大氣科學類專業課程體系的構建與改革

管兆勇　吳立保

摘要：為適應我國氣象現代化發展對跨學科、復合型創新人才需求，在“開放發展、聯合發展”的辦學方針指導下，不斷調整專業設置，優化人才培養方案，明確人才培養目標定位，確立“貼近行業、學科引領、拓展內涵、追求一流”的人才培養理念，集成一流資源構建一流課程體系，構建了“分類模塊、對接業務、特色拓展、研教結合”的大氣科學類專業課程體系。取得明顯的改革成效。

關鍵詞：大氣科學；課程體系；人才培養；教學改革

現代氣象行業是科技型、公益性、跨國界、多學科交叉的系統領域，關系到國計民生。隨著當前全球氣候變化加劇和我國經濟社會快速發展，氣象工作的作用更加突出。目前是我國加快轉變經濟發展方式的重要時期，經濟社會運行和發展中面臨的天氣氣候因素越來越多，全社會對氣象防災減災和應對氣候變化的需求越來越旺盛，中國的氣象現代化建設面臨新的巨大挑戰。為適應國家轉變經濟發展方式對氣象服務的迫切需求，需要切實轉變氣象事業發展方式，大力發展現代氣象業務，努力拓展氣象服務的深度和廣度。要加強防災減災體系建設，提高氣象災害防御能力，積極應對全球氣候變化，這要求我們加快全面實現氣象現代化步伐，到2020年要基本實現氣象現代化。建設具有世界先進水平的氣象現代化體系，需要達到“一流裝備、一流技術、一流人才、一流臺站”的戰略目標，不斷提高“氣象預測預報、氣象防災減災、應對氣候變化、開發利用氣候資源”四個能力。氣象學科發展的公共服務性更加突出、綜合性更趨明顯、國際化更加迫切，需要氣象、環境、信息和管理等學科高度融合，要求培養具有跨學科、國際化、創新能力強的氣象創新人才。現代氣象創新人才培養的關鍵在于課程體系改革，因此，針對現代氣象業務發展需要，大氣科學類專業課程體系的改革創新具有重要的現實意義。

一、大氣科學類專業發展變化與人才培養目標的調整

在全球氣候變化背景下，加強氣候變化科學研究、觀測和影響評估，提升極端氣候事件監測預警能力，提高適應氣候變化科技水平，不僅是現代氣象事業發展所肩負的新任務，而且也是氣象領域世界科技競爭帶來的新挑戰。人才是我國氣象事業應對挑戰、取得長足發展的關鍵，必須堅持科技興氣象和人才強氣象的發展戰略，始終把科技創新和人才隊伍作為事業發展的重要支撐和重要保障。隨著雷達、衛星等新的探測手段技術的運用，大氣科學的專業不斷分化，同時與其他學科也日益交叉，這就需要教育理念的調整，適時調整人才培養目標。

1.大氣科學類專業設置的調整

南京信息工程大學（原南京氣象學院）創建于1960年，是江蘇省、教育部、中國氣象局“三方共建”高校。學校奉行“面向中國氣象事業發展，面向江蘇地方經濟發展”的辦學思路，依托排名全國第一的大氣科學特色優勢及“大氣科學、環境科學與工程、傳感網與現代氣象裝備”三個省級優勢學科平臺，形成了大氣科學核心引領，環境、信息、管理等多學科交叉融合、協調發展的“大氣象”學科生態體系，是國內規模最大最全、水平領先的氣象學科群，全國50%以上的氣象人才畢業于我校，校友中涌現出兩院院士、加拿大皇家科學院院士、美國氣象學會會士、聯合國世界氣象組織副秘書長等一大批優秀氣象人才。

南京信息工程大學在建校的50多年中，緊貼中國氣象事業發展辦學，根據現代氣象業務發展及中國高等教育發展的需要，不斷調整專業設置。學校大氣類專業調整可以細化為四個階段：（1）20世紀六七十年代，設置的專業有天氣動力學、大氣物理學、農業氣象學、氣候學、人工影響天氣。（2）根據第一次高等教育本科專業目錄（1987年）調整，設置的專業有天氣動力學、大氣物理與大氣環境、農業氣象學、氣候學、大氣探測學。（3）根據第二次高等教育本科專業目錄（1993年）調整，設置的專業有氣象學、大氣物理與大氣環境、農業氣象學、氣候學。（4）根據第三和第四次高等教育本科專業目錄（1998年、2012年）調整，大氣科學專業設置從細化走向綜合，將原先細化的專業合并為大氣科學、應用氣象學。學校依據教育部頒布的普通高校本科專業目錄按大類招生，對接現代氣象業務鏈，自主設置氣候學、大氣物理、大氣探測、大氣環境、水文氣象、海洋氣象、公共氣象服務等專業方向，使人才培養更加滿足現代氣象事業對多學科、復合型創新人才的需要。

2.大氣科學類專業人才培養目標的調整

南京信息工程大學作為“現代氣象人才培養的搖籃”，人才培養目標密切聯系我國氣象事業發展的需要，根據我國氣象事業發展在不同的歷史階段對人才需求不同而不斷調整。總體上學校人才培養目標調整可以分為三個階段。

（1）“厚基礎，強實踐”的人才培養目標。從建校之初到20世紀90年代為人才培養目標的第一階段，由于我國氣象事業還不發達，氣象觀測設備落后，技術單一，以天氣預報為主，基于這樣的人才需求，學校確立了“厚基礎，強實踐”的應用型人才培養目標，主要是通過教學內容來實現這一目標的。在20世紀六七十年代，學校的大氣科學類人才培養中突出數理基礎的中心地位，加強數學和物理課程的教學學時，同時注重學生實踐動手能力的培養，不斷提高學生的實際預報能力。到了20世紀80年代，隨著天氣預報模式的發展，注重學生數值模式應用能力的培養。20世紀90年代，隨著衛星、雷達等現代氣象探測設備的運用，學校在人才培養中，實施和增強對學生關于新資料應用能力（衛星、雷達探測資料的分析處理）的培養。總之，在這一階段，學校以應用型人才培養為定位，圍繞氣象業務需求，培養業務精良、具有較強理論基礎和一定創新能力的人才。

（2）“厚基礎，強實踐，重創新，高素質”的人才培養目標。從2006年開始，圍繞行業新需求，實行分類分層培養，設立一流人才培養目標體系，傳承學校“厚基礎、強實踐”的人才培養傳統，進一步優化人才培養方案：厚基礎——數學、英語、專業基礎課學時普遍增加近30%，增加難度廣度；強實踐——引進現代氣象業務預報工具和系統，增加現代業務課程，實踐學時增加近50%；重創新——取消學年論文，增加創新實踐，將本科畢業論文擴展到3個學期；高素質——增加人文素質和氣象文化課程。強化了人才各種能力和素質的培養，培養出的一流創新人才和業務骨干支撐了氣象事業發展。endprint

（3）“三能融合”的人才培養目標。針對劃轉地方辦學定位與行業脫離的實際情況以及在局校共建取得顯著成效的基礎上，2006年，學校提出“主動融入、主動接軌、主動服務，全面服務中國氣象事業”的“三個主動”戰略。在此基礎上，2012年與教育部簽署共建協議，成為江蘇省人民政府、中國氣象局和教育部三方共建高校；同年，學校大氣科學在教育部學科排名中名列全國第一。在這一階段，學校依據現代氣象業務發展需要和國際一流氣象科研發展要求，依托“大氣學科”和江蘇省“環境科學”優勢學科及相關氣象應用領域的特色學科，利用江蘇省政府、教育部和中國氣象局三方共建的體制優勢，以大氣科學為核心帶動相關學科協調發展，全面提升學校的發展水平，加強行業聯系，全面融入中國氣象事業現代化進程。圍繞我國現代氣象業務發展需求，確立了“業務技能、學術潛力和國際交流”三種能力融合的“三能融合”人才培養目標，以本科生技能與創新能力培養為著力點，培養具有世界一流水平的大氣學科人才，服務中國氣象事業，同時為全球提供優秀的氣象本科人才，為全球提供氣象與環境高級人才培訓，服務世界氣象事業發展。

二、大氣科學類專業課程體系的建設內涵

南京信息工程大學一方面通過調整人才培養目標來適應我國氣象事業發展對人才的新需求，另一方面通過課程體系建設不斷提高人才培養質量，推動和引領我國氣象事業的新發展。

1.大氣科學類專業課程體系的構建思路

依據學校制訂的“開放發展、聯合發展”的辦學理念，傳承“重基礎、強實踐”的大氣學科教學傳統，本著一流學科建設引領一流人才培養，一流人才培養又支撐一流學科建設的宗旨，遵循“科研與教學雙螺旋互動”的原則，堅持以生為本，確立“行業互動、學科引領、內涵拓展、追求一流”的人才培養理念，圍繞“三能融合”的人才培養目標，集成一流資源構建一流課程體系，形成“分類模塊、對接業務、特色拓展、研教結合”的大氣科學類課程體系，通過融合創新，不斷拓展內涵，培養“三能融合”的現代氣象創新人才。加強與業務對接，與中國氣象局聯合組建“大氣科學教學指導委員會”，不定期召開氣象學科建設與人才培養研討會，根據中國氣象業務發展需要，適時調整人才培養方案和課程結構。同時，充分利用學校的國際化優勢，與雷丁大學等國外知名大學研討人才聯合培養，參照海外知名高校，制訂大氣科學類專業課程教學體系，不斷提升人才培養的國際化水平。

2.大氣科學類專業課程體系的內容框架

依據現代氣象業務發展需要，通過內涵拓展，學科交叉的方式，形成了獨具特色“平臺+模塊+特色拓展”的大氣科學類專業課程體系（見圖1）。

（1）夯實課程平臺，強化基礎知識。課程平臺建設是大氣科學類專業課程體系的基礎，依據人才培養的需要，通過優化組合，組建了通識教育課程、公共基礎課程和學科基礎課程三類課程平臺，為了使人才培養更好地滿足現代氣象業務需要，在每類課程平臺中都增設具有與氣象相關的特色拓展課程。

通識教育課程模塊為學生發展奠定寬廣的基礎，通過優化整合，合并知識內容相近的課程，將空余的學時用來增設具有氣象特色的課程，遵循“科學與人文、科學與生活”兩個相結合的指導思想，增設“氣象與生活、大氣污染——人類面臨的挑戰、氣象科技史與人類文明”等特色課程，其中，“氣象與生活、大氣污染——人類面臨的挑戰”被選為中國大學視頻公開課。通過特色通識課程的設置，使學生理解科學與社會、與生活的關系，更加明確學習目的，端正了學習態度。

公共基礎課程模塊基于大氣學科人才培養目標，重點突出學生的數理基礎、外語能力和程序設計三個方面的知識教學，以教材建設為抓手，通過建設精品教材，深化教學內容。近年來，以大氣科學學院為主，整合相關學科教學專家，編寫了《數值分析與計算方法》《氣象科技英語教程》《GRADS軟件基礎教程》等一批國家精品教材，增設了面向對象的程序設計、Matlab及氣象應用等特色課程，以適應現代氣象業務對現代信息技術的需要。

學科基礎課程模塊是奠定大氣科學類學生專業基礎的基石，既具有基礎性，又要能夠與時俱進，服務于創新人才培養的要求。因此，在課程設計時強調“學科交叉、激發創新和面向前沿”三個基本原則，編寫了《氣象統計預報》《大氣探測學》《中尺度氣象學》《大氣環境監測》《物聯網導論》等一批國家規劃教材與精品教材，豐富了教學內容，便于學生掌握本學科的前沿知識。其中增設的氣象物聯網、大氣環境化學等特色拓展課程，充分體現了學科交叉融合的思想，有利于激發學生的創新思維，同時，也便于學生實現跨領域的發展和創新。

（2）開發方向模塊，對接業務需求。專業方向課程模塊的設置是為了適應大氣學科專業分化與融合兩大不同趨勢共存的需要。在2012年教育部頒布的本科專業目錄中，大氣科學類專業只有大氣科學與應用氣象學兩個專業，但是，現代氣象業務對人才需求的分工越來越細化，因此，在專業主干課程設計中，既體現出大氣科學整合的需要，又突出業務發展對人才的專門化需要，以“綜合觀測一信息處理一預報預測一公共服務”的現代氣象業務鏈為主線，設置四大課程模塊，分別對應現代業務需要，形成了課程鏈對接業務鏈的專業方向課程結構（如圖2所示）。為了進一步滿足現代氣象業務對多學科、復合型人才的需求，在專業方向模塊中增設了衛星遙感、氣象云計算、短時臨近預報和公共氣象業務等特色拓展課程，全面提升人才培養的綜合素質。

（3）注重實踐課程，提升實踐技能。面對氣象業務日益增長對多領域、多層次人才培養的新要求，為適應國家需求，大氣科學類專業人才凸顯與行業和地方的聯系，提出了分類人才培養的目標，主要圍繞以應用型、拔尖型為導向的人才培養改革，結合學校的人才培養定位，以提升實踐能力為核心，構建“四層次、四模塊、雙螺旋”實踐教學體系。其中“四層次”是指實驗教學內容的“認知、求證、應用和探究”四個層次，主要目的是“加強基礎、強化理解、鍛煉技能、拓展能力”。“四模塊”是指實驗教學課程的“基礎、專業、業務和創新”模塊，主要目的是“基礎訓練、專業綜合、業務應用、創新探究”。“雙螺旋”發展模式是指圍繞人才培養的全過程所構建的實驗教學與科學研究互助提升的體系。通過不斷優化和完善的科教融合機制，最大限度地發揮實驗教學對科研的需求牽引、科學問題凝練以及科研對實驗教學的反哺與支撐作用，最終實現科研與實驗教學相互促進、協同發展，實現拔尖型與應用型人才交匯分流。endprint

三、大氣科學類專業課程體系的建設舉措

課程體系建設是整個教學工作的核心環節。盡管課程體系自身建設是關鍵，但是與教學其他環節的緊密配合，才能使課程體系在人才培養中發揮最大的作用。大氣科學類專業課程體系建設要適應現代氣象對人才的需要。以一流的教學平臺為依托，以一流的教師隊伍為支撐，構建“閉環、全過程”的內部質量保障體系，使課程建設服務于人才培養。

1.打造一流教學平臺

大氣科學類課程體系秉持“一流教學平臺支持一流的課程體系”的建設理念，著力運行三類教學平臺（見圖3），將課程體系建設落在實處。在學校“開放發展、聯合發展”的辦學理念指導下，充分發揮與江蘇省人民政府、中國氣象局三方共建的體制優勢，利用聯合國世界氣象組織亞洲培訓中心（南京）的國際化平臺，深度與中國氣象事業融合，加強國際接軌，建設并運行了實驗教學平臺、產學研創新平臺和實習實訓平臺三類高水平教學平臺，平臺建設體現出業務引領的特色，實現了學科建設、平臺集成、資源共享的有機融合，有效地支持了大氣科學類課程體系的建設。依托局校共建、校地、校企以及國際合作等平臺，建成“國家級實驗教學示范中心”“國家級虛擬仿真實驗教學中心”“國家工程實踐教育中心”“中國氣象局氣象探測基地（南京）”等高水平教學平臺。

2.建設一流師資隊伍

通過內部培養、外部引進、行業融合等，構建了年齡和能力結構合理的師資隊伍，為大氣科學類專業課程體系建設提供有力的人力資源保障。

（1）行業融合。實施了“雙掛、雙聘”工作，教師到中國氣象局業務中心掛職三個月到一年，中國氣象局首席預報員和業務骨干到校傳授現代氣象業務前沿知識，形成互學互助的雙贏合作機制。

（2）外部引進。通過“四三工程”面向海內外九次引進高水平教師：①給舞臺、給條件、給經費的“三給政策”；②定團隊、定崗位、定職責的“三定原則”；③采取雙院長、雙系主任、雙導師的“三雙制度”；④聘任“非全時教授”，設立全球知名高校博士基金，建設海外教師培養基地的“三個探索”。

（3）內部培養。2006年要求35歲以下教師博士化，2008年推進國際化，派遣教師赴國外知名大學或機構進行國際課程培訓或海外博士后研究，目前大氣科學學科35歲以下專任教師博士化率達到100%，有海外經歷背景教師達到70%左右。目前，大氣科學類專業現有院士1名，“雙聘”院士3名，國家“千人計劃”入選者5名等近300名高水平師資隊伍。建設了大氣科學國家級教學團隊、氣象資料同化等省部級科創團隊，打造了一流的師資隊伍。

3.強化課程質量保障

在大氣科學類專業課程體系建設中，構建了“閉環、全過程”內部質量保障體系（圖4），在學校人才培養的總體設計中提升課程體系建設質量。

內部質量保障過程中主要開展三個方面的特色工作提升課程體系建設水平：（1）開展國際化專業評估。依據國際人才培養的專業標準，制訂評估體系和相關程序，邀請雷丁大學及其他國內外同行專家進行專業評估，形成評估報告。通過國際化評估使課程建設與國際接軌，達到國際一流水平。（2）開展學習性投入調查。與清華大學教育研究院合作，參與“中國大學學習性投入調查研究”，分析學生學習投入和收獲情況，形成學生學習情況分析報告，基于學生學習成效來促進大氣科學類專業課程體系建設水平。（3）開展學生滿意度調查。邀請麥可思等第三方專業咨詢公司對于大氣科學類專業的畢業生和雇主進行調查，從學生就業勝任力的視角來提升大氣科學類專業課程體系建設水平。

[項目資助：“大氣科學專業主干課程群教學團隊”項目，南京信息工程大學江蘇省人才強省建設研究基地開放課題“面向江蘇戰略性新興產業人才需求的人才培養機制研究”（項目編號：skrc201400-30），中國氣象局2016年度氣象軟科學課題“互聯網+背景下大氣科學人才培養模式改革與創新研究”（[2016]M25號）]

[責任編輯：余大品]endprint