2018大气科学概论课程教学改革实践探讨

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大气科学概论课程教学改革实践探讨
大气对于地球以及生活在地球上的动植物而言，其重要性无可置疑。想象一下没有大气层的地球吧。地球表面起伏不平，被流星撞击得坑坑洼洼。紫外线和太阳耀斑粒子流肆意撞击着地表，生命无法存在。昼夜温差以及赤道和极地间温差巨大得惊人。这一荒芜的行星与我们的绿色地球家园之间的天渊之别就源于大气层的存在。大气科学就是研究大气的各种现象及其演变规律，以及如何利用这些规律为人类服务的一门学科。它的研究对象是气候系统五大圈层，即覆盖整个地球的大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈，研究它们相互作用的物理和化学过程。当今世界面临的防灾减灾、可持续发展、环境保护、资源开发等一系列重大问题，无不与大气科学密切相关，大气科学的重要性更加日益凸显。因此，南京信息工程大学于2008年向所有大学生开设大气科学概论课程，将大气科学知识作为素质教育的内容之一，并在2010年组织大气科学相关学院的部分教授和专家，在中国气象局和南京信息工程大学局校共建项目的支持下，编写了《大气科学概论》教材。
　　1 明确教学目标
　　许多学生对大气科学的认识片面，将它等同于天气预报，没有认识到学习大气科学的真正价值。大气科学概论课程力图改变同学们认识上的误区。大气科学不仅仅是天气预报，它旨在全面地了解气候系统五大圈层共同作用、协同发展的基本原理，要综合气象学、大气物理、大气探测和应用气象学的基础知识，使所有大学生树立科学的自然观、辩证观和可持续发展观。
　　大气科学是一门典型的交叉学科。它不仅涉及到物理、化学、流体力学、数学等学科，还与地球科学、社会科学、生态科学等方面有着密不可分的关系。随着全球变暖，极端灾害天气和气候频发，减缓和应对气候变化的需求更加迫切，大气科学的内容也不断丰富和发展，社会功能不断加强。大气科学概论课程的开设，将一些最新的大气科学知识和进展引入课堂，使学生了解近代大气科学取得的巨大成就及未来发展的热点问题，能有效地扩充学生的知识面。学生们不但能够看懂天气预报，还可以运用大气科学知识对社会中发生的自然现象进行解释。例如，2013年袭击菲律宾、造成该地6009人死亡（截至2014年1月7日）的超强台风海燕，它究竟是什么天气系统？通过本课程的介绍同学们知道了什么是台风，它如何生成、发展，影响它移动路径的因子有哪些，预报热带气旋登陆和路径的难点是什么。2013年雾霾污染涉及了中国四分之一的国土面积，影响人口约6亿。那么这一现象是如何造成的？通过本课程的介绍，学生们知道了什么是雾霾，它的颗粒物来源有哪些，应该如何防治，应该如何保护环境，在全球变暖的大环境下该如何减排限排。从而激发学生们爱护地球、保护环境的意识，树立正确的自然观和价值观。
　　2 教材选择
　　教材选用何金海、郭品文、银燕和申双和主编的《大气科学概论》（气象出版社，2012年5月）。中国气象局1992年确定气象事业为探测、预报预测、应用服务三大块结构。因此该教材由基础篇、探测篇、预报篇、应用篇四大部分组成。第1章为概述，基础篇（第2-5章）介绍大气成分与结构、大气现象、大气系统的能力收支与平衡、大气运动的规律与特征。探测篇（第6-9章）介绍常规气象观测、天气雷达、气象卫星原理及其应用、大气探测新技术。预报篇（第10-15章）介绍气旋与反气旋、气团和锋、天气预报的基本方法和技术、季风与中国雨带、厄尔尼诺和南方涛动、气候变化。应用篇（第16-20章）介绍农业气象、气象能源、交通气象、健康气象、气象减灾防灾。这本教材不仅能适应大气科学教学的需要，而且对从事气象行业工作者和其他大气科学爱好者也有参考价值。
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　　3 教学内容精选
　　课程的学时有限，对于不同专业的学生分别设置为16学时和32学时。在有限的学时内，如果内容面面俱到，学生会感觉庞杂，难以形成系统。如果内容过难，对于文科、工科的同学而言学习起来过于吃力，也会失去兴趣。因此，本课程的教学内容设置的原则是在涵盖大气科学概论课程主体内容的基础上，尽可能多地引入大气科学研究的重大进展，并将气象灾害、资源短缺、环境恶化等社会热点问题、重大环境问题结合起来，系统讲述。
　　4 改革教学方法
　　为了培养学生的思维能力和动手能力，应适当调整教学手段和方法，高质量地完成教学任务并取得良好的教学效果。一方面，充分利用现代教学手段，采用大量生动的图片、短片视频等素材内容，以图文音画并茂的高质量课件吸引学生的注意力，调动他们学习的积极性，提高学习兴趣。另一方面，讲课时注意引导启发。以气象灾害、环境恶化等社会热点问题入手，抛出问题，启发同学们思考，通过实例深入浅出地讲解难点、重点问题。如果课时允许，可以安排一次讨论课，学生们以小组为单位，结合课本选取感兴趣的话题，效果很好。
　　5 总结和讨论
　　针对所有大学生开设的大气科学概论课程，通过上述一系列的教学实践和教学方式的改革，使得大学生对于大气科学知识有了一定的了解，也初步建立了爱护地球、保护环境的良好意识，形成了正确的环境观和价值观，基本上取得了预期的教学目的和效果，2008年，大气科学概论第一年向所有大学生讲授，3000多名学生都取得了良好以上的成绩。然而，大气科学概论课程的教学和实践还存在有待探讨改进的空间。作为一门面向所有大学生开设的课程，如何在不过多涉及数学、物理公式的基础上清楚地阐明大气科学基本概念，如何将最基本的科普知识与大气科学的最新进展相结合，如何将趣味性与科学性相结合，如何将书本知识与实践动手能力和素质教育相结合，是本课程的难点，也是决定课程教学效果良好与否的关键所在。因此，要培养高素质创新性人才，还需要积极进行课程教学与实践的改革，在教学实践过程中不断摸索，结合社会热点问题不断调整教学内容，随时补充大气科学学科最新的研究进展，寻找最适当的教学方式。