大氣物理學課程思政的初步探索

蔡宏珂，陳權(quán)亮

（成都信息工程大學 大氣科學學院，四川 成都 610225）

2016年12月，習近平總書記在全國高校思想政治會議上指出：“要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面?！保?］這為21世紀高校思想政治工作指明了前進方向。2020年5月，教育部印發(fā)《高等學校課程思政建設指導綱要》中指出：“把思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)體系，全面推進高校課程思政建設。”［2］

當前，氣象事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展面臨新形勢、新挑戰(zhàn)，而實現(xiàn)監(jiān)測精密、預報精準、服務精細，推進氣象現(xiàn)代化、保障國家重大戰(zhàn)略，歸根結(jié)底要靠高質(zhì)量氣象人才。通過大氣物理學課程的學習，讓學生了解大氣科學在我國社會主義建設中的地位和作用，理解我國對大氣的研究與發(fā)達國家的差異，培養(yǎng)學生對全球環(huán)境問題的責任心，培養(yǎng)學生以科學為己任，運用學到的知識造福人類、保護環(huán)境，實現(xiàn)基于理學視角的愛國主義、革命傳統(tǒng)再教育和社會主義理想信念再加強。文章充分結(jié)合課程思政的內(nèi)容和專業(yè)教學的目標，深入發(fā)掘大氣物理學課程教學中的思政元素，通過啟發(fā)式教學和案例式教學，將思想政治教育內(nèi)容和專業(yè)知識技能教育內(nèi)容有機融合，對大氣物理學課程的思想政治教學進行初步探索，也為大氣科學其他專業(yè)課程的課程思政建設提供參考。

一、大氣物理學的特點和課程思政教學目標

大氣物理學是一門主要研究地球大氣現(xiàn)象與過程的物理機制和規(guī)律的課程，是大氣科學的重要分支，綜合應用力學、熱力學與統(tǒng)計物理學、電磁學、光學與量子力學等物理原理，結(jié)合地球大氣的自然特點，研究大氣中流體運動、光現(xiàn)象、電現(xiàn)象、聲現(xiàn)象、相變過程及光輻射過程等，并由此產(chǎn)生了大氣熱力學、大氣動力學、云霧降水物理學、大氣電學、大氣輻射與光學、大氣聲學、大氣信號與遙感物理學等基本分支。如果按大氣層次的特點來劃分，則大氣物理學又可分為邊界層大氣物理學、對流層大氣物理學和中層大氣物理學。大氣物理學既是大氣科學中的基礎學科，又是應用物理學的分支。作為大氣科學的基礎學科，通過對大氣特征參數(shù)的系統(tǒng)、連續(xù)的探測和對大氣現(xiàn)象物理本質(zhì)的揭示與深入認識，不斷提高天氣預報、環(huán)境與氣候變化預測、航空氣象保證、人工影響天氣的水平，為人類社會的進步和發(fā)展服務［3-4］。

大氣物理學課程的學習，能夠使學生掌握大氣的成分及結(jié)構(gòu)、聲光電現(xiàn)象、熱力學特性、運動特征和海氣相互作用等大氣科學中的一些基本概念，以及其中發(fā)生的物理化學現(xiàn)象。通過講授大氣物理的基礎知識，以及一些基于基礎知識的應用和全球關(guān)心的環(huán)境問題，比如數(shù)值預報、衛(wèi)星和雷達探測資料的應用、臭氧層的破壞和溫室效應等，加深學生對整個地球系統(tǒng)的認識，增加學生對全球環(huán)境問題的重視，促使學生活用知識。

二、啟發(fā)式教學中思政元素的融入點

（一）新技術(shù)的不斷發(fā)展推動社會進步，引導學生為實現(xiàn)中華民族偉大復興而奮斗

我國氣象的發(fā)展相比于某些國家較晚，但是研究大氣的技術(shù)在不斷發(fā)展，如今氣象觀測技術(shù)位列世界前茅，我國科學家的智慧在大氣科學的發(fā)展歷史中產(chǎn)生過非常重要的作用，為全球氣象觀測研究做出了巨大貢獻。20世紀50年代，大型電子計算機的問世、空間技術(shù)的發(fā)展、激光、紅外和微波技術(shù)的產(chǎn)生都極大促進了大氣科學的發(fā)展，現(xiàn)如今已有很多科研機構(gòu)研制出先進的氣象觀測儀器，如中科院大氣所、武漢物理所和安徽光機所研制的激光雷達、風云衛(wèi)星等。大氣科學的研究方法除理論分析、實驗室實驗和數(shù)值模擬外，還需要對大氣進行局部或全球的觀測。

深地深空深海三極探測是體現(xiàn)國家綜合國力和創(chuàng)新能力的重要標志，開展并持續(xù)推進深地深空深海三極探測，對保障國家安全、促進科技進步、提升國家軟實力及提升國際影響力具有重要意義。基于不斷進步的技術(shù)，我國已對南極、北極和青藏高原進行了多次考察活動［5］。國家在對深地深空深海三極的探索投入巨大，對全球大氣科學的研究貢獻巨大。這部分思政元素能讓學生正確認識我國探測現(xiàn)狀，秉著學習與批判的精神去吸收國外先進技術(shù)，促進學生不斷努力進步、為實現(xiàn)中華民族偉大復興而奮斗［6-9］。

以“立足我國深空深海深地三極探索，服務人民生活”為目標，深入挖掘本課程中的思政元素，把課程教學目標相結(jié)合，將思想政治教學融入課程教學全過程，在專業(yè)知識傳授中融入價值觀，介紹國家對大氣科考研究的大力支持，激發(fā)學生強烈的民族榮譽感和民族自豪感，增強學生投身于大氣科學相關(guān)研究和工作報效祖國的責任感和使命感，樹立勇攀科研高峰的自信和追求。

（二）以史為鑒、以人為鑒，培育學生的愛國意識

天氣與人們的生活息息相關(guān)，能夠提前精確地預知天氣是中華民族從古至今不斷追求的事情。天氣預報是根據(jù)氣象觀（探）測資料，應用天氣學、動力學、統(tǒng)計學的原理和方法，對某區(qū)域或某地點未來一定時段的天氣狀況做出定性或定量的預測。準確地預報天氣一直是大氣科學研究的重要目標。目前，制作天氣預報主要采用天氣學預報方法、統(tǒng)計學預報方法和動力學預報方法等［10-12］。

我國氣象學家葉篤正不畏艱苦為國家崛起而奮斗，在國際上為中國氣象增添了靚麗的一筆。20世紀50年代至60年代，他致力于大氣長波理論、大氣運動的適應理論和大氣環(huán)流的突變理論，為中國贏得了國際學術(shù)聲譽；20世紀60年代至70年代，他開創(chuàng)了青藏高原氣象學，為中國的天氣預報和氣象預報奠定了基礎。這些都是當時國際氣象研究的前沿方向。正是憑著這些原創(chuàng)的科學成果，葉老和他的同事結(jié)束了中國千百年來“天有不測風云”的時代。中國科學院院士、氣候?qū)W專家李崇銀一直保持著百分百的激情和干勁，夜以繼日地學習鉆研，在熱帶氣象學、大氣低頻振蕩及其動力學和ENSO循環(huán)動力學等大氣科學前沿領域內(nèi)取得了系統(tǒng)的創(chuàng)新性成果，為推動熱帶氣象學及氣候動力學的發(fā)展做出了貢獻。他被特招入伍后，繼續(xù)用自己的畢生所學為軍隊服務，為國家奮斗。

（三）大國擔當，堅定“四個自信”

氣候變化是需要全人類共同應對的挑戰(zhàn)，關(guān)乎人類的共同命運。地球各圈層緊密結(jié)合，形成復雜而有機的自然系統(tǒng)，構(gòu)成適合于人類生存的環(huán)境，而人類活動也對其帶來影響，使其發(fā)生變化。有時產(chǎn)生的反作用會危害人體健康，破壞自然資源和生態(tài)平衡，以致影響人類的生存。目前，大氣污染造成的全球性的三大環(huán)境問題（酸雨、溫室效應和臭氧層破壞），有人將其稱為地球的三大環(huán)境危機，正嚴重威脅著人類安全，而環(huán)境危機實際上已變?yōu)槿祟惖纳嫖C［12-13］。

我國高度重視氣候變化和環(huán)境問題，積極參與到治理方案中。針對臭氧層破壞問題，我國簽署了《蒙特利爾議定書》；針對溫室效應問題，我國簽署了《京都議定書》，在2021年還發(fā)表了《中國應對氣候變化的政策與行動》白皮書。我國提出“雙碳”戰(zhàn)略目標，二氧化碳排放力爭于2030年達到峰值，努力爭取2060年實現(xiàn)碳中和，要實現(xiàn)這一目標，必須以科技創(chuàng)新為先導。這就為科技創(chuàng)新提供了廣闊的空間，廣大科技人員要乘勢而上、選準目標、奮力攻關(guān)。這無一不體現(xiàn)了大國擔當、大國責任。學生要緊跟時代的腳步、順應時代發(fā)展潮流。

三、案例式教學中的思政元素

（一）我國在“地球三極”探索中做出的科學貢獻

南極、北極和青藏高原（冷極）被稱為“地球三極”，是全球氣候和環(huán)境變化的關(guān)鍵區(qū)和敏感區(qū)，在全球氣候和環(huán)境變化研究中占有重要地位。以高登義研究員為代表的氣象人，在我國“地球三極”科學考察中做出了重大的科學貢獻［14］。兩極地區(qū)氣候寒冷，青藏高原氣候變化多端，環(huán)境惡劣條件艱苦，為了完成“地球三極”探索，科研人員艱苦奮斗，勇攀高峰，為科研奉獻的精神值得學生學習，這使學生不僅能夠在學習上堅持自己的信念，能吃苦，具備實干和鉆研精神，積極投身于大氣科學的相關(guān)研究，勇攀科研高峰，還能在生活中具有奉獻精神，不斷提升自己的品格。

全球變暖很明顯的表現(xiàn)就是南北極冰川融化和青藏高原積雪融化。北極和南極地區(qū)是地球最主要的冷源，“地球三極”冰凍圈的變化通過多種反饋機制影響區(qū)域及全球尺度的大氣和海洋環(huán)流，并造成近年來歐亞冬季低溫，我國夏季洪澇災害，澳大利亞南部夏季干旱等極端氣候事件。此外，21世紀以來，ENSO與“地球三極”氣候變率的聯(lián)系增強，促進了“地球三極”氣候變化之間的相互聯(lián)系。

青藏高原夏季是熱源，冬季是冷源。夏季青藏高原的抬升加熱作用，使得其上空大氣成為熱源，塑造了高原及其周邊地區(qū)獨特的氣候特征，極大地影響亞洲氣候的分布格局。近百年來，大氣中溫室氣體濃度持續(xù)增加，引起全球氣溫升高，研究表明，隨著大氣中二氧化碳濃度的增加，夏季青藏高原熱源將會增強，青藏高原作為全球變暖反應最明顯的地區(qū)，同時也是未來全球氣候變化影響不確定性最大的地區(qū)。

全球變暖是人類共同面臨的問題，《中國應對氣候變化的政策與行動》白皮書中提及的“碳達峰”“碳中和”等概念展現(xiàn)出我國緩解全球變暖速度的決心。全球變暖下的氣候異常就像一個需要盡最大努力避免開啟的“潘多拉魔盒”，氣候變化問題是全人類面臨的嚴峻的、現(xiàn)實的挑戰(zhàn)，需要各國通力合作，攜手應對。積極參加應對全球氣候變化的峰會，融會貫通各國應對氣候變化與污染治理的措施，交流互通，共同將我們賴以生存的地球家園建設成清潔、美麗、和諧、欣欣向榮的世界。

（二）“雙碳”目標是我國在21世紀長期溫室氣體低排放發(fā)展戰(zhàn)略

“雙碳”即為“碳達峰”和“碳中和”的簡稱，2021年“雙碳”政策被寫入政府工作報告，我國在應對氣候變化面前一直秉持著積極、認真的態(tài)度，展現(xiàn)了大國風范，“雙碳”政策的頒布和實施不僅利于中國人民，還有利于全世界全人類。長期以來，我國已成為世界上最大的能源生產(chǎn)國和消費國，如今能源需求大，但能源供給方式較為單一，主要以煤炭、石油、電力為主，而化石燃料的燃燒會產(chǎn)生很多水汽、二氧化碳、VOC等有害氣體和BC等氣溶膠粒子。水汽和二氧化碳是主要的溫室氣體。VOC即揮發(fā)性有機物，是O3和PM2.5的重要前體物，能造成光化學煙霧、霧霾天氣次數(shù)增加，直接和間接危害人體健康。BC即黑碳氣溶膠，它在可見光到紅外的波長范圍內(nèi)對太陽短波輻射有強烈的吸收作用，研究表明減少黑碳和有機碳的排放比減少二氧化碳的排放更能減慢全球變暖；黑碳氣溶膠還具有吸附性，表面吸附其他污染物，可以通過呼吸作用進入人體，從而危害人體健康。

所以實現(xiàn)“雙碳”目標，改善生態(tài)環(huán)境，促進經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型、實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善由量變到質(zhì)變刻不容緩。大氣科學專業(yè)的學生應以專業(yè)知識促進生態(tài)環(huán)境改善，報效國家，為人民服務。新思想引領新時代，新使命開啟新征程。讓我們更加緊密團結(jié)在以習近平同志為核心的黨中央周圍，以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，不忘初心、牢記使命，銳意進取、勇于擔當，全面加強生態(tài)環(huán)境保護，堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)，為實現(xiàn)中華民族偉大復興的中國夢不懈奮斗。

四、教學方式改革

（一）網(wǎng)絡資源利用

隨著科技的不斷發(fā)展，大氣物理的課程教學也應該與時俱進，教師的授課方式不應局限于傳統(tǒng)的PPT教學，可以利用網(wǎng)絡資源，讓學生在課堂上學習后有效地利用網(wǎng)絡資源鞏固知識，查找自己感興趣的方面。教師可以根據(jù)時政、本專業(yè)發(fā)展的大趨勢、大熱點布置一些匯報作業(yè)，鍛煉學生查閱資料、語言表達的能力，而且學生匯報的方式也可以不同。教師根據(jù)匯報內(nèi)容容量和難度、語言表達、匯報形式、聽眾思維活躍、匯報流暢度、匯報內(nèi)容邏輯清晰、是否在規(guī)定時間內(nèi)完成、團隊合作等方面對學生的匯報進行評估。

（二）拓展評價機制的廣度深度

2020年10月，中共中央 國務院印發(fā)《深化新時代教育評價改革總體方案》要求：“堅決克服唯分數(shù)、唯升學、唯文憑、唯論文、唯帽子的頑瘴痼疾，提高教育治理能力和水平，加快推進教育現(xiàn)代化、建設教育強國、辦好人民滿意的教育?！保?5］所以在對課程成績進行評價的時候不能只是依靠于期中考試、期末考試和平時作業(yè)的分數(shù)，還需要加上對課程思政的理解程度，以及課程匯報，對學生進行綜合評價，讓學生德智體美勞都能得到發(fā)展。

結(jié)語

文章以大氣物理學課程為例，分析了該課程的特點和知識體系，將思想政治教育內(nèi)容有機結(jié)合其中，實現(xiàn)潤物細無聲，培養(yǎng)學生的專業(yè)素養(yǎng)，價值理念和精神追求。然而，在課程思政過程中尚有兩個方面需要加強。一是培養(yǎng)方案和教學大綱的修訂。將思政元素融入培養(yǎng)方案和教學大綱當中，從教學計劃、教學實踐及考核方式等方面優(yōu)化教學大綱。二是評價體制。目前課程思政評價的主觀性較強，只有建立一套完善且科學合理的評價機制，才能把課程思政實施后的具體成果反映出來。