全。與此同時，一些跨學科的概念、原理、歷史淵源等的解釋和描述因時間關系難以在課堂上充分展開，因而在教材內容中專門配置了“知識鏈接”模塊，給予學生打開相關知識寶庫的鑰匙。這不僅豐富了課程內容、提高了學生學習興趣，而且通過跨學科知識的匯聚，有助于拓展學生的知識面，培養學生的發散思維。

每個章節的授課內容大多以當今海洋科學界關注的海洋現象為案例展開，讓學生在探尋海洋奧秘的過程中不斷深化對相關概念和原理的認識。例如，在“海水溶解氣體”章節講解中，以2006年夏季美國俄勒岡沿岸大規模生物死亡事件為案例，啟發學生探尋事件發生的原因。按邏輯次序，依次涉及低氧現象、海水中氧氣的溶解度及影響因素、海水中溶解氧的正常分布、海洋低氧的定義和類型、海洋低氧的形成機制、全球海洋低氧區的演變、海洋低氧的危害、海洋低氧與全球變化和人類活動的關系等海洋領域最新科學前沿，同時穿插講解氣體溶解度、海水氧氣溶解度計算、海水溶解氧含量的分布及變化、物理和生物過程對溶解氧含量的影響等，從而讓學生學習海水溶解氣體經典知識，并獲得應用所學知識解決實際問題的思路與方法。又如，在“二氧化碳-碳酸鹽體系”章節的講解中，以海洋酸化這一前沿科學問題為切入點，講解海洋酸化的定義、海洋酸化的觀測與預測、海洋酸化的生態響應、海洋酸化對珊瑚礁的影響等前沿知識，其間穿插進行pH定義、碳酸鈣存在形態、碳酸鈣飽和度、碳酸鈣沉淀和溶解、無機碳形態、無機碳化學平衡、無機碳體系各分量計算等經典知識點的介紹。再如，在“海洋中的痕量金屬”章節的講解中，以近年來國際上為應對氣候變化而實施的海洋現場鐵施肥計劃為引子，講解鐵施肥的科學背景、研究目的、實施方案、研究成果、存在問題等前沿知識，其間介紹海洋環境中鐵的含量與分布、存在形態、來源與遷出路徑、生物地球化學循環等經典知識。經典與前沿的緊密融合讓學生既掌握了基礎知識，又了解了知識的發展方向和應用方法，真正實現知識和能力的協同進步。

三、深化海洋思政，踐行立德樹人使命

海洋是地球上最大的自然體，也是思政資源的寶藏庫。所謂海洋思政，即以海洋這一地理名詞為基本出發點，通過海洋特色的“專業+思政”課程建設，挖掘海洋本身蘊含的思政教育元素，最終達成以人類命運共同體時代命題育人的目的。海洋自然聯通是海洋命運共同體的物質基礎。隨著人類海洋實踐能力的提升，海洋不再是分割各國的屏障，而是人類競相開發的對象、通行的載體甚至生存的空間。海洋的連通性，海洋生態的系統性，海洋洋流與大氣流動、海底地殼運動之間的緊密相關性，使得幾乎所有涉海利益的實現都緊密相連。因此，新時代海洋專業課程的教學過程，本身就是讓學生了解海洋自然屬性與社會屬性的思政教育過程，是灌輸海洋命運共同體理念的有效途徑。新時代海洋戰略集海洋經濟發展、海洋科技進步、海洋環境保護與海洋安全保障于一身，其中包括海洋本身具有的自然屬性與社會屬性。海洋的自然屬性包括海洋生物、化學海洋學、物理海洋學、深海技術等海洋專業課程內容，海洋的社會屬性包括海洋經濟、海洋軍事、海洋文化等人文社科內容。海洋思政育人需要同時注重海洋自然屬性范疇專業知識的習得和海洋社會屬性范疇海洋強國戰略的體驗。

化學海洋學課程一直秉持海洋思政理念，從海洋自身屬性挖掘思政內涵，進而轉化為實際授課的具象表達。化學海洋學作為一門自然科學專業課，其知識體系中蘊含著豐富的思想價值和精神內涵，涉及國家戰略、方針政策、時事熱點、國際關系、生態文明等。如能在教學中加以精心設計、有效銜接，真正實現價值塑造、知識傳授、能力培養的有機融合，將會對學生起到浸潤、教化、啟悟的作用。化學海洋學課程的思政教育元素歸結起來主要有6點：（1）科學精神。涉及學科發展史、知識發展脈絡、科學新發現等課程內容，通過因果關系的邏輯闡釋，培養學生科學思維方法，涵養求真務實、積極探索、勇于創新的科學精神。（2）開拓精神。以海洋化學參數的準確觀測和取得為切入點，結合實驗能力培養，引領學生領悟嚴謹治學、團結協作、頑強拼搏的職業精神，樹立自強不息、艱苦奮斗、敢于勝利的新時代海洋精神。（3）海洋生態保護。海洋低氧、海洋酸化、氮循環、磷循環、核污染等眾多知識點與海洋環境化學污染、海洋生態環境問題、海洋氣候效應等密切相關，可讓學生認識海洋環境問題、了解海洋環境現狀、思考海洋環境與經濟發展的關系，增強學生保護海洋生態環境的責任感。（4）綠色發展理念。無機碳體系、海水溶解氣體、有機地球化學、有機碳輸出通量的同位素示蹤等課程內容與海洋碳匯問題緊密相關，結合對碳排放、碳減排、碳中和的介紹，促進學生為實現碳達峰目標和碳中和愿景貢獻力量。（5）人類命運共同體理念。眾多章節涉及全球變化和人類活動共同驅動下海洋生態系統的變化，而且局地變化往往伴隨著全球效應。這種變化關乎地球、環境、未來，關乎每個人，也關乎人類共同的價值觀、共同的理念和共同的責任，是引導學生樹立人類命運共同體理念的很好素材。（6）家國情懷和文化自信。化學海洋學諸多階段的發展和科學研究體現了中國科技工作者的積極貢獻，這種介紹和展示有助于體現中國價值、堅定文化自信。

四、運用信息技術，創新教學模式

當前，教育數字化改革已席卷全球，信息技術和人工智能為高等教育提供了新動力，同時也形成了新挑戰。在新形勢下，如何匯聚共享優質教學資源、打造更加開放的教育環境，如何創新教學方法、實現規模化和個性化的統一等系列問題亟待探索與回答 [4]。

化學海洋學課程一直將信息技術應用于教育教學過程中，大體經歷了資源建設、資源共享、混合式教學等三個階段。在資源建設階段，依托國家精品資源共享課的建設，形成了包括課程介紹、教學大綱、教學日歷、知識點結構、作業題目、參考資料、演示文稿和授課全程錄像（含字幕）的基礎資源，以及包括15個前沿專題講座演示文稿的拓展資源。此外，依托國家精品視頻公開課的建設，以海洋現象與全球變化的關系為核心遴選出化學海洋學課程相關內容，形成了講解全球變暖背景下海洋變化信號的“全球變化——來自海洋的訊息”視頻公開課。該視頻公開課包含海洋物理泵、海洋酸化、海洋低氧現象、海洋營養狀況的變化、海洋天然氣水合物的環境效應、地球氣候的快速變化——恐龍滅絕事件的啟示、極地海洋的快速變化、高CO2環境下的海洋生態系統和海洋鐵施肥等9個前沿講座，形成了既有知識深度又具豐富趣味的優質電子資源。在資源共享階段，課程的所有電子資源均先后在愛課程、網易、中國科學院教育云、大學生自學網、嗶哩嗶哩等網絡平臺上線，使全國師生和廣大民眾受益。與此同時，線下課堂實現了本研、校內校外的開放共享，自2010年至今，每年均有不少本校碩士/博士研究生和外校/科研院所研究生修習該課程，打破了學院之間和學校之間的壁壘，充分發揮了教育資源的效益。為響應互聯網時代學習者的需求，該課程自2020年起依托中國大學MOOC-SPOC平臺實施了線上線下混合式教學。在混合式教學需求驅動下，按照知識點重新制作了80個短視頻，分別就獨立的知識點進行講解，作為學生線上課前預習和課后復習的參考資料。教學方法也據此進行了相應調整，線上主要開展課前學生預習和課后問題討論，線下主要以重要知識點為核心，以海洋現象為引領，將案例分析、科學辯論、影片討論、科普書籍分析等方法融入基本概念和海洋過程講解，同時依托雨課堂平臺開展西部高校教師培訓工作。線上線下混合提升了學生在時間和空間上的學習自由度，提高了學生學習自主性，實現了課程的時空延伸、教學共享和質量傳承。

五、未來發展方向

面向未來，大學海洋教育需要樹立為未來而教的理念 [5]。海洋類一流本科課程建設需要將禁錮于學科邊界、過于關注了解性知識、過于強求專業知識、過度關注學業成就的做法，轉變為注重跨學科問題、注重綜合能力培養、注重與現實世界的聯系，并提供多元學習的選擇。要達成這一目標，主題/項目引領下的探究式教學可能是有效路徑之一。未來教學既要關注已知，更要關注未知，通過減少回顧性學習、增加開放性問題探討，有效加強學生對知識的理解，增強學生的實際運用能力，真正實現為學生未來而教、落實立德樹人根本任務。

［ 參 考 文 獻 ］

[1］ 中華人民共和國教育部.教育部關于一流本科課程建設的實施意見[EB/OL]. （2019-10-31）[2024-02-26].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201910/t20191031_406269.html.

[2］ 李志義. “水課”與“金課”之我見[J]. 中國大學教學，2018（12）：24-29.

[3］ 李江萍，陳怡彤. 海洋科學概論課程的建設與探索：以蘭州大學通識教育課程為例[J].大學教育，2022（12）：40-42.

[4］ 楊宗凱. 高校“互聯網+教育”的推進路徑與實踐探索[J].中國大學教學，2018（12）：13-16.

[5］ 珀金斯.為未知而教，為未來而學[M].楊彥捷，譯. 杭州：浙江人民出版社，2015.

［責任編輯：周侯辰］