新型校園科普氣象站探討

◆張怡哲

1 前言

從1901年我國中小學正式設立地理課程以來，氣象科學就一直是《地理》教科書中的內(nèi)容，那時氣象科學并沒有成體系地傳授給學生。

直到20世紀30年代初，竺可楨先生提出并在他任教的東南大學里創(chuàng)建了國內(nèi)第一個校園氣象站。隨后氣象站被逐漸引進中小學校園，氣象觀測成為課外興趣活動之一，激發(fā)了無數(shù)青年對天氣和物候現(xiàn)象的研究。

新中國成立后，黨和國家非常重視中小學的科學普及與氣象科學教育，校園氣象站如雨后春筍，在各地中小學校園里紛紛建立。20世紀六七十年代，上海市有70%的中小學都曾建立過校園氣象站。校園氣象站在我國中小學的教育與教學中發(fā)揮巨大作用，為我國科學普及和氣象人才的培養(yǎng)作出了巨大的貢獻。

隨著我國教育改革的不斷深入和發(fā)展，校園氣象站已經(jīng)成為貫徹落實黨中央、國務院“科教興國”戰(zhàn)略和對中小學生實施“科技教育”的載體與平臺。截止2012年底，全國共建有1000多所校園氣象站，其中開展科普活動的占80%以上。全國通過校園氣象站接觸到氣象知識的約有66.3萬人[1]。

教科書從小學到高中氣象科學方面的內(nèi)容的比重一直在不斷增加，越來越多的氣象科普館和校園氣象站在各地紛紛建成，可見氣象科學教育的重要性，以及國家對這一塊的高度重視。在氣象科技高速發(fā)展的今天，盡管我國擁有1000多所校園氣象站，但占全國中小學校的百分比仍不到0.3%，校園氣象科普工作的開展存在嚴重滯后。廣大氣象科普工作者希望通過“校園氣象站”建立一個氣象科普平臺，把氣候變化、防災減災知識深入到學校中，讓更多的生命在自然和災害面前能夠做出正確的存活選擇。

本文通過對現(xiàn)有校園氣象站的功能作用和實際推廣情況分析，并與國家正規(guī)氣象站發(fā)展的規(guī)模和程度進行對比，探索性地提出新時期我國新型“校園科普氣象站”的概念模型。

2 我國校園氣象站發(fā)展的規(guī)模和現(xiàn)狀

我國的校園氣象站誕生在20世紀30年代初，其初衷就是引領和啟發(fā)學生對天氣和物候現(xiàn)象的研究，推進氣象科學的發(fā)展，為萌芽中的我國氣象事業(yè)培養(yǎng)人才。

20世紀六七十年代有不少的中小學都曾建立過校園氣象站，由于受經(jīng)濟和技術(shù)條件的限制，大部分校園氣象站都是單個氣象觀測站，學生主要以測量溫度、濕度、氣壓、風速、風向、雨量、土壤溫度、土壤濕度等多種氣象參數(shù)為目的，以及通過觀云識天氣和收集解讀氣象諺語的方式來了解天氣和物候現(xiàn)象。個別校園氣象站的觀測數(shù)據(jù)進入到國家氣象監(jiān)測網(wǎng)系統(tǒng)，為補充天氣實況的觀測密度起到了一定的作用，因此成為這一時期校園氣象站蓬勃發(fā)展的直接動力之一。

20世紀90年代，隨著地面氣象自動觀測站的普及和發(fā)展，臺北市12個區(qū)的60所中小學率先安裝了地面氣象自動觀測站，并組成了全球領先的微觀（micro）氣象網(wǎng)。21世紀初，由香港新界翁佑中學發(fā)起的“香港聯(lián)校氣象網(wǎng)”，由香港地區(qū)30多所學校的地面氣象自動觀測站參加并組網(wǎng)。由香港天文臺、香港城市大學大氣實驗室統(tǒng)一集中，每天收集各校地面氣象自動觀測站所獲取的氣象數(shù)據(jù)，通過專門網(wǎng)頁公示，并定期組織各學校開展一系列氣象科學探究活動。

經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，我國的校園氣象站基本上形成了地面氣象人工觀測站、地面氣象自動觀測站和地面氣象綜合觀測站等三大規(guī)模結(jié)構(gòu)格局[2]，目前還沒有實現(xiàn)大規(guī)模的聯(lián)網(wǎng)。

是不是校園氣象站都要走“地面氣象觀測站+多站聯(lián)網(wǎng)”的模式呢？適合我國新時期發(fā)展的校園氣象站的模式會是怎么樣呢？

3 國家氣象局正規(guī)氣象臺站發(fā)展的規(guī)模和程度

在校園氣象站蓬勃發(fā)展的同時，國家氣象局正規(guī)氣象臺站已經(jīng)實現(xiàn)了跨越性的發(fā)展。到目前為止，我國的氣象及其他相關(guān)部門先后建立了3000多個各類氣象臺站，752個全國基本基準站，3萬多個區(qū)域自動氣象觀測站已投入使用。開展了較全面大氣觀測、海洋觀測和陸地觀測，觀測對象涉及大氣、海洋、水文、冰雪、陸地、生態(tài)等多個方面。衛(wèi)星和雷達觀測具有世界水平。我國成功發(fā)射了4顆極軌氣象衛(wèi)星和3顆靜止氣象衛(wèi)星，是世界上同時擁有雙軌氣象業(yè)務衛(wèi)星的少數(shù)國家之一；沙塵暴監(jiān)測網(wǎng)、自動氣象站網(wǎng)、L波段探空雷達網(wǎng)、全球定位系統(tǒng)（GPS）探空站、飛機探測、風廓線儀和三維閃電定位儀等的建設和應用，提高了我國氣象綜合探測的現(xiàn)代化水平。中國氣象局局長鄭國光說：“中國是氣象大國，但還不是氣象強國，差距主要不在硬件上，而是在軟實力上。”[4]

隨著國家氣象局正規(guī)氣象臺站發(fā)展，各類專業(yè)網(wǎng)站也在迅速發(fā)展，一定程度上實現(xiàn)了各種氣象資料的共享，為氣象科學在各個領域內(nèi)的發(fā)展和應用奠定了堅實的基礎。

在國家氣象站高度發(fā)展、布網(wǎng)密度很高的今天，能不能用現(xiàn)有國家氣象站代替校園氣象站進行教學和科普？還有沒有必要再發(fā)展校園氣象站？

4 新時期校園氣象站的發(fā)展方向探討

國家正規(guī)氣象站代替不了校園氣象站 前文肯定了校園氣象站的作用和效果，這里可以肯定地說：國家正規(guī)氣象站是代替不了校園氣象站的。

第一，國家正規(guī)氣象站是受氣象法律保護的，其數(shù)據(jù)結(jié)果是和國計民生直接相關(guān)聯(lián)的；校園氣象站只是為教學、科研、育人服務的，其數(shù)據(jù)結(jié)果精度和連續(xù)性要求相對較寬。

第二，校園氣象站在氣象設備和觀測氣象要素的多少上，沒有國家正規(guī)氣象站要求嚴格。

第三，國家正規(guī)氣象站對測試環(huán)境要求很高，特別是自動站對外界的干擾因素控制較嚴格，是絕對不允許大量學生長時間近距離參觀、實習或課堂講解實踐的。

第四，國家正規(guī)氣象站的設點位置是有嚴格規(guī)定的，不一定方便學校教學。

因此，不能用現(xiàn)有國家氣象站代替校園氣象站進行教學和科普，應該加強校園氣象站的普及和建設。

“地面氣象觀測站+多站聯(lián)網(wǎng)”的模式不適合我國校園氣象站 近年來，國內(nèi)新建的校園氣象站絕大多數(shù)是自動站或綜合觀測站，盡管現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)很發(fā)達，寬帶網(wǎng)絡已經(jīng)在各個城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)普及，但校園氣象站管理水平參差不齊，很難像臺北市和香港地區(qū)的一些學校一樣實現(xiàn)多站聯(lián)網(wǎng)。退一步講，現(xiàn)在國內(nèi)正規(guī)氣象臺網(wǎng)系統(tǒng)相當發(fā)達，氣象科研資源十分豐富，刻意對校園氣象站進行多站聯(lián)網(wǎng)意義不大。

制約我國校園氣象站發(fā)展的因素有哪些？

1）新時期校園氣象站的性質(zhì)和任務沒有及時調(diào)整，出現(xiàn)定位不準?，F(xiàn)有校園氣象站基本上是沿襲氣象局地面氣象觀測站的方式建設，相當于當?shù)貧庀缶值囊粋€下屬地面氣象觀測站，是一個“工作型”的場地，而不像一個“科普型”的平臺。

現(xiàn)有傳統(tǒng)的校園氣象站擔負著四項職能[3]：一是滿足課堂教學；二是滿足規(guī)定的氣象觀測項目的觀測需要；三是滿足學生進行科學探究；四是要獲取準確有價值的氣象資料。這種使校園氣象站既符合國家專業(yè)氣象站的要求，又要為學校完成日常教學任務提供課程資源，顯然是一個“技術(shù)型”和“工作型”的場地。

新時期校園氣象站應當成一個“科普型”的育人平臺?！靶@科普氣象站”應當成為滿足地理教學的實際需要，提高青少年學生的科技意識，優(yōu)化校園科技教育環(huán)境，活躍學生的課余生活，進行科學素質(zhì)教育，進行地理科學探究和實踐活動，進行氣象防災減災、安全防范、災害自救的科普教育及技能培訓，進行應對氣候變化、踐行低碳生活的理念科普宣傳的平臺。

2）活動的內(nèi)容單調(diào)枯燥，缺少經(jīng)過專業(yè)培訓的地理輔導教師，是制約現(xiàn)有校園氣象站發(fā)展的原因之一?，F(xiàn)有校園氣象站大多數(shù)是以“氣象要素觀測記錄+氣象知識教學”為主要內(nèi)容，以“輔導老師+興趣小組（社團）”的方式開展活動。對于大多數(shù)中小學生來說，課堂上生動有趣的氣象知識學習與枯燥乏味的氣象要素觀測記錄實踐，簡直反差太大，除非是很聽話的學生，很少能夠堅持記錄下來。不少專業(yè)氣象臺的職業(yè)觀測員長期面對一堆冷漠的數(shù)字會表現(xiàn)出煩躁情緒，讓學生進行這些枯燥的記錄意義不大。相反，學生大多數(shù)都喜歡去參觀氣象科普館，生動逼真的多媒體動畫技術(shù)往往使他們流連忘返?，F(xiàn)實是國內(nèi)很大一部分學生沒條件去參觀氣象館，有條件參觀的去一兩次氣象館就不會再去了。能不能把氣象館的一些簡單多媒體搬到校園氣象站，讓更多的學生在娛樂中學習，啟迪生發(fā)科學智慧？

在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，已建成的校園氣象站嚴重缺乏經(jīng)過專業(yè)培訓的地理輔導教師，這也成為制約校園氣象站發(fā)展的原因之一。

3）校園氣象站缺少社會化的建站機制。校園氣象站的建設和運行，需要大量的資金和人力，僅靠教育部門和氣象部門很難有所突破。據(jù)國家氣象局公共氣象服務中心科普室2009年底的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，全國已有的1063個校園氣象站的地區(qū)分布情況為：貴州551、廣東138、江蘇97、山東85、福建63、浙江23、上海16、北京13、內(nèi)蒙10，其余都是個位數(shù)。可見校園氣象站的建設與地域和經(jīng)濟發(fā)展狀況沒有多大關(guān)系，而是與政策扶持有關(guān)、與重視程度有關(guān)。目前僅有0.3%的中小學擁有科普氣象站，普及校園科普氣象站任重道遠。

現(xiàn)有的校園氣象站大都是上級主管部門劃撥經(jīng)費（或機構(gòu)捐贈），由當?shù)貧庀缶謪f(xié)助建設的。校園氣象站還沒有社會化、市場化，某種程度上講機制制約了校園科普氣象站的發(fā)展。

5 新型校園科普氣象站的概念模型設想

新型校園科普氣象站的概念模型 概念模型：由政府在中小城市建“氣象科普館”，用市場化的方式在廣大中小學建“校園科普氣象站”，即“1個氣象科普館+n個校園科普氣象站”。

“校園科普氣象站”歸具體學校管理，讓社會捐贈直接落實到學校。讓專業(yè)氣象科普技術(shù)公司負責建造。由地理教師任輔導教師，“氣象科普館”義務對本地區(qū)的“校園科普氣象站”做技術(shù)支持和科普輔導，義務對本地區(qū)的輔導教師進行培訓。這種1+n的模式將會極大地推動課堂教學和氣象科普的發(fā)展。

校園科普氣象站的主要任務 校園科普氣象站應當成為一個“科普型”的育人平臺。其主要任務應當是：滿足地理教學的實際需要，提高青少年學生的科技意識，活躍學生的課余生活，進行素質(zhì)教育，優(yōu)化校園科技教育環(huán)境，進行地理科學探究和實踐活動，進行氣象防災減災、安全防范、災害自救的科普教育及技能培訓，進行應對氣候變化、踐行低碳生活的理念科普宣傳。

校園科普氣象站應分級建站，各有偏重 校園科普氣象站應按小學、初中、高中、大學進行分級建站，從硬件配置到科普內(nèi)容應該體現(xiàn)出差異，各有偏重。每個校園科普氣象站除“多要素氣象地面觀測站”室內(nèi)和室外部分外，其教學和科普內(nèi)容應當與課堂教學內(nèi)容相銜接，與學生年齡段相適應進行分級。

“小學站”要結(jié)合氣象自然知識的教學實踐、生活安全防范的教學實踐，利用校園“氣象地面觀測站”使小學生了解各類物候和天氣現(xiàn)象，能夠看懂電視氣象預報節(jié)目，突出氣象自然災害的正確避險和防范教育，在通俗性和趣味性上下功夫。

“初中站”要結(jié)合物理、地理和科技知識的教學實踐，利用校園科普氣象站平臺，能夠“看云識天氣”，能夠理解和解釋部分“天氣諺語”，探索各種天氣和物候現(xiàn)象的科學道理，突出各類危險傷害和天氣自然災害的正確避險和自救，在趣味性和動手能力上下功夫。

“高中站”要結(jié)合高中物理、化學、地理等學科的教學實踐，校園科普氣象站利用國家氣象局現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)上資源，建立“互聯(lián)網(wǎng)氣象預報室”，使高中生能夠看懂氣象云圖和天氣圖，能夠?qū)夂蜃兓?、空氣污染、低碳生活等概念有所了解，對陸地水文和自然地理地貌有所了解，突出各類搶險和救援知識的應用，在知識與實際運用結(jié)合上下功夫。

“大學站”接近國家專業(yè)氣象臺站，只針對部分學生建造和開放，突出教學科研功能，可以兼科普類氣象站，不是本文的重點。

校園科普氣象站應引入市場化運營機制 隨著我國城鎮(zhèn)化進程的推進，將會有越來越多的中小學?？释纳平虒W配套設施，也就是說校園科普氣象站將會有很大的市場需求。在社會主義市場化經(jīng)濟下，校園科普氣象站應引入市場化運營機制。

建校園科普氣象站是沒有直接經(jīng)濟收益的項目，在市場經(jīng)濟發(fā)展迅速的今天，不會有人直接投資的，因為資本的根本目標就是獲利。因此，校園科普氣象站建設要走向社會化，要把建校園氣象站當作一項社會公益事業(yè)來做，廣泛接受社會、企業(yè)和個人的捐資和愛心捐贈，讓一些非盈利機構(gòu)在全國招募或成立一些氣象科普技術(shù)服務公司，以市場化的方式建設和運行校園科普氣象站。

6 總結(jié)

本文通過對我國校園氣象站發(fā)展歷程的回顧，充分肯定了校園氣象站在“科教興國”戰(zhàn)略上的重要作用和地位；通過對我國校園氣象站發(fā)展的規(guī)模和現(xiàn)狀與國家氣象站的對比，分析了制約我國校園氣象站發(fā)展的因素，并對新時期校園氣象站的發(fā)展方向進行了探討，最后給出發(fā)展新型校園科普氣象站的“1+n”概念模型。

[1]孫楠,任俊.全國校園氣象站工作縱覽[N].中國氣象報,2012-12-5.

[2]任詠夏.我國校園氣象站的規(guī)模結(jié)構(gòu)格局與評價[J].中國教育技術(shù)裝備,2008(10):9-10.

[3]任詠夏.學校氣象站的規(guī)劃思路[J].中國教育技術(shù)裝備,2005(5).

[4]阮煜琳.中國近3萬個自動氣象觀測站投入使用覆蓋全國[EB/OL].中國新聞網(wǎng),2010.