大气科学类研究生校内实践基地的建设与探索

华 维

(成都信息工程大学 大气科学学院, 四川 成都 610225)

近年来,教育部等多家部委先后发布了关于研究生教育改革的一系列重要文件,明确要求研究生培养要强化实践基地建设,突出创新实践,突出科教融合和产学结合。相关文件的出台势必对大气科学类研究生的培养工作起到重要促进作用[1-2]。据统计,我国开展大气科学类研究生培养的高等院校和科研院所已超过20所,大气科学类研究生年招生规模已接近千人,且大部分毕业后进入气象部门就业[3]。气象院校应更加重视应用型人才实践能力的培养,以适应气象行业的快速发展[4-7]。

成都信息工程大学前身为成都气象学院,是原中国气象局直属的三所气象院校之一。学校现为四川省和中国气象局共建、四川省重点发展的省属普通本科院校,气象行业特色鲜明。为使培育的大气科学类研究生具有较强的实践能力和创新本领,实现学校与行业、教学与业务的无缝衔接,将气象业务和科学研究全链条融入教学实践环节,我们依托局校合作和校企合作平台,建设了符合行业和企业需求、气象特色显著的大气科学类研究生校内实践基地[8-11]。

1 大气科学类研究生的培养方向和定位

正确的培养方向、准确的定位和合理的交叉融合是培养高素质气象人才的基础。气象院校应根据大气科学类研究生所服务的气象行业和企业的需求,采用“面向行业需求、适应行业特点、适合行业发展”的原则,对大气科学类相关专业研究生应具备的业务能力和研发能力要求进行梳理和分析,确定其培养方向和定位。我校按照“依托行业,局校一体,交叉融合,突出特色”的发展思路,以及原部委直属高校时期中国气象局对我校提出的“气电结合,以电为主”的学科布局特点,形成了以大气科学为基础,信息与通信工程、计算机科学与技术、软件工程、环境科学与工程和网络空间安全等多学科交叉融合的学科群体系,成为培养覆盖从气象数据观测、大气科学基础理论和气象业务研发全流程的高层次应用型人才的重要基地。在分析大气科学学科群各学科的交叉性、独立性和相同性基础上,提出以“面向行业、聚焦业务、立足学生、夯实基础、强化应用、激发创新”为特色的实践教育理念,凝练了大气科学类研究生的基础能力和核心能力要求(表1)。

表1 大气科学类研究生能力分析表

2 大气科学类研究生实践基地建设目标和组成

实践基地的建设和实践项目以培育大气科学类研究生创新实践能力、满足行业需求、胜任岗位需要为目标,具体包括：

(1) 以培养气象业务相关岗位基本能力作为研究生实践教学基地的基础功能,以培养创新意识和提升研发能力为中心目标。根据以气象业务为牵引、以锻炼能力为宗旨、局校校企联动的培养理念,合理构建实践教学体系,力求实践实训内容体现行业性、针对性和实效性。实践基地根据研究生未来发展方向分3个培养层次,分别为气象部门的一线业务人员、具备较强研发能力的业务骨干人员和行业持续发展所需的优秀创新人才。

(2) 学科群各专业毕业生采用岗位资格认证制和培训相结合的实践体系。要求大气科学专业毕业生参加中国气象局组织的新任预报员上岗资格考试,要求相关专业毕业生参加气象观测岗位培训、天气雷达标定原理与技术培训及雷达组网协同观测培训等。

(3) 将气象部门的现代化业务体系和业务系统引入实践教学。近年来通过中国气象局,引进了强对流天气短时临近预报系统、气象风险预警服务平台、中国气象局卫星数据广播系统、气象信息综合分析处理系统,购置了地基多要素气象数据观测仪、大气边界层观测仪、地气通量观测仪、大气环境与污染观测仪、小型移动性气象站、辐射观测仪、SGI和曙光服务器等。这些系统和平台,作为实践能力培养的载体,较好地满足了学校教学实践的硬件需求,同时也符合气象部门对毕业生实践能力的期望。

在学科群实践基地建设中,依托四川省气象预报实验教学示范中心、四川省气象预报虚拟仿真实验教学中心和成都信息工程大学气象科技(普)文化园(全国气象科普教育基地)等,组建了气象预报实践中心；整合大气探测技术国家级实验教学示范中心、中国气象局大气探测重点开放实验室、大气探测技术四川省虚拟仿真实验教学中心和四川省气象探测技术及装备工程技术研究中心,组建了大气探测技术实践中心；以中国气象局气象信息技术联合研究中心、四川省信息化应用支撑软件工程技术研究中心、软件自动生成与智能服务四川省重点实验室、气象信息与信号处理四川省高校重点实验室和气象信息共享与数据挖掘四川省高校重点实验室,设置了气象信息化实践中心；以图形图像智能系统四川省协同创新中心为基础,组建了气象图形处理实践中心；以高原大气与环境四川省重点实验室和大气环境模拟与污染控制四川省高校重点实验室为基础,组建了大气污染防控实践中心。通过相关平台实践教育,培养学生的专业技能、管理能力、研发能力和创新能力,并依托研究生教务数据平台,对实践教学过程进行信息化管理,实现了实践基地利用效率的最优化和最大化。

3 学科群实践基地的具体功能

3.1 气象预报暨气象公共基础实践中心

气象预报实践中心主要用于大气科学专业研究生的实践教学,核心在于培养学生的基本专业素养和岗位技能,相关实践教学任务主要由大气科学学院承担。该实践平台充分利用引进的与气象部门同步更新的业务体系和业务系统,辅以虚拟仿真实验等手段,实现了学生预报实践与气象部门预报业务相结合,力求在气象预报实践环节中,锻炼学生对强对流天气过程分析能力和预报思路快速构建能力,一定程度上克服了过去传统实践项目内容与气象部门业务要求脱节,导致用人单位满意度不高的问题。通过实践,绝大部分学生达到中国气象局预报员上岗考试要求。平台还承担了学科群相关专业研究生基础课程实践环节教学任务,着重关注非大气科学专业研究生涉及的天气学和动力气象等大气科学基础课程中的实践内容,促进了非大气科学专业研究生对气象学基础知识的更好掌握。学科群气象预报实践中心的主要实践项目如表2所示。

表2 气象预报实践中心实践项目

表2(续)

3.2 大气探测技术实践中心

大气探测技术实践中心主要用于气象探测技术专业研究生的实践教学,使他们掌握相关专业知识和专业技能,熟悉气象部门中涉及的地面观测系统、探空系统以及气象雷达与卫星遥感系统的检测与运维岗位,相关实践教学任务主要由大气探测学院承担。为达到毕业生“毕业零培训上岗”的学习效果,实践中心走访了中国气象局综合观测司、大气探测中心、人工影响天气办公室、装备中心等主要业务部门,对岗位需求进行了大量调研和分析,提出“整合校内探测装备资源+中央支持地方新建探测设备”的建设思路,以气象部门现役先进大气探测装备作为实践教学载体进行实践教学。学科群大气探测技术实践中心实践项目见表3。

表3 大气探测技术实践中心实践项目

3.3 气象信息化实践中心

气象信息化实践中心主要承担信号与信息处理和信息安全专业研究生的实践教学,侧重于气象雷达信号处理、气象信息传输及安全防控等领域。通过实践,学生能够熟悉气象部门中涉及的气象雷达检测与运维、气象信息处理、气象网络安全等岗位,相关实践教学任务主要由大气探测学院和网络空间安全学院共同承担。为了更好地满足气象部门对学生信息化能力的要求,学校进一步突出了气象信息处理特色,开展气象雷达回波算法、气象雷达信号质量算法改进和多通道信号处理误差标定算法等实践内容。同时及时追踪大数据领域和网络空间安全领域发展趋势,设置了气象大数据集成系统实践系统和网络安全攻防实践系统等。学科群气象信息化实践中心实践项目详见表4。

表4 气象信息化实践中心实践项目

3.4 气象图形处理实践中心

气象图形处理实践中心主要承担计算机专业研究生的实践教学,使他们掌握相关气象图形智能识别领域的专业知识和技能,熟悉气象部门中涉及的天气系统自动化识别、气象大数据图像融合分析、卫星气象图像同化、探测成像等岗位,相关实践教学任务主要由计算机学院承担。我校已建设了图形图像智能系统四川省协同创新中心等平台,目前正积极争取中国气象局无缝隙精细化智能化气象预报业务系统建设项目的支持,希望进一步扩大实践场地,并深化实践内容,使之与最新业务发展相结合。学科群气象图形处理实践中心实践项目详见表5。

表5 气象图形处理实践中心实践项目

3.5 大气污染防控实践中心

大气污染防控实践中心主要承担3S集成与气象应用专业研究生的实践教学,使他们掌握大气污染防控领域的专业知识和技能,熟悉气象部门中涉及的大气污染预报预警、大气环境容量评估、大气污染监测等岗位,相关实践教学任务主要由资源环境学院和大气科学学院共同承担。我校建设了城市气象与环境观测站等平台,可以很好地为相关专业学生提供实践条件。学科群大气污染防控实践中心实践项目详见表6。

表6 大气污染防控实践中心实践项目

3.6 大学生创新创业实践中心

为了培养学生的创新创业精神和实践能力,学科群相关学院均设置了大学生创新创业实践中心,通过科技学术与创新创业竞赛活动,形成了“课堂教学—基地实践—行业参与”三位一体的实践模式,有利于提高学生的社会实践能力、团队协作能力、独立的科学研究能力和创新能力。以大气科学学院为例,近年来共获“共享杯”“高教社杯”“兰景杯”和“创青春”等国家级学科竞赛奖项12项；获得“挑战杯”“蜂云谷杯”“互联网+”等省级奖项 31项。

4 结语

成都信息工程大学大气科学类研究生校内实践基地建设,围绕国家气象现代化和国民经济发展对高层次应用型气象人才培养的需求,将不同专业的研究生作为大气科学类研究生进行综合培养。开展了以行业需求为导向的实践教学改革,在实践教学理念、学科交叉融合、实践项目设置、学生科学研发能力和创新能力培养等方面取得了显著成绩,特别是凝练了以“面向行业、聚焦业务、立足学生、夯实基础、强化应用、激发创新”为特色的实践教育理念,为培养理论基础扎实，业务熟练，具有创新精神和科技研发能力，能够适应大气科学未来发展的高层次人才,奠定了良好的基础。