李忠賢 李碧蘭 鄧偉濤 彭麗霞

(南京信息工程大學(xué) 大氣科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210044)

0 引言

短期氣候變化及預(yù)測是當(dāng)前氣候研究領(lǐng)域的前沿課題，我校建校初期就在天氣動力學(xué)專業(yè)開設(shè)了中長期預(yù)報(bào)課程，已故的章基嘉院士為主，編寫出版了相應(yīng)的教材。該課程一直是我校大氣科學(xué)專業(yè)的主干必修課之一，為形成我校大氣科學(xué)專業(yè)的特色作出了重要貢獻(xiàn)[1]。自2005年開始，課程名稱變更為短期氣候預(yù)測。由于短期氣候預(yù)測為目前氣象臺站預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的主要內(nèi)容之一，短期氣候預(yù)測相關(guān)課程教學(xué)質(zhì)量的高低將直接影響到學(xué)校特色專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量[2]。為培養(yǎng)符合現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)需求的應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才，針對短期氣候預(yù)測課程的特點(diǎn)，我們在教材和教學(xué)團(tuán)隊(duì)方面進(jìn)行不斷的建設(shè)，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段方面進(jìn)行不斷的改革與實(shí)踐。

1 教材建設(shè)

長期以來，教材多使用章基嘉主編的《中長期天氣預(yù)報(bào)基礎(chǔ)》[3～4]。20世紀(jì)70年代后期以來，氣候變化及其預(yù)測引起了世界各國政府和科學(xué)家的高度重視，取得了突破性的研究成果，但是缺乏能夠反映新成果的教材。為此，2005年孫照渤教授組織課程教學(xué)人員編寫了《短期氣候變化及其預(yù)測》講義。在南京信息工程大學(xué)大氣科學(xué)專業(yè)本科生及中國氣象局培訓(xùn)班多年課程教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，2010年孫照渤教授主編了普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材《短期氣候預(yù)測基礎(chǔ)》，該教材吸收了短期氣候變化及其預(yù)測的最新理論研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建現(xiàn)代短期氣候預(yù)測的理論框架[4]。《短期氣候預(yù)測基礎(chǔ)》教材作為我校和部分兄弟高校大氣科學(xué)專業(yè)及相關(guān)學(xué)科本科生的專業(yè)課程教材，得到了廣大師生的好評。本教材作為氣候預(yù)測的基礎(chǔ)教材，也是廣大研究生和科研工作者的重要參考書，在我國氣象領(lǐng)域產(chǎn)生了較大的影響。2011年，該教材被評為普通高等教育精品教材和江蘇省高等學(xué)校精品教材。

2 教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)

經(jīng)過多年的發(fā)展，目前短期氣候預(yù)測課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)形成了一支老中青相結(jié)合、富于創(chuàng)新精神的教學(xué)隊(duì)伍。團(tuán)隊(duì)共有教學(xué)人員12名，其中教授3名、研究員1名、副教授3名、副研究員1名、講師4名。團(tuán)隊(duì)教學(xué)人員中50歲以下的教師有11名，占總?cè)藬?shù)的91.7%，他們?nèi)烤哂胁┦繉W(xué)位。團(tuán)隊(duì)主要教學(xué)人員長期從事短期氣候預(yù)測領(lǐng)域的教學(xué)、科研和業(yè)務(wù)工作，均有在英國和美國從事短期氣候預(yù)測領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和海外留學(xué)經(jīng)歷，對國外的短期氣候預(yù)測領(lǐng)域的相關(guān)研究有十分深入的了解。教學(xué)團(tuán)隊(duì)積極開展一系列教學(xué)改革和教學(xué)研究工作。團(tuán)隊(duì)帶頭人孫照渤教授承擔(dān)了國家教育部“21世紀(jì)初大氣科學(xué)類專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的研究與實(shí)踐”等多項(xiàng)教改項(xiàng)目。孫照渤教授1991年被國家教委授予“全國優(yōu)秀教師”稱號。此外，團(tuán)隊(duì)積極參加教學(xué)研討會，如第二、三、四屆大學(xué)地球科學(xué)課程報(bào)告論壇。已發(fā)表課程相關(guān)教學(xué)研究與改革論文8篇。2010年，“氣候模擬與預(yù)測”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)被評為江蘇省高?！扒嗨{(lán)工程”科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。目前團(tuán)隊(duì)教師主持國家級項(xiàng)目8項(xiàng)、省部級項(xiàng)目3項(xiàng)、市廳級項(xiàng)目5項(xiàng)。自1998年以來，團(tuán)隊(duì)每年參加中國氣象局國家氣候中心組織的全國汛期降水預(yù)測會商工作，預(yù)測結(jié)果得到了大家的認(rèn)可。

3 教學(xué)內(nèi)容改革

在教學(xué)內(nèi)容方面，我們以國際前沿最新成果取代過時(shí)的內(nèi)容，著重講述短期氣候變化及其預(yù)測的性質(zhì)和數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)，氣候系統(tǒng)各個圈層的變化特征及其與短期氣候變化和預(yù)測的關(guān)系，介紹大氣環(huán)流的基本狀況、表征大氣環(huán)流的方法、大氣遙相關(guān)、大氣低頻變化及其應(yīng)用；海洋和陸面過程在短期氣候預(yù)測中的應(yīng)用；介紹短期氣候預(yù)測方法，包括動力預(yù)測方法、統(tǒng)計(jì)預(yù)測方法和評分方法，還介紹了中國東部夏季降水的成因及其預(yù)測。實(shí)踐環(huán)節(jié)是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要步驟，在實(shí)踐教學(xué)中，更加體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、綜合性、研究性和創(chuàng)新性[1]。課程教學(xué)內(nèi)容改革中，我們減少了理論講課學(xué)時(shí)，增加了16學(xué)時(shí)的實(shí)踐課時(shí)。從短期氣候研究的基本問題開始，對大氣環(huán)流的分型和表征、短期氣候變化的海洋和陸面等物理因子的分析、物理統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方法和數(shù)值預(yù)測方法等設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)習(xí)內(nèi)容。

4 教學(xué)方法改革

在課程教學(xué)中，我們注重采用啟發(fā)式和案例式的教學(xué)方式，如：講授“大氣環(huán)流因子在短期氣候預(yù)測中的應(yīng)用”內(nèi)容時(shí)，首先通過課程講解奇異值分解方法的原理，再讓學(xué)生通過上機(jī)實(shí)習(xí)，運(yùn)用奇異值分解方法對1952-2001年我國東部夏季降水和前期冬季500 hPa高度場進(jìn)行分析，輸出奇異值分解的主要表征參數(shù)和主要奇異值，并對降水與環(huán)流場匹配關(guān)系的物理意義進(jìn)行分析。這樣，使學(xué)生不僅能夠地理解奇異值分解方法，而且對于短期氣候預(yù)測的物理基礎(chǔ)有深刻的認(rèn)識，學(xué)會選擇短期氣候預(yù)測的前期大氣環(huán)流因子，并依此來制作短期氣候預(yù)測，達(dá)到“舉一反三”的目的，提高學(xué)習(xí)效果。此外，在短期氣候預(yù)測課程教學(xué)中，將團(tuán)隊(duì)的科學(xué)研究和業(yè)務(wù)工作應(yīng)用于教學(xué)，重視新理論、新進(jìn)展、新知識的講授。如，講授“海氣相互作用與短期氣候預(yù)測”內(nèi)容時(shí)，把團(tuán)隊(duì)近年來有關(guān)“黑潮區(qū)域海溫與東亞季風(fēng)相互作用”方面的科研成果引入到課程教學(xué)中，增強(qiáng)學(xué)生對科研的興趣。又如，講授“中國東部夏季降水預(yù)測”內(nèi)容時(shí)，向?qū)W生介紹參加全國汛期降水預(yù)測會商的預(yù)測方法和結(jié)果，使得課程教學(xué)更貼近業(yè)務(wù)實(shí)際，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生盡早掌握實(shí)際業(yè)務(wù)技能。

5 教學(xué)手段改革

目前除傳統(tǒng)課堂講授方法外，還綜合運(yùn)用多媒體課件講授以及實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)等方法。例如介紹“中國東部夏季降水預(yù)測”內(nèi)容過程中，結(jié)合多媒體課件講授中國東部夏季降水三類雨型的分布特征及影響因子，使學(xué)生能夠?qū)ο嚓P(guān)內(nèi)容有直觀形象的認(rèn)識，并通過上機(jī)實(shí)習(xí)加深學(xué)生對降水預(yù)測方法的學(xué)習(xí)和運(yùn)用，將理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作有機(jī)結(jié)合起來，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生的解決實(shí)際問題的能力，取得了很好的教學(xué)效果。上機(jī)實(shí)習(xí)過程中，輔導(dǎo)教師現(xiàn)場講解基本方法思路和步驟，并以實(shí)例指導(dǎo)學(xué)生對關(guān)鍵部分進(jìn)行編程計(jì)算，使學(xué)生逐步掌握建立短期氣候預(yù)測方法的基本技能。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫照渤，陳海山，李忠賢，譚桂容.“短期氣候預(yù)測基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革的體會[A]∥大學(xué)地球科學(xué)課程報(bào)告論壇文集[C].北京：高等教育出版社，2008：289～290.

[2]譚桂容，孫照渤.加強(qiáng)“短期氣候預(yù)測基礎(chǔ)”實(shí)踐教學(xué)的思考[A]∥大學(xué)地球科學(xué)課程報(bào)告論壇文集[C].北京：高等教育出版社，2010：408～410.

[3]章基嘉，葛玲.中長期天氣預(yù)報(bào)基礎(chǔ)[M].北京：氣象出版社，1983.

[4]章基嘉，葛玲，孫照渤.中長期天氣預(yù)報(bào)基礎(chǔ)(修訂版)[M].北京：氣象出版社，1994.

[5]孫照渤，陳海山，譚桂容，等.短期氣候預(yù)測基礎(chǔ)[M].北京：氣象出版社，2010.