“動力氣象學”課程教學改革創新研究

楊澤粟

[摘 要] “動力氣象學”是大氣科學中的一門基礎性學科，其課程中包含大量基礎性知識理論，且過于空洞抽象，對物理學原理、數學方法的應用較多，所以學習難度較大。因此，其課堂教學方式方法就成為影響學生最終學習成效的關鍵。當前國內“動力氣象學”課程教學存在諸多問題，難以達到新時期大氣科學人才培養目標。對此，文章從“動力氣象學”課程的基本內容和特點出發，分析了教學現狀以及其教學改革的必要性與可行性，進而針對其教學改革創新提出了具體路徑。

[關鍵詞] 動力氣象學;教學改革;大氣科學;翻轉課堂

一、引言

動力氣象學是專門運用物理學原理來針對大氣運動的動力、熱力過程及其相互關系進行研究的一門學科，同時也是整個大氣學科教育中的一門重要課程。作為大氣科學的一個分支，動力氣象學有其特殊的研究領域，同時與大氣科學其他研究領域緊密關聯。在大氣科學、應用氣象學等專業的教學體系中，“動力氣象學”通常被作為一項基礎性課程來定位，許多其他學科的學習都是建立在“動力氣象學”課程基礎之上的，由此可見其在相關專業領域的重要地位。但對于大多數剛接觸大氣科學的學生而言，“動力氣象學”課程又具有一定的難度，其中許多知識理論都較為抽象，不易理解，所以教學中對教師的教學能力就提出較高要求。然而從當前各院?！皠恿庀髮W”課程的教學現狀看，其教學效果卻并不如意，嚴重影響國家大氣科學專業人才的培養與輸出。因此，在當前大力推進素質教育、強化人才興國的背景下，加強“動力氣象學”課程教學改革的研究，推動其教學的不斷完善優化，就成為相關專業領域必須要給予高度重視的問題。

二、“動力氣象學”課程概述

“動力氣象學”是國內氣象院校大氣科學、應用氣象學等專業中的一門必修課程，同時也是教育部大氣科學類專業教學指導委員會制定的大氣科學專業“5+1”課程。該課程的教育核心在于利用物理學相關原理和數學方法來對大氣中尺度運動的基本規律、相應動力與熱力過程及其相互關系進行揭示，從而使學生能夠初步掌握大氣環流、天氣系統及其他大氣運動演變規律。在大氣科學的整體課程設計框架中，“動力氣象學”屬于一門基礎性課程，后續“數值天氣預報”“高等大氣動力學”等課程都是以“動力氣象學”為基礎的，所以其在大氣科學專業教育中占據著重要地位。

“動力氣象學”雖然是一門基礎性課程，但卻同樣十分深奧。從整體上看，該課程具有三方面特點。首先，“動力氣象學”課程所涉及內容較多，如地球大氣的基本性質、運動方程組、平衡運動、邊界層理論、大氣能量學、大氣波動理論、地轉適應理論、不穩定理論等都是該課程中學生需要學習和掌握的。其次，“動力氣象學”課程中擁有較多物理概念和公式推導。這是因為動力氣象學本身就是以物理學原理和數學方法來進行研究的，所以其中許多理論都是由物理理論和數學方法推導而出的，這就導致其課程中擁有許多相關物理概念與數學推導公式[1]。最后，“動力氣象學”課程內容具有較強基礎性，這不但體現在課程本身是許多后續課程學習的基礎，更體現在課程中許多內容都對學生前置知識如“流體力學”“大氣物理學”“高等數學”等的掌握程度有較高要求，學生必須具備扎實的前置課程基礎才能學好此項課程。由此可見，“動力氣象學”課程具有諸多學習難點，必須要通過科學的教學方法才能夠使學生真正學好并掌握這門課程的各種知識理論。

三、課程教學改革創新必要性與可行性

從當前“動力氣象學”的教學現狀可以看出，其教學工作已經影響到新時期高素質、綜合型大氣科學專業人才的培養，成為大氣研究領域的一塊短板。所以在當前素質教育發展的要求下，進行“動力氣象學”課程教學改革已經勢在必行。一方面，我國在大氣科學研究領域本身就與國外發達國家存在一定差距，如果不改革教學模式，這一差距將越拉越大。所以對其教學進行改革有助于提升我國“動力氣象學”課程教學與科研水平，培養出更多高素質大氣科學人才。另一方面，我國現階段環境問題的日益突出也需要有高素質大氣科學人才來通過科研創新加以解決，所以從國家角度講，其教學改革也是至關重要的。

作為一門具有較強專業性的課程，“動力氣象學”教學改革也是一項系統性工程，其中涉及眾多條件與要素。一直以來，“動力氣象學”課程教學改革都在嘗試與探索，但效果并不理想[2]。然而在今天，其教學改革的各項條件與要素可謂全部齊全。首先，從宏觀政策看，國家對于各學科教育教學改革都有明確要求，因此教學改革是國家硬性要求，勢在必行。尤其在當前教育競爭日益激烈的情況下，氣象類院校也只有通過教學改革才能夠提升自身競爭力，所以大環境上“動力氣象學”課程教學改革已經具備了良好條件。其次，從技術層面看，現代計算機技術、網絡信息技術的發展使得教育教學工作中擁有更強大的技術手段來創新教學形式，如當前的慕課、微課等就可以被用來進行教學模式的創新，改變現有“動力氣象學”課程教學形態，實現諸如翻轉課堂等全新教學模式。

四、課程教學改革創新的現實路徑

（一）樹立人本性教育觀念，調整教學側重點

教育教學工作的目標是育人，學生是教育的對象與核心主體，所以教育教學工作必須以學生為中心，這是當前素質教育人本性教育理念的核心要求。具體到“動力氣象學”課程教學中，其教育的科學理念應該是以學生為主，通過科研、實踐來全方位育人。從這一教學理念出發，氣象類院校必須全面樹立人本性教育觀念，意識到學生成長的重要性，在教學中將學生的素質能力培養作為重點，以素質能力培養帶動知識技能學習水平的提升，從而徹底轉變以往以知識技能為核心的教育思路。結合這一觀念要求，氣象類院校應將素質能力培養融入“動力氣象學”課程教學之中，以之來推動教育教學各方面工作的全面改革創新，從而形成與新時期人才培養相適應的全新教學模式。

（二）對課程知識進行重新整理規劃

在“動力氣象學”課程教學改革創新過程中要有的放矢。首先需要對其課程知識進行重新整理規劃，按照知識特點和難易程度對其進行科學區分，進而形成不同的知識分類，以為后續教學方式方法的選擇提供依據。例如可以將“動力氣象學”課程內容劃分成概念性基礎知識和理解性難點知識兩部分。其中概念性基礎知識不具有推理性、邏輯性，較容易理解，而理解性知識則需要教師通過各種教學方法的運用來讓學生能夠深刻理解。這種分類可以讓教師明確課程教學中的重點難點，進而將教學改革創新的更多精力放在重點難點上，如此就可以為教學改革找到側重點，提升其改革創新的針對性與有效性。

（三）加強教學方式方法的改革創新

在“動力氣象學”改革創新過程中，最主要的環節就是教學方式方法的改革，這是直接關系學生學習成效的一個環節，也是最需要教師挖空心思、大膽嘗試的一個環節。在方式方法的改革中，可以圍繞前期做好的課程知識分類采取針對性的改革策略。如在概念性基礎知識的教學中，由于其理解難度不大，對理解程度的要求也不高，所以實踐中仍可以采取教師講解的方式，或者將這部分基礎知識利用微課讓學生進行自主學習。而在理解性難點知識的教學中，則需要全面變革教學方法，綜合運用翻轉課堂、案例分析、專題研討等方式來改革教學形態，幫助學生加深理解，增強知識運用能力，進而提升教學成效。

1.翻轉課堂教學模式。翻轉課堂教學方式是基于現代計算機與網絡信息技術而誕生的一種全新教學方式，其強調教學的線上線下結合，在豐富教學形態的過程中發揮學生主體作用，提高學生學習主動性，實現教學的個性化。該教學方法在實際應用中需要按照以下的程序進行組織實施：首先，準備線上課程資源，發布學習任務。翻轉課堂教學的主要特點就在于將許多教學任務轉由學生進行自主學習，發揮學生主觀能動性，激發學生學習潛力。因此，實踐中教師必須針對“動力氣象學”課程的教學內容為學生準備好各種線上學習資源。教師可以利用當前國內所開發出的一些線上課程資源，如南京大學建設的國家線上精品課程“動力氣象學”就是一個很好的素材，且共享在中國大學慕課網上，可以提供給學生讓其在網上進行觀看學習[3]。其次，搜集學生學習信息，擬定教學方向。在學生自學過后，教師應在課堂授課之前對學生自學的相關信息進行收集，通過課前學習任務的完成情況以及學生自學過程中所反映的一些問題來擬定課堂教學的重點，以提高課堂教學針對性。再次，課堂上提供教學輔導，組織互動討論。由于通過課前線上自學學生已經對“動力氣象學”相關知識理論形成初步認知，并形成一定理解，所以課堂教學中教師就可以結合收集到的學生課前學習信息與反映的問題在課堂上對學生掌握不到位、存在疑問的知識點進行針對性講解，如此就極大提升了課堂的教學效率，也能夠達到更好教學成效。同時，教師還可以選取一些重點難點和理解性要求較高的問題在課堂上組織學生進行互動討論，讓學生結合所學發表自己的意見看法，從而使知識點的理解掌握程度進一步加深。最后，做好知識總結梳理與升華。在一個單元的課程學習完成后，教師還應該帶領學生再一次對其中的知識點進行梳理總結，構建知識框架體系。此時可以采用思維導圖的模式，引導學生自主提煉知識點及其相互關系，形成思維導圖，如此就可以使課程知識的學習進一步升華。

2.案例分析教學法?！皠恿庀髮W”課程中許多知識理論都較為抽象，且這些知識理論還需要最終落實到實踐應用中，所以為降低知識理解難度，并增強學生的知識運用能力，教學改革中就可以采取案例分析的方法，將理論知識與實際案例相結合，在案例分析中深化知識理解，增強知識運用。例如在教學中教師可以將暴雨、寒潮、季風、高空波狀云系等理論聯系實際的案例提供給學生，然后帶領學生運用課程中的知識理論對這些案例進行分析，讓學生掌握案例分析的基本思路和技巧。在進行過一段時間的案例分析訓練后，教師就可以將案例分析完全交由學生獨立進行，從而使學生能夠在獨立分析中不斷增強自身的知識運用能力、解決問題能力和創新創造能力。此外，該教學方法的應用還需要把握好兩個要點：一是課堂上教師所選的案例一定要盡可能以最新研究成果為主，如此可以保持“動力氣象學”教學的與時俱進，使學生對學術前沿能夠始終保持良好敏感性;二是教師應做好案例分析之后的評價與總結，針對學生分析中存在的問題予以糾正，存在的不足予以補充，從而使每一個案例的使用都能夠發揮出最大的教育價值[4]。

3.專題研討教學方式。專題研討是基于學生研究與創新能力培養的一種教學方式，其側重點在于通過各種研究型項目作業的布置，讓學生通過小組合作的方式來對項目作業的研究內容進行分析討論、調查研究，進而達到對學生綜合素質能力培養的目的。在專題研討教學中，教師應尊重學生的主體性，為學生設計不同的開放型研討課題，每個課題主題方向有差異，學生可以以組為單位選擇自己感興趣的課題進行研討。在該教學方法具體實施的過程中，可以按照以下程序開展：首先，教師提前將考核標準提供給學生，使學生明白專題研討的具體考查點，以讓學生能夠有針對性地在考查的能力方面進行積極發揮。專題研討的具體考查內容一般應包含研究思路、研究的正確性、論文寫作基本規范、論文行文邏輯、最新研究進展的調研情況、作業答辯以及組內評分等。其中組內評分主要是用以鼓勵小組內部成員之間相互評價，可以有效避免組內某些成員在專題研討過程中不勞而獲、坐享其成，從而影響考查的公平性，同時確保每一個學生都能夠在專題研討中得到鍛煉、獲得成長。其次，學生開始結合各自課題進行專題研討，期間教師應做好對每個小組研究情況的觀察和指導，及時幫助學生解決研究中遇到的困難，從而使學生的研究可以順利推進。最后，每個小組將自己專題研討作業的完成情況面向全班師生進行匯報，由教師對每個小組的研究成果結合上述考查內容進行評價與打分，并給出具體指導性意見。同時，班上其他學生也可以對其他小組的研究情況發表自己的意見看法，從而促進學生之間的相互學習、共同提升，使這一教學方法的教學作用得到最大化發揮，讓每個學生在“動力氣象學”課程上的研究能力、分析能力、實踐能力等都得到發展與提升。

（四）創新考核評價模式

現階段“動力氣象學”課程教學中所存在的問題中，學生考核評價模式的單一也是影響其教學成效的一大因素，所以教學改革創新中也必須將此項工作作為一個重點來抓。具體而言，教學改革創新中必須轉變傳統以終結性評價為主的考核方式，轉而形成一種由過程性評價、互相評價、自我評價、終結性評價共同組成的多元考核評價模式，從而最大程度上提升“動力氣象學”學習情況考核評價的科學性與公平客觀性。首先，過程性評價需要將學生在日常學習中每個階段的表現情況、知識掌握情況、能力發展情況等都作為考核內容，形成一個由出勤率、課堂表現、期中考試、平時作業、互動討論表現、實驗報告、期末考試等眾多考核要素共同組成的學業考核框架，為不同要素在學生評價總分中所占比例進行合理分配，從而使學生日常學習的每一種表現都能夠被準確客觀地反映出來。其次，要積極引入學生之間的互評，以小組合作學習作為評價基礎，以小組為單元由組內成員進行互評，從而發揮學生的評價權利，從學生角度去對每個學生的學習情況進行評價，以增加考核評價維度，進一步提升評價的科學性。最后，引入學生自評，讓每個學生都有對自己的學習情況進行總結、反思、調節、優化的機會和空間，從而使學生在自我評價中不斷提升自我認知、自我完善和自我調節的能力，為其今后學習工作中進行反思評價實現持續發展養成良好習慣。

五、結束語

綜上所述，隨著現代素質教育的發展和社會變革中對人才素質需求的變化，大氣科學領域的人才培養模式轉變已經成為必然趨勢，而其“動力氣象學”課程教學的改革創新也已經刻不容緩。對此，國內氣象類院校就需要結合當前“動力氣象學”課程教學的現存問題，積極從思想觀念、課程設計、教學方法以及考核評價層面著手，尋求改革創新思路，不斷調整優化教學模式，才能切實提升“動力氣象學”課程教學成效，為大氣科學領域培養出更多高素質綜合型人才。

參考文獻

[1]蘇秦.“動力氣象學”課程在線上線下混合式教學改革探索[J].云南大學學報（自然科學版），2020，42（S1）：33-37.

[2]張宇.基于UMU互動調查問卷的“動力氣象學”教學思考[J].當代教育實踐與教學研究，2020（12）：90-91.

[3]李揚，周欣，原淵，華維，宋敏紅，李明剛，袁亮.翻轉課堂在“動力氣象學”教學應用中的可行性分析[J].教育教學論壇，2019（42）：177-178.

[4]董麗娜.強化大學生關鍵能力培養的教學設計優化探索——以“動力氣象學”為例[J].教育教學論壇，2018（27）：58-60.