《天氣學》課程教學改革的實踐與探索

【摘要】針對《天氣學》課程特點并結合多年教學實踐經驗，從教材的處理、教學內容、教學方法、實驗項目和實驗內容等方面探討了在《天氣學》課程教學改革中的思路和方法，并提出了教學改革的一些新認識。

【關鍵詞】天氣學 教學改革 實踐教學 教學效果

改革開放以來我國氣象事業迅猛發展，對氣象人才的素質提出了更高的要求，為了適應國家氣象事業發展戰略，滿足氣象業務部門對“應用型”中高級氣象人才的需求，肩負著人才培養重擔的高校，就必須轉變教學觀念與模式，優化課程體系，豐富教學內容，改革教學手段和教學方法，切實加強實踐性環節的教學，不斷提高教育教學質量，培養具有實踐能力強，綜合素質高的應用型人才。為此，我們在天氣學教學實踐中做了一些嘗試和探索，收到了初步成效。

一、改革教學內容，提高教學效率

（一） 滿足需要，突出特點，選好教材

教材是一門獨立學科成熟理論體系的載體，是教師教學的重要參考，也是學生獲得知識的主要途徑。教材的選用與配套，對于實現教學基本要求，保證教學質量，具有重要的作用。幾年來，我們選用的基本教材，是普通高等教育“九五”國家級重點教材，也是“教育部大氣科學教學指導委員會”確定編寫的推薦教材；還為學生提供了擴展性資料包括參考文獻書目目錄，充分注意參考書籍的多樣化，有針對性地選擇著名院校編寫的氣象出版社、南京大學出版社等出版的優秀教材，組織力量編寫習題解題指導、實習指導書等，對教材內容進行拓展和深化。這些擴展性資料對學生理解課堂內容、拓展思路和開闊眼界、自主學習和研究性學習創造了良好的條件。

（二） 科學規劃，精選課程內容

合理安排課程內容，把握好內容的詳略，突出重點。面對繁雜的教學內容和有限的教學時數，把基本教材中的內容進行分析、遴選、整理，形成符合教學大綱、符合教學法，在規定學時內可完成的各章節的典型材料，自制成多媒體課件。在保證教學內容完整性的同時，要避免重復教學。不難發現，天氣學與大氣科學的其他課程其內容上出現某些交叉和重疊，若完全按照教材內容分別進行教學，必然會出現各門課的學時嚴重不足，造成內容重復和課時資源浪費。合理分配好學時就顯得特別重要，例如有關“大氣運動基本方程組”內容，在專業基礎課“動力氣象學”中已經接觸過，這部分內容可采取在教師指導下由學生自學的教授方式，這樣既節省了學時，同時又提高了學生的自學能力。舍去基本教材中屬于后續專業課的有關章節，如氣候學后期教學中的大氣環流中熱力驅動的環流、旋轉地球上的環流等內容，避免與后續課程內容的重復，也緩解了課時較少的壓力。這樣就摒棄了過去所有的章節都在課堂上詳細講解的方法，在有限的教學時間內，讓學生最大限度地理解、消化和掌握所學知識。

（三）強化基礎，拓寬知識

在多年的教學實踐中，我們認為，天氣學教學應遵循“加強基礎理論，掌握基本技術，拓寬專業知識”的基本原則，天氣學教學在課程設置和課程內容上，要突出教學內容的基礎性，調整好教學內容的深度和廣度，盡可能考慮能適應我國氣象現代化的需求。教學內容源于教材而不拘泥于教材，專業課要緊跟相關學科的發展前沿，隨時更新相關的教學內容，始終保持教學內容中相關的專業知識與當前的科技發展同步，把國內外最新的理論與技術成果有選擇地納入課程，在遵循大綱體系，課程結構的前提下，保持課程內容的鮮活 [1] 。現代大氣科學新技術、新理論、新方法和新的研究成果不斷涌現，在教學中適時補充反映大氣科學發展前沿的新內容，使教學內容實現動態發展，使講授的天氣學知識同步于國內外最新研究成果，激發學生的學習積極性，提高學生的知識層次，豐富其知識結構，培養學生的創造潛力。

二、改革教學方法，提高教學效果

（一） 多媒體教學與傳統教學方式相結合

教學方法與手段的改革是加強課程建設，提高教學質量的重要途徑。教學效果如何，教學目的能否達到，與教學方法得當與否，有著明顯的因果關系。現代教學手段的建設和現代教學技術的運用為教學方法的改革提供了必要的基礎和條件。隨著多媒體和網絡技術的迅速發展，計算機輔助教學進入了一個新的時代，課堂教學中充分利用現代化信息技術是教學發展的時代要求。在教學中采用多媒體教學，可提高課堂的信息量，可使許多抽象概念形象、生動、直觀地顯示出來，這對于幫助學生理解、掌握專業知識起到重要的作用。

天氣學許多內容諸如“天氣系統的三維空間結構”“天氣系統的生消演變”用傳統的教學方法來講解，學生很難理解。采用現代多媒體技術制作教學課件，利用其動畫演示技術可以將天氣系統的演變直觀、生動展示出來，使得天氣系統識別變得簡單易學。例如，天氣學中“臺風結構、移動”等內容，利用動畫技術，可將臺風各個階段、移動路徑的云圖動態地表現出來，這對于學生了解臺風的結構及變化有很大的幫助。

多媒體課件不能只是教學內容的堆砌，設計時應面向學生的知識結構而不是教材的知識結構，要能科學地表達概念、原理，能夠正確體現學科的特色，知識點完備、內容豐富、界面友好，充分體現教學內容的重點、難點問題。在大力提倡多媒體教學的同時，對天氣學中一些物理方程的講解，還要適當地進行板書講解。例如，在講解位勢傾向方程、地面形勢預報方程等內容時，利用板書，進行公式推導和原理分析，在學生聽講和筆記的過程中，加深他們的印象，增強對問題的理解。多媒體教學和傳統教學方式的選擇應根據內容的不同而有所側重，從而充分發揮其優勢，以達到最佳的教學效果。

（二） 理論知識與實際天氣相結合

天氣學是研究大氣中各種天氣發生、發展的演變規律，并用其規律預報未來天氣變化服務于人類的一門學科。天氣系統和天氣現象復雜多變， 結合每日的實際天氣講授理論知識，深入淺出，以達天氣學理論和具體天氣過程、天氣系統的融會貫通之效。特別是轉折性天氣、突發性天氣、災害性天氣發生時，更要及時聯系實際天氣來講解，利用計算機網絡調閱中央氣象臺發布的實時天氣實況圖，分析高空大尺度環流形勢背景、主要天氣系統的高低空配置、衛星云圖演變、數值預報產品等，然后進一步分析產生這種天氣的原因，未來天氣將如何變化等，給學生創設真實的學習情景，使課堂教學形象直觀，縮短教學的時空距離。在講解中國主要天氣過程時，利用較豐富的網絡資源，收集、積累一些比較典型的實際天氣過程圖例（如暴雨天氣過程、臺風天氣過程、寒潮天氣過程等），制成幻燈片，補充到講課過程中，引導學生把理論知識應用到實際中，增強學生的學習興趣。例如在講授鋒面時，一是用多媒體技術把鋒面的空間結構用三維動態圖形呈現，二是結合網絡下載的鋒面天氣過程圖例，將鋒面不同層次上的溫壓場結構及衛星云圖逐時顯示，使學生深刻了解地面鋒線與高空鋒區的對應關系，鋒面的三維空間結構，以及鋒面附近的云系分布特征，加深學生對所學內容的理解。

（三）采用多種教學方法，創設自主學習氛圍

教師要根據學生的認知規律、心理特征，采用多種教學方法，引導學生進行自主、合作、探究式學習。例如，課堂授課開始可設一個復習引入環節，教師提一些與上次授課內容有關的問題，這樣一方面可以了解學生對前述內容掌握的情況，另一方面也可以更好地與新課內容銜接起來。在講授新課時，可采用講授、設疑、小組討論、實踐活動等方法，教學中，教師要創設各種情境，為學生提供自主學習和相互交流的機會，積極鼓勵學生多思、善問。老師對提問的內容、方式等都必須事前精心設計，問題的設置要有一定的趣味性、承接性，還要注意的一點是難度要設置得當，然后引導學生帶著問題反復辨析論證，尋找解決問題的最佳途徑，這樣，學生就會在自主學習中發展自己的創造性思維能力。

學生是課堂學習的主體。所以，教師應該為學生創設良好的自主學習的情境，幫助學生樹立主體意識，為學生的自主學習提供良好的外在條件。心理學觀點認為：學習動機是學生發揮主體意識、進行自主學習的內在動力。教學實踐證明，結合課程內容向學生介紹今后的就業及發展方向，介紹氣象部門為2008年北京奧運會、2009年慶祝新中國成立６０周年閱兵儀式、2010年上海世博會、2010年廣州亞運會等重大活動提供優質氣象服務保障的先進事例等，可誘發學生對天氣學的學習興趣，激發他們積極探索、主動參與學習的欲望。

三、多途徑開展實踐性教學，強化學生實踐能力的培養

天氣學教學是理論性和實踐性教學并重的一門課程，實踐教學是鞏固和加深理論知識的有效途徑，是提高預報專業人才培養質量的重要措施。堅持“以學生為主體，以能力培養為核心”的實踐教學理念，改革實踐教學內容，由單一的天氣學推向多學科（數值預報、統計預報、氣象衛星、氣象雷達等）綜合，由手工分析逐步過渡到“無紙化”實習，從1998年開始，在保留天氣圖手工分析和以天氣圖為主預報思路的基礎上，逐步增加了“無紙化”實習，在網絡平臺上利用氣象信息綜合分析處理系統——MICAPS系統制作短期天氣預報。考慮氣象行業工作的時效性和專業特點，讓學生從信息采集、資料處理分析到預報服務進行實時綜合實習，模擬氣象臺站實際氣象業務流程，培養學生的天氣分析預報能力，預報會商表達能力以及災害性天氣過程總結能力，在天氣預報綜合實習中，有針對性地介紹氣象信息服務的理念以及氣象災害預警知識，拓展了傳統的實驗項目和實驗內容。

我校的大氣科學專業建設有天氣預報會商實驗室，借助于氣象衛星地面站——PCVSAT系統，可以直接連接中國氣象局衛星通信網絡，實時調閱最新的天氣實況和數值預報、衛星云圖等資料。實驗室提供了包括30臺計算機的網絡平臺，安裝了包括MICAPS系統等多種軟件應用系統，基本可以滿足大氣科學專業的天氣預報類專業課程的實踐應用。根據我校的實際情況，尤其是學生數目的快速增加，天氣學實驗教學條件還需要進一步改善，目前正在新建天氣預報視頻會商室、天氣數值模擬實驗室（配備40臺微型計算機）。

學生在校內實習有兩種形式，一是穿插在教學過程中的實習，以手工分析歷史天氣圖為主，讓學生掌握天氣分析的基本方法與基本技能；二是集中一段時間在校內的天氣預報會商實驗室連續進行當天天氣圖的分析與預報綜合實習，目的是進一步提高學生常規天氣圖分析技能，了解天氣預報制作流程，引導學生逐步建立預報思路。把理論知識與天氣實際有機結合最終作出形勢預報和要素預報。為了調動學生的學習積極性與主動性，我們還開展了“仿真”會商預報，模擬氣象臺站天氣預報業務流程和天氣預報作業方式，學生輪流當主副班，在實習中首先由學生自行從計算機中調出實時資料，在常規天氣圖上完成鋒面、槽線和切變線、高（低）和冷（暖）中心，標注天氣區等分析，并結合其他各種天氣圖表資料分析、思考、初步建立預報思路；然后小組討論、會商，綜合得出預報理由和結論，并填寫天氣預報會商本；再全班天氣會商，由每組的主班發言，副班補充，在學生發言時，教師和其他同學都可提出問題，最后由教師對會商、討論的結果進行講評。通過這樣的仿真訓練，學生的綜合分析能力、理論與實際的結合能力有了較大的提高，對預報思路有了基本了解，達到了實習的目的，為畢業后從事氣象站天氣預報和服務工作打下基礎。

此外，我們與中國氣象局、全國各地的氣象部門，特別是廣東省各級氣象部門都保持了密切的聯系，廣東省各級氣象局每年都接收大量的氣象類相關專業的學生進行畢業實習、實踐活動。還與湛江氣象局、韶關氣象局、清遠氣象局、茂名氣象局、陽江氣象局等建立了 “產、學、研”基地，采取請進來，走出去的方法，達到學以致用的目的。

四、結語

隨著氣象事業改革的不斷深化，氣象現代化水平越來越高，大氣科學專業各課程也必須相應的進行改革，以適應氣象事業的新發展。我們力圖從教學內容、教學方式以及實踐教學環節等方面對《天氣學》課程進行深入改革，培養能夠滿足現代氣象工作要求的天氣預報專業人才。

【參考文獻】

[1]許曉毅，吉方英，羅固源. 高素質本科人才的培養與成長問題探討[J]. 高等建筑教育， 2004，13（2）：11-13.

[3]靳立亞，楊德保，尚可政.MICAPS在大氣科學教學實習中的應用[J].高等理科教育，2003（5）：84-86.

[4]余錦華.對《氣象學與氣侯學》教學改革的幾點認識[J].氣象教育與科技，2006，29（4）：10-13.