楊艷蓉

（南京林業(yè)大學生物與環(huán)境學院，江蘇 南京 210037）

高等林業(yè)院校氣象學實踐教學改革探索
——以南京林業(yè)大學為例

楊艷蓉

（南京林業(yè)大學生物與環(huán)境學院，江蘇 南京 210037）

作為南京林業(yè)大學林學、生態(tài)學、水土保持與荒漠化防治等專業(yè)的學科基礎課，《氣象學》及《氣象學與氣候?qū)W》一直是本校相關(guān)專業(yè)的重要必修課之一，其中包含的實踐教學以實驗和實習的形式出現(xiàn)，對學生的實踐創(chuàng)新與綜合分析能力培養(yǎng)十分重要。隨著學科發(fā)展和全球氣候變化導致頻發(fā)的氣象災害，本校對于氣象實踐內(nèi)容亟待進行改革，以往的教學僅僅聚焦于基礎氣象觀測與數(shù)據(jù)處理，未涉及到任何目前常用的氣象觀測與分析方法，導致很多學生并未真正明白自身專業(yè)與現(xiàn)代氣象的關(guān)聯(lián)，沒有達到教學效果。建議在今后的教學中增加氣象遙感數(shù)據(jù)分析、簡單氣象數(shù)值模型操作，同時根據(jù)不同專業(yè)、針對性地選擇實踐個例等，更好地培養(yǎng)學生實踐創(chuàng)新能力和科研興趣。

林業(yè)院校；氣象學；教學改革；探索

1 氣象學實踐內(nèi)容亟待改革的理由和思路

《氣象學》、《氣象學與氣候?qū)W》分別是南京林業(yè)大學態(tài)學及環(huán)境科學專業(yè)、林學及水土保持與荒漠化防治專業(yè)的學科基礎課，課程中均包含實踐環(huán)節(jié)，以實驗和實習的形式出現(xiàn)，其中實驗課學時12～16不等，實習課歷時1周。作為重要必修課程之一，實踐教學需要結(jié)合現(xiàn)代氣象發(fā)展動態(tài)更新教學內(nèi)容，推行“創(chuàng)新教育”[1]，而非一成不變的“灌輸式”教育，而實驗與實習課的創(chuàng)新就需要結(jié)合氣象學實際發(fā)展與授課專業(yè)特點，“靈活而有效”地進行授課，激發(fā)本科生學習興趣和對科研的興趣。從長期教學經(jīng)驗來看，本校的氣象實踐教學內(nèi)容亟待進行改革，其必要性主要體現(xiàn)在三個方面。

第一，目前氣象行業(yè)內(nèi)用途十分廣泛的遙感、探測手段未有涉及，實際上林學、生態(tài)學等方向的研究也需要用到大氣遙感、探測數(shù)據(jù)。

當前的氣象實踐課程內(nèi)容主要分為三個：基礎氣象觀測（包括氣溫、濕度、風、氣壓等）、小氣候綜合觀測和氣象資料的處理，使用的分析方法是數(shù)據(jù)統(tǒng)計。通過這些內(nèi)容，學生可以了解和掌握各種類型的測溫、濕度查算、測風、測量輻射等方法，并初步通過統(tǒng)計軟件如Excel等進行數(shù)據(jù)分析。還可以根據(jù)數(shù)十年氣候變化資料，分析氣候變化規(guī)律。

這些內(nèi)容對于氣象觀測和資料應用是十分必要的，但也不能數(shù)十年一成不變。隨著科技發(fā)展，遙感已經(jīng)應用于氣象研究的方方面面，在林學、生態(tài)學、環(huán)境科學領域也頗有涉及，這類文獻很多，不一一列舉。但我校對于大氣遙感數(shù)據(jù)的應用實踐一直是空白。教學改革應該適當加入靜止衛(wèi)星遙感森林火災、極軌衛(wèi)星觀測水污染等內(nèi)容，以給定個例的形式進行分析，為實踐授課注入新的血液，使實踐教學與學科發(fā)展接軌，提高本科生的創(chuàng)新分析能力和科研興趣，增加信息量，擴展知識面。

第二，全國各氣象臺站已經(jīng)普遍常規(guī)運行的氣象數(shù)值模型在氣象實踐教學中未有提及。

氣象實驗和實習的目的是讓學生學會氣象觀測方法并使用氣象資料，但是目前在全國各氣象臺站中普遍運行數(shù)十年、在氣象領域使用十分廣泛的數(shù)值模型，比如MM5、WRF、RegCM等，卻未有提及。隨著林學、生態(tài)學、水土保持學、環(huán)境科學等非氣象專業(yè)對于全球氣候變化的關(guān)注度提高，氣象數(shù)值模擬資料也越來越受到重視，不可忽視。為了讓相關(guān)專業(yè)學生接觸到這些內(nèi)容，了解全球氣候變化在生態(tài)學、林學等領域的作用，實踐環(huán)節(jié)可以適當增加這些內(nèi)容，指導學生使用如GrADS（Grid Analysis and Display System）等氣象常用軟件對模型數(shù)據(jù)進行簡單的讀取、分析。由此不僅可以擴展學生的知識面，更能促使學生了解氣象數(shù)據(jù)獲取途徑的多樣性，充分接觸氣象資料處理的各種手段。

第三，雖然同為非氣象專業(yè)的氣象實踐教學，但

生態(tài)學、林學、水土保持與荒漠化防治、環(huán)境科學等專業(yè)并不相同，因此在教學中需要有針對性地根據(jù)專業(yè)進行調(diào)整，而非完全一致地“灌輸”。

這些與氣象學各有交集，但交叉點卻不完全一致，不能一概而論，需要在基礎實踐操作的基礎上有針對性地設計實踐內(nèi)容，這樣學生可以更明確自身專業(yè)與氣象學作為兩個學科既相互獨立又緊密關(guān)聯(lián)的學科發(fā)展模式，激發(fā)學生科研創(chuàng)新能力和綜合分析能力。

2 氣象學實踐教學內(nèi)容改革具體設想

根據(jù)以上本校氣象學實踐教學的弊端，結(jié)合實踐教學需要有的“三性”要求，即綜合性、設計性和研究探索性[2]，擬定從以下三方面進行改革。

第一，在實驗和實習環(huán)節(jié)增加氣象衛(wèi)星、天氣雷達遙感數(shù)據(jù)初步分析內(nèi)容，適當增加氣象數(shù)值模擬資料初步處理和分析內(nèi)容。

以氣象常用資料為依據(jù)，增加靜止衛(wèi)星、極軌衛(wèi)星、多普勒天氣雷達的觀測個例分析，指導學生從相關(guān)網(wǎng)站下載氣象遙感資料，重點分析與生態(tài)學、林學等相關(guān)的臺風、暴雨、強雷電等氣象災害過程。另外，增加數(shù)值模擬輸出資料的應用處理內(nèi)容，重點分析厄爾尼諾/拉尼娜事件、未來氣候變化趨勢等，基于氣象常用繪圖軟件GrADS（該軟件并不需要安裝，可以在Win系統(tǒng)下運行），指導學生初步識別和分析未來各類氣象資料。

第二，適當壓縮常規(guī)氣象觀測實踐教學長度，調(diào)整各實驗項目占比。

不論是常規(guī)還是非常規(guī)觀測，對于非氣象專業(yè)學生來說，其目的都是學會氣象資料的處理和應用。而氣象資料分析需要體現(xiàn)出“動態(tài)變化”過程，比如日變化等，不是單一時刻觀測所能替代的，這就需要對觀測總時長有一定要求?；谝陨细母镌虻姆治?，建議把現(xiàn)在的“氣象資料整理和使用”部分分散到各個實驗內(nèi)容中，對于不同的資料采用不同的整理分析方法，不再單獨作為一項實驗內(nèi)容。把實驗環(huán)節(jié)從12～16學時統(tǒng)一調(diào)整到16學時，其中基本氣象要素觀測與處理占4學時，小氣候觀測和資料處理占6學時，遙感和數(shù)值模擬個例資料處理和分析占6學時。實習環(huán)節(jié)1周保持不變，但每天除了常規(guī)觀測之外，適度增加學生到正規(guī)氣象站實習和觀測的環(huán)節(jié)，充分認識遙感、模型在氣象領域的使用。

第三，根據(jù)不同專業(yè)有針對性地設計實驗內(nèi)容。對于生態(tài)學專業(yè)，遙感資料主要使用靜止衛(wèi)星對于臺風、暴雨的監(jiān)測資料，對于“臺風眼鳥群遷移”效應、暴雨的土壤生態(tài)效應、PM2.5在南京的分布等進行分析；對于林學專業(yè)，設置“防風林小氣候”觀測和數(shù)據(jù)分析、土地荒漠化數(shù)值模擬資料研究、城市森林對于PM2.5的作用分析等；對于環(huán)境科學專業(yè)，設置極軌衛(wèi)星資料對于太湖藍藻的監(jiān)測分析、PM2.5在南京的季節(jié)變化等研究環(huán)節(jié)。適當增加學生對于著名氣候事件如厄爾尼諾/拉尼娜的模擬氣候資料分析，設置未來某地氣候變化模擬資料分析處理環(huán)節(jié)?？傊?，在教會學生常規(guī)觀測及資料處理的基礎上，對于每個專業(yè)有針對性地設置實踐環(huán)節(jié)。

第四，學生需要分組配合、自發(fā)推進地進行實踐環(huán)節(jié)。

氣象實踐中的觀測和數(shù)據(jù)處理都應該是有一定時長而非單一資料，這需要學生分組、分工、合作，建議每3～5人一組。在教學過程中，學生需要按照教師的安排，自發(fā)進行序列測定并分析。

3 結(jié)語

在全球氣候變化的大背景下，頻繁發(fā)生的氣象災害對林業(yè)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境的破壞日益嚴重[3]。氣象學本身的發(fā)展已經(jīng)遠遠不再拘泥于常規(guī)氣象資料的觀測、收集、整理，大型計算、多源化觀測資料、數(shù)值模擬等新型技術(shù)的應用已經(jīng)逐步凸顯并普及。作為與氣象學、氣候?qū)W緊密關(guān)聯(lián)的林學、生態(tài)學等學科，其實踐教學的目的是為了讓本專業(yè)學生更好地掌握常用氣象資料的觀測、分析、應用，這就需要聯(lián)系各學科發(fā)展和需要對這些專業(yè)的氣象實踐教學進行改革，多角度、多信息、多渠道地促進學生的學習積極性，激發(fā)其對于學科交叉的認識和實踐創(chuàng)新能力，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才打下堅實的基礎。

[1]韋成龍.適時調(diào)整辦學定位，不斷深化教育改革[J].中國高教研究，2003，19（9）：17-19.

[2]文祥鳳.林科專業(yè)氣象學實驗教學改革的探索[J].廣西大學學報：自然科學版，2006,31（增刊）：82-84.

[3]同小娟.高等林業(yè)院?！皻庀髮W”課程教學改革與實踐[J].中國林業(yè)教育，2013,31（1）：63-65.

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