“中长期天气预报”课程教学改革

（成都信息工程大学大气科学学院 四川·成都 610225）

天气预报是使用现代的科学技术对未来某一位置地球大气层的状态和特征进行预测，主要是收集大量的数据（温度、大气压强、湿度、风向风速等等），然后使用目前对大气演变过程的认识来预测未来大气的变化趋势。而在实际的天气预报中，根据其预报期限（时间尺度）可分为短期天气预报、中期天气预报和长期天气预报（又称为气候预报，这里一般指短期气候预报）三类。我们日常生活中谈论的天气预报多为短期天气预报，也是与我们最息息相关的一类天气预报。而对于中长期天气预报而言，虽然没有无时无刻被大众所关注，但同样有十分重要的研究意义。在国计民生方面，比如农业、水利、环境保护、经济建设等许多学科和行业需要中长期天气预报的参与和支持；在研究全球变化方面，比如全球气候变暖、洪水、干旱、生态环境变化、甚至生物大灭绝等，中长期天气预报起到至关重要的作用。在气象院校的教学过程中，“中长期天气预报”又称为“中期天气预报与短期气候预测”，是大气科学专业的必修专业课程之一。通过本课程的学习，要求学生掌握长中短期天气预报的区别、中期天气特征及预报方法、长期天气特征、影响因素及预报方法等。与气象院校开设的其他专业必修课相比，教学工作者对于中长期天气预报的教学研究较少。因此，本文研究了最近几年在中长期天气预报的教学过程中所发现的问题并在原有的课程体系中开展教学改革，以提高教育工作者的教学效率、提升学生们的专业素养。

1 “中长期天气预报”在教学中存在的问题

“中长期天气预报”的主要教学内容包括中长期天气过特征及影响因素、中期数值天气预报及释用技术和短期气候预测方法等，教学内容十分丰富。学生普遍反映本门课程的知识点琐碎不系统，学习效果较差，其主要原因为以下几个方面。

1.1 缺乏适用教材

目前，由于国内开设大气科学专业的高校较少，对于“中长期天气预报”这门课程而言并无完全适用的教材。常用的参考教材如表1所示，其中大部分参考教材仅有小部分章节与本门课程的教学内容相对应，且出版时间较为久远，已不适用于当前教学。同时，由于参考的教材内容陈旧且繁杂，学生很难高效、系统地将所学知识进行整合，学习效率低下。

1.2 教学体系不合理

在“中长期天气预报”的教学过程中，教学体系不合理导致学生觉得课程知识点琐碎不系统。比如，在中长期天气过程的特征这一章节的教学过程中，仅分别叙述了中期天气过程及长期天气过程各自的特征，并没有详细介绍产生这种特征的具体原因及其内在的联系。而是将这一部分内容放在了之后的章节进行教学，导致整个教学过程缺乏逻辑性。同时，长期天气预报的影响因素被分为了大气环流变化、海气相互作用、陆气相互作用这三个章节进行阐述，而没有考虑到这三种不用的影响因素的相互影响，导致教学缺乏整体性。这样的教学体系造成学生不能整体地梳理所学知识点，对中长期天气预报的一些基本概念模糊不清，很难将所学的知识运用在实际的研究和业务中。

表1：常用“中长期天气预报”参考教材

1.3 教学内容与其他课程重叠较多

通常“中长期天气预报”这门课程的开设时间在“天气学原理”、“天气学分析”、“气候学”等课程之后。在教学过程中发现教学内容与以上提到的几门课程内容重复较多。比如，在海气相互作用、陆气相互作用、季风等章节在气候学这门课程中也均有涉及，且教学的侧重点都是从理论的角度出发揭示气候特征，对于实践的教学较少。导致在教学上该课程与其他课程的界限不够明显，增加了教学工作者的备课难度。同时，也不能如原定的教学任务那样高效地提升学生解决实际问题的能力。

2 “中长期天气预报”教学改革措施

2.1 修改教学大纲

对于在教学过程中所出现的一系列问题，我们根据计划达到的教学目的，对原有的教学计划及大纲进行了较大修改。由于本门课程与气候学等课程的重复性和延续性，减少了对背景知识的介绍与补充，将绪论的学时由4学时降至2学时。将大气环流变化、海气相互作用和陆气相互作用这三个章节合并为长期天气预报的影响因素这一个章节，使得教学过程更有逻辑，以帮助学生有条理地梳理本门课程地知识点。并且在长期天气预报的影响因素这一章节中更加深入地讨论了三种因素之间地相互作用，大大增加了课程的科学性和现实性。最后，在课堂教学任务完成后，增加了4学时的实践课，以提高学生的动手操作能力。

2.2 编写合适的教材

为了解决本门课程缺乏适用教材的问题，根据所修改的教学大纲及在授课过程中所遇到的实际问题和学生的反馈，在表1所提到的基本参考教材的基础上，查阅了大量的国内外相关资料编写出一本名为《中期天气预报与短期气候预测》的书籍。由于该书籍完全根据教学大纲的教学计划的顺序来编写，教师和学生都能很快地在本书籍中定位出各章节地知识点，使得查阅起来更加方便快捷。同时，在每一章的结尾部分，都添加了一些附加材料的链接，通过阅读或操作附加材料中的内容，同学们能够在掌握了本章内容后，有一定的扩展和额外的思考。在新编的教材中，有许多类似的案例分析，使得同学们在阅读教材时能够从实际的现象和特征出发，深入地理解各章节所需掌握的知识点，并提高学习的自主性。

2.3 增设实践课程

“中长期天气预报”与“气候学”、“天气学原理”等课程在教学内容上不可避免的存在一些重复的章节，且后面提到的这些课程的教学重点在于对概念和原理的掌握，注重于传授理论知识。为了区分不同课程的教学重点，对“中长期天气预报”增加了4学时的实践操作课程。其中前两个学时的具体操作内容为利用Fortran语言建立预报数学模型，根据模型的可视化表现使学生直观地理解中长期天气预报的可行性和不确定性。后两个学时则是一次案例分析，根据设计一组控制性实验揭示青藏高原对中长期天气预报的影响。开设这4个学时的实践操作课程旨在提升学生的动手能力和自主学习能力，并通过实验的方法使学生更加深刻地掌握该课程所需掌握的知识点。

2.4 修改考核方式

为了培养学生的综合能力，修改了原有的以期末考试为中心的考核方式，实施多样化的考核。期末考试的占比由原来的80%降至60%。增加了期中考试，占总成绩的10%。另外，出勤率、平时作业以及实践课程的实验报告成绩各占总成绩的10%。这样的考核方式以过程化考核为中心，使学生基础知识掌握得更扎实，并增强了学生的动手实践能力。

3 “中长期天气预报”教学改革成效

通过对“中长期天气预报”的教学大纲、教学计划、教材以及考核方式等方面进行改革，增加了该门课程在教学过程中的整体性和逻辑性。学生普遍反映教改之后，课程章节之间的关系变得更加紧密有逻辑，内容变得容易掌握，且不再存在与其他的专业课程章节大量重复的问题。由于实践课程的增设，使得该课程与开设的其他专业课相比更具特色。通过理论联系实际的教学方式，学生对该门课程“很感兴趣”的比例由48%提升至76%，认为老师授课表现优秀的比例由72%提升至88%。高达85%的学生表示该课程很好得提升了自己的实践操作能力，教学不再是空洞的理论知识灌输。此外，由于考核方式的修改，学生平均每周花在本门课程的额外学习时间由改革前的不到1小时增加到3小时以上，学生平时花在本门课的学时时间明显增加，且仅有16%的学生表示期末考试前需要大量的时间用来复习，很好地改善了学生考前突击的坏习惯。在期末考核难度基本不变的情况下，学生的平均成绩由74分上升至79分。此外，教育工作者反映学生的出勤率、认真听课人数、积极发言讨论人数均有明显增加。以上这些数据表明，“中长期天气预报”的教学改革效果明显，基本能够达到该课程的教学目标。