《普通气象学概论》现代启发式教学探索

陈超辉+卢伟

【摘要】实施现代启发式教学是当前高等理科教育必须研究的重要课题。本文针对国防生学员的学情特点，以及普通气象学概论的教学现状，进行现代启发式教学改革。文章首先探讨了现代启发式教学与传统启发式教学的联系与区别，然后理清了教材章节之间隐晦的逻辑关系并调整授课顺序；最后通过把握学员的认知结构，充分挖掘教学案例与素材，提出了一种针对非气象专业初学者的普通气象学概论现代启发式教学流程。

【关键词】普通气象学概论教学 现代启发式教学 创新教学 课程改革

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）36-0200-02

普通气象学概论作为气象水文装备国防生的一门专业课程，它是将物理学的基本定律、基本方程应用于大气科学研究领域，研究大气中发生的物理过程、解释大气中的物理现象。与其他课程相比，它具有多学科交叉的内容体系、较强的逻辑性、抽象性和广泛的应用性，且对于初学者或非气象专业人员而言，教材章节之间隐晦的逻辑关系难以发现。目前普通气象学概论教学现状是：（1）课时安排较少，学员的学习积极性及主观能动性不高；（2）教学模式主要以讲授式为主，注重强调知识的系统性，且理论知识与学员实际岗位需求相差甚远；（3）学员仅满足于完成课堂学习任务，自我要求不高，以及达成的学习目标不够明确，缺乏学习兴趣和热忱，很少主动去发现和解决实际问题，这与培养适应军队信息化建设与联合作战需要的高素质气象水文装备人才的目标不相适应。

那么如何在课时较少，课程内容理论化较强且较抽象的情况下，提高教学效果呢？ 笔者认为进行现代启发式教学，激励学员对本课程的学习兴趣和内在动机，促进学员积极思维，并精心设计符合学员认知结构的现代启发式教学流程调动学生学习的主动性和积极性，注重学以致用与用以促学，培养学员生成发现问题及解决问题的能力，同时更要掌握发现问题及解决问题的途径，才是关键所在。

一、现代启发式与传统启发式教学的联系与区别

启发式教学法简而言之就是教师在教学过程中依据学习过程的客观规律和学生的认知结构，引导学生积极主动地获取和掌握知识的一种教学方法。它自我国古代的孔子，西方的苏格拉底开始，至今已有两千多年的历史。随着社会进步，科学技术传承、创新、发展，人们又赋予它以新的内涵，因此形成了一种新的教学理念，即“现代启发式教学”。现代启发式教学不是对传统教学的忽视和批判，而是继承与创新；它继承了传统启发式教学的精要所在：注重学生主体地位，重视个体差异，启发诱导并因材施教，同时又丰富和发展了传统启发式教学。那么与传统启发式教学相比，现代启发式教学到底有什么创新之处？对比结果[1]见表1。

从表1中不难看出现代启发式教学是一种符合现代教学规律的培养教育人的教学思想、原则和方法。它立足学生的认知水平，既注重知识的传授，又注重能力培养，让学生积极主动地获取知识、发展能力，真正成为学习的主人，达到会学、创造性地学。借用我国近代伟大的教育家叶圣陶话说“教师的教学，不在于要学生搬去可以致富的金子，而在于给学生点金的指头。教师不是给学生大量灌输知识，而是将开发文化宝库的钥匙交给学生。”

二、理清教材内容，挖掘贯穿全书的隐晦逻辑

普通气象学概论是研究地球大气中的各种现象及其演变规律，这些现象包括物理的、化学的以及人类活动对大气的影响，以及如何利用这些规律为人类社会和经济发展服务。它实际上是物理学领域中一些最基本的理论或中心理论与大气科学领域的交叉，其中包括静力学、动力学、声学、光学、电学（电荷，电流和电场）、电磁学（电磁辐射与电磁波）和热力学等。课程教材依据学科架构章节安排如图1所示，从图1中可以看出，教材是根据学科自身的体系来阐述普通气象学概论的主要内容，即熟知的“大气科学+”的结构，物理学的各个基本领域只是其中一个加数，比如“大气科学+”与动力学，简单组合就构成大气动力学基础，注意这里“大气科学+”与“+大气科学”尽管两者模式主体不同，但语义和内涵一致。虽然这种教材章节结构安排能够满足学科知识的系统性和完整性，但是考虑到学员的现有认知程度，接受知识方式、特点及困难程度，在演讲式或讲授式教學模式下很容易导致学员为学而学，单纯为完成任务而学的状态。故第一步必须理清教材内容，挖掘出适合初学者从事物外部入手，由简单到复杂，由表及里探索知识的隐晦逻辑，然后在这个隐晦逻辑的指引下安排教学内容顺序；并同时考虑学生的“最近发展区”，造成已有认知结构与所学普通气象学概论知识之间中等程度的不符合，以维持学生探究知识的兴趣和热情，形成国防生学员学习知识和发展能力的最佳教学结构。

课程内容教学顺序调整如图2所示。可见图2明显区别于图1，它给出了一条气象知识由浅入深、由表及里的认知逻辑。即对于初学者，首先学习和了解气象领域的基本物理量、概念及方程，建立气象专业的相关背景知识和基础概念，这部分内容对应着教材的大气概述章节；在此基础上，学习和研究普通气象学中最简单的科学问题，也就是静止条件下大气状态的变化和平衡规律问题。更进一步，考虑到静止大气不能刻画千变万化的运动大气，所以必须研究大气运动的相关问题，研究大气运动从最简单的水平运动开始，这部分对应教材的大气动力学内容，然后研究大气的垂直运动问题，即大气热力学。在认识这些基本规律后，需要研究导致天气和气候演变的基本物理过程，即辐射过程，对应于大气辐射学。除却以上宏观科学规律外，还需要以热力学和动力学为基础研究云微物理学，它是人工影响天气的理论基础，即在特定的天气背景条件和适当的云物理条件下，通过人工干预的方式对局部大气微物理过程进行影响，使天气向人们期望的方向发展，从而达到趋利避害的目的。最后，结合大气中的光学、电学、声学等自然现象，阐明其物理本质。综上而言，改善后的教学顺序存在一条逻辑主线，它对初学者认识和把握普通气象学概论课程有重要意义。

三、把握认知结构，精心设计现代启发式教学流程

当前现代启发式教学更多的是一种教学理念，并无固定的教学流程或模式供借鉴，笔者站在非气象专业初学者的立场，依据学员的认知结构，接受知识的方式、特点及困难程度，并结合《普通气象学概论》教学内容提出了一种适合非气象专业国防生学员现代启发式教学理科教学模式，流程如图3所示。它分为情景与意境创设、问题设计与引入、学员独立思考、阶梯式激发、主动获取与吸收、误区与盲区扫除、归纳与总结以及转化与应用8个环节。下面结合课堂教学过程来阐述每个环节的具体应用。

1.情景与意境创设：捷克教育家夸美纽斯曾说：“一切知识都是从感官开始的”。由此可见，直观展现教学内容所表征的实际事物或者实际事物的相关背景可以使抽象的知识具体化、形象化，有助于学生感性认识的形成，并促进理性认识的发展。因此课堂教学实施的第一步就是结合教学目标，研究教材内容，根据每节课的内容、知识体系和学员起点，创设与当前学习内容相关的具有一定难度，需要学员努力克服，而又是力所能及的学习情境，激发学生的内在学习动机和热情，引导学员带着明确的求知欲望进入课堂。例如，在绪论中如何引导学生认识气象学时，可安排学生观看《后天》和《龙卷风》等电影建立学生关于气象灾害的感性认识或通过再现2016年6月24日发生在江苏盐城阜宁地区的强龙卷和2016年9月15日莫兰蒂超强台风登陆厦门等造成较大数量亡人和巨大经济损失的实际气象灾害事件催生学员的学习情感和求知欲。

2.问题设计与引入：格兰特·威金斯说：“问题乃是通向理解之门”，即在所创设的情境框架下，依据教学目标选择与当前教学内容密切相关的专业热点、敏感性事件、事例或课题作为问题设计的核心内容，让学员面临一个需要立即去解决的问题。例如，在针对地转风问题设计时，引入1986年4月26日切尔诺贝利发生核爆炸引起放射性物质扩散事例，试问距离切尔诺贝利以东2600公里的哈萨克斯坦会不会遭受核污染？如果会大约是什么时候？通过上述问题的设计与引入，学员立即面临一个需要解决的问题。

3.学员独立思考：“学起于思，思起于疑”，由教员向学员提供解决该问题的有关线索，引导学员独立思考，就是要使学员懂得思考些什么，怎样去思考，如何判断思考是否正确，如何归纳及利用思考得出的正确结果等，即通过“愤”“悱”情境催化，提高学员提出问题、分析问题和解决问题的能力。例如，上例核污染事件，学员需要思考自己应该用哪类知识认识和解决这个问题，以及现在自己是否具备相关知识，进一步刺激和催化学生的好奇心。

4.阶梯式激发：对于自然科学而言，通常仅通过学员独立思考较难有效直面问题矛盾，尤其对于一个比较有价值的命题，其内容往往过于抽象或过程太过复杂，对于大部分学生而言都存在一定的思维难度，因此对这类问题的启发往往最考验授课教员的内功。阶梯式激发正是解决这类问题的有效途径，即将比较复杂的命题分解成若干个难度由浅入深、循序渐进的小问题，对于分解成的每一个小问题独立启发，各个击破，从而使原问题得以解决，并从不同层次激发学员的思维积极性，让学员在类比、辨析、迁移中学会解决问题的方法。例如上面核污染事件阶梯式分成运动学问题、风压定律问题、地转风计算问题，通过3个小问题的解决，原问题就迎刃而解了。

5.主动获取与吸收：在实施现代启发式教学过程中，教员结合讲授过程，必须给学生提供专门的机会进行知识“组装”，即综合训练。这一阶段是完成由教员启发转向学员自我启发的关键，是学员由“学会”到“会学”的转换。教员可以通过和学员一起设计“自我提问”，使学员按一定的程序自己提问启发自己，促进学员生成主动获取与吸收知识的能力。

6.误区与盲区扫除：在课堂教学中，教员对于学员的思考过程，不能简单仅给予“对”或“错”的回答，而要结合大多数学员对于思考问题的综合反馈，从中发现学员思维过程中的缺陷，然后给予恰如其分的指正。这样，学员才能真正发现自己的问题所在，避免同样的错误再次发生。与此同时，对于学员在思考问题时有意识地运用科学的思维方法时，要及时给予表扬和鼓励，促进学员良好思维习惯的形成。例如，实施大气状态方程教学时，试比较在同温同压下，干空气密度、水汽密度及湿空气密度的大小，大部分学生会得出错误的结论，需要教员发现学员思维过程的盲区，并恰当的启发，促进学员理性思维的形成。

7.歸纳与总结：教员应当结合课堂教学目标，引导与协同学生把现代启发式教学所得到的结果组织成一个可理解的、有用的结论，并把它与相关信息结合起来，纳入到学员的原认知结构中，而且应使学员体会到获得成功的喜悦感，增进学生的智力开发，帮助学生获得批判性思维与自主学习能力。

8.转化与应用：学以致用，用以促学。转化与应用对现代启发式教学提出了更高的要求，本环节主要依托任务启发的方式，结合课后习题及前沿热点事件，巩固和提高学员发现问题及解决问题的能力，同时掌握发现问题及解决问题的途径。如以往在普通气象学概论教学中教员会布置有关专业方面的课程论文，大部分学生结论浮在表面，本环节尝试将学生按单位所在地或工作岗位分组，让学生自行搜集普通气象学在军事装备、业务工作和生活需求等方面的实际应用，并根据所学知识和查阅文献凝练出科学问题以及提出针对性的解决办法，这样学以致用、用以促学的方式极大地调动学生的积极性，有效提升学员解决实际问题的能力。

四、结语

本文主要结合普通气象学概论教学实践，从教材内容、教学目标和学员的实际知识结构出发，提出了一种有效进行普通气象学概论教学现代启发式教学改革的思路。总体而言，在理科基础教学过程中采用现代启发式教学已经是大势所趋，值得在各种不同的课程中去应用和实践。另外现代启发式教学需要耗费教员大量的创造性劳动以及对教师的要求较高，因此需要教员在日常教学工作中注重积累、不断总结和逐步完善，特别是挖掘大气科学中高影响敏感事件和前沿热点问题，灵活运用到教学过程中，以取得更好的教学效果。

参考文献：

[1]魏佳勇.传统启发式教学与现代启发式教学之对比研究[J].成都教育学院学报，2001，15（6）：51-53.