《海洋气象学》课程教学实践探索

王磊 彭旭钢 陈柏洋

摘  要：《海洋气象学》是为海洋科学专业本科生开设的一门专业选修课程，课程的教学任务主要是让学生掌握海洋气象学的基础知识和基本理论。文章从作者近年来的教学实践出发，阐述了有关《海洋气象学》课程的教学实践经验，总结了在课程的内容设计和安排、教学形式的组织、学生学习质量和学习兴趣的提升等方面的具体措施。希望文章对这些具体教学实践经验的总结能够促进《海洋气象学》课程的教学改革，不断提高海洋科学专业复合型人才的培养质量，从而可以更好地满足国家在海洋科技和产业发展过程中对复合型专业人才的迫切需求。

关键词：海洋氣象学;教学实践;海洋科学;课程改革;大气科学

中图分类号：G642 文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）29-0098-04

Abstract： "Marine Meteorology" is a professional elective course for undergraduates majoring in marine science. The teaching task of the course is mainly to let students master the basic knowledge and basic theories of marine meteorology. The establishment of the course is a need to train the combined talents of marine science and atmospheric science. Based on the author's teaching practice in recent years， this article expounds the teaching practice experience of the "Marine Meteorology" course， and summarizes the specific measures in the design and arrangement of the learning content of the course， the organization of teaching forms， the improvement of students' learning quality and interest， etc. It is hoped that the summary of these specific teaching and practical experiences in this article can promote the teaching reform of the course， and continuously improve the training quality of compound talents in marine science， so as to better meet the urgent needs of the state for compound talents in the development process of marine science and technology.

Keywords： marine meteorology; teaching practice; marine science; curriculum reform; atmospheric science

本文总结了作者近年来在《海洋气象学》课程教学中的实践经验，希望能够推动和促进该课程的教学改革，不断提升该课程的教学质量和教学效果。

一、《海洋气象学》课程简介

《海洋气象学》课程是广东海洋大学海洋与气象学院开设的一门海洋科学专业拓展课程，海洋科学和大气科学是关系密切的姊妹学科，海洋大气专业复合型人才的培养需要学生同时具备海洋科学和大气科学方面的专业知识基础。海洋科学专业的本科生学生需要同时具备一定的大气科学的专业基础知识，这也是我们长期在海洋科学人才培养过程中逐渐形成的共识。在科技快速发展和学科交叉融合更紧密的新时代，具有跨学科专业基础的海洋大气专业复合型人才更加符合新时代社会对专业人才的要求。海洋气象学是大气科学和海洋科学共同研究的领域，具有能够将海洋科学和大气科学很好地交叉融合的特点。因此，《海洋气象学》课程可以促进海洋大气专业复合型人才的培养，使海洋科学专业的学生通过学习本课程掌握大气科学方面的一些专业基础知识。《海洋气象学》课程的教育改革也可以提高我们对同时具备海洋科学和大气科学专业知识背景的专业复合型人才的培养水平。[2-4]

二、《海洋气象学》课程教学思考与改革实践

为了提高《海洋气象学》课程的教学效果，作者在课程的内容设计和安排、教学形式的组织、学生学习质量和学习兴趣的提升等方面采取了以下的一些具体措施。

（一）不断完善和系统化课程的教学内容

在实际教学过程中，融合了多本相关教材在内容设置方面的优点和长处，积极促进课程教学内容的不断完善和系统化。课程的主要教学内容分为四大板块：海洋气象要素和气象学基础知识、天气系统及其天气特征、海洋气象灾害、海洋与气候变化。在教学过程中，重视对基本物理概念和物理现象的讲授，加强学生对海洋气象学方面的基本概念的理解和掌握。低年级本科生课程的教学更要注重对学生基本物理概念的培养，只有在这些方面将学生的基础打牢固，才能够在未来的其他课程中进行更深入的专业知识的学习。

在海洋气象要素和气象学基础知识部分，安排的教学内容主要包括：大气概况和大气层结、大气成分及其天气和气候效应、基本的气象要素（气温、气压、风、大气环流、大气湿度、垂直运动和稳定度、云和降水、雾和能见度、海流和海温等）。在教学过程中，对这些内容所涉及的一些基本物理过程和物理概念进行更重点的讲解。例如，在气温部分会涉及到影响大气增热和冷却的物理方式，包含热传导、辐射、对流、平流、湍流等一些最基本的物理概念。结合概念示意图和日常生活常识等方式，帮助学生更好地理解这些基本的物理过程。在风和大气环流部分，首先让学生自己思考是什么因素驱动了大气的运动而产生了风，在课堂上面先让同学们讨论和阐述了自己对这一问题的理解。然后再从高中物理基本动力学理论出发引出了驱动大气运动的主要作用力，并引导学生总结大尺度大气运动的特点和规律，在此基础上总结出风压定律等基础专业知识。对比和分析了不同的风运动的理想简化模型：地转风、梯度风、旋衡风等。在大气环流方面，首先结合日常生活常识，给出了大气热力环流原理，阐明了很多日常常见的大气环流现象（例如季风、海陆风、山谷风等）都可以满足大气热力环流原理。注意引导学生理解大气三圈环流结构与大气行星风带和气压之间的联系，帮助学生认识到大气行星风带和气压带随纬度的带状分布结构是与大气基本的三圈环流结构密不可分的。在气压部分，注重强调了四种典型的气压系统（暖性低压、冷性低压、暖性高压和冷性高压）在垂直结构演变方面的差异。在大气湿度部分，主要讲授了各种表征大气湿度的基本概念（绝对湿度、相对湿度、水气压、露点、露点-温度差等）。引导学生理解大气稳定度的概念、分类和判别依据。结合各种云的图片，帮助学生掌握不同云的类型分类及其主要特征。

在天气系统及其天气特征，首先从气团和锋面的基本概念出发，然后逐步介绍各种主要典型的天气系统（热带气旋、温带气旋、热带云团、东风波、副热带高压、寒潮和冷高压、阻塞高压和切断低压、雷暴和龙卷等），最后介绍了有关天气图和天气预报方面相关的基础知识。重点讲授不同锋面类型（暖锋、冷锋、准静止锋和锢囚锋）所对应的典型天气特征。分析和对比两种重要的气旋系统（热带气旋和温带气旋）的异同，帮助学生更好地理解两类气旋产生的不同能量来源，这种能量来源的差异决定两类气旋在生成的海陆性质和季节分布的差异。引导学生理解不同气压系统（副热带高压、冷高压、阻塞高压和切断低压等）的冷暖属性及其垂直结构的差异。结合日常生活常识，帮助学生认识西北太平洋副热带高压对我国降雨带分布、夏季高温天气和台风移动路径等方面的重要影响。

在海洋气象灾害部分，主要介绍了各种主要的海洋气象灾害和防灾减灾方面的内容。海洋气象灾害是由气象因素引起的海洋灾害，主要包括风暴潮、海上大风、海雾、海冰、海浪、台风、海啸、海水入侵等。在我国沿海省份海洋经济的飞速发展情况下，海洋气象灾害所引起的损失也是随之快速增加，海洋气象保障和海洋灾害的防灾减灾的重要性也变得更加凸显。在这部分内容的教学中，有参考《海洋气象灾害》（许小峰等主编）一书当中的相关内容。并且，注重与具體的海洋气象灾害实例相结合。例如2006年，珠江三角洲地区受到了咸潮和海水入侵的显著影响。由于2015年入秋以来，珠江流域降水量减少，上游来水量锐减，在天文大潮时期咸潮上涌，直接影响到珠江三角洲地区城市的供水。通过结合这些海洋气象灾害的具体实例，让学生认识到海洋气象灾害可能带来的严重灾害损失，以及学习海洋气象方面的专业知识在防灾减灾方面的重要实际应用和现实意义。

在海洋与气候变化部分，主要讲授了海洋在气候系统和气候变化中的作用、在全球变暖背景下海洋环境发生的改变、气候系统的反馈过程以及不同时间尺度的气候变异过程等方面的内容。全球变暖和气候变化是全世界关注的热点问题，这些全球性的环境问题愈来愈引起世界各国政府和人民的关注与重视。通过该部分内容的教学，让学生理解海洋在全球气候变化当中的重要作用。讲授了冰雪反照率反馈、水汽反馈、云反馈等气候系统反馈过程。帮助学生认识不同时间尺度的气候变异过程，包括季节内尺度、季节尺度、年际尺度和年代际尺度等，初步了解MJO、ENSO、IOD、PDO、AMO等主要的气候现象。

（二）不断丰富和改进教学组织形式

在课堂教学中，增加了学生的参与互动和课堂讨论的比重。注重培养学生的问题分析和逻辑思维能力，逐渐改变学生仅仅是在被动接受知识灌输的课堂授课模式。例如，在海洋与气候变化部分的教学中，首先提出三个相关的问题让学生自己思考和发表自己的个人观点，很多同学在课堂上面可以很踊跃和积极地阐述了自己对这些问题的理解和看法。设计的三个相关问题包括：（1）为什么海洋在全球气候变化中占有重要的地位？（2）在全球变暖背景下海洋环境在发生哪些变化？（3）海洋对于减缓全球变暖可能起着哪些作用？在学生对这些问题进行讨论之后，引导学生在这些讨论的基础之上总结和归纳对这些问题的解答。由于海洋在热量来源、水汽来源、碳的存储库和对大气运动的调谐作用等方面的重要作用，海洋在全球气候变化过程中占有重要的地位。在全球变化背景下，海洋环境也发生着改变：海平面的升高、极地冰雪的融化、海水温度的增加、海水酸化、热带气旋活动的改变、海洋深层环流改变等。海洋可以通过“热海绵”的热量存储和生物泵效应的碳存储过程，在减缓全球变暖方面也起着非常重要的作用。

在部分的教学章节选用了英文的教材，尝试采用了双语教学。例如，在海洋与气候变化部分教学中，选用了英文教材《Essentials of Oceanography》当中第16章“The oceans and climate change”的内容。英文教材的选用，扩宽了学生的视野，提升了教学的国际化程度。学生通过阅读英文教材内容，熟悉了专业词汇的英文表达，同时也提升了专业英语的水平。

在教学中，也注意融入最新的科学研究成果，引导学生关注最新的科研动态和研究前沿热点。例如，2019年12月发表在国际著名学术期刊《自然》发表的关于格陵兰岛的冰层正在以比20世纪90年代快7倍的速度消融的研究结果被《自然》选为2019年十大科学进展。我们在教学过程中将这一研究成果在讲授相关课程内容的时候介绍给学生，让学生了解这些最新的国际研究动态。极地冰雪的加速融化是对气候变化的响应和表现，它又可以再对气候系统产生反馈影响。海冰融化可以加速海平面的上升。极地的冰雪在气候系统中也会产生冰雪反照率正反馈效应，极地冰雪的融化又可以通过这种正反馈效应加剧极地地区的增温，从而产生极地地区增暖比其他纬度地区更剧烈的现象。在讲授这部分内容的时候，引导学生积极思考极地冰雪的加速融化对气候系统可能产生的影响，注意培养学生对问题的分析能力和综合的逻辑思考能力。

（三）积极促进学生学习质量和学习兴趣的提升

为了提高学生对基础知识的掌握程度，在课堂教学中坚持课堂前的复习提问制度。在每堂课讲授新的内容之前，会对上一堂课学习的相关内容进行提问，这种提问的过程也是帮助学生对重要的知识点进行回顾和对掌握程度进行加深的过程。课前提问的表现会作为课程平时成绩考核的一部分，这也在一定程度上可以督促学生在每堂课后及时对相关的学习内容进行梳理和复习。

在学期末最后课程期末考试之前，尝试进行了课程的模拟考试。模拟考试可以帮助学生及时发现自己对课程内容掌握的不足，可以更好地准备课程的期末考试。在模拟考试之后，教师会跟每一位同学针对这学期的课程学习情况进行面谈和交流，帮助学生解答学习中遇到的困惑和难题，对每一位学生的课程学习状态进行更好的监督和检查。作者将实施模拟考试和面谈交流的班级（海洋1181班）的学习成绩和没有实施这些措施的班级（海洋1171班）课程学习成绩进行比较发现：模拟考试和面谈交流等具体措施的实施可以显著地提高班级学生的课程学习成绩。海洋1171班的课程平均成绩为74.5分，优秀率为6.7%，不及格率为16.5%;相比较地，海洋1181班在实施了模拟考试和面谈交流等措施之后课程成绩出现了显著的提升，课程平均成绩为80.4分，优秀率提高为22.9%，不及格率降低为5.3%。实践教学经验表明：课前提问、模拟考试和面谈交流等措施可以显著地提高班级学生的课程学习成绩和学习效果。

在教学过程中，推荐给学生一些相关的纪录片和新闻报道在课余时间自己观看和阅读。例如，英国广播公司BBC的纪录片“观云，辨认云彩”中介绍了各种主要的云的类型、特征以及云对地球系统的重要性。在学习云的专业知识的时候，让学生结合观看纪录片加深对专业知识的理解和认识。新闻报道“Fewer creatures in future oceans could provide less food”介绍了关于气候变化对海洋生物多样性的影响的研究成果，研究结果显示全球变暖和气候变化可能会降低海洋的生物多样性和海洋初级生产力，从而可能会影响未来海洋可以给人类提供的食物来源数量。这一新闻报道也是跟海洋与气候变化部分的教学内容相结合。通过这些科普纪录片和新闻报道的引入，丰富了教学内容和教学形式，更容易引起和激发学生对相关专业知识内容的兴趣。

在课堂教学的课间休息时间，引入了海洋气象诗词和海洋气象歌曲，增强学生对海洋气象专业知识的兴趣。在古诗词和现代诗词中，有很多包含海洋气象元素内容的优秀诗词。例如，“清明时节雨纷纷，路上行人欲断魂”，清明时节持续的降雨是与准静止锋的影响密切联系的，还有“一蓑烟雨任平生”，“好雨知时节，当春乃发生”等等。现代诗《海上的风》将海上的风形象地比喻成花神、琴师、大力士和狮子，可以在海上激起万朵浪花和滔天波浪。在讲授风相关的专业知识的时候介绍给学生这首关于海上的风的诗歌，让学生对海上的风能产生更形象的感知。在歌曲《我和我的祖国》的歌词中写道“我的祖国和我，像海和浪花一朵;浪是海的赤子，海是浪的依托;每当大海在微笑，我就是笑的漩涡”。从这些歌曲当中，学生可以感受到与课程专业知识相关的海洋气象元素，也能够接受到中华优秀传统文化、思想情感和爱国主义方面的教育。

三、结束语

本文总结了作者在《海洋气象学》课程教学中的实践经验，包括在课程的内容设计和安排、教学形式的组织、学生学习质量和学习兴趣的提升等方面的具体措施。教学实践表明这些措施的实施可以提高学生的学习效果和学习质量，增强学生对课程专业知识的兴趣，提高学生的问题分析和逻辑思维能力。海洋气象学是海洋科学和大气科学的交叉边缘学科，《海洋气象学》课程教学质量的提升可以促进我们对海洋科学和大气科学交叉复合型专业人才的培养。希望本文对这些具体教学实践经验的总结能够促进《海洋气象学》课程的教学改革，不断提高海洋科学专业复合型人才的培养质量，从而可以更好地满足国家在海洋科技和产业发展过程中对复合型专业人才的迫切需求。

参考文献：

[1]冯士筰，李凤岐，顾育翘.海洋科学发展对教育改革的要求[J].中国地质教育，2001（02）：6-11.

[2]張科.新时期海洋人才培养若干问题思考[J].创新科技，2017（01）：53-55.

[3]王刚，王琪.整合海洋教育资源 加快海洋人才培养[J].海洋开发与管理，2013，30（11）：35-38.

[4]高艳，潘鲁青.经济全球化背景下海洋高等教育的改革与发展[J].高等理科教育，2002（05）：7-10.