本科一流課程建設(shè)的改革與實踐

余錦華 王志福 李忠賢 耿新

摘? 要：氣候是人類生存和發(fā)展的重要環(huán)境要素。氣候?qū)W是研究氣候形成與變化、氣候與人類活動關(guān)系的學(xué)科，是大氣科學(xué)的重要分支。20世紀(jì)70年代初，氣候系統(tǒng)的概念被提出，氣候?qū)W的發(fā)展進(jìn)入現(xiàn)代氣候?qū)W階段，其研究對象從大氣圈拓展到包含大氣圈、水圈、冰凍圈、陸圈和生物圈的氣候系統(tǒng)。人類活動對氣候變化的影響與日劇增，氣候系統(tǒng)綜合觀測技術(shù)以及數(shù)值模式的發(fā)展迅速，使氣候變化方面的研究成果日新月異。為了培養(yǎng)順應(yīng)科技發(fā)展和國家需求之人才，恪守“為黨育人、為國育才”的初心，現(xiàn)代氣候?qū)W課程建設(shè)與時俱進(jìn)，從教學(xué)理念與目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計策略、教學(xué)評價等方面進(jìn)行持續(xù)改革和實踐。沒有最好，只有更好，文章對該課程的一流課程建設(shè)的改革與實踐進(jìn)行了總結(jié)和回顧，以提升現(xiàn)代氣候?qū)W課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革;課程建設(shè);教學(xué)設(shè)計;教學(xué)評價

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2021）08-0020-04

Abstract： Climate is an important environmental factor for human survival and development. As an important branch of atmospheric science， climatology studies the relationship between climate formation and change， climate and human activities. In the early 1970s， the concept of climate system is put forward， and the development of climatology entered the stage of modern climatology， whose research object expanded from atmosphere to climate system. The impact of human activities on climate change is increasing day by day. The rapid development of integrated observation technology and numerical model of climate system has made the research results of climate change changing with each passing day. In the face of scientific and technological progress and national demand， abiding by the original intention of "educating students for the Party and talents for the country"， the construction of modern Climatology curriculum should keep pace with the times. The continuous reform and practice are conducted from the aspects of teaching idea and goal， teaching content， teaching design strategy and teaching evaluation. There is no best， there is only better. This paper summarizes and reviews the reform and practice of the first-class curriculum construction of this course， so as to enhance the high-level， innovative and challenging degree of modern climatology course.

Keywords： teaching innovation; course development; teaching design; teaching evaluation

引言

高等教育的根本任務(wù)是培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人，教育質(zhì)量是生命線。一流課程建設(shè)，提高課程教學(xué)質(zhì)量是實現(xiàn)一流本科教育的重要環(huán)節(jié)。為貫徹落實習(xí)近平總書記關(guān)于教育的重要論述和全國教育大會精神，教育部先后發(fā)布了《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實施意見》和《關(guān)于開展2019年線下、線上線下混合式、社會實踐國家級一流本科課程認(rèn)定工作的通知》，充分展現(xiàn)了國家高度重視高等教育中課程建設(shè)工作。立德樹人是高校之本，所有課堂都有育人功能。充分挖掘現(xiàn)代氣候?qū)W課程的思政資源，把做人做事的基本道理、社會主義核心價值觀、實現(xiàn)中華民族復(fù)興的理想和責(zé)任融入課堂教學(xué)中，激勵學(xué)生自覺把個人的理想追求融入國家和民族事業(yè)。教學(xué)中教師將這些銘記于心，充分發(fā)揮課程的德育功能，運用德育的學(xué)科思維，提煉現(xiàn)代氣候?qū)W課程中蘊含的文化基因和價值范式，在“潤物細(xì)無聲”的知識傳授中融入理想信念層面的精神指引，將是專業(yè)課程教學(xué)的必然趨勢。

南京信息工程大學(xué)開設(shè)的氣候?qū)W課程，始于建校之初的1963年，歷史悠久，基礎(chǔ)雄厚。經(jīng)過多年的教學(xué)積累，1995年，本?？妴埥淌谥骶幍摹稓夂?qū)W》[1]教材正式出版;2010年，課程團隊編寫的《現(xiàn)代氣候?qū)W》[2]教材出版，入選普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，是國內(nèi)首次以氣候系統(tǒng)為主線的現(xiàn)代氣候?qū)W教材。在近些年的教學(xué)實踐中，課程團隊在層次、結(jié)構(gòu)、理論知識的深度、課程內(nèi)容的實踐性和最新科研成果等方面對原有的教材進(jìn)行了補充和改進(jìn)，2018年，發(fā)行了第二版《現(xiàn)代氣候?qū)W》[3]教材，該教材入選“十三五”江蘇省高等學(xué)校重點教材。教材質(zhì)量不斷地提高，促使我們更加深刻地去思考，如何進(jìn)一步提高課程教學(xué)質(zhì)量。如本課程的基礎(chǔ)理論部分涉及較多的物理概念和各種復(fù)雜的物理過程，這些物理概念如何應(yīng)用于科研、業(yè)務(wù)和生活生產(chǎn)實踐？如何理解氣候系統(tǒng)的熱力及水分過程等，這些物理過程對氣候形成和變化有何影響，其機理是什么？學(xué)生怎樣掌握上述物理過程的定量估算？人類活動對氣候變化的影響途徑和程度的估計方法等。教材中，這些物理概念和物理過程多以文字論述，容易造成部分學(xué)生平時不學(xué)、期末突擊死記硬背的情況。如何在有限課堂時間內(nèi)，讓學(xué)生能學(xué)得進(jìn)去，變被動為主動學(xué)習(xí)，更好理解和掌握氣候?qū)W基礎(chǔ)理論知識，是本課程面臨的主要挑戰(zhàn)。只有不斷進(jìn)行課程教學(xué)建設(shè)的改革和實踐，并對改革和實踐過程進(jìn)行總結(jié)和反思，才能使課程建設(shè)不斷進(jìn)步，改革效果更上一層樓。同時，現(xiàn)代氣候?qū)W與國家和社會需求、經(jīng)濟建設(shè)、外交、生活生產(chǎn)實踐等直接相聯(lián)系，同時與其它學(xué)科結(jié)合非常緊密。如《聯(lián)合國氣候變化框架公約》下的氣候變化峰會、聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）、世界氣候大會等都是中國國家領(lǐng)導(dǎo)人和政府積極參與的國際會議或組織，也是氣候?qū)W與其它學(xué)科交叉應(yīng)用的舞臺，課程教學(xué)中如何將這些融合進(jìn)思政教育中，培養(yǎng)學(xué)生愛國主義情懷，勵志為國效勞的精神，也是一流課程建設(shè)需要關(guān)注的問題。

一、教學(xué)理念與教學(xué)目標(biāo)

南京信息工程大學(xué)大氣科學(xué)為國家“雙一流”建設(shè)學(xué)科，大氣科學(xué)專業(yè)堅持“學(xué)科引領(lǐng)、行業(yè)驅(qū)動、國際接軌”的理念，為氣象行業(yè)、國內(nèi)外大學(xué)和科研院所培養(yǎng)大批高素質(zhì)的研究、業(yè)務(wù)和管理人才?，F(xiàn)代氣候?qū)W是大氣科學(xué)的重要分支，是培養(yǎng)大氣科學(xué)專業(yè)復(fù)合型人才的核心課程，是實現(xiàn)大氣科學(xué)專業(yè)辦學(xué)理念和培養(yǎng)目標(biāo)的重要支撐。

課程教學(xué)目標(biāo)包括三個層次：1. 知識層面，記憶和理解課程的物理概念，解釋重要的物理過程，重述氣候特征和演變規(guī)律，掌握物理過程的定量估算;2. 能力層面，評估復(fù)雜的氣候現(xiàn)象和氣候異常特征，擁有將現(xiàn)代氣候?qū)W基礎(chǔ)理論知識運用于科研、業(yè)務(wù)和生活生產(chǎn)實踐的能力;3. 素質(zhì)層面，具有專業(yè)領(lǐng)域自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新運用，拓展升華，服務(wù)國家和社會的素養(yǎng)。形成自覺遵守規(guī)則，誠實守信的良好習(xí)慣，增強學(xué)生團隊合作意識，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，提高學(xué)生的愛國主義情懷。

二、課程內(nèi)容和組織實施

氣候系統(tǒng)為現(xiàn)代氣候?qū)W的研究對象，課程教學(xué)內(nèi)容將以太陽輻射強迫的氣候系統(tǒng)為脈絡(luò)，闡述各種物理過程及其對氣候形成和變化的影響，主要有：氣候、氣候變化等基本物理概念，氣候系統(tǒng)的基本特性;氣候系統(tǒng)的熱力和水分過程，氣候系統(tǒng)各子系統(tǒng)的相互作用過程，這些過程對氣候形成與變化的影響;氣候、極端天氣氣候變化特征及成因、人類活動對氣候變化的影響;氣候診斷、氣候預(yù)測與氣候服務(wù)等。本課程以課堂教學(xué)為主，輔以線上課程，實行線上線下相結(jié)合的教學(xué)方式。課程資源包括教材、教學(xué)大綱、授課PPT、講稿、題庫、線上課程資源、名人堂（國內(nèi)外知名專家的學(xué)術(shù)報告或講座）等。同時，教學(xué)內(nèi)容中，根據(jù)課程思政的要求，確定教學(xué)內(nèi)容：誠信、嚴(yán)謹(jǐn)、愛國、愛崗等，將這些融入到教學(xué)內(nèi)容，如引導(dǎo)學(xué)生了解目前世界氣候變化研究的發(fā)展水平，激發(fā)學(xué)生的愛國情懷。

三、教學(xué)設(shè)計思路

以目標(biāo)導(dǎo)向為原則，堅持“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，從關(guān)注“教”到關(guān)注“學(xué)”，從“我要教什么”轉(zhuǎn)向“國家和社會需求是什么？學(xué)生能學(xué)到什么？學(xué)會后能干什么？”開展課程頂層教學(xué)設(shè)計。此外，教學(xué)的頂層設(shè)計上把學(xué)生的思想政治培養(yǎng)作為專業(yè)課程教學(xué)的目標(biāo)放在首位，并與專業(yè)發(fā)展教育相結(jié)合。

（一）課程級（宏觀）的教學(xué)設(shè)計

結(jié)合學(xué)生的先修課程（大氣科學(xué)概論、大氣物理學(xué)、天氣學(xué)原理等），規(guī)劃本課程教學(xué)的整體框架和具體內(nèi)容，不斷完善教學(xué)大綱。突出課程的核心是氣候形成與變化，重點是影響氣候形成和變化的各種物理過程和人類活動的作用，難點是物理過程的定量估算。具體教學(xué)內(nèi)容上做到廣度和深度的融合，體現(xiàn)學(xué)科前沿性與時代性，增加研究性、創(chuàng)新性、綜合性和挑戰(zhàn)性，加大學(xué)生學(xué)習(xí)投入，科學(xué)“增負(fù)”，讓學(xué)生體驗“跳一跳才能夠得著”的學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)。完善作業(yè)、單元測試、問答、討論、課后閱讀、期中、期末考試等課程綜合成績的評價指標(biāo)，增強學(xué)生經(jīng)過刻苦學(xué)習(xí)收獲知識、能力和素質(zhì)提高的成就感。

（二）課堂級（微觀）的教學(xué)設(shè)計

強化課堂教學(xué)設(shè)計，進(jìn)行學(xué)情分析，設(shè)定學(xué)習(xí)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，確定課堂教學(xué)重難點，進(jìn)行教學(xué)流程設(shè)計，準(zhǔn)備好課程作業(yè)、舉例、問答題、思考題、課外閱讀的參考文獻(xiàn)等。針對不同的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生特點，靈活運用多種教學(xué)方法和現(xiàn)代教育技術(shù)手段，實施不同的教學(xué)策略。如物理概念部分，主要采用引導(dǎo)式講授、舉例、問答等書架式策略;物理方程及過程運算內(nèi)容，采用引導(dǎo)式講授、課堂練習(xí)、分組討論等PI教學(xué)法;氣候特征分析內(nèi)容，則綜合使用課前預(yù)習(xí)、課堂上探討與交流、教師歸納和總結(jié)等互動式教學(xué)技巧。通過一系列教學(xué)設(shè)計的改進(jìn)，逐步提升學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，讓絕大部分學(xué)生既能聽得懂、學(xué)得會，又能講得出、用得好。

結(jié)合課程要求，平時考勤、作業(yè)、測試等，要求學(xué)生從誠信做起，不抄襲，不弄虛作假，培養(yǎng)學(xué)生的誠信意識。在教學(xué)過程中，根據(jù)學(xué)生的具體情況分組完成作業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生互助友善合作精神。通過課程討論，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于學(xué)生樹立遠(yuǎn)大理想，敢于擔(dān)當(dāng)，投身中國的氣象事業(yè)。

四、教學(xué)效果評價與比較

針對教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)組織，探索以學(xué)生為中心，構(gòu)建體現(xiàn)學(xué)習(xí)成果創(chuàng)造性和多樣性等多元化考核評價體系。加強對學(xué)生課堂內(nèi)外、線上線下學(xué)習(xí)的評價，強化閱讀文獻(xiàn)能力的考查，提升課程學(xué)習(xí)的廣度。加強研究型、探究式學(xué)習(xí)等作業(yè)評價方式，強化課程難度和挑戰(zhàn)度。通過問卷調(diào)查等形式進(jìn)行學(xué)生評價、督導(dǎo)評教、后續(xù)課程評估以及業(yè)務(wù)部門反饋等?！冬F(xiàn)代氣候?qū)W》課程教學(xué)取得了很好的教學(xué)效果。督導(dǎo)評教優(yōu)，學(xué)生普遍反映現(xiàn)代氣候?qū)W課程使他們在后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)、國家級和省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目、出國訪學(xué)、考研升學(xué)、碩士生和博士生論文的選題、業(yè)務(wù)和科研工作等方面受益匪淺。既有明顯的啟蒙和引領(lǐng)作用，也能直接指導(dǎo)業(yè)務(wù)和科研。

五、本課程的特色和創(chuàng)新

經(jīng)過多年的課程建設(shè)改革和教學(xué)實踐，本課程既有理論創(chuàng)新，又特色鮮明。

（一）提出“氣候和氣候變化等概念”的全新定義，豐富了現(xiàn)代氣候?qū)W

如將氣候定義為“在太陽輻射和氣候系統(tǒng)各子系統(tǒng)相互作用下，地球上某一區(qū)域在某一特定時段內(nèi)天氣（氣候要素）的多年平均狀況及其極端情形?！痹摱x綜合了現(xiàn)代氣候?qū)W的發(fā)展，使我們的教學(xué)脈絡(luò)更加清晰明了，同時有助于氣候特征的表述和實踐中的應(yīng)用。將氣候變化定義為“氣候狀態(tài)相對于其氣候態(tài)的偏差或同類氣候狀態(tài)間的差異”，該定義表述簡潔嚴(yán)謹(jǐn)，蘊含了豐富的信息，便于學(xué)生理解和應(yīng)用，對業(yè)務(wù)和科研具有重要的指導(dǎo)意義。遵從定義中“氣候狀態(tài)相對于其氣候標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的偏差”的內(nèi)涵，將每年的氣候狀態(tài)偏差或氣候狀態(tài)按年的先后順序排列得到的序列，稱為某一氣候要素變化的時間序列，該序列是氣候變化研究常用的對象，如圖1所示的全球平均地面氣溫變化的時間序列，其蘊含了趨勢、年際和年代際振蕩等信息。糾正了學(xué)生及相關(guān)科研人員常常將類似圖1的時間序列，稱為年際變化的錯誤論述。因為氣候變化研究中，年際變化主要指 2-9年的時間尺度變化。氣候狀態(tài)和氣候態(tài)是氣候?qū)W的基本概念，是理解氣候及氣候變化概念的基礎(chǔ)。課程中創(chuàng)新性提出：地球上某一區(qū)域的氣候要素（如氣溫、降水、氣壓、風(fēng)等）在某一特定時段內(nèi)的統(tǒng)計特征，包括其平均值、總量、極端值、方差等統(tǒng)計量稱為氣候狀態(tài)。同類氣候狀態(tài)多年（一般取30年）的平均，稱為氣候態(tài)。如圖2的1月和7月1000hPa氣溫1981-2010年平均的空間分布，圖3顯示的1月到12月份全球、北半球和南半球1000 hPa平均氣溫的季節(jié)變化（或年循環(huán)、年變化）。課程中提出的氣候及氣候變化等概念可以推廣應(yīng)用于氣候系統(tǒng)，如海溫、土壤濕度、冰雪面積、葉面積指數(shù)等物理量。

（二）與氣候業(yè)務(wù)和科研緊密結(jié)合

氣候?qū)W是一門理論與實踐性結(jié)合很強的學(xué)科，在教學(xué)過程中，將基礎(chǔ)概念、理論知識與氣候診斷、監(jiān)測、預(yù)測、評估、服務(wù)等業(yè)務(wù)以及科研相結(jié)合，讓學(xué)生充分了解和認(rèn)識現(xiàn)代氣候業(yè)務(wù)的具體業(yè)務(wù)內(nèi)涵，反補教學(xué)，促進(jìn)教學(xué)，讓學(xué)生學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和解決實際問題的能力。

（三）與時俱進(jìn)，將氣候變化最新研究成果引入課程教學(xué)

氣候?qū)W是一門快速發(fā)展的學(xué)科，特別是氣候系統(tǒng)的綜合觀測技術(shù)，如遙感衛(wèi)星、氣候系統(tǒng)各子系統(tǒng)相互作用的湍流觀測等，數(shù)值模式的發(fā)展使氣候變化方面研究成果日新月異，如全球氣候系統(tǒng)模式用于研究人類活動對全球增暖的定量強迫效應(yīng)的歸因、極端天氣氣候及災(zāi)害影響等方面的研究成果。教學(xué)設(shè)計中，適時將國內(nèi)外前沿科研成果融入課堂，拓展視野，提升學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生去思考“我能做什么”。

（四）課程思政貫穿于教學(xué)過程

牢記立德樹人是高校之本，所有課堂都有育人功能。圍繞育人目標(biāo)，做好課程教學(xué)的頂層設(shè)計，使思政教育貫穿于整個《現(xiàn)代氣候?qū)W》的教學(xué)。通過課程討論，學(xué)生查閱文獻(xiàn)等激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于學(xué)生樹立遠(yuǎn)大理想，敢于擔(dān)當(dāng)，投身中國的氣象事業(yè)。教學(xué)手段上，充分利用現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生查詢下載氣候資料，應(yīng)用于氣候?qū)W理論，培育學(xué)生實踐創(chuàng)新，追求卓越的優(yōu)秀品質(zhì)。

（五）教學(xué)改革意識強烈、成果顯著

課程團隊負(fù)責(zé)人和主要成員為2010年和2018年出版的《現(xiàn)代氣候?qū)W》的主要編著者，2018年更新的《現(xiàn)代氣候?qū)W》為“十三五”江蘇省高等學(xué)校重點教材，與上一版相比，調(diào)整了層次、結(jié)構(gòu);增加了氣候?qū)W理論知識的深度和利用現(xiàn)代全球再分析數(shù)據(jù)對氣候物理量的運算方法介紹，增強教材的實踐性;吸收了現(xiàn)代氣候?qū)W的最新研究成果，特別是IPCC第五次評估報告和第三次中國氣候評估報告的內(nèi)容。課程團隊還制作了線上課程，在中國大學(xué)MOOC平臺上線，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式與個性化學(xué)習(xí)，受到極大關(guān)注，開課第一期，參加學(xué)習(xí)的人數(shù)超過1800人。本線上課程第二期開課，在2020年新冠病毒疫情流行期間的網(wǎng)上教學(xué)，起到很好的作用，有近4000人參加了該課程的學(xué)習(xí)，在MOOC平臺的討論區(qū)和教師答疑區(qū)非?；钴S，課程得到了一致好評，促進(jìn)了線下教學(xué)。

（六）教學(xué)團隊力量強，結(jié)構(gòu)合理

現(xiàn)代氣候?qū)W教學(xué)團隊由多名教授、副教授和若干名講師組成。團隊具有良好的合作精神和梯隊結(jié)構(gòu)。團隊力量雄厚，多名教師除了具有豐富的教學(xué)經(jīng)驗外，同時從事氣候?qū)W相關(guān)的科學(xué)研究工作，教研相長，如虎添翼。如團隊主要成員江志紅教授和徐邦琪教授分別是科技部“973”項目和國家重點研發(fā)計劃“重大自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與防范”項目首席科學(xué)家。團隊負(fù)責(zé)人余錦華教授具有較深的學(xué)術(shù)造詣和創(chuàng)新性學(xué)術(shù)思想，長期從事氣候?qū)W相關(guān)的科學(xué)研究，致力于本團隊課程建設(shè)，堅持在學(xué)校教學(xué)第一線為本科生授課。

六、結(jié)束語

經(jīng)過近些年的教學(xué)建設(shè)的改革與實踐，我們在現(xiàn)代氣候?qū)W的教學(xué)理念創(chuàng)新、課程教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化更新、教學(xué)設(shè)計的提升、教學(xué)效果評價的完善等方面取得了一定的成效?？萍及l(fā)展、社會進(jìn)步以及國家和人民的需求不斷提升，現(xiàn)代氣候?qū)W的課程建設(shè)改革和實踐永遠(yuǎn)是一個進(jìn)行時。我們將進(jìn)一步加強課程團隊教師思想政治教育，提高育人意識，切實做到愛學(xué)生、有學(xué)問、會傳授、做榜樣。轉(zhuǎn)變教師重知識傳授、能力培養(yǎng)，輕價值引領(lǐng)的觀念;進(jìn)一步確立學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)的理念，實施以目標(biāo)為導(dǎo)向的課程建設(shè)，充分挖掘本課程豐富的“思政資源”，達(dá)到立德樹人的目的;重塑課堂教育教學(xué)形態(tài);深入建設(shè)線上課程，做好線上線下翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué);完善課程考核辦法，使現(xiàn)代氣候?qū)W課程教學(xué)邁向新臺階。

參考文獻(xiàn)：

[1]繆啟龍.氣候?qū)W[M].北京：氣象出版社，1995.

[2]繆啟龍，江志紅，陳海山，等.現(xiàn)代氣候?qū)W[M].北京：氣象出版社，2010.

[3]繆啟龍，江志紅，陳海山，等.現(xiàn)代氣候?qū)W[M].北京：氣象出版社，2018.