理論與實踐一體化教學(xué)模式在普通氣象學(xué)課程中的應(yīng)用

金賽花 尤偉 丁菊麗 盧偉 陳超輝

[摘 要]普通氣象學(xué)課程是氣象海洋類專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)理論核心課程。課程教學(xué)團隊在多年教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，探索了理論與實踐一體化教學(xué)模式。在實際教學(xué)過程中，重點聚焦一體化教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計、課堂的具體教學(xué)實施、課程考核模式的改革等方面。實踐表明，一體化教學(xué)模式符合學(xué)情，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果提升明顯。

[關(guān)鍵詞]理論與實踐;一體化;普通氣象學(xué)

[基金項目]2018年國防科技大學(xué)校級教育教學(xué)研究課題“士官《普通氣象學(xué)》課程理論與實踐一體化教學(xué)模式探討”（U2018037）

[作者簡介]金賽花（1983—），女，江蘇啟東人，工學(xué)碩士，國防科技大學(xué)氣象海洋學(xué)院講師，主要從事大氣物理學(xué)與大氣環(huán)境研究。

[中圖分類號] P403[文獻標(biāo)識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）46-0-03[收稿日期] 2020-09-25

理論與實踐一體化教學(xué)是從德國“雙元制”職業(yè)教育模式逐步轉(zhuǎn)化而來的。雙元制教育模式是理論和實踐的深度結(jié)合，在這種模式下培養(yǎng)的學(xué)生，既可學(xué)習(xí)到理論知識，又有能力順利對接相應(yīng)企業(yè)[1]。這種理念應(yīng)用到我國的高校課堂就是理論與實踐一體化教學(xué)模式，它是將理論知識與技能訓(xùn)練（實踐）有機結(jié)合到一體的一種教學(xué)模式[2]。在教學(xué)過程中，教師負(fù)責(zé)理論的講解和實踐方面的指導(dǎo)，倡導(dǎo)以學(xué)生為中心和主體，學(xué)生邊做（實踐）邊學(xué)完成某個教學(xué)目標(biāo)或教學(xué)任務(wù)。這種教學(xué)模式既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓課堂變得生動起來，還能夠突出學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)和專業(yè)技能的訓(xùn)練，讓學(xué)生在實踐中進一步理解、消化和吸收專業(yè)理論知識[3]。如今這種一體化教學(xué)模式受到職業(yè)院校、本科院校的青睞。一些工程技術(shù)類、電子技術(shù)類、通信類專業(yè)課程實施一體化教學(xué)后，取得了較好的教學(xué)效果[4-7]。深入探索研究一體化教學(xué)模式在專業(yè)課程中的應(yīng)用，對于提高教學(xué)質(zhì)量和夯實崗位任職基礎(chǔ)具有重要意義。

一、普通氣象學(xué)一體化模式的提出背景

普通氣象學(xué)課程是為我院氣象及海洋類專業(yè)大專班學(xué)生開設(shè)的基礎(chǔ)理論核心課程。該專業(yè)兼具學(xué)歷教育和職業(yè)技術(shù)教育的特點。學(xué)生主要來自基層，已經(jīng)脫離課堂兩年或兩年以上。該課程是人才培養(yǎng)方案中設(shè)定的首門氣象專業(yè)基礎(chǔ)課程，其內(nèi)容主要包括大氣科學(xué)中各分支的基礎(chǔ)理論，理論覆蓋面廣，涉及知識點多，學(xué)好本門課程能為后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)及將來的任職奠定扎實的理論基礎(chǔ)。根據(jù)多年課堂一線教學(xué)發(fā)現(xiàn)，該專業(yè)的學(xué)生動手實踐積極性高，但對于純理論學(xué)習(xí)興趣不高。同學(xué)對基礎(chǔ)原理、基本方程等覺得枯燥、晦澀難懂，也很難將這些理論和今后的專業(yè)任職真正聯(lián)系起來，學(xué)生學(xué)習(xí)起來有點迷茫，運用傳統(tǒng)的理論教學(xué)模式進行授課效果欠佳。為了提高教學(xué)質(zhì)量，教研組針對這門課程一直進行改革[8]，不斷嘗試更加適合學(xué)情的教學(xué)模式。經(jīng)過多方調(diào)研、文獻查閱、試講論證等，教學(xué)團隊提出將理論與實踐一體化教學(xué)模式應(yīng)用到普通氣象學(xué)的課堂教學(xué)中，期望通過這種教學(xué)模式讓學(xué)生在課堂上實施學(xué)與做的有機結(jié)合，在做中學(xué)、在學(xué)中做，讓理論知識“形象化”，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率，打牢專業(yè)基礎(chǔ)。同時希望通過一體化教學(xué)讓學(xué)生在今后的工作實踐中能聯(lián)系理論支撐，使專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)具有獲得感與成就感。

二、一體化教學(xué)模式的具體應(yīng)用

如何將一體化教學(xué)模式正確應(yīng)用到理論性強的課程中去，這是普通氣象學(xué)課程一體化教學(xué)模式研究的重點與難點。作為一門專業(yè)基礎(chǔ)理論課程，普通氣象學(xué)的知識體系較為龐大，主要涉及大氣概述、大氣輻射基礎(chǔ)、大氣動力學(xué)基礎(chǔ)、大氣熱力學(xué)基礎(chǔ)、云降水物理學(xué)基礎(chǔ)、大氣聲光電等內(nèi)容。是否所有的內(nèi)容都適合一體化教學(xué)，怎樣篩選合適的內(nèi)容進行一體化教學(xué)，這些都是課程教學(xué)團隊思考的核心問題。鑒于該課程知識點偏多，綜合考慮學(xué)生將來的任職方向以及實踐內(nèi)容的可操作性等因素，先著手將本課程中約60%的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置實踐環(huán)節(jié)，在課堂上采取理論與實踐一體化模式進行教學(xué)。教學(xué)團隊主要在一體化實踐項目的設(shè)計、一體化教學(xué)模式的課堂實施以及課程考核模式的創(chuàng)新等方面進行探索實踐。

（一）一體化實踐項目設(shè)計

實踐項目的設(shè)計論證在課程開課之前完成。根據(jù)課程重難點及一體化教學(xué)的可行性，主要規(guī)劃了四大實踐模塊，分別為主要氣象要素模塊、輻射模塊、熱力學(xué)模塊和綜合實習(xí)模塊。這四個模塊覆蓋了大氣概述章節(jié)、大氣輻射基礎(chǔ)章節(jié)、大氣熱力學(xué)基礎(chǔ)章節(jié)和大氣動力學(xué)基礎(chǔ)章節(jié)。每個模塊中包含了章節(jié)絕大部分的重難點內(nèi)容，每個模塊又細分為不同的實踐（實習(xí)）項目。例如在主要氣象要素模塊中，設(shè)計了大氣濕度、地面風(fēng)的觀測、氣象要素的自動觀測與分析等實踐項目;輻射模塊設(shè)計了散射的分類、輻射觀測、輻射數(shù)據(jù)分析等項目。在開課前，每個實踐項目所用到的儀器（設(shè)備）、教具等都給予充分的保障。教學(xué)團隊精心打磨設(shè)計每一節(jié)一體化課堂的教學(xué)方案。教師在課前會準(zhǔn)備好每一個實踐項目的指導(dǎo)手冊或預(yù)習(xí)資料，讓學(xué)生在課前對本項目的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)及其難易程度等有初步的了解，為真正的課堂教學(xué)做準(zhǔn)備。

（二）一體化教學(xué)的課堂實施

不同的教學(xué)內(nèi)容匹配不同的實踐方式。普通氣象學(xué)的實踐項目設(shè)計了人工觀測、自動觀測、軟件模擬和作圖分析四大類。在課堂上，根據(jù)不同的實踐類型，一體化教學(xué)的具體實施手段也不同。

1.人工觀測類。大氣濕度、地面風(fēng)等的觀測屬于這一類。比如在教學(xué)大氣濕度這一節(jié)內(nèi)容時，摒棄了老師講，學(xué)生聽的傳統(tǒng)做法。課堂上融入了人工觀測大氣濕度實驗，通過利用阿斯曼通風(fēng)干濕球計測量大氣中的濕度。教師可通過這一實驗來引出和大氣濕度關(guān)聯(lián)的一系列概念及計算公式。在教學(xué)過程中教師先引導(dǎo)學(xué)生了解儀器、使用儀器，這樣學(xué)生可以輕松掌握儀器的工作原理、操作規(guī)范、注意事項等。學(xué)生在了解原理的基礎(chǔ)上進行分組實踐，獨立觀測空氣中的濕度（相對濕度），計算觀測數(shù)據(jù)，并求算其他相關(guān)參量。相比于傳統(tǒng)的課堂，一體化課堂的教學(xué)內(nèi)容更豐富，學(xué)生需要動手做的更多，同伴之間的合作和交流更多。老師對一些概念不是停留在定義和性質(zhì)上的講解，學(xué)生對概念也有“形象化”的認(rèn)知，比如可直觀了解濕球溫度、飽和水汽壓的概念，同時可對露點溫度、水汽壓的概念作很好地區(qū)分，不易混淆。通過后續(xù)的參量計算，如計算比濕、水汽密度、虛溫等參量，加深了各個濕度參量之間的聯(lián)系。課堂上還會留有時間進行小組間交流，進一步鞏固教學(xué)目標(biāo)。這樣的一體化課堂能把學(xué)、做、算、交流結(jié)合在一起，學(xué)生既能實測數(shù)據(jù)，又對理論知識印象深刻，教學(xué)效果好。

2.自動觀測類。我國現(xiàn)代氣象觀測已全面推行自動化，為了貼近實際任職需要，設(shè)計了主要氣象要素自動觀測與分析、輻射觀測與分析等實踐項目。課堂上，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下熟悉儀器（自動氣象站等）觀測原理、熟悉操作軟件、正確獲取觀測數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析。學(xué)生在整個過程中尤其是儀器工作原理的悉知和實際數(shù)據(jù)讀取與分析過程中，能加深對理論知識的理解和掌握。比如分析輻射特征量時，通過儀器測量原理的掌握可以較好地理解各種輻射特征量的含義;通過自動測量數(shù)據(jù)的分析驗證，可以很好地理解總輻射的組成;通過與其他要素參量的相關(guān)分析，可以討論影響各種輻射值變化的基本因素。在分析氣象要素隨時間變化時，可以利用自動觀測到的連續(xù)數(shù)據(jù)讓學(xué)生自行分析。學(xué)生們可以給出個性分析報告，進行同組交流、組間交流。這類的一體化教學(xué)模式下能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和綜合分析能力。實踐表明，這種類型的實踐模式非常受學(xué)生的歡迎，學(xué)習(xí)交流氛圍濃厚。

3.軟件模擬類。在氣象類實踐中，適當(dāng)運用一些軟件模擬大氣中的過程和現(xiàn)象，既直觀又可節(jié)約經(jīng)濟成本，還可以重復(fù)操作。大氣中光學(xué)現(xiàn)象的演示可以采用這種模擬操作。比如在輻射章節(jié)講解有關(guān)大氣散射分類的知識點時，在一體化課堂可借助單個粒子散射模擬軟件，對大氣散射類型進行分類展示。學(xué)生在熟悉軟件界面的基礎(chǔ)上，可以自行調(diào)節(jié)參數(shù)，得到圖像和相關(guān)數(shù)據(jù)，即可直觀地看到三維視圖、剖面視圖和統(tǒng)計圖表等。這樣學(xué)生能對不同散射（如瑞利散射、米散射）的圖像表現(xiàn)和特性記憶深刻，重點內(nèi)容掌握扎實;對一些抽象的概念如尺度參數(shù)、散射效率因子等能夠理解正確;對大氣中常見的散射能夠做到正確區(qū)分類型。相比傳統(tǒng)的純講授型課堂，加入模擬軟件的一體化課堂更能讓學(xué)生對抽象的知識舉一反三、認(rèn)識深刻。從學(xué)生課后整理的報告反饋可以看出，他們不僅能夠掌握知識，還能正確分析實際任職中遇到的問題，這是一個重要的突破。

4.作圖分析類。繪圖一直是氣象中常用的分析方法。比如熱力學(xué)圖解一直是分析熱力學(xué)過程和大氣穩(wěn)定度最重要的手段之一。在講解熱力學(xué)章節(jié)時，緊密結(jié)合圖解進行教學(xué)，重要的概念、過程都與圖解結(jié)合起來。在熱力學(xué)圖中，每一根線條代表不同的過程，都有其物理意義，課堂上教師引導(dǎo)學(xué)生一起分析圖，指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)不同的過程獨立作圖，鼓勵學(xué)生利用圖解分析大氣中不同的熱力過程，給學(xué)生提供相互交流的平臺。通過這種學(xué)與做的同步進行、理論知識和實踐操作的高度融合，能讓學(xué)生將熱力學(xué)知識與圖一一對應(yīng)起來，不再是死記硬背一些概念，而是將作圖原理、基本圖形與理論過程相互對應(yīng)，自然地印刻在腦海里。比如在分析焚風(fēng)效應(yīng)時，教學(xué)目標(biāo)是通過圖解熟練分析一次焚風(fēng)實例。這是對前面干絕熱過程、濕絕熱過程和假絕熱過程的綜合應(yīng)用。在課堂上采取邊分析過程邊作圖的模式，大部分同學(xué)積極動手，積極提問、交流，在圖紙上能思路清晰地正確描述并做出每一個過程，最終得到焚風(fēng)過程中各個物理量的變化值，同時也理解了焚風(fēng)“干而暖”特性的真正含義。這和之前的先理論后作圖模式相比，課堂效果提高明顯。在用不穩(wěn)定能量分析厚氣層的穩(wěn)定度時，圖解也是一種好方法。分析氣層中不穩(wěn)定能量時，以往用一連串的公式容易打擊學(xué)生的信心，現(xiàn)在從講解概念時就結(jié)合圖解，將公式中的字母和符號轉(zhuǎn)化成圖上的線條和面積，降低了物理概念理解的難度，同時能直接判斷能量的大小。學(xué)生在對知識充分理解的基礎(chǔ)上，才能思考提問，對知識進行拓展和深入。利用圖解化繁為簡，學(xué)習(xí)效果較好。在熱力學(xué)和穩(wěn)定度分析的課堂上，學(xué)生勤學(xué)好問，師生高質(zhì)量互動。

（三）一體化教學(xué)的考核模式

一體化教學(xué)的最終成績不再是期末卷面考試成績占主體，而是將過程性的考核成績占比提高。一體化教學(xué)實施過程中的形成性考核成績占課程總成績50%以上。與傳統(tǒng)的理論考核不同，形成性的考核主要在平時。每次實踐，教師會對每一組、每一位成員進行綜合評定。這部分成績綜合了學(xué)生平時在課堂上的所做所學(xué)，即課堂學(xué)習(xí)態(tài)度、實踐操作的參與度和正確率，課堂交流情況、課后實踐報告完成情況、相應(yīng)的理論知識掌握程度等。形成性考核的評定項目較多，既包含了對知識掌握程度的評價，又注重能力的考核，這就對教師制定評分標(biāo)準(zhǔn)提出了新的要求。目前形成性考核中各項評分細化至相應(yīng)的等級，根據(jù)各項等級再進行綜合評價，給出最后得分。

三、總結(jié)與思考

一體化教學(xué)在普通氣象學(xué)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在一體化實踐項目的設(shè)計、課堂一體化教學(xué)手段的具體實施、課程考核模式的轉(zhuǎn)變等方面。經(jīng)過具體的教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，在一體化的教學(xué)課堂，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性明顯提高，師生之間的互動增多，課堂學(xué)習(xí)氛圍好，教學(xué)效果較傳統(tǒng)課堂明顯提升。在這種教學(xué)模式下學(xué)生不僅鍛煉了動手操作和分析能力，而且在實踐中學(xué)知識，為實踐找到理論支撐，做到了理論與實踐的有機結(jié)合，不僅掌握基礎(chǔ)理論知識，又將理論知識指導(dǎo)實踐，服務(wù)于崗位任職。

行之有效的教學(xué)方法和教學(xué)模式要和教學(xué)對象、教學(xué)內(nèi)容緊密相連，沒有放之四海而皆準(zhǔn)的教法。在普通氣象學(xué)課程理論與實踐一體化教學(xué)模式的提出、準(zhǔn)備、逐步推進實施的過程中，教師和學(xué)生都面臨著極大的挑戰(zhàn)。首先對教師尤其專業(yè)基礎(chǔ)課程老師提出了更高的要求。針對基礎(chǔ)課程設(shè)計什么樣的實踐項目，才能滿足一體化理念的需求，這是實施一體化教學(xué)的基礎(chǔ)與核心;在課堂上如何緊扣理論與實際的關(guān)聯(lián)點進行一體化教學(xué)，這是課堂教學(xué)的難點與重點;合理的課堂評價機制也是一體化教學(xué)中的重要組成部分，評分細則該如何制定，都需要教師費盡心思去解決。對于學(xué)生來說，學(xué)習(xí)不再只是聽教師講，而是自己真正當(dāng)學(xué)習(xí)的主人，參與到實踐項目中去，動手動腦缺一不可，學(xué)習(xí)變得更加靈活與實用。在一體化教學(xué)應(yīng)用過程中，還有很多工作需要做，上述問題還需要進一步深入研究，具體的教學(xué)內(nèi)容和方法需要與時俱進，要不斷地反饋更新，才能形成良好的循環(huán)。

參考文獻

[1]付亮.德國“雙元制”教學(xué)模式本土化探索[J].機電教育創(chuàng)新，2020（4）：145-146.

[2]范丹紅，嚴(yán)文清.創(chuàng)新教學(xué)模式—實現(xiàn)理論與實踐一體化[J].中國高等教育，2013，42（12）：42-44.

[3]馬必學(xué)，劉曉歡.理論與實踐一體化教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新[J].教育與職業(yè)，2005（7）：22-23.

[4]張澤武，卜小海，吳瓊等.一體化教學(xué)在《復(fù)合材料性能學(xué)》課程中的應(yīng)用[J].廣州化工，2019，47（4）：146-148.

[5]李建平，馬寧，張冬麗.士官電類課程理實一體教學(xué)模式的實踐[J].空軍預(yù)警學(xué)院學(xué)報，2013，27（03）：233-234.

[6]吳祖國，王江，王津.士官電子技術(shù)課程理論與實踐一體化教學(xué)模式研究[J].軍事電子教育，2016，15（3） ：35-37.

[7]劉留，周濤，陶成.通信學(xué)科類研究生以科研為驅(qū)動的“理論實踐一體化”教學(xué)研究[J].教育教學(xué)論壇，2019（14）：239-240.

[8]金賽花，張瑜，王桂玲.目標(biāo)教學(xué)法在普通氣象學(xué)課程中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2016（26）：191-192.

Abstract： General Meteorology is a basic theoretical core course for students majoring in meteorology and oceanography. Based on many years of teaching experiences， the course teaching team explores the integrated teaching model of theory and practice for General Meteorology course. In the actual teaching process， we focus on the design of integrated teaching content， the implementation of classroom teaching， the reform of course assessment model and so on. Teaching practice shows that the integrated teaching model accords with the learning situation and is helpful to stimulate students' interest in learning， and the teaching effect has been significantly improved.

Key words： theory and practice： integration： General Meteorology