天气学基础知识课程中范例的选取与设计

孟蕾　 桑友伟

摘 要：天气学基础知识课程中开展范例教学有重要意义，范例教学中范例的选取和设计是开展此类教学的重点内容之一。结合天气学基础知识课程的教学目的和学员实际情况，详细说明范例的选取和设计需要注意的事项，为气象部门在职人员天气学基础知识课程范例教学提供良好的建议。

关键词：范例教学；天气学；在职培训

Case selection and Design in Basic Synoptic Meteorology Course

MENG Lei SANG Youwei

CMA Training Center Hunan Branch Hunan Changsha 410125

Abstract：It is very significant to carry out the case teaching in the course of basic knowledge of synoptic meteorology. Considering the goal of synoptic meteorology teaching and the actual situation of students， we illustrate the selection and design of the case and provide good suggestions of case teaching for the meteorological department staff learning basic knowledge of synoptic meteorology.

Key words：case teaching；synoptic meteorology；onthejob training

天气学基础知识不仅是高等院校大气科学专业及海洋专业必然要讲授的内容，也是中国气象局针对每年非大气科学专业的新入职人员进行大气科学基础知识培训的重要内容。高校大气科学专业在授课过程中采用的教材对学生的数学物理基础要求较高，如南京大学采用的《现代天气学原理》[1]（伍荣生等编写）通过物理分析及数学公式描述大气热力学、动力学基础理论及基本天气系统。南京信息工程大学采用的《天气学原理与方法》[2]（朱乾根等编写），虽然在讲述“中国天气”部分使用大量实例描述天气过程，但在讲解原理部分仍然侧重于数理计算。中国气象局组织的大气科学基础知识培训时间仅三个月，只能学习几门气象专业主干课程，而对于热力学、流体力学、概率统计等几门高校大气科学专业必修的基础课程无法进行系统地学习，并且参加此类培训的学员专业背景不一，数学和物理基础不一，对现有高校教材接受程度不一，给实际教学带来了较大的困难。针对大气科学基础知识培训班学员的实际情况，建议在天气学基础知识课程中采用适当的范例进行教学活动，即进行范例教学。所谓范例教学指通过对教材中所包含的具有普遍性的典型事例和关键性问题的范例性讲授和探究，让学生从个别事物或现象到一般规律，带动学生理解普遍性的问题，掌握教材结构和知识点之间的联系，让学生获得基础性、基本性和范例性知识的一种教学模式，也称示例性教学、典型性教学、个案分析教学[3]。现在，范例教学在中小学教学、高校教学、行业培训中都收到了良好的效果[46]。而整个范例教学过程中，范例的选取和设计成为了最重要的第一步。

1 范例的选取

充分考虑天气学基础知识课程的特点，结合教学对象的实际情况，所选取的范例可分作两大类：一类是历史来由范例，一类是近期天气事件范例。历史来由类范例主要是为了让数理基础不一的学员了解知识点出现的历史背景，通过追溯其根源的方式了解和掌握相关理论知识。选取近期天气事件作为范例是因为天气学基础知识课程往往要求学员能在工作岗位上学以致用，会对实际的天气形势进行合理判断，通过教师引导学员对近期天气事件做出分析判断，进而能学会分析判断天气形势。因此，历史来由类范例和近期天气事件范例在天气学的教学过程中都有比较重要的意义。

1.1 历史来由类范例的意义

天气学中模型与理论的诞生是为了解决天气分析和天气预报中所面临的实际问题，天气学理论模型的历史来由往往是：问题的出现——理论模型初步建立——应用理论模型进行预报——发现新问题——反复修改理论模型——成熟的理论模型——实际业务应用，整个过程与通常人们生活经验的累积过程是一致的，将这个过程作为范例进行教学能引导学员加深思考，进一步理解理论的内涵，这样取得的教学效果远比直接给出理论模型让学员死记硬背要好得多。曾经对中国气象局气象干部学院湖南分院的大气科学专业基础知识培训班做过问卷调查，98%的学员认为在天气学基础知识的教学过程中，将知识点的历史来由融入课堂作为范例有助于自己更好地理解理论知识。

我们现有的教材和传统的教学方式中，虽然也有对相关历史来由的简要描述和介绍，如“天气学发展简史”，可是这部分内容往往出现在全书的绪论部分，并且只做简要描述，在随后的按章节介绍的理论知识部分，则很少提及各个知识点的历史来由。这样的安排使得学员们对天气学发展史上的重大事件和重要人物知之甚少，在这个领域无法建立起精神信仰，而对涉及到核心理论的知识点又觉得晦涩难懂，自然也就无法充满热爱。天气学基础知识的培训是有时间限制的，不足以将天气学所有知识全盘教授给学员，它的首要任务应该是激发起学员对这门学科的兴趣，让学员在以后的工作中能自主学习，否则很难真正培养学员在气象领域里的能力。如果能在各个章节中穿插介绍知识点的历史来由，既让学员对天气学更有兴趣，增强学习动力，也因其更符合成人學习规律而更好地培训学员自主学习的能力。

1.2 近期天气事件类范例的意义

范例教学在高校天气学教材中已有显著体现，如在南京信息工程大学选取的教材《天气学原理与方法》中，引入范例共100例[7]，无论是降水天气过程、低纬天气系统、强对流天气都引入了不少的实例作为范例进行教学。但是因教材编写年代问题，范例年代陈旧，所选个例多为发生在20世纪60和70年代的天气过程。而近年来，全球气候变化显著，用20世纪60、70年代的范例作为佐证现在天气气候特征已不适合。而且，现在大气科学基础知识培训班的学员90%以上为刚毕业新人，多为20世纪90年代生人，所选取范例若是年代久远，学员完全没有亲历过这些情况，脑海中连这些天气过程的感性认识都很淡薄，很难建立起更深刻的理性认识。因此讲课过程中最好结合最近三年热门天气事件作为范例进行教学活动。

所选范例最好是近三年中学员通过亲身经历或阅读新闻所知道的有重大影响的天气事件。如2013年夏天的晴热高温天气，2015年4月下击暴流致“东方之星”号沉船事件，2016年1月份的“世纪寒潮”，2016年夏季的长江中下游暴雨、2016年的江苏阜宁龙卷风等，这些天气事件有大家亲身经历的，或者是媒体大量报道，大家耳熟能详的。选取这样的天气事件作为范例，让学员有较强的“体验感”，学员虽然之前没有气象学知识，可是他们已经有了初步的感性认识，即已经知道“是什么”，再来由教师引导其了解“为什么”，对知识点的理解会更加透彻。选取的近期天气事件范例除了要有代表性、切合知识要点、难度适中外，最好要让学员有“体验感”。

2 范例的设计

2.1 历史来由类范例的设计

历史来由类范例的主要在分章节介绍单个知识点时引入。大气科学基础知识培训中的天气学基础知识课程内容主要包括大气环流、气团和锋、温带气旋与反气旋、西风带大型扰动、强对流天气系统、热带和副热带天气系统、季风、中国暴雨天气过程共八个部分，在历史来由类范例的选取中可以每一个部分单独选取一个范例。

范例并不是选取了拿来就用，而应该进行设计，即明确在课堂教学的哪个阶段引入范例，引入范例是为了说明什么问题，引导学员有什么样的思考。在设计范例时需要层层递进，由简单到复杂，由表象到内里，由实际到抽象。

比如，大气环流部分可在本章内容最开始就选取“三圈环流”模型建立的历史来由作为范例：航海技术的发展使得更多的船只往来进行海外贸易，人们在航海过程中开始对低纬海洋地区的大气进行观测和记录，发现低纬海洋地区在特定的季节总是吹东北风，科学家们于是开始找寻其理由，天文学家哈雷给出的物理解释奠定了“单圈环流”模型的基础，可哈雷的模型只能解释吹北风的理由，之后哈德来给出的环流模型能解释吹东北风的理由，但此模型却忽略 “绝对角动量守恒”这条定律，直到19世纪中期，美国气象学家费雷尔给出了“三圈环流”模型才圆满得解决了上述问题[8]，然而“三圈环流”模型还是存在着一个很大的缺憾，那就是它对中纬度高空风的描述被观测事实证明是错的，尽管如此，由于“三圈环流”较好地描述了低空大气在假设下垫面均一时的运动情况，因此我们至今沿用此理论。

这样的历史来由范例的引入让学员能深刻地理解“单圈环流”和“三圈环流”模型的假设条件、形成原理和优缺点，更重要的是让学员知道，“三圈环流”模型虽然解决了众多问题，但它还只是模型，与实际情况有所不符。那么学员就会思考，真实的大气运动究竟是怎样的呢？与模型的区别在哪里？为什么会有这样的区别？这样为接下来介绍实际大气在高低空的情况打下了良好的基础。

历史来由类范例往往是抽丝剥茧慢慢引导学员在“听故事”中就理解了知识点。在“讲故事”的过程中，授课教师通过在不同的节点进行设问，让学员思考接下来的“故事情节”，既让学员觉得有趣，也让学员短时间内对知识点有较深的认识。

2.2 近期天气事件类范例的设计

近期天气事件类范例的引入主要在讲中国暴雨天气过程、中国寒潮天气过程和强对流天气过程这三大部分。这三大部分将之前教师讲授过的各大天气系统囊括在内，构成一个整体。这时可以分别在这三大部分各引入几个相关近期天气事件作为范例进行设计。

比如，講中国暴雨天气过程这部分时可引入2016年6月30日至7月6日长江中下游地区暴雨天气过程。2016年为超强厄尔尼诺年的次年，在年初气候预估时中央气象台就曾指出今年我国南方雨水将出现严重偏多的可能。此次暴雨过程发生正值2016年梅雨期，受江淮准静止锋、低涡切变、高空槽、北方弱冷空气、西太平洋副高和西南季风共同配合作用，6月30日至7月6日长江中下游多地出现暴雨、大暴雨甚至是特大暴雨，并伴有强对流天气过程。湖北省武汉市全城被淹，直至7月6日台风“尼伯特”登陆福建，改变了环流形势场，长江中下游地区雨情才暂时得到缓解。此次天气事件影响范围广，影响力度大，学员或亲身感受或通过媒体了解，早有很好的感性认识，选此事件作范例可激发学员的兴趣，并且这次事件中涉及到厄尔尼诺、梅雨、江淮准静止锋、低涡切变、西风带槽脊、西太平洋副高、西南季风和台风等重要天气系统，是天气学基础知识培训中的重点。通过一个范例将之前所讲的重要知识点串联起来，是加深学员理解很好的方式，也让学员自己通过思考归纳出中国暴雨天气过程中环流形势场的特点。

这样的近期天气事件类范例的设计起到了“承上启下”的作用，既是对已学知识的巩固，也加深了对新知识要点的理解。

3 小结

天气学是数学和物理发展到一定程度后在大气科学上的应用，是一门理论性和应用性都很强的课程。在天气学基础知识课程中开展范例教学有利于学员和学生对其理论知识深刻理解，进而更好地应用于实际工作中。近期天气事件类范例和历史来由类范例相结合，统一于这门课程中，让学员在“追古溯今”中学到更多知识，有助于教师在学员数理基础不一的情况下开展天气学基础知识培训，并能取得良好的教学效果。

参考文献：

[1]伍荣生.现代天气学原理[M].高等教育出版社，1999.

[2]朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，2000.

[3]吕晓雷. 运用范例教学培养高中生地理推理能力的研究[D].福建师范大学，2013.析出文献：李其龙.德国教学论流派[M].曲安：陕西人民教育出版社，1993.

[4]张瑶，吴文良，徐楠. 范例式教学法在科学技术史课程中的应用[J].价值工程，2013：256257.

[5]潘婷伟. 新形势下范例教学理论探索——以“FLASH动画设计与制作”教学为例[J]. 渭南师范学院学报，2014，（16）：6468.

[6]张文林. 运用范例教学培养高中生化学创新能力初探[D].福建师范大学，2015.

[7]黄乾，姚素香.“中国天气”课程中的范例教学设计[J]. 安徽农业科学，2011，（34）：2151621517.

[8]John D. Cox. Storm Watcher： the Turbulent History of Weather Prediction from Franklins Kite to El Nino[M]. Hoboken： John Wiley & Sons， Inc， 2002：7380.

作者简介：孟蕾（1985），女，湖南常德人，硕士，副科长，研究方向：大气科学基础理论研究及教学。