《大氣氣溶膠》課程教學改革探討

張小林　毛毛　朱彬　王振會　銀燕

摘 要： 《大氣氣溶膠》課程是一門大氣物理學與大氣環境專業本科生不可或缺的專業基礎課。針對當前《大氣氣溶膠》課程建設中存在的教材和內容更新滯后、實驗課程開展不足等問題，從教學內容、教學實踐和考試方式等方面對該課程的教學進行了改革探討，意在調動學生主動學習大氣氣溶膠專業基礎知識的積極性，培養學生的思維能力、創新能力和實踐能力，為學生將來可能的科學研究深造打下基礎。

關鍵詞： 大氣氣溶膠 教學改革 人才培養

大氣氣溶膠問題是21世紀人類面臨的全球性熱點問題之一，而大氣氣溶膠顆粒物污染則是中國時下社會敏感和關注的熱點話題之一。近年來，由于全球和局部區域性灰霾污染的出現，以及氣溶膠對氣候地球氣候、大氣環境和人類健康的潛在影響和不確定性，大氣氣溶膠問題日益受到科學家和廣大民眾的關注；《大氣氣溶膠》學科同時得到了空前的飛速發展，已經成為大氣科學和環境科學的重要分支，成為大氣物理學與大氣環境專業的重要基礎課程。《大氣氣溶膠》是研究對氣候、環境和健康有重要影響的相對穩定懸浮在大氣中的固體和液體顆粒物微粒的物理和化學行為的科學；它具有跨學科的特點，是一門綜合性很強的課程，依靠多學科的交叉和滲透發展起來，涉及大氣科學、環境科學、物理學、化學、生物學、計算科學、氣候學等學科知識。《大氣氣溶膠》這門課程既可以作為大氣物理學與大氣環境的專業基礎課，又可以作為其他相關專業的選修課。此外，由于大氣氣溶膠的科學研究進展非常迅猛，添加最新的具有前瞻性的課程內容，不僅能滿足大氣物理學與大氣環境專業學生就業的需求，而且能為他們科研興趣的培養和后面科研工作的開展奠定良好的基礎。講課教師應該采取有效的教學方式激發學生主動思考學習的欲望，開拓學生的知識面，了解相關知識與科學研究的銜接點，以及相關有待研究和解決的科學問題。

一、《大氣氣溶膠》教學現狀

南京信息工程大學的大氣物理學與大氣環境學科在全國首屈一指，較早地開設了《大氣氣溶膠》課程。該課程準確地反映了目前大氣氣溶膠的研究發展狀況和在大氣環境等學科中的地位，主要講述了大氣氣溶膠的物理和化學特性等基礎知識、基本測量方法及氣溶膠對氣候的影響效應等，包括氣溶膠來源與化學性質、氣溶膠粒子動力學、氣溶膠傳輸和清除過程、氣溶膠微物理和光學特性、氣溶膠測量技術、氣溶膠氣候效應等。通過學習該課程，學生能夠掌握氣溶膠的基礎知識、基本理論和研究方法，為今后深入對氣溶膠理論和探測技術、地球氣候效應和大氣環境問題等科學研究工作奠定基礎。

大氣氣溶膠是一門具有悠久歷史的學科課程，其理論在近二十年的發展和更新尤為迅猛，特別是氣溶膠對地球氣候的直接和間接效應的研究。同時，大氣氣溶膠顆粒物對人類健康影響的研究越來越受到重視。目前，國內大多數院校使用的中文大氣氣溶膠教材主要是1984年科學出版社出版的圖梅著和王明星等譯的《大氣氣溶膠》和1995年氣象出版社出版的章澄昌等編著的《大氣氣溶膠教程》。這些教材出版時間距離現在已經超過20年，大氣氣溶膠新內容的補充和完善已經迫在眉睫。此外，在氣溶膠理論講授的同時，大氣氣溶膠實驗的開展十分有限，這將不利于學生加深對周圍環境氣溶膠粒子形象的認識和理解。如何讓學生在掌握在接觸氣溶膠最基礎的理論的同時，更好地接觸最新的氣溶膠研究進展和具有代表性的科研學術研究，則成為《大氣氣溶膠》課程改革實踐的重點；這些改革實踐，將為他們在后來的深造和科研工作打下堅實的基礎。

二、改革的方式和方法

1.教學內容的改革

教學內容是課程建設的核心部分，課程內容必須具備知識性、科學性和趣味性，還要反映本課程領域的最新研究成果。當前國內《大氣氣溶膠》課程教材出版年代較早，對全球特別是我國當前面臨的大氣氣溶膠領域的一些亟待解決的問題體現較少，對《大氣氣溶膠》課程教學內容改革是當務之急。在教學內容上，增加典型的大氣氣溶膠問題案例，特別是與經濟生活緊密相連的灰霾問題案例。通過這些理論與實際相結合的大氣氣溶膠案例分析，一方面可以提高學生的課程學習興趣，培養學生分析問題和解決問題的能力，另一方面可以使學校教學與當地經濟接軌，促進學校與地方的通力合作，實現高校的產業化。

此外，在教學內容上增加反映學科發展的國際上的新內容、新思想、新觀點和新成果，保持課程內容的新穎性和更新率。例如，在內容上補充完善氣溶膠直接氣候效應的內容；補充氣溶膠間接氣候效應的最新階段性的研究成果；補充典型城市和地區大氣氣溶膠顆粒物的污染來源、辨別技術及應對環境污染的防治措施等最新進展。在合適的時機，編寫反映最新內容和進展的《大氣氣溶膠》講義教材。

2.教學實踐的改革

教學實踐的改革主要包含增加大氣氣溶膠實驗和引導學生閱讀最新文獻資料及進行學術報告實踐兩方面?！洞髿鈿馊苣z》課程實驗在目前高校教學中開展較少，而往往在氣溶膠的實際探測試驗的科研工作中才會開展。這可能是因為探測大氣氣溶膠微物理、光學和化學特性的儀器，往往價格昂貴，高度精密而略顯脆弱，而且消耗器材使用較多，需要足夠的科研經費作為支撐。使用典型的氣溶膠探測儀器進行教學實驗，不僅可以使學生很直觀地了解和掌握實際大氣氣溶膠特性的相關基礎知識，而且有助于學生了解儀器探測氣溶膠特性的基本原理，培養學生的綜合應用能力和分析解決問題的能力，更為學生將來可能從事的大氣環境等領域科研工作打下基礎。

除了增加氣溶膠教學實驗之外，引導學生查閱經典和最新文獻也是教學實踐改革的內容。在教學過程中，教師要發揮引導作用，提供目前熱門的研究專題，將學生劃分為若干小組。每個小組根據所選專題查閱相關文獻，并進行概括和凝練，了解大氣氣溶膠領域的研究進展，特別要求學生仔細研讀Nature和Science等高知名度學術期刊上的相關文章。在調研完成后，讓學生進行相應的學術報告，教師進行點評，并組織學生討論。通過這種實踐，拓寬學生大氣氣溶膠知識面，激發學生的科研興趣，培養學生查閱文獻資料的能力、制作多媒體課件的能力和專業術語的表達能力。

3.課程考試方式的改革

考試是檢驗教學效果的有效手段之一，考試改革實踐是將學生的課程成績分為平時的課程論文成績和實驗成績，以及期末的理論考試成績。課程論文是學生查閱大氣氣溶膠領域經典和最新文獻，小組討論，學術報告，并完成讀書報告后的成績，占30%；氣溶膠實驗的成績占10%；最后的期末考試的成績占60%。

三、結語

《大氣氣溶膠》課程是一門大氣物理學與大氣環境專業本科生不可或缺的專業基礎課。這門課程不僅要傳授大氣氣溶膠的專業基礎知識，還要培養學生動手科研的能力。本文作為《大氣氣溶膠》課程建設的改革探索和若干思考，意在調動學生的主動學習積極性，培養學生的思維能力、創新能力和實踐能力。

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基金項目：南京信息工程大學校級教學改革研究，南京信息工程大學人才啟動經費項目（2015r002，2014r011）資助課題。