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课程简介 教师队伍  

■ 课程简介
课程名称: 物理海洋学 一级学科:  07 理学
二级学科: 0710 海洋科学类 教学层次:  本科
负责教师: 吴德星 学校名称:  中国海洋大学
院系名称:   申报状态:  已获奖
申报级别: 国家级 申报文件下载:  无下载文件
获奖名称: 获奖年度:  2006
主页地址: http://www.univs.cn/newweb/news/campus/xsxw/2006-10-24/685737.html 是否交换: 
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课程介绍:

4-2理论课和理论(含实践)课教学内容
4-2-1结合本校的办学定位、人才培养目标和生源情况,说明本课程在专业培养目标中的定位与课程目标
物理海洋学是海洋科学的一个重要分支,《物理海洋学》课程是海洋科学专业的十分重要的主干课程。
?? 本课程旨在使学生系统地掌握物理海洋的基本理论及其发展全貌,要求掌握动力海洋(海流、海浪、潮波、内波和风暴潮)的基本概念和海水运动的基本规律及其变化,学会分析研究海洋动力现象的基本思路和方法,为学生今后的海洋科学方面的研究工作奠定坚实的理论基础。
4-2-2知识模块顺序及对应的学时
§ 1.1 海洋空间的特点
§ 1.2 水的特性
§ 1.3 海水的盐度
§ 1.4 海水的热性质
§ 1.5 海水的密度
§ 1.6 海水状态方程
§ 1.7 海水的声学和光学性质
§ 1.8 海水的其他物性及海冰
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§ 2.1 海面热收支 ?
§ 2.2 三维海洋的热收支
§ 2.3 海洋中的水量平衡
§ 2.4 世界大洋的温度场
§ 2.5 世界大洋的盐度场和密度场
§ 2.6 海洋温、盐、密度的细微结构
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§ 3.1 水团的有关概念 ?
§ 3.2 水团划分与分析方法
§ 3.3 世界大洋的水团
§ 3.4 海洋环流及其与水团的关系 ?
§ 3.5 海流的大弯曲和中尺度涡
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§ 4.1 旋转坐标系的速度和加速度 (2个学时)
§ 4.2 作用在海水微团上的外力运动方程的向量形式 (2个学时)
§ 4.3 运动方程在球坐标系的标量形式 (2个学时)
§ 4.4 局地直角坐标系的运动方程 (2个学时)
§ 4.5 海水层流运动的基本方程组 (4个学时)
§ 4.6 边界条件 (4个学时)
§ 4.7 时间平均的基本方程和边界条件 (4个学时)
§ 4.8 铅直向平均基本方程 (2个学时)
§ 4.9 基本方程的尺度分析与简化 (4个学时)
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§ 5.1 地转流 (5个学时)
§ 5.2 考虑摩擦的定常运动--无限深海Ekman 漂流 (2个学时)
§ 5.2 考虑摩擦的定常运动--有限深海Ekman 漂流 (2个学时)
§ 5.2 考虑摩擦的定常运动--底Ekman漂流、非均匀风场的风生流 (2个学时)
§ 5.2 考虑摩擦的定常运动--升降流 (2个学时)
§ 5.3 漂流的发展和惯性流 (2个学时)
§ 5.4 风生大洋环流—Sverdrup解、Stommel的西向强化理论 (4个学时)
§ 5.4 风生大洋环流—Munk理论、惯性理论 (4个学时)
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§ 6.1 线性波动理论 (4个学时)
§ 6.2 线性波动的合成 (2个学时)
§ 6.3 波动的折射和绕射 (2个学时)
§ 6.4 有限振幅波动 (4个学时)
§ 6.5 海浪的统计性质 (2个学时)
§ 6.6 海浪谱 (4个学时)
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§ 7.1 平衡潮理论 (4个学时)
§ 7.2 考虑地球形状的潮波 (4个学时)
§ 7.3 等深广阔水域中的潮波 (4个学时)
§ 7.4 海峡和矩形海湾中的潮波 (2个学时)
§ 7.5 变截面海湾和河口中的潮波 (4个学时)
§ 7.6 浅水潮波 (2个学时)
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§ 8.1 小振幅内波的一般特性 (2个学时)
§ 8.2 界面波与内波 (2个学时)
§ 8.3 两层流体的界面波 (2个学时)
§ 8.4 考虑地转效应的界面波 (2个学时)
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§ 9.1狭长矩形浅水海域中的定常风暴潮 (2个学时)
§ 9.2狭长矩形浅水海域中的非定常风暴潮 (2个学时)
§ 9.3考虑地转效应的风暴潮 (2个学时)
§ 9.4大洋风暴潮的生成和传播 (2个学时)
4-2-3课程的重点、难点及解决办法
课程的重点:各种海洋现象的内在联系,以及物理海洋学知识体系框架的建立。
课程的难点:描述海洋运动的基本方程组的建立。
???? 解决办法:从最简单的牛顿第二定律出发、从最简单的质量守恒出发,深入浅出,以物理概念带动数学推导。
4-2-4实践教学的设计思想与效果(不含实践教学内容的课程不填)
实践教学是对课堂教学内容的有益补充。物理海洋学是一门实践性很强的学问,从科学角度来看,许多重大发现都是从观测中得来的。实践教学可以使学生通过对海洋现象的感性认识,加深对物理海洋学理论知识的理解,了解物理海洋科学研究中,数据获取、分析的全过程,培养学生认识问题、分析解决问题的能力,从而为其今后的科研工作打好基础。
《物理海洋学》室内实践教学目的是,使学生了解物理海洋实验的实验范畴和实验场地以及基本理论,掌握一部分基本实验方法、数据处理方法、一部分仪器的原理和使用方法。
《物理海洋学》海上实践教学目的是让学生了解海洋科学研究数据获取、分析的全过程,掌握部分海上观测仪器的使用要领。
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4-3教学条件(含教材使用与建设;促进学生主动学习的扩充性资料使用情况;配套实验教材的教学效果;实践性教学环境;网络教学环境)
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教材使用与建设:
早在1992年,我们就在总结以往教学工作的基础上,编著出版了中国第一本《物理海洋学》教材,结束了学生上课缺少教材的历史。这本教材的出版极大地提高了物理海洋专业及相关专业的教学质量,取得了良好的教学效果。
近年来,海洋科学的不断发展、观测手段的不断提高,为我们带来了大量的新的观测事实、发展出新的海洋学理论,同时,通过与国外同行的交流,学习了许多先进的教学经验。因此,新版教材被列为国家“十五”规划教材。
在过去的《物理海洋学》课程建设中,我们已收集了大量的编写新教材的素材,同时进行了许多具体的教学内容、教学方法和教学手段的更新,包括多媒体手段,教学与学术报告相结合,强化实验的地位和重要性等,并于2005年编著出版了中国第二本《物理海洋学》教材。
扩充性资料:
为学生的自主学习和研究性学习指定了有效的文献资料。在使用主教材的同时,列出包括旧教材、外文教材、科普读物、电子出版物等读物在内的多种扩充资料,布置阅读相关内容,达到促进学生主动学习扩充知识的目的。部分扩充资料如下:《海洋水团分析》、《海洋科学》、《随机海浪理论》、《大洋环流理论》、《The Oceans》(配有中译本)、《Physical Oceanography》(配有中译本)、《General Oceanography》、《Description Physical Oceanography》、《Introductory Dynamical Oceanography》(配有中译本)等。
实验教材配套齐全,满足教学的需要。
为配合实验和实践教学,编写了实验和实践教学指导书。对海洋观测仪器、方法及应用的介绍,增强学生的实践意识和参与实际工作能力的贮备。
实践性教学环境:
实验教学是人才培养过程中的重要环节,是对学生进行素质教育与能力培养的有效途径,学校和院系对此十分重视。中国海洋大学拥有大型科学考察船“东方红2号”, 全船有15个实验室,并配置了大量先进的海洋调查仪器,为学生的海上实习提供了保障。我校“物理海洋教育部重点实验室”,可模拟海浪的生成和风浪流相互作用,可为学生提供有关海浪现象的直接认识。
本课程所依托的海洋环境学院建设有流体力学实验室、海洋调查实验室和卫星海洋学实验室。
流体力学实验室先有面积300平方米,配备了比较标准的台式化、小型化、多样化的实验设备,实验项目为11个,实验分组(台)数为20多个,由原来的以演示实验为主逐步转变为以学生自己动手操作的设计性实验为主。
海洋调查实验不仅具有大量传统的海洋调查仪器,如直读海流计、手持风速仪等,还利用“211”、“985”工程建设添置大量国际先进的调查设备,如RDI 海流剖面仪、激光粒度仪、温盐链、湍流剖面仪、地物波谱仪、辐射仪、差分GPS、浮标系统等。此外,还有计划、有步骤地购置了4台电磁海流计、1台SonTek走航式声学多普勒剖面仪、1台安德拉波浪-潮位仪、2台波高仪、1台温盐深测量仪、波浪浮标、以及部分海洋调查辅助设备。使学生跟上知识更新的脚步,及时地学习和使用国际上先进的海洋调查方法和仪器。
卫星海洋学实验室购置了极轨气象卫星资料微机接受处理系统,并安装完毕,系统投入试运行。该系统包括天线部分、接受部分和处理部分,配备多种应用软件,具有实时接收、显示、处理和存储极轨气象卫星发送的高分辨率图像传输资料(AVHRR/HRPT)的能力,并具有对所接收的卫星数据进行预处理、轨道预报、地标导航和图像的各类应用软件处理等功能。目前正在接收的卫星有:FY—1D,NOAA12,NOAA15,NOAA16,NOAA17。卫星地面接收系统的建立,提高信息提取能力,增加了实验教学内容,强化了学生运用先进实验手段的能力。
这些都为开放式教学和实践教学提供了很好的条件。
网络教学环境:
学校新建了远程教学教室作为精品课程的专用教室,该教室配有先进的远程教学系统,有多媒体及音视频传输功能,学校的其它多功能教室也特许精品课程优先使用。
为了不断提高教学质量,在学院经费的支持下,改造了三个不同规模的多媒体教室,并新增一个多媒体教室,还建设了多用途的“海洋数值模拟实验室”,配备了50台微机,实现了网络化管理,并购置了先进的多媒体制作设备和演示设备若干,使教学的辅助设备及场所更趋先进,功能更趋完善,满足了教学的需要,促进了教学质量的不断提高。
在“海洋数值模拟实验室”的基础上,增加硬件和软件建设,投入较强的技术力量组建“海洋科学教育教学数据网络中心”,进行海洋科学的电子教材、CAI课件、研究成果、数据图件、经典课堂、科普知识等内容的网络共享和传播,使教学资源得到合理地组合与有效地利用,教学手段也提高到一个新水平。
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4-4教学方法与教学手段(含多种教学方法灵活使用的形式与目的;教育技术应用与教学改革)
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采用多种教学方法和先进的教学手段,其目的就是启发学生积极思维、培养学生的逻辑思维能力、联想推理能力、分析判断能力、自主学习能力等等。为此我们在教学中采取了以下教学方法和教学手段。
一、教学方法
1、在课堂教学中,把传统教学与多媒体教学结合了起来,传统教学与专题学术报告结合了起来。既让学生学习成熟的物理海洋学理论,又让学生了解最新的物理海洋科研成果,这样,学生既能掌握物理海洋运动的基本规律,又能为自己未来所从事的海洋科学科研和教学工作的神圣性而自豪,从而激发起同学们的学习热情。
2、在课堂教学中,还采用了教师教学与课堂讨论、辩论相结合的教学方法,取得了良好的效果。如在讲授大洋环流中风漂流的内容时,组织学生进行了“青岛放出的漂流瓶将漂向何处”的讨论,这样既加深了学生对理论的掌握,又激发起同学们对海洋科学的浓厚兴趣。
3、把理论教学与实验教学有机的结合起来。通过理论教学让学生了解海洋中的各种物理运动,通过实验课的亲身体验进一步消化理论。同时,我们意识到,实验室并不能模拟所有的物理海洋运动,因此实验课中的另一部分重要内容就是让学生直接参与海上实习(1-2周),让学生自己设计海上实习的内容,让学生从我们实验室的科研和教学数据库中提取数据,进行数据分析,以验证理论分析结果。
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二、教学手段
1、在课堂教学中,以传统的板书为基础,恰当、合理地使用了多媒体教学手段。由于其集声音、图像、动画、文字于一体,具有直观、生动、方便等特色,能够激发学生们的学习兴趣,使他们产生学习的激情,提高了课堂教学的效果。
2、在课后答疑方面,建立了网上交流区,将传统的面对面答疑方式与网上答疑方式相结合。教学答疑是教学过程中的重要环节,答疑质量直接影响着教学质量。传统的面对面答疑方式可以将疑难问题讨论得充分、深入、透彻,而网上答疑方式不仅可以充分利用教师与学生的不同时间段,并且受众面广,课程组的老师和全班的学生都可以就某一问题及时地发表自己的见解。两种答疑方式的结合,促进了教学质量的提高,这项工作正在积极推行中。
3、充分利用网络资源,增进教学效果。网络资源为学生提供了丰富的知识库、资源库,不但可以为学生提供课本需要掌握的知识,而且还可以为学生提供大量的与课本知识相关的信息,起到课外知识延伸的作用。我们建立了多媒体网络教室,为学生提供了通过网络学习《物理海洋学》课程的环境,并有课程组的固定老师进行督导。学生们通过我们自己建立的《物理海洋学》网站上的连接,可以很容易地搜寻到《物理海洋学》的一些相关知识,达到拓展学生知识面的目的。

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