氣象學(xué)實驗教學(xué)“2教1考”改革模式初探

齊永志 賈彬 甄文超

摘 要：該文介紹了河北農(nóng)業(yè)大學(xué)氣象學(xué)實驗的教學(xué)現(xiàn)狀，分析了氣象學(xué)實驗教學(xué)中存在的教學(xué)內(nèi)容單調(diào)、教學(xué)方式傳統(tǒng)以及考核體系缺失等問題，并提出了以改革教學(xué)內(nèi)容為主導(dǎo)、以改革教學(xué)方式為引導(dǎo)和以改革考核體系為督導(dǎo)的“2教1考”改革模式。旨在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力，提升教學(xué)效果，也為其他實驗課程的改革提供參考。

關(guān)鍵詞：氣象學(xué);實驗教學(xué);教學(xué)改革;“2教1考”改革模式

中圖分類號 G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2019）24-0159-03

Abstract：Based on the current situation of Meteorology experiment teaching in Hebei Agricultural University， the necessity and content of Meteorology experiment teaching reform were discussed. The results showed that there were some shortcomings in the course， such as monotonous teaching content， traditional teaching methods and lack of assessment system. In view of this situation， the reform mode of `2-teaching-1-examination'， which will take the reform of teaching content as the leading factor， the reform of teaching methods as the guide and the reform of assessment system as the supervision， was initially put forward， and the concrete reform content and methods of this mode were probed in this paper. The implementation of the "2 teaching and 1 testing" reform model will help to improve students interest in learning， innovation ability and teaching effect， as well as provide reference for other experimental curriculum reform.

Key words： Meteorology; Experimental teaching; Teaching reform; 2 teaching and 1 testing; Reform model

氣象學(xué)是高等農(nóng)業(yè)院校為園藝、農(nóng)學(xué)、林學(xué)、植物保護(hù)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、風(fēng)景園林等專業(yè)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。氣象學(xué)實驗是該課程教學(xué)過程中十分重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，其不僅是實現(xiàn)理論知識與實驗?zāi)芰ο嘟Y(jié)合的關(guān)鍵步驟，也是實現(xiàn)高等農(nóng)業(yè)院校教育培養(yǎng)人才目標(biāo)的主要教學(xué)方式之一[1]。該課程主要通過氣象要素觀測、環(huán)境模擬、作物長勢遙感監(jiān)測以及統(tǒng)計分析方法的實驗，進(jìn)一步加深學(xué)生對各種氣象要素測定方法和原理的理解，熟悉、掌握各種方法的操作步驟，增強(qiáng)其實驗基本操作技能和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析技能，全面提高其解決實際問題的能力[2]。

本文在分析河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院、植物保護(hù)院、林學(xué)院等學(xué)院專業(yè)氣象學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，總結(jié)了當(dāng)前實驗教學(xué)的不足之處，并初步探討了實驗教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核體系的改革措施，旨在為提高學(xué)生的科技素質(zhì)、提升教學(xué)效果奠定理論基礎(chǔ)，也為其他實驗或?qū)嵺`教學(xué)改革提供參考。

1 教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 教學(xué)內(nèi)容相對單調(diào) 目前，所有學(xué)院的氣象學(xué)實驗主要是以驗證型實驗為主，教學(xué)內(nèi)容相對單一，綜合性和設(shè)計性實驗環(huán)節(jié)相對較少，實驗教學(xué)效果總體表現(xiàn)不理想[3]。氣象學(xué)實驗課每年授課學(xué)生約600人，分布在10個專業(yè)、20個班級以上。學(xué)生專業(yè)背景與知識結(jié)構(gòu)差異明顯，專業(yè)班級之間亦層次不齊。各專業(yè)所開設(shè)的實驗課一般包括3次實驗，分別是：（1）地面溫度、空氣溫度與空氣濕度的觀測;（2）農(nóng)業(yè)小氣候觀測和;（3）氣象資料統(tǒng)計與整理（僅針對植物保護(hù)專業(yè)學(xué)生開設(shè)）。上述實驗課僅要求學(xué)生熟悉地面主要氣象要素的觀測方法，了解基本儀器的構(gòu)造原理，初步掌握儀器使用方法及觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，整個實驗過程基本都是在實驗室內(nèi)完成。由于學(xué)時偏少、內(nèi)容多，導(dǎo)致學(xué)生無法親自操作儀器，學(xué)習(xí)積極性明顯受到抑制，激發(fā)不起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，缺乏讓學(xué)生獨立思考和提問的機(jī)會，嚴(yán)重影響到學(xué)生綜合能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提升。

1.2 教學(xué)方式比較傳統(tǒng) 氣象學(xué)實驗課多采用“課前預(yù)習(xí)+課堂教學(xué)+實驗報告”或“教師講授—教師示教—學(xué)生模仿”的傳統(tǒng)教學(xué)方式，課堂教學(xué)內(nèi)容也主要是通過板書和掛圖來展現(xiàn)。在這種教學(xué)模式下，教師通常注重講解氣象測定儀器的制造和使用原理，強(qiáng)調(diào)實驗觀測結(jié)果的準(zhǔn)確性，易忽視激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性以及學(xué)生動手操作的主動性;學(xué)生經(jīng)常是被動地應(yīng)付實驗操作，課堂氣氛較沉悶，學(xué)習(xí)興趣較低，教學(xué)效果較差。傳統(tǒng)教學(xué)方式難以做到以學(xué)生為主體，且學(xué)生操作能力訓(xùn)練效果不佳，甚至部分關(guān)鍵實驗內(nèi)容僅停留在“認(rèn)識狀態(tài)”，而未上升到真正意義上的“應(yīng)用掌握”，難以提高教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)出具有較強(qiáng)實驗?zāi)芰皠?chuàng)新精神的高等農(nóng)業(yè)專門人才[4]。

1.3 考核體系缺失 實驗教學(xué)體系是指圍繞人才培養(yǎng)目標(biāo)，運用系統(tǒng)科學(xué)的理論和方法，對組成實驗教學(xué)的各個要素進(jìn)行整體設(shè)計，通過合理的實驗課程和環(huán)節(jié)的設(shè)置，建立起來的與理論教學(xué)體系相輔相成、結(jié)構(gòu)和功能最優(yōu)化的教學(xué)體系[5-6]。在當(dāng)前本校及其他高等農(nóng)業(yè)院校中，實驗教學(xué)的管理制度不夠完善，組織管理跟不上，教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)評價體系缺失，使得實驗教學(xué)質(zhì)量難以得到保證。在傳統(tǒng)教學(xué)方式中，要求全班學(xué)生分組合作進(jìn)行儀器安裝、實驗觀測、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。該方式常導(dǎo)致部分學(xué)生偷懶、甚至直接抄襲實驗報告內(nèi)容現(xiàn)象的發(fā)生，嚴(yán)重降低了實驗教學(xué)考核定論（以實驗報告作為實驗成績）的真實程度。目前，由于氣象學(xué)實驗教學(xué)向未建立規(guī)范的考核辦法，缺少教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)體系，導(dǎo)致對該課程實驗教學(xué)的要求遠(yuǎn)未達(dá)到對理論課教學(xué)要求的嚴(yán)格程度。

2 改革措施

針對上述氣象學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀，本文初步提出了以改革教學(xué)內(nèi)容為主導(dǎo)、以改革教學(xué)方式為引導(dǎo)和以改革考核體系為督導(dǎo)的“2教1考”改革模式。

2.1 改革氣象學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

2.1.1 根據(jù)學(xué)生專業(yè)內(nèi)容和興趣設(shè)計實驗教學(xué)內(nèi)容 在實驗?zāi)康拿鞔_的情況下，學(xué)生可以自由選擇不同下墊面（水面、草地、沙地、水泥面等），或在不同天氣條件下，進(jìn)行主要氣象要素的觀測。在小氣候觀測時，針對植物保護(hù)學(xué)院的學(xué)生可設(shè)計“日光溫室氣象要素對作物高溫或高濕易發(fā)病害的影響”、“不同光照條件對驅(qū)光性昆蟲取食行為的影響”的實驗;針對林學(xué)或園林專業(yè)的學(xué)生可設(shè)計“易縣林楊、高山或草甸晝夜氣候變化特征”實驗;針對農(nóng)學(xué)專業(yè)的學(xué)生，可設(shè)計“不同作物套種（棉/麥）或不同播量對作物生長發(fā)育及光合效率的影響”等實驗。根據(jù)學(xué)生的專業(yè)內(nèi)容設(shè)計實驗，有助于將氣象學(xué)基本理論知識與本專業(yè)課程緊密結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

2.1.2 根據(jù)實驗性質(zhì)設(shè)計實驗教學(xué)內(nèi)容 取消或壓縮驗證性實驗，增加設(shè)計性和研究性實驗。趙蘭枝[7]和王建勛[8]發(fā)現(xiàn)，取消氣壓觀測、壓縮風(fēng)觀測和氣象資料統(tǒng)計，增加害蟲發(fā)育進(jìn)程與氣象要素變化關(guān)系、探索昆蟲發(fā)育對光的響應(yīng)等設(shè)計性實驗，可明顯提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。針對農(nóng)學(xué)專業(yè)的學(xué)生，教師可以根據(jù)畢業(yè)實習(xí)論文、已參加或?qū)⒁獏⒓拥目蒲许椖績?nèi)容，讓學(xué)生自己設(shè)計實驗內(nèi)容。例如，關(guān)于“積溫學(xué)說”的知識點，教師啟發(fā)學(xué)生可設(shè)計“不同播期對小麥或玉米生長發(fā)育的影響”，甚至可設(shè)計“學(xué)生宿舍室內(nèi)小氣候的動態(tài)變化特征”等。設(shè)計型或研究型實驗有助于鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.2 創(chuàng)新教學(xué)方式，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

2.2.1 制作多媒體課件 利用多媒體技術(shù)可制作內(nèi)容更加形象、新穎、豐富的課件，可避免學(xué)生對純理論知識的抽象想象，讓知識變得淺顯易懂[9]。例如，在講授日照時數(shù)變化、云的形成等實驗時，均可先用動畫演示日照隨時間的變化、水氣相-液相-固相的轉(zhuǎn)化等過程，可明顯加深學(xué)生對知識點的理解和掌握。在講授觀測儀器構(gòu)造及工作原理時，可合理運用動畫模擬。例如，用動畫模擬毛發(fā)濕度計的雙曲臂杠桿的傳遞放大過程可準(zhǔn)確、形象地演示其工作原理;動畫演示雨量計測量降雨過程可讓學(xué)生更清楚觀察到虹吸式和翻斗式雨量計的內(nèi)部構(gòu)造及測量原理。與僅靜態(tài)觀察實物相比，定會提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2.2 改善校內(nèi)實驗教學(xué)條件，建立校外實習(xí)基地 優(yōu)越的實驗教學(xué)條件是實驗性教學(xué)環(huán)節(jié)的物質(zhì)基礎(chǔ)，持續(xù)穩(wěn)定的教學(xué)投入是構(gòu)建特色實驗教學(xué)體系的條件保證[10]。在加強(qiáng)實驗室建設(shè)、保證實驗經(jīng)費投入、保證儀器設(shè)備的購置、實習(xí)基地的建設(shè)等方面，今后應(yīng)不斷加大投入，在爭取在提高或改善實驗教學(xué)物質(zhì)條件的同時，也挖掘?qū)W校周邊典型氣象學(xué)實驗教學(xué)基地，適當(dāng)增加氣象學(xué)課程短途野外測定項目等[11]。例如，本校或植物保護(hù)學(xué)院可與保定市氣象局或各縣氣象局簽署校局合作協(xié)議，使學(xué)生現(xiàn)場了解天氣預(yù)報與氣象觀測系統(tǒng)，真正實現(xiàn)信息互通、資源共享以及增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)研究能力的目的。校外實習(xí)基地的建立，不僅可以彌補(bǔ)過少氣象學(xué)實驗教學(xué)課時，提高昂貴實驗設(shè)備利用的效率，也可提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果。

2.2.3 應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂和慕課教學(xué) 研究發(fā)現(xiàn)，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式明顯提高了學(xué)生對氣象學(xué)實驗課的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)新思維，明顯提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)成績[12-13]。以學(xué)生主動參與分析、討論、表達(dá)等活動的實驗教學(xué)模式，可以讓學(xué)生在具體的問題情境中積極思考、主動探索，提高教與學(xué)的配合程度，同時也顯著提升了學(xué)生認(rèn)識問題、分析問題和解決問題等綜合能力。

2.2.4 設(shè)立開放性實驗 開放性實驗是對該課程實驗教學(xué)的延伸，學(xué)生在教師提供的學(xué)習(xí)課題中選擇自己感興趣的題目查閱相關(guān)資料，自主設(shè)計實驗方案，明確實驗的目的和意義，選擇儀器設(shè)備并提出實驗的時間表。在保定市或各縣氣象局公眾開放日，教師帶領(lǐng)學(xué)生到氣象局參觀，學(xué)習(xí)天氣圖、天氣預(yù)報的制作過程，進(jìn)一步加深其對氣象學(xué)課程的理解，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。在學(xué)校內(nèi)，可協(xié)助學(xué)生成立校園氣象臺站、風(fēng)云俱樂部等大學(xué)生課外社團(tuán)，或者在每年的世界氣象日給學(xué)生做海報宣傳，給在校大學(xué)生普及全球環(huán)境焦點、氣候熱點問題等氣象學(xué)知識，以達(dá)到激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生知識面，提升學(xué)生社交能力的目的。

2.3 改革考核體系，科學(xué)評價教學(xué)效果

2.3.1 結(jié)合教學(xué)任務(wù)，設(shè)計氣象學(xué)實驗教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)體系實施路線圖 在實驗教學(xué)實施前，把實驗教學(xué)視頻或PPT發(fā)給班長，督促每位學(xué)生觀看實驗教學(xué)視頻，并總結(jié)實驗中各操作環(huán)節(jié)注意事項、氣象數(shù)據(jù)觀測原則及儀器使用規(guī)范等;提前讓學(xué)生到河北農(nóng)業(yè)大學(xué)氣象實驗站熟悉氣象觀測儀器的布置特點和安裝原則，加深對儀器的了解。同時，建立微信或QQ群等交流平臺，讓學(xué)生自主交流學(xué)習(xí)心得，并借助計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺查詢實驗教學(xué)知識點的重點和難點（見圖1）。在實驗教學(xué)期間，結(jié)合觀看教學(xué)視頻或PPT及知識點重點介紹，創(chuàng)建實驗教學(xué)環(huán)境，啟發(fā)學(xué)生獨立探索學(xué)習(xí)的能力和意識;加強(qiáng)師生之間的協(xié)作學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。以學(xué)生自主學(xué)習(xí)心得為中心，通過總結(jié)實驗教學(xué)反饋意見，再次觀看教學(xué)視頻，加深對實驗難點的掌握。在實驗教學(xué)結(jié)束后，再次加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的支持和活動學(xué)習(xí)的開展，準(zhǔn)備實驗教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)體系評價材料，進(jìn)一步為氣象學(xué)實驗教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。

2.3.2 構(gòu)建考核標(biāo)準(zhǔn)體系 （1）教師對學(xué)生實驗成績的考核：隨機(jī)選取以傳統(tǒng)實驗教學(xué)授課（主要以老師講授為主）的自然班為對照，以其他在實驗教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)體系下實驗教學(xué)的自然班為試驗班，根據(jù)學(xué)生實驗報告成績分別劃分為以下4個等級：90分以上為優(yōu);80～90分為良;70～80分為中;70分以下為差，分析實驗報告成績與課堂學(xué)習(xí)興趣高低和實驗操作規(guī)范程度的相關(guān)性，評價實驗教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)體系優(yōu)劣。（2）學(xué)生對教師教學(xué)效果的考核：以實驗教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)體系下授課的自然班為試驗班，讓學(xué)生評價教師的實驗教學(xué)情境設(shè)計及其對學(xué)生自主實驗、合作學(xué)習(xí)指導(dǎo)等方面的優(yōu)點和不足，分析教師營造學(xué)生“吸收內(nèi)化”的情境和自主參與實驗的教學(xué)效果，明確學(xué)生在實驗教學(xué)前熟悉實驗任務(wù)和交流準(zhǔn)備的重要性。具體考核方式如下：分別讓傳統(tǒng)實驗教學(xué)和標(biāo)準(zhǔn)實驗教學(xué)自然班學(xué)生針對各自教學(xué)效果進(jìn)行評價，評價等級標(biāo)準(zhǔn)同上。（3）學(xué)生對學(xué)生實驗教學(xué)效果的考核：每次實驗教學(xué)結(jié)束后，教師從傳統(tǒng)實驗教學(xué)和標(biāo)準(zhǔn)實驗教學(xué)自然班小組的實習(xí)報告中挑選出代表性或所有實驗報告，采取學(xué)生自評、互評的方式，針對實驗內(nèi)容、數(shù)據(jù)、方法等方面對實驗效果進(jìn)行評價。具體考核方式如下：分別請傳統(tǒng)實驗教學(xué)和標(biāo)準(zhǔn)實驗教學(xué)自然班學(xué)生針對各自教學(xué)效果進(jìn)行評價，評價等級標(biāo)準(zhǔn)同上。

3 結(jié)語

實驗教學(xué)是大學(xué)的核心競爭力[14]，改革實驗教學(xué)有助于打破舊的教學(xué)模式，創(chuàng)立新的管理理念，更新教學(xué)思想，將教學(xué)改革推向更深層次的變革。傳統(tǒng)氣象學(xué)實驗課程課時少、內(nèi)容相對枯燥，必須對傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式進(jìn)行改革，以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、提升學(xué)習(xí)興趣與教學(xué)效果;同時，亦保證要以氣象學(xué)實驗課教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)體系作為考核實驗教學(xué)效果的唯一標(biāo)尺。通過氣象學(xué)實驗課程的教學(xué)改革，將有助于學(xué)生在本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮創(chuàng)新能力，以應(yīng)對21世紀(jì)對創(chuàng)新人才的需求。

參考文獻(xiàn)

[1]楊沈斌，趙小艷，景元書，等.《產(chǎn)業(yè)工程氣象學(xué)》課程教學(xué)改革探索與實驗[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009，（31）：115-116.

[2]甄文超，王秀英.氣象學(xué)與農(nóng)業(yè)氣象學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：氣象出版社，2006.

[3]高衛(wèi)東，姜巍，周保華，等.《氣象學(xué)》相關(guān)課程實驗教學(xué)改革研究與實驗[J].教育教學(xué)論壇，2009（2）：131-132.

[4]梅雪英，王鳳文，楊書運.《農(nóng)業(yè)氣象學(xué)》實驗教學(xué)改革的探索[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2014，20（8）：184-185.

[5]劉詠梅，祝鈞，戴敏.構(gòu)建實驗教學(xué)體系，強(qiáng)化創(chuàng)新實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)[J].實驗室研究與探索，2009，28（2）：12-14.

[6]聶麗，趙東江，祝家貴，等.高等學(xué)校實驗教學(xué)體系的構(gòu)建與探索[J].實驗室研究與探索，2007，26（4）：126-128.

[7]趙蘭枝.《農(nóng)業(yè)氣象學(xué)》實驗教學(xué)改革的探索[J].河南職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報：職業(yè)教育版，2002（2）：66-67.

[8]王建勛.農(nóng)業(yè)氣象學(xué)實驗課程教學(xué)改革的措施[J].黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報，2006，19（3）：90-91.

[9]章麗萍，劉瑜，白艷萍，等.《氣象學(xué)與氣候?qū)W》課程的實驗教學(xué)改革初探.科技資訊，2010，4：198.

[10]楊艷蓉.高等林業(yè)院校氣象學(xué)實驗教學(xué)改革探索[J].甘肅科技，2016，32（9）：68-69.

[11]王志，廉麗姝.高師氣象學(xué)與氣候?qū)W實驗教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化探究[J].高教論壇，2014（11）：59-61.

[12]齊永志，凌敏，郭麗果，等.大學(xué)生對翻轉(zhuǎn)課堂的認(rèn)知程度及其對教學(xué)效果的提升[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（農(nóng)林教育版），2017，19（1）：71-75.

[13]齊永志，凌敏，尹寶重，等.翻轉(zhuǎn)課堂在農(nóng)業(yè)氣象學(xué)實驗課教學(xué)中的應(yīng)用思考[J].求知導(dǎo)刊，2016（12）：140.

[14]趙躍民.實驗室是大學(xué)的核心競爭力[J].實驗室研究與探索，2005（2）：1-4. （責(zé)編：張宏民）