“短期气候预测基础”实践教学的探讨

邓伟涛+李忠贤+彭丽霞+李碧兰

摘要：“短期气候预测基础”实践教学是教学过程中一个重要的组成部分。本文结合南京信息工程大学大气科学专业近年来在该课程方面的教学改革，探讨了在教学过程中增强对实践课程的重视，结合科研和业务工作设计实践教学内容和方法，提高学生综合分析和应用能力。

关键词：短期气候；预测基础；实践；教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A？摇 文章编号：1674-9324（2014）05-0213-02

目前，我国和世界上一些国家和地区把月、季和年的气候变化和预测称为短期气候变化和预测，它是国际大气科学和地球科学领域的前沿科学。“短期气候预测基础”一直是南京信息工程大学（原南京气象学院）大气科学专业的一门重要的专业课程。南京气象学院建校初期就在天气动力学专业开设了“中长期预报基础”课程，在本世纪初，将其更名为“短期气候预测基础”。由于短期气候预测为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。该课程主要的教学目标是培养学生将大气科学理论知识应用到实际业务工作中的能力。因此，该课程实践教学具有举足轻重的位置。本文结合南京信息工程大学大气科学专业近年来在该课程方面的教学改革，探讨如何利用实践教学提高授课质量和学生的综合能力。

一、增强对实践课程的重视

大气科学专业开设的主干课程理论性强，公式多，抽象难懂，学生在学习过程中感觉枯燥乏味，很难将理论概念和实际应用联系起来。因此，通过实践教学帮助学生把所学的理论知识和气象台站实际业务工作结合起来是十分重要的课题。就“短期气候预测基础”课程而言，其本身是一门应用性和技术性很强的课程，所以实践教学就显得尤为重要。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[1，2]，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》[3]。2011年，该教材被评为教育部普通高等教育精品教材和江苏省高等学校精品教材。该教材充分考虑了课程的性质及系统性，从短期气候预测对象开始到建立多种预测方法，特别设置了9个实习内容，并给出了部分计算机程序，突出了实际应用的重要性。课程教学内容改革中，我们将理论讲课学时由48学时减少至32学时，增加了16学时的实践课时，并将其作为一门单独的课程——《短期气候预测基础课程设计》。此外，在大四下学期的生产大实习中还特别设置了8学时的实践。在教学过程中，相较于理论教学，学生更喜欢实践教学的形式，更有利于激发学生对该课程产生浓厚的学习兴趣。自由轻松的课堂气氛，丰富的实践内容，灵活多变的教学手段，帮助学生对该课程产生强烈的求知欲和强大的学习动力。老师与学生大量的互动交流，引导学生明确短期气候预测在自己专业学习中的意义，体会到这门课程的实际应用价值，让学生感受到这是一门知识丰富，与实际息息相关，且饶有趣味的学科，让学生愉快地学习，从而真正吃透所学的知识，提高学习效率和综合能力，为将来从事相关业务工作与研究奠定扎实的基础。

二、结合科研和业务工作设计实践教学内容和方法

“授人以鱼，不如授人以渔”，“短期气候预测基础”实践教学正是教会学生如何思考、分析和解决短期气候预测的问题[4，5]。“短期气候预测基础”教学团队的老师不仅有着很强的科学研究能力，而且还具备丰富的业务工作经验。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。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。“短期气候预测基础”实践教学内容的设计结合了老师短期气候预测的研究和业务工作的经验以及大气科学专业的特点，全面反映这一研究领域最新、最成熟的科研成果，实践项目也相应地不断丰富和完善。

短期气候预测实践教学有一套完整的教学方案[6]。首先，让学生理解大气环流的表征和分型。我们利用科研和业务工作中最常用的统计学方法，使学生熟悉大气环流中的基本概念。第二，让学生掌握如何选择和计算预测因子。如通过合成分析和奇异值分解方法来选择大气内部因子和外部强迫因子，计算遥相关指数等。使学生熟悉短期气候预测中选择因子的基本方法。第三，让学生掌握业务工作中短期气候预测的基本步骤和方法。分别通过统计学方法和动力学方法对我国汛期降水进行预测，使学生熟悉短期气候预测的完整过程。最后，让学生熟悉对预测结果的评估，通过计算预测评分等，使学生了解短期气候预测的评估方法。

短期气候预测实践教学涉及多门基础课和专业课，具有很强的综合性，针对这一特点，我们在教学方法上也在不断改革和完善。实习前对学生进行集中课堂指导，复习理论要点，讲解实习目的，然后详细讲解实习内容、资料、方法等，以及需要注意的关键问题。实习过程中，需要大量的计算机编程，虽然在学习本课程之前，学生一般学习过计算机语言课程，但主要是一些语言规则和算法，对于如何将计算机语言应用到实际的生产实习，学生的实践动手能力仍有欠缺，教师需要在这方面进行辅导。及时对学生碰到的一些问题进行总结，分析讨论问题的原因，帮助学生解决问题。选取部分实践项目，对学生进行分组，组员分工合作，由学生独立收集资料，编写程序，分析结果，教师只在关键问题上进行指导，最后各组将结果制作成课件进行演示交流。

三、提高学生综合分析和应用能力

实践环节是培养创新人才的重要步骤，在实践教学中，充分激发学生学习的自主性、研究性和创新性，从而提高学生的动手能力、创新能力、团队合作能力和综合素质[7]。“短期气候预测基础”课程开设在大气科学专业第四学年上学期，该阶段的学生已经具备大气科学专业基础，实践教学的开设可以促进学生将已学的大气科学知识融会贯通，用于处理简单的业务工作。此外，可以为学生的本科毕业论文以及将来的科研工作打下基础。例如“大气环流因子在短期气候预测中的应用”这个实习个例，需要用到已经学过的Fortran和GrADS绘图语言，统计预报中的奇异值分解方法，现代气候学中的大气环流知识等。在实习过程中老师仅提供所需数据，学生需要独立编写程序，根据程序的结果绘制图表，并分析实验结果，完成实习报告。老师通过批阅实习报告，给予反馈意见。通过这种实践教学过程，学生复习了已学的重要知识点，进一步深入理解奇异值分解方法，对于短期气候预测的物理基础有深刻的认识。通过上机实习，学生学会了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，提高了动手编程和分析问题的能力，培养了学生独立完成科研工作的习惯，培养了创新意识，为学生毕业以后的工作打下坚实的基础。endprint

学生即将进入业务工作单位，是注入气象业务部门的新鲜血液。气象基础知识扎实、实践动手能力强是优秀的大气科学专业毕业生应该具有的能力。“短期气候预测基础”实践教学不仅提高学生短期气候预测的能力，而且为学生提供了一个动手实践的平台。例如讲授“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部分预测方法，引导学生独立设计自己的预测方法，得出自己的预测结果，并对预测结果进行评分。实践教学过程中，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。这种实践教学方式使学生对教学内容有了更直观形象的认识，加深了学生对降水预测方法的学习和运用，将理论知识和实践操作有机结合起来，提高了学生的学习兴趣，增强了学生解决实际问题的能力，使学生尽早掌握实际业务技能。

“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”。短期气候预测实践课程任重而道远，从教材的编写到教学内容的设计，再到教学方法的改革都只是开始。作为一名实践教学团队中的老师，如何在实践教学工作中，充分发挥自己的科研和业务工作经验，利用丰富多彩的教学手段，让学生学会面对问题，有的放矢地结合自己学过的知识分析问题，创造性地设计解决问题的方案和研究思路，学会团队合作，学会交流和取长补短，是我需要时刻思考的重要问题，这也是实践的真正意义所在。未来的路还很长，我们还需付出更多的努力，让教材精益求精，教学内容更加合理科学，教学方法更加灵活实用，不断探索实践教学的方法，提高实践教学的质量，为培养出更多优秀的气象专业人才贡献自己的力量。

参考文献：

[1]章基嘉，葛玲.中长期天气预报基础[M].北京：气象出版社，1983.

[2]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.

[3]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.

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

[5]孙照渤，陈海山，李忠贤，等.专业课程教学方法改革的思考[C]//大学地球科学课程报告论坛文集.北京：高等教育出版社，2009：391-393.

[6]谭桂容、孙照渤.加强“短期气候预测基础”实践教学的思考[C]//大学地球科学课程报告论坛文集.北京：高等教育出版社，2009：408-410.

[7]孙照渤，李忠贤.实施素质教育？摇加强地球科学专业课程建设[C]//大学地球科学课程报告论坛文集.北京：高等教育出版社，2010：363-365.

基金项目：江苏省“青蓝工程”；江苏省高校优势学科建设工程资助项目（PAPD）；南京信息工程大学教学建设与改革提升工程项目（12JY061）。endprint