“动力气象学”课程教学改革创新研究

杨泽粟

[摘 要] “动力气象学”是大气科学中的一门基础性学科，其课程中包含大量基础性知识理论，且过于空洞抽象，对物理学原理、数学方法的应用较多，所以学习难度较大。因此，其课堂教学方式方法就成为影响学生最终学习成效的关键。当前国内“动力气象学”课程教学存在诸多问题，难以达到新时期大气科学人才培养目标。对此，文章从“动力气象学”课程的基本内容和特点出发，分析了教学现状以及其教学改革的必要性与可行性，进而针对其教学改革创新提出了具体路径。

[关键词] 动力气象学;教学改革;大气科学;翻转课堂

一、引言

动力气象学是专门运用物理学原理来针对大气运动的动力、热力过程及其相互关系进行研究的一门学科，同时也是整个大气学科教育中的一门重要课程。作为大气科学的一个分支，动力气象学有其特殊的研究领域，同时与大气科学其他研究领域紧密关联。在大气科学、应用气象学等专业的教学体系中，“动力气象学”通常被作为一项基础性课程来定位，许多其他学科的学习都是建立在“动力气象学”课程基础之上的，由此可见其在相关专业领域的重要地位。但对于大多数刚接触大气科学的学生而言，“动力气象学”课程又具有一定的难度，其中许多知识理论都较为抽象，不易理解，所以教学中对教师的教学能力就提出较高要求。然而从当前各院校“动力气象学”课程的教学现状看，其教学效果却并不如意，严重影响国家大气科学专业人才的培养与输出。因此，在当前大力推进素质教育、强化人才兴国的背景下，加强“动力气象学”课程教学改革的研究，推动其教学的不断完善优化，就成为相关专业领域必须要给予高度重视的问题。

二、“动力气象学”课程概述

“动力气象学”是国内气象院校大气科学、应用气象学等专业中的一门必修课程，同时也是教育部大气科学类专业教学指导委员会制定的大气科学专业“5+1”课程。该课程的教育核心在于利用物理学相关原理和数学方法来对大气中尺度运动的基本规律、相应动力与热力过程及其相互关系进行揭示，从而使学生能够初步掌握大气环流、天气系统及其他大气运动演变规律。在大气科学的整体课程设计框架中，“动力气象学”属于一门基础性课程，后续“数值天气预报”“高等大气动力学”等课程都是以“动力气象学”为基础的，所以其在大气科学专业教育中占据着重要地位。

“动力气象学”虽然是一门基础性课程，但却同样十分深奥。从整体上看，该课程具有三方面特点。首先，“动力气象学”课程所涉及内容较多，如地球大气的基本性质、运动方程组、平衡运动、边界层理论、大气能量学、大气波动理论、地转适应理论、不稳定理论等都是该课程中学生需要学习和掌握的。其次，“动力气象学”课程中拥有较多物理概念和公式推导。这是因为动力气象学本身就是以物理学原理和数学方法来进行研究的，所以其中许多理论都是由物理理论和数学方法推导而出的，这就导致其课程中拥有许多相关物理概念与数学推导公式[1]。最后，“动力气象学”课程内容具有较强基础性，这不但体现在课程本身是许多后续课程学习的基础，更体现在课程中许多内容都对学生前置知识如“流体力学”“大气物理学”“高等数学”等的掌握程度有较高要求，学生必须具备扎实的前置课程基础才能学好此项课程。由此可见，“动力气象学”课程具有诸多学习难点，必须要通过科学的教学方法才能够使学生真正学好并掌握这门课程的各种知识理论。

三、课程教学改革创新必要性与可行性

从当前“動力气象学”的教学现状可以看出，其教学工作已经影响到新时期高素质、综合型大气科学专业人才的培养，成为大气研究领域的一块短板。所以在当前素质教育发展的要求下，进行“动力气象学”课程教学改革已经势在必行。一方面，我国在大气科学研究领域本身就与国外发达国家存在一定差距，如果不改革教学模式，这一差距将越拉越大。所以对其教学进行改革有助于提升我国“动力气象学”课程教学与科研水平，培养出更多高素质大气科学人才。另一方面，我国现阶段环境问题的日益突出也需要有高素质大气科学人才来通过科研创新加以解决，所以从国家角度讲，其教学改革也是至关重要的。

作为一门具有较强专业性的课程，“动力气象学”教学改革也是一项系统性工程，其中涉及众多条件与要素。一直以来，“动力气象学”课程教学改革都在尝试与探索，但效果并不理想[2]。然而在今天，其教学改革的各项条件与要素可谓全部齐全。首先，从宏观政策看，国家对于各学科教育教学改革都有明确要求，因此教学改革是国家硬性要求，势在必行。尤其在当前教育竞争日益激烈的情况下，气象类院校也只有通过教学改革才能够提升自身竞争力，所以大环境上“动力气象学”课程教学改革已经具备了良好条件。其次，从技术层面看，现代计算机技术、网络信息技术的发展使得教育教学工作中拥有更强大的技术手段来创新教学形式，如当前的慕课、微课等就可以被用来进行教学模式的创新，改变现有“动力气象学”课程教学形态，实现诸如翻转课堂等全新教学模式。

四、课程教学改革创新的现实路径

（一）树立人本性教育观念，调整教学侧重点

教育教学工作的目标是育人，学生是教育的对象与核心主体，所以教育教学工作必须以学生为中心，这是当前素质教育人本性教育理念的核心要求。具体到“动力气象学”课程教学中，其教育的科学理念应该是以学生为主，通过科研、实践来全方位育人。从这一教学理念出发，气象类院校必须全面树立人本性教育观念，意识到学生成长的重要性，在教学中将学生的素质能力培养作为重点，以素质能力培养带动知识技能学习水平的提升，从而彻底转变以往以知识技能为核心的教育思路。结合这一观念要求，气象类院校应将素质能力培养融入“动力气象学”课程教学之中，以之来推动教育教学各方面工作的全面改革创新，从而形成与新时期人才培养相适应的全新教学模式。

（二）对课程知识进行重新整理规划

在“动力气象学”课程教学改革创新过程中要有的放矢。首先需要对其课程知识进行重新整理规划，按照知识特点和难易程度对其进行科学区分，进而形成不同的知识分类，以为后续教学方式方法的选择提供依据。例如可以将“动力气象学”课程内容划分成概念性基础知识和理解性难点知识两部分。其中概念性基础知识不具有推理性、逻辑性，较容易理解，而理解性知识则需要教师通过各种教学方法的运用来让学生能够深刻理解。这种分类可以让教师明确课程教学中的重点难点，进而将教学改革创新的更多精力放在重点难点上，如此就可以为教学改革找到侧重点，提升其改革创新的针对性与有效性。

（三）加强教学方式方法的改革创新

在“动力气象学”改革创新过程中，最主要的环节就是教学方式方法的改革，这是直接关系学生学习成效的一个环节，也是最需要教师挖空心思、大胆尝试的一个环节。在方式方法的改革中，可以围绕前期做好的课程知识分类采取针对性的改革策略。如在概念性基础知识的教学中，由于其理解难度不大，对理解程度的要求也不高，所以实践中仍可以采取教师讲解的方式，或者将这部分基础知识利用微课让学生进行自主学习。而在理解性难点知识的教学中，则需要全面变革教学方法，综合运用翻转课堂、案例分析、专题研讨等方式来改革教学形态，帮助学生加深理解，增强知识运用能力，进而提升教学成效。

1.翻转课堂教学模式。翻转课堂教学方式是基于现代计算机与网络信息技术而诞生的一种全新教学方式，其强调教学的线上线下结合，在丰富教学形态的过程中发挥学生主体作用，提高学生学习主动性，实现教学的个性化。该教学方法在实际应用中需要按照以下的程序进行组织实施：首先，准备线上课程资源，发布学习任务。翻转课堂教学的主要特点就在于将许多教学任务转由学生进行自主学习，发挥学生主观能动性，激发学生学习潜力。因此，实践中教师必须针对“动力气象学”课程的教学内容为学生准备好各种线上学习资源。教师可以利用当前国内所开发出的一些线上课程资源，如南京大学建设的国家线上精品课程“动力气象学”就是一个很好的素材，且共享在中国大学慕课网上，可以提供给学生让其在网上进行观看学习[3]。其次，搜集学生学习信息，拟定教学方向。在学生自学过后，教师应在课堂授课之前对学生自学的相关信息进行收集，通过课前学习任务的完成情况以及学生自学过程中所反映的一些问题来拟定课堂教学的重点，以提高课堂教学针对性。再次，课堂上提供教学辅导，组织互动讨论。由于通过课前线上自学学生已经对“动力气象学”相关知识理论形成初步认知，并形成一定理解，所以课堂教学中教师就可以结合收集到的学生课前学习信息与反映的问题在课堂上对学生掌握不到位、存在疑问的知识点进行针对性讲解，如此就极大提升了课堂的教学效率，也能够达到更好教学成效。同时，教师还可以选取一些重点难点和理解性要求较高的问题在课堂上组织学生进行互动讨论，让学生结合所学发表自己的意见看法，从而使知识点的理解掌握程度进一步加深。最后，做好知识总结梳理与升华。在一个单元的课程学习完成后，教师还应该带领学生再一次对其中的知识点进行梳理总结，构建知识框架体系。此时可以采用思维导图的模式，引导学生自主提炼知识点及其相互关系，形成思维导图，如此就可以使课程知识的学习进一步升华。

2.案例分析教学法。“动力气象学”课程中许多知识理论都较为抽象，且这些知识理论还需要最终落实到实践应用中，所以为降低知识理解难度，并增强学生的知识运用能力，教学改革中就可以采取案例分析的方法，将理论知识与实际案例相结合，在案例分析中深化知识理解，增强知识运用。例如在教学中教师可以将暴雨、寒潮、季風、高空波状云系等理论联系实际的案例提供给学生，然后带领学生运用课程中的知识理论对这些案例进行分析，让学生掌握案例分析的基本思路和技巧。在进行过一段时间的案例分析训练后，教师就可以将案例分析完全交由学生独立进行，从而使学生能够在独立分析中不断增强自身的知识运用能力、解决问题能力和创新创造能力。此外，该教学方法的应用还需要把握好两个要点：一是课堂上教师所选的案例一定要尽可能以最新研究成果为主，如此可以保持“动力气象学”教学的与时俱进，使学生对学术前沿能够始终保持良好敏感性;二是教师应做好案例分析之后的评价与总结，针对学生分析中存在的问题予以纠正，存在的不足予以补充，从而使每一个案例的使用都能够发挥出最大的教育价值[4]。

3.专题研讨教学方式。专题研讨是基于学生研究与创新能力培养的一种教学方式，其侧重点在于通过各种研究型项目作业的布置，让学生通过小组合作的方式来对项目作业的研究内容进行分析讨论、调查研究，进而达到对学生综合素质能力培养的目的。在专题研讨教学中，教师应尊重学生的主体性，为学生设计不同的开放型研讨课题，每个课题主题方向有差异，学生可以以组为单位选择自己感兴趣的课题进行研讨。在该教学方法具体实施的过程中，可以按照以下程序开展：首先，教师提前将考核标准提供给学生，使学生明白专题研讨的具体考查点，以让学生能够有针对性地在考查的能力方面进行积极发挥。专题研讨的具体考查内容一般应包含研究思路、研究的正确性、论文写作基本规范、论文行文逻辑、最新研究进展的调研情况、作业答辩以及组内评分等。其中组内评分主要是用以鼓励小组内部成员之间相互评价，可以有效避免组内某些成员在专题研讨过程中不劳而获、坐享其成，从而影响考查的公平性，同时确保每一个学生都能够在专题研讨中得到锻炼、获得成长。其次，学生开始结合各自课题进行专题研讨，期间教师应做好对每个小组研究情况的观察和指导，及时帮助学生解决研究中遇到的困难，从而使学生的研究可以顺利推进。最后，每个小组将自己专题研讨作业的完成情况面向全班师生进行汇报，由教师对每个小组的研究成果结合上述考查内容进行评价与打分，并给出具体指导性意见。同时，班上其他学生也可以对其他小组的研究情况发表自己的意见看法，从而促进学生之间的相互学习、共同提升，使这一教学方法的教学作用得到最大化发挥，让每个学生在“动力气象学”课程上的研究能力、分析能力、实践能力等都得到发展与提升。

（四）创新考核评价模式

现阶段“动力气象学”课程教学中所存在的问题中，学生考核评价模式的单一也是影响其教学成效的一大因素，所以教学改革创新中也必须将此项工作作为一个重点来抓。具体而言，教学改革创新中必须转变传统以终结性评价为主的考核方式，转而形成一种由过程性评价、互相评价、自我评价、终结性评价共同组成的多元考核评价模式，从而最大程度上提升“动力气象学”学习情况考核评价的科学性与公平客观性。首先，过程性评价需要将学生在日常学习中每个阶段的表现情况、知识掌握情况、能力发展情况等都作为考核内容，形成一个由出勤率、课堂表现、期中考试、平时作业、互动讨论表现、实验报告、期末考试等众多考核要素共同组成的学业考核框架，为不同要素在学生评价总分中所占比例进行合理分配，从而使学生日常学习的每一种表现都能够被准确客观地反映出来。其次，要积极引入学生之间的互评，以小组合作学习作为评价基础，以小组为单元由组内成员进行互评，从而发挥学生的评价权利，从学生角度去对每个学生的学习情况进行评价，以增加考核评价维度，进一步提升评价的科学性。最后，引入学生自评，让每个学生都有对自己的学习情况进行总结、反思、调节、优化的机会和空间，从而使学生在自我评价中不断提升自我认知、自我完善和自我调节的能力，为其今后学习工作中进行反思评价实现持续发展养成良好习惯。

五、结束语

综上所述，随着现代素质教育的发展和社会变革中对人才素质需求的变化，大气科学领域的人才培养模式转变已经成为必然趋势，而其“动力气象学”课程教学的改革创新也已经刻不容缓。对此，国内气象类院校就需要结合当前“动力气象学”课程教学的现存问题，积极从思想观念、课程设计、教学方法以及考核评价层面着手，寻求改革创新思路，不断调整优化教学模式，才能切实提升“动力气象学”课程教学成效，为大气科学领域培养出更多高素质综合型人才。

参考文献

[1]苏秦.“动力气象学”课程在线上线下混合式教学改革探索[J].云南大学学报（自然科学版），2020，42（S1）：33-37.

[2]张宇.基于UMU互动调查问卷的“动力气象学”教学思考[J].当代教育实践与教学研究，2020（12）：90-91.

[3]李扬，周欣，原渊，华维，宋敏红，李明刚，袁亮.翻转课堂在“动力气象学”教学应用中的可行性分析[J].教育教学论坛，2019（42）：177-178.

[4]董丽娜.强化大学生关键能力培养的教学设计优化探索——以“动力气象学”为例[J].教育教学论坛，2018（27）：58-60.