“天氣分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施

鄭佳鋒 劉艷霞

(成都信息工程大學(xué) 大氣科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610225)

熟練使用氣象工具快速分析天氣形勢(shì)是天氣預(yù)報(bào)崗位的必備技能，也是天氣學(xué)研究的基礎(chǔ)[1]。“天氣分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”是國(guó)內(nèi)大氣科學(xué)類專業(yè)在本科教學(xué)中設(shè)置的重要的集中實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生熟練操作氣象信息綜合分析處理系統(tǒng)(MICAPS)、運(yùn)用所學(xué)理論對(duì)各種天氣圖進(jìn)行天氣分析、天氣預(yù)報(bào)的綜合性實(shí)驗(yàn)課程，旨在讓學(xué)生將理論和實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，能夠熟練使用工具對(duì)天氣形勢(shì)進(jìn)行分析預(yù)報(bào)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于氣象資料的應(yīng)用能力和各種天氣圖綜合分析的能力，初步建立天氣預(yù)報(bào)的思路，掌握氣象臺(tái)站預(yù)報(bào)崗位預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的基本技能。

“氣象信息綜合分析處理系統(tǒng)”(MICAPS, Meteorological Information Combine Analysis and Process System)又稱“天氣預(yù)報(bào)人機(jī)交互處理系統(tǒng)”，是一套集氣象信息顯示、國(guó)家地理數(shù)據(jù)、歷史氣象數(shù)據(jù)、人機(jī)交互處理、氣象預(yù)報(bào)服務(wù)產(chǎn)品加工為一體的綜合圖形、圖像處理系統(tǒng)軟件[2]。該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)各種氣象數(shù)據(jù)的圖形圖像進(jìn)行加工編輯，為預(yù)報(bào)員提供了一個(gè)信息全面、方便快捷的短時(shí)、短期、中期天氣分析預(yù)報(bào)制作平臺(tái)，是大氣專業(yè)學(xué)生走向預(yù)報(bào)員工作崗位的必須掌握的軟件操作系統(tǒng)。因此，許多院校均開(kāi)設(shè)了與該系統(tǒng)相關(guān)的實(shí)踐課程，如成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院對(duì)大氣專業(yè)大四學(xué)生開(kāi)設(shè)“天氣分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”課程(32學(xué)時(shí))。在授課中教師分11個(gè)章節(jié)系統(tǒng)地講解了該軟件的使用方法，并進(jìn)行隨堂練習(xí)，目的在于使學(xué)生能夠熟練運(yùn)用MICAPS系統(tǒng)，為之后的其他課程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

從大氣科學(xué)類專業(yè)本科培養(yǎng)方案中的課程設(shè)置來(lái)看，“天氣分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”非常重要，起承上啟下的作用。如成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)專業(yè)部分相關(guān)實(shí)踐課設(shè)置如下：大三上學(xué)期 “天氣學(xué)分析”；大四上學(xué)期“天氣分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”“大氣科學(xué)綜合應(yīng)用”；大四下學(xué)期“畢業(yè)實(shí)習(xí)”(見(jiàn)表1)。其中， “天氣學(xué)分析”主要講授天氣圖分析的基本操作，以手動(dòng)繪圖為主；“大氣科學(xué)綜合應(yīng)用”是綜合運(yùn)用各種氣象資料的預(yù)報(bào)方法，選取不同影響系統(tǒng)下典型天氣個(gè)例分析，主要是幫助學(xué)生將不同大氣學(xué)科的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐相統(tǒng)一；“畢業(yè)實(shí)習(xí)”是集中一段時(shí)間對(duì)實(shí)況天氣進(jìn)行分析和預(yù)報(bào)，重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生建立清晰的預(yù)報(bào)思路；而“天氣分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”是從手動(dòng)繪圖到上機(jī)操作(MICAPS系統(tǒng))的訓(xùn)練，旨在將“天氣學(xué)分析”中效率低的手動(dòng)繪圖轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖俚碾娔X操作，為后期實(shí)習(xí)課程上大量繁瑣的實(shí)況天氣分析做準(zhǔn)備，是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)天氣分析預(yù)報(bào)的綜合性訓(xùn)練的基礎(chǔ)，是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)和手段。

表1 大氣科學(xué)本科部分專業(yè)實(shí)習(xí)課

1 教學(xué)過(guò)程存在的問(wèn)題

通過(guò)對(duì)近幾年學(xué)生在“天氣分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”課程課堂上的表現(xiàn)分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)生選修此課程的積極性很高(近四年平均選修率達(dá)90%以上)，并且在上課期間表現(xiàn)出極大興趣(師生互動(dòng)性很高)，但學(xué)習(xí)效果離預(yù)期仍存在一定差距(部分學(xué)生課程后期落后較明顯)，教學(xué)效果仍有待提高。主要存在以下問(wèn)題：

1.1 基礎(chǔ)不扎實(shí)，相關(guān)課程間隔時(shí)間太長(zhǎng)

熟練掌握“天氣學(xué)原理”的基本知識(shí)和“天氣學(xué)分析”的方法是學(xué)好“天氣分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”的基礎(chǔ)。只有掌握天氣學(xué)基本原理并能運(yùn)用正確的方法才能快速有效地分析天氣形勢(shì)，也才能明白MICAPS系統(tǒng)中不同系統(tǒng)工具的使用方向。部分學(xué)生天氣學(xué)理論知識(shí)薄弱，天氣學(xué)分析方法未能熟練掌握，在學(xué)習(xí)MICAPS軟件時(shí)不能很好地將所學(xué)理論知識(shí)和實(shí)踐操作結(jié)合起來(lái)，大大影響了學(xué)習(xí)效率。例如：學(xué)生無(wú)法正確辨析出天氣圖上的主要天氣系統(tǒng)(高空?qǐng)D上槽線、切變線，地面圖上雷暴、冰雪等天氣現(xiàn)象圖標(biāo)的識(shí)別等)，在實(shí)際操作時(shí)會(huì)因?qū)ふ姨鞖庀到y(tǒng)而浪費(fèi)大量時(shí)間，學(xué)習(xí)的效果大打折扣；甚至有些天氣學(xué)分析基礎(chǔ)差的學(xué)生會(huì)陷入矛盾，因混淆概念而導(dǎo)致無(wú)從下手。另外，“天氣學(xué)分析”是在大三上半學(xué)期開(kāi)課，“天氣分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”是在大四上半學(xué)期開(kāi)課，兩門(mén)課開(kāi)課時(shí)間相距一年，學(xué)生很容易將已學(xué)會(huì)的知識(shí)淡忘，使得任課教師不得不在“天氣分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”課上重申應(yīng)在“天氣學(xué)原理和分析”課程中解決的問(wèn)題，從而影響教學(xué)進(jìn)度和效果。

1.2 授課方式的單調(diào)性

“天氣分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”是以軟件操作學(xué)習(xí)為主的課程。為了使學(xué)生能夠熟練使用MICAPS系統(tǒng)，現(xiàn)階段的主要授課方式是教師講授后學(xué)生隨堂練習(xí)教師現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。而用作練習(xí)的習(xí)題基本是選擇固定時(shí)次的天氣圖，學(xué)生通過(guò)大量做題來(lái)掌握MICAPS系統(tǒng)的使用方法。這種授課方式最大的弊端是方法的單調(diào)性，學(xué)生容易在課程后期感覺(jué)較枯燥(習(xí)題量較大)，喪失學(xué)習(xí)的興趣，產(chǎn)生畏難心理。

1.3 考核方式不合理

目前“天氣分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”課程是小班授課(平均一位教師教授40名學(xué)生)，旨在讓學(xué)生能有充足的被指導(dǎo)和練習(xí)的時(shí)間?？己朔绞绞怯擅课蝗握n教師單獨(dú)出題，但這種考核存在著一定缺陷：每屆學(xué)生不同班級(jí)考試題目難易不同(有些天氣形勢(shì)復(fù)雜有些簡(jiǎn)單)，不同授課教師考核的側(cè)重點(diǎn)也不同，這樣就使得同屆學(xué)生考試成績(jī)?nèi)狈杀刃浴?/p>

另外，“天氣分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”一共有32學(xué)時(shí)，16次課(2學(xué)時(shí)一次課)。這門(mén)課的考核成績(jī)比例為：平時(shí)成績(jī)占60%、期末成績(jī)占40%。平時(shí)成績(jī)(平均每位學(xué)生至少要改8次作業(yè))所占權(quán)重較多，但平時(shí)成績(jī)存在一定的不公正性，即有少部分學(xué)生可能是抄襲或在別的學(xué)生指導(dǎo)下完成(并未真正掌握)，導(dǎo)致平時(shí)成績(jī)較高，期末成績(jī)較低。這樣的考核方式存在一定的不合理之處，并不能完全反映出學(xué)生真實(shí)的知識(shí)掌握水平。

1.4 教學(xué)水平有待提高

“天氣分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”是一門(mén)實(shí)踐操作課程，需要有氣象臺(tái)站工作經(jīng)驗(yàn)的教師承擔(dān)，但隨著高校擴(kuò)招，大氣科學(xué)專業(yè)學(xué)生人數(shù)不斷增長(zhǎng)，新引進(jìn)的博士教師雖然理論功底較深，但缺乏實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，理論知識(shí)講解未能做到深入淺出、通俗易懂，不能很好地引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)踐操作和理論相結(jié)合，這也是導(dǎo)致學(xué)生感到學(xué)習(xí)枯燥的一個(gè)重要原因。

1.5 學(xué)科基礎(chǔ)設(shè)施更新較慢

“天氣分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”課程要求學(xué)生在電腦上快速準(zhǔn)確操作，相應(yīng)地對(duì)計(jì)算機(jī)性能和系統(tǒng)穩(wěn)定性等要求較高。目前由中國(guó)氣象局主持開(kāi)發(fā)的MICAPS系統(tǒng)一直在不斷更新升級(jí)，不斷優(yōu)化并加入科研前沿的工具和產(chǎn)品，使得整個(gè)軟件系統(tǒng)越來(lái)越龐大。而教學(xué)單位由于各種因素不能及時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件同步更新提高，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中出現(xiàn)軟件系統(tǒng)卡頓，甚至中斷現(xiàn)象，進(jìn)而影響了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的體驗(yàn)感和實(shí)際效果，也影響到教師的教學(xué)效果。

2 課程思考和改進(jìn)措施

針對(duì)以上原因，筆者與學(xué)生進(jìn)行了大量談話、調(diào)研，并與相關(guān)專業(yè)教師進(jìn)行探討，提出以下關(guān)于“天氣學(xué)分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”課程改進(jìn)的措施：

2.1 打牢基礎(chǔ)

加強(qiáng)“天氣學(xué)原理和分析”的理論學(xué)習(xí)。雖然MICAPS系統(tǒng)可自動(dòng)繪制天氣圖，但基礎(chǔ)理論不扎實(shí)就理解不了天氣圖的繪制原理，而不親自動(dòng)手繪制出合理的天氣圖也不能真正掌握天氣形勢(shì)的演變過(guò)程。只有理解并正確分析出天氣形勢(shì)，才能明白MICAPS系統(tǒng)中各個(gè)系統(tǒng)工具的真正作用。學(xué)生基礎(chǔ)不扎實(shí)，一方面在于學(xué)生未能真正掌握前期課程知識(shí)；另一方面由于天氣形勢(shì)的復(fù)雜性和天氣資料的多樣性，每位教師對(duì)同一個(gè)例的理解會(huì)存在偏差，特別是相關(guān)專業(yè)不同課程間(側(cè)重點(diǎn)不同)，偏差可能會(huì)更大。建議相關(guān)課程的教師能集體備課，特別是“天氣學(xué)分析”和“天氣學(xué)分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”兩門(mén)課的教師可以定期開(kāi)展學(xué)科研討會(huì)，交流教學(xué)心得，一起總結(jié)適宜的天氣個(gè)例，將每個(gè)典型個(gè)例從不同角度進(jìn)行總結(jié)，既能統(tǒng)一學(xué)生認(rèn)知，又能從多方面加深學(xué)生的理解。這樣通過(guò)相關(guān)課程在不同階段對(duì)同樣個(gè)例不同角度不同方式的講解運(yùn)用，即前期的理論講解和后期的上機(jī)操作，讓學(xué)生能真正吃透理論并將其運(yùn)用到實(shí)踐中來(lái)。

2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)教學(xué)方法

針對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)薄弱的問(wèn)題，課程前期可利用1—2學(xué)時(shí)帶領(lǐng)學(xué)生手動(dòng)繪制天氣圖。通過(guò)手動(dòng)標(biāo)注氣象要素、手動(dòng)分析地面(天氣現(xiàn)象、鋒面)和高空?qǐng)D(槽線、切變線)等方式，使得學(xué)生能迅速回顧天氣學(xué)分析基本知識(shí)，打牢基礎(chǔ)的同時(shí)又提高了學(xué)習(xí)效率。而課程后期學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的喪失主要由于學(xué)習(xí)方法單一，建議任課教師集思廣益，改變授課方式。例如可采用“分小組比賽”等形式，讓學(xué)生分小組合作，現(xiàn)場(chǎng)演練等，使課堂互動(dòng)起來(lái)，既活躍了氣氛，又增強(qiáng)了學(xué)習(xí)興趣，而且學(xué)生合作可加強(qiáng)對(duì)重難點(diǎn)問(wèn)題的理解。還可增加“模擬氣象臺(tái)實(shí)際操作”環(huán)節(jié)，讓學(xué)生模擬真正的預(yù)報(bào)員進(jìn)行天氣會(huì)商操作，這樣學(xué)生可以真實(shí)感受實(shí)際工作中的緊張感，明白嫻熟運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的重要性。

此外，筆者建議大氣科學(xué)專業(yè)可考慮將“天氣學(xué)分析”和“天氣學(xué)分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”兩門(mén)課合并為一門(mén)課(目前兩門(mén)課都是32學(xué)時(shí)，合并后為64學(xué)時(shí)或可適當(dāng)調(diào)整，一個(gè)學(xué)期就可完成)，雖然這樣的安排會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在大三學(xué)年學(xué)習(xí)任務(wù)加重，但學(xué)生能夠在熟練手動(dòng)繪圖后直接上機(jī)操作，一氣呵成，減少了反復(fù)學(xué)習(xí)的時(shí)間，對(duì)于整體學(xué)習(xí)效率來(lái)說(shuō)會(huì)提高很多。

2.3 改革考核方式

針對(duì)目前考核方式的不合理之處，建議組建“天氣學(xué)分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”教學(xué)組考試題庫(kù)?？膳c不同高校合作，集思廣益，相關(guān)教學(xué)組所有教師應(yīng)共同商討篩選典型天氣個(gè)例(可定期補(bǔ)充題庫(kù)，最好能較全面涵蓋所學(xué)內(nèi)容)。雖然這門(mén)課是以小班授課方式進(jìn)行，但建議期末考試可統(tǒng)一進(jìn)行，這樣不同班級(jí)考核難易程度相差不大，使得考核結(jié)果更具代表性。

另外，如果將“天氣學(xué)分析”和“天氣學(xué)分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”合并上課，建議將手動(dòng)繪圖放在平時(shí)的練習(xí)中，考核方式選擇上機(jī)考試。因?yàn)榇髿鈱I(yè)對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)運(yùn)用是要求熟練使用氣象軟件快速操作，學(xué)校應(yīng)盡可能地培訓(xùn)學(xué)生適應(yīng)工作的能力。

2.4 提高任課教師的專業(yè)素質(zhì)

新引進(jìn)的博士教師教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足，特別是“天氣學(xué)分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”的任課教師要先跟堂聽(tīng)課，每天要堅(jiān)持聽(tīng)中國(guó)氣象局組織的全國(guó)天氣會(huì)商，經(jīng)過(guò)有預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的老教師考核后方可上崗。教學(xué)單位也應(yīng)創(chuàng)造機(jī)會(huì)讓新進(jìn)教師到省氣象臺(tái)跟班學(xué)習(xí)，參與日常的預(yù)報(bào)工作，積累一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并定期與省市氣象臺(tái)預(yù)報(bào)員交流學(xué)習(xí)，使得任課教師能及時(shí)掌握天氣預(yù)報(bào)的新方法，能更好地將理論和實(shí)踐相結(jié)合。這樣不僅能帶來(lái)學(xué)習(xí)方法上的改進(jìn)和創(chuàng)新，也能加強(qiáng)學(xué)校與就業(yè)單位的合作交流。

另外，建議學(xué)校在條件允許的情況下，組織任課教師帶領(lǐng)學(xué)生到地方氣象臺(tái)站學(xué)習(xí)，形式如“暑期實(shí)踐”和“冬令營(yíng)”等，最好是在大三的假期進(jìn)行。教師在帶隊(duì)過(guò)程中可加強(qiáng)和學(xué)生、臺(tái)站預(yù)報(bào)員的交流，在學(xué)生實(shí)地實(shí)踐操作時(shí)可清楚直接地了解到學(xué)生的弱項(xiàng)和需求，方便在教學(xué)中作出整改；另一方面學(xué)校這樣做也可為學(xué)生就業(yè)創(chuàng)造機(jī)會(huì)。

2.5 加強(qiáng)學(xué)科基礎(chǔ)建設(shè)

MICAPS系統(tǒng)在不斷更新，從1994年的1.0版本到2016年的4.0版本(2019年已更新到4.5)，目前學(xué)校使用的版本還是4.0。4.5版本相對(duì)4.0版本要更加的精細(xì)化和智能化，對(duì)一些系統(tǒng)上的小缺陷也進(jìn)行了修正，建議學(xué)校的氣象實(shí)習(xí)臺(tái)及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)更新。另外，因?yàn)榭紤]到服務(wù)器功能等緣故，教學(xué)單位現(xiàn)存的教學(xué)數(shù)據(jù)是從2015年開(kāi)始，時(shí)間較短，一些典型的歷史個(gè)例沒(méi)有相關(guān)數(shù)據(jù)，建議教學(xué)單位一方面更新大容量服務(wù)器，以便能保存較長(zhǎng)時(shí)間的天氣資料；另一方面可組建典型歷史個(gè)例數(shù)據(jù)庫(kù)，可與地方氣象局合作，請(qǐng)各個(gè)氣象局臺(tái)站預(yù)報(bào)員提供，也可定期邀請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的預(yù)報(bào)員到學(xué)校給學(xué)生舉辦講座，拓展學(xué)生眼界，這也是加強(qiáng)學(xué)校與地方單位合作的一個(gè)良好途徑。

3 結(jié)語(yǔ)

“天氣分析預(yù)報(bào)綜合實(shí)驗(yàn)”是大氣科學(xué)專業(yè)非常重要的一門(mén)專業(yè)課，也是該專業(yè)學(xué)生走向預(yù)報(bào)崗位必須具備的專業(yè)技能課，本文旨在針對(duì)課程中存在的問(wèn)題提出改進(jìn)措施，改善教學(xué)效果，提高學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)。