短期气候预测课程建设与改革

李忠贤 李碧兰 邓伟涛 彭丽霞

(南京信息工程大学 大气科学学院，江苏 南京 210044)

0 引言

短期气候变化及预测是当前气候研究领域的前沿课题，我校建校初期就在天气动力学专业开设了中长期预报课程，已故的章基嘉院士为主，编写出版了相应的教材。该课程一直是我校大气科学专业的主干必修课之一，为形成我校大气科学专业的特色作出了重要贡献[1]。自2005年开始，课程名称变更为短期气候预测。由于短期气候预测为目前气象台站预报业务的主要内容之一，短期气候预测相关课程教学质量的高低将直接影响到学校特色专业人才的培养质量[2]。为培养符合现代气象业务需求的应用型和创新型人才，针对短期气候预测课程的特点，我们在教材和教学团队方面进行不断的建设，在教学内容、教学方法和教学手段方面进行不断的改革与实践。

1 教材建设

长期以来，教材多使用章基嘉主编的《中长期天气预报基础》[3～4]。20世纪70年代后期以来，气候变化及其预测引起了世界各国政府和科学家的高度重视，取得了突破性的研究成果，但是缺乏能够反映新成果的教材。为此，2005年孙照渤教授组织课程教学人员编写了《短期气候变化及其预测》讲义。在南京信息工程大学大气科学专业本科生及中国气象局培训班多年课程教学实践的基础上，2010年孙照渤教授主编了普通高等教育“十一五”国家级规划教材《短期气候预测基础》，该教材吸收了短期气候变化及其预测的最新理论研究成果和实践经验，构建现代短期气候预测的理论框架[4]。《短期气候预测基础》教材作为我校和部分兄弟高校大气科学专业及相关学科本科生的专业课程教材，得到了广大师生的好评。本教材作为气候预测的基础教材，也是广大研究生和科研工作者的重要参考书，在我国气象领域产生了较大的影响。2011年，该教材被评为普通高等教育精品教材和江苏省高等学校精品教材。

2 教学团队建设

经过多年的发展，目前短期气候预测课程教学团队形成了一支老中青相结合、富于创新精神的教学队伍。团队共有教学人员12名，其中教授3名、研究员1名、副教授3名、副研究员1名、讲师4名。团队教学人员中50岁以下的教师有11名，占总人数的91.7%，他们全部具有博士学位。团队主要教学人员长期从事短期气候预测领域的教学、科研和业务工作，均有在英国和美国从事短期气候预测领域的学习和海外留学经历，对国外的短期气候预测领域的相关研究有十分深入的了解。教学团队积极开展一系列教学改革和教学研究工作。团队带头人孙照渤教授承担了国家教育部“21世纪初大气科学类专业应用型人才培养的研究与实践”等多项教改项目。孙照渤教授1991年被国家教委授予“全国优秀教师”称号。此外，团队积极参加教学研讨会，如第二、三、四届大学地球科学课程报告论坛。已发表课程相关教学研究与改革论文8篇。2010年，“气候模拟与预测”创新团队被评为江苏省高校“青蓝工程”科技创新团队。目前团队教师主持国家级项目8项、省部级项目3项、市厅级项目5项。自1998年以来，团队每年参加中国气象局国家气候中心组织的全国汛期降水预测会商工作，预测结果得到了大家的认可。

3 教学内容改革

在教学内容方面，我们以国际前沿最新成果取代过时的内容，着重讲述短期气候变化及其预测的性质和数学物理基础，气候系统各个圈层的变化特征及其与短期气候变化和预测的关系，介绍大气环流的基本状况、表征大气环流的方法、大气遥相关、大气低频变化及其应用；海洋和陆面过程在短期气候预测中的应用；介绍短期气候预测方法，包括动力预测方法、统计预测方法和评分方法，还介绍了中国东部夏季降水的成因及其预测。实践环节是培养创新人才的重要步骤，在实践教学中，更加体现学生学习的自主性、综合性、研究性和创新性[1]。课程教学内容改革中，我们减少了理论讲课学时，增加了16学时的实践课时。从短期气候研究的基本问题开始，对大气环流的分型和表征、短期气候变化的海洋和陆面等物理因子的分析、物理统计预报方法和数值预测方法等设计相应的实习内容。

4 教学方法改革

在课程教学中，我们注重采用启发式和案例式的教学方式，如：讲授“大气环流因子在短期气候预测中的应用”内容时，首先通过课程讲解奇异值分解方法的原理，再让学生通过上机实习，运用奇异值分解方法对1952-2001年我国东部夏季降水和前期冬季500 hPa高度场进行分析，输出奇异值分解的主要表征参数和主要奇异值，并对降水与环流场匹配关系的物理意义进行分析。这样，使学生不仅能够地理解奇异值分解方法，而且对于短期气候预测的物理基础有深刻的认识，学会选择短期气候预测的前期大气环流因子，并依此来制作短期气候预测，达到“举一反三”的目的，提高学习效果。此外，在短期气候预测课程教学中，将团队的科学研究和业务工作应用于教学，重视新理论、新进展、新知识的讲授。如，讲授“海气相互作用与短期气候预测”内容时，把团队近年来有关“黑潮区域海温与东亚季风相互作用”方面的科研成果引入到课程教学中，增强学生对科研的兴趣。又如，讲授“中国东部夏季降水预测”内容时，向学生介绍参加全国汛期降水预测会商的预测方法和结果，使得课程教学更贴近业务实际，提高了学生的学习兴趣，使学生尽早掌握实际业务技能。

5 教学手段改革

目前除传统课堂讲授方法外，还综合运用多媒体课件讲授以及实验实习等方法。例如介绍“中国东部夏季降水预测”内容过程中，结合多媒体课件讲授中国东部夏季降水三类雨型的分布特征及影响因子，使学生能够对相关内容有直观形象的认识，并通过上机实习加深学生对降水预测方法的学习和运用，将理论学习和实践操作有机结合起来，提高了学生的学习兴趣，增强了学生的解决实际问题的能力，取得了很好的教学效果。上机实习过程中，辅导教师现场讲解基本方法思路和步骤，并以实例指导学生对关键部分进行编程计算，使学生逐步掌握建立短期气候预测方法的基本技能。

参考文献：

[1]孙照渤，陈海山，李忠贤，谭桂容.“短期气候预测基础”课程教学改革的体会[A]∥大学地球科学课程报告论坛文集[C].北京：高等教育出版社，2008：289～290.

[2]谭桂容，孙照渤.加强“短期气候预测基础”实践教学的思考[A]∥大学地球科学课程报告论坛文集[C].北京：高等教育出版社，2010：408～410.

[3]章基嘉，葛玲.中长期天气预报基础[M].北京：气象出版社，1983.

[4]章基嘉，葛玲，孙照渤.中长期天气预报基础(修订版)[M].北京：气象出版社，1994.

[5]孙照渤，陈海山，谭桂容，等.短期气候预测基础[M].北京：气象出版社，2010.