王麗娟 江燕如 譚桂容

(南京信息工程大學 大氣科學學院，江蘇 南京 210044)

大學教育需要調(diào)整教育教學理念，堅持傳授知識，培養(yǎng)學生運用所學知識分析問題、解決問題的能力，同時也要培養(yǎng)學生適應(yīng)社會的能力、創(chuàng)新發(fā)展的能力［1］。

實踐教學是提升學生能力的主要載體，是整個教學過程的重要組成部分。實驗實習教材又是搞好實驗教學的基礎(chǔ)，是幫助學生學習和運用理論處理實際問題、驗證消化和鞏固基礎(chǔ)理論、獲得科學研究方法的教科書。因而，優(yōu)秀的實驗實習教材是高質(zhì)量培養(yǎng)學生、切實提高學生創(chuàng)新能力的必要條件。

“臨近和短時天氣預(yù)報”是南京信息工程大學大氣科學專業(yè)學生必須要學習的一門專業(yè)實踐課程，主要內(nèi)容是利用多普勒雷達資料、衛(wèi)星云圖資料、自動站資料、GPS、風廓線、雷電等非常規(guī)資料及其融合、同化數(shù)據(jù)和數(shù)值模式數(shù)據(jù)等多源資料，在專業(yè)化業(yè)務(wù)系統(tǒng)、業(yè)務(wù)平臺支持下，結(jié)合中國氣象局相關(guān)業(yè)務(wù)規(guī)范和規(guī)定，學習中尺度分析，進行強對流天氣預(yù)報、預(yù)警訓練。準確的強對流天氣預(yù)報一直以來是預(yù)報員們面臨的最大難題之一，因此強對流天氣的形成、發(fā)展、移動的機理也就成為氣象學家們的重點研究內(nèi)容。在編寫教材的過程中，為了適應(yīng)氣象臺站業(yè)務(wù)的需求和發(fā)展，要能夠引入當前強對流天氣的最新研究成果，讓學生了解最前沿的科研動態(tài)，推動學生去思考、去創(chuàng)新。

1 “臨近和短時天氣預(yù)報”教材建設(shè)的背景

強對流天氣是可以對大自然和人類的生命、生產(chǎn)活動造成嚴重災(zāi)害。短歷時強降水引發(fā)山洪、城市漬澇和地質(zhì)災(zāi)害已屢見不鮮。全國每年對流性(雷雨)大風都造成人員傷亡和大量建筑物倒塌，每年冰雹給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了嚴重損失，對人畜安全構(gòu)成威脅;每年雷擊都造成人員傷亡。凡此種種，氣象防災(zāi)減災(zāi)迫切需要提高強對流天氣的預(yù)報準確率。

鑒于大氣科學進展及資料源的獲取等客觀因素，長期以來，南京信息工程大學大氣科學專業(yè)的實踐教學內(nèi)容側(cè)重于天氣尺度的分析和預(yù)報(其他國內(nèi)高校亦然)?！爸行〕叨忍鞖鈩恿W”選修課程在本校大氣科學、大氣探測、應(yīng)用氣象等專業(yè)的本科教學中已開設(shè)數(shù)年，大氣科學專業(yè)還開設(shè)了“中小尺度數(shù)值模擬”。但與之相應(yīng)的有關(guān)中小尺度天氣分析和短臨預(yù)報的實踐課程一直空缺。而在過去的30年中，隨著氣象衛(wèi)星、電子計算機以及大氣遙感技術(shù)的興起，使得中小尺度氣象學得到了迅速的發(fā)展，無論在觀測事實、理論研究和預(yù)報方面都有了很大進展，國內(nèi)外氣象部門紛紛開展了臨近預(yù)報和短時預(yù)報的準業(yè)務(wù)試驗或業(yè)務(wù)工作，發(fā)布強天氣警報。中國氣象局已在其2010年發(fā)布的“現(xiàn)代天氣業(yè)務(wù)發(fā)展指導意見”中明確提出，天氣分析業(yè)務(wù)將以多種觀測資料和數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品的綜合應(yīng)用為基礎(chǔ)，以MICAPS 系統(tǒng)為平臺，逐步從以天氣尺度分析為主的業(yè)務(wù)向天氣尺度與中尺度分析相結(jié)合的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換。

因此，近兩年來南京信息工程大氣科學學院及時調(diào)整了教學計劃，增加了集中性實踐課程“臨近和短時天氣預(yù)報”，以彌補當前實踐教學中存在的缺失，切實體現(xiàn)主動服務(wù)氣象行業(yè)的專業(yè)特色。

在開展“臨近和短時天氣預(yù)報”這門課程的教學活動時發(fā)現(xiàn)，雖然國內(nèi)外研究強對流天氣的論文不少，涉及中尺度系統(tǒng)、強對流天氣預(yù)報的書也有出版，但這些參考書的內(nèi)容對本科生而言偏多、偏難，以本科生目前的知識結(jié)構(gòu)尚不能很好地將書中的內(nèi)容理解、消化，因此學生很難從中提煉出重點、難點，導致學生在學習這門課程時有畏難的心理，最終使得教學效果大打折扣。因此急需與該課程配套的適合本科生使用的教材［2］。

2 “臨近和短時天氣預(yù)報”教材的特點

作為教師和學生開展實驗教學活動依據(jù)的實驗教材，必須具有指導教師如何“教”和啟發(fā)學生如何“學”的功能。因此，在編寫教材的過程中，應(yīng)圍繞教學目標，針對具體的主題或要解決的實際問題，從學生自主學習、探索的角度，為教師提供指導學生進行方法學習、思維學習的案例，為學生提供各種解決問題的線索、方法。重視學生基于知識理解的學習能力、基于知識應(yīng)用的實踐能力、基于知識融合的創(chuàng)新能力的發(fā)展，依據(jù)國家氣象中心編制的“中尺度對流天氣的天氣圖分析技術(shù)指南”，綜合利用多源資料分析典型災(zāi)害性強天氣案例，并實踐模擬短臨預(yù)報。試圖建立以規(guī)范的中尺度分析思路為主線，引導學生深入分析剖析典型案例的各類常規(guī)、非常規(guī)的多源氣象資料，訓練大氣科學專業(yè)本科生逐步建立災(zāi)害性強天氣分析思路，并進行短臨預(yù)報模擬，培養(yǎng)學生實踐動手能力和業(yè)務(wù)水平。

3 “臨近和短時天氣預(yù)報”教材編寫應(yīng)注意的問題

3．1 基于全真模擬平臺，以學生為中心

本教材擬搜集篩選近年的典型強天氣個例資料，采取全真模擬省級氣象臺的短臨預(yù)報業(yè)務(wù)流程及分析思路，對典型強天氣個例進行綜合分析與總結(jié)(過程概況、天氣背景、中小尺度系統(tǒng)、有關(guān)的各類物理量、衛(wèi)星云圖、雷達資料分析)。進行基于多種資料的天氣尺度［3—5］和中尺度主觀分析;進行基于高空和地面資料的常規(guī)天氣尺度分析，特別是對強對流天氣發(fā)生發(fā)展有明顯指示意義的各種特征線、特殊區(qū)域、特征系統(tǒng)和物理量的分析;進行基于中尺度觀測資料和精細數(shù)值分析預(yù)報產(chǎn)品的中尺度天氣分析;繪制反映中尺度天氣系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展特征及其環(huán)境特征的綜合分析圖。訓練學生對中尺度系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)、要素配置和物理過程演變的認識和理解，學習判斷災(zāi)害性天氣的種類、強度和落區(qū)。

本教材的應(yīng)用主體是大氣科學專業(yè)的本科生，針對學校的實踐教學資源條件，充分考慮業(yè)務(wù)部門對大學生培養(yǎng)的需求，因此，教材具有鮮明的院校特色。由于受年齡、閱歷、知識結(jié)構(gòu)等因素的影響，大學生個體之間的實踐能力水平有較大差異。因此，在編寫教材時，注重內(nèi)容難易程度的比例、注重不同地域的特色，注重個例選取的典型性，從而調(diào)動學生的積極性。

另外，本教材以滿足實踐教學為主，在實踐過程中，通過教學互動，不斷反思、調(diào)整、改進，再進一步進行實踐，旨在提高實踐教學效果，具有鮮明的實踐性。

3．2 確保教材內(nèi)容的創(chuàng)新性

實踐教學是學校實現(xiàn)培養(yǎng)人才目標的重要環(huán)節(jié)，它對提高學生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，以及使學生成為一個復合型人才都具有特殊作用。此教材的編寫，旨在通過實驗教學使學生建立臨近和短時天氣預(yù)報的思路的過程中，能夠展現(xiàn)最新科研成果、最新業(yè)務(wù)水平，瞄準新原理、新技術(shù)、新方法、新資料，突出創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，須特別注重具有較新穎的應(yīng)用性實驗內(nèi)容，使學生在進行基礎(chǔ)訓練的同時，了解更多的新技術(shù)、新方法，為今后從事業(yè)務(wù)、科研打下基礎(chǔ)，同時，也有利于開拓學生的眼界。

采用虛擬仿真技術(shù)，將復雜的強對流天氣過程用多媒體技術(shù)生動地展現(xiàn)在學生面前，激發(fā)學生的學習興趣，引導學生利用多源資料對個例進行分析，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，學生的學習方式發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變。這將有效地提高“臨近和短時天氣預(yù)報”課程的教學效果，有利于實現(xiàn)學校與工作單位的“無縫接軌”［6］。

3．3 確保教材的應(yīng)用價值

南京信息工程大學一直被譽為氣象工程師的搖籃。長期以來，學校在培養(yǎng)大氣科學本科生的過程中突出“厚基礎(chǔ)、重實踐”的培養(yǎng)目標。此教材的主要目標就是強化將來從事天氣預(yù)報業(yè)務(wù)人員的對災(zāi)害性強天氣綜合分析能力和業(yè)務(wù)水平，可有效提高學生的工作技能，為學生順利走上氣象工作崗位打下較好的基礎(chǔ)，體現(xiàn)了“應(yīng)用型”人才培養(yǎng)的指導思想，具有很強的實踐意義。本教材的編寫有助于學生做好預(yù)習、復習，由淺入深地理解、掌握課程的重點、難點，打開學生在學習過程中不知所措、無從下手的局面，全面提高學生的實踐能力、提升實踐教學質(zhì)量，具有十分重要的應(yīng)用價值。

3．4 充分利用現(xiàn)有教學資源

本課程的教學活動開展才剛剛起步，但已積累了不少素材。本著由淺入深、由易到難的原則，首先構(gòu)建與課程配套的、符合教學目標的教材編寫方案，期望隨著教學經(jīng)驗的增多、個例庫的豐富、新資料和新技術(shù)的不斷發(fā)展，逐步完成教材的編寫，再通過幾輪教學活動的開展，反復使用本教材，在實踐中不斷修訂、完善教材。

要想順利完成教材的編寫，必須要有身處教學一線的優(yōu)秀教師的參與。本教材編著者大多來自本校大氣科學學院臨近和短時天氣預(yù)報教學團隊，具有從事氣象學、氣候?qū)W及其他大氣科學類專業(yè)本科生天氣分析、天氣預(yù)報綜合實習、臨近和短時天氣預(yù)報課程的教學經(jīng)歷，大部分編者還有參加中國氣象局短期預(yù)報員培訓以及全國新預(yù)報員培訓的經(jīng)歷，對學生的專業(yè)知識結(jié)構(gòu)及氣象臺站臨近和短時天氣預(yù)報流程較為了解。

目前，依照課程教學大綱要求，在諸位教師的共同努力下，已初步篩選了近幾年來發(fā)生的典型強對流天氣過程個例，搜集了相關(guān)的常規(guī)探測資料、診斷分析資料、非常規(guī)新型探測資料等。這些都為編寫好“臨近和短時天氣預(yù)報”教材奠定了良好基礎(chǔ)。

3．5 設(shè)置“小技巧”

由于學生的個體差異較大，教材不能不照顧到一些學習有困難的學生，在編寫教材時可在適當?shù)奈恢们擅畹亟o出一些有針對性的提示和指導性的建議，幫助這部分學生少走彎路，引導他們較快地理解、消化知識點。此外，還可以在適當位置插入一些思考題，便于引導學生在閱讀教材時積極思考，帶著問題去聽課，效果會事半功倍。

3．6 鼓勵學生參與教材編寫工作

教師編寫完教材文稿，只是標志著已經(jīng)具備了成為教材的可能性，并不是真正意義上的教材，要真正成為現(xiàn)實的教材，必須經(jīng)由學生使用。學生是教材的主要服務(wù)對象［7］，他們的需求是教材編寫的方向，只有真正了解了學生的實際狀況、真正面對學生、把學生放在主體位置，才能做到有的放矢，取得預(yù)期的教學效果，實現(xiàn)教學目標。讓學生參與到教材編寫工作中可以為我們提供教材編寫與參考建議;學生也可以參與探討和交流，使我們能從不同的視角與高度來完成教材的編寫;學生也能夠成為我們的得力助手，幫助我們完成發(fā)放調(diào)查問卷、整理數(shù)據(jù)、組織學生小組交流等工作。

人才實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)過程是復雜的，培養(yǎng)模式是多樣的。這是由于人才的智力、能力、興趣、特長的發(fā)展具有復雜性和多樣性［8］。每個個體都具有在某一方面或幾方面的發(fā)展?jié)撡|(zhì)，讓學生參與教材編寫后，更有利于我們把握教材的難易程度，可以通過調(diào)整教學內(nèi)容的難易程度去調(diào)節(jié)學生個體的差異，為不同發(fā)展特點的學生提供多樣的、適合自己的、感興趣的學習內(nèi)容，使每個學生都得到切實的收獲，達到實驗教學效果的最大化。

4 結(jié)語

編寫教材，是在先進的教育教學理念指導下，為適應(yīng)社會發(fā)展的需要而不斷優(yōu)化教學內(nèi)容、教學方法的一個漸進性過程。鑒于強對流天氣的形成是一個非常復雜的物理過程，就目前的預(yù)報方法和技術(shù)水平而言，對其進行“定點、定時、定量”預(yù)報的難度相當大。因此，在教材編寫的過程中，教師要根據(jù)具體的教學任務(wù)、學生特點，結(jié)合實際氣象臺站工作的需要，選擇合理的教學內(nèi)容，循序漸進地引導學生走近“臨近和短時天氣預(yù)報”，以此實現(xiàn)培養(yǎng)高素質(zhì)、高技能的社會實用性人才的目標。本文提出的一些觀點，只是一個初步的框架，很多細節(jié)還有待于進一步完善。

［1］王永會，高智琛．高校試驗教材建設(shè)［J］．中國現(xiàn)代教育設(shè)備，2012，(13):55—56．

［2］許世華，曹軍，譚會恒． 關(guān)于校本教材建設(shè)的幾點思考［J］．高教論壇，2012，(3):49—51．

［3］王妍，譚桂容，任慧軍．天氣預(yù)報課程中學生主觀能動性的培養(yǎng)［J］． 黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院學報，2013，26(5):79—80．

［4］郭志榮，江燕如，陳旭紅，等．“天氣預(yù)報綜合實習”課程中學生預(yù)報思路建立的思考與建議［J］．黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院學報，2014，27(4):71—72．

［5］譚桂容．天氣預(yù)報綜合實習課程的教學研究［J］．氣象水文裝備，2010，21(3):56—57．

［6］錢代麗，王黎娟，徐菊艷．大氣科學專業(yè)“天氣預(yù)報綜合實習”課程教學體會與思考［J］．黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院學報，2011，24(5):78—79．

［7］劉曉華．學習者需求分析與精讀教材編寫［J］．北京理工大學學報:社會科學版，2006，8(4):110—118．

［8］宋國利，蓋功琪，蘇冬妹．開放式實驗教學模式的研究與實踐［J］．實驗室研究與探索，2010，29(2):91—93．