《大氣氣溶膠》課程教學(xué)改革探討

張小林　毛毛　朱彬　王振會(huì)　銀燕

摘 要： 《大氣氣溶膠》課程是一門大氣物理學(xué)與大氣環(huán)境專業(yè)本科生不可或缺的專業(yè)基礎(chǔ)課。針對(duì)當(dāng)前《大氣氣溶膠》課程建設(shè)中存在的教材和內(nèi)容更新滯后、實(shí)驗(yàn)課程開展不足等問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實(shí)踐和考試方式等方面對(duì)該課程的教學(xué)進(jìn)行了改革探討，意在調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)大氣氣溶膠專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，為學(xué)生將來可能的科學(xué)研究深造打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞： 大氣氣溶膠 教學(xué)改革 人才培養(yǎng)

大氣氣溶膠問題是21世紀(jì)人類面臨的全球性熱點(diǎn)問題之一，而大氣氣溶膠顆粒物污染則是中國時(shí)下社會(huì)敏感和關(guān)注的熱點(diǎn)話題之一。近年來，由于全球和局部區(qū)域性灰霾污染的出現(xiàn)，以及氣溶膠對(duì)氣候地球氣候、大氣環(huán)境和人類健康的潛在影響和不確定性，大氣氣溶膠問題日益受到科學(xué)家和廣大民眾的關(guān)注；《大氣氣溶膠》學(xué)科同時(shí)得到了空前的飛速發(fā)展，已經(jīng)成為大氣科學(xué)和環(huán)境科學(xué)的重要分支，成為大氣物理學(xué)與大氣環(huán)境專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程?！洞髿鈿馊苣z》是研究對(duì)氣候、環(huán)境和健康有重要影響的相對(duì)穩(wěn)定懸浮在大氣中的固體和液體顆粒物微粒的物理和化學(xué)行為的科學(xué)；它具有跨學(xué)科的特點(diǎn)，是一門綜合性很強(qiáng)的課程，依靠多學(xué)科的交叉和滲透發(fā)展起來，涉及大氣科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、計(jì)算科學(xué)、氣候?qū)W等學(xué)科知識(shí)?！洞髿鈿馊苣z》這門課程既可以作為大氣物理學(xué)與大氣環(huán)境的專業(yè)基礎(chǔ)課，又可以作為其他相關(guān)專業(yè)的選修課。此外，由于大氣氣溶膠的科學(xué)研究進(jìn)展非常迅猛，添加最新的具有前瞻性的課程內(nèi)容，不僅能滿足大氣物理學(xué)與大氣環(huán)境專業(yè)學(xué)生就業(yè)的需求，而且能為他們科研興趣的培養(yǎng)和后面科研工作的開展奠定良好的基礎(chǔ)。講課教師應(yīng)該采取有效的教學(xué)方式激發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考學(xué)習(xí)的欲望，開拓學(xué)生的知識(shí)面，了解相關(guān)知識(shí)與科學(xué)研究的銜接點(diǎn)，以及相關(guān)有待研究和解決的科學(xué)問題。

一、《大氣氣溶膠》教學(xué)現(xiàn)狀

南京信息工程大學(xué)的大氣物理學(xué)與大氣環(huán)境學(xué)科在全國首屈一指，較早地開設(shè)了《大氣氣溶膠》課程。該課程準(zhǔn)確地反映了目前大氣氣溶膠的研究發(fā)展?fàn)顩r和在大氣環(huán)境等學(xué)科中的地位，主要講述了大氣氣溶膠的物理和化學(xué)特性等基礎(chǔ)知識(shí)、基本測量方法及氣溶膠對(duì)氣候的影響效應(yīng)等，包括氣溶膠來源與化學(xué)性質(zhì)、氣溶膠粒子動(dòng)力學(xué)、氣溶膠傳輸和清除過程、氣溶膠微物理和光學(xué)特性、氣溶膠測量技術(shù)、氣溶膠氣候效應(yīng)等。通過學(xué)習(xí)該課程，學(xué)生能夠掌握氣溶膠的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和研究方法，為今后深入對(duì)氣溶膠理論和探測技術(shù)、地球氣候效應(yīng)和大氣環(huán)境問題等科學(xué)研究工作奠定基礎(chǔ)。

大氣氣溶膠是一門具有悠久歷史的學(xué)科課程，其理論在近二十年的發(fā)展和更新尤為迅猛，特別是氣溶膠對(duì)地球氣候的直接和間接效應(yīng)的研究。同時(shí)，大氣氣溶膠顆粒物對(duì)人類健康影響的研究越來越受到重視。目前，國內(nèi)大多數(shù)院校使用的中文大氣氣溶膠教材主要是1984年科學(xué)出版社出版的圖梅著和王明星等譯的《大氣氣溶膠》和1995年氣象出版社出版的章澄昌等編著的《大氣氣溶膠教程》。這些教材出版時(shí)間距離現(xiàn)在已經(jīng)超過20年，大氣氣溶膠新內(nèi)容的補(bǔ)充和完善已經(jīng)迫在眉睫。此外，在氣溶膠理論講授的同時(shí)，大氣氣溶膠實(shí)驗(yàn)的開展十分有限，這將不利于學(xué)生加深對(duì)周圍環(huán)境氣溶膠粒子形象的認(rèn)識(shí)和理解。如何讓學(xué)生在掌握在接觸氣溶膠最基礎(chǔ)的理論的同時(shí)，更好地接觸最新的氣溶膠研究進(jìn)展和具有代表性的科研學(xué)術(shù)研究，則成為《大氣氣溶膠》課程改革實(shí)踐的重點(diǎn)；這些改革實(shí)踐，將為他們?cè)诤髞淼纳钤旌涂蒲泄ぷ鞔蛳聢?jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、改革的方式和方法

1.教學(xué)內(nèi)容的改革

教學(xué)內(nèi)容是課程建設(shè)的核心部分，課程內(nèi)容必須具備知識(shí)性、科學(xué)性和趣味性，還要反映本課程領(lǐng)域的最新研究成果。當(dāng)前國內(nèi)《大氣氣溶膠》課程教材出版年代較早，對(duì)全球特別是我國當(dāng)前面臨的大氣氣溶膠領(lǐng)域的一些亟待解決的問題體現(xiàn)較少，對(duì)《大氣氣溶膠》課程教學(xué)內(nèi)容改革是當(dāng)務(wù)之急。在教學(xué)內(nèi)容上，增加典型的大氣氣溶膠問題案例，特別是與經(jīng)濟(jì)生活緊密相連的灰霾問題案例。通過這些理論與實(shí)際相結(jié)合的大氣氣溶膠案例分析，一方面可以提高學(xué)生的課程學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，另一方面可以使學(xué)校教學(xué)與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)接軌，促進(jìn)學(xué)校與地方的通力合作，實(shí)現(xiàn)高校的產(chǎn)業(yè)化。

此外，在教學(xué)內(nèi)容上增加反映學(xué)科發(fā)展的國際上的新內(nèi)容、新思想、新觀點(diǎn)和新成果，保持課程內(nèi)容的新穎性和更新率。例如，在內(nèi)容上補(bǔ)充完善氣溶膠直接氣候效應(yīng)的內(nèi)容；補(bǔ)充氣溶膠間接氣候效應(yīng)的最新階段性的研究成果；補(bǔ)充典型城市和地區(qū)大氣氣溶膠顆粒物的污染來源、辨別技術(shù)及應(yīng)對(duì)環(huán)境污染的防治措施等最新進(jìn)展。在合適的時(shí)機(jī)，編寫反映最新內(nèi)容和進(jìn)展的《大氣氣溶膠》講義教材。

2.教學(xué)實(shí)踐的改革

教學(xué)實(shí)踐的改革主要包含增加大氣氣溶膠實(shí)驗(yàn)和引導(dǎo)學(xué)生閱讀最新文獻(xiàn)資料及進(jìn)行學(xué)術(shù)報(bào)告實(shí)踐兩方面?！洞髿鈿馊苣z》課程實(shí)驗(yàn)在目前高校教學(xué)中開展較少，而往往在氣溶膠的實(shí)際探測試驗(yàn)的科研工作中才會(huì)開展。這可能是因?yàn)樘綔y大氣氣溶膠微物理、光學(xué)和化學(xué)特性的儀器，往往價(jià)格昂貴，高度精密而略顯脆弱，而且消耗器材使用較多，需要足夠的科研經(jīng)費(fèi)作為支撐。使用典型的氣溶膠探測儀器進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)，不僅可以使學(xué)生很直觀地了解和掌握實(shí)際大氣氣溶膠特性的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，而且有助于學(xué)生了解儀器探測氣溶膠特性的基本原理，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和分析解決問題的能力，更為學(xué)生將來可能從事的大氣環(huán)境等領(lǐng)域科研工作打下基礎(chǔ)。

除了增加氣溶膠教學(xué)實(shí)驗(yàn)之外，引導(dǎo)學(xué)生查閱經(jīng)典和最新文獻(xiàn)也是教學(xué)實(shí)踐改革的內(nèi)容。在教學(xué)過程中，教師要發(fā)揮引導(dǎo)作用，提供目前熱門的研究專題，將學(xué)生劃分為若干小組。每個(gè)小組根據(jù)所選專題查閱相關(guān)文獻(xiàn)，并進(jìn)行概括和凝練，了解大氣氣溶膠領(lǐng)域的研究進(jìn)展，特別要求學(xué)生仔細(xì)研讀Nature和Science等高知名度學(xué)術(shù)期刊上的相關(guān)文章。在調(diào)研完成后，讓學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的學(xué)術(shù)報(bào)告，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，并組織學(xué)生討論。通過這種實(shí)踐，拓寬學(xué)生大氣氣溶膠知識(shí)面，激發(fā)學(xué)生的科研興趣，培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料的能力、制作多媒體課件的能力和專業(yè)術(shù)語的表達(dá)能力。

3.課程考試方式的改革

考試是檢驗(yàn)教學(xué)效果的有效手段之一，考試改革實(shí)踐是將學(xué)生的課程成績分為平時(shí)的課程論文成績和實(shí)驗(yàn)成績，以及期末的理論考試成績。課程論文是學(xué)生查閱大氣氣溶膠領(lǐng)域經(jīng)典和最新文獻(xiàn)，小組討論，學(xué)術(shù)報(bào)告，并完成讀書報(bào)告后的成績，占30%；氣溶膠實(shí)驗(yàn)的成績占10%；最后的期末考試的成績占60%。

三、結(jié)語

《大氣氣溶膠》課程是一門大氣物理學(xué)與大氣環(huán)境專業(yè)本科生不可或缺的專業(yè)基礎(chǔ)課。這門課程不僅要傳授大氣氣溶膠的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，還要培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手科研的能力。本文作為《大氣氣溶膠》課程建設(shè)的改革探索和若干思考，意在調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。

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基金項(xiàng)目：南京信息工程大學(xué)校級(jí)教學(xué)改革研究，南京信息工程大學(xué)人才啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（2015r002，2014r011）資助課題。