“中長期天氣預(yù)報”課程教學(xué)改革

（成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院 四川·成都 610225）

天氣預(yù)報是使用現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)對未來某一位置地球大氣層的狀態(tài)和特征進(jìn)行預(yù)測，主要是收集大量的數(shù)據(jù)（溫度、大氣壓強(qiáng)、濕度、風(fēng)向風(fēng)速等等），然后使用目前對大氣演變過程的認(rèn)識來預(yù)測未來大氣的變化趨勢。而在實際的天氣預(yù)報中，根據(jù)其預(yù)報期限（時間尺度）可分為短期天氣預(yù)報、中期天氣預(yù)報和長期天氣預(yù)報（又稱為氣候預(yù)報，這里一般指短期氣候預(yù)報）三類。我們?nèi)粘Ｉ钪姓務(wù)摰奶鞖忸A(yù)報多為短期天氣預(yù)報，也是與我們最息息相關(guān)的一類天氣預(yù)報。而對于中長期天氣預(yù)報而言，雖然沒有無時無刻被大眾所關(guān)注，但同樣有十分重要的研究意義。在國計民生方面，比如農(nóng)業(yè)、水利、環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)等許多學(xué)科和行業(yè)需要中長期天氣預(yù)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(tài)環(huán)境變化、甚至生物大滅絕等，中長期天氣預(yù)報起到至關(guān)重要的作用。在氣象院校的教學(xué)過程中，“中長期天氣預(yù)報”又稱為“中期天氣預(yù)報與短期氣候預(yù)測”，是大氣科學(xué)專業(yè)的必修專業(yè)課程之一。通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握長中短期天氣預(yù)報的區(qū)別、中期天氣特征及預(yù)報方法、長期天氣特征、影響因素及預(yù)報方法等。與氣象院校開設(shè)的其他專業(yè)必修課相比，教學(xué)工作者對于中長期天氣預(yù)報的教學(xué)研究較少。因此，本文研究了最近幾年在中長期天氣預(yù)報的教學(xué)過程中所發(fā)現(xiàn)的問題并在原有的課程體系中開展教學(xué)改革，以提高教育工作者的教學(xué)效率、提升學(xué)生們的專業(yè)素養(yǎng)。

1 “中長期天氣預(yù)報”在教學(xué)中存在的問題

“中長期天氣預(yù)報”的主要教學(xué)內(nèi)容包括中長期天氣過特征及影響因素、中期數(shù)值天氣預(yù)報及釋用技術(shù)和短期氣候預(yù)測方法等，教學(xué)內(nèi)容十分豐富。學(xué)生普遍反映本門課程的知識點(diǎn)瑣碎不系統(tǒng)，學(xué)習(xí)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(nèi)開設(shè)大氣科學(xué)專業(yè)的高校較少，對于“中長期天氣預(yù)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(jié)與本門課程的教學(xué)內(nèi)容相對應(yīng)，且出版時間較為久遠(yuǎn)，已不適用于當(dāng)前教學(xué)。同時，由于參考的教材內(nèi)容陳舊且繁雜，學(xué)生很難高效、系統(tǒng)地將所學(xué)知識進(jìn)行整合，學(xué)習(xí)效率低下。

1.2 教學(xué)體系不合理

在“中長期天氣預(yù)報”的教學(xué)過程中，教學(xué)體系不合理導(dǎo)致學(xué)生覺得課程知識點(diǎn)瑣碎不系統(tǒng)。比如，在中長期天氣過程的特征這一章節(jié)的教學(xué)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(xì)介紹產(chǎn)生這種特征的具體原因及其內(nèi)在的聯(lián)系。而是將這一部分內(nèi)容放在了之后的章節(jié)進(jìn)行教學(xué)，導(dǎo)致整個教學(xué)過程缺乏邏輯性。同時，長期天氣預(yù)報的影響因素被分為了大氣環(huán)流變化、海氣相互作用、陸氣相互作用這三個章節(jié)進(jìn)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(dǎo)致教學(xué)缺乏整體性。這樣的教學(xué)體系造成學(xué)生不能整體地梳理所學(xué)知識點(diǎn)，對中長期天氣預(yù)報的一些基本概念模糊不清，很難將所學(xué)的知識運(yùn)用在實際的研究和業(yè)務(wù)中。

表1：常用“中長期天氣預(yù)報”參考教材

1.3 教學(xué)內(nèi)容與其他課程重疊較多

通常“中長期天氣預(yù)報”這門課程的開設(shè)時間在“天氣學(xué)原理”、“天氣學(xué)分析”、“氣候?qū)W”等課程之后。在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與以上提到的幾門課程內(nèi)容重復(fù)較多。比如，在海氣相互作用、陸氣相互作用、季風(fēng)等章節(jié)在氣候?qū)W這門課程中也均有涉及，且教學(xué)的側(cè)重點(diǎn)都是從理論的角度出發(fā)揭示氣候特征，對于實踐的教學(xué)較少。導(dǎo)致在教學(xué)上該課程與其他課程的界限不夠明顯，增加了教學(xué)工作者的備課難度。同時，也不能如原定的教學(xué)任務(wù)那樣高效地提升學(xué)生解決實際問題的能力。

2 “中長期天氣預(yù)報”教學(xué)改革措施

2.1 修改教學(xué)大綱

對于在教學(xué)過程中所出現(xiàn)的一系列問題，我們根據(jù)計劃達(dá)到的教學(xué)目的，對原有的教學(xué)計劃及大綱進(jìn)行了較大修改。由于本門課程與氣候?qū)W等課程的重復(fù)性和延續(xù)性，減少了對背景知識的介紹與補(bǔ)充，將緒論的學(xué)時由4學(xué)時降至2學(xué)時。將大氣環(huán)流變化、海氣相互作用和陸氣相互作用這三個章節(jié)合并為長期天氣預(yù)報的影響因素這一個章節(jié)，使得教學(xué)過程更有邏輯，以幫助學(xué)生有條理地梳理本門課程地知識點(diǎn)。并且在長期天氣預(yù)報的影響因素這一章節(jié)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(xué)性和現(xiàn)實性。最后，在課堂教學(xué)任務(wù)完成后，增加了4學(xué)時的實踐課，以提高學(xué)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(jù)所修改的教學(xué)大綱及在授課過程中所遇到的實際問題和學(xué)生的反饋，在表1所提到的基本參考教材的基礎(chǔ)上，查閱了大量的國內(nèi)外相關(guān)資料編寫出一本名為《中期天氣預(yù)報與短期氣候預(yù)測》的書籍。由于該書籍完全根據(jù)教學(xué)大綱的教學(xué)計劃的順序來編寫，教師和學(xué)生都能很快地在本書籍中定位出各章節(jié)地知識點(diǎn)，使得查閱起來更加方便快捷。同時，在每一章的結(jié)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(nèi)容，同學(xué)們能夠在掌握了本章內(nèi)容后，有一定的擴(kuò)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(xué)們在閱讀教材時能夠從實際的現(xiàn)象和特征出發(fā)，深入地理解各章節(jié)所需掌握的知識點(diǎn)，并提高學(xué)習(xí)的自主性。

2.3 增設(shè)實踐課程

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

2.4 修改考核方式

為了培養(yǎng)學(xué)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(yè)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(xué)生基礎(chǔ)知識掌握得更扎實，并增強(qiáng)了學(xué)生的動手實踐能力。

3 “中長期天氣預(yù)報”教學(xué)改革成效

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