高等林业院校气象学实践教学改革探索——以南京林业大学为例

杨艳蓉

（南京林业大学生物与环境学院，江苏 南京 210037）

高等林业院校气象学实践教学改革探索
——以南京林业大学为例

杨艳蓉

（南京林业大学生物与环境学院，江苏 南京 210037）

作为南京林业大学林学、生态学、水土保持与荒漠化防治等专业的学科基础课，《气象学》及《气象学与气候学》一直是本校相关专业的重要必修课之一，其中包含的实践教学以实验和实习的形式出现，对学生的实践创新与综合分析能力培养十分重要。随着学科发展和全球气候变化导致频发的气象灾害，本校对于气象实践内容亟待进行改革，以往的教学仅仅聚焦于基础气象观测与数据处理，未涉及到任何目前常用的气象观测与分析方法，导致很多学生并未真正明白自身专业与现代气象的关联，没有达到教学效果。建议在今后的教学中增加气象遥感数据分析、简单气象数值模型操作，同时根据不同专业、针对性地选择实践个例等，更好地培养学生实践创新能力和科研兴趣。

林业院校；气象学；教学改革；探索

1 气象学实践内容亟待改革的理由和思路

《气象学》、《气象学与气候学》分别是南京林业大学态学及环境科学专业、林学及水土保持与荒漠化防治专业的学科基础课，课程中均包含实践环节，以实验和实习的形式出现，其中实验课学时12～16不等，实习课历时1周。作为重要必修课程之一，实践教学需要结合现代气象发展动态更新教学内容，推行“创新教育”[1]，而非一成不变的“灌输式”教育，而实验与实习课的创新就需要结合气象学实际发展与授课专业特点，“灵活而有效”地进行授课，激发本科生学习兴趣和对科研的兴趣。从长期教学经验来看，本校的气象实践教学内容亟待进行改革，其必要性主要体现在三个方面。

第一，目前气象行业内用途十分广泛的遥感、探测手段未有涉及，实际上林学、生态学等方向的研究也需要用到大气遥感、探测数据。

当前的气象实践课程内容主要分为三个：基础气象观测（包括气温、湿度、风、气压等）、小气候综合观测和气象资料的处理，使用的分析方法是数据统计。通过这些内容，学生可以了解和掌握各种类型的测温、湿度查算、测风、测量辐射等方法，并初步通过统计软件如Excel等进行数据分析。还可以根据数十年气候变化资料，分析气候变化规律。

这些内容对于气象观测和资料应用是十分必要的，但也不能数十年一成不变。随着科技发展，遥感已经应用于气象研究的方方面面，在林学、生态学、环境科学领域也颇有涉及，这类文献很多，不一一列举。但我校对于大气遥感数据的应用实践一直是空白。教学改革应该适当加入静止卫星遥感森林火灾、极轨卫星观测水污染等内容，以给定个例的形式进行分析，为实践授课注入新的血液，使实践教学与学科发展接轨，提高本科生的创新分析能力和科研兴趣，增加信息量，扩展知识面。

第二，全国各气象台站已经普遍常规运行的气象数值模型在气象实践教学中未有提及。

气象实验和实习的目的是让学生学会气象观测方法并使用气象资料，但是目前在全国各气象台站中普遍运行数十年、在气象领域使用十分广泛的数值模型，比如MM5、WRF、RegCM等，却未有提及。随着林学、生态学、水土保持学、环境科学等非气象专业对于全球气候变化的关注度提高，气象数值模拟资料也越来越受到重视，不可忽视。为了让相关专业学生接触到这些内容，了解全球气候变化在生态学、林学等领域的作用，实践环节可以适当增加这些内容，指导学生使用如GrADS（Grid Analysis and Display System）等气象常用软件对模型数据进行简单的读取、分析。由此不仅可以扩展学生的知识面，更能促使学生了解气象数据获取途径的多样性，充分接触气象资料处理的各种手段。

第三，虽然同为非气象专业的气象实践教学，但

生态学、林学、水土保持与荒漠化防治、环境科学等专业并不相同，因此在教学中需要有针对性地根据专业进行调整，而非完全一致地“灌输”。

这些与气象学各有交集，但交叉点却不完全一致，不能一概而论，需要在基础实践操作的基础上有针对性地设计实践内容，这样学生可以更明确自身专业与气象学作为两个学科既相互独立又紧密关联的学科发展模式，激发学生科研创新能力和综合分析能力。

2 气象学实践教学内容改革具体设想

根据以上本校气象学实践教学的弊端，结合实践教学需要有的“三性”要求，即综合性、设计性和研究探索性[2]，拟定从以下三方面进行改革。

第一，在实验和实习环节增加气象卫星、天气雷达遥感数据初步分析内容，适当增加气象数值模拟资料初步处理和分析内容。

以气象常用资料为依据，增加静止卫星、极轨卫星、多普勒天气雷达的观测个例分析，指导学生从相关网站下载气象遥感资料，重点分析与生态学、林学等相关的台风、暴雨、强雷电等气象灾害过程。另外，增加数值模拟输出资料的应用处理内容，重点分析厄尔尼诺/拉尼娜事件、未来气候变化趋势等，基于气象常用绘图软件GrADS（该软件并不需要安装，可以在Win系统下运行），指导学生初步识别和分析未来各类气象资料。

第二，适当压缩常规气象观测实践教学长度，调整各实验项目占比。

不论是常规还是非常规观测，对于非气象专业学生来说，其目的都是学会气象资料的处理和应用。而气象资料分析需要体现出“动态变化”过程，比如日变化等，不是单一时刻观测所能替代的，这就需要对观测总时长有一定要求。基于以上改革原因的分析，建议把现在的“气象资料整理和使用”部分分散到各个实验内容中，对于不同的资料采用不同的整理分析方法，不再单独作为一项实验内容。把实验环节从12～16学时统一调整到16学时，其中基本气象要素观测与处理占4学时，小气候观测和资料处理占6学时，遥感和数值模拟个例资料处理和分析占6学时。实习环节1周保持不变，但每天除了常规观测之外，适度增加学生到正规气象站实习和观测的环节，充分认识遥感、模型在气象领域的使用。

第三，根据不同专业有针对性地设计实验内容。对于生态学专业，遥感资料主要使用静止卫星对于台风、暴雨的监测资料，对于“台风眼鸟群迁移”效应、暴雨的土壤生态效应、PM2.5在南京的分布等进行分析；对于林学专业，设置“防风林小气候”观测和数据分析、土地荒漠化数值模拟资料研究、城市森林对于PM2.5的作用分析等；对于环境科学专业，设置极轨卫星资料对于太湖蓝藻的监测分析、PM2.5在南京的季节变化等研究环节。适当增加学生对于著名气候事件如厄尔尼诺/拉尼娜的模拟气候资料分析，设置未来某地气候变化模拟资料分析处理环节。总之，在教会学生常规观测及资料处理的基础上，对于每个专业有针对性地设置实践环节。

第四，学生需要分组配合、自发推进地进行实践环节。

气象实践中的观测和数据处理都应该是有一定时长而非单一资料，这需要学生分组、分工、合作，建议每3～5人一组。在教学过程中，学生需要按照教师的安排，自发进行序列测定并分析。

3 结语

在全球气候变化的大背景下，频繁发生的气象灾害对林业发展、生态环境的破坏日益严重[3]。气象学本身的发展已经远远不再拘泥于常规气象资料的观测、收集、整理，大型计算、多源化观测资料、数值模拟等新型技术的应用已经逐步凸显并普及。作为与气象学、气候学紧密关联的林学、生态学等学科，其实践教学的目的是为了让本专业学生更好地掌握常用气象资料的观测、分析、应用，这就需要联系各学科发展和需要对这些专业的气象实践教学进行改革，多角度、多信息、多渠道地促进学生的学习积极性，激发其对于学科交叉的认识和实践创新能力，为培养创新型人才打下坚实的基础。

[1]韦成龙.适时调整办学定位，不断深化教育改革[J].中国高教研究，2003，19（9）：17-19.

[2]文祥凤.林科专业气象学实验教学改革的探索[J].广西大学学报：自然科学版，2006,31（增刊）：82-84.

[3]同小娟.高等林业院校“气象学”课程教学改革与实践[J].中国林业教育，2013,31（1）：63-65.

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