中國地質大學（武漢）《地理與氣象學》課程教學改革

覃軍

摘要：從教學內容、教學方法以及教學與科研關系等方面對有中國地質大學（武漢）特色的《地理與氣象學》本科生課程建設和教學改革進行探討，并對《地理與氣象學》課程的教學實踐進行總結，提出了教學改革的一些經驗、認識和思路，以期為搞好后續的《氣候學》課程教學提供參考。

關鍵詞：地理與氣象學：氣候學：教學改革：教學內容：教學方法：學研結合

中圖分類號：G424 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）26-0081-03

2016年中國地質大學（武漢）環境學院大氣系成立并開始招收大氣方向的本科生，原來的環境科學與工程系大氣物理與大氣環境專業方向下的本科課程《地理與氣象學》改為《氣候學》。多年來大氣科學方向的教學內容主要參考南京信息工程大學的課程體系和教材，為適應中國地質大學（武漢）的專業特色和建設地球科學類世界知名學校的發展目標，在大氣系成立的背景下，需要重新認識大氣科學在地球科學中的地位和作用，理順大氣科學與中國地質大學（武漢）地球科學類其他學科的相互關系并在教學實踐中加以體現。因此，有必要對后續的本科生專業課程教學內容進行調整，針對專業課程體系修訂原教學大綱，選擇符合學校學科建設特點的課程教學內容和教學方法。本文作者根據近幾年的《地理與氣象學》課程教學經驗，對該課程的課堂教學內容、教學方法、學研結合等方面談幾點認識，以期為搞好后續的《氣候學》課程教學提供參考。

一、確立專業特色

根據中國地質大學（武漢）學科建設的外部環境、內部優勢以及中國地質大學（武漢）大氣科學系專業發展方向的定位[1]，大氣科學與地球科學、環境科學的結合應是本專業發展的特色，而依托氣候變化和大氣環境這兩個專業方向，加速專業的成熟與進步并對相關專業產生積極影響，是中國地質大學（武漢）大氣科學專業方向的基本發展思路。在這一專業建設特色的要求下，中國地質大學（武漢）大氣科學專業的發展，要融入學校的教學科研體系中，專業方向要與現有的優勢專業和特色學科融合互補，要加強在暴雨和地質災害、古氣候變化、大氣化學、物理海洋研究等領域的知識傳授，并積極參與學校“全球變化研究中心”和“三峽地質災害研究中心”工作。在課程設置和實驗室建設上要面向應用，結合中國氣象事業發展戰略[2]和中國氣象局近年的項目指南，重點在氣候動力學、大氣污染檢測、長年代氣候代用序列重建、水文氣候以及區域暴雨與泥石流災害預測預警研究等領域開展工作。

基于以上專業建設特點，大氣科學專業的教學內容改革勢在必行。教學內容改革應能直接反映教學目的和培養目標[3]，應根據學校的專業融合要求與業務單位的用人要求進行更新，力爭滿足國家對地球科學發展戰略的需求。在教學內容中，一方面要體現現代大氣科學基礎理論（如短期氣候預測、大氣環流等）的教學，另一方面應要加強學生對地球系統科學知識體系的學習并有助于拓寬學生們的知識面。例如在教學計劃中應開設地球系統科學、氣候資源與環境、全球變化等特色課程，并進行重點建設，增加寬口徑知識課程的深度與廣度，增強畢業生在職場中的發展后勁和競爭力。

2016年秋季，中國地質大學（武漢）環境學院大氣系開始招收大氣專業方向的本科生，《地理與氣象學》課程隨之改為《氣候學》，教學內容也發生調整，體現課程體系的主要教學內容包括：氣候變化、氣候系統及其外部強迫、氣候系統各圈層間相互作用。《氣候學》有自己的獨立體系，現階段對《氣候學》的理解和掌握應建立在“氣候系統科學”的基礎上，因此教學中應以“氣候系統科學”為線索，科學地組織《氣候學》課程的教學內容，即以大氣圈為主體的氣候系統知識，但要注重突出氣候系統的其他子系統，如生物圈、冰雪圈、巖石圈、水圈與大氣圈的相互作用和聯系，并以此為主線來介紹氣候學知識。此外，教學內容的改革要結合本校的課程體系特點和學科優勢來組織教學，如地學專業的全球變化研究，環境學院清潔生產研究所的溫室氣體減排研究和水文地質研究，大氣系的大氣環境化學研究等，都有較好的科研基礎，其中古氣候研究、水文氣候學和大氣化學/大氣成份研究是可以結合的本校特色和優勢學科方向，可以有針對性的將這些方面的科學研究成果介紹與理論知識講解相結合，融入到《氣候學》的教學內容中。例如在講解東亞氣候變化章節時，可對本校老師利用石筍重建近萬年氣候變化代用序列的研究成果和方法加以介紹；針對全球變暖和溫室氣體減排研究介紹，在理論知識講解上強調大氣的結構和各成份的輻射特性以及人類活動對大氣成份的影響，使學生對氣候變化及其機理有較為全面的認識，為將來開展相關研究工作做好基礎知識儲備。

我校《氣候學》課程教學是以經典的氣象學著作《現代氣候學》（繆啟龍，氣象出版社，2010年第一版）為藍本，我們的教學內容對全球變化和氣候系統各圈層間相互作用強調不夠，對結合本校專業設置和發展優勢等特色教學內容上補充不夠，對近年國內外最新研究方法和成果介紹上也不充分，因此編寫有本校專業培養特色的講義，也是下一步專業建設中必須要做的重要工作。

二、完善教學方法

教學方法的改革是加強課程建設，提高教學質量的重要途徑，要將科學方法貫穿于整個教學活動中，遵循系統性、應用性、動態性和啟發性原則[4]。首先要使學生了解《氣候學》課程在專業課程體系中的基礎地位和作用及其與地球科學其他學科的相互關系，而教師也要清楚哪些內容應在課堂上詳細講解，哪些內容可以讓學生課后自學，這樣可以在有限的教學時間里最大程度地豐富教學內容，同時鍛煉學生的自學能力。

采用靈活多樣的教學手段和方法。為學生獨立思考、主動探索提供更多的機會和更寬松的環境，因此教學中可以采用課堂討論、專題辯論等方法調動學生學習積極性。例如，就氣候系統中存在的正負反饋問題布置課堂專題討論，學生要去圖書館查閱相關文獻，還要寫成講稿、完成專題寫作、提交專題報告。在進行相關文獻檢索與分析的過程中，學生認真主動地進入課程學習，不僅鍛煉了學生的信息檢索處理和綜述能力，還能獲得最新的知識點，調動學生學習積極性。

注重教學藝術。我們在教學藝術上也嘗試一些改革，包括：（1）學生上臺講課，教學中就某些重要章節布置學生上講臺講課，這樣做可以提高學生對重要知識點的理解和掌握的程度，增加學生課堂學習的壓力和責任感；（2）相互批改作業，教師布置作業給學生，然后讓學生相互批改，最后由任課老師對作業情況進行點評，這樣可以讓學生們相互學習相互提高；（3）增強動手能力，在課堂教學中，要就某個知識點，讓學生親自計算分析，讓學生對氣象知識有切身的感受。比如講到季風，可以讓學生計算季風指數，然后分析強弱季風年風場、氣溫和降水的差異，更深刻了解季風的本質；（4）課外參觀學習，帶本科生和研究生參觀武漢市氣象局觀象臺，了解氣象探測的儀器設備情況。參觀武漢中心氣象臺，了解天氣預報制作的過程。參觀河海科技有限公司，了解私人氣象公司發展進步情況。參觀湖北省氣象服務中心，了解氣象服務工作的流程和方法，對湖北省氣象科學的應用發展情況有直觀的感受。參觀武漢暴雨研究所，對華中區域暴雨天氣研究水平有直觀了解，提高學生學習興趣與自豪感。

突出學生的主導作用。現階段的高等學校教學活動，過于強調課堂里“填鴨式”的學習過程，要改變這個狀況就必須加強和鼓勵學生的科研活動，在時間、經費和考核上切實向科研實踐傾斜，事實證明這樣能有效地改善當前大學生動手能力差、創新思維不足的問題。例如，針對秋冬季下水道臭氣與天氣變化（天氣系統過境）的關系，安排學生觀測地溫與氣溫變化的聯系，提高學生對自然現象的觀測能力和探究精神，并撰寫研究小報告；針對當前全球變暖導致的區域氣候異常和中國養殖業清潔生產計劃（溫室氣體減排）等熱點問題，我們安排學生深入氣象局和養殖場直接參與科學研究工作，從試驗方案設計、咨詢儀器購買、到去養殖場觀測，后期的數據處理和讀書報告撰寫，都以同學們為主體全程參與，增強了學生的動手能力和學習興趣，教學和科研效果都有較大的提高。

重視學研結合。教學與科研的結合包含兩個層面，即以教師為主體的科研活動以及這些科研活動與教學的結合。學研結合是完善教學方法、提高教學質量的另一個重要方面，我們的教學實踐表明，學生參與科研活動對教學效果的提升作用影響大。教師應該及時掌握學科的最新發展動態，更新相關教學內容，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[5]。為了完成好學研結合，教師在教學工作中需要不斷用新的實際科研工作經歷來補充和完善自己的知識結構。教師的科研能力提高了，才能更有效地提升教學質量，教師的傳授知識能力增強了，才能更有效地提高學生們的學習興趣，因為教師的能力和水平主要體現在科研能力和傳授知識方面。例如，在講授大氣成分和臭氧濃度分布規律時，可以結合本校教師科研成果，對利用石筍分析建立長年代臭氧時間序列的研究工作進行介紹，并利用實測資料分析北半球中緯度和高緯度臭氧濃度分布的關系，引導學生就北極濤動對臭氧濃度分布的作用開展討論，提高對學生相關教學內容的理解。再例如在講授東亞冬季風時空變化特征時，利用本校的國家科技支撐計劃課題研究成果，介紹中國南方冰雪災害天氣期間的冬季風異常與以往定義冬季風異常的差異，并就南方冰雪災害天氣期間的冬季風異常的研究方法、冬季風異常的特點和成因等方面作及時介紹。教師如果沒有從事相關研究，講授時不可能做到既深入又生動，因此，在教學中教師要注意拓寬學生的思維能力，培養和激發學生學習興趣和學習熱情，同時教師要善于調節課堂氣氛，形成和悅輕松、師生互動的氛圍，使教與學的效果都能得到提升。

三、探索課改重點

為了適應中國氣象業務現代化發展的需要和中國地質大學（武漢）建設世界一流地學專業的需要，在課程教學實踐中我們開展了一系列改革，我們認為本科生課改的要點是實踐教學，因此我們積極探索、穩步推進實踐教學的內涵建設，主要開展了以下改革試驗：

1.加強與已有的優勢學科融合互補，拓寬課堂教學內容。2016年以前，《地理與氣象學》專業課教學內容除增加了地理知識介紹外，其他的與傳統氣候學教學內容相當，內容較陳舊，反映當今氣候學研究的最新成果不夠，也沒有以氣候系統各圈層相互作用為主線揭示氣候變化規律。從2016年開始，在保留氣候學經典內容的基礎上，逐步增加了氣候系統及其外部強迫、氣候系統各圈層間相互作用等章節的介紹，同時還結合我校地學院和環境學院相關領域的科研成果和氣象部門對大氣專業人才需求現狀，有針對性地介紹大氣污染來源與成因分析，大氣成分與氣候變化，暴雨與地質災害，古氣候研究等。

2.加強實踐教學環節。科研小報告，讀書報告和畢業設計指導是本科生教學全過程的總結性實踐教學環節，是學生創新能力培養的重要方面，我們在實踐教學體系中將它們放在十分重要的位置上。本科生在二年級階段就被分配給各個教師，學生需要參加導師的研究生組會，了解研究內容和研究方向，適當參與研究工作，撰寫報告。教師對他們的興趣方向要有所規劃，學生將先前的讀書報告和畢業設計的選題結合起來，為畢業設計工作打下了堅實的基礎。

3.組織開放性學習活動。大氣系還組織了一些開放學習活動，與武漢中心氣象臺、武漢市氣象局觀象臺、湖北省氣象服務中心、武漢暴雨研究所以及私人氣象公司如河海科技發展有限公司、武漢華信聯創技術工程有限公司等單位建立了長期合作關系，為學生提供實習場所、部分觀測設備和資料等，學生們還積極參與地方氣象部門的基礎性業務工作和應用性課題研究。實踐表明，這樣做能使實習單位滿意，學生也增長了見識提高了能力，取得了雙贏的效果。通過以上活動使學生從知識的被動接受者轉變為教學科研活動的主體，教師由傳統的知識講授者逐步轉變為教學科研活動的組織者和引導者[6]。

四、結語

教學改革包括教學內容和教學方法的改革，其目的是為了提高教與學的質量。中國地質大學（武漢）《氣候學》教學內容要融入學校的教學科研體系中，專業方向要與現有的優勢專業和特色學科融合互補，一方面要體現現代大氣科學基礎理論的教學，另一方面應能加強學生對地球系統科學知識的學習，從而拓寬學生們的知識面。教學內容能讓學生了解氣候系統各圈層的相互作用及其對區域氣候變化的影響，讓學生從氣候系統的角度來認識區域與全球氣候變化，從而認識這門專業基礎課在地球系統科學中的地位和作用。

課改的要點是要加強實踐教學環節，重視學研結合。專業課程教學應更多地和相關科學研究活動緊密結合，學生通過科研活動不斷提高學習興趣和創新能力，這是目前我校大氣科學系本科生教學的薄弱環節也是下一階段課改的重點所在。

參考文獻：

[1]中國地質大學（武漢）新建大氣科學本科專業論證報告[R].2015年10月.

[2]秦大河，孫鴻烈，孫樞，等.2005-2020年中國氣象事業發展戰略[J].地球科學進展，2005，20（3）：268-274.

[3]閻立欽.創新教育——面向21世紀我國教育改革與發展的抉擇[M].北京：教育科學出版社，1999.

[4]張英彥.更新知識觀念改革高校教學[J].中國高教研究，2006，（2）：70271.

[5]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）：11213.

[6]汪志勇，胡祥余，張祖德.高校教學與科研關系之討論[J].教育與現代化，2002，（2）：12214.