中国地质大学（武汉）《地理与气象学》课程教学改革

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　　摘要：从教学内容、教学方法以及教学与科研关系等方面对有中国地质大学（武汉）特色的《地理与气象学》本科生课程建设和教学改革进行探讨，并对《地理与气象学》课程的教学实践进行总结，提出了教学改革的一些經验、认识和思路，以期为搞好后续的《气候学》课程教学提供参考。
　　关键词：地理与气象学：气候学：教学改革：教学内容：教学方法：学研结合
　　中图分类号：G424 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）26-0081-03
　　2016年中国地质大学（武汉）环境学院大气系成立并开始招收大气方向的本科生，原来的环境科学与工程系大气物理与大气环境专业方向下的本科课程《地理与气象学》改为《气候学》。多年来大气科学方向的教学内容主要参考南京信息工程大学的课程体系和教材，为适应中国地质大学（武汉）的专业特色和建设地球科学类世界知名学校的发展目标，在大气系成立的背景下，需要重新认识大气科学在地球科学中的地位和作用，理顺大气科学与中国地质大学（武汉）地球科学类其他学科的相互关系并在教学实践中加以体现。因此，有必要对后续的本科生专业课程教学内容进行调整，针对专业课程体系修订原教学大纲，选择符合学校学科建设特点的课程教学内容和教学方法。本文作者根据近几年的《地理与气象学》课程教学经验，对该课程的课堂教学内容、教学方法、学研结合等方面谈几点认识，以期为搞好后续的《气候学》课程教学提供参考。
　　一、确立专业特色
　　根据中国地质大学（武汉）学科建设的外部环境、内部优势以及中国地质大学（武汉）大气科学系专业发展方向的定位[1]，大气科学与地球科学、环境科学的结合应是本专业发展的特色，而依托气候变化和大气环境这两个专业方向，加速专业的成熟与进步并对相关专业产生积极影响，是中国地质大学（武汉）大气科学专业方向的基本发展思路。在这一专业建设特色的要求下，中国地质大学（武汉）大气科学专业的发展，要融入学校的教学科研体系中，专业方向要与现有的优势专业和特色学科融合互补，要加强在暴雨和地质灾害、古气候变化、大气化学、物理海洋研究等领域的知识传授，并积极参与学校“全球变化研究中心”和“三峡地质灾害研究中心”工作。在课程设置和实验室建设上要面向应用，结合中国气象事业发展战略[2]和中国气象局近年的项目指南，重点在气候动力学、大气污染检测、长年代气候代用序列重建、水文气候以及区域暴雨与泥石流灾害预测预警研究等领域开展工作。
　　基于以上专业建设特点，大气科学专业的教学内容改革势在必行。教学内容改革应能直接反映教学目的和培养目标[3]，应根据学校的专业融合要求与业务单位的用人要求进行更新，力争满足国家对地球科学发展战略的需求。在教学内容中，一方面要体现现代大气科学基础理论（如短期气候预测、大气环流等）的教学，另一方面应要加强学生对地球系统科学知识体系的学习并有助于拓宽学生们的知识面。例如在教学计划中应开设地球系统科学、气候资源与环境、全球变化等特色课程，并进行重点建设，增加宽口径知识课程的深度与广度，增强毕业生在职场中的发展后劲和竞争力。
　　2016年秋季，中国地质大学（武汉）环境学院大气系开始招收大气专业方向的本科生，《地理与气象学》课程随之改为《气候学》，教学内容也发生调整，体现课程体系的主要教学内容包括：气候变化、气候系统及其外部强迫、气候系统各圈层间相互作用。《气候学》有自己的独立体系，现阶段对《气候学》的理解和掌握应建立在“气候系统科学”的基础上，因此教学中应以“气候系统科学”为线索，科学地组织《气候学》课程的教学内容，即以大气圈为主体的气候系统知识，但要注重突出气候系统的其他子系统，如生物圈、冰雪圈、岩石圈、水圈与大气圈的相互作用和联系，并以此为主线来介绍气候学知识。此外，教学内容的改革要结合本校的课程体系特点和学科优势来组织教学，如地学专业的全球变化研究，环境学院清洁生产研究所的温室气体减排研究和水文地质研究，大气系的大气环境化学研究等，都有较好的科研基础，其中古气候研究、水文气候学和大气化学/大气成份研究是可以结合的本校特色和优势学科方向，可以有针对性的将这些方面的科学研究成果介绍与理论知识讲解相结合，融入到《气候学》的教学内容中。例如在讲解东亚气候变化章节时，可对本校老师利用石笋重建近万年气候变化代用序列的研究成果和方法加以介绍；针对全球变暖和温室气体减排研究介绍，在理论知识讲解上强调大气的结构和各成份的辐射特性以及人类活动对大气成份的影响，使学生对气候变化及其机理有较为全面的认识，为将来开展相关研究工作做好基础知识储备。
　　我校《气候学》课程教学是以经典的气象学著作《现代气候学》（缪启龙，气象出版社，2010年第一版）为蓝本，我们的教学内容对全球变化和气候系统各圈层间相互作用强调不够，对结合本校专业设置和发展优势等特色教学内容上补充不够，对近年国内外最新研究方法和成果介绍上也不充分，因此编写有本校专业培养特色的讲义，也是下一步专业建设中必须要做的重要工作。
　　二、完善教学方法
　　教学方法的改革是加强课程建设，提高教学质量的重要途径，要将科学方法贯穿于整个教学活动中，遵循系统性、应用性、动态性和启发性原则[4]。首先要使学生了解《气候学》课程在专业课程体系中的基础地位和作用及其与地球科学其他学科的相互关系，而教师也要清楚哪些内容应在课堂上详细讲解，哪些内容可以让学生课后自学，这样可以在有限的教学时间里最大程度地丰富教学内容，同时锻炼学生的自学能力。
　　采用灵活多样的教学手段和方法。为学生独立思考、主动探索提供更多的机会和更宽松的环境，因此教学中可以采用课堂讨论、专题辩论等方法调动学生学习积极性。例如，就气候系统中存在的正负反馈问题布置课堂专题讨论，学生要去图书馆查阅相关文献，还要写成讲稿、完成专题写作、提交专题报告。在进行相关文献检索与分析的过程中，学生认真主动地进入课程学习，不仅锻炼了学生的信息检索处理和综述能力，还能获得最新的知识点，调动学生学习积极性。 　　注重教学艺术。我们在教学艺术上也尝试一些改革，包括：（1）学生上台讲课，教学中就某些重要章节布置学生上讲台讲课，这样做可以提高学生对重要知识点的理解和掌握的程度，增加学生课堂学习的压力和责任感；（2）相互批改作业，教师布置作业给学生，然后让学生相互批改，最后由任课老师对作业情况进行点评，这样可以让学生们相互学习相互提高；（3）增强动手能力，在课堂教学中，要就某个知识点，让学生亲自计算分析，让学生对气象知识有切身的感受。比如讲到季风，可以让学生计算季风指数，然后分析强弱季风年风场、气温和降水的差异，更深刻了解季风的本质；（4）课外参观学习，带本科生和研究生参观武汉市气象局观象台，了解气象探测的仪器设备情况。参观武汉中心气象台，了解天气预报制作的过程。参观河海科技有限公司，了解私人气象公司发展进步情况。参观湖北省气象服务中心，了解气象服务工作的流程和方法，对湖北省气象科学的应用发展情况有直观的感受。参观武汉暴雨研究所，对华中区域暴雨天气研究水平有直观了解，提高学生学习兴趣与自豪感。
　　突出学生的主导作用。现阶段的高等学校教学活动，过于强调课堂里“填鸭式”的学习过程，要改变这个状况就必须加强和鼓励学生的科研活动，在时间、经费和考核上切实向科研实践倾斜，事实证明这样能有效地改善当前大学生动手能力差、创新思维不足的问题。例如，针对秋冬季下水道臭气与天气变化（天气系统过境）的关系，安排学生观测地温与气温变化的联系，提高学生对自然现象的观测能力和探究精神，并撰写研究小报告；针对当前全球变暖导致的区域气候异常和中国养殖业清洁生产计划（温室气体减排）等热点问题，我们安排学生深入气象局和养殖场直接参与科学研究工作，从试验方案设计、咨询仪器购买、到去养殖场观测，后期的数据处理和读书报告撰写，都以同学们为主体全程参与，增强了学生的动手能力和学习兴趣，教学和科研效果都有较大的提高。
　　重视学研结合。教学与科研的结合包含两个层面，即以教师为主体的科研活动以及这些科研活动与教学的结合。学研结合是完善教学方法、提高教学质量的另一个重要方面，我们的教学实践表明，学生参与科研活动对教学效果的提升作用影响大。教师应该及时掌握学科的最新发展动态，更新相关教学内容，把国内外最新的理论与技术成果有选择地纳入课程，在遵循大纲体系，课程结构的前提下，保持课程内容的鲜活[5]。为了完成好学研结合，教师在教学工作中需要不断用新的实际科研工作经历来补充和完善自己的知识结构。教师的科研能力提高了，才能更有效地提升教学质量，教师的传授知识能力增强了，才能更有效地提高学生们的学习兴趣，因为教师的能力和水平主要体现在科研能力和传授知识方面。例如，在讲授大气成分和臭氧浓度分布规律时，可以结合本校教师科研成果，对利用石笋分析建立长年代臭氧时间序列的研究工作进行介绍，并利用实测资料分析北半球中纬度和高纬度臭氧浓度分布的关系，引导学生就北极涛动对臭氧浓度分布的作用开展讨论，提高对学生相关教学内容的理解。再例如在讲授东亚冬季风时空变化特征时，利用本校的国家科技支撑计划课题研究成果，介绍中国南方冰雪灾害天气期间的冬季风异常与以往定义冬季风异常的差异，并就南方冰雪灾害天气期间的冬季风异常的研究方法、冬季风异常的特点和成因等方面作及时介绍。教师如果没有从事相关研究，讲授时不可能做到既深入又生动，因此，在教学中教师要注意拓宽学生的思维能力，培养和激发学生学习兴趣和学习热情，同时教师要善于调节课堂气氛，形成和悦轻松、师生互动的氛围，使教与学的效果都能得到提升。
　　三、探索课改重点
　　为了适应中国气象业务现代化发展的需要和中国地质大学（武汉）建设世界一流地学专业的需要，在课程教学实践中我们开展了一系列改革，我们认为本科生课改的要点是实践教学，因此我们积极探索、稳步推进实践教学的内涵建设，主要开展了以下改革试验：
　　1.加强与已有的优势学科融合互补，拓宽课堂教学内容。2016年以前，《地理与气象学》专业课教学内容除增加了地理知识介绍外，其他的与传统气候学教学内容相当，内容较陈旧，反映当今气候学研究的最新成果不够，也没有以气候系统各圈层相互作用为主线揭示气候变化规律。从2016年开始，在保留气候学经典内容的基础上，逐步增加了气候系统及其外部强迫、气候系统各圈层间相互作用等章节的介绍，同时还结合我校地学院和环境学院相关领域的科研成果和气象部门对大气专业人才需求现状，有针对性地介绍大气污染来源与成因分析，大气成分与气候变化，暴雨与地质灾害，古气候研究等。
　　2.加强实践教学环节。科研小报告，读书报告和毕业设计指导是本科生教学全过程的总结性实践教学环节，是学生创新能力培养的重要方面，我们在实践教学体系中将它们放在十分重要的位置上。本科生在二年级阶段就被分配给各个教师，学生需要参加导师的研究生组会，了解研究内容和研究方向，适当参与研究工作，撰写报告。教师对他们的兴趣方向要有所规划，学生将先前的读书报告和毕业设计的选题结合起来，为毕业设计工作打下了坚实的基础。
　　3.组织开放性学习活动。大气系还组织了一些开放学习活动，与武汉中心气象台、武汉市气象局观象台、湖北省气象服务中心、武汉暴雨研究所以及私人气象公司如河海科技发展有限公司、武汉华信联创技术工程有限公司等单位建立了长期合作关系，为学生提供实习场所、部分观测设备和资料等，学生们还积极参与地方气象部门的基础性业务工作和应用性课题研究。实践表明，这样做能使实习单位满意，学生也增长了见识提高了能力，取得了双赢的效果。通过以上活动使学生从知识的被动接受者转变为教学科研活动的主体，教师由传统的知识讲授者逐步转变为教学科研活动的组织者和引导者[6]。
　　四、结语
　　教学改革包括教学内容和教学方法的改革，其目的是为了提高教与学的质量。中国地质大学（武汉）《气候学》教学内容要融入学校的教学科研体系中，专业方向要与现有的优势专业和特色学科融合互补，一方面要体现现代大气科学基础理论的教学，另一方面应能加强学生对地球系统科学知识的学习，从而拓宽学生们的知识面。教学内容能让学生了解气候系统各圈层的相互作用及其对区域气候变化的影响，让学生从气候系统的角度来认识区域与全球气候变化，从而认识这门专业基础课在地球系统科学中的地位和作用。
　　课改的要点是要加强实践教学环节，重视学研结合。专业课程教学应更多地和相关科学研究活动紧密结合，学生通过科研活动不断提高学习兴趣和创新能力，这是目前我校大气科学系本科生教学的薄弱环节也是下一阶段课改的重點所在。
　　参考文献：
　　[1]中国地质大学（武汉）新建大气科学本科专业论证报告[R].2015年10月.
　　[2]秦大河，孙鸿烈，孙枢，等.2005-2020年中国气象事业发展战略[J].地球科学进展，2005，20（3）：268-274.
　　[3]阎立钦.创新教育——面向21世纪我国教育改革与发展的抉择[M].北京：教育科学出版社，1999.
　　[4]张英彦.更新知识观念改革高校教学[J].中国高教研究，2006，（2）：70271.
　　[5]许晓毅，吉方英，罗固源.高素质本科人才的培养与成长问题探讨[J].高等建筑教育，2004，13（2）：11213.
　　[6]汪志勇，胡祥余，张祖德.高校教学与科研关系之讨论[J].教育与现代化，2002，（2）：12214.
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