成信工大气探测学教案

大气探测学教案周次第1周，第1、2次课章节名称（填写本次教学章、节或主题）第1章

总论1.1测量标准；1.2气象仪器；1.3时制和日界；1.4大气探测代表性，准确性和比较性，1.5大气探测的发展概况第2章

云的观测2.1云状；2.2云的观测；2.3气象应用授课方式理论课（√）实验课（）实习（）教学时数4教学目标及基本要求大气探测是大气科学的重要分支，是大气科学的基础，并使基础理论与现代科学技术相结合，形成多学科交叉融合的独立学科，处于大气科学发展的前沿。本章主要学习掌握大气探测学概述及原理，大气探测学仪器，大气探测的代表性和可比性，大气探测学的发展概况误差定义。该章节对学生的能力培养上，主要以介绍大气探测的发展史，主要的大气探测手段，过去、当前的大气探测发展过程为主，给学生以全面了解大气探测的发展历程。教学重点、难点本章的重点问题是大气探测学的发展概况和大气探测的代表性和可比性。深入理解大气探测的代表性，准确性和比较性，了解大气探测的基本特性和要求。教学基本内容与教学设计（含时间分配）讲授过程中，首先介绍大气探测的概述和发展概况，通过大量的图片资料和影视资料，介绍当前大气探测学发展过程，严重挑战和困难。激发学生的学习动机和学习兴趣。通过这些讲授告诉学生当前大气探测发展的前沿，科技革新给探测带来的日新月异的进步，从而引出学习大气探测学的重要性。初步介绍云观测的意义，云的形成与演变和天气变化有着密切的联系，与云有关的天气谚语，云对航空气象，人工影响天气的作用。并结合视频资料，激发学生学习动机。其次，介绍怎样判定云状，估计云高，通过什么仪器和设备来测定云高，观测时的注意事项。讨论、思考题、作业及课后参考资料1.

表示误差的方法有哪些？根据误差值的性质，误差可分为哪几类？2．为什么要提出气象观测资料的"三性"？3．什么是观测资料的测站代表性和区域代表性？4．怎样衡量观测资料的代表性和准确性？它们之间有何关系？怎样保证比较性？学习资料：自编讲义、《现代气候学研究进展》（王绍武编），《气候物理过程研究》（方之芳编）、《现代气候学概论》（王绍武编）、《气候动力学》（李崇银编）、《全球气候系统》（钱维宏编）等。教学后记重点加强学生对本章的重点和难点理解记忆，学生学习情况和出勤率较高，基本无人缺勤，课堂纪律良好，学生对大气探测的发展史很感兴趣，对过去的探测方法和未来的探测方法进行了讨论。学生对云状感兴趣，对云的生成过程，雷暴云的形成和云降水物理机制很感兴趣，对暖云降水和冷云降水的区别进行了讨论。

周次第2周，第3、4次课章节名称第3章

能见度、天气现象、地面状态的观测3.1能见度的观测；3.2天气现象的观测；3.3地面状态的观测；3.4气象应用授课方式理论课（√）实验课（）实习（）教学时数4教学目标及基本要求本章是《大气探测学》这门课程的重点章节。在这一章中，将主要介绍能见度的观测方法，掌握地面状态的判断原则。通过学习，学生应该了解能见度观测的意义，影响能见度的基本因子，气象光学视程的仪器测量等知识。该章节对学生的能力培养上，需要学生掌握影响能见度基本因子，能见度测量基本方程，如何判别能见度等知识，具备一定判断能见度状况的能力，并具备气象光学视程的仪器测量的基本知识。还将介绍什么是天气现象？观测天气想象有何意义。教学重点、难点本章的难点问题包括：何谓能见度、有效能见度？容易混淆的天气现象的区别。教学基本内容与教学设计（含时间分配）讲授过程中，首先对旧知识进行复习。包括第三章开始前先复习第二章的旧知识，每次课开始前先复习上次课的旧知识。结合图片资料和视频资料，激发学生学习动机。通过第三次复习思考题，对该章的内容进行总结强化学习。首先介绍影响能见度的基本因子，在介绍水平能见度的观测，气象光学视程的测量。介绍天气现象时，主要以图片和视屏的方式，激发学生的学习动机和学习兴趣。通过这些讲授告诉学生当前主要天气现象的区别和差异，从而引出学习大气探测学的重要性。初步介绍天气现象观测的意义和天气变化有着密切的联系，初步介绍雨、雾、冰雹、霾、雾凇、雨凇、沙尘暴、浮尘、扬沙、龙卷、冰、台风、霞光等现象。并结合视频资料，激发学生学习动机。最后介绍容易混淆的天气现象。讨论、思考题、作业及课后参考资料1.何谓能见度、有效能见度？能见度的单位？和能见度的保留位数？2．积雨云的出现可能会带来哪些天气现象？3．浮尘、扬沙、沙尘暴之间如何区别？4．大风、飑、尘卷风、龙卷风之间如何区别？5．何谓地面状态，如何划分？学习资料：自编讲义、《现代气候学研究进展》（王绍武编），《气候物理过程研究》（方之芳编）、《现代气候学概论》（王绍武编）、《气候动力学》（李崇银编）、《全球气候系统》（钱维宏编）等。教学后记重点加强学生对本章的重点和难点理解记忆，学生学习情况和出勤率较高，基本无人缺勤，课堂纪律良好。学生对台风、龙卷的形成感兴趣，对雷暴云生成过程，雷暴云的消亡和云降水物理机制很感兴趣，对沙尘暴和浮尘、扬沙的区别进行了讨论。

周次第3周，第5、6次课章节名称第4章

气压的观测4.1水银气压表；4.2空盒气压表和空盒气压计；4.3气压传感器4.4沸点气压表，4.5海平面气压订正第5章

空气温度的观测5.1玻璃液体温度表，5.2双金属片温度计授课方式理论课（√）实验课（）实习（）教学时数4教学目标及基本要求本章是这门课程的重点章节。主要介绍水银气压表，空盒气象表和空盒气压计，气压传感器和海平面气压订正。该章节对学生的能力培养上，需要学生掌握什么是气压，气压观测的意义，测定气压的仪器等知识，了解动槽式和定槽式水印气压计的基本原理、构造、误差的产生等知识。主要学习掌握不同类型温度计的使用和观测方法，理解热滞现象在的产生机理。该章节对学生的能力培养上，需要学生掌握玻璃液体温度表，双金属片温度计等一些基本知识。教学重点、难点本章难点是动、定槽式水银气压表的观测步骤，双金属片温度计的原理和测量方法。教学基本内容与教学设计（含时间分配）讲授过程中，首先对旧知识进行复习。包括第四章开始前先复习第三章的旧知识，每次课开始前先复习上次课的旧知识。结合图片资料和视频资料，并在该章大量引入最新的研究结果和文献资料，激发学生的学习动机，为学生介绍现在世界最前沿的气压的观测方法、气象系统最新的气压观测仪器。最后讲到气压的应用，和我们生活相关的地方。讲授过程中，首先对旧知识进行复习。包括第五章开始前先复习的旧知识，每次课开始前先复习上次课的旧知识。讲解过程中要介绍到什么是温度？温标？换算公式如何？简述液体玻璃温度表的构造及原理？最高、低温度表的构造、最高、低温度的观测时间、观测方法，最高、低温度表的调整方法？讨论、思考题、作业及课后参考资料1．什么是气压？大气中气流的运动对气压有什么影响？气压的常用单位是什么？如何换算？2．常用的测压方法有哪些？3．水银气压表为什么要进行读数订正？试说明各项订正的物理意义。4.

什么是温度？温标？换算公式如何？5.

简述液体玻璃温度表的构造及原理？

教学后记为学生介绍现在世界最前沿的气压的观测方法、气象系统最新的气压观测仪器。最后讲到气压的应用，和我们生活相关的地方。

周次第4周，第7、8次课章节名称第5章

空气温度观测5.1电测温度表；452地温的观测；5.3测温仪器的热滞现象5.4气温测量中的防辐射设备授课方式理论课（√）实验课（）实习（）教学时数4教学目标及基本要求本章是这门课程的重点章节，主要学习掌握不同类型温度计的使用和观测方法，理解热滞现象在的产生机理。该章节对学生的能力培养上，需要学生掌握电测温度表，地温的测量，测温仪器的热滞现象，气温测量时的防辐射设备等知识，使学生了解地表温度和天气预报所报气温的区别?地表温度和气温的联系？各层土壤温度的时间变化规律？影响土壤温度和地表温度变化的原因有哪些？如何大范围监测地表温度？等一些基本知识。教学重点、难点本章难点是测温仪器的热滞现象和防辐射设备如百叶箱的基本构成。教学基本内容与教学设计（含时间分配）讲授过程中，首先对旧知识进行复习。包括第四章开始前先复习第三章的旧知识，每次课开始前先复习上次课的旧知识。结合图片资料和视频资料，并在该章大量引入最新的研究结果和文献资料，激发学生的学习动机，为学生介绍什么是地温，什么是土壤温度，什么是地表温度，和气温的关系和差异？热滞现象的原理和热滞系数的确定。讨论、思考题、作业及课后参考资料1.最高、低温度的观测时间、观测方法？2.最高、低温度表的调整方法？3.什么是热滞效应？热滞系数大小与哪些因素有关？怎么理解热滞系数的定义？4.为什么地表温度的测量要比空气温度的测量复杂？学习资料：自编讲义、《现代气候学研究进展》（王绍武编），《气候物理过程研究》（方之芳编）、《现代气候学概论》（王绍武编）、《气候动力学》（李崇银编）、《全球气候系统》（钱维宏编）等。教学后记为学生介绍现在世界最前沿的地温的观测方法、气象系统最新的土壤温度观测仪器。最后讲到土壤温度观测的应用，和我们生活相关的地方。

周次第5周，第9、10次课章节名称第6章

空气湿度的观测6.1干湿球温度表；6.2毛发湿度表和湿度计；6.3冷镜露点湿度表第7章

降水和蒸发的观测7.1降水的观测，7.2蒸发量的观测授课方式理论课（√）实验课（）实习（）教学时数4教学目标及基本要求空气湿度的观测是学习掌握掌握不同类型湿度计的使用方法，掌握露点湿度定义以及露点湿度表的工作原理。该章节对学生的能力培养上，需要学生掌握干湿球温度表，毛发湿度表和湿度计，冷镜露点湿度表等知识，使学生了解测湿仪器的基本原理及精度，毛发湿度计的原理和应用，露点测湿法和其他一些测湿方法基本知识。降水和蒸发的观测主要学习掌握降水量的观测以及降水量、蒸发量的计算方法。该章节对学生的能力培养上，需要学生掌握降水观测，蒸发量的观测等气象应用等知识。使学生了解降水和蒸发观测的意义，降水量等级，降水产生的原因，雨量器的组成及各部分的作用，雨量器和蒸发皿观测时的注意事项等知识。教学重点、难点难点在于学习干湿球湿度计的测量方法和原理，测湿系数的推导等。学习虹吸式雨量计和遥测式雨量计的原理。

教学基本内容与教学设计（含时间分配）讲授过程中，首先对旧知识进行复习。包括第五章开始前先复习第四章的旧知识，每次课开始前先复习上次课的旧知识。讲解过程中要介绍到干湿球温度表为何可用来测定空气湿度？干湿表测湿的应用范围？表示空气湿度的参量都有哪些？它们的表达式分别是什么？还有对"露点温度"、"水汽压"、"相对湿度"、"饱和水汽压"等一系列气象名词进行讲解。讲授过程中，首先讲解雨量筒的构成，雨量计的各种类型，机械式雨量计和光学式雨量计的区别，在讲解虹吸式雨量计的原理，蒸发量大小的计算和大型蒸发皿的应用。最后给学生们讲解目前最先进的热带测雨卫星，世界的雨极和旱极知识，目的是增加学生的知识面。最后思考题是全球变暖的背景下，全球降雨量增多还是减少？全球变暖的背景下，全球蒸发量会有什么改变？让学生对气候变暖背景下降雨和蒸发的趋势通过查阅文献，有自己的看法和认识。讨论、思考题、作业及课后参考资料1.气温是否一定大于露点温度，为什么？2.干湿球温度表为何可用来测定空气湿度？3.为什么在-10℃时，即停止使用干湿表测湿？4.表示空气湿度的参量都有哪些？它们的表达式分别是什么？5.降水和蒸发观测包括哪些内容和观测值的单位、保留位数？6.什么是降水量、降水强度？测量仪器有哪些？教学后记给学生们讲解目前最先进的热带测雨卫星，世界的雨极和旱极知识，目的是增加学生的知识面。学生对毛发湿度计、暴雨的形成感兴趣，对雨量筒的组成和蒸发皿的构造很感兴趣。

周次第6周，第11、12次课章节名称第8章

地面风的观测8.1风的传感器；8.2EL型电接风向风速计；8.3测风仪器的安装第9章

冻土和电线积冰9.1积雪，9.2冻土；9.3

电线积冰授课方式理论课（√）实验课（）实习（）教学时数4教学目标及基本要求主要学习掌握掌握地面风向、风速的观测方法方法。该章节对学生的能力培养上，需要学生掌握、风的传感器，EL型电接风向风速计，测风仪器的安装，风的气象应用等知识。使学生了解什么是风，风观测的意义，风向风速的观测方法，如何获取有代表性的风资料等知识。主要学习掌握掌握积雪、冻土、电线积冰的观测和计算方法。该章节对学生的能力培养上，需要学生掌握积雪的观测，冻土的观测，电线结冰等知识。使学生了解积雪和电线结冰观测的意义，冻土的观测方法，如何获取有代表性的观测资料等知识。教学重点、难点难点在于学习风形成的基本原理，这需要讲解到大气环流的基本知识。学习冻土形成的基本原理，这需要讲解到全球冰冻圈的有关知识。教学基本内容与教学设计（含时间分配）讲授过程中，首先讲解风是如何形成的，地球上的行星风带，太阳辐射的驱动力作用，地球自转的作用，海陆分布，大气环流驱动力的作用。其次讲解16位风向，风玫瑰图，风速单位，最大风速，极大风速，瞬时风速等内容，地面出现12级蒲福风力等级时，陆地的地物征象等特征。最后讲解风的传感器，风杯，风向杆等观测仪器的原理，最后讲解其他测风仪器如热线风速表和超声风速计的原理和测量方法，使学生开拓眼界。对积雪和冻土的观测中，讲到冻土观测的深度，积雪测量的注意事项等内容。讨论、思考题、作业及课后参考资料1.风的观测项目有哪些，单位是什么，观测值的保留位数？2.电接风向风速计的构成及各部分的作用3.对测风仪器的安装有什么要求？为什么？4.积雪？观测项目有哪些？5.冻土？观测仪器？有何特点？6.电线积冰？观测项目？教学后记学生对热线风速表和超声风速计的原理和测量方法很感兴趣，讲到冰雪圈研究的意义，冰冻圈观测的发展概况，中国冰冻圈观测取得的成果，最后讲到冰冻圈未来的变化趋势和对气候变化的调节作用使学生开拓眼界。

周次第7周，第13、14次课章节名称第10章

辐射和日照时数的观测10.1辐射的观测仪器及原理；10.2日照时数的观测第11章

自动气象观测系统11.1自动气象站的侧量原理，11.2自动气象站的基本结构，11.3气象站数据的采样和算法，11.4自动气象站质量控制授课方式理论课（√）实验课（）实习（）教学时数4教学目标及基本要求本章主要学习掌握辐射、日照时数的观测方法。该章节对学生的能力培养上，需要学生掌握辐射的基本知识，辐射的观测仪器及原理，日照时数的观测等知识。使学生了解辐射和日照观测的意义，大气和地面辐射观测方法，如何观测向上、向下，长波、短波、直接辐射、散射辐射、日照时数等知识。掌握自动气象站的测量原理以及数据的采集方法。该章节对学生的能力培养上，需要学生掌握自动气象站的测量原理，自动气象站的基本结构，气象站数据的采样和算法，自动气象站质量控制等知识。使学生了解使用自动气象站的目的，国内外自动气象站研制情况，自动气象站的组成，数据采集方式，国家地面气象站分布，土壤水分站，农业气象站分布，自动化观测与发展现状等知识。教学重点、难点辐射和日照时数的难点在于学习辐射的基本原理，这需要讲解到辐射的定义，各波段辐射的形式，太阳光谱和太阳常数等知识。自动气象站的难点在于学习自动站结构，采集装置，通讯装置，后处理装置等知识。教学基本内容与教学设计（含时间分配）讲授过程中，首先讲解直接辐射的测定总辐射和散射辐射的测定，净全辐射的观测，长波辐射的观测，紫外辐射的观测，辐射自动观测仪。其次讲解辐射传感器的构造，灵敏度，埃斯川姆绝对日射表原理，气象站常用的日照辐射表，为何进行分光辐射测量等。最后让学生思考太阳辐射的光谱波长范围？地球和大气的光谱波长范围？怎么测量总辐射？散射辐射？直接辐射？怎么测量地表反照率？净辐射？讲解国内外自动站发展现状和趋势，中国多圈层综合检测系统，我国自动化观测发展与现状，地面、高空、卫星和天气雷达资料获取后的分发，下载等流程。讨论、思考题、作业及课后参考资料1

辐射观测的主要项目？主要仪器？原理有何不同