情景模擬教學在綜合氣象業(yè)務培訓中的實踐

吳歡，劉慧杰，李學行

情景模擬教學在綜合氣象業(yè)務培訓中的實踐

吳歡，劉慧杰，李學行

（中國氣象局氣象干部學院安徽分院，安徽 合肥 210044）

情景模擬教學以受教育者為中心，將復雜的知識點直觀呈現(xiàn)出來，能夠充分發(fā)揮學習者的主觀能動性，具有科學性、趣味性、高效性的優(yōu)勢。縣級綜合氣象業(yè)務改革后，對基層綜合氣象業(yè)務人員的業(yè)務技術和綜合素質能力要求更高，與之相適應的培訓工作迫在眉睫。情景模擬教學法通過情景再現(xiàn)、角色扮演、模擬演練等方式，可以解決崗位培訓中時間緊、任務重的問題，能夠提高培訓效率、增強培訓效果。中國氣象局氣象干部學院安徽分院將情景模擬教學方法應用于綜合氣象業(yè)務培訓中，提高了學員的業(yè)務技能與素質能力。

情景模擬；教學方法；綜合氣象業(yè)務；崗位培訓

中國氣象局2013年印發(fā)的《關于縣級綜合氣象業(yè)務改革發(fā)展的意見》中重點指出要“加大縣級氣象綜合業(yè)務科技支撐和人才保障。各省氣象局要制訂縣級氣象綜合業(yè)務技術崗位設置和人員培訓方案。”《意見》要求各部門及時開展專業(yè)技術培訓，建設高素質的縣級氣象人才隊伍?；谔嵘h級綜合氣象業(yè)務人員業(yè)務技能和綜合素質的培訓工作需求，以及縣級綜合氣象業(yè)務崗位人員一崗多責，培訓時間緊迫的現(xiàn)狀，拓展以情景模擬為理論基礎的教學方法是加強培訓效果、提升培訓能力的有效手段。

1 情景模擬教學的優(yōu)勢

情景模擬教學是案例教學的一種延伸。它是通過現(xiàn)代管理、電子、計算機、軟件等技術，用歸類、模擬、仿真、建模等手段形成的較為先進的教學方式。運用情景模擬教學方法，模擬真實的工作環(huán)境和場景，能夠將培訓內(nèi)容直觀地展現(xiàn)出來，教學過程組織方便、安全、可靠。

在商務管理教學中，可以設定時間、角色、場景，模擬某種商業(yè)行為過程，學習者分組演練不同角色，體驗不同崗位遇到的問題及解決方法。在實用業(yè)務技術培訓中，可以使用教學器材進行情景模擬訓練，比如實物模型、仿真電路教學板、設備模板等。教學器材可以有效解決學習者不能真實訓練技能的問題，也不受教學場地和氣候條件的限制，能夠節(jié)約教學成本、提高教學效率，在飛行訓練、模擬駕駛、服裝設計等教學領域得到了應用。情景模擬還可以利用計算機軟件技術開展教學，模擬開發(fā)出特定教學場景，開展相應教學，或者搭建網(wǎng)絡平臺模擬事件發(fā)生時的一些參數(shù)和場景特征，供學習者實踐。比如，用VR虛擬技術模擬出火災等場景用于應急演練教學。

情景模擬教學具有科學性、先進性、高效性特點，它對教師的綜合素質要求較高，教學整體設計需要遵循以下基本原則：①要對教學目標精準定位。情景模擬往往是針對一個具體事件而設計，應在場景設定時突出教學的重點和難點，直觀地將較為抽象的內(nèi)容展現(xiàn)出來，吸引學習者主動學習。②教學設計要具有科學性。設計教學環(huán)節(jié)、模擬場景或器材、準備背景資料、分配任務等都要充分周密、科學合理。③情景模擬的所有環(huán)節(jié)都具有可操作性，教師必須熟悉每個教學環(huán)節(jié)以及教學器材，能夠很好地把控教學的整體走向，及時引導學習者分析、判斷、解決實際問題，調(diào)動學習者的主觀能動性。

2 綜合氣象業(yè)務情景模擬教學的準備

目前，中國氣象事業(yè)進入現(xiàn)代化進程，縣級綜合氣象業(yè)務改革逐步推進，縣級綜合業(yè)務人員的業(yè)務內(nèi)容較為繁雜，主要有公共氣象服務業(yè)務、氣象預警預報服務、氣象觀測業(yè)務、氣象裝備保障業(yè)務。相應的業(yè)務技術培訓任務較為繁重，培訓的經(jīng)濟和人力成本都較高。業(yè)務改革對人才培養(yǎng)提出了新要求，需要建設一支技術過硬、綜合素質高的人才隊伍。所以，學習者不僅要熟練掌握業(yè)務技能，還應該在培訓中深層次思考、分析、總結問題，提高解決實際問題的能力。基于綜合氣象業(yè)務培訓的總體目標，結合情景模擬教學的幾種形式，靈活設計情景模擬教學課程，可以轉變傳統(tǒng)的教學方式，提升學習的趣味性，增強培訓效果。

2.1 腳本設計

在教學設計前，教師應充分了解教學需求，針對教學目標策劃和準備教學主題，把教學內(nèi)容變成可實施的腳本。教學主題要具有典型性、真實性和實用性，能夠模擬出較為真實的情況和效果。安徽分院在對安徽省基層臺站近10年來綜合氣象業(yè)務進行梳理后，整理出30個業(yè)務軟件數(shù)據(jù)質量控制個例、5個高空探測個例、5個雷達值機業(yè)務個例、7個氣象服務產(chǎn)品制作個例。這些個例含有數(shù)據(jù)、當時的天氣情況以及情景設定，可以用于情景模擬教學設計。例如，業(yè)務軟件ISOS疑誤數(shù)據(jù)處理情景模擬教學個例，腳本設定時間是2013-07-05，有夜間、08：00天氣現(xiàn)象記錄及數(shù)據(jù)資料，學員的角色是業(yè)務值班員，任務是完成08：00數(shù)據(jù)質量控制。在教學中，需要學員根據(jù)業(yè)務流程完成08：00的正點觀測任務，需要巡視觀測場，檢查儀器是否都正常；查看夜間自動站正點觀測數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)質量控制；填寫08：00需要人工錄入數(shù)據(jù)，同時檢查08：00自動站觀測數(shù)據(jù)。難點設置為自動站降水量、人工觀測降水、天氣現(xiàn)象以及蒸發(fā)量之間的邏輯關系判斷。所以，在開展教學之前，學員還需要通過傳統(tǒng)的講授以及實習實訓課程獲得情景模擬教學所需的知識儲備。

2.2 環(huán)境營造

情景模擬教學準備還包括教學場景的營造。根據(jù)教學內(nèi)容模擬接近真實的情況和場景，能夠使學習者有更強的代入感，有利于激發(fā)學習者對新知識的理解和應用。在綜合氣象業(yè)務培訓中，學習者通常在各自業(yè)務崗位上工作，需要營造的一般是辦公情景，環(huán)境模擬重點是天氣情況的展現(xiàn)。真實的天氣情況在教學中可以是觀測場地天氣現(xiàn)象真實情況的錄影，學員觀看錄影可以了解當時的云量、云型、能見度及天氣情況，也可以用VR技術仿真觀測場地，模擬天氣變化實景，使學員產(chǎn)生更強的“沉浸感”。

2.3 情景模擬培訓系統(tǒng)開發(fā)

情景模擬培訓系統(tǒng)利用計算機技術可以輔助情景模擬教學場景的營造。在實際工作中，大部分業(yè)務系統(tǒng)不具備實習實訓的功能，情景模擬培訓系統(tǒng)通過設計與實際業(yè)務系統(tǒng)大體相同的操作界面，同時，建設對應復雜業(yè)務狀況的典型歷史資料個例庫，通過學員自己的探索掌握知識和技能，激發(fā)學員的學習興趣。

中國氣象局氣象干部學院安徽分院設計開發(fā)了虛擬氣象站培訓系統(tǒng)（VR）、綜合氣象觀測業(yè)務情景模擬培訓系統(tǒng)、氣象數(shù)據(jù)分析與產(chǎn)品加工培訓系統(tǒng)，用于綜合氣象業(yè)務培訓情景模擬教學。虛擬氣象站培訓系統(tǒng)根據(jù)自動站真實觀測數(shù)據(jù)對氣象要素統(tǒng)計分析，總結出溫、壓、濕等氣象要素在常規(guī)陰天、晴天、雨天等天氣條件下連續(xù)變化規(guī)律，將統(tǒng)計方法與人工判識經(jīng)驗轉變?yōu)闄C器學習規(guī)則。根據(jù)氣象要素的變化規(guī)律用VR技術仿真觀測場地、設備和天氣變化實景。綜合氣象觀測業(yè)務情景模擬培訓系統(tǒng)包括地面氣象觀測、高空氣象觀測和雷達氣象觀測情景模擬。通過建立典型歷史數(shù)據(jù)個例庫，模擬業(yè)務系統(tǒng)操作與數(shù)據(jù)質量控制過程，學員在終端上運行數(shù)據(jù)處理業(yè)務軟件，教師端通過收集學員數(shù)據(jù)處理產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件進行考核，完成實踐課的客觀評價。氣象數(shù)據(jù)分析與產(chǎn)品加工培訓系統(tǒng)模擬了氣象數(shù)據(jù)形成圖表、服務產(chǎn)品的過程?；ヂ?lián)網(wǎng)時代，方便快捷的培訓方式也更加適應現(xiàn)代生活的節(jié)奏，學員登錄情景模擬培訓系統(tǒng)可以隨時隨地地學習，能夠節(jié)約人力和經(jīng)濟成本。

3 情景模擬教學應用分析

3.1 組織實施

情景模擬課程的實施應當注重教師主導作用的發(fā)揮，注重學生合作能力、應變能力、操作能力的培養(yǎng)。任課教師在課程開始前應充分了解和熟悉授課流程、器材設備以及具體操作過程。學習者應該熟悉情景模擬教學內(nèi)容所涉及的相關專業(yè)知識。教師在做好場地模擬、教學器材準備等工作后，公布模擬主題和背景資料，再分配角色和任務開始模擬教學。模擬教學中教師應當及時給予引導，鍛煉學習者獨立思考和解決問題的能力，鼓勵他們多角度、創(chuàng)新性地思考問題，讓他們把教學內(nèi)容真正掌握并靈活應用。在學習者完成任務后，教師可以對任務結果對比驗證，分析總結授課效果。從教學目標出發(fā)，分析解決問題的重點和難點，客觀點評學習者的學習效果和不足之處。

綜合氣象業(yè)務情景模擬教學業(yè)務軟件數(shù)據(jù)質量控制個例、高空探測個例、雷達值機業(yè)務個例，可以在“綜合氣象觀測情景模擬培訓系統(tǒng)”上實施教學。教學內(nèi)容包括地面氣象觀測中定時疑誤數(shù)據(jù)處理、高空氣象觀測放球過程中的費點（失效的數(shù)據(jù)）處理、雷達氣象觀測干擾數(shù)據(jù)的識別等。比如雷雨大風過程對應業(yè)務軟件平臺操作、翻斗降水堵塞故障的發(fā)現(xiàn)與處理等。氣象數(shù)據(jù)分析與服務產(chǎn)品制作可以在氣象數(shù)據(jù)分析與產(chǎn)品加工培訓系統(tǒng)上實施教學，培訓內(nèi)容包括氣象服務產(chǎn)品的制作流程、氣象數(shù)據(jù)獲取、圖表制作、服務材料模板生成最終產(chǎn)品的模擬教學。安徽分院自2013年以來，承擔的綜合氣象業(yè)務崗位類培訓有氣象觀測員上崗資格培訓班、地面氣象觀測裝備保障骨干人員培訓班、氣象綜合業(yè)務崗位人員輪訓班、縣級綜合業(yè)務崗位培訓班等。

綜合氣象觀測情景模擬培訓系統(tǒng)2013年底開始在氣象觀測員上崗資格培訓班中應用。氣象數(shù)據(jù)分析與產(chǎn)品加工培訓系統(tǒng)在省內(nèi)氣象綜合業(yè)務崗位人員輪訓班中使用。安徽分院情景模擬教學在綜合氣象業(yè)務培訓中的應用情況如表1所示。

表1 中國氣象局氣象干部學院安徽分院情景模擬教學在綜合氣象業(yè)務培訓中的應用

課程授課內(nèi)容培訓班型參訓人數(shù) 綜合氣象觀測業(yè)務情景模擬教學地面氣象定時觀測業(yè)務、高空氣象觀測業(yè)務、雷達值機業(yè)務氣象觀測員上崗資格培訓班352 地面觀測仿真案例教學虛擬氣象站業(yè)務模擬氣象觀測員上崗資格培訓班62 氣象數(shù)據(jù)分析與產(chǎn)品加工情景模擬教學氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計與圖標制作、決策、公共、專業(yè)氣象服務產(chǎn)品制作氣象綜合業(yè)務崗位149

3.2 應用效果

情景模擬教學在綜合氣象業(yè)務各類培訓結束后，其應用效果可以通過《教學質量調(diào)查表》以及座談情況反饋，結果表明學員對情景模擬課程的整體滿意度較好，如表2和表3所示。中國氣象局氣象干部學院安徽分院情景模擬教學還相繼在湖南分院、甘肅分院等單位推廣應用。

表2 氣象觀測員上崗資格培訓班學員對情景模擬課程滿意度（單位：%）

培訓班期數(shù)滿意度 地面業(yè)務情景模擬雷達觀測情景模擬高空觀測情景模擬地面觀測仿真案例教學 第11期97——— 第17期9898—— 第25期1009797— 第32期10099100— 第40期100100100— 第45期100100100— 第51期999999— 第58期999597— 第64期1009998— 第71期100100100— 第78期989797— 第83期100100100—

表3 安徽省氣象綜合業(yè)務崗位人員輪訓班學員對情景模擬課程滿意度（單位：%）

輪訓班期數(shù)滿意度 決策氣象服務公眾氣象服務專業(yè)氣象服務 第2期939494 第3期989998 第4期989997

學員培訓后對一些知識技能的掌握程度有所提高，在進入設定的角色、完成布置任務的過程中，可以將抽象的理論知識靈活應用到實際操作中，能夠很好地溫故而知新。送培單位認為學員參加培訓后處理業(yè)務問題的能力有一定提高，情景模擬培訓課程能夠解決一些實際工作問題。

4 總結

情景模擬教學法在商務管理、應急演練、醫(yī)療衛(wèi)生等行業(yè)教育培訓中的應用已經(jīng)較為普遍，在氣象業(yè)務培訓中的使用也逐漸增多。綜合氣象觀測培訓是安徽分院特色培訓方向之一，現(xiàn)建有綜合氣象觀測裝備保障實習平臺、情景模擬教學平臺、實習觀測場等教學場地。安徽分院依托教學硬件設施，結合綜合氣象業(yè)務特點，開展了一系列綜合氣象業(yè)務情景模擬教學課程培訓。情景模擬教學法如果應用得當，能夠達到事半功倍的效果，在培訓實施過程中如何將情景模擬教學法更好地應用到氣象培訓中是應重點考慮的問題。

應明確把握教學目標，合理篩選個例。在開展情景模擬教學前針對教學目標，精準地篩選出適合業(yè)務需求、實用價值高、更貼合實際的個例。同時，也要考慮模擬的仿真程度，以及難易程度，合理取舍，不要重復或浪費資源。

情景模擬要足夠真實，教學準備要充分。情景模擬效果直接影響學習的效果，生動逼真的教學場景更能吸引學員的注意力，激發(fā)他們的學習興趣，但不能偏離主題，一切都要圍繞著教學目標設計。

情景模擬教學需要與其他教學方法相結合。課堂講授側重于專業(yè)知識的學習，教師重點闡述概念、基本原理和方法。情景模擬教學能夠使得學習者在輕松愉悅的氛圍中自覺地將理論與實際聯(lián)系起來，把學到的書本知識靈活地應用在解決問題中。多種教學方法的融合能夠幫助學習者主動吸收知識，提升培訓效果。

積極調(diào)動學員的主動性，注重自主學習能力的培養(yǎng)。在有限的培訓時間內(nèi)，學員能夠通過課堂接收到的知識很有限，必須讓學員快速地進入崗位角色，深刻地體會到理論與實際之間的聯(lián)系和差異，這樣有助于學員學習能力和學習技巧的提高。

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G712

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.16.005

2095－6835（2019）16－0014－03

吳歡（1988—），女，主要從事氣象業(yè)務教育培訓工作。

〔編輯：張思楠〕