大气科学类专业课程体系的构建与改革

管兆勇　吴立保

摘要：为适应我国气象现代化发展对跨学科、复合型创新人才需求，在“开放发展、联合发展”的办学方针指导下，不断调整专业设置，优化人才培养方案，明确人才培养目标定位，确立“贴近行业、学科引领、拓展内涵、追求一流”的人才培养理念，集成一流资源构建一流课程体系，构建了“分类模块、对接业务、特色拓展、研教结合”的大气科学类专业课程体系。取得明显的改革成效。

关键词：大气科学；课程体系；人才培养；教学改革

现代气象行业是科技型、公益性、跨国界、多学科交叉的系统领域，关系到国计民生。随着当前全球气候变化加剧和我国经济社会快速发展，气象工作的作用更加突出。目前是我国加快转变经济发展方式的重要时期，经济社会运行和发展中面临的天气气候因素越来越多，全社会对气象防灾减灾和应对气候变化的需求越来越旺盛，中国的气象现代化建设面临新的巨大挑战。为适应国家转变经济发展方式对气象服务的迫切需求，需要切实转变气象事业发展方式，大力发展现代气象业务，努力拓展气象服务的深度和广度。要加强防灾减灾体系建设，提高气象灾害防御能力，积极应对全球气候变化，这要求我们加快全面实现气象现代化步伐，到2020年要基本实现气象现代化。建设具有世界先进水平的气象现代化体系，需要达到“一流装备、一流技术、一流人才、一流台站”的战略目标，不断提高“气象预测预报、气象防灾减灾、应对气候变化、开发利用气候资源”四个能力。气象学科发展的公共服务性更加突出、综合性更趋明顯、国际化更加迫切，需要气象、环境、信息和管理等学科高度融合，要求培养具有跨学科、国际化、创新能力强的气象创新人才。现代气象创新人才培养的关键在于课程体系改革，因此，针对现代气象业务发展需要，大气科学类专业课程体系的改革创新具有重要的现实意义。

一、大气科学类专业发展变化与人才培养目标的调整

在全球气候变化背景下，加强气候变化科学研究、观测和影响评估，提升极端气候事件监测预警能力，提高适应气候变化科技水平，不仅是现代气象事业发展所肩负的新任务，而且也是气象领域世界科技竞争带来的新挑战。人才是我国气象事业应对挑战、取得长足发展的关键，必须坚持科技兴气象和人才强气象的发展战略，始终把科技创新和人才队伍作为事业发展的重要支撑和重要保障。随着雷达、卫星等新的探测手段技术的运用，大气科学的专业不断分化，同时与其他学科也日益交叉，这就需要教育理念的调整，适时调整人才培养目标。

1.大气科学类专业设置的调整

南京信息工程大学（原南京气象学院）创建于1960年，是江苏省、教育部、中国气象局“三方共建”高校。学校奉行“面向中国气象事业发展，面向江苏地方经济发展”的办学思路，依托排名全国第一的大气科学特色优势及“大气科学、环境科学与工程、传感网与现代气象装备”三个省级优势学科平台，形成了大气科学核心引领，环境、信息、管理等多学科交叉融合、协调发展的“大气象”学科生态体系，是国内规模最大最全、水平领先的气象学科群，全国50%以上的气象人才毕业于我校，校友中涌现出两院院士、加拿大皇家科学院院士、美国气象学会会士、联合国世界气象组织副秘书长等一大批优秀气象人才。

南京信息工程大学在建校的50多年中，紧贴中国气象事业发展办学，根据现代气象业务发展及中国高等教育发展的需要，不断调整专业设置。学校大气类专业调整可以细化为四个阶段：（1）20世纪六七十年代，设置的专业有天气动力学、大气物理学、农业气象学、气候学、人工影响天气。（2）根据第一次高等教育本科专业目录（1987年）调整，设置的专业有天气动力学、大气物理与大气环境、农业气象学、气候学、大气探测学。（3）根据第二次高等教育本科专业目录（1993年）调整，设置的专业有气象学、大气物理与大气环境、农业气象学、气候学。（4）根据第三和第四次高等教育本科专业目录（1998年、2012年）调整，大气科学专业设置从细化走向综合，将原先细化的专业合并为大气科学、应用气象学。学校依据教育部颁布的普通高校本科专业目录按大类招生，对接现代气象业务链，自主设置气候学、大气物理、大气探测、大气环境、水文气象、海洋气象、公共气象服务等专业方向，使人才培养更加满足现代气象事业对多学科、复合型创新人才的需要。

2.大气科学类专业人才培养目标的调整

南京信息工程大学作为“现代气象人才培养的摇篮”，人才培养目标密切联系我国气象事业发展的需要，根据我国气象事业发展在不同的历史阶段对人才需求不同而不断调整。总体上学校人才培养目标调整可以分为三个阶段。

（1）“厚基础，强实践”的人才培养目标。从建校之初到20世纪90年代为人才培养目标的第一阶段，由于我国气象事业还不发达，气象观测设备落后，技术单一，以天气预报为主，基于这样的人才需求，学校确立了“厚基础，强实践”的应用型人才培养目标，主要是通过教学内容来实现这一目标的。在20世纪六七十年代，学校的大气科学类人才培养中突出数理基础的中心地位，加强数学和物理课程的教学学时，同时注重学生实践动手能力的培养，不断提高学生的实际预报能力。到了20世纪80年代，随着天气预报模式的发展，注重学生数值模式应用能力的培养。20世纪90年代，随着卫星、雷达等现代气象探测设备的运用，学校在人才培养中，实施和增强对学生关于新资料应用能力（卫星、雷达探测资料的分析处理）的培养。总之，在这一阶段，学校以应用型人才培养为定位，围绕气象业务需求，培养业务精良、具有较强理论基础和一定创新能力的人才。

（2）“厚基础，强实践，重创新，高素质”的人才培养目标。从2006年开始，围绕行业新需求，实行分类分层培养，设立一流人才培养目标体系，传承学校“厚基础、强实践”的人才培养传统，进一步优化人才培养方案：厚基础——数学、英语、专业基础课学时普遍增加近30%，增加难度广度；强实践——引进现代气象业务预报工具和系统，增加现代业务课程，实践学时增加近50%；重创新——取消学年论文，增加创新实践，将本科毕业论文扩展到3个学期；高素质——增加人文素质和气象文化课程。强化了人才各种能力和素质的培养，培养出的一流创新人才和业务骨干支撑了气象事业发展。endprint

（3）“三能融合”的人才培养目标。针对划转地方办学定位与行业脱离的实际情况以及在局校共建取得显著成效的基础上，2006年，学校提出“主动融入、主动接轨、主动服务，全面服务中国气象事业”的“三个主动”战略。在此基础上，2012年与教育部签署共建协议，成为江苏省人民政府、中国气象局和教育部三方共建高校；同年，学校大气科学在教育部学科排名中名列全国第一。在这一阶段，学校依据现代气象业务发展需要和国际一流气象科研发展要求，依托“大气学科”和江苏省“环境科学”优势学科及相关气象应用领域的特色学科，利用江苏省政府、教育部和中国气象局三方共建的体制优势，以大气科学为核心带动相关学科协调发展，全面提升学校的发展水平，加强行业联系，全面融入中国气象事业现代化进程。围绕我国现代气象业务发展需求，确立了“业务技能、学术潜力和国际交流”三种能力融合的“三能融合”人才培养目标，以本科生技能与创新能力培养为着力点，培养具有世界一流水平的大气学科人才，服务中国气象事业，同时为全球提供优秀的气象本科人才，为全球提供气象与环境高级人才培训，服务世界气象事业发展。

二、大气科学类专业课程体系的建设内涵

南京信息工程大学一方面通过调整人才培养目标来适应我国气象事业发展对人才的新需求，另一方面通过课程体系建设不断提高人才培养质量，推动和引领我国气象事业的新发展。

1.大气科学类专业课程体系的构建思路

依据学校制订的“开放发展、联合发展”的办学理念，传承“重基础、强实践”的大气学科教学传统，本着一流学科建设引领一流人才培养，一流人才培养又支撑一流学科建设的宗旨，遵循“科研与教学双螺旋互动”的原则，坚持以生为本，确立“行业互动、学科引领、内涵拓展、追求一流”的人才培养理念，围绕“三能融合”的人才培养目标，集成一流资源构建一流课程体系，形成“分类模块、对接业务、特色拓展、研教结合”的大气科学类课程体系，通过融合创新，不断拓展内涵，培养“三能融合”的现代气象创新人才。加强与业务对接，与中国气象局联合组建“大气科学教学指导委员会”，不定期召开气象学科建设与人才培养研讨会，根据中国气象业务发展需要，适时调整人才培养方案和课程结构。同时，充分利用学校的国际化优势，与雷丁大学等国外知名大学研讨人才联合培养，参照海外知名高校，制订大气科学类专业课程教学体系，不断提升人才培养的国际化水平。

2.大气科学类专业课程体系的内容框架

依据现代气象业务发展需要，通过内涵拓展，学科交叉的方式，形成了独具特色“平台+模块+特色拓展”的大气科学类专业课程体系（见图1）。

（1）夯实课程平台，强化基础知识。课程平台建设是大气科学类专业课程体系的基础，依据人才培养的需要，通过优化组合，组建了通识教育课程、公共基础课程和学科基础课程三类课程平台，为了使人才培养更好地满足现代气象业务需要，在每类课程平台中都增设具有与气象相关的特色拓展课程。

通识教育课程模块为学生发展奠定宽广的基础，通过优化整合，合并知识内容相近的课程，将空余的学时用来增设具有气象特色的课程，遵循“科学与人文、科学与生活”两个相结合的指导思想，增设“气象与生活、大气污染——人类面临的挑战、气象科技史与人类文明”等特色课程，其中，“气象与生活、大气污染——人类面临的挑战”被选为中国大学视频公开课。通过特色通识课程的设置，使学生理解科学与社会、与生活的关系，更加明确学习目的，端正了学习态度。

公共基础课程模块基于大气学科人才培养目标，重点突出学生的数理基础、外语能力和程序设计三个方面的知识教学，以教材建设为抓手，通过建设精品教材，深化教学内容。近年来，以大气科学学院为主，整合相关学科教学专家，编写了《数值分析与计算方法》《气象科技英语教程》《GRADS软件基础教程》等一批國家精品教材，增设了面向对象的程序设计、Matlab及气象应用等特色课程，以适应现代气象业务对现代信息技术的需要。

学科基础课程模块是奠定大气科学类学生专业基础的基石，既具有基础性，又要能够与时俱进，服务于创新人才培养的要求。因此，在课程设计时强调“学科交叉、激发创新和面向前沿”三个基本原则，编写了《气象统计预报》《大气探测学》《中尺度气象学》《大气环境监测》《物联网导论》等一批国家规划教材与精品教材，丰富了教学内容，便于学生掌握本学科的前沿知识。其中增设的气象物联网、大气环境化学等特色拓展课程，充分体现了学科交叉融合的思想，有利于激发学生的创新思维，同时，也便于学生实现跨领域的发展和创新。

（2）开发方向模块，对接业务需求。专业方向课程模块的设置是为了适应大气学科专业分化与融合两大不同趋势共存的需要。在2012年教育部颁布的本科专业目录中，大气科学类专业只有大气科学与应用气象学两个专业，但是，现代气象业务对人才需求的分工越来越细化，因此，在专业主干课程设计中，既体现出大气科学整合的需要，又突出业务发展对人才的专门化需要，以“综合观测一信息处理一预报预测一公共服务”的现代气象业务链为主线，设置四大课程模块，分别对应现代业务需要，形成了课程链对接业务链的专业方向课程结构（如图2所示）。为了进一步满足现代气象业务对多学科、复合型人才的需求，在专业方向模块中增设了卫星遥感、气象云计算、短时临近预报和公共气象业务等特色拓展课程，全面提升人才培养的综合素质。

（3）注重实践课程，提升实践技能。面对气象业务日益增长对多领域、多层次人才培养的新要求，为适应国家需求，大气科学类专业人才凸显与行业和地方的联系，提出了分类人才培养的目标，主要围绕以应用型、拔尖型为导向的人才培养改革，结合学校的人才培养定位，以提升实践能力为核心，构建“四层次、四模块、双螺旋”实践教学体系。其中“四层次”是指实验教学内容的“认知、求证、应用和探究”四个层次，主要目的是“加强基础、强化理解、锻炼技能、拓展能力”。“四模块”是指实验教学课程的“基础、专业、业务和创新”模块，主要目的是“基础训练、专业综合、业务应用、创新探究”。“双螺旋”发展模式是指围绕人才培养的全过程所构建的实验教学与科学研究互助提升的体系。通过不断优化和完善的科教融合机制，最大限度地发挥实验教学对科研的需求牵引、科学问题凝练以及科研对实验教学的反哺与支撑作用，最终实现科研与实验教学相互促进、协同发展，实现拔尖型与应用型人才交汇分流。endprint

三、大气科学类专业课程体系的建设举措

课程体系建设是整个教学工作的核心环节。尽管课程体系自身建设是关键，但是与教学其他环节的紧密配合，才能使课程体系在人才培养中发挥最大的作用。大气科学类专业课程体系建设要适应现代气象对人才的需要。以一流的教学平台为依托，以一流的教师队伍为支撑，构建“闭环、全过程”的内部质量保障体系，使课程建设服务于人才培养。

1.打造一流教学平台

大气科学类课程体系秉持“一流教学平台支持一流的课程体系”的建设理念，着力运行三类教学平台（见图3），将课程体系建设落在实处。在学校“开放发展、联合发展”的办学理念指导下，充分发挥与江苏省人民政府、中国气象局三方共建的体制优势，利用联合国世界气象组织亚洲培训中心（南京）的国际化平台，深度与中国气象事业融合，加强国际接轨，建设并运行了实验教学平台、产学研创新平台和实习实训平台三类高水平教学平台，平台建设体现出业务引领的特色，实现了学科建设、平台集成、资源共享的有机融合，有效地支持了大气科学类课程体系的建设。依托局校共建、校地、校企以及国际合作等平台，建成“国家级实验教学示范中心”“国家级虚拟仿真实验教学中心”“国家工程实践教育中心”“中国气象局气象探测基地（南京）”等高水平教学平台。

2.建设一流师资队伍

通过内部培养、外部引进、行业融合等，构建了年龄和能力结构合理的师资队伍，为大气科学类专业课程体系建设提供有力的人力资源保障。

（1）行业融合。实施了“双挂、双聘”工作，教师到中国气象局业务中心挂职三个月到一年，中国气象局首席预报员和业务骨干到校传授现代气象业务前沿知识，形成互学互助的双赢合作机制。

（2）外部引进。通过“四三工程”面向海内外九次引进高水平教师：①给舞台、给条件、给经费的“三给政策”；②定团队、定岗位、定职责的“三定原则”；③采取双院长、双系主任、双导师的“三双制度”；④聘任“非全时教授”，设立全球知名高校博士基金，建设海外教师培养基地的“三个探索”。

（3）内部培养。2006年要求35岁以下教师博士化，2008年推进国际化，派遣教师赴国外知名大学或机构进行国际课程培训或海外博士后研究，目前大气科学学科35岁以下专任教师博士化率达到100%，有海外经历背景教师达到70%左右。目前，大气科学类专业现有院士1名，“雙聘”院士3名，国家“千人计划”入选者5名等近300名高水平师资队伍。建设了大气科学国家级教学团队、气象资料同化等省部级科创团队，打造了一流的师资队伍。

3.强化课程质量保障

在大气科学类专业课程体系建设中，构建了“闭环、全过程”内部质量保障体系（图4），在学校人才培养的总体设计中提升课程体系建设质量。

内部质量保障过程中主要开展三个方面的特色工作提升课程体系建设水平：（1）开展国际化专业评估。依据国际人才培养的专业标准，制订评估体系和相关程序，邀请雷丁大学及其他国内外同行专家进行专业评估，形成评估报告。通过国际化评估使课程建设与国际接轨，达到国际一流水平。（2）开展学习性投入调查。与清华大学教育研究院合作，参与“中国大学学习性投入调查研究”，分析学生学习投入和收获情况，形成学生学习情况分析报告，基于学生学习成效来促进大气科学类专业课程体系建设水平。（3）开展学生满意度调查。邀请麦可思等第三方专业咨询公司对于大气科学类专业的毕业生和雇主进行调查，从学生就业胜任力的视角来提升大气科学类专业课程体系建设水平。

[项目资助：“大气科学专业主干课程群教学团队”项目，南京信息工程大学江苏省人才强省建设研究基地开放课题“面向江苏战略性新兴产业人才需求的人才培养机制研究”（项目编号：skrc201400-30），中国气象局2016年度气象软科学课题“互联网+背景下大气科学人才培养模式改革与创新研究”（[2016]M25号）]

[责任编辑：余大品]endprint