“气象程序设计及绘图”课程的教学研究与探索

马 红 云

(南京信息工程大学 大气科学学院，江苏 南京 210044)

气象业务与研究中，经常需要利用计算机语言和专业绘图软件对气象数据进行处理和分析。因此，气象专业编程与绘图水平已经成为衡量本学科大学生业务素质和能力的突出标志，它为学生今后的学习和工作奠定坚实的基础，具有重要意义。

从传统的课程设置来看，气象专业编程与绘图课程在包括我校在内的绝大多数高校中均被划分为两类独立课程：计算机语言课程(Fortran，C ++等)和专业软件类课程(绘图软件GrADS)。围绕各类课程教学方法的改革与创新进行的研究与探索已有许多[1～3]，这些改革措施确实有利于提高课程的教学质量。然而，就气象专业而言，数据的编程处理与图形分析是相互联系、密不可分的。课程设置中专业应用的考虑缺失，致使原本紧密互促的课程被割裂，学生难以将所学知识熟练应用到专业领域的需求中。通过学生参加课程实践、毕业论文设计、教师科研项目等活动，我们发现在学校教学内容与实际需求之间存在一定的差距。目前，根据我校人才培养的新方案，已将“Fortran语言程序设计”和“GrADS绘图与编程”进行课程整合，形成一门全新的气象学科基础课程——“气象程序设计及绘图”。该课程介绍目前气象界广泛使用的程序设计语言Fortran和专业绘图软件GrADS，通过理论教学与实践教学，使学生掌握Fortran语言的特点、基本成分及在气象业务与研究中的应用；让学生系统了解GrADS绘图软件的基本原理，切实掌握用该软件制图的基本方法，具备编程绘图的能力；培养学生对气象专业问题的处理、分析、绘图和识图能力；培养和锻炼学生的科学思维方法和创新意识。因此，在该课程教学中，笔者结合多年的教学经验从教学目标、教学内容、教学方法和实践教学方面分别阐述对该课程的探索与思考。

1 明确教学目标

“气象程序设计及绘图”课程的总体教学目标是实现教学内容与社会需求相结合，激发学生学习专业软件的兴趣，加强学生专业技能的锻炼，提高他们的业务水平与独立科研能力，为学生将来的学习、科研和工作奠定坚实基础。

该课程在学习程序设计和绘图命令相关理论的同时，注重对学生专业实践能力的培养。通过课堂理论学习和实践环节，学生应该具备以下的实践动手能力：熟悉Fortran语言和GrADS软件的运行环境，能够熟练掌握程序调试的方法和步骤、能熟练运用两款软件处理气象数据资料，实现气象数据的分析和图形化显示，有效解决本专业中遇到的一些实际问题，使学生计算机应用能力得到显著提高，为专业应用和发展奠定基础。

2 优化教学内容

“气象程序设计及绘图”是由原先两门独立课程整合而得，在配套教材建设尚未启动之前，沿用原有教材。从内容来看，无论是介绍Fortran程序设计语言还是GrADS绘图软件的教材，基本都是先理论、后实践训练，两教材之间也没有联系。如果还是仅仅按照教材内容授课，让学生一开始就接触众多的专业名词、概念、原理等抽象内容，也不了解各知识点在专业方面的衔接，学生难免懵懂，很难提起学习兴趣。因此，教师在教学之初应根据课程特点，从行业需要和学生需求的实际出发，对教材内容进行重新编排、适当删减，针对要解决的实际气象问题，将介绍程序设计语言和绘图软件的教材内容融会贯通起来，选取具体实例作为学生学习兴趣的切入点和学习重点进行详细讲解，将基本概念融入到实际应用中，预留适当内容用于课外自学，增加学生的探究性和自主学习性。鉴于课程的实践性较强，从以往的教学经验来看，实践内容最好与理论讲解同步，在教学条件允许的情况下，理论教学穿插于实践训练过程中，有利于反映学生对理论知识的掌握情况和应用能力，便于教师针对学生存在的问题进行教学内容的调整。

此外，教师还应该有导向地、积极地向学生提供除教材外的多种与教学内容相关的参考书与资料，包括网络资源。例如在讲授GrADS气象绘图软件内容时，考虑到该软件是美国马里兰大学开发的开放性软件，国内外很多专业论坛上都有关于这款软件使用方法和技巧的讨论，因此在以往的教学过程中，我们都会选择有学习价值的网站推荐给学生，以拓展学生的知识面，锻炼学生的自主学习能力。

3 改革教学方法

教学方法是教学过程中的重要组成部分，应根据教学目标要求、教学内容及学生特点，选用科学合理的教学方法。

作为一门学科基础课程，“气象程序设计及绘图”的概念多、内容广、专业性和实践性强，需要较强的逻辑思维和空间想象能力。因此，传统的课堂板书教学方法不再适用，必须充分利用现代化教学手段，结合多媒体教学与各种传统教学手段的优势，增强课堂教学的生动性和启发性，提高学生理解和掌握气象程序设计及绘图的基本概念、原理、方法的能力，从而提高教学质量和教学效果。

3.1 现代化教学手段的运用

为了最大限度地发挥现代化教学手段的优势，在采用多媒体课件讲授时，同时保持传统教学方法的特点，坚持启发式教学、互动式教学，使课堂教学更加生动、更富有启发性，以培养学生创造性思维。在课件运行的过程中，注意保持课件画面的出现与教师的讲授同步，同时教师要时刻注意学生的情绪变化，要走下讲台，走到学生中，边走边讲解，多用目光与学生接触，随时解答学生的疑问，并根据学生的反应和表现及时调整教学进度、教学内容和教学方法。一些重要的教学内容依然写在黑板上，即便只是一些关键词或标题，这样便于学生做笔记，掌握其中的要点和重点。

3.2 理论实践一体化[4]

目前我校的计算机类课程主要采用多媒体教室上理论课程，实践课在机房。受教学条件限制，很可能导致理论学习与实践教学环节脱节，学生无法现学现练，及时巩固所学基础知识。因此，学校在新一轮教学改革中倡导小班化教学，针对计算机使用水平较高的课程，建议将课堂设置到机房，实现学生人手一台电脑，教、学、做一并完成，形成边教边学、边学边做的一体化教学形式。采用这种面对面的直观教学方式，有助于激发学生学习的积极性，增加学生动手实践的机会，增进师生之间的互动性，提高课程教学质量。

4 加强实践教学

“气象程序设计及绘图”课程的主要教学目标是培养学生的专业技能，因此，实践教学在该课程的总体教学环节中占有重要地位。科学设计实践教学内容，合理安排实践教学形式和进度，是提高实践教学质量，增强学生动手能力的重要保障。我们根据不同学习阶段，将实践教学内容分为三个层次：首先是基础验证型实验，该类实验主要涉及课程的相关知识点，实验目的是使学生验证、理解、掌握基本教学内容；其次是设计应用型实验，该类实验提出具体实验要求和实验成果，要求学生综合利用所学知识来设计完成实验项目；最后是综合创新型实验，该类实验针对一些气象专业问题，要求学生综合应用程序设计和绘图技能进行解决，目的是培养学生分析问题和解决问题的能力。前两类实验一般要求学生自己独立完成，第三类实验可根据项目的复杂性，对学生进行分组，在设计过程中分工协作，然后系统地把各项结合，这样也锻炼了学生的团队精神。

5 结语

根据教学实际来看，实践性强的课程相对于一些理论性较强的课程来说容易受学生欢迎，如何通过本课程的讲授，更好地激发学生的学习兴趣，锻炼学生实践能力，使得学生学完课程能切实运用所学知识解决专业领域问题，真正实现高校人才培养目标，这还需要在教学实践过程中不断探索。上述关于本课程的教学研究与探索，可以为高等院校其他同类型课程的教学改革提供借鉴和参考。

参考文献：

[1]郭莉霞,曹永潇.高校Fortran语言程序设计课程教学方法研究[J].科技信息,2012,(35):648.

[2]张亚红.计算机程序设计课程理论教学方法探讨[J].中国科技信息,2007，(19):250～251.

[3]李丽平.GrADS教学中的几点体会[J].气象教育与科技,2008,31(2):1～8.

[4]王迎尉.理论实践一体化教学改革的实践[J].职业技术,2011，(135):41～42.