姜海梅，王成剛

摘要：本文重點介紹了大氣科學(xué)專業(yè)主干課程《邊界層氣象學(xué)》課程教學(xué)改革的必要性，并在教學(xué)實踐基礎(chǔ)上進行總結(jié)，就該課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式提出相應(yīng)的教學(xué)改革措施以提高課程教學(xué)質(zhì)量，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：邊界層氣象學(xué)；教學(xué)改革；實踐探討

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）15-0036-02

邊界層氣象學(xué)是研究距離地面1～2公里，直接與下墊面發(fā)生相互作用的大氣層結(jié)內(nèi)各種物理過程的一門學(xué)科。它的發(fā)展與天氣、氣候以及大氣環(huán)境研究關(guān)系非常密切，是大氣科學(xué)的一個重要分支。近些年來邊界層氣象學(xué)研究也由此迎來了前所未有的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)，其內(nèi)涵和外延已經(jīng)發(fā)生了很大變化。應(yīng)對變化我們必須相應(yīng)地調(diào)整改革邊界層氣象學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式，才能切實提高邊界層氣象學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出適應(yīng)時代發(fā)展的優(yōu)秀人才。邊界層氣象學(xué)是大氣物理學(xué)與大氣環(huán)境、氣象學(xué)、大氣環(huán)境、應(yīng)用氣象等專業(yè)均開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程以基本統(tǒng)計方法、大氣物理學(xué)、動力氣象和流體力學(xué)為先導(dǎo)，重點介紹邊界層氣象學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法，突顯出該門課程理論性強、實際應(yīng)用廣的特點。課程主要涵蓋邊界層氣象學(xué)導(dǎo)論、大氣湍流基礎(chǔ)、湍流控制方程組和湍流能量方程、近地層相似理論，以及中性邊界層、對流邊界層、穩(wěn)定邊界層、大氣擴散基礎(chǔ)、大氣邊界層探測基礎(chǔ)等內(nèi)容。課程教學(xué)在強化邊界層湍流基礎(chǔ)、近地層相似理論兩大核心內(nèi)容的前提下，適當(dāng)刪減已過時和應(yīng)用較少的內(nèi)容，在學(xué)生可接受程度上增加應(yīng)用性和前沿性較強的內(nèi)容拓展學(xué)科的外延，在課程教學(xué)中引入介紹學(xué)科發(fā)展的熱點難點問題和未來發(fā)展方向。

綜上所述，隨著《邊界層氣象學(xué)》學(xué)科的發(fā)展和延伸，我們必須對該課程現(xiàn)有教學(xué)方式和內(nèi)容進行改革。筆者是南京信息工程大學(xué)《邊界層氣象學(xué)》課程的授課教師，通過對該課程近3年的教學(xué)摸索，結(jié)合講授《邊界層氣象學(xué)》課程的教學(xué)實踐，認(rèn)為該課程的教學(xué)改革主要應(yīng)從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式幾個方面入手進行改革創(chuàng)新，以提高該課程的教學(xué)質(zhì)量。

一、教學(xué)內(nèi)容的安排

1.教材選擇。教材選用與教學(xué)目的直接相關(guān)聯(lián)，必須根據(jù)學(xué)生專業(yè)方向和知識基礎(chǔ)選擇合適的教材，如此才能保證教學(xué)計劃的順利實施和教學(xué)任務(wù)的圓滿完成。目前，邊界層氣象學(xué)課程的教材主要有：Stull編著（楊長新譯）的《邊界層氣象學(xué)導(dǎo)論》（1991年，氣象出版社出版），Garratt編著的《The atmospheric boundary layer》（1992年，劍橋出版社出版），趙鳴編著的《大氣邊界層動力學(xué)》（2006年，高等教育出版社出版）。其中《邊界層氣象學(xué)導(dǎo)論》是國內(nèi)高校邊界層氣象學(xué)課程廣泛使用的教材，我們也選用了該教材作為邊界層氣象學(xué)課程的主要參考書目。同時隨著大氣科學(xué)的發(fā)展，新理論和新成果不斷涌現(xiàn)出來，許多概念、知識都有了很大的發(fā)展，沿用上世紀(jì)90年代初編寫的教材已不能跟上該學(xué)科當(dāng)前發(fā)展形勢。此外，南京信息工程大學(xué)安排邊界層氣象學(xué)課程的學(xué)時數(shù)偏少（32學(xué)時）。

筆者在主要參考《邊界層氣象學(xué)導(dǎo)論》內(nèi)容的基礎(chǔ)上，適當(dāng)參考《大氣物理學(xué)》課本中大氣湍流和大氣邊界層部分的知識結(jié)構(gòu)安排課程內(nèi)容，適當(dāng)拓展大氣擴散等與大氣環(huán)境專業(yè)學(xué)生科研和業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)比較密切的熱門內(nèi)容。在教學(xué)過程中，筆者結(jié)合實際情況適當(dāng)穿插介紹有關(guān)大氣污染擴散等知識，發(fā)現(xiàn)該部分內(nèi)容既能豐富教學(xué)內(nèi)容，也能擴寬學(xué)生的知識視野。其他基本教材作為學(xué)生課余學(xué)習(xí)時的輔助參考書，幫助學(xué)生完善知識結(jié)構(gòu)，深化對邊界層氣象學(xué)的理解。

2.精選教學(xué)內(nèi)容。以大氣科學(xué)研究和業(yè)務(wù)應(yīng)用為目標(biāo)，以邊界層氣象學(xué)教學(xué)目的和課程內(nèi)在體系為依據(jù)，精選教學(xué)內(nèi)容，突出重點、分散難點，擴大涵蓋面。對于基本概念、理論、方法要加以充分講解，把教學(xué)內(nèi)容分為基本內(nèi)容、選講內(nèi)容和自學(xué)內(nèi)容。基本內(nèi)容包含邊界層氣象學(xué)學(xué)科方向所涉及到的基本理論與基本方法，選講內(nèi)容和自學(xué)內(nèi)容根據(jù)專業(yè)應(yīng)用特點、學(xué)生接受能力和下一步學(xué)習(xí)需要來加以確定。同時注意在講解中突出重點難點，對大氣湍流基礎(chǔ)、湍流運動控制方程組和近地層相似理論等重點內(nèi)容要講深講透，難點內(nèi)容主要從提出問題、分析問題以及解決問題三方面入手，讓學(xué)生了解過程，理清思路，做到重點突出、難點分散、疑點講透。

二、教學(xué)方法的優(yōu)化改革

1.創(chuàng)新課堂教學(xué)方式和方法。教無定法。形式和手段的多樣化是課堂組織的一種創(chuàng)新。以培養(yǎng)學(xué)生思維能力和動手能力為目的，在教學(xué)內(nèi)容與實踐基本相符的情況下，調(diào)整課堂的教學(xué)方式方法有助于高質(zhì)量完成教學(xué)任務(wù)并取得良好的教學(xué)效果。

過去課堂教學(xué)基本上是一言堂，師生互動性不強。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與創(chuàng)造性，改變一統(tǒng)式的教學(xué)方式，筆者將教學(xué)內(nèi)容分為老師主講課、課堂練習(xí)、學(xué)生自學(xué)討論等部分。針對本課程屬于專業(yè)基礎(chǔ)課程，課程理論部分較難以及物理公式較多的特點，在示講方式上采取以板書為主、PPT投影為輔的方式；在自學(xué)課與討論課環(huán)節(jié)，內(nèi)容要有針對性，在教學(xué)過程中積極組織、激發(fā)、誘導(dǎo)和促進學(xué)生勤于思考、善于思考。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師起到引導(dǎo)、解疑、歸納的作用。這樣既可以在較短的時間內(nèi)消化大量的教學(xué)內(nèi)容，又可以調(diào)動激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，達到事半功倍的效果；充分利用現(xiàn)代教學(xué)手段，進一步改進教學(xué)方法，提高教學(xué)效率，授課過程中對復(fù)雜公式的推導(dǎo)采取板書和ppt演示相結(jié)合的方式，圖、表等內(nèi)容采用多媒體進行教學(xué)，真正達到省時、清晰、易懂的效果。

2.分層次教學(xué)提高學(xué)習(xí)效率，加強學(xué)生動手能力，達到理論與實踐的有機結(jié)合。根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗，對這種理論性、應(yīng)用性強的課程，要使學(xué)生掌握知識、運用知識的能力得到培養(yǎng)和提高，可應(yīng)用四個層次漸進教學(xué)。（1）夯實基礎(chǔ)，把基礎(chǔ)理論講透、講扎實，使學(xué)生基本概念清晰、基本理論明晰。（2）強化課堂練習(xí)，對于一些理論性應(yīng)用性較強的計算問題必須要學(xué)生熟練掌握，一方面可以幫助學(xué)生加深對理論的理解，實現(xiàn)第一層次的漸進；另一方面可以通過學(xué)生自主編寫計算程序，提高解決實際問題的能力。（3）加強實踐教學(xué)，在實踐中不斷深化理論。邊界層氣象學(xué)課程是一門理論和實踐并重的課程，課程中許多理論知識需要通過實踐去理解，課程設(shè)計和參觀實習(xí)可以達到理論結(jié)合實踐的教學(xué)目的。筆者充分發(fā)揮南京信息工程大學(xué)大氣探測基地的實驗條件，在實踐教學(xué)中安排系留氣艇探空實驗。通過觀測實驗，使得學(xué)生對邊界層的垂直結(jié)構(gòu)特征及其日變化規(guī)律有了更為深刻的理解。

三、考核方式的優(yōu)化

本門課程以往的考核方法，一般是將期末考試成績作為學(xué)生課程總評成績。這種考核方式也容易縱容學(xué)生“平時不燒香，臨時抱佛腳”的考前突擊現(xiàn)象。由此可見，這種傳統(tǒng)的考試方式不能真實地反映出邊界層氣象學(xué)課程的實際教學(xué)情況。筆者意識到這種考核方法的缺點，并就此對課程考核方式進行一定的改良。筆者采用平時成績占40%、期末測評占60%的方式，科學(xué)合理地給出學(xué)生的課程總評成績。平時成績主要包括學(xué)生作業(yè)完成情況、課堂教與學(xué)互動表現(xiàn)和實習(xí)完成情況。教學(xué)過程中針對重點難點章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，合理安排課后作業(yè)，鼓勵學(xué)生獨立思考認(rèn)真完成，并及時批閱。課堂教學(xué)互動情況主要考評平時教學(xué)過程中學(xué)生參與問題討論、回答提問以及聽課情況，并在教學(xué)過程中及時記錄。實習(xí)完成情況主要考評學(xué)生獨立思考解決問題的態(tài)度和能力，并對抄襲他人實習(xí)作業(yè)等現(xiàn)象予以嚴(yán)厲處分。對于在整個教學(xué)過程中以上表現(xiàn)均較為突出的學(xué)生，應(yīng)盡量提高其平時成績以鼓勵隨堂學(xué)習(xí)的積極性。

四、總結(jié)

大氣科學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科的教學(xué)與實踐還存在有待探討改進的空間，《邊界層氣象學(xué)》課程的教學(xué)工作更是如此。因此，積極進行大氣科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)與實踐的改革研究，不僅對本校大氣科學(xué)專業(yè)的教學(xué)具有指導(dǎo)意義，對于全國大氣科學(xué)專業(yè)及其相關(guān)專業(yè)也會起到一定的推動作用。

《邊界層氣象學(xué)》課程經(jīng)過上述一系列的教學(xué)實踐，通過對教學(xué)模式進行改良，使得學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的主動性明顯增長，對課程知識的掌握程度也有顯著提高，并且有效地鍛煉了學(xué)生的實踐動手能力，基本上取得了預(yù)期的教學(xué)目的和效果。

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基金項目：江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目（PAPD），江蘇省高校自然科學(xué)研究面上項目（11KJB170005）。

作者簡介：姜海梅（1982-），女，江蘇省海安人，博士，講師，研究方向：大氣邊界層物理與大氣湍流、地氣系統(tǒng)通量交換。