李忠賢 李碧蘭 鄧偉濤 彭麗霞

(南京信息工程大學 大氣科學學院，江蘇 南京 210044)

0 引言

短期氣候變化及預測是當前氣候研究領域的前沿課題，我校建校初期就在天氣動力學專業(yè)開設了中長期預報課程，已故的章基嘉院士為主，編寫出版了相應的教材。該課程一直是我校大氣科學專業(yè)的主干必修課之一，為形成我校大氣科學專業(yè)的特色作出了重要貢獻[1]。自2005年開始，課程名稱變更為短期氣候預測。由于短期氣候預測為目前氣象臺站預報業(yè)務的主要內容之一，短期氣候預測相關課程教學質量的高低將直接影響到學校特色專業(yè)人才的培養(yǎng)質量[2]。為培養(yǎng)符合現(xiàn)代氣象業(yè)務需求的應用型和創(chuàng)新型人才，針對短期氣候預測課程的特點，我們在教材和教學團隊方面進行不斷的建設，在教學內容、教學方法和教學手段方面進行不斷的改革與實踐。

1 教材建設

長期以來，教材多使用章基嘉主編的《中長期天氣預報基礎》[3～4]。20世紀70年代后期以來，氣候變化及其預測引起了世界各國政府和科學家的高度重視，取得了突破性的研究成果，但是缺乏能夠反映新成果的教材。為此，2005年孫照渤教授組織課程教學人員編寫了《短期氣候變化及其預測》講義。在南京信息工程大學大氣科學專業(yè)本科生及中國氣象局培訓班多年課程教學實踐的基礎上，2010年孫照渤教授主編了普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材《短期氣候預測基礎》，該教材吸收了短期氣候變化及其預測的最新理論研究成果和實踐經驗，構建現(xiàn)代短期氣候預測的理論框架[4]?！抖唐跉夂蝾A測基礎》教材作為我校和部分兄弟高校大氣科學專業(yè)及相關學科本科生的專業(yè)課程教材，得到了廣大師生的好評。本教材作為氣候預測的基礎教材，也是廣大研究生和科研工作者的重要參考書，在我國氣象領域產生了較大的影響。2011年，該教材被評為普通高等教育精品教材和江蘇省高等學校精品教材。

2 教學團隊建設

經過多年的發(fā)展，目前短期氣候預測課程教學團隊形成了一支老中青相結合、富于創(chuàng)新精神的教學隊伍。團隊共有教學人員12名，其中教授3名、研究員1名、副教授3名、副研究員1名、講師4名。團隊教學人員中50歲以下的教師有11名，占總人數(shù)的91.7%，他們全部具有博士學位。團隊主要教學人員長期從事短期氣候預測領域的教學、科研和業(yè)務工作，均有在英國和美國從事短期氣候預測領域的學習和海外留學經歷，對國外的短期氣候預測領域的相關研究有十分深入的了解。教學團隊積極開展一系列教學改革和教學研究工作。團隊帶頭人孫照渤教授承擔了國家教育部“21世紀初大氣科學類專業(yè)應用型人才培養(yǎng)的研究與實踐”等多項教改項目。孫照渤教授1991年被國家教委授予“全國優(yōu)秀教師”稱號。此外，團隊積極參加教學研討會，如第二、三、四屆大學地球科學課程報告論壇。已發(fā)表課程相關教學研究與改革論文8篇。2010年，“氣候模擬與預測”創(chuàng)新團隊被評為江蘇省高校“青藍工程”科技創(chuàng)新團隊。目前團隊教師主持國家級項目8項、省部級項目3項、市廳級項目5項。自1998年以來，團隊每年參加中國氣象局國家氣候中心組織的全國汛期降水預測會商工作，預測結果得到了大家的認可。

3 教學內容改革

在教學內容方面，我們以國際前沿最新成果取代過時的內容，著重講述短期氣候變化及其預測的性質和數(shù)學物理基礎，氣候系統(tǒng)各個圈層的變化特征及其與短期氣候變化和預測的關系，介紹大氣環(huán)流的基本狀況、表征大氣環(huán)流的方法、大氣遙相關、大氣低頻變化及其應用；海洋和陸面過程在短期氣候預測中的應用；介紹短期氣候預測方法，包括動力預測方法、統(tǒng)計預測方法和評分方法，還介紹了中國東部夏季降水的成因及其預測。實踐環(huán)節(jié)是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要步驟，在實踐教學中，更加體現(xiàn)學生學習的自主性、綜合性、研究性和創(chuàng)新性[1]。課程教學內容改革中，我們減少了理論講課學時，增加了16學時的實踐課時。從短期氣候研究的基本問題開始，對大氣環(huán)流的分型和表征、短期氣候變化的海洋和陸面等物理因子的分析、物理統(tǒng)計預報方法和數(shù)值預測方法等設計相應的實習內容。

4 教學方法改革

在課程教學中，我們注重采用啟發(fā)式和案例式的教學方式，如：講授“大氣環(huán)流因子在短期氣候預測中的應用”內容時，首先通過課程講解奇異值分解方法的原理，再讓學生通過上機實習，運用奇異值分解方法對1952-2001年我國東部夏季降水和前期冬季500 hPa高度場進行分析，輸出奇異值分解的主要表征參數(shù)和主要奇異值，并對降水與環(huán)流場匹配關系的物理意義進行分析。這樣，使學生不僅能夠地理解奇異值分解方法，而且對于短期氣候預測的物理基礎有深刻的認識，學會選擇短期氣候預測的前期大氣環(huán)流因子，并依此來制作短期氣候預測，達到“舉一反三”的目的，提高學習效果。此外，在短期氣候預測課程教學中，將團隊的科學研究和業(yè)務工作應用于教學，重視新理論、新進展、新知識的講授。如，講授“海氣相互作用與短期氣候預測”內容時，把團隊近年來有關“黑潮區(qū)域海溫與東亞季風相互作用”方面的科研成果引入到課程教學中，增強學生對科研的興趣。又如，講授“中國東部夏季降水預測”內容時，向學生介紹參加全國汛期降水預測會商的預測方法和結果，使得課程教學更貼近業(yè)務實際，提高了學生的學習興趣，使學生盡早掌握實際業(yè)務技能。

5 教學手段改革

目前除傳統(tǒng)課堂講授方法外，還綜合運用多媒體課件講授以及實驗實習等方法。例如介紹“中國東部夏季降水預測”內容過程中，結合多媒體課件講授中國東部夏季降水三類雨型的分布特征及影響因子，使學生能夠對相關內容有直觀形象的認識，并通過上機實習加深學生對降水預測方法的學習和運用，將理論學習和實踐操作有機結合起來，提高了學生的學習興趣，增強了學生的解決實際問題的能力，取得了很好的教學效果。上機實習過程中，輔導教師現(xiàn)場講解基本方法思路和步驟，并以實例指導學生對關鍵部分進行編程計算，使學生逐步掌握建立短期氣候預測方法的基本技能。

參考文獻：

[1]孫照渤，陳海山，李忠賢，譚桂容.“短期氣候預測基礎”課程教學改革的體會[A]∥大學地球科學課程報告論壇文集[C].北京：高等教育出版社，2008：289～290.

[2]譚桂容，孫照渤.加強“短期氣候預測基礎”實踐教學的思考[A]∥大學地球科學課程報告論壇文集[C].北京：高等教育出版社，2010：408～410.

[3]章基嘉，葛玲.中長期天氣預報基礎[M].北京：氣象出版社，1983.

[4]章基嘉，葛玲，孫照渤.中長期天氣預報基礎(修訂版)[M].北京：氣象出版社，1994.

[5]孫照渤，陳海山，譚桂容，等.短期氣候預測基礎[M].北京：氣象出版社，2010.