“雷達氣象學”線上線下混合式教學初探

張樹欽 薛宇峰 唐若瑩 徐峰

摘要線上線下混合式“金課”是教育部重點建設的五大“金課”之一。“雷達氣象學”是大氣科學和應用氣象學專業的核心專業課程。針對“雷達氣象學”教學方式單一和理論教學枯燥等問題，通過線上線下混合式教學，引入線上精品課程，豐富教學內容，拓展知識范圍；線上構建引導式教學，提高學生的自主學習意識，線下用翻轉課堂、案例式、啟發式和討論式等多種教學方法，以學生為中心，提升學習動力，實現線上和線下教學方式的優勢互補，并依據課程內容融入思政元素，推動教學方式改革。實踐教學、科研教學和專家前沿講座是未來“雷達氣象學”建設的重要方向。

關鍵詞 “雷達氣象學” 混合式教學 課程設計

中圖分類號：G424文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.23.038

Preliminary Study on Online and Offline Mixed Teaching of Radar Meteorology

ZHANG Shuqin[1]， XUE Yufeng[1]， TANG Ruoying[2]， XU Feng[1]

（[1]College of Ocean and Meteorology， Guangdong Ocean University， Zhanjiang， Guangdong 524088；[2]College of Coastal Agricultural Sciences， Guangdong OceanUniversity， Zhanjiang， Guangdong 524088）

AbstractOnline and offline mixed "gold class" is one of the five "gold Courses" that the Ministry of education focuses on "Radar meteorology" is the core course of atmospheric science and applied meteorology. Aiming at the single teaching method and the boring theory teaching of radar meteorology， the online and offline mixed teaching is adopted to introduce online excellent courses to enrich the teaching content and expand the knowledge range； The online construction of guided teaching， improve students’ self-learning awareness， offline use of flipped classroom， case-based， heuristic and discussion teaching methods， students as the center， improve learning motivation， realize the complementary advantages ofonlineand offlineteachingmethods，and integrate ideological and political elements into the curriculum content， and promote the reform of teaching methods. Practical teaching， scientific research teaching and expert front lecture are the important directions of the construction of radar meteorology in the future.

Keywords"Radar meteorology"； mixed teaching； course design

0引言

2018年6月，在全國高等學校本科教育會議上，教育部部長第一次提出把“水課”轉變成有深度、有難度和有挑戰度的“金課”。同年11月教育部高等教育司司長吳巖在第十一屆“中國大學教學論壇”上明確提出建設“兩性一度”標準的“金課”，即“金課”要具有高階性、創新性和挑戰度。[1-2]“金課”建設主要分為5類，其中線上線下混合式“金課”是“金課”建設的重要內容之一，通過將信息技術與教育理念、教學方法和教學內容深度融合，依據本校教學特點和培養需求對線上“金課”進行改造，是推動教學資源共建共享，提高教學資源利用效率，提升教學效果的重要手段。

氣象雷達是現代氣象業務中大氣探測的重要設備，在定量監測大范圍降水、中尺度氣旋和熱帶氣旋以及雷暴、冰雹、龍卷等中小尺度系統預警等方面，發揮著不可替代的作用和優勢，在防災減災領域應用廣泛。[3-4]從20世紀90年代末開始，我國規劃和建設新一代業務天氣雷達網絡，目前已建設了超過200部S波段和C波段多普勒天氣雷達，并且正在進行雙偏振探測功能的升級，以更好地發揮雷達在氣象業務上的作用。面對我國氣象雷達的迅速發展，掌握氣象雷達探測理論、雷達回波應用分析等已成為必備技能?！袄走_氣象學”是大氣科學和應用氣象學專業的核心專業課程，目標是使學生掌握雷達氣象學的基礎理論知識及其分析應用。僅依靠線下理論教學，導致教學形式單一和理論教學枯燥[5]等問題，“雷達氣象學”線上線下混合式教學是解決上述問題的重要方式。

1課程建設目標

“雷達氣象學”是現代天氣預報的必備技能，通過將知識傳授和能力培養相結合，采用多種教學方式激發學生學習興趣，創新課程內容設置，改革教學評價方式等，將“雷達氣象學”課程打造成具有高階性、創新性和挑戰度的“金課”，是培養創新型高素質大氣科學人才的迫切需求。擬通過線上線下混合式教學建設，（1）引入網上精品課程，豐富雷達氣象學的教學內容；（2）實現線上線下教學優勢互補，提升線下教學的針對性，提高教學效率。（3）改變基于線下理論灌輸的教學方式，推動教學方法與教學觀念的改進。

2課程建設方案

2.1使用中國MOOC平臺，引入線上精品課程

“雷達氣象學”的線上精品課程由南京信息工程大學黃興友教授課程團隊錄制，該課程參考了國內外教學材料，精心安排和組織了講課內容，既重視理論基礎，也強調理論知識的應用，同時還結合當代雙偏振天氣雷達的相關內容，可供高校學生和氣象業務和研究人員使用。該線上課程重點講解了氣象雷達的探測原理和數據應用，包括降水粒子對雷達電磁波的散射理論、導出雷達方程、解釋雷達參數及其對雷達探測能力的影響、典型天氣的雷達回波情況、大氣衰減和折射理論及對雷達探測的影響、雷達定量估測降水原理和誤差分析、多普勒探測理論、典型系統的徑向速度回波解釋、重要降水天氣系統的雷達探測分析以及最新的雙偏振探測和應用基礎等內容。此外，雷達系統情況、掃描方式、部分產品算法等也有所介紹。本課程由南京信息工程大學大氣物理學院黃興友和魏鳴兩位老師講授，黃興友講授第1-6章、第8章及第10章；魏鳴老師講授第7章（多普勒雷達探測）和第9章（雷暴等天氣系統探測）。兩位老師長期從事雷達氣象學的教學和研究，授課內容準確、講解清楚。

2.2線上線下平臺優勢互補

除引入線上精品課程外，通過依托中國大學MOOC線上教學平臺，建設“雷達氣象學”線上教學資源，主要包括教學視頻、課件、預習測試題和課后測試題等，以使得在課余時間學生可自主學習，并對學生學習情況進行評價。在線上平臺設置互動交流模塊，學生可反應預習或課后的難點，老師和同學們共同參與討論交流。通過線上預測測試和互動交流，可發現學生的疑難問題，在線下通過以學生為中心的教學方式，有針對性進行重點講解，提升線下課堂教學效率，實現“線下”與”線上”的有機結合和優勢互補。

2.3課堂設計

（1）課前進行線上視頻導學。使用中國大學MOOC線上教學資源，對課堂內容進行預習，并設置線上預習測試題，通過分析線上預習測試結果，有針對性的在線下課堂中對課程預習中存在的難點問題進行講解。（2）線下課堂多種方式教學。依據課程內容，將學生劃分為若干課程小組，每個課程小組選取一個知識點，進行討論講解，實現翻轉式教學；選取典型天氣雷達回波圖像，使用中央氣象臺提供的可實時獲取的雷達圖像（網址：http：//www.nmc.cn/publish/ radar/chinaall.html），進行案例式教學，加深對課本理論知識的理解和掌握，提升教學質量；在課程中穿插講述中國氣象雷達飛速發展的光輝歷程，以堅定投身氣象現代化建設的信念，實現思政元素的融合。（3）課后線上測試評價。在中國大學MOOC教學平臺，設置課后線上完成單元測試及作業，單元測試實行由老師評閱，作業題由學生互評，并設置討論題，加深教學內容的理解（圖1）。

3課程建設成效

“雷達氣象學”通過線上線下混合式教學，豐富了教學內容，教學手段和方式更加多樣；依托中國大學MOOC，初步建立了線上教學資源，增設學習討論和互動交流模塊，提升了線下教學的針對性，并改革了學生評價方式。

通過線上精品課程，豐富了教學資源。通過使用南京信息工程大學黃興友教授課程團隊錄制的“雷達氣象學”的線上精品課程，豐富了教學內容，使得在有限的學時內，學生可以通過線上學習獲取更多的教學信息和資源，拓展了知識范圍；并充分利用線上“雷達氣象學”教學資源，學習吸收各高校的教學成果并應用到教學中，使學生了解到最新的研究進展和動態。通過對學生課程參與度和課程成績分析，結合學生、同行和專家評價意見，該課程運行情況優異。學生線上學習視頻55個，參與學習總時長達到32759.8小時，極大的豐富了教學資源。

線上線下教學優勢互補，提高教學效果。網絡教學突破了課上課下、時間和空間的屏障，將其與課堂教學相融合，實現了“線下”與”線上”教學優勢互補和有機結合，提升了學生和老師交流的便捷性。通過使用線上教學資源，構建引導式教學（線上視頻導學和預習測試），將教師角色由知識傳授者轉變為學習的引導者，提高學生的自學意識。通過依托學習通網絡教學平臺，增設學習評價和互動交流模塊，線上收集整理學生興趣點和疑難問題，實時反饋給教師，提升線下教學的針對性，提高教學效果；課程運行期間，發布課堂活動29次，課堂活動參與人數達到716人次；發布課堂測試、作業和討論130余題，線上考核參與人次為931人次，提升了學生參與度和教學效果。

推動了教學方法改革和教學觀念的改進。線上精品課程和網絡教學平臺在“雷達氣象學”課程的引入，改變了基于線下理論灌輸的教學方式，為適應新的教學模式，教學方法和手段也將發生改變。在教學方法中，根據線上精品課程和網絡教學平臺的需求，引入翻轉課堂、啟發式、討論式、研究式等多種形式，在老師的引導下，讓學生由被動的接受知識轉變為主動的積極探索，建立以學生為主體的教學設計，推動教學方法與教學觀念的改進。通過對典型天氣過程分析的教學，提升對雷達圖像的識別認識，提高學生實踐能力，增加學生學習興趣。課后通過測試作業，鞏固教學效果。通過融入思政元素，講述氣象雷達發展的光輝歷程，及氣象專業人才在雷達氣象發展中的突出貢獻，緊貼課程教學融入課程思政元素，堅定同學們投身氣象現代化建設的信念，堅定專業自信心，提升學習動力和積極性。

4課程建設展望

“雷達氣象學”線上線下混合式教學建設取得較大的進步，但發現在未來“雷達氣象學”“金課”的建設中，還有需要進一步提升的地方。

引入實踐教學，提高教學效果。雷達設備昂貴，選址建設難度大，一般學校不具備現場教學的雷達設備資源，導致“雷達氣象學”的教學多以理論教學為主，實踐教學缺乏。通過虛擬仿真技術，與廣東省湛江市氣象局雷達站開展合作教學，并錄制現場實操演練，直觀展示雷達設備、操作應用和數據分析，實踐教學與理論教學結合，提升教學效果。[6-7]

雷達數據應用示范，增加學術科研興趣。雷達圖像識別分析是雷達氣象學理論教學的重點和難點，在掌握雷達圖像識別分析的基礎上，通過對典型天氣過程的雷達數據進行處理，繪制雷達反射率和速度圖像，結合天氣學原理等課程，開展典型個例的分析，深入理解雷達數據的采集應用，提升對雷達圖像的識別認識，提高動手能力，增加學術科研興趣。

專家前沿講座，提升教學質量。針對雷達探測手段發展迅速，理論更新快的特點，每年通過邀請專家講授雷達氣象學前沿知識，將最新的“雷達氣象學”研究成果應用到教學中，解決課本教材知識更新慢的問題，并積累“雷達氣象學”教學資源，提高學生的學習興趣，使學生了解到最新的研究進展，提升教學質量。

5結語

線上線下混合式“金課”作為教育部重點建設的五大“金課”之一，在提升大學教育教學和人才培養質量方面發揮著不可替代的作用。“雷達氣象學”課程通過采用線上線下混合式教學，引入線上精品課程，依托線上教學平臺，豐富了教學內容，拓展了知識范圍。在教學過程中，線上構建引導式教學，提高學生的自主學習意識，線下用翻轉課堂、案例式、啟發式和討論式等多種教學方法，以學生為中心，提升學習動力，實現線上和線下教學方式的優勢互補，并依據課程內容融入思政元素，堅定同學們投身氣象現代化建設的信念，提升學習動力和積極性，推動了教學方法與教學觀念的改革。在未來“雷達氣象學”“金課”的建設中，需要進一步融入實踐教學、科研教學和專家前沿講座，綜合提升教學質量和教學效果。

*通訊作者：徐峰

基金項目：廣東海洋大學2020年度校級本科生教學質量與教學改革工程項目（580420031）；廣東海洋大學2019年度教學質量工程項目：大氣科學教學團隊（570219040）

參考文獻

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[2]陸國棟.治理“水課”打造“金課”[J].中國大學教學，2018（9）：23-25.

[3]張培昌，杜秉玉，戴鐵丕.雷達氣象學[M].北京：氣象出版社，2001.

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