涉海專業大氣科學概論的教學實踐與探索

劉洪生　黃宏　林軍

摘要：大氣科學概論是我校海洋科學、海洋技術、海洋漁業與技術等涉海專業本科學生開設的專業基礎課之一。本文基于涉海專業學生，介紹了此課程的必要性，并從教學目標、教材選用與內容甄選，以及主要教學方法等方面闡述了該課程在實際教學中的一些有益探索與改革措施。

關鍵詞：大氣科學概論；涉海專業；教學探索

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）44-0134-02

大氣科學是地球科學的一個重要組成部分，主要研究大氣圈的組成與結構、物理現象、化學反應、運動規律，以及如何運用這些規律為人類服務，是一門多學科相互滲透與交叉的綜合性課程[1]。當前社會的可持續發展戰略、大氣污染控制及海洋防災減災等重大問題，都與大氣科學息息相關，因此大氣科學概論既是大氣科學各專業的基礎課，也是各涉海專業的必修課之一。筆者基于多年講授大氣科學概論的教學經驗，分析探討了教學中實際的問題，以期強化該課程的教學效果。

一、涉海專業開設大氣科學概論課程的必要性

大氣科學是一門多學科交叉的綜合性課程，涉及物理、化學、流體力學、數學等多個學科。近年來，隨著溫室效應、全球變暖，極端災害天氣及氣候事件多發，如何應對氣候變化的需求越來越迫切。隨著科技的發展，大氣科學的內容也不斷更新與完善，社會服務功能不斷增強。課程的開設不僅讓學生了解大氣組成概況、大氣輻射和熱力學、大氣環流、雷暴與龍卷風、熱帶氣旋等動力學基本概念和理論，掌握大氣現象及成因、天氣分析與預報方法，還要求學生能看懂天氣預報，并能運用大氣科學知識對這些自然現象進行解釋。隨著海洋開發戰略的實施及世界航運的發展，海上船舶事故時有發生。很多事故固然是惡劣天氣及海況造成的，但因為海上作業或者船舶操作人員缺乏大氣科學或者氣象學知識造成的事故也占一定的數量[2]。海洋開發及海上捕撈等作業人員如果掌握了一定的大氣科學和氣象學的理論知識，可以根據自己的實際需要收集和應用各類氣象信息，避免一些事故的發生，從而更好地保障生產、生活安全。因此對涉海專業大學生開設大氣科學概論，培養學生對天氣及海況的觀測與預報能力，以及對海洋風暴潮的環境預警意識具有十分重要的意義。

二、基于專業培養目標，甄選教材與教學內容，構建科學的課程體系

在教材的選取上，最初選用的是南京大學出版社出版，徐玉貌等編著的《大氣科學概論》。隨著社會發展與改革開放的深入，以及高校雙語教學與全英文課程項目的實施，2016年開始選用經典原版英文教材THE ATMOSPHERE AN INTRODUCTION TO METEOROLOGY（12th edition），Pearson Education，Inc.。該教材具有彩色插圖多、內容深入淺出、便于學生掌握和理解等優點，如果教學中再適當增補一些關于我國天氣系統的內容，即可取得更好的教學效果。在教學內容的選擇上，本課程采用分模塊教學，共分為五個模塊：大氣概況、大氣熱力過程、大氣動力過程、天氣與氣候、大氣化學。大氣概況模塊主要包括大氣組成結構、狀態方程、垂直結構及氣象因素等；大氣熱力學過程模塊包括輻射及其定律、太陽輻射、地球輻射、能量差額及能量平衡、溫度與非絕熱過程、絕熱過程與穩定度等；大氣動力過程模塊包括大氣運動方程、自由大氣及邊界層平衡運動、大氣環流等；天氣與氣候模塊包括云、霧、降水及人工影響天氣、天氣系統、天氣圖與天氣預報、氣候等；大氣化學模塊主要介紹大氣污染與化學。該課程理論教學32學時，大氣觀測及海洋水文氣象調查實踐2周。在課程講授中，根據專業的不同，對教學內容進行構建與取舍，并注重結合科研動態與新技術及實際應用。

三、采用多種教學方法，活躍課堂氣氛，提高學習效果

大氣科學概論的內容相對繁雜而且枯燥，概念多、公式多，有些內容又十分抽象，因此科學有效的教學方法顯得尤為重要。在傳統的課堂講授基礎上，輔以啟發式教學、案例教學、課堂討論及影視頻觀看等，增強教學效果。講到大氣動力模塊時，以歷史上的臺風災害事件作為案例。比如以中國氣象史上最強臺風之稱的桑美（Saomai）為例，當時中心瞬間最大風力達到19級，橫掃福建、浙江、江西和湖南四省，造成溫州地區81人死亡、11人失蹤，帶來經濟損失高達49.7億元。這樣同學們的注意力瞬間被吸引到課堂上，然后順勢引導學生去思考：桑美臺風到底是什么天氣特征？如何形成的呢？進而引出了臺風的概念，了解臺風是怎么形成、發展以及影響臺風移動路徑的因素，預測熱帶云團或氣旋登陸地點及可能的路徑難點在哪里。為了課程的趣味性，可以給學生講講關于臺風的命名小趣聞、臺風名字的采納與廢除規則，活躍課堂氣氛，提高學生學習的積極性和探索相關天氣特征的熱情。講解最后一個大氣化學模塊，可以與學生一起回憶2013年初，席卷我國國土面積的1/4、影響人口約6億的嚴重霧霾事件，上有天堂下有蘇杭的杭州城也沒有幸免，當時的斷橋也呈現出了霧中看花的景象。通過大氣化學模塊的講授，讓學生回答什么是霧霾，顆粒物來源有哪些，如何防治，在全球變暖的氣候條件下，節能減排、低碳生活的重要意義，引導學生樹立可持續發展理念及環境保護的社會責任感。另外在教學過程中也特別注意培養學生的個性及創新意識，通過課前提問、課堂討論、課后作業等方式，引導學生及時復習或預習課程內容，提高學生的學習效果。由于是原版教材，選擇理論性不太強的章節，讓學生分組進行翻譯，并做成PPT在課堂上進行講解，增加學生對課堂的參與度。為了更好地讓學生自主檢驗學習的效果，課程設置了網上在線測試題庫，任何一個選課的同學都可以登錄進去測試，教師后臺可以檢查歸檔學生學習的狀況。另外在不影響教學進度的情況下，還會安排一些有關的視頻資料，如《龍卷風》《海嘯》《北極光》等，讓學生更為直觀地感受這些天氣特征，提高教學過程的生動性。

四、優化考核方式，科學合理評價教學效果

作業與考試是鞏固教學內容和檢驗教學效果的必要手段。對教學中的基本概念與基本理論，通過課堂提問與課后作業的形式加強鞏固。改變期末一次性考試決定成績的形式，把學習出勤、平時作業、課堂討論和期中測驗都納入課程成績考核，占總成績的30%，期末課程考試占總成績的70%。另外期末考題共分為六類：填空、單項選擇、判斷正誤、名詞解釋、簡述及計算題，各類題型之間可互相轉化。題庫包含各類考題約400道，基本滿足對課程教學內容和目標的考核要求。通過考試，可以檢驗學生對所學內容的掌握程度，也可以反映教師在教學過程中存在的若干問題。另外，試卷分析與課程教學達成度情況，也為下一學年該課程的教學改進提供了基礎與方向。

五、小結

大氣科學概論課程已經在我校的涉海類專業連續開設多年，在涉海專業人才培養工作中起到了重要作用。學生們在遠洋漁業出海實習中，對氣象觀測及預報表現出了較好的技能水平，個別學生畢業后直接去了氣象局、大氣監測站等單位就業。隨著異常氣候事件頻發，尤其是海嘯、臺風等海洋災難給人類帶來的嚴重負面影響，對涉海專業學生的大氣科學知識提出了更高的要求，我們會結合社會熱點問題不斷調整教學內容，適時補充大氣科學學科最新的研究進展，改進教學方式，更好地滿足涉海專業人才對大氣科學知識與理論的需求。

參考文獻：

[1]毛毛，張小林.《大氣科學概論》課程教學改革探討[J].考試周刊，2016，73：7-8.

[2]白春江，解國強，王輝，簡俊.“航海氣象學與海洋學”課程內容與實際應用的調查分析[J].青島遠洋船員職業學院學報，2016，37（3）：37-40.

Abstract：Introduction to Atmospheric Science is an important basic course for the undergraduate students of marine science，marine technology，marine fisheries science and technology，and other marine-related majors. This article presents the necessity of this course for marine-related majors. Some useful exploration and reform measures on instructional objectives，selection of teaching texts and contents and the principal teaching methods of the course are provided.

Key words：introduction to atmospheric science；marine-related majors；practice teaching