中英大氣科學專業課程教學比較研究

段明鏗 劉毅庭 李碧蘭 李忠賢

(南京信息工程大學，江蘇 南京 210044)

近年來，本科教學與改革研究越來越受到重視。各高校在本科教學的各個方面都開展了大量的改革嘗試，并取得了明顯效果［1～2］。隨著各高校對國際化工作的日益重視，教師有了更多到國外高校學習培訓的機會，為深入了解國外高校本科教育的全過程，結合國內教育實踐，開展中外教學體系對比研究提供了契機［3～4］。筆者曾在英國雷丁大學接受了為期6 個月的教學理論培訓，并旁聽了“數值模擬與預報”和“大氣動力學”這兩門大氣科學專業主干課程，對該校大氣科學專業的本科教學有比較全面的了解。目前國內已有很多關于中英本科教育方面的比較研究［5～7］，但都是從宏觀角度進行分析，對具體學科的比較研究還較少，特別是大氣科學學科。本文以南京信息工程大學的“大氣科學”專業和雷丁大學的“氣象學”專業為對象，以“數值模擬與預報”課程(南京信息工程大學的課程名稱為“數值天氣預報”，簡潔起見，統一稱為“數值模擬與預報”)為例，對中英兩國大氣科學專業本科課程教學進行系統比較，并在此基礎上提出改進我國大氣科學本科教育，提高人才培養質量的建議。

1 課程設置與教學內容

英國大學本科教育學制為3年，均為專業課學習，每學年共30 周(3 個學期，每學期10 周)。課程總量適中，為學生預留了大量到圖書館自學的時間。雷丁大學“數值模擬與預報”課程的總學時為60 學時，課堂教學和實踐教學各30 學時。教學時長為10 周，周學時3。教學內容的隨機性比較大，每次課的授課內容很少，但信息量很大，進度快慢不一致。沒有專門的教科書，每次上課會提供簡要的授課內容給學生，另外還會指定一些文獻和教材，要求學生到圖書館查閱。課堂教學重點特別突出，授課內容約占學生需掌握內容的50%以下，其余內容需要學生利用課余時間，通過計算機、網絡和圖書館等工具，自學來獲得。這樣可以大量節約課堂教學時間，提高了教學效率，并培養了學生自學、信息收集處理和實際應用能力，有利于提高學生的綜合專業素質。實踐教學內容與課堂教學內容對應，一課一練，注重對理論知識的驗證、強化和拓展，共有8 個部分。這些實踐內容難度都較大，一般都無法在課堂上全部完成，需要學生花大量課外時間查閱很多文獻才有可能完成。實踐內容納入課程成績考核，學生從8 次中選擇任意6 次提交報告即可。

我國本科教育為4年制，專業課程學習時間約2年。南京信息工程大學每學年的實際學習周數為32 周(2 個學期，每學期16 周，其余4 周為考試時間)。課程總量也是適中的，學生同樣有足夠的時間進一步拓展知識空間。“數值模擬與預報”課程的總學時為60，其中課堂教學48 學時，實踐教學16 學時。課堂教學時長16 周，實習課程安排在第13～16 周，與課程內容對應。與絕大多數國內高校一樣，授課過程注重知識體系的完整性、系統性和邏輯性，有完整嚴格的體系和要求，包括制定教學大綱、編寫教案、設計課件和教學進程控制等。“數值模擬與預報”課程的授課內容包括引言、地圖投影與坐標系、數值計算方法、正壓原始方程模式、斜壓原始方程模式、初邊條件等，涉及數值模式的方方面面，內容豐富，知識點多。要將這些問題講解清楚，需要巨大的課時量，但實際學時有限，因此單位課時內的教學信息量偏大，教學進度偏快，導致教師授課壓力大，學生沒有進一步獲取知識的動力和時間。使用的教材是沈桐立等編寫的《數值天氣預報》，但內容已明顯落后于該領域的發展現狀。教師在授課過程中雖會補充一些新的知識，但受限于課時，內容十分有限。實踐教學內容雖然與課堂教學內容有關，但相對于雷丁大學而言，內容比較單一，總量和難度均較小。盡管能起到提高學生解決實際問題能力的作用，但效果不明顯。

2 教學模式

雷丁大學的教學模式偏向于“雙向互動式”和“探究式”。教師在教學過程中不是簡單地按照順序講授知識點，而是通過提出問題、建立假設等方式激發學生對教學內容的興趣，調動學生的積極性，讓學生參與到教學中。學生可以隨時打斷教師的授課進程，提出問題或表達不同意見。對于“數值模擬與預測”這樣的課程，使用這種模式的效果是很好的。例如，在講解拉格朗日模式時，教師以2010年冰島火山爆發對歐洲航空業造成的巨大影響為出發點，通過構建數學模型，模擬大氣擴散路徑，判斷火山灰影響范圍的時空演變。這一內容極大地提高了學生的學習興趣，學生提問踴躍，師生互動效果顯著，再結合實踐教學和課后自學，使學生很快就掌握了這種方法。這種教學方法充分體現了學生主體性，能夠發揮學生的主觀能動性，使其能夠有興趣去主動獲取知識。作為教師，也能夠在與學生的互動交流中得到啟發，促進自身教學和科研能力的提高，實現教學相長。

南京信息工程大學則是典型的“傳遞—接受式”教學模式，其優點是能使學生在短時間內接受大量的信息，最終形成的知識體系比較完備;缺點是這種以教師為主導的模式會導致學生被動學習，不利于創新型學生的發展，不利于培養學生創新思維和解決實際問題的能力［3］。對于“數值模擬與預測”這樣典型的大氣科學專業課程，對學生的理論基礎、動手能力和創新能力有更高的要求，無論未來是使用還是研發數值模式，都應該具有非常好的數值模式理論基礎和計算機編程能力。但目前的教學模式下培養的學生在這些方面都無法滿足要求，學生的基礎知識和創新能力都存在不足，有必要進一步地改革完善。

3 教學手段

雷丁大學的課堂教學采用板書與多媒體相結合、板書為主的方式。主要授課內容均以板書的形式展示，特別是對原理部分的講解，以及對天氣過程的描述等。這種方式的教學進度比較慢，單位時間的信息量較小，但學生對知識點的理解和掌握比較扎實，有利于學生的個體發展。多媒體則主要用于展示復雜的公式(如大氣運動基本方程組)、數值模式流程圖、模擬結果、天氣過程動畫等。雷丁大學的教學系統是將投影儀的影像投射在教師板書用的白板上，因此教師在使用多媒體的同時，可以直接在上面結合板書進行講解。這樣既可以使學生更好地理解教師所講解的內容，也可以增強教學的直觀性、趣味性和形象性。這種教學系統為教師的板書教學與多媒體教學有機結合提供了良好的基礎，值得我們學習。

在國內，近年來隨著高校教學條件的大幅度改善，多媒體教學設備已基本普及。在南京信息工程大學，大氣科學專業幾乎所有的專業理論課程都是在多媒體教室里開展教學活動的。由于多媒體教學有增加教學趣味性、形象性，增加教學信息量，壓縮授課時間，提高教學效率的優點，因此在短短幾年之內迅速取代了傳統的板書授課方式，成為占絕對主流地位的教學手段。但隨之而來的弊端也開始逐漸顯現，教師嚴重依賴多媒體手段，單純依靠課件開展教學，大量的概念、原理和方法等都以多媒體的形式給出，很少板書甚至無板書，或者板書與多媒體教學無法有效結合。教學效率高但教學效果差，無法給學生留下深刻印象，學生在聽課過程中也沒有足夠的時間去反應、去思考，造成學生掌握知識不牢固，欲速而不達［4］。此外，國內的多媒體教學系統一般都是使用幕布，無法直接在上面書寫，板書和多媒體演示是相對獨立的，這也不利于教學活動的開展。

4 評價方法

雷丁大學在學習成果評價方面上采用的辦法比較靈活，重視對整個學習過程的綜合考查，教師有很大的自主權。以“數值模擬與預測”課程為例，實踐課成績占60%、期末考試占30%、平時成績占10%。實踐課成績是根據學生提交的6次實習報告成績累加得到。期末考試內容靈活，綜合性強，重點考查學生對知識的運用和解決問題的能力，與實踐教學內容聯系緊密，雖以講課知識點為主，但范圍遠遠超過教師課堂上提供的素材，學生需要花大量時間復習準備才有可能有比較好的成績。由于授課班級較小，僅十余人，因此教師可以對學生的平時表現有比較客觀的把握。

相對而言，南京信息工程大學對學生課程成績考核的重心更多地放在期末考試上。期末考試成績的比重最大，占到70%，平時成績和實習成績的比重則分別只有10%和20%。由于學生人數比較多(一般有一兩百人)，點名、簽到等方法不但占用大量上課時間，而且效果往往欠佳，冒名頂替的情況時有發生。同樣，由于人數眾多，教師對實習報告的評閱很難客觀。作為占比重最大的期末考試，試題內容均不超出教師授課內容，題型也比較固定，一般以名詞解釋、簡答、簡單計算題等為主，缺乏對學生綜合運用知識能力的考查。在這種方式下，學生即使平時不上課，或聽講不認真，僅依靠死記硬背同樣有很大可能通過考試。

5 對國內大氣科學本科教育的啟發

南京信息工程大學大氣科學學科在2012年的本科教學評估中名列全國第一，承擔著為全國氣象部門和科研院所培養優秀人才的重任，對學生的綜合能力應當有更高的要求。目前我們的專業課程教育尚不能滿足這種要求，還有很大的改善和提升空間。通過上述對中英兩國大氣科學專業課程教學過程的對比可見，要提高專業課程教學質量，培養高質量人才，可從如下幾點著手:

5．1 調整培養方案，優化教學環節

根據氣象業務和科研部門對人才的需求，有針對性地修訂培養方案，根據不同課程的需求和特點，調整課堂教學、實踐教學和課后自學這些教學環節的比重。例如增加“數值模擬與預測”課程的實踐教學比重，達到增強學生實際動手能力的目的。修訂教學大綱，確保課堂教學能夠突出重點，實踐教學能夠引導學生將理論與實際結合起來，課后自學能夠進一步拓寬學生的知識面。由點到面，最終形成完整的知識體系。

5．2 轉變教學模式，改進教學手段

實施小班化教學，為“雙向互動式”和“探究式”教學模式的開展奠定基礎。通過分組討論、項目匯報和教學角色互換等手段，充分發揮學生的主體性作用，提高學生學習興趣。改進多媒體教學系統，為多種教學手段的綜合應用提供硬件保障。教師應當注重板書、多媒體和網絡資源的綜合運用，注意將最新的科研成果和理論知識轉化為教學內容，增加教學活動的生動性和時效性。

5．3 改革評價方法，強化過程管理

對學生學習成果的考核目的，應當從考查學生掌握知識的情況轉化到考查學生綜合運用知識解決問題的能力上。以小班化教學為契機，強化對學生學習過程的管理，通過平時表現、課后作業、實習成績、階段測試和期末考試等多種手段綜合考核學生的學習成果。進一步降低期末考試成績比重，增加考試題目的靈活性和綜合性。

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［2］姚利民．打破教學改革堅冰 創新高校教學方法［J］．中國高等教育，2010，(8):40～42．

［3］侯宇光，何生，王芙蓉．中加“石油地質專業”課程教學的對比研究［J］．中國地質教育，2013，(4):90～93．

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［5］胡小梅，胡寶忠．中英本科教學之比較研究［J］．東北農業大學學報:社會科學版，2010，(5):6～8．

［6］董福貴．中英兩國本科教育比較［J］．中國電力教育:上，2012，(12):3～4．

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