雙碳目標下“環境氣象學”課程教學改革探索

智 丹，顏丙花，羅 雙

（湖南農業大學 資源環境學院，湖南 長沙 410128）

引言

隨著環境科學﹑大氣科學等理論與實踐研究的逐步發展，以及人類對氣候變化﹑空氣質量的持續關注，大氣環境綠色低碳發展已成為全球經濟發展和生態文明建設所關注的熱點和難點［1-3］。順應大氣環境綠色低碳發展趨勢，我國提出了積極應對氣候變化﹑實現綠色低碳發展的政策主張。2020年9月，國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會上向世界做出了實現“雙碳”目標的承諾，即力爭于2030年前實現碳達峰，努力爭取2060年前實現碳中和［2-4］。“雙碳”目標的提出，不僅彰顯了中國積極應對全球氣候變化的國際擔當，也為建設生態中國﹑美麗中國的高質量發展道路注入了強心劑［1-4］。作為一項系統性工程，“雙碳”目標不僅給我國各行各業技術革新帶來了機遇，也對我國環境科學和大氣科學的深入發展提出了挑戰。

作為環境科學和大氣科學相互融合形成的一門新興交叉學科，“環境氣象學”課程順應“雙碳”目標，面向環境科學專業本科學生，構建系統的大氣環境科學知識體系。盡管“環境氣象學”是環境科學專業一門重要的專業基礎課，該課程在教學過程中仍存在一些亟待解決的問題。比如，該課程缺乏針對性教材，與其他學科交叉內容較多，特點難以突出；以理論教學為主﹑教學方式單一；等等，這在一定程度上限制了“環境氣象學”課程教學的優化與發展。可見，“環境氣象學”課程也應該適應國家發展戰略和學科發展趨勢，進行科學的課程改革。借此，本研究對“環境氣象學”課程教學現狀及存在問題進行了分析，并在此基礎上對其教學改革內容和方式進行了探索，以期為“環境氣象學”課程改革提供借鑒。

一、課程教學現狀及存在的問題

“環境氣象學”課程在一些高校環境科學專業開設，由于學科涵蓋面廣，環境學界和氣象學界對這一新興的﹑熱門的學科在研究對象和內容等方面有一些不同認識。目前，該課程教學現狀及存在的問題主要有以下幾點。

（一）缺乏針對性教材

盡管國內部分高校開設了“環境氣象學”本科課程，目前仍缺乏針對環境科學專業本科生教育的“環境氣象學”教材。由氣象出版社出版的吳兌研究員等編著的《環境氣象學與特種氣象預報》是我國首部環境氣象學專著，也是我國屈指可數的一部以“環境氣象學”為題的著作［5］。由于《環境氣象學與特種氣象預報》主要是20年間城市環境氣象和特種氣象預報相關研究成果綜述（截至2007年），不包含本科授課所需的基礎理論，不適合用作本科生“環境氣象學”課程教材。除此之外，“環境氣象學”授課教師根據所在高校學科發展需求，參考《氣象學》《農業氣象學》《大氣環境學》《生態氣象學》《污染氣象學》等教材，或者自編講義進行授課。例如，作為農業農村部與湖南省人民政府共建農林類大學，湖南農業大學環境科學專業以“農業氣象學”作為“環境氣象學”本科課程的參考教材進行授課。無針對性環境氣象學教材，不易體現環境科學專業學科特點，不利于該專業復合人才培養；教師授課需根據參考教材及學科特點自編講義，授課難度大；學生容易將環境氣象學與農業氣象學﹑生態氣象學﹑大氣環境學等內容混淆，影響學習效果。

（二）教學內容普適性和全面性有待加強

由于缺乏針對環境科學專業本科生教育的統一的“環境氣象學”教材，授課教師通常根據學校學科要求參考不同氣象學教材或自編講義授課，教學內容存在一定差異。不同學校“環境氣象學”教學內容差異大，以及本課程與許多課程內容交叉多，不僅增加了教師授課的難度，而且不利于同專業學生之間對教學內容的普遍討論和交流。其次，隨著近年來環境科學和大氣科學新理論﹑新技術的快速涌現，“環境氣象學”參考教材和教師自編講義內容更新速度和深度難以與快速發展的科學研究進展相匹配［6］。學生從新媒介上了解到更新的環境氣象學研究進展，可能會對教師講授的教學內容缺乏興趣，導致學習效果較差。此外，在新時代教育的背景下，教育應將思想政治教育與日常學科教學結合起來，如何在教學內容中體現思想政治教育內容，也是“環境氣象學”教學內容有待提升的方面［7］。

（三）教學方法缺乏多樣性

在“環境氣象學”教學過程中，授課教師主要采用課堂講授與PPT輔助相結合的傳統課堂教學方法。這種傳統教學方法不利于將環境和氣象自然現象在授課過程中呈現，易導致學生對教學內容形成機械記憶而難以消化理解［6］；不利于學生對教學內容關注度和學習主動性的提升；不利于為學生提供多種類型學習資料助力教學內容學習。再者，目前大部分高校“環境氣象學”課程主要以理論為主，實踐和案例教學較缺乏，不僅不利于將教學內容與專業應用相結合，導致學生難以將教學內容運用在專業實踐當中［8］，而且不利于提高學生對教學內容的參與和討論，導致其獨立思考﹑分析和解決相關問題的能力難以得到提高。此外，盡管近年來各高校積極推行多媒體教學進課堂，但目前“環境氣象學”線上資料學習與線下課堂教學融合還有待加強，可能導致多媒體教學成為形式主義，不能充分發揮其積極作用［9］。

（四）教學評價體系缺乏綜合性

“環境氣象學”是環境科學專業一門專業基礎課，教學評價主要采取平時成績（一般占30%）+結業考試（一般占70%）的考核方式對學生的學習效果進行評價。平時成績主要根據到課情況﹑課堂表現﹑課后作業質量等予以打分。結業考試一般采用名詞解釋﹑選擇﹑簡答﹑論述等多種題型相結合的模式。隨著課程內容的逐漸豐富和教學方式的逐漸多元化，傳統考核方式僅能在這門課程結束后獲得學生學習效果的反饋，不僅缺乏時效性和全面性，而且不能充分體現學生的綜合素質，也不利于學生綜合素質的培養［8-10］。

二、課程教學改革探索

立足于實現“雙碳”目標的新背景，結合“環境氣象學”課程特點及在教學過程中面臨的現狀和存在的問題，對其教材建設﹑教學內容﹑教學方法﹑教學評價等不斷進行反思和探索，提出以下教學改革措施，如圖1所示。

圖1 “環境氣象學”教學現狀及改革措施

（一）精選或編寫專業化教材

優秀的教材能為該專業學生傳授基礎知識，培養其邏輯思維。根據“環境氣象學”本科課程缺乏針對性和普適性教材的問題，開設本門課程的高校可配置具有相關研究背景的專業化教學團隊，由教學團隊組織任課教師，結合環境科學專業特點，參考其他交叉學科優質教材，編寫針對性強的“環境氣象學”講義，逐漸完善并形成優質教材。所編教材須圍繞環境氣象學主體，內容涵蓋相關基本現象﹑專業概念﹑科學原理等，并合理設置章節，須包括相關發展歷程﹑研究進展﹑新的研究成果等，每隔幾年可更新一版；須區別于農業氣象學﹑生態氣象學﹑大氣環境學等交叉學科教材，具有環境氣象學特征；須根據章節內容，設置作業習題﹑案例分析﹑專業英語等；須將課程思政編入教材中，在潛移默化中培養學生作為環保人的自豪感和責任感。此外，在精選或編寫專業化紙質教材基礎上，可加強數字化教材建設。電子教材可為紙質教材提供重要的輔助作用，在未來教學中可能成為主流研究生教學工具。

（二）教學內容普適化和全面化

教學內容是課堂教學的重要環節。充實﹑全面﹑普遍適用的教學內容不僅能提高教師課堂教學效果﹑促進學生交流學習，還能通過課堂教學使學生在學習中獲得基礎知識，提升專業素養與道德素養［8］。針對“環境氣象學”教學內容普適性和全面性有待加強的問題，在精選或編寫專業化教材的基礎上，授課教師應結合學校學科特色制定教學目標，充分搜集相關資料，逐漸完善教學內容。例如，湖南農業大學“環境氣象學”教學團隊，根據環境科學專業學科背景以及學校農林類高校屬性，首先在講授基本氣象學教學內容的基礎上，借助學校學院農田污染控制與農業資源利用等省部級科研創新平臺，將農業環境﹑農業氣候﹑農藥施用等對氣象環境影響等內容融入教學中。其次，在環境科學迅速發展以及“雙碳”目標努力踐行的今天，“環境氣象學”教學內容應與科學研究相結合，將前沿的科研成果及新的科學認識融入教學內容。例如，在講到全球變暖與溫室氣體時，融入“碳達峰”和“碳中和”的概念﹑意義﹑途徑﹑成效等內容，使學生在學習中獲得前沿科學動態，激發學習熱情﹑樹立環保意識﹑增強對本專業學習與研究的信心。最后，在教學內容中挖掘思政元素，通過思想意識的引導和價值觀的培育，激發環境科學專業大學生熱愛祖國﹑熱愛科學的熱情。

（三）教學方法多樣化

教學方法關系到課程的成功與否，合適且豐富多樣的教學方法可以使教師寓教于樂﹑學生寓學于樂，教師與學生通過教學過程共同成長和進步［8-10］。“環境氣象學”學科交叉多﹑知識覆蓋面廣，傳統的課堂講授結合PPT輔助的教學方法已難以滿足當前的教學需求。參考許多課程教改經驗，以“互聯網+”“5G+”等信息技術為依托，“環境氣象學”可采用線上教學（網絡課程﹑視頻﹑圖片﹑線上講座﹑仿真平臺）和線下教學（傳統教學﹑線下講座﹑學術交流）相結合的教學方式，既可有效整合教學資源，又可促進學習交流，進而提高教與學的效果［9］。以豐富的教學資源為基礎，授課教師在“環境氣象學”教學過程中，可根據不同教學單元采用情境式教學﹑互動式教學﹑案例教學﹑實踐教學等不同教學方法，從而提高學生的學習效果。例如，在講到典型環境氣象問題時，可利用學習通App對學生進行自主分組，每個組就酸沉降﹑光化學煙霧﹑顆粒物污染等典型環境問題實際案例，探討其表現﹑成因﹑機理﹑防治措施和治理效果，每組以一人為代表為大家講授相關結論。此外，在線上和線下教學過程中，授課教師須合理進行教學設計，使線上教學資源真正發揮作用，避免其成為形式主義。

（四）教學評價體系綜合化

綜合且合理的課程考核方式能夠考查學生綜合運用所學知識技能分析解決實際問題的能力，既可反映出學生對知識的掌握程度，又可體現學生對知識的呈現力。針對傳統“環境氣象學”教學評價缺乏綜合性和全面性的問題，授課教師可采用的具體教學方法，將教學評價拆分為平時成績（出勤﹑作業﹑課堂討論等）+線上學習成績（學習資源學習率﹑線上測試﹑論壇互動等）+線下考試成績，并根據具體要求設定相應部分的比例。其中，在線上學習成績評價過程中，授課教師可以根據課程安排，借助線上教學平臺，布置相應題目，以檢驗學生對每部分學習內容的掌握情況。

結語

《環境氣象學與特種氣象預報》一書的序言中指出：“環境氣象作為一門新興氣象科技與服務領域，其發展不僅需要在實踐中積極探索和積累經驗，而且迫切需要加強理論方面的研究，從而進一步指導環境氣象實踐活動。尤其是環境氣象作為一門發展中的學科，更需要對其理論與實踐進行及時歸納，明確其內涵與范疇，闡述其基本原理和內在規律，從而更好地服務于環境氣象科技工作者”［7］。本文通過分析“環境氣象學”課程教學現狀及存在的問題，提出了精選或編寫專業化教材﹑教學內容普適化和全面化﹑教學方法多樣化和教學評價體系綜合化等課程教學改革思路。希望通過對“環境氣象學”課程進行合理改革，助力環境科學專業人才的培養，使其更好地為實現“雙碳”目標貢獻力量。