“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程設(shè)計(jì)＊

李曉蘭，劉 俊，王勇軍，劉天雄，文 剛

（1.中國(guó)氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院四川分院，四川 成都 610072；2.高原與盆地暴雨旱澇災(zāi)害四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610072）

為貫徹落實(shí)中國(guó)氣象局關(guān)于實(shí)現(xiàn)地面氣象觀測(cè)自動(dòng)化的決策部署，進(jìn)一步提高地面氣象觀測(cè)的能力和水平。自2020-04-01 起，地面氣象觀測(cè)自動(dòng)化改革從全國(guó)試運(yùn)行切換調(diào)整為正式業(yè)務(wù)運(yùn)行。地面氣象觀測(cè)自動(dòng)化發(fā)展與氣象觀測(cè)裝備技術(shù)水平不斷提升息息相關(guān)。產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同促進(jìn)的氣象觀測(cè)技術(shù)裝備發(fā)展格局基本形成，新技術(shù)新裝備研發(fā)和試驗(yàn)工作成果豐碩。天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀作為氣象觀測(cè)裝備研發(fā)的成果之一，目前處于試點(diǎn)考核階段，待通過(guò)業(yè)務(wù)化評(píng)估后，將調(diào)整相關(guān)項(xiàng)目觀測(cè)方式正式業(yè)務(wù)化運(yùn)行。自2020-09-30T20：00 開(kāi)始，天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀業(yè)務(wù)試運(yùn)行。全國(guó)國(guó)家級(jí)氣象觀測(cè)站于2020-09-30 前完成了天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀安裝。天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀采用人工智能視頻識(shí)別技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)云狀、凝結(jié)類(lèi)天氣現(xiàn)象、雪深等觀測(cè)項(xiàng)目的自動(dòng)觀測(cè)。

1 課程目的

為進(jìn)一步了解天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀業(yè)務(wù)試運(yùn)行情況，國(guó)家氣象信息中心對(duì)2021-01-16—2021-02-28全國(guó)天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀觀測(cè)數(shù)據(jù)的完整性進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)部分臺(tái)站視頻、圖像、判識(shí)結(jié)果數(shù)據(jù)文件完整率較低。為提升基層臺(tái)站天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀觀測(cè)數(shù)據(jù)的完整性，氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)人員關(guān)于天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀的維護(hù)、維修管理能力有待加強(qiáng)。目前，天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀處于業(yè)務(wù)試運(yùn)行階段，現(xiàn)有天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障方面的課程尚屬空白。以培養(yǎng)合格的專(zhuān)業(yè)人才隊(duì)伍，保障天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀穩(wěn)定高效運(yùn)行為目標(biāo)，急需開(kāi)發(fā)“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程。綜上所述，展開(kāi)“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程設(shè)計(jì)，彌補(bǔ)“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程的空白，滿足基層氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)人員天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀維護(hù)保障技能提升階段的培訓(xùn)需求，有效助推氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)改革調(diào)整后，新型氣象觀測(cè)裝備維護(hù)保障工作的進(jìn)一步展開(kāi)。

2 調(diào)研

2.1 調(diào)研目的

為緊密?chē)@氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，明確“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程培訓(xùn)的組織需求、崗位需求及個(gè)人需求，展開(kāi)課程培訓(xùn)需求調(diào)研。

2.2 調(diào)研方案

“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程培訓(xùn)需求調(diào)研內(nèi)容包括崗位職能情況、調(diào)查對(duì)象基本情況，業(yè)務(wù)技能水平、教學(xué)內(nèi)容需求度、業(yè)務(wù)試運(yùn)行情況以及日常裝備保障工作的重難點(diǎn)等。“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程培訓(xùn)需求調(diào)研方法和內(nèi)容如表1 所示。

表1 “天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程培訓(xùn)需求調(diào)研方法和內(nèi)容

2.3 問(wèn)卷調(diào)查情況

采用文本資料分析法，全面學(xué)習(xí)分析地面氣象觀測(cè)自動(dòng)化改革相關(guān)政策文件，通過(guò)與氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)管理人員座談，了解天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀試運(yùn)行情況以及業(yè)務(wù)人員崗位情況，初步了解“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程培訓(xùn)的組織需求和崗位需求。根據(jù)調(diào)研方案制作《“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程培訓(xùn)需求問(wèn)卷》，面向氣象觀測(cè)裝備保障相關(guān)培訓(xùn)班學(xué)員和縣級(jí)綜合氣象業(yè)務(wù)人員發(fā)放該調(diào)查問(wèn)卷，共計(jì)發(fā)放118 份，收回115 份。

2.3.1 調(diào)查對(duì)象基本情況

本次問(wèn)卷調(diào)查對(duì)象年齡大部分在35 歲以下，文化程度大部分為本科及以上學(xué)歷，所學(xué)專(zhuān)業(yè)包括大氣科學(xué)、電子信息科學(xué)與技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、信息與通信工程以及其他理工類(lèi)。調(diào)查對(duì)象工作崗位為縣級(jí)綜合氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)崗和地市級(jí)氣象觀測(cè)裝備技術(shù)保障崗，77%的年齡在35 歲以下，從事該工作崗位的年限在1 年以上的占97%，屬于氣象觀測(cè)裝備保障方面的主力軍，并具有一定工作經(jīng)驗(yàn)，滿足本次調(diào)查所需調(diào)查對(duì)象的要求。

2.3.2 業(yè)務(wù)技能水平及培訓(xùn)需求

統(tǒng)計(jì)調(diào)查對(duì)象關(guān)于天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備的保障技能水平，74%的調(diào)查對(duì)象認(rèn)為自身天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備維護(hù)保障方面的知識(shí)技能水平一般或較低，并且針對(duì)“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程均表現(xiàn)出強(qiáng)烈的培訓(xùn)需求，認(rèn)為需求很強(qiáng)烈的占40%，需求較強(qiáng)烈的占60%。從調(diào)查結(jié)果可知，調(diào)查對(duì)象的天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障技能水平相對(duì)欠缺，并表現(xiàn)出強(qiáng)烈的培訓(xùn)需求，開(kāi)發(fā)“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程，具有較強(qiáng)的業(yè)務(wù)適用性。

2.3.3 課程教學(xué)內(nèi)容需求度

為詳細(xì)了解調(diào)查對(duì)象在“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程教學(xué)內(nèi)容方面的需求，統(tǒng)計(jì)“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”各知識(shí)點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容需求度，天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀組成結(jié)構(gòu)、工作原理、安裝、調(diào)試、維護(hù)以及故障排查部分教學(xué)內(nèi)容需求度的占比分別為77%、83%、77%、100%、97%、100%。

從調(diào)查結(jié)果可知，調(diào)查對(duì)象對(duì)天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀調(diào)試、維護(hù)和故障排查部分需求度較高，對(duì)組成結(jié)構(gòu)、工作原理和安裝部分需求度一般。調(diào)查對(duì)象表示，在基層臺(tái)站日常工作中，天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀調(diào)試、維護(hù)及故障排查工作屬于常規(guī)性事務(wù)。例如：天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀攝像頭遮擋和污染的維護(hù)，攝像機(jī)水平、方位以及傾角的維護(hù)，供電故障和通信故障的排查處理等。天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀組成結(jié)構(gòu)和工作原理部分對(duì)于知識(shí)完整性有一定的幫助，但對(duì)于基層臺(tái)站常規(guī)性氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)工作適用性相對(duì)較弱。針對(duì)上述調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果，采用詳細(xì)問(wèn)詢(xún)的方式，了解調(diào)查對(duì)象對(duì)天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀安裝部分需求度較低的原因。由于氣象觀測(cè)儀器安裝工作一般由省（州）局或者儀器廠家相關(guān)人員負(fù)責(zé)，調(diào)查對(duì)象普遍認(rèn)為天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀安裝部分對(duì)于基層臺(tái)站氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)工作的適用性不強(qiáng)。

2.4 實(shí)地調(diào)研情況

在問(wèn)卷調(diào)研的基礎(chǔ)上，使用訪問(wèn)調(diào)查法，選擇具有代表性的地市級(jí)氣象部門(mén)和縣級(jí)單位進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，更準(zhǔn)確地把握“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程的培訓(xùn)需求。

市、縣兩級(jí)氣象業(yè)務(wù)人員認(rèn)為，天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀正處于業(yè)務(wù)試運(yùn)行階段，為了保證設(shè)備正常穩(wěn)定運(yùn)行及觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量，需切實(shí)提升氣象業(yè)務(wù)人員的維護(hù)保障能力。通過(guò)課程培訓(xùn)初步具備從事天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備維護(hù)保障的能力?；鶎訕I(yè)務(wù)人員日常工作最關(guān)注的是維護(hù)和故障排查，與問(wèn)卷調(diào)查的結(jié)果相符。“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程教學(xué)內(nèi)容需包括維護(hù)、數(shù)據(jù)處理、探測(cè)環(huán)境、通信、工作原理、供電等方面。其中故障排查部分的講授，應(yīng)詳細(xì)講授天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀電路接線圖、故障排查流程以及硬件和軟件的交互調(diào)試等。

通過(guò)問(wèn)卷調(diào)研和實(shí)地調(diào)研相結(jié)合，總結(jié)分析“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程培訓(xùn)需求，形成“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程教學(xué)內(nèi)容，如表2 所示。

表2 “天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程教學(xué)內(nèi)容

3 課程開(kāi)發(fā)思路

為打造質(zhì)量高、適用廣的“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程，運(yùn)用三維動(dòng)畫(huà)仿真技術(shù)制作“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程視頻課件。在教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)方式上更為生動(dòng)形象，相較于傳統(tǒng)PPT 講授，更能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)有效解決了基層氣象業(yè)務(wù)人員的工學(xué)矛盾，可以隨時(shí)在線完成課程學(xué)習(xí)。

根據(jù)“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合三維動(dòng)畫(huà)仿真視頻課件制作要求，撰寫(xiě)“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程視頻課件制作腳本。“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程視頻課件制作腳本主要包括場(chǎng)景序號(hào)、分鏡頭序號(hào)、畫(huà)面呈現(xiàn)需求、參考畫(huà)面示例、配音文本、文本標(biāo)識(shí)內(nèi)容以及參考畫(huà)面時(shí)長(zhǎng)等?！疤鞖猬F(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程視頻課件制作擬采用三維動(dòng)畫(huà)仿真展示、文本標(biāo)識(shí)、配音以及字幕等方式呈現(xiàn)，運(yùn)用三維動(dòng)畫(huà)仿真、二維動(dòng)畫(huà)、屏幕錄制以及視頻剪輯等多媒體技術(shù)，完成課程視頻畫(huà)面的制作?！疤鞖猬F(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程視頻課件適用的培訓(xùn)形式包括面授培訓(xùn)，混合式培訓(xùn)以及遠(yuǎn)程培訓(xùn)。

3.1 面授培訓(xùn)

在氣象觀測(cè)裝備保障面授培訓(xùn)中，通過(guò)理論講授和實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，使得培訓(xùn)對(duì)象能夠全面掌握氣象觀測(cè)裝備保障相關(guān)知識(shí)。天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀作為新型氣象觀測(cè)儀器，是現(xiàn)階段氣象觀測(cè)裝備保障培訓(xùn)需重點(diǎn)掌握的儀器設(shè)備。為了使培訓(xùn)對(duì)象能夠更直觀地了解天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀工作原理、維護(hù)調(diào)試及故障排查等方面，將“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程視頻課件進(jìn)行片段節(jié)選，將課程視頻課件工作原理部分應(yīng)用于理論講授，將課程視頻課件維護(hù)調(diào)試和故障排查部分應(yīng)用于實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，幫助培訓(xùn)對(duì)象將抽象的知識(shí)形象化，更容易理解記憶，輔助面授培訓(xùn)取得更好的成效。

3.2 混合式培訓(xùn)

近年來(lái)，教學(xué)方法的改變?cè)絹?lái)越迫切，為了提升教學(xué)效果，新的培訓(xùn)方式在現(xiàn)代化培訓(xùn)教育中廣泛應(yīng)用?；诨旌鲜脚嘤?xùn)的模式越來(lái)越受歡迎，翻轉(zhuǎn)課堂作為混合式培訓(xùn)的一種方式被越來(lái)越多的研究者應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)中，特別適用于氣象觀測(cè)裝備保障實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)課程。因此，“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程視頻課件可采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，將“課程傳授”放到課外完成，而將“知識(shí)內(nèi)化”作為課堂教學(xué)的重點(diǎn)。通過(guò)分析教學(xué)內(nèi)容和培訓(xùn)對(duì)象特征，明確教學(xué)目標(biāo)，完成“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程的教學(xué)設(shè)計(jì)。采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，賦予培訓(xùn)對(duì)象更多自由時(shí)間、最大化利用時(shí)間的理念，滿足氣象教育培訓(xùn)現(xiàn)代化理念。在培訓(xùn)中，將“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程視頻課件作為“課堂傳授”的在線學(xué)習(xí)資料，并提出學(xué)習(xí)要求。在“知識(shí)內(nèi)化”階段，在課堂教學(xué)中，檢驗(yàn)在線學(xué)習(xí)效果并詳細(xì)講解本課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)。

3.3 遠(yuǎn)程培訓(xùn)

新形勢(shì)下氣象教育培訓(xùn)多元化發(fā)展，遠(yuǎn)程培訓(xùn)在基層氣象業(yè)務(wù)人員的職業(yè)技能學(xué)習(xí)中占有較大比例。通過(guò)中國(guó)氣象遠(yuǎn)程教育網(wǎng)組織基層氣象業(yè)務(wù)人員在線集中或者自主完成“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)地點(diǎn)和學(xué)習(xí)時(shí)間相對(duì)面授培訓(xùn)更為靈活。

無(wú)論是面授培訓(xùn)、混合式培訓(xùn)還是遠(yuǎn)程培訓(xùn)，在課程結(jié)束后，應(yīng)采用課后即評(píng)，收集課程學(xué)習(xí)情況，不斷完善“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程。

4 結(jié)論

通過(guò)制定調(diào)研方案，展開(kāi)“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程培訓(xùn)的組織需求、崗位需求和個(gè)人需求的調(diào)研。運(yùn)用文本資料分析法、問(wèn)卷調(diào)查法、訪問(wèn)調(diào)查法及分析歸納法，形成“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程教學(xué)內(nèi)容，為“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程開(kāi)發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程視頻課件制作及應(yīng)用的思考，初步確定了課程開(kāi)發(fā)方案。

隨著氣象基層業(yè)務(wù)人員工學(xué)矛盾的日益凸顯，打造高質(zhì)量、高水平的多媒體課程，可以有效提升基層氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)人員學(xué)習(xí)興趣，提高遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)質(zhì)量?！疤鞖猬F(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程視頻課件緊密?chē)@地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)現(xiàn)狀，業(yè)務(wù)適用性強(qiáng)，研發(fā)思路及方案科學(xué)可行，可以彌補(bǔ)“天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀裝備保障”課程培訓(xùn)的空白。