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作者：伊恩·米勒和伊莱扎·道森
概述
入门级科学课程通常是讲座和“按部就班”实验的结合，学生通过一系列步骤得出预设结论。从传授内容和信息的角度来看，这种方法有其可取之处。然而，它并未反映研究的实际过程——研究涉及提出问题、进行观察和假设，以及收集和分析数据。
挑战
华盛顿州安吉利斯港的小型社区学院半岛学院（Peninsula College）开设了海洋学导论课程，该课程设定了一个目标：融入大量基于探究的数据收集和分析环节，理想情况下使用研究级仪器，以实现四个目标：
- 保持课程对学生的吸引力，以提高学习积极性和整体成绩。
- 鼓励那些表现出特别兴趣的学生考虑从事海洋科学与技术领域的职业。
- 让那些将进入海洋科学或技术行业的学生接触一些潜在有用的技术和技能。
- 通过与实地数据收集相关的小组问题解决，结合使用Excel等常用软件整理和分析数据，教授对几乎所有职业都有益的技能。
为实现这些目标，课程设计了一项活动：设计、建造、部署和回收海洋学“系泊设备”，每个设备都配备一个由数据记录仪组成的仪器“组件”，用于收集时间序列数据。
社区学院购买设备的资源通常有限，因此教师采取了富有创意且经济的方法，让这些入门级学生接触研究级测量设备。碰巧的是，华盛顿州胡安·德富卡海峡的一个小型研究项目（Rubin, Miller et al., 2011）最近开始使用马萨诸塞州公司Onset生产的HOBO Pendant® 温度/光照数据记录仪。这一项目向社区学院清楚地证明，这些数据记录仪坚固可靠，且每个仅42美元，价格实惠。
解决方案
在当地海洋生物中心的小额资助下，半岛学院获得了10台HOBO数据记录仪。随后，班级凑集了一些浮标、绳索、胶带、旧塑料瓶和橡皮筋，集齐工具后便开始动手。
学生们分为三组，为社区码头的浅水区（通常水深不到20英尺）建造系泊设备，并在设备上部署数据记录仪，以测量不同深度的温度和光照。HOBO设备的坚固性让学生在设计记录仪安装支架时拥有几乎完全的自由度——这对于更昂贵或更精密的仪器而言是不可能实现的。建造系泊设备成为海洋学导论学生们欣然接受的工程挑战，有些学生热情高涨，甚至向其他班级分享他们系泊设备的照片。
2012年10月，这些系泊设备部署了两周，HOBO记录仪设置为每30分钟记录一次温度和光照数据。部署结束后，学生们回收系泊设备，拆卸并清洁组件，使用配套的HOBOware® Pro 绘图和分析软件下载并整理数据。最后，班级的最后一项作业是对收集的数据进行开放式分析。学生们需要提出一个简单的问题和假设，然后通过HOBO数据探索关系，以基本方式“检验”他们的假设。
结果
显然，这项活动实现了课程的许多目标。学生们共同参与海洋学时间序列数据的收集，课堂兴趣明显被激发。事实证明，这些数据还包含许多有趣的模式，有助于强化课堂上所学的概念。
例如，一名学生假设潮汐阶段和水温之间可能存在关系，然后利用附近NOAA潮汐站的数据和其中一个系泊设备上HOBO记录仪的水温数据，直观地探索这种关系。为了考察气温变化可能产生的干扰作用，她还获取了约一公里外环境监测浮标的气温数据。她的研究表明，在混合半日潮环境中，一天中最高高潮和最低低潮的相位叠加——这种情况会产生超长的高水位期——可能会促进水体额外升温。尽管该学生的研究尚无定论，但她显然不仅在Excel中进行了数据分析，还深入思考了潮汐、混合和大气热交换在塑造海洋环境中的作用。
这门海洋学导论课程的几个特点使其特别适合开展这项学习活动，包括便捷的海水接触条件和当地资助者的慷慨支持。尽管如此，这项活动仍高度适用于其他课堂。例如，虽然对海洋学课程而言，在海水中收集数据是理想场景，但在池塘、湖泊甚至校园喷泉中收集数据，仍能实现让学生以小组形式应对工程挑战以及收集和分析时间序列数据的目标。
再加上数据记录仪成本低廉，意味着这类活动对许多教师而言都是可及的，并且可推广到许多其他课堂。半岛学院的海洋学导论学生无疑从中受到了积极影响。季度末的调查显示，76%的学生认为数据收集和分析活动是课程中最具影响力和价值的单项活动。
致谢
费罗海洋生物中心（http://feiromarinelifecenter.org/）和北奥林匹克半岛技能中心的自然资源项目为这项活动的物资提供了初始资助。
参考文献
Rubin, S., Miller, I.M., Elder, N., Reisenbichler, R.R. and Duda, J. 2011. 埃尔瓦大坝拆除前的近岸生物群落。载于：Duda, J.J., Warrick, J.A., 和 Magirl, C.S. 编，2011，华盛顿州埃尔瓦河沿岸栖息地——大坝拆除前的生物和物理模式与过程：美国地质调查局科学调查报告 2011–5120，264页。http://pubs.usgs.gov/sir/2011/5120/