涉海專業(yè)大氣科學(xué)概論的教學(xué)實踐與探索

劉洪生　黃宏　林軍

摘要：大氣科學(xué)概論是我校海洋科學(xué)、海洋技術(shù)、海洋漁業(yè)與技術(shù)等涉海專業(yè)本科學(xué)生開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課之一。本文基于涉海專業(yè)學(xué)生，介紹了此課程的必要性，并從教學(xué)目標(biāo)、教材選用與內(nèi)容甄選，以及主要教學(xué)方法等方面闡述了該課程在實際教學(xué)中的一些有益探索與改革措施。

關(guān)鍵詞：大氣科學(xué)概論；涉海專業(yè)；教學(xué)探索

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）44-0134-02

大氣科學(xué)是地球科學(xué)的一個重要組成部分，主要研究大氣圈的組成與結(jié)構(gòu)、物理現(xiàn)象、化學(xué)反應(yīng)、運動規(guī)律，以及如何運用這些規(guī)律為人類服務(wù)，是一門多學(xué)科相互滲透與交叉的綜合性課程[1]。當(dāng)前社會的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、大氣污染控制及海洋防災(zāi)減災(zāi)等重大問題，都與大氣科學(xué)息息相關(guān)，因此大氣科學(xué)概論既是大氣科學(xué)各專業(yè)的基礎(chǔ)課，也是各涉海專業(yè)的必修課之一。筆者基于多年講授大氣科學(xué)概論的教學(xué)經(jīng)驗，分析探討了教學(xué)中實際的問題，以期強(qiáng)化該課程的教學(xué)效果。

一、涉海專業(yè)開設(shè)大氣科學(xué)概論課程的必要性

大氣科學(xué)是一門多學(xué)科交叉的綜合性課程，涉及物理、化學(xué)、流體力學(xué)、數(shù)學(xué)等多個學(xué)科。近年來，隨著溫室效應(yīng)、全球變暖，極端災(zāi)害天氣及氣候事件多發(fā)，如何應(yīng)對氣候變化的需求越來越迫切。隨著科技的發(fā)展，大氣科學(xué)的內(nèi)容也不斷更新與完善，社會服務(wù)功能不斷增強(qiáng)。課程的開設(shè)不僅讓學(xué)生了解大氣組成概況、大氣輻射和熱力學(xué)、大氣環(huán)流、雷暴與龍卷風(fēng)、熱帶氣旋等動力學(xué)基本概念和理論，掌握大氣現(xiàn)象及成因、天氣分析與預(yù)報方法，還要求學(xué)生能看懂天氣預(yù)報，并能運用大氣科學(xué)知識對這些自然現(xiàn)象進(jìn)行解釋。隨著海洋開發(fā)戰(zhàn)略的實施及世界航運的發(fā)展，海上船舶事故時有發(fā)生。很多事故固然是惡劣天氣及海況造成的，但因為海上作業(yè)或者船舶操作人員缺乏大氣科學(xué)或者氣象學(xué)知識造成的事故也占一定的數(shù)量[2]。海洋開發(fā)及海上捕撈等作業(yè)人員如果掌握了一定的大氣科學(xué)和氣象學(xué)的理論知識，可以根據(jù)自己的實際需要收集和應(yīng)用各類氣象信息，避免一些事故的發(fā)生，從而更好地保障生產(chǎn)、生活安全。因此對涉海專業(yè)大學(xué)生開設(shè)大氣科學(xué)概論，培養(yǎng)學(xué)生對天氣及海況的觀測與預(yù)報能力，以及對海洋風(fēng)暴潮的環(huán)境預(yù)警意識具有十分重要的意義。

二、基于專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，甄選教材與教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建科學(xué)的課程體系

在教材的選取上，最初選用的是南京大學(xué)出版社出版，徐玉貌等編著的《大氣科學(xué)概論》。隨著社會發(fā)展與改革開放的深入，以及高校雙語教學(xué)與全英文課程項目的實施，2016年開始選用經(jīng)典原版英文教材THE ATMOSPHERE AN INTRODUCTION TO METEOROLOGY（12th edition），Pearson Education，Inc.。該教材具有彩色插圖多、內(nèi)容深入淺出、便于學(xué)生掌握和理解等優(yōu)點，如果教學(xué)中再適當(dāng)增補(bǔ)一些關(guān)于我國天氣系統(tǒng)的內(nèi)容，即可取得更好的教學(xué)效果。在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，本課程采用分模塊教學(xué)，共分為五個模塊：大氣概況、大氣熱力過程、大氣動力過程、天氣與氣候、大氣化學(xué)。大氣概況模塊主要包括大氣組成結(jié)構(gòu)、狀態(tài)方程、垂直結(jié)構(gòu)及氣象因素等；大氣熱力學(xué)過程模塊包括輻射及其定律、太陽輻射、地球輻射、能量差額及能量平衡、溫度與非絕熱過程、絕熱過程與穩(wěn)定度等；大氣動力過程模塊包括大氣運動方程、自由大氣及邊界層平衡運動、大氣環(huán)流等；天氣與氣候模塊包括云、霧、降水及人工影響天氣、天氣系統(tǒng)、天氣圖與天氣預(yù)報、氣候等；大氣化學(xué)模塊主要介紹大氣污染與化學(xué)。該課程理論教學(xué)32學(xué)時，大氣觀測及海洋水文氣象調(diào)查實踐2周。在課程講授中，根據(jù)專業(yè)的不同，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行構(gòu)建與取舍，并注重結(jié)合科研動態(tài)與新技術(shù)及實際應(yīng)用。

三、采用多種教學(xué)方法，活躍課堂氣氛，提高學(xué)習(xí)效果

大氣科學(xué)概論的內(nèi)容相對繁雜而且枯燥，概念多、公式多，有些內(nèi)容又十分抽象，因此科學(xué)有效的教學(xué)方法顯得尤為重要。在傳統(tǒng)的課堂講授基礎(chǔ)上，輔以啟發(fā)式教學(xué)、案例教學(xué)、課堂討論及影視頻觀看等，增強(qiáng)教學(xué)效果。講到大氣動力模塊時，以歷史上的臺風(fēng)災(zāi)害事件作為案例。比如以中國氣象史上最強(qiáng)臺風(fēng)之稱的桑美（Saomai）為例，當(dāng)時中心瞬間最大風(fēng)力達(dá)到19級，橫掃福建、浙江、江西和湖南四省，造成溫州地區(qū)81人死亡、11人失蹤，帶來經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)49.7億元。這樣同學(xué)們的注意力瞬間被吸引到課堂上，然后順勢引導(dǎo)學(xué)生去思考：桑美臺風(fēng)到底是什么天氣特征？如何形成的呢？進(jìn)而引出了臺風(fēng)的概念，了解臺風(fēng)是怎么形成、發(fā)展以及影響臺風(fēng)移動路徑的因素，預(yù)測熱帶云團(tuán)或氣旋登陸地點及可能的路徑難點在哪里。為了課程的趣味性，可以給學(xué)生講講關(guān)于臺風(fēng)的命名小趣聞、臺風(fēng)名字的采納與廢除規(guī)則，活躍課堂氣氛，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和探索相關(guān)天氣特征的熱情。講解最后一個大氣化學(xué)模塊，可以與學(xué)生一起回憶2013年初，席卷我國國土面積的1/4、影響人口約6億的嚴(yán)重霧霾事件，上有天堂下有蘇杭的杭州城也沒有幸免，當(dāng)時的斷橋也呈現(xiàn)出了霧中看花的景象。通過大氣化學(xué)模塊的講授，讓學(xué)生回答什么是霧霾，顆粒物來源有哪些，如何防治，在全球變暖的氣候條件下，節(jié)能減排、低碳生活的重要意義，引導(dǎo)學(xué)生樹立可持續(xù)發(fā)展理念及環(huán)境保護(hù)的社會責(zé)任感。另外在教學(xué)過程中也特別注意培養(yǎng)學(xué)生的個性及創(chuàng)新意識，通過課前提問、課堂討論、課后作業(yè)等方式，引導(dǎo)學(xué)生及時復(fù)習(xí)或預(yù)習(xí)課程內(nèi)容，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。由于是原版教材，選擇理論性不太強(qiáng)的章節(jié)，讓學(xué)生分組進(jìn)行翻譯，并做成PPT在課堂上進(jìn)行講解，增加學(xué)生對課堂的參與度。為了更好地讓學(xué)生自主檢驗學(xué)習(xí)的效果，課程設(shè)置了網(wǎng)上在線測試題庫，任何一個選課的同學(xué)都可以登錄進(jìn)去測試，教師后臺可以檢查歸檔學(xué)生學(xué)習(xí)的狀況。另外在不影響教學(xué)進(jìn)度的情況下，還會安排一些有關(guān)的視頻資料，如《龍卷風(fēng)》《海嘯》《北極光》等，讓學(xué)生更為直觀地感受這些天氣特征，提高教學(xué)過程的生動性。

四、優(yōu)化考核方式，科學(xué)合理評價教學(xué)效果

作業(yè)與考試是鞏固教學(xué)內(nèi)容和檢驗教學(xué)效果的必要手段。對教學(xué)中的基本概念與基本理論，通過課堂提問與課后作業(yè)的形式加強(qiáng)鞏固。改變期末一次性考試決定成績的形式，把學(xué)習(xí)出勤、平時作業(yè)、課堂討論和期中測驗都納入課程成績考核，占總成績的30%，期末課程考試占總成績的70%。另外期末考題共分為六類：填空、單項選擇、判斷正誤、名詞解釋、簡述及計算題，各類題型之間可互相轉(zhuǎn)化。題庫包含各類考題約400道，基本滿足對課程教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)的考核要求。通過考試，可以檢驗學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的掌握程度，也可以反映教師在教學(xué)過程中存在的若干問題。另外，試卷分析與課程教學(xué)達(dá)成度情況，也為下一學(xué)年該課程的教學(xué)改進(jìn)提供了基礎(chǔ)與方向。

五、小結(jié)

大氣科學(xué)概論課程已經(jīng)在我校的涉海類專業(yè)連續(xù)開設(shè)多年，在涉海專業(yè)人才培養(yǎng)工作中起到了重要作用。學(xué)生們在遠(yuǎn)洋漁業(yè)出海實習(xí)中，對氣象觀測及預(yù)報表現(xiàn)出了較好的技能水平，個別學(xué)生畢業(yè)后直接去了氣象局、大氣監(jiān)測站等單位就業(yè)。隨著異常氣候事件頻發(fā)，尤其是海嘯、臺風(fēng)等海洋災(zāi)難給人類帶來的嚴(yán)重負(fù)面影響，對涉海專業(yè)學(xué)生的大氣科學(xué)知識提出了更高的要求，我們會結(jié)合社會熱點問題不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，適時補(bǔ)充大氣科學(xué)學(xué)科最新的研究進(jìn)展，改進(jìn)教學(xué)方式，更好地滿足涉海專業(yè)人才對大氣科學(xué)知識與理論的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]毛毛，張小林.《大氣科學(xué)概論》課程教學(xué)改革探討[J].考試周刊，2016，73：7-8.

[2]白春江，解國強(qiáng)，王輝，簡俊.“航海氣象學(xué)與海洋學(xué)”課程內(nèi)容與實際應(yīng)用的調(diào)查分析[J].青島遠(yuǎn)洋船員職業(yè)學(xué)院學(xué)報，2016，37（3）：37-40.

Abstract：Introduction to Atmospheric Science is an important basic course for the undergraduate students of marine science，marine technology，marine fisheries science and technology，and other marine-related majors. This article presents the necessity of this course for marine-related majors. Some useful exploration and reform measures on instructional objectives，selection of teaching texts and contents and the principal teaching methods of the course are provided.

Key words：introduction to atmospheric science；marine-related majors；practice teaching