鄭佳鋒 劉艷霞

(成都信息工程大學(xué) 大氣科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610225)

熟練使用氣象工具快速分析天氣形勢是天氣預(yù)報崗位的必備技能，也是天氣學(xué)研究的基礎(chǔ)[1]?！疤鞖夥治鲱A(yù)報綜合實驗”是國內(nèi)大氣科學(xué)類專業(yè)在本科教學(xué)中設(shè)置的重要的集中實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生熟練操作氣象信息綜合分析處理系統(tǒng)(MICAPS)、運用所學(xué)理論對各種天氣圖進行天氣分析、天氣預(yù)報的綜合性實驗課程，旨在讓學(xué)生將理論和實踐結(jié)合起來，能夠熟練使用工具對天氣形勢進行分析預(yù)報，培養(yǎng)學(xué)生對于氣象資料的應(yīng)用能力和各種天氣圖綜合分析的能力，初步建立天氣預(yù)報的思路，掌握氣象臺站預(yù)報崗位預(yù)報業(yè)務(wù)的基本技能。

“氣象信息綜合分析處理系統(tǒng)”(MICAPS, Meteorological Information Combine Analysis and Process System)又稱“天氣預(yù)報人機交互處理系統(tǒng)”，是一套集氣象信息顯示、國家地理數(shù)據(jù)、歷史氣象數(shù)據(jù)、人機交互處理、氣象預(yù)報服務(wù)產(chǎn)品加工為一體的綜合圖形、圖像處理系統(tǒng)軟件[2]。該系統(tǒng)通過對各種氣象數(shù)據(jù)的圖形圖像進行加工編輯，為預(yù)報員提供了一個信息全面、方便快捷的短時、短期、中期天氣分析預(yù)報制作平臺，是大氣專業(yè)學(xué)生走向預(yù)報員工作崗位的必須掌握的軟件操作系統(tǒng)。因此，許多院校均開設(shè)了與該系統(tǒng)相關(guān)的實踐課程，如成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院對大氣專業(yè)大四學(xué)生開設(shè)“天氣分析預(yù)報綜合實驗”課程(32學(xué)時)。在授課中教師分11個章節(jié)系統(tǒng)地講解了該軟件的使用方法，并進行隨堂練習(xí)，目的在于使學(xué)生能夠熟練運用MICAPS系統(tǒng)，為之后的其他課程打下堅實基礎(chǔ)。

從大氣科學(xué)類專業(yè)本科培養(yǎng)方案中的課程設(shè)置來看，“天氣分析預(yù)報綜合實驗”非常重要，起承上啟下的作用。如成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)專業(yè)部分相關(guān)實踐課設(shè)置如下：大三上學(xué)期 “天氣學(xué)分析”；大四上學(xué)期“天氣分析預(yù)報綜合實驗”“大氣科學(xué)綜合應(yīng)用”；大四下學(xué)期“畢業(yè)實習(xí)”(見表1)。其中， “天氣學(xué)分析”主要講授天氣圖分析的基本操作，以手動繪圖為主；“大氣科學(xué)綜合應(yīng)用”是綜合運用各種氣象資料的預(yù)報方法，選取不同影響系統(tǒng)下典型天氣個例分析，主要是幫助學(xué)生將不同大氣學(xué)科的理論學(xué)習(xí)和實踐相統(tǒng)一；“畢業(yè)實習(xí)”是集中一段時間對實況天氣進行分析和預(yù)報，重點引導(dǎo)學(xué)生建立清晰的預(yù)報思路；而“天氣分析預(yù)報綜合實驗”是從手動繪圖到上機操作(MICAPS系統(tǒng))的訓(xùn)練，旨在將“天氣學(xué)分析”中效率低的手動繪圖轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖俚碾娔X操作，為后期實習(xí)課程上大量繁瑣的實況天氣分析做準(zhǔn)備，是對學(xué)生學(xué)習(xí)天氣分析預(yù)報的綜合性訓(xùn)練的基礎(chǔ)，是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)和手段。

表1 大氣科學(xué)本科部分專業(yè)實習(xí)課

1 教學(xué)過程存在的問題

通過對近幾年學(xué)生在“天氣分析預(yù)報綜合實驗”課程課堂上的表現(xiàn)分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)生選修此課程的積極性很高(近四年平均選修率達90%以上)，并且在上課期間表現(xiàn)出極大興趣(師生互動性很高)，但學(xué)習(xí)效果離預(yù)期仍存在一定差距(部分學(xué)生課程后期落后較明顯)，教學(xué)效果仍有待提高。主要存在以下問題：

1.1 基礎(chǔ)不扎實，相關(guān)課程間隔時間太長

熟練掌握“天氣學(xué)原理”的基本知識和“天氣學(xué)分析”的方法是學(xué)好“天氣分析預(yù)報綜合實驗”的基礎(chǔ)。只有掌握天氣學(xué)基本原理并能運用正確的方法才能快速有效地分析天氣形勢，也才能明白MICAPS系統(tǒng)中不同系統(tǒng)工具的使用方向。部分學(xué)生天氣學(xué)理論知識薄弱，天氣學(xué)分析方法未能熟練掌握，在學(xué)習(xí)MICAPS軟件時不能很好地將所學(xué)理論知識和實踐操作結(jié)合起來，大大影響了學(xué)習(xí)效率。例如：學(xué)生無法正確辨析出天氣圖上的主要天氣系統(tǒng)(高空圖上槽線、切變線，地面圖上雷暴、冰雪等天氣現(xiàn)象圖標(biāo)的識別等)，在實際操作時會因?qū)ふ姨鞖庀到y(tǒng)而浪費大量時間，學(xué)習(xí)的效果大打折扣；甚至有些天氣學(xué)分析基礎(chǔ)差的學(xué)生會陷入矛盾，因混淆概念而導(dǎo)致無從下手。另外，“天氣學(xué)分析”是在大三上半學(xué)期開課，“天氣分析預(yù)報綜合實驗”是在大四上半學(xué)期開課，兩門課開課時間相距一年，學(xué)生很容易將已學(xué)會的知識淡忘，使得任課教師不得不在“天氣分析預(yù)報綜合實驗”課上重申應(yīng)在“天氣學(xué)原理和分析”課程中解決的問題，從而影響教學(xué)進度和效果。

1.2 授課方式的單調(diào)性

“天氣分析預(yù)報綜合實驗”是以軟件操作學(xué)習(xí)為主的課程。為了使學(xué)生能夠熟練使用MICAPS系統(tǒng)，現(xiàn)階段的主要授課方式是教師講授后學(xué)生隨堂練習(xí)教師現(xiàn)場指導(dǎo)。而用作練習(xí)的習(xí)題基本是選擇固定時次的天氣圖，學(xué)生通過大量做題來掌握MICAPS系統(tǒng)的使用方法。這種授課方式最大的弊端是方法的單調(diào)性，學(xué)生容易在課程后期感覺較枯燥(習(xí)題量較大)，喪失學(xué)習(xí)的興趣，產(chǎn)生畏難心理。

1.3 考核方式不合理

目前“天氣分析預(yù)報綜合實驗”課程是小班授課(平均一位教師教授40名學(xué)生)，旨在讓學(xué)生能有充足的被指導(dǎo)和練習(xí)的時間。考核方式是由每位任課教師單獨出題，但這種考核存在著一定缺陷：每屆學(xué)生不同班級考試題目難易不同(有些天氣形勢復(fù)雜有些簡單)，不同授課教師考核的側(cè)重點也不同，這樣就使得同屆學(xué)生考試成績?nèi)狈杀刃浴?/p>

另外，“天氣分析預(yù)報綜合實驗”一共有32學(xué)時，16次課(2學(xué)時一次課)。這門課的考核成績比例為：平時成績占60%、期末成績占40%。平時成績(平均每位學(xué)生至少要改8次作業(yè))所占權(quán)重較多，但平時成績存在一定的不公正性，即有少部分學(xué)生可能是抄襲或在別的學(xué)生指導(dǎo)下完成(并未真正掌握)，導(dǎo)致平時成績較高，期末成績較低。這樣的考核方式存在一定的不合理之處，并不能完全反映出學(xué)生真實的知識掌握水平。

1.4 教學(xué)水平有待提高

“天氣分析預(yù)報綜合實驗”是一門實踐操作課程，需要有氣象臺站工作經(jīng)驗的教師承擔(dān)，但隨著高校擴招，大氣科學(xué)專業(yè)學(xué)生人數(shù)不斷增長，新引進的博士教師雖然理論功底較深，但缺乏實踐工作經(jīng)驗，理論知識講解未能做到深入淺出、通俗易懂，不能很好地引導(dǎo)學(xué)生將實踐操作和理論相結(jié)合，這也是導(dǎo)致學(xué)生感到學(xué)習(xí)枯燥的一個重要原因。

1.5 學(xué)科基礎(chǔ)設(shè)施更新較慢

“天氣分析預(yù)報綜合實驗”課程要求學(xué)生在電腦上快速準(zhǔn)確操作，相應(yīng)地對計算機性能和系統(tǒng)穩(wěn)定性等要求較高。目前由中國氣象局主持開發(fā)的MICAPS系統(tǒng)一直在不斷更新升級，不斷優(yōu)化并加入科研前沿的工具和產(chǎn)品，使得整個軟件系統(tǒng)越來越龐大。而教學(xué)單位由于各種因素不能及時對計算機硬件同步更新提高，導(dǎo)致學(xué)生在實驗操作過程中出現(xiàn)軟件系統(tǒng)卡頓，甚至中斷現(xiàn)象，進而影響了學(xué)生實驗操作的體驗感和實際效果，也影響到教師的教學(xué)效果。

2 課程思考和改進措施

針對以上原因，筆者與學(xué)生進行了大量談話、調(diào)研，并與相關(guān)專業(yè)教師進行探討，提出以下關(guān)于“天氣學(xué)分析預(yù)報綜合實驗”課程改進的措施：

2.1 打牢基礎(chǔ)

加強“天氣學(xué)原理和分析”的理論學(xué)習(xí)。雖然MICAPS系統(tǒng)可自動繪制天氣圖，但基礎(chǔ)理論不扎實就理解不了天氣圖的繪制原理，而不親自動手繪制出合理的天氣圖也不能真正掌握天氣形勢的演變過程。只有理解并正確分析出天氣形勢，才能明白MICAPS系統(tǒng)中各個系統(tǒng)工具的真正作用。學(xué)生基礎(chǔ)不扎實，一方面在于學(xué)生未能真正掌握前期課程知識；另一方面由于天氣形勢的復(fù)雜性和天氣資料的多樣性，每位教師對同一個例的理解會存在偏差，特別是相關(guān)專業(yè)不同課程間(側(cè)重點不同)，偏差可能會更大。建議相關(guān)課程的教師能集體備課，特別是“天氣學(xué)分析”和“天氣學(xué)分析預(yù)報綜合實驗”兩門課的教師可以定期開展學(xué)科研討會，交流教學(xué)心得，一起總結(jié)適宜的天氣個例，將每個典型個例從不同角度進行總結(jié)，既能統(tǒng)一學(xué)生認知，又能從多方面加深學(xué)生的理解。這樣通過相關(guān)課程在不同階段對同樣個例不同角度不同方式的講解運用，即前期的理論講解和后期的上機操作，讓學(xué)生能真正吃透理論并將其運用到實踐中來。

2.2 優(yōu)化設(shè)計教學(xué)方法

針對學(xué)生基礎(chǔ)知識薄弱的問題，課程前期可利用1—2學(xué)時帶領(lǐng)學(xué)生手動繪制天氣圖。通過手動標(biāo)注氣象要素、手動分析地面(天氣現(xiàn)象、鋒面)和高空圖(槽線、切變線)等方式，使得學(xué)生能迅速回顧天氣學(xué)分析基本知識，打牢基礎(chǔ)的同時又提高了學(xué)習(xí)效率。而課程后期學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的喪失主要由于學(xué)習(xí)方法單一，建議任課教師集思廣益，改變授課方式。例如可采用“分小組比賽”等形式，讓學(xué)生分小組合作，現(xiàn)場演練等，使課堂互動起來，既活躍了氣氛，又增強了學(xué)習(xí)興趣，而且學(xué)生合作可加強對重難點問題的理解。還可增加“模擬氣象臺實際操作”環(huán)節(jié)，讓學(xué)生模擬真正的預(yù)報員進行天氣會商操作，這樣學(xué)生可以真實感受實際工作中的緊張感，明白嫻熟運用專業(yè)知識的重要性。

此外，筆者建議大氣科學(xué)專業(yè)可考慮將“天氣學(xué)分析”和“天氣學(xué)分析預(yù)報綜合實驗”兩門課合并為一門課(目前兩門課都是32學(xué)時，合并后為64學(xué)時或可適當(dāng)調(diào)整，一個學(xué)期就可完成)，雖然這樣的安排會導(dǎo)致學(xué)生在大三學(xué)年學(xué)習(xí)任務(wù)加重，但學(xué)生能夠在熟練手動繪圖后直接上機操作，一氣呵成，減少了反復(fù)學(xué)習(xí)的時間，對于整體學(xué)習(xí)效率來說會提高很多。

2.3 改革考核方式

針對目前考核方式的不合理之處，建議組建“天氣學(xué)分析預(yù)報綜合實驗”教學(xué)組考試題庫?？膳c不同高校合作，集思廣益，相關(guān)教學(xué)組所有教師應(yīng)共同商討篩選典型天氣個例(可定期補充題庫，最好能較全面涵蓋所學(xué)內(nèi)容)。雖然這門課是以小班授課方式進行，但建議期末考試可統(tǒng)一進行，這樣不同班級考核難易程度相差不大，使得考核結(jié)果更具代表性。

另外，如果將“天氣學(xué)分析”和“天氣學(xué)分析預(yù)報綜合實驗”合并上課，建議將手動繪圖放在平時的練習(xí)中，考核方式選擇上機考試。因為大氣專業(yè)對應(yīng)的業(yè)務(wù)運用是要求熟練使用氣象軟件快速操作，學(xué)校應(yīng)盡可能地培訓(xùn)學(xué)生適應(yīng)工作的能力。

2.4 提高任課教師的專業(yè)素質(zhì)

新引進的博士教師教學(xué)經(jīng)驗不足，特別是“天氣學(xué)分析預(yù)報綜合實驗”的任課教師要先跟堂聽課，每天要堅持聽中國氣象局組織的全國天氣會商，經(jīng)過有預(yù)報經(jīng)驗和教學(xué)經(jīng)驗的老教師考核后方可上崗。教學(xué)單位也應(yīng)創(chuàng)造機會讓新進教師到省氣象臺跟班學(xué)習(xí)，參與日常的預(yù)報工作，積累一定的實踐經(jīng)驗，并定期與省市氣象臺預(yù)報員交流學(xué)習(xí)，使得任課教師能及時掌握天氣預(yù)報的新方法，能更好地將理論和實踐相結(jié)合。這樣不僅能帶來學(xué)習(xí)方法上的改進和創(chuàng)新，也能加強學(xué)校與就業(yè)單位的合作交流。

另外，建議學(xué)校在條件允許的情況下，組織任課教師帶領(lǐng)學(xué)生到地方氣象臺站學(xué)習(xí)，形式如“暑期實踐”和“冬令營”等，最好是在大三的假期進行。教師在帶隊過程中可加強和學(xué)生、臺站預(yù)報員的交流，在學(xué)生實地實踐操作時可清楚直接地了解到學(xué)生的弱項和需求，方便在教學(xué)中作出整改；另一方面學(xué)校這樣做也可為學(xué)生就業(yè)創(chuàng)造機會。

2.5 加強學(xué)科基礎(chǔ)建設(shè)

MICAPS系統(tǒng)在不斷更新，從1994年的1.0版本到2016年的4.0版本(2019年已更新到4.5)，目前學(xué)校使用的版本還是4.0。4.5版本相對4.0版本要更加的精細化和智能化，對一些系統(tǒng)上的小缺陷也進行了修正，建議學(xué)校的氣象實習(xí)臺及時進行系統(tǒng)更新。另外，因為考慮到服務(wù)器功能等緣故，教學(xué)單位現(xiàn)存的教學(xué)數(shù)據(jù)是從2015年開始，時間較短，一些典型的歷史個例沒有相關(guān)數(shù)據(jù)，建議教學(xué)單位一方面更新大容量服務(wù)器，以便能保存較長時間的天氣資料；另一方面可組建典型歷史個例數(shù)據(jù)庫，可與地方氣象局合作，請各個氣象局臺站預(yù)報員提供，也可定期邀請有經(jīng)驗的預(yù)報員到學(xué)校給學(xué)生舉辦講座，拓展學(xué)生眼界，這也是加強學(xué)校與地方單位合作的一個良好途徑。

3 結(jié)語

“天氣分析預(yù)報綜合實驗”是大氣科學(xué)專業(yè)非常重要的一門專業(yè)課，也是該專業(yè)學(xué)生走向預(yù)報崗位必須具備的專業(yè)技能課，本文旨在針對課程中存在的問題提出改進措施，改善教學(xué)效果，提高學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)。