新型校园科普气象站探讨

2013-02-02张怡哲

中国教育技术装备 2013年36期

◆张怡哲

1 前言

从1901年我国中小学正式设立地理课程以来，气象科学就一直是《地理》教科书中的内容，那时气象科学并没有成体系地传授给学生。

直到20世纪30年代初，竺可桢先生提出并在他任教的东南大学里创建了国内第一个校园气象站。随后气象站被逐渐引进中小学校园，气象观测成为课外兴趣活动之一，激发了无数青年对天气和物候现象的研究。

新中国成立后，党和国家非常重视中小学的科学普及与气象科学教育，校园气象站如雨后春笋，在各地中小学校园里纷纷建立。20世纪六七十年代，上海市有70%的中小学都曾建立过校园气象站。校园气象站在我国中小学的教育与教学中发挥巨大作用，为我国科学普及和气象人才的培养作出了巨大的贡献。

随着我国教育改革的不断深入和发展，校园气象站已经成为贯彻落实党中央、国务院“科教兴国”战略和对中小学生实施“科技教育”的载体与平台。截止2012年底，全国共建有1000多所校园气象站，其中开展科普活动的占80%以上。全国通过校园气象站接触到气象知识的约有66.3万人[1]。

教科书从小学到高中气象科学方面的内容的比重一直在不断增加，越来越多的气象科普馆和校园气象站在各地纷纷建成，可见气象科学教育的重要性，以及国家对这一块的高度重视。在气象科技高速发展的今天，尽管我国拥有1000多所校园气象站，但占全国中小学校的百分比仍不到0.3%，校园气象科普工作的开展存在严重滞后。广大气象科普工作者希望通过“校园气象站”建立一个气象科普平台，把气候变化、防灾减灾知识深入到学校中，让更多的生命在自然和灾害面前能够做出正确的存活选择。

本文通过对现有校园气象站的功能作用和实际推广情况分析，并与国家正规气象站发展的规模和程度进行对比，探索性地提出新时期我国新型“校园科普气象站”的概念模型。

2 我国校园气象站发展的规模和现状

我国的校园气象站诞生在20世纪30年代初，其初衷就是引领和启发学生对天气和物候现象的研究，推进气象科学的发展，为萌芽中的我国气象事业培养人才。

20世纪六七十年代有不少的中小学都曾建立过校园气象站，由于受经济和技术条件的限制，大部分校园气象站都是单个气象观测站，学生主要以测量温度、湿度、气压、风速、风向、雨量、土壤温度、土壤湿度等多种气象参数为目的，以及通过观云识天气和收集解读气象谚语的方式来了解天气和物候现象。个别校园气象站的观测数据进入到国家气象监测网系统，为补充天气实况的观测密度起到了一定的作用，因此成为这一时期校园气象站蓬勃发展的直接动力之一。

20世纪90年代，随着地面气象自动观测站的普及和发展，台北市12个区的60所中小学率先安装了地面气象自动观测站，并组成了全球领先的微观（micro）气象网。21世纪初，由香港新界翁佑中学发起的“香港联校气象网”，由香港地区30多所学校的地面气象自动观测站参加并组网。由香港天文台、香港城市大学大气实验室统一集中，每天收集各校地面气象自动观测站所获取的气象数据，通过专门网页公示，并定期组织各学校开展一系列气象科学探究活动。

经过半个多世纪的发展，我国的校园气象站基本上形成了地面气象人工观测站、地面气象自动观测站和地面气象综合观测站等三大规模结构格局[2]，目前还没有实现大规模的联网。

是不是校园气象站都要走“地面气象观测站+多站联网”的模式呢？适合我国新时期发展的校园气象站的模式会是怎么样呢？

3 国家气象局正规气象台站发展的规模和程度

在校园气象站蓬勃发展的同时，国家气象局正规气象台站已经实现了跨越性的发展。到目前为止，我国的气象及其他相关部门先后建立了3000多个各类气象台站，752个全国基本基准站，3万多个区域自动气象观测站已投入使用。开展了较全面大气观测、海洋观测和陆地观测，观测对象涉及大气、海洋、水文、冰雪、陆地、生态等多个方面。卫星和雷达观测具有世界水平。我国成功发射了4颗极轨气象卫星和3颗静止气象卫星，是世界上同时拥有双轨气象业务卫星的少数国家之一；沙尘暴监测网、自动气象站网、L波段探空雷达网、全球定位系统（GPS）探空站、飞机探测、风廓线仪和三维闪电定位仪等的建设和应用，提高了我国气象综合探测的现代化水平。中国气象局局长郑国光说：“中国是气象大国，但还不是气象强国，差距主要不在硬件上，而是在软实力上。”[4]

随着国家气象局正规气象台站发展，各类专业网站也在迅速发展，一定程度上实现了各种气象资料的共享，为气象科学在各个领域内的发展和应用奠定了坚实的基础。

在国家气象站高度发展、布网密度很高的今天，能不能用现有国家气象站代替校园气象站进行教学和科普？还有没有必要再发展校园气象站？

4 新时期校园气象站的发展方向探讨

国家正规气象站代替不了校园气象站前文肯定了校园气象站的作用和效果，这里可以肯定地说：国家正规气象站是代替不了校园气象站的。

第一，国家正规气象站是受气象法律保护的，其数据结果是和国计民生直接相关联的；校园气象站只是为教学、科研、育人服务的，其数据结果精度和连续性要求相对较宽。

第二，校园气象站在气象设备和观测气象要素的多少上，没有国家正规气象站要求严格。

第三，国家正规气象站对测试环境要求很高，特别是自动站对外界的干扰因素控制较严格，是绝对不允许大量学生长时间近距离参观、实习或课堂讲解实践的。

第四，国家正规气象站的设点位置是有严格规定的，不一定方便学校教学。

因此，不能用现有国家气象站代替校园气象站进行教学和科普，应该加强校园气象站的普及和建设。

“地面气象观测站+多站联网”的模式不适合我国校园气象站近年来，国内新建的校园气象站绝大多数是自动站或综合观测站，尽管现在互联网技术很发达，宽带网络已经在各个城市和乡镇普及，但校园气象站管理水平参差不齐，很难像台北市和香港地区的一些学校一样实现多站联网。退一步讲，现在国内正规气象台网系统相当发达，气象科研资源十分丰富，刻意对校园气象站进行多站联网意义不大。

制约我国校园气象站发展的因素有哪些？

1）新时期校园气象站的性质和任务没有及时调整，出现定位不准。现有校园气象站基本上是沿袭气象局地面气象观测站的方式建设，相当于当地气象局的一个下属地面气象观测站，是一个“工作型”的场地，而不像一个“科普型”的平台。

现有传统的校园气象站担负着四项职能[3]：一是满足课堂教学；二是满足规定的气象观测项目的观测需要；三是满足学生进行科学探究；四是要获取准确有价值的气象资料。这种使校园气象站既符合国家专业气象站的要求，又要为学校完成日常教学任务提供课程资源，显然是一个“技术型”和“工作型”的场地。

新时期校园气象站应当成一个“科普型”的育人平台。“校园科普气象站”应当成为满足地理教学的实际需要，提高青少年学生的科技意识，优化校园科技教育环境，活跃学生的课余生活，进行科学素质教育，进行地理科学探究和实践活动，进行气象防灾减灾、安全防范、灾害自救的科普教育及技能培训，进行应对气候变化、践行低碳生活的理念科普宣传的平台。

2）活动的内容单调枯燥，缺少经过专业培训的地理辅导教师，是制约现有校园气象站发展的原因之一。现有校园气象站大多数是以“气象要素观测记录+气象知识教学”为主要内容，以“辅导老师+兴趣小组（社团）”的方式开展活动。对于大多数中小学生来说，课堂上生动有趣的气象知识学习与枯燥乏味的气象要素观测记录实践，简直反差太大，除非是很听话的学生，很少能够坚持记录下来。不少专业气象台的职业观测员长期面对一堆冷漠的数字会表现出烦躁情绪，让学生进行这些枯燥的记录意义不大。相反，学生大多数都喜欢去参观气象科普馆，生动逼真的多媒体动画技术往往使他们流连忘返。现实是国内很大一部分学生没条件去参观气象馆，有条件参观的去一两次气象馆就不会再去了。能不能把气象馆的一些简单多媒体搬到校园气象站，让更多的学生在娱乐中学习，启迪生发科学智慧？

在调查中发现，已建成的校园气象站严重缺乏经过专业培训的地理辅导教师，这也成为制约校园气象站发展的原因之一。

3）校园气象站缺少社会化的建站机制。校园气象站的建设和运行，需要大量的资金和人力，仅靠教育部门和气象部门很难有所突破。据国家气象局公共气象服务中心科普室2009年底的调查数据显示，全国已有的1063个校园气象站的地区分布情况为：贵州551、广东138、江苏97、山东85、福建63、浙江23、上海16、北京13、内蒙10，其余都是个位数。可见校园气象站的建设与地域和经济发展状况没有多大关系，而是与政策扶持有关、与重视程度有关。目前仅有0.3%的中小学拥有科普气象站，普及校园科普气象站任重道远。

现有的校园气象站大都是上级主管部门划拨经费（或机构捐赠），由当地气象局协助建设的。校园气象站还没有社会化、市场化，某种程度上讲机制制约了校园科普气象站的发展。

5 新型校园科普气象站的概念模型设想

新型校园科普气象站的概念模型概念模型：由政府在中小城市建“气象科普馆”，用市场化的方式在广大中小学建“校园科普气象站”，即“1个气象科普馆+n个校园科普气象站”。

“校园科普气象站”归具体学校管理，让社会捐赠直接落实到学校。让专业气象科普技术公司负责建造。由地理教师任辅导教师，“气象科普馆”义务对本地区的“校园科普气象站”做技术支持和科普辅导，义务对本地区的辅导教师进行培训。这种1+n的模式将会极大地推动课堂教学和气象科普的发展。

校园科普气象站的主要任务校园科普气象站应当成为一个“科普型”的育人平台。其主要任务应当是：满足地理教学的实际需要，提高青少年学生的科技意识，活跃学生的课余生活，进行素质教育，优化校园科技教育环境，进行地理科学探究和实践活动，进行气象防灾减灾、安全防范、灾害自救的科普教育及技能培训，进行应对气候变化、践行低碳生活的理念科普宣传。

校园科普气象站应分级建站，各有偏重校园科普气象站应按小学、初中、高中、大学进行分级建站，从硬件配置到科普内容应该体现出差异，各有偏重。每个校园科普气象站除“多要素气象地面观测站”室内和室外部分外，其教学和科普内容应当与课堂教学内容相衔接，与学生年龄段相适应进行分级。

“小学站”要结合气象自然知识的教学实践、生活安全防范的教学实践，利用校园“气象地面观测站”使小学生了解各类物候和天气现象，能够看懂电视气象预报节目，突出气象自然灾害的正确避险和防范教育，在通俗性和趣味性上下功夫。

“初中站”要结合物理、地理和科技知识的教学实践，利用校园科普气象站平台，能够“看云识天气”，能够理解和解释部分“天气谚语”，探索各种天气和物候现象的科学道理，突出各类危险伤害和天气自然灾害的正确避险和自救，在趣味性和动手能力上下功夫。

“高中站”要结合高中物理、化学、地理等学科的教学实践，校园科普气象站利用国家气象局现有互联网上资源，建立“互联网气象预报室”，使高中生能够看懂气象云图和天气图，能够对气候变化、空气污染、低碳生活等概念有所了解，对陆地水文和自然地理地貌有所了解，突出各类抢险和救援知识的应用，在知识与实际运用结合上下功夫。

“大学站”接近国家专业气象台站，只针对部分学生建造和开放，突出教学科研功能，可以兼科普类气象站，不是本文的重点。

校园科普气象站应引入市场化运营机制随着我国城镇化进程的推进，将会有越来越多的中小学校渴望改善教学配套设施，也就是说校园科普气象站将会有很大的市场需求。在社会主义市场化经济下，校园科普气象站应引入市场化运营机制。

建校园科普气象站是没有直接经济收益的项目，在市场经济发展迅速的今天，不会有人直接投资的，因为资本的根本目标就是获利。因此，校园科普气象站建设要走向社会化，要把建校园气象站当作一项社会公益事业来做，广泛接受社会、企业和个人的捐资和爱心捐赠，让一些非盈利机构在全国招募或成立一些气象科普技术服务公司，以市场化的方式建设和运行校园科普气象站。