淺談校園氣象站的作用與運行

劉秀娟 梁立鋒

摘 要：本文簡單回顧了我國校園氣象站的發(fā)展歷程及其現(xiàn)狀，闡述了校園氣象站的選址原則和基本組成，論述了以氣象教學(xué)和科普為主要任務(wù)的校園氣象站在深化、補充課本知識，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)品質(zhì)素養(yǎng)等方面的作用，以及開展氣象科普活動的自身優(yōu)勢，探討了為確保校園氣象站后續(xù)長期穩(wěn)定運行的對策建議，提出了點源帶動四周的校園氣象站推廣方式。關(guān)鍵詞：校園氣象站；教學(xué)；科普 DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.1960 引言

校園氣象站是在學(xué)校校園中修建以氣象教學(xué)和科普為主要任務(wù)的氣象觀測站，一方面，校園氣象站的各種觀測儀器可以給學(xué)生提供進行實習(xí)實踐氣象及相關(guān)科學(xué)知識的平臺，可以鞏固課堂教學(xué)效果，提高學(xué)生動手能力，滿足地理教學(xué)的實際需要，另一方面，校園氣象站是氣象科普的優(yōu)秀載體，對氣象知識的宣傳和普及有其自身的優(yōu)勢，可通過近距離參觀校園氣象站及相關(guān)設(shè)施，將氣象科學(xué)知識直接形成適宜學(xué)生群體的科普形式，豐富學(xué)生課余生活，推進氣象科普的發(fā)展。另外，校園氣象站還可成為學(xué)校一道亮麗的人文景觀，優(yōu)化學(xué)校的科技教育環(huán)境，增強校園的現(xiàn)代化教育氣息。1 我國校園氣象站的發(fā)展和現(xiàn)狀

我國的校園氣象站誕生在 20 世紀(jì) 30 年代初，竺可楨先生和一批優(yōu)秀的科學(xué)家、教育家為我國校園氣象站的誕生營造了適宜的環(huán)境和條件，初衷是啟發(fā)培養(yǎng)學(xué)生對天氣和氣候現(xiàn)象的興趣愛好，為我國萌芽中的氣象事業(yè)培養(yǎng)人才，推進氣象科學(xué)的持續(xù)發(fā)展。20 世紀(jì)六七十年代，隨著《關(guān)于教育工作的指示》文件的發(fā)布，教育革命推動校園氣象站的大發(fā)展，全國建起數(shù)量可觀的校園氣象站，但由于受當(dāng)時經(jīng)濟和技術(shù)條件的限制，校園氣象站基本都是單個氣象觀測站 ，主要以測量溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、雨量等基本氣象參數(shù)為目的，通過觀云識天氣和解讀氣象諺語等方式來了解天氣和氣候現(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[1]。20世紀(jì)90年代后，隨著新版《地面氣象觀測規(guī)范》頒布后，使校園氣象站的儀器設(shè)備和安裝運行都逐步接近氣象部門的標(biāo)準(zhǔn)要求，大大促進了校園氣象站的規(guī)范化建設(shè)和發(fā)展[2]，新世紀(jì)后，地面自動氣象觀測站進入校園氣象站，其普及和發(fā)展使我國校園氣象站建設(shè)上了一個新臺階，2003年，臺灣在臺北市各行政區(qū)的 60 所中小學(xué)率先安裝了地面氣象自動觀測站，并組成了全球領(lǐng)先的微觀氣象網(wǎng)，網(wǎng)站能同時獲得60所學(xué)校的實時氣象數(shù)據(jù)和歷史氣象資料。在香港地區(qū)由新界翁佑中學(xué)發(fā)起的“香港聯(lián)校氣象網(wǎng)”，組織香港地區(qū) 30 多所有地面氣象自動觀測站的學(xué)校參加并組網(wǎng)。為提高資料的規(guī)范性和準(zhǔn)確性，由香港天文臺、香港城市大學(xué)大氣實驗室統(tǒng)一集中收集各校氣象站的數(shù)據(jù)，并上傳專門網(wǎng)頁公示，共享數(shù)據(jù)資源，還會定期組織開展一系列氣象科學(xué)探究活動。[3]近10余年，隨著我國教育發(fā)展，對基礎(chǔ)教育課程的改革不斷推進，中小學(xué)科學(xué)、地理等課程標(biāo)準(zhǔn)中明確提出了要求掌握地球、天氣、氣候等科學(xué)知識的要求，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)成為科學(xué)教育目標(biāo)之一，以此為背景，涌現(xiàn)出一定數(shù)量以氣象科普為特色的校園氣象站，并由此開展了形式多樣的氣象科普活動。 [4] 經(jīng)過半個多世紀(jì)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基本規(guī)模格局，目前還沒有實現(xiàn)大規(guī)模的聯(lián)網(wǎng)。2 校園氣象站的選址和組成

常規(guī)氣象站的觀測場選址要求是四周兩百米內(nèi)無障礙物的位置，遠離高大建筑物、樹木、湖泊、河流等，場地應(yīng)該水平平坦，盡可能保持自然草層，大小應(yīng)為25m×25m，或16m×20m兩種規(guī)模。如果受條件限制，校園氣象站根據(jù)學(xué)校實際情況，因地制宜選擇合適的地方，觀測場大小以滿足儀器設(shè)備的安裝為原則，既要便于學(xué)生觀測又要具有代表性。

校園氣象站常規(guī)配備有自動氣象觀測儀器、人工觀測儀器和觀測值班室等。自動氣象觀測由計算機控制，自動進行氣象觀測和數(shù)據(jù)傳輸收集，全天候自動記錄并輸入計算機，實現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)的存儲、上傳和查詢，并由專業(yè)軟件進行數(shù)據(jù)的處理和顯示，大大提高了氣象觀測的時空密度。人工觀測有效彌補自動觀測省略了學(xué)生動手環(huán)節(jié)的缺陷，常規(guī)配置儀器一般有：溫度計、濕度計、風(fēng)向風(fēng)速計、氣壓表、雨量器、日照計等，可通過人工觀測操作，直接獲取氣溫（最高、最低、干球、濕球）、地溫（深層地溫、淺層地溫）、濕度、氣壓、雨量等基本天氣要素的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。以上儀器的配置盡量符合國家氣象局規(guī)定的常規(guī)氣象站的標(biāo)準(zhǔn)要求，確保記錄的資料詳實可靠，可供查閱全年、全月、全天任意時間的氣象資料，有保存和使用的價值。觀測值班室是值班學(xué)生的工作室，是搜集氣象數(shù)據(jù)的中心，可放置室內(nèi)觀測儀器、工作臺、文件柜、配電箱等。一般建在觀測場北面，保證有較開闊的視野，能觀察觀測場的全貌，便于隨時監(jiān)視觀測場的整體情況和天氣變化，面積在10平方米左右，考慮到校園氣象站參與學(xué)生人多的情況，條件允許時可適當(dāng)增加工作面積，為學(xué)生提供寬敞的活動空間。另外，避雷設(shè)備必備，而且必須達到氣象行業(yè)的防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，避免氣象站被雷擊，防止學(xué)生受傷；為確保氣象儀器的安全正常工作，在校園氣象站四周最好安裝高一米左右的圍欄，進門處設(shè)置觀測標(biāo)牌，對場地進行醒目的標(biāo)識。3 校園氣象站的作用

（1）校園氣象站客觀上起到鞏固、深化、延伸、補充課本知識的作用。從知識層面分析，課本上介紹的氣象知識理論性強，模式固定，知識凝結(jié)，而校園氣象站是學(xué)生在學(xué)習(xí)掌握了氣象科學(xué)知識后很好的實踐平臺，了解各天氣要素的觀測方法和工具，自主進行氣象觀測獲得實時數(shù)據(jù)，掌握天氣要素的含義及特點，在實際的觀測中運用課本知識，使學(xué)過的知識得到進一步的鞏固和深化，在實踐操作運用中，將理性凝結(jié)知識釋放，變更為實踐知識。在實際觀測中還會發(fā)現(xiàn)天氣現(xiàn)象是復(fù)雜多變的，所遇到的問題常常會超出課本上的知識，在思考及解決非常規(guī)問題的過程中拓寬知識視野，使課本的知識得到延伸和補充。

（2）校園氣象站是基于氣象專題的科學(xué)探究平臺。校園氣象站不僅可以進行常規(guī)的氣象觀測、還可為科學(xué)探究教學(xué)活動的開展創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境支撐，校園氣象站提供的各種儀器設(shè)備是師生獲得各類氣象要素數(shù)據(jù)的重要工具，通過觀察、實驗、記錄等方式，是科學(xué)探究獲取直接數(shù)據(jù)證據(jù)的重要渠道，通過預(yù)設(shè)的氣象探究主題或開放式探究-由學(xué)生自行設(shè)計特色氣象主題，在具體探究主題的實踐過程中不斷演練重復(fù)科學(xué)探究的步驟：提出問題，做出假設(shè)，獲得證據(jù)，解釋結(jié)論，交流共享。再一次次探究的過程中，掌握科學(xué)探究方法，激發(fā)科學(xué)探究的興趣，提升訓(xùn)練科技技能，使學(xué)生的科學(xué)能力在探究中得以培養(yǎng)和提高。

（3）校園氣象站有益于學(xué)生科學(xué)品質(zhì)的培養(yǎng)。在以培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)的科學(xué)教學(xué)中，校園氣象站提供的氣象儀器和氣象數(shù)據(jù)，在儀器的使用和數(shù)據(jù)的采集記錄過程中對良好科學(xué)品質(zhì)和正確科學(xué)態(tài)度的形成起到潛移默化的作用。首先，氣象觀測是一項對技術(shù)要求較高的工作，要求學(xué)生在觀測時對氣象儀器的操作嚴(yán)格按照規(guī)定的方法操作，嚴(yán)謹(jǐn)有序，一絲不茍，否則就會影響氣象數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。另外，氣象觀測是一個堅持不懈的長期過程，不是一朝一夕就能完成，每一天在固定時間觀測，不能間斷，有順利也有困難，尤其在惡劣的天氣，更需要意志堅定，始終如一的堅持。再則，一些氣象觀測項目，例如：云量，云高等，在暫時儀器配備不完備的情況下，還需要依賴主觀判斷取得數(shù)據(jù)，這就要求學(xué)生把實事求是作為自己行動的指南。將自己已有的知識、理論和經(jīng)驗與實際觀測相聯(lián)系。綜上所述，校園氣象站的氣象觀測過程有益于培養(yǎng)學(xué)生一絲不茍的態(tài)度，堅持不懈的精神，實事求是的方法等科學(xué)品質(zhì)。

（4）校園氣象站是氣象科普的重要途徑。氣象氣候與人類的社會生活關(guān)系密切，各類強度大，頻率高的氣象災(zāi)害給人們的日常生活帶來不便甚至生命財產(chǎn)造成巨大的威脅，例如：暴雨、冰雹、臺風(fēng)等，因此，大力宣傳和普及氣象知識，推廣氣象科普具有重要意義，可以加強民眾對自然氣象災(zāi)害的認(rèn)識和了解，提高減災(zāi)防災(zāi)的意識和能力。校園氣象站相比國家正規(guī)氣象站，在氣象科普中具備其自身獨特的優(yōu)勢，可接待大批學(xué)生長時間近距離的參觀，允許進行課堂講解，開展實習(xí)實踐。每年在“3.23 世界氣象日”，“5.12 全國防災(zāi)減災(zāi)日”組織學(xué)生參觀氣象站，發(fā)放宣傳材料，播放氣象影視資料等形式，推廣氣象知識的傳播，還可針對區(qū)域氣候特征，開展地區(qū)針對性氣象災(zāi)害的科普知識專題講座，有的放矢的強化防災(zāi)應(yīng)對能力，逐步形成氣象科普的校園氛圍，充分發(fā)揮校園氣象站的宣傳平臺作用。4 校園氣象站的運行及推廣

校園氣象站建在校園內(nèi)，但又不同于其他教室外的課程資源，需要像國家正規(guī)氣象站一樣保持常年的氣象觀測記錄，風(fēng)雨無阻，不斷地持續(xù)運轉(zhuǎn)，其維護和運行都需要后續(xù)資金和人力的投入做保障，為確保校園氣象站可以長期穩(wěn)定的發(fā)展，后期配套的運行機制必須跟上。

（1）建立學(xué)生氣象社團，按時觀測記錄。校園氣象站創(chuàng)建以后，由地理系教師任輔導(dǎo)教師專門負(fù)責(zé)，組織一個以學(xué)生和氣象愛好者為主體的氣象社團，首先對小組成員進行氣象觀測培訓(xùn)，確保氣象觀測工作的質(zhì)量，由培訓(xùn)合格的成員每天在校園氣象站操作儀器、讀取數(shù)據(jù)，得到每天的氣象數(shù)據(jù)，如最高、最低氣溫，地表、地下溫度，干球濕球溫度，風(fēng)向風(fēng)速及氣壓等氣象要素，并且對獲得數(shù)據(jù)及時進行記錄和存檔。每隔一段時間對記錄的數(shù)據(jù)進行一次整理分析，討論和總結(jié)天氣氣候的發(fā)展變化。整個團隊?wèi)?yīng)該分工明確、制度健全、有良好的責(zé)任制度，確保每一臺儀器設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，有問題及時修正，保證氣象觀測記錄的準(zhǔn)確性和連續(xù)性。

（2）合適教材的選取，編寫并推廣氣象校本課程。結(jié)合校園氣象站的觀測儀器，確定符合實際情況的氣象觀測要素，在實際工作中注重積累總結(jié)，逐步編寫出校本教材，使氣象知識的教學(xué)實踐有本可依，教材的編寫應(yīng)體現(xiàn)以人為本、尊重學(xué)生的主體地位，強調(diào)學(xué)生動手實踐，力求增強教材的啟發(fā)性和趣味性。同時可突出地方特色，結(jié)合本地的氣候特征以及本地易出現(xiàn)的氣象災(zāi)害。為保證校本課程的教學(xué)質(zhì)量，選拔師德高尚且有專業(yè)特長的教師擔(dān)任校本課程的教學(xué)，請氣象局行業(yè)專家深入學(xué)校對教師進行教學(xué)內(nèi)容指導(dǎo)，更新完善，力求精益求精。對教材編寫推廣工作中先進的個人及團隊給予表彰和獎勵，有效帶動整體工作質(zhì)量的不斷提升。

（3）創(chuàng)新團隊建設(shè)，不斷拓寬專業(yè)的深度和廣度。一支優(yōu)秀的氣象團隊?wèi)?yīng)重視人才的培養(yǎng)，因為專業(yè)人才隊伍的缺乏，也是制約校園氣象站發(fā)展的原因之一。構(gòu)建合理的校園氣象站人才培養(yǎng)機制，建立專業(yè)人員隊伍培訓(xùn)制度，隨著氣象觀測技術(shù)的進步，設(shè)備儀器升級，積極參與相應(yīng)培訓(xùn)，創(chuàng)造學(xué)習(xí)、交流、考察的機會，為后續(xù)校園氣象站工作夯實專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)。鼓勵院校師生參與組織校園氣象科普工作，在科普實踐活動中不斷提高策劃和組織管理等方面的能力，應(yīng)重視科普講解人才的培養(yǎng)，不斷提高氣象科普的講解能力，隨著團隊綜合實力的提升，逐步擴大校園氣象站的社會影響力，走出大學(xué)校園，支持面向中小學(xué)生、農(nóng)民、社區(qū)居民等不同群體開展氣象災(zāi)害防御和應(yīng)對氣候變化的氣象科普活動。

（4）點源帶動四周的校園氣象站推廣方式。隨著 “科教興國”戰(zhàn)略的實施，全面推進素質(zhì)教育的進程中，氣象科學(xué)內(nèi)容在教科書中內(nèi)容比重不斷增加，氣象科學(xué)教育愈顯重要，越來越多的學(xué)校期望改善其配套的教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施，這也使校園氣象站的需求大幅增加。但是，另一方面，新增校園氣象站，其建設(shè)和運行都需要大量資金和人力的投入。對于目前沒有直接經(jīng)濟收益的校園氣象站，投入一直處于較低水平，在一些地區(qū)明顯存在資金不足的問題，根據(jù)目前經(jīng)濟和氣象學(xué)科普及欠發(fā)達地區(qū)的實際情況，可以在該區(qū)選擇適合的高校，先建立規(guī)范校園氣象站，以此為基礎(chǔ)點源，帶動和幫助附近中小學(xué)，一點輻射四周，而不是逐點加密的策略，解決資金不足問題。以此點源為平臺，為該地區(qū)社會公眾走近氣象、理解氣象、與氣象科研人員進行交流和溝通創(chuàng)造機會，為氣象科學(xué)知識的普及推廣營造良好的社會氛圍。參考文獻：[1]張怡哲.新型校園科普氣象站探討[J].裝備管理，2013（10）：22-23.[2]任詠夏.淺談我國校園氣象站的建設(shè)發(fā)展與未來展望[G].中國氣象學(xué)會會議論文集，2013.[3]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.[4]孫冬燕.中小學(xué)校園氣象站的科普與教學(xué)功能研究[J].裝備管理 ，2014（09）：27-30.[5]姚錦烽.氣象科普活動現(xiàn)狀與思考[J].中國校外教育，2017（05）：119-122.[6]任詠夏.校園氣象站的建設(shè)與運用[J].裝備博覽，2003（08）：10.[7]程楊鏡.校園氣象站-素質(zhì)教育的優(yōu)秀載體[J].裝備博覽，2004（04）：14-15.[8]王祎婧.示范校園氣象站的建立與發(fā)展探索[J].科普縱橫，2018（05）：35-36.[9]張建新.淺談校園科普氣象站的建立和運行[J].沙漠與綠洲氣象，2009（08）：63-66.[10]王巧英.校園氣象科普的重要性-現(xiàn)狀和新途徑[J].科技創(chuàng)新，2015（09）：52.[11]付志文.基于氣象專題的科學(xué)探究平臺的設(shè)計與開發(fā)[J].網(wǎng)絡(luò)教育，2009（03）：67-79.作者簡介：劉秀娟（1980-），女，內(nèi)蒙古赤峰人，碩士研究生，工程師，主要研究方向：氣象學(xué)與氣候?qū)W。*為通訊作者