大学地球科学课程报告论坛论论文集2017---最终PDF063

277 大气科学专业临近和短时天气预报课程建设实践 * 江燕如 陈旭红 王丽娟 徐菊艳 侯瑞钦 唐卫亚 （南京信息工程大学，南京 210044） 摘 要：本文介绍了南京信息工程大学大气科学专业课程之一的“临近和短时天气预报”课程建设改革 情况，拟通过对课程建设实践的分析，从构建实践教学体系、合理安排教学环节、调整实习内容培养综合思维 能力、改进教学方法、更新教学手段、加强教师队伍建设等方面着手，探讨大气科学专业临近和短时天气预报 课程建设与改革的基本思路。 关键词：课程建设 实践教学 临近和短时天气预报 南京信息工程大学（原南京气象学院）创建于 1960 年，是江苏省、教育部、中国气象局 “三方共建”高校，是我国中高级气象人才的主要培养基地。我国气象部门人才发展规划 （20132020 年） 明确我国目前是“一流装备、一流技术、一流人才、一流台站”四个一流 的战略目标攻坚时期，尊重人才，坚持以用为本，把人才建设确定为气象发展主要目标之一。 本文结合业务需求，从课程体系的建立、教学方法和手段的改进、学生兴趣的提高、师资队伍 的建设等方面分析大气科学专业临近和短时天气预报课程改革、优化建设情况和取得的积极 成果。 一、特色鲜明的实践教学体系的构建 大气科学是南京信息工程大学的优势、特色学科，学术水平位居全国前列，在国际上有一 定影响。建校以来，学校秉承我国杰出气象学家、教育家竺可桢先生的优良教育传统，注重培 养学生坚实的基础理论和广博的知识，注重学生的实践训练和智能培养，逐步形成了大气科学 教学中重视实践教学的特色和传统。一方面继承和发扬传统的优秀教学手段，同时又积极促进 现代教育技术在实践教学中的应用。在长期的教学实践中逐步形成了“基本技能培养理论知 识在具体问题中的应用基本技能、理论融合到业务预报中的实时天气预报”这样一套比较完 整的富有鲜明特色的实践教学体系。 （一）教学计划修订 为适应我国气象事业日新月异的发展步伐，在 2011 年大气科学专业的教学计划调整中， 增设了“临近和短时天气预报”集中性实践课程。课程实习前，先行开设了天气分析基础（与 *基金项目：江苏高校品牌专业建设工程一期项目（PPZY2015A016） 、江苏高校优势学科建设工程资助项目（PAPD） 。 大学地球科学课程报告论坛论文集（2017） 278 “天气学原理”并行开设） 、典型天气过程分析（内含强对流天气过程分析，与“中国天气”并 行开设） 、中尺度气象学、卫星气象、雷达资料在天气预报中的应用、天气学诊断分析、天气 预报综合实习等，先行理论及实验课程全面、内容丰富，为课程开设铺垫了基础。 （二）课程教学大纲修订 当前，为适应科技和社会经济的发展，国家气象部门正在进行业务体制改革。新时期气象 事业的发展对人才有新的需求，业务需要多规格、复合型、创新性人才。为适应地方台站对人 才的渴求，实践教学一方面继续保持和发展原有的传统实践项目，另一方面又根据气象业务现 代化发展，更新实践教学内容，拓展实践项目，改进教学方法，使大气科学专业的实践教学内 容涵盖业务所需的知识，实践教学项目具有业务特色，教学方法和技术贴近研究型业务运行模 式。 课程大纲是依据学科特点、社会需求及教育部对学科的要求，编写能体现专业课程教学的 计划大纲，包括整体教学实施的目标与基本要求、课程内容以及课程实施的所需条件等。在内 容上，教学大纲需尊重个体差异，在考虑多数学生的基础上，还需注重优秀学生在课程建设中 的培养问题， 在保证大多数学生整体水平的基础上， 针对优秀学生设计开放性创新性实践项目， 鼓励学生创新思维、自主开发。 在 2013 年教学大纲的修订中，各主题项目下不仅列有普通型 内容还包含开放型内容，既满足普通学生需求，又给优秀学生有自主创新的空间。 二、综合分析能力的训练 “临近和短时天气预报”课程作为独立设置的实践课程，其涉及的相关知识点遍及大气物 理学、天气学原理、中尺度天气学、卫星气象、雷达气象等多门课程，需在有限的课时中引导 学生“串联”各课程的相关节点，既巩固和加深对已学课程的理解、掌握，又学习应用所学理 论知识及技能解决和处理实际问题，初步建立强对流天气的潜势分析和临近预报思路，这是综 合分析能力的训练。 独立设置的实践课程“临近和短时天气预报”是在几乎所有的专业基础课和专业课修完后 开设的一门设计性、综合性、创新性的实践课程，其分析研究的对象为强对流天气，尽管无法 类同于“短期天气分析预报”课程全部采用实时气象资料进行讲授，只能筛选历史个例用于教 学，虽缺少了“实战”的氛围，但不妨碍强对流天气分析预报思路的训练。教师也可在课前对 历史个例做更多的分析和教案的设计。 三、改进教学方法，更新教学手段 针对气象台站短临业务内容和流程，实行分层次教学，由单一项目分析训练到综合分析， 从注重传授知识到自主学习以致创新能力培养，采用循序渐进、逐步提高的教学方式。在教学 的同时，积极从事教学改革及科学研究，特别是教学方法的改革实践，以科研促进教学，不断 将科研成果和新的业务技术方法融入实践教学中。 大气科学专业临近和短时天气预报课程建设实践 279 （一）集体备课与小班授课 独立设置的临近和短时天气预报集中性实践课程采用小班化授课。 且每次课设计了不同主 题及相应的作业，如 T-lnP 图分析、中分析图绘制、卫星&多普勒雷达资料分析、数值预报产 品分析、强对流天气潜势预报图等，小班化有利于教师与学生面对面交流沟通、及时批改作业 甚至“面批” ，以便及时评价教学效果，并在下一次课上有针对性地讲解学生作业中反映出的 共性问题，少数学生存在的问题也可在课堂上单独面授，做到点面兼顾。 临近和短时天气预报虽采用历史个例气象资料，但因课时少涉及内容多，上课教师会有较 大压力，有必要对要重点讲授、分析的内容及如何组织教学等进行会商讨论或互相观摩教学， 尽可能缩小各平行班因授课教师不同而产生的差异， 因此临近和短时天气预报课程自开课以来 一直采取课程负责人制度下的集体备课形式， 课程团队教师均认为这对教学效果具有积极影响。 （二）启发式、讨论式教学 教师明确课堂主题任务，学生在教师指导下，借助实验室提供的各种常规和非常规资料及 业务软件等自行完成相关分析。在实践教学过程中应用从理论到实践再回到理论的教学模式， 充分发挥学生的主观能动性，增强了学生在实验过程中发现问题、解决问题的能力。 充分利用学校气象台的远程视频会商录播系统， 组织学生观摩录制的有关强对流天气过程 的全国会商，接触了解气象预报一线的专家们的预报思路，学习专家们分析问题、解决问题的 方法和手段，针对会商中的问题组织讨论。 （三）激发学生的学习兴趣 对于天气分析课程，可以变传统的模式“教师找问题、改错误”为“学生找错误并独立思 考如何改正”或“学生相互找错误、讨论或独立思考改正错误” ，对于错误率高的问题，最好 是教师课堂上集体订正，可以采用将错误的分析制作成 PPT，在课堂上播放 PPT、让学生找错 并分析错误的原因，采用这种游戏式的互动教学方式以提高学生的参与度、主动性与积极性， 进而提高学习兴趣。 为了发挥学生的自主性、创造性，有效地锻炼他们的思维方式、天气学模型构建能力和实 践能力，建立以学生为中心、实现以学生自我训练为主的教学模式：在教师有针对性的启发指 导下进行分析、讨论（同学间、师生间） ，独立制作各自的分析图、完成实习报告，使学生在 相互讨论中进一步理解所学知识并加以应用，又加强了动手能力，既可了解气象台站实际短临 业务流程又体验工作成果，激发学生的主动、创新学习的积极性，学生的学习兴趣有了明显提 高。引导、鼓励学生发现、思考、探索和解决问题，培养学生的专业兴趣，并在考核指标中有 所体现。 通过上述改革实践，大气科学专业该课程的考核优良率有所提升。 （四）课程教学虚拟仿真平台、教学个例库建设 在南京信息工程大学虚拟仿真实验教学课程项目“强对流过程虚拟仿真”及实验室开放项 目“临近和短时天气预报个例库”的支持下，我们正在进行从教学框架结构的设计到内容的筛 选，直至虚拟仿真教学平台和个例库的构建工作，力求实现以学生为中心，以训练学生的应用 分析能力为目标， 实现传统教学手段与现代教学平台结合的以教师引导和学生自主学习相结合 的学习环境构建，使学生学有所获。强对流过程虚拟仿真平台设计功能包括原理仿真、个例模 大学地球科学课程报告论坛论文集（2017） 280 拟分析测试及系统管理三大部分： “基本概念”模块：在此模块中主要概述强对流天气的基本概念，介绍其发生、发展的 基本原理，给用户复习、串联相关知识点的体验。 “强对流天气个例分析”模块：该模块主要考核学生相关知识的掌握程度，通过气象数 据释用和天气分析预报过程的交互来验证学生掌握强对流天气分析、 预报的基本思路及与其相 关的专业技能。此外，系统将实现测试报告的自动归并、自动评分等功能。 系统管理模块：a. 实现实验平台的管理，包括用户的注册、审核及信息维护；b. 用户 权限的分配和管理；c. 实验内容的发布和修改；d. 最终学生实验结果的审核 （实践环节的成 绩输出） 。 期望上述平台的构建可加强学生对强对流灾害性天气分析预报的能力培养。 四、师资队伍建设 （一）加强实验教学队伍建设 教师的教学水平关乎教学效果。建立以高级职称教师为主体、以大气科学优势学科为特色 的实验教学队伍， 安排经验丰富的教师和实验技术人员指导带动青年教师， 确保实践教学质量。 实行课程负责人制， 包括临近和短时天气预报课程在内的各门实验实习课程均建立老中青结合 的稳定的教学团队。鼓励实验教师参加国内外进修并积极与气象业务和科研人员交流，支持教 师在职提高学历教育和参加岗位技能培训。 （二）人才培训和引进并举，提高整体水平 从省级台站引进气象业务一线的高级预报专家，充实加强实践教学环节的教学师资。针对 本校大多数教师缺乏气象台站实际工作经验的情况，制定有效的培训措施，包括：跟有丰富教 学经验的教师随堂听课并担任助教、常态化观摩收看全国天气预报视频会商、不定期请知名首 席专家来校讲课交流、假期前往省级以上气象台站跟班学习、组队参加气象行业竞赛，通过系 列学习训练提高教师自身的分析预报水平，以求真正胜任实践课程的教学。 五、小结 作为独立开设的集中性实践课程， 临近和短时天气预报课程具有理论与实际密切联系的鲜 明特色，在现代气象预报人才培养中不可或缺。通过对该课程建设的探索研究，得出以下几点 结论：教学计划的修订和教学大纲修订需紧跟我国气象事业日新月异的发展对人才的要求，达 到学以致用的教学目标；实践教学过程中采用从理论到实践再回到理论的教学模式，充分发挥 学生的主观能动性，可改善教学效果；理论教学与实践教学交融、传统与现代教学手段结合， 是培养人才很好的方法和手段；师资队伍建设是实践教学效果的重要保证。 大气科学专业临近和短时天气预报课程建设实践 281 参考文献 1 管兆勇，吴立保. 大气科学类专业课程体系的构建与改革Z. 南京：南京信息工程大学，1998. 2 智协飞，谭桂容，江燕如，等.