PBL教学法在《天气学分析》课程中的应用

1、PBL教学法在天气学分析课程中的应用摘要：针对天气学分析课程教学质量参差不齐、 达不到教学目的的情况，对多年来实践教学工作所得经验进 行了总结，提出了该课程应采取 PBL（以问题为导向的教学 方法）教学法，以学生为主体，以问题为核心，强理论，重 实践，并对课程设置给出了具体建议。关键词：PBL教学法；气象学；天气学分析；实践教学中图分类号： G424.1文献标识码： A 文章编号： 16749944 （ 2016 ）09022802 1 引言PBL教学法是一套设计学习情境的完整方法（Problem-Based Learning，简称PBL），也称作问题式学习。最早起源于 20 世纪 50 年代

2、的医学教育，是基于现实世界的以学生为中心的教育方式1。PBL教学法最早用于医学教育， 近年来在其他领域中，尤其是实践教学中得到广泛应用25。天气学分析课程作为各高校大气科学专业的实践课 程（必修），传统的教学方式教学效果较差。对于该课程的 调研结果表明：首先，现在很多台站不再手绘天气图，导致 学生对本课程的重视度不够。其次，教师对天气学分析 中所涉及的天气分析规范不能及时更新。最后，课程的教学 个例以 20 世纪 70 年代为主，教学个例陈旧。学生的代入感 不强，导致教学效果不好，且存在不同的老师教学质量参差 不齐的情况。PBL教学法作为一种以学生为主体、以问题为 核心的教学方法，在天气学分析

3、课程教学中有相当大的 优势。本文详细介绍在天气分析教学环节中针对课程重点和 难点PBL教学法的应用。2 课程概况教育部于 2015 年明确提出需适度扩大气象人才招生规 模，加快气象事业发展急需的人才培养，并成立“中国气象 人才培养联盟” ，明确高校需要在课程体系建设、 实践课程、 实习环节方面有所提高。 天气学分析作为气象学的专业 基础课（必修课） ，首先是使学生掌握天气图分析的基础知 识和基本方法，建立预报思路，为本科生走上工作岗位打下 基础。目前南京信息工程大学、成都信息工程大学、中山大 学、南京大学、兰州大学、云南大学以及北京大学大气科学 相关专业都已开设本课程，且该课程也为南京信息工程

4、大学 气象类专业的考研课程，教材为寿绍文老师主编的天气学 分析 6 。天气学分析作为一门实践课程，包括两个部分，一 部分是天气学分析基础 ，一部分是典型天气过程分析 一般在两个学期相继开课。分别可以当作天气学原理和中国天气的实习，旨在加深学生对天气学以及天气过程 的直观理解。天气学分析基础 主要注重天气分析基本技能的训练， 并通过课程的学习，巩固天气学原理中的理论知识、了解天 气系统的结构，并达到天气系统和锋面分析的能力，能够较 快、较准确地分析高空天气图和地面天气图。典型天气过程分析使学生所学中国天气知识得到加 深理解和巩固，熟练掌握天气图分析方法和各项技术要求， 掌握中国天气各章节中天气系

5、统生、消演变规律，理解 各种典型天气过程的分析着眼点。典型天气过程包括北方气 旋、寒潮天气过程、梅雨天气过程以及台风过程。3 PBL 方法在天气学分析基础中的实践应用以槽线 为例天气学分析基础的重点包括天气分析规范，槽线、 切变线分析以及锋面分析等。其中槽线、切变线以及锋面分 析也是难点 7 。这里以槽线为例介绍 PBL教学法的应用。在给出槽线的定义后，应该让学生首先去思考一个问题，即为什么要分析 槽线？教师在提出问题的同时，给出上课当日的天气图，包括500 hPa, 850 hPa （或者700 hPa）以及地面天气图作为参 考（可在中央气象台网站http ：/ 、韩国气象中心网站 http

6、 ：/web.kma.go.kr/chn/index.jsp 下载天气图） ，称作这个环节会“今日天气”环节。教师逐步引导同学将地面 的天气与高空的槽脊形势相联系，从而让学生明确分析槽线 的必要性。采用上课当日天气图的原因是为了让学生有更直 观的认识，并能在一定程度上提高学习兴趣。接下来就是以 学生为主体进行槽线的确定。槽线是从气压场定义，而由于 气压场和风场的关系，会更多从风场去定槽线。在给出一个 槽线示例之后， 应该就由学生来定槽线。 在槽线第一次课中， 应该以提问的方式，鼓励学生敢于定槽。按照经验，两个学 时的时间能够和学生共同完成等压面初步分析500 hPa （范围为欧亚大陆）槽线的分

7、析。槽线第一次课后要进行作业批 改，把学生槽线中出现的问题在下一次课中集中讲述，同时 让学生自己完成对应的 700 hPa 槽线的分析。第二次课后作 业批改之后对于个别同学确实存在困难的，则除集中讲述之 外，还要进行个别辅导。槽线分析应该有68个学时（34次课），因此学生至少可以分析 45组不同等压面及其与 地面系统的配置情况，其中包括学生绘制的一组，以及上课 当日的天气形势和高低空配置情况（共计 34组）。经过这 些实践和训练，学生也基本能够掌握槽线以及槽线分析。4 PBL方法在典型天气过程中的实践应用以梅雨天 气为例典型天气过程课程包括 4 个，由于篇幅的关系，这里以梅雨天气为例介绍如何做

8、到以学生为主体，以问题为核心（PBL教学法）进行教学。由于此时，学生已经基本掌握天 气分析基本技能，在进行梅雨典型天气过程分析时，应该首 先提出的问题是：影响梅雨的关键天气系统是什么？如何预 报？而学生的工作就是去认识这些系统，并揭示系统生消演 变的原因，在此基础上进行预报。在中国天气课程中，学生 已经得知典型梅雨的环流形势，包括对流层上层的南亚高压， 对流层中层的阻塞高压、长波浅槽、西太平洋副热带高压以 及引起降水的短波槽，还包括对流层下层的西南涡、切变线 以及低空急流，地面图上则表示为梅雨锋和气旋波动。在实 践教学环节中，需要绘制梅雨期一次暴雨过程中500 hPa，850 hPa以及地面的

9、天气图。因此首先教师可以提供对应的 100或者200 hPa天气图，让学生从中找出影响大范围降水 的关键系统 - 南亚高压， 并讨论南亚高压为何会对江淮梅雨进 行影响。在绘制完毕的天气图上，让学生找到关键系统，并 讨论不同层面、不同尺度系统对此次梅雨暴雨的作用。 相对于天气分析基础，典型天气过程分析更加以学生为主体。 通常会以 5 人左右为 1 组，进行讨论（包括课上和课后讨论） 在本次过程全部天气图绘制完毕之后，每组同学完成关于本 次过程的幻灯片制作， 由一位同学主讲， 在课堂上进行汇报 教师则可根据学生汇报情况进行补充。每位学生在每次过程 分析结束之后提交实习报告一次。和天气分析基础类似，

10、在进行典型天气过程分析的时候， 可结合当日天气进行分析(天气图获取方法同上) ，实践表 明，“今日天气”环节可有效提高学生的学习兴趣，也可提 高学生的综合能力。5 结语 天气学分析是气象学专业重要的基础课，重理论，强实践是其特色，通过PBL教学法可充分体现学生主体地位，调动其主观能动性，加深学生对天气学原理和中国天 气的理解。教师需要通过提出问题来引导学生去解决问题， 并在解决问题的过程中发现新问题，缩短理论与实践的距离， 使得学生顺利走上工作岗位。为做到天气学分析课程理 论与实践的更好结合，在此强调天气分析基础应与天 气学原理同时开课，而典型天气过程分析与中国天 气同时开课。参考文献：1 Diana F Wood.ABC of leaning and teaching in medicine ：Problem based leaningJ.BMJ, 2003 (326): 328 330.2 陈春燕，郭晓奎.传统教学法与PBL结合在医学微生物 学教学中的应用J.微生物学通报，2008 ( 9), 35 (9): 1494 1496.3 李莎澜，朱四如 .问题教学法在军校数学教学中的应用实践J.空军雷达学院学报，2012, 26 (1): 6567.4 马 真.美国 PBL 教学模式及在我国高校研究生教学中应用研究 D. 济南：山东师范大学， 2011(6