大气物理学课程思政的初步探索

蔡宏珂，陈权亮

（成都信息工程大学 大气科学学院，四川 成都 610225）

2016年12月，习近平总书记在全国高校思想政治会议上指出：“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面。”［1］这为21世纪高校思想政治工作指明了前进方向。2020年5月，教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》中指出：“把思想政治教育贯穿人才培养体系，全面推进高校课程思政建设。”［2］

当前，气象事业高质量发展面临新形势、新挑战，而实现监测精密、预报精准、服务精细，推进气象现代化、保障国家重大战略，归根结底要靠高质量气象人才。通过大气物理学课程的学习，让学生了解大气科学在我国社会主义建设中的地位和作用，理解我国对大气的研究与发达国家的差异，培养学生对全球环境问题的责任心，培养学生以科学为己任，运用学到的知识造福人类、保护环境，实现基于理学视角的爱国主义、革命传统再教育和社会主义理想信念再加强。文章充分结合课程思政的内容和专业教学的目标，深入发掘大气物理学课程教学中的思政元素，通过启发式教学和案例式教学，将思想政治教育内容和专业知识技能教育内容有机融合，对大气物理学课程的思想政治教学进行初步探索，也为大气科学其他专业课程的课程思政建设提供参考。

一、大气物理学的特点和课程思政教学目标

大气物理学是一门主要研究地球大气现象与过程的物理机制和规律的课程，是大气科学的重要分支，综合应用力学、热力学与统计物理学、电磁学、光学与量子力学等物理原理，结合地球大气的自然特点，研究大气中流体运动、光现象、电现象、声现象、相变过程及光辐射过程等，并由此产生了大气热力学、大气动力学、云雾降水物理学、大气电学、大气辐射与光学、大气声学、大气信号与遥感物理学等基本分支。如果按大气层次的特点来划分，则大气物理学又可分为边界层大气物理学、对流层大气物理学和中层大气物理学。大气物理学既是大气科学中的基础学科，又是应用物理学的分支。作为大气科学的基础学科，通过对大气特征参数的系统、连续的探测和对大气现象物理本质的揭示与深入认识，不断提高天气预报、环境与气候变化预测、航空气象保证、人工影响天气的水平，为人类社会的进步和发展服务［3-4］。

大气物理学课程的学习，能够使学生掌握大气的成分及结构、声光电现象、热力学特性、运动特征和海气相互作用等大气科学中的一些基本概念，以及其中发生的物理化学现象。通过讲授大气物理的基础知识，以及一些基于基础知识的应用和全球关心的环境问题，比如数值预报、卫星和雷达探测资料的应用、臭氧层的破坏和温室效应等，加深学生对整个地球系统的认识，增加学生对全球环境问题的重视，促使学生活用知识。

二、启发式教学中思政元素的融入点

（一）新技术的不断发展推动社会进步，引导学生为实现中华民族伟大复兴而奋斗

我国气象的发展相比于某些国家较晚，但是研究大气的技术在不断发展，如今气象观测技术位列世界前茅，我国科学家的智慧在大气科学的发展历史中产生过非常重要的作用，为全球气象观测研究做出了巨大贡献。20世纪50年代，大型电子计算机的问世、空间技术的发展、激光、红外和微波技术的产生都极大促进了大气科学的发展，现如今已有很多科研机构研制出先进的气象观测仪器，如中科院大气所、武汉物理所和安徽光机所研制的激光雷达、风云卫星等。大气科学的研究方法除理论分析、实验室实验和数值模拟外，还需要对大气进行局部或全球的观测。

深地深空深海三极探测是体现国家综合国力和创新能力的重要标志，开展并持续推进深地深空深海三极探测，对保障国家安全、促进科技进步、提升国家软实力及提升国际影响力具有重要意义。基于不断进步的技术，我国已对南极、北极和青藏高原进行了多次考察活动［5］。国家在对深地深空深海三极的探索投入巨大，对全球大气科学的研究贡献巨大。这部分思政元素能让学生正确认识我国探测现状，秉着学习与批判的精神去吸收国外先进技术，促进学生不断努力进步、为实现中华民族伟大复兴而奋斗［6-9］。

以“立足我国深空深海深地三极探索，服务人民生活”为目标，深入挖掘本课程中的思政元素，把课程教学目标相结合，将思想政治教学融入课程教学全过程，在专业知识传授中融入价值观，介绍国家对大气科考研究的大力支持，激发学生强烈的民族荣誉感和民族自豪感，增强学生投身于大气科学相关研究和工作报效祖国的责任感和使命感，树立勇攀科研高峰的自信和追求。

（二）以史为鉴、以人为鉴，培育学生的爱国意识

天气与人们的生活息息相关，能够提前精确地预知天气是中华民族从古至今不断追求的事情。天气预报是根据气象观（探）测资料，应用天气学、动力学、统计学的原理和方法，对某区域或某地点未来一定时段的天气状况做出定性或定量的预测。准确地预报天气一直是大气科学研究的重要目标。目前，制作天气预报主要采用天气学预报方法、统计学预报方法和动力学预报方法等［10-12］。

我国气象学家叶笃正不畏艰苦为国家崛起而奋斗，在国际上为中国气象增添了靓丽的一笔。20世纪50年代至60年代，他致力于大气长波理论、大气运动的适应理论和大气环流的突变理论，为中国赢得了国际学术声誉；20世纪60年代至70年代，他开创了青藏高原气象学，为中国的天气预报和气象预报奠定了基础。这些都是当时国际气象研究的前沿方向。正是凭着这些原创的科学成果，叶老和他的同事结束了中国千百年来“天有不测风云”的时代。中国科学院院士、气候学专家李崇银一直保持着百分百的激情和干劲，夜以继日地学习钻研，在热带气象学、大气低频振荡及其动力学和ENSO循环动力学等大气科学前沿领域内取得了系统的创新性成果，为推动热带气象学及气候动力学的发展做出了贡献。他被特招入伍后，继续用自己的毕生所学为军队服务，为国家奋斗。

（三）大国担当，坚定“四个自信”

气候变化是需要全人类共同应对的挑战，关乎人类的共同命运。地球各圈层紧密结合，形成复杂而有机的自然系统，构成适合于人类生存的环境，而人类活动也对其带来影响，使其发生变化。有时产生的反作用会危害人体健康，破坏自然资源和生态平衡，以致影响人类的生存。目前，大气污染造成的全球性的三大环境问题（酸雨、温室效应和臭氧层破坏），有人将其称为地球的三大环境危机，正严重威胁着人类安全，而环境危机实际上已变为全人类的生存危机［12-13］。

我国高度重视气候变化和环境问题，积极参与到治理方案中。针对臭氧层破坏问题，我国签署了《蒙特利尔议定书》；针对温室效应问题，我国签署了《京都议定书》，在2021年还发表了《中国应对气候变化的政策与行动》白皮书。我国提出“双碳”战略目标，二氧化碳排放力争于2030年达到峰值，努力争取2060年实现碳中和，要实现这一目标，必须以科技创新为先导。这就为科技创新提供了广阔的空间，广大科技人员要乘势而上、选准目标、奋力攻关。这无一不体现了大国担当、大国责任。学生要紧跟时代的脚步、顺应时代发展潮流。

三、案例式教学中的思政元素

（一）我国在“地球三极”探索中做出的科学贡献

南极、北极和青藏高原（冷极）被称为“地球三极”，是全球气候和环境变化的关键区和敏感区，在全球气候和环境变化研究中占有重要地位。以高登义研究员为代表的气象人，在我国“地球三极”科学考察中做出了重大的科学贡献［14］。两极地区气候寒冷，青藏高原气候变化多端，环境恶劣条件艰苦，为了完成“地球三极”探索，科研人员艰苦奋斗，勇攀高峰，为科研奉献的精神值得学生学习，这使学生不仅能够在学习上坚持自己的信念，能吃苦，具备实干和钻研精神，积极投身于大气科学的相关研究，勇攀科研高峰，还能在生活中具有奉献精神，不断提升自己的品格。

全球变暖很明显的表现就是南北极冰川融化和青藏高原积雪融化。北极和南极地区是地球最主要的冷源，“地球三极”冰冻圈的变化通过多种反馈机制影响区域及全球尺度的大气和海洋环流，并造成近年来欧亚冬季低温，我国夏季洪涝灾害，澳大利亚南部夏季干旱等极端气候事件。此外，21世纪以来，ENSO与“地球三极”气候变率的联系增强，促进了“地球三极”气候变化之间的相互联系。

青藏高原夏季是热源，冬季是冷源。夏季青藏高原的抬升加热作用，使得其上空大气成为热源，塑造了高原及其周边地区独特的气候特征，极大地影响亚洲气候的分布格局。近百年来，大气中温室气体浓度持续增加，引起全球气温升高，研究表明，随着大气中二氧化碳浓度的增加，夏季青藏高原热源将会增强，青藏高原作为全球变暖反应最明显的地区，同时也是未来全球气候变化影响不确定性最大的地区。

全球变暖是人类共同面临的问题，《中国应对气候变化的政策与行动》白皮书中提及的“碳达峰”“碳中和”等概念展现出我国缓解全球变暖速度的决心。全球变暖下的气候异常就像一个需要尽最大努力避免开启的“潘多拉魔盒”，气候变化问题是全人类面临的严峻的、现实的挑战，需要各国通力合作，携手应对。积极参加应对全球气候变化的峰会，融会贯通各国应对气候变化与污染治理的措施，交流互通，共同将我们赖以生存的地球家园建设成清洁、美丽、和谐、欣欣向荣的世界。

（二）“双碳”目标是我国在21世纪长期温室气体低排放发展战略

“双碳”即为“碳达峰”和“碳中和”的简称，2021年“双碳”政策被写入政府工作报告，我国在应对气候变化面前一直秉持着积极、认真的态度，展现了大国风范，“双碳”政策的颁布和实施不仅利于中国人民，还有利于全世界全人类。长期以来，我国已成为世界上最大的能源生产国和消费国，如今能源需求大，但能源供给方式较为单一，主要以煤炭、石油、电力为主，而化石燃料的燃烧会产生很多水汽、二氧化碳、VOC等有害气体和BC等气溶胶粒子。水汽和二氧化碳是主要的温室气体。VOC即挥发性有机物，是O3和PM2.5的重要前体物，能造成光化学烟雾、雾霾天气次数增加，直接和间接危害人体健康。BC即黑碳气溶胶，它在可见光到红外的波长范围内对太阳短波辐射有强烈的吸收作用，研究表明减少黑碳和有机碳的排放比减少二氧化碳的排放更能减慢全球变暖；黑碳气溶胶还具有吸附性，表面吸附其他污染物，可以通过呼吸作用进入人体，从而危害人体健康。

所以实现“双碳”目标，改善生态环境，促进经济社会发展全面绿色转型、实现生态环境质量改善由量变到质变刻不容缓。大气科学专业的学生应以专业知识促进生态环境改善，报效国家，为人民服务。新思想引领新时代，新使命开启新征程。让我们更加紧密团结在以习近平同志为核心的党中央周围，以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，不忘初心、牢记使命，锐意进取、勇于担当，全面加强生态环境保护，坚决打好污染防治攻坚战，为实现中华民族伟大复兴的中国梦不懈奋斗。

四、教学方式改革

（一）网络资源利用

随着科技的不断发展，大气物理的课程教学也应该与时俱进，教师的授课方式不应局限于传统的PPT教学，可以利用网络资源，让学生在课堂上学习后有效地利用网络资源巩固知识，查找自己感兴趣的方面。教师可以根据时政、本专业发展的大趋势、大热点布置一些汇报作业，锻炼学生查阅资料、语言表达的能力，而且学生汇报的方式也可以不同。教师根据汇报内容容量和难度、语言表达、汇报形式、听众思维活跃、汇报流畅度、汇报内容逻辑清晰、是否在规定时间内完成、团队合作等方面对学生的汇报进行评估。

（二）拓展评价机制的广度深度

2020年10月，中共中央 国务院印发《深化新时代教育评价改革总体方案》要求：“坚决克服唯分数、唯升学、唯文凭、唯论文、唯帽子的顽瘴痼疾，提高教育治理能力和水平，加快推进教育现代化、建设教育强国、办好人民满意的教育。”［15］所以在对课程成绩进行评价的时候不能只是依靠于期中考试、期末考试和平时作业的分数，还需要加上对课程思政的理解程度，以及课程汇报，对学生进行综合评价，让学生德智体美劳都能得到发展。

结语

文章以大气物理学课程为例，分析了该课程的特点和知识体系，将思想政治教育内容有机结合其中，实现润物细无声，培养学生的专业素养，价值理念和精神追求。然而，在课程思政过程中尚有两个方面需要加强。一是培养方案和教学大纲的修订。将思政元素融入培养方案和教学大纲当中，从教学计划、教学实践及考核方式等方面优化教学大纲。二是评价体制。目前课程思政评价的主观性较强，只有建立一套完善且科学合理的评价机制，才能把课程思政实施后的具体成果反映出来。