动力气象学课程教学改革探讨

陈樟 华维 杨泽粟

[摘 要] 文章针对动力气象学教学实践中遇到的问题，从课堂教学内容、教学模式、考核方式三方面进行优化。希望通过教学改革，增加教学容量，提高教学质量，激发学生学习兴趣。

[关键词] 动力气象学;混合式教学模式;开放性考核模式

[基金项目] 国家自然科学基金（41705051）;成都信息工程大学科研基金（KYTZ201726）

[作者简介] 陈 樟（1989—），女，四川巴中人，博士，成都信息工程大学大气科学学院讲师，研究方向为气候动力学。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）42-0131-02    [收稿日期] 2020-03-04

动力气象学是大气科学的重要分支学科，是现代大气科学各学科方向的理论基础。该课程应用物理定律、流体力学原理及数学方法，从理论上研究大气的动力、热力过程和大气运动的基本规律[1-2]。其具有信息量大、理论性强、内容抽象晦涩、概念公式繁杂、数理知识要求高等特点，导致教学过程中普遍存在“教师难教、学生恐学”的现象。本文基于笔者近几年从事该课程教学的经验与思考，对课堂教学内容、教学模式、考核设计等三方面进行教学改革探讨。

一、优化课堂教学内容，实现课堂效益最大化

动力气象学教学内容多，涉及范围广，需要通过教学内容的优化来提高教学效果并实现课堂效益最大化。第一，课堂上没有必要涉及教材中的所有内容，应重点选择最基本的、具有普遍意义的经典动力学核心内容进行讲解。同时，根据内容的难易度、重要性，合理分配课堂教学时间。第二，课堂上重视公式推导过程的阐述。动力气象学属于数理性质学科，课程涉及大量数学公式的推导及物理概念的理解和建立。数学基础薄弱严重影响了学生对该门课程的学习热情和信心，对教学效果有着关键性的影响。因此，在教学过程中，应当对重要的公式推导做完整讲解，对其余公式的关键推导步骤做提示，对引用的数学知识点做相关说明。第三，及时地将大气动力学领域相关的科研成果引入教学。目前高校常用的动力气象学本科教材的主要内容以经典动力气象学为主，动力气象学研究的最新进展在教材中的体现仍显不足[3]。实际教学过程中适当地增加有关的科研成果或实例，充实和丰富教学内容，使教学内容能够反映本学科的最新水平，帮助学生了解学科发展的新动态。第四，注重课堂板书。当前高校教学中普遍以多媒体课件讲解为主，多媒体为课堂教学提供了一种现代化的教学手段，在对传统课堂教学各种资源的合理调控方面显示出了巨大的优势。它的高度集成性使得动画、仿真、声音、文字等多种信息能够从容自如地过渡和切换，使复杂抽象的知识变得具体化、形象化，有效地改善了课堂教学氛围，激发了学生的学习兴趣[4]。然而，动力气象学课程内容中涉及大量的公式推导，此时采用传统的板书教学方式，既可以帮助教师讲清推导步骤，又可加强学生对推导过程的思考和理解。因此，教学过程中不应过分夸大和一味依赖多媒体课件的作用，应当将多媒体课件与黑板板书相结合，从而提高课堂教学效果。总之，通过精练课堂教学内容，任课教师可以在有限的学时内，给学生讲解更深更广的内容，帮助学生加强基础理论，拓宽专业知识。

二、优化教学方式，提高教学效率

目前动力气象学普遍采用线下教学，即传统意义上的课堂教学。课堂教学可高效地传递知识，形成系统的理论体系，方便师生沟通。但由于内容多、学时少，传统课堂很容易变为“填鸭式”教学，学生只是被动地接受知识，缺乏自主探究和思考，缺少师生互动及讨论。随着信息化的深入发展，线上教学成为当前的发展热点，其中翻转课堂这种新的教学模式受到广泛关注。所谓翻转课堂，即教师为学生提供在线教学资源，学生课前通过自主学习完成知识传授;教师课上针对性点拨、升华教学内容，并通过互动讨论等帮助学生完成知识内化。翻转课堂使学生成了学习过程的主体，提升了学生学习的自主性，培养了学生独立探究学习的能力，弥补了传统课堂教学的不足。但马秀麟指出，翻转课堂不适应于推理性较强、系统性很强的课程。对数学、物理课程中的复杂推理、复杂原理等教学内容，采用传统的课堂教授和演示，效果更佳[5]。因此，动力气象学不能单纯地采用翻转课堂模式。基于动力气象学课程内容的性质和特点，整合了线上课堂和线下课堂各自优势的混合式教学，可成为教学改革的新思路和新方法。

线上课堂可以将动力气象学课程的一部分学习内容挪到课外，教师可以在有限的课堂教學中对核心的重难点知识进行更从容、更深入地讲解，从而增加整体教学容量，提高教师的教学效率以及学生的学习效果。在混合式教学过程中应当注意以下三点：第一，根据课程内容灵活转变线上线下课堂的主次地位。某些适合学生自学的章节以线上学习为主，线下学习为辅，如概念讲解较多的热带大气动力学基础，数理过程较简单的自由大气中的平衡运动。另一些公式推导复杂、理论抽象晦涩的章节则以课堂教学为主，线上自学为辅。如大气长波、大气行星边界层。通过传统的课堂教学，学生可深入理解公式的推导过程，强化抽象概念的建立。第二，与线上教学相对应，教师必须建立丰富的学习资源库，包括教学视频、课件PPT、数理知识文档、案例集及习题集等。教学视频可由任课教师亲自录制，也可有效利用各类优质在线课程教学资源，如中国大学MOOC平台上南京大学开设的动力气象学慕课。数理知识文档归纳了数学、物理学、流体力学等先修课程的相关知识点，帮助学生夯实数理基础，从而有利于新内容的学习。如在讲解边界层中风随高度的变化规律前，应对洛必达法则、欧拉公式、分部积分法等知识进行回顾。在介绍大气波动前，引导学生温习高中物理中的振动和波动。案例集提供了理论知识的实际运用案例，形式可为参考文献和动画演示等，既激发了学生的学习兴趣，又加深了学生对抽象理论知识的消化理解。如大气边界层一章可简单介绍边界层结构对空气污染的影响，大气长波一节可引入大气遥相关。第三，充分利用其他信息化手段加强师生线上互动。除了线上教学资源库，教师可借助多种网络互动工具，如QQ群、钉钉、网络视频会议、电子邮件等，建立师生之间畅通无阻的沟通渠道，及时了解学生学习情况并给予相应指导。

三、優化考核设计，以实践促学习

课程考核是教学活动的重要环节之一，是评价学生掌握所学知识、检查教学效果的重要手段，也是评定学生学习成绩的主要方法。动力气象学课程现行的考核方式主要为闭卷考试，期中期末考试成绩占到总评成绩比重的80%。因而，许多学生“重结果，轻过程”，平时不理解性深入学习，考前死记硬背搞突击，停留在一味追求高分的应试教育层面。动力气象学作为专业基础课，具有理论与实践并重的特点，教学中应当坚持理论与实践相结合，通过实践促进学习。另一方面，根据本科毕业设计的指导情况来看，学生虽然学习了编程和绘图相关课程，但普遍存在无法熟练地进行气象数据处理与分析的现象。结合上述情况，建议减少动力气象学闭卷考试成绩的比重，如在考试内容上取消或减少记忆性题型，增加小论文或文献综述撰写的开放式考核。教师可给定某个主题或问题，学生根据动力气象学所学理论知识，借助编程绘图软件及其他专业知识，对该话题进行讨论分析并完成小论文撰写。如计算全球的纬向平均的质量流函数，一次降水过程分析等。目标是前进的最大动力，在小论文的撰写过程中，学生通过发现问题，解决问题，深化了理论知识的理解，发展了思维的灵活性，考核了综合运用知识的能力。另外，论文的完成可让学生获得成就感，进而对学习该门课程更有信心和兴趣。

特别值得指出的是，为了确保学生独立完成论文，杜绝抄袭现象，教师首先应注意论文题目设置的多样性，可让学生从题库中选择或自拟题目，尽量避免全班一个题目。其次，规范学生学术诚信。如发现雷同论文，该次考核一律判为零分。抄袭达到一定次数，直接取消该门课程的考试资格。最后，教师在评判开放性考核作业成绩时，应重点考查学生的逻辑性、创新思考能力和学习态度，不将准确率作为最重要的标准[6]。

四、结语

教学改革中应始终秉持“以学生为中心，以教师为主导”的基本原则。作为教学活动的设计者和管理者，教师需要不断探索与思考，根据教学效果适时地优化教学设计。同时，学生必须明确自己在教学过程中的角色定位，有意识地提高自己的自主能动性，培养自己大胆质疑和积极探索的能力。只有教师和学生各司其职，才能真正达到最优教学效果。

参考文献

[1]李国平.新编动力气象学[M].第2版.北京：气象出版社，2014.

[2]吕美仲，等.动力气象学[M].北京：气象出版社，2004.

[3]华维，等.气象类院校动力气象学课程教学改革研究[J].教育现代化，2017，4（36）：64-66.64

[4]张有录.大学课堂教学中多媒体应用的问题与对策[J].电化教育研究，2006（5）：38-39.

[5]马秀麟.翻转课堂教学模式应以学生为中心[N].中国社会科学网，2014-10-22.

[6]肖东，等.大学课程考核评价体系的改革与实践——以工程流体力学教学为例[J].教育教学论坛，2017（38）：116-117.

Exploration on the Teaching Reform of Dynamic Meteorology Course

CHEN Zhang，HUA Wei，YANG Ze-su

（School of Atmospheric Sciences，Chengdu University of Information Technology，Chengdu，Sichuan 610225，China）

Abstract：Based on the current problems encountered in the teaching practice of Dynamic Meteorology course，this study optimizes the reform measures from three aspects：course content，teaching models and assessment methods.It is hoped that through the teaching reform，the teaching capacity will be enhanced，the teaching quality will be improved，and the interest in learning of students will be stimulated.

Key words：Dynamic Meteorology;mixed teaching model;open assessment model