孟蕾　 桑友偉

摘 要：天氣學(xué)基礎(chǔ)知識課程中開展范例教學(xué)有重要意義，范例教學(xué)中范例的選取和設(shè)計(jì)是開展此類教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容之一。結(jié)合天氣學(xué)基礎(chǔ)知識課程的教學(xué)目的和學(xué)員實(shí)際情況，詳細(xì)說明范例的選取和設(shè)計(jì)需要注意的事項(xiàng)，為氣象部門在職人員天氣學(xué)基礎(chǔ)知識課程范例教學(xué)提供良好的建議。

關(guān)鍵詞：范例教學(xué)；天氣學(xué)；在職培訓(xùn)

Case selection and Design in Basic Synoptic Meteorology Course

MENG Lei SANG Youwei

CMA Training Center Hunan Branch Hunan Changsha 410125

Abstract：It is very significant to carry out the case teaching in the course of basic knowledge of synoptic meteorology. Considering the goal of synoptic meteorology teaching and the actual situation of students， we illustrate the selection and design of the case and provide good suggestions of case teaching for the meteorological department staff learning basic knowledge of synoptic meteorology.

Key words：case teaching；synoptic meteorology；onthejob training

天氣學(xué)基礎(chǔ)知識不僅是高等院校大氣科學(xué)專業(yè)及海洋專業(yè)必然要講授的內(nèi)容，也是中國氣象局針對每年非大氣科學(xué)專業(yè)的新入職人員進(jìn)行大氣科學(xué)基礎(chǔ)知識培訓(xùn)的重要內(nèi)容。高校大氣科學(xué)專業(yè)在授課過程中采用的教材對學(xué)生的數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)要求較高，如南京大學(xué)采用的《現(xiàn)代天氣學(xué)原理》[1]（伍榮生等編寫）通過物理分析及數(shù)學(xué)公式描述大氣熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論及基本天氣系統(tǒng)。南京信息工程大學(xué)采用的《天氣學(xué)原理與方法》[2]（朱乾根等編寫），雖然在講述“中國天氣”部分使用大量實(shí)例描述天氣過程，但在講解原理部分仍然側(cè)重于數(shù)理計(jì)算。中國氣象局組織的大氣科學(xué)基礎(chǔ)知識培訓(xùn)時(shí)間僅三個(gè)月，只能學(xué)習(xí)幾門氣象專業(yè)主干課程，而對于熱力學(xué)、流體力學(xué)、概率統(tǒng)計(jì)等幾門高校大氣科學(xué)專業(yè)必修的基礎(chǔ)課程無法進(jìn)行系統(tǒng)地學(xué)習(xí)，并且參加此類培訓(xùn)的學(xué)員專業(yè)背景不一，數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)不一，對現(xiàn)有高校教材接受程度不一，給實(shí)際教學(xué)帶來了較大的困難。針對大氣科學(xué)基礎(chǔ)知識培訓(xùn)班學(xué)員的實(shí)際情況，建議在天氣學(xué)基礎(chǔ)知識課程中采用適當(dāng)?shù)姆独M(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，即進(jìn)行范例教學(xué)。所謂范例教學(xué)指通過對教材中所包含的具有普遍性的典型事例和關(guān)鍵性問題的范例性講授和探究，讓學(xué)生從個(gè)別事物或現(xiàn)象到一般規(guī)律，帶動(dòng)學(xué)生理解普遍性的問題，掌握教材結(jié)構(gòu)和知識點(diǎn)之間的聯(lián)系，讓學(xué)生獲得基礎(chǔ)性、基本性和范例性知識的一種教學(xué)模式，也稱示例性教學(xué)、典型性教學(xué)、個(gè)案分析教學(xué)[3]。現(xiàn)在，范例教學(xué)在中小學(xué)教學(xué)、高校教學(xué)、行業(yè)培訓(xùn)中都收到了良好的效果[46]。而整個(gè)范例教學(xué)過程中，范例的選取和設(shè)計(jì)成為了最重要的第一步。

1 范例的選取

充分考慮天氣學(xué)基礎(chǔ)知識課程的特點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)對象的實(shí)際情況，所選取的范例可分作兩大類：一類是歷史來由范例，一類是近期天氣事件范例。歷史來由類范例主要是為了讓數(shù)理基礎(chǔ)不一的學(xué)員了解知識點(diǎn)出現(xiàn)的歷史背景，通過追溯其根源的方式了解和掌握相關(guān)理論知識。選取近期天氣事件作為范例是因?yàn)樘鞖鈱W(xué)基礎(chǔ)知識課程往往要求學(xué)員能在工作崗位上學(xué)以致用，會(huì)對實(shí)際的天氣形勢進(jìn)行合理判斷，通過教師引導(dǎo)學(xué)員對近期天氣事件做出分析判斷，進(jìn)而能學(xué)會(huì)分析判斷天氣形勢。因此，歷史來由類范例和近期天氣事件范例在天氣學(xué)的教學(xué)過程中都有比較重要的意義。

1.1 歷史來由類范例的意義

天氣學(xué)中模型與理論的誕生是為了解決天氣分析和天氣預(yù)報(bào)中所面臨的實(shí)際問題，天氣學(xué)理論模型的歷史來由往往是：問題的出現(xiàn)——理論模型初步建立——應(yīng)用理論模型進(jìn)行預(yù)報(bào)——發(fā)現(xiàn)新問題——反復(fù)修改理論模型——成熟的理論模型——實(shí)際業(yè)務(wù)應(yīng)用，整個(gè)過程與通常人們生活經(jīng)驗(yàn)的累積過程是一致的，將這個(gè)過程作為范例進(jìn)行教學(xué)能引導(dǎo)學(xué)員加深思考，進(jìn)一步理解理論的內(nèi)涵，這樣取得的教學(xué)效果遠(yuǎn)比直接給出理論模型讓學(xué)員死記硬背要好得多。曾經(jīng)對中國氣象局氣象干部學(xué)院湖南分院的大氣科學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識培訓(xùn)班做過問卷調(diào)查，98%的學(xué)員認(rèn)為在天氣學(xué)基礎(chǔ)知識的教學(xué)過程中，將知識點(diǎn)的歷史來由融入課堂作為范例有助于自己更好地理解理論知識。

我們現(xiàn)有的教材和傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，雖然也有對相關(guān)歷史來由的簡要描述和介紹，如“天氣學(xué)發(fā)展簡史”，可是這部分內(nèi)容往往出現(xiàn)在全書的緒論部分，并且只做簡要描述，在隨后的按章節(jié)介紹的理論知識部分，則很少提及各個(gè)知識點(diǎn)的歷史來由。這樣的安排使得學(xué)員們對天氣學(xué)發(fā)展史上的重大事件和重要人物知之甚少，在這個(gè)領(lǐng)域無法建立起精神信仰，而對涉及到核心理論的知識點(diǎn)又覺得晦澀難懂，自然也就無法充滿熱愛。天氣學(xué)基礎(chǔ)知識的培訓(xùn)是有時(shí)間限制的，不足以將天氣學(xué)所有知識全盤教授給學(xué)員，它的首要任務(wù)應(yīng)該是激發(fā)起學(xué)員對這門學(xué)科的興趣，讓學(xué)員在以后的工作中能自主學(xué)習(xí)，否則很難真正培養(yǎng)學(xué)員在氣象領(lǐng)域里的能力。如果能在各個(gè)章節(jié)中穿插介紹知識點(diǎn)的歷史來由，既讓學(xué)員對天氣學(xué)更有興趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)力，也因其更符合成人學(xué)習(xí)規(guī)律而更好地培訓(xùn)學(xué)員自主學(xué)習(xí)的能力。

1.2 近期天氣事件類范例的意義

范例教學(xué)在高校天氣學(xué)教材中已有顯著體現(xiàn)，如在南京信息工程大學(xué)選取的教材《天氣學(xué)原理與方法》中，引入范例共100例[7]，無論是降水天氣過程、低緯天氣系統(tǒng)、強(qiáng)對流天氣都引入了不少的實(shí)例作為范例進(jìn)行教學(xué)。但是因教材編寫年代問題，范例年代陳舊，所選個(gè)例多為發(fā)生在20世紀(jì)60和70年代的天氣過程。而近年來，全球氣候變化顯著，用20世紀(jì)60、70年代的范例作為佐證現(xiàn)在天氣氣候特征已不適合。而且，現(xiàn)在大氣科學(xué)基礎(chǔ)知識培訓(xùn)班的學(xué)員90%以上為剛畢業(yè)新人，多為20世紀(jì)90年代生人，所選取范例若是年代久遠(yuǎn)，學(xué)員完全沒有親歷過這些情況，腦海中連這些天氣過程的感性認(rèn)識都很淡薄，很難建立起更深刻的理性認(rèn)識。因此講課過程中最好結(jié)合最近三年熱門天氣事件作為范例進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。

所選范例最好是近三年中學(xué)員通過親身經(jīng)歷或閱讀新聞所知道的有重大影響的天氣事件。如2013年夏天的晴熱高溫天氣，2015年4月下?lián)舯┝髦隆皷|方之星”號沉船事件，2016年1月份的“世紀(jì)寒潮”，2016年夏季的長江中下游暴雨、2016年的江蘇阜寧龍卷風(fēng)等，這些天氣事件有大家親身經(jīng)歷的，或者是媒體大量報(bào)道，大家耳熟能詳?shù)?。選取這樣的天氣事件作為范例，讓學(xué)員有較強(qiáng)的“體驗(yàn)感”，學(xué)員雖然之前沒有氣象學(xué)知識，可是他們已經(jīng)有了初步的感性認(rèn)識，即已經(jīng)知道“是什么”，再來由教師引導(dǎo)其了解“為什么”，對知識點(diǎn)的理解會(huì)更加透徹。選取的近期天氣事件范例除了要有代表性、切合知識要點(diǎn)、難度適中外，最好要讓學(xué)員有“體驗(yàn)感”。

2 范例的設(shè)計(jì)

2.1 歷史來由類范例的設(shè)計(jì)

歷史來由類范例的主要在分章節(jié)介紹單個(gè)知識點(diǎn)時(shí)引入。大氣科學(xué)基礎(chǔ)知識培訓(xùn)中的天氣學(xué)基礎(chǔ)知識課程內(nèi)容主要包括大氣環(huán)流、氣團(tuán)和鋒、溫帶氣旋與反氣旋、西風(fēng)帶大型擾動(dòng)、強(qiáng)對流天氣系統(tǒng)、熱帶和副熱帶天氣系統(tǒng)、季風(fēng)、中國暴雨天氣過程共八個(gè)部分，在歷史來由類范例的選取中可以每一個(gè)部分單獨(dú)選取一個(gè)范例。

范例并不是選取了拿來就用，而應(yīng)該進(jìn)行設(shè)計(jì)，即明確在課堂教學(xué)的哪個(gè)階段引入范例，引入范例是為了說明什么問題，引導(dǎo)學(xué)員有什么樣的思考。在設(shè)計(jì)范例時(shí)需要層層遞進(jìn)，由簡單到復(fù)雜，由表象到內(nèi)里，由實(shí)際到抽象。

比如，大氣環(huán)流部分可在本章內(nèi)容最開始就選取“三圈環(huán)流”模型建立的歷史來由作為范例：航海技術(shù)的發(fā)展使得更多的船只往來進(jìn)行海外貿(mào)易，人們在航海過程中開始對低緯海洋地區(qū)的大氣進(jìn)行觀測和記錄，發(fā)現(xiàn)低緯海洋地區(qū)在特定的季節(jié)總是吹東北風(fēng)，科學(xué)家們于是開始找尋其理由，天文學(xué)家哈雷給出的物理解釋奠定了“單圈環(huán)流”模型的基礎(chǔ)，可哈雷的模型只能解釋吹北風(fēng)的理由，之后哈德來給出的環(huán)流模型能解釋吹東北風(fēng)的理由，但此模型卻忽略 “絕對角動(dòng)量守恒”這條定律，直到19世紀(jì)中期，美國氣象學(xué)家費(fèi)雷爾給出了“三圈環(huán)流”模型才圓滿得解決了上述問題[8]，然而“三圈環(huán)流”模型還是存在著一個(gè)很大的缺憾，那就是它對中緯度高空風(fēng)的描述被觀測事實(shí)證明是錯(cuò)的，盡管如此，由于“三圈環(huán)流”較好地描述了低空大氣在假設(shè)下墊面均一時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況，因此我們至今沿用此理論。

這樣的歷史來由范例的引入讓學(xué)員能深刻地理解“單圈環(huán)流”和“三圈環(huán)流”模型的假設(shè)條件、形成原理和優(yōu)缺點(diǎn)，更重要的是讓學(xué)員知道，“三圈環(huán)流”模型雖然解決了眾多問題，但它還只是模型，與實(shí)際情況有所不符。那么學(xué)員就會(huì)思考，真實(shí)的大氣運(yùn)動(dòng)究竟是怎樣的呢？與模型的區(qū)別在哪里？為什么會(huì)有這樣的區(qū)別？這樣為接下來介紹實(shí)際大氣在高低空的情況打下了良好的基礎(chǔ)。

歷史來由類范例往往是抽絲剝繭慢慢引導(dǎo)學(xué)員在“聽故事”中就理解了知識點(diǎn)。在“講故事”的過程中，授課教師通過在不同的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)問，讓學(xué)員思考接下來的“故事情節(jié)”，既讓學(xué)員覺得有趣，也讓學(xué)員短時(shí)間內(nèi)對知識點(diǎn)有較深的認(rèn)識。

2.2 近期天氣事件類范例的設(shè)計(jì)

近期天氣事件類范例的引入主要在講中國暴雨天氣過程、中國寒潮天氣過程和強(qiáng)對流天氣過程這三大部分。這三大部分將之前教師講授過的各大天氣系統(tǒng)囊括在內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)整體。這時(shí)可以分別在這三大部分各引入幾個(gè)相關(guān)近期天氣事件作為范例進(jìn)行設(shè)計(jì)。

比如，講中國暴雨天氣過程這部分時(shí)可引入2016年6月30日至7月6日長江中下游地區(qū)暴雨天氣過程。2016年為超強(qiáng)厄爾尼諾年的次年，在年初氣候預(yù)估時(shí)中央氣象臺(tái)就曾指出今年我國南方雨水將出現(xiàn)嚴(yán)重偏多的可能。此次暴雨過程發(fā)生正值2016年梅雨期，受江淮準(zhǔn)靜止鋒、低渦切變、高空槽、北方弱冷空氣、西太平洋副高和西南季風(fēng)共同配合作用，6月30日至7月6日長江中下游多地出現(xiàn)暴雨、大暴雨甚至是特大暴雨，并伴有強(qiáng)對流天氣過程。湖北省武漢市全城被淹，直至7月6日臺(tái)風(fēng)“尼伯特”登陸福建，改變了環(huán)流形勢場，長江中下游地區(qū)雨情才暫時(shí)得到緩解。此次天氣事件影響范圍廣，影響力度大，學(xué)員或親身感受或通過媒體了解，早有很好的感性認(rèn)識，選此事件作范例可激發(fā)學(xué)員的興趣，并且這次事件中涉及到厄爾尼諾、梅雨、江淮準(zhǔn)靜止鋒、低渦切變、西風(fēng)帶槽脊、西太平洋副高、西南季風(fēng)和臺(tái)風(fēng)等重要天氣系統(tǒng)，是天氣學(xué)基礎(chǔ)知識培訓(xùn)中的重點(diǎn)。通過一個(gè)范例將之前所講的重要知識點(diǎn)串聯(lián)起來，是加深學(xué)員理解很好的方式，也讓學(xué)員自己通過思考?xì)w納出中國暴雨天氣過程中環(huán)流形勢場的特點(diǎn)。

這樣的近期天氣事件類范例的設(shè)計(jì)起到了“承上啟下”的作用，既是對已學(xué)知識的鞏固，也加深了對新知識要點(diǎn)的理解。

3 小結(jié)

天氣學(xué)是數(shù)學(xué)和物理發(fā)展到一定程度后在大氣科學(xué)上的應(yīng)用，是一門理論性和應(yīng)用性都很強(qiáng)的課程。在天氣學(xué)基礎(chǔ)知識課程中開展范例教學(xué)有利于學(xué)員和學(xué)生對其理論知識深刻理解，進(jìn)而更好地應(yīng)用于實(shí)際工作中。近期天氣事件類范例和歷史來由類范例相結(jié)合，統(tǒng)一于這門課程中，讓學(xué)員在“追古溯今”中學(xué)到更多知識，有助于教師在學(xué)員數(shù)理基礎(chǔ)不一的情況下開展天氣學(xué)基礎(chǔ)知識培訓(xùn)，并能取得良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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[8]John D. Cox. Storm Watcher： the Turbulent History of Weather Prediction from Franklins Kite to El Nino[M]. Hoboken： John Wiley & Sons， Inc， 2002：7380.

作者簡介：孟蕾（1985），女，湖南常德人，碩士，副科長，研究方向：大氣科學(xué)基礎(chǔ)理論研究及教學(xué)。