“雷达气象学”线上线下混合式教学初探

张树钦 薛宇峰 唐若莹 徐峰

摘要线上线下混合式“金课”是教育部重点建设的五大“金课”之一。“雷达气象学”是大气科学和应用气象学专业的核心专业课程。针对“雷达气象学”教学方式单一和理论教学枯燥等问题，通过线上线下混合式教学，引入线上精品课程，丰富教学内容，拓展知识范围；线上构建引导式教学，提高学生的自主学习意识，线下用翻转课堂、案例式、启发式和讨论式等多种教学方法，以學生为中心，提升学习动力，实现线上和线下教学方式的优势互补，并依据课程内容融入思政元素，推动教学方式改革。实践教学、科研教学和专家前沿讲座是未来“雷达气象学”建设的重要方向。

关键词 “雷达气象学” 混合式教学 课程设计

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.23.038

Preliminary Study on Online and Offline Mixed Teaching of Radar Meteorology

ZHANG Shuqin[1]， XUE Yufeng[1]， TANG Ruoying[2]， XU Feng[1]

（[1]College of Ocean and Meteorology， Guangdong Ocean University， Zhanjiang， Guangdong 524088；[2]College of Coastal Agricultural Sciences， Guangdong OceanUniversity， Zhanjiang， Guangdong 524088）

AbstractOnline and offline mixed "gold class" is one of the five "gold Courses" that the Ministry of education focuses on "Radar meteorology" is the core course of atmospheric science and applied meteorology. Aiming at the single teaching method and the boring theory teaching of radar meteorology， the online and offline mixed teaching is adopted to introduce online excellent courses to enrich the teaching content and expand the knowledge range； The online construction of guided teaching， improve students’ self-learning awareness， offline use of flipped classroom， case-based， heuristic and discussion teaching methods， students as the center， improve learning motivation， realize the complementary advantages ofonlineand offlineteachingmethods，and integrate ideological and political elements into the curriculum content， and promote the reform of teaching methods. Practical teaching， scientific research teaching and expert front lecture are the important directions of the construction of radar meteorology in the future.

Keywords"Radar meteorology"； mixed teaching； course design

0引言

2018年6月，在全国高等学校本科教育会议上，教育部部长第一次提出把“水课”转变成有深度、有难度和有挑战度的“金课”。同年11月教育部高等教育司司长吴岩在第十一届“中国大学教学论坛”上明确提出建设“两性一度”标准的“金课”，即“金课”要具有高阶性、创新性和挑战度。[1-2]“金课”建设主要分为5类，其中线上线下混合式“金课”是“金课”建设的重要内容之一，通过将信息技术与教育理念、教学方法和教学内容深度融合，依据本校教学特点和培养需求对线上“金课”进行改造，是推动教学资源共建共享，提高教学资源利用效率，提升教学效果的重要手段。

气象雷达是现代气象业务中大气探测的重要设备，在定量监测大范围降水、中尺度气旋和热带气旋以及雷暴、冰雹、龙卷等中小尺度系统预警等方面，发挥着不可替代的作用和优势，在防灾减灾领域应用广泛。[3-4]从20世纪90年代末开始，我国规划和建设新一代业务天气雷达网络，目前已建设了超过200部S波段和C波段多普勒天气雷达，并且正在进行双偏振探测功能的升级，以更好地发挥雷达在气象业务上的作用。面对我国气象雷达的迅速发展，掌握气象雷达探测理论、雷达回波应用分析等已成为必备技能。“雷达气象学”是大气科学和应用气象学专业的核心专业课程，目标是使学生掌握雷达气象学的基础理论知识及其分析应用。仅依靠线下理论教学，导致教学形式单一和理论教学枯燥[5]等问题，“雷达气象学”线上线下混合式教学是解决上述问题的重要方式。

1课程建设目标

“雷达气象学”是现代天气预报的必备技能，通过将知识传授和能力培养相结合，采用多种教学方式激发学生学习兴趣，创新课程内容设置，改革教学评价方式等，将“雷达气象学”课程打造成具有高阶性、创新性和挑战度的“金课”，是培养创新型高素质大气科学人才的迫切需求。拟通过线上线下混合式教学建设，（1）引入网上精品课程，丰富雷达气象学的教学内容；（2）实现线上线下教学优势互补，提升线下教学的针对性，提高教学效率。（3）改变基于线下理论灌输的教学方式，推动教学方法与教学观念的改进。

2课程建设方案

2.1使用中国MOOC平台，引入线上精品课程

“雷达气象学”的线上精品课程由南京信息工程大学黄兴友教授课程团队录制，该课程参考了国内外教学材料，精心安排和组织了讲课内容，既重视理论基础，也强调理论知识的应用，同时还结合当代双偏振天气雷达的相关内容，可供高校学生和气象业务和研究人员使用。该线上课程重点讲解了气象雷达的探测原理和数据应用，包括降水粒子对雷达电磁波的散射理论、导出雷达方程、解释雷达参数及其对雷达探测能力的影响、典型天气的雷达回波情况、大气衰减和折射理论及对雷达探测的影响、雷达定量估测降水原理和误差分析、多普勒探测理论、典型系统的径向速度回波解释、重要降水天气系统的雷达探测分析以及最新的双偏振探测和应用基础等内容。此外，雷达系统情况、扫描方式、部分产品算法等也有所介绍。本课程由南京信息工程大学大气物理学院黄兴友和魏鸣两位老师讲授，黄兴友讲授第1-6章、第8章及第10章；魏鸣老师讲授第7章（多普勒雷达探测）和第9章（雷暴等天气系统探测）。两位老师长期从事雷达气象学的教学和研究，授课内容准确、讲解清楚。

2.2线上线下平台优势互补

除引入线上精品课程外，通过依托中国大学MOOC线上教学平台，建设“雷达气象学”线上教学资源，主要包括教学视频、课件、预习测试题和课后测试题等，以使得在课余时间学生可自主学习，并对学生学习情况进行评价。在线上平台设置互动交流模块，学生可反应预习或课后的难点，老师和同学们共同参与讨论交流。通过线上预测测试和互动交流，可发现学生的疑难问题，在线下通过以学生为中心的教学方式，有针对性进行重点讲解，提升线下课堂教学效率，实现“线下”与”线上”的有机结合和优势互补。

2.3课堂设计

（1）课前进行线上视频导学。使用中国大学MOOC线上教学资源，对课堂内容进行预习，并设置线上预习测试题，通过分析线上预习测试结果，有针对性的在线下课堂中对课程预习中存在的难点问题进行讲解。（2）线下课堂多种方式教学。依据课程内容，将学生划分为若干课程小组，每个课程小组选取一个知识点，进行讨论讲解，实现翻转式教学；选取典型天气雷达回波图像，使用中央气象台提供的可实时获取的雷达图像（网址：http：//www.nmc.cn/publish/ radar/chinaall.html），进行案例式教学，加深对课本理论知识的理解和掌握，提升教学质量；在课程中穿插讲述中国气象雷达飞速发展的光辉历程，以坚定投身气象现代化建设的信念，实现思政元素的融合。（3）课后线上测试评价。在中国大学MOOC教学平台，设置课后线上完成单元测试及作业，单元测试实行由老师评阅，作业题由学生互评，并设置讨论题，加深教学内容的理解（图1）。

3课程建设成效

“雷达气象学”通过线上线下混合式教学，丰富了教学内容，教学手段和方式更加多样；依托中国大学MOOC，初步建立了线上教学资源，增设学习讨论和互动交流模块，提升了线下教学的针对性，并改革了学生评价方式。

通过线上精品课程，丰富了教学资源。通过使用南京信息工程大学黄兴友教授课程团队录制的“雷达气象学”的线上精品课程，丰富了教学内容，使得在有限的学时内，学生可以通过线上学习获取更多的教学信息和资源，拓展了知识范围；并充分利用线上“雷达气象学”教学资源，学习吸收各高校的教学成果并应用到教学中，使学生了解到最新的研究进展和动态。通过对学生课程参与度和课程成绩分析，结合学生、同行和专家评价意见，该课程运行情况优异。学生线上学习视频55个，参与学习总时长达到32759.8小时，极大的丰富了教学资源。

线上线下教学优势互补，提高教学效果。网络教学突破了课上课下、时间和空间的屏障，将其与课堂教学相融合，实现了“线下”与”线上”教学优势互补和有机结合，提升了学生和老师交流的便捷性。通过使用线上教学资源，构建引导式教学（线上视频导学和预习测试），将教师角色由知识传授者转变为学习的引导者，提高学生的自学意识。通过依托学习通网络教学平台，增设学習评价和互动交流模块，线上收集整理学生兴趣点和疑难问题，实时反馈给教师，提升线下教学的针对性，提高教学效果；课程运行期间，发布课堂活动29次，课堂活动参与人数达到716人次；发布课堂测试、作业和讨论130余题，线上考核参与人次为931人次，提升了学生参与度和教学效果。

推动了教学方法改革和教学观念的改进。线上精品课程和网络教学平台在“雷达气象学”课程的引入，改变了基于线下理论灌输的教学方式，为适应新的教学模式，教学方法和手段也将发生改变。在教学方法中，根据线上精品课程和网络教学平台的需求，引入翻转课堂、启发式、讨论式、研究式等多种形式，在老师的引导下，让学生由被动的接受知识转变为主动的积极探索，建立以学生为主体的教学设计，推动教学方法与教学观念的改进。通过对典型天气过程分析的教学，提升对雷达图像的识别认识，提高学生实践能力，增加学生学习兴趣。课后通过测试作业，巩固教学效果。通过融入思政元素，讲述气象雷达发展的光辉历程，及气象专业人才在雷达气象发展中的突出贡献，紧贴课程教学融入课程思政元素，坚定同学们投身气象现代化建设的信念，坚定专业自信心，提升学习动力和积极性。

4课程建设展望

“雷达气象学”线上线下混合式教学建设取得较大的进步，但发现在未来“雷达气象学”“金课”的建设中，还有需要进一步提升的地方。

引入实践教学，提高教学效果。雷达设备昂贵，选址建设难度大，一般学校不具备现场教学的雷达设备资源，导致“雷达气象学”的教学多以理论教学为主，实践教学缺乏。通过虚拟仿真技术，与广东省湛江市气象局雷达站开展合作教学，并录制现场实操演练，直观展示雷达设备、操作应用和数据分析，实践教学与理论教学结合，提升教学效果。[6-7]

雷达数据应用示范，增加学术科研兴趣。雷达图像识别分析是雷达气象学理论教学的重点和难点，在掌握雷达图像识别分析的基础上，通过对典型天气过程的雷达数据进行处理，绘制雷达反射率和速度图像，结合天气学原理等课程，开展典型个例的分析，深入理解雷达数据的采集应用，提升对雷达图像的识别认识，提高动手能力，增加学术科研兴趣。

专家前沿讲座，提升教学质量。针对雷达探测手段发展迅速，理论更新快的特点，每年通过邀请专家讲授雷达气象学前沿知识，将最新的“雷达气象学”研究成果应用到教学中，解决课本教材知识更新慢的问题，并积累“雷达气象学”教学资源，提高学生的学习兴趣，使学生了解到最新的研究进展，提升教学质量。

5结语

线上线下混合式“金课”作为教育部重点建设的五大“金课”之一，在提升大学教育教学和人才培养质量方面发挥着不可替代的作用。“雷达气象学”课程通过采用线上线下混合式教学，引入线上精品课程，依托线上教学平台，丰富了教学内容，拓展了知识范围。在教学过程中，线上构建引导式教学，提高学生的自主学习意识，线下用翻转课堂、案例式、启发式和讨论式等多种教学方法，以学生为中心，提升学习动力，实现线上和线下教学方式的优势互补，并依据课程内容融入思政元素，坚定同学们投身气象现代化建设的信念，提升学习动力和积极性，推动了教学方法与教学观念的改革。在未来“雷达气象学”“金课”的建设中，需要进一步融入实践教学、科研教学和专家前沿讲座，综合提升教学质量和教学效果。

*通讯作者：徐峰

基金项目：广东海洋大学2020年度校级本科生教学质量与教学改革工程项目（580420031）；广东海洋大学2019年度教学质量工程项目：大气科学教学团队（570219040）

参考文献

[1]吴岩.建设中国“金课”[J].中国大学教育，2018（12）：6.

[2]陆国栋.治理“水課”打造“金课”[J].中国大学教学，2018（9）：23-25.

[3]张培昌，杜秉玉，戴铁丕.雷达气象学[M].北京：气象出版社，2001.

[4]张文煜，潘峰，袁铁，等.“雷达气象学”课程建设初探[J].高等理科教育，2009（1）：123-125.

[5]郭栋，建军，邵旻.中美大学教学差异的影响及其对教学改革的启示[J].教育教学论坛，2017（5）：7-8.

[6]胡汉峰.基于虚拟仿真技术的“气象雷达原理”实践课程建设[J].教育教学论坛，2017，（37）：53-55.

[7]郭昕，于庆智，王耀虎.雷达管制课程实践教学方法研究[J].教育教学论坛，2017（05）：174-175.