“中長期天氣預報”課程教學改革

（成都信息工程大學大氣科學學院 四川·成都 610225）

天氣預報是使用現代的科學技術對未來某一位置地球大氣層的狀態和特征進行預測，主要是收集大量的數據（溫度、大氣壓強、濕度、風向風速等等），然后使用目前對大氣演變過程的認識來預測未來大氣的變化趨勢。而在實際的天氣預報中，根據其預報期限（時間尺度）可分為短期天氣預報、中期天氣預報和長期天氣預報（又稱為氣候預報，這里一般指短期氣候預報）三類。我們日常生活中談論的天氣預報多為短期天氣預報，也是與我們最息息相關的一類天氣預報。而對于中長期天氣預報而言，雖然沒有無時無刻被大眾所關注，但同樣有十分重要的研究意義。在國計民生方面，比如農業、水利、環境保護、經濟建設等許多學科和行業需要中長期天氣預報的參與和支持；在研究全球變化方面，比如全球氣候變暖、洪水、干旱、生態環境變化、甚至生物大滅絕等，中長期天氣預報起到至關重要的作用。在氣象院校的教學過程中，“中長期天氣預報”又稱為“中期天氣預報與短期氣候預測”，是大氣科學專業的必修專業課程之一。通過本課程的學習，要求學生掌握長中短期天氣預報的區別、中期天氣特征及預報方法、長期天氣特征、影響因素及預報方法等。與氣象院校開設的其他專業必修課相比，教學工作者對于中長期天氣預報的教學研究較少。因此，本文研究了最近幾年在中長期天氣預報的教學過程中所發現的問題并在原有的課程體系中開展教學改革，以提高教育工作者的教學效率、提升學生們的專業素養。

1 “中長期天氣預報”在教學中存在的問題

“中長期天氣預報”的主要教學內容包括中長期天氣過特征及影響因素、中期數值天氣預報及釋用技術和短期氣候預測方法等，教學內容十分豐富。學生普遍反映本門課程的知識點瑣碎不系統，學習效果較差，其主要原因為以下幾個方面。

1.1 缺乏適用教材

目前，由于國內開設大氣科學專業的高校較少，對于“中長期天氣預報”這門課程而言并無完全適用的教材。常用的參考教材如表1所示，其中大部分參考教材僅有小部分章節與本門課程的教學內容相對應，且出版時間較為久遠，已不適用于當前教學。同時，由于參考的教材內容陳舊且繁雜，學生很難高效、系統地將所學知識進行整合，學習效率低下。

1.2 教學體系不合理

在“中長期天氣預報”的教學過程中，教學體系不合理導致學生覺得課程知識點瑣碎不系統。比如，在中長期天氣過程的特征這一章節的教學過程中，僅分別敘述了中期天氣過程及長期天氣過程各自的特征，并沒有詳細介紹產生這種特征的具體原因及其內在的聯系。而是將這一部分內容放在了之后的章節進行教學，導致整個教學過程缺乏邏輯性。同時，長期天氣預報的影響因素被分為了大氣環流變化、海氣相互作用、陸氣相互作用這三個章節進行闡述，而沒有考慮到這三種不用的影響因素的相互影響，導致教學缺乏整體性。這樣的教學體系造成學生不能整體地梳理所學知識點，對中長期天氣預報的一些基本概念模糊不清，很難將所學的知識運用在實際的研究和業務中。

表1：常用“中長期天氣預報”參考教材

1.3 教學內容與其他課程重疊較多

通常“中長期天氣預報”這門課程的開設時間在“天氣學原理”、“天氣學分析”、“氣候學”等課程之后。在教學過程中發現教學內容與以上提到的幾門課程內容重復較多。比如，在海氣相互作用、陸氣相互作用、季風等章節在氣候學這門課程中也均有涉及，且教學的側重點都是從理論的角度出發揭示氣候特征，對于實踐的教學較少。導致在教學上該課程與其他課程的界限不夠明顯，增加了教學工作者的備課難度。同時，也不能如原定的教學任務那樣高效地提升學生解決實際問題的能力。

2 “中長期天氣預報”教學改革措施

2.1 修改教學大綱

對于在教學過程中所出現的一系列問題，我們根據計劃達到的教學目的，對原有的教學計劃及大綱進行了較大修改。由于本門課程與氣候學等課程的重復性和延續性，減少了對背景知識的介紹與補充，將緒論的學時由4學時降至2學時。將大氣環流變化、海氣相互作用和陸氣相互作用這三個章節合并為長期天氣預報的影響因素這一個章節，使得教學過程更有邏輯，以幫助學生有條理地梳理本門課程地知識點。并且在長期天氣預報的影響因素這一章節中更加深入地討論了三種因素之間地相互作用，大大增加了課程的科學性和現實性。最后，在課堂教學任務完成后，增加了4學時的實踐課，以提高學生的動手操作能力。

2.2 編寫合適的教材

為了解決本門課程缺乏適用教材的問題，根據所修改的教學大綱及在授課過程中所遇到的實際問題和學生的反饋，在表1所提到的基本參考教材的基礎上，查閱了大量的國內外相關資料編寫出一本名為《中期天氣預報與短期氣候預測》的書籍。由于該書籍完全根據教學大綱的教學計劃的順序來編寫，教師和學生都能很快地在本書籍中定位出各章節地知識點，使得查閱起來更加方便快捷。同時，在每一章的結尾部分，都添加了一些附加材料的鏈接，通過閱讀或操作附加材料中的內容，同學們能夠在掌握了本章內容后，有一定的擴展和額外的思考。在新編的教材中，有許多類似的案例分析，使得同學們在閱讀教材時能夠從實際的現象和特征出發，深入地理解各章節所需掌握的知識點，并提高學習的自主性。

2.3 增設實踐課程

“中長期天氣預報”與“氣候學”、“天氣學原理”等課程在教學內容上不可避免的存在一些重復的章節，且后面提到的這些課程的教學重點在于對概念和原理的掌握，注重于傳授理論知識。為了區分不同課程的教學重點，對“中長期天氣預報”增加了4學時的實踐操作課程。其中前兩個學時的具體操作內容為利用Fortran語言建立預報數學模型，根據模型的可視化表現使學生直觀地理解中長期天氣預報的可行性和不確定性。后兩個學時則是一次案例分析，根據設計一組控制性實驗揭示青藏高原對中長期天氣預報的影響。開設這4個學時的實踐操作課程旨在提升學生的動手能力和自主學習能力，并通過實驗的方法使學生更加深刻地掌握該課程所需掌握的知識點。

2.4 修改考核方式

為了培養學生的綜合能力，修改了原有的以期末考試為中心的考核方式，實施多樣化的考核。期末考試的占比由原來的80%降至60%。增加了期中考試，占總成績的10%。另外，出勤率、平時作業以及實踐課程的實驗報告成績各占總成績的10%。這樣的考核方式以過程化考核為中心，使學生基礎知識掌握得更扎實，并增強了學生的動手實踐能力。

3 “中長期天氣預報”教學改革成效

通過對“中長期天氣預報”的教學大綱、教學計劃、教材以及考核方式等方面進行改革，增加了該門課程在教學過程中的整體性和邏輯性。學生普遍反映教改之后，課程章節之間的關系變得更加緊密有邏輯，內容變得容易掌握，且不再存在與其他的專業課程章節大量重復的問題。由于實踐課程的增設，使得該課程與開設的其他專業課相比更具特色。通過理論聯系實際的教學方式，學生對該門課程“很感興趣”的比例由48%提升至76%，認為老師授課表現優秀的比例由72%提升至88%。高達85%的學生表示該課程很好得提升了自己的實踐操作能力，教學不再是空洞的理論知識灌輸。此外，由于考核方式的修改，學生平均每周花在本門課程的額外學習時間由改革前的不到1小時增加到3小時以上，學生平時花在本門課的學時時間明顯增加，且僅有16%的學生表示期末考試前需要大量的時間用來復習，很好地改善了學生考前突擊的壞習慣。在期末考核難度基本不變的情況下，學生的平均成績由74分上升至79分。此外，教育工作者反映學生的出勤率、認真聽課人數、積極發言討論人數均有明顯增加。以上這些數據表明，“中長期天氣預報”的教學改革效果明顯，基本能夠達到該課程的教學目標。