班级就不同问愿进行讨论：上课时教师向每组派发不同命趣，进行15分钟讨论，最后 各组派代表进行发言，并撰写讨论报告。 主撰人：朱清澄 审核人：邹晓荣叶旭昌 教学院长：胡松 日期：2018年12月17日 1706043《海洋要素计算及预报》教学大纲 课程名称（中文/英文）：海洋要素计算及预报(Caleulation of Oceanic Factors) 课程编号：1706043 分：3 学 时总学时48 学时分配：讲授学时34实验学时12其他学时2 果程负责人：刘浩 一、课程简介 1.课程况 本课程主要讲授潮汐、潮流的基本概念和分析方法，从天文学的基础知识导出引潮力的 数学表达式，着重介绍潮汐长期、中期和短期观测资料的分析方法，潮汐特征值的计算方法 和潮汐频率分布的应用：介绍潮流调和常数和椭圆要素之间的相互转换方法。掌握引潮力和 引潮势的展开，以及潮汐潮流数值模式的基木调试、计算和结果分析。掌握潮汐潮流观测数 据的主要获取方法、表征方法及数据分析基本原理。 This course aims to help the students to learn what are the tides and tidal currents,and how the oceanic factors can be expressed quantitatively.The analytical method about the observational data will be highlighted,and the computation and application about the tidal eigenvalue are taught int over,the transfor between the harmonic constant and the ellipse ele ment or the t ent w h is me ningful to help th tudents to un mas e 01 rce.the model debug of the the analysis of the observation an 2.课程目标 2.1了解潮汐学的研究历史，尤其是我国古代先贤对潮汐规律认识所做出的杰出贡献。 2.2熟悉潮汐潮流的主要现象和基本概念，了解潮汐动力过程在生活、生产、环保以及 国防科技方面中的作用。 2.3学习天文学的基本知识，为深入学习潮汐潮流的计算和预报做好准备。 2.4深入学习和掌握引湖力是如何产生的，从引潮力一般展开式到第一、第二、第三和 第四展开式之间是如何推导的，了解引潮力各展开式的参数特征和应用范畴。 33
33 班级就不同问题进行讨论：上课时教师向每组派发不同命题，进行 15 分钟讨论，最后 各组派代表进行发言，并撰写讨论报告。 主撰人：朱清澄 审核人：邹晓荣 叶旭昌 教学院长：胡松 日 期：2018 年 12 月 17 日 1706043《海洋要素计算及预报》教学大纲 课程名称（中文/英文）：海洋要素计算及预报 （Calculation of Oceanic Factors ） 课程编号：1706043 学 分：3 学 时：总学时 48 学时分配：讲授学时 34 实验学时 12 其他学时 2 课程负责人：刘浩 一、课程简介 1. 课程概况 本课程主要讲授潮汐、潮流的基本概念和分析方法，从天文学的基础知识导出引潮力的 数学表达式，着重介绍潮汐长期、中期和短期观测资料的分析方法，潮汐特征值的计算方法 和潮汐频率分布的应用；介绍潮流调和常数和椭圆要素之间的相互转换方法。掌握引潮力和 引潮势的展开，以及潮汐潮流数值模式的基本调试、计算和结果分析。掌握潮汐潮流观测数 据的主要获取方法、表征方法及数据分析基本原理。 This course aims to help the students to learn what are the tides and tidal currents, and how the oceanic factors can be expressed quantitatively. The analytical method about the observational data will be highlighted, and the computation and application about the tidal eigenvalue are taught in the course. Moreover, the transform between the harmonic constant and the ellipse element of the tidal current will be introduced, which is meaningful to help the students to understand the fundamental feature of the tidal current. The students are also required to master the expansion of the tide generating force, the model debug of the oceanic factors, and the analysis of the observation and model results. 2. 课程目标 2.1 了解潮汐学的研究历史，尤其是我国古代先贤对潮汐规律认识所做出的杰出贡献。 2.2 熟悉潮汐潮流的主要现象和基本概念，了解潮汐动力过程在生活、生产、环保以及 国防科技方面中的作用。 2.3 学习天文学的基本知识，为深入学习潮汐潮流的计算和预报做好准备。 2.4 深入学习和掌握引潮力是如何产生的，从引潮力一般展开式到第一、第二、第三和 第四展开式之间是如何推导的，了解引潮力各展开式的参数特征和应用范畴
2.5学习最小二乘法在潮汐观测资料分析当中的应用，掌握潮汐潮流的调和分析和预报 方法和步骤，学习潮汐观测数据的处理方法以及误差分析方法。 2.6了解潮流的主要运动形式，学会潮流调和常数和椭圆要素之间的换算 2.7一般掌握中期和短期淘汐潮流观测数据的调和分析和预报方法。 2.8了解潮汐特征值的基本概念：在工程计算时，能够针对不同潮汐类型的港口选择典 型的潮汐特征值进行计算。 2.9初步学习和掌握湖汐潮流模型的应用。 二、教学内容 理论教学安排 对课程目标的支排度 敦学内容 学 备注 212.2 2324252.6 2.72.829 第1章潮汐和潮流现象 作业 主要内容： 潮汐类 什么是潮汐？ 型的依 潮汐学的发展历史 据，中 潮沙的基本现象和基本概念 国近 海汐类型的划分依 中国近海潮汐的主要特 基本特 潮流类型的划分依据 征 潮流的主要运动形式 潮流转流的规律 学习要求：握潮汐潮流的基为 概念，了解澗汐学在生产生活中 的作用。 第2章引湘力及其服开 作业： 上内容 引湖力 天文学的葛本知 太阳月球运行轨道参量计算 开式到 什么是引潮力？ 第一 引潮力一般展开式。到第一、第 8 开式的 一、第三和第四展开式的推导 推导 什么是平衡和引湖势 难点：引满力及其展开式的推导 学习要求：章握何为引潮力，明确 引湘力展开式各项的含义， 第3意长期观测资料的分制 作业： 主要内容 明确淄 什么是淘汐和潮流的调和常 汐观测
34 2.5 学习最小二乘法在潮汐观测资料分析当中的应用，掌握潮汐潮流的调和分析和预报 方法和步骤，学习潮汐观测数据的处理方法以及误差分析方法。 2.6 了解潮流的主要运动形式，学会潮流调和常数和椭圆要素之间的换算。 2.7 一般掌握中期和短期潮汐潮流观测数据的调和分析和预报方法。 2.8 了解潮汐特征值的基本概念；在工程计算时，能够针对不同潮汐类型的港口选择典 型的潮汐特征值进行计算。 2.9 初步学习和掌握潮汐潮流模型的应用。 二、教学内容 理论教学安排 教学内容 学 时 备注 对课程目标的支撑度 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 第 1 章 潮汐和潮流现象 主要内容： 什么是潮汐？ 潮汐学的发展历史。 潮汐的基本现象和基本概念 潮汐类型的划分依据 中国近海潮汐的主要特征 潮流类型的划分依据 潮流的主要运动形式 潮流转流的规律。 学习要求：掌握潮汐潮流的基本 概念，了解潮汐学在生产生活中 的作用。 2 作业： 潮汐类 型的依 据，中 国近海 潮汐的 基本特 征 √ √ √ 第 2 章 引潮力及其展开 主要内容： 天文学的基本知识 太阳月球运行轨道参量计算 什么是引潮力？ 引潮力一般展开式，到第一、第 二、第三和第四展开式的推导。 什么是平衡潮和引潮势 难点：引潮力及其展开式的推导。 学习要求：掌握何为引潮力，明确 引潮力展开式各项的含义。 8 作业： 引潮力 一般展 开式到 第一展 开式的 推导 √ √ 第 3 章 长期观测资料的分析 主要内容： 什么是潮汐和潮流的调和常 10 作业： 明确潮 汐观测 √ √
数9 数据的 南流的调和常数和椭圆要素的 调和分 换算 最小 二乘法在湖汐调和分析中 骤 重 的应用 点掌指 长期观测资料的分析 个天文 分潮选取与时段长度时间间阳 参数的 的关系 计算方 潮汐观测数据的处理和误差分 法 析， 学习要求：海汐观测资料的调利 分析方法，在此基础上顶报给园 时段的潮汐李化过程。 第4章中期观测资料的分析 作业： 主要内容 利用短 如何针对一个月左右的观测 期观测 据进行湖汐的分析和预报？ 数据进 如何针对一天或几天的观测数 行潮沙 据进行潮汐的分析， 4 分析利 学习要求：本章内容主要针对 预报的 程上常见的中短期观测数据的分 公式推 折，并结合上一意长期观测数据 导 的分析方法，加深理解工程计常 的局限性和差异性 第5章海汐特征值的计算 作业： 生要内容： 给定主 什么是潮汐特征值？ 西分潮 针对不同类型的湖汐港口选括 的调和 适合计算方法计算海汐特 常熟计 值。 算潮 规则半日潮港湘汐特征值的计 特征值 算 混合潮港潮汐特征值的计算 全日港潮汐特征值的计算。 计算实例的讲麟 难点：本章内容涉及的计算公司 比较多，而且不同公式都尤其各 自的适用条件。 学习题求：了解不同潮汐举型的 港口采用不同的计算公式，明 公示各参数的含义 第6章潮汐潮流动力模型 上机： 要内容， 4 模型的 海水运动方程的数值求解 学习和 35
35 数？ 潮流的调和常数和椭圆要素的 换算 最小二乘法在潮汐调和分析中 的应用 长期观测资料的分析 分潮选取与时段长度时间间隔 的关系 潮汐观测数据的处理和误差分 析。 学习要求：潮汐观测资料的调和 分析方法，在此基础上预报给定 时段的潮汐变化过程。 数据的 调和分 析 步 骤，重 点掌握 个天文 参数的 计算方 法 第 4 章 中期观测资料的分析 主要内容： 如何针对一个月左右的观测数 据进行潮汐的分析和预报？ 如何针对一天或几天的观测数 据进行潮汐的分析。 学习要求：本章内容主要针对工 程上常见的中短期观测数据的分 析，并结合上一章长期观测数据 的分析方法，加深理解工程计算 的局限性和差异性。 4 作业： 利用短 期观测 数据进 行潮汐 分析和 预报的 公式推 导 √ 第 5 章 潮汐特征值的计算 主要内容： 什么是潮汐特征值？ 针对不同类型的潮汐港口选择 适合计算方法计算潮汐特征 值。 规则半日潮港潮汐特征值的计 算 混合潮港潮汐特征值的计算 全日潮港潮汐特征值的计算。 计算实例的讲解 。 难点：本章内容涉及的计算公式 比较多，而且不同公式都尤其各 自的适用条件。 学习要求：了解不同潮汐类型的 港口采用不同的计算公式，明确 公示各参数的含义。 6 作业： 给定主 要分潮 的调和 常熟计 算潮汐 特征值 √ 第 6 章 潮汐潮流动力模型 主要内容： 海水运动方程的数值求解 4 上机： 模型的 学习和 √
海汐潮流动力桓型的基本介 调试 绍，包括结构特征，主要接口 常见问题的处理，数据处理利 分析等， 难点：本章学习需要熟悉Fo山 语言编程，海水运动方程的离散 求解。湖被对模型的驱动。 习要求：掌握模型的主要接口 以及落见问远的调试。 对半学√ 期学 期中考试 成果的 检验 见表2 上机实验 实验教学棋块安排 实验教学模块 时间节点 在模块，学生会学 通过学习，希望学生具 与学时数 备注 学生提交的成 到 备以下能力 果 计算八个分湖的角 熟悉天文要素的计算方 第6章结 要计算的参数比较 1、八个分湖角速度 速度。初始位相，交 法 束之后： 多。四人一组，分工 和初始位相的计算 点因子和交点订正掌握下otan或Matlab学时数： 协作，相互检验，确 结果 语言的编程计算能力 保准确 2、八个分湖交点因 子和焦点订正角的 堂据各天文元素的物理 计算结果 给定一个月连续的 最小二乘法在海汐分析 第6章结根据观测数据建 3、矛盾方程各系数 水位资料，建立预 中的应用 束之后： 法方程，求解8个分 的计算结果 报潮位的子居方程 法方程的系数的计算 学时数： 潮的振幅和迟角 4、求解的未知变量 和法方程。计算 知变量前面的豸 求解八个分潮的调和常 八个分湖的振 求解未知变量 和迟角 和8个分潮的振船 和迟角 预报给定日期的潮给定时段的潮汐自报和第6章结首先自报，即计算潮 6、自报潮位的比较 位变化，撰写课程 位和观测潮位的 图和预报海位图 设计报告 学时数 较，然后顶报 4 三、教学方法 本课程教学所采用的教学方法是研究式教学方法，使用的现代化教学手段，如借助 MODIS卫星图片和其他可视化手段把特定海域现场调查或模型计算的潮汐潮流特征展现 少
36 潮汐潮流动力模型的基本介 绍，包括结构特征，主要接口， 常见问题的处理，数据处理和 分析等。 难点：本章学习需要熟悉 Fortran 语言编程，海水运动方程的离散 求解，潮波对模型的驱动。 学习要求：掌握模型的主要接口， 以及常见问题的调试。 调试 期中考试 2 对半学 期学习 成果的 检验 √ √ √ √ √ 上机实验 12 见表 2 √ √ √ √ √ √ √ √ √ 实验教学模块安排 实验教学模块 时间节点 与学时数 备 注 学 生 提 交 的 成 果 在模块, 学生会学 到: 通过学习, 希望学生具 备以下能力: 计算八个分潮的角 速度，初始位相，交 点因子和交点订正 角 熟悉天文要素的计算方 法 第 6 章结 束之后； 学时数： 4 要计算的参数比较 多，四人一组，分工 协作，相互检验，确 保准确 1、八个分潮角速度 和初始位相的计算 掌握 Fortran 或 Matlab 结果 语言的编程计算能力 2、八个分潮交点因 子和焦点订正角的 掌握各天文元素的物理 计算结果 意义 给定一个月连续的 水位资料，建立预 报潮位的矛盾方程 和法方程，计算未 知变量前面的系 数，求解未知变量 和 8 个分潮的振幅 和迟角 最小二乘法在潮汐分析 中的应用 第 6 章结 束之后； 学时数： 4 根据观测数据建立 法方程，求解 8 个分 潮的振幅和迟角 3、矛盾方程各系数 的计算结果 法方程的系数的计算 4、求解的未知变量 求解八个分潮的调和常 数 5、八个分潮的振幅 和迟角 预报给定日期的潮 位变化，撰写课程 设计报告 给定时段的潮汐自报和 预报 第 6 章结 束后； 学时数： 4 首先自报，即计算潮 位和观测潮位的比 较，然后预报 6、自报潮位的比较 图和预报潮位图 三、教学方法 本课程教学所采用的教学方法是研究式教学方法，使用的现代化教学手段，如借助 MODIS 卫星图片和其他可视化手段把特定海域现场调查或模型计算的潮汐潮流特征展现
出来，以激发学生的学习兴趣。通过互动式教学，对常见的潮汐潮流现象，老师通过提问的 方式，让学生来回答，鼓励学生多观察多思考，积极提出其感兴趣的相关问趣：也可通过课 堂讨论的形式让学生以课题小组为单位就某一问颗阐述自己的观点认识。这种方式可以培养 学生学习的主观能动性，积极消化课堂知识。对于授课过程中一些重要的数学公式的推导采 取板书的形式，为的是加深学生的理解。在每一堂课结束前，对内容进行简单的小结，和学 生一道梳理知识。 教师在课堂上应对潮汐、潮流的甚本概今、规律、原理和方法讲行必要的进授，并洋细 讲授每章的重点、难点内容：讲授中应注意理论联系实际，通过必要的公式推倒，启迪学生 的思维，加深学生对有关概念、理论等内容的理解，并应采用多媒体辅助教学，加大课堂授 课的知识含量。重要术语用英文单词标注。 本课程自学内容的量应不少于理论教学时数的20%，主要是安排学生自学Fortran或 Matlab计算机语言，并安排适当的上机试验课检验和巩固自学成果，从而为顺利完成本门课 的课程设计任务作好准备。 平时作业量应不少于25学时，在主要章节讲授完之后，要布置一定量的文献阅读，并 撰写读书报告等，进行课堂讨论，旨在加深学生对所学知识的理解、运用，拓宽学生的知识 面，了解本门学科的最新进展。 四、考核与评价方式及标准 总评成绩：上机实验报告10%，平时作业10%，出勒及课堂表现（专注度和回答问题的 情况)10%，期中测验10%，期末开卷考试60%， 本门课程是一门应用性较强的课程，本门课程不是以考察学生的记忆为主，而是检验学 生对所学知识的掌握程度和应用技巧，尤其是借助参考书和计算机解决实际问题的能力。因 此考试主要采用开卷方式，考试范围应涵盖所有讲授及自学的内容。题型采用客观题和主观 题相结合方式，包括填空、选择、名词解释、简答、问答、计算、证明、论述等。相邻两年 的试题重复率不超过20% 上机实验，四人一组，同组同分。整个课程大概布置5次作业。期中考试安排在第三章 结束时，检验学生半学期的学习成果。 五、课程思政素材 序 课程思政素材 对应章节 教学方法 对课程目标的支排 了解潮汐学的发展历史，尤其是我国古代先 贤关于湘沙认识所做出的贡献。通过这些知 识的了解，大家能够认同我国的科学技术是 可以走在因际领先行列的。产生民族自衰感 第1章第1节讲授，讨论 2.12.2 引发问学们对行业的认同，对科技研发的 从物理和数学的角度，认识潮涨潮落过程的 第1章 本质。进而让同学们理解自然界的很多现象 讲，实验2.1222.324 第2章 都是可以通过数学语言来解释的。 37
37 出来，以激发学生的学习兴趣。通过互动式教学，对常见的潮汐潮流现象，老师通过提问的 方式，让学生来回答，鼓励学生多观察多思考，积极提出其感兴趣的相关问题；也可通过课 堂讨论的形式让学生以课题小组为单位就某一问题阐述自己的观点认识。这种方式可以培养 学生学习的主观能动性，积极消化课堂知识。对于授课过程中一些重要的数学公式的推导采 取板书的形式，为的是加深学生的理解。在每一堂课结束前，对内容进行简单的小结，和学 生一道梳理知识。 教师在课堂上应对潮汐、潮流的基本概念、规律、原理和方法进行必要的讲授，并详细 讲授每章的重点、难点内容；讲授中应注意理论联系实际，通过必要的公式推倒，启迪学生 的思维，加深学生对有关概念、理论等内容的理解，并应采用多媒体辅助教学，加大课堂授 课的知识含量。重要术语用英文单词标注。 本课程自学内容的量应不少于理论教学时数的 20%，主要是安排学生自学 Fortran 或 Matlab 计算机语言，并安排适当的上机试验课检验和巩固自学成果，从而为顺利完成本门课 的课程设计任务作好准备。 平时作业量应不少于 25 学时，在主要章节讲授完之后，要布置一定量的文献阅读，并 撰写读书报告等，进行课堂讨论，旨在加深学生对所学知识的理解、运用，拓宽学生的知识 面，了解本门学科的最新进展。 四、考核与评价方式及标准 总评成绩：上机实验报告 10%，平时作业 10%，出勤及课堂表现（专注度和回答问题的 情况）10%，期中测验 10%，期末开卷考试 60%。 本门课程是一门应用性较强的课程，本门课程不是以考察学生的记忆为主，而是检验学 生对所学知识的掌握程度和应用技巧，尤其是借助参考书和计算机解决实际问题的能力。因 此考试主要采用开卷方式，考试范围应涵盖所有讲授及自学的内容。题型采用客观题和主观 题相结合方式，包括填空、选择、名词解释、简答、问答、计算、证明、论述等。相邻两年 的试题重复率不超过 20%。 上机实验，四人一组，同组同分。整个课程大概布置 5 次作业。期中考试安排在第三章 结束时，检验学生半学期的学习成果。 五、课程思政素材 序 号 课程思政素材 对应章节 教学方法 对课程目标的支撑 度 1 了解潮汐学的发展历史，尤其是我国古代先 贤关于潮汐认识所做出的贡献。通过这些知 识的了解，大家能够认同我国的科学技术是 可以走在国际领先行列的，产生民族自豪感。 引发同学们对行业的认同，对科技研发的兴 趣。 第 1 章第 1 节 讲授，讨论 2.1 2.2 2 从物理和数学的角度，认识潮涨潮落过程的 本质。进而让同学们理解自然界的很多现象 都是可以通过数学语言来解释的。 第 1 章 第 2 章 讲授，实验 2.1 2.2 2.3 2.4