陳要平+趙瑞君+許光泉

【摘要】《氣象學(xué)》是水文與水資源工程專業(yè)的核心課程，依據(jù)教學(xué)實(shí)踐，從教材與教輔書選用、課堂教學(xué)過程設(shè)計(jì)和實(shí)踐教學(xué)活動安排等三個方面，對課程的建設(shè)進(jìn)行了討論。

【關(guān)鍵詞】氣象學(xué) 水文與水資源工程專業(yè) 教學(xué)實(shí)踐

【基金項(xiàng)目】安徽理工大學(xué)本科專業(yè)核心課程建設(shè)項(xiàng)目；安徽理工大學(xué)博士科研基金；大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201610361006）。

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）40-0225-02

《氣象學(xué)》是我校水文與水資源工程專業(yè)的七門核心課程之一，于2016年被列入學(xué)校首批本科專業(yè)核心課程建設(shè)名單。根據(jù)專業(yè)教學(xué)計(jì)劃，該課程被安排在大二學(xué)年的第二學(xué)期，總課時為48學(xué)時，其中：理論課40學(xué)時，實(shí)驗(yàn)課8學(xué)時。課程教學(xué)內(nèi)容主要為大氣物理屬性、大氣動力學(xué)、天氣系統(tǒng)、天氣過程和氣候的形成與變化等，著重于從物理和數(shù)學(xué)推導(dǎo)的角度對天氣現(xiàn)象和天氣過程的發(fā)生機(jī)理進(jìn)行研究。為取得良好的教學(xué)效果，更好地服務(wù)于專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，我們嘗試從以下幾個方面著手，開展了該課程的教學(xué)工作。其一，綜合安排課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容，使其各有側(cè)重，相互補(bǔ)充；其二，課堂教學(xué)注重聯(lián)系生活實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；其三，實(shí)踐教學(xué)注重聯(lián)系科研生產(chǎn)，與專業(yè)其他主干課程相銜接，學(xué)以致用。

一、教材和教輔書的選用

專業(yè)教材是教師組織授課內(nèi)容的主線，也是學(xué)生自學(xué)或課后復(fù)習(xí)的重要參考書籍。然而，如果教師僅僅依靠教科書來進(jìn)行授課，一來會有按部就班、照本宣科之嫌，二來專業(yè)教材內(nèi)容的嚴(yán)肅性和理論性也往往使得課堂顯得沉悶和枯燥。

本課程選用了姜世中2010年主編、科學(xué)出版社出版的《氣象學(xué)與氣候?qū)W》作為主講教材，另外選用了Lutgens和Tarbuck合著的《氣象學(xué)與生活》、胡毅主編的《應(yīng)用氣象學(xué)》和Shelton著的《水文氣候?qū)W-視角與應(yīng)用》作為教輔書?！稓庀髮W(xué)與氣候?qū)W》分氣象篇、天氣篇和氣候篇等三個部分，對天氣現(xiàn)象和氣候形成與變化的機(jī)理進(jìn)行分析和推導(dǎo)，體系清晰，內(nèi)容緊湊，具有較強(qiáng)的理論性和專業(yè)深度?！稓庀髮W(xué)與生活》與生活實(shí)際聯(lián)系緊密，圖表豐富，內(nèi)容深入淺出，并穿插了人們發(fā)現(xiàn)天氣現(xiàn)象形成原因的歷史進(jìn)程和故事，將氣象科學(xué)的專業(yè)性和趣味性很好地融合在一起?！稇?yīng)用氣象學(xué)》側(cè)重于介紹氣象學(xué)與農(nóng)業(yè)、林業(yè)、能源、大氣污染、醫(yī)療、建筑和交通等方面的聯(lián)系，包含了很多應(yīng)用實(shí)例，與社會生產(chǎn)聯(lián)系緊密，具有很強(qiáng)的實(shí)用性?！端臍夂?qū)W-視角與應(yīng)用》著重于研究氣象與氣候系統(tǒng)在水文研究中的應(yīng)用，分析了氣候系統(tǒng)對陸地水循環(huán)和水平衡的影響，闡述了氣象學(xué)與土壤蒸散發(fā)、地表徑流、土壤截流和地下水補(bǔ)給等方面的聯(lián)系，其研究內(nèi)容和水文與水資源工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)有很強(qiáng)的相關(guān)性。因此，專業(yè)教材與教輔書的結(jié)合使用，既保證了課程教學(xué)內(nèi)容的體系完整和理論深度，又能充實(shí)授課內(nèi)容，開拓師生的知識面。

二、課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

課堂教學(xué)過程的設(shè)計(jì)是組織好教學(xué)活動的關(guān)鍵。在教學(xué)活動中，教師往往居于主導(dǎo)地位，而學(xué)生的角色一般比較被動；然而，教學(xué)效果的好壞卻在很大程度上取決于學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和對課堂教學(xué)內(nèi)容的參與程度。因此，應(yīng)采取多樣化的教學(xué)方式，優(yōu)化課堂教學(xué)內(nèi)容，調(diào)節(jié)課堂節(jié)奏，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

1.聯(lián)系生活實(shí)例，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

比如，在第一章第一節(jié)講解空氣的相對濕度和露點(diǎn)溫度時，如果單純的介紹一下二者的概念，則往往會讓學(xué)生覺得過于抽象而不易理解。但如果課堂由同學(xué)們的日常生活開始，比如先提出兩個問題：在炎熱的夏季，向一個空玻璃杯倒入冷飲后，為什么玻璃杯的外表面很快會出現(xiàn)一層水膜？在寒冷的冬季，向空氣中哈一口氣，能看到白色的霧痕，而在夏季時卻很難看到？結(jié)合這些問題，然后再對空氣中水汽凝結(jié)的相關(guān)概念和馬格努斯公式進(jìn)行介紹，學(xué)生就容易理解這個知識點(diǎn)，并且會有較深的印象。又如，在第二章第二節(jié)講到大氣對太陽輻射的散射時，如果直接講解瑞利散射和米散射的概念和計(jì)算公式，則會顯得平鋪直敘和抽象。如果先提出幾個問題，如：為什么日常晴朗干凈的天空是藍(lán)色的，而空氣混濁的天空是灰白色的？為什么早晨和傍晚的太陽看起來是紅色的，而正午時是白色的？這些日常生活中的大氣現(xiàn)象，正是由于空氣中不同粒徑分子的散射作用而產(chǎn)生，但人們往往由于太司空見慣而未去探究其發(fā)生的機(jī)理。再比如，在第五章低緯度天氣系統(tǒng)中熱帶氣旋這一部分，可以讓學(xué)生先回顧一下自己的家鄉(xiāng)是否受到過臺風(fēng)天氣的影響，一般發(fā)生在哪個季節(jié)和月份，臺風(fēng)的路徑有什么特點(diǎn)，然后再去探討臺風(fēng)形成的必要條件與消亡過程，就更容易激發(fā)學(xué)生的探究心理。

2.多媒體和板書相結(jié)合，多種方式展示教學(xué)內(nèi)容

氣象學(xué)雖與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系緊密，但由于一些大氣現(xiàn)象的發(fā)生尺度太大、出現(xiàn)的頻率較低或者產(chǎn)生的機(jī)理比較抽象，往往在課堂上單靠教師的語言描述難以表達(dá)清楚。比如大氣環(huán)流、洋流、鋒面氣旋、熱帶氣旋和我國的雨帶推移等，發(fā)生尺度廣，影響范圍大；云的成因與分類、雨虹、寒潮、雷暴、冰雹和龍卷風(fēng)等極端天氣，隨季節(jié)更替其發(fā)生的頻率有較大的變化，并且存在一定的區(qū)域性；而風(fēng)的形成、降雨的伯杰龍過程與云滴的沖并增長、厄爾尼諾與拉尼娜現(xiàn)象等，其機(jī)理又相對抽象。這些知識點(diǎn)單靠教師使用語言描述或者板書作圖示意，很難達(dá)到理想的教學(xué)效果，如果通過搜集相關(guān)圖片、動畫、視頻材料等制作成多媒體課件進(jìn)行呈現(xiàn)，則形象直觀，學(xué)生容易理解。此外，氣象學(xué)課程中有些章節(jié)如干濕空氣狀態(tài)方程、熱輻射的基本定律、太陽高度角的計(jì)算、大氣穩(wěn)定度的判別、拉普拉斯壓高公式、氣壓梯度力與地球自轉(zhuǎn)偏向力等，因涉及到大量的推導(dǎo)或者計(jì)算，為幫助學(xué)生掌握其推理和計(jì)算過程，則以板書授課的方式效果更好。

三、實(shí)踐教學(xué)安排

氣象學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，如氣象儀器的使用、氣象參數(shù)的測定和氣象數(shù)據(jù)的整理分析等，學(xué)生只有在動手操作中才能得以掌握。校內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢在于能夠充分利用學(xué)校的自有儀器設(shè)備，通過近距離觀察、甚或拆解重裝和反復(fù)操作，幫助學(xué)生熟練掌握儀器的構(gòu)造特征與使用方法。校外實(shí)習(xí)則有助于認(rèn)識氣象觀測的新技術(shù)、新方法和氣象學(xué)知識在科研生產(chǎn)中的應(yīng)用，但實(shí)習(xí)往往以現(xiàn)場教師講解和參觀的方式進(jìn)行，一般不允許學(xué)生隨意觸碰工作中的儀器設(shè)備。我校的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)以校內(nèi)實(shí)驗(yàn)和校外實(shí)習(xí)相結(jié)合的方式進(jìn)行。endprint

實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)不可或缺。在一次校外氣象站的參觀活動結(jié)束后，有學(xué)生提出了一個看似簡單的問題：老師，翻斗式雨量計(jì)的內(nèi)部是如何工作的？盡管教師已經(jīng)在課堂上用圖片展示的形式向?qū)W生介紹了雨量計(jì)的結(jié)構(gòu)和工作原理，并且在氣象站進(jìn)行了實(shí)地參觀，然而由于在開課之初部分實(shí)驗(yàn)儀器尚未到位，學(xué)生沒有機(jī)會進(jìn)行實(shí)際操作，因而對其結(jié)構(gòu)和工作原理并未真正的掌握。目前，利用不斷完善的實(shí)驗(yàn)條件，我們開展了空氣溫度和日照的觀測，氣壓和風(fēng)的觀測，空氣濕度、蒸發(fā)和降水的觀測，以及天氣圖的認(rèn)讀等四個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中重點(diǎn)掌握溫度計(jì)、濕度計(jì)、日照計(jì)、氣壓表、風(fēng)速計(jì)、雨量計(jì)、蒸發(fā)器等基本氣象觀測儀器的結(jié)構(gòu)特征、工作原理和使用方法。

校外實(shí)習(xí)在教學(xué)計(jì)劃里沒有單列，我們借助于本專業(yè)的“水利工程認(rèn)識實(shí)習(xí)”和“水文測驗(yàn)實(shí)習(xí)”，分別建立了“六安市望城崗蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)站”、“壽縣國家氣候觀象臺”和“五道溝水文水資源實(shí)驗(yàn)站”等三個實(shí)習(xí)基地。利用各站點(diǎn)的資源優(yōu)勢，分別開展針對性的實(shí)習(xí)內(nèi)容。在望城崗蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行了風(fēng)向風(fēng)速、降雨、土壤蒸發(fā)、水面蒸發(fā)、溫度、濕度、日照、地溫等基本氣象參數(shù)的量測，在壽縣國家氣候觀象臺開展了氣象參數(shù)測定新技術(shù)、人工降雨技術(shù)、大氣成分探測、近地層通量、高空觀測、天氣預(yù)報、氣象防災(zāi)減災(zāi)和氣候變化預(yù)測預(yù)估等項(xiàng)目的認(rèn)識實(shí)習(xí)，在五道溝水文水資源實(shí)驗(yàn)站重點(diǎn)進(jìn)行了土壤蒸散發(fā)、降水產(chǎn)匯流和水平衡等水文氣象方面的科研活動參觀。

四、總結(jié)

《氣象學(xué)》課程的教學(xué)目標(biāo)是幫助學(xué)生認(rèn)識天氣與氣候現(xiàn)象并理解其發(fā)生的機(jī)理，掌握氣象儀器的操作技能與氣象參數(shù)的量測與分析方法，并初步了解氣象學(xué)在水文學(xué)與水資源研究中的應(yīng)用。通過近幾年的教學(xué)實(shí)踐，作者從教材和教輔書的選用、課堂教學(xué)過程設(shè)計(jì)和實(shí)踐教學(xué)活動安排等幾個方面，提出了課程建設(shè)的建議，旨在提升課程的教學(xué)效果，更好地為專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]田立雙，劉晶，李媛媛，等.《氣象學(xué)》課堂教學(xué)質(zhì)量與效果探討[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報，2015，30（6）：548-552.

[2]薛寶潁，尹寶重.高等農(nóng)業(yè)院校《農(nóng)業(yè)氣象學(xué)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（35）：20481-20481.

[3]余光明.高師地理科學(xué)專業(yè)《氣象學(xué)與氣候?qū)W》課堂教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化探索[J].教育教學(xué)論壇，2015，17：146-147.

[4]高玉芳，陳耀登.面向應(yīng)用氣象學(xué)專業(yè)的水文氣象學(xué)教學(xué)改革研究[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2011，23：92-94.

[5]方榮杰.理工院校水文與水資源工程專業(yè)水文氣象學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革淺析[J].中國校外教育，2013，9：311-312.endprint